KR100498989B1 - 고주파 초크 - Google Patents
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Abstract
유전체 기판 상에 다차원 패턴을 형성하여 공진이 발생하면서 소정의 인덕턴스 값을 가지는 고주파 초크로서 위상잡음 특성이 우수하고, 하모닉의 발생을 현저하게 줄일 수 있다.
유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 배면 주연부에 형성되는 접지패턴과, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 구비되어 상기 접지패턴과 전기적으로 연결되는 마이크로 스트립 패턴과, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 대향되는 유전체 기판의 배면 위치에, 상기 접지패턴에 연결되고, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부가 연결되는 부위에 대향되는 유전체 기판의 배면 위치에서 단부가 상호간에 분리된 제 1 및 제 2 접지 연장패턴으로 구성된다.
Description
본 발명은 입력되는 전압 레벨에 따라 소정 주파수의 발진신호를 발생하는 전압제어 발진기 등에 인덕터로 사용되는 고주파 초크에 관한 것으로 특히 테프론이나 세라믹 또는 에폭시 등으로 이루어지는 유전체 기판 상에 다차원 패턴을 형성하여 공진이 발생하면서 소정의 인덕턴스 값을 가지도록 한 고주파 초크에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신용 기지국이나, 중계기 등을 비롯한 각종 기기들은 소정 레벨의 전압에 따라 발진하여 소정 주파수의 발진신호를 생성하는 전압제어 발진기를 내장하고, 그 전압제어 발진기에서 발생되는 정밀한 주파수의 발진신호를 기준신호로 동작하고 있다.
상기 전압제어 발진기는, 여러 가지가 알려져 있는 것으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 고주파 초크(RFC1), 코일(L1), 콘덴서(C1) 및 다이오드(D1)로 이루어지는 공진부(100)와, 트랜지스터(Q1), 콘덴서(C2∼C5), 코일(L2), 저항(R1∼R4) 및 고주파 초크(RFC2)로 이루어지는 발진부(110)와, 저항(R5∼R9), 콘덴서(C6∼C10), 트랜지스터(Q2) 및 코일(L3, L4)로 이루어지는 버퍼부(120)로 구성된다.
이러한 구성을 가지는 전압제어 발진기는 전원단자(B+)에 전원이 인가된 상태에서 입력단자(V1)로 소정 레벨의 제어전압이 입력될 경우에 공진부(100)는 그 소정 레벨의 제어전압에 의해 공진되고, 공진부(100)의 공진에 따라 발진부(110)가 발진하여 소정 주파수의 발진신호를 발생하며, 발생한 소정 주파수의 발진신호는 버퍼부(120)에서 완충 증폭된 후 외부로 출력된다.
상기한 바와 같은 전압제어 발진기에 있어서, 종래에는 고주파 초크(RFC1, RFL2)로 칩형 코일을 사용하거나 또는 세라믹이나 테프론 또는 에폭시 등의 유전체 기판에 소정의 패턴을 형성한 코일을 사용하였다.
그러나 상기 칩형 코일을 사용하는 것은 전압제어 발진기의 동작 특성은 매우 우수하나 칩형 코일의 인덕턴스 값이 미리 결정되어 있는 것으로서 인덕턴스 값의 미세한 조절이 요구되는 전압제어 발진기에는 사용할 수 없고, 또한 칩형 코일이 고가로서 제품의 생산원가가 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.
그리고 상기 유전체 기판에 소정의 패턴으로 형성한 코일은 도 2에 도시된 바와 같이 유전체 기판(200)의 배면에 전체에 접지로 금속층(도면에 도시되지 않았음)이 형성되고, 상면에는 지그재그로 연속적으로 연결되는 마이크로 스트립 라인(210)이 형성되며, 마이크로 스트립 라인(210)의 일측에 비아 홀(220)이 형성되어 배면의 접지패턴에 연결된다.
그러나 상기 유전체 기판(200)에 소정의 마이크로 스트립 라인(210)의 패턴을 형성한 코일을 사용하는 전압제어 발진기는 위상잡음 특성이 나쁘고, 고주파 초크코일 자체에서 하모닉(harmonic) 성분이 발생하여 특성 구현에 많은 어려움이 있었다.
또한 상기한 고주파 초크코일(RFL1, RFL2)로 칩형 코일을 사용하거나 또는 유전체 기판(200)에 소정의 마이크로 스트립 라인(210)을 형성한 코일을 사용하는 전압제어 발진기는 별도의 기판에 발진기를 이루는 부품들을 2차원적으로 넓게 분포되게 배치하였으므로 전압제어 발진기의 크기가 커지는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은 유전체 기판 상에 다차원 패턴을 형성하여 공진이 발생하면서 소정의 인덕턴스 값을 가지는 고주파 초크를 제공하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 위상잡음 특성이 우수하고, 하모닉의 발생을 현저하게 줄일 수 있는 고주파 초크를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 고주파 초크는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 배면 주연부에 형성되는 접지패턴과, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 구비되어 상기 접지패턴과 전기적으로 연결되는 마이크로 스트립 패턴과, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 대향되는 유전체 기판의 배면 위치에, 상기 접지패턴에 연결되고, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부가 연결되는 부위에 대향되는 유전체 기판의 배면 위치에서 단부가 상호간에 분리된 제 1 및 제 2 접지 연장패턴으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 접지패턴과 마이크로 스트립 패턴의 전기적 연결은, 비아 홀을 통해 연결되고, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 구비하는 마이크로 스트립 패턴이 상기 유전체 기판의 상면에 연속적으로 연결 형성되고, 상기 마이크로 스트립 패턴의 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 대향되는 위치에 복수의 제 1 및 제 2 접지 연장패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 6의 도면을 참조하여 본 발명의 고주파 초크를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 고주파 초크의 일 실시 예를 보인 사시도이다. 여기서, 부호 300은 테프론이나 세라믹 또는 에폭시 등으로 이루어지는 유전체 기판이다. 상기 유전체 기판(300)의 상면에는 도 3a에 도시된 바와 같이 입력패턴(310) 및 연결패턴(320)이 형성되고, 입력패턴(310) 및 연결패턴(320)의 사이에는 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)를 가지는 마이크로 스트립 패턴(330)이 형성된다.
그리고 유전체 기판(300)의 배면에는 도 3b에 도시된 바와 같이 주연부에 접지 패턴(340)이 형성되어 비아 홀(350)을 통해 상기 연결패턴(320)이 접지 패턴(340)에 연결되고, 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)에 대향되는 배면 위치에는 단부가 상호간에 분리된 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)이 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 고주파 초크의 일 실시 예는 입력패턴(310)에 고주파 신호가 입력될 경우에 그 입력된 고주파 신호는 마이크로 스트립 패턴(330)의 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)를 따라 흐르게 되고, 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)로 고주파 신호가 흐르게 됨에 따라 접지패턴(340)에서 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)을 통해 고주파 신호가 흐르게 된다.
이 때, 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)의 단부가 상호간에 분리되어 있으므로 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)을 통해 흐르는 고주파 신호가 연속적으로 이어지지 못하게 된다.
그러므로 마이크로 스트립 패턴(330)의 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)와 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)의 사이에는 공진현상이 발생하게 되고, 이 공진현상에 의하여 소정의 인턱턴스 값을 가지는 고주파 초크로 작용하게 된다.
도 5는 본 발명의 고주파 초크의 다른 실시 예를 보인 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예는 유전체 기판(300)의 상면에 연결패턴(320)을 중심으로 하여 좌우 대칭되게 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)와, 제 1 절곡부(401) 및 제 2 절곡부(403)를 가지는 마이크로 스트립 패턴(330)(400)를 형성하고, 제 2 절곡부(403)의 단부에 비아 홀(410)을 형성하여 접지패턴(340)과 연결한다. 그리고 유전체 기판(300)의 저면의 상기 마이크로 스트립 패턴(400)의 제 1 절곡부(401) 및 제 2 절곡부(403)에 대향되는 위치에 상기 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)과 대칭되는 제 3 및 제 4 접지 연장패턴(420)(430)을 형성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예는 입력패턴(310)에 고주파 신호가 입력될 경우에 그 입력된 고주파 신호는 마이크로 스트립 패턴(330)의 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)를 따라 흐르게 되고, 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)로 고주파 신호가 흐르게 됨에 따라 접지패턴(340)에서 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)을 통해 고주파 신호가 흐르게 되어 마이크로 스트립 패턴(330)의 제 1 절곡부(331) 및 제 2 절곡부(333)와 제 1 및 제 2 접지 연장패턴(360)(370)의 사이에는 1차 공진되고, 1차 공진된 고주파 신호는 마이크로 스트립 패턴(400)의 제 1 절곡부(401) 및 제 2 절곡부(403)를 따라 흐르면서 제 3 및 제 4 접지 연장패턴(420)(430)과의 사이에는 2차 공진되며, 그 1차 및 2차 공진현상에 의하여 소정의 인턱턴스 값을 가지는 고주파 초크로 작용하게 된다.
이러한 본 발명의 다른 실시 예의 고주파 초크를 도 1에 도시된 전압제어 발진기에 고주파 초크(RFC1, RFC2)로 사용하고, 전원단자(B+)에는 5V의 전원을 인가하며, 입력단자(VI)에는 0.5∼4.5V의 전압을 인가하여 대역폭이 350㎒인 4.7∼5.05㎓범위의 고주파 신호를 발생하도록 한 상태에서 동작특성을 측정하였다.
측정 결과 위상 잡음(phase noise)은 -92dBc/10㎑이었고, 하모닉스는 -27dB로 매우 적게 발생하였다.
그리고 반사율을 측정한 결과 도 6에 도시된 바와 같은 특성곡선을 얻었다. 즉, 사용 주파수 대역인 4.7∼5.05㎓범위에서 반사율이 0±2dB로서 반사율 특성도 매우 우수하였다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기에서는 1차 공진 및 2차 공진이 발생하는 고주파 초크를 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 유전체 기판의 상면에 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 구비하는 복수의 마이크로 스트립 패턴을 연속적으로 형성하고, 복수의 마이크로 스트립 패턴의 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 대향되는 유전체 기판의 배면에 복수의 제 1 및 제 2 접지 연결패턴을 형성하여 복수의 공진이 발생되게 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다. 또한 상기에서는 본 발명의 고주파 초크를 전압제어 발진기에 적용하는 사용하는 것을 예로 들어 설명한 것으로서 고주파 초크를 사용하는 각종 필터, 전력 증폭기 및 주파수 혼합기 등의 회로에 적용하여 사용할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 유전체 기판의 상면에 제 1 및 제 2 절곡부를 가지는 마이크로 스트립 패턴을 형성하고, 배면의 상기 마이크로 스트립 패턴에 대향되는 위치에 접지 연장패턴을 형성하여 공진이 발생되고, 인덕터로 동작되고, 고주파 초크로 사용할 수 있는 것으로서 감쇄특성이 우수하고, 하모닉의 발생을 줄일 수 있음은 물론 우수한 위상잡음 특성을 갖는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 발진기의 회로도.
도 2는 종래의 발진기에 사용되는 고주파 초크를 보인 평면도.
도 3은 본 발명의 고주파 초크의 일 실시 예의 구성을 보인 사시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 고주파 초크의 일 실시 예의 구성을 보인 평면도 및 저면도.
도 5는 본 발명의 고주파 초크의 다른 실시 예의 구성을 보인 사시도.
도 6은 본 발명의 고주파 초크의 반사율을 측정한 결과를 보인 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
300 : 유전체 기판 330, 400 : 마이크로 스트립 패턴
331, 401 : 제 1 절곡부 333, 403 : 제 2 절곡부
340 : 접지 패턴 350 : 비아 홀
360, 370 : 제 1 및 제 2 접지 연장패턴
420, 430 : 제 3 및 제 4 접지 연장패턴
Claims (3)
- 유전체 기판;상기 유전체 기판의 배면 주연부에 형성되는 접지패턴;상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부가 구비되며, 상기 접지패턴과 전기적으로 연결되는 마이크로 스트립 패턴; 및상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 대향되는 유전체 기판의 배면 위치에, 상기 접지패턴에 연결되고, 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부가 연결되는 부위에 대향되는 유전체 기판의 배면 위치에서 단부가 상호간에 분리된 제 1 및 제 2 접지 연장패턴으로 구성된 고주파 초크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접지패턴과 마이크로 스트립 패턴의 전기적 연결은;비아 홀을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 고주파 초크.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 구비하는 마이크로 스트립 패턴이 상기 유전체 기판의 상면에 연속적으로 연결 형성되고, 상기 마이크로 스트립 패턴의 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부에 대향되는 위치에 복수의 제 1 및 제 2 접지 연장패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 초크.
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2003
- 2003-12-29 KR KR1020030098662A patent/KR100498989B1/ko not_active IP Right Cessation
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