한국전자파학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)

  • 제19권12호
  • /
  • Pages.1435-1444
  • /
  • 2008
  • /
  • 1226-3133(pISSN)
  • /
  • 2288-226X(eISSN)
한국전자파학회 (The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

짧은 천이길이를 갖는 Ku-대역 감소단축도파관 대 마이크로스트립 모드 변환기

A Ku-Band Reduced Height Waveguide to Microstrip Mode Converter with a Short Transition Length

  • Oh, Hyun-Seok (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Yeorn, Kyung-Whan (Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University)
  • 발행 : 2008.12.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 짧은 천이길이를 갖는 감소단축도파관(redured-height waveguide) 대 마이크로스트립 모드 변환기(mode converter)를 설계하였다. 모드 변환기는 E-평면 프로브를 이용한 모드 변환기와 변형된 임피던스 변환기로 구성되어진다. E-평면 프로브를 이용한 모드 변환기는 50 ohm 릿지(ridge) 도파관의 릿지 상단에 단락된 프로브를 이용하여 설계하였다. 이 모드 변환기에 이용된 50 ohm 릿지 도파관과 감소단축도파관을 연결하기 위해 변형된 임피던스 변환기를 설계하였다. 이와 같이 구성된 전체 모드 변환기의 대역을 넓히기 위해, 두 구조의 결합도를 조정하였다. 저손실 및 Ku-대역 전체에서 동작하도록 구조를 최적화한 후 모드 변환기를 제작하였다 제작된 2개의 모드 변환기를 직접 연결(thru)한 S-파라미터와 모드 변환기 사이에 라인(line) 도파관을 삽입한 후 S-파라미터를 측정하였다. 측정된 2개의 S-파라미터를 이용하여 단일 모드 변환기의 성능을 추출하였다. 이렇게 추출된 모드 변환기의 성능은 커텍터 손실을 포함하고 있어, 커백터 손실을 측정하여 보상하였다. 모드변환기는 직각구조로 7.2 mm의 천이길이를 가지며, 중심 주파수에서 0.12 dB 삽입 손실과 Ku 전대역에서 10dB 이상의 반사 손실을 갖는 우수한 특성을 보였다.

In this paper, we designed a reduced height waveguide(WG) to microstrip mode converter with a short transition length. The mode converter is composed of a mode converter using E-plane probe and a modified impedance transformer. The mode converter was designed using a probe shorted to top of a 50 ohm ridge WG. The modified impedance transformer was designed to connect the mode converter to the reduced height WG. For wide bandwidth operation, the coupling of the two parts was tuned. The structure of the mode converter was optimized for low loss and wide bandwidth, and the optimized mode converter was fabricated. The performance of the mode converter was extracted using the thru and line S-parameters for back-to-back connections, and the connector loss was calibrated. The mode converter has a right angle structure and short transition length, 7.2 mm. The mode converter shows excellent performances; the insertion loss of 0.12 dB at 15 GHz, and the return loss above 10 dB for the full Ku-band.

키워드

참고문헌

  1. Y. C. SHih, T. N. Ton, and L. Q. Bui, 'Waveguide to microstrip transition for millimeter-wave applications', IEEE MTT-S Digest International, pp. 473- 475, Jun. 1998
  2. Y. C. Leong, S. Weinreb, 'Full band waveguide-to-microstrip probe transitions', IEEE MTT-S Digest International, pp. 1435-1438, Jun. 1999
  3. T. Q. Ho, Y. C. Shih, 'Spectral domain analysis of E-plane waveguide to microstrip transitions', IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 37, no. 2, pp. 388-392, Feb. 1989 https://doi.org/10.1109/22.20065
  4. H. W. Yao, A. Abdelmonem, J. F. Liang, and K. A. Zaki, 'A full wave analysis of microstrip-to-waveguide transitions', IEEE MTT-S Digest International, pp. 213-216, May 1994
  5. J. Bornemann, F. Arndt, 'Modal-S-matrix design of optimum stepped ridged and finned waveguide transformers', IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 35, Issue 6, pp. 561-567, Jun. 1987 https://doi.org/10.1109/TMTT.1987.1133704
  6. 한상은, 이종환, 염경환, '불연속을 보상한 Q 밴드 모드 변환기의 설계 및 도파관 혼합기 모듈 제작에의 응용', 한국전자파학회논문지, 14(11), pp. 1198-1296, 2003년 11월
  7. A. K. Sharma, 'Tunable waveguide-to-microstrip transition for millimeter-wave applications', IEEE MTT-S Digest International, pp. 353-356, Jun. 1987
  8. J. S. Izadian, S. M. Izadian, Microwave Transition Design, Artech House, pp. 53-64, 1988
  9. L. V. Shebalkova, V. B. Romodin, 'Waveguide-to- coaxial transition of reduced height', IEEE-Russia Conference MEMIA, 2001
  10. K. W. Kim, D. S. Woo, and Y. K. Cho, 'A conically coupled waveguide-to-coaxial line transition in a reduced-height waveguide reduced height waveguide for compact transceivers', Microwave and Optical Technology Lett., pp. 669-673, Apr. 2006
  11. W. G. Ahlborn, H. F. Lenzig, and Y. S. Wu, 'Reduced-height waveguide-to-microstrip transition', U.S. Patent 4901040, Feb. 1990
  12. J. Helszajn, Ridge Waveguides and Passive Microwave Components, IEEE Press, 1988
  13. R. L. Eisenhart, P. J. Khan, 'Theoretical and experimental analysis of a waveguide mounting structure', IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 19, no. 8, pp. 706-719, Aug. 1971 https://doi.org/10.1109/TMTT.1971.1127612
  14. S. Hopfer, 'The design of ridged waveguides', IRE Trans, Microwave Theory and Tech., vol. 3, Issue 5, pp. 20-29, Oct. 1955 https://doi.org/10.1109/TMTT.1955.1124972
  15. M. Mcaky, J. Helszajn, 'Voltage-current definition of impedance of single-ridge waveguide', IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 9, no. 2, pp. 66-68, Feb. 1999 https://doi.org/10.1109/75.755048
  16. S. B. Cohn, 'Design of simple broad-band waveguide-to-coaxial-line junctions', Proc. of the IRE Publication, vol. 35, no. 9, pp. 920-926, Sep. 1947 https://doi.org/10.1109/JRPROC.1947.229940
  17. E. S. Hensperger, 'Broad-band stepped transformers from rectangular to double-ridged waveguide', IRE Trans Microwave Theory and Tech., vol. 6, Issue 3, pp. 311-314, Jul. 1958 https://doi.org/10.1109/TMTT.1958.1124564
  18. S. B. Cohn, 'Optimum design of stepped transmission-line transformers', IRE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol. 3, no. 3, pp. 16-21, Apr. 1955
  19. High Frequency Circuit Material Product Selector Guide, Rogers Corporation, May 2005
  20. D. M. Pozar, Microwave Engineering, 2nd Ed., John Wiley & Sons, Inc., pp. 217-222, 1998
  21. QWA62 Waveguide to Coax Adapters, Quinstar, Available: http://www.quinstar.com/