Analysis of Periodic Stepped Impedance Ring Resonator by the Effect of Step Perturbation and Application of Dual-Mode Bandpass Filter

Dual-mode bandpass filter was designed by using periodic stepped impedance ring resonator with step perturbation. The periodic stepped impedance ring resonator has the effects of size reduction and $2^{nd}$ harmonic suppression by changing characteristic impedance ratio. The perturbation for dual-mode generation was also easily controlled by characteristic impedance ratio, and the variation of dual-mode resonant frequencies and attenuation pole frequencies were analyzed by the effect of step perturbation. Chip capacitors were used for input/output coupling, and the variation of center frequency by the coupling capacitance and step perturbation was also considered. From the results, two types of 2 GHz dual-mode bandpass filter were fabricated in size of $14{\times}14mm^2$, those have different attenuation poles and bandwidths. The measured results of proposed bandpass filters showed a good agreement with the calculated estimations, and those have insertion loss of 2.52, 0.52 dB and 3 dB bandwidth of 4.03, 15.02 %, respectively.

스텝 Perturbation의 영향에 따른 주기적 스텝 임피던스 링 공진기의 해석 및 이중 모드 대역 통과 필터의 적용

스텝 임피던스 비를 조정한 스텝 perturbation을 가지는 주기적 스텝 임피던스 링 공진기를 이용하여 이중 모드 대역 통과 필터를 설계하였다. 주기적 스텝 임피던스 링 공진기는 특성 임피던스의 비를 변경함으로써 크기 감소와 2차 하모닉 억압 효과를 얻을 수 있다. 이중 모드의 발생을 위한 perturbation 또한 특성 임피던스의 비로 쉽게 조정하였으며, 그 영향에 따른 이중 모드 공진 주파수 및 감쇄 극 주파수의 변화를 분석하였다. 입출력 결합은 칩 커패시터를 사용하였으며, 결합 커패시턴스와 스텝 perturbation의 영향에 따른 중심 주파수의 변화 또한 고려되었다. 그 결과로부터 $14{\times}14mm^2$ 크기 내에서 서로 다른 감쇄 극과 대역폭을 가지는 두 종류의 2 GHz 이중 모드 대역 통과 필터들을 제작하였다 제안된 대역 통과 필터들의 측정 결과는 계산된 예상과 매우 유사함을 보였으며 각각 2.52, 0.52 dB의 삽입 손실과 4.03, 15.02 %의 3 dB 대역폭을 가진다.