초고속통신, 고 정밀 위치정보 시스템 등을 구현하기 위해 광 대역 특성을 요구하는 UWB(Ultra Wideband) 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 DS-CDMA(Direct Sequence - Code Division Multiple Access)를 근간으로 하는 3 GHz $\sim$ 5GHz의 주파수 대역을 갖는 UWB 시스템에서 아날로그 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변복조, 주파수 변환 및 전력 증폭 기능을 수행하는 RF 트랜시버 설계 방안을 제시하였고, 광 대역 특성을 만족하는 주요 구성 성분들의 설계 방법 및 성능 특성을 분석하였다. 상용 부품 및 제작된 부품 들을 이용하여 구현된 RF 트랜시버에 대한 성능평가를 통해 DS-CDMA 방식의 UWB 시스템을 위한 RF 트랜시버 설계 및 구현 접근 방법을 검증하였다.
파수 원형 섹터 마이크로스트립 안테나를 제안하였다 그리고 이것을 사용하여 5.6 GHz 에서 송신과 5.5 GHz 에서 수신 동작을 하는 트랜시버를 제작하였다. 트랜시버의 송수신 주파수 분리에 제안된 안테나의 좋은 격리도 특성을 이용하였다. 제안한 이중 주파수 안테나의 동작 주파수 및 편파 특성을 공진기 모델을 사용하여 계산하였으며, 안테나의 S 파라미터 및 복사패턴을 측정하였다. 전력증폭기 및 저잡음 증폭기를 설계하여 안테나와 집적하여, 송신 및 수신 이득이 각각 약 13dB 및 약 8dB가 되는 트랜시버를 제작하였다.
시스템 연결에 사용되는 프로토콜이 고속, 직렬화 됨에 따라 CDR이 내장된 SERDES 칩의 사용이 늘어나고 있다. 이에 Xilinx 나 Altera 사 등 FPGA 업체들이 SERDES를 FPGA 내장시킨 제품을 출시하기 시작하였다. 이러한 SERDES 임베디드 FPGA는 PCB 설계의 단순화와 신호무결성의 큰 이점이 있다. 본 고에서는 Altera 사의 SERDES 임베디드 FPGA, Stratix-GX 디바이스의 기가비트 트랜시버 ALTGXB 블록의 테스트에 관해 살펴본다.
본 논문에서는 IEEE 802.3ah의 규격을 만족하는 GE-PON의 버스트모드 트랜시버 제작을 위하여 상용 광모듈과 클락 데이터 복구기, 직병렬변환기 등의 회로로 트랜시버를 구현하며, PON의 상향채널 광전송환경인 버스트모드 특성을 측정하기 위해 지그를 제작하여 그 특성을 측정하고, 트랜시버 성능을 평가한다. PON의 버스트모드 트랜시버 특성의 리미팅 앰프 특성은 최대 26[dB]의 광전력차를 보상하는 결과를 실험을 통해 확인하였고, 개시포착 고정시간은 VSC7123이 670[ns], S2060이 2300[ns]로 결과치가 측정되었고, 데이터포착 고정시간 또한 S2060은 600[ns]로 표준을 벗어나는 특성을 보인 반면, VSC7123이 400[ns] 이내로 IEEE 802.3ah의 표준안을 만족시켰다.
900 MHz 대역의 ISO-18000-6B형 표준의 수동형 RFID 리더용 트랜시버를 개발하였다. 송신부의 ASK 변조회로는 GaAs SPST 스위치를 이용하여 고속 저전력 변조 회로로 구성하였으며, 수신부에서는 이중 평형 믹서와 비교기를 이용하여 복조회로를 구성하였다. LO 신호에 대한 우수 고조파 성분들을 억압하고 수신기의 선형성을 향상시키기 위하여 연산 증폭기를 이용한 복조회로와 전압 플로워 및 비교기를 사용하여 회로의 복잡성을 개선하였다. 개발된 트랜시버는 $900{\sim}916\;MHz$ 대역에서 6 dBi의 상용 안테나를 사용하여 5 m의 인식 거리를 얻었다.
본 논문에서는 광통신용 광모듈 송수신부에 내장하기 위한 155.52 Mbps 단일 칩 및 2 칩에 의한 트랜시버 ASIC을 설계 제작한 다음 전기적 특성을 서로 비교 분석하였다. 단일 칩에서는 트랜스미터와 리시버를 하나의 실리콘 기판에 집적하여 트랜시버를 구현하기 위하여 잡음 및 상호 간섭 현상을 방지하기 위한 배치 상의 소자 격리 방법뿐만 아니라, 전원분리, 가드링, 격리장벽 등을 레이아웃 설계에 적용하였다. 각각의 칩을 사용하여 제작된 두 종류의 광모듈 특성을 서로 비교해 본 결과 단일 칩의 특성도 2 칩 버전에 비해 잡음 발생을 비롯한 전기적 특성 면에서 크게 손색이 없음을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 단일 PLL을 사용하여 400MHz 대역의 트랜시버를 구현하였다. 일반적인 트랜시버의 경우, 송수신부에 각각 한 개의 PLL과 수신부에 2단의 믹서를 사용하여 구현되어진다. 이러한 구성은 트랜시버의 가격과, 부피에 상당히 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 기존의 방식을 탈피하여 단일 PLL방식의 데이터 전송용 특정 소출력 무선기기의 송, 수신단의 회로설계, 제작 및 특성측정을 하였다. 설계된 트랜시버의 주파수 대역은 424.7-424.95MHz이고, Low Side Injection방식을 사용하여 450KHz의 If 주파수로 변환(Conversion)하였고, 반이중(Semi duplex Communication) 통신방식, PLL Synthesized, 21 Channel, 12.5KHz Channel BandwidttL FSK Modulation / Demodulation 방식을 사용하였다.
200m 이하의 전송거리를 가지며 송신기와 수신기가 일체화된 단거리 무선 광통신용 트랜시버를 제작하고, 그 성능을 평가하였다. 이러한 단거리 무선 광통신 트랜시버는 가격이 저렴한 저출력의 레이저를 광원으로 사용할 수 있고, 능동 정렬이 필요 없을 뿐만 아니라, 작은 구경의 렌즈를 사용할 수 있기 때문에 크기가 작고, 가벼우며, 설치가 쉽다는 장점을 가진다. 특히 패키징 개념을 사용하여 송신기와 수신기의 광축을 미리 수평으로 정렬한 후 영구고정함으로서 기계공작이 최소화되고, 송신기 부분의 정렬만으로 수신기가 정렬되므로 링크의 정렬이 매우 간단하며, 저렴한 무선 광통신 시스템의 구성이 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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