Electronics Modification - KNUwebbuild.knu.ac.kr/~accelerator/ppt/Electronics_for_IP... · 2013-11-26 · Modification issue 1. Linearity range : ~ -107dBm (noise power) (to achieve

Electronics Modification

20100526

허애영

Requirement of IPBPM signal processing

• IP-BPM signal processing: less than 20ns

• Position Resolution: 1~2nm

– power가 -100dBm 이하 (1nm: -107dBm)

– Sensitivity and Noise of BPM is critical

– Improved Gain: now 10dBm.

기존 모델의 모식도

Block Diagram

BPF

Limiter DAPhase

shifter

Power

divider Detector

LPF

LPF

Hybrid

Coupler

BPFRing

CouplerMixer

LNA DA

LNA DA

LO

IF(I)RF

RF IF(Q)

Detection

Voltage

10 dBm

-3 dB

7 dBm-3 dB

4 dBm

-1 dB

3 dBm-3 dB

0 dBm

10 dB

10 dBm 10 dBm

-30 dBm

26 dB

-4 dBm0 dB

-4 dBm

-3 dB

-7 dBm

-3 dB

-10 dBm

-8 dB

-18 dBm-3 dB

-21 dBm -21 dBm

26 dB

-4 dBm

1. conversion gain을 높이고 [LO에 amp.를 추가 (20dBm정도)]2. N.F 감소, 잡음전력 ~ -107dBm 정도 (1~2nm resolution)3. IP-BPM signal processing: less than 20ns

BPF

Limiter DAPhase

shifter

Power

divider Detector

LPF

LPF

Hybrid

Coupler

BPFRing

CouplerMixer

LNA DA

LNA DA

LO

IF(I)RF

RF IF(Q)

Detection

Voltage

10 dBm

-3 dB

7 dBm-3 dB

4 dBm

-1 dB

3 dBm-3 dB

0 dBm

10 dB

10 dBm 10 dBm

-30 dBm

26 dB

-4 dBm0 dB

-4 dBm

-3 dB

-7 dBm

-3 dB

-10 dBm

-8 dB

-18 dBm-3 dB

-21 dBm -21 dBm

26 dB

-4 dBm

?????

split ?????raw signalto detectpower

split Font system

Referencecavity

Sensorcavity

0 Hz

5.712GHz

5.712GHz

5.712GHz

For X-ports

1. conversion gain을 높이고 [LO에 amp.를 추가 (20dBm정도)]2. N.F 감소, 잡음전력 ~ -107dBm 정도 (1~2nm resolution)3. IP-BPM signal processing: less than 20ns

BPF

Limiter DAPhase

shifter

Power

divider Detector

LPF

LPF

Hybrid

Coupler

BPFRing

CouplerMixer

LNA DA

LNA DA

LO

IF(I)RF

RF IF(Q)

Detection

Voltage

10 dBm

-3 dB

7 dBm-3 dB

4 dBm

-1 dB

3 dBm-3 dB

0 dBm

10 dB

10 dBm 10 dBm

-30 dBm

26 dB

-4 dBm0 dB

-4 dBm

-3 dB

-7 dBm

-3 dB

-10 dBm

-8 dB

-18 dBm-3 dB

-21 dBm -21 dBm

26 dB

-4 dBm

?????

split ?????raw signalto detectpower

split Font system

Referencecavity

Sensorcavity

0 Hz

6.426GHz

6.426GHz

6.426GHz

For Y-ports

Modification issue

1. Linearity range : ~ -107dBm (noise power) (to achieve 1nm resolution)

2. conversion gain : ~ 40dB (기존 10dB)LO signal의 증폭 고려 (200912~201002 실험에서 20dB amplifier 사용 saturation 확인됨)

3. latency : 15ns 이하(희망), (20ns 이하)4. 한 방향으로의 channels 배치5. phase shifter6. power supply : 110V7. 고정용 나사** 이상은 resolution이 더 좋아야 하는 Y-ports

electronics module의 요구조건입니다.

잡음 전력 계산

# N : 잡음 전력, k : 볼츠만 상수, Tin : 입력되는 잡음 전력. 일반적으로 상온 290 K

# F : 잡음지수. Linear 값 입력해야함, To : 상온. 290 K, B : 대역폭

k 1.3805E-23

To 290 K

Tin 290 K

F 4 dB

F_linear 2.511886432

B 400 MHz (사용중) N_dB -83.955056 dBm

B 300 MHz

N_dB -85.20444336 dBm

B 200 MHz

N_dB -86.96535595 dBm

B 100 MHz

N_dB -89.97565591 dBm

B 50 MHz

N_dB -92.98595587 dBm

B 10 MHz

N_dB -99.97565591 dBm

1nm resolution : around -107dBm.

2nm resolution : around -93dBm.

Band width를 얼마만큼의 협대역으로 줄일 수 있는지에 대한 조사가 되어야 할 것 같습니다.

IP-BPM의 경우, 고주파이므로 협대역을 사용하는 것을 더 신중히 고려해야 합니다.

협대역 band width를 사용하게 될 경우, 기성품을 구하기가 싶지 않으므로 제작을 해야 할

가능성도 있어 보입니다.

그외 resolution 값을 영향을 미치는 요인은 잡음지수로

현재, 4dB(BW :10MHz) 에서 3dB로 줄이면, 약 -101dBm

2dB로 줄이면, 약 -102dBm 이 계산됩니다.

참고로, 현재 사용중인 BPF(BW: 400MHz)도 emwise 자체 제작된 것입니다.

0( ( 1) )inN k T F T B

작성년월일 작성자

2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0

KNU Techno-building Rm. 211, 573-13 Bokhyun-dong, Buk-gu, Daegu, 702-020, KoreaTel. +82-53-939-3211 Fax. +82-53-939-3212http://www.em-wise.com

- 1 -

DATA SHEETIP-BPM electronics Module

Customer 경북대학교 물리학과 Date 2008. 08. 14

Part No. CCONV-6G-01 Quantity 1 EA

S/N 2008-0814-001

Electrical Specifications

Parameter Units Min. Typ. Max.Frequency Range, RF LO GHz 6.2

6.26.46.4

6.66.6

Output Frequency MHz 0 50

Conversion Gain dB 9.3 10.6 11.6

Spurious dBm -49.3 -45.6

I, Q phase difference degree 90 ± 3

1 dB Compression (Input) dBm -15 -13

Bias Voltage, Positive Negative V +6

-5Current, Positive

Negative mA 360 3801

Absolute Maximum Ratings (1)

Parameter Units ValuesBias Voltage, Positive Negative V + 20

- 18

Current (positive) mA 400

Phase shifter Vcon V + 15

LO Input Power dBm + 22

RF Input Power dBm 0

(1) Operation of this module above anyone of these parameters may cause permanent damage.


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 2 -

S/N : 2008-0814-001

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.70

2

4

6

8

10

12

14

Conversion Gain @ LO = +10 dBmIF = 50 MHz, RF = -20 dBm

CONV

ERSI

ON G

AIN

[dB]

LO & RF FREQUENCY [GHz]

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7-20

-15

-10

-5

0

Input P1dB @ LO =+10 dBm

I.P1d

B [dB

m]

FREQUENCY [GHz]


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 3 -

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7-30

-20

-10

0

Return Loss @ LO = + 10 dBmRE

TURN

LO

SS [d

B]

FREQUENCY [GHz]

RF LO

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

LO @ 10 dBm

RETU

RN L

OSS

[dB]

FREQUENCY [GHz]

LO to IF Isolation LO to RF Isolation


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 4 -

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7

-50

-40

-30

-20

-10

0

RF to IF Isolation @ LO = +10 dBmIS

OLA

TIO

N [d

B]

FREQUENCY [GHz]

0 2 4 6 8 10 120

50

100

150

200

250

Phase shifter

Phas

e va

riatio

n [D

egre

e]

Tuning Voltage [V]

10MHz 20MHz 30MHz 40MHz 50MHz


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 5 -

-10 0 10 20

10

100

1000

LO Power [dBm]

LO Power DetectionO

utpu

t [m

V]

Harmonics of LO

LO Freq.(GHz)

nLO Spurious at IF port [dBm]1st

(6.4 GHz)

2nd(12.8 GHz)

3rd(19.2 GHz)

6.0 -57.4 -61.6 -52

6.1 -48.6 -56.1 -55.2

6.2 -47.8 -56.5 -50.2

6.3 -51.1 -44.6 -50.4

6.4 -47.1 -51.5 -45.4

6.5 -46.6 -51.9 -43.1

6.6 -45.6 -50 -49.5

6.7 -50.2 -56.6 -52.8

LO = +10 dBm


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 6 -

전체 시스템 NF 측정 결과

Freq. [MHz] NF [dB]

10 3.871

20 3.927

30 3.938

40 3.927

50 3.956

60 4.072

70 4.203

80 16.086

Outline DrawingUnit : inch [mm]


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 7 -

Component Spec. measurement

BPFPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

Stop band : 5.4 / 7.4 GHz

(Loss > 30 dB)

Pass band Loss : 3 dB

5.4 GHz Loss : 41.5 dB

7.4 GHz Loss : 48.2 dB

LNAPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

Gain : 20 dB

NF : 2.2

Gain : 28 dB

NF : 2.1

LimiterPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

Output Power : 10 dBm

Loss : 0.6 dB

Return : 25 dB

DetectorPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

Sensitivity > 0.5 mW / μW0.0664 mW / μW

Phase shifterPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

Phase range : 0 ∼ 180 degree

0 ∼ 220 degree

Loss : 2.5 dB 미만

Power dividerPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

two way : 90 degree

Loss : 3 dB

Loss : 3.38 dB

Ring CouplerPass band : 6.2 ∼ 6.6 GHz

two way : 180 degree

Loss : 3 dB

Loss : 3.3 dB

Mixer

(HMC220MS8)

RF/LO freq.: 6.2 ∼ 6.6 GHz

IF freq. : DC ∼ 200 MHz

LO to RF Iso. : 50 dB

LO to IF ISo. : 25 dB

Conversion Loss : 7 dB

LO to RF Iso. : 25 dB

LO to IF ISo. : 28 dB

LPFDC ∼ 50 MHz

Stop band : 100 MHz

(Loss >40 dB)

DC ∼ 50 MHz : 2.5 dB

100 MHz Loss : 47.6 dB


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 8 -

BPF

제작된 BPF

삽입 손실 2.3 ∼ 3.4 dB

반사 손실 10 dB 이상

5.4 GHz Loss 46.9 dB

7.4 GHz Loss 54.8 dB

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Loss

[dB]

Frequency [GHz]

S22

S21

S11


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 9 -

LNA

제작된 LNA

Gain 27 dB


NF 2.1

6.0 6.2 6.4 6.6 6.8-20

-10

0

10

20

30

Loss

[dB]

Frequency [GHz]

S11

S21

S22


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 10 -

Limiter

제작된 Limiter

삽입 손실 0.6 dB


0 5 10 15 200

5

10

15

20

Out

put P

ower

[dBm

]

Input Power [dBm]

6.4 GHz


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 11 -

Detector

제작된 Detector

Sensitivity 0.0664 mW / μW

-30 -20 -10 0 10 20

10

100

1000

Out

put [

mV]

Input [dBm]


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 12 -

Phase Shifter

제작된 Phase Shifter

Phase Control Voltage 0 ∼ 12 [V]Phase shift Capability 220 °Phase Shift Linearity 18.3 ° / V

삽입 손실 1.6 ∼ 2.5 dB

0 3 6 9 120

40

80

120

160

200

240

Phas

e [d

eg]

VR [V]

6.4GHz 6.2GHz 6.6GHz


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 13 -

Power divider

제작된 Power divider

삽입 손실 3.38 dB

반사 손실 29.7 dB

Isolation 14 ∼ 15 dB


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 14 -

Ring Coupler

제작된 Ring Coupler

삽입 손실 3.38 dB반사 손실 29.7 dBIsolation 14 ∼ 15 dB


2008. 08. 14 서 정 원 Rev. 0


- 15 -

LPFDC ∼ 50 MHz Loss 2.5 dB

100 MHz Loss 47.6 dB

I , Q 측정 결과

Result of Local Test for IP-BPM Electronics Module

2008-11-26

허애영

Electrical Specification

Parameter Units Data Remark

Frequency range, RF

LO

GHz/ dBm 6.426/ -20

(6.500/ -20)

6.400/ +10

Design Freq. of IP/C-

band BPM: 6.426GHz

Bias Voltage, Positive

Negative

V +6

-5

Current, Positive

Negative

mA 320

0

Design: 360mA

One device may not

be working.

Conversion Gain

Input Output Conversion Gain

LO 6.400GHz

+10dBm

IF -13.31dBm

@26MHz

8.69dBm

@26MHz

RF 6.426GHz

-20dBm

LO 6.400GHz

+10dBm

IF -13.41dBm

@50MHz

8.59dBm

@50MHz

RF 6.500GHz

-20dBm

Table. Data

Att1 and att2 are measured as -1dBm, respectively. By subtraction these from output, we get

conversion gain.

Figure1.

Figure2. Experimental Setup to get conversion gain

Input P1dBm

RF IF RF IF Remark

-20

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-12.81

-11.54

-9.80

-8.49

-7.36

-6.28

-5.31

-4.33

-3.51

-2.80

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

-2.29

-1.88

-1.60

-1.42

-1.29

-1.22

-1.15

-1.13

-1.06

-1.03

Input P1dBm is -9dBm.

LO Return Loss

현재 Network Analyzer 장비가 다른 장소에 있어서 사용하기 힘든 상황이므로 테스트를 하지 않

았습니다. 다른 isolation 측정값이 data sheet 범위 안에 들기 때문에 별 문제는 없어 보입니다.

LO to IF Isolation

Figure 3.

Return Loss is [email protected]

LO to RF Isolation

Figure 4.

[email protected]

RF to IF Isolation

Setup is same with Figure 2 or is able to be selected as shown figure 5.

Figure 5.

[email protected]

LO Power Detection

LO Power(dBm) Output(mV) LO Power(dBm) Output(mV) LO Power(dBm) Output(mV)

-10

-9

-8

14.8

19.1

23.7

1

2

3

129

152

178

11

12

13

576

652

735

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

29.3

35.9

43.8

53.0

64.5

76.3

91.0

108.3

4

5

6

7

8

9

10

209

243

283

329

380

437

502

14

15

16

17

18

19

20

826

927

1042

1174

1324

1490

1671

Harmonics of LO

LO Freq.(GHz) nLo Spurious at IF port(dBm)

1st @6.4GHz 2nd @12.8GHz 3rd @192GHz

6.0

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

-55.86

-55.83

-55.79

-56.05

-54.71

-56.46

-55.97

-56.54

-57.63

-57.21

-57.44

-57.68

-54.99

-57.02

-57.06

-57.42

-53.81

-53.72

-53.56

-52.42

-52.45

-52.98

-53.69

-54.18

I, Q measurement

Using next formula, Phase Difference is 86.25 degree.

A

B× 360˚

Measurement

IP BPM Phase shifter Test

Name : 장 태 경

Date : 2009. 10. 31

O.Name : 허 애 영

1. 측정 환경

- RF, LO에 같은 주파수의 신호를 넣는다.

6.2GHz, -5 dBm 신호를 3dB Power divider로 분배하여 RF, LO에 넣음

- I 신호에 해당하는 cosΦ 와 Q 신호에 해당하는 -sinΦ의 비를 구함

- arc tangent 값에 의해 위상, Φ를 구함

2. I, Q signal measurement

I 신호와 Q 신호의 값을 그림 1에 나타내었다. I가 최대값을 가질 때 Q가 0이고, I가 0일때 Q가 최대

값을 가짐을 확인할 수 있다.

0 2 4 6 8 10 12-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

Nor

_I (m

V)

Vcon (V)

Normalized I signal Normalized Q signal

그림 1. 컨트롤 전압의 변화에 따른 출력 I, Q 신호의 크기

Measurement

2. Phase variation vs Control voltage

위의 값을 토대로 위상을 계산한 결과를 표 1에 나타냈다. 그리고 컨트롤 전압의 변화에 따른 위상 변

화를 그림 2에 나타냈다.

표 1. I, Q 신호를 통한 위상 계산

I signal

(mV)

Q siganl

(mV)-TAN(Q/I)

angle

(deg)

angle_Nor

(deg)

angle_com

(deg)

-0.3353 0.7570 2.258 66.1 0.0 0.0

-0.2437 0.8757 3.593 74.5 8.3 8.3

-0.0049 1.0000 205.854 89.8 23.6 23.6

0.3433 0.9537 -2.778 -70.2 -136.4 43.6

0.7070 0.6686 -0.946 -43.4 -109.6 70.4

0.9302 0.2194 -0.236 -13.3 -79.4 100.6

1.0000 -0.1388 0.139 7.9 -58.2 121.8

0.9708 -0.5115 0.527 27.8 -38.3 141.7

0.8669 -0.8267 0.954 43.7 -22.5 157.5

0.7256 -1.0341 1.425 55.0 -11.2 168.8

0.5696 -1.1579 2.033 63.8 -2.3 177.7

0.4357 -1.1690 2.683 69.6 3.5 183.5

0.3315 -1.1608 3.502 74.1 8.0 188.0

0.2405 -1.1317 4.705 78.0 11.9 191.9

0.1687 -1.0856 6.435 81.2 15.1 195.1

0.1000 -1.0551 10.547 84.6 18.5 198.5

0 2 4 6 8 10 12

0

50

100

150

200

Ang

le (d

eg)

Vcon (V)

LO phase variation

그림 2. 컨트롤 전압에 따른 위상의 변화

Microwave Comunication LaboratoryKyungpook National University

Low-Q IP-BPM 시스템 응용C 대역 수신기 설계 및 제작

*서 정원,

*우 동식,

*+김 태규,

*+김 강욱

*경북대학교 전자전기컴퓨터학부

+이엠와이즈 통신 ㈜


목 차

IP-BPM 소개

단위 회로 설계 및 제작

IP-BPM 수신기 Module 제작 및 측정

결 론


Introduction

차세대 가속기 개발을 위한 BPM (Beam Position Monitor)이 필요.

IP(Interaction Point)-BPM 으로 빔 위치 추적

현재 개발된 IP-BPM 에 비해 좀더 나은 해상도를 가지는 Low-Q IP BPM 제작

공동 길이에 의해 6.2~6.6 GHz 의 주파수 대역을 가짐.

본 논문에서는 빔 위치 측정을 위한 I, Q 신호 출력을 가지는 수신기모듈을 설계, 제작하였다.


I

Q

RF Input

LO InputLO signal

sensor signal

sensor signal

Low-Q IP-BPM

IP-BPM

ModuleProcessor

IP-BPM 구성도

빔 입력 입력되는 빔의 크기와 위상에 따른 위치 추적 모듈


Block Diagram

BPF

Limiter DAPhase

shifter

Power

divider Detector

LPF

LPF

Hybrid

Coupler

BPFRing

CouplerMixer

LNA DA

LNA DA

LO

IF(I)RF

RF IF(Q)

Detection

Voltage


단위 회로 제작 및 측정 (1)Band Pass Filter

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Loss [dB

]

Frequency [GHz]

S22

S21

S11

6.2 ~ 6.6 GHz

S21 2.3 ~ 3.4 dB

S11 > 10 dB

S22 > 10 dB

5.4GHz -46.9 dB

7.4GHz -54.8 dB

Tapped- line filter


단위 회로 제작 및 측정 (2)Detector

Input Range : -10 ~ 10 dBm

Sensitivity : 66.4 mV / mW

Minimum detection Power : -27 dBm

10 dBm attenuator

Matching

SMS 7630-079

-30 -20 -10 0 10 20

10

100

1000

Ou

tpu

t [m

V]

Input [dBm]

Input Range

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9-50

-40

-30

-20

-10

0

Lo

ss [

dB

]

Frequency [GHz]

S11

S21


단위 회로 제작 및 측정 (3)Phase Shifter

Frequency 6.2 ~ 6.6 GHz

Phase Control Voltage 0 to 12 [V]

Phase Shift Capability 220˚

Phase Shift Linearity 18.3˚ / V

Total Insertion Loss2.5 dB (max)1.6 dB (min)

Return Loss InputOutput

>10 dB>10 dB

Type : 반사형 위상 변환기

바랙터 다이오드 : MA46H-120

Varactor Diode


단위 회로 제작 및 측정 (3)Phase Shifter

0 2 4 6 8 10-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Lo

ss

VR [V]

S21

S11

S22

0 3 6 9 120

40

80

120

160

200

240

Ph

ase

[d

eg

]

VR

[V]

6.4GHz

6.2GHz

6.6GHz

전압 변화에 따른 삽입 손실

반사 손실전압 변화에 따른 위상 변화 값


단위 회로 제작 및 측정 (4)Limiter

0 5 10 15 200

5

10

15

20

Ou

tpu

t P

ow

er

[dB

m]

Input Power [dBm]

6.4 GHz

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9-30

-20

-10

0

Lo

ss [

dB

]

Frequency [GHz]

S11

S21

S22

기판 : Duroid 5880

Insertion Loss : 0.6 dB

Return Loss : 15 dB 이상

Varactor Diode


단위 회로 제작 및 측정 (5)Low Noise Amplifier

S21 25.9 dB

S11 > 10 dB

S22 > 10 dB

6.0 6.2 6.4 6.6 6.8-20

-10

0

10

20

30

Lo

ss [

dB

]

Frequency [GHz]

S11

S21

S22

시스템의 Noise figure 최소화를 위하여 첫째 단에 LNA 를 제작 설계 하였다.

이득의 증가를 위해 DA 를 사용하였다.

NLB-400

NE334S01


IP-BPM 수신기 모듈

전체 크기

243mm X 80 mm X 13 mm

소모 전력

6V (355 mA)

-5V (0 mA)


Conversion Gain & Input P1dB

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.70

2

4

6

8

10

Conversion Gain @ LO = +10 dBm

IF = 50 MHz, RF = -20 dBm

CO

NV

ER

SIO

N G

AIN

[dB

]

LO & RF FREQUENCY [GHz]

주파수 대역에서 시스템의 변환 이득은 6 ~ 7.8 dB를 가지고입력 P1 dB 는 -12 ~ -11 dBm 이다.

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7

-12

-8

-4

0

Input P1dB

@ LO =+10 dBm

I.P

1d

B [dB

m]

FREQUENCY [GHz]


RF & LO Return Loss

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7-30

-20

-10

0

Return Loss @ LO = + 10 dBm

RE

TU

RN

LO

SS

[dB

]

FREQUENCY [GHz]

RF

LO

LO 와 RF 입력 포트에서의 반사손실은 주파수 대역 내에서-10 dB 이상의 반사손실을 가진다.


Isolation

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

LO @ 10 dBm

RE

TU

RN

LO

SS

[d

B]

FREQUENCY [GHz]

LO to RF Isolation

LO to IF Isolation

RF to IF 의 격리도는 -39 dB 이상이다. LO to RF 의 격리도는 -50 dB 이상이고 LO to IF 의 격리도는 -47 dB 이다.

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7

-50

-40

-30

-20

-10

0

RF to IF Isolation @ LO = +10 dBm

ISO

LA

TIO

N [

dB

]

FREQUENCY [GHz]


nLO Spurious

LO Freq.(GHz)

nLO Spurious at IF port [dBm]

1st(6.4 GHz)

2nd(12.8 GHz)

3rd(19.2 GHz)

6.0 -55.2 -73 -55.3

6.1 -45.8 -59.8 -53.7

6.2 -50.1 -58 -51.3

6.3 -50.1 -58 -51.3

6.4 -51.8 -45 -50.7

6.5 -46.6 -53.6 -44.3

6.6 -47.4 -57 -44.1

6.7 -49.5 -53 -49

LO = +10 dBm

nLO에 의해 생기는 불요파는 주파수 대역 내에서 -44 dB 이상의 전력 값을 가진다.


I, Q 위상차

측정 결과 두 개의 IF 출력 포트는 90˚ 위상차를 가진다.


결 론

• Low-Q IP-BPM 시스템 응용 C 대역 수신기 설계 및 제작

IP-BPM으로부터 180˚ 위상차를 가지는 두 개의 RF신호와 LO 신호를 입력

받아 빔 위치 추적에 사용될 I, Q 신호를 출력함.

LO 입력 신호 전력 : +10 dBm

검파기의 감도 특성 : 66.4 mV / mW

위상 변환 값 : 18.3 degree / V

입력 P1dB : -11 dBm

Conversion Gain : 8.5 dB

IF Port 에서 출력된 90 ˚ 위상차를 가지는 I/Q 신호 검출

신호 처리부에서 위치추적 정보로 활용됨

제작된 수신기는 추후 일본 고에너지 연구소(KEK)에서 사용될 예정임.

Documents

Electronics Modification - KNUwebbuild.knu.ac.kr/~accelerator/ppt/Electronics_for_IP... · 2013-11-26 · Modification issue 1. Linearity range : ~ -107dBm (noise power) (to achieve