KR101628240B1 - 박막 벌크 음향 공진기를 이용한 발룬 - Google Patents

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Abstract

박막 벌크 음향 공진기를 이용한 발룬이 개시된다. 본 발명의 실시예들은 박막 벌크 음향 공진기를 이용하여 발룬을 구현함으로써 작은 크기의 발룬을 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 박막 벌크 음향 공진기를 이용하여 발룬을 구현함으로써 2 개의 출력 차이를 줄이고 출력 신호의 질(quality)을 높일 수 있다.
발룬, 박막 벌크 음향 공진기, FBAR, 캐패시터, 인덕터

Description

박막 벌크 음향 공진기를 이용한 발룬{Balun using Film Bulk Acoustic Resonator}
본 발명의 실시예들은 발룬(balun)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 평형 신호(balanced signal)를 비평형 신호(unbalanced signal)로 변환하거나, 비평형 신호를 평형 신호로 변환하는 발룬(balun)에 관한 것이다.
발룬(balun)이란 평형 신호를 비평형 신호로 변환하거나, 반대로 변환하는 회로/구조물을 통칭하는 말이다. 발룬은 입력과 출력이 바뀌어도 동작이 가능한 수동 소자이다.
종래의 발룬은 트랜지스터를 이용하여 제작하거나, 한 평면 위의 신호의 파장을 이용하여 제작하였다. 이러한 발룬은 혼합기, 증폭기, 채배기, 위상변위기 등의 평형 타입 회로의 중요한 부분으로서, 랑게 커플러(lange coupler) 또는 인터디지털 커필링(interdigital coupling)을 이용하여 구현할 수 있다.
그러나 이와 같이 한 평면 위의 신호의 파장을 이용한 발룬은 그 크기가 매우 크다. 또한, 트랜지스터를 이용한 발룬은 두 개의 출력 차이가 크고, 이를 수정하기 위해 부가적인 회로를 삽입해야 한다. 또한, 다수의 트랜지스터를 사용함 으로써 전력 소모가 크며, 회로의 수율이 떨어진다. 때문에 이러한 두 가지 경우의 발룬은 모두 반도체 집적도의 저하를 가져오고, 따라서 집적회로를 용이하게 구현하지 못하는 원인이 된다.
본 발명의 일측에 따른 발룬은, 적어도 하나의 박막 벌크 음향 공진기(FBAR) 및 상기 박막 벌크 음향 공진기와 연결된 적어도 하나의 수동 소자를 포함하여 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부를 포함한다.
본 발명의 일측에 따른 발룬은, 접지에 연결된 제1 박막 벌크 음향 공진기, 상기 접지에 연결된 제2 박막 벌크 음향 공진기 및 상기 제1 박막 벌크 음향 공진기와 상기 제2 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치한 제3 박막 벌크 음향 공진기를 포함한다.
본 발명의 일측에 따른 발룬은, 제1 박막 벌크 음향 공진기, 제2 박막 벌크 음향 공진기 및 상기 제1 박막 벌크 음향 공진기와 상기 제2 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치하여 접지에 연결된 제3 박막 벌크 음향 공진기를 포함한다.
FBAR를 이용하여 발룬을 구현함으로써 작은 크기의 발룬을 제작하는 방안이 제시된다.
FBAR를 이용하여 발룬을 구현함으로써 2 개의 출력 차이를 줄이고 출력 신호의 질(quality)을 높일 수 있는 방안이 제시된다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발룬의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발룬(100)은 박막 벌크 음향 공진기(FBAR, film bulk acoustic resonator)(120) 및 박막 벌크 음향 공진기(120)와 연결된 수동 소자(130)를 포함하는 2개의 변환부(110)를 포함한다.
발룬(100)은 포트 1(port 1)(101)을 통해 언밸런스드 신호(unbalanced signal) 또는 밸런스드 신호(balanced signal)를 입력 받을 수 있다.
변환부(110)는 적어도 하나 이상의 박막 벌크 음향 공진기(120) 및 박막 벌크 음향 공진기(120)와 연결된 적어도 하나의 수동 소자(130)를 포함한다. 변환부(110)는 포트 1(101)을 통해 입력 받은 신호의 위상을 제어할 수 있다. 실시예에 따라서는, 변환부(110)는 입력 받은 신호를 진폭은 같고 위상이 90도 차이 나는 신호로 변환할 수 있다.
수동 소자(130)는 커패시터(capacitor) 또는 인덕터(inductor) 중 어느 하나일 수 있다.
박막 벌크 음향 공진기(120)는 BAWR(bulk acoustic wave resonator), TFBAR(thin film bulk acoustic resonator) 기타 다양한 형태의 박막 공진기일 수 있다.
변환부(110)에 의해 변환된 신호는 포트 2(102) 및 포트 3(103)을 통해서 출력될 수 있다. 이때, 변환부(110)는 포트 2(102)를 통해서 출력되는 신호와 포트 3(103)을 통해서 출력되는 신호의 위상 차이가 180도 차이 나도록 포트 1(101) 을 통해 입력 받은 신호를 변환할 수 있다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 변환부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 발룬은 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부(200)를 포함하고, 변환부(200)는 제1 박막 벌크 음향 공진기(210), 제2 박막 벌크 음향 공진기(220) 및 제1 박막 벌크 음향 공진기(210)와 제2 박막 벌크 음향 공진기(220) 사이에 위치하여 접지에 연결된 제3 박막 벌크 음향 공진기(230)를 포함한다.
변환부(200)는 3개의 박막 벌크 음향 공진기(210, 220, 230)를 티자형으로 구성하여 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 발룬은 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부(300)를 포함하고, 변환부(300)는 접지에 연결된 제1 박막 벌크 음향 공진기(310), 상기 접지에 연결된 제2 박막 벌크 음향 공진기(320) 및 제1 박막 벌크 음향 공진기(310)와 제2 박막 벌크 음향 공진기(320) 사이에 위치한 제3 박막 벌크 음향 공진기(330)을 포함한다.
변환부(300)는 3개의 박막 벌크 음향 공진기(310, 320, 330)를 파이형으로 구성하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발룬은 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부를 포함하고, 상기 변환부 중 어느 하나는 2개의 박막 벌크 음향 공진기 및 상기 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치하여 접지에 연결된 수동 소자를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 수동 소자는 커패시터 또는 인덕터일 수 있다. 이하, 상기 구조를 갖는 변환부의 실시예를 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(400)는 2개의 박막 벌크 음향 공진기(410) 및 2개의 박막 벌크 음향 공진기(410) 사이에 위치하여 접지에 연결된 커패시터(420)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(400)는 2개의 박막 벌크 음향 공진기(410)와 커패시터(420)를 티자형으로 구성하여 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(500)는 2개의 박막 벌크 음향 공진기(510) 및 2개의 박막 벌크 음향 공진기(510) 사이에 위치하여 접지에 연결된 인덕터(520)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(500)는 2개의 박막 벌크 음향 공진기(510)와 인덕터(520)를 티자형으로 구성하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발룬은 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부를 포함하고, 상기 변환부 중 어느 하나는 2개의 수동 소자 및 상기 수동 소자 사이에 위치하여 접지에 연결된 박막 벌크 음향 공진기를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 수동 소자는 커패시터 또는 인덕터일 수 있다. 이하, 상기 구조를 갖는 변환부의 실시예를 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(600)는 2개의 커패시터(610) 및 2개의 커패시터(610) 사이에 위치하여 접지에 연결된 박막 벌크 음향 공진기(620)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(600)는 2개의 커패시터(610)와 박막 벌크 음향 공진기(620)를 티자형으로 구성하여 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(700)는 2개의 인덕터(710) 및 2 개의 인덕터(710) 사이에 위치하여 접지에 연결된 박막 벌크 음향 공진기(720)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(700)는 2개의 인덕터(710)와 박막 벌크 음향 공진기(720)를 티자형으로 구성하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발룬은 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부를 포함하고, 상기 변환부 중 어느 하나는 접지와 연결된 2개의 박막 벌크 음향 공진기 및 상기 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치한 수동 소자를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 수동 소자는 커패시터 또는 인덕터일 수 있다. 이하, 상기 구조를 갖는 변환부의 실시예를 도 8 및 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
도 8을 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(800)는 접지와 연결된 2개의 박막 벌크 음향 공진기(810) 및 2개의 박막 벌크 음향 공진기(810) 사이에 위치한 커패시터(820)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(800)는 2개의 박막 벌크 음향 공진기(810)와 커패시터(820)를 파이형으로 구성하여 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(900)는 접지와 연결된 2개의 박막 벌크 음향 공진기(910) 및 2개의 박막 벌크 음향 공진기(910) 사이에 위치한 인덕터(920)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(900)는 2개의 박막 벌크 음향 공진기(910)와 인덕터(920)를 파이형으로 구성하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발룬은 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부를 포함하고, 상기 변환부 중 어느 하나는 접지와 연결된 2개의 수동 소자 및 상기 수동 소자 사이에 위치한 박막 벌크 음향 공진기를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 수동 소자는 커패시터 또는 인덕터일 수 있다. 이하, 상기 구조를 갖는 변환부의 실시예를 도 10 및 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10을 참조하면, 일실시예에 따른 변환부(1000)는 접지와 연결된 2개의 커패시터(1010) 및 2개의 커패시터(1010) 사이에 위치한 박막 벌크 음향 공진기(1020)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(1000)는 2개의 커패시터(1010)와 박막 벌크 음향 공진기(1020)를 파이형으로 구성하여 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 변환부(1100)는 접지와 연결된 2개의 인덕터(1110) 및 2개의 인덕터(1110) 사이에 위치한 박막 벌크 음향 공진기(1120)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(1100)는 2개의 인덕터(1110)와 박막 벌크 음향 공진기(1120)를 파이형으로 구성하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발룬은 2개의 변환부를 포함할 수 있고, 상기 2개의 변환부 각각은 도 2 내지 도 11에 도시된 변환부 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 제1 변환부 및 제2 변환부를 포함하는 발룬에 있어서, 제1 변환부는 도 2에 도시된 3개의 박막 벌크 음향 공진기를 티자형으로 구성하여 포함하는 변환부이고, 제2 변환부는 도 3에 도시된 3개의 박막 벌크 음향 공진기를 파이형으로 구성하여 포함하는 변환부일 수 있다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 박막 벌크 음향 공진기를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 벌크 음향 공진기(1200)는 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 캐패시터(1210)와 직렬 연결될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 벌크 음향 공진기(1300)는 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 인덕터(1310)와 직렬 연결될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 벌크 음향 공진기(1400)는 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 캐패시터(1410)와 병렬 연결될 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 벌크 음향 공진기(1500)는 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 인덕터(1510)와 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발룬은 2개의 변환부를 포함할 수 있고, 상기 2개의 변환부 각각은 적어도 하나의 박막 벌크 음향 공진기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 박막 벌크 음향 공진기는 도 12 내지 도 15에 도시된 것과 같이 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 캐패시터 또는 인덕터와 직렬 또는 병렬 연결 연결될 수 있다. 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 캐패시터 또는 인덕터와 직렬 또는 병렬 연결하는 구성에 대해서 도 16을 참조하여 상세히 설명한다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른, 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 변환부에 인덕터를 추가 구성하는 동작에 대해 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 변환부(1610)는 접지와 연결된 2개의 커패시터 및 상기 커패시터 사이에 위치한 박막 벌크 음향 공진기(1601)를 포함할 수 있다. 이 때, 박막 벌크 음향 공진기(1601)는, 변형된 주파수 특성을 얻기 위해서 인덕터(1602) 와 직렬 연결될 수 있다. 즉, 변환부(1620)는 인덕터(1602)에 직렬 연결된 박막 벌크 음향 공진기(1601)를 포함할 수 있고, 변환부(1610)과는 변형된 주파수 특성을 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발룬의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 변환부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 박막 벌크 음향 공진기를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른, 변형된 주파수 응답 특성을 얻기 위해서 변환부에 인덕터를 추가 구성하는 동작에 대해 나타낸 도면이다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 박막 벌크 음향 공진기(FBAR) 및 상기 박막 벌크 음향 공진기와 연결된 적어도 하나의 수동 소자를 포함하여 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부
    를 포함하고,
    상기 박막 벌크 음향 공진기는, 커패시터 또는 인덕터와, 직렬 또는 병렬 연결되어, 주파수 응답 특성을 변형하는,
    발룬(Balun).
  2. 제1항에 있어서, 상기 변환부 중 어느 하나는,
    접지와 연결된 2개의 상기 박막 벌크 음향 공진기 및 상기 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치한 상기 수동 소자를 포함하는 발룬.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변환부 중 어느 하나는,
    접지와 연결된 2 개의 상기 수동 소자 및 상기 수동 소자 사이에 위치한 상기 박막 벌크 음향 공진기를 포함하는 발룬.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변환부 중 어느 하나는,
    2개의 상기 박막 벌크 음향 공진기 및 상기 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치하여 접지에 연결된 상기 수동 소자를 포함하는 발룬.
  5. 제1항에 있어서, 상기 변환부 중 어느 하나는,
    2개의 상기 수동 소자 및 상기 수동 소자 사이에 위치하여 접지에 연결된 상기 박막 벌크 음향 공진기를 포함하는 발룬.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수동 소자는 커패시터 또는 인덕터 중 어느 하나인 발룬.
  7. 제1항에 있어서, 상기 박막 벌크 음향 공진기는,
    BAWR(bulk acoustic wave resonator) 또는 TFBAR(thin film bulk acoustic resonator) 중 어느 하나인 발룬.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 접지에 연결된 제1 박막 벌크 음향 공진기,
    상기 접지에 연결된 제2 박막 벌크 음향 공진기, 및
    상기 제1 박막 벌크 음향 공진기와 상기 제2 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치한 제3 박막 벌크 음향 공진기
    를 포함하고, 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부;
    상기 2개의 변환부 사이에 연결되고, 상기 입력 신호를 입력 받는 제1 포트;
    상기 2개의 변환부 중에 제1 변환부에 연결되는 제2 포트; 및
    상기 2개의 변환부 중에 제2 변환부에 연결되는 제3 포트
    를 포함하고,
    상기 2개의 변환부는 서로 직렬로 연결되는,
    발룬.
  13. 제1 박막 벌크 음향 공진기;
    제2 박막 벌크 음향 공진기; 및
    상기 제1 박막 벌크 음향 공진기와 상기 제2 박막 벌크 음향 공진기 사이에 위치하고, 접지에 연결된 제3 박막 벌크 음향 공진기
    를 포함하고, 입력 신호의 위상을 제어하는 2개의 변환부;
    상기 2개의 변환부 사이에 연결되고, 상기 입력 신호를 입력 받는 제1 포트;
    상기 2개의 변환부 중에 제1 변환부에 연결되는 제2 포트; 및
    상기 2개의 변환부 중에 제2 변환부에 연결되는 제3 포트
    를 포함하고,
    상기 2개의 변환부는 서로 직렬로 연결되는,
    발룬.
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