본 논문에서 마이크로스트립 라인을 사용한 가변 위상 천이기를 제안한다. 인가 전압의 변화에 따라 강유전체의 상대 유전율이 변하는 특성을 이용하여 tunable 특성을 얻었고. 구조는 Au/BSTO/MgO/Au로 설계하였다. 제한 된 면적에서 특정 주파수에서의 위상 편이를 증가시키기 위여 여러 개의 커플링을 연결한 구조를 이용하였고. 금속 도체의 선폭을 줄여 손실을 줄였다.
본논문에서는 현재 다 핀용 패키지로 주종을 이루고 있는 기존의 PQEP의 성능을 향상시키기 위하여 스트립 라인 배선 구조를 갖는 새로운 PQEP를 제안하였다. 기존의 208 핀 PQFP와 제안한 208핀 PQFP의 전기적 특성을 Ansoft사의 Maxwell TMA사의 Raphael 과 Avanti사의 HSPICE를 이용하여 시뮬레이션하여 비교하였다. 새로운 패키지에서는 신호 선과 파워버스라인을 스트립 구조로 만들고 감결합커패시터를 장착하여 크로스톡 잡음과 스 위칭 잡음을 크게 감소시켰다. 패키지의 리드프레임을 스트립구조로 만들기 위하여 구리가 도포된 유연성 쿠폰을 리드프레임의양측면에 부착하였다. 신호선의 특성 임피던스는 쿠폰의 유전층 두께변화를 조절함으로써 최적화하였고 유전층 두께가 100$\mu$mdlfEo 45$\Omega$의 값을 얻 었다. 시뮬레이션 결과와 측정결과 32개의 소자가 동시에 스위칭하고 전원/접지핀이 전체 리드 수의 33%일 때 동작주파수가 330Mhz됨을 확인하였으며 이는 기존 PQFP의 최대 동 작주파수인 100MHz에 비하여 3배 이상 향상됨을 보였다.
TLM 수치 해석법의 주요한 장점은 가장 복잡한 전송선 구조에 있어서도 해석이 용이하다는 것이다. 본 논문에서는 대칭압축노드를 이용한 TLM법을 마이크로스트립 meander 라인에 성공적으로 적용하였다. 플라나 마이크로스트립 전송선을 모델화하기 위한 대칭압축노드에 대한 상세한 기술이 제시되었고 또한 2종류의 마이크로스트립 meander 라인의 산란 파라메터 $S_{11}$과 $S_{21}$을 계산하였다. 구해진 결과로부터 TLM 해석법이 복잡한 플라나 마이크로웨이브 전송선 구조를 모델링하는데 유용한 해석법임을 보였다. 제시된 TLM 해석 결과는 고주파 영역에서 마이크로웨이브 집적 회로를 설계하는데 유용하게 사용될 수 있다.
본 논문에서는 기존의 원형 링 마이크로스트립 슬롯 안테나의 협대역 특징을 개선하기 위해서 변형된 원형링 마이크로스트립 슬롯 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 비대칭 슬롯을 가지며 일반적인 마이크로스트립 라인으로 급전하였다. 이 안테나를 시간 영역 유한 차분법(FDTD)을 이용하여 최적화 한 후, 제작.측정하였다. 논문에서 제안된 안테나는 VSWR<2를 기준으로 1 octave 이상의 광대역 특성을 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 원형 링 마이크로스트립 슬롯 안테나의 단점인 협대역 특성을 같은 크기에서 획기적으로 개선한 것이다.
전압제어 발진기의 위상잡음 특성을 개선하기 위해 결합 마이크로스트립라인을 이용하여 공진주파수를 동조하는 변형된 구조의 주파수 동조회로를 제안한다. 위상잡음 특성이 개선됨을 실험적으로 입증하기 위해 주파수 동조회로를 제외하면 같은 구조를 갖는 2개의 9.8GHz HEMT 전압제어 발진기를 설계 및 제작하였다. 측정결과 결합마이크로스트립라인의 주파수 동조회로를 갖는 제안된 구조의 전압제어 발진기가 일반적인 전압제어 발진기에 비해 100KHz 오프셋 지점에서 8dBc/Hz 이상의 위상잡음 특성 개선효과를 나타내었다.
슬롯 결한 마이크로스트립라인-도파관 천이기에 대해 간략하지만 정확한 등가 회로 모델을 추출하기 위한 해석 방법을 제안한다. 이 등가회로는 이상적 변압기, 마이크로스트립 개방 스터브, 그리고 슬롯 중심에서 도파관 쪽과 급전선 쪽 반평면으로 바라보는 각각의 어드미턴스들로 구성된다. 관련된 회로 변수 값들은 가역 정리 (Reciprocity theorem), 푸리에 변환과 푸리에 급수(Fourier transform and series), 복소 전력 개념(Complex power concept), 파스발 정리(Parceval's theorem), 그리고 스펙트럼 영역 이미턴스 접근법(Spectral-domain immittance approach)에 의해 계산된다. 계산된 산란계수 값을 측정된 값과 비교하였으며 이들 사이의 상당한 일치도는 제안된 등가회로 모델의 간편성과 정확성을 뒷받침한다.
마이크로 스트립 선로는 제작상의 편의성으로 인해 많은 형태의 초고주파 회로에 다양한 구조로 적용된다. 하지만 실제 설계과정에서 다양한 형상에 따른 전자기적 해석이 쉽지 않고, 구조상의 불연속성은 시스템의 성능을 감쇄 시키는 원인이 된다. 본 논문은 마이크로 스트립 라인의 전자파 특성을 해석하고, 이로 인해 최적의 형상을 찾는 방법을 제시한다. 이 최적화 방법으로 유한 차분법 설계민감도 해석 방법을 도입하여 형상을 변화 시키며, 전자파 해석 툴을 이용하여 해석된 결과를 바탕으로 설계민감도를 계산하고 수정하므로 형상 최적화를 이룬다.
마이크로스트립 선로를 이용하여 기판의 유전율을 광대역에서 빠르고 쉽게 측정하는 방법을 제시하였다. 산란계수를 이용하여 1차 반사계수와 1차 전송계수를 구하여 기판의 복소 유전율과 복소 투자율을 계산하는 과정을 보였다. 기존에 유전율을 알고 있는 기판에 제작한 마이크로스트립 라인의 산란계수를 회로망분석기를 이용하여 측정하여 기판유전율을 확인하였다. 이 방법은 유전율을 모르는 기판의 유전율을 측정하는데 적용가능하다.
본 논문에서는 S-대역에서 동작하는 동축선로 도파관 형태의 공간 결합기 구조를 제안하였다. 제안된 결합기는 동축 선로 도파관, 임피던스 변환기, 핀라인-마이크로스트립 변환기로 구성되어 있다. 동축선로 도파관은 구형 도파관과는 달리 균일한 전자기장 분포를 얻을 수가 있기 때문에 전력을 균일하게 공급할 수 있는 장점을 가진다. 핀라인-마이크로스트립 변환기는 Antipodal 안테나를 이용하여 설계 하였으며, 소반사(small reflection) 이론을 적용하여 낮은 반사계수를 얻었다. Back-to-back으로 연결된 공간 결합기를 측정한 결과 최대 95%의 결합 효율을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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