A Study on the 4-bit Microwave Phase Shiftter with PIN Diode

PIN 다이오드를 이용한 초고주파 4-비트 위상기에 관한 연구

In this paper, we design the 4-bit phase shifter which have $22.5^{\circ},45^{\circ},90^{\circ}$ and $180^{\circ}$ phase shift by applying the loaded line and switched network phase shifter. Its phase shift is variable with changing of the stub and passive device parameters. The experiments show the 6.5 dB average insertion loss and $10^{\circ}$ average phase error at center frequency, 6GHz. The results of experiment agree well with the theories except $180^{\circ}$ phase shifter.

PIN 다이오드를 사용하여 부하선로 방식 위상기와 가변회로 방식 위상기의 설계방법을 제안하였다. 부하선로 방식은 어느 정도 간격을 두고 두개의 서셉턴스를 병렬로 접속하여 구성하고 스위칭 소자의 바이어스에 따른 서셉턴스값의 변화에서 위상차를 얻으므로서 작은 위상변화를 간단한 구성으로 얻었다. 가변회로 방식은 캐패시터와 인덕터로 병렬 T회로를 구성하고 스위칭 소자의 바이어스에 따른 회로의 기본 구성이 바뀌어지는 방식으로, 저역통과 상태와 고역통과 상태를 유출하여 큰 위상차를 얻었다. 중심 주파수 6GHz에서 대부분의 설계사항은 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 최적화 시켰다. 또한 마이크로스트립 선로의 비유전율 2.94인 기판에 Owen 식을 이용하여 계산하였다. 측정치는 평균 위상 오차 $10^{\circ}$ 미만으로 이론치와 거의 같음을 알 수 있었다.