본 논문에서는 CRLH 전송선로의 이중대역 특성을 이용한 다이플렉서를 기반으로 동작하는 주파수 체배기를 제안하였다. 이것은 비선형 소자로 만들어진 하모닉 발생기가 만들낸 체배 신호를 다이플렉서를 통과시켜 서로 다른 두 주파수 신호를 동시에 출력포트로 내보낸다. 다이플렉서는 동위상 전력 분배기, 0o/90o 위상 지연기 그리고 이중대역 쿼드러춰 하이브리드 결합기로 구성되어 있으며, 이것은 입력된 하모닉 신호중 원하는 한 신호만을 각각의 출력포트로 내보내며 그 밖의 신호는 모두 억압한다. 이와 같은 기능이 동작하는지 확인하기 위하여 하모닉 발생기와 2 GHz와 3 GHz에서 동작하는 다이플렉서를 제작하여 원하지 않은 성분들은 40dB 이상 억압된 체배 성분들이 분리되어 나오는 것을 확인하였다.
본 논문은 CRLH (composite right/left handed) 전송선로 구조의 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도를 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계하는 방법을 제안한다. CRLH 전송선로 구조를 해석하여 4중 모드 공진기의 s-패러미터와 공진 주파수를 유도하였다. 유도된 s-패러미터를 이용하여 새로운 구조의 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 측정 결과는 2.8-5.52 GHz, 9.68-12.26 GHz의 이중 통과대역에서 각각 1.08 dB, 2.01 dB의 삽입손실을 갖고, 6.34-8.42 GHz의 중간대역에서 38dB의 대역 격리도를 가져 설계 결과와 잘 일치하는 특성을 보여 주었다.
본 논문에서는 Metamaterial CRLH 구조 기반의 0차 공진현상이 발생되는 새로운 직각 패치 안테나가 제안된다. 일반 마이크로스트립 패치 구조의 기본 공진 모드인 반파장 공진이나 반파장 공진의 양의 정수배가 아닌 구조 전체에 전계가 같은 위상을 갖게 하면서, 기존에 발표된 다수의 금속 쎌들이 일렬 연결된 1차원 0차 공진 안테나의 구조와 달리 금속 패치 주위에 하나의 용량성 결합 직각 링만을 부착하는 구조를 제안하는 것이다. 2.4 GHz에서 0차 공진 특성을 갖도록 설계된 등가회로에 따른 물리 구조의 치수들이 입력된 3차원 전자장 분석기에서 안테나의 성능에 대한 모의시험을 수행한다. 설계 결과 2.4 GHz에서 공진점을, 그리고 이득과 효율은 각각 5 dB와 98%를 얻었다. 또한 본 논문이 제안하는 안테나가 마이크로스트립 패치 안테나의 장점인 low-profile과 모노폴 안테나의 장점인 전방향 패턴을 동시에 가지는 특징이 논의된다.
본 논문에서는 Composite Right-/Left-Handed (CRLH) 형태의 Metamaterial 구조의 대역통과여파기를 설계하여 이를 전력증폭기의 출력 정합단에 이용함으로써 고선형 전력증폭기를 구현하였다. 제안된 대역통과여파기는 직렬형태의 캐패시터와 전송선로, 병렬형태의 인덕터와 전송선로로 이루어져 있다. 전력증폭기의 동작대역에서 손실을 최소화하고 CRLH 구조를 이용하여 2차 고조파 성분을 제한시켜 전력증폭기의 선형성을 개선하였다. 또한 협대역 대역통과여파기의 특성을 이용하여 인접채널 누수비 특성 또한 개선하였다. 제안된 전력증폭기는 각각 출력 전력과 2차 고조파, 3차 혼변조, 인접채널 전력누수비는 각각 2.14 GHz에서 38.83 dBm, -61.33 dBc, -54.67 dBc, -51.33 dBc @ 5 MHz, -56.50 dBc @ 10 MHz 의 특성을 얻었다.
Composite right/left-handed transmission lines(CRLH-TL) 결합기를 이용한 outphasing E급 전력 증폭기를 2.4 GHz 대역에서 동작하도록 설계하였다. CRLH 전송 선로가 포함된 전력 결합기는 2차와 3차 고조파를 억제하여 선형성을 향상시켰다. 또한, 기존의 outphasing 전력 증폭기가 갖고 있던 출력 손실 문제를 해결하여 PAE 측면에서도 이점을 얻었다. 본 연구에서는 14 dBm의 전력이 인가되었을 때 31.8 dBm의 최대 출력 전압을 측정하였으며, 이 때 PAE는 약 50 %로 확인되었다. 선형성 향상을 확인하기 위한 IMD3 측정에서는 일반적인 기존의 ${\lambda}/4$ 전송 선로를 사용하는 outphasing 전력증폭기를 사용하였을 때보다 약 5 dB 정도의 향상을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 새로운 기법의 광대역 저손실 CRLH(composit right/left handed) 전송선로와 윌킨슨 전력 분배기에 대해 제안한다. 전송선로는 평형 미엔더 인덕터와 직렬 캐패시터로 구성된 coplanar 도파관 (CPW)으로 구성되며, 전력 분배기는 CRLH 전송선로를 일반 전송선로 부분에 대체하여 설계를 한다. 실험 결과 동작 주파수 대역 8.4 GHz 에서 30.0 GHz내에서 반사손실은 12 dB 이하로써 비교적 만족한 결과를 얻었다. 전력 분배기의 주파수는 12.05에서 13.15 GHz 그리고 16.50에서 19.30 GHz 로써 대역폭은 20 dB 기준으로 8.9 % 및 17.9 % 이며 이는 측정결과와 시뮬레이션 결과와 비교를 하였을 때 상당히 일치하는 것을 알 수 있다.
본 논문에서는 composite right- and left-handed (CRLH) 전송선로를 이용한 나선구조 zeroth-order resonance (ZOR) 안테나가 제안되었다. 안테나의 영차공진특성은 주기구조의 분산특성에 의해 이론적으로 분석되었다. $2{\times}2$ 나선구조 안테나의 크기는 $0.155{\lambda}_{0}{\times}0.155{\lambda}_{0}$이며 CRLH 전송선로의 병렬 인덕턴스 값이 증가함으로 인해 제안된 안테나의 크기는 일반적인 버섯구조 ZOR 안테나보다 65%의 크기를 감소시킬 수 있었다. 또한, 제안된 안테나의 방사특성은 버섯구조 ZOR 안테나와 비슷한 전방향성 방사특성을 가짐을 확인하였다.
이 논문은 CRLH 전송선로의 이중대역 특성을 이용하여 비대칭 전력 분배기를 제안하였다. 이 분배기는 이중대역 브랜치라인 하이브리드 결합기, 결합기의 입력과 고립 포트의 연결 선로 그리고 ${\lambda}/4$ 변환기로 구성되어 있다. 이것의 동작은 이중대역의 브랜치라인 하이브리드 결합기를 이용하여 입력 신호를 결합기의 입력과 고립 포트에 연결할 때 서로 다른 길이의 전송선로를 연결함으로서 하이브리드 결합기의 두 출력 포트에서 동위상을 갖고 비대칭으로 출력되도록 하였다. 이것은 기존의 비대칭 윌킨슨 분배기의 단점을 보완한 것으로 시뮬레이션 결과가 0 dB ~ 20 dB 까지의 출력비를 나타내도록 설계하였다. 이와 같은 기능이 동작하는지 확인하기 위하여 880 MHz 와 1850 MHz에서 동작하는 이중대역 비대칭 전력분배기를 제작하여 각각의 주파수에서 3.2 dB ~ 8.8 dB, 2.5 dB ~ 14.0 dB까지 분배되는 것을 확인하였다.
A novel frequency-switchable antenna that uses PIN diodes and a composite right- and left-handed transmission line (CRLH TL) is proposed. The CRLH TL provides multi-order resonance, including a zeroth-order resonance (ZOR), and its shunt stub determines the ZOR frequency. Thus, the resonant frequency is arbitrarily chosen by lumped chip inductors on the shunt stub. Two prototypes are designed using different chip inductors while maintaining the antenna geometries. Antenna #1 can switch the resonant frequency from 1.8 GHz to 2.3 GHz. Antenna #2 can switch its resonance from 0.9 GHz to 2.3 GHz.
본 논문에서는 주파수 가변이 가능한 영차 공진 안테나를 구현하였다. 제안된 안테나의 영차 공진 특성은 composite right/left-handed(CRLH) 전송 선로를 이용하여 구현하였고, 안테나의 소형화를 극대화하기 위해 버섯 구조의 접지 평면에 사각 슬롯을 설계하였다. 또한, 주파수 가변을 위해 슬롯이 있는 접지 평면에 가변 소자를 삽입하였다. 슬롯이 있는 접지 평면에 위치한 가변 소자의 on/off 상태에 따라, CRLH 전송 선로의 병렬 인덕턴스 값을 변화시킴으로 인해 안테나의 공진 주파수가 바뀌게 된다. 실험 결과, 제안된 안테나의 공진 주파수는 4.92 GHz에서 2.96 GHz로 변했다. 한편, 제안된 안테나의 크기는 일반적인 반파장 패치 안테나보다 최대 94.24 % 크기를 감소시킬 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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