본 논문에서는 한 쌍의 동위상 및 역위상 전이 구조로 이루어진 초광대역 위상 역전 전이 구조를 이용하여 소형화된 크기와 광대역 특성을 갖는 새로운 구조의 링 하이브리드를 제안하고, 그 응용의 예로서, 단일 평형 주파수 체배기를 구현한 예를 보여주고 있다. 제안된 링 하이브리드는 기존의 링 하이브리드 대비 65 % 축소된 크기를 가지며, $sum$ 단자와 $Delta$ 단자에서 각각 92.5 %와 81.3 %의 대역폭을 갖는다. 또한, 동작 주파수 대역에서 균일한 크기 및 위상의 평형도를 가지므로, 다양한 평형 소자에 응용될 수 있다. 새로운 구조의 링 하이브리드를 이용하여 제작된 주파수 체배기는 회로 시뮬레이션 결과와 유사한 특성을 가지며, 15 dBm의 입력 신호를 인가 할 경우 4~12 GHz 대역에서 평균 10.5 dB 변환 손실과 28 dB 이상의 입력 주파수 신호 억압도를 나타낸다.
In this paper, a new size-reduced, wideband ring-hybrid coupler is presented, and a design of a planar single-balanced doubler using the ring-hybrid is shown. This ring-hybrid coupler employs a pair of ultra-wideband transitions for phase inversion, which consists of in-phase and out of-phase transitions providing a good amplitude and phase balances for wide frequency ranges. The implemented ring-hybrid is 65 % smaller than conventional ring-hybrids, and provides 92.5 % and 81.3 % bandwidth at $sum$ and $Delta$ ports, respectively. Thanks to good amplitude and phase balances over wide bandwidth, the ring-hybrid can be applied to implement various balanced components. The implemented single-balanced doubler utilizing the ring-hybrid exhibits typical conversion loss of 10.5 dB for the output frequency range of 4~12 GHz with fundamental suppression level of 30 dB. The performance was also well-predicted with the nonlinear circuit simulation.
