In this study, dielectric properties of the ${Mg_5}{B_4}{O_{15}}$ (B=Ta, Nb) cation-deficient perovskite ceramics and its oscillator application are investigated. The cation-deficient perovskite ceramics are prepared through the solid-state route. According to the XRD pattern, ${Mg_4}{Ta_2}{O_9}$ and $Mg{Ta_2}{O_6}$ phase existed in calcined and sintered ${Mg_5}{Ta_4}{O_15}$ powder. Also ${Mg_5}{Ta_4}{O_{15}}$ phase added with increasing sintering temperature. In the case of calcined and sintered ${Mg_5}{Nb_4}{O_{15}}$ powder, single phase of ${Mg_5}{Nb_4}{O_{15}}$ is appeared. In the case of the ${Mg_5}{Ta_4}{O_{15}}$ and ${Mg_5}{Nb_4}{O_{15}}$ ceramics sintered at $1450^{\circ}C$ for 5h, the dielectric constant, quality factor, and temperature coefficient of the resonant frequency (TCRF) were 8.2, 259,473 GHz, $-10.91ppm/^{\circ}C$ and 14, 37,350 GHz, $-52.3\;ppm/^{\circ}C$, respectively. Simulated DR with ${Mg_5}{Ta_4}{O_{15}}$ ceramics had the operating frequency of 10.99 GHz and S(2,1) of -29.795 dB. Size of manufactured oscillator was $56{\times}48{\times}34\;mm^3 and operated at 11.93 GHz. Power output and second harmonic of oscillator were +13.61 dBm and -23.81 dBc at 23.85 GHz, respectively.
발진기를 구성하는 교차결합된 P형 및 N형 트랜지스터의 공통 소스 단자로부터 기본 발진주파수의 이차 고조파 신호를 차동으로 출력하는 전압조정발진기를 제안하였다. 공통소스단자의 임피던스를 최적화하고 발진기를 전압제한영역에서 동작시키면 차동 이차 고조파 신호가 모든 공정/온도/공급전압의 코너에서 진폭차와 위상차가 $0{\sim}1.6dB$ 이고 $+2.2^{\circ}{\sim}-5.6^{\circ}$ 범위 안에서 유지됨을 확인할 수 있었다. 또한 진폭/위상 오차를 보정할 수 있는 임피던스 튜닝 회로도 사용하였다. 제안된 구조를 검증하기 위해 5 GHz 차동 이차고조파를 발생하는 전압조정발진기를 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정을 통해 설계 제작하였다. 이차고조파의 차동출력의 차이인 에러 신호는 임피던스 튜닝 회로를 통하여 -70 dBm이라는 낮은 수준으로 측정되었다. 따라서 CMOS LC 전압조정발진기가 진폭차가 0.34 dB 이고 위상차가 $1^{\circ}$ 인 만족할만한 차동의 이차고조파 신호를 출력하고 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 무선전력전송을 위한 고효율 DC-AC 변환 회로를 구현하였다. DC-AC 변환 회로는 발진기와 전력증폭기를 결합시켜 구현하였다. 전력증폭기의 전력 효율은 무선전력전송 송신 시스템의 효율에 크게 영향을 주기 때문에 Class-E 증폭구조를 이용하여 고효율 전력증폭기를 구현하였다. 또한, 전력증폭기의 입력 단에 연결되는 발진기의 출력 전력이 작기 때문에 높은 출력의 DC-AC 변환 회로를 구현하기 위하여 구동 증폭기를 이용한 고이득 이단 전력증폭기를 구현하였다. 고이득 고효율 이단 Class-E 전력증폭기의 입력 단에 발진기를 연결하여 고효율 DC-AC 변환 회로를 구현하였다. 13.56MHz의 2차, 3차 고조파 성분을 억제하기 위해 이중대역 저지 필터를 설계하여 결합하였다. DC-AC 변환 회로의 출력 전력과 변환 효율은 13.56 MHz에서 40 dBm과 80.2 %이다.
본 연구에서는 Yb 광섬유 레이저 MOPA (master oscillator power amplifier) 시스템을 구축하여 고출력, 고효율의 근적외선 레이저 빔을 발진시키고, 이를 주기분극반전 준위상정합 비선형 광학 소자인 MgO:PPSLT에 단일 통과시키는 방식을 통하여 고출력 고효율 연속발진 녹색 레이저 빔을 생성하는 방법을 보고한다. 자발 펄싱을 억제할 수 있는 패브리-패롯 피드백 공진기 구조를 사용한 광섬유 레이저 주공진기를 사용하여 선폭이 좁고 선형 편광된 1064 nm 레이저 씨앗 빔을 안정적으로 생성할 수 있었으며, 이를 Yb 광섬유 증폭단에서 고출력으로 증폭시켰다. 증폭된 레이저 빔을 MgO:PPSLT에 통과시켜 고출력 고효율의 이차조화파를 얻을 수 있었는데, 이때 얻은 532 nm 레이저의 최고 출력은 기본 입사광의 출력이 25.0 W일 때 11.1 W였으며, 변환 효율은 44.4%를 얻었다.
본 논문에서는 밀리미터파 대역의 수신 시스템을 위한 국부발진 시스템의 DPLL 시스템을 개발하였다. 이 국부발진 시스템의 구성은 $86{\sim}115GHz$의 Gunn 다이오드 발진기, diplexer와 고조파믹서 등을 포함하는 RF 프로세싱 부분과, Gunn 모듈레이터와 제어기를 포함하는 DPLL 시스템으로 구성된다. 본 논문에서 개발되는 DPLL 시스템의 가장 중요한 설계기준으로는 수퍼헤테로다인 형태의 밀리미터파 대역 수신기의 믹서로 인가되는 국부발진주파수 신호의 주파수와 출력전력의 안정성을 확보하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 기존에 사용되어왔던 아날로그 PLL 방식 대신에 DPLL 방식을 적용해 시스템을 설계 개발하였다. 이러한 목적 하에서 개발된 시스템의 성능을 확인하기 위해 장시간 동안의 주파수 및 출력전력의 안정성 시험을 수행한 결과 ${\pm}10Hz$ 이내의 안정된 주파수 특성과 $0.2{\sim}0.3dBm$의 매우 우수한 출력전력의 drift 특성을 갖고, 또한 locking 범위 역시 200MHz 정도로 매우 넓어 우주전파관측 수신시스템에 매우 적합함을 확인하였다.
본 논문에서는 위상 잡음 특성을 개선하기 위하여 고조파 조절 회로를 기반으로 한 출력 정합 회로를 이용한 전압 제어 발진기를 제안하였다. 위상 잡음은 2차, 3차 고조파 모두에서 단락 임피던스를 갖는 고조파 조절 회로를 통하여 억제되었으며, 출력 정합 회로에 연결되었다. 또한 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성을 더욱 더 개선하기 위하여 마이크로스트립 사각 개방 루프 다중 SRR를 이용하였다. 위상 잡음 특성 개선을 위하여 높은 Q값을 갖는 공진기 대신에 고조파 조절 회로를 기반으로 한 출력 정합 회로를 이용하였기 때문에 낮은 Q값을 갖는 공진기를 통하여 넓은 주파수 조절 범위를 얻을 수 있다. 고조파 조절 회로를 기반으로 한 출력 정합 회로와 마이크로스트립 사각 개방 루프 다중 SRR를 이용한 제안된 전압 제업 발진기의 위상 잡음 특성은 주파수 조절 범위, $5.744{\sim}5.839$ GHz에서 $-127.5{\sim}-126.33$ dBc/Hz @ 100 kHz이다. 고조파 조절 회로가 없는 출력 정합 회로와 마이크로스트립 선로 공진기를 이용한 전압 제어 발진기와 비교했을 경우, 제안된 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성은 26.66 dB 개선되었다.
본 논문에서는 낮은 위상잡음 특성과 넓은 주파수 가변을 갖는 새로운 전압제어 발진기의 구조를 제안한다. 제한한 구조는 서셉턴스 기울기 파라미터를 높이기 위해 임피던스 변환기를 이용하여 직렬 공진 회로를 병렬 공진 회로로 변환하는 방법을 사용하고 있다. 제작한 전압제어발진기는 0V$\sim$9V 가변전압으로 10.1GHz$\sim$10.7GHz의 600MHz 주파수 가변과 -119dBc/Hz@1MHz 이하의 우수한 위상잡음 특성을 보인다. 측정된 고조파 억압특성은 28dB이상이다.
Park, Ji-Mann;Chung, Won-Sup;Park, Young-Soo;Jun, Sung-Ik;Chung, Kyo-Il
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -2
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pp.770-773
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2002
Two sinusoidal voltage-controlled oscillators using linear operational transconductance amplifiers are presented in this paper: One is based on the positive-feedback bandpass oscillator model and the other on the negative-feedback Colpitts model. The bandpass VCO consists of a noninverting amplifier and a current-controlled LC-tuned circuit which is realized by two linear OTA's and two grounded capacitors, while the Colpitts VCO consists of an inverting amplifier and a current-controlled LC-tuned circuit realized by three linear OTA's and three grounded capacitors. Prototype circuits have been built with discrete components. The experimental results have shown that the Colpitts VCO has a linearity error of less than 5 percent, a temperature coefficient of less than rm 100 ppm/$^{circ}C$, and a $pm1.5 Hz $frequency drift over an oscillation frequency range from 712Hz to 6.3kHz. A total harmonic distortion of 0.3 percent has been measured for a 3.3kHz oscillation and the corresponding peak-to-peak amplitude was 1V. The experimental results for bandpass VCO are also presented.
본 논문에서는 고주파 특성이 우수한 NEC사의 ne71300-N MESFET를 이용하여 24GHz 대역 국부 발진기용 주파수 체배기를 설계 및 제작하였다. 멀티하모닉 로드 풀 시뮬레이션을 통하여 최적의 고조파 소스ㆍ부하 임피던스를 선택하였다. 리플렉터를 이용하여 변환 이득을 개선할 수 있었고, 대역 저지필터를 이용하여 기본파와 3차 고조파 성분을 억제하였다. 측정한 결과 0dBm의 입력신호에ㆍ대해 출력주파수인 24GHz에서의 출력 전력은 -3.776dBm이고, 변환 이득은 0.736dB, 41.064dBc의 고조파 억압 특성을 얻었다.
양자화학 (quantum chemistry)을 처음 접했을 때, 이전까지의 고전역학 (classical mechanics)에 익숙한 대다수의 학생들은 양자화학을 받아들이는 데 어려움을 겪는다. 모형계에 양자역학 (quantum mechanics)을 직접 적용하여 봄으로써 생소한 양자 개념에 대한 이해를 도울 수 있다. 본 논문에서는 양자동역학 (quantum dynamics)을 수치적으로 구현하는 계산 프로그램을 모형계에 적용하여 양자 개념을 설명할 수 있는 몇 가지 예를 보이고자 한다. 1 차원 시간의존 슈뢰딩거 방정식 (1-D time-dependent $Schr{\ddot{o}}dinger$ equation)의 해를 얻어 양자동역학을 구현하였으며, 그에 해당하는 고전동역학은 뉴턴 방정식 (Newton's equation)의 해로 얻어졌다. 조화 진동자 퍼텐셜 (harmonic oscillator potential), 모스 진동자 퍼텐셜 (Morse oscillator potential), 이중 우물 퍼텐셜 (double-well potential), 네모 퍼텐셜 장벽 (rectangular potential barrier), 그리고 에카트 퍼텐셜 (Eckart potential)에 대한 계산을 수행하였다. 두 가지 동역학을 비교하기 위하여 계산 결과의 시각화 (visualization)를 이용하고 동역학 특성의 차이를 비교하는 차별화 (differentiation)를 강조한다. 영점에너지 (zero-point energy), 위상어긋남 (dephasing), 터널링 (tunneling), 그리고 반사 (reflection) 현상과 같은 양자동역학의 특징을 고전동역학과 비교함으로써 직관적인 이해를 도울 수 있었다. 이러한 결과는 양자화학에 입문하는 학생들을 대상으로 쓰일 수 있는 효율적인 강의 모델을 제시할 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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