• 전기학회논문지
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• 제62권5호
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• pp.657-662
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• 2013

A size-reduced high frequency mixer designed by adopting artificial dielectric substrate is described in this work. The artificial dielectric substrate is composed by stacking the lower substrate in which a lot of metalized via-holes exist, and upper substrate on which microstrip lines are realized. The effective dielectric constant increases due to the inserted lots of via-holes, and this may be applied to size-reduction of high frequency circuits. In this work, in order to present an application example of size-reduction for active high frequency circuits using the artificial dielectric substrate, a 8GHz single gate mixer is miniaturized and measured. It is described that the basic circuit elements for mixers such as hybrid, low pass filter, and matching networks can be replaced by the artificial dielectric substrate for size-reduction. The final mixer has 55% of size compared to the normal one. The measured average conversion gain is around 3dB which is almost similar result as the normal circuit.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.3169-3175
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• 2011

본 논문에서는 가유전체 기판구조의 증가하는 유효 유전율 효과를 이용하여 방향성결합기를 소형화하여 설계하는 것에 대하여 기술한다. 방향성결합기는 RF 신호의 크기를 간접적으로 측정하거나 신호전력을 결합하는데 널리 사용되는 회로이다. 가유전체 기판구조는 다수의 도금된 비어홀에 의하여 표준형 기판보다 유효 유전율이 증가하는 특성을 지니는데, 이 특성이 바로 회로 소형화에 이용된다. 한 예로써 2GHz대에서 15dB의 결합계수를 갖는 방향성결합기가 표준형 기판과 가유전체 기판구조에 대하여 각각 설계되고 그 크기가 비교된다. 표준형 회로와 비교할 때, 가유전체 기판구조로 소형화된 방향성결합기는 동일한 성능을 유지하면서도 1/3로 줄어든 회로의 크기를 갖는다. 또한 소형화된 방향성결합기를 제작하여 측정한 성능은 예측 결과와도 매우 유사함을 보여준다. 측정한 성능 결과는 2GHz대에서 -14.62B의 결합도, -24.1dB의 정합도, -0.38dB의 삽입손실 특성을 보여준다.

• 전기학회논문지
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• 제58권8호
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• pp.1585-1591
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• 2009

This paper describes a new method for extracting characteristic impedance of transmission line using Substrate Integrated Artificial Dielectric (SIAD). The new procedure to calculate the characteristic impedance of SIAD transmission line is described with the proper equations and basic transmission line theory. The characteristic impedance is determined as an almost fixed value in the proposed method, while it fluctuates according to frequency in the previous method. As the result, the effective dielectric constant of SIAD transmission line is calculated as a fixed value rather than fluctuating one. In order to show the validity of the proposed method, SIAD microstrip lines are simulated and measured, and characteristic impedances and effective dielectric constant are calculated and compared to the previous method.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3139-3145
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• 2014

본 논문에서는 가유전체 기판을 이용하여 소형화한 마이크로파 대역의 링 하이브리드 커플러 설계에 대하여 기술한다. 가유전체 기판은 다수의 비어홀을 제 2기판에 삽입하여 유효 커패시턴스를 크게 증가시킨 구조를 갖는다. 가유전체 기판의 유효유전율은 표준형 기판에 비하여 크게 증가하게 되는데, 이에 의하여 동일한 전기적 길이 대비 물리적 길이가 크게 감소하므로 마이크로파 전송선로를 소형화시킬 수 있다. 이런 원리를 마이크로파 무선회로 설계에 적용한 사례를 보이기 위하여 가유전체 기판을 이용하여 3GHz대 링 하이브리드 커플러를 설계하고 실제로 제작 및 측정한 결과를 제시한다. 설계된 소형화된 링 하이브리드 커플러는 표준형에 비하여 전기적 성능은 유사하면서도 65%의 크기를 가진다. 측정된 전력분배비는 각각 -3.05dB와 -3.135dB이며, 두 출력간의 위상차는 동위상일 때 3도, 역위상일 때 176도로 이상적인 값과 매우 유사하다. 이로써 가유전체 기판구조로 소형화된 링 하이브리드 커플러의 설계가 타당함을 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.2319-2324
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• 2012

본 논문에서는 가유전체 기판구조를 이용한 비대칭 브랜치 라인 커플러의 설계에 대하여 기술한다. 가유전체 기판구조에서는 주기적으로 다수의 비어홀들이 삽입되므로 등가적으로 유효유전율과 유효투자율이 증가하여, 여기에 전송선로를 구현할 경우 표준형 선로에 비하여 동일한 전기적 길이일 때 물리적 길이와 선폭이 감소하게 된다. 이런 특성을 이용하여 초고주파 회로들을 소형화하여 설계할 수 있는데, 본 논문에서는 2GHz대에서 동작하는 3:1 비대칭 브랜치 라인 커플러를 소형화하여 설계하는 것에 대하여 기술한다. 설계된 커플러는 표준형 전송선로를 이용하여 설계한 회로에 비하여 동일한 성능을 가지면서 약 53.4%의 크기를 갖는다. 비대칭 전력 분배 비율이 시뮬레이션과 측정 데이터에서 잘 일치하고 있으며, 측정된 손실도 불과 0.2dB 이내로 매우 적다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1542-1548
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• 2009

본 논문에서는 기판 적층형 가유전체를 이용한 소형화된 윌킨슨 전력분배기 설계에 대하여 기술한다. 기판 적층형 가유전체 전송선로는 유효굴절률이 표준형보다 증가하여 전송선로의 선폭과 길이를 짧게 하는데, 이를 전자파회로에 응용하여 회로의 소형화 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 다수의 비어홀을 가진 기판 적층형 가유전체 구조를 효과적으로 시뮬레이션 하는 방법을 제안하고, 이를 회로 소형화에 응용한 사례를 보이기 위하여 기판 적층형가유전체를 이용한 소형화된 윌킨슨 전력분배기를 설계한다. 예로써 2GHz대의 윌킨슨 전력분배기를 설계, 측정한 결과가 제시되는데, SIAD 구조에 의한 유효 굴절률의 증가로 인하여 표준형 회로와 비교하여 동일한 전기적 특성을 유지하면서도 크기가 32% 감소되는 결과를 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.578-578
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• 2012

Graphene, a flat one-atom-thick two-dimensional layer of carbon atoms, is considered to be a promising candidate for nanoelectronics due to its exceptional electronic properties. Most of all, future nanoelectronics such as flexible displays and artificial electronic skins require low cost manufacturing process on flexible substrate to be integrated with high resolutions on large area. The solution based printing process can be applicable on plastic substrate at low temperature and also adequate for fabrication of electronics on large-area. The combination of printed electronics and graphene has allowed for the development of a variety of flexible electronic devices. As the first step of the study, we prepared the gate electrodes by printing onto the gate dielectric layer on PET substrate. We showed the performance of graphene field-effect transistor with electrohydrodynamic (EHD) inkjet-printed Ag gate electrodes.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.613-623
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• 2012

본 논문에서는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics) 공정을 이용하여 다층 구조의 의사 유전체 공진기를 설계하고, 이를 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuit) 형태의 증폭기, 위상천이기와 함께 폐루프를 구성하여 초소형 전압 제어 의사 유전체 공진기 발진기(Vt-ADRO: Voltage-tuned Artificial Dielectric Resonator Oscillator)를 제작하였다. 의사 유전체 공진기는 주기적인 도체 패턴과 적층을 통해 기존의 유전체 공진기보다 소형의 크기를 갖는 공진기이다. 의사 유전체 공진기의 형상은 기본 도체 패턴 원판형을 갖고 이것을 적층하는 구조를 선정하였으며, 공진기의 물리적 치수 및 적층 수에 따른 공진 특성을 분석하였다. 소형의 크기로 제작하기 위하여 LTCC 기판의 상부에 의사 유전체 공진기를 내장하고, 하부에 증폭기, 위상천이기를 집적하였다. 제작된 의사 유전체 공진기 발진기는 $13{\times}13{\times}3mm^3$로 초소형이며, SMT(Surface Mount Technology) 형태를 갖는다. 설계된 발진기는 설계 주파수에서 개루프 발진 조건을 만족하였으며, 폐루프 측정 결과, 발진 주파수는 조정 전압 0~5 V에서 2.025~2.108 GHz, 위상 잡음은 100 kHz offset에서 $-109{\pm}4$ dBc/Hz, 출력 전력은 $6.8{\pm}0.2$ dBm을 보이며, PFTN(Power Frequency Tuning Normalized) FOM(Figure Of Merit)은 -30.88 dB를 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3474-3481
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• 2013

본 논문에서는 결함접지구조와 가유전체 기판구조를 이용하여 새로운 초고주파 대역 전송선로 구조가 제안된다. 결함접지구조는 전송선로의 단위길이당 등가의 인덕턴스를 증가시켜 동일한 선폭일 때 전송선로의 특성 임피던스를 키우면서 선로의 길이를 줄여준다. 가유전체 기판구조는 전송선로의 단위길이당 등가의 커패시턴스를 증가시켜, 동일한 선폭일 때 전송선로의 특성 임피던스를 낮추면서 선로의 길이를 줄여준다. 따라서 결함접지구조와 가유전체 기판구조는 모두 전송선로의 길이를 줄이면서 선폭에 대해서는 상보적인 역할을 한다. 그러므로 두 구조가 결합되면 전송선로의 특성 임피던스는 크게 변하지 않은 채 길이만 더욱 줄일 수 있으므로, 초고주파 회로의 소형화에 크게 유리하다. 본 논문에서는 결함접지구조와 가유전체 기판구조를 모두 결합시킨 $35{\sim}100{\Omega}$ 전송선로를 설계하고, 실제로 제작 및 측정하여 그 결과를 제시하는데, 특성 임피던스의 예측값과 측정값이 잘 일치함을 보인다. 동일한 전기적 길이에 대하여 제안한 전송선로는 Fig.준형 마이크로스트립 전송선로에 비하여 불과 55.4~76.9% 물리적 길이를 갖는다.

• 한국진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.166-170
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• 2002

$BaTiO_3$(BTO)/$SrTiO_3$(STO) 산화물 인공 초격자가 MgO(100) 단결정 기판위에 Pulsed laser deposition(PLD)법으로 증착되었다. 다층구조에서 BTO/STO 층의 적층 주기는 $BTO_{1\;unit\; cell}/STO_{1\;unit\; cell}$에서 $BTO_{125\;unit\; cell}/STO_{125 \;unit \;cell}$ 두께로 변화시켰고 초격자 전체 두께는 100 m으로 고정시켰다. X-ray 회절 결과는 다양한 주기의 BTO/STO 산화물 박막에서 초격자의 특성을 보였고 투과형 전자 현미경을 통해서 BTO와 STO의 두 층간의 계면에서 상호확산이 일어나지 않고 초격자가 잘 성장된 것을 확인하였다. 초격자의 유전율은 임계 두께 내에서 적층주기가 감소함에 따라 증가하였다. 이러한 초격자의 유전율은 낮은 주기 즉 $BTO_{2\;unit\; cell}/STO_{2\;unit\; cell}$ 주기에서 1230으로 높게 나왔으며 이러한 원인은 격자 변형(c/a ratio)에 기여된 것으로 분석되었다.