In this paper, we design the analog phase shifter for the elimination of the ghost signal. Compensation of the delay between the reference signal and the relatively delayed signal is possible. This phase shifter uses the vector summing method. We use for the attenuator in our system FETs. The phase shifter is operated at the 200MHz and composed by lumped elements. The proposed analog phase shifter is simulated by the HP ADS software.
This paper describes the design and fabrication of distributed analog phase shifter circuit. The phase shifter consist of coplanar waveguide(CPW) lines that are periodically loaded with voltage tunable (Ba,Sr)TiO$_3$ thin film interdigital(IDT) capacitors deposited by the pulsed laser deposition(PLD) on (001) MgO single crystals. The phase velocity on these IDT loaded CPW lines is a function of applied bias voltage, thus resulting in analog phase shifting circuits. The measured differential phase shift is 48$^{\circ}$ and the insertion loss decreases from -5㏈ to -3㏈ with increasing bias voltage from 0 to 40 V at 100㎐.
본 논문에서는 멀티암(multi-arm) 스파이럴 안테나용 디지털 위상천이기(digital phase-shifter)를 힐버트 변환(Hillbert transform)을 이용하여 설계하였다. 힐버트 변환은 입력신호에 포함된 모든 주파수 성분을 $90^{\circ}$ 위상천이 시키며, 퓨리에 변환(Fourier transform)과 역퓨리에 변환(Inverse FIT)을 통해 구현된다. 디지털 위상천이기는 ADC(Analog-digital converter)로 샘플링된 입력신호에 힐버트 변환을 적용하여 위상차가 $90^{\circ}$인 두 신호를 생성하고, 이 두 신호를 이용하여 입력신호의 위상을 천이위상만큼 천이시키게 한다. 힐버트 변환 기반의 디지털 위상천이기는 Xilinx사의 System generator로 설계되었고, 입력 잡음, FFT 포인트 수, 샘플링 주기, 입력신호의 초기위상 및 천이 위상각 등에 따른 위상천이 성능을 시뮬레이션 하였으며, Matlab 결과와 비교하여 일치함을 확인하였다.
Varactor 다이오드와 branch coupler를 이용한 반사형 아날로그 위상 변위기 설계에 대하여 기술하였다. 1단의 위상 변위기로 위상 변위를 크게 하기 위하여 마이크로 스트립 stub기법을 사용하였으며 2.260GHz 주파수대에서 제작 결과 170$^{\circ}$의 위상이 변화함을 확인하였다. 측정된 삽입손실을 3㏈ 이하이었고. 반사 손실은 12㏈ 이상이었다. 본 논문에서는 설계 기법과 제자 및 실험 결과를 상세히 기술하였다.
본 논문에서는 Ka-band에 대한 반사형 아날로그 위상변화기의 설계 및 제작결과를 기술하였다. 큰 위상 변화를 가지기 위해서 병렬의 GaAs hyperabrupt junction 바랙터 다이오드와 리액턴스 정합 방법을 사용하였으며 이론적인 설계공식도 도출하였다. Ka-band에서는 조립과정도 중요하며 조립과정중 발생할 수 있는 기생성분을 최소화하기 위한 조립절차도 포함하였다. 제작결과는 Ka-Band에서 기존 것보다 큰 220$^{\circ}$$\pm$7$^{\circ}$ 가변의 위상변화와 삽입손실이 5 dB$\pm$1 dB를 가진 우수한 성능의 측정된 결과를 얻었다.
This work presents the design, fabrication and microwave performance of distributed analog phase shifter (DAPS) fabricated on $(Ba,\;Sr)TiO_3$ (BST) thin films for X-band applications. Ferroelectric BST thin films were deposited on MgO substrates by pulsed laser deposition. The DAPS consists of high impedance coplanar waveguide (CPW) and periodically loaded tunable BST interdigitated capacitors (IDC). In order to reduce the insertion loss of DAPS and to remove the alteration of unloaded CPW properties according to an applied dc bias voltage, BST layer under transmission lines were removed by photolithography and RF-ion milling. The measured results are in good agreement with the simulated results at the frequencies of interest. The measured differential phase shift based on BST thin films was $24^{\circ}$ and the insertion loss decreased from 1.1 dB to 0.7 dB with increasing the bias voltage from 0 to 40V at 10 GHz.
기존의 수동 위상 배열 시스템에 사용되는 구형 도파관(rectangular waveguide)을 이용한 아날로그 페라이트 위상 천위기는 높은 전력 취급 능력을 갖는 반면에 무겁고 높은 제작 비용을 갖는다. 본 논문에서는 PCB 제작 공정을 이용하여 낮은 제작 비용으로 쉽게 제작이 가능한 기판 집적 도파관(SIW)을 이용한 아날로그 페라이트 위상 천위기를 제안한다. 본 제안 구조는 페라이트를 삽입할 부분의 유전체를 제거하고, 그 부분에 페라이트를 삽입하여 제작하였다. 측정 결과, 중심 주파수 14.05 GHz에서 최대 $5.1^{\circ}$/mm 위상 변화를 관찰하였으며, 12.9 dB 이하의 반사 손실의 변화를 관찰하였다. 본 제안 위상 천이기는 위상 배열 시스템의 경량화 및 저가격화에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 주파수 5.3 GHz에서 소형화된 branch line 커플러와 $360^{\circ}$ 이상의 위상천이를 보일 수 있는 가변 리액턴스 부하를 결합하여 소형화된 위상천이기의 설계를 보였다. 위상천이기의 소형화를 위하여, branch line 커플러의 새로운 구조를 제안하였다. 새로운 branch line 커플러는 전송선의 T 및 ${\pi}$형 등가회로 변환 방법을 이용하여 소형화하였다. 소형화된 branch line 커플러는 일반적인 구조에 비해 50 % 이상 소형의 크기를 가진다. 넓은 위상천이량을 갖기 위하여 전송선에 버렉터 다이오드 두 개를 입력과 출력에 연결한 부하 구조를 채택하였다. 특히, 조정 전압에 대한 위상천이량이 완만하도록 임피던스 변환기 역할을 하는 전송선을 설계된 부하 구조에 추가하여 구조를 보완하였다. 추가된 임피던스 변환기에 사용된 전송선 및 선정된 부하 구조의 전송선은 소형화에 장애가 되기 때문에 이를 집중 소자로 등가하여 소형화하였다. 제작된 위상천이기는 $15{\times}15mm^2$의 소형의 크기를 가지며, 조정 전압 0~10 V 범위의 경우, 중심 주파수 5.3 GHz에서 삽입 손실은 약 -4~-6 dB, 반사 손실은 -20 dB 이하, 약 $480^{\circ}$의 넓은 위상천이를 보였다.
본 논문에서는 2 GHz 선형 위상 천이 특성을 갖는 위상천이기를 설계 및 제작하여 보였다. 소형의 위상 천이기 구현을 위해 집중소자로 구성된 전통과 회로망(all pass network)을 기반으로 위상천이기를 구성하고, 박막세라믹 공정을 이용하여 제작하였다. 또한, 선형의 위상 천이 특성을 얻기 위해 버랙터(varactor) 다이오드에 직렬 커패시터를 연결하여, 전압에 대한 커패시턴스를 선형화함으로써 비선형성을 개선하였다. 전통과 회로망에 나타나는 인덕터는 스파이럴 인덕터로 구현하고, 이를 다이오드 바이어스 회로에 활용하여 $4\;mm{\times}4\;mm$ 면적을 가지는 소형 위상천이기를 구성할 수 있었다. 또한, 온-웨이퍼(on wafer)로 측정을 위해 입출력은 CPW(Coplanar Waveguide) 형상으로 구현하였으며, 제작된 위상천이기는 버랙터 조정 전압 0~5 V에 대하여, 2 GHz에서 삽입 손실은 약 4.2~4.7 dB, 위상 변화량은 약 $79^{\circ}$였으며, 예상한대로 선형 위상 천이 특성을 보였다.
본 논문에서는 4개의 다이오드 감쇠기, 비대칭 커플드 라인 커플러, 대칭 커플드 라인 커플러 및 전력 합성기를 이용한 벡터 모듈레이터형 광대역 아날로그 위상변위기를 구현하였다. 가격, 회로의 크기 및 수동소자의 수에 그 장점이 있는 간단한 구조를 제안하였다. P-I-N 다이오드 감쇠기의 감쇠량에 따른 위상변화를 수식적으로 표현하여, 전체회로를 최적화하였다. 제작된 위상변위기는 1 GHz~3 GHz주파수 대역에서 360$^{\circ}$위상변화를 나타내며, $\pm$8.2$^{\circ}$의 최대 위상 오차 및 16$\pm$2.5 dB의 삽입 손실을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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