MNG 메타물질을 이용한 소형 도파관 필터에 관한 연구
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 공학대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 공학대학원 : 정보전기공학과 2016. 8
발행연도
2016
작성언어
한국어
주제어
DDC
621.38 판사항(21)
발행국(도시)
인천
기타서명
A Study on the small waveguide filter using MNG metamaterial
형태사항
viii, 53 p. ; 26cm
일반주기명
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:허창수
참고문헌 : p.52-53
소장기관
최근에 다양하고 많은 정보를 언제든지 자유롭게 송·수신할 수 있는 다양한 무선통신 기술들이 발전함에 따라 필터에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 필터는 원하는 신호만 통과 및 감쇄시켜 주는 역할을 하며, 최근에는 무선 통신 시스템이 소형화 및 경량화 되면서 도파관 필터 또한, 작고, 경량화 기술에 필요성이 대두되고 있다.
도파관 필터를 소형화하는 방법은 도파관에 더블 리지(Double ridge)를 삽입하여 직사각형 도파관의 높이와 폭을 줄이는 기술에 대하여 많은 연구가 이루어졌다. 그러나 폭을 더 줄이면 차단 주파수가 증가하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 MNG(Mu-Negative) 메타 물질인 SRR(Split Ring Resonator) 구조를 도파관 내부에 삽입하여 도파관의 폭을 줄여 차단 주파수 아래에서 파를 전달할 수 있게 한 연구가 발표되었다. 하지만, 도파관 길이에 따라 MNG 메타 물질인 SRR를 여러 개 삽입해야 함으로 필터의 삽입 손실이 많이 발생하는 단점을 갖는다. 또한, 도파관 필터를 한번 제작하면 수정이 불가능하므로 제작 오차에 의한 중심 주파수 이동 등 성능에 문제가 발생하는 단점이 있다.
본 논문에서 이러한 문제점을 해결하기 위해 MNG 메타 물질을 사용한 소형 도파관 필터를 제안하였다. 제안한 도파관 필터는 도파관을 소형화시킨 정사각형 도파관, MNG 메타 물질인 SRR을 포함한 2개의 기판, 필터의 길이를 조절할 수 있는 정사각형 더블 리지 도파관, 임피던스 변환기, 급전부 사각형 더블 리지 도파관으로 구성하였다. 도파관을 소형화시킨 정사각형 도파관의 단면적 크기는 30.607 mm × 30.607 mm로, 표준 WR-430 도파관의 단면적(109.22 mm × 54.61 mm)보다 약 70% 소형화하였으며, MNG 메타 물질인 SRR을 소량으로 사용하여 삽입 손실을 감소시켰다. 아울러, 도파관을 제작할 때 발생되는 가공 오차를 보완하기 위해 튜닝 봉을 삽입하였으며, 정합은 구조가 간단한 λ/4 임피던스 변환기를 사용하였다.
본 논문에서 사용된 MNG 메타 물질인 SRR의 주파수는 약 2.2 GHz를 나타내었으며, 가공에서 발생된 오차를 보정하기 위한 최적화된 튜닝 봉 길이는 3 mm이다. 측정 결과 3dB 대역폭은 약 100 MHz이며, 반사 계수 및 삽입 손실은 각각 –20 dB와 1.3 dB 이하이다. 그리고 평탄도는 0.5 dB 이하로 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 비슷하며 목표 사양에 만족하였다.
본 논문에서 제안된 MNG 메타 물질을 사용한 소형 도파관 필터는 무선 통신 시스템을 소형화하는데 적용할 수 있다. 그리고 무선통신 기지국, 위성통신, 레이더 등 다양한 응용 분야에서 활용성이 높을 것으로 판단한다.
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