A Method to Reduce the Size of Amplifiers using Defected Ground Structure

This paper presents a new method, which uses defected ground structure (DGS) on the ground planes of planar transmission lines such as microstrip and coplanar waveguide (CPW), to reduce the size of amplifiers. The main idea can be summarized as follow; DGS on the ground plane of microstrip or CPW line shows an increased slow-wave effect due to the additional equivalent L-C components. So the electrical length of the transmission line with DGS is longer than that of the standard transmission line for the same physical length. Then, the length of the transmission line with DGS can be shortened in order to maintain the original electrical length to be the same. This leads the matching of the original amplifier to be kept. In order to show the proposed method is valid, two kinds of amplifiers, the original amplifier and reduced amplifier, are fabricated, measured, and compared using both microstrip and CPW. The measured performances of the reduced amplifiers with DGS are quite similar to the ones of the original amplifiers for both microstrip and CPW amplifiers, even though the size of matching networks of the amplifiers with DGS are much smaller than those of the original amplifiers.

결합된 접지 구조를 이용한 증폭기의 소형화 방법

본 논문은 마이크로스트립이나 코플래너 웨이브가이드와 같은 평면형 전송선로의 접지면에 결함 접지 구조(defected ground structure, DGS)를 식각하여 증폭기 의 길이를 줄이는 방법을 제시한다. DGS에 기인하여 발생하는 부가적인 등가의 L-C 성분에 의하여 전파 지연 특성이 표준형 전송선로보다 더욱 크게 나타나는데, 이로 인하여 DGS를 포함한 전송선로의 전기적 길이가 DGS가 없는 동일한 물리적 길이의 전송선로보다 더욱 길다는 점을 이용한다. 즉, 동일한 전기적 길이를 유지하기 위하여 DGS를 삽입한 후 전송선로의 물리적 길이를 줄일 수 있다는 것이 본 논문에서 이용하는 주개념이다. 원래의 전송선로가 증폭기 정합회로의 어느 부분이라고 할 때, DGS를 삽입하고 물리적 길이를 줄임으로써 전기적 길이를 원래 선로와 같게 맞추면 원증폭기의 정합과 성능을 그대로 유지할 수 있다. 제시된 방법을 검증하기 위하여 마이크로스트립, CPW 각각에 대하여 원증폭기를 제작하고, 다시 DGS를 이용하여 길이를 줄인 증폭기를 제작하였다. 그리고 이들 증폭기 정합회로에 포함된 원래의 전송선로와 DGS를 삽입하여 길이를 줄인 전송선로도 각각 제작하였다. 측정된 결과들은 DGS에 의하여 길이가 줄어든 증폭기의 성능이 원증폭기의 성능과 거의 같음을 보여주고 있다. 또한 DGS를 삽입하여 길이를 줄여준 전송선로의 측정된 전기적 길이도 원선로와 거의 유사함을 보여주고 있다.