그림 4.5 스텝 스터브의 구조.
Fig. 4.5 Geometry of step stub.
그림 4.5는 스텝 스터브의 구조이다. 임피던스가 다른 두 개의 스터브인 first section line과 second section line으로 이루어져 있다.
스텝 스터브의 임피던스 비를 로 나타내면, 는 식 (4.23)과 같다.
(4.23)
값은 필터의 성능을 개선시킬 뿐만 아니라, 특히 두 번째 동작하는 주파수에 영향을 준다. 여기서, 인 경우, 첫 스퓨리어스 주파수 즉, 두 번째 주파수가 4.8 GHz(2×첫 번째 동작하는 주파수)보다 큰 값을 갖고, 인 경우, 첫 스퓨리 어스 주파수 즉, 두 번째 주파수가 4.8 GHz(2×첫 번째 동작하는 주파수)보다 작은 값을 갖는다[16]. 이에 따라 본 논문에서 두 번째 주파수가 5.2 GHz를 만족해야 하므로 인 경우를 이용하였다.
의 비에 따라 이중 대역통과 필터의 성능을 개선할 수 있으므로, 설계를 통하여 적절한 폭을 선택하였다.
그림 4.6 First section line의 폭 변화에 따른 설계결과 (1.9 mm ∼ 2.1 mm).
Fig. 4.6 Simulated results for different width of first section line (1.9 mm ∼ 2.1 mm).
그림 4.7 First section line의 폭 변화에 따른 설계결과 (2.1 mm ∼ 2.3 mm).
Fig. 4.7 Simulated results for different width of first section line (2.1 mm ∼ 2.3 mm).
First section line의 폭에 따른 S11에서의 주파수 특성은 그림 4.6과 그림 4.7과 같다. 그림 4.6과 그림 4.7에서 보는 바와 같이, first section line의 폭에 따라 반 사손실의 특성이 달라진다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 first section line의 폭이 2.1 (mm)일 때, 주파수 2.4 GHz와 5.2 GHz에서의 반사손실이 30 dB 이상의 특성 을 보인다.
그림 4.8 Second section line의 폭 변화에 따른 설계결과 (0.69 mm ∼ 0.89 mm).
Fig. 4.8 Simulated results for different width of second section line (0.69 mm ∼ 0.89 mm).
그림 4.9 Second section line의 폭 변화에 따른 설계결과 (0.89 mm ∼ 0.109 mm).
Fig. 4.9 Simulated results for different width of second section line (0.89 mm ∼ 0.109 mm).
Second section line의 폭에 따른 S11에서의 주파수 특성은 그림 4.8과 그림 4.9 와 같다. 그림 4.8과 그림 4.9를 보면, second section line의 폭의 변화에 따라 반 사손실의 특성이 달라진다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 second section line의 폭 이 0.89 (mm)일 때, 주파수 2.4 GHz와 5.2 GHz에서의 반사손실이 30 dB 이상의 특성을 보인다.
그림 4.10 의 변화에 따른 설계결과 (First section line/Second section line).
Fig. 4.10 Simulated results for different of (First section line/Second section line).
그림 4.10은 값의 변화에 따른 반사손실 특성을 보여준다. 그림 4.10을 보면,
값이 두 번째 주파수에 영향을 주기 때문에, 값이 일정한 값 이상인가, 이하인 가에 따라 두 번째 주파수의 반사손실은 크게 달라진다. 그러므로 First section line/Second section line의 값은 2.1 mm/ 0.89 mm 일 때 최적 값이 얻어진다.
그림 4.11 스텝 스터브을 부가한 이중 대역통과 필터의 설계결과 Fig. 4.11 Simulated results of dual-bandpass filter with step stub.
그림 4.11은 스텝 스터브를 부가한 새로운 형태의 이중 대역통과 필터의 설계결 과를 나타낸다. 2.4 GHz 주파수에서의 대역폭은 100 MHz, 5.2 GHz 주파수에서의 대 역폭은 300 MHz이다. 통과대역 내에서 반사손실은 각각 33 dB 및 34 dB이고, 삽 입손실은 각각 0.2 dB 및 0.1 dB이다.
따라서, 스텝 스터브를 부가한 이중 대역통과 필터는 기존의 이중 대역통과 필터 와 개방 스터브를 부가한 이중 대역통과 필터보다 반사손실이 10 dB 이상 개선되 었음을 알 수 있다[6][7][8].