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W-대역 MMIC 칩 국내 개발 및 송수신기 제작
Development and Manufacture of W-band MMIC Chip and manufacture of Transceiver 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.6, 2019년, pp.175 - 181  

김완식 (LIG넥스원(주)) ,  정주용 (LIG넥스원(주)) ,  김영곤 (LIG넥스원(주)) ,  김종필 (LIG넥스원(주)) ,  서미희 (국방과학연구소) ,  김소수 (국방과학연구소)

초록
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소형 레이더 센서에 적용할 목적으로 W-대역의 핵심부품인 MMIC 칩을 송신기 특성에 맞게 국내설계하고 0.1㎛ GaAs pHEMT 공정으로 제작하여 이를 해외 구매한 MMIC 칩과 성능 비교하였으며, 국내개발 MMIC 중에서 저잡음 증폭기의 잡음지수, 스위치의 삽입손실 그리고 하향변환 혼합기 MMIC 칩의 이미지제어 성능은 상용칩 보다 우수한 특성을 보임을 확인할 수 있었다. 국내개발 MMIC 칩을 W-대역의 도파관 저손실 전이구조 설계 및 임피던스 정합을 통해 송신부 및 수신부에 적용하여 제작 후 성능 검증하였으며, 제작한 송신부 출력은 26.9 dBm로 측정되어 분석 결과보다 우수한 결과를 보였고 수신부의 잡음지수는 9.17 dB로 분석 결과와 근사한 측정 결과를 보였다. 결과적으로 형 레이더 센서의 송수신기에 국내 개발 MMIC 칩을 적용하는 경우, 해외 구매 MMIC 칩 적용 시보다 성능이 향상될 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the purpose of Application to the small radar sensor, the MMIC Chip, which is the core component of the W-band, was designed in Korea according to the characteristics of the transceiver and manufactured by 0.1㎛ GaAs pHEMT process, and compared with the MMIC chip purchased overseas. The no...

주제어

표/그림 (16)

AI 본문요약
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문제 정의

  • [2][3]][4][5][6][7][8] 현재 일부 MMIC 칩 제작 업체에서 다채널 단일 칩을 공급하기는 하지만, 방산분야에는 공급이 제한적이므로 송수신기에 적합한 MMIC 칩의 확보가 어려운 한계가 있으므로 국내에서는 FMCW 레이더에 적용을 위하여 방산분야에서 확보하기 어려운 수신용 단일 MMIC 칩과 송신용 전력증폭 MMIC 칩을 개발한바 있으며,[9][10] 이 칩들을 적용하여 W-band의 다채널 송수신기를 개발하고 전이구조 특성을 분석하여 시험된 전기적 특성을 비교 제시한바 있다.[11][12] 본 논문에서는 소형 레이더 센서에 적용하기 위한 W-대역의 핵심부품인 MMIC를 국내 개발하였다. W-대역 MMIC 칩은 송신부, 수신부의 각 성능을 향상시키기 위한 목적으로 개발하였으며 이를 해외구매한 MMIC 칩과 성능 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이미지 제거 혼합기의 장점은 무엇인가? 그림 3은 이미지 제거 혼합기의 설계 내용으로 측정결과 이미지 제거 혼합기는 이미지 주파수 성분을 억제함으로써 IF 신호의 노이즈를 제거할 수 있고, 이에 따라 송수신단 구성에서 여파기를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. 이미지 제거 혼합기는 두 개의 저항성 혼합기와 90도 하이브리드, 윌킨슨 전력 분배기로 구성된다.
전압 결합 방식의 문제점은 무엇인가? 이중 전압 결합 방식은 여러 개의 트랜지스터의 출력 전압을 결합시켜동일한 전류에서 높은 전력을 얻는 방식이다. 하지만 이러한 방식은 높은 주파수 대역에서는 각 트랜지스터 사이에서의 정합의 구현이 어렵고, 레이아웃에 의한 위상 변화에 민감하다는 문제가 있다. 이 때문에 높은 주파수 대역에서는 윌킨슨(Wilkinson) 분배기 및 랑게(Lange) 커플러를 이용한 전력 결합 방식을 활용하여 고출력의 전력증폭 MMIC를 설계 및 제작하였다.
밀리미터파 레이더는 무엇인가? 밀리미터파 레이더는 대부분 차량용 자동차에 장착하여 송신파와 수신파를 비교하고 이로부터 획득된 수신 비트와 도플러 신호를 이용하여 전방차량과 거리 및 상대속도를 파악하여 차량의 충돌을 방지하가나 위험을 알려주는 역할을 하며 최근에는 자율주행을 가능하게 하는 핵심 기술이다. 밀리미터파를 이용하는 레이더 센서는 대부분 W-대역을 사용하며 이 주파수 대역에서 지속적으로 연구가 활발하게 진행되고 있다.
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참고문헌 (12)

  1. An Official Gazette No 16322, Radio Wave Research Institute No 2006-84, 2006. 8. 23. 

  2. J. Y. Hong. "Millimeter Radar Technology Trend for Forward Surveillance," ETRI Journal, Vol.22, No.5, Oct. 2007, pp.35-45. 

  3. Sangho Lee, "W-band dual channel receiver with active power divider and on-chip temperaturecompensation circuit," (To be published) 

  4. Long, A.P., et al.: 'Wideband HEMT MMIC low-noise amplifier with temperature compensation', Electronic Letters, 1994, 30,(5), pp.422-423 

  5. Yamanaka, K., et al.: 'Ku-band Low Noise MMIC Amplifier with Bias Circuit for Compensation of Temperature Dependence and Process Variation', IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig., 2002, 3, pp.1427-1430 

  6. Shin, S.-C., et al.: 'A temperature variation compensated 60-GHz low-noise amplifier in 90-nm CMOS technology', Asia-PacificMicrow. Conf. Proceedings, 2011, pp. 211-214 

  7. Sun-Il Kim"Design and fabrication of SSPA module in Ku Band satellite terminals", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication(JIIBC), Vol. 16, No. 4, pp. 59-64, 2016. DOI: https://dx.doi.org/10.7236/JIIBC.2016.16.4..59. 

  8. Hong-Gu Ji "Monolithic Integrated Amplifier for Millimeter Wave Band", The Journal of Korea Academia-Industrial cooperation Society(JKAIS), Vol. 11, No. 10, pp. 3917-3922, 2010. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2010.11.10..3917. 

  9. Seokchul Lee "W-band dual-channel receiver with active power divider and temperature-compensated circuit" Electronics Letters. Vol. 52, No. 10, May 12, 2016 

  10. Jungsik Kim "W-band Power Amplifier Using Broadband Impedance-Transforming Coupled Line Couplers" MOTL. Vol. 57, No. 4, April, 2015 

  11. Seokchul Lee "W-band Multichannel FMCW Radar Sensor with Switching-TX Antennas," IEEE Sensor Journal. Vol. 16, No. 14, July 15, 2016 

  12. Wansik Kim, "Development of W-band Transceiver Module using Manufactured MMIC", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication(JIIBC), Vol. 17, No. 2, pp. 233-237, Apr 2017. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2017.17.2.233. 

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