"+"자 공진기와 용량성 결합을 이용한 초광대역 대역 통과 여파기

Abstract

본 논문에서는 급격한 감쇄율 특성을 갖는 독창적인 초광대역(UWB: Ultra Wideband) 스트립라인 대역 통과 여파기(BPF)를 소개한다. 초광대역의 특성은 기본적으로 "+"자 공진기와 주 전송 선로간의 용량성 결합으로부터 얻어진다. "+" 자 공진기는 <TEX>${\lambda}/2$</TEX>의 전송 선로의 중심에 두 개의 스터브를 병렬 연결된 구조를 가진다. 하나는 <TEX>${\lambda}/8$</TEX> 단락 회로 스터브로 <TEX>${\lambda}/2$</TEX> 전송 선로의 상측에 연결되고, 다른 하나는 <TEX>${\lambda}/8$</TEX> 개방 회로 스터브로 <TEX>${\lambda}/2$</TEX> 전송 선로의 하측에 연결된다. 이 두 개의 스터브들은 통과 대역의 하단과 상단의 차단주파수에서 두 개의 감쇄극을 제공한다. "+" 자 공진기 상측에 위치하여 용량성 결합을 이루는 주 전송 선로는 입력과 출력 선로에 또 한 번의 <TEX>${\lambda}/4$</TEX> 길이의 용량성 결합을 하여 통과 대역 하부과 상부의 저지 대역에서 원하지 않는 신호를 억압하기 위해 구성하였다. 본 여파기는 미국에서 허가한 초광대역(3.1~10.6 GHz)의 대역에서 선택도가 우수한 대역 통과 특성을 얻기 위해 2.4 GHz와 11.1 GHz에서 81 dB/GHz와 86 dB/GHz의 기울기를 제공하는 두 개의 전송 영점(감쇄극)을 갖도록 설계되었다. 본 여파기는 유전상수 7.8을 갖는 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 그린테이프로 제작되었다. 측정 결과는 HFSS 해석 결과와 거의 일치하였다. 통과 대역에서 0.7 dB 이하의 삽입 손실과 14 dB 이상의 반사 손실이 측정되었다. 중심 주파수 군 위상 지연은 0.27 ns이고, 통과 대역에서 군 위상 지연의 변화량은 0.5 ns 이하이다. 본 여파기의 크기는 <TEX>$6{\times}18{\times}0.6\;mm^3$</TEX>이다. This article introduces a novel ultra wideband(UWB) bandpass filter(BPF) with sharp roll-off characteristics in stripline structure. The UWB characteristic is basically obtained from capacitive coupled cross resonator. The resonator has <TEX>${\lambda}/2$</TEX> length. And at the center of the resonator, two stubs are loaded, one is a <TEX>${\lambda}/8$</TEX> short-circuited stub and the other is a <TEX>${\lambda}/8$</TEX> open-circuited stub. The two stubs provide two attenuation poles at lower and upper cutoff frequencies. For input and output lines, two identical capacitively coupled lines have been installed to suppress the unwanted signals in the lower and upper stopbands. The filter has been designed for the U.S. UWB band(3.1~10.6 GHz) with two transmission zeros at 2.4 and 11.1 GHz. The filter has been realized with Low Temperature Core-fired Ceramic(LTCC) green tape which has the dielectric constant of 7.8. Measurement results agree well with HFSS simulation results. Insertion loss less than 0.7 dB and return loss better than 14 dB in the pass band have been measured. The group delay in the center frequency is 0.27 ns and the group delay variation within pass band is less than 0.5 ns. The size of the filter is <TEX>$6{\times}18{\times}0.6\;mm^3$</TEX>.