Design of a Miniaturized 5.3 GHz 360° Analog Phase Shifter

Abstract

In this paper, a design and fabrication of miniaturized 5.3 GHz reflection type 360° analog phase shifter with branch line coupler and 360° variable reactance load. In order to miniaturize phase shifter, novel branch line coupler is proposed. The novel branch line coupler is miniaturized using transformation of transmission line to T and π type equivalent circuit. The miniaturized branch line coupler has small size of above 50 % compared with conventional branch line coupler. For wide phase shift range, 360° variable reactance load structure is adopted. Especially, the structure was improved for linear phase shift by adding transmission line which acts as an impedance transformer. The improved structure was miniaturized using the equivalent lumped-element of transmission line. The fabricated phase shifter with 15×15 mm 2 shows wide phase shift of above 480°, the insertion loss of -4～-6 dB and the reflection loss of below -20 dB at 5.3 GHz under 0～10 V control voltage range.

Design of Miniaturized 360° Analog Phase Shifter for Multi-Functional Transmit-Array Antenna

“…배열 안테나 시스템은 빔조향(beam-steering) 기 능이 필수적인 차세대 통신용의 필수적인 시스템으로, 최 근에 활발히 연구되고 있는 지능형 반사표면(reconfigurable intelligent surface, RIS)이나 무인항공기(unmanned aeral vehicle, UAV) 또는 저궤도(low earth orbit, LEO) 위성 통 신에 응용된다 [1]∼ [3] . 특히 높은 위상 천이 해상도를 가진 아날로그 위상 천이기 는 주로 부하 라인(loaded line) 구조 [4]∼ [6] , 결합 라인 (coupled line) 구조 [7], [8] 그리고 하이브리드 커플러(hybrid coupler)를 이용한 반사형(reflection-type) 구조 [9]∼ [14] .09 λ 0 )로 소형화된 하이브리드 커플러를 나타낸다 [15] . 본 논문은 위의 소형화된 하이브리드 커플러 구조를 활용하여 소형화된 S-대역 다기능 투과배열 안테나 단위 셀 구조에 응용을 위한 위상 천이기 설계에 대한 연구를 수행하였다.…”

“…본 연구에서는 버랙터 다이오드를 접합 커패시턴스(junction capacitance; 6)) 이론값은 아래 식과 같이 표현할 수 있다 [12] . 반적인 반사형 위상 천이기의 위상 천이가 크게 일어나 는 전압 구간에서 높은 삽입 손실이 발생하는 현상 [9], [10] 이 제안하는 위상 천이기의 3∼6 V 전압 구간에서 나타난 것을 알 수 있다. 이는 주어진 DC 바이어스 전압 범위 내 에서 더욱 넓은 위상 천이 범위를 구현하려면 필연적으 로 더 높은 삽입 손실을 감안해야 함을 의미한다.…”