주파수 체배기를 이용한 무선랜용 이중대역 송신 모듈에 관한 연구
(A) Study on the Dual-Band Transmitter Module for Wireless LAN Using Frequency Multiplier
초록/요약
본 논문에서는 주파수 대역에 따라 증폭기 및 주파수 체배기로 동작하는 새로운 회로 설계를 통하여 무선랜용 이중대역 송신 모듈을 제안하였다. 송신 모듈은 2.4GHz 입력에 대하여 증폭기로 동작하고, 2.9GHz 입력에 대하여는 5.8GHz의 출력을 갖는 주파수체배기의 특성을 갖도록 설계하였다. 설계된 이중대역 송신모듈은 무선랜의 다양한 표준인 IEEE 802.11a/b/g의 주파수 대역을 만족하도록 이중대역 증폭기/주파수 체배기를 구성하였다. 기존의 이중대역 무선랜의 송신 모듈은 동작주파수에 따라 별도의 전력증폭기를 구성하는 형태였으나, 본 논문에서 제시하는 증폭기/주파수체배기는 바이어스에 따라 2.4GHz에서 증폭기동작 특성과 2.9GHz에서 높은 특성임피던스를 갖는 개방 스터브를 이용하여 5.8GHz 주파수 체배기의 특성을 얻었다. 증폭기와 주파수 체배기 특성을 연구하여 하나의 능동소자에 별도의 바이어스를 적용하여 2.4GHz 5.8GHz 증폭기/주파수체배기도 각각 최적의 출력 특성을 갖도록 설계하였다. 측정결과 바이어스 전압 따라 이중대역 증폭기/주파수 체배기는 4.2dBm의 소신호 이득을 얻었고, 2.4GHz, 0dBm의 입력에 대하여 증폭기로 동작할 경우 3.67dBm의 기본주파수 출력과 -21.1dEm, -34.3dBm의 제2제3고조파 출력 특성을 얻었다 2.9GHz, 0dBm의 입력에 대하여 -8.5dBm의 5.8GHz 주파수 체배기 출력과 -31dBrn, -51dBm의 억압된 기본과 및 제3고조파 출력전력특성을 얻었다. 제안된 이중대역 송신모듈의 증폭기 동작의 경우 IEEE 802.11a의 표준에 만족하였고, 주파수 체배기로 동작할 경우 전치왜곡을 통한 선형화 과정을 거친다면 표준을 만족할 것이다 제안된 이중 대역 모듈은 향후 무선랜용 이중 주파수 모듈 및 셀룰러/PCS/IMT-2000 등의 다중대역 모듈 설계에 유용하게 이용될 것이다.
more초록/요약
This paper presents a novel dual band wireless LAN transmitter module which operates as amplifier/ frequency multiplier according to the input frequency. The transmitter module has been designed to operate as an amplifier at 2.4GHz and the frequency multiplier at 5.8GHz with input frequency of 2.9GHz. The dual band transmitter module satisfies the 802.11a/b/g frequency band of wireless LAN standard. The conventional dual band wireless LAN transmitter consists of the separating power amplifier operating at each frequency band, but the proposed dual band transmitter module operates as an amplifier at 2.4GHz according to the DC bias and as a frequency multiplier by using a λ/4 high impedance open stub at 2.9GHz and is designed to have the optimized output power according to the DC bias. In the measured results, the dual band amplifier/frequency multiplier has 4.2dB amplification gain at 2.4 GHz. The output power is 3.67dBm at 2.4GHz, -21.1 dBm at 4.8 GHz, -34.3 dBm at 7.2GHz with the input signal of 0dBm at 2.4GHz. And with the input signal of 0dBm, output power is -8.5dBm at 5.8GHz with -31d3m at 2.9GHz and -54dBm at 8.7GHz. The output spectrum of the designed dual band transmitter at 2.4GHz module meets the IEEE standard and multiplied output spectrum at 5.8GHz need to be improved by using the predistortion processing to meet the specifications. Some more work are under realization for realizing the DSP block for predistortion linearization. The proposed dual band module will be useful for the dual frequency module for wireless LAN and the multi-frequency module for cellular/PCS/IMT-2000.
more목차
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 주파수 체배기 이론 및 증폭기 이론 = 4
2.1 주파수 체배기의 비선형성 = 4
2.2 주파수 체배기의 설계 방법 = 6
2.3 바이어스 선정에 따른 주파수 체배기와 증폭기 특성 = 7
2.4 전도각에 따른 고조파 특성 = 9
2.5 임피던스 정합 = 12
2.6 안정도 = 14
2.7 전력 부가효율 = 16
2.8 동작신호 범위 = 17
2.9 전력증폭기의 ACPR 특성 = 19
Ⅲ. 이중대역 송신 모듈 설계 = 21
3.1 이중대역 송신모듈 = 21
3.2 광대역특성을 갖는 주파수 체배기 설계 = 23
3.3 이중대역 증폭기/주파수 체배기 설계 = 30
3.3.1 동작 모드 = 33
3.3.2 반사기와 바이어스 라인 설계 = 34
3.3.3 입ㆍ출력 정합회로 설계 = 37
3.3.4 이중대역 주파수 체배기 시뮬레이션 = 38
3-4. 이중대역 송신모듈 시스템 시뮬레이션 = 42
Ⅳ. 제작 및 측정 = 45
4.1 광대역 주파수 체배기 제작 및 측정 = 45
4.2 이중대역 주파수 체배기 제작 및 측정 = 48
Ⅴ. 결론 = 53
참고문헌 = 55
ABSTRACT = 57
감사의 글 = 59