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임평순(Pyung-Soon Im),이동현(Dong-Hyun Lee),염경환(Kyung-Whan Yeom) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.7
논리회로로 구성된 위상주파수 검출기(Phase Frequency Detector: PFD)는 집적회로 구현의 용이성으로 인해 위상잠금회로(Phase Locked Loop: PLL)에 널리 사용되고 있다. 반면, 주파수 잠금회로(Frequency Locked Loop: FLL)는 PLL에서 기준발진기를 제거하고 공진기가 기준발진기 역할을 하는 구성이다. FLL 구성에는 주파수 검출기(Frequency Detector: FD)가 반드시 필요하며, 통상적으로 혼합기(mixer)로 구성된 주파수 검출기를 이용한 FLL을 구성하게 된다. 본 논문에서는 혼합기를 이용한 FD대신에, PFD의 범용성을 고려하여, 마이크로스트립으로 구성된 1.175 ㎓ 공진기와 PFD를 이용하여 FD를 구성하였다. 또한 설계된 FD를 이용 주파수 1.175 ㎓에서 발진하는 FLL을 구성하였다. 혼합기(mixer)를 이용한 FD로 구성된 FLL과 비교결과 제안된 FLL은 FLL 대역 내에서 혼합기 FD를 이용한 FLL에 비하여 위상잡음 성능이 우수한 것을 확인하였다. A phase frequency detector(PFD) composed of logic circuits is widely used in a phase locked loop(PLL) due to the easy implementation for integrated circuits. A frequency locked loop(FLL) removes the reference oscillator in the PLL, and the resonator serves as a reference oscillator. A frequency detector(FD) is indispensable for the FLL configuration, and a FD, which is usually composed of a mixer is used to build an FLL. In this paper, instead of FD using mixer, a FD is constructed by using 1.175 ㎓ resonator composed of microstrip and PFD taking the versatility of PFD into consideration. Using the designed FD, FLL oscillating at a frequency of 1.175 ㎓ is composed. As a result of comparison with the FLL composed of FD using mixer, it was confirmed that the proposed FLL has better phase noise performance than FLL using mixer FD with FLL bandwidth.
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PIN 다이오드를 이용한 S-대역 고출력 경로선택형 SP4T 설계
염경환(Kyung-Whan Yeom),임평순(Pyung-Soon Im),이동현(Dong-Hyun Lee),박종설(Jong-Seol Park),김보균(Bo-Kyun Kim) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.9
본 논문에서는 PIN 다이오드를 이용한 S-대역 고출력 경로선택형 SP4T 및 SP4T 구동회로의 설계를 보였다. 격리도 개선을 위하여 SP4T의 각 경로(path)는 직렬 및 병렬 PIN 다이오드 2개를 cascade하여 구성하였다. 설계된 SP4T 회로는 칩-형 PIN 다이오드와 박막(thin-film) 기법으로 제작된 20 mil AIN 기판을 사용하여 구현하였다. 또한, 설계된 SP4T의 구동회로는 1개의 multiplexer와 4개의 NMOS-PMOS push-pull 쌍을 이용하여 구성하였다. 온-웨이퍼 측정결과, 제작된 SP4T는 최대 삽입손실 1.1 ㏈, 최소격리도 41 dB의 특성을 보였다. 구동회로의 PIN 다이오드의 on-off, off-on 천이시간은 동일 PIN 다이오드의 패키지를 이용하여 시험하였으며, 모두 약 100 nsec 이하의 천이시간을 보였다. 150 W 입력 고출력 시험 결과, 격리도와 삽입손실은 동축 패키지의 손실 및 부정합을 고려하면 온-웨이퍼 측정결과에 준하는 결과를 얻었다. In this paper, the design of a PIN diode S-band transfer-type SP4T including its driver circuit is presented. Each path of the SP4T is composed of the cascade connection of series-shunt PIN diodes to improve the isolation performance. The SP4T is implemented using chip type PIN diodes and a 20 mil AIN substrate fabricated using thin film technology. The driver circuit for the SP4T is designed using a multiplexer and four NMOS-PMOS push-pull pair. From on-wafer measurement, the fabriacted SP4T shows a maximum insertion loss of 1.1 ㏈ and a minimum isolation of 41 dB. The time performance of the driver circuit is evaluated using the packaged PIN diodes with the identical PIN diode chip, and the transition time for on-off and off-on are below 100 nsec. For an input power level of 150 W, the measured insertion loss and isolation are close to those of the on-wafer measurement taking into consideration of the coaxial package mismatch and insertion loss.
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김욱래(Wook-Lae Kim),이창대(Chang-Dae Lee),김용남(Yong-Nam Kim),임평순(Pyung-Soon Im),이동현(Dong-Hyun Lee),염경환(Kyung-Whan Yeom) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.7
본 논문에서는 주파수 잠금회로(FLL: Frequency Locked Loop)를 이용하여 발진기의 위상잡음을 개선할 수 있음을 보였다. 1차적으로 헤어-핀 공진기를 이용하여 전압제어발진기(VCO)를 제작하였다. 제작된 VCO는 발진주파수 5 GHz에서 위상잡음을 측정한 결과, 1 kHz offset 주파수에서 -53.1 dBc/Hz를 보였다. 위상잡음을 개선하기 위하여, VCO에 5 GHz 공진기로 구성된 주파수 검출기(frequency detector), 루프 필터, 전위변환기(level shifter)를 이용 궤환회로를 구성, 주파수 잠금회로를 구성하였다. 제작된 주파수 잠금회로는 5 GHz의 주파수에서 발진하고, 1 kHz offset 주파수에서 -120.6 dBc/Hz의 위상잡음을 보였다. 따라서 주파수 잠금회로를 이용, VCO의 위상잡음을 획기적으로 약 67.5 dB 개선할 수 있음을 보였다. 또한, 얻어진 주파수 잠금회로를 이용한 발진기의 위상잡음 성능은 수정발진기의 위상잡음과 비견할만한 것이다. In this paper, we showed the phase noise of voltage controlled oscillator(VCO) can be radically improved using FLL(Frequency Locked Loop). At first, a 5 GHz VCO is fabricated using a hair-pin resonator. The fabricated VCO shows a phase noise of -53.1 dBc/Hz at 1 kHz frequency offset. In order to improve the phase noise of the fabricated VCO, a FLL is constructed using the feedback loop that consists of the VCO, a frequency detector composed of 5 GHz resonator, loop-filter, and level shifter. The fabricated FLL is designed to oscillate at a frequency of 5 GHz, and its measured phase noise is about -120.6 dBc/Hz at 1 kHz offset frequency. As a result, the phase noise of VCO can be radically improved by about 67.5 dB applying FLL. In addition, the measured phase noise performance is close to that of crystal oscillator.
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