마이크로스트립 라인

소개

마이크로스트립 라인에 대한 내용과 HFSS, ADS 등으로 시뮬레이션 한 결과에 대한 내용이 포함되어 있습니다.

목차

실험 1. 결과 보고서

본문내용

실험 1. 결과 보고서

Microstrip Line




[그림1] HFSS로 시뮬레이션한 Microstrip

유전율이 4.4인 FR4 0.8mm 기판에 50옴 라인으로 설계하여서 너비가 1.5mm이다.
라인 길이는 20mm로 반파장이다.



[그림2] [그림1]의 결과

[그림2]에 마이크로스트립 라인의 주파수 특성이 1GHz ~ 10GHz까지 나타나있다.
S11을 보면 전체적으로 -20dB 아래로 나타나있기 때문에 All Pass 특성을 가짐을 알 수 있다. 그런데 4GHz와 8GHz 근처에서 S11그래프가 -40dB 아래로 떨어지는 것을 볼 수 있다. 설계는 4GHz에서 50옴 매칭이 되도록 했는데 8GHz 근처에서 한 번 더 떨어지는 것은 마이크로스트립 라인의 구조적인 특성 때문이다. 4GHz에서 반 파장으로 설계를 했다고 해도 8GHz에서는 전기적인 길이가 한 파장으로 보이기 때문에 주기적으로 같은 특성을 보이는 것이다. 이것은 기본 주파수의 정수배마다 생기기 때문에 주파수 특성을 더 넓게 15GHz까지 본 다면 12GHz 근처에서도 비슷한 특성이 나타날 것이다.

S21을 보면 낮은 주파수에서는 유전체의 loss tangent에 의한 영향이 적어서 거의 0dB로 일정하지만 고주파로 갈수록 그 영향이 드러난다. 그래서 10GHz로 갈수록 0dB보다 더 떨어지는 것을 볼 수 있다.
실제 측정에서는 몇 가지 이유가 있겠지만 시뮬레이션 상에서 그렇게 나타나는 주된 이유는 FR4의 유전체 손실을 들 수 있다. 시뮬레이션 상에서 FR4의 loss tangent를 0.02로 설정하였기 때문에 이로 인해 고주파로 갈수록 그 영향이 나타난 결과이다. 만약 이 loss tangent를 없앤다면 S12는 고주파로 가더라도 0dB로 일정할 것이다.
시뮬레이션에서는 고려되지 않았지만 마이크로스트립 라인 자체의 프린징 필드에 의한 손실을 들 수 있다. 고주파 쪽으로 갈수록 표피 효과에 의해서 라인의 에지 부분에서 프린징 필드가 더 많이 생성되어서 그로인해 공기 중에서 손실이 생길 수 있다.

참고자료

· www.rfdh.com