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고조파 제거 기능을 갖는 윌킨슨 전력분배기의 설계
Modified Wilkinson Power Divider for nth Harmonic Suppression 원문보기

Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea = 전자공학회논문지, v.50 no.1, 2013년, pp.46 - 50  

김종성 (경성대학교 정보통신공학과)

초록
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고조파를 제거하는 기능을 갖는 윌킨슨 전력분배기를 나타내었다. 종래의 윌킨슨 전력분배기에서 선로 변환기의 양단에 제거할 고조파의 수만큼의 전송선로를 추가한 후에 새로운 윌킨슨 전력분배기의 해를 구할 수 있다. 실험적인 결과는 기본 주파수에서는 종래의 기능을 유지하면서 2차 및 3차 고조파를 -45.3 dB, 및 -46.4 dB의 억압비를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A modified design that can reject the nth harmonic components in the Wilkinson power divider is presented. After adding transmission lines of electrical lengths determined by suppression terms between two transformers of the traditional design, a solution of the modified Wilkinson divider can be fou...

주제어

#Wilkinson Power Divider   #Harmonic Suppression  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 여러개의 고조파항을 제거하는 기능을 갖는 윌킨슨 전력분배기의 구조를 제안하였다. 이는 선로변환기의 양단에 전송선로를 삽입하고 그 길이를 제거할 고조파의 차수를 고려하여 고정한다.
  • 그러나 설계 주파수와 원하는 제거 고조파의 차수에 따라서 이들 구조 상호간 장단점이 있을 수 있다. 이 논문에서는 그림 1에 나타낸 바와 같이 2분기 전력분배기에서 선로변환기의 상하 간에 전송선로를 추가하였다. 제거할 고조파의 수에 추가할 전송선로의 수가 결정되고 이를 이용하여 설계 파라미터를 구하였다.
  • 이 논문에서는 그림 1에 나타낸 바와 같이 2분기 전력분배기에서 선로변환기의 상하 간에 전송선로를 추가하였다. 제거할 고조파의 수에 추가할 전송선로의 수가 결정되고 이를 이용하여 설계 파라미터를 구하였다.

대상 데이터

  • 그림 3에는 2개의 경우 즉, 수식을 이용한 경우와 최적화에 의한 경우에 대한 경우에 대하여 제작된 윌킨슨 전력분배기를 나타낸 것이다. 1.0 GHz의 주파수에서 50Ω의 특성 임피던스의 조건에서 0.8 mm의 두깨, 2.5 의 유전율을 갖는 기판에서 제안하는 윌킨슨 전력분배기를 제작하였다.
  • 실험예로서 2차 및 3차 고조파를 제거하는 기능을 갖는 2 분기 윌킨슨 전력분배기를 설계하였다. 식 (6), (7), (10') 식으로부 z1, z2, zs를 구한다.

이론/모형

  • 제거항을 더 늘리거나 감소시키기 위해서는 Zsn 의 임피던스를 나타내는 선로를 그림 1과 같은 방식으로 추가 및 감소시킨다. 그림 1의 전력분배기는 대칭 회로이므로 원하는 기능을 회로 파라미터를 얻기 위해서는 기수(even)및 우수(odd) 모드 해석을 이용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
윌킨슨 전력분배기는 무엇을 제공하는가? 윌킨슨 전력분배기는 기본 주파수와 이의 홀수 주파수에서 포트 정합과 출력 포트간의 아이솔레이션을 제공한다[1]. 또한 기본 주파수의 짝수 주파수에서도 일정한 성능을 나타낸다.
개방형 스터브를 추가하여 3차 고조파 제거기능을 갖는 전력분배기의 단점은 무엇인가? [2]에서는 1/4 파장 길이의 선로변환기의 중앙에 개방형 스터브를 추가하여 3차 고조파 제거기능을 갖는 전력분배기를 제안하였다. 그러나 추가된 스터브로 인하여 회로의 크기가 커지고, 하나의 성분만을 제거할 수 있으며, 또한 저항과 병렬로 인덕터가 추가되어야하는 문제점을 갖는다. [3]-[5]에서는 비대칭 스파이럴 접지 구조[3], 반대 결합선로 방식[4] 및 선로결합기에 밴드갭 셀을 이용하는 방식[5]등으로 n 차 고조파 성분을 제거하였다.
n 차 고조파 성분을 제거하는 방법에는 무엇이 있는가? 그러나 추가된 스터브로 인하여 회로의 크기가 커지고, 하나의 성분만을 제거할 수 있으며, 또한 저항과 병렬로 인덕터가 추가되어야하는 문제점을 갖는다. [3]-[5]에서는 비대칭 스파이럴 접지 구조[3], 반대 결합선로 방식[4] 및 선로결합기에 밴드갭 셀을 이용하는 방식[5]등으로 n 차 고조파 성분을 제거하였다. 밴드갭 구조와 개방형 스터브의 조합은 [6]에서 나타내었다.
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참고문헌 (5)

  1. D. M. Pozar, Microwave Engineering, 2nd ed. New York: Wiley, 1998. 

  2. H. Hualiang and K. J. Chen, "A Stub Tapped Branch-Line Coupler for Dual-Band Operations," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 17, No. 2, pp. 106-108, Feb., 2007. 

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  3. Myun-Joo Park, "Dual-Band, Unequal Length Branch-Line Coupler with Center-Tapped Stubs," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 19, No. 10, pp. 617-619, Oct., 2009. 

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  4. K. K. M. Cheng and F. L. Wong, "A Novel Approach to the Design and Implementation of Dual-Band Compact $90^{\circ}$ Branch-Line Coupler," IEEE Trans. Microwave Theroy Tech., Vol. 52, no. 11, pp. 2458-2463, Nov., 2004. 

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  5. Kae-Oh Sun, Sung-Jin Ho, Chih-Chuan Yen, and Daniel van der Weide, "A Compact Branch-Line Coupler Using Discontinuous Microstrip Lines," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 15, No. 8, pp. 519-520, Aug., 2005. 

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