초록

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본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 저손실 특성이 우수한 전송선로인 non-radiative dielectric(NRD) 도파로와 마이크로스트립 변이구조에 관해 연구하였다. 본 연구에서 이용된 변이구조는 apeture 결합을 이용한 것으로 NRD와 마이크로스트립 사이의 aperture 를 통하여 자계가 결합되는 원리이다. Aperture의 구조를 각각 직각사각형과 ridge 형태로 설계하였다. 비교를 위해서 설계된 마이크로스트립과 마이크로스트립 변이구조의 경우 aperture의 구조를 ridge 형태로 했을 때 직각사각형일 때 보다 삽입손실 특성이 개선되었고 더 넓은 대역폭를 가지는 것을 딸 수 있었다. NRD와 마이크로스트립 변이구조의 경우는 대역폭면에서 ridge 구조와 직각사각형 구조 모두 비슷한 특성을 보였다.

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 저손실 특성이 우수한 전송선로인 non-radiative dielectric(NRD) 도파로와 마이크로스트립 변이구조에 관해 연구하였다. 본 연구에서 이용된 변이구조는 apeture 결합을 이용한 것으로 NRD와 마이크로스트립 사이의 aperture 를 통하여 자계가 결합되는 원리이다. Aperture의 구조를 각각 직각사각형과 ridge 형태로 설계하였다. 비교를 위해서 설계된 마이크로스트립과 마이크로스트립 변이구조의 경우 aperture의 구조를 ridge 형태로 했을 때 직각사각형일 때 보다 삽입손실 특성이 개선되었고 더 넓은 대역폭를 가지는 것을 딸 수 있었다. NRD와 마이크로스트립 변이구조의 경우는 대역폭면에서 ridge 구조와 직각사각형 구조 모두 비슷한 특성을 보였다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 apertune로 결합되는 마이크로 스트립 간의 변이구조와 NRD와 마이크로 스트립 변이구조에 대해 연구하였다. 이 때의 apermre의 구조는 각각 직각사각형 형태와 ridge형태로 하여 그 특성을 비교하였다.
• 본 논문에서는 aperture 결합을 이용하여 범용으로 가장 많이 쓰이는 마이크로 스트립과의 변이구조에 대하여 연구하였다. Aperture 결합을 이용한 NRD 변이구조는 마이크로 스트립의 그라운드 평면에 적당한 구조의 aperture를 뚫고 aperture를 통하여 마이크로스트립의 자계가 NRD의 LSMh 모드로 유기되는 원리이다.

제안 방법

• 연구하였다. 또한, 결합 구조를 2-port 네트워크로 하여 보다 실용적으로 사용될 수 있도록 하였다. 마지막으로 NRD와 마이크로스트립 변이구조에 대해서 그 원리를 설명하고 시뮬레이션을 통해얻어진 수치를 적용하여 제작 후 측정 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하였다.
• 먼저 마이크로스트립에 aperture 결합을 이용하여 두 개의 마이크로스트립의 결합 정도를 시뮬레이션 및 측정하고 ridge구조를 사용하여 특성을 향상시키는 방법에 대하여 연구하였다. 또한, 결합 구조를 2-port 네트워크로 하여 보다 실용적으로 사용될 수 있도록 하였다.
• 본 논문에서 연구한 NRD와 마이크로 스트립 변이구조의 기본 원리는 aperture 결합을 이용한 것이다卩]. 즉, NRD와 마이크로스트립 사이의 aperture를 통해 마이크로스트립의 자계가 NRD의 LSMu 모드로 결합되는 원리이다.
• 비효율적이다.<표 1>에서 얻은 ridge의 수치를 이용하여 마이크로스트립의 결합 효과를 2-port의 경우에 대해 시뮬레이션하였다. 마이크로 스트립 간 변이구조를 2-port로 할 경우, 개방된 마이크로스트의 끝단에서의 방사가 없다고 가정하게 되면, 개방된 길이에 따라 산란계수의 특성이 변화하게 되며 전체적인 특성은 특정 주파수만 통과시키는 대역통과 필터의 형태로 나타나게 된다.
• 위의 결과로 인해 직각사각형 aperture로 제작, 측정하였다. 여기에 사용된 NRD는 £r = 2.
• 위의 결과를 토대로 제작과 측정은 ridge 구조를 선택하였다. 제작에 사용된 마이크로 스트립은 £r= 3.
• 효과에 대한 값이다. 위의 이상적인 값을 얻기 위해서 CST사의 Microwave Studio를 이용하여 지각사각형 형태의 aperture로 크기를 바꾸어 가며 여러 방법으로 시뮬레이션하였으나 위의 결과를 얻지 못하여 aperture 구조를 ridge로 변형시킴으로써 특성을 개선시키고자 하였다. [그림 1] 은 변형시킨 ridge 형태의 aperture 모양이다.
• 이 경우 여러 가지 파라미터 - 즉, aperture의 구조와 크기, 마이크로스트립 끝단의 개방된 길이, NRD 도파로의 끝과 aperture 와의 길이, 마이크로스트립의 컨덕터 사이의 길이 - 들이 고려되어야 하므로 시뮬레이션 시에 이러한 파라이터들에 대해서 각각 시뮬레이션하여 가장 최적화된 수치를 얻는 과정을 반복하여의 수치를 얻었다.
• 변이구조에 대해 연구하였다. 이 때의 apermre의 구조는 각각 직각사각형 형태와 ridge형태로 하여 그 특성을 비교하였다. 마이크로 스트립 간의 변이구조의 경우 aper tune의 구조가 ridge일 때 직각사각형의 경우 보다 삽입손실이 좋고 더 넓은 대역폭를 가져 전체적으로 특성이 향상되었음을 알 수 있었고 시뮬레이션 결과를 토대로 제작, 측정하여 시뮬레이션 결과와 일치함을 확인하였다.

대상 데이터

• 5mm, b = 8mm로 하였다. 또한 마이크로 스트립은 substrate의 두께가 20mil이고 弓이 3.38인 것을 사용하였고, 컨덕터의 너비는 50 2 일 때 1.2mm로 하였다.
• 측정하였다. 여기에 사용된 NRD는 £r = 2.08인 테프론이며 크기는 6.5m x 8mm x 82mm이고 이 때의 LSMn모드의 차단주파수는 18.5GHz이다. 이 때의 수치들은<표 2그를 토대로 제작, 측정을 하였다.
• 하였다. 이 때, NRD는 &=2.08인 Teflon을 사용하였고, 크기는 주파수가 20GHz일 때를 기준으로 각 모드의 차단 주파수를 고려하여 a = 6.5mm, b = 8mm로 하였다. 또한 마이크로 스트립은 substrate의 두께가 20mil이고 弓이 3.
• 전체적인 크기는 110mmx60mm로 하였다. 이 때, NRD는 &=2.
• 선택하였다. 제작에 사용된 마이크로 스트립은 £r= 3.38, d=0.508mm, T=O.O35mm°] 고 컨덕터의 너비는 특성 임피던스가 50 Q일 때 1.2nun로 하여 제작 및 측정을 하였다. [그림 4]는 측정치와 시뮬레이션한 값을 비교하여 나타낸 것이다.

데이터처리

• 또한, 결합 구조를 2-port 네트워크로 하여 보다 실용적으로 사용될 수 있도록 하였다. 마지막으로 NRD와 마이크로스트립 변이구조에 대해서 그 원리를 설명하고 시뮬레이션을 통해얻어진 수치를 적용하여 제작 후 측정 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하였다.

이론/모형

• 마이크로스트립과 마이크로스트립 변이구조를 4-port 네트워크로 구성하고 이것의 결합 계수를 Green 함수를 이용하여 해석한 논문을 참고하였다 [4][5]. 마이크로 스트립에서의 aperture 결합은 자계 결합을 이용한 것이다.

성능/효과

• 이는 NRD 변이구조의 대역폭이 NRD의 고차모드인 LSMn 모드의 차단주파수에 의해 제한을 받기 때문으로 생각되어진다. NRD와 마이크로스트립 변이구조도 시뮬레이션 결과를 토대로 제작, 측정하여 시뮬레이션 결과와 유사함을 확인하였다.
• 보았다. 그 결과 개방된 길이에 따라 Si의 특성은 큰 변화가 없었으나 S”은 큰 변화가 있었다. 그러므로 전체적인 산란계수 특성을 고려하여 k값 (12nun)을 선택하였다.
• 이 때의 apermre의 구조는 각각 직각사각형 형태와 ridge형태로 하여 그 특성을 비교하였다. 마이크로 스트립 간의 변이구조의 경우 aper tune의 구조가 ridge일 때 직각사각형의 경우 보다 삽입손실이 좋고 더 넓은 대역폭를 가져 전체적으로 특성이 향상되었음을 알 수 있었고 시뮬레이션 결과를 토대로 제작, 측정하여 시뮬레이션 결과와 일치함을 확인하였다. NRD와 마이크로 스트립 변이구조의 경우에도 aperture의 구조를 직각사각형 형태와 ridge 형태로 한 후 설계하였지만 ridge의 구조에서 향상된 대역폭를 얻지 못하였다.

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이 논문을 인용한 문헌

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