Design of tunable C-band microwave bandpass filter using coupled C-type resonators
저자
발행사항
부산 : 신라대학교 일반대학원, 2018
학위논문사항
학위논문(석사)-- 신라대학교 일반대학원 : 전자ㆍ에너지소재공학과 2018. 2
발행연도
2018
작성언어
영어
주제어
KDC
569.336 판사항(5)
발행국(도시)
부산
기타서명
결합 C형 공진기를 이용한 C대역 주파수 가변 대역통과 필터의 설계
형태사항
vi, 70장 삽화 ; 26 cm
일반주기명
국문초록 수록
지도교수: 김기래
참고문헌 수록
UCI식별코드
I804:21020-200000019047
소장기관
필터는 무선 통신 시스템, 위성 통신 시스템, 레이더 시스템 및 원격 탐지 시스템에 광범위하게 사용되는 중요한 수동 소자이며 전체 시스템 성능에 직접적인 영향을 미치게 된다. 최근 통신 기술 및 마이크로파 기술의 급속한 발전에 따라 마이크로웨이브 필터의 소형화 연구와 주파수 가변특성을 갖는 대역통과 필터의 연구가 이루어졌다.
주파수 가변특성을 갖는 대역통과 필터는 마이크로웨이브 시스템의 성능 개선에 중요한 역할을 하고 있으며 점점 더 많은 주목을 받고 있다. 현재의 통신 시스템에서, 스펙트럼은 제한된 중요한 자원이며, 항상 다양한 간섭 신호를 포함하고 있다. 통신 시스템에서 대역통과 필터를 사용하여 송신기 및 수신기의 성능을 효과적으로 개선시킬 수 있다.
본 논문에서 주파수 가변 필터의 설계를 위해 세 가지 연구가 진행 되었다. 첫 째는 본 논문의 3장에서 나타낸 바와 같이 J. S. Hong[1]의 결합계수를 이용한 필터 설계 방식에서 C형 개방루프 공진기를 이중 구조의 결합공진기로 변형된 공진기를 제안하고 필터를 설계하였다. 제안된 공진기를 이용하여 설계된 필터는 J. S. Hong의 결과보다 필터 사이즈를 20.2% 줄일 수 있었다. 두 번째는 논문 3장에서 제안한 구조에서 안쪽 부분의 공진기 끝단을 접지시킨 구조로 접지된 이중 C형 공진기를 제안하고 이 공진기를 이용하여 필터를 설계하였다. 세 번째는 앞에서 제안한 접지된 이중 C형 공진기 구조에 칩 커패시터를 추가하여 주파수 변화 특성을 나타내었고 또한 여기에 버랙터 다이오드를 삽입하여 바이어스 전압에 따라 주파수를 가변시킬 수 있도록 필터를 설계하였다.
제작된 필터는 4단 공진기로 필터를 설계하여 평면 면적이 25mm 19mm 이다. 공진기 및 필터를 설계하기 위해 2.5D 전자파 구조 해석 소프트웨어 툴을 사용하였고, 샘플제작은 유전율 2.2, 유전체두께 0.7874mm인 Taconic사의 Teflon 기판을 사용하였다. 제작된 필터의 특성은 최소 5.7275 GHz에서 최대 5.7821 GHz까지 약 54.6 MHz 정도의 중심주파수 튜닝범위를 가지고 있으며 대역폭이 최소 503 MHz에서 최대 572 MHz까지 약 69 MHz 정도의 대역폭 튜닝범위를 가지고 있다.
Filters are important passive components widely used in wireless communication systems, satellite communication systems, radar systems, and remote sensing systems and have a direct impact on overall system performance. Recently, with the rapid development of communication technology and microwave technology, miniaturization research of microwave filter and study of bandpass filter having frequency tunable characteristics have been made.
Bandpass filters with tunable frequency characteristics play an important role in improving the performance of microwave systems and are receiving more and more attention. In current communication systems, spectrum is a limited critical resource and always contains various interfering signals. The performance of the transmitter and the receiver can be effectively improved by using a band pass filter in a communication system.
In this paper, three studies have been conducted to design the frequency tunable filter. First, as shown in Section 3 of this paper, we design a filter with the coupled C-type resonators and a double-coupled resonators in the filter design method using the coupling coefficient of J. S. Hong[1]. The designed filter using the proposed resonators could reduce the filter size by 20.2% compared with J. S. Hong's result. Secondly, we proposed the coupled C-type resonators with a shorted resonator end in the structure proposed in Section 3, and designed the filter using the resonators. Third, we showed the frequency tunable characteristic by adding a chip capacitor to the shorted coupled C-type resonators structure proposed above. And we designed the filter to change the frequency according to the bias voltage by inserting the varactor diode.
The fabricated filter is designed as a four-order resonators and has a plane area of 25mm19mm. The sample was made of Teflon substrate made of Taconic with a dielectric constant of 2.2 and a dielectric thickness of 0.7874 mm. The fabricated filter has tuning range of center frequency of about 54.6 MHz from minimum 5.7275 GHz to maximum 5.7821 GHz and bandwidth tuning range of about 69 MHz from minimum 503 MHz to maximum 572 MHz.
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