KR100631988B1 - 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터디지털형 마이크로스트립 필터의 통과대역을 조정할 수 있는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터에 관한 것이다. 본 발명은, 기판; 상기 기판 하면에 형성된 그라운드층; 상기 기판 상면에 소정 간격 이격되어 동일한 길이로 서로 평행하게 형성되며, 일단이 상기 그라운드층과 전기적으로 연결된 복수개의 제1 마이크로스트립 라인; 상기 제1 마이크로스트립 라인의 타단에 소정 간격 이격되어 상기 제1 마이크로스트립 라인과 동일선 상에 형성된 복수개의 제2 마이크로스트립 라인; 상기 제1 마이크로스트립 라인 및 상기 제2 마이크로스트립 라인과 양단이 연결된 복수개의 가변 용량 다이오드; 및 상기 가변 용량 다이오드의 양단에 역전압을 인가하는 전압제어부를 포함하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터를 제공한다.

인터디지털, 마이크로스트립 필터, 가변 용량 다이오드, 바랙터, 바리캡

Description

가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터{MICROSTRIP FILTER COMPRISING VARIABLE CAPACITANCE DIODE}

도 1의 (a) 및 (b)는 종래의 인터디지털형 마이크로스트립 필터의 평면도 및 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터의 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 및 제2 마이크로스트립 라인과 가변 용량 다이오드의 연결관계를 도시한 확대도이다.

도 4의 (a) 및 (b)는 가변 용량 다이오드가 구비되지 않은 마이크로스트립 필터와 본 발명에 따른 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터의 통과특성 및 입력단의 반사특성을 비교한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21: 기판 22~29 : 제1 마이크로스트립 라인

31~36 : 제2 마이크로스트립 라인 P1,P2 : 입력단, 출력단

S1, S2 : 스터브 41 : 가변 용량 다이오드

42 : 전압제어부

본 발명은 마이크로스트립 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파에 사용되는 인터디지털형 마이크로스트립 필터에 포함된 각 마이크로스트립 라인으로부터 소정 간격 이격되어 평행하게 추가 마이크로스트립 라인을 형성하고, 상기 마이크로스트립라인과 추가 마이크로스트립 라인을 가변 용량 다이오드를 이용하여 연결한 후, 상기 가변 용량 다이오드에 역전압을 공급하여 부가적인 캐패시턴스를 부여함으로써 마이크로스트립 필터의 통과대역을 조정할 수 있는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터에 관한 것이다.

일반적으로, 인터디지털형 마이크로스트립 필터는, 유전체 기판 상에 복수개의 직선형 마이크로스트립 라인을 형성하여 이루어진 것으로, 소형화에 적합한 특징을 가지므로 휴대 전화 또는 위성 방송 등의 송수신 회로의 대역 통과 필터(bandpass filter)로 주로 사용된다.

상기 인터디지털형 마이크로스트립 필터는 직선형 마이크로스트립 라인의 길이나 각 직선형 마이크로스트립라인 사이의 간격 등을 조정함으로써 통과 대역 등과 같은 필터의 특성을 조정할 수 있는 것으로 알려져 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 종래의 인터디지털(interdigital)형 마이크로스트립 필 터의 평면도 및 단면도이다.

먼저 도 1의 (a)를 참조하면, 종래의 인터디지털형 마이크로스트립 필터는, 기판(11) 상에 동일한 길이(L1)를 갖는 복수개의 직선형 마이크로스트립 라인(12 내지 19)이 서로 평행하게 형성된다. 상기 복수개의 직선형 마이크로스트립 라인(12 내지 19) 중 최외곽에 위치한 마이크로스트립 라인(12, 19)에는 입출력을 위한 포트(P1, P2)가 각각 마련될 수 있고, 다른 부품들과의 매칭을 위한 오픈 스터브(S1, S2)가 각각 구비될 수 있다. 또한, 상기 각각의 직선형 마이크로스트립 라인(12 내지 19)은 이웃한 직선형 마이크로스트립 라인과 서로 다른 단부에서 그라운드 처리된다. 상기 직선형 마이크로스트립 라인의 그라운드 처리는 기판(11)의 하면에 형성된 그라운드층과 마이크로스트립 라인의 단부를 기판(11)에 형성된 도전성 비아홀을 통해 이루어질 수 있다. 이는 도 1의 (b)를 참조하면 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1의 (b)를 참조하면, 종래의 인터디지털형 마이크로스트립 필터는 기판(11)의 하면에 그라운드층(100)이 형성되고, 기판(11)의 상면에 형성된 각각의 직선형 마이크로스트립 라인(12 내지 19)은 도전성 비아홀(h)을 통해 그 일단이 상기 그라운드층(100)과 전기적으로 연결되는 구조를 갖는다.

이와 같은, 종래의 인터디지털형 마이크로스트립 필터는, 직선형 마이크로스트립 라인(12 내지 19)의 길이(L1)를 변화시키거나, 각각의 직선형 마이크로스트립 라인(12 내지 19) 간의 간격을 조정함으로써 통과되는 주파수 대역을 조정할 수 있으나, 일단 기판 상에 마이크로스트립 라인을 형성한 이후에는 통과되는 주파수 대역을 변경할 수 없다. 이와 같은 단점으로 인해, 종래의 인터디지털형 마이크로스트립 필터는, 사용되는 주파수 대역이 변경되는 경우 필터를 사용할 수 없게 되며, 실제 구현된 필터의 특성이 설계시의 특성과 다른 경우 튜닝이 불가능하게 되는 문제점을 갖는다.

특히, 복수의 주파수 대역을 사용하는 시스템에서 주파수 대역 마다 각각의 필터를 구비해야 하므로 시스템의 사이즈를 증가시켜 소형화에 적합하지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인터디지털형 마이크로스트립 필터에 포함된 각 마이크로스트립 라인으로부터 소정 간격 이격되어 평행하게 추가 마이크로스트립 라인을 형성하고, 상기 마이크로스트립라인과 추가 마이크로스트립 라인을 가변 용량 다이오드를 이용하여 연결한 후, 상기 가변 용량 다이오드에 역전압을 공급하여 부가적인 캐패시턴스를 부여함으로써 마이크로스트립 필터의 통과대역을 조정할 수 있는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서, 본 발명은,

기판;

상기 기판 하면에 형성된 그라운드층;

상기 기판 상면에 소정 간격 이격되어 동일한 길이로 서로 평행하게 형성되며, 일단이 상기 그라운드층과 전기적으로 연결된 복수개의 제1 마이크로스트립 라인;

상기 적어도 일부의 제1 마이크로스트립 라인의 타단에 소정 간격 이격되어 상기 제1 마이크로스트립 라인과 동일선 상에 형성된 복수개의 제2 마이크로스트립 라인;

상기 제1 마이크로스트립 라인 및 상기 제2 마이크로스트립 라인과 양단이 연결된 복수개의 가변 용량 다이오드; 및

상기 가변 용량 다이오드의 양단에 역전압을 인가하는 전압제어부를 포함하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터를 제공한다.

바람직하게, 서로 이웃한 상기 제1 마이크로스트립 라인은 서로 다른 방향의 일단이 그라운드층과 전기적으로 연결된다.

바람직하게, 상기 제1 마이크로스트립 라인 및 상기 제2 마이크로스트립 라인은 서로 커플링을 발생시키지 않는 거리로 이격된다.

바람직하게, 상기 복수개의 제1 마이크로스트립 라인 중 최외곽에 위치한 제1 마이크로스트립 라인에 각각 고주파 신호의 입력단 및 출력단이 구비된다.

바람직하게, 상기 복수개의 제1 마이크로스트립 라인 중 최외곽에 위치한 제1 마이크로스트립 라인에 외부의 회로와 매칭을 위한 스터브가 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 마이크로스트립 라인과 그라운드층의 전기적 연결은 상기 기판에 형성된 도전성 비아홀을 통해 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 전압제어부는, 상기 가변 용량 다이오드의 양단에 인가되는 역전압의 크기를 제어하여 상기 가변 용량 다이오드의 캐패시턴스를 조정함으로써 통과 대역의 중심 주파수를 제어할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터의 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 가변 용량 다이오드 를 구비한 마이크로스트립 필터는, 기판(21); 상기 기판(21) 하면에 형성된 그라운드층(미도시, 도 1의 (b) 참조); 상기 기판(21) 상면에 소정 간격 이격되어 동일한 길이로 서로 평행하게 형성되며, 일단이 상기 그라운드층과 전기적으로 연결된 복수개의 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29); 상기 적어도 일부의 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)의 타단에 소정 간격 이격되어 상기 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)과 동일선 상에 형성된 복수개의 제2 마이크로스트립 라인(31 내지 36); 상기 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29) 및 상기 제2 마이크로스트립 라인(31 내지 36)과 양단이 연결된 복수개의 가변 용량 다이오드(미도시, 도 3 참조); 및 상기 가변 용량 다이오드의 양단에 역전압을 인가하는 전압제어부(미도시, 도 3 참조)를 포함하여 구성된다.

상기 기판(21)은 비유전율을 제공하는 유전체 기판이 사용되는 것이 바람직하다.

상기 기판(21)의 하면에 형성된 그라운드층은, 상기 제1 마이크로스트립 라인 각각의 일단과 도전성 비아홀 등을 이용하여 전기적으로 연결된다.

상기 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)는 상기 기판(21) 상면에 복수개 형성된다. 각 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)은 서로 동일한 길이를 가지며 서로 평행하게 형성된다. 각 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)은 소정 간격으로 이격되어 형성되며, 일단이 상기 그라운드층과 전기적으로 연결되어 그라운드 처리되며, 타단은 오픈 상태로 유지된다. 서로 이웃한 상기 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)은 서로 다른 방향으로 위치한 일단이 그라운드층과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 상기 오픈 상태로 유지되는 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)의 일단으로부터 소정 간격 이격되어 제2 마이크로스트립 라인(31 내지 36)이 일직선상에 형성된다. 상기 복수개의 제1 마이크로스트립 라인 중 최외곽에 위치한 제1 마이크로스트립 라인(22, 29)에 각각 고주파 신호의 입력단 및 출력단(P1, P2)이 구비된다. 더하여 상기 최외곽에 위치한 제1 마이크로스트립 라인(22, 29)에 외부의 회로와 매칭을 위한 스터브(S1, S2)가 형성될 수 있다.

상기 제2 마이크로스트립 라인(31 내지 36)은 서로 커플링 현상이 일어나지 않는 거리만큼 상기 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)으로부터 이격되어 형성된다. 상기 제2 마이크로스트립 라인은 그라운드 처리되지 않는 오픈 스터브 형태를 갖는 것이 바람직하다.

도 2에서 상기 제1 마이크로스트립 라인(22 내지 29)과 제2 마이크로스트립 라인(31 내지 36) 사이의 간격(L3)에 가변 용량 다이오드가 배치될 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 및 제2 마이크로스트립 라인과 가변 용량 다이오드의 연결관계를 도시한 확대도이다. 상기 가변 용량 다이오드(41)는 상기 제1 마이크로스트립 라인(23) 및 상기 제2 마이크로스트립 라인(31)과 양단이 연결된다. 상기 가변 용량 다이오드(Variable Capacitance Diode)(41)는 다이오드에 역전압을 걸면 전압의 크기에 따라 공핍층의 두께가 변화하여 캐패시턴스 값(콘덴서의 정전용량)이 변화하는 다이오드이다. 상기 가변 용량 다이오드는 바랙터(Varactor) 또는 바리캡(Varicap)이라고도 부르며, 주로 자동 주파수 제어 회로 또는 주파수 변조회로에 많이 사용된다.

상기 전압제어부(42)는, 상기 가변 용량 다이오드의 캐패시턴스 값을 제어하기 위해 상기 가변 용량 다이오드의 양단에 제어되는 역전압을 인가한다. 상기 전압제어부(42)는 상기 가변 용량 다이오드(41)의 양단에 인가되는 역전압의 크기를 제어하여 상기 가변 용량 다이오드(41)의 캐패시턴스를 조정함으로써 통과 대역의 중심 주파수를 제어할 수 있다. 즉, 가변 용량 다이오드(41)에 인가되는 역전압을 증가시켜 그 캐패시턴스 값을 증가시킴으로써 통과 대역의 중심 주파수를 보다 크게 감소시킬 수 있게 된다. 이와 같은 동작은 도 4에 도시된 그래프를 통해 보다 잘 이해할 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)는 가변 용량 다이오드가 구비되지 않은 마이크로스트립 필터와 본 발명에 따른 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터의 통과특성 및 입력단의 반사특성을 비교한 그래프이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 가변 용량 다이오드를 구비하지 않은 마이크로스트립 필터의 통과 특성(51)과 가변 용량 다이오드가 구비된 마이크로스트립 필터의 통과 특성(52)을 비교하여 볼 때, 가변 용량 다이오드에 의한 캐패시턴스 값이 필터에 추가됨으로써, 가변 용량 다이오드 가 구비된 마이크로스트립 필터의 통과 대역 중심주파수가 감소되었음을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 4의 (b)에 도시된 입력단의 반사특성도 상기 통과 대역 중심주파수와 같이 감소되었음을 알 수 있다. 따라서, 가변 용량 다이오드를 이용함으로써 필터의 통과 대역을 제어할 수 있다. 즉, 필터의 특성이 설계와 상이한 경우 튜닝이 가능하며, 복수개의 주파수 대역에서 사용되는 시스템을 하나의 필터로 구현할 수도 있게된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가변 용량 다이오드에 역전압을 공급하여 인터디지털형 마이크로스트립 필터에 부가적인 캐패시턴스를 부여함으로써 마이크로스트립 필터의 통과대역을 조정할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, 필터의 특성이 설계와 상이한 경우 재설계 과정이 필요없이 필터의 특성을 튜닝할 수 있는 효과가 있다. 더하여, 복수개의 주파수 대역에서 사용되는 시스템을 하나의 필터로 구현할 수 있어 시스템의 소형화를 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 기판;

   상기 기판 하면에 형성된 그라운드층;

   상기 기판 상면에 소정 간격 이격되어 동일한 길이로 서로 평행하게 형성되며, 일단이 상기 그라운드층과 전기적으로 연결된 복수개의 제1 마이크로스트립 라인;

   상기 적어도 일부의 제1 마이크로스트립 라인의 타단에 소정 간격 이격되어 상기 제1 마이크로스트립 라인과 동일선 상에 형성된 복수개의 제2 마이크로스트립 라인;

   상기 제1 마이크로스트립 라인 및 상기 제2 마이크로스트립 라인과 양단이 연결된 복수개의 가변 용량 다이오드; 및

   상기 가변 용량 다이오드의 양단에 역전압을 인가하는 전압제어부를 포함하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터.
2. 제1항에 있어서,

   서로 이웃한 상기 제1 마이크로스트립 라인은 서로 다른 방향의 일단이 그라운드층과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 마이크로스트립 라인 및 상기 제2 마이크로스트립 라인은 서로 커플링을 발생시키지 않는 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 제1 마이크로스트립 라인 중 최외곽에 위치한 제1 마이크로스트립 라인에 각각 고주파 신호의 입력단 및 출력단이 구비된 것을 특징으로 하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 제1 마이크로스트립 라인 중 최외곽에 위치한 제1 마이크로스트립 라인에 외부의 회로와 매칭을 위한 스터브가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1 마이크로스트립 라인과 그라운드층의 전기적 연결은 상기 기판에 형성된 도전성 비아홀을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로스트립 필터.
7. 제1항에 있어서, 상기 전압제어부는,

   상기 가변 용량 다이오드의 양단에 인가되는 역전압의 크기를 제어하여 상기 가변 용량 다이오드의 캐패시턴스를 조정함으로써 통과 대역의 중심 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 다이오드를 구비한 마이크로 스트립 필터.

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