고주파수, 고해상도 초음파 영상을 획득하기 위해서는 고주파수 초음파 변환기가 가지는 작은 구경에 따른 낮은 민감도와 침투 깊이에 따른 높은 감쇠량을 극복하여야 한다. 이는 고주파수 초음파 변환기의 본질적인 한계점이므로 수신 시스템을 통하여 그 한계점을 극복하여야 한다. 본 논문은 고주파수, 고해상도 초음파 영상을 위하여 고주파수 초음파 변환기의 본질적인 한계인 낮은 민감도와 높은 감쇠량을 극복할 수 있는 저잡음 광대역 수신 시스템 개발과 특성 평가 결과에 관한 것이다. 개발한 저잡음 광대역 수신 시스템은 80 MHz 이상의 동작 주파수 대역에서 최대 73 dB의 증폭 이득과 48 dB의 가변 이득 범위를 만족하며 ${\pm}1dB$의 증폭 이득 평탄도 성능을 가진다. 또한 개발한 수신 시스템은 상용 리시버에 비하여 8.4 dB 이상의 신호대잡음비 성능과 3.7 dB 이상의 대조도 성능이 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 디지털 레이더 수신기의 광대역 특성과 선형성을 확보하기 위해 동적 영역 파라미터를 중심으로 RF-수신단을 분석 및 설계하였다. 광대역 특성과 수신기의 동적 영역 개선을 위해 8.8~9.8 GHz의 광대역폭에서 저잡음 증폭기를 잡음원 매칭을 설계하여 잡음 지수를 최소화하였으며, 능동혼합기를 설계를 통한 수신기의 변환 이득 특성을 확보하여 RF-수신단의 선형성을 개선시켰다. 설계된 RF-수신단은 8.8~9.8 GHz의 광대역에서 이득 63 dB, 잡음 지수 1.2 dB을 얻었으며, RF-수신단의 동작영역은 75.8 dB의 특성을 나타내며, X-Band 디지털 레이더 수신기에 응용 가능함을 보였다.
본 논문에서는 광대역 특성을 갖는 이동통신 RF 모듈의 수동혼변조왜곡신호를 측정할 수 있는 시스템을 개발하였다. 광대역 특성을 나타내기 위하여 RF 수신단에서 저 잡음 특성과 광대역 특성을 만족하는 수신기를 설계하였으며 RF 수신 단에서 넓은 동적영역(high dynamic range)을 나타내도록 하였다. 설계된 수동혼변조왜곡 측정시스템에서 FPGA/DSP를 적용하여 측정된 PIMD신호를 PC에 기록하도록 프로그램 하였다. 650MHz-2700MHz 까지 가변하여 PIMD3를 측정하여 최고 -138dBc를 나타내었다.
본 논문에서는 광대역 특성을 갖는 이동통신 RF 모듈의 수동 혼변조 왜곡신호를 측정할 수 있는 시스템을 개발하였다. 광대역 특성을 나타내기 위하여 RF 수신단에서 저 잡음 특성과 광대역 특성을 만족하는 수신기를 설계하였으며 RF 수신 단에서 넓은 동적영역(high dynamic range)을 나타내도록 하였다. 설계된 수동 혼변조 왜곡 측정시스템에서 FPGA/DSP를 적용하여 측정된 PIMD신호를 PC에 기록하도록 프로그램 하였다. 650MHz-2700MHz 까지 가변하여 제3차 혼변조 왜곡신호를 측정하여 최고 -138dB를 나타내었다.
본 논문에서는 L1/L2 이중-밴드 GPS(Global Positioning System) 수신기용 RF 전단부를 설계하였다. 수신기는 Low IF 구조이며, 인덕터를 사용하지 않는 광대역 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)와 이미지 제거를 위하여 다상 여과기(poly-phase filter)를 포함하는 quadrature 하향 변환 주파수 혼합기(quadrature down-conversion mixer) 및 전류 모드 논리(Current Mode Logic: CML) 주파수 분배기로 구성되어 있다. 저잡음 증폭기와 이미지 제거 주파수 혼합기는 높은 이득과 헤드룸 문제를 해결하기 위하여 전류 블리딩 기술을 이용하였으며, 광대역 입력 정합을 구현하기 위하여 공통 드레인 피드백을 이용하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용해 제작된 RF 전단부는 L1 밴드에서 38 dB 그리고 L2 밴드에서 41 dB의 이득을 보이며, IIP3는 L1 밴드에서 -29 dBm, L2 밴드에서는 -33 dBm이다. 입력 정합은 50 MHz에서 3 GHz까지 -10 dB 이하를 만족하며, 잡음 지수(Noise Figure: NF)는 L1 밴드에서는 3.81dB, L2 밴드에서는 3.71 dB를 보인다. 이미지 주파수 제거율은 36.5 dB이다. 설계된 RF 전단부의 칩 사이즈는 $1.2{\times}1.35mm^2$이다.
본 논문에서는 650MHz에서 2,700MHz의 주파수 대역에서 우수한 동적영역과 선형성 특성을 나타내는 RF-수신기를 설계하고, 왜곡신호(누설 또는 혼변조)를 측정할 수 있는 지능형, 광대역 RF-왜곡신호 계측시스템을 구현하였다. 광대역 특성의 RF-수신모듈은 저 잡음특성과 동적영역 관계를 분석하여 RF수신단의 선형화 파라미터를 최적화시켰다. 지능형 디지털-왜곡(혼변조) 측정시스템에서는 측정하려는 왜곡(혼변조)신호를 PC상의 GUI 로 처리하여 원하는 계측파라미터를 PC 모니터에 나타내었다. 설계된 계측장치를 650MHz-2700MHz 까지 가변시켜 왜곡신호를 측정한 결과, -127.8dBc에서 -138dBc까지 나타내어 지능형 디지털 계측기로 이용될 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 40 GHz 대역에서 동작하는 IEEE 802.16 고정 무선 통신 액세스를 위한 소형 저가격 및 광대역의 수신 모듈을 설계하고 구현하는 방법을 제안한다. 제안된 수신 모듈은 우수한 성능을 달성하기 위하여 캐비티 공정을 가지는 다층 LTCC 기술을 사용한다. 수신기는 저잡음 증폭기, 서브-하모닉 믹서, 내장된 이미지 제거필터와 IF 증폭기로 구성된다. 전송 손실과 모듈의 크기를 줄이기 위하여, 각 소자를 연결하기 위한 CB-CPW, 스트립 선로, 본드 와이어 및 천이(transition)들이 사용된다. LTCC는 유전율 7.1인 Dupont사의 DP-943을 사용하고 층수는 6층이며, 각 층의 높이가 100 um이다. 구현된 모듈의 크기는 $20{\times}7.5{\times}1.5\;mm^3$이며, 전체 잡음 지수는 4.8 dB 이하, 하향 변환 이득이 19.83 dB, 입력 P1 dB가 -22.8 dBm이고 이미지 제거값이 36.6 dBc 이상이다. 그리고 $560\~590\;MHz$ 대역의 디지털 TV 신호를 40 GHz 대역으로 상향 변환하여 전송시킨 후, 수신 모듈을 이용하여 시연하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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