한국전자파학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)

  • 제17권11호
  • /
  • Pages.1040-1049
  • /
  • 2006
  • /
  • 1226-3133(pISSN)
  • /
  • 2288-226X(eISSN)
한국전자파학회 (The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)
권호 표지

광대역 동축-마이크로스트립 수직 트랜지션의 전송 손실 저감 설계

Design for Minimizing Transmission Loss of Broadband Right-Angle Coaxial-to-Microstrip Transition

  • Kim, Sei-Yoon (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Roh, Jin-Eep (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Chung, Ji-Young (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Ahn, Bierng-Chearl (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University) ;
  • You, Young-Gap (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University)
  • 발행 : 2006.11.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 광대역 동축-마이크로스트립 선로에서 전송 손실을 최소화하는 수직 트랜지션(transition)의 설계 기법을 제안하였다. 동축-마이크로스트립 선로의 수직 트랜지션은 동축 선로와 인쇄 회로 기판이 수직으로 연결되는 구조로서 인쇄형 안테나 혹은 마이크로스트립 기판을 사용하는 마이크로파 송수신 장치 등에 널리 사용된다. 제안한 설계 방법은 넓은 대역폭을 가지면서 전송 손실을 최소화하는 방법으로, 접지 개구면(ground aperture)의 지름, 프로브(probe)의 지름, 접지 개구면의 오프셋과 스텁(stub) 길이를 설계 변수로 설정하여, 시뮬레이션을 통하여 설계 값을 구하였다. 동축 선로와 마이크로스트립 기판은 일반적으로 널리 사용되는 SMA 커넥터와 PTFE 재질의 두께 0.254, 0.508 및 0.787 mm 기판을 사용하였다. 시뮬레이션 결과로부터 구한 설계 변수 값들을 입증하기 위하여 SMA 동축 커넥터와 0.787 mm 두께의 기판을 사용하여 수직 트랜지션 시험 블록을 제작하였다. 이 트랜지션의 특성을 측정한 결과 $0.05{\sim}20GHz$주파수 범위에서 반사 계수가 -22 dB 이하이고, 전송 손실이 0.45 dB 이하인 만족할만한 결과를 얻었다.

A design method for minimizing transmission loss of a broadband right-angle transition from a coaxial cable to a microstrip line is presented. The right-angle transition has been widely used where printed circuit applications need to be fed from behind the ground plane using coaxial line. To obtain the minimized transmission loss over the whole operating frequency range of the transition, design parameters such as ground aperture and probe diameters, ground aperture offset, and stub length are optimized using a commercial electromagnetic simulation software. Results are presented for the optimum right-angle transition from an SMA connector to a microstrip line on common reinforced 0.787 mm thick PTFE substrates. Measurements of a fabricated transition show that reflection coefficient is less than -22 dB and insertion loss is less than 0.45 dB over $0.05{\sim}20GHz$.

키워드

참고문헌

  1. E. H. England, 'A coaxial to microstrip transition', IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 24, no. 1, pp. 47-48, Jan. 1976 https://doi.org/10.1109/TMTT.1976.1128765
  2. R. L. Eisenhart, 'A better microstrip connector', IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, vol. 78, no. 1, pp. 318-320, Jun. 1978
  3. R. Neidert, 'Waveguide-to-coax-to-microstrip transitions for millimeter-wave monolithic circuits', Microwave Journal, vol. 26, pp. 93-101, Jun. 1983
  4. J. Chenkin, 'DC to 40 GHz coaxial-to-microstrip transition for 100 ${\mu}m$ thick GaAs substrates', IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 37, no. 7, pp. 1147-1150, Jul. 1989 https://doi.org/10.1109/22.24564
  5. Hongwei Liang, Joy Laskar, Heidi Barnes, and Don Estreich, 'Design and optimization for coaxial-tomicrostrip transition on multilayer substrates', IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, vol. 3, pp. 1915-1918, May 2001
  6. Wen-Hsiu Hsu, Gwo-Yun Lee, and Kin-Lu Wong, 'A wideband capacitively fed circular-E patch antenna', Microwave Opt. Technol. Lett. 27, no. 2, pp. 134-135, Oct. 2000 https://doi.org/10.1002/1098-2760(20001020)27:2<134::AID-MOP15>3.0.CO;2-V
  7. Byungje Lee, Gi-Cho Kang, and Sung-Hyun Yang, 'Broadband high-efficiency microstrip antenna array with corporate-series-feed', Microwave Opt. Technol. Lett. 43, no. 3 pp. 181-183, Nov. 2004 https://doi.org/10.1002/mop.20413
  8. G. Yang, M. Ali, and R. Dougal, 'A wideband circular polarized microstrip patch antenna for 5-6 GHz wireless LAN applications', Microwave Opt. Technol. Lett. 45, no. 4, pp. 279-285, May 2005 https://doi.org/10.1002/mop.20706
  9. Matthew Morgan, Sander Weinreb, 'A millimeterwave perpendicular Coax-to-microstrip transition', IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, vol. 2, pp. 817-820, Jun. 2002
  10. Scott A. Wartenberg, 'A coaxial-to-microstrip transition for multilayer substrates', IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 52, no. 2, pp. 584-588, Feb. 2004 https://doi.org/10.1109/TMTT.2003.821936
  11. David M. Pozar, Microwave Engineering, John Willy & Sons, Inc., pp. 160-167, 196-205, 1998