CPW 급전 이중 다이폴 준-야기 안테나 설계

여준호,이종익 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.11

A method for designing a DDQYA fed by a CPW is proposed in this paper. The proposed CPW-fed DDQYA consistsof two series-connected strip dipoles, a ground reflector, and a strip-pair director. Instead of the conventional microstripfeed line in which the signal line is located on the substrate opposite to the antenna, a CPW is used because CPW islocated on the same side with the antenna, and so the fabrication is easy. The strip-pair director is composed of twohorizontally-separated strips, and it is added above the second dipole to enhance the gain in the high frequency region. A prototype of the proposed CPW-fed DDQYA is fabricated on an FR4 substrate. The fabricated antenna has a frequencyband of 1.66—3.38 GHz(68.3%) for a voltage standing wave ratio < 2, and measured gain ranges 5.0—7.3 dBi over afrequency band of 1.60—2.90 GHz. 본 논문에서는 동일면 도파관(coplanar waveguide: CPW)으로 급전되는 이중 다이폴 준-야기 안테나(doubledipolequasi-Yagi antenna; DDQYA)에 대한 설계 방법을 제안하였다. 제안된 CPW-급전 DDQYA는 직렬로 연결된두 개의 스트립 다이폴 안테나, 접지 반사기, 스트립-쌍 도파기로 구성된다. 신호선이 안테나의 반대쪽 기판에 위치하는 기존의 마이크로스트립 급전선로 대신에 CPW를 사용하여 안테나와 동일면에 급전선로가 위치하여 제작이 용이하다. 스트립-쌍 도파기는 두 개의 수평으로 분리된 스트립들로 구성되며, 고주파수 영역에서 이득을 높이기 위해두 번째 다이폴 위에 추가하였다. 제안된 CPW-급전 DDQYA 안테나를 FR4 기판에 제작한 결과, 1.66—3.38GHz(68.3%) 대역에서 전압 정재파비가 2 이하로 측정되었고, 이득은 1.60—2.90 GHz 대역에서 5.0—7.3 dBi로 5dBi 이상을 유지하는 것을 확인하였다.

도플러 레이더 시스템용 VCO 설계 및 제작

김용환,김현진,민준기,유형수,이형규,홍의석 한국ITS학회 2005 한국ITS학회논문지 Vol.4 No.2

본 논문에서는 도플러 레이더 시스템의 신호원이 되는 전압제어 발진기를 설계 및 제작하였다. 제안된 VCDRO는 CPW라인 형태를 이용하여 동조시키는 새로운 방법을 이용하였다. 유전체 공진기 기판 됫면에 바랙터 다이오드가 실장된 /2 길이를 갖는 CPW 회로를 구현하여 유전체공진기와 커플링을 시켰다. 바랙터 다이오드는 CPW 한쪽 끝에 실장을 하였다. 제안된 CPW 동조회로는 여러 개의 다이오드를 실장 할 수 있어 동조대역폭을 쉽게 늘일 수 있다. 동조된 전압제어 발진기는 바랙터 다이오드의 전압을 015V 로 가변시 12MHz 의 동조대역폭을 나타내었다. 제안된 CPW라인으로 동조된 위상고정 유전체 발진기는 10.5250Hz에서16.5dBm의 출력을 나타내었으며, 위상잡음은 -l15dBc/Hz@100kHz,-105dBcHz@10kHz,-102dBc/@1kHz 의 위상잡음 특성을 나타내었다. In this paper, a VCDRO(Voltage Control Dielectirc Resonator Oscillator) for signal source of doppler radar system is designed and fabricated. The proposed VCDRO is made with new tuning mechanism using CPW line. The coplanar waveguide of /2 in length with varactor diode is placed on the metallization side under the dielectric resonator and coupled to it. Tuning varactor diode is mounted at one end of the CPW. The proposed circuit tuned by a CPW allows one more varactor diode to be mounted on the optimized CPW, where a greater sensitivity of frequency tuning is needed. With varying the biasing voltage for the varactor diode from 0 V to 15 V, output frequency tuning of 12 MHz is obtained. The PLDRO exhibits output power of 16.5 dBm with phase noise in the phase locked state characteristic of -115 dBc/Hz at 100 Hz, -105 dBc/Hz at the 10 kHz, and -102 dBc/Hz at 1 Hz offset from 10.525 GHz , respectively.

평면형 Fin-line 테이퍼를 이용한 사파이어 기반의 94 ㎓ CPW-구형 도파관 변환기

문성운(Sung-Woon Moon),이문교(Mun-Kyo Lee),오정훈(Jung-Hun Oh),고동식(Dong-Sik Ko),황인석(In-Seok Hwang),이진구(Jin-Koo Rhee),김삼동(Sam-Dong Kim) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.10

본 연구에서는 94 ㎓ 송수신 시스템에 응용이 가능한 평면형 회로 내의 전송 선로 방식의 하나인 CPW(Coplanar Waveguide)와 구형 도파관 간의 신호를 원활히 전달해주는 94 ㎓ CPW-구형 도파관 변환기를 설계하고 제작하였다. 제안된 변환기는 단일 면에 구현된 Fin-line 테이퍼와 Open 타입의 CPW-Slot-line 변환기 구조로 구성되어 있으며, 이는 MMIC의 플립칩 본딩을 위해 기존의 MMIC 기술을 이용하여 단단하고 구부러지지 않는 사파이어(Al2O3)기판위에 구현되었다. Ansoft사의 HFSS 툴을 이용하여 최적화된 Single-section 변환기를 Back-to-back 구조의 지그로 제작하였고 Anritsu ME7808A Vector Network Analyzer 장비를 이용해 85 ∼ 105 ㎓ 대역에서 S-파라미터들을 측정하였다. 측정 결과, 3 ㎜ 길이를 갖는 CPW 의 삽입 손실을 고려하여 94 ㎓에서 약 1.7 ㏈의 삽입 손실과 25 ㏈ 이상의 반사손실을 확인 하였다. We design and fabricate the 94 ㎓ Coplanar waveguide(CPW)-to-rectangular waveguide transition that is transmits signal smoothly between the CPW, which is a popular transmission line of the planar circuits, and rectangular waveguide for the 94 ㎓ transceiver system. The proposed transition composed of the unilateral fin-line taper and open type CPW-to-slot-line transition is based on the hard and inflexible sapphire for the flip-chip bonding of the planar MMICs using conventional MMIC technology. We optimize a single-section transition to achieve low loss by using an EM field solver of Ansoft's HFSS and fabricate the back-to-back transition that is measured by Anritsu ME7808A Vector Network Analyzer in a frequency range of 85 ∼ 105 ㎓. From the measurement and de-embedding CPW with 3 ㎜ length, an insertion and return loss of a single-section transition are 1.7 ㏈ and more than 25 ㏈ at 94 ㎓, respectively.

다단 윌킨슨 구조의 초광대역 CPW 발룬

임종식,박웅희,정용채,안달,오성민,구재진,김광수,Lim Jong-Sik,Park Ung-Hee,Jeong Yong-Chae,Ahn Dal,Oh Seong-Min,Koo Jae-Jin,Kim Kwang-Soo 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.9

Ultra wideband CPW batons are proposed in this paper. The proposed talons are consisted of ultra wideband multi-stage Wilkinson dividers and 'X'-shaped $180^{\circ}$ out-of-phase generator. Bottom-bridges and via-holes are used to connect CPW ground lines instead of the conventional air-bridges which require troublesome manual working in fabrication with HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuits) substrates. The proposed CPW batons have ultra wideband of 3 or $10(=F_{figh}/F_{low})$ theoretically, the wideband characteristics and S-parameters of the basis Wilkinson divider are directly converted to those of the proposed batons. The proposed batons are so compact and small compared to the conventional Wilkinson batons because no additional area for out-of-phase section is required. So the size of the proposed batons is exactly the same as that of the basis Wilkinson dividers. As examples, 3-stage and 7-stage wideband Wilkinson dividers are converted to the proposed batons. Their measured operating bandwidth are $1\sim3GHz$ and $0.8\sim5GHz$, respectively, with excellent matching, isolation and power division performances. The measured magnitude and phase balance errors are ${\pm}0.5dB\;and\;0.45\;dB,\;and\;{\pm}5^{\circ}\;and\;{\pm}10^{\circ}C$ over $1\sim3GHz\;and\;0.8\sim5GHz$, respectively. 본 논문에서는 초광대역 CPW(Coplanar Waveguide) 발룬을 제안한다. 제 안된 발룬에는 초광대역을 위한 다단윌킨슨 전력 분배기 구조와 CPW의 "X"-형태의 $180^{\circ}$의 위상차 생성 구조를 갖는다. 또한 CPW 선로에 필요한 접지간 연결을 위하여 bottom-bridge와 via-hole을 사용하는 방법을 제안하여 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuits) 제작 공정에서 CPW 회로 제작을 편리하게 하였다. 제안된 발룬은 이론적으로 3 또는 10의 초광대역 주파수 대역폭$(=F_{high}/F_{low})$을 갖는데, 윌킨슨 분배기의 초광대역 주파수 특성 과 S-파라미터 특성을 그대로 발룬의 특성으로 전환된다. 제안된 발룬은 $180^{\circ}$ 위상차 생성을 위한 별도의 추가적인 면적을 요구하지 않으므로, 설계의 바탕이 되는 전력 분배기와 같은 크기를 갖는다. 예로써 제작한 3단과 7단 분배기 구조의 발룬은 각각 $1\sim3GHz,\;0.8\sim5GHz$의 주파수 대역에서 우수한 정합 특성, 출력 단자+간 격리 특성, ${\pm}0.5dB$과 ${\pm}0.45dB$의 전력분배 비 에러를 보여주고 있다. 또한 출력 단자간 위상차 에러는 각각 ${\pm}5^{\circ}$와 ${\pm}10^{\circ}$이다.

실내 디지털 TV용 CPW-급전 광대역 루프 안테나

여준호,이종익,Yeo, Junho,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.8

본 논문에서는 동일면 도파관(CPW; coplanar waveguide)으로 급전된 실내 디지털 TV(DTV)용 광대역 루프 안테나의 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 루프 안테나는 정사각형 루프와 중앙 급전점을 연결하는 두 개의 원형 섹터로 구성되며, 아래쪽 원형섹터에 CPW 급전선로가 삽입된 형태이다. CPW 급전선로는 DTV응용을 위해 75옴 포트 임피던스와 정합하도록 설계되었으며, 중간 주파수 대역에서 임피던스 정합을 개선하기 위한 슬롯이 접지면에 추가되었다. 원형 섹터 사이의 간격과 접지면 슬롯의 위치와 크기 변화에 따른 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 최적화된 안테나를 FR4 기판에 제작하고 특성을 실험한 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) < 2인 대역이 463-1,280 MHz으로 DTV 대역(470-806 MHz)에서 동작하는 것을 확인하였다. In this paper, a design method for a CPW-fed wideband loop antenna for indoor digital TV applications is studied. The proposed loop antenna consists of a square loop and two circular sectors which connect the loop with central feed points, and the CPW feed line is inserted in the lower circular sector. The CPW feed line is designed to match with the 75 ohm port impedance for DTV applications, and the ground slots are etched in order to improve the impedance matching in the middle frequency region. The effects of the gap between the circular sectors and the location and dimension of the ground slots on the input reflection coefficient and gain characteristics are examined to obtain the optimal design parameters. The optimized antenna is fabricated on FR4 substrate, and the experiment results show that it operates in the frequency band of 463-1,280 MHz for a VSWR < 2, which assures the operation in the DTV band.

극초고주파용 CPW의 결합노이즈특성에 관한 연구

장인범,박재준,이준웅,Jang In-Bum,Park Jae-Jun,Lee Joon-ung 한국전기전자재료학회 2006 전기전자재료학회논문지 Vol.19 No.2

The purpose of this research is to establish the crosstalk characteristic of mm-wave Coplanar structure. The components in mm-wave CPW are classified to transmission devices, EM devices, and quasi - TEM devices. After design of these devices, we analyzed these CPW s electromagnetically using FDTD method, and suggested the corsstalk characteristic of mm-wave CPW. In oder to realize a CPW module up to 30 GHz-100 GHz band, we research on a technology of 3-dimensional mm-wave CPW, and GaAs substrate with ohmic lossy layer. As a result this research, we suggested the optimum crosstalk characteristic of mm-wave CPW, and improved the crosstalk quality of mm-wave CPW.

Slot 폭의 조절을 이용하여 향상된 방향성을 갖는 CPW방향성 결합기의 설계

이창언,최경민,박정훈,신철재 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.4

본 논문에서는 finite-extent backed conductor를 가지는 CPW(Coplanar waveguide) 방향성 결합기에서, 방향성의 향상을 위해 접지면과 전송선 사이의 slot 폭을 확장하는 보상구조를 제안하였다. 제안된 구조는 적절한 slot의 길이와 폭을 가질 경우, 결합기에서의 변화되는 정전용량과 추가된 인덕턴스로 인해 각모드의 위상속도 차이가 없어지므로 우수한 방향성 특성을 갖게 한다. 제안된 보상구조를 이용하여 1 ㎓를 중심주파수로 하는 finite-extent backed conductor를 가지는 CPW 방향성 결합기를 보통의 결합도를 갖는 6 ㏈ 결합기와 높은 결합도를 갖는 3 ㏈ 결합기 형태로 구현하였다 설계된 CPW 방향성 결합기는 MoM(Method of Moments) 방식의 EM solver 계산 결과, 중심주파수에서 목적하는 결합도를 가지면서 각각 55 ㏈와 58 ㏈의 우수한 방향성을 가지며, 정합특성 역시 우수하다. 측정결과는 계산결과와 매우 유사하며, 이를 통하여 제안된 보상구조의 유용성을 확인하였다. In this paper, we proposed the compensation structures for the enhanced directivity of CPW(Coplanar waveguide) directional couplers with finite-extent backed conductor. The proposed compensation structures are. realized by expanding the slot width between signal line and ground plane in center region of couplers. The CPW couplers with expanded slot have the same phase velocity for even and odd mode because of added inductance and changed capacitance appropriately, so the enhanced directivity is accomplished. The designed CPW directional couplers have good directivity and matching characteristic at center frequency in simulation and measurement.

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.

TE₀₁_δ 모드 유전체 공진기와 코플래나 웨이브가이드 구조들과의 결합 특성 연구

김종혁,김인석,Kim, Jong-Hyuk,Kim, Ihn S. 한국항행학회 2005 韓國航行學會論文誌 Vol.9 No.2

본 논문에서는 기존 코플래나 웨이브가이드(CPW), 유한접지(FG) CPW, 그리고 접지(G) CPW와 같은 세 종류의 균일단면 구조의 CPW와 $TE_{01{\delta}}$ 모드 유전체공진기(DR : Dielectric Resonator)간의 결합 특성을 연구하고 마이크로스트립과 DR과의 결합과 같은 병렬 공진 특성을 보이는 CPW 와 DR간의 결합회로의 설계 방법을 제안한다. 결합 특성은 DR을 CPW의 접지와 신호선사이의 두 간격 중의 하나의 중심 상에 유전체 지지대(Support)를 이용하여 위치시키고 접지 방향으로 이동하면서 연구되었다. HFSS(High Frequency Structure Simulator : Finite Element Method Commercial Tool)의 시뮬레이션과 측정된 S-파라미터 값은 잘 일치했다. 마지막으로, 위에서 언급한 세 종류의 CPW와 DR과의 결합과 마이크로스트립라인과 DR과의 결합을 무부하 품질계수인 $Q_u$를 이용하여 비교하였다. 비교결과 CPW와 DR과의 결합은 마이크로스트립라인과 DR과의 결합보다 높은 $Q_u$ 값을 나타냈고 그 중에서 GCPW와 DR과의 결합이 가장 높은 $Q_u$를 보여줬다. In this paper, we propose that three uniform coplanar waveguides(CPWs), such as a conventional, finite grounded(FG), and grounded(G) CPWs, can be coupled with a $TE_{01{\delta}}$ mode dielectric resonator(DR) for a parallel resonant characteristic as a microstrip line coupled with the DR. Coupling characteristics have been investigated by placing the DR on a dielectric support above the CPWs and by moving the DR away from the center of a slot of the CPWs to the ground plane. FEM simulation(HFSS) results in terms of S-parameters agree well with measurement results. Finally, unloaded Q values of the DR coupled with the three uniform CPWs are compared with those of the DR coupled with a microstrip line. The comparison shows that the DR coupled with the three CPWs has higher unloaded Qs than that coupled with a microstrip line and that the GCPW case has the highest unloaded Qs.

손실층 Sub-mount를 갖는 CPW MMIC용 실리콘 MEMS 패키지

송요탁,이해영 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.3

초고주파 및 밀리미터파 통신 시스템의 집적회로 및 실장 기술로서 CPW기반의 전송선로를 갖는 MMIC 개발이 크게 증가하고 있으나, 실장시 패키지에서 발생되는 기생공진 현상으로 인해 그 성능이 크게 저하될 수 있다. 이런 기생 공진 현상을 억제시키기 위하여 도핑된 lossy 실리콘 웨이퍼를 칩 캐리어로 사용하고, HRS wafer를 사용하여 표면 및 벌크 MEMS 공정이 가능한 실리콘 MEMS 패키지가 해석적으로 제안되었다. 제안된 구조를 제작하여 세 가지의 칩 캐리어(conductor-back metal, 15 Ω$.$cm lossy Si, 15 ㏀$.$cm HRS)위에서 측정하여 실리콘 MEMS 패키지의 특성을 확인하였다. 제안된 실리콘 MEMS 패키지는 15 Ω$.$cm lossy 실리콘 칩 캐리어를 사용하여, 기생 공진 현상을 효과적으로 억제시킬 수 있었다. 전체 패키지에서 중앙의 GaAs CPW 패턴을 de-embedding하여 순수한 CPW MMIC 용의 실리콘 MEMS 패키지는 40 ㎓에서 삽입 손실은 - 2.0 ㏈이며, 전력 손실은 - 7.5 ㏈의 결과를 얻었다. A Si(Silicon) MEMS(Micro Electro Mechanical System) package using a doped lossy Si carrier for CPW(Coplanar Waveguide) MMICs(Microwave and Millimeter-wave Integrated Circuits) is proposed in order to reduce parasitic problems of leakage, coupling and resonance. The proposed chip-carrier scheme is verified by fabricating and measuring a GaAs CPW on the two types of carriers(conductor-back metal, doped lossy Si) in the frequency from 0.5 to 40 ㎓. The proposed MEMS package using the lightly doped lossy(15 Ω$.$cm) Si chip-carrier and the HRS(High Resistivity Silicon, 15 ㏀$.$cm) shows the optimized loss and parasitic problems-free since the doped lossy Si-carrier effectively absorbs and suppresses the resonant leakage. The Si MEMS package for CPW MMICs has an insertion loss of only - 2.0 ㏈ and a power loss of - 7.5 ㏈ at 40 ㎓.