Abstract
In this paper, we proposed a 3 dB coupler using N-section parallel-coupled lines and designed a very compact one based on the analysis results. The coupled line has been analyzed by spectral domain method. After we obtain the s-parameters of N-section parallel-coupled lines by using port reduction method 4-port s-parameters are derived. The 3 dB couplers, which were fabricated, are not necessary to implement high impedance lines and tight coupling gaps as Lange Couplers because loose coupling is used. To realize a minimum section, we used the PCB that has high a dielectric constant and a thickness. The experimental results show that it has wide bandwidth of about 42 %(0.5 dB unbalance) from 3.6 GHz to 5.5 GHz and phase difference within 1 degree. Also, The isolation characteristics about 15 dB at its pass-band are obtained.
본 논문에서는 N개의 평행 결합선로를 이용한 3 dB 결합기를 해석하였으며, 유도된 식에 의하여 최소의 결합선로 수와 크기로 설계하였다. 기존의 Spectral Domain상에서 N단 평행 결합선로의 4N-port의 산란행렬로부터 port reduction 방법을 사용하여 4-port 산란 행렬을 유도하였으며, 유도된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 실제 제작하고 측정하였다. 제작된 결합기는 loose coupling의 평행 결합 선로를 이용하기 때문에 Lange Coupler 와 같은 높은 임피던스와 Tight coupling을 구현할 필요가 없으며, wire bonding포 용이하다. 최소의 단수로 구현하기 위해 높은 유전율과 두꺼운 기판을 사용하여 2단으로 3 dB 구현이 가능함을 제시하였다. 제작결과 3.6 GHz에서 5.5 GHz로 대략 42 %(0.5 dB unbalance) 정도의 광대역 특성을 가지고 위상차도 1$^{\circ}$내외의 결합기를 구현할 수 있었고 격리도 특성 또한 대역 내에서 15 dB 내외의 특성을 보였다.
