마이크로스트립 라인은 마이크로웨이브와 밀리미터웨이브 집적회로에 있어서 가장 필수적인 소자 중의 하나이다. 그동안 여러 가지 주파수 영역 해석법에 의해 이러한 마이크로스트립 라인의 주파수 종속특성이 해석되었다. 하지만 본 논문에서 제시된 3차원 TLM법은 마이크로스트립 라인의 주파수 영역 해를 얻기 위한 또 다른 독립적인 해석법이다. 이러한 TLM 알고리즘을 이용하여 해석된 구조는 스텝 불연속 마이크로스트립 라인이며 대칭압축노드가 사용되었다. 수치해석 과정을 거쳐 시간 영역 데이터를 퓨리어 변환함으로써 스텝 불연속 마이크로스트립 라인의 주파수 종속 산란 파라메터가 계산되었다. 시간 영역 TLM 해석 결과로부터 이와 같은 수치해석법이 스텝 불연속 마이크로스트립 라인과 같이 복잡한 구조를 모델링하는데 있어 효율적인 방법임을 보였다.
Combline 구조를 가진 마이크로 스트립 라인 또는 스트립 라인 필터를 내장한 기능형 PCB를 제작하였다. 저 비용 구현 및 이동성과 휴대성을 강조하기 위해 기존의 세라믹 대신 FR4와 에폭시를 유전체로 사용하는 저가형 다층 회로 기판의 도체 층에 집적화 하였다. Combline의 각 끝단에 커패시터를 부하함으로써 전기적 길이를 확장하였고 전체적인 크기를 감소시킴으로서 적당한 필터 특성을 얻을 수 있었다. 구현된 Embedded PCB는 마이크로파 대역에서 사용 가능하며 특히 Bluetooth 나 Wireless LAN과 같은 ISM 대역을 사용하는 무선통신소자로서 사용 가능하다.
본 논문에서는 중심주파수가 5.8㎓에서 동작하는 마이크로스트립 라인-프로브 급전구조를 갖는 마이크로스트립 패치 배열 안테나를 설계 및 제작하였다. 마이크로스트립 라인-프로브 급전구조는 안테나의 광대역 특성과 배열 구조를 가능하게 하여 이득을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 대역폭은 17.6%(VSWR<2)이며, 안테나 이득은 8㏈i 를 얻었다.
본 논문에서 마이크로스트립 라인을 사용한 가변 위상 천이기를 제안한다. 인가 전압의 변화에 따라 강유전체의 상대 유전율이 변하는 특성을 이용하여 tunable 특성을 얻었고. 구조는 Au/BSTO/MgO/Au로 설계하였다. 제한 된 면적에서 특정 주파수에서의 위상 편이를 증가시키기 위여 여러 개의 커플링을 연결한 구조를 이용하였고. 금속 도체의 선폭을 줄여 손실을 줄였다.
본 논문은 마이크로스트립과 슬롯라인 천이기술을 이용한 소형 전력분배기 설계를 제안하였다. 마이크로스트립과 슬롯라인 천이기술은 전력 분배기를 구성하는 ${\lambda}/4$ 전송선로를 멀티 레이어 구조 PCB를 이용하면 두개의 ${\lambda}/8$ 전송선로로 작게 구현할 수 있다. 여기서는 마이크로스트립과 슬롯라인 천이 지점에서 마이크로스트립 전송선로는 via를 사용하여 단락시켰고, 슬롯라인은 스파이럴 구조를 이용하여 전송선로의 길이를 짧게 사용하였다. 이러한 마이크로스트립과 슬롯라인 천이기술의 타당성을 보기위해서 중심주파수 2 GHz 에서 동작하는 전력분배기의 마이크로스트립 선로를 천이기술을 이용한 방법으로 구현하여 그 특성을 시뮬레이션, 제작 및 측정을 하여 기존의 전력분배기와 동일한 특성을 얻었다.
마이크로파이프라인 회로의 모든 연산 소자의 타이밍은 아주 중요하다. 스캔 플립플롭을 이용한 경로 지연고장 테스팅에 관한 기존 연구들은 두 개의 테스트 패턴 중 두 번째 패턴의 조절용이도가 높아야 한다는 점을 간과하였다. 본 논문에서는 작은 면적 오버헤드로 마이크로파이프라인 회로의 경로 지연고장을 테스트 할 수 있는 새로운 스캔 래치 및 테스트 방법을 제안하였다. 새로운 스캔 래치를 사용하여 마이크로파이프라인의 경로지연고장을 테스트한 결과에서 기존연구에 비해 높은 경성 경로 지연고장 검출율을 얻었다. 또한 제안된 스캔 래치는 마이크로파이프라인의 고착고장 검출을 위한 BIST로 응용을 확대하기 쉽다.
본 논문에서는 마이크로스트립 개방선로와 선형공진기에 대해서 라인의 측방향 전역함수를 이용하여 모멘트법으로 해석하였다. 마이크로스트립 라인의 기판의 유전율 두께와 라인을 폭을 포함하는 측방향의 상관함수를 유도하였다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 몇가지의 수치해석 예제에 대하여 제안 방법과 다른 방법에 대하여 해석하여 그 결과를 비교하였다 이 방식이 기존의 방법에 대해서 보다 더 정확한 결과를 얻을 수 있음이 관측되었다.
본 논문에서는 중심주파수가 5.8 GHz에서 동작하는 새로운 급전구조를 갖는 광대역 마이크로스트립 패치 안테나를 설계 및 제작하였다. 제안된 새로운 급전구조인 마이크로스트립 라인-프로브 급전구조는 광대역 특성을 가지며, 안테나의 패치 크기를 줄일 수 있다. 광대역 특성을 확인하기 위해 기존의 프로브 급전 마이크로스트립 패치 안테나와 비교하였으며, 그 결과 대역폭은 34.5 % 증가하였으며, 패치의 크기는 45 % 축소되었다.
본 논문에서는 EM 시뮬레이터를 이용하여 LTE2300 대역의 마이크로스트립 라인 대역여파기를 설계하고 시편을 제작하였다. 중심주파수 2300MHz, 대역폭 350MHz, 삽입손실 1.5dB, 감쇄는 1930MHz와 2690MHz에서 15dB 이상, 1000MHz에서 60dB 이상으로 설계하였다. 또한 반사손실은 15dB로 설계하였다. 구현은 유전율 9.8인 알루미나 유전체에서 하였으며, 전송선로와 접지는 silver paste를 사용하였다. EM 시뮬레이션을 통해 얻은 결과값과 이를 통해 실제 제작된 시편의 보정값을 얻어 data base화 하였으며, 좋은 재현성을 얻을 수 있음을 확인하였다. 특히 일반적으로 마이크로스트립 라인 필터의 제작에 적용되는 에칭 또는 포토리소그라피 대신 레이저를 이용하여 패턴을 구현하였으며, 이 또한 우수한 특성과 재현성을 보여주었다.
가공라인 자동화의 필요성과 조건 및 라인자동화의 한 수단인 트랜스퍼 라인에 관하여 정의와 설비요령 및 관리에 관하여 생산기술적 측면에서 개략적으로 소개하였다. 물론 소종 다량생산인 경우 자동화 엔진부품의 가공라인 위주의 소개이므로 FA의 한 단면에 지나지 않는다. 어쨌든 트랜스퍼 라인은 소종 다량생산의 생산성 향상을 위하여 매우 유력한 시스템으로서 세계의 각 자동차 메이커들의 부품가공 라인에 적용되고 있는 것이다. 다만 마이크로 컴퓨터(micro computer) 기술의 소산인 PLC를 적용시킨 트랜스퍼 라인은 설비를 계획하는 단계부터 기술적인 개발을 통하여 세밀한 검토를 요하는 것이나 설비 후 빠른 시일내 정상 가동율까지 향상시키기 위해서는 트랜스퍼 라인의 특징 및 결점을 충분히 이해하여 속히 이에 적응하여 관리하는 것이 중요한 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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