Electromagnetic bandgap 구조의 소형화 연구

Alternative Title
Study of Compact Electromagnetic Bandgap Structures
Alternative Author(s)
An, Sungnam
일반대학원 전자공학과
The Graduate School, Ajou University
Publication Year
본 논문에서는 사각 패치와 사각 링 스트립선로가 전자기적으로 결합된 3층 구조의 소형화된 EBG 구조를 제안하였다. 제안한 EBG 구조는 상층의 사각 패치와 하층의 사각 링 스트립선로가 비아에 의해 접지면에 연결되었다. 반사위상 EM 시뮬레이션을 통해 EBG 구조 표면에서의 반사위상을 계산하여 EBG 구조의 밴드갭 특성을 연구하였고, 반사위상에서 나타나는 밴드갭과 투과계수(S_(21))에서 나타나는 밴드갭이 일치하는 것을 EM 시뮬레이션을 통해 확인하였으며, 측정은 제작이 용이한 프로브 안테나를 사용하여 EBG 구조의 표면을 진행하는 표면파의 투과계수를 측정하였다. 제안한 사각 링 스트립선로가 결합된 3층 EBG 구조의 크기는 기존의 3층 구조에 비하여 약 34 % 감소되었고, 0.930 GHz에서 0.945 GHz까지의 밴드갭을 갖는다. 또한 밴드갭이 나타나는 주파수 영역이 기존의 구조에 비해 많이 발생하므로 다중 대역을 갖는 시스템에 대한 응용이 기대된다. 그리고 새로운 소형 2층 EBG 구조를 제안하였다. 제안한 EBG 구조는 정사각 스파이럴이 비아를 중심으로 4차 회전 대칭이며, four arms square spiral이 주기적으로 배열되어 있다. 스파이럴은 스트립선로의 길이를 늘려 인덕턴스 값을 증가시키고, four arms square spiral은 캐패시턴스 값을 증가시켰다. 측정 결과, 제안한 구조는 동일한 공진주파수에서 단위 셀 표면적이 ID-EBG의 1/4의 크기로 소형화되었다. 향후, parametric study를 통해 제안한 EBG 구조의 특성을 연구하고 이를 바탕으로 EBG 구조를 마이크로웨이브 소자에 응용하여 소자의 성능을 향상시킬 수 있을 것이다.
Alternative Abstract
In this paper the compact three-layer EBG structure is proposed. The unit cell of the proposed EBG structure is composed of a square patch in the upper layer and a square ring stripline in the lower layer that are connected to the ground plane through conducting vias. Reflection phase analysis method and tangential transmission method are considered to accomplish effective EM simulation and measurement, respectively. EM simulation results indicate that bandgap characteristics of the EBG structure using both methods is nearly identical. Parametric studies have been performed with the EM simulator to analyze the properties of the EBG structure by investigating the phase shift of the normally incident plane wave, and the transmission measurements between simple monopole antennas positioned near the EBG structure have been done. The size of the proposed EBG structure is reduced about 34% as compared to the conventional EBG structure. Measured results show bandgap from 0.930 GHz to 0.945 GHz. Moreover, many bandgaps of the proposed EBG structure can be applied to the multi-band systems. Besides 3 layer EBG structure, a new compact 2 layer EBG structure is proposed. The proposed EBG structure has 4-way rotation symmetry, and four arms square spirals are arrayed periodically. The size reduction is obtained by extending electrical length of square spiral and increasing capacitance between adjacent square spirals. Measurement results show that a quarter unit cell surface area of proposed EBG structure is obtained, as compared to that of the interdigital EBG structure, for a given resonant frequency. A parametric study for four arms square spiral EBG will be reported in detail in a future work. Intensive investigations will enable one to improve the characteristic of microwave component at applications.

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Graduate School of Ajou University > Department of Electronic Engineering > 3. Theses(Master)
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