본 논문에서는 상용 초고주파 MEMS 스위치를 이용하여 세 개의 주파수 대역에서 재구성 동작이 가능한 주파수 재구성 능동 배열 안테나 시스템(Reconfigurable Active Array Antenna System: RAA System)을 제안하였다. MEMS 스위치는 삽입 손실 및 선형성 특성이 우수하고 격리도가 높아 주파수 재구성 시스템 구현 시, 재구성을 위한 스위치로 인한 성능 열화가 거의 없다는 장점이 있다. 제안된 주파수 재구성 능동 배열 안테나 시스템은 간단한 구조의 임피던스 매칭 회로(Reconfigurable impedance Matching Circuit: RMC)를 갖는 주파수 재구성 증폭기(Reconfigurable Front-end Amplifier: RFA)가 집적화 되어 있으며, 안테나 방사체(Reconfigurable Antenna Element: RAE)와 재구성 제어 보드(Reconfiguration Control Board: RCB)로 구성되어 있다. 본 논문에서 제안한 RAA 시스템은 850 MHz, 1.9 GHz, 3.4 GHz의 세 개 주파수로 재구성되어 동작하며, 안테나 방사체는 $2{\times}2$ 배열을 가지고 각각의 방사체는 광대역 다이폴 형태를 갖는다. 제작된 RAA 시스템은 실험을 통하여 그 타당성을 확인하였다.
본 논문에서는 개루프 설계 방법을 이용하여, 전기적주파수조정범위가 확장된 전압제어유전체공진기발진기(Vt-ORO: Voltage-tuned Dielectric Resonator Oscillator)를 설계하였다. 설계된 전압제어유전체공진기발진기는 공진부, 증폭부, 위상천이부로 구성하였다. 발진조건을 만족하기 위하여, 각 부에서의 크기와 위상을 결정하였다. 각 부를 연결하여 측정한 S-피라미터는 개루프 발진조건을 만족하였다. 또한, 측정된 개루프의 군지연(group delay)로부터 전기적주파수조정범위(electrical frequency tuning-range)를 수식으로 도출하였다. 이와 같이 설계된 개루프의 입출력을 연결하고 폐루프로 구성하여 전압제어유전체공진기발진기를 구현하였다. 그 결과, 0$\sim}$10 V의 조정전압으로 중심주파수 5.3 GHz에서 전기적주파수조정범위는 수식으로 도출한 값과 근사한 82 MHz를 얻었고, 이는 선형적인 변화를 보였다. 이 때, 위상잡음은 100 kHz offset에서 -104${\pm}$1 dBc/Hz, 출력전력은 5.86${\pm}$1 dBm로 평탄함을 보였다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제8권3호
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pp.114-118
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2008
Direct-conversion RF front-end for 5-GHz WLAN is implemented in $0.18-{\mu}m$ CMOS technology. The front-end consists of a low noise amplifier, and low flicker noise down-conversion mixers. For the mixer, an inductor is included to resonate out parasitic tail capacitances in the transconductance stage at the operating frequency, thereby improves the flicker noise performance of the mixer, and the overall noise performance of the front-end. The receiver RF front-end has 6.5 dB noise figure, - 13 dBm input IP3, and voltage conversion gain of 20 dB with the power consumption of 30 mW.
This paper describes the resistive FET mixer with low IF for the 4-Ch DBF(Digital Beam Forming) receiver with LNA(Low Noise Amplifier). This DBF receiver based on the direct conversion method is generally suitable for high-speed wireless mobile communications. A radio frequency(RF), a local oscillator(LO) and an intermediate frequency(IF) considered in this research are 2.09 ㎓, 2.08 ㎓ and 10㎒, respectively. The RF input power, LO input power and Vgs are used -10㏈m, 6㏈m and -0.4 V, respectively. In the 4-Ch resistive FET mixer with LNA, the measured IF and harmonic components of 10㎒, 20㎒, 2.09㎓ and 4.17㎓ are about -12.5 ㏈m, -57㏈m, -40㏈m and -54㏈m, respectively. The IF output power observed at each channel of 10㎒ is about -12.5㏈m and it is higher 27.5 ㏈m than the maximum harmonic component of 2.09㎓. Each IF output spectrum of the 4-Ch is observed almost same value and it shows a good agreement with the prediction.
본 논문에서는 CSP(Chip Size Package)를 이용하여 정합소자 및 모든 바이어스소자, ESD(Electrostatic Dis-charge) 보호소자를 MMIC상에 완전집적한 K/Ka밴드 광대역 MMIC chip set에 관하여 보고한다. CSP에 대해서는 이방성 도전필름인 ACF(Anisotropic Conductive Film)를 이용하였으며, 그 결과 MMIC 패키지 프로세스가 간략화 되었고, CSP MMIC의 저 가격화가 실현되었다. MMIC상에 집적하기 위한 DC 바이어스 용량소자로서는 고유전율의 $STO(SrTi_{3})$ 필름 커패시터가 이용되었으며, DC 피드소자와 ESD 보호소자로서는 LC 병렬회로가 사용되었다. 그리고, K/KA 밴드 광대역에 걸친 MMIC의 정합과 안정도를 위해서는 프리매칭회로와 RC 병렬회로가 이용되었으며, 제작된 CSP MMIC는 광대역(K/Ka) 밴드에서 양호한 RF 특성을 보였다. 본 논문은 K/Ka 밴드의 주파수 대역에 있어서의 완전집적화 CSP MMIC 칩셋에 관한 최초의 보고이다.
본 논문에서는 저잡음 증폭기 (LNA)를 위한 새로운 구조의 프로그램 가능한 고주파 검사용 설계회로 (RF DFT)를 제안한다. 개발된 RF DFT 회로는 DC 측정만을 이용하여 LNA의 RF 변수를 측정할 수 있으며, 최근의 RFIC 소자에 매우 유용하다. DFT 회로는 프로그램 가능한 커패시터 뱅크 (programmable capacitor banks)와 RF 피크 검출기를 가진 test amplifier를 포함하며, 측정된 출력 DC 전압을 이용하여 입력 임피던스와 전압이득과 같은 LNA 사양을 계산할 수 있다. 이러한 온 칩 DFT 회로는 GSM, Bluetooth 및 IEEE802g 표준에 이용할 수 있는 3가지 주파수 대역, 즉 1.8GHz, 2.4GHz, 5.25GHz용 LNA에서 사용할 수 있도록 자체적으로 프로그램 할 수 있다. 이 회로는 간단하면서도 저렴하다
본 논문에서는 UHF 400 MHz 대역 20 W급 전력증폭기를 이용하여 협대역 아날로그 전치왜곡 선형화 기법에 관한 연구를 하였다. 아날로그 전치왜곡기로는 MAXIM사(社)에서 제공하는 SC1894 전력증폭 선형화기를 사용하였으며, look-up 테이블 기법을 통해 기존 칩에서 동작하지 않는 1 MHz 이하의 대역폭에 대한 혼변조 신호 특성 및 인접채널전력 개선을 확인 하였다. 400 MHz (400 ~ 500 MHz)대역에서1 채널오프셋 기준 최대 17.46 dB, 2 채널 오프셋 기준 최대 16.6 dB의 혼변조 신호 특성 및 인접채널전력 개선을 확인하였다. 같은 선형성을 요구하는 시스템에 있어 40 W 이상 출력전력에서 12.41% 의 전력효율 개선을 확인하였다.
본 논문에서는 고출력 증폭기의 바이어스를 위한 대전류 마이크로파 광대역 바이어스-티의 설계를 보였다. DC 블록용 커패시터는 큰 어드미턴스를 가지도록 커패시터의 병렬합을 이용하고, DC 공급 및 RF 초크용 인덕터는 광대역의 큰 임피던스를 가지는 인덕터의 직렬합을 이용하여 설계하였다. DC 블록이나 RF 초크에 사용되는 인덕터나 커패시터는 자기 공진 주파수(SRF: Self Resonance Frequency)를 가지고 있어 사용 대역이 제약된다. 이를 해결하기 위해 RF 초크에서는 저항을 추가하여 공진 주파수에서 품질 계수를 조정함으로써 해결하였다. 그리고 DC 블록에서는 별도의 품질 계수 조정없이 병렬합만으로 가능하였다. 이 결과를 이용하여 1608 칩 형태의 집중 소자들을 표면 실장 기법(surface mount)으로 PCB 패턴에 조립하여 바이어스-티를 제작하였다. 제작된 바이어스-티는 10 MHz~10 GHz에서 측정된 반사 손실이 10 dB 이하를 가지며, 입력 임피던스는 광대역에서 50 ohm 근처의 값을 만족하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 hybrid 기법을 이용하여 INMARSAT 위성의 상향 주파수인 L-HAND(1.6265∼1.6465 GHz)에서 동작하는 위성단말기용 25 Watt C급 고출력증폭기를 설계 ·제작하였다. 제작의 간편성을 위해서 전력증폭기를 크게 구동증폭단과 전력증폭단으로 나누어 구현하였으며, 전력증폭단을 구동하기 위한 구동단은 Motorola사의 MRF-640을 사용하여 2단으로 구성하였고, 전력증폭단은 MRF-16006과 MRF-16730을 사용하였다. 또 각 부에 직류 전원을 공급하기 위해 바이어스 회로부를 같은 하우징 내에 장착하여 무게 및 부피를 최소화하였다. 제작된 고출력증폭기는 20 MHz 대역폭 내에서 이득이 30 dB 이상, 입 ·출력 정재파비는 1.7 이하의 특성을 가졌다. 1.635 GHz 주파수에 대해 1 dB 압축점의 출력전력은 44 dBm 으로서 설계시 목표로 했던 출력전력 25 Watt를 상회하였다. 본 논문에서 제시한 SSPA(Solid State Power Amplifier) 제작 기법은 각종 Radar 및 SCPC(Signal Channel Per Carrier)용 전력증폭기 설계 및 제작에도 적용할 수 있다.
본 논문에서는 비선형 RF(Radio Frequency) 증폭기의 선형화를 위한 새로운 구조의 전치왜곡 선형화기를 제안한다. 전치 왜곡에 이용되는 3차 비선형 성분은 RF 신호의 포락선(envelope) 전력을 이용하여 발생시킨다. 3차 왜곡 성분 발생기(3rd order distortion generator)는 FET로 구성되었고, 왜곡 신호 발생 후 남아 있는 주 신호 성분 제거를 위해 평형 결합 구조를 제시하였다. 발생된 3차 혼변조 신호는 RF 대역에서 진폭과 위상을 조절함으로써 최적의 선형화 조건을 만족시킨다. 2-tone 실험결과 증폭기의3차 흔변조특성이 30~40㏈ 개선되었다. IS-95 CDMA 신호 실험 결과 인접 채널 전력 비(ACPR)가 약 l0㏈이상 개선됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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