기판 집적 도파관(SIW)을 위한 광대역 단일 평면 전이 구조

Abstract

정보화 시대의 본격적인 개막으로 이동 통신, 위성 통신 등이 실용화 됨에 따라 마이크로파 대역뿐만 아니라 밀리미터파 대역의 고주파를 이용한 기술이 활성화 되고 있으며, 정보 통신용 고주파 부품에 대한 사업적 중요성의 인식 및 그 수요가 급증하고 있다. 따라서 고주파 소자 및 부품의 성능 향상과 소형화가 요구되며, 이의 기초가 되는 전송 선로에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 기판 집적 도파관은 최근 연구된 새로운 전송 선로로, 일반 유전체 기판에 주기적인 비아홀을 배치하여 구현한 유사 구형 도파관이다. 공정이 편리하고 집적화가 가능하기 때문에 최근 각광받는 전송 선로가 되고 있으며, 간단한 비아 공정 만으로 높은 품질 계수를 갖는 여파기를 설계할 수 있다. 또한 일반 도파관과 동일하게 각 전송 경로가 독립적이기 때문에 외부로 방사되는 전자기파를 억제하여 전자파 장애에 자유로운 설계가 가능하다는 장점을 갖는다. 즉, 기판 집적 도파관은 구형 도파관의 장점을 최대한 활용하면서 동시에 단점을 보완하는 특징을 갖는다. 그러므로 기판 집적 도파관은 RF 전단부 등의 응용에 적용할 수 있고, 특히 인접 채널의 잡음을 제거하기 위해 높은 선택도를 필요로 하는 시스템에 적합한 전송 선로이다. 기판 집적 도파관이 고주파 시스템에 적합한 전송 선로이기는 하지만 현재 가장 널리 사용되는 전송 선로는 단일 평면 전송 선로이다. 기판 집적 도파관과 단일 평면 전송 선로의 장, 단점을 상호 보완하며 적절히 활용하기 위해서는 이들 전송 선로 사이의 전이 구조 설계가 필수적이다. 본 논문은 대표적인 단일 평면 전송 선로인 CPW 및 CPS와 기판 집적 도파관 사이의 효과적인 전이 구조에 대한 연구를 수행하였다. 서로 다른 구조의 전송 선로 사이에서의 전이 구조는 전계 정합과 특성 임피던스 정합이 가장 중요한 요소로, 이 두 가지 요소를 만족시키는 전이 구조의 설계를 통해 기판 집적 도파관과 단일 평면 전송 선로 사이의 저손실, 광대역 연결을 가능하게 하였으며, 제안된 전이 구조를 통해 위성 통신 시스템의 송수신 능력 향상 및 집적화를 가능하게 할 것으로 기대된다.