Bandwidth Enhanced Miniaturization Method of Parallel Coupled-Line Filter

This paper proposes a new miniaturization method for a parallel coupled line filter with enhanced bandwidth characteristics. A previous method incorporated several advantages, such as size reduction through the use of only a small number of capacitors, in addition to grounding, suppression of harmonic characteristics, and improved skirt characteristics for the parallel coupled line filter, which is conventional in the field of RE filters due to its design and fabrication simplicity. However, the previous method also has disadvantages related to the bandwidth shrinkage of the miniaturized filters. In this paper, the amount of bandwidth shrinkage is analyzed in terms of the relationship between the loaded Q(quality factor) and the group delay of a resonator. Moreover, the reduction in the bandwidth is solved by a design with new design equations. To show the validity of the proposed method, a hairpin filter with a center frequency of 5.2 GHz and an fractional bandwidth(FBW) of 10% was scaled down to half its original dimension by the proposed method with the enhanced bandwidth characteristics. The measured result shows a high level of agreement with theoretical results.

대역폭 특성이 개선된 평행 결합 선로 필터의 소형화 기법

본 논문은 기존에 제시된 집중 소자 캐패시터와 접지를 이용한 평행 결합 선로 필터의 소형화 기법이 갖는 대역폭 감소 문제를 해결하는 기법을 제안하였다. 평행 결합 선로 필터는 그 설계 및 제작이 쉬워 RF(Radio Frequency) 필터로 많은 응용이 이루어지고 있다. 이러한 평행 결합 선로 필터에 대하여 기존에 제시된 집중 소자 캐패시터와 접지를 이용한 소형화 기법은 적은 수의 캐패시터만을 이용하여 필터를 소형화할 수 있으며, 더불어 고조파 특성의 개선 및 스컷 특성의 개선 등의 부가적인 장점이 있는 기법이나 제시된 기법을 이용하여 필터를 소형화할 경우 대역폭이 감소한다는 문제점을 가지고 있었다. 본 논문에서는 이러한 대역폭의 감소를 필터를 구성하는 각 단의 평행 결합 선로의 군지연 변화를 계산하여 대역폭의 감소의 정도를 유추하고, 역으로 대역폭이 감소하는 만큼 사전에 필터의 대역폭을 크게 설계함으로 소형화로 인한 대역폭의 감소를 해결하는 방법을 제시하였다. 제안된 기법에 대한 검증을 위해 테프론(${\varepsilon}_r=2.2$) 기판을 사용하여 무선 랜 대역인 5.2 GHz대역의 FBW(Fractional Band Width) 10%의 필터를, 제안한 기법을 적용하여 공진기의 길이를 ${\lambda}/4$로 줄인 헤어핀 형태로 제작 및 측정하여 제안된 기법의 타당성을 확인하였다.