Implementation of Ka-band Satellite Broadcasting/LNB with High Dynamic Range

Ka-band 고감도 위성방송용/LNB 최적화 설계

In this paper, we suggests a Ka-band LNB considering next-generation UHD satellite TVRO. Since Ka-band has grater attenuation than Ku-band in atmosphere, we designed the low-noise down-converter to improve receiving sensitivity and to extend a dynamic range of receiver. It aims to compensate a quality of ultra high definition transmission signal for rainfall. The low-noise block diagram consists of a three-staged amplifier (LNA), band-pass filter for deleting image (BPF), mixer and IF when considering nonlinear characteristics in the receiver RF front end module. Also, we showed a LNB through optimization processes affecting dynamic range directly in receiver FEM. Asa resuly of experiment, the gain of low-noise down-converter show between 58.5dB and 60.7dB, the noise figure has a high characteristic as 1.38dB. Finally, the phase noise of local oscillator is -63.10dBc at 100MHz offset frequency.

본 논문에서는 차세대 4K/8K-UHD 위성 방송용 고화질 영상전송을 고려한 Ka-band 위성 통신 방송용 수신기 저 잡음 하향 변환기의 설계방안을 제시하였다. Ka-band은 Ku-band 보다 대기 중의 감쇄가 크기 때문에 강우에 따른 고화질 전송신호 품질에 대한 보상을 위하여 최저 수신감도의 레벨을 향상시키기 위하여 수신기의 동적영역(Dynamic Range)을 크게 확장하도록 저 잡음하향변환기를 설계 하였다. 수신단에서 비선형 특성을 고려하여 저 잡음정합을 3단 증폭기(LNA), 이미지 제거용 대역통과필터(BPF), 주파수 혼합기(Mixer), 주파수 체배기, IF단을 구성하였으며 수신단의 동적영역에 직접 영향을 미치는 파라미터들 사이에서 최적화 과정을 거쳐 LNB를 설계하였다. 설계된 감쇄-대역 저 잡음 하향변환기는 전체 이득이 58.5~60.7dB이며, 잡음지수는 1.38dB로 매우 우수한 특성을 보이며 국부발진기의 위상잡음은 -63.10dBc@100Hz 특성을 나타내었다.