KR100576678B1 - 커패시터가 구비된 발룬 - Google Patents

Abstract

유전체 기판에 별도의 비아 홀 등을 형성하지 않아 간단히 제조할 수 있고, 동작 주파수를 간단히 조절할 수 있는 커패시터를 가지는 발룬을 제공한다.

배면 전체에 접지 패턴이 형성된 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 상면에 상호간에 평행하게 형성되는 제 1 및 제 2 전송선로와, 상기 제 1 및 제 2 전송선로의 양 단부에 각기 형성되는 커패시터 패턴과, 상호간에 소정의 간격을 유지하면서 상기 제 2 전송선로에 수직으로 형성되는 2개의 발란스 신호패턴과, 상기 2개의 발란스 신호패턴들 중에서 어느 하나의 발란스 신호패턴와 대칭되도록 상기 제 1 전송선로에 수직으로 형성되는 하나의 언발란스 신호패턴으로 구성되고, 상기 커패시터 패턴은 원형 또는 다각형으로 형성된다.

발룬, 발란스, 언발란스, 유전체기판, 커패시터

Description

커패시터가 구비된 발룬{Balun with capacitor}

도 1a 및 도 1b는 언발란스 회로 및 발란스 회로를 설명하기 위한 도면.

도 2 내지 도 7은 종래의 발룬의 제 1 내지 제 6 예의 구성을 보인 도면.

도 8은 본 발명의 발룬을 보인 사시도.

도 9는 본 발명의 발룬을 보인 평면도.

도 10은 본 발명의 발룬의 삽입손실 및 반사계수를 측정하여 보인 그래프.

도 11은 본 발명의 발룬의 출력신호의 위상차를 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

800 : 유전체 기판 810 : 접지패턴

820, 830 : 제 1 및 제 2 전송선로 840 : 커패시터 패턴

850, 850a : 발란스 신호패턴 860 : 언발란스 신호패턴

본 발명은 언발란스 회로(unbalanced circuit)와 발란스 회로(balanced circuit)의 사이에 구비되어 상호간에 신호를 변환하는 발룬(balun)에 관한 것으로 특히 커패시터를 구비하여 동작 주파수를 조절하고, 간단히 제조할 수 있는 커패시 터가 구비된 발룬(balun)에 관한 것이다.

고주파 신호를 처리할 수 있는 여러 종류의 고주파용 집적소자가 출시되고, 이들 대부분의 고주파용 집적소자는 외부의 신호가 입력 및 출력되는 단자들이 발란스 회로의 형태로 되어 있다.

그리고 고주파용 집적소자의 외부 회로들은 통상적으로 언발란스 회로의 형태로 구성되어 있으므로 고주파용 집적소자의 발란스 회로와 언발란스 회로의 사이에서 상호간에 신호를 변환하는 발룬이 사용되고 있다.

여기서, 언발란스 회로는 도 1a에 도시된 바와 같이 소정의 신호(100)를 두 개의 선로를 이용하여 부하(110)로 전송함에 있어서, 하나의 선로는 접지시키고, 다른 하나의 선로를 통해 신호(100)를 전송하는 것이다.

그리고 발란스 회로는 도 1b에 도시된 바와 같이 소정의 신호(100)를 두 개의 선로를 이용하여 부하(110)로 전송함에 있어서, 2개의 선로의 신호가 크기는 동일하고, 위상은 180° 차이를 가지게 하여 신호(100)를 전송하는 것이다.

도 2는 종래의 발룬의 제 1 예를 보인 도면이다. 여기서, 부호 200은 언발란스 신호 단자이고, 부호 210 및 220은 발란스 신호단자이다. 상기 언발란스 신호단자(200)는 하나의 발란스 신호단자(210)에 직접 접속되고, 다른 하나의 발란스 신호단자(210)와의 사이에는 λ/2(여기서, λ는 언발란스 및 발란스 신호의 파장임)의 길이를 가지는 전송선로(230)가 구비된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 발룬의 제 1 예는 구성이 간단한 반면에 협대역의 특성을 가지는 문제점이 있었다.

도 3은 종래의 발룬의 제 2 예를 보인 도면이다. 여기서, 부호 300은 언발란스 신호 단자이고, 부호 310 및 320은 발란스 신호단자이다. 상기 언발란스 신호단자(300)와 발란스 신호단자(310, 320)의 사이에는 λ/2의 길이를 가지는 복수의 전송선로(330)와, λ/4의 길이를 가지는 복수의 전송선로(340)가 매트릭스로 연결된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 제 2 예는 단수의 증가에 따라 광대역의 특성을 가지는 반면에 사용되는 전송선로(330, 340)의 개수가 많아 제조가 어렵고, 크기가 커지게 되는 문제점이 있었다.

도 4는 종래의 발룬의 제 3 예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 발룬의 제 3 예는 신호단자(400, 410)(420, 430)의 사이에 집중소자인 복수의 인덕터(L1∼4) 및 복수의 커패시터(C1∼6)를 대칭되는 구조로 배치한 것이다.

이러한 구성을 가지는 종래의 제 3 예는 MMIC(Monolithic Microwave IC) 및 저주파 등에 사용되는 것으로서 집중소자로 구성되어 크기가 큰 문제점이 있었다.

도 5는 종래의 발룬의 제 4 예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 발룬의 제 4 예는 유전체 기판(500)의 상면에 전송선로를 형성하되, 언발란스 신호단자(520)에 연결되는 부위에는 폭이 좁고 길이가 짧은 전송선로(510a)를 형성하고, 발란스 신호단자(530)에 연결되는 부위에는 전송선로(510a)보다 폭이 넓고, 길이가 긴 전송선로(510b)를 형성하며, 유전체 기판(500)의 배면에는 상기 전송선로(510b)와 동일한 폭 및 길이를 가지는 전송선로(540)를 형성하여 발란스 신호단자(530a)에 연결하고, 전송선로(540)의 단부에는 상기 전송선로(510a)의 길이를 폭 으로 가지는 접지패턴(550)을 전송선로(540)와 직교되는 방향으로 형성하였다.

이러한 구성을 가지는 종래의 제 4 예는 일반적으로 널리 사용되는 발룬으로서 유전체 기판(500)의 상면에 전송선로(510a, 510b)를 형성해야 됨은 물론 배면에 전송선로(540) 및 접지패턴(550)을 형성해야 되는 것으로서 유전체 기판(500)의 양면을 모두 가공해야 되어 제작아 어렵고, 많은 제작시간이 소요되는 문제점이 있었다.

도 6은 종래의 발룬의 제 5 예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 제 5 예는 4개의 전송선로(600, 610)(620, 630)를 상호간에 소정의 간격을 유지하면서 2개씩 일렬로 배치하여 전송선로(600)의 일측단자에는 언발란스 신호단자(640)를 연결하고, 전송선로(600, 610)의 상호간에 마주보는 단자에는 발란스 신호단자(650, 650a)를 연결함과 아울러 전송선로(610)를 오픈 스터브로 하며, 전송선로(620, 630)의 상호간에 마주보는 단자를 상호간에 연결함과 아울러 전송선로(620, 630)의 반대편 단자를 접지에 연결하였다.

이러한 구성을 가지는 종래의 제 5 예는 상기한 자 4 예의 발룬의 특성을 개선한 것으로서 광대역의 특성이 있는 반면에 전송선로(620, 630)를 접지에 연결해야 되므로 전송선로(600, 610, 620, 630)를 형성한 유전체 기판에 비아 홀을 형성해야 되는 등 제작공정이 어려운 문제점이 있었다.

도 7은 종래의 발룬의 제 6 예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 제 6 예는 고역통과필터(700) 및 저역통과필터(710)를 이용하는 것으로서 언발란스 신호단자(720)의 신호를 고역통과필터(700)로 필터링하여 언발란스 신호단 자(720)의 신호와 동위상을 가지는 신호를 발란스 신호단자(730)로 출력하고, 언발란스 신호단자(720)의 신호를 저역통과필터(700)로 필터링하여 위상을 지연시키면서 언발란스 신호단자(720)의 신호와 180°의 위상차를 가지는 신호를 발란스 신호단자(730a)로 출력하는 것이다.

그러나 상기한 종래의 제 6 예는 고역통과필터(700) 및 저역통과필터(710)에서 출력되는 신호의 위상이 정확히 180°의 위상차가 발생하도록 해야 되는 것으로서 고역통과필터(700) 및 저역통과필터(710)의 설계 및 제조가 매우 어렵고, 회로의 구성을 복잡한 문제점이 있었다.

그러므로 본 발명의 목적은 유전체 기판에 별도의 비아 홀 등을 형성하지 않고, 간단히 제조할 수 있는 커패시터를 가지는 발룬을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 동작 주파수를 간단히 조절할 수 있는 커패시터를 가지는 발룬을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 커패시터를 가지는 발룬은, 배면 전체에 접지 패턴이 형성된 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 상면에 상호간에 평행하게 형성되는 제 1 및 제 2 전송선로와, 상기 제 1 및 제 2 전송선로의 양 단부에 각기 형성되는 커패시터 패턴과, 상호간에 소정의 간격을 유지하면서 상기 제 2 전송선로에 수직으로 형성되는 2개의 발란스 신호패턴과, 상기 2개의 발란스 신호패턴들 중에서 어느 하나의 발란스 신호패턴와 대칭되도록 상기 제 1 전송선로에 수직으로 형성되는 하나의 언발란스 신호패턴으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 커패시터 패턴은 원형 또는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 8 내지 도 11의 도면을 참조하여 본 발명의 커패시터를 가지는 발룬을 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 발룬을 보인 사시도이고, 도 9는 평면도이다. 여기서, 부호 800은 유전체 기판으로서 유전체 기판의 배면 전체에는 접지패턴(810)이 형성된다.

유전체 기판(800)의 상면에는 결합 전송선로(820, 830) 즉, 제 1 및 제 2 전송선로(820, 830)를 상호간에 평행하게 형성하고, 결합 전송선로(820, 830)의 단부에는 넓은 면적의 커패시터 패턴(840)을 형성하였다. 그리고 상기 전송선로(830)에는 상호간에 소정의 간격을 유지하면서 대칭되게 발란스 신호패턴(850, 850a)을 수직으로 형성하고, 전송선로(820)에는 발란스 신호패턴(850)과 대칭되게 언발란스 신호패턴(860)을 수직으로 형성하였다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 커패시터를 가지는 발룬은 언발란스 신호패턴(860)으로 소정 주파수의 언발란스 신호가 입력될 경우에 그 언발란스 신호가 결합 전송선로(820, 830)를 통해 전달되어 발란스 신호패턴(850, 850a)으로 발란스 신호가 출력되고, 또한 발란스 신호패턴(850, 850a)으로 발란스 신호가 입력될 경우에 결합 전송선로(820, 830)를 통해 전달되어 언발란스 신호패턴(860)으로 언발란스 신호가 출력된다.

여기서, 본 발명은 결합 전송선로(820, 830)의 단부에 커패시터 패턴(840)이 형성되어 그 커패시터 패턴(840)과 접지 패턴(810)의 사이에 소정 값의 커패시턴스를 가지는 것으로서 커패시턴스의 값에 따라 동작 주파수가 결정되고, 커패시턴스의 값이 클수록 동작주파수가 낮아지게 된다.

이러한 본 발명의 발룬의 삽입손실 및 반사계수를 측정하여 도 10에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다. 도 10에서와 같이 본 발명의 발룬은 넓은 주파수 범위에서 통과영역을 가지고 있음을 알 수 있다.

그리고 언발란스 신호패턴(860)에 소정 주파수의 신호를 입력한 후 발란스 신호패턴(850, 850a)으로 출력되는 신호의 위상을 측정하여 도 11에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다.

상기 도 11의 도면에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 발룬은 발란스 신호패턴(850, 850a)으로 출력되는 신호들이 상호간에 정확히 180°의 위상차를 가지고 잇음을 알 수 있다.

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. 즉, 상기에서는 커패시터 패턴을 사각형으로 형성한 것을 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 커패시터 패턴을 원형 및 삼각형을 비롯하여 각종 형상의 다각형으로 형성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하나의 유전체 기판의 상면에 패턴을 형성하여 발룬을 제조하는 것으로서 전체 크기를 축소시킬 수 있고, 별도의 접지단자가 없으므로 유전체 기판에 비아 홀 등을 형성하지 않아도 되어 발룬의 제조가 매우 간편하고, 또한 커패시터 패턴의 크기를 조절하여 발룬의 동작 주파수를 간단히 조절할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 배면 전체에 접지 패턴이 형성된 유전체 기판;

   상기 유전체 기판의 상면에 상호간에 평행하게 형성되는 제 1 및 제 2 전송선로;

   상기 제 1 및 제 2 전송선로의 양 단부에 각기 형성되는 커패시터 패턴;

   상호간에 소정의 간격을 유지하면서 상기 제 2 전송선로에 수직으로 형성되는 2개의 발란스 신호패턴; 및

   상기 2개의 발란스 신호패턴들 중에서 어느 하나의 발란스 신호패턴와 대칭되도록 상기 제 1 전송선로에 수직으로 형성되는 하나의 언발란스 신호패턴으로 구성된 커패시터가 구비된 발룬.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커패시터 패턴은;

   원형 또는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터가 구비된 발룬.

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