본 연구에서는 94 GHz 송수신 시스템에 응용이 가능한 평면형 회로 내의 전송 선로 방식의 하나인 CPW(Coplanar Waveguide)와 구형 도파관 간의 신호를 원활히 전달해주는 94 GHz CPW-구형 도파관 변환기를 설계하고 제작하였다. 제안된 변환기는 단일 면에 구현된 Fin-line 테이퍼와 Open 타입의 CPW-Slot-line 변환기 구조로 구성되어 있으며, 이는 MMIC의 플립칩 본딩을 위해 기존의 MMIC 기술을 이용하여 단단하고 구부러지지 않는 사파이어($Al_2O_3$)기판위에 구현되었다. Ansoft사의 HFSS 툴을 이용하여 최적화된 Single-section 변환기를 Back-to-back 구조의 지그로 제작하였고 Anritsu ME7808A Vector Network Analyzer 장비를 이용해 $85{\sim}105$ GHz를 대역에서 S-파라미터들을 측정하였다. 측정 결과, 3 mm 길이를 갖는 CPW의 삽입 손실을 고려하여 94 GHz에서 약 1.7 dB의 삽입 손실과 25 dB 이상의 반사손실을 확인 하였다.
본 논문에서는 실리콘 기판상의 전송선로 특성을 개선하기 위하여 표면 마이크로머시닝 기술을 이용하여 10㎛ 두께의 다공질 실리콘 산화막으로 제조된 기판 위에 air-bridge interconnect된 CPW 전송선로를 제작하였다. 간격이 30㎛ 신호선이 80㎛인 CPW air-bridge 전송선의 삽입손실은 4㎓에서 -0.25 ㏈이며, 반사손실은 -28.9 ㏈를 나타내었다. S-W-S = 30-100-30 ㎛인 stepped compensated air-bridge를 가진 CPW는 손실이 4㎓일 때, -0.98 ㏈ 개선됨을 알 수 있었다. 이와 같은 결과로부터 두꺼운 다공질 실리콘은 고 저항 실리콘 집적회로 공정에서 고성능, 저가의 마이크로파 및 밀리미터파 회로 응용에 충분히 활용 될 수 있으리라 기대된다.
본 논문에서는 가요성(flexible) 있는 영차 공진 안테나를 제안하였다. 안테나의 성능을 결정하는 본 논문의 위상 상수는 영차 공진일 때 기판의 변형에 독립적이다. Composite right/left-handed(CRLH) 전송 선로를 영차 공진 현상을 실현하기 위해 coplanar waveguide technology(CPW)를 기반으로 구현되었다. CRLH는 병렬 인덕턴스와 직렬 캐패시턴스를 추가함으로써 메타 물질로 구현된다. 추가적인 회로 변수를 만들기 위해 칩 인덕터와 갭 캐패시터가 각각 추가되었다. 제안된 ZOR 안테나는 대역폭 6.5 %와 최대 이득 0.69~1.39 dBi으로 좋은 성능을 보인다. 시뮬레이션과 측정 결과를 통해서 곡면의 지름이 서로 다른 각각 30, 50, 70 mm 뿐만 아니라 평면일 때 공진 주파수와 방사 패턴이 거의 변하지 않았음을 보였다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제16권3호
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pp.142-145
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2015
In this work, open stubs were fabricated on a polyether sulfone (PES) substrate, and their basic radio frequency (RF) characteristics were investigated for application to RF matching components of a flexible monolithic microwave integrated circuit (MMIC). According to the results, an open stub employing coplanar waveguide (OSCPW) on PES exhibited much lower loss than that on silicon substrate. The OSCPW with a length of $500{\mu}m$ on PES showed capacitance values of 0.031 ~ 0.044 pF from 0.5 to 50 GHz. For application to a relatively high-value capacitive matching, an open stub employing a fishbone-type transmission line (OSFTTL) was fabricated on PES, and its characteristics were investigated. The OSFTTL showed much higher capacitance values than the OSCPW due to the high effective permittivity value. Specifically, the OSFTTL on PES showed capacitance values of 0.066 ~ 0.24 pF from 0.5 to 50 GHz, which are higher than those for the open stub on silicon substrate. The above results indicate that the OSCPW and OSFTTL on PES can be effectively used for application to low/high-value capacitive matching components on microwave and millimeter wave flexible MMIC. To the best of the authors' knowledge, this work is the first report of the investigation of RF capacitive matching components on PES substrate.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권7호
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pp.752-759
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2013
This paper presents a method for analyzing and designing an extremely miniaturized planar ring hybrid, using the combination of parallel and diagonally shorted coupled lines. In contrast to conventional miniaturized coupled line filters, it is proven that the required electrical length of transmission line can be largely reduced to even a few degrees, not only effectively suppressing the spurious passband but also approximately maintaining the same characteristic around the stable center frequency. A ring hybrid filter at center frequency of 1 GHz was fabricated on the FR4 epoxy glass cloth copper-clad plat (CCL) PCB substrate. The insertion loss of a ring hybrid filter with the die area of $30mm{\times}30mm$ is -4.68 dB. Simulated results are well agreed with the measurements.
A miniaturized CMOS bandpass filter for a single RF transceiver system is presented, using diagonally end-shorted coupled lines and lumped capacitors. In contrast to conventional miniaturized coupled line filters, it is proven that the effective permittivity variation of the coupled transmission line has no effect on shifting the center frequency when the bandpass filter is highly miniaturized. A bandpass filter at a center frequency of 2 GHz was fabricated by $0.18{\mu}m$ CMOS technology. The insertion loss with the die area of $1500{\mu}m{\times}1000{\mu}m$ is -5.14 dB. Simulated results are well agreed with the easurements. It also verify the center frequency stability in the compact size bandpass filter.
최근 모바일 기기는 더욱 더 경량화, 집적화되고 있을 뿐만 아니라, 안테나 출력의 향상을 위해 주파수 대역이 높아지면서 안테나로부터 방사되는 전자파가 기기 내부의 회로에 영향을 주어, 전체적으로 기기의 성능을 악화시키는 EMI(Electro Magnetic Interference) 문제가 빈번히 발생하게 되었다. 본 논문에서는 기기의 안테나로부터 인접한 내부 전송선로에 전달되는 노이즈 전력을 예측하기 위한 방법론을 제시한다. 전송선로에 전달되는 노이즈 전력은 기본적으로 안테나 내부 임피던스와 전송선로의 부하 임피던스에 따라 달라지지만, 그 변화의 폭이 크지 않아서 안테나와 전송선로 사이의 S-parameter 제곱의 형태로 전달되는 전력 이득의 크기로 나타낼 수 있음을 보였으며, 이렇게 정의된 전력 전달 인덱스(index)를 이용하여 전송선의 기하학적 형태에 따라서 달라지는 노이즈 전력을 표현하였다. 그 결과, 안테나의 위치의 변화에 따라서 전달되는 노이즈 전력에는 많은 차이가 났으며, 특히 굽은 전송선로에서 많은 노이즈 전달이 발생함을 알 수 있었다. 또, 이와 같은 실험적인 결과가 EM 시뮬레이션을 이용한 결과와 잘 일치하였고, 근거리, 원거리장에서의 전기장 분포를 고려할 때 그 결과들이 물리적으로 유의함을 보였다. 본 논문에서 사용한 EM 시뮬레이터는 Ansys HFSS이며, FPCB에서 많이 사용하는 Ground가 있는 CPW(Coplanar Waveguide) 형태의 전송선로를 사용하였다.
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.
본 논문에서는 2차원 유한차분 시간영역 방법을 사용하여 균일 평변 전송선로의 고차 모드 주파수 분산 특성을 해석하였다. 전자계 스펙트럼의 크기만을 사용하는 기존 방볍과는 달리, 퓨리에 계수의 크기 및 위상 특성을 동시에 사용함으로써, 다른 공진모드에 비하여 스펙트럼의 크기가 상대적으로 착을 경우에도 모드 식 별이 용이하도록 하였다. 수치해석 결과, 20 GHz 이내에서 스트립 선로에서는 고차 모드가 몇 개 발생되지 않았지만, 접지된 coplanar waveguide에서는 상당히 많은 고차 모드가 발생되며, 특히, 첫 번째 고차 모드가 기본 모드에 매우 근접해 았었다 이와 같이, 기본 모드와 고차 모드가 매우 근접하여 있는 경우 또는 고차 모드가 매우 많이 발생되는 평변형 전송선로의 해석에 본 연구에서 해석 방볍이 효과적으로 적용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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