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제안 방법
- 구현하고자하는 대역여파기의 성능 및 특성을 고려하여 공칭 유전율 9.8, 두께 0.92mm의 Ceramtec사의 알루미나 기판을 사용하였으며, 마이크로스트립 라인은 silver paste를 기판상에 metallizing하여 hairpin 형태의 5 pole 구조로 설계하였다.
- 측정에 사용된 network analyzer는 Advantest의 R3767CG이며 측정 범위는 300KHz에서 8GHz까지이다. 대역폭에서의 성능을 알아보기 위해 500MHz에서 3GHz까지 그리고 spurious 특성을 알아보기 위해 사용된 network analyzer의 최고 대역인 8GHz까지 측정해 보았다. 그림 2-7과 2-8에 그 결과를 나타내었다.
- 본 연구에서 여파기는 유전체 위에 마이크로스트립(Microstrip line) hairpin 형태의 5 pole 구조로 하고 회로 pattern은 레이저로 가공하였다.
- 본 연구에서는 중심주파수 2300MHz, 대역폭 350MHz(2125 - 2475MHz), 삽입손실은 1.5dB, 감쇄는 1930MHz와 2690MHz에서 15dB 이상, 1000MHz 에서 60dB 이상으로 설계하였다. 또한 반사손실은 15dB로 설계하였으며, 이것은 평탄도와 상관관계를 가진다.
- 해외의 극소수의 업체에서 세라믹 유전체를 이용한 마이크로스트립 여파기를 만들고 있으나, 포토리소그라피에 의해 제작되고 있으므로 정확도는 높으나 매우 높은 가격으로 인하여 적용하기가 어렵다. 본 연구에서는 포토리소그라피를 대신하여 유전체 기판상에 도체를 인쇄한 후 레이저를 이용하여 전송선로의 pattern을 구현하였다.
- 설계의 과정은 그림 2-1의 형태로 시작하여 중심주파수와 대역폭을 tune 도구를 이용하여 tuning한 후, 시뮬레이터의 optimizer로 반복하여 최적화하였다. 이 결과를 이용하여 실제로 시편을 제작한 후 설계값과 실제값의 보정값을 산출하여 시뮬레이터에 재입력하여 재현성을 확인하였다.
- 시편을 측정하기 위하여, 공압 지그를 제작하였으며, in-out port에 SMA type pin 및 컨넥터를 장착하여 network analyzer와 연결하였다. 그림 2-6에 측정 지그를 나타내었다.
- 알루미나 유전체 기판상에 구현한 마이크로스트립 라인 필터의 본 연구에서 회로 설계 기술과 시뮬레이션 기술 그리고 시뮬레이션 결과를 토대로 실제로 시편을 제작하였으며, 만족스러운 결과를 얻었다.
- 알루미나 유전체 상에 접지전극과 전송선을 구현하기 위한 재료로는 공정의 단순성과 레이저 트리밍의 용이함을 위해 silver를 선택하였으며 silver Metallizing은 일반적으로 사용되는 850℃ 60분 profile을 적용하였다. 또한 균일한 금속층과 공정에서의 재현성을 위해 silver paste의 screen printing mask는 325메쉬, 기판과의 gap은 0.
- 설계의 과정은 그림 2-1의 형태로 시작하여 중심주파수와 대역폭을 tune 도구를 이용하여 tuning한 후, 시뮬레이터의 optimizer로 반복하여 최적화하였다. 이 결과를 이용하여 실제로 시편을 제작한 후 설계값과 실제값의 보정값을 산출하여 시뮬레이터에 재입력하여 재현성을 확인하였다.
- 입출력 port와 하부 단자와의 연결은 역시 silver paste를 사용하여 dipping 공정으로 구현하였다. 제작된 마이크로스트립라인 대역여파기에서의 방사(radiation)를 막기 위하여 4mm 높이의 금속캔으로 shield 처리하였다.
- 입출력 port와 하부 단자와의 연결은 역시 silver paste를 사용하여 dipping 공정으로 구현하였다. 제작된 마이크로스트립라인 대역여파기에서의 방사(radiation)를 막기 위하여 4mm 높이의 금속캔으로 shield 처리하였다.
- 회로 설계와 시뮬레이션은 MWO의 2.5D simulator 인 AWR을 사용하였으며, 전송선로의 임피던스와 coupling을 최적화하여 실험하였다.
대상 데이터
- 그림 2-1은 본 실험에서 구현한 5 pole 마이크로스트립 전송선로의 구조이며, 그림 2-2는 사용기판과 전송선로의 정보이며 Er은 유전율, H는 기판 두께, T는 전송선로 도체의 두께, Rho는 gold를 1로 하였을 때의 비전도도, Tand는 tangent loss를 나타낸다.
- 본 연구에서의 중심주파수는 2300MHz이며, 이 주파수에서의 유전율은 달라질 것이다. 따라서 EM 시뮬레이션 값과 실제 시작품의 특성을 측정하여 보정하면 2300MHz에서의 유전율을 알게 될 것이며, 이 데이터를 이용하여 최종 시뮬레이션을 하게 되면, 다른 유사한 대역에서의 여파기도 시뮬레이션만으로 최종 특성을 알게 되므로 재현성 또한 높아질 것이다.
- 전송선로의 패턴을 식각하기 위해 레이저를 사용하였으며 빔 직경은 40um, 식각면의 평탄도를 위하여 scan 속도는 20mm/sec, 레이저 출력은 일반적인 식각공정보다 낮은 1.5W로 하였다.
- 측정에 사용된 network analyzer는 Advantest의 R3767CG이며 측정 범위는 300KHz에서 8GHz까지이다. 대역폭에서의 성능을 알아보기 위해 500MHz에서 3GHz까지 그리고 spurious 특성을 알아보기 위해 사용된 network analyzer의 최고 대역인 8GHz까지 측정해 보았다.
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