[논문]CRLH-Stub를 이용한 이중대역 저지 초광대역 대역통과 여파기

정승백; 양승인

[국내논문] CRLH-Stub를 이용한 이중대역 저지 초광대역 대역통과 여파기
Ultra-Wideband Band Pass Filter with Controllable Dual Notched Bands Using the CRLH Stubs 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.49 no.7 = no.421, 2012년, pp.65 - 70

초록
AI-Helper

본 논문은 CRLH와 DGS 구조를 합성하여 초광대역 대역 통과 특성이 있으면서 통과대역 내에 조정가능한 이중대역 저지 기능이 있는 필터를 제안한다. 초광대역 대역통과 여파기는 WLAN과의 전파간섭을 피하기 위해 2.4GHz와 5.8GHz를 저지하여야 한다. 이를 위해 본 논문에서는 CRLH구조를 이용하여 2중 저지 대역을 형성하였으며 통과 대역 이후 주파수에서 우수한 대역 저지 효과를 얻기 위해 DGS구조를 합성하였다. 실제 제작된 여파기 측정결과 2.4GHz와 5.8GHz에서 30dB 이상의 저지 특성을 확인하였다. 차단 주파수는 CRLH의 파라미터를 변경함으로써 매우 쉽게 이루어질 수 있다. 제작된 여파기는 0.4dB(Lower Pass-Band), 0.7dB(Upper Pass-Band)의 삽입손실과 0.6ns 이하의 작은 Group Delay를 확인하였다. 또한 크기가 17mm*17mm 로 매우 소형이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a compact UWB (Ultra Wideband) BPF(Band-Pass Filter) with dual notched bands is proposed using a hybrid Composited Right-Left Handed (CRLH) and Defected Ground Structure (DGS). To avoid the interferences such as Wireless LAN (Center frequency: 2.4GHz and 5.8GHz), the CRLH is employed to obtain the dual notched bands and the DGS is used to obtain the wide stop-band above the pass-band. The fabricated filter has good performance and has more than 30dB rejection at the center frequency of 2.4 GHz and 5.8GHz. The dual notched bands are easily movable by changing the CRLH parameter. Also the insertion loss is less than 0.4dB in the lower pass-band and 0.7dB in the upper pass-band, and it has small group delay variation less than 0.6ns. The size of the fabricated filter is very compact (17mm*17mm).

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

8GHz 대역을 기준으로 대역통과 필터를 2개 제작하는 것이 일반적이다. 따라서 본 논문은 하나의 대역통과 필터를 이용하여 2.4GHz 와 5.8GHz 의 주파수 대역을 효과적으로 차단하면서 크기가 작은 필터를 제안하고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 CRLH(Composite Right/Left Handed) 구조와 DGS 구조를 합성하였다.
CRLH 전송라인은 전력분배기, 그리고 필터^[5～7], 스위치^[8], 안테나^{[9, 15]} 등에 폭넓게 사용되고 있다. 본 논문에서는 CRLH구조의 비선형 주파수 응답 특성을 이용하여 2.4GHz와 5.8GHz를 차단하기 위해 사용되었으며, DGS구조는 통과 대역이후의 주파수를 차단하기 위하여 사용되었다. 이 두 가지 구조를 PCB 양면에 합성하여 제작함으로써 크기를 줄이면서도 성능이 우수한 필터를 제작할 수 있었다.
제안된 구조는 2단으로 연결된 대역통과 필터와 DGS구조의 저역통과 필터를 합성한 구조이다. 2장에서 대역통과 여파기와 이중대역 저지를 위한 CRLH 구조의 Stub를 설계하였으며 본 장에서는 DGS구조를 이용한 저역 통과 필터를 알아보고 최종적으로 제안하고자 하는 필터를 설계하고자 한다.

제안 방법

8GHz 의 주파수 대역을 효과적으로 차단하면서 크기가 작은 필터를 제안하고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 CRLH(Composite Right/Left Handed) 구조와 DGS 구조를 합성하였다. CRLH 구조는 1968년 러시아의 물리학자 Veselago가 메타 물질의 이론적인 특성에 관한 결과를 발표하였고, 이후 2001년 Pendry에 의해 인류 최초로 음의 투자율 매질(SRR: Split-Ring Resonator)이 제안되었다.
그림 4는 1단 구성의 이중대역 저지 초광대역 대역통과 필터이다. 본 논문에서는 그림 4 구조의 여파기를 2단으로 연결하고 가운데 부분에 DGS구조의 저역통과 필터를 합성한다. 그림 4에서 Stub 부분이 CRLH 구조이며 이 구조의 등가 회로는 그림 2와 같다.
본 논문에서는 그림 1과 같은 구조의 여파기를 제안하였다. 제안된 구조는 2단으로 연결된 대역통과 필터와 DGS구조의 저역통과 필터를 합성한 구조이다.
본 논문에서는 그림 1과 같은 구조의 여파기를 제안하였다. 제안된 구조는 2단으로 연결된 대역통과 필터와 DGS구조의 저역통과 필터를 합성한 구조이다. 2장에서 대역통과 여파기와 이중대역 저지를 위한 CRLH 구조의 Stub를 설계하였으며 본 장에서는 DGS구조를 이용한 저역 통과 필터를 알아보고 최종적으로 제안하고자 하는 필터를 설계하고자 한다.
본 논문에서 적용한 DGS구조는 아령 형태로 PCB 접지면에 식각함으로써 저역통과 특성을 얻는다. 그러나 좀더 성능을 높이기 위하여 4개의 오픈 스터브를 더함으로써 Cut-Off 특성이 좋아짐을 알 수 있으며 이때 Cut-Off 주파수는 그림 5의 R 값을 조정함으로써 쉽게 주파수 이동이 가능하다.
본 논문은 CRLH 구조의 Stub를 2단 구조로 연결하고 그 사이에 DGS구조를 합성하여 성능이 우수하면서 크기가 작은 필터를 제안하였으며 제작하였다. 제작된 필터는 2.
6ns 이하의 매우 평탄한 군 지연 특성을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 것이 타당함을 보이기 위해 표 2에서 본 논문에서 참고한 다른 필터와의 성능과 크기를 비교하였다. 그 결과 다른 필터에 비해 더 작은 크기 더 우수한 성능이 있음을 확인할 수 있다.

대상 데이터

제작된 필터는 Taconic-32 기판을 사용하였으며 기판의 유전율은 3.2 두께 0.76mm 이다. 제작된 필터의 크기는 17mm*17mm로 제작되었다.
76mm 이다. 제작된 필터의 크기는 17mm*17mm로 제작되었다.

성능/효과

8GHz를 차단하기 위해 사용되었으며, DGS구조는 통과 대역이후의 주파수를 차단하기 위하여 사용되었다. 이 두 가지 구조를 PCB 양면에 합성하여 제작함으로써 크기를 줄이면서도 성능이 우수한 필터를 제작할 수 있었다. 그림 1 은 본 논문에서 제안하고 있는 필터의 구조이다.
본 논문에서 적용한 DGS구조는 아령 형태로 PCB 접지면에 식각함으로써 저역통과 특성을 얻는다. 그러나 좀더 성능을 높이기 위하여 4개의 오픈 스터브를 더함으로써 Cut-Off 특성이 좋아짐을 알 수 있으며 이때 Cut-Off 주파수는 그림 5의 R 값을 조정함으로써 쉽게 주파수 이동이 가능하다.^[6] 그림 5 와 6은 본 논문에서 사용한 DGS구조와 모의실험 결과를 보여준다.
9GHz이다. 또한 2.4GHz와 5.6GHz에서 대역이 저지됨을 확인하였다. 이때 저지 특성은 30dB이상의 높은 저지 특성을 나타내었다.
이때 저지 특성은 30dB이상의 높은 저지 특성을 나타내었다. 또한 통과대역 내 삽입손실은 낮은 통과 대역과 높은 통과 대역에서 각각 0.4dB, 0.7dB 로 매우 낮게 나왔으며, 반사 손실 역시 14dB 이상으로 우수한 특성을 확인하였다.
본 논문은 CRLH 구조의 Stub를 2단 구조로 연결하고 그 사이에 DGS구조를 합성하여 성능이 우수하면서 크기가 작은 필터를 제안하였으며 제작하였다. 제작된 필터는 2.4GHz 와 5.8GHz에서 30dB 이상의 차단 특성을 보였으며 통과 대역에서는 0.6dB 이하의 삽입손실과 14dB 이상의 반사손실을 보였다. 또한 DGS저역통과 필터로 인해 10.
6dB 이하의 삽입손실과 14dB 이상의 반사손실을 보였다. 또한 DGS저역통과 필터로 인해 10.6GHz 이후의 주파수 대역에서 25dB 이상의 차단 특성을 보였으며 최대 0.6ns 이하의 매우 평탄한 군 지연 특성을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 것이 타당함을 보이기 위해 표 2에서 본 논문에서 참고한 다른 필터와의 성능과 크기를 비교하였다.
본 논문에서 제안한 것이 타당함을 보이기 위해 표 2에서 본 논문에서 참고한 다른 필터와의 성능과 크기를 비교하였다. 그 결과 다른 필터에 비해 더 작은 크기 더 우수한 성능이 있음을 확인할 수 있다. 본 논문의 결과가 향후 UWB통신에 조금이라도 일조하기를 기대한다.

후속연구

그 결과 다른 필터에 비해 더 작은 크기 더 우수한 성능이 있음을 확인할 수 있다. 본 논문의 결과가 향후 UWB통신에 조금이라도 일조하기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CRLH 전송라인은 어디에 많이 사용되고 있는가?	[1]~[3] 특히 LHM(Left Handed Material) 특성을 보이는 물질과 RHM(Right Handed Material)의 특성을 보이는 물질을 혼합한 CRLH구조[4]를 이용하여 기존의 소자들의 성능을 향상시키면서 크기를 감소시키는 연구가 진행 중이다. CRLH 전송라인은 전력분배기, 그리고 필터[5～7], 스위치[8], 안테나[9, 15] 등에 폭넓게 사용되고 있다. 본 논문에서는 CRLH구조의 비선형 주파수 응답 특성을 이용하여 2.
	초광대역 특성을 얻기 위하여 필요한 것은 무엇인가?	[1] 다양한 분야에서 UWB관련 연구가 진행되고 있으나 특히 안테나와 필터 등 소동 소자 부문에서 특히 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 초광대역 특성을 얻기 위해 초광대역 대역통과 필터가 필요하다. 초광대역 대역통과 필터의 경우 넓은 통과 대역과 매운 낮은 군 지연 특성이 필수적이다.
	초광대역 대역통과 필터의 경우 무선랜과의 간섭 문제를 고려했을 때 일반적으로 몇 개의 대역통과 필터를 제작하는가?	4GHz 와 5.8GHz를 사용하는 무선 랜과의 간섭문제 때문에 5.8GHz 대역을 기준으로 대역통과 필터를 2개 제작하는 것이 일반적이다. 따라서 본 논문은 하나의 대역통과 필터를 이용하여 2.

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주창복, "UWB용 사다리꼴 모노폴 마이크로스트립 안테나", 대한전자공학회, 전자공학회논문지-TC, 제46권 제2호 (통권 제380호), 134-140쪽, 2009년 2월

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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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