[논문]주기 구조를 이용한 Partial H-plane Filter

김동진; 정우성; 이정해

주기 구조를 이용한 Partial H-plane Filter
Partial H-plane Filter with Periodic Structure 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.17 no.8 = no.111, 2006년, pp.746 - 752

김동진 (홍익대학교 전자정보통신공학과) , 정우성 (홍익대학교 전자정보통신공학과) , 이정해 (홍익대학교 전자정보통신공학과)

초록
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본 논문에서는 주기 구조를 이용한 소형화된 partial H-plane필터를 제안하였다. 주기 구조의 관내 파장은 저속파의 영향으로 인해 그 크기가 줄어든다. 주기 구조를 이용한 partial H-plane 필터는 일반적인 E-plane 필터보다 단면적과 길이가 각각 75%, 30% 축소되었다. 또한 대역 통과 필터의 스퓨리어스 응답 특성이 향상되었다. 주기 구조를 이용한 대역 통과 필터를 설계하기 위해 partial H-plane 도파로의 주기 구조가 해석되었고, 설계식이 유도되었다. 측정된 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a compact partial H-plane filter with periodic structure is proposed. Guided wavelength of periodic structure' is reduced by slow wave effect. Cross-section and length of partial H-plane filter with periodic structure are considerably reduced by 75% and 30%, respectively, as compared with conventional E-plane filter. In addition, spurious responses of the bandpass filter are improved. To design bandpass filter with periodic structure, we have analyzed a periodic structure of partial H-plane waveguide and derived equations of the periodic filter. Measured results are in good agreement with simulated results.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 partial H-plane 도파로의 메탈 평판에 주기 구조를 인가하여 사분의 일의 단면적에 부가적으로 길이를 축소하고 spurious 응답을향상시킨 partial H-plane 필터를 제안하였다. 일반적으로 주기 구조는 무장하전송 선로의 위상 속도보다 느린 저속파를 전파시키고, 통과대역과 저지 대역 특성을 가진다.
본 논문에서는 기존의 partial H-plane 필터의 공진기에 주기 구조를 삽입하여 전체 길이가 축소되고 spurious 응답 특성이 향상된 대역 통과 필터를 제안하였다. 차단 영역을 해석하기 단위 셀을 고려하였고, 이를 통하여 차단 영역의 실제 크기를 계산할 수 있었다.

제안 방법

차단 영역을 해석하기 단위 셀을 고려하였고, 이를 통하여 차단 영역의 실제 크기를 계산할 수 있었다. 또한 실제적인 설계를 위하여 초단과 끝단의 차단 영역을 고려한 비대칭 단위 셀과 등가 회로를 제안하였고 이를 통하여 더욱 정확한 설계 식과 결과를 확인하였다.
실제로, 본 논문 구조의 경우 주기수가 5개 이상일 경우에는 무한주기 구조의 전파상수의 값에 근접하므로 본 논문의 주기 구조필터 설계에 유효함을 알 수 있다. 또한, 주기 구조의 전파 상수(原) 는 주기 길이⑺가 길어지거나 주기 사이의 간격(g) 이 좁을수록 커지게 되고 이에 따라 파동 임피던스 (為)도 변하하므로 이를 고려하여 주기 구조 필터를 설계하였다.
본 논문에서 제안하고 있는 대역 통과 필터의 구조는 그림 3과 같이 V와 a 위치에 차단 영역 도파로가 도체평판으로 삽입되고 공진기부분에는 주기 구조를 인가하여 구현한다.
그림 7은 실제 제작된 주기구조의 partial H-plane 필터를 나타내었다. 실제 측정은 기본 모드를 여기하기 위하여 삽입된 메탈 평판(vane)의 반대쪽 벽으로부터 동축커넥터를 삽입하는 급전 방식을 도입하였다. 이때동축 커넥터는 필터 양쪽 끝의 메탈벽으로부터 사분의 일파장 떨어진 곳에 위치하며 상업적으로 유용한 SMA 커넥터를 사용하였다 1, 岡 그림 8의 시뮬레이션 응답 특성과 측정응답 특성을 나타낸 것으로 실제 제작된 필터의 측정값은 시뮬레이션 값과 잘 일치함을 확인할 수 있다.
여기서 양단의 爲는 주기 구조의 파동 임피던스로동일한 값을 가진다 필터 설계를 위한 정규화된 인버터 값을 결정하기 위해 단위 셀의 차단 영역 길이 s를 변화시키면서 full-wave 시뮬레이션(CST MWS) 을 이용하여 중심주파수에 대한 산란 행렬을 계산하고 이로부터 단위 셀의 ABCD 행렬을 구한다. 이 결과를 식(5)에 적용함으로써 차단 영역만의 ABCD 행렬을 얻을 수 있다.
위의 설계 방법을 이용해 H-band에서 5 GHz의 중심 주파수, 0.01 dB 통과 대역 삽입 손실, 3-pole, 4 % 의 비 대역폭을 가지는 주기 구조의 partial H-plane 필터 와 partial H-plane 필터 그리고 일반적인 E-plane 필터를 각각 설계하여 특성을 비교했다. 이때의 메탈 평판(vane) 두께는 0.
제안된 partial H-plane 도파로의 주기 구조는 vane 에 사각 모양의 주기 구조를 인가하여 구현되었고 이를 공진기로 이용한 소형화된 partial H-plane 필터가 설계되었다. 설계된 대역통과 필터는 일반적인 직사각형 도파로의 E-plane 필터보다 단면적과 전체 길이가 각각 75 %, 30 % 축소된 크기를 가지면서 우수한 스퓨리어스 응답 특성을 갖고 있다.
주기구조의 파동임피던스를 계산하기 위해 foil wave simulation(CST MWS)을 통해 주기 구조의 산란 행렬을 구하고, 2-포트 회로망 파라미터들 간의 관계 식을 이용하여 ABCD 행렬을 구한다. 이때의 ABCD 값은 다음식 ⑴을 만족하게 된다.
차단 영역을 해석하기 단위 셀을 고려하였고, 이를 통하여 차단 영역의 실제 크기를 계산할 수 있었다. 또한 실제적인 설계를 위하여 초단과 끝단의 차단 영역을 고려한 비대칭 단위 셀과 등가 회로를 제안하였고 이를 통하여 더욱 정확한 설계 식과 결과를 확인하였다.

성능/효과

확인하였다. 또한 주기 구조필터의 spu rious 응답 특성은 E-plane 필터나 partial H-plane 필터의 경우보다 향상된 성능을 나타냄을 확인하였다.
설계 이론을 확인하기 위하여 대역 통과 필터가 실제 제작되었고 이는 일반적인 E-plane 필터보다 사분의 일의 단면적을 가지며 전체 길이 역시 30 % 축소되었음을 확인하였다. 또한 주기 구조필터의 spu rious 응답 특성은 E-plane 필터나 partial H-plane 필터의 경우보다 향상된 성능을 나타냄을 확인하였다.
다. 실제로, 본 논문 구조의 경우 주기수가 5개 이상일 경우에는 무한주기 구조의 전파상수의 값에 근접하므로 본 논문의 주기 구조필터 설계에 유효함을 알 수 있다. 또한, 주기 구조의 전파 상수(原) 는 주기 길이⑺가 길어지거나 주기 사이의 간격(g) 이 좁을수록 커지게 되고 이에 따라 파동 임피던스 (為)도 변하하므로 이를 고려하여 주기 구조 필터를 설계하였다.
실제 측정은 기본 모드를 여기하기 위하여 삽입된 메탈 평판(vane)의 반대쪽 벽으로부터 동축커넥터를 삽입하는 급전 방식을 도입하였다. 이때동축 커넥터는 필터 양쪽 끝의 메탈벽으로부터 사분의 일파장 떨어진 곳에 위치하며 상업적으로 유용한 SMA 커넥터를 사용하였다 1, 岡 그림 8의 시뮬레이션 응답 특성과 측정응답 특성을 나타낸 것으로 실제 제작된 필터의 측정값은 시뮬레이션 값과 잘 일치함을 확인할 수 있다.
기술되었다. 주기 구조 partial H-plane 필터와 partial H-plane 필터는 일반적인 E-plane 필터의 사분의 일의 단면적을 가지며, 특히 본 논문에서 제안한 주기 구조의 partial H-plane 필터는 다른 필터보다 전체 길이가 30 % 축소되었다. 필터들의 주파수 응답 특성은 그림 6에 나타냈다.
주기구조가 인가된 공진기는 저속파의 분산 특성에 의해주기 구조가 없는 공진기보다 저지 대역의 폭이 넓어지므로 저지대역에서의 skirt 특성과 spurious 응답 특성은 나머지의 필터들의 경우보다 더 좋은 특성을 나타냄을 확인할 수 있다. 그림 7은 실제 제작된 주기구조의 partial H-plane 필터를 나타내었다.

참고문헌 (8)

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D. W. Kim, J. H. Lee, 'Partial H-plane filters with partial inserted H-plane metal vane', IEEE Trans. Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 15, no. 5, pp. 351-353, 2005

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R. Collin, Foundation for Microwave Engineering, 2nd Ed., McGraw-Hill, 1992
J. -S. Hong, M. Lancaster, 'Theory and experiment of novel microstrip slow-wave open loop resonator filters', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, pp. 2358-2365, 1997

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Bong S. Kim, Jae W. Lee, and Myung S. Song, 'An implementation of harmonic-suppression microstrip filters with periodic grooves', IEEE Trans. Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 14, no. 9, pp. 413-415, 2004

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Sheng Sun, Lei Zhu, 'Periodically nonuniform coupled microstrip-line filters with harmonic suppression using transmission zero reallocation', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 53, no. 5, pp. 1817-1822, 2005

상세보기
G. Matthaei, L. Young, and E. M. T. Jones, Microwave Filters, Impedance-matching Networks, and Coupling Structures, Artech House, 1980
김동원, 이정해, '아이리스 결합형 Partial H-plane 필터', 한국전자파학회논문지, 16(2), pp. 128-133, 2005년 2월

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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