5.2 GHz 대역에서 동작하는 기억 기능 특성을 갖는 궤환 회로를 이용한 변환 이득 저잡음 증폭기 설계

이원태,정지채,Lee, Won-Tae,Jeong, Ji-Chai 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.1

본 논문에서는 5.2 GHz에서 입력 신호의 크기에 따라 효율적으로 동작하는 저잡음 증폭기를 0.18 um CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 제안된 회로는 궤환 회로와 2단 저잡음 증폭기로 구성되어 있으며, 궤환 회로의 경우 7개의 함수 블록으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 변화되는 신호 전압을 감지하는 것과 이전 상태를 기억하는 저장 회로에 초점을 두어 불필요한 전력 소비를 제거하였다. 기억 기능 특성을 갖는 궤환 회로의 출력값을 이용하여 통제되는 저잡음 증폭기는 11.39 dB에서 22.74 dB까지 변하며, 최고 이득 모드일 때 잡음 지수가 최적화 되도록 설계되었다. 변환 저잡음 증폭기는 1.8 V의 공급 전압에 대해서 5.68~6.75 mW를 소비한다. This paper presents a novel gain control system composed of a feedback circuit, Two stage Low Noise Amplifier (LNA) using 0.18 um CMOS technology for 5.2 GHz. The feedback circuit consists of the seven function blocks: peak detector, comparator, ADC, IVE(Initial Voltage Elimination) circuit, switch, storage, and current controller. We focus on detecting signal and designing storage circuit that store the previous state. The power consumption of the feedback circuit in the system can be reduced without sacrificing the gain by inserting the storage circuit. The adaptive front-end system with the feedback circuit exhibits 11.39~22.74 dB gain, and has excellent noise performance at high gain mode. Variable gain LNA consumes 5.68~6.75 mW from a 1.8 V supply voltage.

불균일한 클러터 환경 안에서 Nonhomogeneity Detector의 다양한 정규화 방법에 따른 성능 평가

류장희,정지채,Ryu, Jang-Hee,Jeong, Ji-Chai 한국융합신호처리학회 2009 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.10 No.1

This paper describes the performance evaluation of NHD(nonhomogeneity detector) for STAP(space-time adaptive processing) airborne radar according to various normalization methods in the nonhomogeneous clutter environment. In practice, the clutter can be characterized as random variation signals, because it sometimes includes signals with very large magnitude like impulsive signal due to the system environment. The received interference signals are composed of homogeneous and nonhomogeneous data. In this situation, NHB is needed to maintain the STAP performance. The normalization using the NHD result is an effective method for removing the nonhomogeneous data. The optimum normalization can be performed by a representative value considered with a characteristic of the given data, so we propose the K-means clustering algorithm. The characteristic of random variation data due to nonhomogeneous clutters can be considered by the number of clusters, and then the representative value for selecting the homogeneous data is determined in the clustering result. In order to reflect a characteristic of the nonstationary interference data, we also investigate the algorithm for a calculation of the proper number of clusters. Through our simulations, we verified that the K-means clustering algorithm has very superior normalization and target detection performances compared with the previous introduced normalization methods. 본 논문에서는 불균일한 클러터 환경에서 다양한 정규화 방법을 사용한 NHD(nonhomogeneity detector) 기술을 통해 비행체 레이더를 위한 STAP(space-time adaptive processing)의 성능 평가를 수행하였다. 실제로 클러터는 시스템 환경에 따라 임펄스 신호와 같은 신호의 크기가 매우 큰 간섭 신호를 종종 포함하고 있기 때문에 수신된 간섭 신호는 균일한 신호와 불균일한 신호로 구성된다. 이 환경에서 STAP의 성능을 유지하기 위해서는 NHD 기술이 필수적이고, 그 NHD 결과를 이용한 정규화는 불균일한 신호를 제거하는데 효과적인 방법이다. 최적의 정규화는 주어진 데이터의 특성을 잘 고려한 대푯값을 통해서 가능하고, 이에 우리는 K 평균 군집화 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘에서는 군집화에 필요한 묶음의 수를 결정할 때 불규칙한 데이터의 특성을 고려할 수 있게 되고 군집화 된 결과를 이용해 균일한 데이터만을 선택하기 위한 대푯값을 결정할 수 있게 된다. 또한 여기서 우리는 시시각각 변화하는 불규칙적인 데이터의 특성을 잘 반영하기 위해, 적절한 묶음의 수를 결정하기 위한 방법을 연구한다. 시뮬레이션 결과를 통해 K 평균 군집화 알고리즘이 기존의 정규화 방법들에 비하여 매우 우수한 정규화와 목표물 검출 성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

압전 소자형 광섬유 격자 소자를 이용한 파장 분할 다중화 시스템용 파장 가변형 광 분기/결합 장치

김세윤,이상배,최상삼,정준,정지채,Kim, Se-Yoon,lee, Sang-Bae,Choi, Sang-Sam,Chung, Joon,Jeong, Ji-Chai 한국광학회 1997 한국광학회지 Vol.8 No.4

기존의 광섬유 격자 소자를 이용한 광 분기/결합 장치들이 광섬유 격자 소자의 브래그 파장에 해당하는 신호만을 선택할 수 있었던 단점을 극복하기 위해 압전 소자에 광섬유 격자 소자를 부착한 압전 소자형 광섬유 격자 소자를 제작하고, 이러한 압전소자형 광섬유 격자 소자와 편광 선속분할기를 이용하여 파장 분할 다중화 시스템용 파장 가변형 광 분기/결합 장치를 제안하고 실험하였다. 본 장치는 두 빛의 편광 상태를 이용하여 광섬유 격자 소자에 해당하는 파장의 신호를 분기/결합하는 장치로서 외부의 온도 변화에 크게 영향을 받지 않는 안정적인 특성을 보였다. 압전 소자에 전압을 인가함으로써 광섬유 격자 소자의 브래그 파장에 해당되는 신호(1549.3 nm)뿐만 아니라 가변된 파장(1550.1 nm)의 신호도 분기/결합할 수 있었다. 파장을 가변하지 않을 경우와 파장을 가변했을 경우 모두 광섬유 격자 소자에 의해 분기된 신호와 인접 채널 신호간의 차이 -26 dB 이하였으며 분기된 신호 중 광섬유 격자 소자를 통해 나오는 누설 신호는 -34 dB였다. We proposed and demonstrated a tunable wavelength optical add/drop multiplexer(OADM) employing piezoactuated fiber grating pairs and polarization beam splitters. We used piezostack act as a fiber stretcher, using the fact that the resonant wavelength of the grating can be controlled by the axial strain along the fiber grating. The polarization controlled configuration showed high stability because the reflected signals from the two identical gratings are dropped or added not by interference but by polarizations of the beams. We could add and drop not noly 1549.3nm signal channel(original gratings), but also 1550.1nm(tuned gratings) with PZT actuators and in both cases, we found that the rejection of adjacent channels was more than -26dB, and signal leakage at the gratings was less than -34dB.

5.25 GHz에서 넓은 이득 제어 범위를 갖는 저전력 가변 이득 프론트-엔드 설계

안영빈(Ahn, Young-Bin),정지채(Jeong, Ji-Chai) 한국전기전자학회 2010 전기전자학회논문지 Vol.14 No.4

본 논문에서는 5.25 GHz에서 넓은 이득 제어범위를 갖는 저전력 가변 이득 프론트-엔드를 설계하였다. 넓은 이득 제어범위를 갖기 위해, 제안된 저잡음 증폭에서는 가변이득 증폭기의 소스에 p-타입 트랜지스터를 연결하였다. 이 방법을 통해 증폭기의 바이어스 전류와 소스 임피던스를 동시에 조절할 수 있었다. 따라서 제안된 저잡음 증폭기는 넓은 이득 제어범위를 갖는다. 믹서에서는 입력 트랜스컨덕턴스단으로 p-타입 트랜지스터를 사용한 폴디드 구조가 제안되었다. 이 구조에서 믹서는 작은 공급 전압에서 각 단에 필요한 만큼의 전류만 흘려주기 때문에 저전력에서도 작동을 할 수 있다. 제안된 프론트-엔드는 최대 33.2 dB의 이득과 17 dB의 넓은 이득 제어범위를 갖는다. 이 때, 잡음지수와 IIP3는 각각 4.8 dB, -8.5 dBm을 갖는다. 이러한 동작을 하는 동안, 제안된 회로는 최대 이득상태에서 7.1 mW, 최소 이득상태에서 2.6 mW의 적은 전력을 소비한다. 시뮬레이션 결과는 TSMC CMOS 공정에서 Cadence를 이용하여 얻어졌다. We design a CMOS front-end with wide variable gain and low power consumption for 5.25 GHz band. To obtain wide variable gain range, a p-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (PMOS FET) in the low noise amplifier (LNA) section is connected in parallel. For a mixer, single balanced and folded structure is employed for low power consumption. Using this structure, the bias currents of the transconductance and switching stages in the mixer can be separated without using current bleeding path. The proposed front-end has a maximum gain of 33.2 dB with a variable gain range of 17 dB. The noise figure and third-order input intercept point (IIP3) are 4.8 dB and -8.5 dBm, respectively. For this operation, the proposed front-end consumes 7.1 mW at high gain mode, and 2.6 mW at low gain mode. The simulation results are performed using Cadence RF spectre with the Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) CMOS technology.)

5.2 ㎓ 대역에서 동작하는 기억 기능 특성을 갖는 궤환 회로를 이용한 변환 이득 저잡음 증폭기 설계

이원태(Won-Tae Lee),정지채(Ji-Chai Jeong) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.1

본 논문에서는 5.2 ㎓에서 입력 신호의 크기에 따라 효율적으로 동작하는 저잡음 증폭기를 0.18 ㎛ CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 제안된 회로는 궤환 회로와 2단 저잡음 증폭기로 구성되어 있으며, 궤환 회로의 경우 7개의 함수 블록으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 변화되는 신호 전압을 감지하는 것과 이전 상태를 기억하는 저장 회로에 초점을 두어 불필요한 전력 소비를 제거하였다. 기억 기능 특성을 갖는 궤환 회로의 출력값을 이용하여 통제되는 저잡음 증폭기는 11.39 ㏈에서 22.74 ㏈까지 변하며, 최고 이득 모드일 때 잡음 지수가 최적화 되도록 설계되었다. 변환 저잡음 증폭기는 1.8 V의 공급 전압에 대해서 5.68~6.75 ㎽를 소비한다. This paper presents a novel gain control system composed of a feedback circuit, Two stage Low Noise Amplifier (LNA) using 0.18 ㎛ CMOS technology for 5.2 ㎓. The feedback circuit consists of the seven function blocks: peak detector, comparator, ADC, IVE(Initial Voltage Elimination) circuit, switch, storage, and current controller. We focus on detecting signal and designing storage circuit that store the previous state. The power consumption of the feedback circuit in the system can be reduced without sacrificing the gain by inserting the storage circuit. The adaptive front-end system with the feedback circuit exhibits 11.39~22.74 ㏈ gain, and has excellent noise performance at high gain mode. Variable gain LNA consumes 5.68~6.75 ㎽ from a 1.8 V supply voltage.

캐패시터 크로스 커플링 방법을 이용한 5.2 GHz 대역에서의 저전력 저잡음 증폭기 설계

심재민(Jae-Min Shim),정지채(Ji-Chai Jeong) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.3

본 논문에서는 TSMC 0.18 μm CMOS 공정을 사용하여 저전력, 5.2 GHz 대역 저잡음 증폭기를 설계하였다. 제안된 회로는 5.2 GHz 대역 저잡음 증폭기 설계를 위해, 공통 게이트 구조를 이용하여 입력 정합을 하였다. 입력 정합단에 캐패시터 크로스 커플링 방법을 사용하여 적은 양의 전류를 흘려 적당한 이득을 얻었다. 추가적인 전력 소비 없이 부족한 이득을 증가시키기 위하여 전류 재사용 방법을 이용하여 공통 게이트 증폭단 위에 공통 소스 구조를 추가하였다. 전류 재사용단의 인덕터의 크기를 줄이기 위하여 캐패시터를 병렬로 연결함으로써 실효 인덕턴스 값을 증가시켜 인덕터의 크기를 줄였다. 제안된 회로는 5.2 GHz 대역에서 17.4 dB의 이득과 2.7 dB의 잡음 지수 특성을 갖는다. 저잡음 증폭기는 1.8 V의 공급 전압에 대해 5.2 mW의 전력을 소비한다. This paper proposes a low power capacitor cross-coupled 5.2 GHz band low noise amplifier(LNA) using the current-reused topology with the TSMC 0.18 μm CMOS process. The proposed 5.2 GHz band LNA uses a capacitor cross-coupled gm-boosting method for reducing current flow of circuit and a current-reused topology to decrease total power dissipation. The parallel LC networks are used to reduce size of spiral inductors. The simulation results show high gain of 17.4 dB and noise figure(NF) of 2.7 dB for 5.2 GHz.

네트워크 부하 조건의 변화가 채널 상태 정보에 미치는 영향을 고려한 옥내 전력선 통신 채널의 채널 용량 분석

신재영(Jae-Young Shin),정지채(Ji-Chai Jeong) 대한전기학회 2011 전기학회논문지 Vol.60 No.2

We analyze the channel capacity with considering the effect of the loading conditions of indoor PLC networks on channel state information. We consider various numbers of load for two kinds of the networks with regular length branches and a deployed network of indoor PLC. For calculating the channel capacity degradation, two noise scenarios and impedances are considered. From the simulation results, we suggest the robust regression lines for modeling the channel capacity degradation. In the cases of 0 Ω and Z? loads, natural log and linear function curve show the best goodness of fit, respectively. For the deployed indoor PLC network with 0 Ω loads, compared with the networks with regular length branches, the goodness of fit decreases by the amount of 0.12 and 0.15 for low noise and high noise scenarios, respectively. Using the regression lines, we can estimate the channel capacity degradation without measurement.

무한 등비급수와 행렬을 이용하여 멀티 패스 신호 전송과 네트워크 크기에 의한 계산의 복잡성을 줄이고 근접 노드의 영향을 고려한 전력선 통신 채널 모델

申宰榮(Jae-Young Shin),鄭智采(Ji-Chai Jeong) 대한전기학회 2009 전기학회논문지 Vol.58 No.2

We proposed a power line channel model. We adopted advantages of other power line channel models to calculate channel responses correctly and simply. Infinite geometric series reduced the calculation complexity of the multipath signal propagation. Description Matrices were also adopted to handle the network topology easily. It represents complex power line network precisely and simply. Newly proposed model considered the effect of the adjacent nodes to channel responses, which have been not considered so far. Several simulations were executed to verify the effect of the adjacent nodes. As a result we found out that it affected channel responses but its effect was limited within certain degree.

임피던스와 전송거리를 고려한 아파트 전력선 네트워크의 시변 채널 응답에 관한 연구

신재영(Shin Jae Young),정지채(Jeong Ji Chai) 한국통신학회 2008 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11

채널 길이와 전송 전력을 고려한 시변 환경 옥내 단일 사용자 전력선 통신의 outage 확률 분석

신재영(Jae-Young Shin),정지채(Ji-Chai Jeong) 대한전기학회 2010 전기학회논문지 Vol.59 No.2

We investigate the outage probability in terms of QoS (quality of service) in indoor PLC network. We consider various kinds of appliances for realistic indoor PLC network. For estimation of the outage probability, we calculate the time-varying channel responses considering the loading conditions based on regular human activities and include the additive noise. We calculate the outage probability for each terminal and investigate relationship between the outage probability and the channel length, and transmit powers. Our results suggest that the outage probability is increased when the channel length becomes longer because more appliances affect the amount of reduced channel capacity and is not improved distinctly for very high and low outage threshold by increasing the transmit power. However, we can see outage probability improvement for 30% outage threshold case by increasing the transmit power.