PBG 구조를 이용한 Ka Band 전력증폭기 성능개선에 관한 연구

서철헌,Seo Chulhun 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.1

본 논문에서는 밀리미터파 대역 전력증폭기가 출력단에 PBG (photonic bandgap structure) 구조를 설치함으로써 성능개선 되었다 PBG 구조는 Ka 대역에서 저역통과 특성을 갖도록 최적화되었다. 전력증폭기의 하모닉은 PBG 구조에 의하여 억제되었고 50 GHz에서 40dBc 개선되었다 전력증폭기의 IMD와 PAE는 PBG에 의하여 기존의 전력증폭기에 비하여 각각 $15\%$와 $25\%$ 개선되었다. The performances of millimeter wave Power amplifier have been improved by using PBG (photonic bandgap structure) in this paper. The PBG structure has been optimized to obtain the lowpass characteristics in Ka band and employed at output port of Ka band power amplifier. The harmonics of the power amplifier have been suppressed by the PBG of output port and the proposed PBG has suppressed the second harmonic to 40dBc around 50 GHz. The improvements of IMD and PAE of the amplifier employing the PBG structure are obtained $15\%$ and $25\%$, compared with those of the conventional Ka band power amplifier, respectively.

PBG 구조를 이용한 대역통과 여파기 고조파 억제에 관한 연구

서철헌,Seo Chulhun 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.1

A bandpass filter has been designed by employing the PBG structure and the aperture on the ground together in this paper. The harmonics of band pass filter have been suppressed by employing the PBG structure and the bandwidth of it has been broadened by using the aperture on the ground. The three kinds of PBG structures has been combined to suppress the harmonics of the filter The center frequency of filter is 2.2 GHz and the bandwidth has been increased from $40\%$ by the aperture and all harmonics were suppressed about 35dBc by the PBG. The insertion loss has been reduced 3.0dB to 2.6dB. 접지면에 PBG와 Aperture를 설치함으로써 고성능 대역통과 여파기를 설계하였다. 대역통과 여파기의 하모닉 특성은 PBG 구조에 의하여 개선되었고 대역폭은 Aperture에 의하여 확대되었다. 세가지 크기를 갖는 PBG 구조가 결합되어 새로운 PBG 구조가 도출되었다. 설계 중심 주파수는 2.2 GHz이었고 대역폭은 Aperture에 의하여 $40\%$ 확대되었다.

Microstrip Square Open Loop Resonator를 이용한 저위상 잡음 발진기에 관한 연구

박은영,서철헌,Park Eun-Young,Seo Chulhun 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.1

본 논문에서는 발진기의 위상 잡음 특성을 개선시키기 위하여 개방형 루프 구조를 공진기에 적용하였다. 개방형 루프 공진기는 크기 면에서 훨씬 소형화될 뿐만 아니라 협대역과 예리한 선택도를 갖기 때문에 이러한 특성을 이용하여 저 위상 잡음 발진기에 대한 연구를 수행하였다. 개방형 루프 구조를 이용한 공진기는 결합 계수를 증가시켜 Q값을 높여 주어 결과적으로 발진기의 위상 잡음 특성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제안된 발진기는 5.84 GHz에서 발진이 일어났으며, 출력은 -0.5 dBm, 하모닉 특성은 -15.83 dBc, 위상 잡음 특성은 100 kHz offset에서 -111.17 dBc/Hz이었다. 이를 통하여 개방형 루프공진기 구조를 이용한 발진기는 기존의 공진기를 이용한 발진기에 비해 100 kHz offset에서 15 dB 개선을 보였다. This paper has presented a low phase noise oscillator using a square open loop with microstrip structure. A square open loop resonator has a large coupling coefficient value, which makes a high Q value, and has reduced phase noise. This oscillator has presented the oscillation frequency of 5.84 GHz, harmonics of -15.83 dBc and the phase noise of -111.17 dBc/Hz at the offset frequency of 100 kHz. In conclusion, the proposal structure has improved phase noise of 15 dB at the offset frequency of 100 kHz compared with the conventional structure of oscillator.

WDM System에서의 Channel-Dropping Filter 구현을 위한 반사기 설계에 관한 연구

김지훈(Jihoon Kim),서철헌(Chulhun Seo) 대한전기학회 1997 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1997 No.7

Compact Slow-Wave Microstrip Branch-Line Coupler를 이용한 도허티 증폭기의 선형성 개선

김태형(Taehyung Kim),서철헌(Chulhun Seo) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.9

본 논문에서는 도허티 전력증폭기의 입력과 출력 단에 PBG와 같은 특성을 보이는 새로운 구조의 커플러를 적용하여 높은 효율을 유지하면서 선형성을 개선하도록 하였다. 제안된 새로운 구조의 커플러는 일반적인 커플러 구조에 2차 고조파 성분을 저지하도록 내부에 주기적인 격자 셀을 삽입함으로써 큰 전파 상수 값을 가진다. 주기적인 격자 셀은 일반적인 대역저지 필터의 LC공진회로와 같은 성질을 나타내고, 높은 등가 커패시턴스 때문에, 커플러의 크기를 줄일 수 있다. 이러한 구조의 커플러는 일반적인 커플러에 비해 면적이 30% 정도 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 높은 2차 고조파 성분을 저지하는 특성을 나타낸다. 새로운 커플러 구조를 적용한 도허티 전력증폭기의 3차 혼변조 왜곡 (IMD3)은 CDMA 응용에서 -31.16 dBc이다. 제안된 커플러 구조가 없는 도허티 전력증폭기와 비교했을 때, PAE는 유지하면서 IMD3은 -6 dBc 개선되었다. In this paper, the linearity of Doherty amplifier has been improved by applying a compact slow-wave microstrip branch-line coupler on the output of Doherty amplifier. The proposed branch coupler has four microstrip high-low impedance resonant cells periodically placed inside the branch-line coupler to result in high slow-wave effect. The new coupler not only effectively reduces the occupied area to 30% of the conventional branch-line coupler at 1.8GHz, but also has high second harmonic suppression performance. We obtained the 3rd-order intermodulation distortion (IMD3) of -31.16 dBc for CDMA applications with that of maintaining the constant power added efficiency (PAE). The IMD3 performance is improved as much as -7 dBc compared with a Doherty amplifier.

무선 에너지 전송을 위한 Class-E 전력증폭기 설계

고승기(Seungki Ko),서철헌(Chulhun Seo) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.2

본 논문에서는 메타구조를 이용하여 하나의 RF LDMOS로 새로운 Class-E 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 구조는 Class-E 전력증폭기 특성을 갖는 메타물질 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로는 전력증폭기의 정합 회로를 구현을 위하여 주파수 오프셋과 CRLH 전송 선로의 비선형 위상 기울기에 의해 얻을 수 있다. 또한, 제안된 전력증폭기의 효율을 향상 시키기 위하여 출력 정합 회로에 CRLH 구조를 이용하여 구현하였다. 동작 주파수는 13.56㎒로 정하였다. Class-E 전력 증폭기의 측정된 출력 전력은 39.83㏈m, 이득은 11.83 ㏈이다. 이 지점에서 얻은 전력효율(PAE)은 73%이다. In this paper, a novel Class-E power amplifier using metamaterials has been realized with one RF LDMOS diffusion metal-oxide-semiconductor field effect transistor. The CRLH structure can lead to metamaterial transmission line with the Class-E power amplifier tuning capability. The CRLH TL is achieved by the frequency offset and the nonlinear phase slope of the CRLH TL for the matching network of the power amplifier. Also, the proposed power amplifier has been realized by using the CRLH structure in the output matching network for better efficiency. Operating frequencies are chosen at 13.56 ㎒ in this work. The measured results show that the output power of 39.83 ㏈m and the gain of 11.83㏈ was obtained. At this point, we have obtained the power-added efficiency (PAE) of 73 % at operation frequency.

마이크로파 방식 무선전력전송용 low-profile 고이득 배열 안테나 설계

강은정(Eunjung Kang),서철헌(Chulhun Seo),추호성(Hosung Choo) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.7

광대역 특성의 LPF를 이용한 도허티 증폭기의 전력 효율 향상에 관한 연구

정두원(Duwon Jung),서철헌(Chulhun Seo) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.1

본 논문에서는 PBG 특성을 갖는 새로운 Low-pass Filter (LPF)를 증폭기의 출력정합단에 적용하여 도허티 증폭기의 효율을 향상하였다. 제안된 LPF 적용된 도허티 증폭기는 고조파 성분들이 저지됨으로 선형성은 그대로 유지하면서 출력 전력의 증가와 소비 전류의 감소로 일반적인 도허티 증폭기와 비교하여 35 %의 효율을 증가시켰다. 또한 PBG 특성을 사용함으로써 LPF의 크기를 줄였다. 이를 통해 일반적인 마이크로 스트립 라인의 LPF를 사용한 도허티 증폭기보다 전체적인 도허티 증폭기의 크기를 줄일 수 있었다. In this paper, the power added efficiency (PAE) of a Doherty amplifier has been improved by applying Photonic Bandgap (PBG) characteristics on the output of amplifier. As a result of the high order harmonics termination, excellent improvement in PAE, maximum output power as well as linearity is obtained. The PAE is improved as much as relatively 35% compared with a conventional Doherty amplifier. Moreover, size of LPF is reduced by PBG characteristics. Therefore the whole amplifier circuit size is considerably reduced by diminishing in size of the LPF as compared with a Doherty amplifier using conventional LPFs.

마이크로스트립 사각 개방 루프 SRR(Split Ring Resonator)를 이용한 저위상 잡음 전압 제어 발진기

최재원(Jaewon Choi),서철헌(Chulhun Seo) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.12

본 논문에서는 마이크로스트립 사각 개방 루프 Split Ring 공진기 (OLSRR)를 이용하여 개선된 전압 제어 발진기를 위상 잡음을 줄이기 위하여 제안하였다. 이 목적을 위하여 마이크로스트립 사각 개방 루프의 형태를 갖는 사각형의 Split Ring 공진기에 대하여 연구하였다. 마이크로스트립 사각 개방 루프 공진기와 비교할 경우, 마이크로스트립 사각 개방 루프 Split Ring 공진기는 더 큰 결합 계수를 갖으며, 이로 인하여 얻을 수 있는 더 높은 Q 값을 통하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄일 수 있다. 1.7 V의 공급 전력을 갖는 전압 제어 발진기는 주파수 조절 범위, 5.746 ~ 5.854 ㎓에서 -120 ~ -116.5 ㏈c/㎐ @ 100 ㎑의 위상 잡음 특성을 갖는다. 이 전압 제어 발진기의 FOM은 같은 주파수 조절 범위에서 -200.33 ~ -197 ㏈c/㎐ @ 100 ㎑를 갖는다. In this paper, a novel voltage-controlled oscillator (VCO) using the microstrip square open loop split ring resonator (OLSRR) is presented for reducing the phase noise. For this purpose, the square-shaped split ring resonator (SRR) having the form of the microstrip square open loop is investigated. Compared with the microstrip square open loop resonator, the microstrip square OLSRR has the larger coupling coefficient value, which makes a higher Q value, and has reduced the phase noise of VCO. The VCO with 1.7V power supply has the phase noise of -120 ~ -116.5 ㏈c/㎐ @ 100 ㎑ in the tuning range, 5.746 ~ 5.854 ㎓. The figure of merit (FOM) of this VCO is -200.33 ~ -197 ㏈c/㎐ @ 100 ㎑ in the same tuning range.

Composite Right/Left-Handed 전송 선로와 Pin Diode를 이용한 조절 가능한 부성 저항을 이용한 이중 대역 전압 제어 발진기

최재원(Jaewon Choi),서철헌(Chulhun Seo) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.12

본 논문에서는 Composite Right/Left-Handed (CRLH) 전송 선로 (TL)와 pin 다이오드를 이용한 조절 가능한 부성 저항을 이용한 이중 대역 전압 제어 발진기에 대하여 연구하였다. CRLH 전송 선로는 이중 대역 주파수 조절 특성을 갖는 metamaterial 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 CRLH 전송 선로의 주파수 오프셋과 위상 기울기에 의해서 얻어지고, 두 개의 동작 주파수들의 주파수 비율은 정수 배가 아닐 수 있다. 전압 제어 발진기의 각각의 주파수 대역은 독립적으로 동작해야 하므로 pin 다이오드를 이용한 조절 가능한 부성 저항을 사용하였다. 정전압을 pin 다이오드에 인가하였을 때, 전압 제어 발진기의 위상 잡음은 주파수 조절 범위 2.423 ~ 2.597 ㎓에서 -108.34 ~ -106.67 ㏈c/㎐ @ 100 ㎑이며, 역전압을 pin diode에 인가하였을 때는, 전압 제어 발진기의 위상 잡음이 주파수 조절 범위 5.137 ~ 5.354 ㎓에서 -114.16 ~ -113.33 ㏈c/㎐ @ 100 ㎑이다. In this paper, the dual-band voltage-controlled oscillator (VCO) using the composite right/left-handed (CRLH) transmission line (TL) and the tunable negative resistance based on the pin diode is presented. It is demonstrated that the CRLH TL can lead to metamaterial transmission line with the dual-band tuning capability. The dual-band operation of the CRLH TL is achieved by the frequency offset and the phase slope of the CRLH TL, and the frequency ratio of the two operating frequencies can be a non-integer. Each frequency band of VCO has to operate independently, so we have used the tunable negative resistance based on the pin diode. When the forward bias has been into the pin diode, the phase noise of VCO is -108.34 ~ -106.67 ㏈c/㎐ @ 100 kHz in the tuning range, 2.423 ~ 2.597 ㎓, whereas when the reverse bias has been fed into the pin diode, that of VCO is -114.16 ~ -113.33 ㏈c/㎐ @ 100 kHz in the tuning range, 5.137 ~ 5.354 ㎓.