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GaAs FET소자 모델링을 위한 소신호 모델의 검증과 대신호 모델 추출기 개발
최형규,전계익,김병성,이종철,이병제,김종헌,김남영 한국전자파학회 2001 한국전자파학회논문지 Vol.12 No.5
본 논문에서는 초고주파 회로에 사용되는 GaAs FET의 대신호 모델 추출기 개발에 관하여 다루었다. 모델링을 하기에 앞서 모델링에 필요한 대량의 측정 데이터를 얻기 위하여 컴퓨터에서 자동제어가 가능한 측정프로그램을 개발하였고 측정계에서 생기는 전압강하를 막기 위해 전압 강하 보상을 위한 알고리즘을 측정프로그램에 추가하였다. 소신호 모델은 대신호 모델의 복잡도를 고려하여 7개의 내부 파라미터를 갖는 소신호 모델을 사용하였으며 각 바이어스에서의 측정된 산란계수를 소신호 모델이 예측한 산란계수 결과와 비교하여 소신호 모델의 바이어스에 따른 정확성을 검증하였다. 대신호 모델은 다양한 비선형 시뮬레이션에 유리하도록 변형된 맞춤함수 모델을 사용하였고 대신호 모델 파라미터 추출 과정에서는 일차원적 최적화 기법을 통하여 최적화된 파라미터를 추출하였다. 이러한 연구는 비선형 히로 설계 시 필요한 대신호 모델의 추출시간과 측정시간을 단축시킬 수 있고 빠른 시뮬레이션 특성으로 인해 초고주파회로로 설계용 시뮬레이터에서의 최적화과정 수행에 적합한 모델을 얻을 수 있다. In this paper, the development of large-signal model extractor for GaAs FET device through the Monolithic Microwave integrated Circuit(MMIC) is presented. The measurement program controlled by personal computer is developed for the processing of an amount of measured data, and the de-embedding algorithm is added to the program for voltage dropping as attached series resistance on measurement system. The small-signal model parameters are typically consisted of 7 elements that are considered as complexity of large-signal model and its the accuracy of the small-signal model is verified through comparing with measured data as varied bias point. The fitting function model, one of the empirical model, is used for quick simulation. In the process of large-signal model parameter extraction, one-dimensional optimization method is proposed and optimized parameters are extracted. This study can reduce the modeling and measuring time and can secure a suitable model for circuit.
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ELINT 장비용 광대역 초고속 고정밀 주파수 합성기 계 및 구현
이규송,전계익,오승엽 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.11
본 논문은 2.5 MHz 간격으로 광대역 주파수를 발생하며 응답 시간이 400 nsec 이하인 초고속 이산(discrete) 주파수 합성기를 제안한다. 제안한 주파수 합성기는 고정 주파수 위상 제어 루프(PLL)와 주파수 분배기를 이용해 16개의 기준 신호를 생성하고, 이들을 선택하여 주파수 혼합하는 방식으로 710~1,610 MHz 내에서 2.5 MHz 간격의 이산 주파수 신호를 고속으로 생성한다. 제작된 주파수 합성기의 주파수 천이 응답 시간은 평균 350 nsec, 고조파를 비롯한 모든 불요파 신호는 -60 dBc 이하, 위상 잡음 특성은 -94 dBc/Hz @100 Hz, 출력 세기는 평균 21.5 dBm, 평탄도는 2.65 dB 이하로 측정되었다. 또한 주파수 천이 응답 속도를 측정하는 새로운 기법의 측정 방법이 제안되었다.
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심상훈,전계익 한국전자파학회 2024 한국전자파학회논문지 Vol.35 No.3
본 논문에서는 0.25 μm GaN on SiC 공정을 이용하여 8∼15 GHz 광대역 저잡음 증폭기 MMIC 를 설계하고 제작하였다. 저잡음 증폭기는 3-단으로 설계하였고, 첫째 단은 소스 축퇴(source degeneration) 구조를 적용하여 대역폭 및 잡음지수를 최적화하였다. 안정도 향상을 위하여 각 단의 드레인측에 저항을 이용한 손실매칭 (lossy matching)을 하였고, 출력포트에는 RC 병렬 구조의 이득 평탄화 회로를 적용하였다. 제작된 저잡음 증폭기 MMIC는 3.0 mm×0.9 mm의 크기를 가지고, 동작 주파수 8∼15 GHz에서 소신호이득 23∼27 dB, 입출력 삽입손실 10 dB 이하, 잡음지수는 1.6∼2.8 dB의 특성을갖는다. This study presents an 8∼15 GHz low noise amplifier (LNA) using a 0.25 μm GaN on SiC process. The LNA is designed in three stages with source degeneration in the first stage to optimize the noise figure and operation bandwidth. Lossy matching using a resistor is applied to the drain nodes in each stage to enhance stability. An RC parallel equalizer is applied to the output port to flatten the frequency response. The chip size of the fabricated LNA MMIC is 3.0 mm×0.9 mm. At operating frequencies of 8∼15 GHz, the small signal gain is 23 to 27 dB, return loss is lower than 10 dB, and noise figure is 1.6 to 2.8 dB.
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정명득,전계익,박동철 한국전자파학회 2000 한국전자파학회논문지 Vol.11 No.5
광대역 고출력 SP3T MMIC GaAs PIN 다이오드 스위치를 설계, 제작하고 특성을 측정하였다. 전력단속능력을 개선시키기 위하여 다이오드의 버퍼층을 저온 버퍼와 초격자 버퍼로 이루어진 2층 구조로 설계하였다. 개발된 다이오드의 항복전압은 65V이고 순방향 정압강하는 1.3V 이었다. MMIC 스위치는 마이크로스트립 라인형으로 구현되었고 인덕턴스가 낮은 via hole 공정을 이용하여 신호를 접지하였다. 평면형 구조보다 더 낮은 기생성분과 진성영역에서 고품질을 갖는 수직형 에피텍셜 PIN 구조를 사용하여 우수한 마이크로파 성능을 얻었다. 제작된 SP3T 스위치의 고출력 특성은 14.5GHz CW에서 입력전력을 8dBm부터 32dBM 까지 증가시킬 때 삽입손실은 0.6dB보다 작은, 분리도는 50dB보다 크게 측정되었다. The monolithic single-pole three-throw(SP3T) GaAs PIN diode switch circuit for the broadband and high power application was designed, fabricated and characterized. To improve the power handling capability, buffer layers of the diode employ both low temperature buffer and superlattice buffer. The diode show the breakdown voltage of 65V and turn-on voltage of 1.3V. The monolithic integrated switch employed microstrip lines and backside via holes for low-inductance signal grounding. The vertical epitaxial PIN structure demonstrated better microwave performance than planar type structures due to lower parasitics and higher quality intrinsic region. As the large signal characteristics of the fabricated SP3T MMIC switch, the insertion loss was measured less than 0.6dB and the isolation better than 50dB when the input power was increased from 8dBM to 32dBm at 14.5GHz.
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ELINT 장비용 광대역 초고속 고정밀 주파수 합성기 설계 및 구현
이규송(Kyu-Song Lee),전계익(Kye-Ik Jeon),오승엽(Seung-Hyeub Oh) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.11
본 논문은 2.5 ㎒ 간격으로 광대역 주파수를 발생하며 응답 시간이 400 nsec 이하인 초고속 이산(discrete)주파수 합성기를 제안한다. 제안한 주파수 합성기는 고정 주파수 위상 제어 루프(PLL)와 주파수 분배기를 이용해 16개의 기준 신호를 생성하고, 이들을 선택하여 주파수 혼합하는 방식으로 710~1,610 ㎒ 내에서 2.5 ㎒ 간격의 이산 주파수 신호를 고속으로 생성한다. 제작된 주파수 합성기의 주파수 천이 응답 시간은 평균 350 nsec, 고조파를 비롯한 모든 불요파 신호는 -60 ㏈c 이하, 위상 잡음 특성은 -94 ㏈c/㎐ @100 ㎐, 출력 세기는 평균 21.5 ㏈m, 평탄도는 2.65 ㏈ 이하로 측정되었다. 또한 주파수 천이 응답 속도를 측정하는 새로운 기법의 측정 방법이 제안되었다. In this paper, a wideband ultra-high speed & high purity discrete frequency synthesizer having minimum 2.5 ㎒ step size was proposed. To achieve fast and wideband operation, discrete frequencies were synthesized by mixing of 3 different pre-synthesized 16 frequencies made from fixed PLL and frequency dividers. Frequencies with discrete 2.5 ㎒ step were produced in 710~1,610 ㎒. The measured hopping response time was 350 nsec average, output level was 21.5 ㏈m average with 2.65 ㏈ flatness, spurious and harmonics level were suppressed below -60 ㏈c, and phase noise was -94 ㏈c/㎐@100 ㎐. Also, a new measurement method for synthesizer response time was described.
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GaN기반 10W급 9-to-10GHz 전력증폭기 MMIC
이동호(Dong-Ho Lee),심상훈(Sang-Hoon Sim),장국현(Guk-Hyun Jang),전계익(Laurence Jeon) 제어로봇시스템학회 2011 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.1 No.2
X-밴드 10W 출력의 전력증폭기를 0.25um GaN HEMT 공정을 이용하여 MMIC로 설계, 제작하였다. 9GHz에서 10GHz에서 이득은 17dB이상 이며, 펄스 입력에 대한 포화 출력 전력은 40dBm (10W)을 얻었다. 출력부 정합 구조는 ADS Momentum을 이용한 EM 시뮬레이션 결과를 사용하여 설계되었으며, 제작된 MMIC의 크기는 1750 x 2450um2이다.
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김정연(Jeong-Yon Kim),공동욱(Dong-Ook Kong),박동철(Dong-Cheol Park),이동호(Dong-Ho Lee),전계익(Kye-Ik Jeon) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.10
본 논문은 6㎓에서 18㎓까지 동작하는 광대역 RF (송수신) 회로 시스템에 적용하기 위한 가변 선형 이득 등화기를 PIN 다이오드를 이용하여 설계하고 Thin Film 공정을 이용하여 Al₂O₃(알루미나)기판에 제작하였다. 개발된 가변 선형 이득 등화기는 T형으로 동작 대역 내에서 -7㏈ ~ -13㏈의 가변 기울기를 갖는다. In this paper an adjustable linear gain equalizer which is operated from 6㎓ to 18㎓ in order to apply wideband RF circuit System is proposed and fabricated on Al₂O₃ substrate using thin film process. An adjustable linear gain equalizer is proposed to T type circuit and designed to aim on variable slope to -7㏈ ~ -13㏈ using the PIN Diode.
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윤승환(Seong-Hwan Yoon),조문규(Moon-kyu Cho),김정근(Jeong-Geum Kim),심상훈(Sanghoon Sim),전계익(Kye-Ik Jeon) 제어로봇시스템학회 2011 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.1 No.2
1~18 GHz의 광대역 동작 주파수와 Watt급 출력 전력을 갖는 고출력 분산 증폭기를 상용 0.25 um GaN-on SiC HEMT 공정을 이용하여 MMIC로 설계 및 제작하였다. 개발된 분산 증폭기는 광대역에서 이득 특성을 개선하기 위해서 2개의 서로 다른 분산 증폭기를 서로 직렬 연결한 구조로 설계되었으며, 28 v (170 mA)의 DC 바이어스에서 1~18 GHz의 광대역에서 13dB 이상의 고이득 특성을 가지며, 30dBm 이상의 높은 포화 출력 전력 성능을 나타내었다. 제작된 분산증폭기 MMIC의 크기는 2.75 x 1.75 mm²이다.
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