본 논문에서는 T-junction을 통해 분배된 두 선로를 한 쪽은 N개의 단일 셀을 사용한 우/좌형 전송선, 다른 한 쪽은 우형 전송선을 이용한 발룬을 설계하였다. 이에 있어 closed-form solutions과 그 해를 바탕으로 설계된 CPW 전송선을 이용한 초소형 광대역 발룬(80 %)을 제시한다. 또한 균일한 전류 분포를 위해 칩 커패시터를 장하시킨 안테나를 제안한다. 본 안테나는 $\lambda/4$ 이하의 간격을 두고 장하되었을 때 직렬 공진 현상을 보이며 안테나 입력 저항은 약 $204\;\Omega$이다. 제안된 루프 안테나의 단일 셀은 좀 더 균일한 전류 분포를 위해 약 $\lambda/12$의 간격을 두고 제작되었으며(전체 길이: $1\;\lambda$), 동일한 길이의 단일 권선 구조를 갖는 기존 루프 안테나에 비해 20 dB가 더 큰 자계를 형성함을 EM 시뮬레이션과 측정을 통해 알 수 있었다. 이 안테나와 제시된 발룬 사이에는 CPS(Coplanar Strip Line)구조가 사용된다. 본 안테나는 근거리장 UHF 대역 RFID 리더 안테나에 응용될 수 있다.
[ $0.18-{\mu}m$ ] CMOS공정을 이용하여 근거리 무선통신(22-29 GHz)에서 응용할 수 있는 전력증폭기를 설계하였다. 전도성 기판에 의한 손실을 줄이기 위해서 기판 차폐된 두 가지 형태의 전송선로를 설계하고, 40 GHz 까지 측정 및 모델링하였다. 기판 차폐 microstrip line (MSL) 전송선로의 경우 27 GHz에서 약 0.5 dB/mm의 삽입손실을 나타내었다. 기판 차폐 MSL 구조를 이용한 전력증폭기는 0.83$mm^2$의 비교적 작은 면적을 차지하면서도 27 GHz에서 14.7 dB의 소신호 이득과 14.5 dBm의 출력을 나타내었다. 기판 차폐 coplanar waveguide (CPW) 전송선로의 경우 27 GHz에서 약 1.0 dB/mm 삽입손실을 나타내었으며, 이를 이용한 전력증폭기는 26.5 GHz에서 12 dB의 소신호 이득과 12.5 dBm의 출력을 나타내었다. 본 논문의 결과는 $0.18-{\mu}m$ CMOS공정을 이용한 저가격의 근거리 무선통신 시스템을 구현할 수 있는 가능성을 제시한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권3호
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pp.302-311
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2014
본 연구에서는 소형화된 투명 플렉시블 무선통신소자 구현을 위해, 주기적 구조를 가지는 fishbone 형태의 전송선로를 PES (polyether sulfone) 박막상에 제작하였으며, 이에 관한 RF 특성을 고찰하였다. 그 결과에 의하면, PES 박막상에 제작된 fishbone 형태의 전송선로는 종래의 코프레너선로에 비해 단파장특성을 보여주었으며, 구체적으로 50 GHz에서 선로파장은 2.23 mm으로, 종래의 코프레너 선로의 56.6%이다. 삽입손실 측정결과에 의하면 fishbone 형태의 전송선로는 50 GHz 까지의 주파수 범위에서 1.31 dB보다 낮은 저손실특성을 보여주었다. 대역폭 추출결과에 의하면, PES 박막상의 fishbone 형태의 전송선로는 통과대역이 608 GHz인 광대역 특성을 보였다. PES 박막상의 fishbone 형태의 전송선로의 특성임피던스는 기존의 주기적 구조와는 달리 매우 적은 주파수 의존성을 나타내었으며, 이로 인해 광대역의 전송선로 및 광대역 분포형 수동소자에 이용될 수 있음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 실내 디지털 TV(DTV) 수신용 3소자 광대역 준-야기 안테나 (quasi-Yagi antenna; QYA) 설계 방법에 대해 연구하였다. 제안된 QYA는 마이크로스트립(microstrip; MS) 선로와 다이폴 투사기를 급전하는 코플래너스트립(coplanar strip; CPS) 선로 간 밸런을 새로운 형태로 구성하였다. 제안된 밸런은 MS 선로 종단을 CPS에 단락핀으로 연결하여 구성하였으며, CPS 선로와 반사기를 원형 링 도체로 연결하였다. 제안된 구조의 안테나를 지상파 DTV 방송 주파수 대역인 470-806 MHz 대역에서 동작하도록 설계하였다. FR4 기판 상에 $270mm{\times}150mm$ 크기로 제작된 안테나는 전압정재파비가 2 이하인 주파수 대역 470-820 MHz, DTV 대역 내 배열 축 방향으로의 이득 > 4.0 dBi, 전후방비 > 8.4 dB 인 양호한 특성을 보인다.
Rat-race 구조의 변형인 Gysel 전력분배기는 분배기내 저항을 쉽게 설정할 수 있는 장점을 가지고 있다. Gysel 전력분배기 내에서 선로 임피던스를 다르게 설정하면 두 개의 출력단자에서의 출력 전력 비율을 다양하게 분배할 수 있다. 본 논문에서는 Gysel 전력분배기에서 선로 임피던스를 변화하여 두 개의 출력 단자의 출력 비율을 1:3 또는 3:1로 선택할 수 있는 회로를 제안하였다. 선로의 임피던스 변화는 마이크로스트립 선로 형태의 전송선로 밑면에 비접지 동판을 위치시켜 구현할 수 있다. 비접지 동판과 접지면이 단락 연결하면 전송 선로는 마이크로스트립 선로로 동작하고, 비접지 동판과 접지면을 연결하지 않으면 전송 선로는 코플라나 선로로 동작하게 된다. 제안된 Gysel 가변전력분배기는 중심주파수 1.5GHz에서 제작하였다. 제작된 Gysel 가변 전력분배기는 1.3~1.7 GHz에서 입력 반사계수(S11) -17dB 이하, 두개의 출력 단자의 전력차는 4.8±0.2dB, 높은 출력 전력을 가지는 단자로의 신호 전달계수(S21)는 -1.39±0.12dB, 낮은 출력 전력을 가지는 단자로의 신호 전달계수(S31)는 -6.15±0.08dB의 안정된 값을 가졌다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권1호
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pp.70-77
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2014
본 논문에서는 실리콘 RFIC(radio frequency integrated circuit) 상에서 초소형 수동소자에의 응용을 위하여 다양한 형태의 주기적 스트립 구조(PSS, periodic strip structure)를 이용한 전송선로의 기본 특성을 연구하였다. 그 결과에 의하면, 본 논문에서 제안한 다양한 형태의 PSS 구조를 가지는 전송선로는 종래의 코프레너 선로(CPW, coplanar wave guide)에 비해 강한 slow-wave 특성에 의해 단파장 특성을 보여주었으며, 특히, PSS와 접지면 사이에 contact가 존재하고 PSS에 slot이 존재하지 않는 with-contact 구조가 RF 소자의 소형화에 가장 효과적임을 알 수 있었다. 구체적으로 with-contact 형태의 전송선로에 대한 실리콘 박막상의 점유면적은 종래의 코프레너 선로에 비해 4.39%로 점유면적이 대폭 축소되었다. 대역폭 계산결과에 의하면 모든 형태의 PSS 구조는 적어도 차단주파수가 384 GHz이상의 광대역 특성을 보여주었다. 상기 결과들로부터 본 논문에서 제안한 다양한 형태의 PSS 구조를 가지는 전송선로는 광대역 및 초소형 RF 수동소자로써 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있으며, 특히, with-contact 구조가 RF 소자의 소형화에 가장 효과적임을 알 수 있었다.
In this paper, a miniaturized directional coupler utilizing lumped element is proposed as a interdigital capacitor. The traditional miniaturization technique of transmission line realized a utilizing MIM(Metal-Insulator-Metal) capacitor on CPW(Coplanar Waveguide). However, we present a simplified design procedure without additional manufacturing process utilizing interdigital capacitor on microstrip with ease of design. The similar characteristics between the conventional directional coupler with ${\lambda}/4$ transmission line and the miniaturized directional coupler with ${\lambda}/8$ transmission line are validated through simulation and measurement results. Miniaturization rate of total size is about 25% while coupled line is about 60%. As a result, this proposed directional coupler can reduce the size of mobile communication system at 2 GHz.
본 논문에서는 소형화된 CPW(Coplanar Waveguide) 발룬을 제안한다. 제안된 발룬에는 신호선-접지선 교차구조가 CPW전송 선로의 중앙 신호선과 양쪽 접지면 사이에 존재하여 180도의 위상차를 만들어 준다 따라서 물리적 길이가 $3{\lambda}/4$인 전송 선로가 ${\lambda}/4$의 길이로 줄어들어도 전기적 길이는 270도를 유지하므로 회로의 소형화가 가능하다. 이것은 종래에 제안된 월킨슨 분배기 구조의 발룬이 월킨슨 분배기 구조를 구성하기 위하여 한쪽 단자 방향으로 $3{\lambda/4$ 길이의 전송 선로를 필요로 하였다는 사실과 비교될 수 있다. 본 논문에서는 또한 CPW 선로의 신호선-접지선 교차 구조가 지니는 180도의 위상차를 측정으로 확인하고 그 결과를 함께 제시한다.
본 논문에서는 지상파 디지털 TV방송 수신용 광대역 준-야기 안테나(quasi-Yagi antenna; QYA)의 설계방법에 대해 연구하였다. 제안된 안테나는 FR4 기판의 한 면에 인쇄된 다이폴 투사기(driver)와 이에 근접하는 직사각형 패치모양의 도파기(director), 접지면 반사기(reflector)로 구성된다. 마이크로스트립(microstrip; MS) 선로와 코플래너스트립(coplanar strip; CPS) 선로 간의 밸런(balun)은 CPS 선로 중앙을 따라 삽입된 직사각형 MS 패치이고 종단의 한쪽은 CPS 선로에 단락 핀으로 연결되어 있다. DTV용 주파수 대역(470-806 MHz) 동작에 적합하도록 안테나를 설계하고 여러 가지 특성을 관찰하였다. 설계된 안테나는 전압정재파비가 2 이하인 주파수 대역 430-842 MHz, DTV 대역 내 배열 축 방향으로의 이득 > 3.7 dBi, 전후방비 > 7.4 dB 인 양호한 특성을 보인다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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