본 논문에서는 범 세계적으로 이용가능한 다중대역 디지털 위성방송용 Ku-대역 하향변환기를 설계하였다. 설계된 다중대역 하향변환기는 광대역 잡음 정합에 의한 3단 저 잡음 증폭회로와 10.7~12.75GHz의 입력신호를 VCO-PLL에 의한 저 위상잡음을 나타내는 4개의 국부발진주파수(9.75, 10, 10.75 및 11.3GHz)를 형성하고 디지털 제어에 의하여 4개대역 중 하나의 IF 주파수 채널을 선택할 수 있도록 설계하였다. 개발한 저 잡음 하향 변환기의 전체 변환이득 64dB, 저 잡음 증폭기의 잡음지수는 0.7dB, 출력신호의 P1dB는 15dBm, band 1반송주파수 9.75GHz에서 위상잡음은 -73dBc@100Hz를 나타내었다. 설계한 다중대역 디지털 위성방송용 하향변환기(LNB)는 국제적으로 이동하는 선박 등의 위성방송용으로 사용가능하다.
본 논문에서는 범 세계적으로 이용가능한 다중대역 디지털 위성방송용 Ku-대역 하향변환기를 설계하였다. 설계된 다중대역 하향변환기는 광대역 잡음 정합에 의한 3단 저 잡음 증폭회로와 10.7~12.75GHz의 입력신호를 VCO-PLL에 의한 저 위상잡음을 나타내는 4개의 국부발진주파수(9.75, 10, 10.75 및 11.3GHz)를 형성하고 디지털 제어에 의하여 4개대역 중 하나의 IF 주파수 채널을 선택할 수 있도록 설계하였다. 개발한 저 잡음 하향 변환기의 전체 변환이득 64dB, 저 잡음 증폭기의 잡음지수는 0.7dB, 출력신호의 P1dB는 15dBm, band 1반송주파수 9.75GHz에서 위상잡음은 -73dBc@100Hz를 나타내었다. 설계한 다중대역 디지털 위성방송용 하향변환기(LNB)는 국제적으로 이동하는 선박 등의 위성방송용으로 사용가능하다.
In this paper, a Multi-Band Ku-band down converter was designed for reception of multi-band digital satellite broadcasting. The Multi-band low-nose down converter was designed to form four local oscillator frequencies (9.75, 10, 10.75 and 11.3GHz) representing a low phase noise due to VCO-PLL with r...
In this paper, a Multi-Band Ku-band down converter was designed for reception of multi-band digital satellite broadcasting. The Multi-band low-nose down converter was designed to form four local oscillator frequencies (9.75, 10, 10.75 and 11.3GHz) representing a low phase noise due to VCO-PLL with respect to input signals of 10.7 to 12.75GHz and 3-stage low noise amplifier circuit by broadband noise matching, and to select an one band of intermediate frequency (IF) channels by digital control. The developed low-noise downconverter exhibited the full conversion gain of 64dB, and the noise figure of low-noise amplifier was 0.7dB, the P1dB of output signal 15dBm, and the phase noise -73dBc@100Hz at the band 1 carrier frequency of 9.75GHz. The low noise block downconverter (LNB) for receiving four-band digital satellite broadcasting designed in this paper can be used for satellite broadcasting of vessels navigating international waters.
In this paper, a Multi-Band Ku-band down converter was designed for reception of multi-band digital satellite broadcasting. The Multi-band low-nose down converter was designed to form four local oscillator frequencies (9.75, 10, 10.75 and 11.3GHz) representing a low phase noise due to VCO-PLL with respect to input signals of 10.7 to 12.75GHz and 3-stage low noise amplifier circuit by broadband noise matching, and to select an one band of intermediate frequency (IF) channels by digital control. The developed low-noise downconverter exhibited the full conversion gain of 64dB, and the noise figure of low-noise amplifier was 0.7dB, the P1dB of output signal 15dBm, and the phase noise -73dBc@100Hz at the band 1 carrier frequency of 9.75GHz. The low noise block downconverter (LNB) for receiving four-band digital satellite broadcasting designed in this paper can be used for satellite broadcasting of vessels navigating international waters.
본 연구에서는 저 잡음 LNB의 설계에서 광대역 저 잡음 증폭기는 잡음 정합기법[5-6]을 적용하고 각 모듈의 잡음지수와 이득관계를 최적화시켰다. 4개의 채널[7-8]에 맞는 IF 출력신호로 변환시키기 위하여 4개의 국부발진 주파수 VCO/PLL에 의한 국부발진 신호를 디지털 제어에 의하여 조정하도록 설계하여 우수한 위상잡음 특성을 나타내고 경제성이 있으며 글로벌형 고화질 디지털 위성방송(DBS) 수신기에 적용 가능함을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 글로벌형에 적합하도록 4개의 채널을 하나의 LNB로 수용하는 글로벌형 Ku-대역 광대역 저 잡음 하향변환기를 설계하고자 한다. 위성 통신 방송용 수신기 RF단은 위성으로부터 낮은 신호를 증폭시켜 수신기로 신호를 증폭시켜 출력하고 외부의 높은 신호에 의한 간섭을 최소화 하여야 된다.
제안 방법
이러한 특성을 만족하기 위해서는 고감도 특성을 나타내어 대기중의 감쇄특성을 고려하여 넓은 동적 범위는 갖는 특성이 요구되며 이와 관련된 설계방법이 연구되고 있다[4]. 본 연구에서는 저 잡음 LNB의 설계에서 광대역 저 잡음 증폭기는 잡음 정합기법[5-6]을 적용하고 각 모듈의 잡음지수와 이득관계를 최적화시켰다. 4개의 채널[7-8]에 맞는 IF 출력신호로 변환시키기 위하여 4개의 국부발진 주파수 VCO/PLL에 의한 국부발진 신호를 디지털 제어에 의하여 조정하도록 설계하여 우수한 위상잡음 특성을 나타내고 경제성이 있으며 글로벌형 고화질 디지털 위성방송(DBS) 수신기에 적용 가능함을 제시하고자 한다.
저 잡음 증폭단을 설계할 때, 첫째단의 저 잡음 증폭기는 잡음지수를 가장 최소화시키고 수신된 영상신호를 적정하게 증폭하는 기능을 나타내도록 잡음 정합법을 적용하였으며 저 잡음 증폭 3단을 설계할 때 잡음지수는 저 잡음 증폭기의 동작범위(dynamic range)와 밀접한 관계가 있으므로 증폭소자의 동작범위(dynamic range)를 고려[6]하고 하향변환기의 전체이득, 선형성,소비전력, 경제성 등 절충조건(Trade-off) 관계를 고려하여 주어진 설계조건에 맞추어 각 모듈별 설계 요건을 최적화하였다.
성능/효과
본 논문에서는 저 잡음 HEMT와 전압 조정 발진기(VCO)를 이용하여 Ku-대역 다중대역 FEM 모듈을 설계 및 제작 하였다. 제작된 주파수 변환 장치는 이득 62∼64dB 잡음지수 0.7∼0.83dB으로 일반적인 Ku-대역의 주파수 변환 모듈보다 우수한 특성을 나타내었으며 P1dB는 15dBm이상을 보였으며 위상잡음은 –73dBc@100Hz, -83dBc@1KHz,-87dBc@10KHz, 109dBc@100KHz, -119dBc@1MHz 특성을 보였다. 제작된 모듈은 여러 개의 LNB가 사용되는 국제적으로 이동하는 글로벌 이동체의 디지털 위성방송 수신기를 하나의 모듈로 대체가 가능하기 때문에 설치의 용이함과 유지보수에 장점이 있으며 향 후 Ku-대역 위성 통신 수신 장치에 많이 사용될 것으로 기대된다.
후속연구
83dB으로 일반적인 Ku-대역의 주파수 변환 모듈보다 우수한 특성을 나타내었으며 P1dB는 15dBm이상을 보였으며 위상잡음은 –73dBc@100Hz, -83dBc@1KHz,-87dBc@10KHz, 109dBc@100KHz, -119dBc@1MHz 특성을 보였다. 제작된 모듈은 여러 개의 LNB가 사용되는 국제적으로 이동하는 글로벌 이동체의 디지털 위성방송 수신기를 하나의 모듈로 대체가 가능하기 때문에 설치의 용이함과 유지보수에 장점이 있으며 향 후 Ku-대역 위성 통신 수신 장치에 많이 사용될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
위성 방송에서 고화질에 대한 수요가 증가하고 있는 이유는 무엇인가?
최근 광대역 전송의 발전과 함께 차세대 영상 기기에 대한 관심이 증가하면서 위성 방송(Satellite Broadcasting)에서도 고화질 영상에 대한 수요가 증가하고 있으며 범세계적으로는 디지털 TV 영상기술의 발전과 함께 기존의 위성방송시스템에서 HD급 이상의 광대역 디지털 영상TV의 전송에 따라 Ku-대역 위성방송수신기의 설계 방향은 10.7∼12.
위성 통신 방송용 수신기 RF단이 가져야 하는 특성을 만족하기 위해서는 어떤 설계방법이 연구되고 있는가?
위성 통신 방송용 수신기 RF단은 위성으로부터 낮은 신호를 증폭시켜 수신기로 신호를 증폭시켜 출력하고 외부의 높은 신호에 의한 간섭을 최소화 하여야 된다. 이러한 특성을 만족하기 위해서는 고감도 특성을 나타내어 대기중의 감쇄특성을 고려하여 넓은 동적 범위는 갖는 특성이 요구되며 이와 관련된 설계방법이 연구되고 있다[4]. 본 연구에서는 저 잡음 LNB의 설계에서 광대역 저 잡음 증폭기는 잡음 정합기법[5-6]을 적용하고 각 모듈의 잡음지수와 이득관계를 최적화시켰다.
위성 통신 방송용 수신기 RF단은 어떤 특징을 가져야 하는가?
본 논문에서는 글로벌형에 적합하도록 4개의 채널을 하나의 LNB로 수용하는 글로벌형 Ku-대역 광대역 저 잡음 하향변환기를 설계하고자 한다. 위성 통신 방송용 수신기 RF단은 위성으로부터 낮은 신호를 증폭시켜 수신기로 신호를 증폭시켜 출력하고 외부의 높은 신호에 의한 간섭을 최소화 하여야 된다. 이러한 특성을 만족하기 위해서는 고감도 특성을 나타내어 대기중의 감쇄특성을 고려하여 넓은 동적 범위는 갖는 특성이 요구되며 이와 관련된 설계방법이 연구되고 있다[4].
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