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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.
높은 감쇠 정확도를 가지는 초광대역 MMIC 디지털 감쇠기 설계
주인권,염인복,Ju Inkwon,Yom In-Bok 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.2
본 논문은 광대역, DC to 40 GHz 5-bit MMIC 디지털 감쇠기의 설계 및 측정 결과를 나타내었다. 초광대역 감쇠기는 종래의 Switched-T 감쇠기에 전송 선로를 추가하고 전송 선로의 파라미터를 최적화하여 구현되었다. 고주파에서의 정확한 성능 예측을 위해 Momentum 시뮬레이션을 설계에서 수행하였고, 몬테 카를로 해석법을 적용하여 MMIC 공정 변동에 대한 성능의 안정성을 검증하였다. 감쇠기는 $0.15\;{\mu}m$ GaAs pHEMT 공정을 이용하여 제작하였다. 이 감쇠기는 1 dB의 해상도와 총 23 dB의 감쇠 동작 범위를 가진다. 전체 감쇠 범위와 40 GHz의 대역폭에서 높은 감쇠 정확도를 얻었으며, 20 GHz에서 6 dB 이하의 참조 상태 삽입 손실을 가진다. 전체 감쇠 상태와 주파수 범위에서 감쇠기의 입력단과 출력단 반사 손실은 14 dB 이상이다. 감쇠기의 IIP3는 33 dBm으로 측정되었다. A broadband, DC to 40 GHz 5-bit MMIC digital attenuator has been developed. The ultra broadband attenuator has been achieved by adding transmission lines in the conventional Switched-T attenuator and optimizing the transmission line parameters. Momentum simulation was performed in design for accurate performance prediction at high frequencies and Monte Carlo analysis was applied to verify the performance stability against the MMIC process variation. The attenuator has been fabricated with $0.15\;{\mu}m$ GaAs pHEMT process. This attenuator has 1 dB resolution and 23 dB dynamic ranges. High attenuation accuracy has been achieved over all attenuation ranges and 40 GHz bandwidth with the reference state insertion loss of less than 6 dB at 20 GHz. The input and output return losses of the attenuator are better than 14 dB over all attenuation states and frequencies. The measured IIP3 of the attenuator is 33 dBm.
SPST Switch MMIC for Microwave Switch Matrix
장동필,염인복,오승엽,Chang Dong-Pil,Yom In-Bok,Oh Seung-Hyueb The Korean Institute of Communications and Informa 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.2A
다중 빔 위성중계기 부품중의 하나인 MSM(Microwave Switch Matrix)에 필요한 SPST 스위치 MMIC를 설계 및 제작하였다. 설계된 스위치 MMIC는 3GHz 대역에서 동작하며, 새로운 구조를 채택하여 기존의 FET 스위치보다 전력 특성과 격리도를 개선하였으며, 스위치의 On/Off 상태에서의 입출력 반사손실 특성이 우수하다. MMIC는 0.15um GaAs pHEMT 공정으로 제작되었으며, 3$\∼$4GHz 대역에서 2.0dB 이하의 삽입손실과, 63dB 이상의 격리도 성능을 가지는 것으로 측정되었다. 또한 사용된 단위 pHEMT 소자가 0.2mm Gate Width 임에도 불구하고 320dBm 이상의 OIP3 특성을 가지고 있는 것으로 측정되었으며, 이 결과는 기존의 발표된 FET 스위치에 비해 높은 전력 특성이다. A SPST Switch MMIC which used for Microwave Switch Matrix(MSM) of communications satellite payload with multi-beam function has been designed and fabricated. New RE FET switch configuration has been devised to improve power characteristics and isolation. Input and output return losses are better than another switches reported previously for both On and Off states. The MMIC chips were fabricated in 0.15um GaAs pHEMT process and measured insertion loss less than 2.0dB and isolation more than 63dB in the frequency range of 3GHz$\∼$4GHz. Output 3rd order interceptpoint above 32dBm has been recorded and the value is very high even though the unit pHEMT has gate width of 0.2mm and only four pHEMT are used in the MMTC.
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.
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.