In this paper, amplitude network and phase network are separately configured to overcome the limitations in bandwidth and size of existing Six-port junction. The amplitude network generates 4 outputs having the same magnitude and phase while the phase network generates 4 outputs having the same magnitude and phases with 90 degrees differences. The proposed design is a balanced structure that receiver has a high LO to RF isolation characteristic and transmitter has a good LO to RF feedthrough characteristic. These characteristics are analyzed theoretically and experimentally.
The frequency band of operation is selected for 200MHz~2.5GHz, the most generally used frequencies in communications. The amplitude network consists of broadband passive elements and the phase network is composed of a tunable RC-CR filter using varactor diode.
The receiver demodulates a signal by using the power detector and 3-stage instrumentation amplifiers while the transmitter modulates a signal by a reflector type having reflectors composed of p-HEMT in the proposed junction or a switch type consisting of switches. The proposed transceiver is verified to operate with a very low LO power (about -40dBm)
The proposed structure is also applied to the design and implementation of the receiver and transmitter that can modulate/demodulate QPSK, 8PSK, 16QAM and 64QAM. In addition, wideband balanced antenna having 100 Ohm impedance is pro-posed and integrated with a six-port receiver and transmitter.
The proposed architecture is expected to be applied in six-port transceiver IC, low power and broadband communication systems.
본 논문에서는 기존 Six-port junction의 크기와 대역폭의 제약을 극복하고자, Amplitude network과 Phase network으로 junction을 나누어 구성하였다. Amplitude network은 광대역으로 동일한 크기와 동일한 위상을 갖는 4개의 출력을 만들어 주고, Phase network은 튜너블 방식으로 동일한 크기와 90도차의 위상을 4개의 출력으로 만들어준다. 제안된 방식은 Balanced 구조이기 때문에 Receiver에서는 LO to RF isolation 특성이 우수하고, Transmitter에서는 LO to RF feedthrough 특성이 우수함을 수식적, 실험적으로 분석하였다.
설계 주파수 대역은 일반적으로 통신에서 많이 사용되는 200MHz~2.5GHz 대역으로 설계 하였고, Amplitude network은 광대역 passive 소자를 사용하여 구성하였고, Phase Network은 varactor diode를 이용한 튜너블 RC-CR 필터를 사용하여 구성하였다.
Receiver는 제안된 junction에 power detector와 3단 계측증폭기를 이용하여 원신호를 복조하였고, Transmitter는 제안된 junction에 p-HEMT로 구성된 반사기를 연결하여 구성된 Reflector type과, 스위치로 구성된 Switch type 을 이용하여 원신호를 변조하였다. 제안된 Transceiver는 낮은 LO power(약 -40dBm) 에서도 동작하는 것을 확인하였다.
제안된 구조로 QPSK 변복조 뿐만 아니라 8-PSK, 16QAM, 64QAM 변복조 모두 가능한 Receiver와 Transmitter를 설계, 제작하였다. 또한 Balanced antenna 가 내장된 six-port receiver와 transmitter의 간단화된 구조와 100옴 임피던스를 갖는 광대역 Balanced antenna를 제안하였다.
제안된 구조는 Six-port transceiver의 IC화에 적합한 구조이고, 제안된 방식을 이용하여 저전력, 광대역의 통신 시스템에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
