To supply a power distribution network with stable power in a high-speed mixed mode system, simultaneous switching noise caused at the multilayer PCB and package structures needs to be sufficiently suppressed. The uni-planar compact electromagnetic bandgap (UC-EBG) structure is well known as a promising solution to suppress the power noise and isolate noise-sensitive analog/RF circuits from a noisy digital circuit. However, a typical UC-EBG structure has several severe problems, such as a limitation in the stop band's lower cutoff frequency and signal quality degradation. To make up for the defects of a conventional EBG structure, a partially located EBG structure with decoupling capacitors is proposed in this paper as a means of both suppressing the power noise propagation and minimizing the effects of the perforated reference plane on the signal quality. The proposed structure is validated and investigated through simulation and measurement in both frequency and time domains.
This paper presents a new microwave oscillator incorporating a corrugated coplanar waveguide (CCPW) electromagnetic bandgap (EBG) structure as its terminating resonance component. The use of a compact CCPW EBG structure was effective in reducing the phase noise and improving the harmonic characteristics of the microwave oscillator circuit without additional backside processing and drastic size increment. The fully planar CCPW oscillator oscillating at the frequency of 5.41 GHz showed a phase noise characteristic of -90.7 dBc/Hz at 100kHz offset and a second harmonic suppression of 42.67 dB.
본 논문에서는 사각 패치와 사각 링 스트립선로가 전자기적으로 결합된 3층 구조의 소형화된 EBG구조를 제안하였다. 제안한 EBG 구조는 상층의 사각 패치와 하층의 사각 링 스트립선로가 비아에 의해 접지면에 연결되었다. 반사위상 EM시뮬레이션을 통해 EBG구조 표면에서의 반사위상을 계산하여 EBG구조의 밴드갭 특성을 연구하였고, 반사위상에서 나타나는 밴드갭과 투과계수(S$_{21}$)에서 나타나는 밴드갭이 일치하는 것을 EM 시뮬레이션을 통해 확인하였으며, 측정은 제작이 용이한 프로브 안테나를 사용하여 EBG 구조의 표면을 진행하는 표면파의 투과계수를 측정하였다. 제안한 EBG구조는 동일한 크기의 기존 3층 구조에 비하여 밴드갭이 나타나는 주파수가 약 34 $\%$ 감소되었다. 측정한 결과 제안한 구조는 0.930 GHz에서 0.945 GHz까지의 밴드갭을 갖는다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제9권1호
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pp.46-52
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2009
This paper conducts a study on the frequency-dependent filtering and blocking effects of a variety of periodic structures, dubbed frequency selective surface(FSS). The periodic structures of interest are 1D and 2D repeated patterns of metal patches or slots sitting on the interface between the two different regions in the layered media which will show the capacitive or inductive behaviors and incorporated with the electromagnetic bandgap(EBG) geometry as another stratified media. Besides the normal substances so called double positive(DPS)-type in the layered media, metamaterials of double negative(DNG) are considered as layering components on the purpose of investigating the unusual electromagnetic phenomena. Frequency responses of transmission(absorption in terms of scattering) and reflection will be calculated by a numerical analysis which can be validated by the comparison with the open literature and demonstrated for the periodic structures embedding metamaterials or not. Most importantly, numerous examples of FSS will present the useful guidelines to have absorption or reflection properties in the frequency domain.
Radiation characteristics of a microstrip patch antenna integrated with a UC-EBG (Uniplanar Compact Electromagnetic Bandgap) structure and a Mushroom EBG structure are compared. Radiation characteristics of a patch antenna integrated with a Mushroom EBG structure are better than those of a patch antenna integrated with a UC-EBG structure.
본 연구에서는 고속 반도체 패키지 및 PCB 내 노이즈 저감에 활용되는 비주기 전자기 밴드갭 기반 전원분배망에 대한 해석 방안을 제안한다. 비주기 전자기 밴드갭은 고속 반도체 시스템 성능 저하의 주요 원인 중 하나인 고주파·광대역 전원 노이즈를 효율적으로 감쇠할 수 있는 방안이지만 해석 시간 증대로 인해서 노이즈 감쇠 특성을 예측하는 데 어려움이 있다. 제안하는 해석적 방법에서는 전자기 밴드갭 단위셀 결합 구조에 대한 임피던스 파라미터를 도출하며 국소 배치된 전자기 밴드갭 구조를 포함하는 전원분배망의 전체 임피던스 파라미터를 도출한다. 국소배치된 전자기 밴드갭 구조의 임피던스 파라미터와 기존 전원분배망 구조의 임피던스를 효율적으로 등가치환할 수 있는 수식적인 방안을 제시한다. 제안하는 해석적 방법을 검증하기 위해서 전자기 밴드갭 구조가 국소배치된 PCB 테스트 샘플을 제작했다. 이 구조에 대한 3차원 전자장 시뮬레이션 결과, 측정결과, 제안 방안 결과를 비교한 결과 제안하는 해석적 방안은 높은 정확도를 보여줬으며 기존 3차원 전자장 시뮬레이션 기반 해석 방법 대비 99.7 % 해석 시간 단축을 달성했다.
In this raper, proposed easy half-wavelength LPF and acceptor structure in actuality manufacture using EBG (Electromagnatic Bandgap) structure for application of micro-strip circuit. Because conventional half-wavelength LPF and acceptor is narrow line-width of High impedance, actuality manufacture is difficult. Width that in proposed structure narrow microstrip line of High impedance EBG structure use and has equal impedance embodied to wide microstrip line. Also, it is seen that actuality manufacture is available applying to half-wavelength LPF that have cut-off Frequency of 3GHz.
본 논문에서는 EBG(Electromagnetic Band Gap) 구조에 존재하는 두 단위 셀을 신호 전달 평면상의 브릿지 라인으로 연결하는 새로운 형태의 EBG 구조를 제안하였다. 이와 같은 구조를 갖는 EBG는 단위 셀을 연결하는 비아 홀과 브릿지 라인으로 인해 전원면에서 SSN(Simultaneous Switching Noise)를 효과적으로 차단하였으며, 또한 신호 평면상에서 존재하는 신호선들 사이에서는 우수한 신호 전달 특성을 보였다. 제안된 구조의 EBG는 특정 사이즈에서 차단 주파수 1.2 GHz, 저지 대역폭은 8.3 GHz로 넓은 주파수 대역에서 -30 dB 이하의 저지 대역특성을 나타내었다. 또한 광대역의 저지 대역폭을 유지하면서 신호 평면상에 위치한 신호선이 우수한 신호 전달 특성을 가질 수 있는 전원면/접지면의 위치를 최종적으로 제안하였다.
Ali, Usman;Ullah, Sadiq;Khan, Jalal;Shafi, Muhammad;Kamal, Babar;Basir, Abdul;Flint, James A;Seager, Rob D.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.317-328
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2017
This paper presents design and specific absorption rate analysis of a 2.4 GHz wearable patch antenna on a conventional and electromagnetic bandgap (EBG) ground planes, under normal and bent conditions. Wearable materials are used in the design of the antenna and EBG surfaces. A woven fabric (Zelt) is used as a conductive material and a 3 mm thicker Wash Cotton is used as a substrate. The dielectric constant and tangent loss of the substrate are 1.51 and 0.02 respectively. The volume of the proposed antenna is $113{\times}96.4{\times}3mm^3$. The metamaterial surface is used as a high impedance surface which shields the body from the hazards of electromagnetic radiations to reduce the Specific Absorption Rate (SAR). For on-body analysis a three layer model (containing skin, fats and muscles) of human arm is used. Antenna employing the EBG ground plane gives safe value of SAR (i.e. 1.77W/kg<2W/kg), when worn on human arm. This value is obtained using the safe limit of 2 W/kg, averaged over 10g of tissue, specified by the International Commission of Non Ionization Radiation Protection (ICNIRP). The SAR is reduced by 83.82 % as compare to the conventional antenna (8.16 W/kg>2W/kg). The efficiency of the EBG based antenna is improved from 52 to 74 %, relative to the conventional counterpart. The proposed antenna can be used in wearable electronics and smart clothing.
본 논문에서는 버섯모양 전자기 밴드 갭 (EBG) 구조를 급전선로 아래에 집적하여 두 포트 사이의 고립도를 향상시킨 이중 대역 이중편파 안테나를 제안하였다. 전송선로 아래에 $2{\times}1$ EBG 단위셀이 집적된 구조의 등가회로 모델을 소개하고, 등가회로로부터 구한 수치해석 결과와 측정을 통한 실험 결과를 분석하였다. 이로부터 집적된 EBG 구조가 우수한 저지대역 특성과 거의 0 dB 가까운 낮은 삽입손실을 갖는 것을 확인하였다. 이 EBG를 안테나의 급전선로 아래 집적하여 고립도가 향상된 이중 대역 이중편파 안테나를 설계하였으며, 두 포트사이의 고립도가 일반적인 이중대역 이중편파 안테나에 비해 20 dB 이상 향상됨을 관찰하였다. 제안된 안테나를 제작 및 측정하였으며, 시뮬레이션 결과와 측정 결과는 매우 잘 일치한다. 측정된 편파 분리도와 이득은 각각 낮은 대역에서 25 dB, 5.77 dBi, 높은 대역에서 35 dB 7.13 dBi이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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