실습: 마이크로스트립 Quadrature Hybrid Coupler (QHC) 설계

1. 이론

1) 마이크로스트립 QHC

- 입력 전력을 1/2 씩 출력으로 분배하며 두 출력 간의 위상차는 90도가 된다.

- 원편파 안테나 구현, 전력증폭기 전력 합성 등에 사용된다.

2) QHC 구조

λ: 선로상의 파장

2) QHC 특성

- 이상적인 QHC 특성

S₁₁ = S₂₂ = S₂₂ = S₄₄ (각 포트 정합)

S₁₄ = S₄₁ = 0, S₂₃ = S₃₂ = 0 (분리도)

- 실제의 QHC 특성: Linz(JECE-2013), "A compact, versatile six-port radar module for industrial and medical applications"

2. 실습

(주의사항) Microwave Studio 결과 그래프 보고서 입력시 글자 크기, 그래프 선 굵기 조정하여 잘 보이게 할 것.

1) 2.4GHz에서 동작하는 QHC 설계하고 구조와 치수 제시

입출력 선로 임피던스 = 50Ω

동작 주파수 = 2.4GHz

기판: 유전상수 2.50, 유전체 두께 0.787mm, 도체 두께 0.035mm

2) 위에서 설계한 QHC의 포트 1에서의 반사계수 |S₁₁| (dB) 도시: 종축 -30 to 0dB, 횡축 1.5-3.5GHz

3) 위에서 설계한 QHC의 포트 1에서의 각 출력포트로의 전달계수 |S₂₁| (dB), |S₃₁| (dB) 도시: 종축 -10 to 0dB, 횡축 1.5-3.5GHz

4) 위에서 설계한 QHC의 포트 1에서의 각 출력포트로의 전달계수 위상 arg(S₂₁) (deg), arg(S₃₁) (deg) 도시: 종축 -200 to 200 deg, 횡축 1.5-3.5GHz

5) 위에서 설계한 QHC의 포트 1과 포트 4의 분리도 |S₁₄| (dB) 도시: 종축 -30 to 0dB, 횡축 1.5-3.5GHz