한국초전도학회 2000년도 High Temperature Superconductivity Vol.X
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pp.193-196
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2000
A new type low-pass filter design method based on a coupled line and transmission line theory is proposed to suppress harmonics by attenuation poles in the stop band. The design formula are derived using the equivalent circuit of a coupled transmission line. The new low-pass filter structure is shown to have attractive properties such as compact size, wide stop band range and low insertion loss. The seventh-order low-pass filter designed by present method has a cutoff frequency of 0.9 CHz with a 0.01 dB ripple level. The coupled line type low-pass filter with strip line configuration was fabricated by using a high-temperature superconducting (HTS : YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-{\delta}}$ thin film on MgO(100) substrate. Since the HTS coupled tine type low-pass filter was proposed with five attenuation poles in stop band such as 1.8, 2.5, 4, 5.5, 6.2 GHz. The fabricated low-pass filter has improved the attenuation characteristics up to seven times of the cutoff frequency.
A new design method of microstrip wide band VHF tunable bandpass filters using varacter diodes is presented. In the proposed filter both the input and output ports are coupled through capacitors, and an open micro-strip line is inserted between the coupled line in order to obtain the desired degree of coupling. The optimized filter responseses for the frequency range of 220-404MHz by TOUCH-STONE are compared with the measured ones.
본 논문에서는 접지면에 PBG 및 Aperture의 기능을 하는 셀을 에칭함으로써 PBG에의한 광대역 저지대역 여파기특성을 이용하여 본래 스트립라인이 가지고 있는 하모닉 성분(Second, Third Harmonic and etc)을 억제하였으며, Aperture 특성에 의하여 밴드폭이 넓어지는 2가지 효과를 동시에 볼 수 있는 셀을 제안하였다. 대역통과 여파기는 결합 스트립 여파기를 사용하였다[l]. 대역통과여파기의 대역폭은 신뢰할 수 있는 길이인 0.2mm를 구현할 수 있도록 맞추어 설계하여 대역폭을 가능한 넓게 만들었고 기판은 유전율이 3.2인 기판을 사용하였다. 필터의 중심주파수는 2.14GHz, 대역폭은 230MHz를 얻었다. 이를 Aperture를 통해 310MHz까지 80MHz 즉, 34.7%까지 증가시켰으며 PBG를 통하여 하모닉성분(2nd, 3rd, 4th, 5th)을 20-30dB까지 억제하였다.
이상적인 전송선을 가정하고 도출된 여파기 설계 공식에 의하여 대역여파기를 설계할 경우, 제작된 여파기는 중심 주파수의 이동 및 주파수 특성의 왜곡을 발생시키며, 주파수가 높아질수록 심각한 문제를 야기한다. 이를 해결하기 위하여 본 논문에서는 개별 공진기의 EM(Electro-Magnetic) 시뮬레이션을 기초로 한 새로운 여파기 설계 방법을 제안하였다. 이 방법은 여파기를 개별 공진기로 분리하고, EM 시뮬레이션을 통해 개별 공진기의 리액턴스(reactance) 기울기 및 인버터 상수와 같은 여파기 설계 파라미터를 추출한 후, 이것이 인버터와 리액턴스 기울기로 구성된 인버터-기준형 설계치와 같도록 조정하는 것이다. 이와 같이 조정된 공진기를 조합하여 구성된 여파기는 별도의 조정 없이 목적한 설계치를 만족하게 된다. EM 시뮬레이션 시 이미 선로의 분산(dispersion) 및 불연속(discontinuity) 효과를 고려하였기 때문에 더 이상의 조정이 필요 없으며, 이 방법은 인버터-기준형으로 환원되는 대부분의 여파기에 적용 가능하다. 본 논문에서는 5단 SIR 여파기를 예로 들어 여파기 설계의 전반적인 과정을 설명하였고, 평행결합선로 여파기(parallel coupled line filter) 및 hair-pin 여파기에 확장 적용한 예를 보여 이 방법의 타당성을 보였다.
본 연구에서는 LTCC(Low Temperature Co-firing Ceramic) 기술을 기반으로 한 적층 공정을 이용하여 최근 시장 수요가 증가하고 있는 2.4 GHz ISM(Industrial Science and Medical) 대역의 대역통과 필터를 제작하였다. 또한 제안된 설계방식은 사이즈의 초소형 필터의 구현이 가능케 하였다. $lambda/4$ 공진기의 한쪽에 부하 캐패시터를 적절히 형성시켜 공진기의 길이를 짧게 하는 효과와 더불어 공진기의 Q값과 저지대역 감쇄특성을 향상시킬 수 있었다. 제안된 필터는 결합 스트립 공진기의 커플링 계수와 외부단자 Q(Qe)값을 요구 사양에 맞게 최적화하여 이를 3차원 구조로 설계하였다. 제작된 대역통과 필터는 시뮬레이션을 통한 설계 값과 잘 일치하는 경향성을 보여주었다.
In this paper, We proposed compact multi-layer LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) bandpass filter for Bluetooth module. A ${\lambda}/4$ coupled stripline resonators are designed, which composed of coupled strip-line section and loading capacitance. This resonator with a loading capacitor has slow-wave characteristics. Due to the slow-wave effect of the proposed resonator, it is possible to design and fabricate a compact bandpass filter with a wide upper stop band. Attenuation poles in the lower stop band are achieved using controlling of electro-magnetic coupling between resonators. Using multi-layer LTCC technology, we designed and fabricated band pass filter with a finite attenuation pole and wide upper stopband. The overall size of the filter is $1.2{\times}2.0{\times}1.0mm^3$.
본 논문에서는 깍지낀 마이크로스트립 대역통과 여파기를 설계 및 제작하였다. 깍지낀 마이크로스트립 대역통과 여파기는 일반적인 결합 선로 대역통과 여파기에 비해 주파수 선택성과 삽입 손실과 반사 손실 특성이 우수하며, 크기가 작고, 넓은 대역폭을 가진다. 깍지낀 마이크로스트립 대역통과 여파기의 구조는 평행접지판 사이의 준 TEM-모드 마이크로스트립 선로 공진기이다. 각각의 공진 소자의 길이는 중심주파수의 $\lambdag/4$이고, 선로의 한쪽은 단락회로로 종단되고 다른 한쪽은 개방회로로 종단되어 있다. 여파기는 Ensemble(version 5.0) 소프트웨어를 사용하여 최적 설계하였다. 제작된 여파기는 중심주파수 11.2GHz에서 대역폭이 2.52GHz(22.5%), 삽입손실 -1.8dB, 반사손실 -17.0dB의 특성을 나타냈다.
본 논문에서는 두 층 마이크로스트립 구조를 이용한 공진기 구조를 제안하고, 이를 이용해 대역통과 여파기를 설계하였다. 제안된 공진기 구조는 첫 번째 층에 전송선로를 U자형으로 꺽은 헤어핀형태의 공진기를 위치시키고, 두 번째 층에는 첫 번째 층 전송선로의 끝 부분 바로 위에 broadside 결합구조를 위치시킨 형태이다. 이러한 구조는 일반적인 결합선로를 이용한 단일 층 여파기에 비해 설계변수가 다양하기 때문에 여파기 설계가 훨씬 수월하다. 본 논문에서는 강한 결합특성 때문에 광 대역 여파기에만 적용되어왔던 다층구조를 이용해 협 대역 여파기를 구현하였다. 중심주파수 4 ㎒, 부분대역폭 3 % 인 여파기를 구현하였으며, 제작과 측정을 통해 다층기판으로 협 대역 여파기를 구현 할 수 있음을 확인하였다.
In this paper, 2.4 GHz WLAN BPF(Band Pass Filter) using LTCC(Low temperature cofiring ceramic) multilayer technology was simulated and manufactured. A modified ${\lambda}/4$ Hair-pin resonator with shunt-to ground loaded capacitor is used to shorten resonator length and improve circuit Q factor. Proposed BPF has a combline structure. Electro-magnetic Coupling between coupled strip-line resonators is controlled to provide attenuation poles at finite frequencies. The overall size of the filter is $3.2{\times}1.6{\times}1.3mm^3$. The measured result shows good agreement with simulated data.
본 논문에서는 원하지 않는 특정 주파수 신호의 감쇠 특성을 향상시키기 위한 새로운 헤어핀 구조 스트립 선로 대역 통과 여파기를 소개한다. 변형된 헤어핀 여파기는 전통적인 헤어핀 여파기의 설계 방식과 동일하게 설계하며, 설계된 여파기의 구조를 새롭게 배치함으로써 구현한다. 그리고 변형된 대칭 구조 사이에 새롭게 형성된 결합 선로의 영향들이 대역 통과 여파기의 상/하향 주파수에 전송 제로를 만든다. 이들 각각의 전송 제로들은 여파기의 특정 부분을 조절하여 원하는 특정 주파수에 위치시킬 수 있다. 이 새로운 여파기의 성능을 평가하기 위해 9.2 GHz에서 15 % FBW를 가지는 5차 Chebyshev 대역 통과 여파기를 제작하였다. 설계 후 측정 결과, 삽입 손실이 0.8 dB@9.2 GHz이며, 최대 50 dB 정도의 우수한 차단 특성을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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