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문제 정의
- 본 논문에서는 PCS 기지국용 표면실장형 윌킨슨 전력분배기의 설계, 제작 및 특성측정을 수행하였다. 제작된 분배기는 동작주파수 (L75GHz ~ 1.
제안 방법
- 개인휴대통신 기지국을 구성하는 핵심 RF 부품 중에서도 특히 표면실장(Surface Mounting)형 윌킨슨 전력분배기는 일반적으로 두 출력포트 사이에 뛰어난 진폭 균일도 및 분리도(Isolation)를 갖고 두출력¥트가 동위상(0° 위상차)을 갖는 3-포트 소자이다 1.2 浏 본 논문에서는 표면실장형 윌킨슨 전력분배기의 기본구조와 일반적인 이론을 소개하고 개인휴대통신 기지국에 사용하기 위한 전력 분배기의 회로설계 및 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 설계된 분배기를 제작.
- 2 浏 본 논문에서는 표면실장형 윌킨슨 전력분배기의 기본구조와 일반적인 이론을 소개하고 개인휴대통신 기지국에 사용하기 위한 전력 분배기의 회로설계 및 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 설계된 분배기를 제작.측정하여 상용제품과 특성을 비교하였다.
- 통하여 최적화하였다. 또한 최적화 이후 meanderline 으로 만들어 다시 한번 길이등을 조절하여 최종적으로 설계하였다. 설계에 사용된 디바이더의 단면구조도를 그림 4에서 나타냈다.
- 또한, 현재 상용화되어 사용되고 있는 R사의 PCS 기지국용 분배기와 본 논문에서 설계 . 제작된 분 배기를 동일한 측정지그를 사용하여 특성 측정한 결과를 비교하여 표 2에 나타냈다.
- 뒷면의 접지를 확실히 연결하기 위하여 다수의 스루 XThrough Hole) 을 사용하였다. 본 논문에서의 모든 분배기의 특성측정은 상기에서 설계된 동일한 측정 지그를 사용하여 측정함으로서 상용화된 분배기와 본 논문에서 제작된 분배기의 특성을 상대적으로 비교할 수 있도록 하였다.
- 이 절에서는 전력분배기의 기본이론을 바탕으로 실제 윌킨슨 전력분배기를 설계하였다. 설계 목표는 표1과 같고 설계과정의 가장 첫 단계는 제작에 사용할 각각의 테프론 기판의 특성을 결정하는 것이다.
- 본 논문에서 다루고 있는 전력분배기는 기판의 두께 및 분리저항의 실장이 상당히 중요하고, 따라서 이 적층과정은 특성에 매우 민감한 영향을 주게 된다. 접합과정은 240℃의 온도를 40분간, 14 龍界의 압력을 90분간 가하여 제작하였다.
- 8 인 FR-4 기판을 사용하여 측정 지그를 설계 및 제작하였다. 측정 지그는 입력 및 출력신호를 손실 없이 전송하기 위하여 50J2 전송선로로 구성되며, 측정이 가능한 한도내에서 최소한의 포트 간격과 길이를 갖도록 설계하였으며, 앞 . 뒷면의 접지를 확실히 연결하기 위하여 다수의 스루 XThrough Hole) 을 사용하였다.
- 또한 설계된 분배기를 제작.측정하여 상용제품과 특성을 비교하였다.
대상 데이터
- 제작된 분배기의 원할한 특성측정을 위하여 유전체 두께가 1.2mm, 동박두께 0.035mm, 유전율 4.8 인 FR-4 기판을 사용하여 측정 지그를 설계 및 제작하였다. 측정 지그는 입력 및 출력신호를 손실 없이 전송하기 위하여 50J2 전송선로로 구성되며, 측정이 가능한 한도내에서 최소한의 포트 간격과 길이를 갖도록 설계하였으며, 앞 .
- 표면실장형 전력분배기의 회로설계 및 시뮬레이션은 HP사의 초고주파 회로설계 프로그램인 ADS 를 이용하였으며, 사용된 기판은 유전율 e r = 3.38, 기판 두께 Tk = 32mil 인 Rogers사의 R04003 고주파 회로 기판을 사용하였다. 전력분배기의 회로 시뮬레이션을 위하여 초기값 설정은 각각 다음과 같이 설정하였다.
성능/효과
- 제작된 분 배기를 동일한 측정지그를 사용하여 특성 측정한 결과를 비교하여 표 2에 나타냈다. R사의 상용제품과 비교할 때 진폭균일도 및 위상균일도는 우수한 특성을 나타냈으며, 분리도와 입출력 포트정합특성은 조금 안좋은 특성을 나타냈지만, 전반적인 특성이 설계규격보다 훨씬 우수한 특성을 나타냈다 이는 Teflon 기판의 유전율 및 두께 등이 차이가 있으며, 내부 패턴폭 및 간격등도 상이하기 때문으로 사료되며, 특히 4개의 포트구조, 사용된 기판 특성 등이 디바이더의 성능에 크게 영향을 준 것으로 보인다. 그리고 진폭 및 균일도가 상용제품보다 우수한 이유는 저가격을 전제로한 상용제품의 가판과 전기적 특성을 중시한 본연구개발에 쓰인 기판의 차이라고 사료된다.
- 그리고, 각층 사이에 접착 및 절연의 기능을 수행하는 반경화 에폭시함침그래스를 삽입한후 고열과 압력을 가하여 각층을 접착하게 된다. 본 논문에서 다루고 있는 전력분배기는 기판의 두께 및 분리저항의 실장이 상당히 중요하고, 따라서 이 적층과정은 특성에 매우 민감한 영향을 주게 된다. 접합과정은 240℃의 온도를 40분간, 14 龍界의 압력을 90분간 가하여 제작하였다.
- 연구 진행과정을 통해 제작공정에 따라 분배기의 성능이 크게 좌우됨을 알 수 있었고, 공정을 안정화시킨다면 상용화도 가능하리라 생각된다. 또한, 본 기술을 응용한다면 표면실장형(SMD) 방향성 커플러(directional coupler) 등의 초고주파 수동부품의 구현도 가능할 것이다.
- 수행하였다. 제작된 분배기는 동작주파수 (L75GHz ~ 1.98GHz) 대역에서 원할히 동작하였으며, 분리도 -19.8dB 이하, 삽입손실 0.2dB 이하, 포트 임피던스정합 (S11, S22) -20.6dB 이하, 위상 균일도 0.5° 이하, 진폭 균일도 0.02dB 이하의 특성으로 상용제품에 비하여 우수한 특성을 나타냈다.
후속연구
- 상용화도 가능하리라 생각된다. 또한, 본 기술을 응용한다면 표면실장형(SMD) 방향성 커플러(directional coupler) 등의 초고주파 수동부품의 구현도 가능할 것이다.
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