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위성통신용 MSM을 위한 흡수형 SPST MMIC 스위치의 설계 및 제작
염인복,류근관,신동환,이문규,오일덕,오승엽,Yom In-Bok,Ryu Keun-Kwan,Shin Dong-Hwan,Lee Moon-Que,Oh Il-Duck,Oh Seung-Hyeub 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.10
위성통신 시스템의 초고주파 스위치 메트릭스(MSM)를 위한 MMIC 스위치 칩을 InGaAs/GaAs p-HEMT 공정을 이용하여 설계 및 제작하였다. MMIC 스위치는 on과 off상태에서 우수한 입출력 반사계수를 위해 흡수형으로 설계되었다. 또한, 스위치 칩의 크기를 줄이기 위해 MIM 커패시터와 spiral 인덕터의 집중소자를 이용하여 3 GHz 대역에서의 ${\lambda}/4$ 임피던스 변환기를 구현하였다. 설계된 MMIC 스위치는 $3.2\~3.6\;GHz$ 대역에서 사용할 수 있으며 $1.6\;mm{\times}1.3\;mm$의 칩 크기를 갖는다. On-wafer 측정 결과, 2 dB 이하의 삽입 손실과 56.8 dB 이상의 격리도 특성을 나타내었다. 이와 같은 측정 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 일치하는 것이다. A MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) switch chip using InGaAs/GaAs p-HEMT process has been designed for MSM(Microwave Switch Matrix) of satellite communication system. An absorptive type MMIC switch is adopted for good reflection coefficients performances of input and output ports at both on and off states. And, a quarter wavelength impedance transformer is realized with lumped elements of MIM capacitor and spiral inductor for 3 GHz band to reduce the chip size. This MMIC switch covers the frequency range of $3.2\~3.6\;GHz$. According to the on-wafer measurement, the fabricated MMIC switch with miniature size of $1.6\;mm{\times}1.3\;mm$ demonstrates insertion loss below 2 dB and isolation above 56.8 dB, and the performance coincides with simulation results.
Design of RF Front-end for High Precision GNSS Receiver
장동필,염인복,이상욱,Chang, Dong-Pil,Yom, In-Bok,Lee, Sang-Uk Korea Society of Satellite Technology 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2
본 논문에서는 기존의 GPS 항법 신호와 유럽에서 새롭게 추진되고 있는 갈릴레오 위성 항법 신호를 동시에 수신할 수 있는 광대역 고정밀 위성 항법 수신기의 RF 수신단 장치 설계 및 제작 결과에 대하여 기술하고 있다. 고정밀 광대역 위성 항법 수신기는 L - 대역 안테나, 항법 신호별 RF/IF 변환부, 그리고 고성능 기저대역 신호 처리부로 구성되어진다. L - 대역 안테나는 $1.1GHz{\sim}1.6\;GHz$를 수신할 수 있어야 하며, 항법 위성이 지평선 가까이에 있을 경우의 항법 신호를 수신할 수 있어야 한다. 갈릴레오 위성 항법 신호는 L1, E5, E6의 서로 다른 대역의 신호를 가지고 있으며, 신호 대역폭이 20MHz 이상으로 기존의 GPS위성 항법 신호보다 광대역이며, 따라서 수신기의 IF 주파수가 높아지며, 수신기의 처리 속도도 빨라져야 한다. 본 연구에서 개발한 수신기의 RF/IF 변환부는 단일 하향 변환기 구조의 디지털 IF 기술로 설계되었으며, IF 주파수는 위성 항법 신호의 최대 대역폭과 표본화 주파수 등을 고려하여 140MHz로 설정하였으며, 표본화 주파수는 112MHz로 설정하였다. RF/IF 변환부의 최종 출력은 디지털 IF 신호로서, IF 신호를 AD 변환기로 처리하여 얻게 된다. 본 연구에서 설계된 위성 항법용 고정밀 수신기 RF 수신단은 - 130 dBm의 입력 신호에 대하여 40dB Hz 이상의 C/N0 특성을 가지며, 40dB 이상의 동적 범위를 갖도록 자동 이득조절 장치가 포함되어 있다. This paper describes the development of RF front.end equipment of a wide band high precision satellite navigation receiver to be able to receive the currently available GPS navigation signal and the GALILEO navigation signal to be developed in Europe in the near future. The wide band satellite navigation receiver with high precision performance is composed of L - band antenna, RF/IF converters for multi - band navigation signals, and high performance baseband processor. The L - band satellite navigation antenna is able to be received the signals in the range from 1.1 GHz to 1.6 GHz and from the navigation satellite positioned near the horizon. The navigation signal of GALILEO navigation satellite consists of L1, E5, and E6 band with signal bandwidth more than 20 MHz which is wider than GPS signal. Due to the wide band navigation signal, the IF frequency and signal processing speed should be increased. The RF/IF converter has been designed with the single stage downconversion structure, and the IF frequency of 140 MHz has been derived from considering the maximum signal bandwidth and the sampling frequency of 112 MHz to be used in ADC circuit. The final output of RF/IF converter is a digital IF signal which is generated from signal processing of the AD converter from the IF signal. The developed RF front - end has the C/N0 performance over 40dB - Hz for the - 130dBm input signal power and includes the automatic gain control circuits to provide the dynamic range over 40dB.
장병준,염인복,이성팔,Jang, B.J.,Yom, I.B.,Lee, S.P. 한국전자통신연구원 2002 전자통신동향분석 Vol.17 No.4
RF 부품의 설계는 이용분야에 따라 그 설계법 및 제조공정이 달라지게 된다. 상업적인 이용분야에서는 대량생산 및 저가격화를 목적으로 하는데 반해, 통신위성 및 군사분야 등에서는 고신뢰도 및 고성능을 요구하게 된다. 그동안 국내의 RF 기술은 기본적으로 이동통신 및 위성방송수신기 등의 상업적인 분야에 치중되어 왔기 때문에 높은 신뢰도를 요구하는 위성중계기용 RF 설계기술의 기술수준은 선진국에 비해 매우 낮은 수준이다. 2005년도에는 국내에서 독자적으로 개발되고 있는 중계기를 탑재하는 통신위성이 발사될 예정이므로, 현 시점에서 높은 신뢰도를 갖는 위성중계기용 RF 부품의 설계법 및 제조공정 등을 살펴보는 것이 필요하리라 판단된다. 따라서 본 고에서는 높은 신뢰도를 갖는 위성중계기용 RF 부품의 설계 및 제조공정에 대하여 고찰한다.
위성통신용 30GHz대 MMIC 저잡음증폭기의 설계 및 제작
임종식,염인복,유영근,강성춘,남상욱,Lim, Jong-Sik,Yom, In-Bok,Yoo, Young-Geun,Kang, Sung-Choon,Nam, Sang-Wook 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.9
A 2-stage MMIC(monolithic Microwave Integrated Circuits) LNA(Low Noise Amplifiers) at 30GHz hand has been designed and fabricated for the Ka-band Satellite Communications. The $0.15 {\mu}m$ with the width of $80 {\mu}m$ pHEMT technology was used for the fabrication of this MMIC LNA. Using the series feedback technique, ultra low noise and excellent S11 could be obtained at the same time without the cost of gain at 30GHz-band. The stability factors(Ks) for each stage and overall stage are greater than 1 at full frequency bands by the bias circuits and stabilization circuit. The measured performances, which agree well with the predicted performances, show this 2-stage MMIC LNA has the gain of more than 15.7dB and noise figure of less than 2.09dB over 29GHz to 33GHz. 위성통신용 30GHz대 저잡음 증폭기 MMIC 회로가 $0.15 {\mu}m$ 게이트를 구현하는 pHEMT 기술로 제작되었다. 하나의 저잡음 증폭용 pHEMT 소자는 길이 $20{\mu}m$인 게이트 핑거 4개로 구성되어 있다. HEMT 소자의 소오스에 연결한 직렬 궤환 회로로 인하여 30GHz대 주파수에서 고이득과 저잡음, 그리고 우수한 입력측 반사계수를 동시에 얻을 수 있었다. 바이어스 회로 및 증폭기 안정화 회로를 이용하여 제 1단, 제 2단 및 증폭기 전체가 전대역에서 모두 인정한 동작을 하도록 하였다. 제작된 2단 MMIC 저잡음증폭기는 사용대역인 29 ~ 33GHz에서 15.7dB 이상의 이득과 .2.09dB 이하의 잡음지수를 가진 것으로 측정되어 설계시의 예측된 성능과 잘 일치한다.
주인권,염인복,박종흥,Ju Inkwon,Yom In-Bok,Park Jong-Heung 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.2
직렬 PIN 다이오드 스위치의 격리도는 PIN 다이오드의 병렬 커패시턴스에 의해 제한을 받으며, 스위치 구동회로는 PIN 다이오드 스위치의 스위칭 속도를 제한한다. 이런 문제를 극복하기 위해, 병렬 공진 인턱턴스와 TTL 호환의 스위치 구동회로가 적용된 높은 격리도와 고속 스위칭의 PIN 다이오드 스위치를 제안하였다. 3 GHz PIN 다이오드 스위치의 측정 결과, 1 GHz의 주파수 대역폭, 1.5 dB 이내의 삽입 손실, 65 dB의 격리도, 15 dB 이상의 반사 손실 그리고 30 ns 이내의 스위칭 속도를 나타내었다. 특히, 병렬 공진 인덕턴스를 사용한 3 GHz스위치는 15 dB의 격리도 향상을 나타내었다. The isolation of the series PIN diode switch is restricted by the parallel capacitance of PIN diode and the switch driver circuit limits switching speed of PIN diode switch. To overcome these problems, a high isolation and high switching speed Pin diode switch is proposed adapting the parallel resonant inductance and TTL compatible switch driver circuit. The measurement results of the 3 GHz PM diode switch show 1 GHz frequency band, less than 1.5 dB insertion loss, 65 dB isolation, more than 15 dB return loss and less than 30 ns switching speed. In particular the 3 GHz PIN diode switch using the parallel resonant inductance exhibits the improvement of isolation by 15 dB.