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문제 정의
- 본 논문에서 구현한 발진기회로는 직렬궤환형이며 게이트단의 전송선로와 결합한 hair-pin 공진기는 대역 저지 필터로서 원하는 주파수를 충분히 되반사시켜야 한다지. 대역 저지 필터의 반사손실과 반사선택도는 부하로 전달되는 에너지와 위상잡음 특성에 영향을 끼치며 이는 또한 공진기의 Q-factor오I 직접적인 관계가 있다.
제안 방법
- 발진기는 RF 신호를 변. 복조할 때 효율과 안정성 확보에 가장 큰 영향을 미치는 회로이나 시스템에서 가장 중요한 문제는 국부발진기의 주파수안정도(frequency stability)이며 본 논문에서는 높은 주파수 안정도 및 낮은 위상잡음의 PLHRO(Phase Locked Hair-pin Resonator Oscillator)# 설계 및 제작하였다. 전압제어 발진기의 공진부는 안정성이 뛰어나며 온도 변화에 따른 영향이 적고 Q값이 높은 유전체 공진기를 많이 이용하였으나 최근 RF 부품들의 소형화, 경량화, 고집적화, 경제성 등의 요구에 따라 hair-pin과 같은 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)화 하기에 적합한 평면 구조의 공진기로 대체되고 있는 추세이다''.
- 가 힘들다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 발진기를 두 개 사용하여 12.21 GHz 의 발진기는 SPD(Sampling Phase Detector)의 Microwave Input으로 사용할 수 있으므로 부품의 크기를 현저히 줄일 수 있으며 원하는 주파수인 24.42 GHz는 발진기에 2차 고조파 정합회로를 삽입하여 기본 주파수를 억 입하고 2차 고조파 성분을 증대시키도록 하였다. 즉, 기본 주파수를 억압시키기 위해 발진기의 출력단에 기본 주파수의 人 /4에 해당하는 마이크로 스트립 라인을 이용한 트랩 (Trap)을 첨가하여 12.
- 42 GHz는 발진기에 2차 고조파 정합회로를 삽입하여 기본 주파수를 억 입하고 2차 고조파 성분을 증대시키도록 하였다. 즉, 기본 주파수를 억압시키기 위해 발진기의 출력단에 기본 주파수의 人 /4에 해당하는 마이크로 스트립 라인을 이용한 트랩 (Trap)을 첨가하여 12.21 GHz 신호를 전기적으로 단락 시켰다.
- 있다. 이때 낮은 위상잡음과 빠른 튜닝속도 낮은 튜닝 전력을 갖는 바 랙 터 다이오드를 이용한 동조 방법을 사용하였다. 그림 1(a)에서 보듯이 久의 간격과。, 길이에 따라 공진주파수가 예민하게 변화한다.
- 전압제어 발진기는 Libra6.1로 simulation 하였고 능동소자로는 저잡음 지수를 가지며 위상잡음을 최소화할 수 있는 GaAs MESFET 인 HP Avantek의 ATF13786을 이용하였으며 주파수 동조를 위한 바 랙 터 다이오드는 넓은 동조 범위와 낮은 직렬저항을 갖는 M/A-COM 사의 MA46410을 이용하였다 출력전력을 높이기 위한 증폭기는 Alpha사의 AFP02N3 를 사용하였고 비유전율 e 产2.6, 높이=0.54 mm 동박 두께=0.018 mm 인 테프론 기판을 사용하여 PLHRO를 설계 및 제작하였으며 스퓨리어스 및 히스테리시스를 억제하기 위하여 전송 선로의 끝단을 50 0으로 종단시켰다.
- 그림 3은 설계한 12.21 GHz hair-pin 공진 발진기의 발진출력을 나타내는 것으로써 기본주파수의 전력은 10.3 dBm을 보이고 있고 약 32dBc이상의제 2 고조파 억압 특성을 갖도록 설계하였다. 그림 4 는 설계된 hair-pin 공진 발진기의 발진출력으로 24.
- 측정장비는 HP사의 HP8563B 스펙트럼 analyzer를 이용하여 측정하였으며 바랙터 다이오드는 0V에서 3.4 V까지 가변하면서 주파수와 출력의 변화를 측정하였다.
- 본 논문에서는 GaAs MESFET와 PHEMT-g- 이용하여 Buffered PLHRO와 바 랙 터 다이오드를 이용하여 전기적으로 발진주파수를 동조할 수 있도록 한 전압제어 발진기를 설계 및 제작하였다. 측정된 중심주파수(24.
대상 데이터
- 따라서 발진기의 선형설계 뿐 아니라 출력과 위상잡음 등을 예측하는 비선 형설 계시 실제 사용되는 hair-pin 공진기의 정확한 구현이 반드시 필요하다. 일반적인 hair-pin 공진기에 비해 작고 좋은 Q 값 특성을 갖는 Sagawa가 제안한 공진기를 사용하였다';'.
이론/모형
- 그러나 기준 신호가 샘플링 위상 검출기를 동작시키기 위해서는 20~37 dBm 정도의 전력이 필요하므로 VHF 대역의 증폭기를 첨가하여 20 dBm 이상의 전력을 얻을 수 있도록 기준 발진기의 신호를 증폭하였다 최대 동작 주파수가 18 GHz까지 인 SPD는 Alpha사의 SPD3472-018을 사용하였으며 내부에는 SRD(Step Recovery Diode)와, Capacitor, Schottky diode로 구성되어 있다却루프 필터는 위상 검출기의 출력 전압으로부터 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 DC 전압을 발생시키며 포착 (Capture) 및 고정범위(Loek Range), 대역폭(Bandwidth) 그리고 고}도 응답(Transient Response) 등과같은 루프의 동적 성능(Dynamic Performance) 을 결정한다. 본 논문에서는 능동 RC 필터를 사용하였으며 루프전달함수는 식 (10) 과 같다.
성능/효과
- 본 논문에서 제안한 주파수 동조 형태는 12.21 GHz 발진기와 24.42 GHz 발진기를 동시에 주파수를 변화시킬 수 있는 특징이 있으며 크기를 현격히 줄일 수 있는 장점이 있다.
- 위상잡음이 매우 좋아야 한다. 본 논문에서는 101.75 MHz의 수정 발진기를 주문 제작하여 사용하였으며 5V 인가전압에 대해 약 7 dBm의 출력을 나타내었다. 그러나 기준 신호가 샘플링 위상 검출기를 동작시키기 위해서는 20~37 dBm 정도의 전력이 필요하므로 VHF 대역의 증폭기를 첨가하여 20 dBm 이상의 전력을 얻을 수 있도록 기준 발진기의 신호를 증폭하였다 최대 동작 주파수가 18 GHz까지 인 SPD는 Alpha사의 SPD3472-018을 사용하였으며 내부에는 SRD(Step Recovery Diode)와, Capacitor, Schottky diode로 구성되어 있다却루프 필터는 위상 검출기의 출력 전압으로부터 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 DC 전압을 발생시키며 포착 (Capture) 및 고정범위(Loek Range), 대역폭(Bandwidth) 그리고 고}도 응답(Transient Response) 등과같은 루프의 동적 성능(Dynamic Performance) 을 결정한다.
- 21 GHz에 동조되었다. 12.23 MHz 의 동조 대역폭을 나타내었으며 출력대역폭 내에서 ±0.15 dB의 출력 변화를 나타내었다.
- 42 GHz에 동조되었다. 대역폭은 20.5 MHz의 동조 대역폭을 나타내었으며 출력대역폭 내에서 ±0.33 dB의 매우 평탄한 출력 변화를 나타내었다. 그림 12는 위상이 고정되었을 때의 출력 스펙트럼으로 span 1 MHz에서 매우 안정한 주파수를 볼 수 있다.
- 측정된 중심주파수(24.42 GHz)에서는 5.67 dBm의 출력전력과 24dBc의 기본주파수 억압 특성을 얻었으며 발진기의 중요한 특성인 위상잡음은 발진기 자체만을 측정하였을 때는 -86.66dBc/Hz로 좋은 특성을 나타내었지만 완충증폭기를 첨가한 경우에는 100KHz offset 주파수에서 -77 dBc/Hz, 10 KHz offset 주파수에서 -72dBc/Hz로 위상잡음이 다소 나빠지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 문제는 package 형태의 소자를 사용하지 않고 chip 형태의 소자를 사용하여 제작한다면 phase noise를 좋게 할 수 있을 것이다.
후속연구
- 이러한 문제는 package 형태의 소자를 사용하지 않고 chip 형태의 소자를 사용하여 제작한다면 phase noise를 좋게 할 수 있을 것이다. 바랙터 다이오드의 가변 전압에 따른 발진 주파수의 동조 대역폭은 20.56 MHz로 동조 대역 내에 ±0.33 dBm 평탄한 출력전력 특성을 얻었다 설계 제작된 PLHRO는 향후 출력전력을 향상시키고 위상잡음을 개선시키면 광대역 무선 시스템용 국부발진기의 신호원으로 사용할 수 있을 것이다
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