[논문]유전체 공진기를 이용한 X-band 전압제어 발진기 설계 및 제작

한석균; 최병하

doi:10.5394/kinpr.2003.27.5.513

유전체 공진기를 이용한 X-band 전압제어 발진기 설계 및 제작
Design and Fabrication of Voltage Control Oscillator at X-band using Dielectric Resonator 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.27 no.5 = no.85, 2003년, pp.513 - 517

한석균 (목포해양대학교 대학원) , 최병하 (목포해양대학교 해양전자통신공학부)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 유전체 공진기를 이용하여 X-band에서 안정된 소스원으로 사용할 수 있는 전압제어 발진기를 구현하였다. 위상 잡음을 개선하기 위하여 저잡음 특성을 가진 MESFET과 높은 선택도를 얻기 위하여 유전체 공진기를 사용하였고, 안정된 전압 가변을 하기 위하여 Q값이 높고 가변 특성이 좋은 바렉터 다이오드를 사용하였다. 구현된 회로는 최적의 성능을 갖도록 회로 시뮬레이터인 ADS를 사용하였다. 제작된 전안제어 유전체 공진 발진기의 특성을 측정한 결과, 중심 주파수 12.05 GHz에서 2.22 dBm 출력 파워와 -30 dBc의 고조파 억압과 중심 주파수 100 KHz offest에서 -130 dBc의 위상잡음 특성을 얻을 수 있었으며, 바렉터 다이오드에 인가되는 전압의 변화에 따른 주파수 변화는 중심주파수에서 $\pm$8.7 MHz를 얻었다. 제작된 VCDRO는 X-band에서 국부 발진기로 이용될 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a VCDRO(Voltage Control Dielectric Resonator Oscillator} applied to X-band as stable source is implementea and constructed with a MESFET for low noise, a dielectric resonator of high frequency selectivity and high Q varactor diode to obtain a good phase noise performance and stable sweep characteristics. The designed circuits is simulated through the harmonic balance simulation technique to provide the optimum performance. The measured results of a fabricated VCDRO show that output is 2.22dBm at 12.05GHz. harmonic suppression -30dBc. phase noise -130dBc at 100kHz offset. and sweep range of varactor diode $\pm$18.7MHz. respectively. This oscillator will be available to X-band application.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 유전체 공진기를 이용한 X-band 전압제어 발진기로서, 안정된 발진을 하면서 위상 잡음 특성과 고조파 특성이 우수하도록 구현하고자 하며, 구현된 회로는 HP사의 ADS를 이용하여 최적화하였다.
본 논문에서는 유전체 공진기를 이용하여 X-band에서 사용할 수 있는 전압제어 발진기를 설계하고 제작하였다.

제안 방법

또한 발진기의 동조방법에는 기계적 동조와 전기적인 동조 방법이 있는데, 본 논문에서는 바랙터 다이오드를 이용한 전기적 동조방법을 사용하였다. 이때 바랙터 다이오드가 소자의 직렬 또는 병렬로 직접 연결되어지면 발진기의 위상잡음 특성이 감소하므로 직렬궤환 형태를 가지는 발진기의 유전체 공진기에 바랙터 다이오드가 연결된 마이크로스트립 전송선로를 결합시켜 공진주파수를 변화시킴으로써 주파수 동조를 얻는 방법을 사용하여 위상 잡음을 줄이도록 하였다.
설계한 VCDRO의 회로로써 Fig 2에서의 직렬궤 환 회로는부성저항을 발생시키기 위해 공통소스단자에 리액턴스 소자를 직렬로 연결하였고 12길이를 273 [mil] 최적화하였다.
소신호파라미터에 의해 설계된 발진 기 회로에서 계산된 부하 임피던스Zl을 50옴 정합이 되도록 오픈 스터브를사용한 출력정합 회로를 구성한 후 출력전력, 고조파 특성 등 트랜지스터의 비선형 특성에 의해 발생되는 발진 특성 예측을 하기 위하여 하모닉 발란스( HB ) 시뮬레이션을 하였다.
동조방법을 사용하였다. 이때 바랙터 다이오드가 소자의 직렬 또는 병렬로 직접 연결되어지면 발진기의 위상잡음 특성이 감소하므로 직렬궤환 형태를 가지는 발진기의 유전체 공진기에 바랙터 다이오드가 연결된 마이크로스트립 전송선로를 결합시켜 공진주파수를 변화시킴으로써 주파수 동조를 얻는 방법을 사용하여 위상 잡음을 줄이도록 하였다. Fig.
이를 위하여 NEC사의 NE32584C MESFET은 등가회로 모델을 이용하였고, 유전체 공진기는 아이텍사의 IDR03을 주문제작하여 바렉터와 결합된 등가회로를 구현하였고, 설계 및시 뮬레이션은 HP사의 ADS를 이용하였다. 제작용 기판은 유전율이 35이고 두께가 20 mil인 TACONIC사의 RF35기판을 사용하였다.
전압제어 유전체 공진 발진기(VCDRO)는 유전체 공 기의 결합 위치에 따라 크게 병렬궤 환 발진기, 반사형 발진기, 직렬궤환 발진기로 나눌 수 있으며, 출력단에 유전체 공진기를 결합하는 병렬궤 환형이나 반사형은 능동 소자의 자체 궤환 없이도 발진하는 장점이 있으나, 발진기의 전체적인 성능 저하나 주파수의 변화를 일으키는 단점이 있으므로 본 논문에서는 직렬 궤환형 발진기로 설계하였다.
최적화된 회로는 유전율 3.5이고 두께 20mil인 TACONIC사의 RF35 마이크로스트립 기판 위에 구현하여 X-band에서 사용할 수 있는 전압제어 유전체 공진 발진기를 설계. 제작하고자 한다.

대상 데이터

DC 바이어스 회로는 RF 신호에 대해서는 개방되어 RF 신호가 DC 바이어스 라인으로 커플링되는 것을 방지하도록 X/4 마이크로스트립 라인과 radial stub를 사용하였다. X.
Fig 7의 설계된 VCDRO 회로는 유전율이 3.5이고 두께가 20mil 인 TACONIC 사의 RF35 기판 위에 제작하였고, MESFET는 저잡음 특성을 가지고 있는 NEC사의 NE32584C 를 사용하였으며, 가변 특성이 우수한 바렉터 다이오드는 M/A-COM사의 MA46也51를 또 높은 Q값을 갖는 유전체 공진기는 아이텍사의 IDR03를 주문하여 사용하였다. Fig.
HP사의 ADS를 이용하였다. 제작용 기판은 유전율이 35이고 두께가 20 mil인 TACONIC사의 RF35기판을 사용하였다.

성능/효과

제작된 발진기의 성능은 HP사의 스펙트럼 분석기 (E4407B) 를 이용하여 측정하였고 게이트 바이어스가-0.3 V이고 드레인 인가전압은 2 V에서 중심 주파수 12.05 애z에서 22 dBm으로 양호한 주파수 응답과 0.2 V에서 10 V의 가변 전압에서 주파수 가변 범위는 중심 주파수에서 H₈.7 毗를 위상 잡음은 100 kHz 대역폭에서-130 dBc로 설계치보다는 더 우수한 위상잡음 특성을 보였다.고조파 응답은 2차 고조파에서 -30 dBc로설계치와 같은 값을 얻었다.
측정 결과 주파수 특성은 중심 주파수 12.05GHz에서 2.22 dB m의 출력과 0.2 [V]에서 10 [V]의가 변 전압에서 주파수 가변범위는 중심 주파수에서 ±18.7 MHz로 시뮬레이션 결과와는 다소 차이가 있었고, 고조 파 응답은 2차 고조파에서 -30dBc로설계치와 같고, 위상 잡음은 주파수 분해능(RBW)를 10 kHz로측정한 결과 100kHz offset 주파수에서-91dBc로 설계치 보다 매우 우수한 값을 얻었다.

후속연구

고조파 응답은 2차 고조파에서 -30 dBc로설계치와 같은 값을 얻었다. 설계, 제작된 전압제어 발진기는 X-band에서 국부발진기로 사용할 수 있을 것이다

참고문헌 (6)

Ali Hajimiri, The Design of Low Noise Oscillators, Kluwer Academics Publishers. 1996
David M. Pozar, Microwave Engineering, John Wiley & Sons, Inc. 1990
Eric Holzman, Solid State Microwave Power Oscillator Design, Artech House. 1992
G. Gonzalez, Microwave Transistor Amplifiers Analysis and Design, Prentice-Hall Inc., 1997
Leeson, D. B., 'A simple model of feedback oscillator noise spectrum', Proc IEEE., 1996, 54, pp 329-330

상세보기
Robert G. Rogers, Low Phase Noise Microwave Oscillator Design, Artech House. 1991

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

유전체 공진기를 이용한 X-band 전압제어 발진기 설계 및 제작
Design and Fabrication of Voltage Control Oscillator at X-band using Dielectric Resonator 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

유전체 공진기를 이용한 X-band 전압제어 발진기 설계 및 제작 Design and Fabrication of Voltage Control Oscillator at X-band using Dielectric Resonator 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

한석균 (5) 최병하 (24)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

유전체 공진기를 이용한 X-band 전압제어 발진기 설계 및 제작
Design and Fabrication of Voltage Control Oscillator at X-band using Dielectric Resonator 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper