[논문]직접 반송파 변조 시스템을 위한 IQ 변조기 설계

문태수; 정용채

doi:10.5515/kjkiees.2011.22.9.847

직접 반송파 변조 시스템을 위한 IQ 변조기 설계
A Design of IQ Modulator for Direct Carrier Modulation Systems 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.22 no.9, 2011년, pp.847 - 851

문태수 (전북대학교 전자정보공학부 및 IT융합연구센터) , (전북대학교 전자정보공학부 및 IT융합연구센터) , 정용채 (전북대학교 전자정보공학부 및 IT융합연구센터)

초록
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본 논문에서는 입력 신호의 진폭과 위상을 미세 조정할 수 있는 새로운 IQ 변조기를 제안하였다. 제안된 IQ 변조기는 저위상 편차 감쇠기, 분배기, 그리고 결합기로 구성되어 있다. 기존 감쇠기의 위상 편차 특성을 극복하기 위한 새로운 위상 보상 기술을 사용하였고, 이를 수식적으로 분석하였다. 제안하는 IQ 변조기를 통하여 완전한 $360^{\circ}$의 위상 조정과 동시에 입력 신호의 큰 진폭 조정이 가능하며, 극좌표계의 중심점을 지나는 선형적인 IQ신호 배열을 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a novel IQ modulator that precisely controls the magnitude and phase of input signals is proposed. The proposed IQ modulator consists of low phase deviation attenuators, a splitter, and a combiner. In order to overcome the phase deviation characteristics found in conventional attenuators, a novel phase compensation technique has been adopted and mathematically analyzed. Linear vector arrays along the center point with large magnitude output signal variations in a full $360^{\circ}$ phase control are achieved on a polar plane by the proposed IQ modulator.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 새로운 저위상 편차 감쇠기를 이용한 IQ 변조기를 제안하였다. 신호 진폭 제어 시에 발생하는 큰 위상 편차는 IQ 변조기 설계의 중요한 설계 고려 사항이므로, 이를 해결하기 위해 새로운 저위상 편차 감쇠기가 제안되었다.
본 논문에서는 저위상 편차 감쇠기를 이용한 IQ변조기를 제안하였다. 제안하는 감쇠기는 기존 감쇠기의 큰 위상 편차 특성을 줄이기 위한 새로운 보상 방법이 사용되었다.

제안 방법

본 논문에서는 새로운 저위상 편차 감쇠기를 이용한 IQ 변조기를 제안하였다. 신호 진폭 제어 시에 발생하는 큰 위상 편차는 IQ 변조기 설계의 중요한 설계 고려 사항이므로, 이를 해결하기 위해 새로운 저위상 편차 감쇠기가 제안되었다. 제안된 IQ 변조기는 360°의 위상 조절 범위와 동시에 큰 진폭 변화를 갖고, 입력 신호의 진폭과 위상을 정확하게 조절을 할 수 있다.
본 논문에서는 저위상 편차 감쇠기를 이용한 IQ변조기를 제안하였다. 제안하는 감쇠기는 기존 감쇠기의 큰 위상 편차 특성을 줄이기 위한 새로운 보상 방법이 사용되었다.
제안하는 위상 보상 방법의 타당성을 증명하기 위해서, WCDMA 기지국 하향 주파수 대역(2.11～2.17 GHz)에서 동작하는 반사형 구조의 저위상 편차 감쇠기를 설계 및 제작하였으며, 기존의 감쇠기와 전기적 특성들을 비교하였다. 사용된 기판은 Rogers 사의 RT/duroid 5880(유전율: 2.

대상 데이터

17 GHz)에서 동작하는 반사형 구조의 저위상 편차 감쇠기를 설계 및 제작하였으며, 기존의 감쇠기와 전기적 특성들을 비교하였다. 사용된 기판은 Rogers 사의 RT/duroid 5880(유전율: 2.2, 두께: 3.3 mil, 1 Oz)이다.

데이터처리

이러한 비교를 위해 Avago 사의 PIN 다이오드 HSMP-4810의 등가회로 파라미터를 사용하였고, 그 값들은 각각 Ls=1 nH, Rs =3 Ω, Cj=0.35 pF이다.
제안하는 저위상 편차 감쇠기의 수식적인 분석의 타당성을 검증하기 위해서 전송 선로 쪽을 바라본 입력 반사 계수(Γin)를 MATLAB을 이용하여 나타내 었고, PIN 다이오드로만 이루어진 기존의 감쇠기의 반사 계수(ΓL)와 비교하였다.

성능/효과

동위상(I)과 90° 직교위상(Q) 경로의 신호 진폭들을 각각 제어하여 IQ 변조기의 성상(constellation)들을 얻을 수 있었으며, IQ 변조기의 성상들은 중심점을 통과하며 곧은 배열을 가짐을 확인할 수 있다.
제안된 IQ 변조기는 360°의 위상 조절 범위와 동시에 큰 진폭 변화를 갖고, 입력 신호의 진폭과 위상을 정확하게 조절을 할 수 있다.
제안하는 감쇠기의 반사계수 Γin은 직선 경로 특성을 가지며, 확대된 그림을 보았을 때, 스미스 차트의 원점을 통과하는 것을 알 수 있다.
89°만의 값을 갖는다. 제안하는 감쇠기의 입/출력 반사 계수는 전 범위의 감쇠에 대해서 27 dB 이상을 갖는다.
측정된 제안하는 IQ 변조기의 입력 반사 손실(S11)과 출력 반사 손실(S₂₂) 모두 전체 신호 감쇠 범위에서 각각 27 dB와 20 dB 이상을 얻었다. 제작된 IQ 변조기의 전체 회로 크기는 6×10 cm²이다.

후속연구

제안된 IQ 변조기는 360°의 위상 조절 범위와 동시에 큰 진폭 변화를 갖고, 입력 신호의 진폭과 위상을 정확하게 조절을 할 수 있다. 제안하는 IQ 변조기는 다중 입력 다중 출력 시스템이나 전력증폭기의 선형화 회로에 적용될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	IQ 변조기는 어디에 사용되는가?	IQ 변조기를 사용하여 적절한 신호의 진폭과 위상의 조정이 가능하다면 미세한 빔 성형과 원하지 않는 안테나 부엽 제거가 가능하다[1]. IQ 변조기는 레이더 시스템에서도 사용되며, 무선 통신 시스템에서 피드포워드 기법을 이용한 선형증폭기에서 중요한 회로도로 쓰인다[2].
	다중 입력 다중 출력 시스템의 장점은?	다중 입력 다중 출력 시스템(MIMO)은 높은 주파수 효율과 잡음 특성을 가질 수 있고, 더 많은 데이터를 처리할 수 있다. 하지만 이 시스템의 성능은 각 안테나 경로에서 신호의 미세한 진폭과 위상 조정에 의해 크게 영향을 받는다.
	다중 입력 다중 출력 시스템의 성능은 무엇에 영향을 받는가?	다중 입력 다중 출력 시스템(MIMO)은 높은 주파수 효율과 잡음 특성을 가질 수 있고, 더 많은 데이터를 처리할 수 있다. 하지만 이 시스템의 성능은 각 안테나 경로에서 신호의 미세한 진폭과 위상 조정에 의해 크게 영향을 받는다. IQ 변조기를 사용하여 적절한 신호의 진폭과 위상의 조정이 가능하다면 미세한 빔 성형과 원하지 않는 안테나 부엽 제거가 가능하다[1].

참고문헌 (9)

S. A. Hasan, "Highly reliable & adaptive SMART phased array antenna with gain adjustment & beam forming capabilities for space applications", in International Symposium on Antennas Propagation and EM Theory Proceedings, pp. 124-127, 2010.
W. T. Thornton, L. E. Larson, "An improved 5.7 GHz ISM-band feedforward amplifier utilizing vector modulators for phase and attenuation control", Microw. J., vol. 42, no. 12, pp. 96-106, Dec. 1999.
Y. Jeong, D. Ahn, and C. D. Kim, "A design of the novel vector modulator", Microw. J., vol. 44, no. 10, pp. 156-162, Oct. 2001.
D. S. McPherson, S. Lucyszyn, "Vector modulator for W-band software radar techniques", IEEE Trans. Microw. Theory and Tech., vol. 49, no. 8, pp. 1451- 1461, Aug. 2001.

상세보기
G. B. Norris, D. C. Boire, G. S. Onge, C. Wutke, C. Barratt, W. Coughlin, and J. Chickanosky, "A fully monolithic 4-18 GHz digital vector modulator", in IEEE Microw. Symp. Dig, MTT-S Int., vol. 2, pp. 789-792, May 1990.
A. E. Ashitiani, T. Gokdemir, S. Nam, and I. D. Robertson, "Compact 38 GHz MMIC balanced vector modulators employing GaAs/InGap HBTs", Electronic Lettr., vol. 35, no. 10, pp. 817-818, May 1999.

상세보기
J. E. Penn, "A balanced Ka-band vector modulator MMIC", Microw. J., vol. 48, no. 6, pp. 82-86, Jun. 2005.
Y. Kim, S. Shim, T. Moon, G. Chaudhary, and Y. Jeong, "Mathematical analysis of novel low phase deviation variable attenuator", in IEEE Asian Pacific Microw. Conference Proceeding, pp. 1743-1746, Dec. 2010.
W. Kang, I. Chang, and M. Kang, "Reflection-type low-phase-shift attenuator", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 46, no. 7, pp. 1019-1021, Jul. 1998.

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