편파 회전을 이용한 100/150 GHz 대역용 단측파대 여파기의 제작 및 성능측정

The Design and Measurements of 100/150 GHz Band Single Side Band Filters by Using Rotated Polarization

85-115GHz 주파수 범위의 100GHz 대역과 125-175GHz 주파수 범위를 갖는 150GHz 대역을 동시에 관측하기 위한 헤테로다인 방식의 이중채널 수신기에 사용될 단측파대 여파기의 이론을 제시하고 이를 근거로 설계, 제작한 후 성능을 측정하였다. 여파기의 이론은 편파 회전 특성을 갖는 Martin-Puplett 간섭계의 원리를 도입하여 전개하였다. 설계와 제작은 빔의 전송손실을 최소화하고 중간주파수와 관련된 경로차를 고려하여 두 빔의 결합 손실을 최소화하는데 주안점을 두었다. 두 주파수 대역을 동시에 관측하기 위해서는 우주전파가 각각 다른 빔의 경로로 전송되어야 하므로 두 개의 단측파대 여파기가 각각 제작되었다. 주파수에 따른 여파기의 이론적인 최적 경로차와 중간주파수 및 대역폭을 계산하였다. 네트웍 분석기와 자체에서 제작한 빔 측정장치를 이용하여 여파기의 성능을 측정하고 이론치와 비교하였다. 주파수에 따른 최적 경로차에 대한 이론치와 측정치를 비교해 본 결과 거의 일치하는 특성을 보여 제시된 설계 이론의 타당성과 정밀한 제작이 검증되었고, 두 대역 여파기의 이미지 제거비는 약 22dB이상을 갖는 우수한 성능을 보였다. 제작된 여파기는 이중채널 수신기에 설치되어 우주전파를 성공적으로 관측함으로서 그 성능이 입증되었다.

We have made the single side hand filter for the dual channel receiver which is a heterodyne receiver to observe the cosmic radio waves with 100GHz band ranged from 85GHz to 115GHz and 150GHz band ranged from 125GHz to 175GHz simultaneously. We have introduced the filter theory using the principle of the Martion-Puplett interferometer, which has the characteristics of rotated polarization. To reduce the loss of the transmission and beam coupling which are caused from the path difference associated with the intermediate frequency the design and the implementation have been intensely considered. The receiver needs two filters with different characteristics each other. Because each of them has the optimum positions as a function frequency at which the signal frequency is fed to mixer and the image frequency is rejected to the image termination load. The intermediate frequency and its band width have been also evaluated. We have measured the property of two filters using the vector network analyser and the beam measurement system which is made by us. The responses of the filter as a function of the position and the frequency are compared with the theory. It is shown that not only the measured values are very close to the theoretical values, but also the image rejection ratios are better than 22dB for both filters. Through successful observation using a dual channel receiver with two manufactured filters, the performance of the filters has finally verified.