X-대역 12-W 급 고출력증폭기 MMIC 개발

장동필,노윤섭,이정원,안기범,엄만석,염인복,나형기,안창수,김선주,Chang, Dong-Pil,Noh, Youn-Sub,Lee, Jeong-Won,Ahn, Ki-Burm,Uhm, Man-Seok,Yom, In-Bok,Na, Hyung-Ki,Ahn, Chang-Soo,Kim, Sun-Joo 한국군사과학기술학회 2009 한국군사과학기술학회지 Vol.12 No.4

In this paper, we described the design and test results of a high output power amplifier MMIC developed by using 0.5um power pHEMT processes on a 6-inch GaAs wafer for the X-band T/R module application. In the MMIC design, we have used a simple on-chip gate active bias technology to compensate the threshold-voltage variation of pHEMT during the fabrication process and 16-to-1 power combining method to achieve the output power over 10watt. The fabricated chip has an output power over 12watts and maximum PAE of 32% over the frequency range of fo +/-750MHz.

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.

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.

Ku-대역 BiCMOS 저잡음 증폭기 설계

장동필(Dong-Pil Chang),염인복(In-Bok Yom) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.2

0.25 ㎛ SiGe BiCMOS 공정을 이용하여 Ku-대역 저잡음 증폭기가 설계 및 제작되었다. 개발된 Ku-대역 저잡음 증폭기는 BiCMOS 공정의 HBT 소자를 이용하여 설계되었으며, 9~14 ㎓ 대역에서 2.05 ㏈ 이하의 잡음 지수 특성과 19 ㏈ 이상의 이득 특성을 가지고 있다. 제조 공정과 관련되어 제공된 PDK의 부정확성 및 부족한 인덕터 라이브러리를 보완하기 위하여 p-tap 값 최적화와 인덕터의 EM 시뮬레이션 기법 등을 활용하였다. 총 2회의 제작 공정을 수행하였으며, 최종 제작된 Ku-대역 저잡음 증폭기는 0.65 ㎜×0.55 ㎜의 크기로 구현되었다. 특히 최종 제작된 저잡음 증폭기의 레이아웃에서 입/출력 RF Pad와 Bias Pad 등을 제외하고 약 0.4 ㎜×0.4 ㎜ 정도의 크기를 갖도록 조정되어 다기능 RFIC의 증폭단으로 활용되었다. A Ku-band low noise amplifier has been designed and fabricated by using 0.25 um SiGe BiCMOS process. The developed Ku-band LNA RFIC which has been designed with hetero-junction bipolar transistor(HBT) in the BiCMOS process have noise figure about 2.0 ㏈ and linear gain over 19 ㏈ in the frequency range from 9 ㎓ to 14 ㎓. Optimization technique for p-tap value and electro-magnetic(EM) simulation technique had been used to overcome the inaccuracy in the PDK provided from the foundry service company and to supply the insufficient inductor library. The finally fabricated low noise amplifier of two fabrication runs has been implemented with the size of 0.65 ㎜×0.55 ㎜. The pure amplifier circuit layout with the reduced size of 0.4 ㎜×0.4 ㎜ without the input and output RF pads and DC bais pads has been incorporated as low noise amplication stages in the multi-function RFIC for the active phased array antenna of Ku-band satellite VSAT.

저비용 X-대역용 광대역폭 GaAs 저잡음 증폭기 MMIC 개발

장동필(Dong-Pil Chang),염인복(In-Bok Yom) 한국통신학회 2012 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.6

40GHz 대역 0.5W 전력 증폭기 설계 및 제작

장동필(Dong- Pil Chang),엄만석(Man-Seok Uhm),염인복(In-Bok Yom) 대한전자공학회 2000 대한전자공학회 학술대회 Vol.2000 No.11

밀리미터파 대역 패키징을 위한 이중 본드와이어와 리본의 광대역 특성

김진양,장동필,염인복,이해영,Kim, Jin-Yang,Chang, Dong-Pil,Yom, In-Bok,Lee, Hai-Young 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.7

와이어본딩 기법은 공정이 쉽고 신뢰성이 우수하기 때문에 현재의 초고주파 회로 제작에 가장 일반적으로 사용되는 접속선 기술이다. 그러나, 밀리미터파 대역의 높은 주파수에서는 본드와이어에 의한 기생특성이 크게 증가하며, 이러한 기생특성은 시스템 전체의 성능에 큰 제한을 가져온다. 본 논문에서는 $20{\sim}35$ GHz의 광대역에서 본드와이어의 전송특성을 해석하고 측정하였으며, 그 견과를 리본의 특성과 비교하였다. 측정 및 비교 결과 이중 본드와이어 구조를 사용함으로써 35 GHz 까지 0.55 dB 이내의 작은 삽입 손실특성을 얻을 수 있었으며, 측정 주파수 전 대역에 걸쳐 리본과 거의 같은 특성을 나타내었다. 따라서 다중 와이어본딩 기법이 성능과 공정 측면에서 리본보다 밀리미터파 대역용 패키징에 더욱 적합함을 확인하였다. The wirebonding is a common interconnection technique for modern microwave devices because of rather simple and reliable processes involved. At millimeter-wave frequencies, however, the bondwire parasitics are significant and consequently limit the external performance of packaged devices. In this paper, we represent wideband characterization of multiple bondwires and ribbon in a frequency range from 20 to 35 GHz. From these results, the double bondwire shows very small insertion loss less than 0.55 dB up to 35 GHz and its performance is comparable to that of the ribbon in the millimeter-wave frequencies. Therefore, the wirebonding is very suitable for millimeter wave packaging in terms of performance and manufacturing cost.

E-대역 저잡음증폭기 MMIC 에 관한 연구

신동환(Shin Dong Hwan),장동필(Chang Dong Pil),염인복(Yom In Bok),류근관(Ryu Keun Kwan) 한국통신학회 2010 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6

Design and Fabrication of 26.4 GHz Local Oscillator for Satellite Payload

신동환,류근관,장동필,이문규,염인복,오승엽,Shin Dong-Hwan,Ryu Keun-Kwan,Chang Dong-Pil,Lee Moon-Que,Yom In-Bok,Oh Seung-Hyeub The Korean Institute of Communications and Informa 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.2A

본 논문에서는 위성 탑재체용 26.4 GHz 국부 발진기를 설계 제작하였다. 제작된 발진기는 고안정도와 고신뢰도를 갖는 기본 주파수 발생부와 기본 주파수 발생부로부터 생성된 8.8 GHz의 신호를 3체배하여 26.4 GHz의 최종 발진 주파수를 만들어내는 주파수 체배부로 구성되어 있다. 기본 주파수 발생부는 샘플링 위상비교기(Sampling Phase Detector)를 이용한 위상 고정 방식의 발진기로 구성하였으며 고안정도를 갖는 OCXO를 기준 주파수원으로 사용하였다. 주파수 체배부는 자체 설계한 MMIC 3체배기와 증폭기를 이용하여 크기와 무게를 줄일 수 있었다. 개발된 국부 발진기는 +11 dBm 이상의 출력 전력과 10 kHz와 100 kHz의 오프셋 주파수에서 각각 -96 dBc/Hz와 -105 dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 나타내며, 설계 요구규격을 모두 만족한다. A 26.4 GHz phase locked oscillator(PLO) for communication satellite transponder is developed. The PLO consists of fundamental frequency generation module(FFGM) and frequency multiplication part(FMP). The signal of 26.4 GHz is generated through frequency tripling process of 8.8 GHz fundamental frequency. Phase locking technique using sampling phase detector(SPD) is adopted to design the FFGM. The MMIC tripler and amplifier are also designed for the reduction of the size and mass of FMP. The phase noise characteristics are exhibited as -96 dBc/Hz at 10 tHz offset frequency and -105 dBc/Hz at 100 kHz offset frequency, respectively, with the output power over 11 dBm. All performance parameters are complied with the design requirements.

X-대역 10W 급 고출력증폭기 MMIC 에 관한 연구

노윤섭(Noh Youn Sub),장동필(Chang Dong Pil),신동환(Shin Dong Hwan),염인복(Yom In Bok) 한국통신학회 2010 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6