KR0184994B1 - 능동 대역 통과 필터 - Google Patents

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KR0184994B1
KR0184994B1 KR1019960009013A KR19960009013A KR0184994B1 KR 0184994 B1 KR0184994 B1 KR 0184994B1 KR 1019960009013 A KR1019960009013 A KR 1019960009013A KR 19960009013 A KR19960009013 A KR 19960009013A KR 0184994 B1 KR0184994 B1 KR 0184994B1
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더블유. 고바야시 켈빈
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윌리암 이. 갈라스
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Abstract

수동대역 통과 필터 구조가 저항 손실을 보상하기 위해 동조 가능한 양의 부성 저항을 생성하는 부성 저항 회로를 갖는 능동 조정 가능 대역 통과 필터가 제공된다. 상기 부성 저항 회로는 베이스가 수동 필터 구조에 병렬로 접속되고 콜렉터가 분류기 유도 소자에 접속된 바이폴라 트랜지스터를 갖는다. 부성 저항은 트랜지스터의 베이스에 생성되고 수동 필터 구조에 응용된다. 개략 Q-계수 동조 회로는 트랜지스터의 에미터에 연결되어 부성 저항의 개략 동조들 제공한다. 또한 미세 동조 회로는 에미터 단자에 연결되어 부성 저항의 미세 동조를 제공한다. 미세 동조는 제어 회로에 의해 인위적 또는 자동적으로 이루어진다. 상기 개략 및 미세 동조 가능성은 진동을 제거하고 개선된 Q-계수를 실현하기 위해 저항 손실 변화를 보상하는 동조 가능 부성 저항을 제공한다.

Description

능동 대역 통과 필터
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 능동 양극 모놀리식 대역 통과 필터의 일반적 레이아웃을 도시한 블럭드
제2도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 양극 모놀리식 대역 통과 필터의 일반적 레이아웃을 도시한 블럭도.
제3도는 본 발명에 따른 동조 가능 부성 저항 회로를 설명하는 모놀리식 단극 능동 대역 통과 필터를 도시한 회로도.
제4도는 일례에 따른 능동 대역 통과 필터 회로의 미세(fine) Q-계수 동조 및 주파수 자동 조절을 제공하는 제어 회로의 블럭도.
제5도는 반절연 기판에 모놀리식으로 집적된 양극 대역 통과 필터물 포함하는 집적회로 필터 칩의 평면도.
제6도는 개략(coarse) Q-계수 동조 조절에 따른 부성 저항을 나타낸 그래프.
제7도는 미세 Q-계수 조절에 따른 부성 저항을 나타낸 그래프.
제8도는 비보상 수동 대역 통과 필터에 의해 나타나는 삽입 손실을 도시한 시뮬레이트된 실행의 그래프.
제9도는 저항 손실을 보상하는 본 발명의 동조 가능 능동대역 통과 필터의 시물레이트된 실행의 그래프.
제10도는 개략 Q-계수 동조간 본 발명의 능동 대역 통과 필터에 의해 이루어지는 시뮬레이트된 실행의 그래프.
제11도는 미세 Q-계수 동조간 본 발명의 능동 대역 통과 필터에 의해 이루어지는 시뮬레이트된 실행의 그래프.
제12도는 주파수 및 Q-동조의 조합간 본 발명의 능동 대역 통과 필터의 시뮬레이트된 실행의 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 능동 대역 통과 필터 12 : 단극 수동 대역 통과 필터
18 : 버랙터 (varactor) 주파수 동조 20 : 부성 저항 회로
32 : 분로 유도 소자 34 : 미세 Q-계수 동조
36 : 개략 Q-계수 동조
[발명의 상세한 설명]
밤명의 배경
기술 분야
본 발명은 일반적으로 대역 통과 필터에 관련되며, 좀더 자세히는, 저항 손실 보상용 동조 가능 부성 저항 회로의 모놀리식으로 집적된 능동 대역 통과 필터에 관련된다.
검토
낮은 삽입 손실 및 양호한 형상 계수(shape factor : Q-계수)를 실현하는 협대역 통과 필터는 많은 상업상 응용에 필요하다. 통신 산업의 급격한 기술 발전에 따라, 무선 휴대 통신 시스템용의 소형 자전력 고주파수 회로 성분을 제공하는 것은 매우 중요하다. 상기 응용은 송신기 및 수신기에 범용 지구 측위 시스템( global posihoning systems : GSP ), 직접 방숭 시스템( direct broadcasting systems : DBS ), 셀룰라 전화 시스템 , 근거리 통신망( LAN ), 무선 인터넷 응용 및 기타 다양한 응용을 제공한다. 회로 성분의 물리적 크기 및 전력 소비를 줄이기위해 , 가능하면 단일 반도체 칩 상에 필터 성분을 집적하는 것이 바람직하다. 그러나 감소된 집적회로의 크기는 교대로 신호 대 잡음 비를 저하시키는 Q-계수의 감소 및 불량한 필터의 주파수 선택도를 가져온다.
일반적으로 대역 통과 필터 구조를 만드는 수동 회로 성분은 보통 갈륨 비소( GaAs ) 기판 또는 인듐 인( InP )기판과 같은 반절연 기판 상에 제조된다. 대역 통과 필터 회로, 성분은 전헝적으로 스파이럴 인덕터, 커패시터 및 저항기를 포함함며, 상기 소자들은 보통 프린팅되거나, 에칭되거나, 반절연기판 상에 제조된다. 반절연 재료는 완전 절연체가 아니므로, 그 위에 제조된 스파이럴 인덕터, 커패시터 및 다른 수동 회로 성분의 Q-계수는 제한된다. 또한 저항 손실은 일반적으로 나타나고 상기 손실은 필터의 성능에 나쁜 영향을 미친다. 게다가, 많은 GaAs 및 InP 반도체 소자에서 사용되는 금속상호 접속은 유한 저항을 갖고, 나아가 전체 저항 손실을증가시킨다. 비보상 저항 손실은 필터의 전체 Q-계수를 저하시키는 경향이 있고 잔존하는 층 삽입 손실을 증가시킨다.
상기 저항 손실을 보상하기 위해, 수동 필터 구조에 응용되는 부성 저항 궤환 신호를 발생하는 능동 소자의 이용이 많이 고려되고 있다. 과거에는, 부성 저항을 생성하는 고정 부성 저항 회로가 저항 손실을 보상하기위해 수동 필터 구조에 응용되는 종래의 방법이 사용되었다. 예들들어, 종래의 방법에서, 전체 저항 손실의 일련의 변화의 가능성에도 불구하고, 일정량의 부성 저항이 제공되었다. 저항 손실은, 특히 온도 변화 및 필터의 노화에따라 변한다. 따라서, 많은 종래의 필터는, 있다해도 극히 제한된 동조가 가능하다.
그러므로, 부성 저항 신호를 제공하는 개선된 능동 대역 통과 필터가 저항 손실을 보상하는 수동 대역 통과 필터에 제공되는 것이 바람직하다.
나아가, 저항 손실을 소멸시키고 미세(fine) Q-계수 및 0에 가까운 삽입 손실을 얻도록 정확히 조정될 수 있는 대역 통과 필터를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 동조 가능 Q-계수의 향상 및 계속적인 동조 가능성을 제공하기위해 부성 저항 회로의 능동 대역 통과 필터의 제공이 바람직하다.
그리고, 소형화의 필요성과 저전력 소비의 실현을 위해 단일 칩 상에 회로 성분을 모놀리식으로 집적한 능동 동조 가능 대역 통과 필터를 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 개요
본 발명의 교시에 따르면, 능동 대역 통과 필터는 반절연 기판 상에 양호하게 형성된다. 능동 대역 통과 필터는 필터 구조와 관련된 저항 손실을 보상하기위해 동조된 부성저항을 생성하기위해 수동 대역 통과 필터 구조에 병렬로 접속된 동조 가능 무성 저항 회로를 포함한다. 무성 저항 회로는 3단자 소자를 갖는데, 이는 양호하게는 베이스 단자가 수동 대역 통과 필터 구조에 병렬로 접속된 바이폴라 트랜지스터이다. 분로( shunt) 유도 소자가 트랜지스터의 콜렉터 단자에 연결된다. 또한, 상기 부성 저항 회로는 트랜지스터의 에미터 단자에 연결된 개략 동조 회로 및 미세 동조 회로를 포함한다.
미세 동조 회로가 부성 저항의 미세 Q-계수 동조들 제공하는 반면, 개략 동조 회로는 개략(coarse)Q-계수를 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 잇점은 도면을 참고로 이하의 상세한 설명을 읽을 때 당업자에게 명백해질 것이다.
양호한 실시예의 상세한 설명
제 1 도에서, 능동 동조 가능 대역 통과 필터(10 )는 본 발명의 실시예에 따른 두 부분의 필터 형상으로 도시된다.
좀더 자세히, 능동 대역 통과 필터( 10 )는 입력(14 )과 출력(15 16 )간에 직렬로 접속된 한 쌍의 단극 수동 대역 통과 필터 구조( 12 )를 갖는다. 각각의 수동 대역 통과 필터 구조(12)는 입력( 22 )을 통해 주파수 동조 전압( Vf)을 수신하는 버랙터 (varactor) 주파수 동조회로(18 )에 번갈아 접속된다.
또한, 각각의 수동 대역 통과 필터 구조(12)는 대응 부성 저항 회로(20)에 접속된다. 각 부성 저항 회로(20)는 각 입력(24 및26 )을 통해 Q-계수 입력 전압(Vq및 Vqq)을 받는다. 또, 버랙터주파수 동조 회로(18) 및 부성 저항 회로(20)와 수동 대역 통과필터 구조(12)와의 각 조합은 능동 대역 통과 필터(10)의 일부분을 구성한다.
본 발명의 한 양호한 실시예는, 제 1 도에 도시된 바와같이, 한 쌍의 수동 대역 통과 필터 구조(12)를 갖지만, 본 발명의 교시는 다양한 단일 또는 다중극 또는 다중부분 수동대역 통과 필터에의 응용이 가능하다. 다중극 또는 다중부분 응용에서, 양호하게는 각 수동 대역 통과 필터 구조(12)가 일반적으로 각각의 대응 버랙터 주파수 회로(18) 및 부성 저항회로(20)에 연결된다. 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 바와 같은 단극 단부분 수동 대역 통과 필터 구조(12)와 연결해서 본 발명의 능동 대역 통과 필터(10)를 이하에 자세히 설명한다.
제 2 도 및 제 3 도를 참고로, 능동 대역 통과 필터 (10)가 본 발명의 일 부분 실시예에 따른 단일극 수동 대역 통과 필터 구조(12)와 같이 도시된다. 일반적으로, 수동 대역 통과 필터 구조(12)는 갈륨 비소(GaAs) 기판 상에 조립된 복수의 유도성 및 용량성 회로 성분으로 된 LC 회로이다.
특히, 수동 대역 통과 필터 구조(12)는 커패시터( C1, C2, C3 및 C4 ), 스파이럴 인덕터(L1 ) 및 전송 선로(TL )를 포함한다. 전송 선로( TL )는 인덕턴스를 제공하는 마이크로스트팁( microstrip )형 라인이다. 수동 대역 통과 필터 구조( 12 )는 풍부한 공지된 필터 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명은 특히, 일반적으로 일정한 저항 손실을 갖는 반도체 반절연 기판상에 형성된 수동 필터를 사용함에 적합하다.
버택터 주파수 동조 회로(l8)는 PIN 다이오드(D3) 및 저항기(R3)로 구성된다. 다이오드(D3)의 애노드 단자는 필터 구조(12)의 커패시터(C2)에 접속되고, 캐소드 단자는 접지에 연결된다. PIN 다이오드(D3)의 애노드 단자는 또한 반대편이 입력 패드(23)에 접속된 저항기(R5)에 연결된다. 입력 패드(23)는 입력(22)을 통해 주파수 동조 전압(Vf) 을 받는다.
버랙터 주파수 동조 회로(18)는 대역 통과 필터 구조(12)의 중심 주파수(f0)를 동조시킨다. 이는 일반적으로 당업자에게 알려진 주파수 동조 전압( Vf )을 제어함으로써 행해진다.
제 2 도에 도시된, 부성 저항 회로(20)는, 일반적 으로 헤테로 접한 바이폴라 트랜지스터(HBT : Q1)와 같은 3단자 소자(30), 병렬 유도 소자(32), 미세 Q-계수 동조 회로(34) 및 개략 Q-계수 동조 회로(36)로 구성된다. 미세 Q-계수 동조 회로(34)는 부성 저항 조정의 미세 동조 해상도를 얻기 위해 입력(24)을 통해 미세 동조 입력 전압(Vq)을 받는다. 미세 동조 전압( Vq)은 수동 선택 또는 자동 제어 변화에 따라 변한다.
제 3 도에 참고로, 부성 저항 회로(20)가 자세히 도시되었다. 부성 저항 회로(20)의 3단자 소자(30)는 양호하게는, 베이스 단자(40), 콜렉터 단자(38) 및 에미터 단자(42)를 갖는 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터( HBT : Q1 )이다. HBT( Q1 )로 도시되었지만, 전계 효과 트랜지스터(FET )와 같은 다른 3단자 고체 소자도 사응할 수 있다.
트랜지스터( Q1 )의 베이스 단자( 40 )는 접속 라인( 15 )을 통해 필터 구조(12)에 부성 저항을 제공하기위해 수동 대역통과 필터 구조(12)에 병렬로 접속된다. 궤환 저항기(R1)는트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자(38)와 베이스 단자(40)간에 접속된다. 바이어스 저항기(R2)는 트랜지스터(Q1)과 접지 간에 접속된다. 바이어스 저항기(R2)는 병렬 궤환 경로를 완성시키고 트랜지스터(Q1)의 베이스(40)에 DC 바이어스를 제공한다.
또, 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자(38)는 병렬 유도 소자(32)에 연결된다. 병렬 유도 소자(32)는 입력(28)을 통해 입력 바이어스 전압(VCC)을 받는다.
일 실시예에 따르면, 병렬 유도 소자(32)는 한 끝이 커패시터(C5 )를 통해 AC 접지에 연결된 마이크로스트립 전송 선로(TL2 )를 갖는다. 마이크로스트립 전송 선로 TL1 )는 트랜지스터( Q1 )의 콜렉터 단자( 38 )에 유도 성분을 제공한다. 마이크로스트립 전송 선로( TL1 )에서 발생된 유도 성분은 마이크로스트립 소자의 길이 변화에 의해 변할 수 있고, 선로의 길이가 길수록 바이폴라 트랜지스터( Q1 )의 베이스단자( 40 )에 유도되는 부성 저항의 절대량이 커지게하는 유도성분이 많이 유도된다. PIN 다이오드( D1 )을 통해 개략 Q-계수 회로( 36 )에 의해 제공된 병렬 용량 성분과 결합된 전송 선로( TL1 )의 유도 성분은 트랜지스터( Q1 )의 에미터(42 )에 나타나고 부성 저항 회로( 20 )의 공칭 부성 저항 및능동 대역 통과 필터( 10 )의 공칭 삽입 손실 설정에 이용된다.
바이폴라 트랜지스터( Q1 )의 에미터 단자( 42 )는 미세 Q-계수 동조 회로( 34 ) 및 개략 Q-계수 동조 회로(36 )에 연결된다. 미세 동조 Q-계수 동조 회로( 34 )는 한쌍의 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(HBTs : Q2 및 Q3 ), 저항기( R3 ) 및 입력 패드( 25 )를 포함한다. 트랜지스터( Q2 및 Q3 )의 각각의 베이스 단자( 52 및 46 )는 서로 접속되었다.
트랜지스터( Q2 )의 콜렉터 단자( 50 )는 트랜지스터( Q1 )의 에미터 단자( 42 )에 직접 연결되었다. 트랜지스터( Q2 및 Q3 )의 각각의 에미터 단자( 54 및 48 )는 모두 접지에 연결 되었다. 또한, 트랜지스터(Q3 )의 콜렉터 단자(44 )는 저항기(R3 ) 및 트랜지스터(Q3 )의 베이스 단자(46 )에 연결되었다.
미세 동조 회로( 34 )는 입력( 24 )을 통해 미세 동조 전압( Vq)을 받는다. 미세 동조 전압( Vq)는 접촉 패드( 25 )에 인가되고 트랜지스터( Q2 및 Q3 )에 인가된다. 미세 동조 전압( Vq)의 적당한 변화에 따라, 트랜지스터( Q1 )의 콜렉터 단자( 38 )에 인가되는 콜렉터 전류( Iq)가 변할 수 있다. 약 6 기가헤르쯔( 6 GHz )의 주파수 작동에서, 일례에 따르면 미세 동조 회로( 34 )를 통해 약 15 옴 ( 15 Ω )의 부성 저항의 총 미세 동조 범위를 얻는다. 미세 동조 전압( Vq)이 이하 본원에서 제 4 도를 참고로 설명될 제어 회로에 의해 수동 또는 자동으로 조정됨이 이해될 것이다.
개략 동조 회로( 36 )는, 일반적으로, 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터( HBTs : Q4 및 Q5 ). 한 쌍의 PIN 다이오드( D1 및 D2 ), 저항기( R4 ), 접측 패드( 27 ) 및 바이패스 커패시터( C6 )를 포함하는 에미터 분로 회로이다.
개략 동조 전압( Vqq)은 입력( 26 )에 공급되고 접촉 패드( 27)에 의해 수신된다. 선택적으로 개략 동조 전압( Vqq)을 바꿔 PIN 다이오드( D1 )를 통한 바이어스 전류( Iqq)틀 마찬가지로변화시킬 수 있다. 이는 PIN 다이오드( D1 )의 접합 용량 및 트랜지스터( Q1 )의 베이스 단자에 유도되는 부성 저항을 차례로 변화시킨다. 개략 동조 회로( 36 )는 미세 동조 회로(34)에 의해 동조되는 미세 동조에 따라 많은 양의 부성 저항을 동조시킨다. 예를들어, 6 기가헤르쯔의 주파수 작동에서, 상기 미세 동조 회로( 34 )의 15 Ω인 미세 동조 범위에 대해, 35 Ω이상의 부성 저항의 개략 동조 범위가 나타날 수 있다. 동조가능 부성 저항 회로( 20 )는 다극(다단 ) 수동 필터 구조(12 )의 각 극 또는 단에 응용될 수 있다. 또한, 부성 저항 화로(20)는 부성 임피던스의 개략 및 미세 동조의 조합을 제공할 수있다. 수동 대역 통과 필터(12)와 같이 실행될 때, 본 발명의 부성 저항 회로( 20 )는 능동 대역 통과 필터( 12 )의 개략 및 미세 Q-계수 동조 제어를 제공한다. 상기 동조 가능 특성은,특히 갈륨 비소(GaAs)와 같은 반절연 기판 재료 상에 구조된 필터와 같은 수동 대역 통과 필터에 의해 나타나는 다른 불만족스러운 손실을 정정할 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 미세 동조 전압( Vq)은 자동제어 회로물 통해 공급될 수 있다. 가능한 제어 화로 ( 68 )의 일례가 제 4 도에 도시되었다. 제 4 도에 도시된 제어 회로(68 )는, 1994년 가을, Vladimir Aparin 및 Peter Katzin에 의해 출판된, Apphed Microwave and Wireless pp.42,49 의 Electronically Tuned L-S Band Filters'' 란 제목의 글에 상세히 기술된 공지의 쌍루프 마스터슬레이브 필터 구조이다.
상기 기술 문헌은 참고로 본원에 통합되었다.
일반적으로, 상기 제어 회로( 68 )는 루프 형상으로 연결된 위상 주파수 검출기( 72 ), 전하 펌프( 74 ), PLL 버퍼(76), 주발진기( 78 ), 증폭기( 80 및 82 ) 및 디지탈 디바이더(88)를 포함한다. 또, 제어 회로(68)는 주발진기(78) 및 증폭기(80)와 같이 Q 제어 루프들 형성하는 다이오드(84) 및 연산 증폭기(86)를 포함한다. 제어 회로(68)의 능동 성분은 모놀리식밀리미터파 집적 회로( monolithic millimeter wave integrated circuit : MMIC ) 칩 상에 형성되고 입력(70)을 통해 저조파 주파수 기준 입력( subharmonic frequency reference input )을 수신한다. 제어 회로(68)는 능동 대역 통과 필터(10)의 제어된 바이어스 전압을 생성하고 필터(10)의 안정한 중심 주파수(f0)및 0 dB 통과 대역 삽입 손실을 유지하도록 자동적으로 바이어스 전압을 조정한다. 선로(90) 상의 주파수 제어 전압춤력(Vf)과 선로(92) 상의 Q-계수 제어 전압 출력(Vq)의 두출력을 포함한다. 따라서, 제어 회로(68)는 주파수 제어 및 자동 미세 Q-계수 동조 제어를 제공한다. 그러나, 제 4 도에 제공된 제어도는 단지 일례이고, 다른 제어도도 수동 대역 통과필터 구조(12)에서 발생하는 저항 손실의 일련의 변화를 보상하기 위한 미세 Q-계수 동조의 자동 제어들 제공하기위해 사용 가능하다.
제 5 도를 참고로, 제 1 도의 향상된 Q-계수 능동 동조 가능 쌍극 대역 통과 필터(10)가 GaAs 반절연칩(100) 상에 집적되었다. 능동 대역 통과 필터(10)가 모놀리식 마이크로파 집적 회로(MMIC) 침 레이아웃에 도시되었고 약 1.2 mm 내지 1.5 mm 의 두께의 칩 상에 제조된다.
이제, 본 발명의 쌍극 필터 형상의 일례에 따라 제 6도내지 제 12 도를 참고로 능동 동조 가능 대역 통과 필(10)의 작동에 대해 기술한다. 작동시, 입력 신호(IN)는 입력 단자(14)에 인가되고 능동 대역 통과 필터(10)를 통해 제공된 유도성 및 용량성 성분에 유도된다. 입력 신호(IN)는 대역 통과 필터(10)를 통해 필터링되고 주파수 통과 대역간 전압은 출력 신호(OUT)로 도시된 바와 같이 출력 단자(16)를 통해 출력된다. 이때, 능동 대역 통과 필터(10)는 동조된 중심 주파수(fo) 중심의 주파수 통과 대역을 갖는다. 동조된 주파수 (fo)는 동조 가능 주파수 동조 전압(Vf)에 응답하는 버랙터 주파수 동조 회로(18)에 의해 결정된다.
수동 대역 통과 필터에 일반적으로 존재하는 저항 손실을 보상하기 위해, 구조( 12 )와 같이, 본 발명의 동조 가능 부성 저항 회로( 20 )는 상기 손실을 보상하기 위해 수동 대역 통과 필터 구조( 12 )에 일정량의 동조 가능 부성 저항을 제공한다. 이는 3 단자 소자( 30 ), 특히 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터( Q1 )에 적당한 분로 인덕턴스 및 분로 커패시턴스를 제공하므로써 이루어진다.
상기 언급한 바와 같이, 부성 저항 회로(20)는 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자(42)에 접속된 개략 동조 회로(36)를 갖는다. 개략 Q-계수 동조 회로(36)는 개략 동조 전압(Vqq)의 변화로 부성 저항의 비교적 개략 조정을 가능케한다. 이는 보통, 능동 대역 통과 필터(10)의 제조가 완성된 후 개략동조 전압( Vqq)을 인위적으로 선택함으로써 일루어진다. 이는 발생할 저항 손실의 적어도 일정량을 보상하고 원하는 양에 보다 근접한 능동 대역 통과 필터(10)의 Q-계수를 가져온다.
개략 Q-계수 동조 전압(Vqq)이 선택되면, 능동 대역통과 필터(10)는 미세 동조 회로(34)를 통해 조정된다. 미세동조 회로(34)는 필터(10)의 모든 Q-계수를 변화시킬 수 있는 온도 효과 또는 기타 가능한 효과를 보상하기 위해 인위적 또는 자동적으로 전압( Vq)을 조정하여 일정 응용 이용전 또는소정 응용 이용동안 부성 저항의 미세 조정을 가능케 한다. 이는 일반적으로 미세 Q-계수 동조 회로( 34 )에 인가된 미세동조 전압( Vq)를 변화시킴으로써 이루어진다. 따라서, 정밀한 Q-계수 제어 및 저항 손실 보상이 이루어질 수 있다. 또한, 진동과 조정은 개략 및 미세 동조 부성 저항 회로 헝상을 이용해 제거될 수 있다.
개략 Q-계수 동조 회로( 36 )는, 미세 동조 전압( Vq)이 일정할 때, 다양하게 선택된 개략 동조 전압(Vqq)에 따라 얻어지는 부성 저항(102A)을 도시한 제 6 도와 같이 동조될 수있다. 충분히 큰 양의 무성 저항은 개략 동조 회로(36)를 변화시켜 부성 저항 회로(20)에 의해 만들어질 수 있다. 예를들어, 35 Ω 이상의 부성 저항은 개략 동조 회로(36)만으로 만들수 있다. 반대로, 미세 동조 회로(34)는 제 7 도에 도시된 부성 저항(102B)과 같이 부성 저항 동조 범위가 더 제한된다.
예를들어, 약 15Ω 의 총 동조 범위는, 일정한 개략 동조 전압 (Vqq)을 유지하면서, 미세 동조 전압을 유지함으로써 이루어질수 있다. 또한, 개략 및 미세 부성 저항 동조는, 특히는 일반적으로 반절연 기판 상에 제조되는, 수동 대역 통과 필터 고유의 불만족스러운 손실을 정정할 수 있다.
제 8 도에 참고로, 부성 저항 회로(20)없이 실행된, GaAs 기판 상의 전형적인 쌍극 수동 대역 통과 필터 구조의 실행이 도시되었다. 그래프에 7.5dB의 삽입 손실(104)이 나타난다. 상기 손실은 또한 입력 및 출력 반사 손실(return loss : 106 )에 의해 나타난다. 본 발명의 부성 저항 회로( 20)물 통합시킴으로써 삽입 손실( 104 )이 0 dB인 향상된 Q-계수 필터 응답이 제 9 도에서와 같이 이루어질 수 있다. 결과의 능동 대역 통과 필터( 10 )는 125 MHz 3 dB의 20dB의 반사 손실( 106 )과 0 dB의 삽입 손실( l04 )을 갖는다. 50 dB의 제거율 ( rejection ratio )( f0/f50dB )은 1.35 : 1 이다.
능동 대역 통과 필(10)의 선택도는 수동 필터 디자인만과 비교할 때 매우 개선되었다.
약 12 mA인 고정 미세 동조 전류( Iq)의 쌍극 필터구조( 10 )에서의 개략 Q-계수 동조 효과가 제 10 도에 도시되었다. PIN 다이오드( D1 )의 다양한 개략 Q-계수 동조전압( Vqq) 및 대응 개략 동조 전류( Iqq) 바이어스에서 상기개략 동조는 수동 필터 구조( 12 )의 15 dB 이상의 삽입 손실(104)을 보상할 수 있다. 제 11 도를 참고로, 0.75 mA인 고정 개략 동조 전류(Iqq)에 대해 쌍극 필터( 10 )의 Q-계수 동조 효과를 도시한다. 트랜지스터( Q1 )의 미세 동조 전압( Vq)의 다양한 동조 전압 및 대응하는 미세 동조 컬렉터 잔류( Iq)바이어스에 대해, 미세 동조는 수동 필터 구조( 12 )의 삽입 손실( l04 )을 약 6 dB 보상할 수 있다.
끝으로, 제 12 도는 주파수 동조 전압( Vq)의 변화에 따른 PIN 다이오드( D3 ) 버랙터 바이어스 전류의 변화와 개략 동조 전압( Vqq)의 변화에 따른 개략 Q-계수 제어 전류( Iqq)의 재조정에 의한 능동 대역 통과 필터(10 )의 동조 가능성을 도시한다.
이는 약 1.3 GHz의 동조 범위 즉 20 %의 동조 범위를 제공한다. 따라서, 본 발명의 개략 및 미세 동조는 관련 저항 손실의 변화를 보상하기위해 주파수 동조 전압을 변화시킨다.
본 발명의 개략 및 미세 Q-계수 동조 특징은 대량 생산 환경에서 능동 대역 통과 필터 회로( 10 )를 실현하기 위한 유일한 해법을 제공한다. 능동 대역 통과 필터 회로( 10 )가 과정 변화에 민감하고 진동의 필요 초기 조건인 부성 저항을 생산할 수 있기 때문에, 부성 저항 회로는 진동하기 쉽다. 개략 Q-계수 동조를 제어함으로써, 안정된 작동을 위한 시작품의(pre-production) Q-계수 동조가 이루어질 수 있다. 이는 생산 부분의 일례로 확실해질 수 있고 동일 웨이퍼 롯작동(wafer lot run)으로부터 생산된 일련 부분의 기준 또는외부 전압 디바이더로 확실히 이용될 수 있는 특정 개략 동조전압 제어(Vqq)에 대응한다. 상기 방식에서, 생산 변화를 위해 재디자인 및 부가적 마스크 구입대신에 각 웨이퍼 럿 작동이 표본화될 수 있고 개략 동조 전압(Vqq)이 확실해지고, 상기회로는 전반적으로 조정된다. 또한, 상기 과정이 고정 부성저항 디자인을 통합하기에 안정한 충분한 보장이 없으므로, 개략 및 미세 동조 조정 가능성은 유리하게는 온도 변화, 노화 또는 기타 이유에 의한 저항 손실의 일련의 변화를 보상한다.
따라서, 본원에서 본 발명이 그 특정 예와 같이 공개되었지만, 이하의 청구범위에 정의된 바 외의 제한은 없다. 때문에 당업자라면 명세서와 도면의 연구 후 본 발명의 정신에서 떨어지지않은 다른 수정이 가능함을 알것이다.

Claims (17)

  1. 입력 및 출력을 갖는 수동 필터 회로, 및 상기 수동 필터 회로에 의해 나타나는 불만족스러운 저항 손실을 보상하기위해 부성 저항을 생성하기위해 대역 통과 필터에 연결된 부성 저항 회로를 포함하는 동조가능 부성 저항을 갖는 능동 대역 통과 필터에 있어서, 상기 부성 저항 회로가, 베이스, 콜렉터 및 에미터를 갖고, 상기 베이스는 수동 필터 회로에 접속되어 부성 저항을 수동 필터 회로에 응용하는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 유도성 분류기(inductive shunt) , 및 상기 트랜지스터의 에미터에 연결되어 상기 트랜지스터의 베이스에서 생성되는 부성 저항의 양을 조정하는 동조 수단을 포함 하는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동조 수단은 개략 동조 회로 및 미세 동조 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 개략 동조 회로는 상기 트랜지스터의 에미터와 선택 가능 개략 동조 전압 입력에 연결된 적어도 하나의 PIN 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 능등 대역 통과 필터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 미세 동조 회로가 선택 가능 미세 동조 전압 입력을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 선택된 미세 동조 전압 입력이 만족한 부성 저항을 유지하기위해 제어 회로에 응답해서 자동적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수동 필터 회로에 연결된 버랙터 주파수 동조 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터 회로.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수동 필터 회로가 반절연 기판 상에 제조되고 상기 회로 성분이 상기 부성 저항에 의해 실질적으로 보상되는 저항 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터 회로
  8. 입력 및 출력을 갖는 수동 필터 회로와; 불만즉스러운 저항 손실을 보상하기 위해 부성 저항을 생성하기 위한 대역 통과 필터에 연결된 부성 저항 회로를 포함하는 수동 회로 성분에 존재하는 저항 손실을 보상하는 능동 대역 통과 필터에서, 상기 부성 저항 회로가 제 1 단자가 수동 필터 회로에 접속되어 상기 필터 회로에 부성 저항을 제공하는 3단자 소자와; 상기 수동 필터 회로에 응용된 부성 저항을 개략 동조하기 위해 선택 가능한, 다이오드 및 전압 입력을 갖는 개략 동조 회로, 및; 상기 수동 필터 회로에 응용되는 부성 저항을 미세 동조하기 위해 선택 가능한 전압 입력을 갖는 미세 동조 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 3 단자 소자가, 베이스, 콜렉터 및 에미터를 갖고, 상기 베이스가 상기 수동 필터 회로에 접속되고 상기 에미터가 개략 및 미세 동조 회로에 접속된 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 트랜지스터의 상기 에미터가 용량성 분류기에 연결된 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 필터.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 트랜지스터의 상기 콜렉터가 유도성 분류기에 연결된 것을 특징으로 하는 능등 대역 통과 필터.
  12. 제 8항에 있어서, 수동 필터 회로에 연결되어 주파수 동조들 제공하는 버랙터 주파수 동조 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 대역 통과 회로.
  13. 베이스, 콜렉터 및 에미터를 갖는 바이폴라 트랜지스터와; 상기 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 유도성 분류기와; 상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 연결되어 부성 저항의 동조 가능한 양을 출력하는 상기 바이폴라 트랜지스터의 부성 저항의 개략 동조를 제공하는 출력과 에미터에 연결되고, 상기 선택 가능 전압 입력과 다이오드를 갖는 개략 동조 회로, 및; 상기 바이폴라 트랜지스터의 부성 저항의 미세 동조를 제공하는 선택 가능 전압 입력을 갖는 미세 동조 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 가능 부성 저항 회로.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 미세 동조 회로의 상기 선택 가능 전압 입력이 자동적으로 제어된 전압을 수신하여 상기 부성 저항의 자동 미세 동조를 제공하는 것을 특징으로 하는 부성 저항회로.
  15. 입력 및 출력을 갖는 수동 필터 회로를 제공하는 단계와; 베이스, 콜렉터 및 에미터의 트랜지스터를 갖는 부성 저항 회로를 제공하는 단계와; 상기 트랜지스터의 베이스에서 부성 저항을 생성하는 단계와; 상기 부성 저항의 개략 조정을 제공하기 위해 상기 트랜지스터의 에미터에 연결된 다이오드를 통해 흐르는 전류를 조정하는 단계, 및; 상기 트랜지스터의 콜렉터로 흐르는 전류를 조정하여 부성 저항의 미세 동조를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터가 저항 손실을 보상하기 위한 동조 가능 부성 저항을 생성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 대역 통과 필터의 중심 주파수물 동조시키는 단계들 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 콜렉터로 흐르는 전류들 조정하는 단계가 자동 제어 전압에 응답하는 것을 특징으로 하는 방범.
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