멀티미디어 전송을 위한 무선가입자용 RF-모듈의 설계 및 제작

김상태,신철재,Kim, Sang-Tae,Shin, Chull-Chai 한국전기전자학회 1999 전기전자학회논문지 Vol.3 No.2

본 논문에서는 W-CDMA 이용한 10 [MHz]의 채널 대역폭을 갖는 다중채널 무선가입자망 단말기용 RF-모듈을 설계 제작하였다. RF-모듈은 송수신전단, 주파수합성기, 변복조기 및 전력제어회로로 구성하였다. 제작한 RF-모듈에 대한 시험결과 송신전력은 250 [mW], 통과대역내의 진폭과 위상왜곡을 측정한 전력의 평탄도는 ${\pm}1.5[dB]$를 얻었다. 또한 송신시 확산신호의 Chip Rate는 8.312 [Mcps]를 얻었고, 주파수합성기에 대한 측정결과는 RF 대역과 변복조를 위한 국부발진신호 주파수는 설계규격을 만족하였다. 수신전계강도특성과 AGC의 동작범위는 모두 60 [dB]로 만족하였고, RF-모듈과 기저대역과의 연동여부를 확인하기 위해 페이저도와 눈패턴을 측정한 결과 좋은 결과를 얻었다. In this paper, the RF-modules composed of front-end, frequency synthesizer, modulator/demodulator and power control multi channel WLL personal system for W-CDMA using 10 [MHz] RF channel bandwidth has been implemented and considered. The measured transmission power is 250 [mW] which is very close to the required value. The measured flatness of power at the final output stage is ${\pm}1.5[dB]$ over the required bandwidth of the receiver. In addition, it is found that the chip rate transmitting spread signal is set to 8.192 [MHz], the required rate. The frequencies of RF_LO signal and LO signal of the modulator and the demodulator measured by a frequency synthesizer are satisfied with design requirements. The operating range of the receiving strength signal indicator and AGC units shows 60 [dB] respectively. Also the measured phasor diagram and eye pattern for deciding the RF modules compatible with baseband digital signal processing part are shown good results.

유전체가 다층으로 코팅된 평행 2선식 전송선로 해석

천동완,김원기,신철재,Chun Dong-Wan,Kim Won-Ki,Shin Chull-Chai 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.12

본 논문에서는 등각사상 법을 이용해 유전체가 다층으로 코팅된 평행 2선식 전송선로의 특성임피던스 및 유효 유전상수 등을 계산하는 방법을 제안하였다. 먼저 두께 및 유전상수가 다른 유전체가 임의의 N 층으로 코팅되었을 때 평행 2선식 전송선로의 정전용량을 계산하였으며, 이를 이용해 임피던스 및 유효 유전상수 등을 계산하였다. Ansoft 사의 Maxwell 2D를 이용한 시뮬레이션 결과와 비교하였을 때, 계산 결과가 오차범위 4% 이내로 거의 일치함을 알 수 있었다. In this paper, we proposed the method of the characteristic impedance and effective dielectric constant calculations of a parallel-two-wire transmission line coated with multi-layer dielectric material using conformal mapping method. First of all, we calculated the capacitance of the transmission line when coated by N layer dielectric material which has different thickness and dielectric constant and calculated the characteristic impedance and effective dielectric constant using calculated capacitances. When compared with the Maxwell 2D (made by Ansoft Corporation) simulation result calculated result was very similar to the simulation result within the four percent error range.

PIN 다이오드를 이용한 초고주파 4-비트 위상기에 관한 연구

조영송,권혁중,이영철,신철재,Cho, Young-Song,Kweon, Heag-Joong,Lee, Young-Chul,Shin, Chull-Chai 대한전자공학회 1990 전자공학회논문지 Vol. No.

PIN 다이오드를 사용하여 부하선로 방식 위상기와 가변회로 방식 위상기의 설계방법을 제안하였다. 부하선로 방식은 어느 정도 간격을 두고 두개의 서셉턴스를 병렬로 접속하여 구성하고 스위칭 소자의 바이어스에 따른 서셉턴스값의 변화에서 위상차를 얻으므로서 작은 위상변화를 간단한 구성으로 얻었다. 가변회로 방식은 캐패시터와 인덕터로 병렬 T회로를 구성하고 스위칭 소자의 바이어스에 따른 회로의 기본 구성이 바뀌어지는 방식으로, 저역통과 상태와 고역통과 상태를 유출하여 큰 위상차를 얻었다. 중심 주파수 6GHz에서 대부분의 설계사항은 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 최적화 시켰다. 또한 마이크로스트립 선로의 비유전율 2.94인 기판에 Owen 식을 이용하여 계산하였다. 측정치는 평균 위상 오차 $10^{\circ}$ 미만으로 이론치와 거의 같음을 알 수 있었다. In this paper, we design the 4-bit phase shifter which have $22.5^{\circ},45^{\circ},90^{\circ}$ and $180^{\circ}$ phase shift by applying the loaded line and switched network phase shifter. Its phase shift is variable with changing of the stub and passive device parameters. The experiments show the 6.5 dB average insertion loss and $10^{\circ}$ average phase error at center frequency, 6GHz. The results of experiment agree well with the theories except $180^{\circ}$ phase shifter.

T자형 슬롯을 갖는 CPW 방향성 결합기

박정훈,이창언,최경민,신철재,Park Jeong boon,Lee Chang on,Choi Kyung min,Shin Chull chai 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.4A

본 논문에서는 뒷면도체를 부동도체로 갖는 CPW 방향성 결합기에서 방향성 향상을 위한 뒷면도체의 변형에 관하여 논하였다. 이때 뒷면도체는 dumbbell 모양의 일반화된 구조와 그 변형구조로 가운데 부분이 완전히 제거된 경우도 가지며, 결합도의 감소를 막기 위한 보완구조로 접지면에서 T자형으로 확장된 슬롯을 함께 사용하였다. T자형 슬롯을 갖고 뒷면도체의 변형을 통한 방향성의 개선방법은 결합도의 큰 감소 없이 방향성 개선을 이룰 수 있다. 1 GHz에서 설계된 T자형 슬롯과 뒷면도체를 갖는 CPW 방향성 결합기는 full-wave analysis를 사용한 EM solver의 계산 결과 및 측정 결과를 통하여 큰 결합특성의 감소 없이 높은 방향성 특성을 가짐을 확인하였다. In this paper, compensation structures are proposed in the CPW directional couplers with finite-extent backed conductor for tight coupling. The proposed structures are realized T-shaped expanded slots and modified finite-extent backed conductor in CPW coupled structure. The T-shaped expanded slots was used to avoide reduced coupling and modified finite extent backed conductor of dumbbell shape was used to enhance directivity and matching. The designed CPW directional couplers at 1 GHz has good directivity without reducing coupling in simulation by EM solver based on full-wave analysis and measurements.

전력선통신을 위한 고압 배전선로의 방사전계강도 계산

천동완,박영진,김관호,신철재,Chun Dong-wan,Park Young-jin,Kim Kwan-ho,Shin Chull-chai 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.12A

In this paper, the radiative electric field intensity due to the communication signal and conductive noise is calculated in overhead medium voltage power lines for power line communication. The input impedance is calculated by means of 2 port equivalent model of medium voltage power line network and basic transmission line theory. And then, currents is calculated by calculated input impedance and finally, the emissive electric field is calculated. The input impedance appears like a standing wave form with a fixed cycle because high reflection at the input terminal due to the characteristic impedance of medium voltage power line is very large. A calculated current and radiative electric field also appears like this form. From the measurement results, the measured results are very similar to the calculated results. 본 논문에서는 전력선 통신을 위해 사용되는 고압 배전선로에서 통신신호 및 잡음신호에 의해 방사되는 방사전계강도를 계산하였다. 전력선 통신 네트워크의 2포트 등가모델 및 기본적인 전송선로 이론을 이용해 입력임피던스를 계산하였다. 그리고 계산된 입력임피던스를 이용해 전력선상 전류를 계산하고 최종적으로 방사전계강도를 계산하였다. 전력선의 특성임피던스가 매우커서 입력 단에서의 반사가 심하기 때문에 입력임피던스는 일정한 주기를 가지는 정재파 형태를 가진다. 계산된 전류 및 방사전계 또한 이러한 형태임을 알 수 있었다. 실제 측정한 결과계산 치와 측정치가 매우 유사함을 알 수 있었다.

전력선통신을 위한 고압 배전선로의 임피던스 특성

천동완,박영진,김관호,신철재,Chun Dong-wan,Park Young-jin,Kim Kwan-ho,Shin Chull-chai 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.11

본 논문에서는 전력선 통신(PLC) 시스템에 사용되는 고압 배전선로의 임피던스 특성을 해석하였다. 해석을 위해 전력선 통신 네트워크의 2포트 등가모델을 구현하였다. 등가모델 및 기본적인 전송선로 이론을 적용하여 전력선 통신 입력 단에서의 임피던스를 계산하였다. 또한 고압 커플러, 동축케이블 등의 특성을 제거한 전력선 자체의 입력임피던스를 계산하였다. 계산결과의 검증을 위해 고압 실증시험장에서 측정을 하였다. 측정결과 전력선 자체의 입력 임피던스는 $200\~300\;{\Omega}$의 값을 가졌으며, 주파수가 증가할수록 전력선 특성임피던스의 절반에 수렴하였다. 또한 측정치와 계산치가 매우 유사하였다. In this paper, impedance characteristics of overhead medium-voltage (MV) power line for power line communication (PLC) is analyzed. For analysis, a two-port equivalent network model of MV power lines is derived. By applying the equivalent model and basic transmission line theory, input impedance at the signal induction part is calculated. And also calculated input impedance of power line itself that the medium voltage coupler and coaxial cable effect are removed. For verification, impedance of power lines is measured at a test field for an MV PLC. The results show that impedance of MV power line itself is between $200\;{\Omega}\;and\;300\;{\Omega}$ and converges to a half of their characteristic impedance with increasing frequency. And also measured data is very similar to calculated data.

주기적인 계단형 스터브를 갖는 소형화된 하이브리드 Branch-Line 결합기와 Rat-Race 결합기

이창언,김원기,김상태,신철재,Lee Chang On,Kim Won-Ki,Kim Sang-Tae,Shin Chull-Chai 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.12

본 논문에서는 마이크로스트립 전송선로에 주기적으로 계단형 스터브를 부가하여 물리적 길이를 소형화시킨 마이크로스트립 전송선로를 나타내었다. 주기적인 계단형 스터브는 quasi-static analysis와 전송선 이론을 바탕으로 한 등가모델로 병렬로 부가된 커패시턴스 역할을 함을 보였으며, 기존의 일반 스터브를 이용한 경우보다 짧은 길이의 스터브로 높은 커패시턴스 부가 효과를 얻을 수 있음을 보였다. 그리고 이러한 선로를 이용하여 소형화된 branch-line 결합기와 rat-race결합기를 설계하였다. 1.8 ㎓에서 구현된 각각의 결합기는 677 ㎟, 913 ㎟으로 일반적인 결합기에 비해 그 크기가 62%, 45%로 다른 소자의 부가 없이 단지 전송선로의 변형만을 통해 매우 효과적으로 축소되었다. In this paper, we introduce the advanced compact transmission line with periodic stepped stubs. They are more effective than normal stubs in ATL. The short stepped stubs loading of transmission line work as effective shunt capacitance and that was proved by equivalent circuit based on transmission line theory and quasi-static analysis. And the compact branch-line coupler and the compact rat-race coupler via proposed compact microstrip line were designed at 1.8 ㎓. They have 677 ㎟ and 913 ㎟, respectively, and they are 62% and 45% of normal design.

등각사상 법을 이용한 접지 면에 어퍼처를 갖는 차폐된 마이크로스트립 선로 해석

천동완,이진택,김원기,신철재,Chun Dong-Wan,Lee Jin-Taek,Kim Won-Ki,Shin Chull-Chai 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.10

In this paper, we proposed the method of the characteristic impedance and effective dielectric constant calculations of the shielded microstrip line with ground aperture using conformal mapping method. This method has advantages that can calculate the transmission parameters without using any other numerical method because present the closed form equations. First of all, we supposed the signal propagate with the microstrip mode(Quasi-TEM) and calculated the capacitance divide by three sections and calculated the characteristic impedance and effective dielectric constant using calculated capacitances. From the HFSS simulation result, calculated result was very similar to the simulation result within the five percent error range. 본 논문에서는 등각사상 법을 이용해 접지 면에 어퍼처를 갖는 차폐된 마이크로스트립 선로의 특성임피던스 및 유효 유전 상수 등을 계산하는 방법을 제안하였다. 이 방법은 닫힌 형태의 공식을 제시하기 때문에 따로 어떠한 수치해석 방법을 쓰지 않고도 선로 파라미터들을 계산할 수 있다는 장점이 있다. 먼저 신호가 마이크로스트립 모드(Quasi-TEM)로 진행한다고 가정하고 차폐된 선로를 세 부분으로 나누어 정전 용량을 계산하고 계산된 부분별 정전 용량들을 이용해 임피던스 및 유효 유전상수를 계산하였다. HFSS 시뮬레이션 결과, 계산 결과가 시뮬레이션 결과와 오차범위 $5\%$ 이내로 거의 일치함을 알 수 있었다.

전력선 통신 시스템의 입력 임피던스 계산

천동완,이진택,박영진,김관호,신철재,Chun, Dong-wan,Lee, Jin-taek,Park, Young-Jin,Kim, Kwan-Ho,Shin, Chull-Chai 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.9A

본 논문에서는 중 전압 전력선을 이용한 전력선 통신대 LC) 네트워크의 입력임피던스를 계산하였다. 먼저 전송 선로 모델을 이용하여 전력선 통신 네트워크의 입출력 단 모델을 제시하였으며, 여기에 전력선의 방사성 손실, 도체손실, 유전체 손실 등에 의한 감쇠상수를 적용시켜 임피던스를 계산하였다 계산결과 방사성 손실에 의한 강쇠 가 가장 크게 나타났으며, 전력선의 특정임피던스가 매우커서 입력 단에서의 반사가 심하기 때문에 입력임피던스 가 일정한 주기를 가지는 정재파 형태로 나타남을 알 수 있었다 또한 입력임피던스의 주기는 동축선로의 길이에 주로 의존하고, 크기는 주로 전력선의 특성임피던스 및 손실에 의존하였다 실제 측정결과 계산 치와 측정치가 매 우 유사함을 알 수 있었다. In this paper, we calculated the input impedance of the power line communication(PLC) networks using medium voltage power line. First of all, we proposed input and output teoninal model of PLC network, and calculated the input impedance applying the attenuation constants by radiation loss, conductor loss, dielectric loss. From the calculation result, we knew that the attenuation by radiation loss was largest, and the input impedance appears like a standing wave fonn with a fixed cycle because the high reflection at the input terminal for the characteristic impedance of the power line is very large. And also the cycle of input impedance depends on the coaxial cable length, and the amplitude depends on the characteristic impedance of power line and losses. From the measurement result, calculated result was very similar to the measured result.

FDTD 법을 이용한 광대역 전자기 결합 마이크로스트립 안테나의 설계

장용웅,신호섭,김남,박익모,신철재,Jang, Yong-Woong,Shin, Ho-Sub,Kim, Nam,Park, Ik-Mo,Shin, Chull-Chai 한국전자파학회 1998 한국전자파학회논문지 Vol.9 No.4

본 논문에서는 유한차분 시간영역법(FDTD)를 이용하여 단일 마이크로스트립 안테나와 기생소자를 갖는 광 대역 마이크로 스트립 안테나의 특성을 해석하고, 최대 대역폭을 갖는 안테나를 설계하였다. 유한차분 시간영역 법에 의한 수치 해석 결과뜰 Fourier 변환하므로 주파수 영역에서의 반사손실, 입력 임피던스, 복사 패턴 동의 특성을 계산하였다. 이 안테나의 구동소자의 폭, 구동소자와 기생 소자 사이의 간격, 기생소자의 폭과 넓이 변화 에 따라 안테나의 입력 임피던스 및 반사손실, 전압 정재파비 둥의 특성이 변하고, 광대역 특성을 가진다. 따라서 서로 다른 소자틀은 다른 주파수에서 공진되고, 이러한 공진이 대역폭올 향상시킨다. 계산 및 측정한 결과, 결합성을 갖는 마이크로스트립 안테나는 단일 마이크로스트립 안테나의 면적에 약 2배 증가한 반면, 대역폭은 단일 마이크로스트립 안테나에 비해 약 4배 이상 개선되었다. 이러한 계산 결과들은 본 실험의 측정치와 비교적 잘 일치하였다. In this paper, characteristics of the wide band microstrip antennas with parasistic element are analyzed by the Finite Difference Time Domain(FDTD) method, and antenna parameters are optimized to get maximum bandwidth, retern loss, input impedance, and radiation pattern are calculated by Founier transforming the time domain results. The characteristics of the antenna are varied and the bandwidth of the antenna is broaded as a length and a width of the driven element, a gap of the driven element and the parasitic element, a width and a length of parasitic element. So the different patchs are resonating at different frequencies and this multipule resonance increase the bandwidth. The Results of the calculation and measurement, the size of the antenna with parasitic element is about a twice larger than a microstrip antenna, but bandwidth is four times better than a microstrip antenna. And these results were in relatively good accordance with the measured values.