This paper deals with the design and development of an Injection-Locking Coupled Oscillators(ILCO), which functions like phase-shifter in the Active Intergrated Phased Array Antenna(AIPAA). This linear array 2-element ILCO consists of two Injection Locking Hair-pin Resonator Oscillators(ILHRO) and an unilateral amplifier. The first and second elements of the ILCO have same frequency tuning range but locking bandwidths of 11.5MHz and 14MHz respectively. A phase shift of .DELTA..PHI.=158.4.deg.(-78.0.deg. to 80.4.deg.) could be obtained inthe second element of ILCO when the first elementof the ILCO was in the reference locking mode(.DELTA..PHI.=0.deg.). When the ILCO is applied to the AIPAA, the predicted beam scanning angle value will be 38.4.deg.. Each ILCO gives good frequency stability and lower AM, FM, and PM noise charactheristics in the mutual coupling lockingmode. The ILCO can not only play a part as the phase shifter for the AIPAA but it can also be usedas the power combining device in the mm-wave frequency range and as a part of a T/R MMIC module.
본 논문에서는 기 개발된 능동형 SAR(Synthetic Aperture Radar) 안테나의 송수신 모듈 출력에서 발생하는 이득과 위상 오차를 보정하는 방법에 대해 소개한다. 먼저 오차에 대해 정의하고, 시범 측정을 통해 획득한 측정값을 바탕으로 오차의 특성을 분석한 뒤, 이를 보상하기 위한 송수신 모듈의 제어 방법을 제안하였다. 16조의 송수신 모듈로 구성된 안테나에서 보정 전 이득은 28.2~29.0 dBm, 위상은 $101.7^{\circ}{\sim}165.2^{\circ}$의 분포를 보였으나, 보정후 이득은 27.4~28.0 dBm, 위상은 $116.1^{\circ}{\sim}120.0^{\circ}$의 분포를 나타내었다. 이러한 송수신 모듈의 출력 분포를 바탕으로 배열 이론을 적용하여 안테나 빔 패턴을 생성하고 비교함으로써 제안한 보정 방법이 능동형 SAR 시스템의 성능 만족에 효과적임을 검증하였다.
본 고에서는 차세대 무선통신용 초소형 단말기 구현에서 RF 시스템의 성능 개선에 크게 기여하게 될 RF 집적형 안테나 기술 현황과 향후 발전 방향이 제시된다. 고성능을 유지하면서 초소형 RF 전치단을 실현하기 위한 능동소자와 안테나가 결합하여 복합 기능을 하는 능동 집적 안테나(AIA, Active Integrated Antenna) 기술 현황, RF 시스템 단일 패키지(RF-SOP, System On Package) 형태에 집적 가능한 안테나 및 미래의 꿈인 RF 시스템 단일 칩 (RF-SOC, System On Chip)을 향한 단일 칩 안테나 (AOC, antenna on chip) 기술 동향 등이 기술된다.
본 논문에서는 고조파 공진 억제 특성을 갖는 원형 섹터 안테나와 임피던스 직접 정합 방법을 이용하여 소형화된 rectenna 시스템을 설계하였다. 원형 섹터 안테나의 고조파 억제 특성을 이용하여 정류 회로의 대역 통과 여파기 기능을 수행하였으며, 임피던스 직접 정합 방법에 의해 다이오드 정합 회로를 생략하는 설계가 이루어졌다. 따라서 제안된 시스템의 정류 회로는 대역 통과 여파기와 정합 회로 없이 구현되었으며, 정밀한 동축 급전 공정을 사용하여 시스템의 성능 열화 없이 급전 위치를 변화하며, 안테나 뒷면에 집적하였다. 최적의 정합 특성으로 2.5 GHz 대역에서 설계된 rectenna 시스템은 실험 결과, 52 % 이상의 변환 효율과 1.5 V 이상의 우수한 변환 전압 특성을 나타내었다.
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.
This paper presents a novel lateral stability control system for electric vehicle based on sideslip angle estimation through Kalman filter using the integration of a single antenna GPS receiver and yaw rate sensor. Using multi-rate measurements including yaw rate and course angle, time-varying parameters disappear from the measurement equation of the proposed Kalman filter. Accurate sideslip angle estimation is achieved by treating the combination of model uncertainties and external disturbances as extended states. Active front steering and direct yaw moment are integrated to manipulate sideslip angle and yaw rate of the vehicle. Instead of decoupling control design method, a new control scheme, "two-input two-output controller", is proposed. The extended states are utilized for disturbance rejection that improves the robustness of lateral stability control system. The effectiveness of the proposed methods is verified by computer simulations and experiments.
본 논문에서는 2 GHz LS 대역에서 동작하는 역지향성 능동배열 안테나가 설계 제작되었다. 역지향성 안테나는 임의의 방향에서 입사하는 전파를 그 방향으로 되돌려 복사시키는 안테나 배열 시스템으로서, 반사파가 입사 반대 방향으로 파면(wave front)을 갖도록 하기 위한 공액 위상변위기가 포함된 능동 안테나 배열로 구성된다. 본 연구에서는 RF/IF 신호포트와 LO 포트로 이루어진 2-포트 게이트 HEMT 혼합기와 1/4파장 모노폴 안테나 배열($1{\times}4$)을 사용하여 역지향성 능동배열 안테나를 구현하였다. 제작된 배열 안테나의 역지향 특성을 실험 측정하고, 이론적 예측치와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 모노폴 안테나 배열은 구조가 간단하여 제작이 용이한 장점을 가지며, 본 연구결과는 무선 이동통신, 무선 실내 LAN 및 RFID등의 기지국 및 트랜스폰더 장치에 직접 적용 가능하다.
본 논문에서는 전력증폭기를 슬롯이 적재된 삼각형 마이크로스트립 패치 안테나와 동일 평면의 기판에 집적화하여 전력증폭기 출력단의 제 3 고조파 튜닝을 안테나가 수행함으로써 전력효율을 향상시키는 효과에 대해 고찰하였다. 또한 실제 집적화에 따른 송\ulcorner수신 신호의 분리 문제를 위해 이중공진 특성을 이용한 inset 마이크로스트립 급전과 coax 급전의 이중급전 방식을 사용하였고, 이에 따라 두 ports 사이에 높은 격리 특성을 갖도록 능동 집적 안테나를 설계하였다. 선형성을 증대시키기 위해 제 3 고조파 튜닝 효과를 갖도록 안테나에 슬롯을 적재시켜 제 3 고조파에서 방사를 억제 구조를 갖게 함으로써 고조파 튜닝회로를 축소시킨 능동 집적 안테나를 설계, 제작하여 측정한 결과, B급 전력증폭기와 안테나를 각각 제작하여 결합한 형태보다 약 5%의 전력 효율 개선 효과를 얻을 수 있었다. 그리고 능동 집적 안테나의 큰 문제점이었던 송\ulcorner수신 분리에 대하여서도, IMT-2000 주파수 대역의 수신 port에서 송신 주파수의 신호를 -35dB 이하로 격리시키는 특성을 나타냄을 관찰할 수 있었다.
Receiver and transmitter monolithic microwave integrated circuit (MMIC) multifunction chips (MFCs) for active phased-array antennas for Ka-band satellite communication (SATCOM) terminals have been designed and fabricated using a 0.15-㎛ GaAs pseudomorphic high-electron mobility transistor (pHEMT) process. The MFCs consist of four-channel radio frequency (RF) paths and a 4:1 combiner. Each channel provides several functions such as signal amplification, 6-bit phase shifting, and 5-bit attenuation with a 44-bit serial-to-parallel converter (SPC). RF pads are implemented on the bottom side of the chip to remove the parasitic inductance induced by wire bonding. The area of the fabricated chips is 5.2 mm × 4.2 mm. The receiver chip exhibits a gain of 18 dB and a noise figure of 2.0 dB over a frequency range from 17 GHz to 21 GHz with a low direct current (DC) power of 0.36 W. The transmitter chip provides a gain of 20 dB and a 1-dB gain compression point (P1dB) of 18.4 dBm over a frequency range from 28 GHz to 31 GHz with a low DC power of 0.85 W. The P1dB can be increased to 20.6 dBm at a higher bias of +4.5 V.
능동 안테나용 X-band(11.7~12 GHz)단일 칩 초고주파 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMICs) 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)를 $0.15{\mu}m\times140{\mu}m$ AlGaAs/InGaAs/GaAs 고속 전자 이동도 트랜지스터(Pseudomorphic-High Electron Mobility Transistor, P-HEMT)를 이용하여 2단으로 설계하고 제작하였다. 증폭기의 안정도 특성을 위해 이득이 다소 감소하나 입력정합이 쉽고 안정도가 좋은 소스 인턱터를 사용하여 저잡음증폭기를 설계하였다. 동작 주파수에서 약 17dB의 이득, 1.3 dB의 잡음 지수 그리고 입.출력 반사손실은 -17~-15dB를 측정 결과로서 얻었다. 이러한 측정 결과는 잡음 지수를 제외하고는 설계 결과와 거의 일치하며, 제작된 MMIC LNA의 칩 크기는 $1.43\tiems1.27mm^2$이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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