The application of a discrete pseudomorphic high electron mobility transistor (p-HEMT) as a grounded switch allows for the development of low cost phase shifters and phase modulators operating in a Ku band. This fills the gap in the development of phase control devices comprising p-i-n diodes and microwave monolithic integrated circuits (MMICs). This paper describes a discrete p-HEMT characterization and modeling in switching mode as well as the development of a low-cost four-bit phase shifter and direct quadrature phase shift keying (QPSK) modulator. The developed devices operate in a Ku band with parameters comparable to commercially available MMIC counterparts. Both of them are CMOS compatible and have no power consumption. The parameters of the QPSK modulator are very close to the requirements of available standards for satellite earth stations.
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.
감쇠기와 위상 변환기로 구성된 진폭/위상 조정 회로는 위상/이득 상호 결합 현상을 일으켜서 최적 동작점을 찾는 데에는 많은 조정 시간이 필요하다. 본 논문에서는 입력신호의 진폭과 위상을 제어하여 출력하는 벡터 감쇠기를 설계하였다. 종전의 벡터 감쇠기는 감쇠기의 위상 변화 특성을 무시하였으나, 본 논문의 벡터 감쇠기는 감쇠기의 위상 변화 특성을 보상하였다. 이 벡터 감쇠기는 0°/180° 위상 변환기, 저위상 변화 감쇠기등으로 이루어지는데, 0°/180° 위상 변환기는 중심주파수 881MHz에서 0°/179.9° 위상 변환 특성을 얻었고, 저위상 변화 감쇠기는 감쇠량이 25dB일 때 위상 변화가 3.6° 이내, 입출력 반사 특성이 -20dB이하를 얻었다. 구현된 벡터 감쇠기는 출력 신호 공간의 직교 좌표 평면을 정확히 표현할 수 있음을 확인하였다.
This paper describes the design and implementation of wideband 360$^{\circ}$ phase shifter by using I/Q vector method. One of four quadrants was selected by a switching operation and the desired phase value was obtained by varying attenuation level of attenuator located in I/Q path. The minimum phase RMS error of 3.6$^{\circ}$ and the maximum phase RMS error of 25.2$^{\circ}$ were measured over 6~180Hz frequency range. Those characteristics are good enough for the requirement of ECM radar equipment. The phase values can be adjusted by control module.
PIN 다이오드를 利用한 反射形 移相器는 4端子網 임피던스 變換回路로 構成될 수 있는데 원하는 移相量을 얻기위한 設計方程式 誘導에 假想 임피던스法을 적용하였다. 실제로 2-bit($22.5^{\circ}$와 $45^{\circ}$)하이브리드 移相器를 設計 具現하여 中心周波數(10GHz)에서 $22.5^{\circ}$bit는 $0.5^{\circ}$, $45^{\circ}$bit는 $0^{\circ}$의 移相量 誤差의 것을 얻었으며 main beam 制御用 phased-array안테나를 위한 移相器設計에 이 方法을 사용할 수 있음을 立證하였다.
본 논문에서는 광대역 버틀러 매트릭스와 위상 천이기를 이용한 하이브리드 빔포밍 안테나 시스템을 제안하고, 이를 설계 및 측정하였다. 기존 $4{\times}4$ 버틀러 매트릭스는 4개의 빔패턴과 낮은 이득 때문에, $8{\times}8$ 버틀러 매트릭스를 사용하게 된다. 이 때 복잡한 구조로 인해 적층 및 양면 패턴으로 설계하게 되며, 이는 비아홀 및 Cross-over 구조에 의한 손실로 성능이 열화되게 된다. 이러한 단점을 극복하고자 제안된 하이브리드 빔포밍 안테나 시스템의 경우, 비아홀 손실로 인한 성능 열화를 최소화하기 위해 단면 패턴으로 구조를 단순화하였다. 또한, 두 개의 위상 천이기를 추가함으로써, 다양한 빔패턴을 제공할 수 있도록 설계하였다. 제안한 안테나 시스템을 이용하여, 16개의 입력조합으로 ${\pm}45^{\circ}$의 빔조향 각도에서 10 dBi 이상의 방사이득을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 선형증폭기에 사용되는 가변 위상제어기를 PBG 천이격자를 이용해 설계 및 제작하였다. 주파수 대역은 향후 가입자 증대에 따른 증폭기의 선형성 요구에 대응하기 위해서 5.8GHz 무선랜 주파수 대역을 사용하였다. 기존 선형증폭기에 사용되는 가변 위상제어기는 혼합 형태를 가지고 있어서 선형증폭기의 부피증가 요소가 되었다. 본 논문에서 설계된 천이격자 PBG구조는 PBG구조 중 일부의 격자길이를 조절함으로써 최대 80o의 가변위상을 얻을 수 있었다. 제작된 천이격자 PBG구조는 상용되는 증폭기 신호제거 부분에 적용되어 주신호의 제거를 측정할 수 있었다.
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.
The high voltage driving system with multi-phase shifter including piezoelectric actuators comprised a driving power unit for outputting the driving power by converting input alternate current into direct current, a frequency shifting unit for supplying the direct current power and shifting or generating a frequency, a high-voltage amplification unit for amplifying the input signal outputted from the driving power unit and the frequency shifting unit into a high-voltage signal, and a phase shifting unit for shifting the phase difference of the amplified signal applied to the high-voltage amplification unit and driving plural piezoelectric actuators sequentially. The results that the operating voltage was stable, the voltage loss ratio was low and the response velocity was fast could be obtained. An experiment on performance of the high voltage driving system with multi-phase shifter designed and manufactured as above described was conducted by using a piezoelectric pump having 3 sheets of round unimorph piezoelectric actuators laminated respectively in a rectangular case. It sucks any fluid by causing the first piezoelectric actuator to shift from the inlet porter side, the phase delay of 60$^{\circ}$ causes the second piezoelectric actuator to begin to shift, and the phase delay of 120$^{\circ}$ causes the third piezoelectric actuator to begin to shift. As a result of measuring each change in the outlet flow rate of the piezoelectric pump, it was shown that the frequency-flow rate characteristic, the voltage-flow characteristic, and the load pressure-flow rate characteristic were improved.
본 논문에서는 65nm CMOS 기술을 사용하여 구축된 위상 배열 단일 채널 송수신기 빔포머 IC를 기술하였다. 이 IC는 8~16GHz 주파수를 출력하며 레이더 및 위성 통신을 위한 X/Ku-band 대역을 대상으로 한다. 일반적인 빔포밍 시스템 상에서 IC의 각 신호 경로에는 저잡음 증폭기(LNA), 전력 증폭기(PA), 위상 천이기(PS) 및 가변 이득 증폭기(VGA)가 포함되어 있어 빔 조정 및 테이퍼링 제어에 필수적인 위상 및 이득 조정이 가능하다. 테스트 결과에 따르면 위상 보상 VGA는 0.25dB 간격으로 15dB의 이득 범위와 0.27dB의 RMS 이득 오류를 제공한다. 능동 벡터 변조기 위상 천이기는 2.8125° 간격으로 360° 위상 범위와 3.5°의 RMS 위상 오류를 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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