Abstract
This paper proposes a new three-line balun. The equivalent circuit of the proposed three-line balun is presented, and impedance matrix［Z］of the equivalent circuit is derived from the relationship between the current and voltage at each port. The design equation for a given set of balun impedance at input and output ports is presented using［S］parameters, which is transferred fom impedance matrix,［Z］. To demonstrate the feasibility and validity of design equation, multi-layer ceramic(MLC) chip balun operated in the 2.4 GHz ISM band frequency is designed and fabricated by the use of the low temperature co-fired ceramic(LTCC) technology. By employing both the proposed new three-line balun equivalent circuit and multi-layer configuration provided by LTCC technology, the 2012 size MLC balun is realized. Measured results of the multi-layer LTCC three-line balun match well with the full-wave electromagnetic simulation results, and measured in band-phase and amplitude balances over a wide bandwidth are excellent. This proposed balun is very easily applicable to multi-layer structure using LTCC as shown in the paper, and also can be realized with microstrip lines on PCB. This distinctive performance is very favorable for wireless communication systems such as wireless LAN(Local Area Network) and Bluetooth applications.
본 논문에서는 새로운 형태의 3-라인 발룬을 제안하였다. 먼저 3-라인 발룬의 등가회로를 제시하였고, 이등가회로의 각 포트에서의 전압과 전류의 관계를 이용하여 임피던스 행렬,［Z］를 구하고 이를［S］파라미터로 변환하여 제시하였다.［S］파라미터를 이용하여, 제시한 등가회로가 발룬으로 동작할 수 있도록 하는 설계식을 도출하였다 본 논문에서 제안한 등가회로와 설계식의 타당성 및 유용성을 검증하고자 2.4 GHz ISM 대역에서 동작하는 MLC(Multi-layer Ceramic) 칩 발룬을 설계하였고, LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기술을 이용하여 제작하였다. 새로운 3-라인 발룬의 등가회로와 LTCC 기술을 이용한 다층구조를 동시에 적용함으로써 2012사이즈의 초소형 발룬을 구현할 수 있었다. 제작된 발룬의 측정 결과는 3차원 전자장 시뮬레이션 결과 와 매우 유사하였고, 넓은 대역에서 매우 우수한 위상 및 진폭 평형 특성을 보였다. 본 논문에서 제안한 3 라인 발룬은 본 논문에서 보인 것처럼 LTCC 기술을 이용하여 매우 쉽게 구현이 가능할 뿐만 아니라 인쇄회로기판 상의 마이크로 스트립라인 등을 이용하여도 구현이 가능하며 작은 사이즈의 우수한 특성을 가진 발룬이 요구되는 무선랜이나 블루투스 등의 무선 통신 시스템 등에 매우 유용하게 적용될 수 있다.
