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원형 슬롯과 유전체 적층 구조를 적용한 광대역 소형 발룬
Wideband and Compact Balun with Circular Slot and Stacked Structure 원문보기

한국위성정보통신학회논문지 = Journal of satellite, information and communications, v.12 no.1, 2017년, pp.132 - 136  

차승국 (연세대학교 전기전자공학과 마이크로파 및 안테나 연구실) ,  박찬주 (연세대학교 전기전자공학과 마이크로파 및 안테나 연구실) ,  김형락 (대림대학교 디지털전자과) ,  윤영중 (연세대학교 전기전자공학과 마이크로파 및 안테나 연구실)

초록
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본 논문에서는 물리적으로 짧은 길이를 갖지만 발룬의 접지면에 원형 slot을 추가하여 최저동작주파수를 확장하고 유전체 적층구조 이용하여 평형급전특성을 개선한 소형 광대역 발룬을 설계하였다. 설계한 발룬은 반사손실 -10 dB 기준으로 1~7 GHz에서 동작하며 1 GHz 기준으로 전기적 길이는 $0.05{\lambda}$ 이다. 그리고 평형급전특성이 개선된 효과를 검증하기 위하여 제안한 발룬과 간단한 다이폴을 결합하여 방사패턴을 측정하여 패턴의 왜곡정도로 발룬의 성능을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, expanded lowest operating frequency by adopting circular slot on ground of balun and balance improved balance performances by stacking dielectric layer balun is proposed. Bandwidth of proposed balun is 1~7 GHz, and electrical length is $0.05{\lambda}$ at 1 GHz. In order to ...

주제어

#compact balun   #wideband balun   #microstrip tapered balun   #stacked balun   #circular slot  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 1 ～ 7 GHz에서 동작하며 전기적으로 0.05 λ 의 길이를 갖는 소형 광대역 발룬을 설계하였다.
  • 본 논문에서는 물리적인 길이가 제한된 발룬의 평형특성을 개선하여 안테나 급전 시 방사패턴의 왜곡정도를 줄일 수 있는 방법을 소개하였다. 평형특성을 검증하기 위한 방법으로 그림 9와 같이 간단한 다이폴을 발룬과 결합하여 패턴의 왜곡정도를 관찰함으로써 설계한 발룬의 타당성을 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
평형 안테나 급전을 위한 PCB 기반의 발룬의 일반적인 형태의 종류는? 일반적으로 평형 안테나 급전을 위한 PCB 기반의 발룬은 microstrip line(MSL), coplanar waveguide(CPW) 와 같은 불평형(unbalaced) 구조에서 coplanar stripline(CPS), paralell stripline(PSL) 과 같은 평형(balanced)구조로 천이 (transition)되는 형태 등이 있다. 이러한 구조들 중 MSL에 서 PSL 로 천이되는 구조가 널리 이용되는데, 이를 microstrip 테이퍼(tapered) 발룬이라 한다[3].
광대역 발룬을 설계할때 물리적인 길이가 감소할 경우 생길 수 있는 문제점은? 광대역 발룬을 설계하기 위해, 선형(linear), 지수함수 (exponential), 클로펜스타인(klopfenstein) 등의 테이퍼를 이용하거나[3], 테이퍼를 혼합하는 방법[4]이 있다. 하지만 물리적인 길이가 감소할 경우, 평형 급전특성 뿐만 아니라 최저동작 주파수가 증가하는 성능 열화를 초래하여 안테나와 결합 시 대역폭 제한 및 방사패턴 왜곡을 발생시킨다. 그렇기 때문에 제한된 물리적 길이 내에서 최저동작 주파수를 확장하여 광대역 특성을 얻을 수 있는 방법과 평형급전 특성을 개선할 수 있는 방법이 필요하다.
광대역 발룬을 설계하기 위한 방법은? 광대역 발룬을 설계하기 위해, 선형(linear), 지수함수 (exponential), 클로펜스타인(klopfenstein) 등의 테이퍼를 이용하거나[3], 테이퍼를 혼합하는 방법[4]이 있다. 하지만 물리적인 길이가 감소할 경우, 평형 급전특성 뿐만 아니라 최저동작 주파수가 증가하는 성능 열화를 초래하여 안테나와 결합 시 대역폭 제한 및 방사패턴 왜곡을 발생시킨다.
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참고문헌 (5)

  1. N. Marchand, "Transmission-Line Conversion Transformers," Electronics, Vol. 17, pp. 142-146, Dec.1944. 

  2. B.P. Kumar and G.R. Branner, "Optimized Design of Unique Miniaturized Planar Baluns for Wireless Applications," IEEE Microwave and Wireless Components Letters. Vol. 13, No. 3, pp. 134-136. 2003. 

    상세보기

  3. Syed Ahsaan Panjitan Rizvi and Raja Asad Ajmal Khan, "Kofenstein Tapered 2-18 GHz Microstrip Balun,"International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology(IBCAST), Jan. 2012. 

  4. Alpha O. Bah, Pei-Yuan Qin, Y. Jay Guo, "An Extremely Wideband Tapered Balun for Application in Tightly Coupled Arrays,"IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications(APWC), pp. 162-165. Australia, September 2016. 

  5. 윤성현, "저 입력 임피던스를 위한 선형 비 상보 2-암 슬롯 시누어스 안테나에 관한 연구,"한국통신학회논문지, Vol. 40, No. 19, pp. 2461-2468, 12. 2015 

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