KR100231703B1

KR100231703B1 - 프로펠러형 공진기를 갖는 아이솔레이터/서큘레이터

Info

Publication number: KR100231703B1
Application number: KR1019970047037A
Authority: KR
Inventors: 전동석; 김명수; 최태구; 구본희; 이창화; 이상석
Original assignee: 이계철; 한국전기통신공사; 정선종; 한국전자통신연구원
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR19990025428A; US6130587A

Abstract

이동통신, 위성통신 및 밀리미터파에 사용되는 아이솔레이터/서큘레이터의 소형화, 단순화, 경량화, 및 저가격화가 요구되고, 특성면에서는 저삽입손실, 높은 아이솔레이션 및 광대역이 요구되고 있다. 이들 대부분 특허는 미국, 일본, 유럽 등에서 보유하고 있다. 아이솔레이터/서큘레이터 같은 소자는 방향성을 가진 소자이고, 주파수 변이조절이 용이함으로 이동통신,위성통신 및 밀리미터파에 많이 사용되는 고부가치 소자이다. 앞으로 이들 응용분야에서의 수요가 급격하게 늘어날 것으로 예상 됨에 따라 독자 구조의 아이솔레이터/서큘레이터를 생산 판매하여야 함. 따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결 및 개선하기 위한 것으로, 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 저삽입손실, 높은 아이솔레이션, 광대역, 소형화, 저가격화 및 단순화를 제공함에 있다.

Description

프로펠러형 공진기를 갖는 아이솔레이터/서큘레이터{Isolator/Circulator with propeller shaped resonator}

본 발명은 이동통신, 개인통신, CT(Cordless Telephone) 및 위성통신에서의 시스템 및 단말기의 소자보호와 임피던스 정합 등을 위하여 사용할 수 있는 아이솔레이터(isolator)/서큘레이터(circulator)에 관한 것으로서, 특히 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터에 관한 것이다.

최근, 이동통신, 위성통신 및 밀리미터파에서 시스템의 소형화로 인하여 아이솔레이터/서큘레이터의 소형화, 경량화 및 저가격화가 요구되고, 특성면에서는 저삽입손실, 높은 아이솔레이션 및 광대역이 요구되고 있다.

일반적으로, '아이솔레이터'는 순방향으로 감쇠없이 전파를 통과시키고 역방향으로 입력되는 전파는 흡수하는 소자이고, '서큘레이터'는 입력 및 출력의 방향이 많은 단자간에서 순환적으로 정해져 있는 것과 같은 회로 소자이다. 이러한 아이솔레이터/서큘레이터와 같은 소자는 방향성을 가진 소자이고, 주파수 변이 조절이 용이하기 때문에, 이동통신, 위성통신 및 밀리미터파에 많이 사용되는 고 부가치 소자이다.

이와 같은 아이솔레이터/서큘레이터에 대한 종래기술을 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

종래의 일반적인 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 개략적인 구성도로서, 도 1a는 아이솔레이터/서큘레이터의 단면도이고, 도 1b 는 도 1a 에 대한 전극형상 및 평면도를 나타내고 있다.

도 1a 에 도시된 바와 같이, 종래의 일반적인 3단자 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터는, 페라이트 기판(102)의 상,하단에는 마이크로스트립/스트립라인 패턴(104)과 접지전극(107)을 형성하고, 페라이트 기판(102)의 상,하부에는 상층 영구자석(103a)과 하층 영구자석(103b)이 위치하며, 상층 영구자석(103a)과 마이크로스트립/스트립라인(104) 사이에는 얇은 철판(108)이 삽입되어 구성된다.

이때, 상기한 마이크로스트립/스트립라인(104)의 전극패턴은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 중앙부에 일정한 주파수에서 공진하는 원형 공진기(104)가 형성되고, 원형 공진기(104)와 외부회로를 연결하도록 원형 공진기(104)의 원주에는 서로 3 대칭을 이루며, 3개의 전극단자를 이루는 제 1전극(105a), 제 2전극(105b) 및 제 3 전극(105c)이 각 전송선로(106a, 106b, 106c)를 거쳐 연결되고, 아이솔레이터 일 경우는 제 3전극(105c)에 50Ω 부하저항을 연결하여 구성된다.

상기한 구성을 지닌 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터에서는, 페라이트 기판(102)상의 마이크로스트립/스트립라인(104) 형상과 상층 영구자석(103a) 및 하층 영구자석(103b)의 비 가역 특성에 의해, 외부회로의 신호가 시계방향으로 제 1 포트를 이루는 제 1전극(105a)에서 제 2포트를 이루는 제 2전극(105b)으로 전달되고, 마찬가지로, 제 2전극(105b)에서 제 3전극(105c)으로 신호가 전달되며, 제 3전극(105c)에서 제 1 전극(105a)으로 신호가 전달된다. 아이솔레이터 일 경우는 제 2전극(105b)에서 제 3전극(105c)으로 신호가 전달되며, 그 신호는 제 3전극(105c)에 연결된 부하 저항을 통하여 신호가 소멸된다. 즉, 제 1전극(105a)에서 제 2전극(105b)로 전달되나 제 2전극(105b)에서 제 1전극(105a)로 전달이 되지않음으로써, 아이솔레이터로서의 작용을 수행하게 된다. 이때, 신호전달 방향을 반시계 방향으로 설정할 수도 있다.

그러나, 상기한 형태의 원형공진기(104)를 이용한 종래의 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터에서는, 원형공진기(104)의 크기는 공진주파수에 반비례하지만, 이동통신이나 개인통신용 주파수인 UHF 대에 서 사용하기 위해서는 원형공진기(104)의 크기를 작게하는데 제한을 받아, 소형의 아이솔레이터/서큘레이터/서큘레이터를 제조하기가 어렵다는 문제점을 지니고 있었다.

따라서, 통신시스템의 개발과 시스템의 소형화 추세에 따라, 이동통신이나 개인통신용 주파수인 UHF대에서도 효과적으로 사용될 수 있도록, 아이솔레이터/서큘레이터의 소형화를 이루는 마이크로스트립/스트립라인을 지닌 아이솔레이터/서큘레이터를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 이와 관련된 대표적인 종래의 마이크로스트립/스트립라인 패턴의 형태를 도 2에 나타내었다.

도 2 는 종래의 아이솔레이터/서큘레이터에 대한 마이크로스트립/스트립라인의 다른 패턴 형태를 나타낸 것이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 아이솔레이터/서큘레이터의 마이크로스트립/스트립라인은, 전극 패턴으로서 원형 공진기(204)가 중앙부에 형성되고, 자계 결합량을 조절하기 위하여 원형 공진기(204)의 원주에서 중심방향으로 3개의 슬롯(slot)(207)이 형성되며, 공진기(204)의 원주에는 공진기(204)를 외부회로와 연결하기 위한 3 대칭의 포트를 구성하는 제 1 전극(205a), 제 2 전극(205b) 및 제 3 전극(205c)이 각 전송선로(206a, 206b, 206c)를 거쳐 연결되고, 또한 부하저항이 부설되어 구성된다. 상기한 구성을 지닌 종래의 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터에서는, 마이크로스트립/스트립라인의 슬롯(207)에 자계벽이 형성되므로, 상기 도 1에 도시된 마이크로스트립/스트립라인에 비하여 동일한 주파수에서 슬롯(207)의 길이를 조절함으로써, 아이솔레이터/서큘레이터의 소형화를 추구할 수 있다. 하지만, 공진기에 형성된 자계벽을 이용함으로써 인가되는 자석의 크기가 공진기보다 크고, 대역폭을 확장하기 위해서는 외부에 회로를 연결하여야 한다. 따라서 대역폭을 확장하면, 아이솔레이터/서큘레이터 크기가 커지므로 소형화 및 저가격으로 제작하는데는 한계가 있다. 아울러, 특성에서도 삽입손실을 줄이는데 한계가 있다. 이미 페라이트 위에 형성된 공진기 크기에 자석이 인가되므로 자성체의 손실부분인 ΔH가 최소한 공진기 크기만큼 존재하므로 더 이상 저 삽입손실을 이루는 데는 제한이 된다.

도 3 은 종래의 아이솔레이터/서큘레이터에 대한 마이크로스트립/스트립라인의 또 다른 패턴 형태를 나타낸 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 아이솔레이터/서큘레이터의 마이크로스트립/스트립라인은 전극 패턴으로 삼각형 공진기(304)가 중앙부에 형성되고 자계 결합량을 조절하기 위하여 삼각형 공진기(304)의 각 변에서 중심방향으로 3개의 자계벽 슬롯(slot)(307)이 형성되며, 공진기(304)의 주위에는 고리형 유전체(308) 위에 개방된 λ/4 고리형 결합 전송선로(306a, 306b, 306c)가 있고, 그 개방된 λ/4 고리형 결합 전송선로와 외부회로를 연결하기 위한 3 대칭의 포트를 구성하는 제 1 전극(305a), 제 2 전극(305b), 제 3전극(305c) 및 부하저항이 부설되어 구성된다. 각 단자의 개방된 λ/4 고리형 결합 전송선로(306a, 306b, 306c)는 서로 자계결합이 일어나고 삼각형 공진기(304)의 홈도 자계결합이 일어난다. 이들 자계결합으로 인하여 아이솔레이터/서큘레이터의 소형화를 추구하고, 또한 개방된 λ/4 고리형 결합 전송선로의 각 단자쪽과 각 단자(305a, 305b, 305c)와 자계결합이 일어나고, 개방된 λ/4 고리형 결합 전송선로(306a, 306b, 306c)의 삼각형 공진기 쪽과 삼각형 공진기(304)와 자계결합으로 인하여 임피던스 정합을 좋게 한다. 또한 제작을 단순화를 추구 할 수 있다. 하지만 상기 도 2와 마찬가지로 소형화하는데 한계가 있으며, 자계결합을 이용하므로 삽입손실을 좋게 하는데 제한이 된다.

이동통신,위성통신 및 밀리미터파에 사용되는 아이솔레이터/서큘레이터의 소형화, 단순화, 경량화, 및 저가격화가 요구되고, 특성면에서는 저삽입손실, 높은 아이솔레이션 및 광대역이 요구되고 있는 시점에서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 저삽입손실, 높은 아이솔레이션, 광대역, 소형화, 저가격화, 단순화 및 경량화를 해결하고자 한다.

이러한 본 발명은 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터 제작 시 소형화가 가능하고, 저 삽입손실과 높은 아이솔레이션과 광대역을 제공하며, 제조공정을 간단하게 하여 제조단가를 줄이는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래의 일반적인 마이크로스트립/스트립라인의 개략적인 아이솔레이터/서큘레이터의 단면도,

도 1b는 도 1a에 따른 마이크로스트립/스트립라인의 전극 패턴 및 평면도,

도 2는 종래의 아이솔레이터/서큘레이터에 대한 마이크로스트립/스트립라인의 다른 패턴도,

도 3은 종래의 아이솔레이터/서큘레이터에 대한 마이크로스트립/스트립라인의 또 다른 패턴도,

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로펠러형 공진기를 갖는 아이솔레이터/서큘레이터의 패턴도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 분해 사시도,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립 아이솔레이터/서큘레이터의 분해 사시도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 대역폭 특성도,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 삽입손실 특성도,

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 주파수 및 극점 특성도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

401 : 공기 402 : 페라이트

403 : 자석 404 : 3중 비대칭 프로펠러형 공진기

405a,405b,405c : 제 1 내지 제 3 단자 전극

406a,406b,406c : 제 1 내지 제 3 대역폭 조절용 전송선로

407a,407b,407c : 제 1 내지 제 3 자계벽 결합 조절용 슬롯

408 : 저 삽입손실 조절용 반지름

501a,501b : 자계보호용 상,하측 덮개

502 : 고정나사 503a,503b : 상,하측 접지전극

504a,504b : 상,하측 페라이트 505 : 스트립라인

506a, 506b, 506c : 외부회로와 연결하는 SMA 커넥터

507 : 부하저항 508a,508b : 상,하측 영구자석

601a,601b : 자계보호용 상, 하측 덮개

602a : 고정나사 603 : 하측 접지전극

604 : 페라이트 605 : 마이크로스트립 라인

606a,606b,606c : 외부회로와 연결하는 SMA 커넥터

607 : 부하저항 608a,608b : 상,하측 영구자석

609 : 테프론 610 : 상측 접지 전극

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로파용 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터에 있어서, 스트립라인/마이크로스트립라인 각각이, 주파수 조절이 용이하도록 공진기 가장자리의 자계 결합을 조절하기 위해 공진기가 비대칭 프로펠러 형태로 형성되게 형성된 자계벽 결합 조절용 슬롯들과, 이 자계벽 결합 조절용 슬롯들이 구비되어 단방향으로 신호를 전달하는 특성이 우수한 3중 비대칭 프로펠러형 공진기와, 공진기 가장자리에 형성된 각 자계벽 결합 조절용 슬롯의 일측에 일체로 형성되어 전송선로의 길이 비를 이용하여 대역폭을 조절하는 대역폭 조절용 전송선로와, 그리고 신호를 전달하기 위해 상기 각 대역폭 조절용 전송선로와 외부회로를 연결시키는 각 단자 전극이 모두 일체형으로 형성된다. 이와같이 형성된 마이크로파용 스트립라인은 상측 페라이트 기판과 하측 페라이트 기판 사이에 형성되고, 마이크로파용 마이크로스트립 라인은 얇은 테프론과 하측 페라이트 기판 사이에 형성되며, 이 페라이트 사용영역을 줄여 저 삽입손실 특성을 갖도록 공진기의 면적보다 상대적으로 작은 크기의 임의의 형상을 갖는 상측 영구자석과 하측 영구자석이 각각 상, 하측 접지전극에 내설된다. 그 상, 하측 접지전극은 고정나사를 통해 고정된다. 그리고 SMA커넥터가 상기 각 단자 전극에 연결되어 외부회로와 연결되고, 부하저항을 포함한다. 상기 각 요소들은 상, 하측 덮개로 덮여진다. 따라서, 본 발명은 저 삽입손실, 소형화, 저가격화, 경량화, 높은 아이솔레이션, 광대역 특성을 제공할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4의 (a) 내지 (c) 및 도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아이솔레이터/서큘레이터에 대한 마이크로스트립/스트립라인 패턴도이다.

도 4의 (a) 내지 (c) 및 도 5 를 참조하여, 마이크로스트립/스트립라인 패턴은, 주파수 조절이 용이하도록 공진기(404) 가장자리의 자계 결합을 조절하기 위해 공진기가 비대칭 프로펠러 형태로 형성된 제 1 내지 제 3 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c)과, 이 자계벽 결합 조절용 슬롯들이 구비되고 단방향으로 신호를 전달하기 위한 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)와, 각 자계벽 결합 조절용 슬롯의 일측에 일체로 형성되어, 전송선로의 길이 비를 이용하여 대역폭을 조절하는 제 1 내지 제 3 대역폭 조절용 전송선로(406a, 406b, 406c)와, 그리고 신호를 전달하기 위해 상기 각 대역폭 조절용 전송선로와 외부회로를 연결시키는 제 1 내지 제 3 단자 전극(405a, 405b, 405c)이 모두 일체형으로 형성된 구조이다. 이와 같은 3중 비대칭 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인은 후술할 도 6에 도시된 도면부호 "505"에 해당하고, 마이크로스트립라인은 후술한 도 7에 도시된 도면부호 "605"에 해당한다.

위에서 언급된 제 1 내지 제 3 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c) 각각은, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404) 에 동일한 임의의 각도('A')를 갖도록 형성된다. 도 4의 (a)에서는 직각으로 형성되었지만, 그 각도('A')는 원하는 대역폭 조절과 삽입손실에 따라 임의로 조절될 수 있는 것이다. 이와 같은 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c)의 형태에 따라, 3중 비대칭 프로펠러 형태의 공진기(404)가 형성되는 것이다.

그리고, 상술한 제 1 내지 제 3 대역폭 조절용 전송선로(406a, 406b, 406c) 각각은, 각 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c)내 일측 면(20)에 일체형으로 연결되되, 상기 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)의 원주에 근접하게 연장되어 연결되면서 타측 면(10)과는 연결되지 않아서 개구가 형성되도록 연결된 구조이다. 이러한 제 1 내지 제 3 대역폭 조절용 전송선로(406a, 406b, 406c) 각각은, 상기 슬롯의 일측 면(20)에 연장되어 연결되는 제 1 전송선로(30)와, 이 제 1 전송선로(30)와 연장되게 연결되는 제 2 전송선로(40)와, 공진기(404)의 중심방향으로 향하도록 제 1 및 제 2 전송선로(30,40)에 연결되는 제 3 전송선로(50)로 구성되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 3중 비대칭 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립/스트립라인을 이용한 아이솔레이터/서큘레이터는, 기하학적으로 신호의 전달이 단방향으로 용이한 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)가 공진기의 기본모드를 낮게 형성하므로 소형화 할 수 있다. 상기 각 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c)이 임의의 각도('A')로 형성될 때, 내접하는 공진기의 반지름(Ri)/외접하는 공진기의 반지름(Ro)의 비로 주파수 조절이 가능해진다. 이들 관계는 Ri/Ro의 비가 크면 주파수가 올라가고, 그 비가 작으면 주파수가 내려간다. 즉, 이 비를 이용하여 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터를 소형화 할 수 있다.

대역폭 조절이 용이한 전송선로(406a, 406b, 406c)는 기본적으로 원하는 주파수에서의 λ/4 길이를 기준으로 하며, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 형성된 제 1 전송선로(30)와 제 2 전송선로(40)의 길이 비를 이용하여 대역폭을 조절할 수 있다. 이 효과를 이용하여 대역폭 확장(도 8 참조)을 공진기 크기 내에서 형성하므로 소형화 할 수 있다.

그리고 제 3 전송선로(50)의 위치가 제 1 전송선로(30)를 줄어들게 하면 공진기의 중심주파수가 이동하고, 정 대칭의 특성이 나오지 않는다. 즉, 제 1전송선로(30)의 길이가 줄어들면 낮은 주파수쪽으로 치우치고, 공진주파수 보다 낮은 주파수에서 극점(pole point)이 급격하게 형성된다. 반대로, 제 1 전송 선로(30)의 길이가 늘어나면, 높은 주파수에서 공진이 생기고, 극점이 높은 주파수에서 형성된다. 이 효과를 이용해 필요시 공진주파수의 감쇠특성 뿐만 아니라, 인근 주파수와의 감쇠 특성을 좋게 할 수 있다(도 10 참조).

그리고 3중 비대칭 프로펠러 공진기(404)는 주파수조절과 대역폭 조절 뿐만 아니라, 구조의 특성상 저 삽입손실 조절용 반지름(408)을 갖는 작은 자석(403; 도 6에서 도면부호 508a, 508b에 해당함, 도 7에서 도면부호 608a, 608b에 해당함)의 크기를 사용할 수 있어 자석의 불균등한 자계영향을 최대한 줄일 수 있다. 이와같이, 페라이트 사용영역을 줄여 저 삽입손실 특성을 구현하는 임의의 형상을 갖도록 한 소형 자석구조(403)(즉, 공진기(404)의 면적보다 상대적으로 작은 크기)를 이용한다. 이와 더불어, 균등 자계를 형성하기 위해 보다 큰 자계와 균등자계를 하기 위한 조치를 취하지 않아도 된다. 또한, 외부 회로에 대한 영향을 최소화 할 수 있다. 또한, 자성체를 이용시에 발생되는 자성체의 손실인 페리자성 공명 반치폭(ΔH) 영향을 줄일 수 있으므로 신호 전달이 좋게 할 수 있다. 즉, 페라이트의 사용영역을 줄여, 저 삽입손실 특성을 갖는 아이솔레이터/서큘레이터를 제작 할 수 있다.

도 6은 3중 비대칭 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터의 분해 사시도로서, 상술한 도 4를 이용한 것이다.

도 6을 참조하여 그 구성을 설명하면, 3중 비대칭 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인(505)을 기준으로 상부에 위치하는 상층 페라이트 기판(504a)과, 스트립라인(505) 하부에 위치하는 하층 페라이트 기판(504b)과, 상층 페라이트 기판(504a)의 상부에 위치하고, 상측 영구자석(508a)이 내설되고 4개의 고정나사(502a)가 관통되는 구멍(502b)이 형성된 상측 접지전극(503a)과, 하층 페라이트 기판(504b)의 하부에 위치하고, 하측 영구자석(508b)이 내설되고 상기 고정나사(502a)가 구멍(502b)을 관통하여 고정되는 홈(502c)이 형성된 하측 접지전극(503b)과, 자계의 보호용 상측 덮개(501a) 및 하측 덮개(501b)와, 외부회로와 연결하기 위한 SMA 커넥터(506a, 506b, 506c)와, 그리고 부하저항(507)으로 구성된다.

도 7은 3중 비대칭 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립 아이솔레이터/서큘레이터의 분해 사시도로서, 상술한 도 4를 이용한 것이다.

도 7을 참조하여 그 구성을 설명하면, 페라이트 기판(604) 위에 형성된 마이크로스트립라인 패턴(605)과, 이 마이크로스트립라인 패턴(605) 위에 얇은 테프론(609)과, 이 테프론(609) 위에 위치하고, 4개의 고정나사(602a)가 관통하기 위한 구멍(602b)이 형성되고 중앙부위에 관통 구멍(602b)의 길이 보다는 길게 상측 영구자석(608a)이 내설되는 상측 접지전극(610)과, 상기 페라이트 기판(604) 하부에 상기 고정나사가(602a)가 구멍을 관통하여 고정되는 홈(602c)이 형성되고 하측 영구자석(608b)이 내설된 하측 접지전극(603)과, 자계의 보호용 상측 덮개(601a) 및 하측 덮개(601b)와, 외부회로와 연결하기 위한 SMA 커넥터(606a, 606b, 606c)와, 그리고 부하저항(607)으로 구성된다.

상술한 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 하면, 제조공정이 간단하여 단순화를 이루고, 3중 비대칭 프로펠러 공진기를 이용하므로 소형화 및 저가격화를 구현 할 수 있고, 특성이 우수하여 고품질 저 가격대를 이루며, 대량생산에 적합하기 때문에 제조 단가를 절감할 수 있다.

도 8은 3중 비대칭 프로펠러형 공진기에 연결된 전송선로(406a,406b) 조절로 인한 대역폭 특성이며, 도 9는 3중 비대칭 프로펠러형 공진기내에 형성되는 자석의 크기(408) 조절로 인하여 나타나는 삽입손실 특성이고, 도 10은 3중 비대칭 프로펠러형 공진기 가장자리 자계 결합 조절용 슬롯(407a,407b,407c)조로 나타나는 주파수 및 극점 특성이다.

이상과 같은 본 발명의 아이솔레이터/서큘레이터는, 3중 비대칭 프로펠러형 공진기 크기와 자계의 세기를 일정하게 하고, 원하는 주파수 조절을 할 수 있고, 페라이트 사용영역을 최대한 줄여 삽입손실 및 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있으며, 외부에 대역폭확장 회로를 하지않고도 대역폭 확장, 소형화를 할 수 있으며, 제조가 단순하여, 제조단가를 줄일 수 있다. 본 발명의 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립/스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터는 이동통신, 개인통신, CT 및 위성통신에서의 시스템 및 단말기의 소자보호와 임피던스 정합 등을 위하여 사용할 수 있다

Claims

상층 페라이트 기판(504a)과, 하층 페라이트 기판(504b)과, 상층 페라이트 기판(504a)의 상부에 위치하고, 상측 영구자석(508a)이 내설되고 4개의 고정나사(502a)가 관통되는 구멍(502b)이 형성된 상측 접지전극(503a)과, 하층 페라이트 기판(504b)의 하부에 위치하고, 하측 영구자석(508b)이 내설되고 상기 고정나사(502a)가 구멍(502b)을 관통하여 고정되는 홈(502c)이 형성된 하측 접지전극(503b)과, 자계의 보호용 상측 덮개(501a) 및 하측 덮개(501b)와, 외부회로와 스트립 라인을 각각 연결하기 위한 SMA 커넥터(506a, 506b, 506c)와, 그리고 부하저항(507)으로 구성된 마이크로파용 스트립 라인 아이솔레이터/서큘레이터에 있어서,

상기 상층 페라이트 기판(504a)과 하층 페라이트 기판(504b) 사이에 위치하는 스트립라인(505)은,

주파수 조절이 용이하도록 공진기(404) 가장자리의 자계 결합을 조절하기 위해 공진기가 비대칭 프로펠러 형태로 형성되게 형성된 제 1 내지 제 3 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c)과;

상기 자계벽 결합 조절용 슬롯들이 구비되고 단방향으로 신호를 전달하기 위한 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)와;

각 자계벽 결합 조절용 슬롯의 일측에 일체로 형성되어, 전송선로의 길이 비를 이용하여 대역폭을 조절하는 제 1 내지 제 3 대역폭 조절용 전송선로(406a, 406b, 406c)와; 및

신호를 전달하기 위해 상기 각 대역폭 조절용 전송선로와 외부회로를 연결시키는 제 1 내지 제 3 단자 전극(405a, 405b, 405c)이 모두 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
제 1 항에 있어서,

상기 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c) 각각은,

대역폭 조절과 삽입손실 조절을 하기 위해 그 슬롯 자체에 형성되는 각도가 임의로 조절되게 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
제 1 항에 있어서,

상기 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)는,

주파수를 증감시키기 위해 내접하는 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)의 반지름(Ri)과 외접하는 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)의 반지름(Ro)의 비(Ri/Ro비)가 조절되게 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
제 1 항에 있어서,

상기 상층/하층 영구자석(508a, 508b)은 상기 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)의 면적보다 상대적으로 작은 면적의 크기로 구성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)는,

상기 페라이트 기판(504a, 504b)의 사용영역을 줄여 상기 상층/하층 영구자석(508a, 508b)의 크기가 소형이 되도록 저 삽입손실 조절용 반지름(408)을 갖게 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
제 1 항에 있어서,

상기 대역폭 조절용 전송선로(406a, 406b, 406c) 각각은,

원하는 주파수에서의 λ/4 길이를 기준으로 하고,

상기 각 슬롯의 일측 면(20)에 연장되어 연결되는 제 1 전송선로(30)와;

이 제 1 전송선로(30)와 연장되게 연결되는 제 2 전송선로(40)와; 및

상기 공진기(404)의 중심방향으로 향하도록 상기 제 1 및 제 2 전송선로(30,40)에 연결되는 위치에 따라 상기 제 1 전송선로(30)와 제 2 전송선로(40)의 길이 비를 조절하는 제 3 전송선로(50)로 구성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
페라이트 기판(604)과, 얇은 테프론(609)과, 이 테프론(609) 위에 위치하고, 4개의 고정나사(602a)가 관통하기 위한 구멍(602b)이 형성되고 상측 영구자석(608a)이 내설되는 상측 접지전극(610)과, 상기 페라이트 기판(604) 하부에 상기 고정나사가(602a)가 구멍을 관통하여 고정되는 홈(602c)이 형성되고 하측 영구자석(608b)이 내설된 하측 접지전극(603)과, 자계의 보호용 상측 덮개(601a) 및 하측 덮개(601b)와, 외부회로와 연결하기 위한 SMA 커넥터(606a, 606b, 606c)와, 그리고 부하저항(607)으로 구성된 마이크로파용 마이크로스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터에 있어서,

상기 페라이트 기판(604)과 상기 얇은 테프론(609) 사이에 위치하는 마이크로스트립 라인(605)은,

주파수 조절이 용이하도록 공진기(404) 가장자리의 자계 결합을 조절하기 위해 공진기가 비대칭 프로펠러 형태로 형성되게 형성된 제 1 내지 제 3 자계벽 결합 조절용 슬롯(407a, 407b, 407c)과;

상기 자계벽 결합 조절용 슬롯들이 구비되고 단방향으로 신호를 전달하기 위한 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)와;

각 자계벽 결합 조절용 슬롯의 일측에 일체로 형성되어, 전송선로의 길이 비를 이용하여 대역폭을 조절하는 제 1 내지 제 3 대역폭 조절용 전송선로(406a, 406b, 406c)와; 및

신호를 전달하기 위해 상기 각 대역폭 조절용 전송선로와 외부회로를 연결시키는 제 1 내지 제 3 단자 전극(405a, 405b, 405c)이 모두 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.
제 7 항에 있어서,

상기 상측 및 하측 영구자석(608a, 608b)은 상기 3중 비대칭 프로펠러형 공진기(404)의 면적보다 상대적으로 작은 면적의 크기로 구성되되, 각각 임의의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프로펠러형 공진기를 갖는 마이크로스트립라인 아이솔레이터/서큘레이터.