본 논문에서는 주파수 하향 변환기를 이용한 전력증폭기의 혼변조 성분 검출 방법을 제안하였다. 전력증폭기 출력 신호의 일부를 전력분배기를 통해 2개의 경로로 나누어 변환기의 RF, LO 단자에 각각 인가한 뒤 그 차 주파수를 얻고, 얻어진 차 주파수 중 필요한 성분인 3차와 5차의 차 성분만 여파기로 걸러 내어 이를 DC 전압으로 변환함으로써 전력 증폭기 출력 신호의 혼변조 성분의 크기를 알 수 있었다. 3W 전력증폭기의 Vgs를 변화시켜서 3차 혼변조 성분이 -26.4~+2.15dBm, 5차 혼변조 성분이 -34.2~-12.89dBm으로 변화하였을 때, 검출된 DC 전압 크기는 +0.72~+0.9V의 변화를 보였다.
본 논문에서는 혼합기의 IF 대역폭을 향상시키는 방법을 제안하며, 이를 적용하여 설계 제작된 0.13-${\mu}m$ RFCMOS 공정 기반 24 GHz 하향 변환 혼합기의 결과를 보인다. 측정 결과, 본 혼합기는 24 GHz의 LO 주파수에 대해 DC부터 5.25 GHz까지의 IF 주파수에서 $2.7{\pm}1.5$ dB의 변환 이득을 보이며, P-1dB와 LO-RF isolation은 각각 -8.7 dBm과 21 dB로 나타났다. 본 혼합기는 1.3 V의 전원으로부터 10.6 mA의 DC 전류를 소모한다.
본 논문에서는 LC 필터 기술을 기반으로 하는 광대역 주파수 이중 하향변환기(Frequency Double Down-Converter)를 설계 및 제작하였다. 설계한 이중 하향변환기는 저잡음 증폭기, 혼합기, IF 증폭기, LC 필터 등으로 구성되며, DC-Block 커패시터와 RF-Bypass 커패시터로 구성된다. 설계 시에 기존 변환기의 능동소자를 수동소자로 구현하였으며 이에 따라 전력감소 및 저가의 비용을 실현할 수 있었다. 측정 결과, 제작한 주파수 이중 하향변환기는 중심 주파수 63MHz 에서 대역폭 100MHz (13~113MHz)인 광대역을 실현하였으며, 이득은 약 40dB 임을 확인하였다.
소형 대공 추적레이다용 전원공급기는 시스템이 잡음의 영향 없이 빠르고 안정적으로 전원을 공급받을 수 있도록 해야 한다. 이를 위하여 신뢰성 있는 전원변환을 위하여 DC-DC 변환기를 많이 적용한다. 또한 DC-DC 변환기의 스위칭 주파수 노이즈가 시스템의 탐지 추적 성능에 영향을 줄 수 있는 False Alarm 과 Ghost 를 유발하지 않도록 해야 하며, 추적 레이다가 동작중 실시간으로 전원을 모니터링 할 수 있는 점검 기능을 보유하고 있어야 한다. 본 연구에서는 소형 대공 추적 레이다에 적용하기 위하여 +28VDC 입력을 받아서 최대 출력 𐩒𐩒𐩒 W, 효율 80% 이상(@100%부하), 출력 전원 6개의 다중 출력 스위칭 전원공급기를 개발하였고 효율 80% 이상을 달성하기 위하여 전력이 큰 출력에 대해서는 DC-DC 변환기를 적용하였고 나머지 소전력 출력에 대해서는 출력 전류 및 노이즈를 고려하여 리니어 레귤레이터를 적용하여 설계 제작하여 시험 결과 100% 부하조건에서 85%의 우수한 효율 특성을 확인하였다.
본 논문에서는 WCDMA단말기 직접변환 수신기에서 DC 오프셋 발생원인과 DC 오프셋에 의한 시스템 성능열화에 대해 언급하고, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)변조 방식에서 DC오프셋 값에 의한 성능 열화를 시뮬레이션을 통해 확률 오류에 대한 $E_{b}/N_{o}$ 값으로 나타내었다. DC 오프셋 제어 회로를 추가한 단말기 직접변환 RF 트랜시버 보드를 구현하여 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 테스트 베드를 구축하고, DC 오프셋 변화량에 따른 복조기 수신 성능을 $E_{c}/I_{o}$ 값을 이용하여 평가 및 분석하였다. 분석 및 시스템 시험 결과를 통해 시스템 성능열화 방지를 위한 DC 오프셋 관련 최소 성능 요구규격을 제시하였다.
본 논문에서는 220 V의 AC 전원을 공급받아 13.56 MHz의 RF 신호를 출력하는 고효율, 고출력 Class E 전력송신기를 설계하였다. 송신기는 AC-DC 변환기와 class E 전력 증폭기로 구성된다. 설계된 AC-DC 변환기는 220V/60 Hz의 가정용 전원을 공급 받아서 약 290 V의 DC 전압을 출력한다. 이때, AC-DC 변환기는 98.03 %의 매우 높은 변환 효율을 가진다. 변환 효율을 최대로 하기 위하여 별도의 DC-DC 변환기를 사용하지 않고, AC-DC 변환기의 출력 전압을 주 전력 증폭기의 드레인 바이어스 전압으로 사용하였다. 또한, class E 전력 증폭기의 전력손실을 최소화하기 위해 high-Q 인덕터를 제작하였다. 측정 결과, 13.56 MHz에서 동작하는 class E 전력 증폭기는 최대 출력 전력 323.6 Watt에서 84.2 %의 PAE(Power-Added Efficiency)를 가진다. AC-DC 변환기를 포함한 class E 전력 송신기는 323.6 Watt에서 82.87 %의 매우 높은 효율 특성을 나타낸다.
본 논문에서는 자동 이득 제어 회로를 이용한 와이드 다이나믹 레인지 RF root-mean-square (RMS) 전력 검출기를 소개한다. 제안하는 자동 이득 제어는 voltage gain amplifier (VGA), RMS 변환 블록, 이득 조절 블록으로 구성되어 있다. VGA는 dB-linear한 이득 관계를 갖는 캐스코드 VGA를 사용하였다. 제안하는 RMS 변환은 입력 신호 전 파장의 제곱 변환을 이용하여 RMS에 비례하는 DC 전압을 출력한다. 제안하는 RMS 전력 검출기는 500MHz에서 5GHz에서 작동하며 검출 범위는 0 dBm에서 -70dBm 이상의 신호를 -4.53 mV/dBm의 비율로 검출한다. 제안하는 RMS 전력 검출기는 TSMC 65nm 공정을 사용하여 설계되었으며 1.2V에서 5mW의 전력소비를 갖는다. 칩 레이아웃 면적은 $0.0097mm^2$이다.
In this paper, we analyzed RF-DC conversion efficiency for the dual -polarization rectenna and the antenna position changing. Dual-Polarization rectenna consist of a two major parts, receiving antenna and rectifying circuits. We made dual-polarization 2.45GHz rectenna using the two dipole antennas and patch antenna. Rectifying circuit is consisted by a Schottky-Barrier diode with a large forward current and reverse breakdown voltage. The results of RF-DC conversion efficiency for the each of designed dual-polarization rectenna has 69.1% with 360$\Omega$(dipole type) and 75.4% with 340$\Omega$(patch type ) optimum load resistor. When the each of dual-polarization rectenna has optimal load resistor, it's conversion efficiency shows of $\pm$20% in dipole type and $\pm$5 in patch type at 0~180。position.
본 논문에서는 광대역 평면 모노폴 안테나와 광대역 대역통과 스터브 여파기를 이용하여 2.45 GHz에서 무선전력 전송이 가능한 광대역 렉테나를 설계 및 제작하였다. 기존의 일반적인 평면형 안테나의 크기를 표면전류분포를 이용하여 방사체와 접지면의 크기를 줄일 수 있었고, 광대역 효과를 얻기 위해 확장된 접지면에 2차 고조파가 제거된 스터브 여파기를 사용한 정류회로단을 효율적으로 집적화 시킬 수 있었다. 그 결과 본 논문에서 제안한 렉테나는 부하저항이 270 Ohm에서 80% 의 RF-to-DC Power 최대 변환 효율을 보이며, $1.8{\sim}2.8$ GHz의 넓은 대역에서 RF-to-DC Power 변환효율이 50% 이상을 유지한다.
소형 밀리미터파 추적 레이다용 전원공급기는 리플노이즈가 최소인 안정적인 전원을 공급해야 하며 DC-DC 변환기의 스위칭 주파수 노이즈가 False Alarm 과 Ghost 를 유발하지 않고 운영중 모니터링을 통한 실시간 자체점검 기능을 보유하고 있어야 한다. 본 연구에서는 소형 밀리미터파 추적 레이다에 적용하기 위하여 +28VDC 입력을 받아서 최대 출력 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}W$, 효율 80% 이상(@100%부하), 출력 전원 10개의 다중 출력 스위칭 전원공급기를 개발하였고 효율 80% 이상을 달성하기 위하여 전력이 큰 출력에 대해서는 DC-DC 변환기를 적용하였고 나머지 소전력 출력에 대해서는 다중 출력 플라이백 방식을 적용하여 설계 제작하여 시험 결과 100% 부하조건에서 85%의 우수한 효율 특성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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