RF 프런트 엔드 모듈 (RF Front-end Module)

소개글

RF 프런트 엔드 모듈 (RF Front-end Module)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론

2. 설계 개념
(1) 설계 기본 개념
(2) 시스템 기능

3. 관련 이론
(1) RF front-end module
(2) Heterodyne System

4. 최종 설계
(1) 설계도
(2) 부품 목록 재료비 명세
(3) 설계 순서도

5. 진행 과정
(1) 역할
(2) 진행일정

6. 시제품 제작 및 평가

7. 결론

8. 참고문헌

본문내용

하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 라인간의 간격은 0.2mm정도로 유지한 체 다른 변수들을 바꿔가며 설계를 하였다. 그 결과 제작 가능한 소형화된 BPF설계를 할 수 있었지만 라인 간격을 넓게 한 만큼 특성은 나빠지는 단점을 보였다. 시뮬레이션에서는 -1.1 dB의 삽입손실을 가지고 있었지만 실제 측정값은 -3.2 dB의 삽입 손실과 12 MHz의 대역폭 특성을 보여주었다. 커넥터와 기판에서 나타나는 손실의 영향으로 보인다.
[그림 6.13] 제작한 BPF 사진
저역 통과 필터
저역 통과 필터(low pass filter, LPF)는 믹서에서 하향 변환된 신호에서 나타나는 상호변조 신호를 제거하기 위해 사용한다. [그림 6.14]와 같이 저역 통과 필터는 믹서 다음 단에 둔다.
[그림 6.14] 수신단에서의 LPF
믹서에서의 RF 신호와 LO 신호의 하향 변환 과정에서 두 개의 다른 입력 주파수신호의 harmonic 주파수들끼리의 합과 차로 조합된 출력주파수 성분이 나타나는 현상인 Intermodulation이 발생한다. 이러한 신호는 원래 신호에 방해되는 왜곡 요소로서, LPF에서 아래와 같은 2차 3차의 신호들을 제거해 주어야 한다.
Harmonic : 4.4GHz, 4.8GHz, 6.6GHz, 7.2GHz
2nd Intermodulation : 0.2GHz, 4.7GHz
3rd Intermodulation : 2GHz, 2.6GHz, 6.8GHz, 7GHz
[그림 6.15] 저역 통과 필터의 반사손실 특성
[표 6.4] 제작한 LPF 특성
LPF
주파수 대역 (MHz)
Cut-off freq.
Simulation
2109 ~ 7351 (5242 MHz)
1.69 GHz
Measurement
1897 ~ 7160 (5263 MHz)
1.42 GHz
제작한 LPF의 전체 크기는 가로 11mm, 세로 13mm의 크기이며 상단에 2.6 pF 캐패시터를 병렬 연결한 구조이다. LPF의 캐패시터 값과 라인의 길이를 조절하여 요구조건에 만족하는 LPF를 설계 하였고, 소형화된 장점과 럼프소자를 사용하여 튜닝이 용이한 장점을 가지고 있다. 시뮬레이션에서는 2109~7351 MHz의 주파수 대역을 가지고 있었지만 실제 측정값은 1.42 GHz의 Cut-off frequency를 가지고 1897~7160 MHz의 주파수 대역을 가진 특성을 보였다. 이는 2차, 3차 고조파 주파수 대역을 모두 포함하고 있다.
[그림 6.16] 제작한 LPF 사진
[그림 7.1] 실제 NESPOT과 우리가 제작한 MESPOT
7. 결론 (ABCD)
Able.
저희는 이것을 제작하면서 많은 시행착오를 거쳤습니다. 에칭도 수 십 번 하였고 측정실에
서 밤도 많이 새면서 제작하였습니다. 그러는 과정에서 많은 것들을 느낄 수 있었고, 정말 얻을 수 있었던 것은 할 수 있다는 자신감입니다. 비록 저희가 원하는 대로 결과가 잘 나오 지는 않았지만 실제로 제작하고 측정해봄으로써 몸으로 배울 수 있었던 좋은 경험이었습니
다.
(un)Believable.
제작하면서 느낀 점은 RF는 믿을 수 없다는 것이었습니다. 조금 전까지는 잘 되다가도 또 갑자기 안 되는 일이 빈번하게 일어나서 잠시도 방심할 수 없게 만들었습니다. 결과적으로
는 저희가 잘못해서 생긴 일이지만, 그렇게 어떤 부분이 잘 안 되는 가를 찾는 과정도 많은 도움이 되었고 또 노하우가 어느 정도 생긴 것 같습니다.
Case.
저희는 네스팟과 비슷한 메스팟을 제작하는 것으로 하였기 때문에 외관 또한 [그림 7.1]과 같이 네스팟과 비슷하게 만들었습니다. 시연을 위해서 외관에서 상당히 공을 들여 제작하였
으나 결과적으로 제대로 동작을 하지 않아서 아쉬움이 남았습니다.
Display.
RF 신호는 눈에 보이는 것이 아니기 때문에 계측기가 없이는 신호가 제대로 전달되는지 알 수 없습니다. 그래서 저희는 리시버의 IF 단의 출력 신호를 다이오드를 통해 정류하여 DC로 만들었습니다. 그리고 미약한 DC 전압을 OP-Amp를 통해 증폭시켜 LED를 켤 수 있
도록 하였습니다. 그래서 전파가 수신되면 LED가 점등하게 함으로써 전파가 제대로 수신되
는 지를 한 눈에 알아볼 수 있도록 하였습니다.
▶ 이번에 프로젝트를 진행하면서 부족했던 점은 PA의 이득과 믹서에서의 손실을 많이 개
선시키지 못한 부분입니다. 하지만 나머지 부분에서는 계획했던 만큼의 성능을 볼 수 있었
습니다. 이번 프로젝트를 계기로 RF Front-end Module에 대해서 많이 알게 되었고 실제로 설계하고 제작하면서 수업 시간에 배운 지식들을 하나둘씩 적용시켜 볼 수 있었습니다.
8. 참고문헌
[1] 이종민, 서철헌, CMRC 구조를 적용한 고효율, 고선형성 Class- F 전력 증폭기, 전자공학 회 논문지 제 44회 TC편 제 7호, 2002년 7월.
[2] 하성재, 홍의석, 고출력 전력 증폭기의 선형화 기술, 전자공학회지 제 29권 제 4호, 2002년 4월.
[3] Chul-Soo Kim, Jong-Sik Lim, Jong-Hwa Kim, Dal Ahn, "A design of a miniaturized 2-pole bandpass filter by using a slot and a hair-pin line", Microwave Symposium Digest, 2004 IEEE MTT-S International, Vol.3, pp. 1983~1986, June 2004.
[4]Rui Li, Dong Il Kim, Chang-Mook Choi, "Semi-Lumped Compact Low-Pass Filter for Harmonics Suppression", Journal of The Korea Electromagnetic Engineering Society, Vol.6, No.3, pp. 171~175, Sep. 2006.
[5] David M.Pozar, Microwave Engineering 3rd ed., Wiley, 2005.
[6] B. Razavi, RF Microelectronics, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1998.

키워드

RF,   Front-end module,   프런트 엔드 모듈,   헤테로다인