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Q 지수의 개선과 동작 주파수 조절을 위해 궤환 LC-공진기를 이용한 가변 능동 인덕터의 설계
서수진(Sujin Seo),유남식(Namsik Ryu),최흥재(Heungjae Choi),정용채(Yongchae Jeong) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.3
본 논문에서는 종래의 접지된 능동 인덕터 구조와 궤환 가변 LC-공진기를 이용한 새로운 가변 능동 인덕터를 제안하였다. 접지된 능동 인덕터는 자이레이터-C 구조로 구현되며, 가변 LC-공진기는 낮은 Q 지수를 갖는 나선 인덕터와 바렉터로 이루어진다. 가변 LC-공진기는 트랜지스터의 기생 커패시턴스에 의한 Q 지수의 감소를 보상하며, LC-공진기의 공진 주파수 조절에 의해 높은 Q 지수를 갖는 주파수 대역을 가변할 수 있다. 매그나칩 0.18 ㎛ 공정을 이용하여 제작된 가변 능동 인덕터는 4.66~5.45 ㎓ 대역에서 바랙터 제어 전압 조정에 의해 높은 Q 지수를 갖는 주파수를 조정할 수 있으며, 동작 대역에서 50 이상의 Q 지수를 제공한다. 또한, 바렉터 제어전압 조정으로 5.1 ㎓에서 4.12~5.97 nH의 가변 인덕턴스 값을 얻을 수 있었다. In this paper, a new variable active inductor using a conventional grounded active inductor with feedback variable LC-resonator is proposed. The grounded active inductor is realized by the gyrator-C topology and the variable LCresonator is realized by the low-Q spiral inductor and varactor. This variable LC-resonator can compensate the degradation of Q-factor due to parasitic capacitance of a transistor, and the frequency range with high Q-factor is adjustable by resonance frequency adjustment of LC-resonator. The fabricated variable active inductor with Magnachip 0.18 ㎛ CMOS process shows that high-Q frequency range can be adjusted according to varactor control voltage from 4.66 ㎓ to 5.45 ㎓ and Q-factor is higher than 50 in the operating frequency ranges. The measured inductance at 4.9 ㎓ can be controlled from 4.12 nH to 5.97 nH by control voltage.
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최흥재(Heungjae Choi),유남식(Namsik Ryu),정용채(Yongchae Jeong),김철동(Chul Dong Kim) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.1
본 논문에서는 전송 선로 이론을 기반으로 분산형 증폭기의 역방향 전류 성분을 수식적으로 분석하고, 역방향 전류 성분을 상쇄시켜 최소화하기 위한 최적의 전송 선로의 길이를 구하는 방법을 제시하였다. 기존의 설계방법에서는 역방향 전류 성분을 종단 부하를 통해 단순히 소모시키는 형태이므로 게이트와 드레인 전송 선로의 길이 결정 기준이 설계상에서 뚜렷하게 주어져 있지 않았지만, 제안하는 방법에서는 역방향 전류 성분들이 서로 상쇄가 일어나도록 하는 전송 선로의 길이를 결정하는 이론적 바탕을 제시함으로써 좀 더 체계적인 설계 방법을 제시하고 있다. 제안하는 이론의 검증을 위하여 회로 시뮬레이션을 수행하였고, pHEMT 트랜지스터를 이용하여 차단 주파수가 3.6 ㎓인 최적 전송 선로를 이용한 분산형 증폭기를 제작하였다. 측정을 통해 얻은 결과로서 동작 주파수 범위 내에서 최대 이득은 14.5 ㏈, 최소 이득은 12.8 ㏈로 측정되었다. 또한, 제안하는 분산형 증폭기의 측정된 효율은 3 ㎓에서 25.6 %로 기존의 일반적인 분산형 증폭기에 비해 약 7.6 % 개선되었다. 출력 전력은 일반적인 분산형 증폭기에 비해 약 1.7 ㏈ 개선된 10.9 ㏈m을 얻었다. 이러한 성능 개선은 역방향 전류의 상쇄로 인한 것으로 분석된다. In this paper, we propose a numerical analysis on reversed current of distributed amplifier based on transmission line theory and proposed a theory to obtain optimum transmission line length to minimize the reversed currents by cancelling those components. The reversed current is analyzed as being simply absorbed into the terminal resistance in the conventional analysis. In the proposed analysis, however, they are designed to be cancelled by each other with opposite phase by the optimal length of the transmission line. Circuit simulation and implementation using pHEMT transistor were performed to validate the proposed theory with the cutoff frequency of 3.6 ㎓. From the measurement, maximum gain of 14.5 ㏈ and minimum gain of 12.8 ㏈ were achieved in the operation band. Moreover, measured efficiency of the proposed distributed amplifier is 25.6 % at 3 ㎓, which is 7.6 % higher than the conventional distributed amplifier. Measured output power is about 10.9 ㏈m, achieving 1.7 ㏈ higher output power than the conventional one. Those improvement is thought to be based on the cancellation of refersed current.
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