[논문]DGS를 이용한 Kuroda 저역통과여파기 설계

정치현; 윤화영; 박광식; 임종식; 최흥택; 안달

doi:10.5762/kais.2009.10.4.765

DGS를 이용한 Kuroda 저역통과여파기 설계
A Design of Kuroda Low-pass filter Using DGS 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.10 no.4, 2009년, pp.765 - 770

정치현 (순천향대학교 전기통신공학과) , 윤화영 (순천향대학교 전기통신공학과) , 박광식 (순천향대학교 전기통신공학과) , 임종식 (순천향대학교 전기통신공학과) , 최흥택 , 안달 (순천향대학교 전기통신공학과)

초록
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본 논문은 구로다 저역통과여파기의 개방 스터브에 결함 접지 구조(Defected Ground Structure; DGS)를 적용한 새로운 구조를 제시하였다. 이를 위하여 130ohm의 특성 임피던스를 갖는 개방 스터브에 DGS를 삽입한 등가 구조를 구하였다. 이 방법은 선로의 폭을 확장하여, 구현이 어려운 구로다 저역통과여파기의 제작을 가능하게 하였다. 130ohm의 개방 스터브는 비유전율 4.8, 기판의 두께 0.7874mm인 기판에 구현할 때 선폭이 0.1mm 이하로 구현되어야 하는데, DGS를 삽입하여 0.5mm의 폭으로 5배 이상 확장하였다. 이를 적용한 5단 구로다 저역통과여파기는 설계와 측정 결과가 매우 잘 일치함을 보여 주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents a new open stub structure of Kuroda low-pass filter using DGS(Defected Ground Structure). The open stub having 130ohm is made with equivalent new structure using DGS. This method enable to the fabrication of Kuroda low-pass filter by extending width of the line. In case of FR4(er=4.8, h=0.7874mm), the width of open stub(130ohm) is under 0.1mm. But, the width of open stub using DGS can extend to the width of 0.5mm. 5th order Kuroda low-pass filter design using open stub with DGS shows excellent agreement between theoretical simulation and experimental results.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

[5-9]. 따라서, 본 논문에서는 향상된 차단 특성과 넓은 저지대역을 갖는 5단의 구로다 저역통과여파기를 설계하고 임 피 던스가 매우 커 서 구현이 어려운 개방 스터브에 DGS를 삽입하여 보다 넓은 폭을 가지는 등가 구조를 찾고, 위의 여파기에 적용하여 제작하고자 한다.
본 논문에서는 차단 특성이 우수하고 넓은 저지대역을 갖는 구로다 저역통과여파기에 DGS를 이용하여 구현이 용이한 새로운 구조를 제안하였다. 앞에서 설계한 구로다저역통과여파기의 최외곽 개방 스터브는 130Ohtn의 특성 임피던스를 가지며, 비유전율 4.

제안 방법

DGS를 적용하여 등가적으로 구한 개방 스터브를 그림 8과 같이 구로다 저역통과여파기에 적용하고 시뮬레이션 하였다.
1mm이하로 구현이 어려웠다. 이를 해결하기 위해 개방 스터브 접지면에 DGS를 십■입하여 0.5mm의 폭으로 5배 확장한 등가 구조를 구하였고, 이것을 구로다 저역통과여파기에 적용하여 설계 및 제작하였을 때, 측정결과가 일치하였다.

대상 데이터

앞의 과정을 통해 중심주파수가 3GHz, 리플이 0.5dB 인 5단의 구로다 저역통과여파기를 그림 6과 같이 비유전율 4.8, 기판의 두께가 0.7874mm인 FR4 기판에 설계하였다. 최외곽의 개방 스터브는 130ohm의 임피던스를 가지며, 0.

이론/모형

집중소자 여파기를 분포소자 여파기로 변환할때에는 그림 1의 Richard 변환공식과 그림 2의 Kuroda 공식을 이용하는데, 집중소자를 전송선로부로의 변환할 때는 전자를, 전송선로부를 사용하여 여파기 소자들을 분리하고자 할 때는 후자를 사용한다. 여기서 생기는 부가선로부들은 여파기 응답 특성에 영향을 미치지 않는다[3].

성능/효과

우수한 것을 그림 9에서 볼 수 있다. 또한 구로다 저역통과 여파기의 최외곽 개방 스터브에 DGS를 적용하여 0.1mm의 폭을 0.5mm의 폭으로 5배 정도 넓게 구현할 수 있었다. 이때 시뮬레이션 결과는 그림 11과 같다.

참고문헌 (9)

김인선, 김종욱, 안달, "결함 기저면 구조를 이용한 일반화된 체비셰프 저역 통과 필터 설계", 한국전자파학회 논문지, vol. 17, no. 7, pp. 673-683, 2006.

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정상운, 임영광, 이해영, "결합된 결함 접지면 구조(C-DGS)를 이용하여 향상된 차단 특성을 가지는 대역 저지 여파기", 한국전자파학회 논문지, vol. 18, no. 7, pp. 834-838, 2007.

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D. M. Pozar, 초고주파공학, 대영사, pp. 525-550, 1994.
Reinhold Ludwig, Ravel Bretchko, RF Circuit Design, international edition, pp. 241-253, 2000.
김철수, "결합기저면 구조의 모델링과 마이크로파 회로 응용에 관한 연구", 순천향대학원 박사학위 논문, pp. 3-13, 2001.
J. S. Lim, C. S. Kim, Y, T. Lee, D Ahn, and S. Y. Nam, "A new type of lowpass filter with defected ground structure", inProc. 32nd Euro. microwave conference, pp. 32-36, September, 2002.
D. Ahn, J. S. Park, C. S. Kim, J. Kim, Y. Qian, and T. Itoh, "A design of the low-pass filter using the novel microstrip defected ground structure", IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 49, no. 1, pp. 86-93, January, 2001.

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허근창, "DGS 공진기를 이용한 3GHz 대역통과 여파기 설계방안 연구", 충남대 대학원 석사학위 논문, pp. 1-19, 2006.
임종식, 김철수, 안달, 정용채, 남상욱, 김광수, "결함 접지 구조를 이용한 새로운 5-단 저역 통과 여파기", 한국전자파학회 논문지 vol. 16, no. 6, pp. 594-602, 2005.

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