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Metamatrial Resonator를 이용한 K-Band 저위상 잡음 Push Push OSC 설계
K-Band Low Phase Noise Push Push OSC Using Metamaterial Resonator 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.49 no.2 = no.416, 2012년, pp.67 - 71  

심우석 (숭실대학교 정보통신공학부) ,  이종민 (숭실대학교 정보통신공학부) ,  서철헌 (숭실대학교 정보통신공학부)

초록
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본 논문은 K-band에서 위상잡음과 출력파워를 향상시키기 위하여 메타 구조로 높은 Q값을 갖는 이중 H자 형태의 메타전자파구조의 공진기를 적용한 Push-Push 구조의 발진기를 제안하였다. 제안된 발진기는 낮은 위상잡음과 높은 출력 전압을 보여준다. 특히 이중 H자 형태의 메타 전자파구조(DHM)는 전기장의 커플링을 강하게 하여 발진 주파수에서 높은 Q 값을 갖도록 설계되었다. 또한 2개의 발진기를 Push-Push 구조로 결합시킴으로 출력 전력을 개선하였다. 실험결과 20.20 GHz에서 3.1 dBm의 출력을 나타내었고, 중심주파수 억압특성은 -23.7 dBc, 위상잡음은 -116.28 dBc @ 100kHz의 특성을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a push-push oscillator at K-band with a double H-shape metamaterial resonator (DHMR) based on high-Q is proposed with metamaterial structure to improve the phase noise and output power. The proposed oscillator shows low phase noise and high output power. DHMR is designed to be high-Q ...

주제어

#Double H-shape metamaterial   #K-band   #low phase noise   #output power   #Push-Push  

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

문제 정의

  • 따라서 발진기의 위상잡음을 향상시키기 위한 다양한 연구들은 지금까지 꾸준히 진행되고 있다. 본 논문에서는 메타전자파 구조를 이용한 높은 Q 값을 갖는 공진기를 적용하여 발진기를 설계하였다.
  • 본 논문은 한국형 핵융합로의 안정적인 운용을 위해 핵융합로 내의 발생되는 플라즈마의 상태 및 밀도 등을 검출하기 위한 Reflectometry에 적용하기 위한 K-대역 내의 고조파를 이용한 push-push 발진기를 설계하고 제안하였다.
  • 본 논문은 한국형 핵융합로의 안정적인 운용을 위해 핵융합로 내의 발생되는 플라즈마의 상태 및 밀도 등을 검출하기 위한 Reflectometry에 적용하기 위한 발진기를 연구하였다. Reflectometry는 전압제어 발진기의 출력전력을 부가적인 증폭기 없이 송출하게 되고 반사되는 신호를 수신하게 된다.
  • 이에 본 논문에서는 기본 주파수 발진기를 이용하는 기존의 방식을 변형하여 고조파 발진기를 통한 push-push 발진기 구조를 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
push-push 구조의 고조파 발진기의 장단점은? 또한 회로적인 관점에서 볼 때 기본 주파수 발진기보다 push-push 구조의 고조파 발진기는 복잡하지만, 능동 소자가 갖는 발진 주파수의 한계 이상에서 발진 신호를 얻어 낼 수 있다는 장점이 크기 때문에 마이크로파 응용분야에서 널리 사용되고 있다[7].
발진기란? 발진기의 경우 무선 통신 분야에서 없어서는 안 될중요한 요소 부품으로서 전체 시스템의 위상잡음 및 선형성 등에 큰 영향을 미친다. 발진기의 위상잡음 특성은 공진기의 Q값에 영향을 받는다.
음의 유효 유전율과 음의 유효 투자율이 갖는 특징은? 30여년전에 러시아의 수학자 Veselago에 의해 이론적으로 증명되었다[1]. 유효 유전율과 투자율이 동시에 음의 값을 갖기 때문에 전파의 위상 속도와 군속도가 반대 방향으로 진행하게 된다. 이러한 특성으로 인해 기존의 전파의 진행이 오른손 법칙을 따랐다면 메타전 자파 구조에서는 왼손 법칙을 따르게 된다.
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참고문헌 (10)

  1. V. G. Veselago, "The electrodynamics ofCircuit substances with simul-taneously negative of ${\varepsilon}$ and ${\mu}$ ," Sov. Phys.-Usp., vol. 10, pp. 509-514, 1968. 

    상세보기

  2. J. B. Pendry, "Negative refraction makes lens," Phys. Rev. Lett., vol. 85, pp. 3966-3969,York, 2000. 

    상세보기

  3. R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat Nasser, and S. Schultz, "Microwave transmission metamaterial," Appl. Phys. Lett., vol. 78, pp. 4184-4187, 2000. 

  4. F. Falcone, T. Lopetegi, M. A. G. Laso, J. D. Baena, J. Nonache, M. Beruete, R. Marques, F. Martin, and M. Sorolla, "Babinet principle applied to metasurface and metamaterial design," phys. Rev. Lett., vol. 93, pp. 197 401(1)-197 401(4), 2004. 

  5. R. Marques, J. D. Baena, F. Martin, J. Bonache, F. J. Falcone, T. Lopetegi, M. Beruete, and M. Sorolla, "Left-handed Metamaterial based on dual split ring resonators in microstrip technology," in Proc. Int. URSI Electromagnetic Theory Symp., Pisa, Italy, May 23.27, 2004, pp. 1188-1190. 

  6. J. D. Baena, J. Bonache, F. Martin, R. M. Sillero, F. Falcone, T. Lopetegi, M. A. G. Laso, J. G. Garcia, I. Gil, M. F. Portillo, and M. Sorolla, "Equivalent-Circuit Models for Split-Ring Resonators and Complementary Split-Ring Resonators Coupled to Planar Transmission Lines," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 53, no. 4, April 2005. 

  7. A. S Hyun, H. S. Kim, and Park, J. H. Kim, J. C. Lee, N. Y. Kim, B. K. Kim, and U. S. Hong, "K-band hair-pin resonator oscillator", IEEE MTT-S Lnt. Microwave Sysposium Digest, vol, pp.725-728, Jun. 1999 

  8. E. Park and C. Seo, "Low Phase Noise Oscillator Using Micro-strip square Open Loop Resonator," IEEE MTT-S Dig., June 2006. 

  9. C. Lee and C. Seo, "Design of Low Phase Noise VCO using Complementary Split-Ring Resonator," APMC2008, Dec 2008. 

  10. 이종민, 서철헌, "이중 H자 메타 전자파구조를 이용한 저위상잡음 발진기" 전자공학회논문지 2010 년 2월. 

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