Journal of electromagnetic engineering and science
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제6권2호
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pp.98-102
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2006
In this paper, we have designed and fabricated the high power amplifier employing PBG(Photonic Band-Gap Structure) to improve the linearity of the amplifier in the millimeter wave band. The fabricated amplifier using MMIC(TGA1073G) has operated about 24 GHz band and the PBG has resulted in 35 dB suppression about 49 GHz where the second harmonic occurs due to the amplifier. As a result, the output power has been 24.43 dBm and 13.2 dBc of the IMD has been improved. Also, the PAE is obtained to 14.96 % of the amplifier employing the PBG structure in Ka band.
혼합기를 사용한 회로의 출력에는 원하는 신호 외에 불요파들이 발생하여 이를 제거하기 위한 여파기 설계가 요구된다. 본 논문은 Ka 대역 주파수 합성기 응용에 소요되는 평판형 여파기를 설계 및 제작하였다. 이 과정에서 고주파에서 발생하는 불연속 효과로 인해 주파수 응답 특성이 비대칭적으로 깨지는 것을 분석하였으며, 이를 포함하여 개별 공진기 조정 기법으로 short-end PCLF를 설계하였다. 설계된 5단 Ka 대역 통과 여파기를 제작하여 측정 결과를 EM 시뮬레이션 결과와 비교하여 만족할만한 성능을 얻었으며, 최종적으로 혼합기와 같이 측정함으로써 성능을 입증하였다.
본 논문에서는 Ka 대역 위상 배열 레이더용 송수신(T/R: Transmit/Receive) 모듈의 설계 및 제작을 보였다. Ka 대역 송수신 모듈 구성 시 Ka 대역의 특수성을 고려하여 5비트(bit) 위상천이기와 5 비트 30 dB 디지털 가변감쇠기를 송수신 공통으로 사용하였으며, 서큘레이터는 T/R 모듈 외부에 부착되는 형태로 구성하였다. 단위 안테나 당 송신 출력은 1 W 이상 잡음 지수는 8 dB 미만으로 설정하였으며, 설계된 T/R 모듈의 RF부의 크기는 $5\;mm{\times}4\;mm{\times}57\;mm$로 소형화를 달성하였다. 설계된 T/R 모듈을 구현하기 위하여 T/R 모듈에 소요되는 개별 MMIC 검증 후 단위 T/R 모듈을 검증하는 방법을 사용하였다. 제작된 T/R 모듈은 설계 시 예측한 바와 같이 단위 T/R 모듈의 입력 5 dBm에서 출력 30 dBm 이상을 보였으며, 수신부는 잡음 지수 8 dB 미만, 이득 20 dB 이상을 얻었다.
This paper describes Ka-band antenna performance analysis of COMS satellite. The key parameters of the antenna system are optimal antenna diameter, feed horn type and horn size, F/D, and the coordinate of offset horns. The paper deals with the method to determine design core parameters of optimal antenna diameter, feed horn type and horn size, F/D, and the coordinate of offset horns, and the performances of design result.
Ka 밴드 위성시스템은 기존의 주파수 대역에 비해 강우 페이딩에 의한 신호감쇠가 심각하므로 이에 대한 효과적인 보상방안이 절실히 요구된다. 본 논문에서는 채널환경에 따라 변조모드를 적절하게 전환하는 적응 변조 시스템을 새롭게 설계하고 동시에 우수한 성능의 동기 알고리즘을 제안한다. 변조방식은 M-ary PSK 방식을 기본으로 하고 수신기는 TDMA 버스트 모드를 가정하였으며 위성 중계기 모델은 무궁화 3호 위성을 모델로 사용한다. 적응변조방식을 사용함으로서 BER 성능과 평균 스펙트럼 효율의 요구조건을 동시에 만족시킬 수 있으며 이것은 기존의 고정변조방식으로는 현실적으로 구현이 불가능하다.
본 논문에서는 전압 제어 발진기의 비선형 영향에 의한 문제점을 개선한 FMCW 신호 생성 구조를 제안한다. 단순히 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)의 튜닝 전압(tunning voltage)을 스위프(sweep)하여 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 생성하는 방식의 경우에는 전압 제어 발진기 자체의 비선형 영향으로 인해 센서에서 검출하고자 하는 비트 주파수(beat frequency)에 변동(drift)이 발생하게 되어 그로부터 추출된 정보의 정확도가 저하되거나, 잘못 해석될 수 있는 오류를 갖게 된다. 이러한 비선형 영향을 배제하기 위해 본 연구에서는 직접 주파수 합성기(direct digital synthesizer)와 위상 동기 루프(phase locked loop)를 포함한 하이브리드 방식의 신호 생성 방안을 적용하여 고선형성을 갖는 FMCW 신호를 생성하였고, 제작 후 시험을 통해 FMCW 센서에서 검출한 비트 주파수가 매우 정확함을 검증하였다.
본 논문은 Ka대역 위성통신 탑재체의 하향링크대역인 주파수 19.5 GHz ~ 22 GHz대역에서 사용가능한 8W급 전력증폭기를 3단으로 설계 및 제작하여 특성 평가한 과정을 기술하였다. 제작된 전력증폭기 GaN MMIC는 3단으로 구성된 HEMT(High Electron Mobility Transistor)들로 이루어 졌으며 증폭기의 첫 번째단 게이트 폭은 $8{\times}50{\times}2um$, 두 번째단 게이트폭은 $8{\times}50{\times}4um$, 마지막단인 출력단의 게이트 폭은 $8{\times}50{\times}8um$의 구조로 이루어 졌다. 0.15 um GaN 공정으로 제작된 전력 증폭기 MMIC의 사이즈는 $3,400{\times}3,200um^2$ 이고 주파수 19.5 GHz ~ 22 GHz대역에서 입력 전압 20 V 일 때, 소신호 및 대신호 측정 결과 소신호 이득 29.6 dB 이상, 입력정합 최소 -8.2 dB, 출력정합 -9.7 dB, 최소 39.1 dBm의 출력전력, 최소 25.3%의 전력 부가 효율을 나타내었다. 따라서 설계 및 제작된 전력증폭기 MMIC는 Ka대역 위성통신 탑재체의 하향링크에 사용이 가능할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 항공용 소형 레이다나 유도 무기 탐색기 등에 적용이 가능한 Ka대역 평면형 능동위상배열 안테나장치를 설계한 내용을 설명하였다. 본 안테나장치는 1000개 급의 복사소자 면배열로 구성하고, 직경 200mm 이내의 크기로 설계하였다. 빔 조향 범위는 ${\pm}55^{\circ}$ 이상 가능하도록 빔 패턴 분석을 통하여 복사 소자 간격을 정의하고 안테나 성능 분석을 수행하였다. RF 구성품 설계와 버짓 검증을 통해 안테나장치의 송신 EIRP는 94.22 dBm, 수신 G/T는 1.68 dB/k 성능으로 요구 규격을 만족할 수 있음을 확인하였다. 송신 EIRP 규격을 만족하기 위해 TRM의 송신 출력은 1.3W 급으로 설계하였고, 수신 G/T 규격을 만족하기 위해 TRM의 수신 잡음 지수를 5dB 이하가 되도록 설계하였다.
The Ka-band cloud radar (KCR) has been operated by the National Institute of Meteorological Research (NIMR) of Korea Meteorological Administration (KMA) at Boseong National Center for Intensive Observation of severe weather since 2013. Evaluation of data quality is an essential process to further analyze cloud information. In this study, we estimate the measurement error and the sampling uncertainty to evaluate data quality. By using vertically pointing data, the statistical uncertainty is obtained by calculating the standard deviation of each radar parameter. The statistical uncertainties decrease as functions of sampling number. The statistical uncertainties of horizontal and vertical reflectivities are identical (0.28 dB). On the other hand, the statistical uncertainties of Doppler velocity (spectrum width) are 2.2 times (1.6 times) larger at the vertical channel. The reflectivity calibration of KCR is also performed using X-band vertically pointing radar (VertiX) and 2-dimensional video disdrometer (2DVD). Since the monitoring of calibration values is useful to evaluate radar condition, the variation of calibration is monitored for five rain events. The average of calibration bias is 10.77 dBZ and standard deviation is 3.69 dB. Finally, the statistical characteristics of cloud properties have been investigated during two months in autumn using calibrated reflectivity. The percentage of clouds is about 26% and 16% on September to October. However, further analyses are required to derive general characteristics of autumn cloud in Korea.
본 논문은, 각 채널이 여파기와 군지연 등화기로 구성되는, 위성용 다중채널 입력 멀티플렉서에서 사용되는 군지연-등화되는 여파기의, Simulated Annealing(SA) 기법과 Conjugate Gradient(CG) 기법의 새로운 결합형 설계 방식에 의한 구현을 기술한다. SA기법은 8차 타원적분형 여파기, CG기법은 2극 등화기 각각의 회로 설계변수들의 값을 찾아내는데 이용된다. 측정결과는 설계된 부품의 spec.에 대하여 성능이 만족함과 설계기법의 타당성을 나타낸다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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