3D 프린팅과 도금 공정을 이용한 도파관 필터 구현

Realization of Waveguide Filter Using 3D Printing and Electroplating Process

본 논문에서는 3D 프린팅 공정과 플라스틱 도금 공정을 이용하여 도파관 필터를 구현하였다. 도파관 필터는 캐비티 내부에 수직형 필라를 넣어 소형으로 구현된 공진기와 인덕티브 윈도우로 구성되었고, 입출력은 탭 선로 방식을 이용하여 커넥터의 핀을 필라에 연결하였다. 설계된 필터는 일반적인 캐비티를 이용하는 도파관 필터에 비해 약 91% 감소시킨 24.0 x 58.0 x 38.0 mm3의 부피를 가진다. 설계된 필터는 도금 공정을 위해 인덕티브 윈도우를 갖는 상부와 필라를 갖는 하부로 분할되어 모델링되었고, ABS 수지로 프린팅되었다. 프린트된 필터는 니켈 전극을 형성하여 10μm의 구리를 도금하였다. 측정된 내부 필라 구조를 갖는 도파관 필터는 중심 주파수 2.397GHz에 4.76%의 대역폭을 나타냈으며, 중심 주파수에서의 삽입 손실은 0.15dB, 반사 손실은 20dB 이하의 특성을 나타냈다. 본 논문에서 제안한 내부 필라 구조를 갖는 도파관 필터와 그 제작 공정은 도파관 구조의 소자를 소형, 경량, 저가로 구현할 수 있어 다양한 초고주파 시스템에 응용될 수 있을 것이다.

In this paper, the waveguide filter is realized by using the 3D printing and electroplating process. The waveguide filter is consisted of the resonator and the inductive window. The resonator is made small by putting vertical pillar inside the cavity. In case of in/output, the pin of SMA connector is connected to the pillar using the tapped-line method. Designed filter has the volume of 24.0 x 58.0 x 38.0 mm3 that is about 91% reduced compared to general cavity filter. Designed filter is modeled divided into upper part that has the inductive window and lower part that has the pillar. Printed filter by the ABS plastic is plated with 10μm thick copper over nickel electrodes. Fabricated filter is measured with the center frequency of 2.397GHz and bandwidth of 4.76%. Also, the insertion loss of filter has 0.15dB and return loss is shown under the 20dB. Suggested waveguide filter with pillar and manufacturing process allows the waveguide devices to be made small, lightweight, and low-cost and can be applied to various RF system.