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스위칭 트랜지스터를 이용하여 2.4/3.5/5.2 GHz에서 동작하는 다중 대역 저잡음 증폭기 설계 (Design of Multi-Band Low Noise Amplifier Using Switching Transistors for 2.4/3.5/5.2 GHz Band)

  • 안영빈;정지채
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제22권2호
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    • pp.214-219
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    • 2011
  • 본 논문에서는 2.4, 3.5, 5.2 GHz의 대역에 맞추어 스위칭 동작을 하는 다중 대역 저잡음 증폭기를 CMOS 0.18 um 공정을 이용하여 설계하였다. 제안된 회로는 스위칭 트랜지스터를 이용하여 입력단에서는 트랜스 컨덕턴스, 게이트-소스 캐패시턴스를 조정하고, 출력단에서는 캐패시턴스를 조정하는 방식으로 다중 대역 입출력 정합을 이루었다. 제안된 저잡음 증폭기는 각 스위칭 트랜지스터의 동작 상태에 따라 2.4, 3.5, 5.2 GHz 대역에서 제안된 회로는 입출력단에서 각각 14.2, 12, 11 dB의 이득과 3, 2.9, 2.8의 잡음 지수 특성을 갖는다. 다중 대역 저잡음 증폭기는 1.8 V의 공급 전압에 대해서 4.2~5.4 mW의 전력을 소비한다.

인덕터 피킹기법을 이용한 초광대역 CMOS 저잡음 증폭기 설계 (Design of UWB CMOS Low Noise Amplifier Using Inductor Peaking Technique)

  • 성영규;윤경식
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.158-165
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    • 2013
  • 본 논문에서는 3.1-10.6GHz 초광대역 CMOS 저잡음 증폭기의 새로운 구조를 소개하였다. 제안된 초광대역 저잡음 증폭기는 입력 임피던스 정합에 RC 피드백과LC 필터회로를 사용하여 설계되었다. 이 설계에 전류 재사용 구조는 전력소비를 줄이기 위해 채택되었으며, 인덕터 피킹 기법은 대역폭을 확장하기 위하여 적용되었다. 이 초광대역 저잡음 증폭기의 특성을 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정기술로 시뮬레이션을 수행한 결과는 3.1-10.6GHz 대역 내에서 전력이득은 14-14.9dB, 입력정합은 -10.8dB이하, 평탄도는 0.9dB, 잡음지수는 2.7-3.3dB인 것을 보여준다. 또한, 입력 IP3는 -5dBm이고, 소비전력은 12.5mW이다.

GaN/Si 기반 60nm 공정을 이용한 고출력 W대역 전력증폭기 (High Power W-band Power Amplifier using GaN/Si-based 60nm process)

  • 황지혜;김기진;김완식;한재섭;김민기;강봉모;김기철;최증원;박주만
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제22권4호
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    • pp.67-72
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    • 2022
  • 본 논문에서는 60 nm GaN/Si HEMT 공정을 사용하여 전력증폭기(Power Amplifier)의 설계를 제시하였다. 고주파 설계를 위하여 맞춤형 트랜지스터 모델을 구성하였다. Output stage는 저손실 설계를 위해 마이크로스트립 라인을 사용하여 회로를 구성하였다. 또한 RC 네트워크로 구성된 Bias Feeding Line과 Input bypass 회로의 AC Ground(ACGND) 회로를 각각 적용하여 DC 소스에 연결된 노드의 최소임피던스가 RF회로에 영향을 미치지 않도록 하였다. 이득과 출력을 고려하여 3단의 구조로 설계되었다. 설계된 전력증폭기의 최종 사이즈는 3900 ㎛ × 2300 ㎛ 이다. 중심 주파수에서 설계된 결과는 12 V의 공급 전압에서 15.9 dB의 소 신호 이득, 29.9 dBm의 포화 출력(Psat), 24.2 %의 PAE를 달성하였다.

링-하이브리드 커플러를 이용한 가변 전력 분배기 회로 (The variable power divider circuit to use the ring-hybrid coupler)

  • 박웅희
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.253-259
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    • 2016
  • 본 논문은 $1:{\infty}$ 또는 ${\infty}:1$의 전력 분배 비율을 가지는 가변 전력 분배기 회로를 제안하였다. 제안된 가변 전력 분배기 회로는 안정된 입력 정합 특성을 가지며 입력 신호를 두 개의 경로로 분배하는 브랜치라인 커플러, 브랜치라인 커플러의 두 출력에 연결되어 90도 위상 변화량을 가지는 두 개의 가변 위상 변환기, 가변 위상 변환기를 거친 두 신호를 결합하는 링-하이브리드 커플러로 구성된다. 제안된 가변 전력 분배기 회로는 가변 위상 변환기에서 90도 위상 변화에 따라 가변 전력 분배기의 두 출력 단자의 출력 전력 비율을 원하는 값으로 설정할 수 있다. 제안된 가변 분배기 회로는 2GHz에서 Taconic사의 RF-35 20mil을 이용하여 제작하였다. 제작된 가변 전력 분배기 회로는 1.9-2.1 GHz 주파수 대역에서 두 개의 출력 단자에 1:1000에서 5000000:1의 전력 분배 비율의 변화가 가능하였다. 또한, 제작된 가변 전력 분배기는 전력 분배 비율에 관계없이 입력 반사계수 -20 dB 이하, 전력 손실 약 -1.0 dB, 두 출력 단자의 격리 특성 -17 dB 이하의 안정적인 특성을 보였다.

UHF대역 지상국용 무지향 고이득 안테나 (An Omnidirectional High Gain Antenna for UHF Band Ground Station)

  • 배기형;장민수;주재우;황찬호;홍기표
    • 한국지식정보기술학회논문지
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    • 제12권4호
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    • pp.539-550
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    • 2017
  • 본 논문에서는 UHF대역 원통형 다이폴 배열 안테나에 대해서 설계, 제작 및 시험을 하였다. 제안하는 안테나는 원통형 다이폴을 수직으로 4단 배열하였다. 원통형 다이폴 내부에는 병렬구조 급전회로를 설치하여 광대역 매칭이 되도록 구현하였다. 급전회로를 원통형 다이폴 중심에 설치하여 방위각 방향 무지향 방사패턴의 이득평탄도 특성을 최적화하였다. 급전회로에서 분기되는 신호의 차이를 최소화하여 대칭적인 방사패턴을 구현하였다. 요구 규격은 UHF대역에서 대역폭 11.2% 이상, 이득 6dBi 이상, 2:1 이하의 정재파비, 수평방향 방사패턴 이득평탄도 ${\pm}1dB$ 이내, 고각 방향 방사패턴 3dB 빔폭 13도 이상이다. M&S를 통해서 구현 가능성을 확인하고, 제작 및 시험을 통해서 M&S 결과를 검증하였다. 시험결과는 UHF대역에서 대역폭 11.2%, 이득 6.30~8.31dBi, 정재파비 1.53:1 이하, 방위각 방향 방사패턴 이득평탄도 ${\pm}0.2dB$ 이내, 고각 방향 방사패턴 3dB 빔폭은 15.62~15.84도이다. 시험결과 모든 규격을 충족하였다.

IMT-2000 단말기용 InGaP/GaAs HBT MMIC 전력증폭기 설계 및 제작 (Design & Fabrication of an InGaP/GaAs HBT MMIC Power Amplifier for IMT-2000 Handsets)

  • 채규성;김성일;이경호;김창우
    • 한국통신학회논문지
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    • 제28권11A호
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    • pp.902-911
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    • 2003
  • 에미터 면적이 2.0${\times}$20 $\mu\textrm{m}$$^2$인 단위 InGaP/GaAs HBT power cell을 이용하여 IMT-2000 단말기용 MMIC 2단 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 온도 변화에 따른 전력증폭기의 RF 특성 변화를 보상시킬 수 있으며, 외부 조절 전압으로 대기전류를 줄일 수 있는 능동 바이어스 회로를 채택하였다. HBT의 실측정 S 파라미터와의 fitting을 통하여 비선형 등가 회로 파라미터를 추출하였고, load-pull 시뮬레이션으로 최대 출력 정합 임피던스를 결정하였다. 제작 및 측정 결과, MMIC 2단 전력증폭기는 on-wafer 측정에서 23 ㏈의 전력 이득과 28.4 ㏈m의 출력 전력( $P_{1-}$㏈/) 및 31%의 전력 부가 효율을 얻었으며, FR-4 기판상에 off-chip 출력정합회로를 구현한 COB 측정에서 22.3 ㏈의 전력이득과 26 ㏈m의 출력전력 및 28%의 전력부가효율을 얻었으며, -40 ㏈c의 ACPR 특성을 얻었다..

동잡음 저감을 위한 심전도 전극 특성에 대한 연구 (Study on Characteristics of ECG Electrodes for Motion Artifact Reduction)

  • 강영환;박재순;조범기;최상동;정연호
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제30권6호
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    • pp.366-371
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    • 2017
  • In this paper, we introduce an electrocardiogram (ECG) system designed to solve problems caused by wetgels and motion artifacts in measuring active movement. The system is called a dry-contact ECG and was designed by considering impedance matching between skin and electrode as well as the frictional electricity between electrode and clothes. In order to create the system, we measured impedance on the skin-electrode interface, and the result was applied to the electronic circuit scheme. Moreover, we added an electrode on the back of the measurement electrode to make a flow path to ground the electrical noise. The final ECG circuit and novel electrode were used to detect real human cardiac signals from a subject who was tested while standing still and walking. The signals obtained from the two activities were nicely shaped, without any motion artifact noise. We took electrode size into account in this study because the impedance depended on the area of the electrode. An electrode of 50 mm diameter showed the best curve for the ECG signal without any electrical noise.

A 900 MHz Zero-IF RF Transceiver for IEEE 802.15.4g SUN OFDM Systems

  • Kim, Changwan;Lee, Seungsik;Choi, Sangsung
    • ETRI Journal
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    • 제36권3호
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    • pp.352-360
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    • 2014
  • This paper presents a 900 MHz zero-IF RF transceiver for IEEE 802.15.4g Smart Utility Networks OFDM systems. The proposed RF transceiver comprises an RF front end, a Tx baseband analog circuit, an Rx baseband analog circuit, and a ${\Delta}{\Sigma}$ fractional-N frequency synthesizer. In the RF front end, re-use of a matching network reduces the chip size of the RF transceiver. Since a T/Rx switch is implemented only at the input of the low noise amplifier, the driver amplifier can deliver its output power to an antenna without any signal loss; thus, leading to a low dc power consumption. The proposed current-driven passive mixer in Rx and voltage-mode passive mixer in Tx can mitigate the IQ crosstalk problem, while maintaining 50% duty-cycle in local oscillator clocks. The overall Rx-baseband circuits can provide a voltage gain of 70 dB with a 1 dB gain control step. The proposed RF transceiver is implemented in a $0.18{\mu}$ CMOS technology and consumes 37 mA in Tx mode and 38 mA in Rx mode from a 1.8 V supply voltage. The fabricated chip shows a Tx average power of -2 dBm, a sensitivity level of -103 dBm at 100 Kbps with PER < 1%, an Rx input $P_{1dB}$ of -11 dBm, and an Rx input IP3 of -2.3 dBm.

저항 결합회로를 이용한 Cellular CDMA용 저잡음 증폭기의 구현 (Development of the Low Noise Amplifier for Cellular CDMA Using a Resistive Decoupling Circuit)

  • 전중성;김동일
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제2권4호
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    • pp.635-641
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    • 1998
  • 본 논문에서는 셀룰러 CDMA 기지국 및 중계기의 수신부에 사용되는 크기가 작은 824 ∼ 849 MHz용 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)를 저항 결합회로를 사용하여 구현하였다. 사용된 저항 결합회고는 반사되는 전력이 정합회로내의 저항에서 소모되므로 반사계수가 작아지고, 안정도도 개선되며 저잡음 증폭기의 설계시 입력단 정합에 용이하였다 저잡음 증폭기의 설계 제작에는 저잡음 GaAs FET인 ATF-10136과 내부정합된 MMIC인 VNA-25를 이용하였으며, 알루미늄 기구물안에 RF 회로와 자체 바이어스(Self-bias) 회로를 함께 장 착시켰다. 이렇게 제작된 저잡음 증폭기는 35dB이상의 이득과 0.9dB이하의 잡음지수, 18.6dBm의 P1dB, P1dB 출력레벨에서 10dB back off 시켰을때 31.17dB의 IM3를 얻었다.

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결합된 자기공명을 통한 무선에너지 전력 전송 시스템의 회로 해석 (Circuit Model Based Analysis of a Wireless Energy Transfer System via Coupled Magnetic Resonances)

  • 전상훈;김용해;이명래;강승열
    • 전력전자학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.137-144
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    • 2011
  • 자기공명을 이용한 무선 전력 전송 시스템의 등가회로 모델이 제시되었고, 이를 통한 설계기법이 제안되었다. 두개의 코일로 구성된 간단한 트랜스포머의 등가회로를 확장하는 방법으로 본 시스템의 노드 방정식을 세웠고, 이로부터 효율을 높이기 위한 최적의 코일간 거리를 해석하였다. 손실이 있는 경우의 주파수 특성을 계산하기 위해, 상용 설계 시뮬레이터에 등가회로 모델을 심었다. 실제 시스템의 모델 파라미터를 추출하여 시뮬레이션 결과와 측정결과를 비교하였다. 이 해석으로부터, 자기공명 방식의 무선 전력 전송 시스템이 수 미터의 거리까지 높은 효율을 보일 수 있음을 알 수 있었고, 이때 임피던스 정합이 매우 중요하다는 것을 알 수 있었다. 개발된 모델을 통해 공진 코일이 더 많이 있는 경우와 같은, 유사한 시스템의 특성을 예측할 수 있다.