Single Balanced Monolithic Diode Mixer Using Marchand Balun for Millimeter-Wave Applications

류근관,김성찬 한국전기전자학회 2012 전기전자학회논문지 Vol.16 No.2

In this paper, we reported on a single balanced monolithic diode mixer using Marchand balun for millimeter-wave applications. The single balanced monolithic mixer was fabricated using drain-source-connected pseudomorphic high electron mobility transistor (PHEMT) diodes considering the PHEMT MMIC full process. The average conversion loss is 16 dB in the RF frequency range of 81 ~ 86 GHz at LO frequency of 75 GHz with LO power of 10 dBm. The RF-to-LO isolation characteristics are greater than -30 dB and the total chip size is 1.0 mm × 1.35 mm.

LTCC를 이용한 push-push 유전체 공진 발진기의 설계 및 제작

류근관,오일덕,김성찬,Ryu, Keun-Kwan,Oh, Eel-Deok,Kim, Sung-Chan 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.3

LTCC(low temperature co-fired ceramic) 공정의 다층기판을 이용하여 push-push 유전체 공진 발전기를 설계 및 제작하였다. 중심주파수 8GHz를 갖는 직렬 궤환형의 단일 유전체 공진 발진기를 설계하고 이를 이용하여 중심주파수 16GHz인 push-push 유전체 공진 발진기를 설계하였다. 발전기의 회로 크기에 큰 영향을 미치는 바이어스 회로를 LTCC 다층구조의 중간층에 배치함으로써 일반적인 단층기판을 이용한 경우에 비해 발진기 회로의 크기를 크게 줄 일 수 있었다. 제작된 push-push 유전체 공진 발진기의 측정결과 기본 주파수 및 3차 고조파 억압특성은 각각 15dBc 및 25dBc 이상의 특성을 나타내었으며 발진기의 위상잡음 특성은 -102dBc/Hz@100KHz 및 -128dBc/Hz@1MHz의 특성을 각각 나타내었다. The push-push DRO(dielectric resonator oscillator) using a multi-layer structure of LTCC(low temperature co-fired ceramic) fabrication is designed. After the single DRO of series feedback type in the center frequency of 8GHz is designed, the push-push DRO in the center frequency of 16GHz including the Wilkinson power combiner is designed. The bias circuit affecting the size of oscillator are embedded in the intermediate layer of the LTCC multi-layer substrate. As a result, the large reduction in the size of VCO is obtained compared to the general oscillator on the single layer substrate. Experimental results show that the fundamental and third harmonics suppression are above 15dBc and 25dBc, respectively, and phase noise characteristics of the push-push DRO presents performance of -102dBc/Hz@100KHz and -128dBc/Hz@1MHz offset frequencies from carrier.

Ka-band 위성 중계기용 저위상잡음 국부발진기의 설계 및 제작

류근관,이문규,염인복,이성팔 한국전자파학회 2002 한국전자파학회논문지 Vol.13 No.6

본 논문에서 는 Ka-band 위 성 중계 기용 국부발진기 의 EM(Engineering Model)을 설계 및 제작하였다. 루프 대역 밖의 위상잡음을 개선하기 위해서 고임피던스 변환기를 이용한 낮은 위상잡음의 전압제어 발진기를 설계하고 샘플링위상비교기(Sampling Phase Detector)를 사용하여 전압제어 발진기를 고안정의 OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)에 위상 고정시킴으로써 루프 대역 내의 위상잡음을 개선하였다. 개발된 국부발진기는 43.83 dBc 이상의 고조파 억압특성을 가지고 있으며 공급전력은 15 V, 160 mA를 필요로 한다. 위상잡음은 -102.5 dBc/Hz @10 KHz와 -104.0 dBc/Hz @100 KHz의 특성을 나타내며 출력전력은 -20 - +7$0^{\circ}C$의 온도 범위에서 13.50 dBm$\pm$0.33 dB의 특성을 얻었다. The EM(Engineering Model) LO(Local Oscillator) is designed for Ka-band satellite transponder. The VCO(Voltage Controlled Oscillator) is implemented using a high impedance inverter coupled with dielectric resonator to improve the phase noise performance out of the loop bandwidth. The phase of VCO is locked to that of a stable OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator) by using a SPD(Sampling Phase detector) to improve phase noise performance in the loop bandwidth. This LO exhibits the harmonic rejection characteristics above 43.83 dBc and requires 15 V and 160 mA. The phase noise characteristics are performed as -102.5 dBc/Hz at 10 KHz offset frequency and -104.0 dBc/Hz at 100 KHz offset frequency, respectively, with the output power of 13.50 dBm$\pm$0.33 dB over the temperature range of -20~+7$0^{\circ}C$.

Ka-band위성 중계기용 국부발진기의 우주인증모델(EQM) 개발

류근관,이문규,염인복,이성팔 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.4

본 논문에서는 저 위상잡음 특성을 갖는 Ka-band 위 성 중계 기용 국부발진기 의 우주인증모델(EQM)을 개발하였다. 국부발진기의 루프대역 밖의 위상잡음을 개선하기 위하여 유전체 공진기와 결합하는 마이크로스트립 라인을 고임피던스 인버터로 설계하여 전압제어 발진기를 설계하였다. 또한 기구물의 구조해석 및 기판의 열해석이 수행되었으며 설계된 우주인증모델의 국부발진기는 전기적 시험 및 환경시험을 거쳐 EQM 수준의 Ka-band용 위성중계기에 탑재되었다. 제작된 국부발진기는 52 ㏈c 이상의 고조파 억압특성을 가지고 있으며 1.3 W 이하의 낮은 전력을 요구한다. -15∼+$65^{\circ}C$의 온도변화에서 위상잡음은 -101.33 ㏈c/Hz ⓐ10 KHz와 -114.33 ㏈c/Hz ⓐ100 KHz의 우수한 특성을 나타내며 출력전력은 14.0$\pm$0.17㏈m을 얻었다. A low phase noise EQM(Engineering Qualified Model) LO(Local Oscillator) has been developed for Ka-band satellite transponder. A VCDRO(Voltage Controlled Dielectric Resonator Oscillator) is also designed using a high impedance inverter coupled with dielectric resonator to improve the phase noise performances out of the loop bandwidth. The mechanical analysis fur housing and the thermal analysis fur circuit board are achieved. This EQM LO is applied to Ka-band satellite transponder of EQM level after environmental experiments for space application. The LO has the harmonic suppression characteristics above 52 ㏈c and requires low power consumption under 1.3 watts. The phase noise characteristics are exhibited as -101.33 ㏈c/㎐ at 10 ㎑ offset frequency and -114.33 ㏈c/㎐ at 100 ㎑ offset frequency, with the output power of 14.0 ㏈m${\pm}$0.17 ㏈ over the temperature range of -15∼+65$^{\circ}C$.

위상잡음을 개선한 Ka-band 위성 중계기용 Engineering Model 발진기의 설계

류근관,이문규,염인복,이성팔 한국전자파학회 2002 한국전자파학회논문지 Vol.13 No.1

본 논문에서는 Ka-band 위성 중계기용 국부 발진기에 사용하게 될 전압제어 발진기의 EM(Engineering Model)을 비선형 방법으로 설계하였다. 전압제어 발진기의 위상잡음을 개선하기 위하여 공진기로 사용되는 유전체 공진기와 결합하는 마이크로스트립 라인을 high impedance inverter로 구현함으로써 공진회로의 quality factor를 우수하게 유지하여 능동소자에 전달되도록 하였다. 개발된 전압제어 발진기는 0~12 V의 제어전압으로 9.7965~9.8032 GHz의 튜닝범위를 가지며 공급전력은 8V, 17mA를 필요로 한다. 제작된 전압제어 발진기의 위상잡음은 -96.51 dBc/Hz ⓐ10 KHz와 -116.5 dBc/Hz ⓐ100 KHz의 특성을 나타내며 출력전력은 7.33 dBm을 얻었다. The EM(Engineering Model) VCO(Voltage Controlled Oscillator) is nonlinear designed for LO(Local Oscillator) of Ka-band satellite transponder. The microstripline coupled with dielectric resonator is implemented as a high impedance inverter to improve the phase noise, and the quality factor of resonant circuit can be transferred to active device with the enhanced loaded quality factor. The developed VCO has the oscillating tuning range of 9.7965~9.8032 GHz for the control voltage range of 0~12 V. This VCO requires the DC power of 8 V and 17 mA. The phase noise characteristics are -96.51 dBc/Hz @10 KHz and -116.5 dBc/Hz @100 KHz, respectively. And, the output power of 7.33 dBm is measured.

학생 잠재력인가? 부모 경제력인가?

류근관,조성진,김세직,한신갑,이수형 서울대학교 경제연구소 2015 경제논집 Vol.54 No.2

Ka-band용 Double Balanced MMIC Mixer의 설계 및 제작

류근관 한국정보통신학회 2004 한국정보통신학회논문지 Vol.8 No.2

본 논문에서는 TRW사의 InGaAs/GaAs p-HEMT 공정의 쇼트키 다이오드를 이용하여 Ka대역용 하향수신변환기에 이용할 수 있는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 주파수 혼합기를 설계 및 제작하였다. RF는 30.6∼31.0 ㎓이고 LO 9.8 ㎓를 이용하여 IF 20.8∼21.2 ㎓를 얻을 수 있는 본 MMIC 주파수 혼합기는 발룬의 크기를 줄이기 위해 LO와 IF 단자를 서로 바꾸어 설계함으로써 전체 회로의 크기를 줄일 수 있었다. 제작된 MMIC 주파수 혼합기의 크기는 3000umx1500um이며 on-wafer 측정 결과 대역 내에서 7.8㏈ 이하의 변환손실을 얻었다. 또한 27㏈ 이상의 LO-RF 격리도, 19㏈ 이상의 LO-IF 격리도 및 39㏈ 이상의 RF-IF 격리도를 각각 얻었다. A MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) mixer chip using the schottky diode of InGaAs/CaAs p-HEMT process has been developed for receiver down converter of Ka-band. A different approach of MMIC mixer structure is applied for reducing the chip size by the exchange of ports between IF and LO. This MMIC covers with RF (30.6∼31.0㎓)and IF (20.8∼21.2㎓). According to the on-wafer measurement, the MMIC mixer with miniature size of 3.0mm1.5mm demonstrates conversion loss below 7.8㏈, LO-to-RF isolation above 27㏈, LO-to-IF isolation above 19㏈ and RF-to-IF isolation above 39㏈, respectively.

High-performance CPW MMIC LNA Using GaAs-based Metamorphic HEMTs for 94-GHz Applications

류근관,이진구,김성찬,안단 한국물리학회 2010 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.56 No.5

In this paper, we report on a high-performance low-noise amplifier (LNA) using metamorphic high-electron-mobility transistor (MHEMT) technology for 94-GHz applications. The 100 ㎚ × 60 ㎛ MHEMT devices for the coplanar MMIC LNA exhibited DC characteristics with a drain current density of 655 mA/mm and an extrinsic transconductance of 720 mS/mm. The current gain cutoff frequency (fT ) and the maximum oscillation frequency (fmax) were 195 GHz and 305GHz, respectively. Based on this MHEMT technology, coplanar 94-GHz MMIC LNAs were realized,achieving a small signal gain of more than 13 dB between 90 and 100 GHz and a small signal gain of 14.8 dB and a noise figure of 4.7 dB at 94 GHz.

HEMT 를 이용한 15 GHz HMIC / MIC Oscillator 설계 ( A Design of the 15GHz HMIC / MMIC Oscillator using HEMT )

류근관,연영호,한충수,이찬주,윤형섭,홍의석 한국통신학회 1996 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.15 No.1

비접촉 마이크로웨이브 프루브 시스템의 I/Q Demodulator를 위한 MMIC Mixer의 설계

류근관,김성찬,Ryu, Keun-Kwan,Kim, Sung-Chan 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.5

A MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) mixer chip using the Schottky diode of an GaAs p-HEMT process has been developed for the I/Q demodulator of non-contact near field microwave probing system. A single balanced mixer type is adopted to achieve simple structure of the I/Q demodulator. A quadrature hybrid coupler and a quarter wavelength transmission line for 180 degree hybrid are realized with lumped elements of MIM capacitor and spiral inductor to reduce the mixer chip size. According to the on-wafer measurement, this MMIC mixer covers RF and LO frequencies of 1650MHz to 2050MHz with flat conversion loss. The MMIC mixer with miniature size of $2.5mm{\times}1.7mm$ demonstrates conversion loss below 12dB for both variations of RF and LO frequencies, LO-to-IF isolation above 43dB and RF-to-IF isolation above 23dB, respectively. 본 논문에서는 비접촉 마이크로웨이브 프루브 시스템의 I/Q demodulator를 위한 MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) mixer chip을 GaAs p-HEMT 공정의 Schottky 다이오드를 이용하여 설계 및 제작하였다. 프루브 시스템의 I/Q demodulator 구조를 단순화하기 위해 single balanced 구조의 mixer를 채택하였다. Single balanced mixer에서 $90^{\circ}$hybrid coupler와 ${\lambda}/4$ 전송선로를 이용하여 $180^{\circ}$hybrid를 설계하였으며 이를 MIM 커패시터와 spiral 인덕터를 이용하여 구현함으로써 mixer chip의 크기를 줄일 수 있었다. On-wafer 측정 결과, 본 논문의 MMIC mixer는 1650MHz ~ 2050MHz의 RF 및 LO 주파수 대역을 포함하고 있으며, 응용 주파수 대역 내에서 RF 및 LO의 변화에 대해 약 12dB 이하의 평탄한 변환손실(conversion loss) 특성을 나타내었다. 또한, MMIC mixer chip은 $2.5mm{\times}1.7mm$의 초소형 크기를 가지며 LO-IF 및 RF-IF의 격리도는 각각 43dB 및 23dB 이상의 특성을 나타내었다.