다기능 케이블을 위한 연성 회로 기판에 내장된 공통 모드 필터

변진도(Jindo Byun),정상운(Sangwoon Jung),이근형(Keun-Hyung Lee),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.3

본 논문에서는 FPC(Flexible Printed Circuit) 케이블에 적층된 나선형 인덕터를 내장하여 다기능 케이블을 위한 공통 모드 필터를 제안하였다. 공통 모드 필터가 내장된 FPC 케이블은 별도의 SMD(Surface Mounted Device) 필터 없이 연성 케이블과 공통 모드 차단 특성을 가짐으로서, 다기능 케이블이라는 새로운 개념을 제시한다. 내장된 공통 모드 필터는 광대역의 공통 모드 차단 대역을 가지고 손실이 큰 페라이트와 같은 자성 물질을 사용하지 않아 차동 모드 삽입 손실 및 반사 손실이 향상되었다. 3-turn 인덕터를 가진 공통 모드 필터는 공통 모드차단 대역이 0.4~3.12 ㎓이며, 페라이트를 적용한 상용 LTCC(Low Temperature Co-fire Ceramic) 공통 모드 필터에 비해 3 ㎓에서 1.95 ㏈, 8 ㎓에서 6.97 ㏈의 향상된 차동 모드 삽입 손실을 갖는다. In this paper, a spiral shaped common mode filter(CMF) embedded in a flexible printed circuit board(FPCB) is proposed for a multi-function cable. The CMF embedded in a FPC cable presents a new concept as a multi-function cable by the common mode rejection characteristics without a surface mounted device(SMD) CMF. The embedded CMF has a wideband common mode rejection bandwidth and an enhanced differential mode characteristics compared to conventional CMFs that use a magnetic material such as a ferrite of high loss. The proposed CMF of 3 turn inductors has a common mode rejection bandwidth from 0.4 ㎓ to 3.12 ㎓ and has 1.95 ㏈ at 3 ㎓, 6.97 ㏈ at 8 ㎓ improvements of a differential mode insertion loss compared to the commercial LTCC(Low Temperature Co-fire Ceramics) CMFs.

대 면적 기판 집적 PDN의 위상차 문제를 제거하기 위한 유전체 나사를 이용한 가변 기판 집적 도파관

변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.2

본 논문에서는 대 면적 기판 집적 도파관 전력 분배 네트워크(Substrate Integrated Waveguide Power Distribution Network: SIW PDN)의 출력 단자 간 위상차를 제거하기 위해 유전체 나사를 적용한 가변 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide)을 제안한다. 본 제안 구조는 가변 기판 집적 도파관에 비 도금된 비아 홀에 부분적으로 유전체 나사를 삽입하여 S-parameter의 크기에 거의 영향을 주지 않고 위상 천이를 이룬다. 이로써, 유전체 나사가 삽입되지 않은 가변 기판 집적 도파관이 적용된 대 면적 SIW PDN(370 ㎜×195 ㎜)의 측정된 ±33.9°의 위상 차이가 본 제안 구조를 통하여 ±4.65°까지 크게 감소되었다. 본 논문에서 제안된 유전체 나사를 이용한 가변 SIW는 향후 초경량, 고성능 기판 집적 위상 배열 시스템 및 대 면적 SIW 회로 응용에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. In this paper, we propose a tunable SIW(Substrate Integrated Waveguide) using dielectric screws for eliminating the phase imbalance of large size power distribution networks(PDN). Alumina screws partially inserted into several through holes of the tunable SIW section effectively change the phase shift without S-parameter degradation. ±33.9° measured phase imbalance of a large conventional 9 ㎓ SIW-PDN of 370 ㎜×195 ㎜ size has been greatly reduced to ±4.65°. We expect that the proposed tunable SIW plays an important role for a light-weight, high performance substrate integrated phased array system(Si-PAS) and large size SIW circuit applications.

광대역 격리 특성을 갖는 기판 집적 도파관 전력 분배기

김경민(Kyeongmin Kim),변진도(Jindo Byun),정경영(Kyung-Young Jung),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.8

본 논문에서는 광대역 격리 특성을 갖는 개선된 기판 집적 도파관(substrate integrated waveguide) 전력 분배기를 제안한다. 제안된 전력 분배기는 2단 윌킨슨 전력 분배기의 구조를 기판 집적 도파관에 적용함으로써 우수한 입출력 정합 특성과 광대역 격리 특성을 갖는다. 측정 결과, 13.12~16.14 ㎓의 주파수 대역에서 삽입 손실은 4±0.5 ㏈, 입력 반사 손실은 10 ㏈ 이상으로 나타났다. 또한, 10.37~17.64 ㎓의 주파수 대역에서 출력 반사손실과 격리 특성은 10 ㏈ 이상을 나타냈다. In this paper, we propose a substrate integrated waveguide(SIW) power divider to yield excellent broadband isolation performance. In order to achieve high broadband isolation, a two stage Wilkinson power divider is employed in SIW. The measurement results show the insertion loss(S21, S31 to be 4.0±0.5 ㏈) and input return loss(S11 of 10 ㏈) from 13.12 ㎓ to 16.14 ㎓. Moreover, the results show that the output return loss and isolation between output ports are larger than 10 ㏈ between 10.37 ㎓ and 17.64 ㎓.

초고주파 응용을 위한 광대역 Ridge SIW와 SIW 전이 구조

전지원(Jiwon Jeon),변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.3

본 논문에서는 초고주파 대역에서 활용 가능한 ridge 기판 집적 도파관(RSIW:Ridge Substrate Integrated Waveguide) 과 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide) 간의 전이 구조를 제안한다. 제안된 전이 구조는 일정한 간격으로 도통 비아를 삽입하여 임피던스 정합과 전계 정합을 하였으며, 광대역 정합 특성을 갖는다. 측정 결과에서 20 dB 이하의 반사 손실 대역이 9.21~12.41 GHz이고, 중심 주파수 11 GHz 기준으로 비대역폭이 29.1 %임을 확인하였다. 또한, 가용 대역폭에서 급전 선로 부분을 제외한 전이 구조만의 삽입 손실은 최대 0.49dB이다. In this paper, we propose a wideband ridge SIW(Ridge Substrate Integrated Waveguide)-to-SIW(Substrate Integrated Waveguide) transition. The proposed transition structure is designed to acquire a wide bandwidth by inserting through via holes at the regular interval for an impedance matching and an E-field mode matching method. The measurement results show a fractional bandwidth is 29.1 % at 20 dB return loss from the center frequency(11 GHz). The maximum insertion loss is 0.49 dB from 9.21 GHz to 12.41 GHz.

천공된 기판 집적 도파관 다단 E-Plane 변환기

조희진(Hee-Jin Cho),변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.3

본 논문에서는 다양한 기판 집적 도파관 전송선 두께를 가지는 시스템에 적용을 위해서 천공된 기판 집적 도파관 다단 E-plane 변환기를 제안한다. 본 제안 구조는 λg/4 임피던스 변환기 원리를 적용하여 λg/4 길이 내에 천공을 삽입한다. 천공된 기판 집적 도파관은 도파관 내부의 낮아진 capacitance를 통해 특성 임피던스가 증가되어 E-plane 변환기로 구현된다. 또한, 체비셰프 다항식을 적용하여 구현한 천공된 기판 집적 도파관 다단 E-plane 변환기는 대역폭을 개선하였다. 천공된 기판 집적 도파관 2단 E-plane 변환기는 11.45~13.6 GHz의 주파수 대역에서 삽입 손실 1.57±0.11 dB, 입력 반사 손실은 15 dB 이상으로 나타났다. In this paper, we propose an SIW(Substrate Integrated Waveguide) multi-section E-plane transformer using air-holes for an SIW system with variable thicknesses. Air-holes are inserted into a SIW E-plane quarter wavelength transformer for matching an E-plane impedance discontinuity. A PSIW(Punched Substrate Integrated Waveguide) consisted of air-holes has an SIW characteristic impedance tunability because of reducing a equivalent shunt capacitance of the SIW. And, a PSIW multi-section E-plane transformer is implemented for improving a matching bandwidth by using the Chebyshev polynomial. The measurement results of PSIW double-section E-plane transformer show that the insertion loss(S21) is 1.57±0.11 dB and input return loss(S11) is more than 15 dB from 11.45 GHz to 13.6 GHz.

이중 편파 위상 배열 시스템을 위한 기판 집적 슬롯 배열 안테나

조대근(Dae-Keun Cho),변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.2

본 논문에서는 위상 배열 시스템에서 활용 가능한 4×8 이중 편파 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide) 슬롯 배열 안테나를 제안한다. 제안된 배열 안테나는 수직 편파 안테나와 수평 편파 안테나로 구성 되어 이중 편파가 가능하며, 수직 편파 안테나는 기존의 기판 집적 도파관을 이용하여 가로 슬롯 선형 안테나를 배열하였으며, 수평 편파 안테나는 half mode 기판 집적 도파관(HMSIW: Half Mode Substrate Integrated Waveguide) 을 사용하여 세로 슬롯 선형 안테나를 배열하였다. In this paper, we propose a 4×8 SIW(Substrate Integrated Waveguide) slot array antenna for dual-polarized phased array system. The basic part of the array is a subarray comprising an vertical-polarization and horizontal-polarization. A vertical-polarization slotted SIW single-polarization linear array. Using SIW, A vertical polarization linear array consists of 8 uniform longitudinal slots and 4-way SIW feeding network. Using HMSIW, horizontal-polarization linear array consists of 8 slots and 4-way SIW feeding network.

출력 단자 간의 격리 특성이 향상된 HMSIW 평형 여파기

황석민(Seokmin Hwang),변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.2

본 논문에서는 출력 단자 간의 격리 특성이 향상된 half mode 기판 집적 도파관(half mode substrate integrated waveguide) 평형 여파기를 제안한다. 제안된 평형 여파기는 중앙 금속 층에 저항성 커플링 슬롯을 삽입하여 출력 단자 간의 격리 특성을 향상시켰으며, 우수한 삽입 손실을 가지며 평형 신호를 다룰 수 있다. 측정 결과, 5.8~6.4㎓의 주파수 대역에서 삽입 손실 5.4±0.2 ㏈, 입력 반사 손실은 10 ㏈ 이상으로 나타났다. 또한, 통과 대역 내에서 출력 단자 간의 격리 특성이 18 ㏈ 이상으로 나타났으며, 출력 단자 사이의 위상차도 177±8°가 나타났다. In this paper, we propose a half mode substrate integrated waveguide(HMSIW) balanced bandpass filter to yield improved isolation between output ports. In order to achieve good isolation, resistive coupling slot is employed in HMSIW filter. The measurement results show that the insertion losses(S21, S31) are 5.4±0.2 ㏈ and input return loss(S11) is more than 10 ㏈ from 5.8 ㎓ to 6.4 ㎓. Moreover isolation between output ports is larger than 18 ㏈ and phase difference of output ports is 180±10°.

기판 집적 도파관을 이용한 아날로그 페라이트 위상 천이기

임명규(Myunggyu Yim),변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.4

기존의 수동 위상 배열 시스템에 사용되는 구형 도파관(rectangular waveguide)을 이용한 아날로그 페라이트 위상 천위기는 높은 전력 취급 능력을 갖는 반면에 무겁고 높은 제작 비용을 갖는다. 본 논문에서는 PCB 제작공정을 이용하여 낮은 제작 비용으로 쉽게 제작이 가능한 기판 집적 도파관(SIW)을 이용한 아날로그 페라이트 위상 천위기를 제안한다. 본 제안 구조는 페라이트를 삽입할 부분의 유전체를 제거하고, 그 부분에 페라이트를 삽입하여 제작하였다. 측정 결과, 중심 주파수 14.05 ㎓에서 최대 5.1° / ㎜ 위상 변화를 관찰하였으며, 12.9 ㏈ 이하의 반사 손실의 변화를 관찰하였다. 본 제안 위상 천이기는 위상 배열 시스템의 경량화 및 저가격화에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다. Analog ferrite phase shifters based on rectangular waveguides which are used as component of passive phased array system have high power handling capability, but it is heavy and has high cost to fabricate. In this paper, we propose an analog ferrite phase shifter using substrate integrated waveguide(SIW), which has low cost and is easy to fabricate because it uses printed circuit board(PCB) process. The proposed structure is fabricated by using centeral dielectric material removal for inserting a ferrite bar. The measured results show that the proposed structure has not only 5.1° / ㎜ phase variation but also return loss variation under 12.9 ㏈. Therefore, it is expected that the proposed phase shifter can plays an role to reduce weight and to has low cost on the phased array system.

고속 디지털 회로의 SSN 억제를 위한 자성 재료가 적용된 복합형 EBG 전원면

엄동식(Dongsik Eom),김동엽(Dong-Yeop Kim),변진도(Jindo Byun),이해영(Hai-Young Lee) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.8

본 논문에서는 고속 디지털 회로에서 발생하는 SSN(Simultaneous Switching Noise)을 억제하기 위한 자성 재료가 적용된 복합형 EBG(Electromagnetic Bandgap) 구조의 전원면을 제안하였다. 제안된 EBG 구조는 정사각형 패치와 나선형 선로로 구성된 단위 셀이 주기적으로 연결되어 있으며, 자성 재료는 EBG 구조의 단위 셀 위에 국부적으로 적용되었다. 자성 재료의 투자율 실수 성분은 EBG 단위 셀 사이의 유효 인덕턴스를 증가시켜 밴드갭을 낮은 주파수로 이동시키고, 자성 손실 특성을 갖는 허수 성분은 단위 셀 사이에서 야기되는 기생 LC 공진의 피크값을 낮춘다. 그 결과 제안된 구조는 기존 EBG 구조에 비해 낮은 차단 주파수 특성을 가지며, -30 ㏈ 저지대역을 기준으로 175 ㎒에서 7.7 ㎓까지 넓은 억제 대역폭을 나타냈다. 제안된 구조는 전원 무결성 개선 및 EBG 전원면 소형화에 크게 기여할 것으로 기대된다. In this paper, a new composite electromagnetic bandgap(EBG) structure using magnetic materials is proposed for simultaneous switching noise(SSN) suppression in the high-speed digital circuits. The proposed EBG structure has periodic unit cells of square-patches connected by spiral-shaped bridges. The magnetic materials are located on the unit cells of spiral-shaped EBG. The real part of the permeability shifts bandgap to the lower frequency region due to the increased effective inductance. The imaginary part of the permeability has magnetic loss that decreases parasitic LC resonance peaks from between the unit cells. As a result, the proposed structure has the lower cut-off frequency compared with conventional EBG structure and -30 ㏈ SSN suppression bandwidth from 175 ㎒ to 7.7 ㎓. The proposed structure is expected to improve the power integrity and reduce the size of the EBG power plane.