고출력 테라헤르츠파 발생을 위한 높은 입력 임피던스를 가지는 Yagi-Uda 안테나

Abstract

본 논문에서는 포토믹서와 안테나와의 임피던스 부정합으로 인하여 THz파의 출력이 저하되는 문제를 개선하기 위해서 높은 입력 임피던스를 가지는 Yagi-Uda 안테나를 제안하였다. 제안한 Yagi-Uda 안테나는 driver를 반 파장 다이폴이 아닌 전 파장 다이폴을 사용함으로써 공진주파수에서 2600 Ω정도의 높은 입력 임피던스를 얻을 수 있다. 그리고 포토믹서에 직류전압을 가하기 위하여 driver에 수직으로 바이어스 선을 연결하였다. 바이어스 선에 Photonic Bandgap(PBG) 셀을 삽입하여 바이어스 선으로 교류전류가 흐르는 것을 최소화 하고 안테나 고유의 복사패턴을 얻을 수 있게 하였다. 또한 바이어스 선 양단에 두 개의 reflector를 배치하여 후방 복사되는 빔을 효과적으로 반사할 수 있게 하였다. 다음으로 제안한 안테나는 U-형태의 다이폴을 driver로 가지는 Yagi-Uda 안테나이다. 직선형 전 파장 다이폴에 비하여 높은 입력 임피던스 특성이 있는 U-형태의 다이폴을 Yagi-Uda 안테나의 driver로 사용하여 안테나의 입력 임피던스를 더욱 증가시켰다. 안테나 설계시 안테나의 입력 임피던스와 복사효율을 고려하여 전체효율이 가장 높게 나타나는 구조를 최적화된 안테나로 정하였다. 제안한 U-형태의 driver를 가지는 Yagi-Uda 안테나는 636 GHz에서 공진하며 이때 4400 Ω 정도의 높은 입력 임피던스를 가진다. 이러한 높은 입력 임피던스를 가지는 Yagi-Uda 안테나는 THz 신호원인 포토믹서와의 임피던스 부정합 문제를 개선할 수 있게 되어 보다 증가된 THz파 출력을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.