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KR100760295B1 - Microstcrip filter for ultra wideband application - Google Patents

Microstcrip filter for ultra wideband application

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Publication number
KR100760295B1
KR100760295B1 KR1020060056178A KR20060056178A KR100760295B1 KR 100760295 B1 KR100760295 B1 KR 100760295B1 KR 1020060056178 A KR1020060056178 A KR 1020060056178A KR 20060056178 A KR20060056178 A KR 20060056178A KR 100760295 B1 KR100760295 B1 KR 100760295B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filter
substrate
micro strip
stubs
uwb
Prior art date
Application number
KR1020060056178A
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Korean (ko)
Inventor
곽경섭
최재훈
홍석진
이희준
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
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    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
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Abstract

A micro strip filter for UWB(Ultra-WideBand) is provided to realize an UWB antenna having the expanded band width by forming two short-circuited stubs on a 50ohm micro strip path. A micro strip filter for UWB includes a substrate(11), a micro strip path(12), two short stubs(13), and two open stubs(14). The substrate(11) has a grounding surface at the rear surface, and consists of a dielectric having a feeding surface at both sides of the upper and lower parts The micro strip path(12) is S-shaped on the upper surface of the substrate(11), and consists of a 50ohm resistor. The short stubs(13) are horizontally formed on the S-shaped micro strip path(12), and have a via hole. The two open stubs(14) are formed on the S-shaped micro strip path on the same line, and has the length of (lambda/root of epsilon)/4, wherein the lambda is the central wavelength of a rejection band and the epsilon is permittivity of the substrate.

Description

초광대역용 마이크로스트립 필터{Microstcrip Filter for Ultra Wideband Application}Microstrip Filter for Ultra Wide Band Application

본 발명은 초광대역(Ultra-wideband:UWB) 통신 시스템용 필터에 관한 것으로, 특히 5GHz 대역에서 저지 특성을 갖는 초광대역 필터에 관한 것이다. The present invention relates to a filter for an ultra-wideband (UWB) communication system, and more particularly to an ultra-wideband filter having a stop characteristic in the 5 GHz band.

초광대역 시스템은 중심 주파수의 20% 이상의 점유 대역폭을 차지하는 시스템 혹은 500Mhz 이상의 점유 대역폭을 차지하는 무선 전송 기술 시스템으로 정의한다. 2002년 2월 미국 연방통신위원회 (FCC : Federal Communication Commission)가 UWB (3.1GHz ~ 10.6 GHz)의 상용 사용을 인가함으로써 미국의 군사용 무선 기술로 개발되어 오던 기술이 일반 통신에 개방되었다. 이 기술은 반송파를 이용하지 않고 펄스 변조한 신호를 그대로 공간에 복사한다. UWB는 기존의 무선 통신의 영역 이외에 거리의 계측 (location awareness)이나 레이더 기술에도 응용이 가능하다.Ultra-wideband systems are defined as systems that occupy more than 20% of the bandwidth of the center frequency or wireless transmission technology systems occupying more than 500Mhz. In February 2002, the Federal Communications Commission (FCC) approved the commercial use of UWB (3.1 GHz to 10.6 GHz), opening the door to general telecommunications. This technique copies a pulse-modulated signal into space without using a carrier wave. UWB can be applied to location awareness and radar technology in addition to the conventional wireless communication area.

UWB 시스템은 디지털 부호 정보를 나노 세컨드 (10-9) 이하의 매우 짧은 폭을 가지는 임펄스 신호로 변환해서 무선으로 전송하는 기술로 광 통신과 같은 수백 Mbps의 초고속 통신이 가능하며, 매우 낮은 송신 전력의 사용으로 배터리가 기존 무선 통신 방식보다 수십 배 이상 오래 사용할 뿐 아니라, 송수신 장치도 획기적으로 소형화 할 수 있어 기존의 무선 통신 한계를 극복할 수 있는 기술로 기대되고 있다. UWB 시스템의 신호는 넓은 주파수 대역을 사용할 수 있으므로 주파수 영역에서의 전력 밀도 값을 아주 작은 값으로 할 수 있어 다른 통신 신호가 존재하는 주파수에 중첩되어 사용하더라도 간섭을 거의 주지 않을 수 있다는 점에 착안하고 있다. 초기에 제안된 UWB 통신 신호는 아주 짧은 신호 펄스를 사용함으로써 넓은 주파수 대역을 얻었으나 현재는 CDMA (Code Division Multiple Access:부호 분할 다중 접속), OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing:직교 주파수 분할 다중) 등의 여러 가지 변형된 형태의 UWB 방식이 있다.UWB system is a technology that converts digital code information into an impulse signal having a very short width of less than 10 nanoseconds (10 -9 ) and transmits it wirelessly. The battery is expected to be used as a technology that can overcome the limitations of the existing wireless communication as it can use the battery tens of times longer than the conventional wireless communication method, and can also dramatically reduce the size of the transceiver. Since the signals of UWB systems can use a wide frequency band, the power density value in the frequency domain can be set to a very small value, so that even if it is superimposed on a frequency where other communication signals exist, it can give little interference. have. Initially, UWB communication signals have obtained wide frequency bands by using very short signal pulses, but now they use CDMA (Code Division Multiple Access) and OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). There are several variants of UWB.

UWB 시스템은 이미 다른 시스템이 사용하고 있는 주파수를 이용해 데이터를 송수신할 수 있고, 또한 매우 낮은 전력으로 고속의 통신이 가능하고, 장애물 투과 특성이 우수하다는 등의 장점이 있다. 이와 같은 장점 때문에 UWB 시스템은 무선 홈 네트워크 등 차세대 개인 영역 무선 통신 (Wireless Personal Area Network) 분야에 널리 적용될 것으로 예상된다. UWB system has the advantages of being able to transmit and receive data using the frequency already used by other systems, high speed communication with very low power, and excellent obstacle transmission characteristics. Due to these advantages, the UWB system is expected to be widely applied to the next generation of wireless personal area networks such as wireless home networks.

UWB 통신 시스템은 매우 넓은 대역폭(3.1GHz ~10.6GHz)을 사용하는 고속 무선 전송 기술로서 실내 무선환경의 단거리 초고속 데이터 전송을 위한 WPAN(Wireless Personnel Area Networks)과 함께, 초정밀 해상도를 요구하는 센서 네트워크를 비롯한 저속, 저전력 유비쿼터스 네트워크 구현을 위한 핵심 기술로서 많은 관심과 활발한 연구가 진행 중에 있다. UWB communication system is a high-speed wireless transmission technology using very wide bandwidth (3.1 GHz to 10.6 GHz), along with WPAN (Wireless Personnel Area Networks) for short-range high-speed data transmission in indoor wireless environments. As a core technology for implementing low speed and low power ubiquitous networks, many interests and active researches are underway.

UWB 통신 시스템 기술의 신뢰성 있는 서비스를 제공하기 위해서는 안테나, 필터, 저잡음 증폭기와 같은 통신 시스템 분야의 연구가 선행되어야 한다. UWB 통신 시스템은 종래의 통신 시스템에 비해 넓은 주파수 대역을 사용하므로 광대역 특성을 갖는 소형의 안테나의 개발이 필수적이다. In order to provide reliable service of the UWB communication system technology, research in the field of communication systems such as antennas, filters, and low noise amplifiers must be preceded. Since the UWB communication system uses a wider frequency band than the conventional communication system, it is essential to develop a small antenna having wideband characteristics.

WLAN (Wireless Local Area Network) 에 관한 표준인 IEEE 802.11a는 UWB가 사용할 수 있는 주파수 대역에 포함되는 5.15 GHz ~ 5.825 GHz 대역을 WLAN에 사용하도록 하였다. 이 표준은 큰 전력의 신호를 사용함으로 WLAN 대역과 UWB 시스템과 간섭을 일으킬 수 있다. 따라서 UWB 시스템에 WLAN과 중첩되는 대역의 사용이 제한된다. 그러므로 WLAN 대역과 중첩되는 주파수 대역에서 높은 양호도 (Quality factor) 를 갖는 대역 저지 필터를 추가로 사용해야 하는 문제점이 있었다. IEEE 802.11a, a standard for wireless local area networks (WLANs), allows WLANs to use the 5.15 GHz to 5.825 GHz bands, which are included in the frequency bands that UWB can use. The standard uses high power signals that can interfere with WLAN bands and UWB systems. Therefore, the use of a band overlapping with the WLAN in the UWB system is limited. Therefore, there is a problem in that a band reject filter having a high quality factor is additionally used in a frequency band overlapping with the WLAN band.

저지 대역 필터의 한 태양으로 저역통과 필터가 있다. 이러한 대역 저지 필터는 믹서, 오실레이터 등에서 불필요한 주파수와 고조파를 제거시키기 위해 사용되고 있으며, 일반적으로 병렬 스터브나 스텝 임피던스로 구현된다. 그러나 상기와 같은 저역 통과 필터들은 우수한 컷오프 특성과 낮은 차단 주파수를 만족시키기 어려울 뿐만 아니라 WLAN과 같은 특정 주파수 대역에서의 저지가 어려운 문제점이 있었다. One aspect of the stopband filter is a lowpass filter. Such band-stop filters are used to remove unwanted frequencies and harmonics in mixers, oscillators, etc. and are generally implemented with parallel stubs or step impedances. However, such low pass filters are not only difficult to satisfy excellent cutoff characteristics and low cutoff frequencies, but also have difficulty in stopping in specific frequency bands such as WLAN.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, UWB 통신 시스템에 사용할 수 있는 초광대역 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultra-wide band filter that can be used in a UWB communication system.

또한, 본 발명은 WLAN 대역에서 대역 저지 특성을 갖는 초광대역 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide an ultra-wideband filter having band rejection characteristics in a WLAN band.

또한, 본 발명은 소형으로 제조가 가능하고, 대량 생산이 가능한 초광대역 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an ultra-wide band filter that can be manufactured in a small size and mass production.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로스트립 필터는 후면에는 접지면이 형성되고 상하 양측에 급전면이 형성된 유전체로 이루어진 기판; 상기 기판의 상면에 S자 형태로 형성되고 50Ω 저항으로 이루어지는 마이크로스트립 선로; 상기 S자 형태의 마이크로스트립 선로에 가로 방향으로 2개가 형성되며 비아홀(via hole)이 형성된 단락 스터브; 및 상기 S자 형태의 마이크로스트립 선로에 같은 방향으로 2개가 형성되고 그 길이는 (λ는 저지 대역의 중심 파장, ε은 기판의 유전율)인 개방 스터브;를 포함한다.In order to achieve the above object, the microstrip filter according to the present invention includes a substrate formed of a dielectric having a ground plane formed on its rear surface and a feed surface formed on both upper and lower sides thereof; A microstrip line formed in an S shape on the upper surface of the substrate and composed of a 50Ω resistor; Two short stubs formed in the S-shaped microstrip line in the transverse direction and having via holes formed therein; And two in the same direction on the S-shaped microstrip line, the length of which is an open stub, where λ is the center wavelength of the stop band and ε is the dielectric constant of the substrate.

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바람직하게는, 상기 비아홀(via hole)은 지름이 0.3mm 인 것을 특징으로 한다.Preferably, the via hole has a diameter of 0.3 mm.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

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도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 대역 저지 특성을 가진 초광대역 필터의 상면도, 측면도 및 배면도이다. 1 is a top view, side view, and back view of an ultra-wideband filter with band rejection according to one embodiment of the invention.

본 실시에 따른 필터는 마이크로스트립 급전 초광대역 필터로서, 기판 (11), 상기 기판 상면에 형성된 50 Ω 마이크로스트립 선로 (12), 상기 50 Ω 마이크로스트립 선로 (12) 에 접속된 단락 스터브 (13), 상기 기판 하면에 형성된 접지면 (ground plane; 16) 및 상기 기판의 상하면에 형성된 급전부(17, 17')를 포함한다. 또한, 상기 마이크로스트립 선로 (12) 에는 개방 스터브 (14)가 형성될 수 있다. The filter according to the present embodiment is a microstrip feed ultra-wideband filter, and includes a short circuit stub 13 connected to a substrate 11, a 50 Ω microstrip line 12 formed on an upper surface of the substrate, and a 50 Ω microstrip line 12. And a ground plane 16 formed on the bottom surface of the substrate and feeders 17 and 17 'formed on the top and bottom surfaces of the substrate. In addition, an open stub 14 may be formed in the microstrip line 12.

상기 마이크로스트립 선로(12)는 도면에 도시된 것과 같이 S자 모양을 가지며 양 선로의 양 끝단은 급전부에 접속되어 있어 있다.The microstrip line 12 has an S-shape as shown in the figure, and both ends of both lines are connected to a feeder.

본 발명에서는 50Ω 마이크로스트립 선로(12)에 단락 스터브(13)를 형성하여 광대역 특성을 얻었다. In the present invention, a short circuit stub 13 is formed in the 50Ω microstrip line 12 to obtain broadband characteristics.

도 2는 고역 통과 필터의 등가 전송 모델을 나타낸다. 2 shows an equivalent transmission model of a high pass filter.

광대역의 고역 통과 필터를 설계하기 위해서는 집중/분포 혼합(mixed lumped distributed(L/D)) 고역 통과 필터 방법을 이용하였다. 즉, 분포소자(distributed 패시터 및 저항 등을 이용한다. To design a broadband high pass filter, a mixed lumped distributed (L / D) high pass filter method was used. In other words, a distributed capacitor and a resistor are used.

고역 통과 필터는 도 2와 같이 단락 스터브의 길이가 2θc 간격으로 선로에 접속된다. 주어진 특성 임피던스는 Z0 이며 Z1 , Z2 는 전송 선로의 단락 스터브 각각의 임피던스이고, Z1,2 는 단락 스터브 연결 선로 임피던스이다. 주어진 특성 임피던스와 각 선로 임피던스는 식 1, 2 와 같다.In the high pass filter, the length of the short stub is connected to the line at intervals of 2θc as shown in FIG. Given characteristic impedance is Z0, Z1 and Z2 are the impedances of the short stubs of the transmission line, and Z1 and 2 are the short stub connection line impedances. Given characteristic impedance and each line impedance, Eqs.

Zi=Z0/yi Z i = Z 0 / y i

Zi ,i+1=Z0/yi ,i+1 Z i , i + 1 = Z 0 / y i , i + 1

식 1, 2 의 yi, yi ,i+1 은 0.1 dB 리플 (ripple) 을 갖는 최적화 분포 고역 통과 필터의 소자 값이다. 스터브의 개수가 2개일 때, 0.1 dB 리플을 가지는 최적화 분포 고역 통과 필터 값은 아래 표 1과 같다.Y i , y i , i + 1 in Equations 1 and 2 are the element values of the optimized distributed high pass filter with 0.1 dB ripple. When the number of stubs is 2, the optimized distribution high pass filter value with 0.1 dB ripple is shown in Table 1 below.

nn θcθc y1 y 1 y1 ,2 y 1 , 2 yn y n yn -1,n y n -1, n 22 25°25 ° 0.154360.15436 1.134821.13482 30°30 ° 0.220700.22070 1.115971.11597 35°35 ° 0.307550.30755 1.089671.08967

상기 표1의 θc값은 아래 수학식 3에 의해 구할 수 있다.The value of θc in Table 1 can be obtained by Equation 3 below.

상기 수학식 3에서 fc는 차단주파수(cutoff frequency)이고 fm은 최대 대역폭이다. 상기 수학식 3에 fc 는 2.4 GHz, fm 은 9.9 GHz를 대입해서 계산하면 각 단락 스터브(13)의 전기적 길이 θc 는 34.940 이다.In Equation 3, fc is a cutoff frequency and fm is a maximum bandwidth. When fc is 2.4 GHz and fm is 9.9 GHz, the electrical length θc of each short stub 13 is 34.94 0 .

수학식 3에 의해 구해진 θc 값을 상기 표1을 이용하여 보간법으로 최적화된 값을 구한 후 상기 수학식 1 과 수학식 2에 대입하면 단락 스터브(13)의 임피던스 Z1 = Z2 = 162.86 Ω, Z1,2 = 45.87 Ω 을 구할 수 있다. When the θc value obtained by Equation 3 is obtained by using the interpolation method using Table 1 above, and substituted into Equation 1 and Equation 2, the impedance Z1 = Z2 = 162.86 Ω, Z1, 2 = 45.87 Ω

본 발명에 따른 실시형태의 필터에 있어서, 대역 저지 특성은 50 Ω 마이크로스트립 선로 (12) 에 접속된 2 개의 개방 스터브(14) 에 의해 나타난다.  In the filter of the embodiment according to the present invention, the band stop characteristic is represented by two open stubs 14 connected to the 50 Ω microstrip line 12.

도 3 은 대역 저지 필터의 등가 전송 선로 모델을 나타낸다. 대역 저지 필터를 나타내는 개방 스터브(14)는 상기 고역 통과 필터의 사이에 접속된다. 대역 저지 필터는 전기적 길이가 θ0 인 두 개의 개방 스터브(14)간 간격이 θc 구성된다. 개방 스터브(14)의 특성 임피던스는 Z01 이며, 연결 선로의 임피던스는 식 3, 4 를 통해 계산된다.3 shows an equivalent transmission line model of a band reject filter. An open stub 14 representing the bandstop filter is connected between the high pass filters. The band reject filter is composed of θ c of spacing between two open stubs 14 having an electrical length of θ 0 . The characteristic impedance of the open stub 14 is Z01, and the impedance of the connecting line is calculated through equations 3 and 4.

Zi=Zo /gi Z i = Z o / g i

Zi ,i+1=Zo/Ji ,i+1 Z i , i + 1 = Z o / J i , i + 1

상기 수학식 4, 5에서 gi, Ji ,i+1 은 리플 상수 값이 0.1005 의 최적화된 대역 저지 필터의 소자 값이다. 스터브의 개수가 2개이고 리플 상수 값이 0.1005의 최적화된 대역 저지 필터의 비대역폭(Fractional Bandwidth)에 따른 소자값은 아래 표2와 같다.In Equations 4 and 5, g i , J i , i + 1 are element values of an optimized bandstop filter having a ripple constant value of 0.1005. The device values according to the fractional bandwidth of the optimized bandstop filter with two stubs and a ripple constant of 0.1005 are shown in Table 2 below.

비대역폭Specific bandwidth g1=g2 g 1 = g 2 J1 ,2 J 1 , 2 0.30.3 0.169890.16989 0.981900.98190 0.40.4 0.234180.23418 0.938800.93880 0.50.5 0.303860.30386 0.894420.89442 0.60.6 0.380170.38017 0.848570.84857 0.70.7 0.464700.46470 0.801060.80106 0.80.8 0.559550.55955 0.751730.75173 0.90.9 0.667500.66750 0.700420.70042 1.01.0 0.792440.79244 0.647000.64700 1.11.1 0.939920.93992 0.591370.59137 1.21.2 10118211011821 0.533460.53346 1.31.3 1.340301.34030 0.473240.47324 1.41.4 1.627741.62774 0.410770.41077 1.51.5 2.019302.01930 0.346150.34615

상기 수학식 4, 5와 상기 리플 상수값을 적용하여 계산하면, 계산된 개방 스터브의 임피던스 값은 Z01 = 790.86 Ω, Z1,2 = 45.87 Ω, Z2,3 = 43.39 Ω 이다.Calculating by applying the equations 4, 5 and the ripple constant value, the calculated impedance of the open stub is Z01 = 790.86 Ω, Z1,2 = 45.87 Ω, Z2,3 = 43.39 Ω.

도 4 는 고역 통과 필터의 주파수별 S 파라미터(Parameter)의 시뮬레이션 값을 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에서 단락 스터브(13)만 형성되고 개방 스터브(14)가 없는 경우는 고역 통과 필터가 되고 UWB 대역을 만족함을 알 수 있다.  4 is a graph showing a simulation value of the S parameter for each frequency of the high pass filter. In the graph, when only the short stub 13 is formed and there is no open stub 14, it can be seen that the high pass filter is satisfied and the UWB band is satisfied.

S 파라미터에 대해서 간략히 살펴보도록 한다. Let's take a quick look at the S parameter.

S 파라미터란 주파수 분포상에서 입력 전압 대 출력 전압의 비를 말한다. The S parameter is the ratio of input voltage to output voltage in the frequency distribution.

상기 도 4에서 S21은 1번 포트에서 입력한 전압과 2번 포트에서 출력된 전압의 비율을 의미하고 S11은 1번 포트에서 입력한 전압과 1번 포트에서 출력된 전압의 비율을 의미한다. S 파라미터의 각 엘리먼트들을 분류하면 투과(transmission), 반사(reflection), 결합(coupling) 및 분리(isolation) 계수로 분류할 수 있다. In FIG. 4, S21 denotes a ratio of the voltage input at the port 1 and the voltage output at the port 2, and S11 denotes the ratio of the voltage input at the port 1 and the voltage output at the port 1. Each element of the S parameter can be classified into transmission, reflection, coupling and isolation coefficients.

투과계수는 입력신호를 전송하고자 하는 포트까지 얼마나 도달하느냐를 평가하는 계수로 S21이 이에 해당하고 반사계수는 각 입/출력 포트의 자체 반사값으로 S11이 이에 해당한다. 자기가 입력하여 출력하여 돌려받은 것이므로 반사된 값을 의미하는 것이다. The transmission coefficient is a coefficient for evaluating how long it reaches the port to which the input signal is to be transmitted. S21 corresponds to this and the reflection coefficient corresponds to its own reflection value of each input / output port. It means the reflected value because it is inputted, outputted and returned.

도 5 는 50 Ω 마이크로스트립 선로 (12) 에 접속된 개방 스터브(14) 의 길이에 따른 시뮬레이션 투과 계수 (S21) 특성을 나타낸 그래프이다. 개방 스터브(14) 의 길이 (Ls) 를 7.5 mm에서 8.5 mm 로 0.5 mm 간격으로 변화시켰을 때 필터의 투과 계수 특성을 나타낸다. 개방 스터브(14) 의 길이 (Ls) 를 변화시킴으로써 삽입 손실 (insertion loss) -3 dB를 기준으로 대역 저지의 중심 주파수가 저주파로 이동함을 알 수 있다. 즉 접속된 개방 스터브(14) 가 1/4 파장 공진 구조 (quarter wave resonator structure) 를 구성하여 해당 파장에서의 복사가 억제될 수 있을 것이다. 이때 개방 스터브(14)의 길이를 조절함으로써 전자기장이 상쇄되는 파장을 결정할 수 있다. 일반적으로 유전체 내에서 파장 λ 의 전자기파는 (ε 은 유전체의 비유전율) 의 파장으로 전달되므로, 중심 파장 λ에서 대역 저지 특성을 갖도록 하기 위한 개방 스터브의 길이 (Ls) 는 다음 식으로 주어진다.FIG. 5 is a graph showing the simulation transmission coefficient S21 characteristics according to the length of the open stub 14 connected to the 50 Ω microstrip line 12. FIG. The transmission coefficient characteristic of the filter is shown when the length Ls of the open stub 14 is changed from 7.5 mm to 8.5 mm at 0.5 mm intervals. By changing the length Ls of the open stub 14, it can be seen that the center frequency of the band rejection moves to a low frequency based on the insertion loss -3 dB. That is, the connected open stubs 14 constitute a quarter wave resonator structure so that radiation at that wavelength can be suppressed. At this time, by adjusting the length of the open stub 14, it is possible to determine the wavelength at which the electromagnetic field cancels. In general, electromagnetic waves of wavelength λ in dielectrics Since [epsilon] is transmitted at a wavelength of dielectric constant, the length Ls of an open stub for having band-stopping characteristics at the center wavelength [lambda] is given by the following equation.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서 50 Ω 마이크로스트립 선로 (12) 에 접속된 개방 스터브(14)를 형성함으로써 필터의 대역저지 특성을 부가할 수 있으며 또한 상기 수식에서 예측한 바와 같이, 개방 스터브(14) 의 길이가 증가할수록 저지 대역의 중심 주파수가 감소함을 확인할 수 있다.  As described above, in the present embodiment, by forming the open stub 14 connected to the 50 Ω microstrip line 12, the bandstop characteristic of the filter can be added, and as predicted by the above formula, the open stub 14 As the length of) increases, the center frequency of the stop band decreases.

본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 개방 스터브가 적용될 수 있음은 당업자가 용이하게 인식할 수 있을 것이다. The present invention is not limited thereto, and it will be readily appreciated by those skilled in the art that various types of open stubs may be applied without departing from the principles disclosed herein.

도 6 은 대역 저지 특성을 갖는 UWB 용 필터의 주파수별 S 파라미터의 시뮬레이션 값을 나타낸 그래프이다. 도 1에 나타난 마이크로스트립 선로(12)에서 각 부분의 치수는 다음 표와 같다. 각 치수는 mm 단위로 주어진다.  FIG. 6 is a graph illustrating simulation values of frequency-specific S parameters of a UWB filter having a band blocking characteristic. FIG. The dimensions of each part in the microstrip line 12 shown in FIG. 1 are shown in the following table. Each dimension is given in mm.

WsubWsub 2424 Ws2Ws2 2.052.05 LsubLsub 2424 Lf1Lf1 55 WhWh 0.30.3 Lf2Lf2 3.53.5 LsLs 8.58.5 Lf3Lf3 44 WsWs 0.20.2 LhLh 7.357.35 Ws1Ws1 1.651.65 WfWf 22

도 7 은 상기 표 3에 따라 실제 필터를 제작하여 필터의 주파수에 따른 S 파라미터 측정값을 나타낸 그래프이다. 측정된 대역 통과 주파수는 반사 손실 (S11) -10 dB 를 기준으로 2.16 GHz ~ 10.57 GHz 이며 저지 대역폭은 삽입 손실 -3 dB 를 기준으로 5.17 GHz ~ 5.97 GHz 이다. 7 is a graph showing an S parameter measurement value according to the frequency of the filter by manufacturing an actual filter according to Table 3 above. The measured band pass frequency is 2.16 GHz to 10.57 GHz based on return loss (S11) -10 dB and the stop bandwidth is 5.17 GHz to 5.97 GHz based on -3 dB insertion loss.

도 8 은 본 구현예의 필터의 주파수 대 군(group) 지연 측정값을 나타낸 그래프이다. 저지 대역을 제외한 전 대역에서 0.65 nsec 미만이다. 8 is a graph showing the frequency versus group delay measurement of the filter of this embodiment. It is less than 0.65 nsec in all bands except the stop band.

본 발명에 따르면, 50 Ω 마이크로스트립 선로에 2 개의 단락 스터브 (short-circuited stub) 를 형성함으로써 대역폭이 확장된 초광대역 안테나를 구현할 수 있다.According to the present invention, two short-circuited stubs may be formed on a 50 Ω microstrip line to realize an ultra wideband antenna having an extended bandwidth.

또한, 본 발명에 따르면 마이크로스트립 선로에 2 개의 개방 스터브 (open-circuited stub) 를 형성함으로써 특정 대역을 저지할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by forming two open-circuited stubs on the microstrip line, there is an effect of preventing a specific band.

또한, 본 발명의 따르면, 경량화 및 소형화가 가능하고 대량 생산에 적합하다.Further, according to the present invention, it is possible to reduce the weight and size and to be suitable for mass production.

또한, 본 발명에 따르면, 우수한 컷오프 특성을 가진 마이크로스트립 필터를 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, there is an effect that can provide a microstrip filter having excellent cutoff characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 필터의 상면도, 배면도 및 측면도1 is a top view, rear view and side view of a filter according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고역 통과 필터의 등가 전송 선로 모델2 is an equivalent transmission line model of a high pass filter according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대역 저지 필터의 등가 전송 선로 모델3 is an equivalent transmission line model of a band reject filter according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시에 따른 고역 필터의 주파수 대 S 파라미터를 나타낸 그래프4 is a graph showing the frequency versus S parameter of a high pass filter in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시에 따른 개방 스터브의 길이에 따른 주파수 대 투과계수를 나타낸 그래프5 is a graph showing a frequency vs. transmission coefficient according to the length of an open stub according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시에 따른 대역 저지 특성을 갖는 필터의 주파수 대 S 파라미터의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프6 is a graph showing a simulation result of frequency vs. S parameter of a filter with band rejection according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시에 따른 대역 저지 특성을 갖는 필터의 주파수 대 S 파라미터의 실제 측정 결과를 나타낸 그래프7 is a graph showing the actual measurement results of the frequency vs. S parameter of the filter having a band stop characteristic according to an embodiment of the present invention

도 8은 본 발명의 실시에 따른 필터의 주파수 대 군지연(Group delay)의 측정값을 나타낸 그래프8 is a graph showing measured values of frequency versus group delay of a filter according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11 : 기판 12 : 마이크로스트립 선로11 substrate 12 microstrip line

13 : 단락 스터브 14 : 개방 스터브13: Short stub 14: Open stub

15 : 비아홀 16 : 접지면15: via hole 16: ground plane

17, 17' : 급전부17, 17 ': feeding part

Claims (8)

후면에는 접지면이 형성되고 상하 양측에 급전면이 형성된 유전체로 이루어진 기판;A substrate formed of a dielectric having a ground plane formed on its rear surface and a feed surface formed on both upper and lower sides thereof; 상기 기판의 상면에 S자 형태로 형성되고 50Ω 저항으로 이루어지는 마이크로스트립 선로;A microstrip line formed in an S shape on the upper surface of the substrate and composed of a 50Ω resistor; 상기 S자 형태의 마이크로스트립 선로에 가로 방향으로 2개가 형성되며 비아홀(via hole)이 형성된 단락 스터브; 및Two short stubs formed in the S-shaped microstrip line in the transverse direction and having via holes formed therein; And 상기 S자 형태의 마이크로스트립 선로에 같은 방향으로 2개가 형성되고 그 길이는 (λ는 저지 대역의 중심 파장, ε은 기판의 유전율)인 개방 스터브;를 포함하는 초광대역 마이크로스트립 필터.Two are formed in the same direction on the S-shaped microstrip line and the length is an open stub, where? is the center wavelength of the stop band and? is the dielectric constant of the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비아홀(via hole)은 지름이 0.3mm 인 것을 특징으로 하는 초광대역 마이크로스트립 필터.The via hole is ultra-wideband microstrip filter, characterized in that the diameter of 0.3mm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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