본 논문에서는 멀티암(multi-arm) 스파이럴 안테나용 디지털 위상천이기(digital phase-shifter)를 힐버트 변환(Hillbert transform)을 이용하여 설계하였다. 힐버트 변환은 입력신호에 포함된 모든 주파수 성분을 $90^{\circ}$ 위상천이 시키며, 퓨리에 변환(Fourier transform)과 역퓨리에 변환(Inverse FIT)을 통해 구현된다. 디지털 위상천이기는 ADC(Analog-digital converter)로 샘플링된 입력신호에 힐버트 변환을 적용하여 위상차가 $90^{\circ}$인 두 신호를 생성하고, 이 두 신호를 이용하여 입력신호의 위상을 천이위상만큼 천이시키게 한다. 힐버트 변환 기반의 디지털 위상천이기는 Xilinx사의 System generator로 설계되었고, 입력 잡음, FFT 포인트 수, 샘플링 주기, 입력신호의 초기위상 및 천이 위상각 등에 따른 위상천이 성능을 시뮬레이션 하였으며, Matlab 결과와 비교하여 일치함을 확인하였다.
본 논문에서는 DTV(Digital TV) 수신 모듈에 적용되는 반사형 가변 위상기의 설계를 위한 설계식을 제안하고 이를 이용해 DTV 수신대역인 470 MHz에서 860 MHz까지 180$^{\circ}$ 이상의 위상 가변특성을 만족하는 가변 위 상기를 설계하였다. 제시된 설계식을 이용하여 원하는 위상 가변 범위와 삽입손실을 만족하는 반사형 가변 위상의 체계적인 설계가 가능하며, 제작된 가변 위상기가 주어진 사양을 만족함을 확인할 수 있었다.
This paper introduces the design and implementation of a Ku-band 5-bit monolithic phase shifter with a ceramic package. The 5-bit phase shifter MMIC was designed and fabricated by using GaAs MESFET switches. The packaged phase shifter demonstrates a phase error less than 11.3 $^{\circ}$ RMS and an insertion loss variation less than 1.0㏈ RMS for 13∼15㎓. For all 32 states, an insertion loss is measured to be 12.2${\pm}$2.2㏈, an input return loss more than 5.0㏈, and an output return loss more than 6.2㏈ from 13㎓ to 15㎓. The chip size of the 5-bit phase shifter MMIC is 2.35${\times}$1.65mm$\^$2/ including digital control circuits. The size of the ceramic packaged phase shifter is 7.2${\times}$6.2mm$\^$2/.
기존의 수동 스위치를 사용한 스위치-라인 타입 위상변화기의 수동 스위치를 스위칭 증폭기로 대체한 60GHz CMOS 능동위상변화기를 소개하였다. 능동스위치 위상변화기는 능동스위치 블록과 수동 딜레이 네트워크 블록 구성되며, 기존의 vector-sum 위상변화기와 비교해 간단한 회로 구성이 가능하다. 능동스위치 블록은 On-Off state에 따라 다르게 요구되는 입출력 저항을 고려하여 설계하였고, 수동 딜레이 네트워크 블록은 회로의 크기를 최소화하기 위하여 일반적인 microstrip line 대신 lumped 인덕터와 커패시터를 사용하여 구성하였다. TSMC 65nm CMOS 공정을 이용하여 1-bit 위상변화기를 제작 및 측정하였으며, 그 결과 65GHz에서 평균 -4.0dB 의 삽입손실과 120도의 위상차를 얻었다.
광대역에서 동작되는 간단한 180$^{\circ}$ MMIC 위상변위기를 제안하였다. 제안된 회로는 1개의 Lange 커플러와 2개의 PIN 다이오드만으로 구성되어 있다. 2-6 GHz 대역에서 측정된 위상변위기는 최대 위상오차가 13$^{\circ}$이며 3.2 dB의 최대 삽입손실과 6.3 dB의 최소 반사손실을 보였다.
본 논문은 쉬프만 위상 천이기의 소형화 설계를 위하여 마이크로스트립 선로의 접지면에 결함 접지면 구조를 이용하는 새로운 방법을 제시한다. DGS에 의하여 발생하는 부가적인 인덕턴스와 캐패시턴스 성분에 의하여 전파 지연 특성이 표준형 선로보다 크게 나타나는데, 이로 인하여 DGS를 포함한 전송선로의 전기적 길이가 DGS가 없는 표준 전송선로 전기적 길이보다 길게 나타난다. 표준 쉬프만 위상 천이기에 DGS를 삽입하여 전체적으로 15% 정도의 사이즈를 축소할 수 있었다.
비가역성 쌍토로이드 페라이트 변위기를 설계, 제작하고 그 특성 실험올 하였다. 변위기의 최적 칫수를 구하기 위해 ABCD 행렬 방법을 사용하였으며, 빈 도파관 부분과 페라이트가 삽입된 부분과의 임피던스 정합을 위해 $\lambda$/4 2단 변환기를 이용하였다. 변위기를 구동시키기 위한 구동회로를 제작하 였으며, 중심주파수 9.3GHz, 동작대역폭 400MHz 에서 측정한 변위기의 삽입손실과 VSWR은 각각 1.2clB, 1.16미만으로써 만족할만한 결과를 얻었다. 또한, 페라이트의 특성이 온도변화에 종속적이기 때문에 온도보상기법을 통해 온도에 따른 변위차 변화량을 보상하였으며, 온도보상결과 $-10^{\circ}C~+60^{\circ}C$사이에 $\pm4^{\circ}$ 이내의 위상오차를 얻을 수 있었다.
In this paper, we compared the performances of the Right Handed Transmission Line (RHTL) and the Left Handed Transmission Line (LHTL) phase shifters as a frequency translator. Unlike other phase shifters, both phase shifters show a $0^{\circ}-360^{\circ}$ phase variation for a broadband frequency and compact in size which are ideal to use as a frequency translator. For the performance comparison, we fabricated both a RHTL and a LHTL phase shifter to cover 1.5 GHz - 2.4 GHz range with the whole $360^{\circ}$ phase variation. For the frequency range, a LHTL based frequency translator showed a much better performance whose Spurious Free Dynamic Range (SFDR) is 4dB - 17dB higher than the RHTL based frequency translator when the sawtooth modulation freqncy is 11 kHz. This is due to the linear phase-voltage variation of LHTL phase shifter. Furthermore, the LHTL phase shifter shows a less insertion loss and a insertion loss variation than the RHTL phase shifter. Overall, the LHTL based frequency translator outperformed RHTL based freqency translator.
Nowadays, the study on the ceramic components and modules used in telecommunication system is being performed. Duplexer is the one of the most important components and has the role of dividing Rx and Tx signal. Duplexer including the FBAR is being done vigorously LTCC is used for package like SAW package, duplexer package. In our research, LTCC material is used for FBAR duplexer package and photo-lithography for the fine line phase shifter. The good characteristics, low loss and good isolation, of duplexer is obtained by the fine line phase shifter having high characteristic impedance of stripline.
2-6 GHz 디지털 위상변위기 모듈을 설계, 제작하였다. 위상변위기 모듈에 사용된 MMIC 칩은 광대역을 구현하기 위해 Lange 커플러로 구성된 반사형 회로를 이용하여 설계 및 제작하였다. 위상변위기 모듈은 6.1°RMS 위상오차, 13.5 dB 최대 삽입손실과 각각, 8 dB와 10 dB의 입·출력 반사손실 특성을 갖는다. 32개의 위상 상태를 측정하기 위해서 컴퓨터를 사용하여 측정을 자동화 시켰다. 8×8 위상배열용 모듈들간의 RMS 삽입 위상오차는 최대 ±0.5°이내이고, 모듈들간의 평균 삽입손실 편차는 최대 ±0.5 dB를 넘지 않았다. 제작된 위상변위기 모듈의 크기는 45 × 22.5 × 60 ㎣. 이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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