본 논문에서는 기존의 도파관 필터, 즉 내부가 공기로 채워진 밀리미터파 도파관 필터를 기본적인 도파관 변수 계산치로부터 일반 PCB 기판상에 구현하는 방법을 소개한다. 이를 위해서는 기존 도파관 필터의 구조에서 수직으로 배치된 모든 도체구조를(접지용 도체벽, 신호제어용 도체판) via를 사용해 대체해야 한다. 이를 위해 side wall과 도파관 내부 폴들을 via의 연속적인 나열과 via지름 크기의 조절을 통해 구현한다. 이를 통해 얻을 수 있는 장점은 사용될 기판 유전율의 제곱근에 비례하여 전체 크기가 x, y, z축으로 축소되며 특히 z축으로는 더 큰 축소가 가능하다. 또한 기존의 규모가 큰 금속성 도파관 필터를 제작할 필요없이 PCB상에 대량의 제작이 용이하기 때문에 훨씬 저렴하게 제작할 수 있다. 마지막으로 모듈의 소형화를 위해 요즘 한창 각광받는 LTCC 공정과 같은 다층기판 제작시 한층을 사용해 제작될 수 있다는 점에서 유리하다. 이 새로운 도파관 필터를 평가하기 위해 40 GHz 대역에서 2.5 %의 대역폭을 가지는 3차 chebyshev 대역통과필터가 사용되었으며 이에 사용된 PCB 기판은 유전율이 2.2이고 두께가 10 mil인 RT/duroid 5880이다. 설계 후 측정 결과 전체 입/출력단에서 삽입 손실이 2 ㏈ 정도이며 반사손실이 -30 ㏈ 이하의 우수한 특성을 얻을 수 있었다.
분산 소자로 이루어진 고역 통과 필터의 최적화된 응답을 이용하여 우수한 차단 대역 특성과 통과 대역 내에 저지 대역을 갖는 UWB 대역 통과 필터를 설계 제작하였다. 변형된 고역 통과 필터의 등가 회로를 분산 소자로 구성하고, 최적화를 통해 FBW 100 % 이상의 넓은 통과 대역을 갖도록 하였다. Desegmentation technique로 급전선로간의 커플링 효과를 분석하고, 이를 이용하여 통과 대역 상, 하측의 우수한 차단 특성을 구현하였다. 또한, 최근 문제가 되고 있는 Wireless LAN과 Hyper LAN 대역(5.15~5.825 GHz)에서의 간섭 문제 해결을 위해, spurline을 추가하여 대역 저지를 실현하였다. 제작된 필터는 3.1~10.55 GHz의 통과 대역과 0.94 ns 이하의 평탄한 군 지연 응답을 보였고, 통과 대역 양단의 우수한 차단 대역과 5.2~6.12 GHz의 저지 대역이 측정되었다.
The aim of the study is to scrutinize the relationship between the area of resonance and insertion loss by analyzing the characteristics of 2-port resonator. This was done through designing an air-gap type Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) by using CAD model for the application of bandpass filter of high-frequency band with piezoelectric thin film. Moreover, through the design of ladder-type BPF, we were able to observe changes in bandwidth, resonation, out-of-band rejection depending on the number and area of resonator.
본 논문에서는 마이크로스트립 라인 전압제어 가변 대역통과필터를 제안한다. 박막 강유전체의 상대 유전율은 인가 전압에 따라 변하는 특성을 이용하였고, Au/BSTO/MgO/Au 구조로 설계하였다. 커플링 수가 3개인 공진기를 연결하여 공진기 사이의 간격을 잘 조절한 격과, 중심 주파수 16 GHz 에서 1.9 GHz의 튜닝 범위, 800MHz 내의 좁은 대역폭, 3dB 이내의 작은 삽입손실을 갖는 필터를 설계할 수 있었다.
The aim of the study is to scrutinize the relationship between the area of resonance and center frequency with varying thickness by analyzing the characteristics of 2-port resonator. This was done through ideal design using Leach model equivalent model modified Mason model equivalent circuit for the application of bandpass filter high-frequency band with resonator Moreover, through the design of ladder-type BPF, we were able to observe changes in bandwidth, resonation, out-of-band rejection depending on the number and area of resonator.
본 논문에서는 광대역 평면 모노폴 안테나와 광대역 대역통과 스터브 여파기를 이용하여 2.45 GHz에서 무선전력 전송이 가능한 광대역 렉테나를 설계 및 제작하였다. 기존의 일반적인 평면형 안테나의 크기를 표면전류분포를 이용하여 방사체와 접지면의 크기를 줄일 수 있었고, 광대역 효과를 얻기 위해 확장된 접지면에 2차 고조파가 제거된 스터브 여파기를 사용한 정류회로단을 효율적으로 집적화 시킬 수 있었다. 그 결과 본 논문에서 제안한 렉테나는 부하저항이 270 Ohm에서 80% 의 RF-to-DC Power 최대 변환 효율을 보이며, $1.8{\sim}2.8$ GHz의 넓은 대역에서 RF-to-DC Power 변환효율이 50% 이상을 유지한다.
고온초전도 필터의 무부하 양호도 값(unloaded Q-value)이 매우 높기 때문에, 삽입손실의 증가없이 극수(pole number)를 크게 증가시킨 대역통과 및 저역통과 필터를 제작할 수 있다(현재, 70-pole 대역통과 필터가 개발). 초전도 필터는 급준한 스컷 특성과 차단대역에 대한 양호한 감쇠수준을 얻을 수 있고, 집중상수형 공진기(lumped element resonators)를 사용하거나 지연파(slow wave) 특성을 활용하면 소형화가 가능하다. 다성분계인 산화물(oxide) 고온초전체를 에피택셜 박막 및 대면적(4-인치급) 박막으로 제조함으로서 다양한 구조의 평면형(planar type) 필터 개발뿐만 아니라, 전력처리력(power handling capability)도 향상시킬 수 있게 되었다. 최근에 고온초전도 평면형 필터는 반도체 저잡음 증폭기(GaAs-based LNA), 초소형 냉각기(mini-cooler)와 집적되어 서브-시스템화되었다. 그리고 이동통신 기지국용 수신전치부(receiver front-end) 서브-시스템으로 발전하여 통신시스템의 잡음수준과 인접한 주파수 대역에 의한 전파간섭을 현저히 줄일 수 있고, 동시에 주파수 이용효율의 향상과 통신시스템의 용량증대도 가능케 하고 있다. 본고에서는 고온초전도체 필터의 원리, 종류 및 설계법, 그리고 초전도 필터의 특징과 상품화의 요구사항에 대해 알아보고, 이동통신 기지국 수신 전치부용으로 사용되고 있는 고온초전도 필터 시스템개발과 관련된 연구 및 시장 동향의 특징들을 살펴보고자 한다.
논문에서는 도파관의 얇은 횡단면에 변형된 H-형 아이리스를 배치하여 대역 통과 여파기(bandpass filter; BPF)를 구현하는 방법에 대해 연구하였다. 제안된 소형 공진 아이리스(resonant iris; RI)는 전형적인 H-형 RI 중앙의 수평방향 일자형 간극을 U형으로 변형하여 간극의 등가 커패시턴스를 증가시키고 아이리스의 양측 수직방향 일자형 슬롯들을 C형으로 변형하여 등가 인덕턴스를 증가시킨 구조이다. 제안된 RI와 전형적인 H형 RI의 주파수에 따른 특성을 비교하여 소형화에 유리하고 차단특성이 우수함을 관찰하였다. 제안된 아이리스 구조의 등가 인덕턴스, 등가 커패시턴스, Q 값(quality factor) 등을 추출하여 특성을 분석하였다. 제안된 아이리스 구조를 이용하여 9.5 GHz 대역(9.18-9.84 GHz, 삽입손실 0.3 dB, 반사손실 14 dB)에서 동작하는 3차 BPF를 설계하였다.
본 논문에서는 단락 개방 calibration(SOC) 방법을 이용하여 결함 접지 면을 갖는 전송 선로(DGS)와 short-circuited comb line section의 기생 소자 값들을 추출하였다. Microstrip 선로들로 구성된 단락, 개방, 분포 정수 소자의 산란 파라미터 행렬들은 전자기 시뮬레이터 및 벡터 네트웍 분석기를 이용하여 측정하였다. 제안된 구조의 전자기 영향들은 주파수 독립적인 소자들로 구성된 II형 또는 T형 등가 회로로 각각 표현하였고, 2 포트 네트웍 해석을 수행함으로써, 측정된 산란 파라미터들과 등가회로 소자들 간의 관계를 보였다. 또한, 2차 버터워스 프로토 타입을 갖는 2.4 GHz 대역 통과 필터 설계에 이를 적용하였다. 그 결과, 중심 주파수에서 측정된 $S_{11}$과 $S_{21}$은 각각 -20 dB, -1.3 dB 이고, $0.5{\sim}5\;GHz$에서 예상했던 결과와 5 % 이내의 오차를 보였다.
본 논문에서는 비아홀(via hole) 구조가 필요 없는 910MHz RFID 태그용 CPS(coplanar stripline) 형태의 마이크로스트립 패치 안테나를 HFSS 안테나 설계 시뮬레이션을 통해 최적 설계한 과정 및 그 결과를 나타내었다. 단순한 마이크로스트립 패치 안테나의 제작 구조를 얻기 위해서 비아홀 구조가 없고 대역통과(bandpass) 필터를 사용하지 않았으며, RFID 태그 칩과 안테나간의 임피던스 정합을 위해서만 임피던스 정합 네트워크 회로를 사용하였고, 안테나 크기를 조절해가며 최적 시뮬레이션을 수행하였다. 안테나 설계 시뮬레이션의 신뢰성을 확보하기 위하여 우선 기존에 발표된 5.8GHz에서의 안테나 결과를 이용해 최적화된 HFSS 시뮬레이션 파라미터를 결정하였다. 이를 토대로 비아홀 구조가 필요 없는 910MHz의 중심주파수를 갖는 CPS구조의 마이크로스트립 패치 안테나를 최적 설 계하였으며, 본 논문에서 제안된 CPS구조의 패치 안테나가 910MHz RFID 태그에 적용 가능함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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