KR100209934B1 - 광대역 주파수 제어 발진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 고전자 능동 트랜지스터의 온시 각각의 게이트에 전압을 인가하여 출력 주파수를 광범위하고 정밀하게 제어하기 위한 광대역 주파수 제어 발진 장치에 관한 것이다.

본 발명의 광대역 주파수 제어 발진 장치는 원하는 주파수의 대역을 결정하여 입력하는 주파수 튜닝부와, 주파수 튜닝부로부터 입력된 주파수를 증폭 및 발진시키는 발진부와, 출력 주파수 위상의 안정성을 향상시키는 위상 제어부와, 넓은 대역의 출력 주파수를 얻기 위하여 주파수 범위를 가변시키는 주파수 제어부와, 주파수 제어부의 제2 갈륨 비소 트렌지스터에 인가되는 전압을 제어하는 제2전압 제어부와, 주파수를 정밀하게 제어하는 제1전압 제어부로 이루어졌다.

Description

광대역 주파수 제어 발진 장치

제1도는 본 발명의 실시에에 따른 광대역 주파수 제어 발진 장치를 도시하는 상세회로도.

제2도는 제1도내의 제2갈륨 비소 트랜지스터를 도시하는 등가회로도.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 주파주 제어 발진 장치의 주파수 가면의 시뮬레이션의 결과를 도시하는 특성도.

제4도는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 주파주 제어 발잔 장치의 주파수 발진의 시뮬레이션 결과를 도시하는 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주파수 튜닝부 2 : 발진부

3 : 위상 제어부 4 : 주파수 제어부

5 : 제2전압 제어부 6 : 제1전압 제어부

Q1 : 제1갈륨 비소 트랜지스터 Q2 : 제2갈륨 비소 트랜지스터

[발명의 분야]

본 발명은 광대역 주파주 제어 발진 장치에 관한 것으로서, 특히 두 개의 고전자 능동 트랜지스터를 온상태로 이용하여 전압을 인가하므로써, 출력 주파수를 광범위하고 정밀하게 제어할 수 있는 광대역 주파주 제어 발진 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

일반적으로, 전압 제어 발지 장치는 입력 전압을 조정하여 출력되는 주파수의 범위를 조정할 수 있도록 되어 있다.

이러한 종래의 전압 제어 발진 장치는 역방향 전압을 인가하면 전하 용량이 공급 전하에 따라 광범위하게 비직선적으로 변화하는 특성이 있는 버랙터 다이오드(Varactor Diode)와 같은 가변 용량 소자를 이용하여 왔다.

그런, 광대역 주파수 제어를 하기 위해서는 버랙터 다이오드는 오프-칩(off-chip)상태로 있으며, 온-칩(on-chip)상태로 사용될 경우, 특히 가변할 수 있는 주파수의 범위가 좁은 문제점이 존재하였다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 두 개의 갈륨 비소 트랜지스터를 이용하여 각각의 게이트에 전압을 인가하므로써, 출력 주파수를 광범위하고 정밀하게 제어할 수 있는 광대역 주파주 제어 발진 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원하는 주파수의 대역을 결정하는 주파수 튜닝부와, 상기 주파수 튜닝부로부터 전달된 주파수를 증폭 및 발진시키는 발진부와, 상기 발진부에서 출력되는 발진 주파수의 위상 안정성을 증대시키는 위상 제어부와, 광대역의 출력 주파수를 얻기 위해 상기 발진부로부터 출력되는 발진 주파수의 범위를 가변시키는 주파수 제어부와, 상기 주파수 제어부에 구동전압을 제공하여 주파수 제어부의 출력 주파수를 제어하는 제1전압 제어부와, 상기 발진부에 구동전압을 제공하여 발진부의 출력주파수를 제어하는 제2전압 제어부를 포함하는 광대역 주파수 제어 발진 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 광대역 주파수 제어 발진 장치에 있어서, 상기 발진부는 제1갈륨 비소 트랜지스터의 게이트와 접지 사이에 제2전송선로가 연결되어 출력 주파수를 정미랗게 제어하는 것을 특징으로 한다.

[실시예]

이하, 도면 제1도, 제2도, 제3도 및 제4도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 주파수 제어 발진장치의 회도로를 도시한 것이다.

제1도는 참조하면, 본 발명의 광대역 주파수 제어 발진 장치는 원하는 주파수의 대역을 결정하는 주파수 튜닝부(1)와, 상기 주파수 튜닝부(1)로부터 전달된 주파수를 증폭 및 발진시키는 발진부(2)와, 상기 발진부(2)에서 출력되는 발진 주파수의 위상 안정성을 증대시키는 위상 제어부(3)와, 광대역의 출력 주파수를 얻기 위해 상기 발진부(2)로부터 출력되는 발진 주파수의 범위를 가변시키는 주파수 제어부(4)와, 상기 주파수 제어부(4)에 구동전압을 제공하여 주파수 제어부(4)의 출력 주파수를 제어하는 제1전압 제어부(5)와, 상기 발진부(2)에 구동전압을 제공하여 발진부(2)의 출력주파수를 제어하는 제2전압 제어부(6)를 포함한다.

본 발명의 광대역 주파수 제어발진장치에 있어서, 상기 주파수 튜닝(tunning)부(1)는 발진부(2)와 접지사이에 병렬로 연결된 제1 전송선로(TLI)와 제1 커패시터(C1)로 구성되어 원하는 주파수의 중심대역을 결정한다.

상기 발진부(2)의 소오스가 상기 주파수 튜닝부(1)에 소스가 연결되고, 드레인에는 전압(V_DD)이 인가되는 제1 갈륨 비소 트랜지스터(Q1)와, 제1 칼륨 비소 트랜지스터(Q1)의 게이트에 연결된 제2 전송선로(TL2)로 이루어져, 주파수 튜닝부(1)에 의해 설정된 주파수를 증폭 및 발진시킨다.

상기 위상제어부(3)는 상기 발진부(2)의 제1 갈륨 비소 트랜지스터(Q1)의 드레인과 상기 주파수 제어부(4)사이에 직렬로 연결되는 제2 커패시터(C2)와, 상기 주파수 제어부와 접지사이에서 상기 캐패시터(C2)와 병렬연결된 제3전송선로(TL3)로 구성되어, 발진부(2)로부터 출력된 주파수의 위상의 안정성을 향상시킨다.

상기 주파수 제어부(4)는 드레인에 전압(V_DD)이 인가되며, 소오스가 상기 위상 제어부(3)에 연결되는 제2 갈륨 비소 트렌지스터(Q2), 상기 제2갈륨 비소 트랜지스터(Q2)의 드레인을 통하여 출력되는 직류 전압, 전류 성분을 막는 제3 커패시터(C3)와 전력을 출력하는 제1저항(R1)과, 상기 제2 갈륨 비소 트랜지스터(Q2)의 게이트에 연결되는 제4전송로(TL4)로 구성되어, 입력된 주파수보다 넓은 출력 주파수를 얻기 위하여 발진부(2)의 발진 주파수 범위를 가변시킨다.

상기 제1전압 제어부(5)는 상기 주파수 제어부(4)와, 접지사이에 병렬로 연결된 제2저항(R2)과 제4 커패시터(C4) 및 전원단자(Vg)로 구성되어, 주파수 제어부(4)의 제2 갈륨 비소 트랜지스터(Q2)의 게이트 구동전압을 제어하여 출력주파수를 제어한다.

상기 제2전압 제어부(6)는 발진부(2)와 접지사이에 연결된 전원단자(Vg1)을 구비하여, 발진부(2)의 제1 갈륨 비소 트랜지스터(Q1)의 게이트 구동 전압을 제어하여 발진 주파수를 정밀하게 제어한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 광대역 주파수 제어발진장치의 동작을 살펴보면, 상기 주파수 튜닝부(1)는 C1과 TL1이 병렬로 연결되어 C1의 값과 TL1의 값을 조정하여 입력되는 주파수의 대역을 결정하게 되며, 또한 TL1은 Q1에 직류 전원을 입력한다.

상기 발진부(2)는 Q2의 소스단을 통하여 주파수 튜닝부(1)로부터 주파수를 입력하며, 이때 Q1은 TL2에 의하여 발진되어 입력된 주파수를 증폭하여 드레인단으로 출력한다.

상기 위상은 제어부는 발진부(2)로부터 입력된 주파수가 안정된 위상을 갖고 출력될 수 있도록 C1의 값과 TL3의 값을 조정하여 주파수 위상의 안정성을 향상시키며, 또한, TL3은 Q2의 소스단에 직류 전원을 인가한다.

상기 주파수 제어부는 TL4가 초고주파 대역에서 인덕터나 우상 지연용으로 작동되어 Q2가 위상 제어부(3)로부터 입력된 전압의 주파수를 광대역으로 가변시킬 수 있도록 하며, 이렇게 가변되어 광대역의 주파수를 갖는 출력전압(Vout)은 드레인단을 통하여 C3에 의하여 강하되어 출력단을 통해 출력되고 일부는 R1에 의하여 강하되어 접지로 출력된다.

상기 발진부내의 TL2와 접지 사이에 연결되어 전압(Vg1)을 인가하는 제2전압제어부(6)는 발진부(1)의 제1 갈륨 비소 트랜지스터(Q1)가 온상태로 있을 경우에 전압(Vg1)을 인가하여 출력 전압의 주파수를 정밀하게 제어한다.

제2전압 제어부(5)는 상기 주파수 제어부(4)내의 R2와 접지 사이에 연결되어 Q2가 온상태로 있을 경우에 전압(Vg2)을 Q2의 게이트에 인가하여 출력 전압의 주파수 범위가 광대역이 되도록 가변시킨다.

제2도는 제1도 내의 제2 갈륨 비소 트랜지스터의 등가회로도를 도시한 것이다.

제2도를 참조하면, 제1도의 제2전압 제어부(5)의 전압(Vg2)를 변화시키면, 저항(Rds) 및 커패시터(Cds, Cg1, Cg2)의 값이 변하게 되고, 이에 따라 제1도에 도시된 Q1에서 Q2로 입력되는 입력 임피던스(Z)가 변하게 되어 주파수 제어부(4)의 출력단으로 출력되는 전압(Vout)의 주파수가 제어된다.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 주파수 제어 발진 장치에 의하여 가변된 주파수의 시뮬레이션을 도시한 것이다.

제3도를 참조하면, 제1 위상(Phase1)과 제2 위상(Phase2) 사이에서 위상이 0으로 될 때와 회로의 이득이 G1으로 될 때, 주파수가 발진 주파수로되어 제2전압 제어부(5)의 전압(Vg2)이 -1V에서 0.2V까지 0.2V의 간격으로 변화할 주파수 변화에 따라서 제1위상(Phase1)에서 제5위상(Phase5)까지, 회로 이득(G1)에서 G5까지 도시한 것이며, 각각의 위상이 0으로 될 때와 이에 대응되는 루프이득이 0dB 이상될때가 발진 주파수이며, 출력되는 주파수 대역은 1.8㎓로 광대역으로 가변된다.

제4도는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 주파주 제어 발진 장치에 의한 입력 반사계수의 시뮬레이션을 극좌표로 도시한 것이다.

제4도를 참조하면, 주파수가 발진될 경우에 컴퓨터에 의한 시뮬레이션 결과는 M1, M2, M3, M4 및 M5 등의 특성이 출력되어 발진을 하고 있음을 나타낸다.

[발명의 효과]

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 광대역 주파수 제어 발진 장치는 두 개의 고전자 능동 트랜지스터가 온시 각각의 게이트에 전압을 인가하므로써, 트랜지스터를 온상태로 유지하면서 출력 주파수를 광범위하고 정밀하게 제어할 수 있는 탁월한 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 원하는 주파수의 대역을 결정하는 주파수 튜닝부와, 상기 주파수 튜닝부로부터 전달된 주파수를 증폭 및 발진시키는 발진부와, 상기 발진부에서 출력되는 발진 주파수의 위상 안정성을 증대시키는 위상 제어부와, 광대역의 출력 주파수를 얻기 위해 상기 발진부로부터 출력되는 발지 주파수의 범위를 가변시키는 주파수 제어부와, 상기 주파수 제어부에 구동전압을 제공하여 주파수 제어부의 출력 주파수를 제어하는 제1전압 제어부와, 상기 발진부에 구동전압을 제공하여 발진부의 출력주파수를 제어하는 제2전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 제어 발진 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주파수 튜닝부는 상기 발진부와 접지 사이에 병렬로 연결로 제1전송선로와 제1커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 제어발진장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 발진부는 소오스가 상기 주파수 튜닝부에 연결되고, 드레인에는 전압이 인가되는 제1 갈륨 비소 트랜지스터와, 제1칼륨 비소 트랜지스터의 게이트에 연결된 제2 전송선로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 제어 발진 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 주파수 제어부는 드레인에 전압이 인가되며, 소오스가 상기 위상 제어부에 연결되는 제2 갈륨비소 트랜지스터와, 상기 제2갈륨비소 트랜지스터의 드레인을 통하여 출력되는 직류 전압, 전류 성분을 막는 제3 커패시터와 전력을 출력하는 제1저항와, 상기 제2 갈륨비소 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제4전송선로로 구성되는 특징으로 하는 광대역 주파수 제어 발진 장치.