KR101887356B1 - Waveguide-to-Stripline Transition - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 다층기판 기술을 이용하여 도파관-전송선로 천이장치의 프로브의 말단에 수직으로 비아를 배치함으로써 전자기파 신호의 전력 손실을 최소화하면서도 넓은 주파수 대역에서 도파관과 전송선로 사이의 전자기파 신호의 천이가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 도파관-전송선로 천이장치에 관한 것이다.The present embodiment can reduce the power loss of the electromagnetic wave signal by arranging the vias perpendicularly to the ends of the probes of the waveguide-transmission line transducer using the multilayer substrate technology, and it is possible to suppress the transition of the electromagnetic wave signal between the waveguide and the transmission line in a wide frequency band And more particularly, to a waveguide-transmission line transducer capable of facilitating the transmission.

Description

도파관-전송선로 천이장치{Waveguide-to-Stripline Transition}Waveguide-to-Stripline Transition}

본 실시예는 도파관-전송선로 천이장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 도파관과 전송선로 사이에 전자기파 신호를 상호 전달함에 있어서 넓은 주파수 대역에서 전자기파 신호를 매우 낮은 손실로 전달하기 위한 도파관-전송선로에 관한 것이다.This embodiment relates to a waveguide-transmission line transition device. More particularly, the present invention relates to a waveguide-transmission line for transmitting an electromagnetic wave signal with a very low loss in a wide frequency band in transferring an electromagnetic wave signal between a waveguide and a transmission line.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명에 따른 일 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The following description merely provides background information related to an embodiment of the present invention and does not constitute the prior art.

무선통신관련 부품이나 회로는 PCB 내지는 다층기판에 실장되거나 집적되는 형태로 구현된다. 마찬가지로, 무선 시스템의 입출력 단자가 도파관일 경우 기판에 연결되는 구조로 이루어지며, 이 경우, 전자기파 신호가 전력의 손실없이 원활하게 상호 전달되도록 설계되어야 한다.The wireless communication-related parts or circuits are implemented in the form of being mounted on a PCB or a multilayer board or integrated. Similarly, when the input / output terminals of the wireless system are waveguides, they are connected to the substrate. In this case, the electromagnetic wave signals must be designed to be smoothly transmitted without loss of power.

한편, 도파관의 전파 모드와 기판상의 전송선로의 전파 모드가 서로 상이하기 때문에 상호 간 직접적인 연결이 어려우며, 별도의 도파관-전송선로 천이기를 필요로 한다. 일반적으로, 도파관-전송선로 천이기는 기판의 앞면에 도파관이 연결되며, 기판의 전송선로와 도파관 사이에 프로브가 구비되어 도파관 내의 전자기파 신호가 프로브를 통해 전송선로로 천이될 수 있도록 하는 구조를 갖는다. 이러한, 종래의 천이기의 구조에 의하는 경우 천이기의 구조에 따라 다르지만 일반적으로 도파관의 동작 주파수보다는 천이기의 동작 주파수가 작기 때문에, 사용되는 주파수별로 일일이 천이기를 설계해야 한다는 문제점이 존재한다.On the other hand, since the propagation mode of the waveguide and the propagation mode of the transmission line on the substrate are different from each other, direct mutual connection is difficult and a separate waveguide-transmission line transition is required. Generally, a waveguide is connected to a front surface of a substrate of a waveguide-transmission line, and a probe is provided between a transmission line of the substrate and a waveguide so that an electromagnetic wave signal in the waveguide can be transferred to the transmission line through the probe. However, since the operating frequency of the fabric is generally smaller than the operating frequency of the waveguide, there is a problem that a fabricating device must be designed for each frequency to be used.

이에 따라, 도파관과 전송선로 사이에서 전자기파 신호를 상호 전달함에 있어서, 전자기파 신호의 전력 손실을 최소화하면서도 넓은 주파수 대역에 걸쳐 전자기파 신호를 보다 효율적으로 전달 가능토록 하는 도파관-전송선로 천이장치를 필요로 한다.Accordingly, there is a need for a waveguide-to-transmission line transceiver that enables the electromagnetic wave signals to be transmitted more efficiently over a wide frequency band while minimizing the power loss of the electromagnetic wave signal in transferring the electromagnetic wave signals between the waveguide and the transmission line .

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 실시예는, 다층기판 기술을 이용하여 도파관-전송선로 천이장치의 프로브의 말단에 수직으로 비아를 배치함으로써 전자기파 신호의 전력 손실을 최소화하면서도 넓은 주파수 대역에서 도파관과 전송선로 사이의 전자기파 신호의 천이가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 데 주된 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present embodiment is characterized in that a via is vertically arranged at the end of a probe of a waveguide-transmission line transducer using a multi-layer substrate technique to minimize power loss of an electromagnetic wave signal, So that the transition of the electromagnetic wave signal between the first and second electrodes can be facilitated.

본 실시예는, 복수의 기판이 적층된 구조로 형성된 적층기판; 상기 적층기판의 상부 일면에 형성되어 전자기파 신호를 전달하는 도파관; 상기 적층기판의 내부에 배치되며, 상기 도파관으로부터 전달되는 전자기파 신호의 전송 경로를 제공하는 전송선로; 및 상기 적층기판의 내부에 상기 도파관의 위치에 대응되는 지점에 형성되어 상기 도파관의 전자기파 신호를 상기 전송선로로 천이하며, 상기 전송선로의 일측 끝단에 상기 적층기판의 길이 방향으로 연장되어 형성되는 천이 프로브 및 상기 천이 프로브의 말단에 배치되는 프로브 비아를 포함하여 구성되는 천이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치를 제공한다.This embodiment is a laminated substrate formed by stacking a plurality of substrates; A waveguide formed on an upper surface of the laminated substrate to transmit an electromagnetic wave signal; A transmission line disposed inside the laminated substrate and providing a transmission path of an electromagnetic wave signal transmitted from the waveguide; And a transitional layer formed at a position corresponding to the position of the waveguide in the laminated substrate and transiting the electromagnetic wave signal of the waveguide to the transmission line and extending in the longitudinal direction of the laminated substrate at one end of the transmission line, And a transition portion including a probe and a probe via disposed at an end of the transition probe.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 다층기판 기술을 이용하여 도파관-전송선로 천이장치의 프로브의 말단에 수직으로 비아를 배치함으로써 전자기파 신호의 전력 손실을 최소화하면서도 넓은 주파수 대역에서 도파관과 전송선로 사이의 전자기파 신호의 천이가 용이하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, by arranging the vias perpendicularly to the ends of the probes of the waveguide-transmission line transducer using the multi-layer substrate technology, the power loss of the electromagnetic wave signals can be minimized, So that the electromagnetic wave signal can be easily changed.

도 1은 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 천이부의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치의 평면 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치의 특성을 설명하기 위한 예시도이다.1 is a view showing a waveguide-transmission line transition apparatus according to the present embodiment.
2 is a view showing a structure of a transition portion according to the present embodiment.
3 is a cross-sectional view of a waveguide-transmission line transducer according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views showing a planar structure of a waveguide-transmission line transit apparatus according to the present embodiment.
6 is an exemplary diagram for explaining characteristics of a waveguide-transmission line transit apparatus according to the present embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 실시예에서는, 다층기판 기술을 이용하여 도파관-전송선로 천이장치의 프로브의 말단에 수직으로 비아를 배치함으로써 전자기파 신호의 전력 손실을 최소화하면서도 넓은 주파수 대역에서 도파관과 전송선로 사이의 전자기파 신호의 천이가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 도파관-전송선로 천이장치를 제공한다.In this embodiment, by arranging the vias perpendicularly to the ends of the probes of the waveguide-transmission line transducer using the multilayer substrate technology, it is possible to minimize the power loss of the electromagnetic wave signals, To the waveguide-transmission line transducer.

도 1은 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치를 도시한 도면이다. 한편, 도 1은 도파관-전송선로 천이장치(100)의 사시도를 도시하되, 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치(100)의 특징을 보다 명확하게 설명하기 위해 그 내부에 구비된 구성요소들을 함께 도시하였다.1 is a view showing a waveguide-transmission line transition apparatus according to the present embodiment. FIG. 1 is a perspective view of a waveguide-transmission line transit apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. In order to more clearly explain the characteristics of the waveguide-transmission line transit apparatus 100 according to the present embodiment, Together.

도 1에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치(100, 이하 천이장치로 명시하여 설명하도록 한다)는 적층기판(110), 도파관(120), 단락 도파관(130), 전송선로(140) 및 천이부(150)를 포함한다. 한편, 도 1에서는 천이장치(100)의 각 구성요소의 동작을 설명하는 데 있어서, 도파관(120)으로부터 전송선로(140)로의 전자기파 신호의 전달 과정을 위주로 설명하나, 전송선로(140)로부터 도파관(120)의로의 전자기파 신호의 전달 과정 또한 동일하게 이루어질 수 있다.1, a waveguide-transmission line transit apparatus 100 (hereinafter, referred to as a transit apparatus) according to the present embodiment includes a laminate substrate 110, a waveguide 120, a short waveguide 130, And a transition section 150. The transition section 140 includes a plurality of light emitting diodes. 1 illustrates the operation of each component of the transducer 100. The process of transmitting an electromagnetic wave signal from the waveguide 120 to the transmission line 140 is mainly described, The transmission process of the electromagnetic wave signal to the antenna 120 may be performed in the same manner.

적층기판(110)은 전기적 부품이 장착되거나 회로가 설계된 장치를 의미한다. 본 실시에에 따른 적층기판(110)은 복수의 기판이 적층된 구조로 형성된다. 이하, 본 실시예에서는 적층기판(110)이 총 4개의 단위 기판이 적층되어 형성된 것으로 예시하여 설명하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The laminated substrate 110 refers to a device in which an electrical component is mounted or a circuit is designed. The laminated substrate 110 according to the present embodiment is formed in a structure in which a plurality of substrates are laminated. Hereinafter, in the present embodiment, the laminated substrate 110 is formed by stacking four unit substrates in total, but the present invention is not limited thereto.

적층기판(110)은 그 내부에는 전송선로(140) 및 천이부(150)가 집적되며, 상부 및 하부에는 각각 도파관(120) 및 단락 도파관(130)이 설치된다.The transmission line 140 and the transition portion 150 are integrated in the laminated substrate 110 and the waveguide 120 and the shorting waveguide 130 are respectively installed on the upper and lower portions.

적층기판(110)은 유전율(Permittivity)이 5.9인 수십~수백 ㎛의 세라믹 유전체를 이용하여 제작되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 적층기판(110)의 높이, 유전율, 재료 등은 제작에 사용되는 재료의 물성 및 제조공정의 능력에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있다.The laminated substrate 110 is preferably formed using ceramic dielectrics having a permittivity of 5.9 to several tens to several hundreds of micrometers, but is not limited thereto. For example, the height, permittivity, material, and the like of the laminated substrate 110 can be variously changed depending on the physical properties of materials used and the ability of the manufacturing process.

적층기판(110)은 본 실시예에 따른 천이장치(100)의 전송선로(140)가 스트립 라인 구조에 기반하여 구성됨에 따라 적층기판(110) 상부 및 하부에 각각 상부 접지면(112) 및 하부 접지면(114)을 구비하는 형태로 구현된다. 스트립 라인 구조는 신호선 위 아래로 GND 판을 깔아놓은 구조의 회로를 말한다. 스트립 라인 구조는 위 아래로 똑같이 GND 판이 있기 때문에 수직으로 정확히 필드가 위아래로 분포하며, Fringing Field가 최소화되어 거의 완벽한 TEM 모드로 전송이 가능해진다. 또한, 스트립 라인 구조는 위아래에 GND 판이 있기 때문에 그 자체로 외부와 차단되는 차폐가 이루어진다는 점이 큰 장점이 된다.The transmission line 140 of the transducer 100 according to the present embodiment is formed on the strip line structure so that the upper substrate 110 and the lower substrate 110 have the upper ground plane 112 and the lower ground plane 112, And is provided with a ground plane 114. The stripline structure is a circuit in which a GND plate is laid down on a signal line. The stripline structure is equally up and down with the GND plate, so that the field is vertically distributed vertically and the fringing field is minimized, allowing transmission in almost perfect TEM mode. In addition, since the strip line structure has the GND plate on the upper and lower sides, it is a great advantage that the screen is shielded from the outside by itself.

한편, 적층기판(110) 내에는 전송선로(140)에 닿지 않도록 일정한 거리를 두고 배치된 접지 비아(160, 170)가 추가로 구비될 수 있다. 이러한, 접지 비아(160, 170)는 접지면(112, 114) 사이에 동일한 전위 유지를 위해 접지면들을 상호 연결하는 역할을 수행한다.In addition, ground vias 160 and 170 may be additionally provided in the laminated substrate 110 with a certain distance from the transmission line 140. These ground vias 160 and 170 serve to interconnect the ground planes to maintain the same potential between the ground planes 112 and 114.

본 실시예의 경우, 적층기판(110) 내 도파관(120)과 단락 도파관(130)이 실장되는 부분에 대해서는 각각 상부 접지면(112) 및 하부 접지면(114)이 제거된 형태로 구현된다. 이러한, 적층기판(110)의 구현 형태에 따라 각 도파관(120, 130)과 적층기판(110) 사이에는 접지면의 크기에 대응하는 내부 공간이 형성된다. 내부 공간은 도파관(120)의 전자기파 신호가 적층기판(110) 내부로 전파되도록 하거나, 적층기판(110)의 전송선로(140)의 신호가 도파관(120)으로 전파될 수 있도록 하는 천이영역으로서의 역할을 수행한다.The waveguide 120 and the short waveguide 130 are mounted on the laminated substrate 110 with the upper ground plane 112 and the lower ground plane 114 removed. According to the embodiment of the laminated substrate 110, an inner space corresponding to the size of the ground plane is formed between the waveguides 120 and 130 and the laminated substrate 110. The internal space serves as a transition region in which electromagnetic wave signals of the waveguide 120 propagate into the laminate substrate 110 or a signal of the transmission line 140 of the laminate substrate 110 propagates to the waveguide 120 .

도파관(120)은 마이크로파 이상의 높은 주파수의 전기 에너지나 전자기파 신호를 전송하기 위한 장치를 의미한다. 이러한, 도파관(120)은 동축선로의 유전체 손실을 극복하기 위해 절연체를 공기로 하고, 도체손실의 원인이 되는 중심 도체를 없앤 일종의 전송선로로 볼 수 있다.The waveguide 120 refers to a device for transmitting electrical energy or an electromagnetic wave signal of a higher frequency than a microwave. The waveguide 120 can be regarded as a kind of transmission line in which the insulator is made air and the center conductor, which is a cause of conductor loss, is eliminated in order to overcome the dielectric loss of the coaxial line.

본 실시예에 따른 도파관(120)은 단면이 직사각형으로 이루어지며, 내부에 중공부를 구비하는 형태로 구현된다. 이러한, 도파관(120)은 적층기판(110)의 상부 일면에 형성되어 전자기파 신호를 전달한다.The waveguide 120 according to the present embodiment has a rectangular cross-section and is provided with a hollow portion inside. The waveguide 120 is formed on an upper surface of the laminated substrate 110 to transmit an electromagnetic wave signal.

한편, 도파관(120)의 크기는 도파관(120)을 이용하여 전달하고자 하는 전자기파 신호의 주파수 등에 따라 상이하게 결정될 수 있으며, 본 실시예에 따른 도파관(120)의 자세한 규격에 대해서는 도 3 내지 도 5에서 후술토록 한다.Meanwhile, the size of the waveguide 120 may be determined differently according to the frequency of an electromagnetic wave signal to be transmitted using the waveguide 120, and detailed specifications of the waveguide 120 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .

단락 도파관(130)은 도파관(120)으로부터 전송선로(140)로 전달되는 전자기파 신호의 누설을 방지하여 도파관(120)과 전송선로(140) 사이의 전자기파 신호의 천이가 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 보조하는 역할을 수행한다. 이러한, 단락 도파관(130)은 도파관(120)을 전기적으로 단락시키며, 이를 통해 도파관(120) 내 진행파만이 존재하도록 함으로써 도파관(130)에 대한 정합이 이루어질 수 있도록 한다.The shorting waveguide 130 prevents leakage of the electromagnetic wave signal transmitted from the waveguide 120 to the transmission line 140 and prevents the leakage of the electromagnetic wave signal between the waveguide 120 and the transmission line 140, . The short waveguide 130 electrically shorts the waveguide 120 so that only a traveling wave is present in the waveguide 120 so that the waveguide 130 can be matched.

본 실시예에 따른 단락 도파관(130)은 도파관(120)의 위치에 대응되는 적층기판(110)의 하부 일면에 형성된다. 단락 도파관(130)은 그 형상이 단면이 직사각형으로 이루어지되, 일면 보다 상세하게는 단락 도파관(130)의 하부면이 단락(Back-Short)된 형태로 구현된다.The short waveguide 130 according to this embodiment is formed on the lower surface of the laminated substrate 110 corresponding to the position of the waveguide 120. The shorting waveguide 130 has a rectangular shape in cross section, and more specifically, the bottom surface of the shorting waveguide 130 is short-circuited.

한편, 단락 도파관(130)의 크기는 도파관(120)의 전자기파 신호의 파장에 따라 그 크기가 결정될 수 있으며, 본 실시예에 따른 단락 도파관(130)의 자세한 규격에 대해서는 도 3 내지 도 5에서 후술토록 한다.The size of the shorting waveguide 130 may be determined according to the wavelength of the electromagnetic wave signal of the waveguide 120. The detailed specification of the shorting waveguide 130 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. I will.

전송선로(140)는 적층기판(110)의 내부에 배치되며, 도파관(120)으로부터 전달되는 전자기파 신호의 전송 경로를 제공하는 역할을 수행한다.The transmission line 140 is disposed inside the laminated substrate 110 and provides a transmission path for an electromagnetic wave signal transmitted from the waveguide 120.

본 실시예의 경우 전송선로(140)는 적층기판(110) 내부에 적층기판(110)의 길이 방향으로 배치되며, 적층기판(110)의 상부 및 하부에 구비된 상부 접지면(112) 및 하부 접지면(114)과 더불어 스트립 라인 구조의 급전회로를 구성한다.The transmission line 140 is disposed in the longitudinal direction of the laminating substrate 110 in the laminating substrate 110 and includes the upper ground plane 112 and the lower ground plane 112 provided at the upper and lower portions of the laminating substrate 110, Together with the surface 114 constitute a power supply circuit having a stripline structure.

전송선로(140)는 도파관(120)으로부터 천이부(150)를 경유하여 전달되는 전자기파 신호를 제공받으며, 이를 위해, 일단이 천이 프로브(152)와 물리적 및 전기적으로 연결된다.The transmission line 140 is provided with an electromagnetic wave signal transmitted from the waveguide 120 via the transition unit 150. One end of the transmission line 140 is physically and electrically connected to the transition probe 152.

천이부(150)는 적층기판(110)의 내부에 도파관(120)의 위치에 대응되는 지점에 형성되어 도파관(120)의 전자기파 신호를 전송선로(140)로 천이하는 역할을 수행한다. 이러한, 천이부(150)는 도파관(120)과 전송선로(140) 사이에 임피던스 정합이 이루어질 수 있도록 하는 구조를 갖으며, 이를 통해, 전파 모드가 상이한 두 장치 간 전자기파 신호가 전력의 손실 없이 원활하게 상호 전달될 수 있도록 한다.The transition portion 150 is formed at a position corresponding to the position of the waveguide 120 in the laminated substrate 110 and transits the electromagnetic wave signal of the waveguide 120 to the transmission line 140. The transition unit 150 has a structure to allow impedance matching between the waveguide 120 and the transmission line 140 so that the electromagnetic wave signals between the two devices having different propagation modes can be smoothly transmitted To be transmitted to each other.

이하, 도 2를 함께 참조하여, 본 실시예에 따른 천이부(150)의 상세한 구조에 대해서 설명하도록 한다. 한편, 도 2는 본 실시예에 따른 천이장치(100) 내 천이부(150)가 존재하는 부분에 대한 사시도를 도시하되, 천이부(150)의 특징을 보다 명확하게 설명하기 위해 그 내부에 구비된 구성요소들을 함께 도시하였다.Hereinafter, the detailed structure of the transition unit 150 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 is a perspective view of a portion where the transition unit 150 is present in the transit apparatus 100 according to the present embodiment. In order to more clearly explain the characteristics of the transition unit 150, Are shown together.

도 2에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 천이부(150)는 천이 프로브(152) 및 프로브 비아(154)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the transition unit 150 according to the present embodiment includes a transition probe 152 and a probe via 154.

천이 프로브(152)는 도파관(120)과 전송선로(140) 사이의 임피던스 정합을 위한 기능을 수행하며, 이를 통해, 도파관(120)의 전자기파 신호가 전력의 손실 없이 전송선로(140)로 천이될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.The transition probe 152 performs impedance matching between the waveguide 120 and the transmission line 140 so that the electromagnetic wave signal of the waveguide 120 is transited to the transmission line 140 without loss of power .

천이 프로브(152)는 전송선로(140)의 일측 끝단에 적층기판(110)의 길이 방향(=천이영역의 형성 위치에 대응되는 적층기판 내부 방향)으로 연장되어 형성된다. 즉, 본 실시예에 따른 천이 프로브(152)는 도파관(120)의 전자계를 효율적으로 전송선로(140)와 동축으로 변환시키기 위한 구조로 형성된다.The transition probe 152 is formed at one end of the transmission line 140 so as to extend in the longitudinal direction of the laminated substrate 110 (= inward direction of the laminated substrate corresponding to the forming position of the transition region). That is, the transition probe 152 according to the present embodiment is formed in a structure for efficiently converting the electromagnetic field of the waveguide 120 to coaxial with the transmission line 140.

본 실시에에 따른 천이 프로브(152)는 천이 프로브(152)를 이용한 전자기파 신호의 전달 효율성 등을 고려하여, 적층기판(110) 내부에 도파관(120)의 중심부의 위치에 대응되는 지점까지 돌출된 형태로 구현되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 천이 프로브(152)는 그 구조에 따른 임피던스 정합을 위해 그 폭이나 길이가 조정될 수 있다.The transitional probe 152 according to the present embodiment includes a transitional probe 152 which is protruded to a point corresponding to the position of the center of the waveguide 120 in the laminated substrate 110, in consideration of the transfer efficiency of the electromagnetic wave signal using the transitional probe 152, But is not limited thereto. For example, the transition probe 152 can be adjusted in width or length for impedance matching according to its structure.

프로브 비아(154)는 천이 프로브(152)의 말단에 배치되며, 천이 프로브(152)와 더불어 도파관(120)과 전송선로(140) 사이에 전자기파 신호의 천이가 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 보조하는 역할을 수행한다.The probe vias 154 are disposed at the ends of the transition probes 152 and serve to assist the transition of the electromagnetic wave signals between the waveguide 120 and the transmission line 140 more efficiently with the transition probes 152 .

본 실시예에 따른 프로브 비아(154)는 적층기판(110)의 상부면 및 하부면에 수직된 형태로 배치되어 일단 및 타단이 각각 도파관(120) 및 단락 도파관(130)의 내부 영역을 향해 돌출되는 형태로 구현된다. 한편, 종래의 천이기의 구조에 의하는 경우 천이기의 구조에 따라 다르지만 일반적으로 도파관의 동작 주파수보다는 천이기의 동작 주파수가 작기 때문에, 사용되는 주파수별로 일일이 천이기를 설계해야 한다는 문제점이 존재한다. 이러한, 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 천이장치(100)는 천이 프로브(152)의 말단에서 프로브 비아(154)를 적층기판(110)의 상부면 및 하부면에 수직된 형태로 추가 배치함으로써 종래 대비 보다 넓은 주파수 대역에서 임피던스 정합이 이루어지도록 구현하였다. 이는 곧, 본 실시예에 따른 천이장치(100)에 의하는 경우 광대역에 걸쳐 도파관(120)과 전송선로(140) 사이에 전자기파 신호의 천이가 용이하게 이루어질 수 있음을 의미한다.The probe vias 154 according to the present embodiment are vertically arranged on the upper surface and the lower surface of the laminated substrate 110 so that one end and the other end of the probe vias 154 protrude toward the inner region of the waveguide 120 and the shorting waveguide 130, . However, since the operating frequency of the fabric is smaller than the operating frequency of the waveguide, there is a problem in that it is necessary to design a fabric changing device for each frequency to be used. In order to solve such a problem, the transit apparatus 100 according to the present embodiment is configured such that the probe vias 154 at the ends of the transition probes 152 are vertically added to the upper and lower surfaces of the laminate substrate 110 So that the impedance matching is realized in a wider frequency band than the conventional one. This means that the transition of the electromagnetic wave signal between the waveguide 120 and the transmission line 140 can be facilitated over a wide band by the transducer 100 according to the present embodiment.

도 3은 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치의 단면 구조를 나타낸 도면이며, 도 4 내지 도 5는 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치의 평면 구조를 나타낸 도면이다. 한편, 도 3은 천이장치(100)를 길이 방향으로 절단하고, 이를 정면에서 바라본 경우의 천이장치(100)의 구조를 예시적으로 도시하였다. 도 4는 도파관(120)이 제거된 상태의 천이장치(100)의 평면 구조를 도시하였다. 도 5는 도파관(120)이 포함된 상태의 천이장치(100)의 평면 구조를 도시하였다.FIG. 3 is a sectional view of a waveguide-transmission line transit apparatus according to the present embodiment, and FIGS. 4 to 5 are plan views showing a waveguide-transmission line transit apparatus according to this embodiment. 3 shows an exemplary structure of the transducer 100 when the transducer 100 is cut in the longitudinal direction and viewed from the front. 4 shows a planar structure of the transducer 100 with the waveguide 120 removed. 5 shows a planar structure of the transducer 100 with the waveguide 120 included therein.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 천이장치(100)의 각 구성요소의 구현 형태에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 이하에서 제시하는 천이장치(100)의 각 구성요소의 구현 형태는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 그 구조 및 재질 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.Hereinafter, with reference to FIG. 3 to FIG. 5, an embodiment of each component of the transition device 100 according to the present embodiment will be described in detail. The embodiments of each element of the transition device 100 described below are not necessarily limited to the embodiments, but may be variously modified depending on the structure and material thereof.

본 실시예에 따른 천이장치(100)의 적층기판(110)은 총 4개의 유전체 기판(301 ~ 304)이 적층된 형태로 이루어진다. 각 유전체 기판(301 ~304)은 비 유전율이 2.2이고, 그 높이가 0.3mm의 값을 갖도록 구현된다.The stacked substrate 110 of the transducer 100 according to the present embodiment has a total of four dielectric substrates 301 to 304 stacked. Each of the dielectric substrates 301 to 304 has a relative dielectric constant of 2.2 and a height of 0.3 mm.

적층기판(110)은 총 4개의 유전체 기판을 이용해서 상부 접지면(112), 하부 접지면(114) 및 전송선로(140)를 포함하는 스트립 라인 구조의 급전 회로를 구성한다. 상부 접지면(112), 하부 접지면(114) 및 전송선로(140)는 그 두께가 약 0.035mm의 값을 갖도록 구현된다.The laminated substrate 110 constitutes a feed circuit of a stripline structure including the upper ground plane 112, the lower ground plane 114 and the transmission line 140 using a total of four dielectric substrates. The upper ground plane 112, the lower ground plane 114, and the transmission line 140 are implemented such that their thickness has a value of about 0.035 mm.

전송선로(140)는 폭이 2.4mm인 기판집적 도파관(Substrate Integrated Waveguide) 구조를 이용하여 설계될 수 있다. 전송선로(140)의 폭과 길이는 50Ω의 특성 임피던스를 구현을 위해 각각 0.8mm와 10.5mm의 값을 갖도록 구현된다.The transmission line 140 may be designed using a substrate integrated waveguide structure having a width of 2.4 mm. The width and length of the transmission line 140 are designed to have values of 0.8 mm and 10.5 mm, respectively, for realizing a characteristic impedance of 50 ?.

상부 접지면(112) 및 하부 접지면(114)을 상호 연결하는 접지 비아(160)는 직경 0.4mm의 비아가 사용될 수 있다. 접지 비아(160)는 도파관 측벽을 구현하기 위해 전송선로(140)를 중심으로 좌측 및 우측에 각각 두 줄로 배치되며, 각각의 접지 비아(160)는 중심에서 간격이 0.8mm를 갖도록 구현된다.The ground vias 160 interconnecting the upper ground plane 112 and the lower ground plane 114 may be vias of 0.4 mm in diameter. The ground vias 160 are arranged in two rows on the left and right sides of the transmission line 140 in order to realize the waveguide side walls and each ground via 160 is formed to have a gap of 0.8 mm from the center.

적층기판(110)의 상부에 위치하는 도파관(120)은 그 내부 영역 즉, 중공부의 크기가 7.11mm × 3.56mm, 길이가 2.0mm의 값을 갖도록 구현된다.The waveguide 120 located at the upper portion of the laminated substrate 110 has a size of 7.11 mm × 3.56 mm and a length of 2.0 mm.

적층기판(110)의 하부에 위치하는 단락 도파관(130)은 바람직하게는 도파관(120)의 전자기파 신호의 파장에 따라 그 크기가 결정될 수 있다. 본 실시예에 따른 단락 도파관(130)은 도파관(120) 내 전자기파 신호의 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖도록 구현되는 경우 그 효율성이 최대가 될 수 있으며 그 값은 약 1.5mm일 수 있다.The size of the short waveguide 130 located at the bottom of the laminated substrate 110 can be determined according to the wavelength of the electromagnetic wave signal of the waveguide 120. When the short waveguide 130 according to the present embodiment is implemented to have a length of 1/4 of the wavelength? Of the electromagnetic wave signal in the waveguide 120, its efficiency can be maximized and its value can be about 1.5 mm have.

천이 프로브(152)는 그 폭이 0.455mm의 값을 갖으며, 적층기판(110) 내부에 도파관(120)의 중심부의 위치에 대응되는 지점을 향해 약 2.03mm 돌출된 형태로 구현된다. 한편, 본 실시예의 경우, 천이 프로브(152)와 전송선로(140) 사이에는 정합용 선로(400)가 추가로 구비될 수 있다. 이때, 정합용 선로(400)는 천이 프로브(152)와 전송선로(140) 사이에 임피던스 정합을 위한 역할을 수행하며, 이를 위해, 그 길이 및 폭이 각각 1.35mm와 0.455mm의 값을 갖도록 구현된다.The transition probe 152 has a width of 0.455 mm and is formed in the laminated substrate 110 so as to protrude from the center of the waveguide 120 toward a point corresponding to the center of the waveguide 120 by about 2.03 mm. Meanwhile, in the present embodiment, a matching line 400 may be additionally provided between the transition probe 152 and the transmission line 140. At this time, the matching line 400 plays the role of impedance matching between the transition probe 152 and the transmission line 140. For this purpose, the matching line 400 has a length and a width of 1.35 mm and 0.455 mm, respectively do.

천이 프로브(152)의 말단에 수직으로 위치하는 프로브 비아(154)는 그 직경과 높이가 각각 0.1mm와 0.6mm일 수 있다.The probe vias 154 vertically positioned at the ends of the transition probes 152 may have a diameter and a height of 0.1 mm and 0.6 mm, respectively.

본 실시예의 경우 각 도파관(120, 130)과 적층기판(110) 사이에 형성된 천이영역(200)의 둘레 방향을 따라 소정 간격을 두고 접지 비아(210)가 배치된다. 한편, 천이 프로브(152)에 이웃하여 배치되는 접지 비아(210)에 대해서는 천이 프로브(152)가 적층기판 내부에 천이영역(200)의 위치에 대응되는 지점으로 돌출 형성될 수 있도록 하기 위해 상기의 소정 간격보다 더 큰 간격을 두고 배치된다. 본 실시예에 있어서 상기의 간격은 1.1mm의 값을 갖도록 구현되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 천이부(150)의 구조나 적층기판(110)의 특성에 따라 그 값이 달라질 수 있다.The ground vias 210 are disposed at predetermined intervals along the circumferential direction of the transition region 200 formed between the waveguides 120 and 130 and the laminated substrate 110 in this embodiment. For the ground vias 210 disposed adjacent to the transition probes 152, the transition probes 152 may be protruded from the positions corresponding to the positions of the transition regions 200 in the laminated substrate, Are spaced apart from each other by a distance larger than a predetermined interval. In this embodiment, the interval may be set to a value of 1.1 mm, but the present invention is not limited thereto, and the value may vary depending on the structure of the transition portion 150 and the characteristics of the laminated substrate 110.

이하, 본 실시예에 따른 천이장치(100)의 제작 공정에 대해 설명하도록 한다. 다층기판은 인쇄회로기판 (Printed circuit board, PCB) 내지는 저온소성 세라믹기판(low-temperature co-fired ceramic, LTCC), 고온소성 세라믹기판(high-temperature co-fired ceramic, HTCC) 등과 같이 두께가 1.0 mm 내외의 얇은 소프트 기판을 비아와 인쇄회로 패턴 등으로 구성하고, 그 위에 복수의 층을 적층하여 열처리하여 제작하는 것을 말한다. 각각의 기판 내 비아와 금속 패턴은 통상적인 제조공정을 통해 형성될 수 있다.Hereinafter, a manufacturing process of the transition device 100 according to the present embodiment will be described. The multilayer substrate may have a thickness of 1.0 (e.g., 1.0 mm) such as a printed circuit board (PCB) or a low-temperature co-fired ceramic (LTCC) or a high-temperature co-fired ceramic mm and a thin soft substrate is formed by vias, a printed circuit pattern, etc., and a plurality of layers are stacked thereon and heat-treated. Vias and metal patterns in each substrate can be formed through conventional manufacturing processes.

제1 기판(301)에 접지 비아들(160, 170, 210)을 형성하고, 적층 시 아래쪽으로 향하는 면에 하부 접지면(114)을 형성한다. 여기에 단락 도파관(130)의 내부 영역에 대응되는 지점에 대해서는 하부 접지면(114)을 제거하여 천이영역(200)이 형성되도록 한다.The ground vias 160, 170, and 210 are formed on the first substrate 301, and the lower ground plane 114 is formed on the downward facing surface of the first substrate 301. The lower ground plane 114 is removed to form the transition region 200 at a point corresponding to the inner region of the short-circuit waveguide 130.

제2 기판(302)에 접지 비아들(160, 170, 210) 내지는 프로브 비아(152)를 형성하고, 전송선로(140), 정합용 선로(400) 및 천이 프로브(152)의 금속패턴을 형성한다.The ground vias 160, 170 and 210 or the probe vias 152 are formed on the second substrate 302 and the metal patterns of the transmission line 140, the matching line 400 and the transition probe 152 are formed do.

제3 기판(303)에 접지 비아(160, 170, 210)들을 형성한다.Ground vias 160, 170 and 210 are formed in the third substrate 303.

제4 기판(304)에 접지 비아(160, 170, 210)들을 형성하고, 적층 시 위쪽으로 향하는 면에 상부 접지면(112)을 형성한다. 여기에 도파관(120)의 내부 영역에 대응되는 지점에 대해서는 상부 접지면(112)을 제거하여 천이영역(200)이 형성되도록 한다.The ground vias 160, 170 and 210 are formed on the fourth substrate 304 and the upper ground plane 112 is formed on the upward facing surface in the stacking. The upper ground plane 112 is removed to form a transition region 200 at a point corresponding to the inner region of the waveguide 120.

본 실시예에 따른 천이장치(100)의 제조 공정은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제조 공정에서의 온도 및 압력 등은 제조 업체별로 상이한 값이 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 천이장치(100)의 각 구성요소의 재료 및 그 특성은 제조 과정에서 사용되는 재료의 물성 및 제조공정의 능력에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있다.The manufacturing process of the transducer 100 according to the present embodiment is not limited thereto. For example, temperature and pressure in the manufacturing process may be different for different manufacturers. The material and properties of each component of the transducer 100 according to the present embodiment can be variously changed depending on the physical properties of the material used in the manufacturing process and the capability of the manufacturing process.

도 6은 본 실시예에 따른 도파관-전송선로 천이장치의 특성을 설명하기 위한 예시도이다.6 is an exemplary diagram for explaining characteristics of a waveguide-transmission line transit apparatus according to the present embodiment.

도 6은 종래의 천이장치(a)와 본 실시예에 따른 천이장치(b) 사이에 천이부(150)의 구현 형태 차이에 따른 특성을 나타낸 도면이다. 한편, 도 6에서는 각 천이장치별 입력 반사계수의 대역폭에 대한 시뮬레이션 값을 비교 도시하였다.FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of the transition unit 150 between the conventional transducer (a) and the transducer (b) according to the present embodiment. Meanwhile, FIG. 6 shows simulation values for the bandwidth of the input reflection coefficient for each transition device.

도 6을 참조하면, 종래의 천이장치의 천이부 구조에 의하는 경우 -10dB 기준으로 입력 반사계수(S11)의 대역폭은 14.9(23.0 ~ 37.9 GHz) GHz로 나타난 것을 확인할 수 있다. 이에 비해, 본 실시예에 따른 천이장치의 천이부 구조에 의하는 경우 프로브 비아를 수직으로 배치함에 따라 비아의 높이에 따라 대역폭이 변화하는 특성이 나타났으며 대역폭이 17.37(23.082 ~ 41.047 GHz) ~ 18.2(23.125 ~ 41.309 GHz) GHz로 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 천이장치의 천이부 구조에 의하는 경우 종래 대비보다 넓은 주파수 대역에서 도파관(120)과 전송선로(140) 사이의 전자기파 신호의 천이가 용이하게 이루어질 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the bandwidth of the input reflection coefficient S11 is 14.9 (23.0 to 37.9 GHz) GHz on the basis of the transition structure of the conventional transducer based on -10 dB. In contrast, according to the transition structure of the transitional device according to the present embodiment, when the probe vias are arranged vertically, the bandwidth varies according to the height of the vias, and the bandwidth is 17.37 (23.082 to 41.047 GHz) 18.2 (23.125 to 41.309 GHz) GHz. Accordingly, it can be seen that the transition of the electromagnetic wave signal between the waveguide 120 and the transmission line 140 can be easily performed in a wider frequency band than the conventional case, according to the transition structure of the transducer according to the present embodiment .

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 도파관-전송선로 천이장치 110: 적층기판
112: 상부 접지면 114: 하부 접지면
120: 도파관 130: 단락 도파관
140: 전송선로 150: 천이부
152: 천이 프로브 154: 프로브 비아
160, 170, 210: 접지 비아 200: 천이영역
400: 정합용 선로100: waveguide-transmission line transition device 110: laminated substrate
112: upper ground plane 114: lower ground plane
120: waveguide 130: short waveguide
140: transmission line 150:
152: Transition probe 154: Probe Via
160, 170, 210: ground via 200: transition region
400: matching line

Claims (10)

복수의 기판이 적층된 구조로 형성된 적층기판;
상기 적층기판의 상부 일면에 형성되어 전자기파 신호를 전달하는 도파관;
상기 적층기판의 내부에 배치되며, 상기 도파관으로부터 전달되는 전자기파 신호의 전송 경로를 제공하는 전송선로; 및
상기 적층기판의 내부에 상기 도파관의 위치에 대응되는 지점에 형성되어 상기 도파관의 전자기파 신호를 상기 전송선로로 천이하며, 상기 전송선로의 일측 끝단에 상기 적층기판의 길이 방향으로 연장되어 형성되는 천이 프로브 및 상기 천이 프로브의 말단에 상기 적층기판의 상부면 및 하부면에 수직된 형태로 배치되는 프로브 비아를 포함하여 구성되는 천이부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.A laminated substrate formed by stacking a plurality of substrates;
A waveguide formed on an upper surface of the laminated substrate to transmit an electromagnetic wave signal;
A transmission line disposed inside the laminated substrate and providing a transmission path of an electromagnetic wave signal transmitted from the waveguide; And
And a transit probe which is formed at a position corresponding to the position of the waveguide in the laminated substrate and transitions to an electromagnetic wave signal of the waveguide to the transmission line and extends at one end of the transmission line in the longitudinal direction of the laminated substrate, And a probe via arranged at the end of the transition probe in a manner perpendicular to the upper and lower surfaces of the laminated substrate,
Wherein the waveguide-transmission line transition device comprises: 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 천이 프로브는,
상기 적층기판 내부에 상기 도파관의 중심부의 위치에 대응되는 지점까지 돌출된 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.The method according to claim 1,
Wherein the transition probe comprises:
Wherein the waveguide-transmission line transducer is embodied as being protruded to a point corresponding to a position of a center portion of the waveguide in the laminated substrate. 제 1항에 있어서,
상기 전송선로의 일단 및 상기 천이 프로브의 일단에 연결되어, 상기 전송선로와 상기 천이 프로브 사이에 정합이 이루어지도록 형성된 정합용 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.The method according to claim 1,
Further comprising a matching line connected to one end of the transmission line and one end of the transition probe, the matching line being adapted to be matched between the transmission line and the transition probe. 제 1항에 있어서,
상기 적층기판의 상부 및 하부에 각각 상부 접지면 및 하부 접지면이 형성된 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.The method according to claim 1,
Wherein an upper ground plane and a lower ground plane are formed on upper and lower portions of the laminated substrate, respectively. 제 5항에 있어서,
상기 상부 접지면 및 상기 하부 접지면을 상호 연결하는 접지 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.6. The method of claim 5,
Further comprising ground vias interconnecting the upper ground plane and the lower ground plane. 제 1항에 있어서,
상기 도파관의 위치에 대응되는 상기 적층기판의 하부 일면에 상기 전자기파 신호의 누설 방지를 위해 일단이 단락된 형태의 단락 도파관이 형성되는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.The method according to claim 1,
Wherein a short waveguide having one end short-circuited is formed on a lower surface of the laminated substrate corresponding to the position of the waveguide to prevent leakage of the electromagnetic wave signal. 제 7항에 있어서,
상기 단락 도파관은,
상기 도파관의 전자기파 신호의 파장에 따라 그 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.8. The method of claim 7,
The short-
And the size of the waveguide is determined according to the wavelength of the electromagnetic wave signal of the waveguide. 제 7항에 있어서,
상기 적층기판 내 상기 도파관의 내부영역에 대응되는 부분 및 상기 단락 도파관의 내부영역에 대응되는 부분에 대해서는 각각 상부 접지면 및 하부 접지면이 미구현되어, 상기 도파관의 전자기파 신호를 상기 적층기판 내부로 전파하기 위한 공간인 천이영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.8. The method of claim 7,
The upper ground plane and the lower ground plane are not respectively applied to the portion corresponding to the inner region of the waveguide and the portion corresponding to the inner region of the short waveguide in the laminated substrate, and the electromagnetic wave signal of the waveguide propagates And a transition region which is a space for forming a transition region. 제 9항에 있어서,
상기 적층기판 내 상기 천이영역의 둘레 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 접지 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관-전송선로 천이장치.
10. The method of claim 9,
Further comprising ground vias disposed at predetermined intervals along the circumferential direction of the transition region in the laminated substrate.
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