[논문]SFIT형태를 이용한 SPUDT형 필터제작에 관한 기초실험

유일현

doi:10.6109/jkiice.2007.11.10.1916

SFIT형태를 이용한 SPUDT형 필터제작에 관한 기초실험
The basic experiments for the fabrication of the SPUDT type Inter using the SFIT type filter 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.11 no.10, 2007년, pp.1916 - 1923

유일현 (세명대학교 컴퓨터 응용 과학과)

초록
AI-Helper

대역통과용 표면 탄성파 필터 제작하기 위하여 Langasite 기판위에 빗살무의 변환기를 형성 시켜 모의실험을 수행하였으며, 전극재료로는 Al-Cu를 사용하였다. 모의실험을 바탕으로 입력단에는 IDT를 직렬형태로 연결시킨 block 형태로 하중을 가하는 전극 방법을 쓰고 출력 단은 withdrawal 형태로 하중을 가하는 방법을 써서 제작하였다. 이를 바탕으로 광대역의 SAW 필터 전극 설계 방식에 대한 적절한 위상조건도 얻고자 시도하였다. Langasite 기판위에 형성시킨 입출력 빗살무의 변환기 전극 수는 50쌍, 두께는 $5000\;{\AA}$으로 하였으며, 반사기 폭은 $3.6{\mu}m$으로 하였다. 그리고 hot전극과 반사기사이의 거리는 각각 $2.0{\mu}m\;2.4{\mu}m$로 제작하였고, hot전극에서부터 접지전극까지 간격은 $1.5{\mu}m$로 하였으며 전극 모양은 좌우 동일한 형상을 채택하였다. 제작한 필터의 주파수 특성은 중심주파수가 대략 190MHz정도, 대역폭은 7.8MHz 이하로 측정되었으며, matching 후 return-loss는 -18dB 이하이고, 리플 특성은 3dB 이하이며, 반사에 의한 잔향은 -25dB 이하로 측정되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

We have studied to obtain the SAW filter for the passband was formed on the Langasite substrate and was evaporated by Aluminum-Copper alloy and thin we performed computer-simulated by simulator. We cm fabricate that the block weighted type IDT as an input transducer of the filter and the withdrawal weighted type IDT as an output transducer of the filter from the results of our computer-simulation. Also, we have performed to obtain the properly design conditions about phase shift of the SAW filter for WCDMA. We have employed that the number of pairs of the input and output IDT are 50 pairs and the thickness and the width of reflector are $5000\;{\AA}$ and $3.6{\mu}m$ respectively. And we have employed that the distances from the hot electrode to the reflector are $2.0{\mu}m$, $2.4{\mu}m$ and the distance from the hot electrode to the ground is $1.5{\mu}m$ respectively. Frequency response of the fabricated SAW filter has the property that the center frequency is about 190MHz and bandwidth at the 3dB is probably 7,8MHz. And we could obtain that return loss is less then -18dB, ripple characteristics is probably 3dB and triple transit echo is less then -25dB after when we have matched impedance.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

기판의 성질에 따라 기판 위에 형성시킨 각종 전극 및 반사기 등에 의한 음파의 반사영향으로 음파는 위상이 바뀌는 것을 피할 수 없다. 따라서 Langasite기판위에 장착될 SPUDT전극의 구조 및 안정성 에 관한 조건을 찾는 데 역점을 두고 실험을 행하였다.
본 연구에서는 Langasite 기판 위에 SPUDT전극 구성을 위한 기초적인 자료를 얻기 위한실험을 행하였다. 기판의 성질에 따라 기판 위에 형성시킨 각종 전극 및 반사기 등에 의한 음파의 반사영향으로 음파는 위상이 바뀌는 것을 피할 수 없다.
본 연구에서는 Langasite 기판 위에 양방향성 변환기 (Bidirectional transducer)를 제작함에 있어 필수적인 SPUDT전극 구성에 기초적인 자료를 얻기 위해 연구하였다. 기판의 성질에 따라 기판 위에 형성시킨 각종 전극 및 반사기 등에 의한 음파의 반사영향으로 음파는 위상이 바뀌는 것을 피할 수 없다.
아울러 또 다른 시료로서 전극의 기하학적 인 모양을 변화시켰을 경우 변화를 측정 하기 위해 시도하였다. 즉, IDT전극 배치 형상은 그림 3a와 간격과 모양이 동일하지만, hot 전극의 폭만을 1.
이와 같이 하므로서 반사기 에서 반사되는 신호의 위상변화에 대한 최적조건을 얻고자 시도하였다.
5呻로 하였다. 이와같이 하므로써 Langasite 기판 위에 장착될 SPUDT전극구조를 갖는 양방향성 변환기 및 그 안정 성 에 관한 적 절한 조건을 찾는 데 역점을 두고 실험을 행하였다.

제안 방법

6皿1(=1入/4)로 하였다. 그리고 hot전극과 반사 기사 이의 거 리는 각각 2.0pm, 2.4pm로 제작하였고, hot 전극에서부터 접지전극까지 간격은 1.5皿1로 하였으며 전극 모양은 좌우 동일한 형상을 채택하였다.
6 pmgiX/4)로 하였다. 그리고 hot전극과 반사기사이의거 리는 각각 2.0pm, 2.4皿1로 제작하였고, hot 전극에서부터 접지전극까지 간격은 L5pm로 하였으며, 전극 갯수 (pairs) 는 50쌍으로 하였다.
그리고 배열형태를 주기적으로 변화시켜 구성한hot 전극 변형 및 접지전극 변형한 전극형태를 채택한 시료에서는 반사기를 개방시켜 제작하였으며 반사기 폭은 3.61皿 hot전극 폭과 접지 전극 폭을 1.21皿(= 1冲2)하였다. 이 시료에서는 hot전극과 반사기사이의 거리는 1.
그림에서 보인 바와 같이 전극을 배열하므로써 hot 전극은 단지 신호전달 역 할만 하고 접지로 사용된 전극은 접지 및 반사기 역할을 동시에 하게 한 후, 반사기의 위치, 간격 및 크기의 변화에 따른 반사파의 특성을 분석 하고자 하였다.
그러나 통과대역을 크게 하기 위해서는, 각각의 IDT는 옆 전극에 닿게 되어 공정 이 매우 어 렵고, 전극의 쌍(pairs)수가 많아질수록 많은 채널 수 필요하게 되어, 적절한 필터 제작이 용이하지 않은 결과를 낳기도 한다. 따라서 이러한 단점을 보완하고자 Quasi-slanted IDT 및 Channel slanted IDT 전극 형 태가 제 안되 었으며, 본 연구에서는 후자의 경우를 SPUDT형 전극 제작시 채택하였다 .
50Q으로 임피던스 정합하였다. 또한, 측정치구는 제작된 필터의 입 출력단자에 알맞게 제작하였으며, 필터의 입출력 단자에서의 전자파를 차단시키기위 해 동판으로 치 구의 중앙을 차폐 하였다. 이와 같은 방법으로, 회로망 분석기를 이용하여 측정한 결과들을 그림 3b, 3c, 3d 및 3e 각각 나타냈다.
반사기를 사용하기 위해 제작한 IDT전극제원은 hot 전극 폭을 각각 1.8pm, 2.4]im로 하였으며, 반사기 폭은 3.6皿1(=1入/4)로 하였다. 그리고 hot전극과 반사 기사 이의 거 리는 각각 2.
611m, hot전극 폭과 접지 전극 폭을 L2jim(M 1A/12)한 경우를 보인 것이다. 아울러 hot전극과 반사기사이의 거리는 L2 lim이며, hot전극과 접지 전극에서부터 반사기까지 간격은 각각 3.0iim와 1.5iim로 위치시켰으며 접지전극과 hot 전극사이의 간격은 로 하였으며 특히, hot 전극과 접지전극사이의 간격을4.5um로 하였다.
아울러 반사기 에 의해 반사된 음파는 45°의 Phase로서 반사되어 야만 하므로, 이를 위하여 IDT의 규격, 간격 및 모양을 변화를 시 킨 다음, 반사기 폭은 변화시 키지 않고 단락 및 개방시켜 구성하였다. 이와 같이 하므로써 SPUDT 전극 제작시 적절한 조건을 찾는 기초실험을 하였다.
기판의 성질에 따라 기판 위에 형성시킨 각종 전극 및 반사기 등에 의한 음파의 반사영향으로 음파는 위상이 바뀌는 것을 피할 수 없다. 아울러 반사기에 의해 반사된 음파는 45°의 위 상으로 반사되어 야만 하므로, 이 를위하예DT의 규격, 간격 및 모양을 변화를 시킨 다음, 반사기 폭은 변화시 키지 않고 단락 및 개방시켜 구성 하였다. 아울러 자료를 얻기 위해 IDT의 개수는 50쌍으로 하였고, 전극 재질은 동일한 물질로 구성하였다.
이와 같이 하므로써 SPUDT 전극 제작시 적절한 조건을 찾는 기초실험을 하였다. 아울러 자료를 얻기 위해 IDT의 개수는 50쌍으로 하였고, 전극 재질은 동일한 물질로 구성 하였다. 그림 3a 는 제작한IDT전극의 개략적인 형상을보여준다.
이와 같이 하므로써 SPUDT 전극 제작시 적절한 조건을 찾는 기초실험을 하였다. 아울러 자료를 얻기 위해 IDT의 개수는 50쌍으로 하였고, 전극 재질은 동일한 물질로 구성 하였다. 그림 3a 는 제작한IDT전극의 개략적인 형상을보여준다.
이를 보완하기 위하여 1980년대 초부터 하중이 불연속적 인 전극하중 (Withdrawal Weighting)기법을 사용하는 경사진 빗살무늬 변환기(Slanted Finger Interdigital Transducer: SFIT)를 연구하게 되었다. 그러나 SEIT는 불연속적인 전극하중만으로 구현되는 까닭으로 UR 특성이 좋지 않아 실용화를 시키지 못하였다.
단락 및 개방시켜 구성하였다. 이와 같이 하므로써 SPUDT 전극 제작시 적절한 조건을 찾는 기초실험을 하였다. 아울러 자료를 얻기 위해 IDT의 개수는 50쌍으로 하였고, 전극 재질은 동일한 물질로 구성 하였다.
그러므로 반사파에 의한 위상변화에 대해 적절하게 출력신호를 얻을 수 있는IDT 제작조건에 관한 기초 조사자료의 보완 및 선행된 실험결과[8, 9]를 발전시키는 결과를 얻고자 하였다. 이와 같이 하므로써 장차Langasite 기판 위에 장착될 양방향성 (Bi-directional transducer)를 제작함에 있어 필수적 인 SPUDT형 전극의 형상 및 안정성에 관한 조건을 찾는 실험도 병행하였다.
제작된 필터는 측정을 위하여 5x5mm²크기를 갖는 표면 실장(Surface Mounted Device: SMD)기 법 으로 장착하였으며, 필터의 특성을 측정하기 위한 치구를 별도로 제작하고, 50Q으로 임피던스 정합하였다. 또한, 측정치구는 제작된 필터의 입 출력단자에 알맞게 제작하였으며, 필터의 입출력 단자에서의 전자파를 차단시키기위 해 동판으로 치 구의 중앙을 차폐 하였다.
즉, IDT전극 배치 형상은 그림 3a와 간격과 모양이 동일하지만, hot 전극의 폭만을 1.8nm로 변형 제작하여 반사기에서 반사되는phase를 최적화 조건을 찾고자 하였다. 그러나 제작된 필터는 Matching 후 Retumloss가 -18dB 이하로 측정되었고, Matching후 리플 특성은 3dB이며, ITE는 -25dB 이 하로 측정된 결과에 비 추어 반사기 의 조건 45。玲此수치에는 미치지 못했음을 밝혀둔다.

대상 데이터

시료로 사용하기 위해 제작한IDT 전극 제원은 hot 전극 폭을 각각 1.8um, 2.4iim로 하였으며, 반사기 폭은 3.6 pmgiX/4)로 하였다. 그리고 hot전극과 반사기사이의거 리는 각각 2.
여기서 전극 재료로는 Al-Cu 합금을 사용하였다.
21皿(= 1冲2)하였다. 이 시료에서는 hot전극과 반사기사이의 거리는 1.211 m이며, hot전극과 접지 전극에서부터 반사기까지 간격은 각각3.0um와 1.5pm로 제작하였다. 그리고 접지전극과 hot 전극사이의 간격은 L51血로 하였으며 특히, hot 전극과 접지전극사이의 간격을 4.

성능/효과

그 결과 중심주파수가 대략 190MHz, 통과 대역폭은대 략 7MHz 정도로 측정 되 었으며, 리 플은 3dB정도로 측정되었다. 아울러 반사에 의한 잔향 수치는 -30 EB이 하로 측정 되 었으며, Returmloss는 -166B이하로 측정되었다.
7dB정 도로 측정되었고, TTE는 -25dB이하였다. 이러한 결과에 비추어 반사기 에서 반사된 신호의 위상 값은 45° 조건으로 완벽하지는 않은 결과를 얻었지만 기초자료로써는 충분하다고 사료된다.

후속연구

또한 변형시킨 hot 전극과 반사기 사이의 거리가 IX /12인 경우에 있어서 광대역의 LNWafer에 적합한 것으로 알려져 있기 때문에 이들 자료를 이용하면 보다 나은 필터를 제작하는 자료로 활용될 수 있다고 판단되며 이를 보완 발전시키는 시도는 현재 진행 중이다.

참고문헌 (9)

C. S. Hartman, D. T. Bell, Jr., and R. C. Rosenfeld, Impulse Model Design of Acoustic Surface Wave Filters, IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol.MTT-21, No.4, pp.162-175, 1973
G. L. Matthae, Acoustic Surface Wave Transversal Filters, IEEE Trans. Circuit and Theory, vol.CT-20, No.5, pp. 459-470, 1973
R. H. Tancrell, Analytic Design of Surface Wave Bandpass Filters, IEEE Trans. Sonics Ultrason., vol.SU-21, No.1, pp.12-22, 1974
T. Thorvaldsson, Analysis of The Natural Single Phase Unidirectional SAW Transducer, IEEE Trans. Ultrasonic Sym., pp.91-96, 1989
H. Yatsuda, K. Yamanouchi, Automatic CAD Design of SAW Filters Using Slanted Finger Interdigital Transducer, IEEE Trans. Sonics UFFC, vol.47, No.1, pp.140, 2000

상세보기
H. Yatsuda, Design techniques for SAW filters using slanted finger interdigital transducers, IEEE Trans. Sonics UFFC, vol.44, No.1, pp.453, 1997

상세보기
C. B. Chvets, P.G. Ivanov, V. M. Maka, V. S. Orlov, Design of SAW Filters on Langasite, IEEE Ultrasonic Symposium, pp.99. 1999
유일현, 권희두, 경사진 빗살무늬 변환기를 이용한 대역통과 필터제작, 한국 해양정보통신학회, vol.9, No.2, pp308, 2005
유일현, 단상 단방향 형태의 표면탄성파 필터 제작 및 임피던스 정합, 한국 해양정보통신학회, Vol.9, No.3, pp602, 2005

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저자의 다른 논문 :

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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