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고 변환이득 및 격리 특성의 V-band용 4체배 Sub-harmonic Mixer
엄원영,설우석,한효종,김성찬,이한신,안단,김삼동,박형무,이진구,Uhm, Won-Young,Sul, Woo-Suk,Han, Hyo-Jong,Kim, Sung-Chan,Lee, Han-Shin,An, Dan,Kim, Sam-Dong,Park, Hyung-Moo,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.40 No.7
본 논문에서는 0.1 ㎛ GaAs PHEMTs MIMIC 공정을 이용하여 V-band에서 사용 가능한 고 성능의 sub-harmonic mixer를 제안하였다. LO신호의 n차 하모닉 성분을 이용하기 위해서는 LO신호 전력의 필연적인 감쇠가 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 논문에서는 주파수를 혼합하기 위한 APDP(anti-parallel diode pair) 구조에 0.1 ㎛ PHEMT (pseudomorphic high electron mobility transistors)를 각 단에 연결시켜 LO 신호의 4차 성분을 이용하는데 있어 주요한 성능 향상을 이루었다. PHEMT 다이오드 와 PHEMT를 0.1 ㎛의 게이트 길이를 갖는 동일 공정을 통하여 구현하였고 CPW (Coplanar Waveguide) 라이브러리를 개발하여 제안된 회로를 설계하였다. 또한 상대적으로 낮은 주파수의 출력 IF 단에는 출력 주파수의 선택성을 좋게 하기 위하여 Lumped 소자를 이용하여 정합회로를 구성하여 RF 입력 신호와 LO 신호의 출력단 유입을 억제하였다. 제작된 sub-harmonic mixer의 특성을 측정한 결과 입력 RF 주파수가 60.4 ㎓, LO 주파수가 14.5 ㎓일 때, 0.8 ㏈의 변환이득 특성을 얻었으며, LO-to-IF, LO-to-RF 격리 특성을 측정한 결과 동작영역에 걸쳐 50 ㏈ 이상의 높은 격리 특성을 나타내었다. In this paper, we have proposed a high conversion and isolation characteristic V-band quadruple sub-harmonic mixer monolithic circuit which is designed and fabricated for the millimeter wave down converter applications. While most of the sub-harmonic mixers use a half of fundamental frequency, we adopt a quarter of the fundamental frequency. The proposed circuit is based on a sub-harmonic mixer with APDP(anti-parallel diode pair) and the 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$ PHEMT's (pseudomorphic high electron mobility transistors). Lumped elements at IF port provide better selectivity of IF frequency and increase isolation. Maximum conversion gain of 0.8 ㏈ at a LO frequency of 14.5㎓ and at a RF frequency of 60.4 ㎓ is measured. Both LO-to-RF and LO-to-IF isolations are higher than 50 ㏈. The conversion gain and isolation characteristic are the best performances among the reported quadruple sub-harmonic mixer operating in the V-band millimeter wave frequency thus far.
Cascode형 하모닉 발생기를 이용한 고변환이득 특성의 밀리미터파 단일칩 Subharmonic 믹서
안단,김성찬,설우석,한효종,이한신,엄원영,박형무,김삼동,이진구,An, Dan,Kim, Sung-Chan,Sul, Woo-Suk,Han, Hyo-Jong,Lee, Han-Shin,Uhm, Won-Young,Park, Hyung-Moo,Kim, Sam-Dong,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.40 No.5
본 논문에서는 cascode 하모닉 발생기를 이용하여 고변환이득 특성의 밀리미터파 subharmonic 믹서를 설계 및 제작하였다. 밀리미터파 subharmonic 믹서는 0.1 ㎛ GaAs PHEMT와 CPW 라이브러리를 이용하여 설계되었다. 설계된 cascode 하모닉 발생기의 출력 특성 측정결과, 14.5 GHz의 신호를 10 dBm 전력으로 인가하였을때, 1차, 2차 및 4차 하모닉 성분은 각각 -21.62 dBm, -32.65 dBm 및 -13.45 dBm의 결과를 얻어 가장 큰 4차 하모닉 성분을 얻었으며, 제작된 밀리미터파 subharmonic 믹서의 측정결과 14.5 GHz LO 신호를 13 dBm의 크기로 입력하였을 때 3.4 dB의 높은 변환이득 특성을 얻었다. 또한 -53.6 dB의 LO-to-IF, -46.2 dB의 우수한 LO-to-RF 격리 특성을 나타내었다. 제작된 밀리미터파 subharmonic 믹서는 기존에 발표된 밀리미터파 대역의 subharmonic 믹서에 비해 가장 높은 변환이득 특성을 나타내었다. In this paper, we have presented millimeter-wave high conversion gain quadruple subharmonic mixers adopting the cascode harmonic generator The subharmonic mixers were successfully integrated by using 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$ GaAs pseudomorphic HEMTs(PHEMTs) and coplanar waveguide(CPW) structures. Measured output of 1st, 2nd and 4th harmonics of the fabricated cascode 4th harmonic generator are -21.42 dBm, -32.65 dBm and -13.45 dBm, respectively, for an input power of 10 dBm at 14.5 GHz. We showed that the highest conversion gain of 3.4 dB has obtained thus far at a LO power of 13 dBm from the fabricated subharmonic mixers. The millimeter-wave subharmonic mixer also ensure a high degree of isolation showing -53.6 dB in the LO-to-IF and -46.2 dB in the LO-to-RF, respectively, at a frequency of 14.5 GHz. The high conversion gain achieved in this work is the first report among the millimeter-wave subharmonic mixers.
고효율 및 저전압 동작 특성의 Q-band MIMIC HEMT발진기
이문교,안단,이복형,김성찬,임병옥,한효종,채연식,신동훈,김용호,박형무,이진구,Lee, Mun-Kyo,An, Dan,Lee, Bok-Hyung,Kim, Sung-Chan,Lim, Byeong-Ok,Han, Hyo-Jong,Chae, Yeon-Sik,Shin, Dong-Hoon,Kim, Yong-Hoh,Park, Hyung-Moo,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.4
In this paper, we present the low voltage and high efficiency Q-band MIMIC oscillator using device-level power combined structure. The oscillator was successfully integrated by using 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$ GaAs PHEMTS and the CPW transmission line. We show that the highest efficiency is 19 % with an output power of 2.6 ㏈m at a frequency of 34.56 ㎓. The operating voltage of the oscillator is 2.2 V which is lower voltage than that of previously reported oscillators at Q-band. And the maximum output power of 6.7 ㏈m was obtained at a frequency of 34.56 ㎓. 본 논문에서는 소자 결합 구조를 통해 발진전력이 합쳐지는 회로를 이용한 저전압, 고효율 Q-band MIMIC 발진기를 제안한다. 0.1 ㎛ GaAs PHEMTS와 CPW 전송라인을 사용하여 제안된 구조의 발진기를 성공적으로 집적화하였다. 제작된 발진기는 34.56 ㎓ 주파수에서 2.6 ㏈m의 출력 전력일때 19 %의 높은 효율특성을 가졌다. 이때 회로에 인가된 전압은 2.2 V로 현재까지 Q-band에서 발표된 발진기보다 낮은 구동전압 특성을 얻었다. 또한 최대 출력 전력은 34.56 ㎓ 주파수에서 6.7 ㏈m을 얻었다.