Journal of the Microelectronics and Packaging Society

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 헤어핀 타입과 인터디지털 타입 두 종류의 대역통과필터(BPF)를 LCP(Liquid Crystal Polymer)와 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 두 종류의 기판을 이용하여 설계 하고 성능을 비교하였다. 제안된 BPF의 통과 대역은 26.5 GHz~27.3 GHz 대역이며, 필터의 차수는 3차로 선택하였다. 제안된 BPF의 성능 비교 는 기판 종류와 타입에 따른 대역폭(Bandwidth)과 통과 대역 내 삽입손실(Insertion Loss)과 평탄도(in-band Flatness) 등 을 비교하였다. S21이 -3 dB가 되는 대역폭을 비교하였을 때 제안된 4 개의 BPF 중 PTFE 기판에 설계된 인터디지털 타 입이 7.8 GHz로 가장 넓게 설계되었으며, LCP 기판에 설계된 헤어핀 타입 BPF가 4.2 GHz로 가장 협소한 대역폭을 가 지는 것으로 나타났다. 통과 대역 내 삽입손실은 PTFE 기판에 설계된 헤어핀 타입 BPF가 -0.667 dB 이상으로 가장 우 수하고 LCP 기판에 설계된 헤어핀 타입 BPF가 -0.937 dB 이상으로 가장 낮았으나, 0.27 dB의 근소한 차이임을 확인했 다. 통과 대역 내 평탄도의 경우 PTFE 기판에 설계된 인터디지털 타입 BPF가 0.017 dB로 가장 우수하였고, LCP 기판 에 제작된 헤어핀 타입이 0.07 dB로 가장 낮았으나 0.053 dB의 근소한 차이였다. 따라서, 밀리미터파 대역에서 LCP 기 판을 이용한 대역통과 필터는 PTFE 기판을 이용한 대역통과필터와 비슷한 성능을 도출할 수 있을 것으로 사료된다.
In this paper, two types of BPF(Band Pass Filter) which are hair-pin and interdigital have been designed for millimeter-wave application using two types of material which are LCP(Liquid Crystal Polymer) and PTFE(Polytetrafluoroethylene) and also, their performances such as bandwidth, insertion loss, and in-band flatness are compared. The proposed BPF are designed as third-order filters, and their pass band is from 26.5 GHz to 27.3 GHz. Interdigital BPF using PTFE substrate has most wide -3 dB S21 bandwidth of 7.8 GHz and hair-pin BPF using LCP substrate has most narrow -3 dB S21 bandwidth among the proposed four BPF. For in-band insertion loss, hair-pin BPF using PTFE substrate achieves low insertion loss better than -0.667 dB, and hair-pin BPF using LCP substrate exhibits relatively high insertion loss among the proposed four BPF better than -0.937 dB. However, the maximum difference in insertion loss performance among the proposed four BPF is 0.27 dB, which is too small to negligible. For in-band flatness, interdigital BPF using PTFE substrate shows greatest performance of 0.017 dB, and hair-pin BPF using LCP substrate exhibits the lowest performance of 0.07 dB. There are tiny difference in in-band flatness performance of 0.053 dB. As a results, it is considered that the BPF using LCP substrate can derive the performances similar to that of the BPF using PTFE substrate in Millimeter-wave band.

Keywords BPF, LCP, PTFE, Millimeter-wave