Design of Ku-Band Low Noise Amplifiers including Band Pass Filter Characteristics for Communication Satellite Transponders

대역통과여파기 특성을 갖는 통신위성중계기용 Ku-Band 저잡음증폭기의 설계 및 제작

In this paper, the Low Noise Amplifier(LNA) is designed and fabricated to include a band pass filter characteristics considering the antenna system characteristics according to the transmitting and receiving signal level of communication satellite transponder. As an example, a 2-stage low noise amplifier and a 4-stage amplifier and designed, fabricated and measured at 14,0~14.5GHz of receiving frequency band. This fabricated LNA has shown the gain with very good flatness within pass-band, and its gain decreases rapidly out of band resulting in supperssion of the transmitting signal power leakage. It has shown the 20.3dB +- 0.1dB of pass-band gain, the 1.44dB +-0.04dB of noise figure and the 14dB rejection out of band(12.25~12.75GHz). The gain flatness, noise figure and group delay of this 2-stage LNA satisfactorily met the simulation results. And the fabricated 4-stage amplifier has shown the more than 42dB of pass-band gain, the +-0.25dB of flatness and the 28dB of the rejection effect for transmitting power leakage. The 2-stage LNA and 4-stage amplifier, in this paper, will bring a design margin for the input filter and also result in the system cost reduction.

본 논문에서는 통신위성중계기의 송, 수신 신호의 크기에 따른 안테나부의 시스템 특성으로 고려하여 대역통과여파기 형태의 이득특성을 갖는 저잡음증폭기를 설계, 제작하였다. 한 예로써, 위성통신용 수신주파수인 14.0~14.5GHz.에서 2단 저잡음증폭기와 4단 증폭기를 설계, 제작하였다. 제작된 2단 저잡음증폭기는 대역내에서 20.3dB +- 0.1dB의 이득, 1.44dB+-0.04dB의 잡음지수, 송신주파수 대역(12.25~12.75GHz)에서 14dB의 Rejection을 보여주었다 이 저잡음증폭기는 이득, 잡음지수, 군지연 특성면에서도 모두 설계치와 잘 일치하였다. 또한 제작된 4단 증폭기는 42dB 이상의 이득에 +-0.25dB 이내의 평탄도를 보여 주었고, 송신주파수 대역에서의 Rejection은 28dB로 측정되었다. 본 논문에서 제작된 협대역 저잡음 증폭기는 위와 같은 송신대역 Rejection 특성으로 인하여 중계기의 수신부 입력여파기와 주파수변환부내의 여파기의 설계 사양을 완화시키고 설계 및 제작비용을 낮출 수 있다.