KR101367310B1 - 선택도를 향상시킨 광대역 분기선 결합기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광대역 분기선 결합기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 분기 선로에 결합 선로를 배치시켜 동작 주파수를 광대역으로 확장시킬 수 있으며, 결합 선로에 다시 개방 스토브를 결합시켜 선택도를 향상시킴으로써 잡음 또는 혼변조 문제로 인한 오동작을 줄일 수 있는 광대역 분기선 결합기에 관한 것이다.

Description

선택도를 향상시킨 광대역 분기선 결합기{Wideband planar 3 dB branch line coupler improving selectivity}
본 발명은 광대역 분기선 결합기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 분기 선로에 결합 선로를 배치시켜 동작 주파수를 광대역으로 확장시킬 수 있으며, 결합 선로에 다시 개방 스토브를 결합시켜 선택도를 향상시킴으로써 잡음 또는 혼변조 문제로 인한 오동작을 줄일 수 있는 광대역 분기선 결합기에 관한 것이다.
광대역 시스템에 사용되는 회로 소자 중 하나가 입력된 신호를 균등하여 분배하여 출력하는 3dB 분기선 결합기이다. 광대역 시스템에 사용되는 3dB 분기선 결합기는 광대역 특성을 가져야 하는데, 종래 3dB 분기선 결합기는 통상적으로 협대역 특성을 가지고 있다.
도 1은 종래 3dB 분기선 결합기의 일 예를 도시하고 있는 도면이다.
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 종래 3dB 분기선 결합기는 동일 평면상에 동일한 길이를 가지는 4개의 분기선로가 정사각형 구조로 형성되어 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 2개의 수평 분기 선로(11, 13)는 서로 평행하게 이격되어 배치되어 있으며, 2개의 수평 분기 선로(11, 13)에 수직으로 2개의 직렬 분기 선로(15, 17)가 서로 평행하게 이격되어 배치되어 있다. 제1 수평 분기 선로(11)의 일측에 입력 단자(21)가 제1 수평 분기 선로(11)에 연장되어 형성되어 있으며, 제1 수평 분기 선로(11)의 타측에 제1 출력 단자(25)가 제1 수평 분기 선로(11)에 연장되어 형성되어 있다. 한편, 제2 수평 분기 선로(13)의 일측에 격리 단자(23)가 제2 수평 분기 선로(13)에 연장되어 형성되어 있으며, 제2 수평 분기 선로(13)의 타측에 제2 출력 단자(27)가 제2 수평 분기 선로(13)에 연장되어 형성되어 있다.
입력 단자(21)를 통해 입력된 신호는 수평 분기 선로(11, 13)와 직렬 분기 선로(15,17)를 거쳐 제1 출력 단자(25)와 제2 출력 단자(27)로 균등하게 분배되어 출력되는데, 제1 출력 단자(25)에서는 입력 신호의 1/2 크기를 가지는 신호가 출력되며, 제2 출력 단자(27)에서는 제 1 출력신호와 90도의 위상차를 가지며 입력 신호의 1/2 크기를 가지는 신호가 출력된다.
그러나 도 1을 참고로 설명한 종래 하나의 단으로 구성된 3dB 분기선 결합기의 경우, 입력 신호의 중심 주파수를 기준으로 10% 이내의 협대역 특성을 가지고 있어 광대역 시스템에서 사용하기 곤란하다는 단점을 가진다. 이러한 종래 3dB 분기선 결합기의 단점을 극복하기 위하여 3dB 분기선 결합기를 다단으로 연결하여 구성된 다단 분기선 결합기를 사용하고 있다. 종래 3dB 2단 분기선 결합기의 경우 동작 대역폭을 중심 주파수를 기준으로 25%까지 확장할 수 있고, 3단으로 구성할 경우 42% 까지 확장할 수 있으나 첫째단의 병렬분기선의 선로 임피던스 값이 매우 커져서 실제 구현하기 어려우며, 회로크기가 커지고 이에 따라 제작 비용이 증가한다는 문제점을 가진다. 더욱이 3dB 다단 분기선 결합기로 설정할 수 있는 광대역 범위에 한계가 있으며, 이용하는 주파수의 대역폭을 이용 분야에 따라 광대역으로 다양하면서 정확하게 설정하기 곤란하다는 문제점을 가진다.
위에서 설명한 3dB 분기선 결합기 또는 3dB 다단 분기선 결합기가 가지는 문제점들을 극복하기 위하여, 광대역 특성을 가지는 다양한 3dB 분기선 결합기에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 비.메이어 외 1인(B.Mayer and R. Knochel"이 1990년 5월 IEEEMIT-SInt. MicrowaveSymp Vol1, pp391-394에 "향상된 디자인 유연성과 광대역 특성을 가지는 분기선 결합기(Branch line coupler with improved design flexibility and broad bandwith, 이하 종래기술1)"라는 제하로 발표한 논문에서는 직렬 분기선과 개방스터브를 이용하여 동작 대역폭을 중심 주파수를 기준으로 40%까지 향상시킴과 동시에 삽입 손실과 반사손실을 향상시킨 분기선 결합기를 제안하였다. 한편, 에스. 주노소노 외 2인(S. Johnosono, T.Fujii and I. Ohta)이 2006년 9월 36회 유럽 마이크로웨이브 컨퍼런스에서 "광대역 CPW 3dB 분기선 결합기(Design of broadband CPW branch-line 3dB coupler, 이하 종래기술2)"라는 제하로 발표한 논문에서는 개방스터브와 단락스터브를 이용하여 작은 크기를 가지면서 동작 대역폭을 중심 주파수를 기준으로 40%까지 향상시킨 분기선 결합기를 제안하였다.
그러나 종래기술1, 종래기술2에 따른 3dB 분기선 결합기의 경우에도 동작 대역폭을 40%이상으로 확장시키지 못한 문제점이 있으며, 3dB 분기선 결합기를 능동 회로에 적용하는 경우 직류 성분을 차단하기 위하여 별도로 입력 단자 또는 출력 단자에 캐패시턴스를 부가적으로 삽입하여야 하며 이로 인하여 제작 비용이 증가하고 다양한 능동 소자에 적용하기 곤란하다는 문제점을 가진다.
종래기술1, 종래기술2에 따른 3dB 결합기가 가지는 문제점을 해결하기 위하여, "개방 선로를 이용한 평면형 광대역 3ｄＢ 분기선 결합기"라는 명칭의 한국특허출원 제10-2011-0006789호의 발명(이하 종래기술3)에서는 크기가 작고 동작 대역폭을 입력 신호의 중심 주파수를 기준으로 40%이상의 광대역으로 확대시켜 사용할 수 있으며, 결합 선로와 개방 선로 사이의 용량성 또는 유도성 결합의 크기를 조절하여 입력/출력되는 신호의 대역폭을 원하는 광대역으로 정확하게 설정할 수 있는 3dB 분기선 결합기를 제안하였다.
종래기술3에 따른 3dB 분기선 결합기의 경우, 소형 경량화하여 동작 대역폭을 향상시켰으나 주파수 선택성이 낮아 혼합기, 전력 증폭기 등과 같은 비선형 회로에 적용할 경우, 잡음 또는 혼변조 문제로 인하여 오동작을 일으키기 쉬운 문제점을 가진다.
본 발명은 종래 기술들이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 동작 대역폭을 향상시키며 주파수 선택성을 향상시킨 광대역 분기선 결합기를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 소형 경량화된 광대역 분기선 결합기를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 기생 측대파를 줄여 잡음을 효과적으로 제거할 수 있는 광대역 분기선 결합기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 분기선 결합기는 서로 동일한 길이를 가지는 4개의 분기 선로로 구성되는 분기 선로부와, 각 분기 선로에 결합되는 4개의 전송 선로를 구비하는 전송 선로부와, 각 전송 선로에 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 4개의 결합 선로를 구비하는 결합 선로부와, 결합 선로에 결합되는 개방 스터브(stub)를 구비하는 개방 스터브부를 포함하며, 4개의 전송 선로 중 제1 전송 선로와 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 제1 결합 선로로 신호가 입력되며, 4개의 전송 선로 중 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로와 용량성 또는 유도성을 결합을 이루는 제3 결합 선로 및 제4 결합 선로로 입력된 신호가 분배되어 출력되는 것을 특징으로 한다.
여기서 개방 스터브부는 제1 결합 선로에 결합되는 개방 스터브를 구비하거나, 각 결합 선로에 결합되는 4개의 개방 스터브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서 개방 스터브는 중심 주파수 파장(λ)의 1/2 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.
여기서 전송 선로는 중심 주파수 파장(λ)의 1/4 길이를 가지며, 결합 선로는 중심 주파수 파장(λ)의 1/4 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 분기선 결합기는 접지 금속층과, 접지 금속층 상면에 배치되는 유전 기판과, 유전 기판의 상면에 형성되어 있는 광대역 분기선 결합 유닛을 포함하며, 접지 금속층에는 기생 측대파(spurious band)를 제거하는 관통 구멍부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서 광대역 분기선 결합 유닛은 서로 동일한 길이를 가지는 4개의 분기 선로로 구성되는 분기 선로부와, 각 분기 선로에 결합되는 4개의 전송 선로를 구비하는 전송 선로부와, 각 전송 선로에 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 4개의 결합 선로를 구비하는 결합 선로부와, 결합 선로에 결합되는 개방 스터브(stub)를 구비하는 개방 스터브부를 포함하며, 4개의 전송 선로 중 제1 전송 선로와 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 제1 결합 선로로 신호가 입력되며, 4개의 전송 선로 중 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로와 용량성 또는 유도성을 결합을 이루는 제3 결합 선로 및 제4 결합 선로로 입력된 신호가 분배되어 출력되는 것을 특징으로 한다.
여기서 관통 구멍부는 각 분기 선로와 상기 각 전송 선로를 포함하는 면적을 접지 금속에 수직 투영한 면적으로 접지 금속에 4개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광대역 분기선 결합기는 종래 기술과 비교하여 다음과 같은 다양한 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 광대역 분기선 결합기는 결합 선로에 동작 대역의 중심 주파수 파장(λ)의 1/2 길이를 가지는 스터브를 결합시킴으로써, 주파수 선택도를 향상시킨다.
둘째, 본 발명에 따른 광대역 분기선 결합기는 분기 선로에 용량성 또는 유도성 결합되는 결합 선로를 배치시킴으로써, 소형 경량으로 동작 주파수 대역을 광대역으로 향상시킬 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 광대역 분기선 결합기는 접지 금속층에 관통 구멍을 형성함으로써, 출력 신호에서 발생하는 기생 측대파를 줄여 잡음을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 종래 3dB 분기선 결합기의 일 예를 도시하고 있는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 3dB 광대역 분기선 결합기의 분해 사시도를 도시하고 있다.
Figure 112013011461078-pat00001

도 3은 본 발명에 따른 3dB 광대역 분기선 결합기의 분기선 결합 유닛을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래기술3에 따는 광대역 3dB 분기선 결합기의 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 광대역 3dB 분기선 결합기의 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 관통 구멍구(11)를 형성하였을 때의 기생 측대파(spurious band)의 억제 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 광대역 분기선 결합기에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 3dB 광대역 분기선 결합기의 분해 사시도를 도시하고 있다.
Figure 112013011461078-pat00002
도 2를 참고로 살펴보면, 접지 금속층(10)의 상면에 일정한 유전율을 가지는 유전 기판층(20)이 배치되어 있으며, 유전 기판층(20)의 상면에 분기선 결합 유닛(30)이 배치되어 있다. 분기선 결합 유닛(30)은 분기 선로, 분기 선로에서 연장 형성된 전송 선로, 전송 선로에 용량성 또는 유동성 결합된 결합 선로 및 결합 선로에 결합된 개방 스토브로 구성되는데, 결합 선로 중 1개의 입력 결합 선로로 입력된 신호는 결합 선로 중 2개의 출력 결합 선로로 입력된 신호를 균등하게 1/2로 분배하여 출력한다.
접지 금속층(10)은 전도성이 있는 금속층으로 접지되어 있는데, 접지 금속층(10)에는 기생 측대파(spurious band)를 억압하는 관통 구멍부(11)가 형성되어 있다. 바람직하게, 관통 구멍부(11)는 분기선 결합 유닛(30)의 각 전송 선로와 각 결합 선로를 포함하는 면적을 접지 금속층(10)에 수직 투영한 면적으로 접지 금속층(10)에 형성된다.
도 3은 본 발명에 따른 3dB 광대역 분기선 결합기의 분기선 결합 유닛을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 분기 선로부는 동일한 길이를 가지는 4개의 분기선로가 정사각형 구조로 형성되어 있으며, 4개의 전송선로가 각 분기선로에 1개씩 연장 형성되어 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 동일 평면상에 2개의 수평 분기 선로(111, 113)가 서로 평행하게 이격되어 배치되어 있으며, 2개의 수평 분기 선로(111, 113)에 수직으로 2개의 직렬 분기 선로(115, 117)가 서로 평행하게 이격되어 배치되어 있다.
한편, 제1 전송 선로(121)는 제1 수평 분기 선로(111)의 일측에 제1 수평 분기 선로(111)와 동일한 방향으로 연장되어 형성되어 있으며, 제2 전송 선로(123)는 제2 수평 분기 선로(113)의 일측에 제2 수평 분기 선로(113)와 동일한 방향으로 연장되어 형성되어 있으며, 제3 전송 선로(125)는 제1 수평 분기 선로(111)의 타측에 제1 수평 분기 선로(111)와 동일한 방향으로 연장 형성되어 있으며, 제4 전송 선로(127)는 제2 수평 분기 선로(113)의 타측에 제2 수평 분기 선로(113)와 동일한 방향으로 연장연장되어 형성되어 있다.
여기서 분기 선로부는 4개의 분기선로로 구성되는 정사각형을 일 예로 설명하나, 본 발명이 적용되는 분야에서 따라 서로 동일한 길이를 가지는 4개의 분기선로가 원형으로 형성되거나 다른 형상으로 제조될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.
제1 전송 선로(121)는 제1 직렬 분기 선로(115)에 수직으로 제1 수평 분기 선로(111)와 동일 축상에 제1 수평 분기 선로(111)로부터 연장 형성되어 있으며, 제2 전송 선로(123)는 제1 직렬 분기 선로(115)에 수직으로 제2 수평 분기 선로(113)와 동일 축상에 제2 수평 분기 선로(113)로부터 연장 형성되어 있다. 또한 제 3 전송 선로(125)는 제2 직렬 분기 선로(117)에 수직으로 제1 수평 분기 선로(111)와 동일 축상에 제1 수평 분기 선로(111)로부터 연장 형성되어 있으며, 제4 전송 선로(127)는 제2 직렬 분기 선로(117)에 수직으로 제2 수평 분기 선로(113)와 동일 축상에 제2 수평 분기 선로(113)로부터 연장 형성되어 있다.
한편, 제1 결합 선로(131)는 제1 전송 선로(121)와 평행하게 이격 배치되어 있으며, 제2 결합 선로(133)는 제2 전송 선로(123)와 평행하게 이격 배치되어 있으며, 제3 결합 선로(135)는 제3 전송 선로(125)와 평행하게 이격 배치되어 있으며, 제4 결합 선로(137)는 제 4 전송 선로(127)와 평행하게 이격 배치되어 있다. 제1 결합 선로(131)는 입력 신호가 입력되는 입력 단자(미도시)에 연결되어 입력 결합 선로로 동작하며 제2 결합 선로(133)는 터미네이션(termination)되어 격리 단자로 동작하며, 제3 결합 선로(135)와 제4 결합 선로(137)는 각각 출력 단자(미도시)에 연결되어 입력 신호를 균등하게 분배하여 출력하는 출력 결합 선로로 동작한다.
여기서 수평 분기 선로(111, 113)와 직렬 분기 선로(115, 117)의 길이는 각각 입력 신호의 중심 주파수 파장(λ)의 1/4이며, 제1 전송 선로 내지 제4 전송 선로(121, 123, 125, 127)의 길이는 각각 입력 신호의 중심 주파수 파장(λ)의 1/4이며, 제1 결합 선로 내지 제4 결합 선로(131, 133, 135, 137)의 길이는 각각 입력 신호의 중심 주파수 파장(λ)의 1/4이다. 한편, 수평 분기 선로(111, 113)와 직렬 분기 선로(115, 117)의 임피던스 크기는 입력측에서 출력측을 바라보았을 때, 제3 결합 선로(135)와 제4 결합 선로(137)에 각각 Z0의 부하가 연결되는 경우
Figure 112013011461078-pat00003
이다.
한편, 제1 결합 선로(131)의 일단에는 제1 결합 선로(131)와 평행하게 제1 개방 스토브(141)가 이격 배치되어 있으며, 제2 결합 선로(133)의 일단에는 제2 결합 선로(133)와 평행하게 제2 개방 스토브(143)가 이격 배치되어 있으며, 제3 결합 선로(135)의 일단에는 제3 결합 선로(135)와 평행하게 제3 개방 스토브(145)가 이격 배치되어 있으며, 제4 결합 선로(137)의 일단에는 제4 결합 선로(137)와 평행하게 제4 개방 스토브(147)가 이격 배치되어 있다. 제1 개방 스터브 내지 제4 개방 스터브(141, 143, 145, 147)는 입력 또는 출력되는 신호의 특정 대역의 신호만을 선택적으로 통과하는 필터로 동작한다.
여기서 제1 개방 스터브 내지 제4 개방 스터브(141, 143, 145, 147)의 길이는 각각 입력 신호의 중심 주파수 파장(λ)의 1/2이다.
본 발명이 적용되는 분야에 따라 제1 결합 선로(131)의 일단에만 제1 개방 스터브(141)가 결합되어 입력되는 신호에서 특정 대역의 신호만을 필터링할 수 있다. 한편, 제1 개방 스터브 내지 제4 개방 스터브(141, 143, 145, 147)의 길이가 각각 입력 신호의 중심 주파수 파장(λ)의 1/2인 경우 동작 주파수의 중심 주파수를 중심으로 양측으로 동일한 대역의 주파수를 필터링하지만, 본 발명이 적용되는 분야에 따라 제1 개방 스터브 내지 제4 개방 스터브(141, 143, 145, 147)의 길이는 각각 입력 신호의 중심 주파수 파장(λ)의 1/2 이외의 다른 길이를 가질 수 있다.
위에서 설명한 본 발명에 따른 광대역 3dB 분기선 결합기의 동작을 살펴보면, 제1 결합 선로(131)와 제1 전송 선로(121)는 제1 이격 거리로 이격 배치되어 있기 때문에 제1 결합 선로(131)로 신호가 입력되는 경우 제1 결합 선로(131)와 제1 전송 선로(121)는 서로 용량성 또는 유도성 결합되어, 입력 신호는 제1 전송 선로(121)에서 동작 주파수 대역이 확장되어 분기 선로부(111, 113, 115, 117)를 통해 제3 전송 선로(125)와 제4 전송 선로(127)로 3dB씩 균등하게 분배된다. 제3 전송 선로(125)로 분배되는 신호는 입력 신호와 동일한 위상을 가지며, 제4 전송 선로(127)로 분배되는 신호는 입력 신호와 90도의 위상차를 가진다. 제1 결합 선로(131)에는 제1 개방 스토브(141)가 결합되어 입력된 신호를 특정 대역만을 통과시키는 필터로 동작하며, 따라서 제1 결합 선로(131)에 용량성 결합된 제1 전송 선로(121)에도 특정 대역만이 통과된 선택도가 향상된 신호가 전달된다. 여기서 제2 전송선로는 격리(isolation)되어 있다
제3 전송 선로(125)와 제3 결합 선로(135)는 제2 이격 거리로 이격 배치되어 있기 때문에 제3 전송 선로(125)와 제3 결합 선로(135)는 서로 용량성 또는 유도성 결합되어 제3 전송 선로(125)로 분배된 입력 신호는 동작 주파수 대역이 확장되어 제3 결합 선로(135)로 출력된다. 이때, 제3 결합 선로(135)의 일단에는 제3 개방 스토브(145)가 결합되어 제3 결합 선로(135)로 출력되는 신호를 특정 대역으로 필터링 통과시킨다.
또한 제4 전송 선로(127)와 제4 결합 선로(137)는 제2 이격 거리로 이격 배치되어 있기 때문에 제4 전송 선로(127)와 제4 결합 선로(137)는 서로 용량성 또는 유도성 결합되어 제4 전송 선로(127)로 분배된 입력 신호는 동작 주파수 대역이 확장되어 제4 결합 선로(137)로 출력된다. 이때, 제4 결합 선로(137)의 일단에는 제4 개방 스토브(147)가 결합되어 제4 결합 선로(137)로 출력되는 신호를 특정 대역으로 필터링 통과시킨다.
본 발명이 적용되는 분야에 따라 제1 결합 선로(131)와 제1 전송 선로(121) 사이의 제1 이격 거리 및 제3 결합 선로(135)와 제3 전송 선로(125) 사이 또는 제4 결합 선로(137)와 제4 전송 선로(127) 사이의 제2 이격 거리는 서로 동일하거나 서로 다르게 설정할 수 있다. 또한 제3 결합 선로(135)와 제3 전송 선로(125) 사이 또는 제4 결합 선로(137)와 제4 전송 선로(127) 사이의 이격 거리도 서로 동일하거나 서로 다르게 설정할 수 있다.
여기서 제1 결합 선호(131)와 제1 전송 선로(121)는 서로 용량성 또는 유도성 결합되어 있으며 제3 결합 선로(135)와 제3 전송 선로(125) 또는 제4 결합 선로(137)와 제4 전송 선로(127)는 서로 용량성 또는 유도성 결합되어 있기 때문에, 제1 결합 선로(131)로 입력된 입력 신호 중 직류 성분은 제1 전송 선로(121)에서 제거되거나 제3 결합 선로(135) 또는 제4 결합 선로(137)에서 제거되어 출력된다.
한편, 전송 선로(121, 123, 125, 127)와 결합 선로(131, 133, 135, 137)의 용량성 또는 유도성 결합의 크기를 조절함으로써, 동작 대역폭을 입력 신호의 중심 주파수를 기준으로 제어할 수 있다.
도 4는 종래기술3에 따는 광대역 3dB 분기선 결합기의 특성을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 광대역 3dB 분기선 결합기의 특성을 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 두께가 0.5mm이고 비유전율(relative permittivity)가 2.6인 기판에 형성된 종래기술3에 따른 광대역 3dB 분기선 결합기의 시뮬레이션 구조를 도시하고 있으며, 도 4(b)는 도 4(a)에 따른 시뮬레이션 구조에서 나타나는 반사손실(S11), 격리도(S41) 및 제3 결합 선로와 제 4 결합 선로에서 출력되는 신호의 특성(S21, S31)을 도시하고 있다.
도 5(a)는 두께가 0.5mm이고 비유전율(relative permittivity)가 2.6인 기판에 형성된 본 발명에 따른 광대역 3dB 분기선 결합기의 시뮬레이션 구조를 도시하고 있으며, 도 5(b)는 도 5(a)에 따른 시뮬레이션 구조에서 나타나는 반사손실(S11), 격리도(S41) 및 제3 결합 선로와 제 4 결합 선로에서 출력되는 신호의 특성(S21, S31)을 도시하고 있다. 도 5(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 개방 스토브 내지 제4 개방 스토브를 결합 선로에 결합함으로써, 도 4(b)의 출력 신호보다 선택도가 향상되었음을 확인할 수 있다.
도 6은 접지 금속층(10)에 관통 구멍구를 형성하지 않은 제1 상태의 기저 측대파와 본 발명과 같이 접지 금속층(10)에 관통 구멍구(11)를 형성하였을 제2 상태의 기생 측대파(spurious band)의 억제 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 접지 금속층(10)에 관통 구멍구(11)를 형성함으로써, 기생 측대파가 억제되는 효과가 발생함을 확인할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 위에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 권리범위를 정함에 있어 하나의 참고가 될 뿐이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 접지 금속층 20: 유전 기판층
30: 분기선 결합 유닛
111, 113, 115, 117: 분기선로
121, 123, 125, 127: 전송 선로
131, 133, 135, 137: 결합 선로
141, 143, 145, 147: 개방 스토부

Claims (10)

  1. 서로 동일한 길이를 가지는 4개의 분기 선로로 구성되는 분기 선로부;
    상기 각 분기 선로에 형성된 4개의 전송 선로를 구비하는 전송 선로부;
    상기 각 전송 선로에 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 4개의 결합 선로를 구비하는 결합 선로부; 및
    상기 결합 선로에 결합되는 개방 스터브(stub)를 구비하는 개방 스터브부를 포함하며,
    상기 4개의 전송 선로 중 제1 전송 선로와 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 제1 결합 선로로 신호가 입력되며, 상기 4개의 전송 선로 중 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로와 용량성 또는 유도성을 결합을 이루는 제3 결합 선로 및 제4 결합 선로로 상기 입력된 신호가 분배되어 출력되는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개방 스터브부는
    상기 제1 결합 선로에 결합되는 개방 스터브를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 개방 스터브부는
    상기 각 결합 선로에 결합되는 4개의 개방 스터브를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 개방 스터브는
    중심 주파수 파장(λ)의 1/2 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 4개의 분기 선로는 정사각형 또는 원형 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 전송 선로는
    중심 주파수 파장(λ)의 1/4 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 결합 선로는
    중심 주파수 파장(λ)의 1/4 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  8. 접지 금속층;
    상기 접지 금속층 상면에 배치되는 유전 기판;
    상기 유전 기판의 상면에 형성되어 있는 광대역 분기선 결합 유닛을 포함하며,
    상기 광대역 분기선 결합 유닛은
    서로 동일한 길이를 가지는 4개의 분기 선로로 구성되는 분기 선로부와, 상기 각 분기 선로에 결합되는 4개의 전송 선로를 구비하는 전송 선로부와, 상기 각 전송 선로에 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 4개의 결합 선로를 구비하는 결합 선로부와 상기 결합 선로에 결합되는 개방 스터브(stub)를 구비하는 개방 스터브부를 구비하고, 상기 4개의 전송 선로 중 제1 전송 선로와 용량성 또는 유도성 결합을 이루는 제1 결합 선로로 신호가 입력되며, 상기 4개의 전송 선로 중 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로와 용량성 또는 유도성을 결합을 이루는 제3 결합 선로 및 제4 결합 선로로 상기 입력된 신호가 분배되어 출력되며,
    상기 접지 금속층에는 기생 측대파(spurious band)를 제거하는 관통 구멍부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 관통 구멍부는
    상기 각 분기 선로와 상기 각 전송 선로를 포함하는 면적을 상기 접지 금속에 수직 투영한 면적으로 상기 접지 금속에 4개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 개방 스터브부는
    상기 각 결합 선로에 결합되는 4개의 개방 스터브를 구비하며, 중심 주파수 파장(λ)의 1/2 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 분기선 결합기.
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