좁은

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 17351(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 논문에서는 저임피던스 라인과 커플링 커패시터라는 두 가지 새로운 삽입 손실 제어 방법을 기반으로 넓은 범위의 전력 분배 비율을 갖는 두 개의 협대역 전력 분배기를 제시합니다. 처음에는 등가회로 모델과 LC 등가회로를 기반으로 협대역 BPF를 설계한다. 그런 다음 표면 전류 밀도를 이용하여 BPF 구조의 어느 부분에서 삽입 손실(IL)을 중심 주파수에서 제어할 수 있는지 결정합니다. 조정 가능한 Wilkinson 전력 분배기(TWPD)는 IL 제어 구성 요소를 기반으로 설계되어 단 2개의 DC 전압만 사용하여 광범위한 전력 분할 비율을 생성합니다. 처음 설계된 TWPD의 중심 주파수는 2.5GHz이며, 0V에서 8V까지 두 개의 DC 전압을 변화시켜 전력 분배 비율을 1:45까지 제어할 수 있습니다. TWPD의 구조는 대칭이므로 역전압은 다음과 같습니다. 출력 포트 사이의 역분할 전력. 두 번째로 설계된 TWPD의 중심 주파수는 2.52 GHz이고, 2개의 DC 전압을 1.7에서 4 V까지 변화시켜 전력 분배 비율을 1:134까지 제어할 수 있다. 제안된 2개의 TWPD를 제작하고 측정하였다. 이론적 예측을 검증하기 위해 측정된 결과와 시뮬레이션된 결과의 비교가 제시됩니다.

대부분의 통신 시스템에서 전력 분할 비율이 동일하거나 동일하지 않은 전력 분배기(PD)는 안테나 어레이용 급전 네트워크의 필수 요소입니다. 최근에는 마이크로스트립 공진기1에서 전자기 유도 투명도의 서파 적용 및 소형화된 마이크로파 구성요소2의 최적화를 위한 자동화된 프레임워크와 같은 새로운 방법을 기반으로 한 마이크로파 회로 설계가 설계자들에 의해 고려되었습니다. 또한, 위상 배열 및 빔 스티어링 네트워크와 같은 마이크로파 무선 통신 시스템에서는 전력 분배기를 사용하여 신호를 동일하거나 동일하지 않게 분할해야 합니다. Wilkinson 전력 분배기(WPD)는 유연한 전력 분할 비율, DC, 2차 및 3차 고조파 제거 기능, 컴팩트한 크기, 적절한 삽입 및 반사 손실, 출력 포트 간의 우수한 절연 등의 특성을 가지고 광범위하게 사용됩니다.

현재까지 다양한 유형의 WPD가 설계되었습니다. 첫 번째 범주는 고차 고조파까지 고조파를 억제하는 데 매우 효과적인 타원 공진기와 저역 통과 필터3,4를 기반으로 하는 PD입니다. 그러나 DC 고조파를 제거할 수는 없습니다. 두 번째 범주는 협대역5,6,7, 이중 대역8 및 광대역 BPF9,10,11을 기반으로 하는 PD입니다. 불평등 WPD(UWPD)는 불평등 신호 분할12,13,14,15,16,17,18,19,20,21의 또 다른 범주입니다. 12,13에서는 신호가 1:2 비율로 나누어지지만 매우 큰 크기를 차지한다. In13에서는 UWPD 설계를 위해 전자기 밴드갭을 고임피던스 전송선로(TL)로 사용하는 구조를 채택하고 있다. 광대역에서는 전력분할비가 1:3이지만, 동작대역에서는 반사손실 값이 적절하지 않다. 임피던스가 서로 다른 단순한 마이크로스트립 라인을 사용하는 1:4 전력 분할 비율14,15의 UWPD는 크기가 크고 원치 않는 고조파를 억제할 수 없다는 문제가 있습니다. 1:5 UWPD는 오프셋 양면 평행 스트립 라인을 기반으로 16에서 설계되었습니다. 17,18에서는 1:6 불평등 Gysel PD와 1:10 UWPD가 각각 제시됩니다. 16,17,18의 주요 단점 중 하나는 크기가 크다는 것입니다. 설계19,20,21는 공진기 없이 임피던스가 다른 마이크로스트립 라인을 사용하기 때문에 전체 크기가 크다는 문제가 있습니다. 언급된 PD에서는 전력 분배 비율의 값을 고려하는 것이 불가능합니다. 이 문제를 해결하기 위해 임의의 전력 분할 비율을 갖는 Wilkinson PD와 Gysel PD가 각각 22,23,24,25,26에 제시됩니다. 이러한 PD 유형에서는 설계 과정 및 제작 전에 전력 분배 비율을 임의로 조정할 수 있습니다. 결과적으로 설계 및 제조 공정 이후에는 더 이상 전력 분배 비율을 변경할 수 없습니다.