Kim, Jung-Mu;Lee, Sang-Hyo;Park, Jae-Hyoung;Baek, Chang-Wook;Kwon, Young-Woo;Kim, Yong-Kweon
한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 추계학술대회 발표 논문집
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pp.117-121
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2003
In this paper, a micromachined low-loss and ultra wide band reflection-type phase shifter (RTPS) is proposed. The phase shifter shows a constant phase shift from 5 to 17 GHz and consists of two cascaded reflection-type phase shifter. Low-loss reflection termination consists of digital capacitive switches, and air-gap overlay CPW couplers are used in order to employ the low-loss 3 dB coupling. The fabricated phase shifter showed the 5 discrete states, $0^{\circ},{\;}22.5^{\circ},{\;}45^{\circ},{\;}67.5^{\circ},{\;}90^{\circ}$ respectively, the average insertion loss of 3.48 dB, and maximum rms phase error of ${\pm}1.80^{\circ}$ for the relative phase shift from $0^{\circ}{\;}to{\;}90^{\circ}$ over 5-17 GHz.
본 논문에서는 Vector Sum 방법을 이용한 새로운 구조의 능동 위상천이기를 제안하였고 그 위상천이기를 제 어할 독특한 디지털 방식의 위상 제어 방법을 제시하였다. 제안한 새로운 구조의 능동 위상천이기는 Wilkinson power combiner/divider, branch line 3 dB quadrature hybrid coupler, 그리고 dual gate FET(DGFET)를 사용 한 가변 이득 증폭기(VGA)를 이용하여 설계.제작하였다. 그리고 제작된 능동 위상천이기를 디지털 방식으로 동작시킴으로써 제안된 구조가 효율적으로 잘 동작하고 또한 제시된 디지혈 방식으로 제어하는 방법이 타당함을 보였다.
System을 통해 출력되는 신호를 측정할 때 정확한 측정을 방해하는 요소로 잡음이 있다. 이런 신호 측정의 방해 요소인 잡음을 제거 하는 방법 중의 하나로 Lock-in Amp(LIA)가 사용되고 있다. 본 논문에서는 잡음 신호의 제거를 위해 사용 하는 LIA를 제작 하고 특성을 파악 하였으며 RF통신을 이용하여 무선 형태로 제작 하였다. 현재 상용화된 LIA는 프로브를 통한 유선으로 측정신호의 입력을 받게 되지만 본 논문에서 제작된 LIA는 무선신호 형태로 입력 하게 된다. RF통신의 케리어 주파수는 447.9[MHz]로 Digital GMSK 변복조방식을 이용하였다. LIA의 제작은 Dual Phase Sensitive Detecter을 사용하였으며, 주요 구성 요소인 Phase Locked Loop, Phase Shifter, Phase Sensitive Detector, Low Pass Filter등의 구조와 특성을 조사하였다.
A design of digital loaded-line phase shifter circuits with PIN Diode is presented. A computer program showes that any phase difference which is satisfied with the condition of minimun VSWR can be obtained with variable stub length and spacing between stubs. A 30 phase bit is designed and measured at 3Gh. Experimental and theoretical performance are compared and found to be in good agreement.
준밀리미터파 위성통신 수신용 단말기에 사용되는 위상 배열 안테나에서 안테나 각각의 소자들에 위상차를 주기 위해 사용되는 20 GHz 대역 4-bit 디지털 위상변위기를 pin 다이오드를 이용하여 설계, 제작하였다. 180$^{\circ}$와 90$^{\circ}$위상차를 얻기 위해 링 하이브리드를 이용한 반사형 위상변위기를 설계 제작하였고, 45$^{\circ}$와 22.5$^{\circ}$위상변위기는 부하 선로형으로 설계 제작하여 가장 적은 수의 개수인 8개의 pin 다이오드를 이용하여 위상변위기를 구현할 수 있었다. 제작된 위상변위기는 중심주파수인 20GHz에서 16개의 위상 비트의 평균 위상 오차가 3$^{\circ}$, 최대 위상 오차 6.2$^{\circ}$, 그리고 평균 삽입 손실 6.92dB인 측정 결과를 나타내었다.
본 논문에서는 RF(radio frequency) Cancellation과 Digital Cancellation을 사용하는 SSD(simultaneous single band duplex) 시스템을 구성하고, 이 시스템에서 직접 자기 간섭 신호가 있는 환경에서 RF Cancellation의 오차가 발생하였을 경우 남은 자기 간섭 신호의 전력 크기 특성을 분석한다. 또한 이를 해결하기 위해 Digital Cancellation을 사용하였을 때, 추가적인 잔류 자기 간섭 신호 제거를 통한 성능 특성을 분석한다. RF Cancellation에서 사용하는 위상 천이기에 0, 0.5, 1, 2도의 위상 천이 오차가 발생하였을 경우 잔류 자기 간섭 신호가 자국에 수신되는 상대국의 송신 신호보다 매우 크기 때문에 상대국의 데이터를 수신할 수 없는 것을 확인하였고, Digital Cancellation 방법을 사용하면 이러한 잔류 자기 간섭 신호 성분을 제거하여 상대국의 송신 데이터를 수신할 수 있는 것을 확인하였다. 또한 RF Cancellation에서의 소자 설계 오차에 대한 시스템의 성능을 분석하였다.
12 GHz 대역 미국의 위성 방송을 이동중인 차량내에서 수신하기 위한 능동 위상 배열 안테나 시스템용 5-비트 디지털 위상 변위기를 총 10개의 InGaAs HEMT를 가지고 설계, 제작하였다.. 11.25$^{\circ}$,22.5$^{\circ}$,45$^{\circ}$의 위상 비트들은 부하 선로형 방식으로, 90$^{\circ}$, 180$^{\circ}$의 위상 비트들은 링 하이브리드와 결합된 반사형 방식으로 각각 설계, 제작하였으며 각 위상 비트당 2개의 InGaAs HEMT를 사용하였다. 제작된 5-비트 위상 변위기는 12.2 GHz~12.7 대역에서 2개의 위상 응답에 대하여 17.5 ㏈ 이상의 반사 손실, 7.8 ㏈ 이하의 삽입 손실 및 초대 $\pm$6$^{\circ}$의 위상 오차가 측정되었다.
In this paper, the linearized power amplifier using digital adaptive predistorter is implemented in order to restrict spectral spreading and adjacent channel interference. The linearized systems is composed of a DSP56001 processor that executes predistortion in baseband. 90.deg. phase shifter, power splitter/combiner, quadrature modulator/demodulator of 360MHz band, and nonlinear amplifier. A ${\pi}$/4-shift QPSK is used to modulate digital random signals. As the quantized power of baseband signal and the output of amplifier are fed to the predistorter, and predistorting values are calculated using an adaptive algorithm. In the experiment, a peak to sidelobe ratio of the linearized amplifier is improved up to 15dB in comparison with conventional nonlinear amplifier, which means that the distortion of transmitted signal is decreased and adjacent channel interference was reduced.
An S-band multifunction chip with a simple interface for an active phased array base station antenna for next-generation mobile communications is designed and fabricated using commercial 0.5-${\mu}m$ GaAs pHEMT technology. To reduce the cost of the module assembly and to reduce the number of chip interfaces for a compact transmit/receive module, a digital serial-to-parallel converter and an active bias circuit are integrated into the designed chip. The chip can be controlled and driven using only five interfaces. With 6-bit phase shifting and 6-bit attenuation, it provides a wideband performance employing a shunt-feedback technique for amplifiers. With a compact size of 16 $mm^2$ ($4mm{\times}4mm$), the proposed chip exhibits a gain of 26 dB, a P1dB of 12 dBm, and a noise figure of 3.5 dB over a wide frequency range of 1.8 GHz to 3.2 GHz.
X-대역의 위상 배열 시스템에 응용 가능한 전력 증폭기, 6-bit 위상 변위기, 6-bit 디지털 감쇠기 및 SPDT 송수신 스위치를 각각 설계 및 측정하였다. 모든 회로는 CMOS 0.18 um 공정을 사용하여 구현되었다. 전력 증폭기는 2-단 차동 및 cascode 구조를 가지며, 20 dBm 의 P1dB, 19%의 PAE 의 성능을 8-11 GHz 주파수 대역에서 보였다. 6-bit 위상 변위기는 Embedded switched filter 구조를 가지며, 스위치용 nMOS 트랜지스터 및 마이크로스트립 선로로 인덕턴스를 구현하였다. $360^{\circ}$ 위상 제어가 가능하며 위상 해상도는 $5.6^{\circ}$ 이다. 8-11 GHz 주파수 대역에서 RMS phase 및 amplitude 오차는 $5^{\circ}$ 및 0.8 dB 이하이며, 삽입손실은 약 $-15.7\;{\pm}\;1,1\;dB$ 이다. 6-bit 디지털 감쇠기는 저항 네트워크와 스위치가 결합된 Embedded switched Pi-및 T-구조이며, 위상 배열 시스템에서 요구하는 낮은 통과 위상 변동 특성을 가지는 구조가 적용되었다. 최대 감쇠는 31.5 dB 이며 진폭 해상도는 0.5 dB 이다. 8-11 GHz 주파수 대역에서 RMS amplitude 및 phase 오차는 0.4 dB 및 $2^{\circ}$ 이하이며, 삽입손실은 약 $-10.5\;{\pm}\;0.8\;dB$ 이다. SPDT 송수신 스위치는 series 및 shunt nMOS 트랜지스터의 쌍으로 구성되었으며 회로의 면적을 최소화하기 위해 1개의 수동 인덕터만으로 SPDT 기능을 구현하였다. 삽입손실은 약 -1.5 dB, 반사손실은 -15 dB 이하이며, 송수신 격리 특성은 -30 dB 이하이다. 각각의 칩 면적은 $1.28\;mm^2$, $1.9mm^2$, $0.34\;mm^2$, $0.02mm^2$ 이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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