2단 FETs 구조를 이용한 이중대역 주파수 체배기 구현에 관한 연구

Title
2단 FETs 구조를 이용한 이중대역 주파수 체배기 구현에 관한 연구
Authors
박동화
Keywords
2단fets구조를이용한이중대역주파수체배기구현에관한연구
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
요 약 본 논문에서는 마이크로웨이브 통신 시스템에 유용한 이중대역 주파수 체배기를 1단 주파수 체배기보다 높은 변환 이득을 얻기 위해 2단 FETs 구조를 이용하여 S 대역 및 X 대역에서 동시에 동작하도록 구현한 연구 결과이다. 제안된 S 대역 및 X 대역용 이중대역 주파수 체배기의 입력주파수는 1.5㎓이며, 1단에서는 입력된 주파수의 2체배 출력주파수인 3.0㎓를 얻고, 1단에서 얻은 출력주파수 3.0㎓를 2단의 입력주파수로 사용하여 2단의 출력을 3.0㎓인 기본주파수와 9.0㎓인 3체배 주파수를 얻었다. 이중대역 주파수를 하나의 포트에서 출력되도록 설계하였으며, 회로의 안정도와 이득을 위해 최대한의 격리도를 갖도록 설계하였다. 설계 및 제작에 사용된 능동소자는 CEL(California Eastern Laboratories)사의 GaAs MESFET인 NE3210S01이며, 유전율 2.17, 두께 0.5㎜, 동박 두께 18㎛, 손실 탄젠트(tanδ) 0.001인 테프론(Teflon) 기판을 사용하였다. 평가를 위한 모의실험 및 설계 최적화는 에질런트 테크놀로지사의 ADS(Advanced Design System) 시뮬레이터를 사용하였다. 설계 및 제작된 이중대역 주파수 체배기를 스펙트럼 분석기로 측정한 결과 입력 주파수 1.5㎓, 입력레벨 0 ㏈m의 신호원에 대해, 최종 출력단의 기본주파수 3.0㎓에서의 체배기 출력전력 레벨은 4.58㏈m, 3체배 주파수 9.0㎓에서의 체배기 출력전력 레벨은 -13.07㏈m의 특성을 보였다. 본 논문에서 설계 및 제작된 2단 FETs 구조를 이용한 이중대역 주파수 체배기 회로는 적은 손실과 높은 변환이득을 갖고 있어 위성통신, 차량 충돌 방지 시스템, 스피드 건, 레이더 디텍터 시스템 등과 같이 다중대역의 출력을 요하는 마이크로웨이브 시스템에서 응용 가능하며, 다양한 분야에서 활용성이 높을 것으로 예상된다.
Description
제 1 장 서 론 1 제 2 장 이론적 배경 4 2.1 주파수 체배기 이론 4 2.1.1 주파수 체배기 이론 4 2.1.2 전계효과 트랜지스터의 비선형 요소 8 2.1.3 전계효과 트랜지스터의 고조파 발생 10 2.2 주파수 체배기 종류 18 2.2.1 전계효과 트랜지스터를 이용한 2체배기 18 2.2.2 전계효과 트랜지스터를 이용한 3체배기 20 2.3 마이크로스트립 라인 23 2.3.1 마이크로스트립 라인 23 2.3.2 정확한 유사 TEM 계산을 위한 공식 25 2.3.3 차폐의 효과에 대한 고려 27 2.3.4 마이크로스트립에서의 산란 28 제 3 장 회로 설계 30 3.1 1단 입출력 바이어스 회로 설계 30 3.1.1 1단 DC 바이어스 회로 30 3.1.2 1단 바이어스 동작점 33 3.1.3 1단 입력 바이어스 회로 설계 34 3.1.4 1단 출력 바이어스 회로 설계 35 3.2 2단 입출력 바이어스 회로 설계 36 3.2.1 2단 DC 바이어스 회로 36 3.2.2 2단 바이어스 동작점 37 3.2.3 2단 입력 바이어스 회로 설계 38 3.2.4 2단 출력 바이어스 회로 설계 39 3.3 이중대역 주파수 체배기 Momentum 분석 40 3.3.1 입력부분 Momentum 분석 41 3.3.2 중간부분 Momentum 분석 42 3.3.3 출력부분 Momentum 분석 43 3.4 이중대역 주파수 체배기 설계 44 3.5 이중대역 주파수 체배기의 안정도 47 제 4 장 제작 및 측정 48 4.1 제작 48 4.2 측정 51 제 5 장 결과 및 고찰 54 참고문헌 56 [그림 2.1] 일반적인 비선형 요소들의 표현 5 [그림 2.2] 다이오드를 이용한 체배기 구조도 7 [그림 2.3] GaAs FET의 단면도와 등가모델 8 [그림
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23511
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College of Engineering(공과대학) > Electronic Engineering (전자공학) > Theses(전자공학 석박사 학위논문)
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