This study investigated a new tuneable bandpass filter based on coplanar waveguide coupled line structure, and using the varactor diode for tuning the center frequency of the filter. The filter was designed by a commercial simulator and had a tuning range of 180[MHz] from 0.95[GHz] to 1.13[GHz]. The filter acceptable values regarding the insertion loss was less than 3[dB] and its return loss greater than 12[dB]. The figure of merit of the implemented tuneable filter increased with the reverse bias voltage up to 14[V] on the varactor diode. The proposed filter has a promising future as it can be used in integration processes and in various materials as substrate.
본 논문에서는 기존의 도파관 필터, 즉 내부가 공기로 채워진 밀리미터파 도파관 필터를 기본적인 도파관 변수 계산치로부터 일반 PCB 기판상에 구현하는 방법을 소개한다. 이를 위해서는 기존 도파관 필터의 구조에서 수직으로 배치된 모든 도체구조를(접지용 도체벽, 신호제어용 도체판) via를 사용해 대체해야 한다. 이를 위해 side wall과 도파관 내부 폴들을 via의 연속적인 나열과 via지름 크기의 조절을 통해 구현한다. 이를 통해 얻을 수 있는 장점은 사용될 기판 유전율의 제곱근에 비례하여 전체 크기가 x, y, z축으로 축소되며 특히 z축으로는 더 큰 축소가 가능하다. 또한 기존의 규모가 큰 금속성 도파관 필터를 제작할 필요없이 PCB상에 대량의 제작이 용이하기 때문에 훨씬 저렴하게 제작할 수 있다. 마지막으로 모듈의 소형화를 위해 요즘 한창 각광받는 LTCC 공정과 같은 다층기판 제작시 한층을 사용해 제작될 수 있다는 점에서 유리하다. 이 새로운 도파관 필터를 평가하기 위해 40 GHz 대역에서 2.5 %의 대역폭을 가지는 3차 chebyshev 대역통과필터가 사용되었으며 이에 사용된 PCB 기판은 유전율이 2.2이고 두께가 10 mil인 RT/duroid 5880이다. 설계 후 측정 결과 전체 입/출력단에서 삽입 손실이 2 ㏈ 정도이며 반사손실이 -30 ㏈ 이하의 우수한 특성을 얻을 수 있었다.
This paper presents a new methodology for designing a dielectric waveguide filter with the cutoff frequency of 2.4 GHz based on the continuum design sensitivity analysis. An analytical sensitivity formula is derived in frequency domain and then unified program architecture applicable to the optimal design of high-frequency devices is proposed. A three-dimensional dielectric resonator used in waveguide filters has been tested to illustrate the validity of the proposed method.
Approximations inherent in the Cohn synthesis theory, which is generally perferree as a convinient design technique for direct-couple waveguide filter, results in considerable devications from the required responses as the design bandwidth increases. In this paper, two main deviations likely to occur in practice are examined using the mode-matching technique. They are a shift in couoff frquencies and large return loss occuring near coutoff frequencyles. Using the power loss ratio, the first effect is corrected to the resulant filter structure from cohn synthesis. In order to show the validity of the intorduced approackes. Ka-band waveguide filter ahs been designed and manufactored. The experimental curve follow the expected curves after corrections fairly closly.
An efficient design method for E-plane waveguide bandpass filter has been developed. The analysis method for E-plane discontinuities with finite length is based on Generalized Scattering Matrix (GSM) method. Furthermore, the design portion is based on the filter synthesis method. Waveguide bandpass filters designed with this method have been fabricated and measured. Excellent agreements with design have been obtained
본 논문에서는 세라믹을 이용한 유전체 도파관 듀플렉서를 제안한다. 송신단과 수신단 대역 통과 필터를 설계한 후, 상호 간섭이 최소화되도록 결합하여 듀플렉서를 완성한다. 본 논문에서 제안한 안테나단 설계 방법으로는 분배기를 이용하여 투과 손실을 결정하고, 간섭을 피하기 위해 송수신 필터의 공진기 길이를 보정한다. 제작시 상대 유전율이 9.46인 세라믹을 이용하였으며, SMD 형태로 PCB에 표면 실장이 가능하도록 한다.
본 논문에서는 적층형 유전체 도파관 필터를 제안한다. 횡 방향으로 공진부가 연결되는 유전체 도파관 필터는 단수가 증가함에 따라 길이가 증가하여 제작시 어려움이 따른다. 제안된 구조는 세라믹을 이용하여 일부 공진부를 적층 형태로 변경하여 설계 제작한 것이다. 상대 유전율이 22인 세라믹을 이용하여 기존의 도파관 필터보다 25 % 정도 크기가 줄었으며, SMD 형태로 PCB에 표면 실장이 가능하도록 하였다.
Waveguide bandpass filters using E-plane or H-plane discontinuities have been used in many satellite communication systems. Since the transmitter and receiver of such systems tend to be getting smaller, components such as bandpass filters must also be reduced in size. In this paper, in order to reduce the waveguide, itself, of which bandpass filters consist, double plane step waveguide discontinuities are considered. They are analyzed using the mode matching method and the genralized scattering parameter of the cascaded structure is calculated. The characteristics of the bandpass filter which is designed using the reduced size waveguide is optimized by OSA90$^{TM}$. The bandpass filter has a good characteristics and smaller size than those made of the E-plane or H-plane step discontinuities.s.
밀러미터 내역(30~300GHz)의 전파에 대한 관심이 증가하면서 저손실 특성을 갖는 Nonradiative Dielectric(NRD) 도파로에 대한 관심이 커지고 있다. NRD 도파로는 분산특성이나 유전체 내의 필드 분포 형태로 볼 때 양 측면의 전도체가 없는 유전체가 채워진 도파관과 유사하므로 도파관으로 구현되는 대부분의 소자들은 NRD도파로를 이용하여 구현할 수 있다. 기존의 gap-coupled NRD guide 대역통과 여파기의 설계에서는 갭(gap) 영역의 임피던스를 Variational Method를 이용하여 해석하였으나 본 논문에서는 갭 영역을 차단영역 도파관의 등가회로 모델로 대치하여 해석함으로써 설계과정을 간단히 하였다. 또 이러한 설계 방법을 미리미터 대역의 필터에 적용하기 전에 시험적으로 중심 주파수가 10GHz인 대역통과 필터(3-Pole, 0.1dB ripple, 2% bandwidth)를 설계, 제작하였다. 측정한 결과느느 HFSS (High Frequency Structure Simulator)로 시뮬레이션 한 결과와 제작의 오차범위 내에서 일치하였다.
본 논문에서는 WR137 표준 도파관을 사용한 마이크로파 방성 중계기용 필터를 설계하기 위하여 구형 도파관의 불연속 특성해석에 적합한 수정된 ${TE^x}_{mn}$ 모드정합법을 적용하였다. 정확한 해와 수렴속도를 개선시키기 위해 수정된 ${TE^x}_{mn}$ 모드정합법에 공액경사(Conjugate Gradient) 최적화 방법을 적용하여 47 MHz 대역폭을 갖는 마이크로파 방송 중계기용 구형창 도파관 필터를 설계.제작하였다. 그 결과 통과대역 내에서 $S_{11}$과 $S_{21}$은 각각 최대 -28dB, -0.56dB로 나타났고, 정재파비는 1.02 이하로 나타나 양호한 구형창 필터를 제작할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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