본 연구에서는 CDMA 단말기요 Receiver MMIC를 설계하였다. 전체회로는 저잡음 증폭기, 하향 주파수 혼합기, 중간주파수 증폭기 그리고 바이어스 회로로 구성된다. 바이어스회로는 문턱전압과 전원접압의 변화에 대해 보상동작을 한다. 제안된 토폴리지는 높은 선형성과 저잡음 특성을 가진다. 설계결과는 다음과 같다. 전체 변환이득은 28.5 dB, 저잡음 증폭기의 압력은 IP3는 8 dBM, 하향주파수 혼합기의 압력 IP3는 0 dBm 이며 전체회로의 소모전류는 22.1 mA이다.
본 논문에서는 0.1 ${\mu}M$ GaAs p-HEMT 상용 공정을 이용한 E-대역 상/하향 주파수 변환기용 소형 MMIC 단일 평형 다이오드 혼합기를 개발하였다. 본 혼합기에는 LO 발룬을 포함하며 우수한 RF 특성의 Marchand 발룬을 사용하였다. RF 포트와 IF 포트에서는 고역 통과 필터와 저역 통과 필터를 각각 사용하여 포트별 격리도를 향상시켰다. 0.58 $mm^2$(0.85 mm${\times}$0.68 mm) 칩 크기의 매우 소형으로 제작된 단일 평형 다이오드 혼합기의 측정 결과, 71~86 GHz 주파수 범위에서 10 dBm LO 입력에 대해 삽입 손실이 8~12 dB이고, 입력 P1dB가 1~5 dBm의 결과를 보였다.
Mach-Zehnder 간섭계에 매개하향변환과정에서 발생한 광자쌍을 입사시켰을 때 두광자의 상관관계가 간섭계의 분해능에 미치는 영향을 Bayes 정리에 근거한 전산 시늉으로 분석하였다. 발생과정에서 두광자는 100%의 상관관계를 가지지만 진행중에 반사, 흡수, 산란 등에 의해 소멸되므로 상관관계가 감소하고, 이러한 상관관계의 감소는 간섭계의 위상분해에 있어서 저하를 가져오는 주요 요인이되며, 또한 간섭계의 분해능은 검출기의 양자효율에 관련됨을 확인하였다. 전산시늉으로 얻은결과, 간섭계의 위상치가 적을수록 위상정밀도는 좋아지고 위상차가 증가할수록 위상의 불확정도는 점점 증가하는 경향을 나타내었다.
Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser(VCSEL)는 짧은 공진기(cavity)와 여러 층의 distributed Bragg reflector(DBR)층을 거울로 사용하기 때문에, edge-emitting lasers(EELs)와는 달리, 광출력 및 변환효율 등의 예측이 쉽지 않다. 그 주된 원인은 VCSEL에서는 Fabry-Perot 레이저와는 달리, 각각의 DBR 거울 층들이 손실을 가지고 있기 때문으로 이에 따라 상/하향광출력 비나 변환효율을 계산해 내는 데에 어려움이 있다. 그러나 전달 행렬 방법(transfer matrix method, TMM)을 이용하면, VCSEL과 같은 여러 층을 갖는 구조에서의 성능 지수를 정확히 계산할 수 있다. 이 논문에서는 전달 행렬 방법을 이용하여 VCSEL의 구조 변화에 따른 문턱이득, 문턱전류 밀도 및 변환효율을 구하였으며 문턱전류 및 변환효율 모두를 고려한 VCSEL의 최적 구조 설계 기법을 제시하였다.
본 논문에서는 상업용 MMIC를 이용하여 Ka-대역 위성 텔레비전 방송 수신 전용(TVRO) 저 잡음 하향변환 증폭단을 설계하였다. 저 잡음 블록은 입력단에서 저 잡음 정합시킨 증폭기를 포함한 3단 증폭기, 이미지 제거용 대역통과필터, 주파수 혼합기, 주파수 체배기 및 IF단으로 구성하였다. 저 잡음블럭을 구성하는 모듈에 대한 감쇄와 전력이득에 대한 분석을 통하여 Ka-band LNB의 특성을 만족시키는 소자를 선정하였다. 설계된 저 잡음 블록에 대한 실험 결과 변환이득은 $58{\pm}1dB$, 잡음지수 1.5dB 이하, 위상잡음은 -94.6dBc@10KHz를 나타내었다.
우리는 Hong-Ou-Mandel 간섭 실험에서 95% 간섭가시도를 획득했다. 지난 연구에서 56% 가시도를 획득한 것에 비하면 획기적으로 가시도가 개선되었다. 우리는 제1형 자발적 매개 하향 변환 목적으로 제작된 ${\beta}$-Barium Borate 단결정에 405 nm 단일모드 연속 발진 레이저를 주사하여 만들어진 쌍둥이 광자쌍을 표준적인 Hong-Ou-Mandel 간섭광학계를 거치게 한 후 다이오드 기반 단일광자 계수기와 자체적으로 제작한 동시계수기에 의해 간섭신호를 측정했다. 지난 연구와 이번 연구의 가장 큰 차이점은 광자를 집광하는데 단일모드 광섬유를 사용했다는 점이다. 단일모드 광섬유는 중심부 크기가 매우 작기 때문에 광결정에서 발생하는 여러 서로 다른 모드 광자 사이의 우연한 동시계수를 억제시키는 공간 필터역할을 함으로써 가시도가 개선된 것으로 보인다.
대한전기학회 2008년도 Techno-Fair 및 합동춘계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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pp.153-156
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2008
본 논문은 Local oscillator의 2차 harmonic 신호를 이용하고 Dual gate FET 형태를 이용한 이중대역 주파수 혼합기 설계에 대한 연구 이다. 기존의 회로 구조는 두 대역을 처리하기 위해 각각 두 개의 국부 발진기와 혼합기를 사용함으로 인하여 구조의 복잡함과 큰 전력 손실이라는 단점을 가지고 있었다. 본 연구는 하나의 주파수 혼합기로 두 개의 대역에서 동시에 적용할 수 있는 Concurrent 이중 대역 설계 연구를 하였다. ISM(Industrial Science Medical) 대역 인 912MHz, 2.45GHz의 RF 입력과 455.5MHz, 1224.5MHz의 LO 입력 신호에서 동일한 IF인 1MHz로 하향변환 했을 때 모의실험 결과 변환이득은 각각 7dB, 12dB로 이고 RF-LO 격리도는 -29dB, -24.7dB가 나왔다. 또한 두 입력 단에서의 반사손실의 -15dB 이상을 얻었다. 또한 각각의 대역에서 잡음지수는 8.5dB, 6.26dB이다.
1.5 ${\mu}m$ 통신파장 대역 단일광자의 효율적인 측정을 위해서 PPLN WG(periodically poled $LiNbO_3$ waveguide)에서 준위상정합을 이용한 합주파수 생성에 의한 주파수 상향변환 검출기를 구성하고 검출 효율, 잡음 계수 및 타이밍 지터를 측정하였다. 974 nm에서 발진하는 펌프광의 세기가 300 mW일 때 최대 검출효율이 약 7%, 잡음 계수율은 약 480 kHz로 측정되었다. 피코초펄스 레이저를 이용한 자발적 매개하향변환에서 발생한 펄스형 단일광자 신호를 이용하여 측정된 주파수 상향변환 검출기의 최소 타이밍 지터는 약 39.1 ps였다. 또한 아주 좁은 동시계수 시간 폭으로 펄스형의 주파수 상향변환된 단일광자를 측정하면 잡음의 효과를 최소화할 수 있고, 신호대 잡음비의 특성을 최대로 높일 수 있다.
고리형 반도체 광섬유 레이저에서 외부의 별도 펌프광 없이 4광파 혼합에 의해 파장을 가변할 수 있는 시스템을 구현하였다. -8 dBm의 10 GHz 초단펄스를 입력 신호 광원으로 인가하여 반도체 광증폭기의 이득 대역폭내에서 하향 30 nm및 상향 17 nm에 이르는 연속적인 파장변환을 성공시켰다. 구현된 변환기는 광대역 파장변환 뿐만아니라, 고속 변환 및 낮은 포화 신호전력 특성을 보임을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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