분리된 링형 DGS 공진기의 등가 파라미터 모델링

문승민,김기래,Mun, Seung-Min,Kim, Gi-Rae 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.10

본 논문에서는 발진기의 위상잡음을 개선하고 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)에 적용 가능하도록 설계된 분리된 링형 DGS(Defected Ground Structure)공진기를 제안한다. 이것은 평면형 공진기로서 소형화 설계가 용이하고 상대적으로 높은 Q 값을 갖는다. 공진기를 이용하여 초고주파 발진기를 설계할 때 공진기의 등가 파라미터를 모델링하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 발진기의 설계에 필요한 공진기의 등가회로 파라미터를 공진기의 측정된 특성 값으로부터 수식적으로 계산하는 방법을 나타내었다. 방법을 검증하기 위해 공진주파수가 5.8 GHz인 링형 DGS 공진기를 제작하여 특성을 측정하고 등가 파라미터를 계산하였고, 이 결과를 ADS 도구를 이용하여 시뮬레이션한 결과와 비교하여 일치함을 보였다. In this paper, the open ring type DGS(Defected Ground Structure) resonator, applicable to MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit), is proposed to improve phase noise characteristics of RF oscillator. This resonator is planar type, therefore, it easy to design miniaturrized., and takes relatively high Q value. Modeling the equivalent parameter of resonator is needed, when designing the RF oscillator with resonator. The mathematical method to solve the equivalent parameter of the resonator from the measured results of resonator is introduced in this paper. To verify the method, DGS resonator with 5.8 GHz center frequency is fabricated, for measuring characteristics and calculating the equivalent parameter. The result from this process is compared with the data of the ADS simulation, and as a result both were identical.

슬롯결합 커패시터 공진기를 이용한 Nacl 수용액 농도 검출

윤기호 한국융합학회 2018 한국융합학회논문지 Vol.9 No.11

본 연구는 준 마이크로파 대역에서 슬롯(slot) 결합 커패시터 공진기를 이용하여 Nacl 수용액의 농도변화를 감지할 수 있는 고감도 센서를 제안하였다. 센서에 적용되는 공진기는 마이크로스트립 선로의 접지 면을 활용하여 유도성 슬롯 (inductive slot)과 연결된 평행판 커패시터로 구성된다. 농도변화에 따른 유전특성 측정데이터를 기반으로, 농도변화가 확연 히 드러나는 UHF 대역에서 공진주파수가 정해졌으며, 평행판 커패시터 내에 Nacl 수용액이 삽입된다. 시뮬레이션을 토대로 제안된 공진기를 설계하여 제작하였다. 농도 변화를 0 mg/dl에서 400 mg/dl까지 100 mg/dl 단계로 실험하였고, 전송 산란 계수( S21 )가 측정되었다. 실험결과 각 단계별 최소 1.8 dB( S21 )의 변화를 얻음으로써 Nacl 수용액에서 농도검출 센서에 적용 가능함을 입증하였다. In this paper, we proposed a high sensitivity sensor that can detect the concentration change of Nacl aqueous solutions by using a slot coupling capacitor resonator in sub-microwave band. The resonator applied to the sensor consists of a parallel plate capacitor connected to an inductive slot utilizing the ground plane of the microstrip line. Based on the measurement data of the dielectric characteristics according to the concentration change, the resonance frequency was determined in the UHF band where the concentration change is evident and the Nacl aqueous solution is inserted into the capacitor. Based on the simulation, the proposed resonator was designed and fabricated. The concentration level was varied from 0 to 400 mg/dl as 100 mg/dl step, and the transmission scattering coefficient ( S21 ) was successfully measured. Experimental results show that it is applicable to the concentration detection sensor in Nacl aqueous solution by obtaining minimum 1.8 dB( S21 ) at each step.

단락형 스터브를 이용한 이중모드 공진기의 필터 응용을 위한 수식적 해석

노순국(Sun Kuk Noh),윤태순(Tae Soon Yun) 한국전자통신학회 2018 한국전자통신학회 논문지 Vol.13 No.2

본 논문에서는 이중모드 공진기를 필터로 활용하기 위해 단락형 스터브로 구현되는 이중모드 공진기에 대해 인버터 값 및 특성을 수식적으로 해석하였다. 인버터 값은 공진기와 단락형 스터브의 임피던스 및 전기적 길이의 함수로 주어지며, 각각 제곱근의 함수로 비례 증가하는 특성을 가진다. 또한, 공진기의 임피던스 및 리플이 증가할수록 인버터 값이 감소하는 특성을 보였다. 필터의 대역폭은 리플의 크기 및 임피던스 비에 따라 증가하였다. 또한, 설계 임피던스에 따라 필터의 중심주파수가 이동되는 것을 확인하였다. 계산식의 확인을 위해 공진기와 스터브의 임피던스를 각각 70.7Ω, 56.56Ω으로 하여 인버터 값을 계산하고 중심주파수 이동 특성을 반영하여 필터를 설계하는 예를 제시하였다. In this paper, the value of inverter and the characteristics of the dual-mode resonator with the shunt-stub are analyzed and calculated. The value of inverter is function of the impedances and electrical lengths of the resonator and shunt-stub. According to suggested equation, the value of inverter is increased for the square root function. And the value of inverter is decreased as higher impedance of resonator and higher ripple. The bandwidth of the filter is increased as the ripple and the impedance ratio. Also, the center frequency of the filter is shifted as designed impedance. In order to show the designed method, the filter with the resonator’s and stub’s impedances of 70.7Ω and 56.56Ω, respectively, is suggested by example.

재구성이 가능한 고품위 광결정 공진기

김명기,이용희 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.5

본 논문에서는 파장 크기의 광결정 공진기를 원하는 위치에 구성할 수있게 하는 재구성 광결정 공진기에 대한 최근 연구 결과들을 소개한다. 재구성 광결정 공진기는 극도로 휘어진 극미세 광섬유와 광결정 구조를결합시키는 과정에서 국소적으로 새롭게 형성되는 공진 현상을 기반으로한다. 일반적으로 극미세 광섬유를 광결정 박막근처로 접근시키면,광결정 박막의 유효 굴절률이 조금 변화하는 효과가 발생된다. 본연구에서는 포물선 형태로 휘어진 극미세 광섬유를 광결정 도파로에접촉시킬 경우, 이 효과에 의하여 Gausssian 형태의 광자 우물이 접촉점부근에 형성됨을 발견하였다. 실질적인 광자우물의 생성 여부는 이 속에존재하는 새로운 공진 모드들을 예측된 공진파장에서 측정하는 방법으로확인하였다. 또한, 극미세 광섬유의 곡률반경을 변화를 통하여공진모드의 파장을 수 나노미터 정도까지 변화시킬 수 있다는 응용성이기대되는 사실도 함께 관찰하였다. 이렇게 재구성이 가능한 극미세공진기는 고진공 챔버에서나 가능했던 공진기 양자동역학 연구를 반도체칩 형태에서 수행할 수 있게 하는 핵심소자로 발전할 가능성을 지니고있다. In this article, we introduce a reconfigurable photonic crystal resonator whose physical position can be redefined repeatedly. This reconfigurable resonator consists of a highly-curved microfiber and a triangular photonic crystal waveguide. We found that, when a curved microfiber was in contact with a photonic crystal waveguide,a Gaussian-shaped photonic well was formed in the vicinity of the point of contact. We confirmed the new resonant modes by observing their lasing behaviors. The resonant wavelength of the reconfigurable cavity could be tuned by changing the radius of curvature of the microfiber. This reconfigurable photonic crystal resonator's physical and spectral controllability will be advantageous in employing a single quantum dot inside a wavelength-scale cavity.

최적의 다중모드 간섭기로 결합된 직사각형 링 공진기

김두근(Doo Gun Kim),최운경(Woon-Kyung Choi),최영완(Young-Wan Choi),이종창(Jong Chang Yi) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.44 No.11

본 연구에서는 광집적회로를 구성하기 위해서 InP 기판위에 아주 작은 다중모드 간섭기를 결합기로 사용하고, 직사각형 링 공진기 내부는 전반사 거울로 구성된 필터를 제작하여 그 특성을 측정 분석하였다. 최적의 다중모드 간섭기의 길이와 폭은 110 ㎛와 9 ㎛로 하여 빛이 광 도파로를 따라 진행할 때 링으로 결합되는 파워를 높였다. 링 공진기 내부의 광도파로와 전반사 거울에서의 손실을 보상하기 위해서 링 공진기 내부에 길이가 120 ㎛인 반도체 광 증폭기를 집적하였다. 측정된 공진기의 FSR는 대략 2 ㎚ (244 ㎓)이고 소광비는 13 ㏈이다. 또한 곡선 피팅에 의해서 파워 결합력은 대략 42%를 얻을 수 있었다. 이러한 조건에서 임계 결합을 얻기 위해서는 2.4 ㏈의 공진기 내부 손실이 요구된다. We characterized the properties of the fabricated filter with the total internal reflection mirror (TIR) in the rectangular ring resonator and very small multimode interference (MMI) couplers on an InP material platform for photonic integrated circuits. Coupling power in and out of a resonator is increased by using an optimum MMI length of 110 ㎛ and a width of 9 ㎛, respectively. The semiconductor optical amplifier with the length of 120 ㎛ is integrated in the resonator to compensate the loss of the internal waveguide and the TIR mirror. A free spectral range of approximately 2 ㎚ (244 ㎓) is observed with an on-off ratio of 13 ㏈. The curve fitting also yields the power coupled per pass as 42%. To reach critical coupling at this coupling level would require a round trip loss of about 2.4 ㏈.

결합 접지면 구조의 사각 분리형 링 공진기의 등가 653회로 모델링 해석

문승민,김기래,윤중한,최영규,Mun, Seung-Min,Kim, Gir-Re,Yoon, Joong-Han,Choi, Young-Kyo 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.6

본 논문에서는 MMIC(: Monolithic Microwave Integrated Circuit) 설계에 적용 가능한 결함 접지면 구조의 사각 분리형 링 공진기를 제안한다. 본 논문에서는 공진기의 등가회로 파라미터를 공진기의 측정된 특성 값으로부터 수식적으로 계산하는 방법을 나타내었다. 본 논문에서 제안하는 방법을 검증하기 위해 공진주파수가 2.95 GHz인 결함 접지면 구조의 사각 분리형 링 공진기를 제작하여 특성을 측정하고 그것을 본 논문의 방법대로 등가 파라미터를 계산하였다. 이 결과를 시뮬레이션한 결과와 비교하여 일치함을 보였다. In this paper, the Square Split Ring Resonator(: SRR) of Defected Ground Structure(: DGS), applicable to MMIC(: Monolithic Microwave Integrated Circuit) design, is proposed. The mathematical method to solve the equivalent parameter of the resonator from the measured results of resonator is introduced in this paper. To verify the method, SRR-DGS resonator with 2.95 GHz center frequency is fabricated, for measuring characteristics and calculating the equivalent parameter. The result from this process is compared with the data of the ADS simulation, and as a result both were identical.

광학적 방법을 통한 마이크로 역학 소자의 공진주파수 측정법과 이를 이용한 마이크로 캔티레버 공진기의 질량 변화 연구

김학성,이상욱,Kim, Hak-Seong,Lee, Sang-Wook 한국진공학회 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.1

마이크로미터 크기의 역학적 공진기의 제작과 그 공진 주파수 변화를 이용하여 질량 변화량을 측정하는 방법에 대해 연구 하였다. 공진기의 공진 주파수를 측정하기 위해서 레이저의 간섭효과를 이용한 광학적 측정법을 사용하였는데 이 방법은 나노미터 스케일의 변위까지 감지할 수 있을 정도로 매우 감도가 높은 측정법이다. 공진기는 압전 세라믹(piezo ceramic) 위에 원자현미경(atomic force microscope)의 캔티레버를 붙여서 만들었는데 이 방법은 압전판이 캔티레버의 공진 주파수로 진동할 때 캔티레버의 변위가 가장 크게 변화됨을 이용한 것이다. 또한, 전자 빔 증착기(e-beam evaporation system)를 사용하여 금을 캔티레버 위에 증착하여 질량을 변화시킨 후에 질량 변화량에 따른 공진주파수의 변화량을 측정하였다. 이 공진기는 질량센서의 역할을 수행할 수 있으며 수 마이크로그램을 감지할 수 있는 감도를 가짐을 확인하였다. We have developed the detection method of the resonance frequency of micro/nano mechanical resonator using optical method. The optical interferometery method enabled us to detect the displacement change of resonators within several nm scale. The micro mechanical resonator was produced by attaching a micro mechanical cantilever to a piezo ceramic. The mass of cantilever was increased by evaporating Au using electron beam evaporator and the mass variation was estimated by detecting the resonance frequency changes.

인터디지털 헤어핀 공진기를 이용한 UTIS용 저 위상잡음 발진기 설계

정태성,이현욱,권성수,이명길,이종철,윤기철 한국ITS학회 2012 한국ITS학회논문지 Vol.11 No.5

단 방향 단일모드 발진 반도체 사각 링 공진기의 광 특성 연구

이진웅,이정우,김영훈,현경숙,Lee, Jin-Woong,Lee, Jung-Woo,Kim, Young-Hoon,Hyun, Kyung-Sook 한국광학회 2016 한국광학회지 Vol.27 No.5

We report on the parameter-dependent optical characteristics of the unidirectional single-mode lasing square ring cavities. Using the taper-step section in the square cavities, the resonant direction can be selected and we characterize the optical losses by changing the taper lengths. Various kinds of square ring cavities are fabricated, based on InGaAsP/InGaAs multiple quantum well semiconductor materials. From the experimental results we obtain the optimized taper length for a given device structure, while maintaining unidirectional single-mode lasing. 본 연구에서는 단일모드 사각형 링 공진기에 테이퍼-스텝 구조를 적용하여 단 방향 발진을 구현하였으며, 다양한 테이퍼-스텝 구조 변수를 갖는 소자를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 소자는 InP기판을 기반으로 성장된 InGaAsP/InGaAs 다중 양자 우물구조의 반도체에 제작하였으며, 제작된 소자의 출력과 광 손실을 측정하였다. 이를 바탕으로 주어진 반도체 에피 구조와 단일모드 사각 링 공진기에서의 최적화된 구조 변수를 도출할 수 있었다.

High-Q $Yba_2Cu_3O_{7-\delta}$ 고온초전도체 공진기를 이용한 주파수 튜닝이 가능한 고성능 발진기 제작

양우일,이재훈,허정,이상영,Yang Woo Il,Lee Jae Hun,Hur Jung,Lee Sang Young 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.7

위상잡음(phase noise)이 작은 발진기(oscillator)는 주파수 대역의 효율적 활용과 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 통신 시스템의 구축과 Doppler 효과를 이용하는 RADAR의 제작을 위한 핵심소자로서 발진기의 위상잡음은 공진부의 loaded Q($Q_{L}$)값이 클수록 작아진다. 본 논문에서는 고온초전도 $YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$(YBCO) 박막을 사용하여 $TE_{011}$ 모드 고온초전도 YBCO-루타일 공진기를 제작하고 이 공진기가 공진단으로 사용된 발진기 특성의 시뮬레이션, 발진기 제작 및 위상잡음 측정 연구를 수행하였다. 23.5 K 및 $TE_{01\delta}$ 모드 공진주파수인 8.545 GHz에서 $Q_{L}$=180000 인 고온초전도 YBCO-루타일 공진기를 사용하여 제작된 발진기의 위상잡음은 1 KHz offset에서 -104.8 dBc/Hz 정도의 매우 작은 값을 지님을 확인하였다. Piezoactuator를 이용한 상온에서의 발진기 주파수의 튜닝 결과를 제시하고, 이러한 공진기가 사용된, 튜닝 가능한 고성능 발진기의 제작 가능성에 대해 논의하였다. We investigated the phase noise of an oscillator with a extremely high-Q resonator used as the resonant element. A TE$_{011}$ mode rutile-loaded resonator with high-temperature superconductive (HTS) $YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$(YBCO) films used as the endplates is prepared for this purpose. At 23.5 K, the unloaded Q and the loaded Q are 863000 and 180000, respectively. The phase noise of -104.8 dBc/Hz at 1 KHz offset was observed for the oscillator having a resonator with $Q_{L}$ =180000 at the $TE_{01\delta$ mode resonant frequency of 8.545 GHz at 23.5 K Such oscillators with very low phase noise are expected to be used for building up communication systems capable of efficient use of the frequency band and high-speed data transmission as well as for Doppler radars. Frequency tuning could be realized for the resonator by using a piezoactuator Applicability of the tunable rutile resonator for fabricating tunable oscillators of high performances is discussed.