KR100953408B1 - Superconducting microwave filter - Google Patents
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Abstract
초전도 마이크로파 필터가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터는 마이크로스트립 기판, 마이크로스트립 기판 상의 마이크로 필터 패턴들, 마이크로 필터 패턴들 상의 제 1 유전체판 및 제 1 유전체판 상에 제 1 유전체판과 이격되어 배치되는 제 2 유전체판을 포함한다.A superconducting microwave filter is provided. The superconducting microwave filter according to the embodiment of the present invention may include a microstrip substrate, micro filter patterns on the microstrip substrate, a first dielectric plate on the micro filter patterns, and a first dielectric plate spaced apart from the first dielectric plate on the first dielectric plate. 2 dielectric plates.
Description
본 발명은 초전도 마이크로파 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중심 주파수를 튜닝할 수 있는 초전도 마이크로파 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting microwave filter, and more particularly to a superconducting microwave filter capable of tuning the center frequency.
고온초전도체의 마이크로파 소자로서의 응용성은 마이크로파와 밀리미터파를 포함하는 고주파 영역에서 초전도체가 지닌 다음과 같은 우수한 특성에서 비롯된다. 첫째, 초전도체의 경우 도체와 달리 일정 주파수 이하에서 전자파침투깊이의 주파수 의존성이 없다. 고온 초전도체의 경우 고온 초전도체의 에너지 갭(gap)에 해당하는 수 THz 이하의 주파수에서는 전자파 침투깊이가 주파수의 크기와 상관없이 일정한데 이러한 사실은 도체의 경우와 달리 초전도체를 통과하는 신호의 위상속도가 주파수와 무관하게 됨, 즉 신호의 분산 (dispersion)이 없게 됨을 말해준다. 둘째, 고온초전도체가 지닌 낮은 표면저항을 들 수 있다. 가장 우수한 특성을 지닌 YBa2Cu3O7 -δ (YBCO) 박막의 액체질소온도 및 10 GHz의 주파수에서의 표면저항은 약 200μΩ 정도인데 이는 같은 조건에서 구리가 지닌 표면저항 크기의 약 1/50 정도에 해당한다. 이러한 고온 초전도박막으로 만든 초전도 마이크로스트립 필터의 경우 매우 작은 삽입손실과 매우 우수한 out-band 특성을 지니고 있음이 밝혀졌다. 또한 넓은 주파수 튜닝 특성을 지닌 초전도 마이크로스트립 필터를 이용하여 차세대 무선 통신의 기준이 될 소프트웨어 기반 이동통신 시스템(SDR: Software Defined Radio system )에도 매우 유용하게 사용할 수 있다. 이 기술은 무선 이동통신 시스템에서 안테나 이후의 RF 영역을 포함한 대부분의 기능 블록이 프로그래밍이 가능한 고속의 처리 소자에 구현된 소프트웨어 모듈에 의해 수행됨으로써 하드웨어의 교체 없이 필요한 소프트웨어의 재구성만으로 다중 무선접속 규격 또는 서비스 기능 등을 지원한다. 소프트웨어 기반 이동통신 기술을 이용하여 하나의 단말이나 기지국으로 다양한 무선통신서비스를 제공하게 되면, 사용자는 무선통신 시스템의 지역적 표준이나 서비스 종류에 관계없이 저렴한 비용으로 간편하게 다양한 통신서비스를 받을 수 있고, 통신사업자는 저렴한 망구축 비용으로 융통성 있는 망운용이 가능하다. 이러한 이유로 SDR 시스템에서는 선택도가 뛰어나며 튜닝 범위가 넓은 필터의 사용이 매우 유리하다. The application of high-temperature superconductor as a microwave device originates from the following excellent characteristics of superconductor in high frequency region including microwave and millimeter wave. First, in the case of superconductors, unlike conductors, there is no frequency dependence of the penetration depth below a certain frequency. In the case of high temperature superconductors, the depth of electromagnetic wave penetration is constant regardless of the magnitude of the frequency at frequencies below THz, which is the energy gap of the high temperature superconductors. Independent of frequency, i.e. there is no dispersion of the signal. Second, the low surface resistance of the high temperature superconductor. The surface resistivity at liquid nitrogen temperature and frequency of 10 GHz of YBa 2 Cu 3 O 7 -δ (YBCO) thin film with the best characteristics is about 200μΩ, which is about 1/50 of the surface resistance of copper under the same conditions. It is about degree. The superconducting microstrip filter made of such high temperature superconducting thin film has been found to have very small insertion loss and very good out-band characteristics. In addition, the superconducting microstrip filter with wide frequency tuning characteristics can be used for software defined radio system (SDR), which will be the standard for next generation wireless communication. This technology is performed by a software module implemented in a programmable high-speed processing element that includes most of the functional blocks including the RF region after the antenna in a wireless mobile communication system. Support service functions. When various wireless communication services are provided to one terminal or base station using software-based mobile communication technology, the user can easily receive various communication services at low cost regardless of the regional standard or service type of the wireless communication system. Operators can have flexible network operations at low network cost. For this reason, the use of filters with good selectivity and wide tuning range is very advantageous in SDR systems.
본 발명의 목적은 우수한 주파수 응답 특성을 가지는 초전도 마이크로파 필터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a superconducting microwave filter having excellent frequency response characteristics.
본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터는 마이크로스트립 기판, 상기 마이크로스트립 기판의 상부면에 접촉하여 배치된 마이크로 필터 패턴들, 상기 마이크로 필터 패턴들 상에 상기 마이크로 필터 패턴들로부터 이격되어 배치된 제 1 유전체판 및 상기 제 1 유전체판 상에 상기 제 1 유전체판과 이격되어 배치되는 제 2 유전체판을 포함한다.A superconducting microwave filter according to an embodiment of the present invention may include a microstrip substrate, micro filter patterns disposed in contact with an upper surface of the microstrip substrate, and a second filter spaced apart from the micro filter patterns on the micro filter patterns. And a second dielectric plate disposed on the first dielectric plate and spaced apart from the first dielectric plate on the first dielectric plate.
본 발명의 실시예에 따른 상기 마이크로 필터 패턴들은 한 쌍의 헤어핀 공진기들 및 상기 헤어핀 공진기들 사이에 배치된 스트레이트 공진기를 포함할 수 있다.The micro filter patterns according to the embodiment of the present invention may include a pair of hairpin resonators and a straight resonator disposed between the hairpin resonators.
본 발명의 실시예에 따른 상기 제 1 유전체판은 중심 주파수를 튜닝할 수 있다.The first dielectric plate according to the embodiment of the present invention may tune the center frequency.
본 발명의 실시예에 따른 상기 제 2 유전체판은 통과 대역폭을 조절할 수 있다.The second dielectric plate according to the embodiment of the present invention can adjust the passband.
본 발명의 실시예에 따른 상기 제 1 유전체판 및 상기 제 2 유전체판은 그 높이가 조절될 수 있다.The height of the first dielectric plate and the second dielectric plate according to an embodiment of the present invention can be adjusted.
본 발명의 실시예에 따른 상기 마이크로 필터 패턴들은 초전도체로 구성될 수 있다.The micro filter patterns according to the embodiment of the present invention may be composed of a superconductor.
본 발명의 실시예에 따르면, 초전도 마이크로파 필터는 마이크로 필터 패턴들로부터 이격되어 배치된 두 개의 유전체판을 포함한다. 두 개의 유전체판을 이용하여 중심 주파수를 이동시키면서 주파수 응답 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 초전도 마이크로파 필터는 간단하게 두 개의 유전체판을 이용하여 중심 주파수의 이동 및 주파수 응답 특성의 향상이라는 현저한 효과를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the superconducting microwave filter comprises two dielectric plates disposed spaced apart from the micro filter patterns. Two dielectric plates can be used to improve the frequency response while moving the center frequency. Therefore, the superconducting microwave filter can have a significant effect of simply moving the center frequency and improving the frequency response using two dielectric plates.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the technical spirit of the present invention may be sufficiently delivered to those skilled in the art.
본 발명의 실시예들에서 제 1, 제 2 등의 용어가 각각의 구성요소를 기술하기 위하여 설명되었지만, 각각의 구성요소는 이 같은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 소정의 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.In the embodiments of the present invention, terms such as first and second have been described to describe respective components, but each component should not be limited by such terms. These terms are only used to distinguish one component from another.
도면들에 있어서, 각각의 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In the drawings, each component may be exaggerated for clarity. The same reference numerals throughout the specification represent the same components.
한편, 설명의 간략함을 위해 아래에서는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 몇가지 실시예들을 예시적으로 설명하고, 다양한 변형된 실시예들에 대한 설명은 생략한다. 하지만, 이 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자는, 상술한 설명 및 예시될 실시예들에 기초하여, 본 발명의 기술적 사상을 다양한 경우들에 대하여 변형하여 적용할 수 있을 것이다. 예를 들면, 헤어핀 공진기와 스트레이트 공진기만으로 구성된 필터뿐만 아니라 다양한 형태의 공진기가 혼합된 형태에 대하여도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있을 것이다.Meanwhile, for the sake of simplicity, some embodiments to which the technical spirit of the present invention may be applied are described as examples, and descriptions of various modified embodiments will be omitted. However, one of ordinary skill in the art may apply the inventive concept of the present invention to various cases based on the above description and the embodiments to be illustrated. For example, the technical idea of the present invention may be applied to a form in which various types of resonators are mixed as well as a filter composed of only a hairpin resonator and a straight resonator.
도 1 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터를 설명하기 위한 도면들이다.1 and 2 are views for explaining a superconducting microwave filter according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 2를 참조하면, 마이크로스트립(microstrip) 기판(10) 상에 마이크로 필터 패턴들(30)이 배치된다. 상기 마이크로스트립 기판(10)은 유전체층(14)과 상기 기판 유전체층(14) 하부면에 부착된 금속막(12)으로 구성될 수 있다. 상기 금속막(12)은 접지면으로 기능할 수 있다. 상기 유전체층(14)은 마그네슘 산화막일 수 있으며, 이 경우 상기 유전체층(14)은 초전도 마이크로파 응용에 있어서 낮은 유전상수를 갖는 뛰어난 기판 재료로 알려져 있다.1 and 2,
상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 한 쌍의 헤어핀 공진기들(30a, 30b) 및 한 쌍의 헤어핀 공진기들(30a, 30b) 사이에 배치된 스트레이트(straight) 공진기(35)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 이른바, 3극(three pole) 공진기 구조를 가질 수 있다. 상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 혼합된 공진기 구조를 가짐으로써, 필터의 통과 특성이 향상될 수 있다. 상기 헤어핀 공진기들(30a, 30b)는 구부림을 통한 필터의 소형화에 기여할 수 있다. 상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 초전도체로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 YBa2Cu3O7 -δ (YBCO) 일 수 있다. 상기 마이크로 필터 패턴들(30)의 양측에, 입력선(20a) 및 출력선(20b)이 각각 배치될 수 있다.The
상기 마이크로 필터 패턴들(30) 상에, 상기 마이크로 필터 패턴들(30)로부터 이격되어 제 1 유전체판(dielectric plate, 40)이 배치된다. 상기 제 1 유전체판(40)은 중심 주파수를 튜닝(tuning)할 수 있다. 즉, 상기 제 1 유전체판(40)은 중심 주파수를 이동시킬 수 있다. 상기 제 1 유전체판(40) 상에, 상기 제 1 유전체판(40)과 이격되어 제 2 유전체판(50)이 배치된다. 상기 제 2 유전체판(50)은 통과 대역(pass band)을 조절할 수 있다. 즉, 상기 제 2 유전체판(50)은 중심 주파수의 이동이 있더라도 통과 대역의 폭을 좁게 조절하여 필터 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 제 1 유전체판(40) 및 제 2 유전체판(50)은 높은 유전상수를 가지는 물질일 수 있다. 상기 제 1 유전체판(40) 및 제 2 유전체판(50)은 예를 들면, 란타늄 알루미늄 산화막, 사파이어 또는 마그네슘 산화막 중 어느 하나일 수 있다.On the
상기 제 1 유전체판(40) 및 상기 제 2 유전체판(50)은 그 높이가 조절될 수 있다. 상기 제 1 유전체판(40)은 제 1 연결부(45)에 의하여 제 1 스텝 모터(step motor, 80)에 연결될 수 있다. 상기 제 1 스텝 모터(80)의 회전에 의하여, 상기 제 1 유전체판(40)의 높이가 정밀하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 제 2 유전체판(50)은 제 2 연결부(55)에 의하여 제 2 스텝 모터(step motor, 90)에 연결될 수 있다. 상기 제 2 스텝 모터(90)의 회전에 의하여, 상기 제 2 유전체판(50)의 높이가 정밀 하게 조절될 수 있다.The height of the first
상기 제 1 유전체판(40)의 높이를 조절하여 필터의 중심 주파수를 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 유전체판(40)의 높이를 조절하여 통과 대역폭(pass bandwidth)을 제어할 수 있다. 도 2에 표시된 d1은 마이크로 필터 패턴들(30)과 제 1 유전체판(40) 사이의 간격을 의미하며, d2는 제 1 유전체판(40)과 제 2 유전체판(50) 사이의 간격을 의미한다. 따라서, d1 및 d2를 조절하여 각각 중심 주파수 및 통과 대역폭이 제어될 수 있다.The center frequency of the filter may be changed by adjusting the height of the first
상기 마이크로스트립 기판(10), 제 1 유전체판(40) 및 제 2 유전체판(50)은 필터 케이스(60) 내에 내장될 수 있다. 상기 필터 케이스(60)는 구조적 공진이 일어나지 않도록 설계될 수 있다. 상기 제 1 연결부(45) 및 제 2 연결부(55)는 챔버(70)를 통과하여, 상기 제 1 유전체판(40) 및 제 2 유전체판(50)을 각각 제 1 스텝 모터(80) 및 제 2 스텝 모터(90)에 구조적으로 연결할 수 있다.The
도 3은 도 1에 따른 초전도 마이크로파 필터의 공진기를 마이크로스트립 기판에 실제로 구현한 것을 보여주는 도면이다. FIG. 3 is a view showing the actual implementation of the resonator of the superconducting microwave filter according to FIG. 1 on the microstrip substrate.
도 1 내지 3을 참조하면, 마이크로스트립 기판(10) 상의 마이크로 필터 패턴들(30)은 Chebyshev(체비세프) 방식으로 설계된다. 상기 유전체층(14)은 유전상수가 약 10인 마그네슘 산화막이며, 가로 20㎜, 세로 20㎜, 두께 0.5㎜인 크기를 가진다. 상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 YBa2Cu3O7 -δ (YBCO) 일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 유전체판(40)의 두께는 0.5㎜이고, 상기 제 2 유전체판(50)의 두께는 1.7㎜를 가지도록 설계될 수 있다.1 to 3, the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로 필터의 실제 주파수 응답특성(실선)과 시뮬레이션에 의한 주파수 응답특성(점선)을 비교하는 그래프이다.4 is a graph comparing the actual frequency response characteristic (solid line) of the superconducting microfilter according to the embodiment of the present invention with the frequency response characteristic (dashed line) by simulation.
도 4를 참조하면, 횡축은 주파수(Frequency(GHz))를 나타내며, 종축은 S 파라미터(parameter)를 나타낸다. S21(dB)은 삽입 손실(Insertion loss)을 의미하며, S11(dB)은 반사 손실(Return loss)을 나타낸다. 시뮬레이션은 3차원 툴(tool)인 마이크로웨이브 스튜디오(Microwave studio)를 이용한다.Referring to FIG. 4, the horizontal axis represents frequency (GHz), and the vertical axis represents S parameter. S21 (dB) denotes insertion loss, and S11 (dB) denotes return loss. The simulation uses a microwave studio, a three-dimensional tool.
도 1 내지 3을 다시 참조하면, 마이크로스트립 기판(10) 상의 마이크로 필터 패턴들(30)은 Chebyshev(체비세프) 방식으로 설계된다. 상기 유전체층(14)은 유전상수가 약 10인 마그네슘 산화막이며, 가로 20㎜, 세로 20㎜, 두께 0.5㎜인 크기를 가진다. 상기 마이크로 필터 패턴들(30)은 YBa2Cu3O7 -δ (YBCO) 일 수 있다. 상기 제 1 유전체판(40)의 두께는 0.5㎜이고, 상기 제 2 유전체판(50)의 두께는 1.7㎜를 가지도록 설계될 수 있다. 상기 제 1 유전체판(40)과 상기 마이크로 필터 패턴들(30) 사이의 간격은 d1 으로 표현될 수 있으며, 상기 제 1 유전체판(40)과 제 2 유전체판(50)과의 간격은 d2 로 표현될 수 있다.Referring again to FIGS. 1 to 3, the
본 발명의 실시예에 따라 제작된 초전도 마이크로 필터는 70K에서 주파수 응답 특성을 측정하였다. 측정된 초전도 마이크로 필터의 중심주파수는 5.01GHz 이며, 통과 대역은 91MHz 이고, 통과 대역의 삽입 손실(S21)은 0.6 dB 이며, 리플(ripple)은 0.05 dB 이며, 통과 대역의 최대 반사 손실(return loss, S11)은 25 dB 으로 매우 우수한 주파수 응답 특성을 확인할 수 있다. 시뮬레이션한 결과와 중심주파수의 차이가 약 10MHz 임이 확인된다. 이는 실제 시뮬레이션에 사용한 유전상수나 기판의 두께 등의 사용값과 실제값의 차이로 인하여 발생할 수 있다. 나머지 주파수 응답 특성들은 매우 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다.The superconducting micro filter manufactured according to the embodiment of the present invention measured the frequency response characteristic at 70K. The measured superconducting microfilter has a center frequency of 5.01 GHz, a pass band of 91 MHz, an insertion loss of pass band (S21) of 0.6 dB, a ripple of 0.05 dB, and a maximum return loss of the pass band. , S11) is 25 dB, which shows very good frequency response. The difference between the simulation results and the center frequency is found to be about 10 MHz. This may occur due to the difference between the actual value and the use value such as the dielectric constant or the thickness of the substrate used in the actual simulation. It can be seen that the remaining frequency response characteristics match very well.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유전체판의 간격과 주파수 의존성을 나타내는 그래프들이다. 5A and 5B are graphs showing a spacing and a frequency dependency of a dielectric plate according to an embodiment of the present invention.
도 5a는 마이크로 필터 패턴과 제 1 유전체판(도 2 참조) 사이의 간격(d1(㎜))에 대한 헤어핀 공진기(hairpin)와 스트레이트 공진기(straight)의 주파수 의존성을 나타낸다. 도 5b는 제 1 유전체판과 제 2 유전체판(도 2 참조) 사이의 간격(d2(㎜))에 대한 헤어핀 공진기(hairpin)와 스트레이트 공진기(straight)의 주파수 의존성을 나타낸다.FIG. 5A shows the frequency dependence of the hairpin resonator and the straight resonator on the spacing d1 (mm) between the micro filter pattern and the first dielectric plate (see FIG. 2). FIG. 5B shows the frequency dependence of the hairpin and straight resonators on the spacing d2 (mm) between the first and second dielectric plates (see FIG. 2).
도 5a에서, 마이크로 필터 패턴과 제 1 유전체판 간의 간격(d1)에 대한 중심 주파수(f0) 의존성은 유사한 변화를 보임을 알 수 있다. 도 5b에서, 마이크로 필터 패턴과 제 1 유전체판 간의 간격(d1)은 0.1㎜로 고정시키고, 제 1 유전체판과 제 2 유전체판의 간격(d2)을 0.05㎜에서 1.0㎜로 변화시키면서 중심 주파수(f0) 의존성을 측정한다.In FIG. 5A, it can be seen that the dependence of the center frequency f 0 on the distance d1 between the micro filter pattern and the first dielectric plate shows a similar change. In FIG. 5B, the distance d1 between the micro filter pattern and the first dielectric plate is fixed at 0.1 mm, and the center frequency (1) is changed while changing the distance d2 between the first and second dielectric plates from 0.05 mm to 1.0 mm. f 0 ) measure dependencies.
헤어핀 공진기의 경우 약 36MHz 의 주파수 변화가 있으며, 스트레이트 공진기의 경우 약 88MHz 의 주파수 변화가 있음을 알 수 있다. 즉, 스트레이트 공진기는 헤어핀 공진기에 비하여 두 배 이상의 주파수 변화가 있다. 이러한 차이는 헤이 핀 공진기의 경우 평행한 두 라인 간의 전류 흐름이 반대이기 때문에 전자기장이 서로 상쇄됨에 따라 높이 방향으로의 전자기장이 스트레이트 공진기에 비하여 많이 약해지기 때문에 발생하는 것이라 할 수 있다.It can be seen that the hairpin resonator has a frequency change of about 36 MHz and the straight resonator has a frequency change of about 88 MHz. That is, the straight resonator has a frequency change more than twice that of the hairpin resonator. This difference is caused by the fact that in the case of the Hay Fin resonator, since the current flow between two parallel lines is reversed, the electromagnetic fields in the height direction become weaker than the straight resonators as the electromagnetic fields cancel each other.
이 결과로부터, 마이크로 필터 패턴과 제 1 유전체판의 간격(d1)을 변화시키면서 필터의 중심주파수를 튜닝하고, 제 1 유전체판과 제 2 유전체판의 간격(d2)을 변화시켜 중심 주파수의 차이(Δf0)를 조절하여 필터의 주파수 응답특성(통과 대역(BW) 등)을 최적화할 수 있다.From this result, the center frequency of the filter is tuned while varying the distance d1 between the micro filter pattern and the first dielectric plate, and the distance d2 between the first dielectric plate and the second dielectric plate is changed to change the center frequency ( Δf 0 ) can be adjusted to optimize the filter's frequency response (pass band (BW), etc.).
도 6은 하나의 유전체판을 이용하여 주파수를 튜닝하는 경우(Single plate)와 두 개의 유전체판을 이용하여 주파수를 튜닝하는 경우(Double plate)를 비교하여 나타낸 그래프이다. 하나의 유전체판을 사용한 경우, 통과 대역의 리플은 1dB 이상이고, 통과 대역폭(pass bandwidth)은 130MHz임을 알 수 있다. 반면, 두 개의 유전체판을 사용한 경우, 리플은 0.4dB이고, 통과 대역폭은 85MHz로서 주파수 응답특성이 개선됨을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a graph comparing a case of tuning a frequency using a single dielectric plate (Single plate) and a case of tuning a frequency using two dielectric plates (Double plate). In the case of using one dielectric plate, it can be seen that the ripple of the pass band is 1 dB or more, and the pass bandwidth is 130 MHz. On the other hand, when two dielectric plates are used, the ripple is 0.4dB and the passband is 85MHz, which shows that the frequency response is improved.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터에 대한 실험예들을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing experimental examples of the superconducting microwave filter according to the embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 비교예(A)는 튜닝하지 않은, 즉 설계된 주파수 특성을 보여주는 것이다. 비교예(A)의 경우, 중심주파수(f0)가 5GHz이고, 통과 대역폭(Band Width: BW)이 90MHz이며, 삽입손실(Insertion Loss: IL)이 0.6dB 이며, 리플(ripple)이 0.05dB이다. 본 발명의 실시예에 따른 실험예들(B,C,D,E)은 주파수를 튜닝(주파수의 이동을 의미)한 후에 측정값이 비교예(A)의 설계값과 거의 일치함을 확인할 수 있다. 즉, d1 및 d2를 변화시켜 중심주파수를 이동시키더라도 통과 대역폭(BW), 삽입손실(IL), 리플 등의 주파수 응답 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터는 두 개의 유전체판을 이용하여 매우 간단하면서도 우수한 주파수 응답특성을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7, Comparative Example A shows untuned, that is, designed frequency characteristics. In the comparative example (A), the center frequency (f 0 ) is 5 GHz, the pass bandwidth (Band Width: BW) is 90 MHz, the insertion loss (Insertion Loss: IL) is 0.6 dB, and the ripple is 0.05 dB. to be. Experimental examples (B, C, D, E) according to an embodiment of the present invention after tuning the frequency (meaning the movement of the frequency) can be confirmed that the measured value is almost the same as the design value of Comparative Example (A) have. That is, even if the center frequency is shifted by changing d1 and d2, the frequency response characteristics such as passband (BW), insertion loss (IL), and ripple are excellent. Therefore, the superconducting microwave filter according to the embodiment of the present invention may have a very simple and excellent frequency response using two dielectric plates.
도 1 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터를 설명하기 위한 도면들이다.1 and 2 are views for explaining a superconducting microwave filter according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 1에 따른 초전도 마이크로파 필터의 공진기를 마이크로스트립 기판에 실제로 구현한 것을 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view showing the actual implementation of the resonator of the superconducting microwave filter according to FIG. 1 on the microstrip substrate.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로 필터의 실제 주파수 응답특성(실선)과 시뮬레이션에 의한 주파수 응답특성(점선)을 비교하는 그래프이다.4 is a graph comparing the actual frequency response characteristic (solid line) of the superconducting microfilter according to the embodiment of the present invention with the frequency response characteristic (dashed line) by simulation.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유전체판의 간격과 주파수 의존성을 나타내는 그래프들이다.5A and 5B are graphs showing a spacing and a frequency dependency of a dielectric plate according to an embodiment of the present invention.
도 6은 하나의 유전체판을 이용하여 주파수를 튜닝하는 경우와 두 개의 유전체판을 이용하여 주파수를 튜닝하는 경우를 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph comparing a case of tuning a frequency using one dielectric plate and a case of tuning a frequency using two dielectric plates.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 마이크로파 필터에 대한 실험예들을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing experimental examples of the superconducting microwave filter according to the embodiment of the present invention.
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