이종의 유전체를 이용한 기판 집적 도파관 180도 방향성 결합기

Abstract

180° 방향성 결합기는 많은 응용분야에서 사용되고 있지만 기존의 구형 도파관을 이용한 결합기는 가격이 비싸며 평면 회로에 집적시키기 매우 어려운 단점을 가지고 있다. 최근에는 이러한 구형 도파관의 장점을 활용하고, 단점을 개선하기 위해 일반적인 인쇄 회로 기판에 평행한 두 열의 메탈릭 비아 홀을 주기적으로 배열하여 구현한 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide)에 대한 연구가 진행되고 있다. 기판 집적 도파관은 제작이 용이하고, 낮은 비용으로 쉽게 구현할 수 있으며, 평면 회로와 쉽게 집적화가 가능하다. 이러한 기판 집적 도파관의 장점을 이용한 전이 구조, 여파기, 결합기, 위상 천이기 및 전력 분배기와 같은 응용 소자에 대한 연구가 활발히 보고되었다. 본 논문에서는 기판 천공 후, 이종의 유전체 삽입을 통해 제작이 간단하며, 삽입된 유전체의 크기 및 간격, 그리고 개수를 조절하여 90° 위상 천이기를 설계한 후, 90° 방향성 결합기와 결합시킴으로써 180° 방향성 결합기를 설계하였다. 제안된 결합기는 위상 천이 효과가 커질수록 삽입 손실 및 주파수에 따른 위상 변화량이 증가하는 기존의 위상 천이기와는 달리 삽입 손실과 주파수에 따른 위상 변화량이 적은 위상 천이기를 이용하여 결합기를 설계하였다. 측정한 결과 제안된 이종의 유전체를 이용한 결합기는 마이크로파 시스템의 응용에 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하였다