현대 통신에서 혼신방지및 보안유지를 위한 방법으로 ECCM기법이 개발되었다. 주파수 도약방식은 이러한 기법중의 하나이며 RF변조된 신호를 일정한 대역폭내에서 빠르게 움직여 신호의 추적을 어렵게 만드는 방법이다. 본 논문에서는 1.25MHz-800Hz의 FM변조된 기준 신호와 LO(Local Oscillator)에 의해 30-80MHz의 FM출력을 얻을 수 있는 PLL-Exciter를 구성하였다. Exciter의 LO로는 42.5-100.5 MHz에서 도약시킬 수 있는 주파수 합성기를 사용하였다.
본 논문에서는 근거리 측정용의 주파수변조 연속파(FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더를 설계 제작하였다. FMCW 레이더의 구조에서는 전압제어 발진기(VCO: Voltage-Controlled Oscillator)의 비선형성에 의한 오차를 제거하는 것이 관건이며, 본 연구에서는 비트 신호의 스펙트럼 상관성을 이용한 비선형성 보상 알고리듬을 채택하였다. 본 연구에서 제작된 레이더는 X-Band(9.55~10.25GHz) 마이크로파를 사용하여, 30m 범위에서 3% 이내의 정밀도를 실현하였으며, 차량 충돌방지 및 탐사 로봇 등의 전방 감시 레이더에 응용될 수 있다.
본 논문에서는 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기와 가변 부성 저항을 이용한 향상된 push-push 전압제어 발진기를 제시하였다. 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기는 큰 결합 계수 값을 갖는데, 이는 Q값을 크게 만들고, 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄인다. 1.8V의 공급 전압을 사용한 전압 제어 발진기는 $5.744{\sim}5.859GHz$의 주파수 조절 범위에서 $-124.67{\sim}-122.67dBc/Hz\;@\;100 kHz$의 위상 잡음 특성을 갖는다. 이 전압 제어 발진기의 FOM은 같은 주파수 조절 범위에서 $-202.83{\sim}-201dBc/Hz\;@\;100 kHz$의 값을 갖는다. 마이크로 스트립 사각 개방 루프 공진기를 이용한 단일 종단 전압 제어 발진기와 마이크로스트립 공진기를 이용한 push-push 발진기와 비교했을 때 개선된 위상 잡음 특성은 각각 -8.51 dB와 -33.67 dB이다.
본 논문은 X-대역에서 바랙터 다이오드가 없는 전압 제어 발진기 구조를 제안하고, 마이크로웨이브 레이더 신호 감지용 수신기에 적용 가능성을 확인하였다. 부성 저항을 발생하는 능동 소자의 콜렉터-베이스 PN-접합으로 바랙터 다이오드를 대체하여, 단일 RF BJT 소자로 전압 제어 발진기를 구현하여 수신기에서 요구하는 튜닝 전압 1.0~7.0 V에서 11.20~11.75 GHz 주파수 가변 특성, 9.0~12.0 dBm 출력 전력 및 선형적인 주파수 튜닝 특성을 만족하였다.
본 논문에서는 0.5~4 GHz 주파수 범위에서 낮은 위상잡음 특성을 갖는 광대역 고속 주파수 합성기 구조를 제안하였다. 광대역에서 빠른 동조 속도를 얻기 위해 DDS(Direct Digital Synthesizer)와 아날로그 직접 주파수 합성 기술을 적용하여 주파수 합성기의 출력을 합성하였다. 특히 낮은 위상잡음 특성을 확보하기 위해 DDS 구동에 필요한 2.4 GHz 클럭신호는 SPD(Sample Phase Detector)를 통해 100 MHz 기준 발진기 신호에 위상 고정된 2.4 GHz VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 이용하여 발생시켰다. 그리고 광대역 주파수 합성기의 위상잡음 특성을 이론적으로 예측하고, 이를 측정결과와 비교하였다. 제작된 주파수 합성기의 위상잡음은 최고 주파수에서 -121 dBc @ 100 kHz 이하를 갖는다.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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제2권6호
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pp.202-207
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1997
Design and fabrication issues for an L-band GaAs Monolithic Microwave Integrated Circuit(MMIC) Voltage Controlled Oscillator(VCO) as a component of Personal Communications Systems(PCS) Radio Frequency(RF) transceiver are discussed. An ion-implanted GaAs MESFET tailored toward low current and low noise with 0.5mm gate length and 300mm gate width has been used as an active device, while an FET with the drain shorted to the source has been used as the voltage variable capacitor. The principal design was based on a self-biased FET with capacitive feedback. A tuning range of 140MHz and 58MHz has been obtained by 3V change for a 600mm and a 300mm devices, respectively. The oscillator output power was 6.5dBm wth 14mA DC current supply at 3.6V. The phase noise without any buffer or PLL was 93dB/1Hz at 100KHz offset. Harmonic balance analysis was used for the non-linear simulation after a linear simulation. All layout induced parasitics were incorporated into the simulation with EEFET2 non-linear FET model. The fabricated circuits were measured using a coplanar-type probe for bare chips and test jigs with ceramic packages.
본 논문에서는 gain-boosting 회로를 이용하여 전류 미스매치를 줄일 수 있는 전하펌프와 전압제어 저항기를 사용하여 선형성이 우수한 래치 구조의 전압제어발생기를 제안하여 위상고정루프를 설계하였다. Cain-boosting 전하펌프를 사용한 위상고정루프는 루프필터 출력 전압 구간에서 11$mu$V(최대 43$mu$V, 최소 32$mu$V)의 전압 흔들림 차이를 나타내었다. 전압제어저항기를 이용한 전압제어발진기는 입력전압 동작 구간에서 우수한 선형성을 나타내었다. 또한 제작된 전압제어발진기의 위상 잡음 특성은 -1084Bc/Hz(a)100kHz이며 CMOS 공정으로 만들어진 LC 전압제어발진기와 비슷한 성능을 가진다. 0.35$mu$m CMOS 공정으로 시뮬레이션 하였으며 록킹 시간은 150$mu$s이다.
액체탱크의 레벨을 정밀측정하는 데 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)를 이용하고자 한다. 우리는 1GHz 대역폭으로 Sweep하는 Frequency Source Module을 개발하여 테스트 중이다. 개발한 송수신 모듈은 주파수의 송수신을 위한 주요부품들로 구성되는데, VCO(Voltage Controlled Oscillator), 서큘레이터(Circulator), 필터(Filter), 전력분배기(Power Divider), PLL(Phase Locked Loop)제어부, 믹서, 증폭기 등이 그것이다. 이들 부품들이 위치한 RF Board와, 패치로 구성한 안테나를 이용하여 마이크로웨이브 신호를 송수신할 수 있으며, 송수신한 신호 간의 차주파수(beat frequency)성분을 측정하면 거리정보를 획득할 수 있다. 차주파수의 아날로그신호는 DSP를 이용하여 FFT를 수행하여 주파수 성분을 찾아 거리계산을 하도록 개발하였다. 거리 측정의 성능에 영향을 미치는 가장 큰 요소는 안정된 주파수를 만들어 낼 수 있느냐 하는 것이다. 본 논문에서는 제작한 VCO 모듈을 비롯한 개발 중인 각 모듈들을 소개하였다. 향후 VCO의 선형성 개선과, 난반사에 대한 Echo Cancel 알고리듬을 적용하여 제품의 상용화를 목표로 한다.
This paper describes a 1 GHz, low-phase-noise CMOS fractional-N frequency synthesizer with an integrated LC VCO. The proposed frequency synthesizer, which uses a high-order delta-sigma modulator to suppress the fractional spurious tones at all multiples of the fractional frequency resolution offset, has 64 programmable frequency channels with frequency resolution of $f_ref/64$. The measured phase noise is as low as -110 dBc/Hz at a 200 KHz offset frequency from a carrier frequency of 980 MHz. The reference sideband spurs are -73.5 dBc. The prototype is implemented in a $0.5{\mu}m$ CMOS process with triple metal layers. The active chip area is about $4mm^2$ and the prototype consumes 43 mW, including the VCO buffer power consumption, from a 3.3 V supply voltage.
A 300MHz PLL including FVC (frequency to voltage converter) is designed and fabricated in 0.8$\mu$m CMOS process. In this design, a FVC and a 2nd - order passive filter are added to the conventional charge-pump PLL to improve the acquisition time. The dual-rijng VCO(voltage controlled oscillator) realized in this paper has a frequency range form 208 to 320MHz. Integrated circuits have been fully tested and analyzed in detail and it is proved that pull-in speed is enhanced with the use fo FVC. In VCO range from 230MHz to 310MHz, experimental results show that realized PLL exhibits 4 times faster pull-in speed than that of conventional PLL.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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