Broad-Band Design of Lumped-Element 3dB Quadrature Hybrid

집중정수형 3dB90$^{\circ}$Hybrid의 광대역 설계에 관한 연구

A broad-band design method of a lumped-element 3dB quadrature hybrid without magnetic coupling is proposed and discussed, where techniques of cascading fundamental hybrids via second-order delay equalizers and adding matching sections are adopted. It is shown that the designed broad-band lumped-element 3dB quadrature hybrid can be easily constructed and its bandwidth reaches up to 54%. Furthermore, the esperiments have been carried out, the results of which agree with the theoretical ones, and hence, the validity of the broad-band design method proposed here was confirmed.

신호의 $90^{\circ}$위상차 분배/합성이 가능한 Quadrature Hybrid는 Image Rejection Mixer등에 널리 쓰이고 있으며, 특히 VHF대 위성통신을 행할 경우에는 집중정수형으로 제작하는 것이 대단히 유리하다. 이 경우 자기결합을 갖게 되면 제작이 곤란하므로 자기결합을 갖지 않는 형식으로 광대역 특성을 갖는 소자를 설계하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 자기결합을 갖지 않는 90Hybrid의 기본회로를 제안하고, 이 기본회로를 Phase Shifter를 이용하여 Cascade 로 연결하고 최적화함으로써 광대역화하는데 성공하였다. 여기서 설계한 Hybrid 는 약 54%의 대역폭을 가지며, Branch-Guide Type방향성 결합기에 비하여 훨씬 더 우수한 특성을 가짐을 입증하였다. 또한, 실험에 의하여 제안한 설계법의 타당성을 확인하였다.