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      • KCI등재

        근거리 레이더용 CMOS 저전력 교차 결합 전압 제어 발진기 설계 및 제작

        김락영(Rak-Young Kim),김동욱(Dong-Wook Kim) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.6

        본 논문에서는 TSMC 0.13 ㎛ CMOS 공정을 사용하여 3가지 종류의 근거리 레이더용 저전력 교차 결합 전압 제어 발진기를 설계, 제작하였다. 기본적인 교차 결합 전압 제어 발진기는 24.1 ㎓를 중심으로 발진하도록 설계되었고, 이를 기본으로 저전력 동작을 위한 subthreshold 발진기가 설계되었다. 특히 큰 트랜지스터를 사용해야 하는 subthreshold 발진기에서 기생 캐패시터에 의해 발진 주파수가 낮아지는 문제점을 개선하기 위해 이중 공진 회로 구조를 발진기에 사용하는 것이 시도되었다. 제작된 CMOS 전압 제어 발진기는 종류에 따라 1 ㎒ offset 주파수에서 -101~-103.5 ㏈c/㎐의 위상 잡음, -11.85~-15.33 ㏈m의 출력 전력, 그리고 475~852 ㎒의 주파수 조정 범위들을 보였다. 전력 소모 측면에서는 기본적인 발진기가 5.6 ㎽를 사용하였고, 저 전력 subthreshold 회로는 3.3 ㎽를 사용하였다. 이중 공진 회로 구조의 subthreshold 발진기는 기본 발진기와 유사한 주파수 조정 범위를 유지하면서 상대적으로 작은 전력을 소모하고 개선된 위상 잡음 특성을 보였으며, 1 ㎽ DC 전력 기준의 figure-of-merit(FOM)이 약 3 ㏈ 가량 개선되어 -185.2 ㏈c의 값을 가졌다. In this paper, three kinds of 24 ㎓ low-power CMOS cross-coupled voltage controlled oscillators are designed and fabricated for a short-range radar applications using TSMC 0.13 ㎛ CMOS process. The basic CMOS crosscoupled voltage controlled oscillator is designed for oscillating around a center frequency of 24.1 ㎓ and subthreshold oscillators are developed for low power operation from it. A double resonant circuit is newly applied to the subthreshold oscillator to improve the problem that parasitic capacitance of large transistors in a subthreshold oscillator can push the oscillation frequency toward lower frequencies. The fabricated chips show the phase noise of -101~-103.5 ㏈c/㎐ at 1 ㎒ offset, the output power of -11.85~-15.33 ㏈m and the frequency tuning range of 475~852 ㎒. In terms of power consumption, the basic oscillator consumes 5.6 ㎽, while the subthreshold oscillator does 3.3 ㎽. The subthreshold oscillator with the double resonant circuit shows relatively lower power consumption and improved phase noise performance while maintaining a comparable frequency tuning range. The subthreshold oscillator with double resonances has FOM of -185.2 ㏈c based on 1 ㎽ DC power reference, which is an about 3 ㏈ improved result compared with the basic oscillator.

      • KCI등재

        S-대역 선형 배열 안테나의 급전 회로를 위한 스트립라인 10-출력 전력분배기

        박일호(Il-Ho Park),김락영(Rak-Young Kim),박정용(Jung-Yong Park),정명득(Myung-Deuk Jeong),김동욱(Dong-Wook Kim) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.3

        본 논문에서는 좁은 빔 특성을 가지고 35 dB 이상의 부엽 레벨(Side Lobe Level: SLL)을 가지는 Chebyshev 전류 분포의 선형 배열 안테나를 위한 고전력, 저손실의 스트립라인 10-출력 전력분배기를 설계, 제작하였다. T-junction 전력분배기를 기본 구조로 하여 단위 셀을 설계하였고, 설계된 단위 셀을 결합하여 전체 전력분배기를 설계하였다. 설계 시 특성 개선을 위하여 다중 임피던스 변환기와 변형된 링 하이브리드 구조를 적용하였고 커넥터 구조의 변경을 통한 동축선로-스트립라인 천이 구조의 개선으로 반사 및 삽입 손실 특성을 개선하였다. In this paper, a high-power and low-loss stripline 10-way power divider is designed and fabricated for the feed network of an S-band linear array antenna with Chebyshev current distribution which has a narrow beam width and low side lobe level(SLL) of 35 ㏈ or more. The unit cell of the power divider is based on a T-junction power divider and the whole divider is comprised of the cascaded unit cells. The multi-stage impedance transformer and modified ring hybrid are used in designing the power divider for performance improvement. And the reflection loss and insertion loss are improved by modifying a connector structure for a coaxial-to-stripline transition.

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