KR101180179B1 - 온도 의존성이 감소된 버랙터 장치 - Google Patents

온도 의존성이 감소된 버랙터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감결합 회로(150)에 연결된 제1 버랙터(160)를 포함하는, 개선된 온도 안정성을 위한 버랙터 장치(100)에 관한 것이다. 장치는 또한 전압 안정기(110)를 포함하는데, 상기 안정기는 커패시터(140) 및 온도 의존성 커패시터(130)를 포함하고, 상기 안정기는 DC-공급기(120)로의 연결 수단을 포함한다. 바람직하게는, 감결합 회로(150)가 제1 버랙터(160)에 병렬로 연결되고, 전압 안정기(110)의 커패시터(140)는 감결합 회로(150)에 병렬로 연결되며, 상기 전압 안정기(110)의 온도 의존성 커패시터(130)는 전압 안정기(110)의 커패시터에 직렬로 연결된다.
감결합 회로, 버랙터, 커패시터, 온도 의존성 커패시터, 전압 안정기

Description

온도 의존성이 감소된 버랙터 장치{A VARACTOR DEVICE WITH REDUCED TEMPERATURE DEPENDENCE}
본 발명은 감결합 회로(decoupling network)에 연결된 제1 버랙터를 포함하는, 개선된 온도 안정성을 위한 버랙터 장치를 개시한다.
일단의 요소이거나 분배된 강유전성 버랙터에 기초하는 버랙터, 위상 이동기, 지연 라인 등과 같은 동조가능한 마이크로파 소자는 강유전성 물질의 고유 온도 의존성으로 인해서 항상 그들의 파라미터의 큰 온도 의존성을 겪는다.
본래, 이런 온도 의존성은 특히 다양한 디자인의 이런 소자의 사용시 문제를 야기할 것이기 때문에 희망하지 않는 것이다.
그러므로 본원에서 사용 가능한 온도 의존성이 덜한 버랙터 또는 버랙터 장치에 대한 요구가 있다.
이런 요구는 감결합 회로에 연결된 제1 버랙터를 포함하는, 개선된 온도 안전성을 위한 버랙터 장치를 개시하는 본 발명에 의해 다뤄진다. 장치는 전압 안정기를 더 포함하는데, 상기 안정기는 커패시터 및 온도 의존성 커패시터를 포함한다. 게다가, 안정기는 DC-공급기로의 연결 수단을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하 더 상세히 설명될 것이다.
도1은 강유전성 버랙터의 온도 의존성을 도시하는 그래프,
도2는 본 발명에 따르는 장치의 블록도,
도3은 본 발명의 실시예의 특정한 예에 대한 블록도,
도4는 커패시터(CT)에 관한 온도 의존성 전압 강하를 도시하는 그래프, 및
도5는 본 발명의 버랙터 장치의 온도 의존성을 도시하는 그래프.
본 발명의 장치가 해결해야 하는 문제점을 먼저 설명하기 위해서, 주변 온도의 함수로써 전형적인 버랙터의 커패시턴스를 도시하는 도1을 참조한다. 여러 곡선이 도시되는데, 각각은 버랙터와 함께 사용되는 여러 바이어스 전압을 나타낸다. 그래프의 최상부 곡선은 0볼트의 전압에서 버랙터의 커패시턴스를 도시한다.
도1에서 명백해지는 바와 같이, 버랙터의 커패시턴스의 온도 의존성은 매우 높다. 본 발명의 목적은 주변 온도에 관하여 버랙터의 커패시턴스를 안정시키는 것이다.
도2는 본 발명 이면의 원리를 도시하는 장치(100)의 블록도를 도시한다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 장치는 제1 버랙터(160)를 포함하는데, 장치(100)에 의해서 안정된 온도 특성을 제공한다.
제1 버랙터(160) 및 그의 출력 단자(170)에서 떨어져서, 장치(100)는 감결합 회로(150)를 더 포함한다. 감결합 회로(150)를 사용하는 목적들 중 하나는 제1 버랙터(160)에 인가되는 신호로부터 장치(100)의 나머지부분을 보호하는 것이고, 특히, 제1 버랙터(160)가 주로 고주파수, 항상 마이크로파 주파수에서 사용되기 때문이다.
바람직하게는, 감결합 회로(150)는 버랙터(160)에 병렬로 결합된다. 도3은 도2의 장치를 도시하지만, 또한 이런 경우에 코일(155)의 형태로 감결합 회로의 예를 도시한다.
감결합 회로(150)는 또한, 특히 광대역 동작을 위해서 단지 레지스터일 수 있다. 어떠한 전류도 커패시터들을 통해 흐르지 않기 때문에, 어떤 전압 강하도 이런 레지스터에서 발생하지 않을 것이다. 협대역 동작을 위해서, 감결합 회로(150)는 제1 버랙터(160)의 동작 주파수에 상응하는 공진 주파수를 사용하는 병렬 LC 회로일 수 있다.
장치(100)는 또한 전압 안정기(110)를 포함하는데, 이것의 기능은 아래에서 명백하게 될 것이다. 전압 안정기(110)는 DC-전압을 위한 입력 수단(120), 온도 의존성 커패시터(130) 및 커패시터(140)을 포함한다.
도2에 도시된 바와 같이, 전압 안정기(110)의 커패시터(140)는 감결합 회로(150)에 병렬로 연결되고, 전압 안정기(110)의 온도 의존성 커패시터(130)는 커패시터(140)에 직렬로 연결된다.
장치(100)의 안정화 특성을 사용하기 위해서, DC-전압(VDC)은 안정기의 DC- 입력 수단(120)에 인가된다. 이런 전압(VDC)은 커패시터(140)에 관한 전압(VC) 및 온도 의존성 커패시터(130)에 관한 전압(VT)으로 분리될 것이다. 커패시터(140)의 패캐시턴스가 C, 온도 의존성 커패시터의 커패시턴스가 CT라면, 입력 DC-전압(VDC)은 다음과 같다:
Figure 112007027725598-pct00001
Figure 112007027725598-pct00002
전압 분리기(110) 내에 포함된 온도 의존성 커패시터(130)는 제1 버랙터(160)와 유사한 유형, 특히 동일한 유형의 강유전성 물질로 만들어지므로, 바람직하게는 도1에 도시된 바와 같은, 즉 제1 버랙터(160)와 같은 온도 의존성 커패시턴스를 갖는다.
이제 주변 온도의 변화에 의해 야기되는 온도 의존성 커패시터(130) 버랙터 및 제1 버랙터(160) 이 둘 모두에서 커패시턴스가 증가하는 경우에 어떤 일이 발생하는지 고려하자:
커패시터 내에서의 이러한 변화로 인해서, 전압 재분배는 전압 분리기(110) 에서 행해져서, 온도 의존성 커패시터 상의 전압은 그의 커패시턴스가 증가할 때 감소된다.
상기 수학식 (1) 및 (2)에 따라, 커패시터(140)에 관한 전압(VC)은 VC=VDC-VT이다. 도2에 도시된 바와 같이 손실이 없는 감결합 회로에 대해서, 제1 버랙터(160)에 관한 전압(VV)이 커패시터(140)에 관한 전압(VC)과 동일한데, 즉, VC=VV이므로 VV=VDC-VT이다.
제1 버랙터(160)의 커패시턴스의 온도 의존성 감소는 전압 의존성 커패시터(130)의 유사한 커패시턴스의 감소를 초래할 것이다. 온도 의존성 커패시터(130)의 이런 커패시턴스 감소는 이제 온도 의존성 커패시터(130)에 걸쳐 인가되는 작은 전압을 갖는, 재분배될 안정화 전압(VDC)의 결과를 가져올 것이다. 온도 의존성 커패시터(130)가 감결합 회로(150)에 병렬로 결합되고 또한 제1 버랙터(160)에 병렬로 결합되기 때문에, 이는 안정기(120)로부터 제1 버랙터(160)로 인가되는 전압이 강하될 것이라는 것을 의미한다.
안정기(120)로부터 제1 버랙터(160)로의 전압(VC)이 강하한 결과로, 온도에 의해 야기되는 제1 버랙터 커패시턴스의 감소는 감소된 전압(VC), 그로 인한 VV의 감소에 의해 보완되어, 제1 버랙터의 커패시턴스가 증가하게 된다.
유사한 방법으로, 제1 버랙터(160)에 대해 임의의 온도로 야기되는 커패시턴스 증가는 제1 버랙터에 관한 전압(VV)의 변화에 상응하여 야기되는 증가된 전 압(VC)에 의해서 보완될 것이다.
희망하는 효과를 성취하기 위해서, 즉, 제1 버랙터(160) 및 커패시터(130)에서 커패시턴스의 변화에 상응하기 위해서, 온도 의존성 커패시터(130)는 제1 버랙터(160)와 유사한, 바람직하게는 동일한 유형의 강유전성 물질로 만들어지는 것이 바람직하므로, 도3에 도시된 것과 유사한 온도 의존성 특성으로 특징지어진다.
도4는 예컨대, 주변 온도의 변화에 의해 커패시터(130)의 커패시턴스가 증가할 때, 커패시터(130) 상의 전압이 어떻게 감소하는지를 도시한다.
도5는 본 발명의 장치(100)에 사용될 때, 제1 버랙터(160)의 온도 의존성을 도시한다. 도시되는 바와 같이, 온도 의존성은 본 발명에 의해 매우 감소된다.
본 발명은 상술된 실시예의 예에 국한되지 않고, 청구항의 범위 내에서 자유롭게 변형될 수 있다. 예를 들어, 온도 의존성 커패시터(130)가 "반대의" 온도 의존성을 갖는 경우에, 즉, 버랙터(160)의 커패시턴스가 증가하고, 온도 의존성 커패시터의 커패시턴스가 감소할 때, 온도 의존성 커패시터(130) 및 커패시터(140)는 도2 및 도3에서 도시되는 것에 대비해 보면 위치가 변할 수 있다.
일반적으로, 도시된 실시예에서, 커패시터(140)는 온도 의존성인 것이 바람직하다.

Claims (4)

  1. 개선된 온도 안전성을 위한 버랙터 장치에 있어서,
    감결합 회로에 병렬로 연결되는 버랙터로서, 온도 및 상기 버랙터 양단의 바이어스 전압의 함수인 커패시터에 의해 특징지워지는, 버랙터; 및
    상기 감결합 회로에 병렬로 연결되는 커패시터 및 상기 커패시터에 직렬로 연결되는 온도 의존성 커패시터를 포함하는 전압 안정기를 포함하고;
    DC 전압은 상기 전압 안정기 양단에 인가되고, 상기 버랙터 양단의 바이어스 전압은 상기 온도 의존성 커패시터의 커패시턴스의 변화에 응답하여 교호되고, 상기 버랙터의 커패시턴스는 온도의 함수로 안정화되는 것을 특징으로 하는 개선된 온도 안전성을 위한 버랙터 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 버랙터 및 상기 온도 의존성 커패시터는 필수적으로 자체의 커패시턴스에 관하여 동일한 온도 의존성을 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 온도 안전성을 위한 버랙터 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 감결합 회로는 상기 버랙터의 제 1 단자로부터 상기 온도 의존성 커패시터 및 상기 커패시터의 제 1 단자 사이의 결합 지점으로 연결되는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 온도 안전성을 위한 버랙터 장치.
  4. 삭제
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