Abstract
In this paper, we demonstrate that the directivity of the CPW(Coplanar Waveguide) directional coupler with finite-extent backed conductor is enhanced by eliminating center region of backed conductor appropriately. If the backed conductor is removed at center region of couplers, the couplers have two backed conductors. If effective odd mode dielectric constant is decreased at center region, the electrical length for odd mode is changed and phase velocity is same at the directional couplers. Hence, directivity is improved. The eliminated length is solved by an odd and even mode analysis. The designed moderate CPW directional coupler with the proposed compensation structure has excellent directivity and matching characteristic at center frequency in simulation and measurement.
본 논문에서는 finite-extent backed conductor를 가지는 CPW(Coplanar waveguide) 방향성 결합기에서, 방향성의 향상을 위해 backed conductor의 가운데 부분을 적절한 길이로 제거하는 보상구조를 제안하였다. backed conductor의 가운데 부분이 적절한 길이를 가지고 제거될 경우, 결합기의 가운데 부분에서 기 모드의 유효 유전율이 크게 감소하여 전기적 길이가 달라지므로, 우 모드와 기 모드의 위상속도가 동일하게 인식된다. 따라서 결합기의 방향성은 향상이 되며, 이때 제거된 backed conductor의 적절한 길이는 결합기의 기 모드와 우 모드의 관계로부터 구하여질 수 있다. 이 보상 구조가 효과적임을 보이기 위해 1 GHz의 중심주파수를 가지는 보통의 결합도를 갖는 CPW 방향성 결합기를 설계하였으며, 기존의 구조에 비해 모의실험과 측정에서 각각 36 dB, 20 dB이상 개선된 우수한 방향성특성과 함께 우수한 정합특성을 가짐을 확인하였다.