검색 상세

직렬 및 병렬 복합 공진기를 응용한 이중대역 대역통과 여파기 설계에 관한 연구

A Study on Design of Dual-Band Bandpass Filters using Hybrid Resonators with Series and Shunt Resonances

초록/요약

본 논문에서는 직렬 및 병렬 복합공진기를 사용한 이중대역 대역통과 여파기를 제안한다. 제안하는 이중대역 대역통과 여파기는 단순한 구조, 새로운 설계 이론, 또한 작은 크기라는 특징들을 가지고 있다. 직렬 및 병렬 복합공진기간 하나의 결합 경로를 사용한 구조의 이중대역 대역통과 여파기를 구현한다. 따라서 제안하는 구조는 3차, 4차, 그리고 5차 등의 높은 차수의 여파기를 설계하는데 유용하며 또한 작은 크기를 가진다. 하나의 결합 경로를 가짐에도 불구하고 두 대역의 대역폭을 독립적으로 설계하기 위해, 직렬 및 병렬 복합공진기의 슬로프파라미터를 사용한 설계 이론이 제안된다. 제안하는 방법에서는 공진기간에 존재하는 한 개의 결합 경로를 사용해 낮은 대역의 대역폭을 조절하고 공진기의 슬로프파라미터를 사용해 높은 대역의 대역폭을 조절하는 방법을 사용하여 두 대역을 독립적으로 설계할 수 있는 이중대역 대역통과 여파기의 설계 이론을 제안한다. 또한 집중소자 기반의 등가회로를 사용한 이중대역 대역통과 여파기의 설계 이론을 제안한다. 따라서 본 논문에서 제안한 설계 이론은 설계 시간을 단축하며 정확하고 또한 신뢰할만 하다. 뿐만 아니라 설계 이론의 주파수 적용 범위 또한 이론적으로 증명된다. 그 결과, 원하는 대역폭과 중심 주파수를 가진 이중대역 대역통과 여파기를 쉽게 설계할 수 있다. 제안된 이중대역 대역통과 여파기의 소형화를 위해, 다중 결합 선로 형태의 인터디지털 대역통과 여파기 구조를 적용한다. 이를 통하여 기존의 직렬 및 병렬 복합 공진기를 사용한 이중대역 대역통과 여파기에 비하여 작은 크기를 가진다. 또한 제안된 이중대역 대역통과 여파기는 감쇄극들을 가져 좋은 주파수 선택도 특성을 가진다. 직렬 및 병렬 복합 공진기의 직렬공진은 두 통과 대역 사이에 감쇄극을 발생시키며, 인터디지털 여파기의 구조에 의해 발생되는 교차 결합에 의해, 각 통과 대역의 상위 주파수에 감쇄극들이 발생된다. 제안하는 대역통과 여파기에 적용된 비대칭 결합선로는 훌륭한 차동모드 이중 통과대역 특성뿐만 아니라 공통모드 저지대역 특성을 가지기 때문에 평형 대역통과 여파기에 적용된다. 본 논문에서 제안된 이중대역 대역통과 여파기 설계 방법을 증명하기 위해, 두 개의 3단 이중대역 대역통과 여파기들이 제작된다. 두 대역통과 여파기 모두 1.85 GHz와 2.85 GHz의 중심 주파수들을 가지며, 첫 번째 이중대역 대역통과 여파기는 220 MHz와 130 MHz의 대역폭을 가지고 두 번째 이중대역 대역통과 여파기는 220 MHz와 210 MHz의 대역폭을 가지도록 설계 된다. 한편, 제안된 설계 방법을 사용하여 두 개의 2단 평형 이중대역 대역통과 여파기 또한 제작 된다. 제작된 첫 번째 평형 이중대역 대역통과 여파기는 1.85 GHz와 2.85 GHz의 중심 주파수들을 가지며 220 MHz와 200 MHz의 대역폭을 가지도록 설계 된다. 또한 두 번째 여파기는 2 GHz와 3 GHz의 중심 주파수들을 가지며 270 MHz와300 MHz의 대역폭을 가지도록 설계 된다. 무엇보다도 우수한 공통모드 감쇄 특성이 나타나 제안하는 이중대역 대역통과 여파기가 평형 대역통과 여파기를 구현하는 데에도 적합함을 보인다.

more

초록/요약

This dissertation describes the design of dual-band bandpass filters using hybrid resonators with series and shunt resonances. The proposed filters have simple configuration, novel design theory, as well as compact size. The proposed filter configuration is achieved by employing one coupling path between the hybrid resonators. Therefore, the design method can be extended higher-order filters such. A design theory that uses a slope parameter of the hybrid resonator is proposed for the independent design of two bandwidths despite the use of one coupling path. In the proposed method, the coupling path between hybrid resonators is used only to determine the lower passband bandwidth, whereas the slope parameter of the hybrid resonator is used to design the upper passband bandwidth. The design theory is also established rigorously based on a lumped-equivalent circuit of the proposed microstrip dual-band bandpass filter. Accordingly, the proposed design theory is time efficient, precise, and reliable. In addition, the applicable range of frequencies of the proposed design theory is demonstrated. The proposed design theory is applied to the microstrip interdigital type configuration. The proposed dual-band bandpass filters have a compact size due to an interdigital type coupled bandpass filter configuration, as well as the excellent selectivity through transmission zeros. The transmission zeros are created by a series resonance of the hybrid resonator and a cross-coupling generated through the interdigital configuration. The proposed dual-band bandpass filter is also applied to a balanced bandpass filter design because the asymmetrical coupled-line used in the proposed dual-band bandpass filter has both excellent differential-mode dual-band characteristic and common-mode bandstop performance. The design theory of the proposed dual-band bandpass filter is demonstrated by fabricating two third-order dual-band bandpass filters. Two filters are designed at center frequencies of 1.85 GHz and 2.85 GHz. The first dual-band bandpass filter has two bandwidths of 220 MHz and 130 MHz, and the second filter has two bandwidths of 220 MHz and 210 MHz. Two second-order balanced dual-band bandpass filters are also designed based on the proposed dual-band bandpass filter configuration. The first balanced dual-band bandpass filter is designed at center frequencies of 1.85 GHz and 2.85 GHz with bandwidths of 220 MHz and 200 MHz, and the second filter is designed at center frequencies of 2 GHz and 3 GHz with bandwidths of 270 MHz and 300 MHz. The suitability of the proposed dual-band bandpass filter for the application of balanced type filters is also verified by its excellent common-mode bandstop performance.

more
반출 Meta View 목록