본 논문은 마이크로웨이브 수신기 구성을 위한 다기능 주파수 변환 블록을 설계 및 제작하였다. 제안한 다기능 주파수 변환 블록은 광대역 전압제어발진기와 이중모드 주파수 혼합기로 구성되어, 바이어스 전압 인가 여부에 따라 마이크로웨이브 수신기에 필요한 첫 번째 IF(Intermediate Frequency) 출력 주파수 4,595 MHz / 6,045 MHz는 720 MHz로 주파수 변환을 하고, Ku-대역 수신을 위한 IF 출력 주파수 720 MHz는 주파수 변환을 하지 않고 통과(bypass) 및 감쇄시키는 이중모드의 다기능 동작을 한다. 제작 및 측정결과, 각 중간주파수에서 LO 전력에 따른 변환손실 특성은 2~4 dBm의 LO 레벨에서 4,595 MHz는 13 dB, 6,035 MHz에서 12 dB, 720 MHz에서는 7.0 dB의 변환손실 특성을 나타내었다.
본 논문은 마이크로웨이브 수신기 구성을 위한 다기능 주파수 변환 블록을 설계 및 제작하였다. 제안한 다기능 주파수 변환 블록은 광대역 전압제어발진기와 이중모드 주파수 혼합기로 구성되어, 바이어스 전압 인가 여부에 따라 마이크로웨이브 수신기에 필요한 첫 번째 IF(Intermediate Frequency) 출력 주파수 4,595 MHz / 6,045 MHz는 720 MHz로 주파수 변환을 하고, Ku-대역 수신을 위한 IF 출력 주파수 720 MHz는 주파수 변환을 하지 않고 통과(bypass) 및 감쇄시키는 이중모드의 다기능 동작을 한다. 제작 및 측정결과, 각 중간주파수에서 LO 전력에 따른 변환손실 특성은 2~4 dBm의 LO 레벨에서 4,595 MHz는 13 dB, 6,035 MHz에서 12 dB, 720 MHz에서는 7.0 dB의 변환손실 특성을 나타내었다.
In this paper, we proposed a multi-function conversion block for microwave receiver. The proposed multi-function conversion block is composed of a broadband voltage controlled oscillator and a dual-mode mixer. Depending on whether the bias voltage is supplied, the first IF(Intermediate Frequency) ou...
In this paper, we proposed a multi-function conversion block for microwave receiver. The proposed multi-function conversion block is composed of a broadband voltage controlled oscillator and a dual-mode mixer. Depending on whether the bias voltage is supplied, the first IF(Intermediate Frequency) output frequency(4,595 MHz/6,045 MHz) needed in microwave receiver is converted to 720 MHz and the another IF output frequency(720 MHz) for receiving Ku-band has the multi-functional operations of the dual mode that are bypass and attenuation without frequency conversion. Implementation and measurement results show that each intermediate frequency has conversion loss characteristic according to the LO power. The LO power conversion loss of 4,595 MHz at the LO levels from 2 dBm to 4 dBm is 13 dB, another of 6,035 MHz is 12 dB and the other of 720 MHz is 7.0 dB.
In this paper, we proposed a multi-function conversion block for microwave receiver. The proposed multi-function conversion block is composed of a broadband voltage controlled oscillator and a dual-mode mixer. Depending on whether the bias voltage is supplied, the first IF(Intermediate Frequency) output frequency(4,595 MHz/6,045 MHz) needed in microwave receiver is converted to 720 MHz and the another IF output frequency(720 MHz) for receiving Ku-band has the multi-functional operations of the dual mode that are bypass and attenuation without frequency conversion. Implementation and measurement results show that each intermediate frequency has conversion loss characteristic according to the LO power. The LO power conversion loss of 4,595 MHz at the LO levels from 2 dBm to 4 dBm is 13 dB, another of 6,035 MHz is 12 dB and the other of 720 MHz is 7.0 dB.
본 논문은 마이크로웨이브 광대역(X-대역, Ku-대역, K대역 및 Ka-대역) 수신기 구성을 위한 다기능 주파수 변환 블록을 설계 및 제작하였다. 제안한 다기능 주파수 변환 블록은 광대역 전압제어발진기와 이중모드 주파수 혼합기로 구성되어, 바이어스 전압 인가 여부에 따라 주파수 변환 및 통과(bypass)의 동작을 하도록 설계하였으며, 제작 및 측정결과, 각 중간주파수에서 LO 전력에 따른 변환손실 특성은 2~4 dBm의 LO 레벨에서 4,595 MHz는 13 dB, 6,035 MHz에서 12 dB, 720 MHz에서는 7.
제안 방법
2장에서 설명한 광대역 수신기 구조는 X/K/Ka-대역 신호 수신 시 혼합기로 동작하고, Ku-대역 신호를 수신하는 경우, 감쇄기로 동작하는 다기능 주파수 변환 블록을 요구한다. 본 논문에서는 이중모드의 변환방식을 구현할 수 있는 다기능 주파수 변환(Multi-Function Conversion,: MFC) 블록을 제안하였다.
대상 데이터
그림 2는 제안한 다기능 주파수 변환 블록의 구조이다. 4.6 GHz 및 6.0 GHz IF 출력 주파수는 주파수 변환을 하고, Ku-대역 수신을 위한 720 MHz IF 출력 주파수는 주파수 변환을 하지 않고 통과하는 구조이다.
제안하는 다기능 주파수 변환 블록의 회로설계는 Agilent사의 ADS(Advanced Design System)를 이용하였고, APD 소자는 패키징 기생성분이 없는 Infineon사의 BAT15-04W GaAs Flip-chip 역병렬 다이오드를 사용하였다. 그림 3은 다기능 주파수 변환 블록을 구성하는 주파수 혼합기와 전압제어발진기의 설계 회로를 나타내었으며, 전압제어발진기는 다른 3 단자 능동소자들보다 설계 대역에서 1/f 잡음 특성이 우수한 BJT 계열의 트랜지스터를 이용하였다.
제안하는 다기능 주파수 변환 블록의 회로설계는 Agilent사의 ADS(Advanced Design System)를 이용하였고, APD 소자는 패키징 기생성분이 없는 Infineon사의 BAT15-04W GaAs Flip-chip 역병렬 다이오드를 사용하였다. 그림 3은 다기능 주파수 변환 블록을 구성하는 주파수 혼합기와 전압제어발진기의 설계 회로를 나타내었으며, 전압제어발진기는 다른 3 단자 능동소자들보다 설계 대역에서 1/f 잡음 특성이 우수한 BJT 계열의 트랜지스터를 이용하였다.
성능/효과
본 논문은 마이크로웨이브 광대역(X-대역, Ku-대역, K대역 및 Ka-대역) 수신기 구성을 위한 다기능 주파수 변환 블록을 설계 및 제작하였다. 제안한 다기능 주파수 변환 블록은 광대역 전압제어발진기와 이중모드 주파수 혼합기로 구성되어, 바이어스 전압 인가 여부에 따라 주파수 변환 및 통과(bypass)의 동작을 하도록 설계하였으며, 제작 및 측정결과, 각 중간주파수에서 LO 전력에 따른 변환손실 특성은 2~4 dBm의 LO 레벨에서 4,595 MHz는 13 dB, 6,035 MHz에서 12 dB, 720 MHz에서는 7.0 dB의 변환 손실 특성을 나타내었다. 이와 같은 결과로 활용하고자 하는 마이크로웨이브 광대역 수신기와 다른 응용 분야에 다양하게 활용이 가능할 것으로 사료된다.
후속연구
0 dB의 변환 손실 특성을 나타내었다. 이와 같은 결과로 활용하고자 하는 마이크로웨이브 광대역 수신기와 다른 응용 분야에 다양하게 활용이 가능할 것으로 사료된다.
참고문헌 (5)
Merrill I. Skolnik, Introduction to Radar Systems, Mc-Graw Hill, 2001.
Kenneth Barnett, Harish Muthali, Susanta Sengupta, Yunfei Feng, Bo Yang, Zhije Xiong, Tae wook Kim, James Jaffee, and Cormac Conroy, "A multi-standard mobile digital video receiver in 0.18 um CMOS process", IEEE Int. Conf. Solid-State Circuits, pp. 154-157, Sep. 2008.
Yin Shi, Fa Foster Dai, Jun Yan, Xueqing Hu, Hua Xu, Ming Gu, Xuelian Zhang, Qiming Xu, Bei Chen, Fangxiong Chen, Peng Yu, Heping Ma, Fang Yuan, and Richard C. Jaeger, "A multifunction transceiver RFIC for 802.a/b/g WLAN and DVB-H applications", IEEE Int. Conf. Custom Integrated Circuits, 2008, pp. 249-252
고민호, 조윤현, 주영림, 박효달, "광대역 및 다중 대역 시스템용 혼성 변환 방식 RF 전단부 구현을 위한 다중 기능 회로의 설계 및 제작", 한국전자파학회논문지, 21(3), 2010년.
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