[논문]분산 CRLH 전송선로 4중 모드 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기 설계

성규제; 김영

doi:10.12673/jant.2017.21.1.84

분산 CRLH 전송선로 4중 모드 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기 설계
Dual-Wideband Bandpass Filter Using Distributed Composite Right/Left-Handed Transmission Line Quad-Mode Resonators 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.21 no.1 = no.82, 2017년, pp.84 - 89

성규제 (한경대학교 전기전자제어공학과) , 김영 (금오공과대학교 전자공학과)

초록
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본 논문은 CRLH (composite right/left handed) 전송선로 구조의 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도를 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계하는 방법을 제안한다. CRLH 전송선로 구조를 해석하여 4중 모드 공진기의 s-패러미터와 공진 주파수를 유도하였다. 유도된 s-패러미터를 이용하여 새로운 구조의 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 측정 결과는 2.8-5.52 GHz, 9.68-12.26 GHz의 이중 통과대역에서 각각 1.08 dB, 2.01 dB의 삽입손실을 갖고, 6.34-8.42 GHz의 중간대역에서 38dB의 대역 격리도를 가져 설계 결과와 잘 일치하는 특성을 보여 주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents a dual-wideband bandpass filter (BPF) with high band-to-band isolation and skirt selectivity using distributed composite right/left-handed (CRLH) transmission line (TL) quad-mode resonators (QMRs). The results of the proposed distributed CRLH TL unit cell analysis are used to establish the scattering parameters and the resonance frequencies of the QMR constituting the dual-wideband BPF. A novel dual-wideband bandpass filter is designed and fabricated, using the derived scattering characteristics. The measured results show that the fabricated dual-wideband bandpass filter has an insertion loss of less than 1.08dB in the lower band, and of 2.01dB in the upper band, a bandwidth of 2.8-5.52GHz and 9.68-12.26GHz, and a band-to-band isolation of more than 38dB, from 6.34-8.42GHz.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

CRLH 전송선로 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도를 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. CRLH 전송선로 구조를 해석하여 분산특성과 s-패러미터를유도하고 4중 모드 공진기로 동작함을 보였다.
CRLH 전송선로 구조를 해석하여 분산특성과 s-패러미터를유도하고 4중 모드 공진기로 동작함을 보였다. 대역간 격리도를 높이기 위하여 4개의 공진기를 연결하여 이중-광대역 대역 통과 여파기를 만들었고 중간대역에서 38 dB이상의 대역간 격리도를 얻었다. 제작된 여파기는 설계 결과와 잘 일치하는 측정 결과를 보여 주었다.
본 논문에서는 CRLH (composite right/left handed) 전송선로 구조의 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도와 날카로운(sharp) 저지대역 특성을 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 대칭적인 구조를 갖고 있어 우모드/ 기모드 해석을 통하여 CRLH 전송선로의 분산특성과 s-패러미 터를 유도하였고 새로운 구조의 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 측정 결과는 설계 결과와 잘 일치하는 특성을 보여 주었다.
공진 주파수는 f₀에 대해 대칭이고, f_po1 - f_pe1 = f_po2 - f_pe2 이다. 따라서, 제안된 구조의 전송선로 특성 임피던스비에 의해 여파기의 대역폭과 대역 간격이 결정된다.
본 논문에서는 CRLH (composite right/left handed) 전송선로 구조의 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도와 날카로운(sharp) 저지대역 특성을 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 대칭적인 구조를 갖고 있어 우모드/ 기모드 해석을 통하여 CRLH 전송선로의 분산특성과 s-패러미 터를 유도하였고 새로운 구조의 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다.
그림 6은 제작된 CRLH 전송선로 4중 모드 공진기를 이용한 이중-광대역 여파 기이다. 설계된 각 공진기의 특성임피던스를 이용하여 마이크 로스트립 구조의 물리적 수치의 초기값을 구하였고 앤시스사의 HFSS를 이용한 전자기 시뮬레이션을 통해 조정하였다. 제작된 여파기의 물리적 수치는 w₁ = 2.
Ⅲ. 이중-광대역 여파기 설계 및 제작

제안된 CRLH 전송선로 4중 모드 공진기를 이용한 이중-광대역 여파기를 설계하였다. 그림 5(a)는 단일 공진기를 사용한 주파수 특성이고, 그림 5(b)는 대역간 격리 특성을 높이기 위해 4개의 공진기를 사용한 경우의 주파수 특성이다.

대상 데이터

그림 5(a)는 단일 공진기를 사용한 주파수 특성이고, 그림 5(b)는 대역간 격리 특성을 높이기 위해 4개의 공진기를 사용한 경우의 주파수 특성이다. 설계된 특성을 확인하기 위하여 비유전율 2.5이고 두께 0.787 mm인 타코닉 사의 TLX-9 기판을 사용하여 제안된 여파기를 제작하였다. 10 GHz에서 기판의 손실 탄젠트 0.
설계된 각 공진기의 특성임피던스를 이용하여 마이크 로스트립 구조의 물리적 수치의 초기값을 구하였고 앤시스사의 HFSS를 이용한 전자기 시뮬레이션을 통해 조정하였다. 제작된 여파기의 물리적 수치는 w₁ = 2.2 mm, w₂ = 2.0 mm, w₃ = 1.0 mm, w₄ = 1.0 mm, w₅ = 1.0 mm, l₁ = 7.0 mm, l₂ = 4.2 mm, l₃ = 6.0 mm, l₄ = 3.3 mm, l₅ = 3.3 mm 이다. 여파기의 전체 크기는 29 mm × 13.

데이터처리

λ_g 는 첫 번째 통과대역 중심 주파수에서의 관내 파장이다. 안리츠사의 37347C 벡터 회로망 분석기를 이용하여 측정하였고 그림 7은 그 결과를 전자기 시뮬레이션 결과와 비교하여 보여 주고 있다. 2.

이론/모형

그림 1은 제안된 CRLH 전송선로 4중 모드 공진기이다. 2개의 단락 스터브와 2개의 개방 스터브, 하나의 전송선로, 갭 커패 시턴스로 구성된 4중 모드 공진기의 특성을 기모드/우모드 방법으로 해석하기 위해 그림 2와 같이 대칭면을 기준으로 반쪽 회로만을 고려하였다. 기모드의 경우, 대칭면을 전계벽으로 고려하여 등가 모델을 그림 2(a)와 같이 구성하고, 우모드의 경우, 대칭면을 자계벽으로 고려하여 등가 모델을 그림 2(b)와 같이 구성할 수 있다.

성능/효과

안리츠사의 37347C 벡터 회로망 분석기를 이용하여 측정하였고 그림 7은 그 결과를 전자기 시뮬레이션 결과와 비교하여 보여 주고 있다. 2.8－ 5.52 GHz의 첫 번째 통과대역에서는 1.04 dB의 삽입손실을 얻었고, 9.68－12.26 GHz의 두 번째 통과대역에서는 2.0 dB의 삽입손실을 얻을 수 있었다. 6.
0 dB의 삽입손실을 얻을 수 있었다. 6.34－8.42 GHz의 중간대역에서 38 dB의 대역 격리도를 가져 설계 결과와 잘 일치하는 특성을 보여 주고 있다. 표 1은 제안된 이중-광대역 여파기의 특성을 기존의 이중-광대역 여파기 특성과 비교한 것이다.
CRLH 전송선로 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도를 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. CRLH 전송선로 구조를 해석하여 분산특성과 s-패러미터를유도하고 4중 모드 공진기로 동작함을 보였다. 대역간 격리도를 높이기 위하여 4개의 공진기를 연결하여 이중-광대역 대역 통과 여파기를 만들었고 중간대역에서 38 dB이상의 대역간 격리도를 얻었다.
대칭적인 구조를 갖고 있어 우모드/ 기모드 해석을 통하여 CRLH 전송선로의 분산특성과 s-패러미 터를 유도하였고 새로운 구조의 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 측정 결과는 설계 결과와 잘 일치하는 특성을 보여 주었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마이크로스트립 이중대역 대역통과 여파기의 장점은?	다중 대역 통신 시스템에 사용 하는 부품의 하나인 이중대역 대역통과 여파기에 대한 많은 연구가 진행 되고 있다. 특히, 마이크로스트립 이중대역 대역통과 여파기는 크기와 저지대역 특성, 제작비용 등에서 장점을 갖고 있어 다중 모드 공진기나 계단형 임피던스 공진기의 형태로 초고속 통신 시스템에 적용되고 있다.
	마이크로스트립 이중대역 대역통과 여파기의 적용 분야는?	다중 대역 통신 시스템에 사용 하는 부품의 하나인 이중대역 대역통과 여파기에 대한 많은 연구가 진행 되고 있다. 특히, 마이크로스트립 이중대역 대역통과 여파기는 크기와 저지대역 특성, 제작비용 등에서 장점을 갖고 있어 다중 모드 공진기나 계단형 임피던스 공진기의 형태로 초고속 통신 시스템에 적용되고 있다.
	마이크로파 대역통과 여파기에는 어떤 것들이 있는가?	이중 모드와 3중 모드 공진기를 이용한 이중 대역통과 여파기 [1], 4중 모드 공진기를 이용한 이중 대역통과 여파기[2], 3중모드, 4중 모드 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기가 제안되었다 [3], [4]. 5중 모드 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기 [5], [6], 3중모드와 4중모드 공진기를 결합한 이중-광대역 대역통과 여파기 [7], 계단형 임피던스 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기가 마이크로스트립 구조로 제안되었다 [8]-[10]. 평행결합선로와 계단형 임피던스 공진 기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기 [11], [12], 스터브가 연결된 계단형 임피던스 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기가 소개되었다 [13]. T형 구조, 평행결합 구조, 비대칭 공진기를 이용한 이중-광대역 대역통과 여파기가 소개되었다[14]-[16].

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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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