피드백 네트워크와 멀티출력을 이용한 전압제어 발진기에 관한 연구

김현진 광운대학교 2007 국내석사

본 논문에서는 멀티출력과 피드백회로의 구조를 갖는 새로운 구조의VCHRO(Voltage Controlled Hairpin Resonator Oscillator)를 제시한다. 제안된 구조의 VCHRO는 능동 hairpin 공진기와 다중출력을 갖는 부성저항 증폭기, 피드백회로 등으로 이루어져 있다. 제안된 VCHRO 의 부성저항 증폭기는 RF 접지포트로 드레인 포트를 사용하고 두 개의 소오스 포트를 출력 포트로 사용한다. 또한 바렉터 다이오드를 출력 포트에 연결하여 주파수를 동조 할 수 있도록 제작한다. 위상잡음 개선을 위해 하나의 출력을 발진소자의 입력 단 으로 궤환시키는 피드백 회로를 적용하였다. 제안된 다중출력 VCHRO의 위상잡음 측정결과 피드백회로 미적용 시 -95dBc/Hz @100kHz 이하의 특성을 보인다. 피드백회로 상태에서는 -109dBc/Hz @100kHz 이하의 특성을 보인다. 이 결과 피드백회로 적용 시 14dB 개선 된 결과를 얻을 수 있다. 출력단의 바랙터 다이오드의 전압 값을 0~7V변환 결과 70MHz의 동조 대역폭을 얻을 수 있다. 또한 공진기의 증폭소자의 게이트 바이어스 0~-2V 변화 시 7.5MHz의 동조 대역폭을 얻었다. 본 연구의 구조는 PLL회로,VCO 회로에 응용 가능하리라 기대된다. This dissertation presents a new topology of VCHRO in VCHRO(Voltage Controlled Hair-pin Resonator Oscillator) to reduce the phase noise using feedback network and multiple outputs. The proposed VCHRO consists of an active hairpin resonator,feedback network, and a negative resistance amplifier with multiple outputs. The hairpin resonator uses a amplifier, which compensates for the resonator losses. The proposed negative resistance amplifier uses the drain as rf grounding port and the source as output port. Also, a varactor diode, which is connected to the source, is designed for oscillation frequency control. Feedback network are adopted to improve phase noise characteristic. From the results of the implementation and measurement for the proposed multiple output oscillator, the phase noise characteristic is below -95dBc/Hz at 100kHz offset. In feedback state, the phase noise of the oscillator is below -109dBc/Hz at 100kHz offset. These results show that phase noise characteristic are improved as much as 14dB compared with the conventional single output oscillator. With the bias voltage from 0V to 7V for the varactor diode, which is connected to the output port, output frequency tuning range 70MHz is obtained. With the bias voltage from 0V to -2V for the active resonator, output frequency tuning range of 7.5MHz is obtained. The proposed topology are expected to be used for PLL circuit and VCO circuit.

크리스탈 및 루비듐 발진기의 주요 성능 지표 향상을 위한 제작 방법에 관한 연구

조규필 금오공과대학교 대학원 2023 국내박사

본 논문에서는 크리스탈 및 루비듐 발진기의 주요 성능 지표 향상을 위한 특성 분석과 발진기의 제작 방법에 관하여 연구하였다. 주파수 발진기의 특성을 나타내는 성능 지표는 여러 가지 항목이 있지만, 본 논문에서는 주파수 발진기에서 가장 중요한 성능 지표인 주파수 안정도, 주파수 정확도, 위상잡음의 성능 향상에 관하여 실험하였다. 특히, 주파수 안정도와 정확도를 핵심 성능으로 하는 오븐제어수정발진기와 루비듐 주파수 발진기의 주요 성능을 중심으로 실험하였다. 각각의 발진기는 공통적으로는 통신 시스템에 적용되지만, 적용 분야에 따라 구체적으로 요구되는 성능이 다르기 때문에 특성 분석을 통해 최적화된 분야에 적용 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 오븐제어수정발진기의 온도제어방법과 전압제어방법, 루비듐 주파수 발진기의 원자공명기 제작방법과 디지털 서보 신시사이저 제작방법 관하여 실험하였다. 오븐제어수정발진기에서는 외부 온도 변화에 대한 주파수 안정도 변화 특성을 향상시키기 위하여 PCB의 온도를 간접 제어하는 방식과 다르게 크리스탈의 온도를 직접 제어하는 방식에 대하여 연구하였다. 루비듐 발진기에서는 소형화된 원자공명기를 제작하고, 원자공명기를 제어하는 디지털 서보 신시사이저를 제작하였다. 결과를 통하여 높은 주파수 안정도를 갖고 낮은 위상잡음을 갖는 주파수 발진기 제작 방법에 관해 논의하였다.

심층학습 기반 P파 초동 극성 결정 기술을 활용한 한반도 발생 지진의 발진기구

변아현 전남대학교 2023 국내석사

발진기구(focal mechanism)는 지진의 발생 원인이 되는 단층의 움직임을 표현한 것으로, 지진파를 해석하여 파악할 수 있다. 대개 지진의 규모가 3.0을 넘어서는 큰 지진의 발진기구는 지진파 수치모의에 기반한 파형 역산법을 통해 결정할 수 있다. 하지만, 고주파수 파형의 수치모의의 어려움으로 인해 파형 역산법으로 미소지진의 발진기구를 결정하는 것은 쉬운 문제가 아니다. 이 때문에 미소지진은 주로 P파 초동 극성을 이용해 발진기구를 결정하는데, 정확한 발진기구 분석을 위해서는 충분한 개수의 신뢰할 수 있는 P파 초동 극성이 필요하다. P파 초동 극성은 육안으로 식별해 왔지만, 다수의 지진 자료에서 빠른 시간 내에 식별하기 위해 점차 규칙에 기반한 자동식별 알고리즘이 개발되었다. 하지만, 규칙에 기반한 방법의 P파 초동 극성 식별 성능은 기존 인간 전문가보다 낮았으며 적용하려는 지역에 따라 규칙을 최적화 시켜야하는 한계가 있었다. 최근에는 자료에 포함된 규칙을 스스로 학습할 수 있는 심층학습 기술들이 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 지진학 분야에서도 심층학습 기술을 기반으로 한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 또한, 심층학습을 이용하여 P파의 초동 극성을 식별하는 기술도 소개되고 있다(Ross et al., 2018; Hara et al., 2019; Uchide, 2020). 본 연구에서는 국내 지진 자료를 학습 자료로 활용한 심층학습 기반의 P파 초동 극성 식별 기술을 이용해 미소지진의 발진기구를 자동으로 결정할 수 있는 체계를 개발하였다. 심층 신경망 모델의 학습에는 Southern California 지역에서 수집된 자료와 국내 지진 자료를 사용하였다. Southern California 자료는 선행연구인 Ross et al. (2018)에서 사용했던 것으로 약 250만 개의 국지지진 자료와 P파 초동 극성 정보로 구성되어 있다. 국내 지진 자료는 2017~2020년 한반도에서 발생한 규모 2.0 이상 지진으로부터 P파 초동 극성을 육안으로 직접 식별하였으며 약 3만개의 학습용 자료를 확보하였다. 본 연구에서는 세 가지 심층 신경망 모델을 시험하였는데, 신경망 모델은 2.56초 길이 수직성분 지진 파형을 입력 자료로 사용하여 P파 초동 극성을 식별하도록 구성하였다. 수집한 국내 지진 자료의 개수가 적기 때문에 방대한 양의 Southern California 자료를 이용해 심층 신경망을 선행 학습시켜 기저 신경망 모델을 만들고, 상대적으로 적은 양의 국내 자료로 신경망 모델의 미세조정을 수행하였다. 학습시킨 신경망 모델의 성능 평가에는 학습에 사용하지 않은 국외 및 국내 지진 자료를 사용하였는데, 기저 신경망 모델의 성능은 약 평균 96% 정밀도를 가지는 것으로 측정되었다. 국내 자료를 이용한 미세조정을 통해 평균 98%의 정밀도를 가지도록 성능을 향상시켰다. 미세조정을 수행한 모델로 일본 지진 자료의 P파 초동 극성을 식별했을 때, 99% 정도의 매우 높은 정밀도를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 지진의 발진기구 결정을 통해 본 연구에서 개발한 기술의 활용 가능성을 검토하였다. 심층학습 모델로 식별한 P파 초동 극성과 S/P 진폭비를 함께 사용하여 HASH 프로그램(Hardebeck and Shearer, 2002)으로 2017~2020년 사이에 발생한 규모 2.0 이상 국내 지진과 2020년 해남 연속 지진, 2022년 충북 괴산 지진의 발진기구를 결정하였다. 본 연구에서 자동 분석한 지진의 발진기구와 수동 분석한 결과와 비교하였을 때, 규모 0.61의 작은 미소지진까지 신뢰할 수 있는 수준으로 발진기구를 결정할 수 있는 것을 확인하였다. 아직까지 한반도와 주변에서 발생한 지진의 전반적인 발진기구 목록이 제시된 바가 없기 때문에, 2001~2021년 한반도에서 발생한 규모 2.0 이상 지진에 대해 본 연구에서 개발한 기술을 활용하여 예비적인 발진기구 목록을 제시하였다. 이를 활용한다면 한반도의 응력장 분포를 파악하는 후속 연구의 좋은 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. The focal mechanism represents the movement of a fault, which can be obtained by analyzing seismic waveforms. In general, a focal mechanism of a large earthquake greater than magnitude 3.0 can be determined through a waveform inversion method based on a numerical simulation. However, it is not easy to determine the focal mechanism of microearthquakes by the waveform inversion method due to the difficulty of numerical simulation of high-frequency waveform. For this reason, the focal mechanism of microearthquakes is usually obtained by using P wave first-motion polarities. In order to accurately determine the focal mechanism of a earthquake, sufficient numbers of reliable P-wave first-motion polarities are required. The P-wave first-motion polarity has been traditionally identified by a visual inspection. Therefore, rule-based automatic algorithms have been developed for shortening the analysis time. However, the performance of the rule-based methods was lower than that of human experts and there were limitations in terms of the need to optimize rules depending on the area to be applied. Recently, deep learning techniques that can learn inherent features in the data have been widely used in various fields, and various studies based on deep learning techniques are also being proposed in the field of seismology. Deep learning techniques for identifying P-wave first-motion polarity are also being introduced (Ross et al., 2018; Hara et al., 2019; Uchide, 2020). In this study, we developed a procedure that can automatically determine the focal mechanism of microearthquakes using a deep learning model for P-wave first-motion polarity identification trained using local seismic data. Deep neural network models were trained using data from the Southern California region and local earthquake data from South Korea. The Southern California data is the same data used in Ross et al. (2018), which consists of about 2.5 million local earthquake data and P-wave first-motion polarity information. P-wave first-motion polarities of local data was manually identified from seismograms of earthquakes of magnitude 2.0 or greater that occurred in the Korean peninsula between 2017 and 2020, and a total number of local training data was about 30,000. In this study, three deep neural network models were tested, and the neural networks were configured to identify P-wave first-motion polarity using 2.56-second-long vertical component earthquake waveform as the input. A base trained model was obtained using the Southern California dataset and improved by fine-tuning with relatively small amount of local dataset. The performance of the trained neural network model was evaluated using global and local earthquake data that were not used in the training. The performance of the base trained model was measured to have an average precision of about 96 % and that of the fine-tuned model was improved to an average precision of 98 %. For Japanese earthquake data, the fine-tuned model performed with a very high precision of about 99%. The feasibility of the procedure developed in this study was demonstrated through the determination of the focal mechanism of earthquakes. With P-wave first-motion polarities obtained by the deep learning model and S/P amplitude ratios , the focam mechanisms of local earthquakes in the Korean Peninsula with a magnitude of 2.0 or higher between 2017 and 2020, the Haenam earthquake sequence in 2020, and the M 4.1 Goesan earthquake on October 29, 2022 were determined by using the HASH program (Hardebeck and Shearer, 2002). The results of the comparison of the focal mechanisms obtained in this study with the those from the previous studies confirmed that the procedure in this study can determine the focal mechanism of microearthquake up to a magnitude of 0.61 with confidence. Because a comprehensive list of focal mechanisms of earthquakes that have occurred on the Korean Peninsula and its surroundings has not yet been available, we generate preliminary list of focal mechanisms for earthquakes from 2001 to 2021. It is believed that this can be used as an initial data for follow-up studies to investigate the distribution of stress fields on the Korean Peninsula.

동기발진기를 이용한 국부발진기의 설계

정복교 동아대학교 대학원 1998 국내석사

복조 시스템의 동조 원으로 사용되는 국부발진기는 시대적 흐름에 따라 사용 주파수가 점차 높아지고 있다. 또한 단말자의 소형화 추세로 공급전력이 작아지는 경향을 보이고 있다. 이와같은 시대적 흐름에 부응하여 국부발진기의 연구는 다양한 관점에서 활발하게 진행되고 있다. 본 논문은 발진기의 기본 이론을 먼저 논한 후, 특정한 바이어스 조건에서 data sheet에 주어진 ATF-10136(GaAs MES FET) 능동소자의 산란 파라미터(scattering parameter) 값을 Y-파라미터로 변환하여 능동소자의 최대 이득 값을 산출하였으며, 최대 출력 전력을 예측한 발진기 이론을 도입하여 0.5, 1, 2[㎓]의 마이크로파 발진기를 설계하였다 Super-Compact으로 시뮬레이션 한 결과가 마이크로파 발진조건 [ 안정도(K<1), 입력반사계수(s_(11)>1), 출력반사계수(s_(22)>1)]을 충족시켜 입·출력 포트가 동시에 발진하고 있음을 확인하였다. 최대 출력 전력 이론에 근거한 마이크로파 발진기는 출력 주파수가 높아 발진 특성이 매우 불안정함을 보인다. 본 논문에서는 동기를 안정하게 취하기 위한 대안으로 부고조파 동기발진기를 제안하였다. 동기발진기는 안정도가 우수한 X-tal을 사용하여 콜피츠 회로로 저주파 기준발진부를 구성하였으며, 불안정한 특성을 나타내는 동기발진부는 앞에서 제시한 마이크로파 발진기를 사용하였다. 동기발진기는 외부 신호가 인가되지 않을 경우, 마이크로파 발진기가 가지고 있는 주파수로 자주 발진을 하며, 외부 신호가 추적 범위 안에 있을 때 동기발진기는 신호를 추적하기 위하여 신호를 공급한다. 동기발진기의 추적 범위는 입력신호의 Power에 비례하며, 외부 입력신호의 진폭에는 독립적인 적응 필터와 PLL의 특성을 나타낸다. 본 논문에서는 100[㎓]의 저주파 기준발진기를 설계하였으며, 제 10고조파에 해당되는 1[㎓]의 주파수에 마이크로파 발진기가 동조되어, 수정발진기의 안정성이 그대로 출력에 나타나는 주파수 체배형 동기발진기의 특성을 고찰해 본다. An analytical approach to the design of microwave oscillators with output power prediction is presented. The design method is mainly concerned with the calculation of the output embedding network (network external to the active device) using small-signal active device two-port parameters as the starting point. The oscillator output power is estimated with the help of the static DC bias voltage and current. Three oscillators at frequency 0.5, 1.0 and 2.0[GHz] are designed for verification purposes. Also, the design of a stable reference source at 1GHz using subharmonically locked oscillation is described. The stability of the oscillator is achieved by locking a synchronous oscillator(SO) to a stable crystal oscillator, the stability of which is to be transferred to the SO, oscillating at a subharmonic frequency of the required output frequency. The reference source is a low-voltage(2v) and low-current (25mA) consumption design. This type of reference source is potentially where crystal referred frequency stability, supply voltage, current consumption, and size are major design constraints.

5.8 GHz ISM대역 국부 발진기용 능동 공진 발진기 제작

신용환 全南大學校 2005 국내박사

본 논문에서는 능동소자인 HEMT(Agilent ATF-34143)를 사용해서 부성저항 특성을 갖는 능동 공진기, 이득을 갖는 능동 대역 필터, 부성 저항 특성의 능동 인덕터와 능동 캐패시터를 이용해서 5.8 GHz ISM대역의 상용 시스템용 국부 발진기로 적용 가능한 약 5.6 GHz의 발진주파수를 갖는 능동 공진 발진기를 설계 제작하였다. 제안된 능동 공진 발진기는 5.8 GHz ISM대역 시스템용 국부 발진기로 사용가능하도록 위상 잡음 및 발진주파수 안정도 등을 고려해 설계하였다. 설계 결과 각각의 능동 공진 발진기는 5.6 GHz의 발진주파수를 갖으면서 100 kHz 옵셋에서의 위상 잡음 특성은 -90 dBc/Hz 정도이고, 출력레벨은 -3 dBm 이상의 시뮬레이션 결과를 얻었다. 설계된 능동 공진 발진기는 유전율 3.38, 유전체 두께 0.508 mm, 금속 두께 0.018 mm의 테프론 기판 위에 HEMT와 칩 형태의 소자를 실장 하는 하이브리드 형태로 발진기를 구현하였다. 제작된 능동 공진 발진기의 측정 결과 5.58 ~ 5.62 GHz의 발진주파수를 갖고, -2 ~ -4 dBm의 출력 특성과 100 kHz 옵셋에서의 위상 잡음 특성은 -81 ~ -91 dBc/Hz정도이다. 앞으로 위상 잡음 특성을 좀 더 개선하고 안정된 발진 특성과 넓은 발진 주파수 가변 특성을 갖도록 하면 5.8 GHz ISM 대역 시스템의 국부 발진기로 충분히 적용 가능함을 보여준다. In this paper, active resonator oscillators having 5.575 ~ 5.625 GHz oscillation frequency for local oscillator in 5.8 GHz ISM band are fabricated using HEMT with active resonator of negative resistance, active band pass filter having gain, active inductor and active capacitor of negative resistance. The proposed active resonator oscillators are simulated and the results are 5.6 GHz oscillation frequency and -90 ㏈c/㎐ phase noise at 100 kHz offset frequency and 0 ㏈m output level at a fundamental oscillator frequency. Active resonator oscillators are fabricated on the substrate which has the relative dielectric constant of 3.38, the height of 0.508 mm, and metal thickness of 0.018 mm in hybrid microwave integrated circuit type. The output power of the fabricated oscillators are -2 ~ -4 ㏈m at a fundamental oscillation frequency of 5.5 ~ 5.6 GHz. The phase noise is -81 ~ -85 ㏈c/㎐ at 100 kHz offset. The measured result shows a possibility of a local oscillator in 5.8 GHz ISM band.

유전체 공진 발진기 설계 및 제작

최민 홍익대학교 대학원 2001 국내석사

본 논문은 Ku-band(12.4-18GHz) 위성통신 시스템 및 이동통신 중계기의 마이크로파 송수신부에 사용되는 고안정도 위상고정 유전체 공진 발진기(Phase Locked Dielectric Resonator Oscillator)의 설계와 구현에 관한 것이다. High-2의 유전체 공진기(Dielectric Resonator)를 이용하여 구현된 유전체 공진 발진기(Dielectric Resonator Oscillator)는 13GHz 대역의 FLDRC를 구현하기 위해 Varactor Diode를 이용하여 전압가변 유전체 공 진 발진기(Voltage controlled Dielectric Resonator Oscillator)로 동작하며, VCDR0의 출력신호를 Sampling Phase Detector를 이용하여 lOMHz 크리스탈 발진기 신호에 위상 고정시켜 높은 주파수 안정도와 우수한 위상잡음 특성을 나타내게 한다. 본 논문에서는 13.4GHz DR0를 구현하여 Oscillator의 위상잡음 개선효과를 측정을 통해 확인하였다. In this thesis, a dielectric resonator oscillator (DRO) has been designed and fabricated for Ku-band (12.4-18 GHz) microwave system of satellite communication system. The employed dielectric resonator has a dielectric constant of 38 and a quality factor (Q) of 42,000. A voltage controlled dielectric resonator oscillator (VCDRO) has been designed with DRO and varactor diode to realize a phase locked dielectric resonator oscillator (PLDRO). A sampling phase detector and 10MHz crystal oscillator will be utilized in a PLDRO. The fabricated DRO has a center frequency of 13.64 GHz and an output power of -2.72dBm. It also has a good frequency stability. Therefore, it is expected that the DRO designed in this thesis will be successfully utilized in the design of a PLDRO in a near future.

위상잡음 개선을 위한 무선 CATV용 새로운 형태의 위상고정 발진기

이용덕 광운대학교 2003 국내박사

본 논문에서는 새로운 동조형태를 갖는 직렬 궤환 형태의 K-band용 hair-pin 공진기형 전압제어 발진기를 설계 및 제작하였다. 제안된 VCHRO(Voltage Controlled Hair-pin Resonator Oscillator)는 고주파 발진기에서 요구되는 높은 주파수 안정도 및 향상된 위상잡음 성능의 PLHRO(Phase Locked Hair-pin Resonator Oscillator)를 구현하기 위해 설계 및 제작되었다. 제안된 발진기는 먼저 12.2GHz 발진기가 SPD(Sampling Phase Detector)에서 위상을 비교할 수 있도록 궤환 신호를 제공하고 24.4GHz 발진기의 2차 고조파는 어떤 전력손실 없이 바로 최종 출력이 되는 구성을 가지고 있다. 12.2GHz 발진기에서는 hair-pin 공진기를 게이트의 옆에 위치시킨 직렬 궤환 방식을 사용하며, 불요파를 제거하기 위해 전송선로의 끝을 50Ω으로 종단 시켰다. 24.4GHz 발진기는 입력?출력 매칭 회로, 궤환회로, 능동소자로 구성되어 있다. 출력 매칭은 길이의 개방 스터브를 사용하여 기본주파수는 억압하고 2차 고조파는 통과 하도록 설계하였다. 제안된 구조는 주파수 체배기, 완충 증폭기 등을 사용하지 않아도 되므로 전체 회로의 크기가 작아지며 MMIC화하기에 적합한 장점을 가진다. 발진기의 위상잡음을 향상시키기 위해서 많은 방법들이 제안되고 있다. 유전체 공진기를 사용하면 위상잡음은 향상 시킬 수 있으나 발진기에서 공진기를 정확한 위치에 놓기가 어렵다는 문제가 있다. 위상고정 루프는 캐리어 주파수 근처에서 우수한 위상잡음 특성을 가지는 장점이 있으나 분주기 집적소자, 체배기 등을 필요로 하기 때문에 전체 발진기의 크기가 증가하고 제작 단가도 높아지는 문제가 있다. 본 논문에서 구현한 발진기는 마이크로웨이브 회로 설계 도구인 ADS를 사용하여 설계하였다. 2차 고조파 방법을 통하여 K-band 출력 신호는 24.4GHz로 설계 하였다. 이러한 방식은 전체 회로를 간단하게 하고 2차원 구조의 공진기를 사용하므로 MIC(Microwave Integrated Circuit) 회로보다는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)에 적용하는 것이 더 효과적일 것으로 생각된다. 또한 이러한 기술은 2차 고조파 위상고정 방법에 의해 밀리미터파 대역의 주파수까지 확대 가능할 것이다. 설계된 K-band 발진기는 무선 LAN, 무선 CATV 등의 Ka-band 위성 통신 시스템 등의 주요 부품으로 응용 가능하다.

저잡음 전압제어발진기 연구

박건우 부산대학교 대학원 2021 국내석사

본 논문은 1.2 V 전원 전압에서 저 위상잡음을 가지는 900 MHz 주파수 대역 전압제어 발진기를 제안한다. 전압제어발진기에서 트랜지스터의 플리커 잡음이 상향 변환되어 주기가 랜덤하게 변하게 되는데 이는 위상잡음이 발생하게 되는 주원인이 된다. 이러한 플리커 잡음의 상향 변환을 줄이기 위해서 PMOS 또는 Vertial-NPN(V-NPN) BJT를 사용한 상호결합 발진기 구조를 주로 사용하게 된다. PMOS와 V-NPN은 플리커 잡음 특성이 NMOS보다 좋은 특성을 가지기 때문에 전압제어발진기의 플리커 잡음의 상향 변환으로 인한 위상 잡음을 줄일 수 있다. 제안하는 전압제어 발진기는 65 nm CMOS 공정을 이용하여 NPN과 PMOS를 사용한 전류 재사용 전압제어발진기 구조를 제안하며, 1.2 V의 전원 전압에서 동작하며, 전압제어발진기 코어에서 DC 전류 소모는 276.2 A이며 중심 주파수 906 MHz에서 1 MHz 오프셋 주파수에서 –128.6 dBc/Hz의 위상 잡음을 가지며 ISM 대역(902~928 MHz)에서 182~192의 성능지수를 가진다.

능동공진기를 이용한 발진기의 설계 및 제작

서인종 全南大學校 大學院 2004 국내석사

본 논문에서는 PHEMT와 저항을 이용하여 5.8GHz대 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역에서 사용 할 수 있는 발진기를 제작하였다. PHEMT와 분포소자를 이용하여 부성저항을 구현함과 동시에 설계 주파수에서 공진 특성이 나타나도록 설계하였다. 제안된 발진기는 애질런트사의 초고주파 회로설계 소프트웨어인 ADS(advanced design system)를 이용하여 최적화 및 시뮬레이션 하였고, 유전율 2.6, 유전체 두께 0.79mm, 금속 두께 0.018mm인 기판위에 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuit) 형태로 제작하였다. 농동소자로는 애질런트사의 ATF-34143을 사용하였다. 제작된 발진기는 6.01GHz의 기본 발진주파수에서 1.74dBm의 출력을 얻을 수 있었으며, 150GHz의 동조대역폭과 동조 대역 내에서 ±0.5dB이내의 출력 평탄도를 나타내었으며, 위상잡음은 100kHz offset에서 -82.78dBc/Hz를 나타내었다 이 결과는 5.8GHz대 ISM대역용 국부 발진기로 사용 가능함을 보여준다. In this paper, oscillator for 5.8GHz ISM Band is fabricated with P-HEMT and resistor. Negative resistance and resonance characteristics are realized using the P-HEMT and the dlstributed element. The proposcd oscillator is optimized and simulated using the ADS. It is fabricated on the substrate which has the relative dielectric constant of 2.6, the height of 0.79mm, and metal thickness of 0.018mm in hybrid microwave integrated circuit type. Active components are used by Agilent company's ATF-34143. The output power of the fabricated oscillator is 1.74dBm at a fundamental oscillator frequency of 6.01GHz and the measured output flatness is within ±0.5dB at 150MHz in harmonic bandwidth. And the phase noise is -82.78dBc/Hz at 100kHz offset. The measured result shows a possibility of a local oscillator in C-Band.

차동 콜피츠 전압 제어 발진기 연구 및 제작

이상민 東洋大學校 大學院 2005 국내석사

본 논문에서는 콜피츠 발진기의 우수한 위상잡음 성능을 이용하는 차동 콜피츠 전압 제어 발진기를 연구하였다. 연구된 차동 콜피츠 전압제어 발진기는, 최근의 전압제어 발진기 설계의 필수적 특성인 역위상 관계의 차동신호를 출력할 수 있다. 연구된 차동 콜피츠 전압제어 발진기의 성능을 평가하기 위하여, 통상적으로 널리 사용되는 교차 결합형 전압제어 발진기와 본 연구의 차동 콜피츠 전압제어 발진기를 시뮬레이션을 통하여 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 차동 콜피츠 전압제어 발진기가 교차 결합형 전압제어 발진기보다 훨씬 우수한 위상잡음을 가짐을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 차동 콜피츠 전압제어 발진기의 회로구조는 FR-4 기판위에서 구현되었다. 428㎒의 중심주파수에서 측정된 양단 출력 위상잡음은 100㎑ 오프셋 주파수에서 약 -109.6 dBc/㎐로 거의 동일한 것으로 측정되었다. 또한 양 출력단에서의 발진 파형은 정확하게 역위상 관계로 출력됨을 관찰 할 수 있었다. In this thesis, a new differential Colpitts VCO exploiting the excellent phase noise performances of the Colpitts oscillator is studied. The signal from the one output of the differential Colpitts VCO shows the opposite phase relationship to the one from the other output, which is an essential characteristic in the recent designs of the VCOs. To verify excellent phase noise performances of the proposed differential Colpitts VCO, the comparisons of the proposed differential Colpitts VCO and the conventional cross-coupled VCO have been performed through the computer simulations. The simulation results shows that the differential Colpitts VCO presented in thesis has superior phase noise performance to the cross-coupled VCO. The circuit topology of the studied VCO was implemented on the FR-4 substrate. Both outputs of the fabricated VCO exhibited nearly same phase noises of about -109.6 dBc/㎐ at the 100 ㎑ offset frequency from the center frequency of 428 ㎒. The phase of one output was observed to be exactly opposite to that of the other output.