KR101127290B1 - 사각 패치형 발룬 필터 - Google Patents

사각 패치형 발룬 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR101127290B1
KR101127290B1 KR1020100044354A KR20100044354A KR101127290B1 KR 101127290 B1 KR101127290 B1 KR 101127290B1 KR 1020100044354 A KR1020100044354 A KR 1020100044354A KR 20100044354 A KR20100044354 A KR 20100044354A KR 101127290 B1 KR101127290 B1 KR 101127290B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rectangular patch
output terminal
phase difference
patch
balun filter
Prior art date
Application number
KR1020100044354A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110124903A (ko
Inventor
황희용
심준휘
김현기
성기완
안우찬
오송이
Original Assignee
강원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강원대학교산학협력단 filed Critical 강원대학교산학협력단
Priority to KR1020100044354A priority Critical patent/KR101127290B1/ko
Publication of KR20110124903A publication Critical patent/KR20110124903A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101127290B1 publication Critical patent/KR101127290B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/212—Frequency-selective devices, e.g. filters suppressing or attenuating harmonic frequencies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명은 사각 패치형 발룬 필터에 관한 것으로, 사각 패치의 내부에 발룬 및 대역 통과 필터의 특성을 동시에 만족하는 X자형 슬롯을 형성하고, 사각 패치의 일측 모서리에 삼각 퍼터베이션을 형성하여 사각 패치의 공간을 최대로 활용함으로써, 삽입 손실을 감소하고 넓은 대역폭을 제공하기 위한, 사각 패치형 발룬 필터를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 접지판 위에 배치되는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 위에 배치되며, 내부에 X자형으로 한 쌍의 직선 슬롯이 서로 교차되어 있는 사각 패치;를 포함하며, 상기 사각 패치는, 입력단, 제1 출력단 및 제2 출력단을 설치하되, 상기 제1 출력단과 상기 제2 출력단 간에 180°위상차를 갖고, 상기 입력단과 상기 제1 출력단 간에 90°위상차를 가지며, 상기 입력단과 상기 제2 출력단 간의 90°위상차를 갖도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

Description

사각 패치형 발룬 필터{QUADRILATERAL PATCH TYPE BALUN FILTER}
본 발명은 사각 패치형 발룬 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사각 패치의 내부에 발룬 및 대역 통과 필터의 특성을 동시에 만족하는 X자형 슬롯을 형성하고, 사각 패치의 일측 모서리에 삼각 퍼터베이션을 형성하여 사각 패치의 공간을 최대로 활용함으로써, 삽입 손실을 감소하고 넓은 대역폭을 제공하기 위한, 사각 패치형 발룬 필터에 관한 것이다.
최근 거의 모든 전자기기에는 무선 통신 기술이 사용되고 있고 기존의 유선통신 또한 무선 통신으로 대체되는 추세이다. 이에 따라 초광대역 통신(Ultra Wide Band: UWB), 무선랜(wireless LAN), 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth) 등의 여러 무선 통신 기술이 개발되고 있고, 이러한 통신 기술에 쓰이는 무선 소자들의 성능도 급속히 발전해가고 있다. 통신 기술 및 성능 발전의 가속화와 함께 무선 통신 소자 및 기기들의 소형화, 경량화 등에 대한 발전도 동시에 급격히 빨라지고 있다.
그러나 이렇게 무선 통신 시스템의 기술 발달, 성능 향상 등에 의해 점점 사용량이 증대되고 있는 것과 비례해서, 무선기기 간의 통신 간섭, 전파 발생원의 증가 등 통신상의 잡음 요인들 또한 점점 증가하고 있다. 이에, 최근에는 무선 통신 시스템을 구성하는 소자들에 대해 기본적으로 잡음이나 고조파에 대한 저항성이 요구되고 있다.
이러한 요구에 발맞춰서 최근 무선 통신 시스템에는 잡음과 고조파 제거에 용이한 평형 신호를 사용하는 증폭기나 믹서 등과 같은 평형 신호 소자들의 중요성이 커지고 있고 이에 대한 연구도 많이 진행 중이다. 그러나 그렇다고 무선 통신 시스템에서 이런 평형 신호 소자들만이 쓰이는 것은 아니다. 기존의 필터, 안테나 등과 같은 불평형 신호를 사용하는 소자들 역시 중요하고, 반드시 필요한 소자로서 동시에 쓰여지고 있다. 그래서 시스템에서는 이 불평형 신호 소자와 평형 소자가 동시에 쓰이며, 이 두 신호를 사용하는 소자들 간의 중간 변환 역할로 발룬(Balun)이라는 소자를 이용하고 있다. 이러한 이유에 의해, 발룬은 최근의 불평형 신호와 평형 신호를 사용하는 모든 무선 통신 시스템에 기본적으로 꼭 쓰이는 소자가 되었다.
일반적으로, 발룬은 통신 모듈 상에서 안테나와 저잡음 증폭기(LNA) 사이에서 대역 통과 필터(BPF)와 함께 사용되며, 대역 통과 필터의 전단이나 후단에 연속으로 연결되어, 이 필터와 함께 입출력 신호의 불평형-평형 변환과 필터링을 함께 수행한다.
한편, 종래의 등록특허 제831076호에는 한파장 길이의 이중모드 링형 공진기에서 대칭되는 위치에 각 출력단을 위치시킴에 의해 불평형 위상 특성을 얻고, 입출력단 선로간의 임피던스 차를 부여함에 의해 이중모드를 구현하여 입출력 신호의 불평형-평형 변환을 수행하는 발룬의 특성을 동시에 갖춘 이중모드 링 공진기를 이용한 발룬-대역 통과 필터에 대한 기술이 개시되어 있다.
등록특허 제831076호의 발룬-대역 통과 필터는 좁은 선로 폭을 적용하므로 삽입손실이 크고 대역폭이 좁은 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 좁은 선로 폭을 설계해야하기 때문에 설계 과정이 다소 복잡하다.
따라서, 종래의 발룬-대역 통과 필터는 회로의 공간을 죄대한 활용하면서 손실을 감소시킬 수 있고, 대역폭을 넓힐 수 있는 방식이 제안될 필요가 있다.
또한, 발룬은 대역 통과 필터의 전단 또는 후단에 배치되므로 대역 통과 필터와 발룬을 하나의 소자로 합성하게 되면 무선 통신 시스템 상의 면적, 크기 등에서 큰 이점을 줄 뿐만 아니라 시스템의 디자인에도 큰 효율을 줄 수 있다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 좁은 선로 폭을 적용하여 삽입손실이 크고 대역폭이 좁은 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 사각 패치의 내부에 발룬 및 대역 통과 필터의 특성을 동시에 만족하는 X자형 슬롯을 형성하고, 사각 패치의 일측 모서리에 삼각 퍼터베이션을 형성하여 사각 패치의 공간을 최대로 활용함으로써, 삽입 손실을 감소하고 넓은 대역폭을 제공하기 위한, 사각 패치형 발룬 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 접지판 위에 배치되는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 위에 배치되며, 내부에 X자형으로 한 쌍의 직선 슬롯이 서로 교차되어 있는 사각 패치;를 포함하며, 상기 사각 패치는, 입력단, 제1 출력단 및 제2 출력단을 설치하되, 상기 제1 출력단과 상기 제2 출력단 간에 180°위상차를 갖고, 상기 입력단과 상기 제1 출력단 간에 90°위상차를 가지며, 상기 입력단과 상기 제2 출력단 간의 90°위상차를 갖도록 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사각 패치는, 일측 모서리에 섭동을 위해 좌우변의 길이가 동일한 삼각 퍼터베이션(perturbation)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 한 쌍의 직선 슬롯은, 각 직선 슬롯이 한 쌍의 단위 슬롯이 서로 일직선으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폭은 넓어질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 한 쌍의 직선 슬롯은, 서로 직각을 이루어 교차하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 한 쌍의 직선 슬롯은, 길이가 길어질수록 중심주파수가 낮아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 삼각 퍼터베이션은, 좌우변의 길이가 길어질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 접지판 위에 배치되는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 위에 사각형 형상으로 이루어지고 내부에 사각형의 대각선 방향으로 설정된 X자형 직선 슬롯이 형성된 도전성 사각 패치; 상기 사각 패치의 제1 측변에 연결되어 외부로부터 불평형 입력신호가 입력되는 입력단; 및 각각 상기 제1 측변과 인접한 제2 및 제3 측변에 연결되어 상기 입력신호와 90°위상차를 가지며 상호간에 180°위상차를 나타내는 평형 제1 및 제2 출력신호가 얻어지는 제1 및 제2 출력단;을 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은, 사각 패치의 내부에 발룬 및 대역 통과 필터의 특성을 동시에 만족하는 X자형 슬롯을 형성하고, 사각 패치의 일측 모서리에 삼각 퍼터베이션을 형성함으로써 사각 패치의 공간을 최대로 활용하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사각 패치 내부에 형성된 슬롯의 폭 및 길이를 조절하여 삽입 손실을 감소시키고 넓은 대역폭을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사각 패치의 일측 모서리에 섭동을 위한 삼각 퍼터베이션을 형성하여 삽입 손실을 감소시키고 넓은 대역폭을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사각 패치의 내부에 발룬 및 대역 통과 필터의 특성을 동시에 만족하는 X자형 슬롯을 형성하고, 사각 패치의 일측 모서리에 삼각 퍼터베이션을 형성함으로써 설계가 용이한 구조의 발룬-대역 통과 필터를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사각 패치형 발룬 필터에 대한 평면도,
도 2a 및 도 2b는 삼각 퍼터베이션의 좌우변 길이에 따른 신호 파형을 나타낸 그래프,
도 3a 및 도 3b는 슬롯 폭에 따른 신호 파형을 나타낸 그래프,
도 3c는 슬롯 폭에 따른 폴 간격 변화를 나타낸 그래프,
도 3d는 슬롯 폭에 따른 S 곡선값 변화를 나타낸 그래프,
도 4a 내지 도 4c는 슬롯 길이에 따른 신호 파형을 나타낸 그래프,
도 4d는 슬롯 길이에 따른 중심주파수 변화를 나타낸 그래프,
도 5a는 실제로 제작된 사각 패치형 발룬 필터에 대한 도면,
도 5b는 도 5a의 신호 파형을 나타낸 그래프이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사각 패치형 발룬 필터에 대한 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 삼각 퍼터베이션의 좌우변 길이에 따른 신호 파형을 나타낸 그래프이고, 도 3a 및 도 3b는 슬롯 폭에 따른 신호 파형을 나타낸 그래프이고, 도 3c는 슬롯 폭에 따른 폴 간격 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3d는 슬롯 폭에 따른 S 곡선값 변화를 나타낸 그래프이고, 도 4a 내지 도 4c는 슬롯 길이에 따른 신호 파형을 나타낸 그래프이고, 도 4d는 슬롯 길이에 따른 중심주파수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사각 패치형 발룬 필터(100)는, 발룬(balun) 및 대역 통과 필터(bandwidth pass filter)의 특성을 동시에 만족하는 슬롯(slot)을 구비하여 패치의 공간을 최대로 활용함으로써 삽입 손실을 대폭 감소시킨다. 이때, 사각 패치형 발룬 필터(100)는 슬롯의 길이 및 폭을 소정의 값으로 조절하고 사각 패치의 일측 모서리에 삼각 퍼터베이션(perturbation)을 형성함으로써, 하나의 입력단과 두개의 출력단에 이르는 임피던스 차이를 증가시켜 대역폭을 확장하거나 주파수를 조절한다.
이를 위해, 사각 패치형 발룬 필터(100)는, 사각 패치(110), 유전체 기판(120), 입력단(130, P1), 제1 출력단(140, P2), 제2 출력단(150, P3)을 포함한다. 이때, 입력단(130)은 불평형 입력신호가 입력되고, 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150)은 서로 180°위상차를 나타내는 두 개의 평형 출력신호가 출력된다.
사각 패치(110)는 유전체 기판(120)과 마찬가지로 사각형으로 구성되고, 유전체 기판(120)보다 작은 면적을 가지며 유전체 기판(120) 위에 배치된다. 또한, 유전체 기판(110)은 하부에 동일한 형태의 사각형으로 구성된 접지판(도면에 미도시)을 배치한다.
이러한 사각 패치(110)는 동판(copper) 재질로 이루어지며, 유전체 기판(110)은 에폭시(epoxy), 듀로이드(Duroid), 테프론(Teflon), 베이크라이트, 고저항 실리콘, 유리, 알루미나, LTCC 및 에어폼(Air form), FR4 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 여기서는 안테나의 소형화를 위해 유전율이 높은 FR4 기판을 유전체 기판(110)으로 사용하는 경우에 대해 설명하기로 한다(즉, FR4의 경우 유전율 4.4).
한편, 사각 패치(110)는 입력단(130)과 제2 출력단(150) 사이의 모서리 부분에서 삼각형 패치 부분을 제거하여 섭동을 위한 삼각 퍼터베이션(111a)을 형성한다. 이러한 삼각 퍼터베이션(111a)은 좌우변이 각각 동일한 길이(ΔL)를 갖는 직각이등변삼각형이다.
이때, 삼각 퍼티베이션(111a)의 좌우변의 길이(ΔL)가 커질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어진다. 일례로, 좌우변의 길이(ΔL)를 0㎜에서 8㎜까지 증가시킬 때, 신호 파형의 폴 간격이 넓어지는 것을 하기 [표 1]을 통해 확인할 수 있다.
ΔL(㎜) 중심주파수(㎓) 폴 간격(㎒) 위상차
0 1.41 단극 175.53
2 1.41 단극 174.69
4 1.42 단극 178.87
6 1.42 쌍극(186) 177.41
8 1.41 쌍극(266) 178.4
구체적으로, 신호 파형은 좌우변의 길이(ΔL)가 4㎜일 때 단극(one pole)으로 나타나고(도 2a 참조), 좌우변의 길이(ΔL)가 6㎜일 때 쌍극(two pole)으로 나타난다(도 2b 참조). 이와 같이, 본 발명에서는 삼각 퍼티베이션(111a)의 구조적 변화(ΔL)를 통해 6㎜ 이상에서 신호의 손실을 줄일 수 있는 쌍극 특징이 나타남을 알 수 있다. 이때, 제1 출력단(140)와 제2 출력단(150) 간의 위상차는 174°～ 179°에 해당하여 발룬 특성인 180°에 근접함을 알 수 있다.
또한, 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150)에서는 좌우변의 길이(ΔL)가 길어질수록 대역폭이 넓어진 신호가 출력된다(도 2a 및 도 2b 참조).
아울러, 사각 패치(110)는 평면상에 제1 단위슬롯(111b), 제2 단위슬롯(111c), 제3 단위슬롯(111d) 및 제4 단위슬롯(111e)을 형성한다. 이때, 제1 단위슬롯(111b) 내지 제4 단위슬롯(111e)은 서로 X자 형태를 이루어 연결된다. 특히, 제1 단위슬롯(111b) 및 제3 단위슬롯(111d)은 일직선상으로 서로 연결되어 X자형의 한 획을 이루는 직선 슬롯[이하 "제1 직선 슬롯(111b,111d)"이라 함]을 형성하며, 제2 단위슬롯(111c) 및 제4 단위슬롯(111e)은 일직선상으로 서로 연결되어 X자형의 다른 획을 이루는 직선 슬롯[이하 "제2 직선 슬롯(111c,111e)"이라 함]을 형성한다. 이와 같이, 제1 직선 슬롯(111b,111d) 및 제2 직선 슬롯(111c,111e)은 크게 서로 교차하여 X자형을 형성한다. 바람직하게는, 제1 직선 슬롯(111b,111d) 및 제2 직선 슬롯(111c,111e)은 서로 직각으로 교차한다.
한편, 도 1에서 제2 단위슬롯(111c) 내지 제4 단위슬롯(111e)은 동일한 폭(ΔK)을 갖는 경우에 대해 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 제1 단위슬롯(111b) 내지 제4 단위슬롯(111e)의 폭(ΔK)을 상이하게 조절할 수도 있다.
먼저, 제2 단위슬롯(111c) 내지 제4 단위슬롯(111e)의 폭(ΔK)이 넓어질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어진다.
일례로, 슬롯의 폭(ΔK)을 0.6㎜에서 1.6㎜까지 증가시킬 때, 신호 파형의 폴 간격이 넓어지는 것을 하기 [표 2] 및 도 3c를 통해 확인할 수 있다.
ΔK(㎜) 중심주파수(㎓) 폴간격(㎒) S11 S21 S31
0.6 1.46 139 -11.7 -2.95 -3.71
0.8 1.45 243 -7.69 -3.19 -4.56
1 1.41 266 -6.71 -3.45 -4.75
1.2 1.39 275 -6.57 -3.38 -4.94
1.4 1.4 302 -5.81 -3.6 -5.22
1.6 1.38 292 -6.38 -3.5 -4.9
구체적으로, 슬롯의 폭(ΔK)이 0.6㎜일 때, 중심주파수는 1.46㎓, 폴 간격은 139㎒, |S21|?|S31|은 -0.76㏈, S11은 -11.7㏈이다(도 3a 참조). 또한, 슬롯의 폭(ΔK)이 1.6㎜일 때, 중심주파수는 1.38㎓, 폴 간격은 292㎒, |S21|?|S31|은 -1.4㏈, S11은 -6.38㏈이다(도 3b 참조). 그리고, 슬롯의 폭(ΔK)이 커질수록 입력단(130)에 대해 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150)의 출력이 커지는 것을 알 수 있다(도 3d 참조). 이때, 제1 출력단(140)와 제2 출력단(150) 간의 위상차는 175°～ 179°에 해당하여 발룬 특성인 180°에 근접한다.
또한, 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150)에서는 슬롯의 폭(ΔK)가 넓어질수록 대역폭이 넓어진 신호가 출력된다(도 3a 및 도 3b 참조).
다음으로, 제1 직선 슬롯(111b,111d) 및 제2 직선 슬롯(111c,111e)은 각각 다른 길이(ΔI, ΔJ)를 갖는다. 이때, 제1 직선 슬롯(111b,111d) 및 제2 직선 슬롯(111c,111e)의 길이(ΔI,ΔJ)(즉, 슬롯 길이)가 길어질수록 중심주파수가 낮아진다.
일례로, 슬롯 길이(ΔI,ΔJ)를 (22㎜,26㎜)에서 (30㎜,34㎜)까지 증가시킬 때, 신호 파형의 중심주파수가 낮아지는 것을 하기 [표 3] 및 도 4d를 통해 확인할 수 있다.
(ΔI,ΔJ)(㎜) 중심주파수(㎓) 위상차(°)
(22.26) 1.72 176.56
(23.27) 1.7 173.98
(24.28) 1.67 173.85
(25.29) 1.63 177.03
(26.30) 1.58 174.66
(27.31) 1.54 176.96
(28.32) 1.51 176.36
(29.33) 1.47 176.36
(30.34) 1.41 178.4
구체적으로, 슬롯 길이(ΔI,ΔJ)가 (22㎜,26㎜)일 때 중심주파수는 1.72㎓이고(도 4a 참조), 슬롯 길이(ΔI,ΔJ)가 (25㎜,29㎜)일 때 중심주파수는 1.63㎓이고(도 4b 참조), 슬롯 길이(ΔI,ΔJ)가 (30㎜,34㎜)일 때 중심주파수는 1.41㎓이다(도 4c 참조). 이때, 슬롯 길이(ΔI,ΔJ)가 (30㎜,34㎜)일 때 제1 출력단(140)과 제2 출력단(150) 간의 위상차가 178.4°로서 발룬 특성을 나타내는 180°에 가장 근접한 수치를 나타낸다.
이처럼, 본 발명은 사각 패치(110)에 제1 직선 슬롯(111b,111d) 및 제2 직선 슬롯(111c,111e)을 서로 교차시켜 X자 형태를 형성함으로써, 필터 내부에 흐르는 전기적 신호의 이동경로를 늘려주는 효과를 얻을 수 있다. 이는 추가적인 인덕턴스를 제공함으로써 중심주파수와 손실을 감소시키고, 필터의 소형화를 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전기적 신호 흐름의 방해를 통해 제1 출력단(140)과 제2 출력단 간에 180°위상차, 입력단(130)과 제1 출력단(140) 간에 90°위상차, 입력단(130)과 제2 출력단(150) 간에 90°위상차를 나타내는 발룬 필터의 특성을 확인할 수 있다. 이에 따라, 입력단(130)은 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150) 각각에 대해 90°를 이루고, 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150)은 서로 180°를 이루도록 사각 패치(110)의 둘레에 위치한다. 이때, 입력단(130), 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150)은 사각 패치(110)에 연결되는 커넥터(connector) 또는 동축케이블(coaxial cable)에 연결된다.
도 5a는 실제로 제작된 사각 패치형 발룬 필터에 대한 도면이고, 도 5b는 도 5a의 신호 파형을 나타낸 그래프이다.
여기서, 사각 패치형 발룬 필터는 ΔI＝30㎜, ΔJ＝34㎜, ΔK＝1㎜, ΔL＝6㎜로 유전체 기판으로 FR4 기판을 사용하여 33㎜×33㎜ 크기로 제작한 경우이다. 또한, FR4 기판은 유전율이 4.4이고, 두께가 0.762㎜이다. 사각 패치는 동판 두께가 0.035㎜이다. 이때, 기판 손실은 0.025㎜이고, 50Ω 임피던스폭은 1.42㎜이다. 도 5b에서 중심주파수는 1.32㎓, S11은 -9.45㏈, S21은 -4.15㏈이다.
이러한 사각 패치형 발룬 필터는 사각 패치의 평면상에 서로 교차하는 제1 직선 슬롯(111b,111d) 및 제2 직선 슬롯(111c,111e)의 길이 (ΔI,ΔJ)가 길어질수록 중심주파수가 낮아지며, 슬롯의 폭 ΔK이 넓어질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어지고, 삼각 퍼터베이션(111a)의 좌우변 길이 ΔL이 6㎜이상에서 신호의 손실을 줄일 수 있는 쌍극이 나타난다. 또한, 제1 출력단(140) 및 제2 출력단(150) 간의 위상차는 174°～179°로서 발룬 특성의 180°에 근접한 결과를 나타낸다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110: 사각패치 111a: 삼각 퍼터베이션
111b~111e: 제1 단위슬롯 내지 제4 단위슬롯
120: 유전체 기판 130: 입력단
140: 제1 출력단 150: 제2 출력단

Claims (8)

  1. 접지판 위에 배치되는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판 위에 배치되며, 내부에 X자형으로 한 쌍의 직선 슬롯이 서로 교차되어 있는 사각 패치;를 포함하며,
    상기 사각 패치는, 입력단, 제1 출력단 및 제2 출력단을 설치하되, 상기 제1 출력단과 상기 제2 출력단 간에 180°위상차를 갖고, 상기 입력단과 상기 제1 출력단 간에 90°위상차를 가지며, 상기 입력단과 상기 제2 출력단 간의 90°위상차를 갖도록 배치하고,
    상기 사각 패치는, 일측 모서리에 섭동을 위해 좌우변의 길이가 동일한 삼각 퍼터베이션(perturbation)을 형성하는 사각 패치형 발룬 필터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 직선 슬롯은, 각 직선 슬롯이 한 쌍의 단위 슬롯이 서로 일직선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 사각 패치형 발룬 필터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단위슬롯의 폭은 넓어질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어지는 것을 특징으로 하는 사각 패치형 발룬 필터.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 한 쌍의 직선 슬롯은, 서로 직각을 이루어 교차하는 것을 특징으로 하는 사각 패치형 발룬 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 직선 슬롯은, 길이가 길어질수록 중심주파수가 낮아지는 것을 특징으로 하는 사각 패치형 발룬 필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 삼각 퍼터베이션은, 좌우변의 길이가 길어질수록 신호 파형의 폴 간격이 넓어지는 것을 특징으로 하는 사각 패치형 발룬 필터.
  8. 접지판 위에 배치되는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판 위에 사각형 형상으로 이루어지고 내부에 사각형의 대각선 방향으로 설정된 X자형 직선 슬롯이 형성된 도전성 사각 패치;
    상기 사각 패치의 제1 측변에 연결되어 외부로부터 불평형 입력신호가 입력되는 입력단; 및
    각각 상기 제1 측변과 인접한 제2 및 제3 측변에 연결되어 상기 입력신호와 90°위상차를 가지며 상호간에 180°위상차를 나타내는 평형 제1 및 제2 출력신호가 얻어지는 제1 및 제2 출력단;
    을 포함하고,
    상기 사각 패치는, 일측 모서리에 섭동을 위해 좌우변의 길이가 동일한 삼각 퍼터베이션(perturbation)을 형성하는 사각 패치형 발룬 필터.
KR1020100044354A 2010-05-12 2010-05-12 사각 패치형 발룬 필터 KR101127290B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100044354A KR101127290B1 (ko) 2010-05-12 2010-05-12 사각 패치형 발룬 필터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100044354A KR101127290B1 (ko) 2010-05-12 2010-05-12 사각 패치형 발룬 필터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110124903A KR20110124903A (ko) 2011-11-18
KR101127290B1 true KR101127290B1 (ko) 2012-03-29

Family

ID=45394513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100044354A KR101127290B1 (ko) 2010-05-12 2010-05-12 사각 패치형 발룬 필터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101127290B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103311614A (zh) * 2013-05-09 2013-09-18 上海海事大学 十字形贴片双模微带带通滤波器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103730708B (zh) * 2013-12-23 2015-08-26 西安理工大学 微带缝隙双频可调滤波器
CN103794839B (zh) * 2014-01-18 2015-10-21 中国计量学院 十字开槽式宽带带通滤波器
CN106972228B (zh) * 2017-03-30 2019-05-03 深圳市深大唯同科技有限公司 一种基于槽线形式的高选择性巴伦滤波器
CN107256997A (zh) * 2017-06-09 2017-10-17 南京理工大学 基于槽线的超宽带巴伦滤波器
CN110165372B (zh) * 2019-05-31 2021-01-12 大连海事大学 一种x波段船用雷达微带天线阵

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5484764A (en) 1992-11-13 1996-01-16 Space Systems/Loral, Inc. Plural-mode stacked resonator filter including superconductive material resonators
JP2000036708A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Harada Ind Co Ltd スロット結合型誘電体レゾネータアンテナ
US6452552B1 (en) 1999-12-15 2002-09-17 Tdk Corporation Microstrip antenna

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5484764A (en) 1992-11-13 1996-01-16 Space Systems/Loral, Inc. Plural-mode stacked resonator filter including superconductive material resonators
JP2000036708A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Harada Ind Co Ltd スロット結合型誘電体レゾネータアンテナ
US6452552B1 (en) 1999-12-15 2002-09-17 Tdk Corporation Microstrip antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103311614A (zh) * 2013-05-09 2013-09-18 上海海事大学 十字形贴片双模微带带通滤波器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110124903A (ko) 2011-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11296418B2 (en) Low-profile dual-polarization filtering magneto-electric dipole antenna
CN105591197B (zh) 一种低剖面、宽带、高增益滤波天线
CN108232434B (zh) 一种低剖面全向辐射滤波偶极子天线
US9000864B2 (en) Directional coupler
WO2018214427A1 (zh) 高异频隔离宽带双频基站天线阵列
KR101127290B1 (ko) 사각 패치형 발룬 필터
CN109066072B (zh) 宽带滤波天线
TWI484772B (zh) 多輸入多輸出天線裝置
CN110061349A (zh) 一种基于正交模式对的宽带5g mimo手机天线
CN105449379B (zh) 一种能抑制高频谐波的滤波天线
CN109904607B (zh) 一种简单紧凑的宽阻带滤波贴片天线
CN106415929A (zh) 多天线以及具备该多天线的无线装置
CN106025532B (zh) 一种双层天线
CN106887680B (zh) 一种基于介质片的滤波天线以及微波通信***
CN110994170A (zh) 一种小型化高通滤波双极化贴片天线
TW201236263A (en) Antenna device
JP2007174519A (ja) マイクロ波回路
CN109066039A (zh) 一种新型的微带功分双工器
JP2013545358A (ja) Ｌｔｅ／ｇｓｍ帯におけるｍｉｍｏ／ダイバーシティ動作のためのｌｔｅアンテナ対
Mirmosaei et al. A dual band-notched ultra-wideband monopole antenna with spiral-slots and folded SIR-DGS as notch band structures
CN108123196B (zh) 基于竖直双面平行带线的宽带滤波集成立体巴伦
CN206432384U (zh) 多输入多输出天线***及移动终端
CN105576372A (zh) 一种小型化差分陷波uwb-mimo天线
JP2002290138A (ja) アンテナ装置
CN105470643A (zh) 具有高共模抑制比和高矩形度陷波的差分uwb天线

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150212

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151224

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161226

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180130

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200217

Year of fee payment: 9