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변형된 원형 버섯 구조의 0차 공진을 이용한 메타 재질 대역 통과 여파기의 설계
장건호(Geonho Jang),강승택(Sungtek Kahng) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.8
본 논문에서는 변형된 원형 버섯 구조의 메타 재질을 이용하여 새로운 대역 통과 여파기의 설계법을 제안한다. 0차 공진(Zeroth-Order Resonance: ZOR) 특성을 보이는 반원 형태의 버섯 구조 셀을 공진기로 이용하며, 각각의 이웃하는 0차 공진기 사이에 갭을 두어 용량성 결합을 유도한다. 제안된 메타 재질 대역 통과 여파기 설계법은 회로 해석 및 3차원 모의 실험과 측정을 통하여 해석 및 설계 목표와 비교 분석되어 그 타당성을 증명하였다. 0차 공진의 특수한 전계 분포 및 분산도를 통하여 메타 재질임을 증명하였으며, 대역 통과 여파기의 소형화에 대하여도 논의된다. In this paper, the design of a new bandpass filter based on the modified circular mushroom metamaterial structure is proposed. In detail, half circular mushroom cells are used as the zeroth order resonators(ZOR), and an intermediate gap is adopted to introduce the coupling between neighboring ZOR resonators. The proposed bandpass filter design is validated by the circuit and 3D EM simulations and measurements compared to the target specifications, and the metamaterial properties are proved by the ZOR field distributions and dispersion diagram. Also, the effect of size reduction is addressed.
채널간 격리도와 주파수 선택도를 높인 0차 공진 이중대역 대역통과 여파기의 설계
장건호(Geonho Jang),강승택(Sungtek Kahng) 한국정보기술학회 2010 Proceedings of KIIT Conference Vol.2010 No.-
본 논문에서는 Composite right/Left-handed(CRLH)구조의 공진기의 병열연결을 이용하여 이중대역 특성을 나타내는 대역통과 여파기의 설계를 소개한다. 구현을 위해서 메타재질(Metamaterial)의 0차 공진모드를 이용하여 공진기를 설계하고 각각의 공진기의 연결에 인버터 이론을 적용하여 설계하였다. UHF(900㎒)와 ISM(2.4㎓)대역에서 공진 특성이 나타나도록 설계하였다. 전송영점이 발생하여 저지대역을 개선하는 특성 등이 제안되는 기법은 모의시험과 측정을 통하여 성능을 검증하였다. This paper propose the design of a dual-band band-pass filter based on the composite right/left-handed(CRLH) meta material structure. In detail, subwavelength resonators are realized through the zeroth order resonance (ZOR), and inverter structures are proposed to control the coupling between neighboring ZOR resonators. Resonators are connected in parallel and operated at UHF(900㎒) and ISM(2.4㎓) band respectively. The proposed filter generates the transmission zero in stopband and the channel isolation and selectivity are improved. This work is validated by the EM predictions and measurement.
직각 링과 용량성 결합된 마이크로스트립 패치 구조의 새로운 2차원 메타 재질 구조 CRLH 0차 공진 안테나의 설계
장건호(Geonho Jang),강승택(Sungtek Kahng) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.2
본 논문에서는 Metamaterial CRLH 구조 기반의 0차 공진현상이 발생되는 새로운 직각 패치 안테나가 제안된다. 일반 마이크로스트립 패치 구조의 기본 공진 모드인 반파장 공진이나 반파장 공진의 양의 정수배가 아닌 구조 전체에 전계가 같은 위상을 갖게 하면서, 기존에 발표된 다수의 금속 쎌들이 일렬 연결된 1차원 0차 공진 안테나의 구조와 달리 금속 패치 주위에 하나의 용량성 결합 직각 링만을 부착하는 구조를 제안하는 것이다. 2.4 ㎓에서 0차 공진 특성을 갖도록 설계된 등가회로에 따른 물리 구조의 치수들이 입력된 3차원 전자장 분석기에서 안테나의 성능에 대한 모의시험을 수행한다. 설계 결과 2.4 ㎓에서 공진점을, 그리고 이득과 효율은 각각 5 ㏈와 98 %를 얻었다. 또한 본 논문이 제안하는 안테나가 마이크로스트립 패치 안테나의 장점인 lowprofile과 모노폴 안테나의 장점인 전방향 패턴을 동시에 가지는 특징이 논의된다. In this paper, a novel rectangular patch antenna is proposed to have Zeroth Order Resonance(ZOR) generated based on the Metamaterial Complosite Right- and Left-Handed(CRLH) structure. Making the in-phase electric field over the entire antenna other than a half-wavelength as the fundamental resonance mode of a standard microstrip patch or its positive multiple, the metallic patch is suggested to be capacitively coupled with only one surrounding rectangular ring, different from the previous 1D ZOR antennas commonly having several metal cells in line. The performance of the proposed antenna is simulated by a 3D field solver that inputs the sizes of the physical structure corresponding to the equivalent circuit designed to have ZOR at 2.4 ㎓. Consequently, the resonance frequency, the gain and the antenna efficiency are observed 2.4 ㎓, 5 dB and 98 %, respectively. Besides, the important property of the proposed antenna is addressed as the combination of the low profile as an advantage of microstrip patch antennas, and the omni-directional field pattern typical of monopole antennas.
Sungtek Kahng,Geonho Jang 한국전자파학회JEES 2013 Journal of Electromagnetic Engineering and Science Vol.13 No.4
A novel compact and low-loss VHF bandpass filter is presented with enhanced stopband performance using metamaterial zeroth order resonator (ZOR) characteristics. An in-line ZOR filter is initially suggested and changed to have transmission zeros (TZs) due to source-load coupling for effective improvement of the isolation from UHF wireless channels. The proposed filter is smaller than 1/10 of the conventional filters in terms of size and has relatively very low insertion loss (< 1 dB for the electromagnetic (EM) simulation and < 3 dB for the measurement) and return loss (<-20 dB) in the passband due to the approximately 80% size reduction and the higher isolation in the stopband due to the TZs. The circuit and EM simulation are in good agreement with the measurements.