coupled filter

소개

본 보고서에서는 평행 Coupled line을 이용하여 2.4GHz에서 동작하는 대역통과 filter를 설계 하였다. 설계 목표는 Fractional Bandwidth(FBW) 1.5를 가지며, 통과 대역 리플이 0.1 dB를 만족 하는 대역통과 filter의 설계 이다. Chbyshev lowpass prototype을 이용 하여 설계 하였으며 EM 시뮬레이터인 Ansoft 사의 HFSS와 회로 시뮬레이터인 Agilent 사의 ADS를 이용 하여 시뮬레이션 한 결과 중심주파수에서 S21이 각각 -4.74 dB, -6.9 dB를 가졌다. 실제 제작 및 측정 결과 S11은 -21.42 dB, S21 -4.54dB 그리고 군지연 속도는 4 ns를 나타내었다.

목차

Ⅰ. Introduction
Ⅱ. Filter 설계 과정
Ⅲ. Filter 제작 및 측정
Ⅳ. 결 론

본문내용

Filter는 RF 시스템에서 많은 응용분야를 가지고 있는 중요한 요소중 하나이다. 특히 마이크로 스트립 filter는 그 고유한 특성과 편의성 때문에 많이 이용 된다.
본 보고서에서는 평행 마이크로 스트립 선로를 이용하여 coupled line band pass filter를 설계 하였다. 서로 평행한 선로 간의 간격으로 큰 coupling을 얻을 수 있으며 이로 이해 비교적 편리하고 넓은 대역폭을 가지는 대역 통과 filter를 설계 할 수 있다. 설계를 위해 J-inverter를 유도 하였으며 그전에 이를 위해 prototype과 FBW를 정하였다. 이를 토대로 우수모드와 기수 모드의 특성 임피던스를 구하여 선로간의 간격과 폭을 구하였다. 설계 주파수는 중심주파수가 2.4 GHz 이며 Chebyshev prototype의 5차 저역 통과 filter를 이용하여 0.1 dB 리플을 가지도록 설계 하였다. 시뮬레이션 툴은 Agilent 사의 ADS와 Ansoft 사의 HFSS를 이용 하여 설계 결과를 예상 하였다. 설계 상의 S21은 HFSS가 -4.74 dB를 나타내었으며 ADS는 -6.9dB를 나타내었다. 측정 및 제작 결과 S21이 -4.544dB를 가졌으며 -3dB 대역폭은 450 MHz, 군지연 속도는 ns를 가졌다.

Ⅱ. Filter 설계 과정

Coupled line을 가지는 평행 대역 통과 filter를 설계
하기 위해는 다음과 같은 과정들을 거쳐야 한다.

1) Lowpass prototype의 정규화 값과 통과 대역 리플을 결정한다.
2) FBW(Fractional Bandwidth)를 결정한다.
3) J-inverter 의 값들을 구한다.
4) 우수 및 기수 모드의 특성 임피던스를 구한다.
5) 구해진 특성 임피던스를 토대로 각 차수에 맞는 선로의 폭과 선로간의 간격을 구한다.

참고자료

· 1. R. Ludwig, P. Bretchko "RF circuit design theory and applications", 2000, Prentice Hall.
· 2. J-S. Hong, M. J. Lancaster, "Microstrip filters for RF/microwave applications", 2001, Wiley & Sons .inc.