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[국내논문] SRR-DGS 공진기를 이용한 저역통과 필터 설계
Low Pass Filter Design using the SRR-DGS Resonator 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.8 no.4, 2015년, pp.257 - 262  

김종화 () ,  김기래 (신라대학교 에너지 응용화학과) ,  김성훈 (신라대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 SRR-DGS 공진기를 제안하고 그것의 등가회로를 해석하여 저역통과 필터 설계에 적용하였다. 기존의 덤벨형 DGS 구조로 된 것과 비교하였을 때 제안된 구조는 차단주파수 근처에서 스커트 특성과 저주파 대역의 평탄도 특성이 우수하였다. 기본적인 SRR-DGS 셀에서 등가회로의 병렬 커패시턴스를 증가하기 위해 전송선로에 개방 스터브를 추가함으로써 대역외 고주파 억압 특성을 개선하였다. 이와 같은 등가회로의 해석적인 방법으로 개선된 SRR-DGS 셀의 특성이 연구되어 차단 특성이 우수하고 고주파 억압 특성이 35dB이상인 저역통과 필터의 설계에 적용되었다. 그리고 공진기의 측면 길이와 링 간격 등과 같은 물리적 크기와 전송특성과의 관계를 해석하여 나타내었다. 개방 스터브의 면적을 증가하면 차단 주파수 이상의 대역에서 억압 특성이 개선되었다. SRR-DGS에 대해 유도해낸 등가 파라미터와 회로의 정확성을 검증하기 위해 SRR-DGS셀을 이용한 저역통과 필터를 설계하고 제작하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the split-ring DGS resonator is proposed and its equivalent circuit are analyzed to design the low pass filter. Compared with the conventional dumbell DGS cell, this structure has a flat fluctuation in low frequency range and a sharp slop at edge frequency. The out-band suppression of...

주제어

#Split-Ring DGS   #SRR-DGS Resonator   #Oscillator   #Microstrip Resonator   #Phase Noise  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 SRR-DGS 구조와 그것의 등가회로를 해석하여 나타내었다. SRR-DGS 구조는 공진 주파수 이하의 대역에서 평탄한 특성을 갖고 공진 주파수 이상의 대역에서는 날카로운 억압 특성을 가진다.
  • Bonache[7]는 마이크로 스트립 구조의 소형화된 대역통과 필터를 설계하기 위하여 상보형 SRR을 개발하고 그것의 응용에 대해 발표하였다. 본 논문에서는 SRR-DGS 셀을 제안하고 그것의 응용에 대해 나타내었다. 제안하는 SRR-DGS는 기존의 DGS구조와 비교했을 때 평탄한 저역통과 특성과 날카로운 대역 차단 특성을 나타낸다.
  • 제안하는 SRR-DGS는 기존의 DGS구조와 비교했을 때 평탄한 저역통과 특성과 날카로운 대역 차단 특성을 나타낸다. 본 논문에서는 SRR-DGS 셀의 구조적 크기와 전송 특성과의 관계를 자세하게 나타내고, 저지대역의 억압 특성을 개선하기 위하여 SRR-DGS 셀에 개방스터브를 추가한 개선된 구조를 제안하였다. 등가회로적인 설계방법으로 주기적인 SRR-DGS셀을 이용한 소형화된 S-대역 마이크로스트립 저역통과 필터를 설계하고 구현하였다.

가설 설정

  • 그림 1의 기본적인 SRR-DGS 구조에서 전송선로의 상하측에 개방 스터브를 추가하여 병렬 커패시턴스를 증가시킨 구조로서 개선된 SRR-DGS 구조를 그림 6에 나타내었다. 그것의 등가회로는 그림 7(a)와 가티 모델링 될 것이다. 그림 7(a)에서와 나타낸 바와 같이 등가회로의 양측에 두 개의 커패시터를 대칭적으로 추가하고 그것을 적절한 범위 내에서 커패시턴스를 증가할 때 전송 특성을 시뮬레이션 하여 결과를 그림 7(b)에 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DGS에서 전류흐름이 방해를 받음으로써 나타나는 현상은? 1999년에 PBG 구조에 대한 개념에서 시작된 결함 접지면 구조 (DGS)가 처음으로 제안되었고, 그것의 응용은 저역통과 필터와 평면구조 회로 설계 등에 적용되었다[1-3]. DGS에서 전류흐름이 방해를 받음으로써 등가적인 인덕턴스와 커패시턴스가 변하게 되어 전송선로의 특성이 변하게 되며, 전송속도가 느려지는 저속파 효과와 대역저지 특성을 나타낸다. 분리형 링 공진기(SRR)는 좌향 메타물질(LHM) 구현과 평면 회로의 설계에 많이 적용되어졌다.
제안하는 SRR-DGS 공진기는 무엇과 유사한 특성을 나타내는가? SRR-DGS 구조는 공진 주파수 이하의 대역에서 평탄한 특성을 갖고 공진 주파수 이상의 대역에서는 날카로운 억압 특성을 가진다. 이 공진기의 특성은 저역통과 필터와 유사한 특성을 나타낸다. 그러나 이것이 저역통과 필터로서 사용되기 위해서는 차단주파수 이상의 대역에서 억압 특성을 개선하여야 하므로, SRR-DGS의 등가회로에서 병렬 커패시턴스를 추가하고 그 값을 증가함에 따라 억압 특성이 개선되었다.
분리형 링 공진기는 어디에 많이 적용되었는가? DGS에서 전류흐름이 방해를 받음으로써 등가적인 인덕턴스와 커패시턴스가 변하게 되어 전송선로의 특성이 변하게 되며, 전송속도가 느려지는 저속파 효과와 대역저지 특성을 나타낸다. 분리형 링 공진기(SRR)는 좌향 메타물질(LHM) 구현과 평면 회로의 설계에 많이 적용되어졌다. Pendry[4]는 공진주파수 근처에서 음의 투자율을 나타내는 SRR 배열 구조를 발표하였고.
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참고문헌 (7)

  1. Yablonovitch, E., T. J. Gmitter, and K.M.Leung, "Photonic band structure: The face centered cubic case employing nonspherical atoms," Physical Review Letters, Vol.67, No. 17,2295-2298,1991. 

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  2. Park, J. I., C. S. Kim, J. Kim, et al., "Modeling of a photonic bandgap and its application for the low-pass filter design." Singapore: Asia Pacific Microwave Conference, 1999. 

  3. KIm, C. S., J.I.Park,A.Dal,et al., "A novel 1-D periodic defected ground structure for planar circuits," IEEE Microwave Guided Wave Lett., Vol. 10,No. 4, 131-133, 2000. 

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  4. Pendry, J. B., A. J. Holden, D. J. Robbins, et al., "Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena," IEEE Trans.Microwave Theory Tech., Vol. 47, No. 11, 2075-2084,1999. 

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  5. Gay-Balmax,P.and O.J.F.Martin, "Electromagnetic resonances in individual and coupled split-ring resonators," Journal of Applied Physics, Vol. 92, No. 5, 2929-2936, 2002. 

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  6. Markos,P.and C.M.Soukoulis, "Numerical studies of left-handed materials and arrays of split ring resonators," Physical Review E., Vol. 65, 036622-1-036622-8, 2002. 

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  7. Bonache, J., F. Marin, F. Falcone, et al., "Application of complementary split-ring resonators to the design of compact narrow band-pass structures in microstrip technology," Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 46,No. 5, 508-512,2005. 

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