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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.
이문교(Mun-Kyo Lee),장유신(YuShin Chang),정상원(Sang-Won Jung) 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2012 No.7
본 논문에서는 라디오미터 기술을 이용하여 사람의 옷 속에 은닉된 플라스틱이나 금속, 폭발물 등을 투시 영상화 할 수 있는 밀리미터파 수동 이미징 시스템을 설계 및 제작하였다. 설계된 시스템은 기계적 주사 방식을 통해, 3차원 공간의 물체로부터 자체 방사되는 밀리미터파 에너지를 각 픽셀별 전기신호로 바꾸어 2차원 영상화하였다. 제작된 시스템은 물리적 검색없이 3m 거리에 있는 은닉물체를 영상화할 수 있다.
Cascode 하모닉 발생기를 이용한 V-band MIMIC Quadruple Subharmonic 믹서
안단,이문교,진진만,고두현,이상진,김성찬,채연식,박형무,신동훈,이진구,An Dan,Lee Mun Kyo,Jin Jin Man,Go Du Hyun,Lee Sang Jin,Kim Sung Chan,Chae Yeon Sik,Park Hyung Moo,Shin Dong Hoon,Rhee Jin Koo 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.5
본 논문에서는 cascode 하모닉 발생기를 이용하여 V-band MIMIC (Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) quadruple subharmonic 믹서를 설계 및 제작하였다. 고변환 이득 특성을 위하여 cascode 하모닉 발생기를 제안하였다. 제안된 cascode 하모닉 발생기는 기존의 multiplier 구조의 비해 평균 2.9 dB 및 최대 4 dB의 높은 4차 하모닉 출력 특성을 나타내었다. 제작된 V-band 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 우수한 변환이득 특성을 나타내었다. A V-band MIMIC quadruple subharmonic mixer is reported in this paper. The cascode harmonic generator is proposed for a high conversion gain. The proposed cascode harmonic generator is shown with a 4-th harmonic output characteristic that represents an average of 2.9 dB and a maximum of 4 dB higher than the conventional multiplier. The measured result of the subharmonic mixer has a conversion gain of 3_4 dB which a good conversion gain at a LO power of 13 dBm. Isolations of LO-to-IF and LO-to-RF were obtained -53.6 dB and -46.2 dB, respectively. The conversion gain of the subharmonic mixer in this study has a higher conversion gain compared with some other reports in millimeter-wave range.
낮은 LO 입력 및 변환손실 특성을 갖는 V-band MIMIC Up-mixer
이상진,고두현,진진만,안단,이문교,조창식,임병옥,채연식,박형무,이진구,Lee Sang Jin,Ko Du Hyun,Jin Jin Man,An Dan,Lee Mun Kyo,Cho Chang Shik,Lim Byeong Ok,Chae Yeon Sik,Park Hyung Moo,Rhee Jin Koo 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.12
In this paper, we present MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) up-mixer with low conversion loss and low LO power for the V-band transmitter applications. The up-mixer was successfully integrated by using 0.1 ㎛ GaAs pseudomorphic HEMTs(PHEMTs) and coplanar waveguide (CPW) structures. The circuit is designed to operate at RF frequencies of 60.4 GHz, IF frequencies of 2.4 GHz, and LO frequencies of 58 GHz. The fabricated MIMIC up-mixer size is 2.3 mmxl.6 mm. The measured results show that the low conversion loss of 1.25 dB when input signal is -10.25 dBm at LO power of 5.4 dBm. The LO to RF isolation is 13.2 dB at 58 GHz. The fabricated V-band up-mixer represents lower LO input power and conversion loss characteristics than previous reported millimeter-wave up-mixers. 본 논문에서는 낮은 LO 입력으로 저 변환손실 특성을 갖는 MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) V-band up-mixer를 설계 및 제작하였다. Up-mixer는 0.1 ㎛ GaAs PHEMT와 coplanar waveguide (CPW) 전송라인을 사용하여 제작되었다. Up-mixer는 60.4 GHz의 RF 주파수, 2.4 GHz의 IF 주파수와 58 GHz의 LO 주파수에서 동작되도록 설계되었다. Up-mixer는 표준 MIMIC공정을 사용하여 제작되었으며 칩 크기는 2.3 mmxl.6 mm이다. 제작된 up-mixer의 측정결과 입력신호가 -10.25 dBm 이고 LO의 입력 전력이 5.4 dBm 일 때 1.25 dB의 양호한 변환손실 특성을 얻었다. 58 GHz에서 LO 와 RF의 격리특성은 -13.2 dB를 나타내었다. 제작된 V-band up-mixer는 기존에 발표된 밀리미터파 up-mixer에 비하여 낮은 LO 입력 전력과 양호한 변환손실 특성을 나타내었다.
높은 격리도 특성의 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기의 설계 및 제작 연구
이상용(Sang-Yong Yi),이문교(Mun-Kyo Lee),안단(Dan An),이복형(Bok-Hyung Lee),임병옥(Byeong-Ok Lim),이진구(Jin-Koo Rhee) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.11
본 논문에서는 branch line coupler와 λ/4 전송라인을 이용한 94 ㎓ 발룬 회로를 설계하였고, 이를 이용하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 갖는 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기를 개발하였다. 혼합기는 0.1 ㎛ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT 다이오드를 적용하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 전류이득차단 주파수가 154 ㎓, 최대공진주파수 특성이 454 ㎓의 특성을 나타내었다. 제작된 혼합기의 특성 측정 결과 LO 입력 전력이 8.6 ㏈m일 때 12.8 ㏈의 변환 손실 특성을 나타내었으며, 입력 및 출력 P1 ㏈는 각각 5 ㏈m, -8.9 ㏈m의 특성을 나타내었다. 또한 LO-RF 격리도 특성은 94 ㎓에서 37.2 ㏈로 높은 격리도 특성을 나타내었다. 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 설계 및 제작된 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기는 기존의 밀리미터파 대역 혼합기와 비교하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다. In this paper, a high LO-RF isolation W-band MIMIC single-balanced mixer was designed and fabricated using a branch line coupler and a λ/4 transmission line. The W-band MIMIC single-balanced mixer was designed using the 0.1 ㎛ InGaAs/InAlAs/ GaAs Metamorphic HEMT diode. The fabricated MHEMT was obtained the cut-off frequency(fT) of 154 ㎓ and the maximum oscillation frequency(fmax) of 454 ㎓. The designed MIMIC single-balanced mixer was fabricated using 0.1 ㎛ MHEMT MIMIC process. From the measurement, the conversion loss of the single-balanced mixer was 12.8 ㏈ at an LO power of 8.6 ㏈m. P1 ㏈(1 ㏈ compression point) of input and output were 5 ㏈m and -8.9 ㏈m, respectively. The LO-RF isolations of single-balanced mixer was obtained 37.2 ㏈ at 94 ㎓. We obtained in this study a higher LO-RF isolation compared to some other balanced mixers in millimeter-wave frequencies.
낮은 변환손실 특성의 94 GHz MHEMT MIMIC Resistive 믹서
안단,이복형,임병옥,이문교,오정훈,백용현,김성찬,박정동,신동훈,박형무,박현창,김삼동,이진구,An Dan,Lee Bok-Hyung,Lim Byeong-Ok,Lee Mun-Kyo,Oh Jung-Hun,Baek Yong-Hyun,Kim Sung-Chan,Park Jung-Dong,Shin Dong-Hoon,Park Hyung-Moo,Park Hyun-Chang 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.5
본 논문에서는 낮은 변환손실 특성의 94 GHz MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) resistive 믹서를 설계 및 제작하였다. MIMIC resistive 믹서는 $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 설계 및 제작되었다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 665 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 691 mS/mm를 얻었으며, RF 특성으로 fT는 189 GHz, fmax는 334 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 94 GHz MIMIC 믹서의 개발을 위해 MHEMT의 비선형 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 믹서를 설계하였다. 설계된 믹서는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 94 GHz MIMIC resistive 믹서의 측정결과 변환손실 특성은 94 GHz에서 8.2 dB의 양호한 특성을 나타내었으며, 입력 P1 dB는 9 dBm, 출력 P1 dB는 0 dBm의 결과를 얻었다. Resistive 믹서의 LO-IF 격리도는 94.03 GHz에서 15.6 dB의 측정 결과를 얻었다. 본 논문에서 설계 및 제작된 94 GHz MIMIC resistive 믹서는 기존의 W-band 대역 resistive 믹서와 비교하여 낮은 변환손실 특성을 나타내었다. In this paper, low conversion loss 94 GHz MIMIC resistive mixer was designed and fabricated. The $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT, which is applicable to MIMIC's, was fabricated. The DC characteristics of MHEMT are 665 mA/mm of drain current density, 691 mS/mm of maximum transconductance. The current gain cut-off frequency(fT) is 189 GHz and the maximum oscillation frequency(fmax) is 334 GHz. A 94 GHz resistive mixer was fabricated using $0.1{\mu}m$ MHEMT MIMIC process. From the measurement, the conversion loss of the 94 GHz resistive mixer was 8.2 dB at an LO power of 10 dBm. P1 dB(1 dB compression point) of input and output were 9 dBm and 0 dBm, respectively. LO-RF isolations of resistive mixer was obtained 15.6 dB at 94.03 GHz. We obtained in this study a lower conversion loss compared to some other resistive mixers in W-band frequencies.
높은 LO-RF 격리 특성의 W-band MIMIC Single-balanced 믹서
안단,이복형,임병옥,이문교,이상진,진진만,고두현,김성찬,신동훈,박형무,박현창,김삼동,이진구,An Dan,Lee Bok-Hyung,Lim Byeong-Ok,Lee Mun-Kyo,Lee Sang-Jin,Jin Jin-Min,Go Du-Hyun,Kim Sung-Chan,Shin Dong-Hoon,Park Hyung-Moo,Park Hyim-Chang,Kim Sa 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.6
본 논문에서는 branch line coupler과 $\lambda$/4 전송라인을 이용하여 W-band MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) single-balanced 믹서를 설계 및 제작하였다. Single-balanced 믹서의 설계를 위해 branch line coupler와 $\lambda$/4 전송라인 이용한 94 GHz 발룬 회로를 설계하였으며, 시뮬레이션 결과 94 GHz에서 반사계수는 -27.9 dB를 얻었으며, coupling은 4.26 dB, thru 특성은 -3.77 dB의 결과를 얻었다. 격리도와 위상차는 94 GHz에서 각각 23.5 dB 및 $180.2^{\circ}$의 결과를 얻었다. MIMIC single-balanced 믹서는 0.1 $\mu$m InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor) 다이 오드를 이용하여 설계 및 제작되었다. 제작된 MHEMT는 fT는 189 GHz, fmax는 334 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 설계된 믹서는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 94 GHz MIMIC single-balanced 믹서의 측정결과 변환손실 특성은 94 GHz에서 23.1 dB의 특성을 나타내었으며, 입력 Pl dB는 10 dBm, 출력 Pl dB는 -13.9 dBm의 결과를 얻었다. Single-balanced 믹서의 LO-RF 격리도는 94.19 GHz에서 45.5 dB의 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다. 본 논문에서 설계 및 제작된 W-band MIMIC Single-balanced 믹서는 기존의 밀리미터파 대역 믹서와 비교하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다. In this paper, high LO-RF isolation W-band MIMIC single-balanced mixer was designed and fabricated using a branch line coupler and a $\lambda$/4 transmission line. The simulation results of the designed 94 GHz balun show return loss of -27.9 dB, coupling of -4.26 dB, and thru of -3.77 dB at 94 GHz, respectively. The isolation and phase difference were 23.5 dB and $180.2^{\circ}$ at 94 GHz. The W-band MIMIC single-balanced mixer was designed using the 0.1 $\mu$m InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT diode. The fabricated MHEMT was obtained the cut-off frequency(fT) of 189 GHz and the maximum oscillation frequency(fmax) of 334 GHz. The designed MIMIC single-balanced mixer was fabricated using 0.1 $\mu$m MHEMT MIMIC Process. From the measurement, the conversion loss of the single-balanced mixer was 23.1 dB at an LO power of 10 dBm. Pl dB(1 dB compression point) of input and output were 10 dBm and -13.9 dBm respectively. The LO-RF isolations of single-balanced mixer was obtained 45.5 dB at 94.19 GHz. We obtained in this study a higher LO-RF isolation compared to some other balanced mixers in millimeter-wave frequencies.
MHEMT를 이용한 DC ∼ 45 GHz CPW 광대역 분산 증폭기 설계 및 제작
진진만,이복형,임병옥,안단,이문교,이상진,고두현,백용현,오정훈,채연식,박형무,김삼동,이진구,Jin Jin-Man,Lee Bok-Hyung,Lim Byeong-Ok,An Dan,Lee Mun-Kyo,Lee Sang-Jin,Ko Du-Hyun,Beak Yong Hyun,Oh Jung-Hun,Chae Yeon-Sik,Park Hyung-Moo,Kim Sam-Do 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.12
In this paper, CPW wideband distributed amplifier was designed and fabricated using 0.1 $\mum$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT(High Electron Mobility Transistor). The DC characteristics of MHEMT are 442 mA/mm of drain current density, 409 mS/mm of maximum transconductance. The current gain cut-off frequency(fT) is 140 GHz and the maximum oscillation frequency(fmax) is 447 GHz. The distributed amplifier was designed using 0.1 $\mum$ MHEMT and CPW technology. We designed the structure of CPW curve, tee and cross to analyze the discontinuity characteristics of the CPW line. The MIMIC circuit patterns were optimized electromagnetic field through momentum. The designed distributed amplifier was fabricated using our MIMIC standard process. The measured results show S21 gain of above 6 dB from DC to 45 GHz. Input reflection coefficient S11 of -10 dB, and output reflection coefficient S22 of -7 dB at 45 GHz, respectively. The chip size of the fabricated CPW distributed amplifier is 2.0 mm$\times$l.2 mm. 본 논문에서는 0.1 $\mum$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 DC~45 GHz 대역의 광대역 MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) 분산 증폭기를 설계 및 제작하였다. MIMIC 증폭기의 제작을 위해 Metamorphic HEMT(MHEMT)를 설계 및 제작하였으며, 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 442 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 409 mS/mm를 얻었다. RF 특성으로 fT는 140 GHz fmax는 447 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 광대역 MIMIC 분산 증폭기의 설계를 위해 MHEMT의 소신호 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 분산 증폭기를 설계하였다. 설계된 분산 증폭기는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용하여 제작하였으며, MIMIC 분산 증폭기의 측정결과, DC ~ 45 GHz대역에서 6 dB 이상의 S21 이득을 얻었으며, 입력반사 계수는 45 GHz에서 -10 dB, 출력반사계수는 -7 dB의 특성을 나타내었다. 제작된 분산 증폭기의 칩 크기는 2.0 mm$\times$l.2 mm다.