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맴돌이형 결함접지구조를 이용한 마이크로파 증폭기의 소형화 방법
임종식,정용채,안달,남상욱,Lim, Jong-Sik,Jeong, Yong-Chae,Ahn, Dal,Nam, Sang-Wook 한국전자파학회 2003 한국전자파학회논문지 Vol.14 No.9
맴돌이형 결함접지구조(spiral-shaped defected ground structure, Spiral-DGS)를 이용하여 증폭기의 크기를 줄이는 새로운 방법이 제시되었다. 접지면에 Spiral-DGS를 지니는 마이크로스트립 선로는 동일한 물리적 길이의 표준형 마이크로스트립 선로에 비하여 더 큰 전파지연상수와 전기적 길이를 갖는다. 또한 대역저지여파기와 같이 특정한 대역에서 우수한 차단 특성을 갖는다. 이 차단 대역이 증폭기의 하모닉을 차단하는데 사용된다. 입,출력 정합회로 내에서 Spiral-DGS가 삽입된 선로의 길이는 원래의 선로 길이의 39 %와 44 %에 불과하다. 그러나 소형화된 증폭기의 측정된 S-파라미터는 원증폭기의 S-파라미터와 잘 일치한다. 소형화된 증폭기의 측정된 2차 하모닉의 크기는 원증폭기보다 최소한 10 dB 이상 더 작다. 3차 하모닉 제거를 위한 Spiral-DGS가 같은 방법으로 증폭기 소형화에 적용되는데, 25 dB 이상의 3차 하모닉 차단 효과를 보인다. A new method to reduce the size of microwave amplifiers spiral-shaped defected ground structure(Spiral-DGS) is proposed. A microstrip line having Spiral-DGS on the ground plane produces increased slow-wave factor and electrical length for the fixed physical length. In addition, it provides an excellent rejection characteristic for a finite frequency band like band rejection filters. The rejection band is used for rejecting harmonic components of amplifiers. The reduced microstrip line lengths in matching networks by Spiral-DGS are 39 % and 44 % of the original ones in input and output matching networks, respectively. It is shown that the measured S-parameters of the reduced amplifier agree well with those of the original amplifier. The measured second harmonic of the reduced amplifier is much less than that of the original amplifier by at least 10 dB. The same technique is applied to reject the third harmonic using the proper Spiral-DGS for the third harmonic frequency. The measured third harmonic is smaller than that of the original amplifier by 25 dB.
임종식,박준석,김철수,이영택,안달,남상욱,Lim, Jong-Sik,Park, Jun-Seok,Kim, Chul-Soo,Lee, Young-Tak,Ahn, Dal,Nam, Sang-Wook 한국전자파학회 2002 한국전자파학회논문지 Vol.13 No.5
본 논문은 마이크로스트립이나 코플래너 웨이브가이드와 같은 평면형 전송선로의 접지면에 결함 접지 구조(defected ground structure, DGS)를 식각하여 증폭기 의 길이를 줄이는 방법을 제시한다. DGS에 기인하여 발생하는 부가적인 등가의 L-C 성분에 의하여 전파 지연 특성이 표준형 전송선로보다 더욱 크게 나타나는데, 이로 인하여 DGS를 포함한 전송선로의 전기적 길이가 DGS가 없는 동일한 물리적 길이의 전송선로보다 더욱 길다는 점을 이용한다. 즉, 동일한 전기적 길이를 유지하기 위하여 DGS를 삽입한 후 전송선로의 물리적 길이를 줄일 수 있다는 것이 본 논문에서 이용하는 주개념이다. 원래의 전송선로가 증폭기 정합회로의 어느 부분이라고 할 때, DGS를 삽입하고 물리적 길이를 줄임으로써 전기적 길이를 원래 선로와 같게 맞추면 원증폭기의 정합과 성능을 그대로 유지할 수 있다. 제시된 방법을 검증하기 위하여 마이크로스트립, CPW 각각에 대하여 원증폭기를 제작하고, 다시 DGS를 이용하여 길이를 줄인 증폭기를 제작하였다. 그리고 이들 증폭기 정합회로에 포함된 원래의 전송선로와 DGS를 삽입하여 길이를 줄인 전송선로도 각각 제작하였다. 측정된 결과들은 DGS에 의하여 길이가 줄어든 증폭기의 성능이 원증폭기의 성능과 거의 같음을 보여주고 있다. 또한 DGS를 삽입하여 길이를 줄여준 전송선로의 측정된 전기적 길이도 원선로와 거의 유사함을 보여주고 있다. This paper presents a new method, which uses defected ground structure (DGS) on the ground planes of planar transmission lines such as microstrip and coplanar waveguide (CPW), to reduce the size of amplifiers. The main idea can be summarized as follow; DGS on the ground plane of microstrip or CPW line shows an increased slow-wave effect due to the additional equivalent L-C components. So the electrical length of the transmission line with DGS is longer than that of the standard transmission line for the same physical length. Then, the length of the transmission line with DGS can be shortened in order to maintain the original electrical length to be the same. This leads the matching of the original amplifier to be kept. In order to show the proposed method is valid, two kinds of amplifiers, the original amplifier and reduced amplifier, are fabricated, measured, and compared using both microstrip and CPW. The measured performances of the reduced amplifiers with DGS are quite similar to the ones of the original amplifiers for both microstrip and CPW amplifiers, even though the size of matching networks of the amplifiers with DGS are much smaller than those of the original amplifiers.
신호-접지 교차구조를 이용한 소형화된 CPW 월킨슨 분배기 구조의 발룬
임종식,양회성,김동주,정용채,안달,김광수,Lim Jong-Sik,Yang Hoe-Sung,Kim Dong-Joo,Jeong Yong-Chae,Ahn Dal,Kim Kwang-Soo 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.8
본 논문에서는 소형화된 CPW(Coplanar Waveguide) 발룬을 제안한다. 제안된 발룬에는 신호선-접지선 교차구조가 CPW전송 선로의 중앙 신호선과 양쪽 접지면 사이에 존재하여 180도의 위상차를 만들어 준다 따라서 물리적 길이가 $3{\lambda}/4$인 전송 선로가 ${\lambda}/4$의 길이로 줄어들어도 전기적 길이는 270도를 유지하므로 회로의 소형화가 가능하다. 이것은 종래에 제안된 월킨슨 분배기 구조의 발룬이 월킨슨 분배기 구조를 구성하기 위하여 한쪽 단자 방향으로 $3{\lambda/4$ 길이의 전송 선로를 필요로 하였다는 사실과 비교될 수 있다. 본 논문에서는 또한 CPW 선로의 신호선-접지선 교차 구조가 지니는 180도의 위상차를 측정으로 확인하고 그 결과를 함께 제시한다. In this paper, a novel sized-reduced CPW(Coplanar Waveguide) balun is proposed. It has a crossing structure between signal line and ground planes of CPW transmission line for the $180^{\circ}$ phase inversion. The$3{\lambda}/4$ CPW transmission line is reduced to ${\lambda}/4$ in physical length while the electrical length is preserved to $270^{\circ}$ by the $180^{\circ}$ phase inverting structure, while the previous balun by Lim et at. has a long $3{\lambda}/4$ transmission section to from the Wilkinson divider structure having out of phase between output ports. In addition, the measured data which show the crossing structure has the wanted $180^{\circ}$ phase change is presented in this work.