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개구 결합을 이용한 적층형 이중 대역 대역 통과 여파기 설계

Design of Multi-Layer Dual-Band Bandpass Filter Using Aperture-Coupling

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.23 no.5, 2012년, pp.598 - 605  

신봉걸 (전남대학교 전자컴퓨터공학과) ,  이자현 (전남대학교 전자컴퓨터공학과) ,  임영석 (전남대학교 전자컴퓨터공학과)

초록
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본 논문에서는 이중 모드 공진기 간의 개구 결합을 이용한 적층형 이중 대역 대역 통과 여파기를 제안하였다. 이중 모드 공진기 사이에 위치한 두 개의 개구를 통해 두 개의 결합 경로가 형성된다. 이를 이용하여 공진기의 모양에 변형을 주지 않고 개구의 크기 조절만으로 결합량을 조절할 수 있다. 또한, 이중 모드 공진기의 스터브 사이의 개구를 이용하여 두 번째 대역의 대역폭을 첫 번째 대역에 영향을 주지 않으면서 추가적으로 조절할 수 있다. 개구를 통한 결합 방법에 대해 이론적인 해석을 하였다. 제안된 구조를 이용하여 2.4 GHz WLAN, 3.5 GHz WiMax에서 동작하는 여파기를 설계 및 제작하였다. 제작된 여파기는 각각 2.45 GHz, 3.5 GHz의 중심을 기준으로 9 %, 8 %의 대역폭을 갖는다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a multi-layer dual-band bandpass filter using aperture-coupling is proposed. Two coupling paths are formed with the two apertures which exist between two dual-mode resonators. The coupling coefficients can be adjusted without changing the shape of resonators. The bandwidth of the seco...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 개구 결합을 이용한 적층형 이중 대역 대역 통과 여파기를 설계하였다. 제안된 여파기 구조는 공진기의 모양에 변형을 주지 않고 개구의 크기 조절을 통해 결합량을 조절할 수 있다.
  • 본 논문에서는 개구 결합을 이용한 적층형 이중대역 대역 통과 여파기를 제안한다. 제안된 여파기는 중앙의 공통 접지 면을 기준으로 상측과 하측 면에 두 개의 이중 모드 공진기가 위치한다.
  • 이중 대역 대역 통과 여파기의 첫 번째 대역은 2.4 GHz WLAN에서 동작하고 두 번째 대역은 3.5 GHz WiMax에서 동작하도록 설계 목표를 정하였다. 여파기의 설계 목표는 첫 번째 통과 대역 중심 주파수 f1=2.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다중 대역 이동 통신 시스템에서 매우 중요하게 여겨지는 소자는 무엇인가? 최근 무선 통신 시스템에서 초고주파 마이크로스트립 여파기는 작은 크기와 삽입 손실, 가파른 저지대역 감쇠 특성, 고조파 차단 특성에서 높은 성능을 요구하고 있다. 또한, 다중 대역 이동 통신 시스템에서 이중 대역 대역 통과 여파기는 매우 중요한 소자가 되었다[1]~[9]. 이중 대역 대역 통과 여파기를 설계하는 방법으로 참고문헌 [1]은 공통의 입출력 포트를 갖는 두 개의 개별적인 단일 대역 대역 통과 여파기를 이용하여 설계하였다.
이중 대역 대역 통과 여파기의 단점은 무엇인가? 이중 대역 대역 통과 여파기를 설계하는 방법으로 참고문헌 [1]은 공통의 입출력 포트를 갖는 두 개의 개별적인 단일 대역 대역 통과 여파기를 이용하여 설계하였다. 설계 방법이 매우 단순하지만 여파기 설계에 최소 4개 이상의 공진기가 필요하게 되어 크기가 커지는 단점이 있다. 참고문헌[2]~[4]는 SIR(Stepped Impedance Resonator)을 이용한 이중 대역 대역 통과 여파기이다.
SIR의 특성을 이용하여 이중대역 대역 통과기를 설계했을 때, 어떤 한계가 있는가? 참고문헌[2]~[4]는 SIR(Stepped Impedance Resonator)을 이용한 이중 대역 대역 통과 여파기이다. SIR의 특성을 이용하면 두 번째 통과 대역의 중심 주파수는 쉽게 조절이 가능하지만 각 통과 대역의 대역폭을 조절하기 어려우며, 크기가 큰 단점이 있다. 참고문헌 [5]와[6]은 반 파장 공진기에 개방 스터브가 삽입된 이중모드 공진기를 이용하여 이중 대역 대역 통과 여파기를 구현하였다.
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참고문헌 (10)

  1. C. Chu-Yu, H. Cheng-Ying, "A simple and effective method for microstrip dual-band filters design", IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 16, no. 5, pp. 246-248, May 2006. 

  2. S. Gao, Z. Y. Xiao, and W. F. Chen, "Dual-band bandpass filter with source-load coupling", Electron. Lett., vol. 45, no. 17, pp. 894-895, Aug. 2009. 

  3. K. Jen-Tsai, Y. Tsung-Hsun, and Y. Chun-Cheng, "Design of microstrip bandpass filters with a dualpassband response", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 4, pp. 1331-1337, Apr. 2005. 

  4. C. Yu-Chi, K. Chia-Hsiung, W. Min-Hang, and Y. Ru-Yuan, "Design of the compact dual-band bandpass filter with high isolation for GPS/WLAN applications", IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 19, no. 12, pp. 780-782, Dec. 2009. 

  5. P. Mondal, M. K. Mandal, "Design of dual-band bandpass filters using stub-loaded open-loop resonators", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 56, no. 1, pp. 150-155, Jan. 2008. 

  6. Z. Xiu Yin, C. Jian-Xin, X. Quan, and L. Si-Min, "Dual-band bandpass filters using stub-loaded resonators", IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 17, no. 8, pp. 583-585, Aug. 2007. 

  7. Z. Xiu Yin, C. Chi Hou, X. Quan, and H. Bin-Jie, "Dual-band bandpass filter with controllable bandwidths using two coupling paths", IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 20, no. 11, pp. 616- 618, Nov. 2010. 

  8. C. Chu-Yu, H. Cheng-Ying, and C. Huey-Ru, "Design of miniature planar dual-band filter using dualfeeding structures and embedded resonators", IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 16, pp. 669- 671, Dec. 2006. 

  9. J. Lee, Y. Lim, "Compact dual-band bandpass filter with good frequency selectivity", Electron. Lett., vol. 47, no. 25, pp. 1376-1377, Dec. 2011. 

  10. H. Jia-Sheng, M. J. Lancaster, "Aperture-coupled microstrip open-loop resonators and their applications to the design of novel microstrip bandpass filters", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 47, no. 9, pp. 1848-1855, Sep. 1999. 

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