본 논문에서는 이중대역에서 작동하는 발룬을 제안하고 모의실험을 실시하였다. 기본적인 형태는 Wilkinson Power Divider에서 출발하여 각 단자(Port)간의 고립도(Isolation)를 향상시키기 위하여 $\lambda/2$ 전송선을 단자 2와 3 사이에 삽입하였고, 이중대역 및 크기의 소형화를 위해서 $\lambda/4$ 길이의 전송선을 metamaterial 구조인 CRLH(Composite Righ/Left-Handed) 형태와 D-CRLH(Dual Composite Right/Left-Handed) 형태를 사용하여 TDMB 주차수대역인 195MHz, 그리고 DVB-H 주파수대역인 670MHz에서 작동하는 발룬을 설계하였다. 제안된 구조로 설계된 발룬의 반사손실(return loss)에 대한 최소값은 -12.98dB$(S_{11})$이며, 고립도(isolation)는 최소 -12.4dB, 그리고 출력신호간의 불균형은 0.08dB보다 작고, 위상오차는 최대 $2.8^{\circ}$이다.
본 논문에서는 메타 재질을 이용하여 이중 대역에서 동작하는 전력 분배기를 제안하였다. 여기에서 사용된 메타 재질은 left-hand 특성을 인위적으로 캐패시터와 인덕터로 구현하고, 이것의 파라스틱 성분에 의한 Right-hand 성분이 추가된 CRLH 전송 선로로 구현하였다. 이러한 CRLH 전송 선로 특성을 이용하여 기존 Gysel이 고안한 전력 분배기와 결합하여 고 전력에서 사용이 가능하고 이중 대역에서 동작하는 전력 분배기를 제작하였다. 본 논문에서 제작한 전력 분배기는 0.88 GHz와 1.67 GHz 이중 대역에서 동작하고, 각 주파수에서 21.0 dB, 15.8 dB의 반사 계수와 3.83 dB, 3.64 dB의 삽입 손실을 확인하였다. 또한, 각 출력 포트 간의 위상차는 $3{\sim}6^{\circ}$됨을 확인하였다.
본 논문에서는 메타구조를 이용하여 하나의 RF LDMOS로 새로운 Class-E 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 구조는 Class-E 전력증폭기 특성을 갖는 메타물질 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로는 전력증폭기의 정합 회로를 구현을 위하여 주파수 오프셋과 CRLH 전송 선로의 비선형 위상 기울기에 의해 얻을 수 있다. 또한, 제안된 전력증폭기의 효율을 향상 시키기 위하여 출력 정합 회로에 CRLH 구조를 이용하여 구현하였다. 동작 주파수는 13.56MHz로 정하였다. Class-E 전력 증폭기의 측정된 출력 전력은 39.83dBm, 이득은 11.83 dB이다. 이 지점에서 얻은 전력효율(PAE)은 73%이다.
This paper proposes a dual band branch line coupler (BLC) using a composite right/left handed (CRLH) transmission line. The existing dual band BLCs with open stubs require hundreds of line impedance for the open stub as the frequency bands approach to each other, so it has been almost impossible to realize them. However in the proposed BLC, a CRLH transmission line replaces the open stub with an extremely high line impedance so that the BLC circuit may be realized even two frequencies are close to each other. As an example, a dual band BLC operating at 1800MHz and 2300MHz (the frequency ratio is 1:1.28) is designed and measured. Open stubs with $560\Omega$ line impedance are replaced by CRLH transmission lines for realizing the dual band BLC. The measured performances prove that the dual band operation is well acceptable and the proposed design method is successful even the ratio between two frequencies is not around two nor more.
본 논문에서는 Composite Right/Left-Handed (CRLH) 전송 선로 (TL)와 pin 다이오드를 이용한 조절 가능한 부성 저항을 이용한 이중 대역 전압 제어 발진기에 대하여 연구하였다. CRLH 전송 선로는 이중 대역 주파수 조절 특성을 갖는 metamaterial 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 CRLH 전송 선로의 주파수 오프셋과 위상 기울기에 의해서 얻어지고, 두 개의 동작 주파수들의 주파수 비율은 정수 배가 아닐 수 있다. 전압 제어 발진기의 각각의 주파수 대역은 독립적으로 동작해야 하므로 pin 다이오드를 이용한 조설 가능한 부성 저항을 사용하였다. 정전압을 pin 다이오드에 인가하였을 때, 전압 제어 발진기의 위상 잡음은 주파수 조절 범위 $2.423\sim2.597$ GHz에서 $-108.34\sim-106.67$ dBc/Hz @ 100 kHz이며, 역전압을 pin diode에 인가하였을 때는, 전압 제어 발진기의 위상 잡음이 주파수 조절 범위 $5.137\sim5.354$ GHz에서 $-114.16\sim-113.33$ dBc/Hz @ 100 kHz이다.
본 논문에서는 도파관의 차단 주파수 이상에서 평형 조건을 만족하는 CRLH(Composite Right-/Left-Handed) 직각 도파관이 설계되었다. 제안된 CRLH 도파관 구조는 특정 주파수에서 음의 유효 투자율 특성을 나타내는 하나의 단락 스터브와 음의 유효 유전율을 구현하는 두 개의 꼬인 형태의 H-plane 아이리스로 구성된다. 도파관 내부에 삽입된 꼬인 형태의 H-plane 아이리스는 단락 스터브와 아이리스 사이의 상호 작용을 최소화하여 RH(Right-Handed) 대역과 LH(Left-Handed) 대역의 밴드 갭을 조절하는 직렬 및 병렬 공진 주파수를 독립적으로 제어할 수 있으므로, 평형 조건을 만족하는 CRLH 도파관의 설계가 가능하다. 설계된 CRLH 도파관 구조의 해석을 위하여 교차 결합된 등가 회로가 제시되었고, 시뮬레이션 및 측정 결과로 부터 차단 주파수 이상에서 RH 대역과 LH 대역 사이에 밴드 갭이 존재하지 않는 평형 조건의 CRLH 전송선 특성을 확인하였다.
In this paper, a double lorentz composite right left handed(DL-CRLH) transmission line is designed using defected ground structure (DGS) and varactor diodes. Previously, the diode has been adopted only selectively for one of parallel or series resonators, and the balanced frequency as well as triple band frequencies were fixed. However in the proposed DL-CRLH transmission line, the balanced frequency, where the resonant frequencies of the series-connected parallel resonator and shunt-connected series resonator are the same, is adjustable. In addition, the triple band frequencies are controlled, too. The measured balanced frequency varies between 3.42~4.8GHz according to the controlled bias voltage. Under the same bias condition for the balanced frequency, the adjusted frequencies are 2.22~2.77GHz, 3.7~5.2GHz, 7.32~8.23GHz, 3.42~4.8GHz, and 4.44~5.92GHz for the conditions that ${\beta}d=+0.5{\pi}$, $-0.5{\pi}$, 2nd $+0.5{\pi}$, ${\omega}_{\infty}$, and ${\omega}_o$, respectively.
본 논문에서는 composite right/left-handed (CRLH) 전송 선로를 이용하여 하나의 RF Si LDMOSFET으로 새로운 이중 대역 고효율 class-F 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 전송 선로는 이중 대역 조절 특성을 갖는 메타물질 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 전력증폭기의 정합 회로 구현을 위하여 주파수 오프셋과 CRLH 전송 선로의 비선형 위상 기울기에 의해서 얻을 수 있다. 이중 대역에서 모든 고조파 성분을 조절하는 것은 매우 어렵기 때문에, CRLH 전송 선로를 이용하여 이중 대역에서 고효율 특성을 얻도록 오직 2차, 3차 고조파 성분만을 조절하였다. 또한, 제안된 전력증폭기의 효율을 더욱 더 향상시키기 위하여 출력 정합 회로뿐만 아니라, 입력 정합 회로도 고조파 조절 회로를 이용하여 구현하였다. 두 동작 주파수는 880 MHz와 1920 MHz로 정하였다. 전력증폭기의 측정된 출력 전력은 각각 880 MHz에서 39.83 dBm, 1920 MHz에서 35.17 dBm이다. 이 지점에서 얻은 전력 효율, PAE는 880 MHz에서 79.536 %, 1920 MHz에서 44.04 %이다.
본 논문을 통해, 메타 재질 특성을 가지는 CRLH-TL 구조를 이용하는 새로운 개념의 초광대역(UWB) 대역 통과 여파기의 설계법이 제시된다. 기존의 주기성 혹은 유한 다단 구조의 CRLH-TL가 아닌, 단일 구조만을 이용하여, 관내 파장의 0.25배 길이의 공진기를 기반으로 하는 여파기에서 가질 수 없는 초소형 구조를 형성한다. 특히 초광대역 통과 특성을 위해 필요한 강결합은 인터디즈틀 평행 결합 선로 양단의 접지된 스터브 구조를 통해 구현된다. 제안하는 설계 방안의 타당함은 전자기 모의 시험과 제작품의 측정을 통해 증명되며, 여파기의 전체크기가 '관내 파장/9.4'로의 축소, UWB 100 % 이상의 통과 대역폭, 1 dB 이하의 삽입 손실, 높은 평탄도의 군지연 등의 주파수 영역 특성 결과를 보인다.
본 논문에서는 새로운 소형 전력 분배기를 제안한다. 기존의 Wilkinson 전력 분배기에서 ${\lambda}/4$ 길이의 분기선로 대신 ${\lambda}/12$ 길이의 CRLH 전송선 0차 공진 대역통과 여파기를 사용하여 전체구조의 물리적 크기를 줄였다. 분기 선로의 위상을 만족하면서 원하는 주파수를 중심으로 대역을 형성하고 전력 분배가 이뤄지는 기능을 가진다. 설계방법의 타당성 확인을 위해 군위성 통신 시스템의 L-대역을 적용예로 선택하여 등가 모델과 3차원 모의실험의 성능과 함께 분산도와 ZOR 전계분포로써 CRLH의 특성이 제시된다. 모의실험 결과는 측정결과와 비교하였으며 제안기법의 소형화 효과가 논의된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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