Abstract
In this paper, we designed and fabricated a 3-dB tandem coupler using air-bridge technology for millimeter-wane monolithic integrated circuits, operating at W-band($75{\sim}110\;GHz$) frequency. Tightly edge-coupled CPW line has low directivity due to different even-mode and odd-mode phase velocity. To overcome this disadvantage, a 3-dB tandem coupler which comprises the two-sectional weakly parallel-coupled lines with equal phase velocity was designed at W-band. The proposed coupler was fabricated using air-bridge technology to monolithically materialize the uniplanar coupler structure instead of conventional multilayer or wire bonded structure. From the measurements, the coupling coefficient of $2.9{\sim}3.6\;dB$ and the good phase difference of $91.2{\pm}2.9^{\circ}$ were obtained in broad frequency range of $75{\sim}100\;GHz$.
본 논문에서는 W-band($75{\sim}110\;GHz$) 주파수 영역에서 동작하는 CPW(Coplanar Waveguide) 구조의 3-dB 방향성 커플러를 MIMIC(Millimeter-wane Monolithic Integrated Circuit) 공정기술로 설계 및 제작하였다. 강한 결합계수 특성을 갖는 edge-coupled CPW 라인은 서로 다른 우 기 모드 위상속도에 의해 좋지 않은 방향성을 갖는다. 이를 극복하기 위하여 같은 우 기 위상속도를 갖는 edge-coupled CPW 라인을 2단으로 평행하게 연결하여 3-dB의 강한 커플링을 유도할 수 있는 Tandem 구조를 W-band에서 제안하였다. 제안된 Tandem 커플러는 기존의 다층기판 구조나 와이어 본딩 구조가 아닌 에어브리지 MIMIC 공정기술을 통해서 단일평면상에 제작되었다. 제작된 커플러는 $75{\sim}100\;GHz$의 넓은 주파수 영역에서 $2.9{\sim}3.6\;dB$의 결합계수와 $91.2{\pm}2.9^{\circ}$의 우수한 위상차 특성을 나타내었다.
