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CPW와 개방 스터브가 병렬 연결된 전송선로를 이용한 비대칭 이중대역 Wilkinson 분배기
Unequal Dualband Wilkinson Divider Using CPW and Shunt Connected Open Stub Transmission Lines 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.20 no.1 = no.76, 2016년, pp.59 - 64  

권상근 (금오공과대학교 전자공학부) ,  김영 (금오공과대학교 전자공학부) ,  윤영철 (가톨릭관동대학교 전자통신공학부)

초록
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본 논문은 CPW와 개방 스터브가 병렬 연결된 전송선로를 사용하여 높은 분배 비율의 비대칭 이중대역 분배기를 나타내었다. 이중대역 설계 방정식에 의하여 계산된 전송선로의 구현은 낮은 임피던스의 전송선로는 짧은 선로와 병렬로 개방 스터브가 주기적으로 연결된 형태로 그리고, 높은 임피던스 전송선로는 CPW 선로 형태로 구현하였다. 이러한 두 종류 전송선로를 이용한 이중대역 분배기의 설계방법의 타당성을 확인하기 위해서 중심 주파수가 1 GHz와 2 GHz인 10:1 비대칭 이중대역 전력분배기를 제작하였고, 이것의 측정 결과 특성이 시뮬레이션과 동일함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a high dividing ratio unequal dualband divider using coplanar waveguide (CPW) and shunt connected open stub transmission lines. In order to implement transmission lines for a dualband divider using design equations, the low impedance lines of divider can be realized a shunt conne...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서 구현하고자 한 비균등 이중대역 Wilkinson 분배기는2 장에서 유도된 수식들을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 출력 포트 사이의 전력분배비율이 k2 =10 일 때, 비균등분배기를 구성하고 있는 각 전송선로의 임피던스 값은 2장의 수식을 이용하여 계산하면 다음과 같다.
  • 본 논문은 기존 비균등 Wilkinson 분배기를 이중대역으로 구현하기 위하여 Monzon’s 방정식을 이용하여 투섹션 전송선로로 변환한 후, 낮은 임피던스 선로는 병렬로 개방 스터브가 연결된 전송선로로 그리고 높은 임피던스 값을 갖는 전송선로는 CPW 구조를 이용한 전송선로 변환하여 1 GHz와 2 GHz에서 동작하는10:1 분배기를 구현하였다.
  • 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 이 논문에서는 높은 분배 비율의 비대칭 분배기를 설계하고, 이것을 Monzon’s 방정식[1]을 이용하여 이중대역으로 설계를 하였다. 이렇게 설계된 분배기의 높은 임피던스는 마이크로스트립으로는 구현하기 불가능한 선폭이 계산되므로 이것을 CPW 전송선로[13]로 구현하고 또한, 낮은 임피던스 선로는 병렬로 개방 스터브가 연결된 전송선로[14]로 구현하였다. 이러한 설계 방법으로 1 GHz와 2 GHz에서 동작하는 비대칭 이중대역 분배기를 구현하였다.

데이터처리

  • 또, N 은 그림 3(a)의 단위 셀의 숫자를 나타낸 것이다. 이 때, 사용 이렇게 계산된 값으로 설계된 분배기는 NI 사의 소프트웨어 Microwave Office를 사용하여 시뮬레이션 하였다.

이론/모형

  • 0pt">° 이다. 이 값들을 이용하여 이중대역 1 GHz, 2 GHz를 만족하는 투 섹션 임피던스 및 선로 길이는 Monzon’s 방정식을 이용하여 각각의 값을 구할 수 있다.
  • 큰 분배 비율을 만족하는 분배기는 임피던스의 차이가 크게 나타남으로 인하여 분배기를 구성하는 선로를 구현하는 것이 문제가 된다. 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 이 논문에서는 높은 분배 비율의 비대칭 분배기를 설계하고, 이것을 Monzon’s 방정식[1]을 이용하여 이중대역으로 설계를 하였다. 이렇게 설계된 분배기의 높은 임피던스는 마이크로스트립으로는 구현하기 불가능한 선폭이 계산되므로 이것을 CPW 전송선로[13]로 구현하고 또한, 낮은 임피던스 선로는 병렬로 개방 스터브가 연결된 전송선로[14]로 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Wilkinson 분배기는 무엇인가? Wilkinson 분배기는 마이크로웨이브/ RF 분야에서 가장 많이 사용되는분배기로서, 이소자의 이중대역 특성은 많은 응용분야를 갖고 있다. Wilkinson 분배기는 동일 크기 분배기의 이중대역 특성[7-8]과 비대칭 분배기의 이중대역 특성[9-10], 그리고 링 하이브리드 이중대역 특성[11-12]등 다양한 형태의 분배기기들이 제시되었다.
분배기를 구성하는 선로를 구현하는 것이 문제가 되는 이유는? 기존의 논문들은 이중대역의 분배기 구현시 그 분배 비율이 5이하의 비율로 구현되었으며, 다중 대역의 특성과 큰 분배 비율을 동시에 만족해야하는 응용분야인 레이더 또는 도허티 증폭기 특성을 얻기 위한 이중대역 분배기 논문은 아직 발표되지 않았다. 큰 분배 비율을 만족하는 분배기는 임피던스의 차이가 크게 나타남으로 인하여 분배기를 구성하는 선로를 구현하는 것이 문제가 된다. 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 이 논문에서는 높은 분배 비율의 비대칭 분배기를 설계하고, 이것을 Monzon’s 방정식[1]을 이용하여 이중대역으로 설계를 하였다.
본문에서 Monzon’s 방정식[1]을 이용하여 이중대역으로 설계하여 구현한 이 분배기는 어떤 특징을 가지는가? 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 이 논문에서는 높은 분배 비율의 비대칭 분배기를 설계하고, 이것을 Monzon’s 방정식[1]을 이용하여 이중대역으로 설계를 하였다. 이렇게 설계된 분배기의 높은 임피던스는 마이크로스트립으로는구현하기 불가능한 선폭이 계산되므로 이것을 CPW 전송선로[13]로 구현하고 또한, 낮은 임피던스 선로는 병렬로 개방 스터브가 연결된 전송선로[14]로 구현하였다. 이러한 설계 방법 으로 1 GHz와 2 GHz에서 동작하는 비대칭 이중대역 분배기를 구현하였다.
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참고문헌 (14)

  1. C. Monzon, "A small dual frequency transformer in two sections," IEEE Transaction Microwave Theory Techniques, Vol. 15, no. 4, pp. 1157-1161, Apr. 2003. 

  2. M. Chongcheawchamnan, S. Patissang, and S. Srisathit, "Analysis and design of a three section transmission line transformer," IEEE Transaction Microwave Theory Techniques, Vol. 53, no. 7, pp. 2458-2462, Jul. 2005. 

  3. H. Jwaied, F. Muwanes, and N. Dib, "Analysis and design of quad-band four section transmission line impedance transformer," Applied Computational Electromagnetic Society (ACES) Journal, Vol. 22, no. 3, pp. 381-387, Nov. 2007. 

  4. H. Jwaied, F. Mawanes, and N. Dib, "Analysis and design of a quad-band Wilkinson power divider," International Journal on Wireless and Optical Communication, Vol. 4, no. 3, pp. 305-312, 2007. 

  5. M. Chongcheawchamnan, S. Patissang, M. Krairiksh, and I. Robertson, "Tri-band Wilkinson power divider using a three section transmission line transformer," IEEE Microwave and Wireless Communication Letters, Vol. 16, no. 8, pp. 452-454, Aug. 2006. 

  6. M. Khodier, N. Dib, and J. Ababneh, "Design of multiband multi-section transmission line transformer using particle swarm optimization," Electrical Engineering Journal (Archiv fur Elektrotechnik), Vol. 90, no. 4, pp.293-300, Apr. 2008. 

  7. A. Mohra and M. Alkanhal, "Dual band Wilkinson power dividers using T-sections," Journal of Microwave, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, Vol. 7, no. 2, pp.83-90, 2008. 

  8. Y. Wu, Y. Liu, and S. Li, "A compact Pi-structure dualband transformer," Progress in Electromagnetics Research, Vol. 88, pp.121-134, 2008. 

  9. C. Feng, G. Zhao, X. Liu, and F. Zhang, "A novel dual-frequency unequal Wilkinson power divider," Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 50, no. 6, pp. 1695-1699, Jun. 2008. 

  10. A M. Qaroot, N. I. Dib, and A. A. Gheethan,"Design methodlogy of multi-frequency unequal split Wilkinson power divider using transmission line transformers," Progress in Electromagnetics Research B, Vol. 22, pp.1-21, 2010. 

  11. K. K. Cheng and F. Wong, "A novel approach to the design and implementation of dual-band compact planar 90 branch line coupler," IEEE Transaction Microwave Theory Techniques, Vol. 52, no. 11, pp. 2458-2463, Nov. 2004. 

  12. J. X. Niu and X. L. Zhou, "A novel dual-band branch line coupler based on strip-shaped complementary split ring resonators," Microwave and Optical Technology Lettters, Vol. 49, no. 11, pp. 2859-2862, Nov. 2007. 

  13. C. Brain. Wadell, Transmission line Design Handbook, Norwood, MA, Artech House, 1991. 

  14. Y. Kim, "A 10:1 Unequal Gysel power divider using a capacitive loaded transmission line," Progress in Electromagnetics Research Letters, Vol. 32, pp. 1-10, 2012. 

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