:: The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication ::, Vol.17 No.4 | (2017) pp.77~82
공간 결합을 이용한 밀리미터파 전력 증폭기에 관한 연구
Abstract
밀리미터파 대역으로 주파수가 높아짐에 따라 도파관의 단면이 수 밀리미터 이내로서 작아져서 공간결합 전력 증폭기를 구현하기에 공간적으로 어려움을 겪게 된다. 본 논문에서는 혼 안테나 원리로 도파관의 폭을 확장하여 이 문 제를 극복하고자하였다. 60GHz ISM 대역(57-64GHz)의 공간결합 전력 증폭기에 활용하기 위한 확장된 구형 도파관을 설계하고 확장된 도파관 내에 공간결합을 위한 안티포달 변환기를 설치하여 공간결합 전력 증폭기로서의 특성을 분석 하였다. WR15 표준 구형 도파관과의 호환을 위해 WR15 도파관에서 H면 부채꼴 혼 안테나 원리를 이용하여 도파관 폭(a)을 7mm로 확장하여 3개의 백투백 구조의 안티포달 변환기 슬롯을 설치하였다. 설계한 공간결합 전력 증폭기는 사용하고자 하는 대역(57-64GHz)에서 반사손실은 –22.4dB이하이고 삽입손실은 0.53dB 이하로서 매우 양호한 특성을 나타냈다. 한편, 도파관의 폭을 확장함에 따라 WR15 대역폭 내에 TE10 모드 외에도 TE20, TE30 모드 등 추가적인 모 드들이 발생하게 되었고 이로 인해 대역폭을 제한하여 도파관의 폭 확장을 제한하였다.
As frequencies increase to the millimeter wave bands the cross sections of wave guides become smaller than a few millimeters, which cause sapatial problems in realization of spatial combining power amplifiers. In this paper we intented to overcome the problem by widening the width of wave guides using horn antenna principles. We designed a widened rectangular wave guide for using in spatial combining power amplifier in 60GHz ISM band(57-64GHz), and we installed Antipodal transition in the widened wave guide, and then we characterized it as a spatial combining power amplifier. For the compatibility of WR15 standard wave guide, we widened the width of WR15 to 7mm using principle of H-plane sectoral horn antenna and then installed 3 slots of back to back Antipodal transition. The designed spatial combining power amplifier showed good characteristics of return loss less than –22.4dB and insertion loss less than 0.53dB. However, as widening the width of the wave guide, additional modes such as TE20, TE30 in addition to TE10 were accurred in the bandwidth of WR15, which restricted the bandwidth and widening of the width of the wave guide.
waveguide transition,antipodal finline,waveguide-microstrip transition,millimeter wave
