[논문]저지 대역 제거 특성을 향상시킨 변형된 헤어핀 여파기

김봉수; 강민수; 변우진; 김광선; 송명선

doi:10.5515/kjkiees.2010.21.1.008

초록
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본 논문에서는 원하지 않는 특정 주파수 신호의 감쇠 특성을 향상시키기 위한 새로운 헤어핀 구조 스트립 선로 대역 통과 여파기를 소개한다. 변형된 헤어핀 여파기는 전통적인 헤어핀 여파기의 설계 방식과 동일하게 설계하며, 설계된 여파기의 구조를 새롭게 배치함으로써 구현한다. 그리고 변형된 대칭 구조 사이에 새롭게 형성된 결합 선로의 영향들이 대역 통과 여파기의 상/하향 주파수에 전송 제로를 만든다. 이들 각각의 전송 제로들은 여파기의 특정 부분을 조절하여 원하는 특정 주파수에 위치시킬 수 있다. 이 새로운 여파기의 성능을 평가하기 위해 9.2 GHz에서 15 % FBW를 가지는 5차 Chebyshev 대역 통과 여파기를 제작하였다. 설계 후 측정 결과, 삽입 손실이 0.8 dB@9.2 GHz이며, 최대 50 dB 정도의 우수한 차단 특성을 나타내었다.

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In this paper, a new hairpin type strip-line BPF(Band Pass Filter) improving the suppression performance of unwanted frequency signal is studied. A modified hairpin filter is designed by classical hairpin filter design methodology and is realized by newly placing structure of designed filter. And a ...

In this paper, a new hairpin type strip-line BPF(Band Pass Filter) improving the suppression performance of unwanted frequency signal is studied. A modified hairpin filter is designed by classical hairpin filter design methodology and is realized by newly placing structure of designed filter. And a newly formed coupled-line effects between modified bilateral symmetry structures make the transmission zeros. Each transmission zeros can shift its frequency to wanted frequency by tuning a certain part of filter. To investigate the validity of this novel technique, an order-5 Chebyshev BPF centered at 9.2 GHz with a 15 % FBW(fractional bandwidth) were used. According to design and measurement results, a good performance of insertion loss of 0.8 dB and unwanted signal suppression of maximum 50 dB is achieved at full input/output ports.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 통과 대 역 중심 주파수가 9.2 아lz, 대역폭이 1 GHz, L0 주파수가 7.2 GHz인 RF 송수신기에서 믹서를 통해 누설된 L0 신호를 제거하기 위해 헤어핀 여파기를 변형시키는 간단하고 효과적 인수단을 제안한다. 그리고 상용화에서 많은 장점을 가지고 있는 SMD 형태의 패키지로 제작하기 위해 LTCC 공정을 이용한 여파기 패키지에 대해서도 언급한다.
본논문은 원하지 않는 주파 수성분을 제거하기 위해 기존 헤어핀 여파기의 간단한 구조 변형을 통해 특정 주파수에 저지 대역을 만드는 방법에 대해 제안하였다. 결과로 1.

제안 방법

2 GHz)에 전송 제로를 만드는 결합 선로의 길이 a값을 찾았다. 그리고 대역 저지주파수가 변하지 않는 범위 내에서 통과 대역의 특성을 보장하도록 결합 선로의 간격 3를 조절하였다. 그림 3에 나타난 시뮬레이션 결과, 약간의 통과 대역 주파수 이동을 제외하고는 3가지 모두의 여파기 시뮬레이션 결과에서 통과 대역의 삽입 손실이 1 dB 미 만이고, 반사 손실이 T5 dB 이하인 결과를 얻었다.
표 2에 설계 요구 규격과 기존의 헤어핀 여파기 설계 결과 및 제안된 여파기 시뮬레이션 결과를-정리한 표를 보인다. 본 논문에 사용된 모든 시뮬레이션은 Agilent사의 momentum을 사용해 진행되 었으며, 결과의 신뢰 성을 위해 CST사의 Microwave Studio로 다시 검증했다.
하였다. 설계의 일관성을 위해서 우선 대역 저지 주파수를 결정하는 가장 중요한 파라메터 인 결합 선로의 길이 a를 조절해 제거를 원하는 주파수 (여기서는 6.7, 7.0, 7.2 GHz)에 전송 제로를 만드는 결합 선로의 길이 a값을 찾았다. 그리고 대역 저지주파수가 변하지 않는 범위 내에서 통과 대역의 특성을 보장하도록 결합 선로의 간격 3를 조절하였다.
제안된 여파기를 이용해 LO 주파수에 대역 저지 특성을 가지도록 하기 위해서 가장 많은 영향을 주는 파라메터인 그림 2에 보이는 추가적인 결합 선로의 길이 a와 결합 선로 사이의 간격 方에 대해 시뮬레이션을 하였다. 설계의 일관성을 위해서 우선 대역 저지 주파수를 결정하는 가장 중요한 파라메터 인 결합 선로의 길이 a를 조절해 제거를 원하는 주파수 (여기서는 6.

대상 데이터

제안된 새로운 여파기의 성능을 평가하기 위해, 우선 중심 주파수 兀=9.2 GHz에서 대역폭eBW=15 %를 가지는 5차 Chebyshev 대 역 통과 여 파기를 설계하였다* 기판은 비유전율 £ =1, 두께 h=0A mm인 LTCC 기판 12층을 사용한다. 그림 [에 일반적인 5 차 헤어핀 대역 통과 여파기의 레이아웃을 설계하였다.

성능/효과

결과로 1.6 dB 이하의 삽입 손실을 유지하면서 LO 주파수에서 50 dB의 우수한 제거 특성을 얻을 수 있었다. 이는 기존의 여파기 설계 방식을 그대로 사용함으로써 설계가 용이하며, 간단을 파라메터 조절을 통해 저지 대역 주파수를 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.
1 GHz 정도 좁은 것을 제외하고는 통과 대역에서 제안된 여파기와 거의 유사한 성능을 가진다. 그러나 제거해야 하는 LO 주파수(7.2 GHz)에서의 제거 특성이 기존 여파기가 36 dB 이고, 제안된 여파기가 53 dB로 설계 결과로만 보면 17 dB 정도 더 우수한 것을 볼 수 있다. 실제 송신기의 믹서와 여파기를 통해 누설되는 LO 신호는 출력 신호보다 큰 신호이며, 2 GHz 정도만 떨어져 있기 때문에 증폭기의 범위 내에 존재하고, 최종 단에서 고출력증폭기를 포화시킬 수 있다.
6 dB이흐})과 전체 통과 대역에서 -1。dB 이하 반사 손실의 특성을 나타내었다. 그리고 7.2 GHz L0 주파수에서 50 dB의 우수한 제거 특성을 얻었다.
그리고 결합 선로의 길이 및 간격이 짧아질수록 대역 저지 주파수가 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이로써 통과 대역에 큰 성능 열화 없이 결합 선로의 길이와 간격을 적절히 조절해 원하는 주파수에 대역 저지 특성을 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다.
측정 결과와 시뮬레이션 결과가 저지 대역 주파수에서 약간의 차이를 보이기는 하나, 전체적으로 잘 일치하는 것을 볼 수 있다. 측정 결과를 보면 9.

후속연구

그리고 LTCC 공정을 이용해 SMD 형태의 여파기를 제작해 단일 여파기 모듈로 사용할 수 있는 장점도 가진다. 향후 계속적인 연구에서 정확한 저지 대역 주파수를 결정하기 위해서는 본 논문의 구조에 따른 전기적 결합과 자기적 결합에 대한 이론적인 연구가 추가적으로 필요하다.

참고문헌 (7)

F. R. Yang, K. P. Ma, Y. Qian, and T. Itoh, "Analysis and application of coupled microstrips on periodically patterned ground plane", IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Boston, MA, vol. 3, pp. 1529-1531, Jun. 2000.
M. A. G. Laso, M. J. Erro, T. Lopetegi, D. Benito, M. J. Garde, and M. Sorolla, "Optimization of tapered bragg reflectors in microstrip technology", International Journal of Infrared and Millimeter Waves, vol. 21, no. 2, pp. 231-245, Feb. 2000.

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B. S. Kim, J. W. Lee, and M. S. Song, "An implementation of harmonic-suppression microstrip filters with periodic grooves", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 14, no. 9, pp. 413-415, 2004.

상세보기
D. Ahn, J. S. Park, C. S. Kim, J. Kim, Y. Qian, and T. Itoh, "A design of low-pass filter using the novel microstrip defected ground structure", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 49, no. 1, pp. 86-93, Jan. 2001.

상세보기
Priyanka Mondal, Ajay Chakrabarty, "Hairpin bandpass filter with extended upper stopband", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 49, no. 6, pp. 1463-1464, Jun. 2007.

상세보기
M. H. Yang, J. Xu, "Design of compact, broadstopband lowpass filter using modified stepped impedance hairpin resonators", Electronics Letters, vol. 44, no. 20, Sep. 2008.
J. S. Hong, M. J. Lancaster, "Couplings of microstrip square open-loop resonators for cross-coupled planar microwave filters", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 44, no. 20, pp. 2099-2109, Nov. 1996.

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