본 논문은 Z-변환 기술을 이용한 2차 고조파를 억제시킨 광대역 개방형 스터브 대역 통과 여파기를 설계 및 제작하고 그 특성을 측정하였다. 제안된 여파기는 주파수 선택적 결합 구조(FSCS)와 ${\lambda}_g/4$ 개방형 스터브를 조합한 구조의 대역 저지 여파기를 광대역 개방형 스터브 대역 통과 여파기에 집적화하여 제2 고조파를 억제하였고, 기존의 개방형 스터브 여파기의 입력단과 출력단에 대역 저지 여파기(BSF)를 삽입할 경우 크기가 증가되었으나, 제안된 구조는 스터브를 연결하는 인버터 위치를 스터브들 사이에 집적화 하여 $18.7{\times}16.9mm^2$의 크기로 제작되어 BSF 삽입 이전보다 크기가 작아졌다. 제안된 여파기는 중심 주파수 5.8 GHz에서 대역폭이 95 %, 삽입 손실 0.6 dB, 반사 손실 14 dB의 측정 결과를 얻었으며, 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 유사하게 나타났다. 따라서 위성 통신의 X-밴드 및 지능형 교통 정보 시스템(ITS)의 여파기에 적용할 수 있다.
본 논문은 Z-변환 기술을 이용한 2차 고조파를 억제시킨 광대역 개방형 스터브 대역 통과 여파기를 설계 및 제작하고 그 특성을 측정하였다. 제안된 여파기는 주파수 선택적 결합 구조(FSCS)와 ${\lambda}_g/4$ 개방형 스터브를 조합한 구조의 대역 저지 여파기를 광대역 개방형 스터브 대역 통과 여파기에 집적화하여 제2 고조파를 억제하였고, 기존의 개방형 스터브 여파기의 입력단과 출력단에 대역 저지 여파기(BSF)를 삽입할 경우 크기가 증가되었으나, 제안된 구조는 스터브를 연결하는 인버터 위치를 스터브들 사이에 집적화 하여 $18.7{\times}16.9mm^2$의 크기로 제작되어 BSF 삽입 이전보다 크기가 작아졌다. 제안된 여파기는 중심 주파수 5.8 GHz에서 대역폭이 95 %, 삽입 손실 0.6 dB, 반사 손실 14 dB의 측정 결과를 얻었으며, 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 유사하게 나타났다. 따라서 위성 통신의 X-밴드 및 지능형 교통 정보 시스템(ITS)의 여파기에 적용할 수 있다.
In this paper, a broadband open stubs band pass filters which can suppress the second harmonics using Z-transform technique, is designed, fabricated and characterized. The proposed broadband filters integrate the band stop filter with the FSCS structure and ${\lambda}_g/4$ open stub in or...
In this paper, a broadband open stubs band pass filters which can suppress the second harmonics using Z-transform technique, is designed, fabricated and characterized. The proposed broadband filters integrate the band stop filter with the FSCS structure and ${\lambda}_g/4$ open stub in order to suppress the second harmonics. Due to insertion of BSF at input and output terminal, the size of the filter was increased in the conventional filter, however, in the proposed structure, the position of inverter that connects the stubs can be integrated between those stubs, thereby decreasing the size. So, it can be fabricated in the size of $18.7{\times}16.9mm^2$ which is smaller size than conventional one. The measured results of the proposed filters have center frequency of a 5.8 GHz with bandwidth of 95 %, insertion loss of 0.6 dB, return loss of 14 dB. The simulation results are consistent with measurement results. The filter is designed far X-band satellite communication and ITS applications.
In this paper, a broadband open stubs band pass filters which can suppress the second harmonics using Z-transform technique, is designed, fabricated and characterized. The proposed broadband filters integrate the band stop filter with the FSCS structure and ${\lambda}_g/4$ open stub in order to suppress the second harmonics. Due to insertion of BSF at input and output terminal, the size of the filter was increased in the conventional filter, however, in the proposed structure, the position of inverter that connects the stubs can be integrated between those stubs, thereby decreasing the size. So, it can be fabricated in the size of $18.7{\times}16.9mm^2$ which is smaller size than conventional one. The measured results of the proposed filters have center frequency of a 5.8 GHz with bandwidth of 95 %, insertion loss of 0.6 dB, return loss of 14 dB. The simulation results are consistent with measurement results. The filter is designed far X-band satellite communication and ITS applications.
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문제 정의
충분히 억제하였다. 따라서 본 논문은 고조파가 억제된 광대역 대역 통과 여파기를 설계했다는 특징을 갖고 있다.
갖고 있다. 본 논문은 이러한 광대역 여파기가 갖고 있는 고조파 성분을 충분히 억제하기 위해 광대역 저지 여파기를 직접화 한 후 새로운 구조의 여파기를 구현하였다.
따라서 정보를 광대역으로 전송하고, 처리할 필요성이 대두되어 광대역 여파기가 필요하게 되었다. 이러한 여파기를 제안하기 위해 본 논문은 기존의 50 % 대역폭을 갖는 人/2 개방형 스터브 대역 통과 여파기를 통신 시스템에서 대용량의 데이터를 처리할 수 있는 새로운 형태의 광대역 개방형 스터브 대역 통과 여파기로 개선하여 설계 및 제작하였다.
제안 방법
광대 역 대 역 통과 여파기에서 발생되는 고조파를 제거하기 위해서는 대역 저지 여파기를 설계하여 대역 통과 여파기에 삽입할 필요가 있고, 이러한 과정을 위해서 대역 저지 여파기를 구현해야 하며, 성능이 우수하고 95 %의 대역을 갖는 고조파를 억압하기 위해 주파수 선택적 결합 구조(FSCS)를 갖는 광대역 대역 저지 여파기를 고찰하여 설계를 한다.
광대역 여파기를 설계하기 위해 기존의 여파기 등가회로를 그림 4와 같이 Z-변환을 적용하였고, 스터브길이 人/2를 각각 人/4로 나누어 구분하였을 때, 첫 번째의 Z”에 기인한 ;g/4 스터브는 높은 임피던스 Zh 값을 갖고, 두 번째의 &에 기인한 湿4의 스터브는 낮은 임피던스 3 값을 갖는다.
따라서 Z-변환기법을 이용하여 광대역 통과 여파기를 설계하고, 주파수 선택적 결합 구조(FSCS)를 이용한 광대역 저지 여파기를 설계하여 집적화함으로써 제2차 고조파를 억제한 특징을 나타낸다.
따라서, 본 논문은 넓은 대역폭을 얻기 위해 스터브 부분을 Z-변환 기술을 사용하여 구현 가능한 광대역 대역 통과 여파기를 제안하여 설계하였고, 광대역 여파기를 구현하기에 앞서 먼저 실험 대상의 기준 대역폭을 결정한 후, 광대역과 비교하기 위해 50 % 대역폭을 갖는 人/2 개방형 스터브 대역 통과 여파기를 제작후 측정하였다.
따라서, 본 논문은 임피던스 값이 구조적인 문제로 인해서 표현되기 어려운 경우, 원하는 결과를 표현하기 위해서 임피던스 값을 조정하는 Z-변환 기술을 사용하여 스터브 부분을 구성하고 이를 통해서 광대역 여파기를 설계한 후, T-형태의 대역 저지 여파기를 구현할 때보다 넓은 대역 저지 여파기를 구현하기 위해「형태의 내부에 커플링 구조를 접목시켜 해당되는 선택된 주파수들을 결합시켜 원하는 주파수 영역까지 저지 대역으로 생성시켜 주는 주파수 선택적 결합 구조(FSCS: Frequency Selecting Coupling Structure)# 사용하여 광대 역 대 역 저지 여파기를 설계한 후 이것을 집적화시켜 광대역 개방형 스터브 대역 통과 여파기를 제안 설계하였다.
또한 개방형 스터브 및 광대역 스터브 여파기는 주기적으로 발생하는 불필요한 고조파가 다수 발생 하는데, 이러한 제2 고조파를 억제시킴으로서 억제된 저지 대역이 넓은 특성을 갖는 광대역 여파기를 설계하였다.
8 GHz의 높은 주파수에서 구현하기 어려운 단점을 가지고 있다. 또한, 저역 통과 여파기의 구조적 특성상 여파기의 전체 면적이 넓어지는 단점을 가지고 있으며, DGS (Defected Ground Structure)로 구현하면 크기의 증가는 감소시 킬 수 있으나 제작시 정 밀도와 구현하는 데는 문제점을 나타내었다.
본 논문의 등가 회로는 扇/2 개방형 스터브를 사용하고, 제안된 구조를 이용하여 설계하였다. 稗 전송 선로의 인버터값은 다음 식 (1)로 정의된다'1.
새로운 구조를 구현하기 위해 집적화 방법을 제안하였으며, 그림 5의 대역 저지 여파기는 광대역 저지 응답 특성을 나타내 기 위해 타이트(tight) 커플링으로 이루어져 있고, 커플링 넓이에 해당되는 갭 (gap)이 줄어져서 대역폭이 넓어진다.
스터브 여파기는 구조적 인 특성 때문에 통과 대역 외의 저지 대역에서 그림 2(b)와 같이 불필요한 성분인 고조파가 주기적으로 발생한대1 그러므로 통과 대역 외의 인접한 부분에서 발생할 수 있는 2차 고조파를 억제할 필요성 이 요구되어, 제 안된 여파기는 대역폭을 증가시키고, 2차 고조파 성분도 억압시켰다. 우선 기준이 되는 50 %의 대역폭을 갖는 스터브 대역 통과 여파기를 Z-변환 기술을 접목시켜서 95 %의 대역폭을 갖는 광대역 대역 통과 여파기를 그림 3과 같이 설계하였다.
이러한 방법을 이용하여 광대역 대역 저지 여파기를 광대역 대역 통과 여파기에 집적화 하여 대역 저지 여파기에서 제2 고조파를 억압할 수 있으며, 제안된 여파기는 그림 10과 같이 설계되었다.
6 dB, 반사 손실 14 dB의 측정 결과를 얻었다. 최근의 스터브 대역 통과 여파기는 일반적으로 넓은 대역에서 사용되었지만, Z-변환 기술을 사용하여 광대역 여파기에서 발생되는 고조파를 억제함으로써 보다 개선된 광대 역 대역 통과 여파기로 구현을 하였다. 따라서, 위성 통신의 X-밴드 혹은 지능형 교통 정보 시스템(ITS)에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
이론/모형
본 논문은 광대역 통과 여파기에 관한 것으로서, 기존의 개방형 스터브 대역 통과 여파기를 광대역으로 설계하기 위해 Z-변환 기술을 이용하였다. 또한 개방형 스터브 및 광대역 스터브 여파기는 주기적으로 발생하는 불필요한 고조파가 다수 발생 하는데, 이러한 제2 고조파를 억제시킴으로서 억제된 저지 대역이 넓은 특성을 갖는 광대역 여파기를 설계하였다.
성능/효과
따라서 제안된 여파기는 반파장 개방형 스터브대역 통과 여파기에 관한 것으로서, 기존의 스터브대역 통과 여파기가 50 %의 대역폭 특성를 가지고 있었으나, Z-변환 기술을 이용하여 광대역 대역 통과 여파기를 구현하고, 광대역 여파기의 출력부에서발생되는 고조파를 억압하기 위해 주파수 선택적 결합 구조(FSCS)의 광대 역 대역 저지 여파기를 구현한 후 대역 저지 여파기를 광대역 대역 통과 여파기에 삽입하여 95 %의 광대역으로 변환하여 제2차 고조파를 충분히 억제하였다. 따라서 본 논문은 고조파가 억제된 광대역 대역 통과 여파기를 설계했다는 특징을 갖고 있다.
따라서, 본 논문은 임피던스 값의 문제를 해결하기 위해 Z-변환 기술을 사용하여 기존의 50% 대역폭을 갖는 여파기를 95 %의 대역폭을 갖는 광대역 대역 통과 여파기로 개선함으로써 통과 대역폭을 증가시키고, 통과 대역 외에 발생되는 제2차 고조파를 억제하였다. 스터브 여파기는 구조적 인 특성 때문에 통과 대역 외의 저지 대역에서 그림 2(b)와 같이 불필요한 성분인 고조파가 주기적으로 발생한대1 그러므로 통과 대역 외의 인접한 부분에서 발생할 수 있는 2차 고조파를 억제할 필요성 이 요구되어, 제 안된 여파기는 대역폭을 증가시키고, 2차 고조파 성분도 억압시켰다.
넓이가 서로 다르다. 만일 기존의 스터브 임피던스 값을 나타내는 식 (3)을 적용하면, 스터브 넓이가 매우 좁아져서 제작하기가 어려워지는 문제점 이 발생하기 때문에 Z-변환 기법을 이용하고, 식 (8) 을적용하여 서로 다른 임피던스 값을 유도하여 이를통해 얻어진 임피던스 값을 병합한 결과, 보다 넓은 대역으로 조절할 수 있는 광대역 특성을 얻게 되었다.
제작된 여파기는 5.8 GHz의 중심 주파수에서 대역폭이 95 %, 삽입 손실 0.6 dB, 반사 손실 14 dB의 측정 결과를 얻었다. 최근의 스터브 대역 통과 여파기는 일반적으로 넓은 대역에서 사용되었지만, Z-변환 기술을 사용하여 광대역 여파기에서 발생되는 고조파를 억제함으로써 보다 개선된 광대 역 대역 통과 여파기로 구현을 하였다.
후속연구
최근의 스터브 대역 통과 여파기는 일반적으로 넓은 대역에서 사용되었지만, Z-변환 기술을 사용하여 광대역 여파기에서 발생되는 고조파를 억제함으로써 보다 개선된 광대 역 대역 통과 여파기로 구현을 하였다. 따라서, 위성 통신의 X-밴드 혹은 지능형 교통 정보 시스템(ITS)에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (10)
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Cedric Quendo, Christian Person, Eric Rius, and Michel Ney, 'Integration of optimized low-pass filters in a bandpass filter for out-of-band improvement', IEEE MTT-S, vol. 2, pp. 1309-1312, May 2001
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