그라운드 모드의 공진을 이용한 광대역 격리도를 가지는 스마트 안경용 소형 MIMO 안테나

유종인(Jongin Ryu),김형동(Hyeongdong Kim) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.10

본 논문에서는 스마트 안경에서 사용가능한 2.4 GHz 무선 근거리 통신망(WLAN) 대역용 소형 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 설계 및 구현에 대한 제안을 하였다. MIMO 안테나 시스템을 소형화하기 위해서, 안테나의 그라운드면을 방사체로서 사용하였으며, T 자형의 접지면을 제안하고 있다. 광대역 격리를 특성을 확보하기 위해, 이중 공진이 그라운드 모드에서 형성되도록 한다. 하나의 공진은 T 자형 접지에 의해 생성되고, 두 번째 공진은 두 개의 급전선 사이에 슬롯과 커패시터를 추가하여 만들어진다. 구현된 안테나의 측정 결과, 반사 계수 특성은 -5.1 dB보다 작지만, 얻는 격리 특성은 −20 dB 미만이다. 다이버시티 성능은 측정된 2차원 방사 패턴을 사용하여 평가하였고, 목표 대역(2.4~2.5 GHz)에서 측정된 ECC(envelope correlation coefficients) 값은 0.1 미만이다. In this letter, a compact multiple-input multiple-output(MIMO) antenna design for a 2.4 GHz wireless local area network(WLAN) band is proposed for use in smart glasses. To miniaturize the MIMO antenna system, a ground plane is employed within the antenna and a T-shaped ground is proposed. To achieve wideband isolation, dual resonance is formed by the ground mode. One resonance is created by the T-shaped ground and the second resonance is created by adding a slot and a capacitor between the two feed lines. The measurements show that the reflection coefficient characteristic was less than -5.1 dB, whereas the isolation obtained was less than -20 dB. The diversity performance was evaluated using the measured two-dimensional radiation patterns, and the envelope correlation coefficient(ECC) values achieved in the target band(2.4~2.5 GHz) were less than 0.1.

35 GHz 대역을 위한 LCP 기판 적용된 커패시터 및 인덕터 구현

이지연,유종인,최세환,이재영,Lee, Jiyeon,Ryu, Jongin,Choi, Sehwan,Lee, Jaeyoung 한국마이크로전자및패키징학회 2020 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.27 No.4

In this paper, by applying LCP substrate, the capacitor and inductor are implemented with a variety of value that can be used in 35 GHz circuits. Depending on how to apply it to the circuit, it is required high value by designing the basic structures such as electrode capacitor and spiral inductor. However they are not available in high-frequency domain, because their SRF(Self-Resonant Frequency) is lower than the frequency of 35-GHz. By finding the limit, this paper devised classifying passive devices for the DC and the high-frequency domain. The basic structure is suitable for DC and microstrip λ/8 length stub structure can be used for high-frequency. The open and short stub structure operate as a capacitor and inductor respectively in the frequency of 35 GHz. If their impedance is known, it is possible to extract the value through the impedance-related equation. By producing with the permittivity 2.9 LCP substrate, the basic structure which are available in the DC constituted a library of capacitance of 1.12 to 13.9 pF and inductance of 0.96 to 4.69 nH, measured respectively. The stub structure available in the high-frequency domain were built libraries of capacitance of 0.07 to 2.88 pF and inductance of 0.34 to 1.27 nH, calculated respectively. The measurements have proven how to diversify value, so libraries can be built more variously. It is possible to integrate with the operation circuit of TRM(Transmit-Receive Module) for the frequency 35-GHz, it will be an alternative to the passive devices that can be properly utilized in the circuit. 본 논문에서는 LCP(Liquid Crystal Polymer) 기판을 적용하여 35 GHz 대역 회로에서 사용될 수 있는 커패시터 및 인덕터를 다양한 용량으로 구현하였다. 회로에 적용하는 데에 따라 높은 용량을 갖는 수동소자가 필요하고, 이는 기본 구조인 전극형 커패시터와 Spiral 구조 인덕터로 설계할 수 있으나, 이 구조는 SRF(Self-Resonant Frequency)가 사용 주파수인 35 GHz 보다 낮아 고주파 영역에서는 사용 불가능하다. 이러한 주파수 한계를 발견하여, 본 논문에서는 DC와 고주파 영역 사용 수동소자를 분류하여 고안하였다. 기본 구조는 DC와 같은 낮은 주파수 사용에 적합하며, 35 GHz 대역인 고주파용으로는 마이크로스트립 λ/8 길이 stub 구조로 설계하였으며, open 및 short stub 구조는 각각 커패시터 및 인덕터로 동작하고, stub의 임피던스로부터 계산식을 통해 용량 값을 추출할 수 있다. 유전율 2.9인 LCP 기판으로 제작하고 측정하여, DC 사용 기본 구조 커패시터와 인덕터는 각각 1.12 ~ 13.9 pF, 0.96 ~ 4.69 nH 용량의 라이브러리를 구성하였다. 고주파 영역에서 사용 가능한 stub 구조의 커패시터와 인덕터는 각각 0.07 ~ 2.88 pF, 0.34 ~ 1.27 nH 으로 라이브러리를 구축하였다. 측정을 통해 용량 값을 다양화하는 방법을 검증하였으므로 더욱 세분화된 라이브러리를 구축할 수 있으며, 이들은 사용 주파수 35 GHz 대역의 TRM(Transmit-Receive Module)에서 동작 회로와 집적화가 가능하고, 회로에 적절히 활용될 수 있는 수동소자의 대안이 될 것이다.

다층 액정폴리머 기판을 이용한 Ka대역 탐색기용 송수신 모듈

최세환,유종인,이재영,이지연,남병창,Choi, Sehwan,Ryu, Jongin,Lee, Jaeyoung,Lee, Jiyeon,Nam, ByungChang 한국인터넷방송통신학회 2020 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.20 No.5

본 논문에서는 35 GHz 대역의 군 탐색기용 송수신 모듈을 설계 및 제작하였다. 밀리미터파 대역의 기판 성능과 집적도를 높이기 위해, 4층 액정 폴리머 기판을 개발하였다. 4층 액정 폴리머 기판은 3장의 FCCL 기판과 2장의 접착층으로 구현되었으며, 적층을 위해 기판간의 녹는 점 차이를 이용한 공정을 이용하였다. 스트립선로와 마이크로스트립 선로를 이용하여 기판의 길이에 따른 전송손실을 확인하였고, 35 GHz 대역의 전력분배기를 통해 액정폴리머 기판의 성능을 검증하였다. 이러한 기판을 이용하여 전력증폭기와 저잡음증폭기와 같은 송수신모듈을 구성하는 개별 블록에 대한 성능을 확인한 후, 단일 채널 Ka대역 송수신모듈을 4층 액정 폴리머 기판을 이용하여 개발하였다. 제작한 송수신모듈의 송신출력은 펄스 Duty 10%에서 1.1W 이상, 수신 잡음지수는 8.5 dB 이하, 수신 이득은 17.6 dB 이상의 수신 특성을 갖는다. In this paper, the transmit-receive module for military seekers has been designed and fabricated in 35 GHz. To increase the performance of substrates and high integration of circuits in millimeter-wave band, a 4-layer LCP(Liquid Crystal Polymer) substrate was developed. This substrate was implemented with three FCCL substrates and two adhesive layers, and a process using the difference in melting point between the substrates was used for lamination. Using a strip line and a microstrip line was confirmed by the transmission loss along the length of the substrate, and the performance of LCP substrates was validated with a power divider in 35 GHz. After confirming the performance of individual blocks such as power amplifier and low noise amplifier, a single channel Ka-band transmission/reception module was developed using a 4-layer liquid crystal polymer substrate. The transmit power of this module has above 1.1W in pulse duty 10% and has an output power of 1.1W and it has receive noise figure less than 8.5 dB and receive gain more than 17.6 dB.

24 GHz 대역을 위한 LTCC 기판 적용된 수동소자 구현

이지연,유종인,최세환,이재영,Lee, Jiyeon,Ryu, Jongin,Choi, Sehwan,Lee, Jaeyoung 한국마이크로전자및패키징학회 2021 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.28 No.2

본 논문에서는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판을 적용하여 24 GHz 대역 회로에서 활용될 수 있는 수동소자 라이브러리를 구현하였다. 회로에서 사용 목적에 따라 큰 용량 값의 수동소자가 필요하며, 기본 구조인 전극 커패시터와 Spiral 구조 인덕터로 설계할 수 있지만, SRF(Self-Resonant Frequency)가 사용 주파수인 24 GHz 보다 낮아 고주파 영역에서는 활용이 불가능하다. 이러한 주파수 한계를 해결하기 위해, DC와 고주파 영역 사용 수동소자를 분류하여 제안하였다. 기본 구조는 DC와 같은 1~2 GHz 미만의 낮은 주파수 사용에 적합하다. 24 GHz 대역인 고주파용으로는 마이크로스트립 λ/8 길이 stub 구조를 제안하였고, open 및 short stub 구조는 각각 커패시터 및 인덕터로 동작하고, stub 고유의 임피던스 값을 가진다. 여기서 임피던스 계산식을 통해 수동소자 용량 값을 얻을 수 있다. 본 논문에서 고안한 수동소자는 유전율 7.5인 LTCC 기판으로 제작하고 측정하여, DC 사용 기본 구조 커패시터와 인덕터는 각각 2.35~30.44 pF, 0.75~5.45 nH 용량의 라이브러리를 구성하였다. 고주파 영역에서 사용 가능한 stub 구조의 커패시터와 인덕터는 각각 0.44~2.89 pF, 0.71~1.56 nH 으로 라이브러리를 구축하였다. 측정을 통해 용량 값을 다양화하는 방법을 검증하였으므로 더욱 세분화된 라이브러리를 구현할 수 있으며, 사용 주파수 24 GHz 대역의 레이더 모듈에서 다층 기판동작 회로와 집적화할 수 있는 수동소자의 대안이 될 것이다. In this paper, by applying LTCC substrate, the library of the passive elements is implemented. And it can be used in 24 GHz circuits. Depending on how to use it to the circuit, it is required large value by designing the basic structures such as electrode capacitor and spiral inductor. However they are not available in high-frequency domain, because their SRF(Self-Resonant Frequency) is lower than the frequency of 24-GHz. By solving the limit, this paper devised passive elements classified for the DC and the high-frequency domain. The basic structure is suitable for low frequency under 1~2 GHz like DC. The microstrip λ/8 length stub structure is proposed to use for high-frequency like 24-GHz. The open and short stub structure operate as a capacitor and inductor respectively, also they have their impedances. Through their impedances, we can extract the value with the impedance-related equation. In this paper, the proposed passive elements are produced with the permittivity 7.5 LTCC substrate, the basic structure which are available in the DC constituted a library of capacitance of 2.35 to 30.44 pF and inductance of 0.75 to 5.45 nH, measured respectively. The stub structure available in the high-frequency domain were built libraries of capacitance of 0.44 to 2.89 pF and inductance of 0.71 to 1.56 nH, calculated respectively. The measurements have proven how to diversify value, so libraries can be built more variously. It will be an alternative to the passive elements that it is possible to integrate with the operation circuit of radar module for the frequency 24-GHz.

다층 PCB에서 Microstrip to Microstrip Via Transition을 적용한 K-Band 단일 패치 안테나 연구

정재웅(Jaewoong Jung),박윤식,유종인(Jongin Ryu) 한국통신학회 2023 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.6

LTCC를 이용한 영상 레이다용 모듈 설계 및 구현

서덕진(Deokjin Seo),유종인(Jongin Ryu) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.6

본 논문에서는 항공기용 영상 레이다 (synthetic aperture radar, SAR) 시스템 구현에 필요한 모듈의 설계를 위해서 Low-Temperature Co-fired Ceramics (LTCC)을 이용한 필터 및 모듈 설계를 고안하였다. SAR 시스템을 구현하기 위해서는 RF신호를 받는 수신기에 주파수 하향튜닝 모듈이 필요하고, 송신기 부분에 주파수 상향튜닝 모듈이 필요하다. 본 논문에서는 주파수 하향 변환에 필요한 하향 모듈을 설계 및 구현하였으며, 3GHz와 9GHz 대역 Band Pass Filter(BPF)를 포함하고 있다. 구현된 모듈에서 필터의 성능을 확인하였으며, 시스템 요구사항을 만족함을 확인하였다.

LTCC 공정을 이용한 제한된 크기에서의 Band pass filter 설계 및 구현

서덕진(Deokjin Seo),유종인(Jongin Ryu) 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

본 논문에서는 Low-Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) 공정을 이용하여 Band Pass Filter (BPF) 설계 및 구현하였다. 필터의 목표 Spec으로는 Center frequency가 5.4 GHz, Bandwidth는 Center frequency로부터 Fc ± 0.5GHz를 갖고 Bandwidth내 Insertion loss가 2 dB이하, Return loss가 10 dB이상을 가지며, 4 GHz에서 감쇠가 23 dB를 만족하도록 하였다. 필터의 크기는 3.5 x 3.5 x 0.6 mm로 설계 하였다. LTCC 공정을 통해 구현된 필터를 VNA를 이용하여 성능을 측정하였으며, 목표 했던 Spec와 비교한 결과 만족함을 확인하였다.

LCP 공정을 이용한 35 GHz 대역에서의 50ohm 마이크로스트립 라인 연구

김승연(Kim Seung Yeon),유종인(Ryu Jongin) 한국통신학회 2019 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.1

저 부엽 특성을 가진 Χ-Band 도파관 슬롯 배열 안테나

정재웅(Jae-Woong Jung),유종인(Jongin Ryu) 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

본 논문에서는 저 부엽 특성을 가진 X-Band 용 16×1 도파관 슬롯 배열 안테나를 설계하고 시뮬레이션을 통해 특성을 확인하였다. 제안된 안테나는 급전 도파관의 Inclined 슬롯을 통해 방사 도파관으로 에너지가 전달되어 방사 슬롯을 통해 에너지가 방사되는 구조이다. 도파관 중심선에서부터 슬롯까지의 거리인 Offset에 Dolph-chebyshev 진폭 분포 계수를 적용하여 시뮬레이션을 통해 파라미터들을 최적화하였으며, 안테나 Gain은 18.6dB, Sidelobe level은 -21.0 dB의 특성을 확인하였다.

LCP 기판을 이용한 35GHz대역 수동소자 구현

이지연(Lee Ji Yeon),유종인(Ryu Jongin),이재영(Lee Jae Young) 한국통신학회 2020 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.2