짧은 천이길이를 갖는 Ku-대역 감소단축도파관 대 마이크로스트립 모드 변환기

Abstract

본 논문에서는 짧은 천이길이를 갖는 감소단축도파관(redured-height waveguide) 대 마이크로스트립 모드 변환기(mode converter)를 설계하였다. 모드 변환기는 E-평면 프로브를 이용한 모드 변환기와 변형된 임피던스 변환기로 구성되어진다. E-평면 프로브를 이용한 모드 변환기는 50 ohm 릿지(ridge) 도파관의 릿지 상단에 단락된 프로브를 이용하여 설계하였다. 이 모드 변환기에 이용된 50 ohm 릿지 도파관과 감소단축도파관을 연결하기 위해 변형된 임피던스 변환기를 설계하였다. 이와 같이 구성된 전체 모드 변환기의 대역을 넓히기 위해, 두 구조의 결합도를 조정하였다. 저손실 및 Ku-대역 전체에서 동작하도록 구조를 최적화한 후 모드 변환기를 제작하였다 제작된 2개의 모드 변환기를 직접 연결(thru)한 S-파라미터와 모드 변환기 사이에 라인(line) 도파관을 삽입한 후 S-파라미터를 측정하였다. 측정된 2개의 S-파라미터를 이용하여 단일 모드 변환기의 성능을 추출하였다. 이렇게 추출된 모드 변환기의 성능은 커텍터 손실을 포함하고 있어, 커백터 손실을 측정하여 보상하였다. 모드변환기는 직각구조로 7.2 mm의 천이길이를 가지며, 중심 주파수에서 0.12 dB 삽입 손실과 Ku 전대역에서 10dB 이상의 반사 손실을 갖는 우수한 특성을 보였다. In this paper, we designed a reduced height waveguide(WG) to microstrip mode converter with a short transition length. The mode converter is composed of a mode converter using E-plane probe and a modified impedance transformer. The mode converter was designed using a probe shorted to top of a 50 ohm ridge WG. The modified impedance transformer was designed to connect the mode converter to the reduced height WG. For wide bandwidth operation, the coupling of the two parts was tuned. The structure of the mode converter was optimized for low loss and wide bandwidth, and the optimized mode converter was fabricated. The performance of the mode converter was extracted using the thru and line S-parameters for back-to-back connections, and the connector loss was calibrated. The mode converter has a right angle structure and short transition length, 7.2 mm. The mode converter shows excellent performances; the insertion loss of 0.12 dB at 15 GHz, and the return loss above 10 dB for the full Ku-band.