탄성표면파 필터의 성능 개선을 위한 임피던스 정합의 해석적 방법

Impedance-matching Method Improving the Performance of the SAW Filter

본 연구에서는 일반적인 1, 2단자쌍 회로망의 임피던스 정합회로를 간단하고 빠르게 구할수 있는 새로운 방법을 제시하였다. 먼저 임피던스 정합 대상인 1단자쌍 또는 2단자쌍 회로망에 인덕터와 캐패시터의 조합으로 이루어진 임의의 L-회로망 형태의 정합회로가 포함된 전체 회로망 구조를 설정하고, 이 구조에 대한 전송행렬을 계산한 뒤에 회로망 양단의 부하저항 조건을 적용하여 전체 회로망의 입출력 임피던스를 구하였다. 이 식으로부터 정합용 소자의 정확한 값을 연립방정식을 이용하여 계산하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위해 CDMA(code division multiple access)용 소자로 널리 사용되는 중간주파수 대 역 withdrawal 가중형 SAW필터 에 본 연구에서 제시한 방법을 적용하여 임피던스 정합 전후의 특성변화를 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다. 그 결과 85.38 MHz의 중심주파수에서 비대역폭이 1.2％ 삽입손실이 29 dB, VSWR (voltage standing wave ratio)이 80인 필터를 본 연구방법을 이용하여 정합한 경우에 각각의 성능이 1.8％, 9 dB, 3으로 향상됨을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다. 본 연구결과는 SAW (surface acoustic wave) 디바이스의 정합에 매우 용이하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 다른 형태의 1, 2단자쌍 회로망의 임피던스 정합에도 널리 사용될 수 있다.

In this paper, a fast and easy impedance matching method, which could give the impedance matching component for the general 1 or 2-port network was introduced. First, the entire network structure was defined which consists of the network part to be matched and the impedance matching part composed of inductors and capacitors. Next, the transmission matrix and input and output impedances of the entire network from the terminal impedance conditions were calculated, then the exact solutions for the matching components were obtained. To verify the efficiency of this method, this method was applied to the CDMA If band withdrawal weighted SAW transversal filter, and investigated the effects of the impedance matching before and after, through the simulation and experiment. As the result, the performance of a fractional bandwidth of 1.2%, insertion loss of 29 dB, and VSWR of 80 have improved to a factional bandwidth of 1.8％, insertion loss of 9 dB, VSWR of 3 at 85.38 MHz center frequency. The result shows that this impedance matching method could be used in the SAW devices and other types of 1 or 2-port network.