The Design of High-Temperature Superconducting Microstrip Filter Using Multiple Coupled Line Resonators

다중 결합 선로 공진기를 이용한 고온초전도 마이크로스트립 여파기의 설계

  • Published : 2001.05.25

Abstract

A very compact narrowband high-temperature superconducting microstrip filter using multiple coupled line resonators is designed and fabricated to effectively use the limited space of the wafer. The fabricated 12 pole filter has a center frequency of 1.79 GHz and a 3dB bandwidth of 7.63 MHz(0.43% fractional bandwidth). The filter also shows sharp skirt characteristics of 71 dB/MHz and 41dB/MHz blow and above the passband, respectively, and has an insertion loss of less than 0.5dB and a return loss of more than 15dB in the passband.

본 논문에서는 제한된 웨이퍼 공간을 효율적으로 사용하기 위해서, 여파기의 크기를 소형화시키고 스커트 특성을 향상시킨 다중 결합 선로 공진기를 제안하였다. 다중 결합 선로 공진기는 반 파장 개방 선로를 여러 번 구부린 형태로서 공진기의 크기를 소형화시키고, 각 선로의 상호 인덕턴스 성분에 의해서 공진기와 공진기 사이의 결합력을 감소시킬 수 있었다. 다중 결합 선로 공진기를 이용하여 공진기 사이 거리에 따른 결합 계수와 급전 위치에 따른 external Q를 구해서 12폴 여파기를 설계하였다. 중심 주파수 1.79 GHz, 3 dB 대역폭 7.62 MHz로 제작된 고온초전도 여파기는 통과 대역의 아래쪽에서 70 dB/MHz, 위쪽에서 41 dB/MHz의 가파른 스커트 특성을 보이고 있다.

Keywords

References

  1. G. L. Matthaei, N. O. Fenzi, R. J. Forse, and S. M. Rohlfing, 'Hairpin comb filters for HTS and other narrow band applications,' IEEE Trans. Microwaves Theory Tech., vol. 45, pp. 1226-1231, Aug. 1997 https://doi.org/10.1109/22.618411
  2. 육석순, 박익모, 민병철, 최영환, 문승현, 이승민, 오병두, '고온 초전도 헤어핀 콤 여파기의 급전 구조에 관한 연구.' 전자공학회 논문지, 제36권, D편, 제 12호, 1999년 12월
  3. M. J. Lancaster, Passive Microwave Device Applications of High Temperature Superconductors, U.K.: Cambridge University Press, 1997
  4. H. T. Kim, B. C. Min, Y. H. Choi, S. H. Moon, S. M. Lee, B. Oh, J. T. Lee, I. Park, and C. C. Shin. 'A compact narrowband HTS microstrip filter for PCS applications', IEEE Trans. Applied Superconduct., vol. 9, pp. 3909-3912, June 1999 https://doi.org/10.1109/77.783882
  5. G. L. Hey-Shipton, 'Efficient computer design of compact planar band pass filters using electieally short multiple coupled lines,' IEEE MTT S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 3, pp. 1547-1550, June 1999 https://doi.org/10.1109/MWSYM.1999.780251
  6. M. Sagawa, K. Takahashi, and M. Makimoto, 'Miniaturized hairpin resonator filters and their application to retceiver front-end MIC's,' IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 37, pp. 1991-1997, Dec. 1989 https://doi.org/10.1109/22.44113
  7. B. C. Wadell, Transmission Line Design Hand-book, Norwood, MA: Artech House, 1991
  8. D. M. Pozar, Microwave Engineering, Addison Wesley, 1990
  9. P. Pramnick, 'Compact 900-MHz hairpin-line filters using high dielectric constant microstrip,' Int. J. of Microwave and Millimeter-Wave Comp.-Aided Eng., vol. 4, pp. 272-281, 1994
  10. G. Matthaei, L. Young, and E. Jones, Microwave Filters, Impedance Matching Networks, and Coupling Stuetures, Norwood, MA:Artech House, 1980
  11. K. Wada and I. Awai, 'A new concept of a bandpass filter with transmission zero based tap connected half-wave length resonators,' in Proc. Asia-Pacific Microwave Conf., 1998, pp. 89-92
  12. J. S. Wong, 'Micro tapped-line filter design,' IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 27, pp. 44-50, Jan. 1979 https://doi.org/10.1109/TMTT.1979.1129556
  13. B. C. Min, Y. H. Choi, S. H. Moon, H. T. Kim, and B. Oh, 'Double-sided $YBa_2Cu_3O_7\;{\delta}$ thin films deposited on 2-inch $LaAlO_3$ wafers by pulsed laser deposition,' Kor. Appl. Phys. (Ungyoung Mulli), vol. 11, pp. 423-427, 1998
  14. M. Reppel, and J. C. Mage, 'Superconducting microstrip bandpass filter on $LaAlO_3$ with high out-of-band rejection,' IEEE Microwave Guided Wave Lett., vol. 10, pp. 180-182, May 2000 https://doi.org/10.1109/75.850370