A Wideband 3dB Quadrature Coupler Design Using N-Section Parallel-Coupled Lines

N단 평행 결합 선로를 이용한 90$^{\circ}$광대역 3dB결합기 설계

본 논문에서는 N개의 평행 결합선로를 이용한 3dB 결합기를 해석하였으며, 유도된 식에 의하여 최소의 단수와 크기로 3dB 결합기를 설계하였다. 기존의 Spectral Domain상에서 N단 평행 결합선로의 복잡한 관계식 유도를 S 파라미터 관계식으로 간단히 유도 하였으며, 유도된 식의 타당성을 위해 실제 제작 검증하였다. 제작된 결합기는 Loose coupling의 평행 결합 선로의 광대역 특성을 그대로 이용하기 때문에 Lange Coupler와 같은 높은 임피던스와 Tight coupling을 구현 할 필요가 없으며, wire bonding도 용이하게 된다. 최소의 단수로 구현하기 위해 RT/Duroid의 R06006과 같은 높은 유전율과 두꺼운 기판을 사용하여 2단으로 3dB 구현이 가능하게 하였다. 제작결과 3.6GHz에서5.5GHz로 대략 42%(0.5dB imbalance) 정도의 광대역특성을 가지고 위상오차도 1$^{\circ}$내외의 결합기를 구현할 수 있었고 격리도 특성 또한 대역 내에서 15dB 내외의 특성을 보였다.