기지국에서 추정된 채널 정보를 바탕으로 빔 성형을 하는 방식은 FDD 시스템과 같이 상/하향링크의 반송파 주파수가 일치하지 않을 경우 지향벡터가 어긋나게 되어 성능 저하가 발생하게 된다. 또한 수신 신호로부터 역방향 링크의 지향벡터를 얻는 blind 추정 기법 역시 하드웨어의 복잡도가 증가하는 단점이 있다. 이와 같은 문제점 해결을 위해 본 논문에서는 사용자의 입사각 추정을 통해 얻어진 상향링크의 무게함수를 하향링크에 적합한 형태로 보정함으로써 원하는 방향으로 빔 성형이 될 수 있도록 다수의 사용자 신호에 대해 공간 푸리에 변환을 수행함으로써 사용자 수의 증가에 따른 빔 성형의 복잡도 증가 문제를 개선해 주는 스마트 안테나 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 CDMA 시스템의 하향링크 송신기에 적용한 후 수신 측에서 프레임 에러율로써 그 성능개선을 확인하였다. 그 결과 주파수 분할 방식의 시스템에서 제안된 알고리즘에 의한 성능 개선이 기존의 스마트안테나 시스템과 동일함을 확인 할 수 있었다.
본 논문에서는 60 GHz 대 역에서 동작하는 WPAN용 수신기에 필요한 저잡음 증폭기와 하향 주파수 혼합기를 90 nm CMOS 공정을 이용하여 설계하고 제작한 결과를 보인다. 우선 각 소자에 사용될 트랜지스터의 특성을 추출하기 위해 원하는 바이어스 조건에서 cascode 구조의 S-parameter를 측정했으며, 이 때 사용된 RF 패드를 따로 측정하여 그 영향을 제거함으로써 트랜지스터만의 특성을 찾아내었다. 저잡음 증폭기는 3단의 cascode 구조를 사용했으며, 측정 결과 25 dB 이득과 7 dB 이하의 잡음지수 결과를 얻었다. 그리고 하향 주파수 혼합기는 LO의 입력에 balun을 사용한 balanced 구조로 측정 결과 IF 주파수($8.5{\sim}11.5\;GHz$) 범위내에서 12.5 dB의 변환 손실과 -7 dBm의 입력 PldB을 나타내었다. 제작된 저잡음 증폭기 및 하향 주파수 혼합기의 크기와 소모 전력은 각각 $0.8{\times}0.6\;mm^2$에 43 mW와 $0.85{\times}0.85\;mm^2$에 1.2 mW이다.
본 논문에서는 마이크로파 트랜시버용 자기발진믹서를 설계·제작하였다. 설계된 자기 발진기는 10.75GHz의 동작주파수에서 4.33dBm의 출력을 보였으며 위상잡음은 100KHz의 offset주파수에서 -102dBc/Hz의 특성을 보였다. 입사신호 11.7호z∼12.9GHz를 인가시켰을 때 If 주파수 950MHz∼2150MHz 범위에서 변화이득은 6dB로 나타났으며 설계된 SOM은 디지털 트랜시버 시스템의 하향변환기에 적용할 수 있음을 확인하였다.
무인 차량의 야지 자율 주행을 위한 목적으로 수풀 뒤쪽에 가려져 있는 장애물을 탐지하고 회피하기 위해 수풀을 투과하여 차량의 전방을 고해상도로 영상화할 수 있는 근거리 초 광대역 영상 레이더의 송수신기를 설계한다. 송신기는 방위각 해상도를 향상시키기 위해 좌측과 우측으로 송신할 수 있도록 두 개의 송신기가 요구되며, 수신기의 경우는 영상을 합성하기 위하여 다채널 수신기가 요구된다. 송신기는 고 전력 증폭기와 채널 선택 스위치 및 파형 발생 모듈로 구성된다. 수신기는 16 채널 수신기, 수신 채널 변환기, 중간 주파수 하향 변환 모듈로 세분화 할 수 있다. 제안한 구조를 제작하기 전에 모델링 및 시뮬레이션 방법을 통해 여러 파라메타를 도출함으로서 가능성을 입증하였다. 그리고 제안한 송수신기를 산업용 부품을 이용하여 제작하고 성능 파라미터를 측정하여 모든 설계 요구 조건이 만족됨을 확인하였다.
본 논문에서는 텔레비전 유휴 주파수 대역(470 MHz ~ 698 MHz)에서 적용 가능한 우수한 수신감도와 높은 선형 특성을 동시에 확보할 수 있는 RF 수신기 구조와 회로 구조를 제안하였다. 제안하는 RF 수신기는 $0.13-{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며, 저잡음 증폭기, 고주파 대역 통과 필터, 고주파 증폭기, 수동 하향 주파수 변환기, 그리고 기저 대역 통과 필터로 구성되어 있다. 높은 수신감도를 얻기 위해 저잡음 증폭기와 고주파 증폭기를 적용하였으며, 인접 채널에 위치하는 인터피어러를 고주파 대역에서 필터링하기 위해 MOS 스위치와 커패시터를 이용한 고주파 대역 통과 필터와 수동 하향 주파수 변환기를 동시에 사용하였다. 제안된 4차 저역통과 필터는 공통-게이트 증폭기에 기존의 바이쿼드 셀을 적용하여 -24dB/oct 필터링 특성을 얻었다. 모의 실험결과로부터 설계된 RF 수신기는 56 dB의 전압이득, 2 dB 이하의 잡음 지수, -2.3 dBm의 IIP3 (out-of-channel) 성능을 제공하며, 1.5 V 전원으로부터 37 mA를 소모 한다.
본 논문에서는 저 위상잡음과 고안정 특성을 나타내는 디지털 MMDS용 위상고정 발진기를 설계하였으며 전압제어 발진기용 능동소자의 비선형 등가모델에 의하여 저 위상잡음 파라미터와 안정된 전압제어 발진기의 필요충분 조건을 분석하였다. 설계된 전압제어 발진기에 위상고정루프를 적용하여 위상고정 마이크로파 발진기를 구현하였으며 고안정 전압제어 발진기에 대하여 시뮬레이션한 결과 -90dBc/Hz @ 10KHz의 위상잡음을 보였으며 위상고정 마이크로파 발진기에 대한 실험 결과 -85dBc/Hz @ 10KHz의 위상잡음을 얻었다. 고안정도와 저 위상잡음특성을 나타내는 위상고정 마이크로파 발진기의 설계모델을 디지털 MMDS 단말기용 고안정 주파수 합성기로 응용할 수 있음을 보였다.
CMOS 스위치부를 이용해 출력주파수의 상/하향 변환을 제어하는 L-대역용 단측파 대역 주파수 혼합기 회로(mixer)와 C-대역용 쿼드러쳐 전압 제어발진기(QVCO)를 제안하고 TowerJazz 사의 0.18 um RFCMOS 공정을 사용하여 설계 및 제작하였다. 제안된 주파수혼합기의 L대역 출력 특성은 변환이득 6.6~7.5 dB, 이미지 제거비 70 dBc, 단자간 격리도 65 dBc 이다. 전압 제어 발진기는 6.2~6.7 GHz 의 주파수 튜닝 범위에서 4 dBm 의 출력전력을 공급한다. 공급전압은 1.8 V이며, 주파수 혼합기 중심부와 스위치에 공급되는 총 전류는 36 mA, 전압 제어 발진기에 공급되는 총 전류는 23 mA 이다.
본 논문에서는 CDMA2000 1X용 스마트 안테나 기지국을 구현하고 기지국 각 모듈의 구조와 새로운 기능을 소개한다. 구현된 스마트 안테나 기지국은 배열안테나, 주파수 상/하향 변환기, ADC/DAC, 확산기/역확산기, 길쌈 부호기/비터비 복호기, 탐색기, 추적기, 빔포머, 캘리브레이션(calibration) 등 여러 종류의 서브 시스템으로 구성되는 복합 시스템이다. 캘리브레이션 과정을 거친 후 순방향과 역방향 링크에서 원하는 빔패턴이 생성됨을 실험을 통해서 확인하였다. 또한, 본 논문의 스마트 안테나 기지국에 채택된 적응 알고리즘이 가입자당 4개의 핑거를 지원하는데 충분한 속도와 정확성을 가짐을 확인 하였으며, PCS 대역의 상용 단말기를 사용한 실험을 통해 제안된 스마트 안테나 기지국이 기존의 다이버시티 기지국에 비해 우수한 성능을 가짐을 FER(Frame Error Rate)로 확인하였다.
본 논문에서는 단일 국부 발진기를 이용하여 IEEE 802.11a/b/g 표준의 두 대역 신호를 처리할 수 있는 이중 대역 혼합기를 설계 구현하여 기존 방식의 단점을 개선하였다. 기존 회로 구조는 두 대역을 처리하기 위해 각각 두 개의 국부 발진기와 혼합기를 사용함으로 인하여 구조의 복잡함과 큰 전력 손실이라는 단점을 가지고 있었다. 구현된 회로는 입력 RF 2.452/5.260 GHz에서 동일한 IF인 356 MHz로 하향 변환하였을 때 변환 손실은 각각 11.6 dB, 16.8 dB, IIP3(Input 3rd Intercept Point)는 각각 8.77 dBm, 12.5 dBm으로 측정되었으며, RF-LO 격리도는 각각 36 dB, 41 dB, LO-IF 격리도는 각각 50 dB 이상의 특성을 나타내었다.
매개하향변환과정에서 발생한 광자쌍과 Hong-Ou-Handel 간섭계를 이용한 4차 간섭실험에서 두 광자가 빔분할기에 동시에 입사할 때 빔분할기의 한 쪽 출구로만 두 광자가 쌍을 이루어 빠져나가는 두-광자의 공간적인 뭉침 효과를 관측하였다. 또한 검출기의 단일광자 시간 분해능보다 짧은 시간에 두 광자가 쌍으로 입사할 때 하나의 검출기에 의한 단일계수와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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