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다중 주파수 발생기 설계를 위한 단일 인젝션 락킹 현상에 관한 연구
The Study on Single Injection Locking Phenomenon for Multi-Frequency Generator Design 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.6, 2019년, pp.1037 - 1044  

정승현 (남서울대학교 전자공학과) ,  민경한 (남서울대학교 전자공학과) ,  이선규 (남서울대학교 전자공학과) ,  정진원 (남서울대학교 전자공학과) ,  이승대 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 다중 주파수 발생기의 설계를 위한 단일 인젝션 락킹 현상에 대한 연구를 진행한다. 다중 주파수 발생기 설계를 위하여 인젝션 락킹 현상에 대한 기본적인 이론을 서술하고 이를 토대로 단일 인젝션 락킹 실험에 대하여 서술한다. 실험은 인젝션 신호에 비해 불안정하게 진동하는 발진기에 일정하게 진동하는 안정된 신호인 인젝션 신호를 인가하는 방식으로 진행하였다. 인젝션 신호는 홀렌드 전류원을 사용하고 콜피츠 발진기를 사용하여 회로를 구성하였다. 실험결과 각각의 인젝션 신호(840kHz, 500kHz)를 주입하였을 때 각각의 발진기가 안정하게 진동하는 것을 확인하였다. 위의 단일 인젝션 락킹 실험결과를 통하여 다중 주파수 발생기 설계에 인젝션 락킹 현상을 응용 할 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study describes injection locking phenomena for multi-frequency generator design. For the design of the multi-frequency generator, we describe the basic theory of injection locking phenomenon and conduct a single injection locking experiment based on it. The experiments was conducted by applyin...

주제어

#콜피츠 오실레이터   #홀렌드 전류원   #인젝션 락킹   #다중 주파수 발생기  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 단일 인젝션 락킹에 대하여 모의실험 및 실제 실험 결과를 비교 분석하고 이를 통하여 다중 주파수 발생기에 적용 가능한 데이터를 추출하고자 한다. 우선 2장에서는 인젝션 락킹 현상에 대한 특징 및 기본적인 개념을 설명하고 3장에서 단일 인젝션 락킹에 대하여 모의실험을 진행하고자 한다.
  • 홀렌드 전류원은 OP-AMP를 사용하여 구성한 전류원으로써 기존 R, L, C 소자로 구성된 전압원의 경우 주파수에 따라 리액턴스값의 변화로 임피던스값에 영향을 주기 때문에 일정한 크기의 전류를 지속적으로 인가할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 변화 없는 일정한 전류값을 인가하기 위하여 홀렌드전류원을 사용하여 전압원 보다 안정된 인젝션 락킹현상을 발생시킬 수 있다[11].
  • 본 논문은 온도, 기압 등 외부적인 요인에 의하여 불안정해진 주파수를 안정적인 주파수로 변화시키는인젝션 락킹 현상에 대한 연구를 진행 하였으며, 이를 기반으로 단일 인젝션 락킹 현상을 실험 하였다.

가설 설정

  • 홀렌드 전류원의 특성 방정식은 식 (4)와 같다. 모의실험 및 실험 진행시 부하저항 RL은 존재하지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인젝션 락킹 현상은 무엇인가? 인젝션 락킹 현상은 불안정한 주파수를 가지고 진동하는 발진기에 안정된 주파수를 가지고 일정하게 진동하는 주파수를 인가하여 두 주파수 중 안정된 주파수의 특성을 갖는 현상을 인위적으로 유도하여 불안정한 발진기의 주파수를 안정된 주파수로 변화시키는 현상이다. 인젝션 락킹 현상을 이용하여 출력된 주파수는 회로 내부에 안정된 주파수가 지속적으로 인가 됨으로서 환경적 요인에 영향을 많이 받는 기존 발진기 출력 신호에 비하여 안정적인 주파수를 갖는 신호를 출력 하는 것이 가능하다.
콜피츠 발진기는 무엇으로 구성되어 있는가? 콜피츠 발진기는 BJT를 사용한 전압 분배 바이어스와 인덕터, 커패시터로 이루어진 탱크 회로가 융합된 모습이다. 전압 분배 바이어스는 비교적 조절이용이한 전압 값의 변화를 통하여 베이스 전류를 간단하게 조절할 수 있는 장점이 있으며, 온도특성이 좋기 때문에 더욱 안정된 실험결과를 기대할 수 있다[12-14].
본 논문에서 단일 인젝션 락킹 현상을 실험하기 위해 어떻게 회로를 구성하였는가? 콜피츠 발진기와 홀렌드 전류원을 이용하여 회로를 구성 후 실험을 진행하였고, 각 발진기의 탱크회로를 통하여 L, C 값을 조정하여 주파수를 발생시키고 인젝션 신호를 가하는 방식으로 단일 인젝션 락킹 실험을 수행하였다.
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참고문헌 (14)

  1. R. Adler, "A study of locking phenomena in oscillators," proc. IEEE, vol. 61, no. 6, 1946, pp. 351-357. 

  2. A. Tofangdarzade and A. Jalali, "The Transient Behavior of LC and Ring Oscillators under External Frequency Injection," proc. IEEE vol. 46, no. 2, 2014, pp. 35-45. 

  3. N. Saniei, A. Tofangdarzade, and W. Tung, "Locking Time of Oscillators under External Frequency Injection," proc. ICEE Isfahan, Iran, 2010, pp. 391-396. 

  4. L. J. Paciorek, "Injection locking of oscillators", proc. IEEE, vol. 53, no. 11, 1965, pp. 1723-1727. 

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  5. K. Kurokawa, "Injection locking of microwave solid-state oscillators," proc. IEEE, vol. 61, no. 10, 1973, pp. 1336-1410. 

  6. P. Daly, "Frequency Synthesizers," proc. Int. J. of Circuit Theory and Applications, vol. 5, no. 4, 1987, pp. 431-431. 

  7. E. Normann, "The inductance-capacitance oscillator as a frequency divider," proc. IRE, vol. 34, no. 10, 1946, pp. 799-803. 

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  8. J. Kim and B. Kim, "A low phase noise CMOS LC oscillator with a ring structure," proc. IEEE San Francisco, USA, 2000. 

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  10. A. Rofougaran, J. Rael, M. Rofougaran, and A. Abidi, "A 900 MHz CMOS LC oscillator with quadrature outputs," proc. IEEE, ISSCC Dig. Tech. Papers, San Francisco, USA, 1996. 

  11. M. Jeon, "Comparative Study on Classical Control and Modern Control via Analysis of Circuit-based Time Response," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 4, 2017, pp. 575-584. 

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  12. M. Jeon, "A Differential Colpitts-VCO Circuit Suitable for Sub-1V Low Phase Noise Operation," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 1, 2011, pp. 7-12. 

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  13. M. Jeon, "Analysis of Tank Oscillation Voltages of Sub-1V Series Tuned Varactor-Incorporating," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 7, 2014, pp. 761-766. 

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  14. M. Jeon, "Hybrid Balanced VCO Suitable for Sub-1V Supply Voltage Operation," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 4, 2012, pp. 715-720. 

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