KR100587199B1 - 스트립라인필터를갖는수신기및스트립라인필터 - Google Patents

스트립라인필터를갖는수신기및스트립라인필터 Download PDF

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Abstract

스트립라인 필터(40)에서, 스트립라인 공진기(42)와 스트립라인 공진기(44)는 서로 결합되어 있다. 결합의 타입(유도성, 용량성 또는 이들의 혼합)에 영향을 미칠 수 있도록 하기 위하여, 상기 스트립라인 공진기들(40, 42) 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기들(40, 42)의 길이를 따라 변화한다. 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 최소값을 갖는 단부에서 스트립라인 공진기들이 단락되면, 그 결합은 실질적으로 유도성이 된다. 스트립라인 공진기들(40, 42) 사이의 거리가 최소값을 갖는 단부에서 스트립라인 공진기들(40, 42)이 개방 또는 용량적으로 로딩되는 경우에, 상기 결합은 실질적으로 용량성이 된다.

Description

스트립라인 필터를 갖는 수신기 및 스트립라인 필터{Receiver with stripline filter and striplne filter}
본 발명은 제 2 스트립라인 공진기(stripline resonator)에 결합되는 제 1 스트립라인 공진기를 포함하는 스트립라인 필터에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 스트립라인 필터를 사용하는 수신기에 관한 것이다.
서두에 따른 스트립 필터는 공개된 유럽 특허 출원 제 541 397 호에 공지되어 있다.
이러한 필터들은 모바일 통신용 글로벌 시스템(GSM)(Global System for Mobile Communication), 퍼스널 통신 네트워크(PCN)(Personal Communication Network) 및 디지털 유럽형 무선 전화(DECT)(Digital European Cordless Telephone)용 송신기들 및 수신기들과 같은 고주파수 신호들을 위한 송신기들 및 수신기들에 특히 사용된다.
GSM은 900MHz 대역에서 고주파 신호들을 이용하는 디지털 셀룰러 이동 전화시스템이다.
PCN은 소형 휴대 전화들을 위한 디지털 셀룰러 이동 전화 시스템이며, l800MHz의 주파수를 이용한다.
DECT는 특히 무선 전화와 전용 기지국 사이의 거리가 비교적 작은 무선 전화를 위한 것이다. DECT는 약 l800MHz의 주파수에서 PCN처럼 동작한다.
현재의 필터들은 특정 시스템에 할당된 범위 밖에 있는 주파수를 갖는 불필요한 신호들을 억제하는데 특히 사용된다. 이러한 억제는, 필터링 없이, 수신기가 할당된 범위 밖에서 송신하는 강한 송신기에 의해 쉽게 오버로딩(overload)될 수 있기 때문에, 필요하다.
상기 공지된 필터는 적어도 두 개의 상호 결합된 스트립라인 공진기들을 이용한다. 상기 필터의 입력 및 출력은 상이한 방식들로 상기 공진기에 결합될 수도있다. 이러한 결합의 몇몇 예는 1964년 맥그로힐 북 캄파니(Mc Graw-Hill Book Company)에 의해 간행된 G.L. Matthaei, L. Young 및 E.M.T. Jones의 "마이크로파필터, 임피던스 매칭 네트워크들 및 결합 구조(Microwave Filters, Impedance Matching Networks and Coupling Structures)" 217 내지 229 페이지에 기재되어 있다.
상기 언급된 유럽 특허 출원에 따른 스트립라인 필터에 있어서, 상기 스트립라인 필터의 전달 함수를 변화시키는 유일한 방법은 공진기들의 공진 주파수와 이들의 결합의 세기를 변화시키는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 따른 필터의 횡단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 5는 도 4에 따른 필터의 등가 회로도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 7은 도 6에 따른 필터의 등가 회로도.
도 8은 스트립라인들이 한 평면에 배치되어 있는 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 9는 스트립라인들이 한 평면에 배치되어 있는 스트립라인 필터의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 트랜시버.
본 발명의 목적은 상기 전달 함수를 변화시키는 보다 많은 방법들을 갖는 서두에 따른 스트립라인 필터를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 스트립라인 필터는 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기들의 길이를 따라 변화하는 것을 특징으로 한다.
스트립라인 공진기들의 길이를 따라 스트립라인 공진기들 사이의 거리를 변화시킴으로서, 스트립라인 공진기들 사이의 결합 타입을 선택하는 것이 가능하게 된다. 상기 결합은 유도성, 용량성 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 스트립라인 공진기들의 전류가 최대값을 갖는 위치에 대하여 최소값을 갖는 경우에, 상기 결합은 실질적으로 유도성이 된다. 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 스트립라인 공진기의 전압이 최대값을 갖는 위치에 대하여 최소값을 갖는 경우에, 상기 결합은 실질적으로 용량성이 된다.
미국 특허 제 3,528,038호는 스트립라인들의 길이를 따라 변화하는 거리를 갖는 두 개의 결합된 스트립라인들을 개시하고 있음을 알 수 있다. 상기 언급된 미국 특허는 광대역 지향성 결합기들에 관한 것임을 알 수 있다. 변화하는 거리는 상기 지향성 결합기의 대역폭을 증가시키는데 응용된다. 필터들에 사용하기 위한 거리가 변화하는 스트립라인 공진기들의 사용은 상기 언급된 미국 특허에 개시되지 않았을 뿐만 아니라 암시되어 있지도 않다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 스트립라인 공진기들 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기들의 제 1 단부에서 최소값을 갖는 것을 특징으로 한다.
스트립라인 공진기들 사이의 거리가 스트립라인 공진기의 제 1 단부에서 최소값을 갖는 경우에, 실질적으로 유도성 또는 용량성 결합을 쉽게 얻을 수 있다. 스트립라인 공진기가 제 1 단부에서 단락되면, 전류는 제 1 단부 근방에서 최대값을 갖고, 전압은 최소값을 갖는다. 이때, 스트립라인 사이의 결합은 실질적으로 유도성이 된다. 스트립라인 공진기가 제 1 단부에서 개방(또는 용량적으로 로딩)되면, 스트립라인 공진기의 제 1 단부에서 전류는 최소값을 갖고, 전압은 최대값을 가진다. 상기 결합은 이제 실질적으로 용량성이 된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기들의 길이를 따라 점차적으로 변화하는 것을 특징으로 한다.
실험들은, 스트립라인 공진기들 사이의 거리를 점차적으로 변화시켜 한 타입의 결합(유도성 또는 용량성)을 최대화할 수 있고 다른 타입의 결합(용량성 또는 유도성)을 최소화할 수 있음을 보여준다. 이것은 감소된 삽입 손실(insertion loss)을 결과를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 스트립라인 공진기들은 실질적으로 평행한 두 개의 평면들에 위치되는 것을 특징으로 한다. 두 개의 평행한 평면들에 스트립라인들을 배치시켜 넓은 측면을 통하여 스트립라인들을 결합함으로써, 삽입 손실은 스트립라인들이 한 평면에 배치되는 경우보다 더 낮아진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 스트립라인 공진기들든 다층 유전체내에 수용되는 것을 특징으로 한다.
다층 유전체에 스트립라인들을 매립함으로서, 필터의 치수들은 실질적으로 감소시킬 수 있다. 유전체 재료들로는 바륨 옥사이드(barium oxide), 칼슘 옥사이드(calcium oxide) 등과 같은 세라믹들(ceramics) 또는 그 혼합물이 적절하다.
이하, 본 발명은 도면들을 참조하여 설명할 것이다.
도 1에 따른 스트립라인 필터는 제 1 스트립라인 공진기(2)와 제 2 스트립라인 공진기(3)가 결합된 유전체 본체(dielectric body)를 포함한다. 스트립라인 공 진기들(2 및 3)은 도 2에 도시된 것과 같이 두개의 평행한 평면들에 배치된다. 공 진기들(2 및 3) 사이의 거리는, 제 1 단부들(6 및 9)에서의 최소값으로부터 상기 공진기들 중간에서의 중간값을 통해 제 2 단부들(4 및 5)에서의 최소값까지, 그들의 길이를 따라 변화한다. 스트립라인 공진기들은 캐패시터 플레이트들(7 및 8)에의해 제 1 단부들(6 및 9)에서 용량적으로 로딩된다. 스트립라인 공진기들은 제 2단부들(4 및 5)에서 단락된다. 스트립라인 공진기들의 길이는, 예를 들면, λ /8이다. 용량성 부하의 값은 λ /4인 공진기의 동작(behaviour)을 얻도록 선택된다.
스트립라인 공진기와 접지간의 전압은 제 2 단부들(4 및 5)에서 0이고, 상기 제 1 단부들(6 및 9)쪽으로 증가한다. 스트립라인 공진기들에서의 전류는 제 2 단 부들(4 및 5)에서 최대값을 갖고, 제 1 단부들(6 및 9)쪽으로 감소한다. 스트립라인 공진기들(2 및 3) 사이의 최소 거리와 제 1 단부들(6 및 9)에서의 최대 전압으로 인해, 두 스트립라인 공진기들 사이의 결합은 대부분 용량성이 된다. 공진기들의 중간 영역으로 인해 약간의 용량성 결합도 존재한다.
도 3에 따른 필터는 두 개의 스트립라인 공진기들(11 및 12)을 포함한다. 제 1 단부들(13 및 14)이 단락되고, 제 2 단부들(15 및 16)이 캐패시터 플레이트들(15 및 16)에 의해 용량적으로 로딩된다. 스트립라인 공진기들(11 및 12)의 전류는 제 1 단부에서 최대값을 갖기 때문에, 스트립라인 공진기들(11 및 12) 사이의 결합은 실질적으로 유도성이 되고, 이것은 도 1에 따른 스트립라인 필터와 대조적이다.
도 4에 따른 스트립라인 필터(20)는 도 3에 따른 스트립라인 필터(10)와 유사하지만, 도 4에 따른 필터에서 스트립라인들(22 및 24) 사이의 거리는 도 3에 따른 필터(10)에서처럼 계단식으로 변화하지 않고 점차적으로 변한다. 점차적인 거리의 변화는 도 3에 따른 필터의 중간 영역이 없기 때문에, 용량성 결합의 양을 감소시키는 원인이 된다.
도 5는 도 4에 따른 필터에 대응하는 등가 회로도를 도시한다. 인덕터(30)와 캐패시터(31)를 포함하는 병렬 공진회로는 캐패시터 플레이트들(29)에 의해 로딩된 스트립라인(22)에 대응한다. 인덕터(34)와 캐패시터(33)를 포함하는 병렬 공진회로는 캐패시터 플레이트(21)에 의해 로딩된 스트립라인(24)에 대응한다. 스트립라인들(22 및 24)의 유도성 결합은 인덕터(32)에 의해 모델링된다.
스트립라인들(22 및 24)이 동일한 주파수로 동조되면, 도 4 및 도 5에 따른 필터는 스트립라인들(22 및 24)이 동조되는 공진 주파수에 대하여 최소 감쇠를 보여준다. 스트립라인들의 공진 주파수보다 더 높은 어떤 주파수에 대하여, 필터는, 인덕터(32), 인덕터(34) 및 캐패시터(33)로 형성된 직렬 공진 회로로 인하여 노치(notch)를 나타낼 것이다.
도 6에 따른 스트립라인 필터는 제 2 단부(46 및 41)에서 단락되는 스트립라인(42 및 44)을 구비한다. 스트립라인 공진기들(42 및 44)는 캐패시터 플레이트(49)에 의해 용량적으로 로딩된다. 공진기들(42 및 44) 사이의 결합은 제 1 단부에서 스트립라인 공진기들 사이의 최소 거리에 기인하여 실질적으로 용량성이 된다. 스트립라인 필터(40)의 입력(45)과 출력(43)은 스트립라인들(42 및 44) 상의 갈바니 탭들(galvanic taps)에 의해 상기 스트립라인 공진기에 결합된다.
도 7은 도 6에 따른 스트립라인 필터(40)의 등가 회로도를 나타낸다. 인덕터(50)와 캐패시터(52)는 스트립라인 공진기(44)에 대응한다. 입력(45)은 인덕터(50) 상의 탭에 대응한다. 인덕터(54)와 캐패시터(53)는 스트립라인 공진기(42)에 대응한다. 캐패시터(52)는 스트립라인 공진기들(42 및 44) 사이의 용량 결합에 대응한다. 도 7에 대응하는 필터는 스트립라인들의 공진 주파수에 대한 최대 전달 함수를 나타내고, 이는 스트립라인 공진기들(42 및 44)의 공진 주파수 이하의 주파수에 대하여 노치를 보여준다.
도 8은 도 6에 대응하는 스트립라인 필터의 변형을 나타낸다. 도 8에 따른 스트립라인 필터에서, 스트립라인들(56 및 57)은 하나의 단일 평면에 위치된다. 도 9는 도 4에 따른 필터의 변형을 나타낸다. 도 9에 따른 필터에서, 다시 스트립라인들(63 및 64)은 하나의 단일 평면에 위치된다.
도 10에서, 안테나(102)는 트랜시버(transceiver)(104)의 입력/출력에 접속된다. 트랜시버(104)의 입력/출력은 트랜시버 스위치(110)에 접속된다. 트랜시버 스위치(110)의 출력은 수신기(106)의 입력에 연결된다.
수신기(106)의 입력은 본 발명의 사상에 따른 대역 필터(112)의 입력에 연결된다. 대역 필터(112)의 출력은 증폭기(114)의 입력에 연결된다. 증폭기(114)의 출력은 대역 필터(116)의 입력에 연결되고 상기 필터(116)의 출력은 이 경우에는 제 1 혼합기(118)에 의해 형성된 주파수 변환 수단의 제 1 입력에 연결된다. 제 1 발진기(120)의 출력은 제 1 혼합기(118)의 제 2 입력에 연결된다. 제 1 혼합기(118)의 출력은 증폭기(122)의 입력에 연결된다. 증폭기(122)의 출력은 SAW 필터(124)(Surface Acoustic Wave)의 입력에 연결된다. SAW 필터(124)의 출력은 제 2 혼합기(126)의 제 1 입력에 연결된다. 제 2 발진기(128)의 출력은 제 2 혼합기(126)의 제 2 입력에 연결된다. 제 2 혼합기(126)의 출력은 필터/복조기(130)의 입력에 연결된다. 필터/복조기(130)의 출력은 또한 수신기(106)의 출력을 형성한다. 송신될 신호는 송신기(108)에 공급되고, 그 출력은 트랜시버 스위치(110)의 입력에 연결된다.
도 10에 도시된 트랜시버(104)는 송신기 및 수신기가 동시에 필히 스위치-온될 필요가 없는 이중 전송 시스템에 사용되도록 배치된다. 이러한 전송 시스템들의 예로는 GSM, PCN 및 DECT가 있다. 이들의 이점은 트랜시버(104)가 송신기 및 수신기가 동시에 동작할 수 있는 완전한 이중 동작을 하도록 배치된 트랜시버보다 상당히 보다 단순화될 수 있다는 것이다. 후자의 트랜시버들은 송신기의 출력 신호가 수신기의 입력에서 끝나는 것을 회피하기 위하여 복잡한 이중 필터들을 요구한다.
트랜시버 스위치(110)가 수신 모드에 있다면, 수신된 신호는 대역 통과 필터(112)로 전달된다. DECT에 대하여, 상기 대역 통과 필터는 1890MHz의 중심 주파수와 150MHz의 대역폭을 갖는다. 대역 통과 필터(112)의 출력 신호는 증폭기(114)에 의해 증폭되고, 이어서 대역 통과 필터(112)와 동일한 대역 통과 필터(116)에 공급된다.
대역 통과 필터(116)의 출력 신호는 혼합기(118)에서 제 1 발진기(120)로부터 나온 신호와 혼합되는데, 상기 신호는 1771 내지 1787MHz 범위의 주파수를 갖는다. 혼합기(118)의 출력 신호는 증폭기(122)에 의해 증폭되고, SAW 필터(124)는 증폭기(122)의 출력 신호로부터 110.592MHz의 중심 주파수를 갖는 성분을 선택한다.
상기 출력 신호는 제 2 혼합기(126)에서 제 2 발진기(128)로부터 나오는 100MHz의 주파수를 갖는 신호와 혼합된다. 그 다음에, 혼합기(126)의 출력은 10.592MHz의 중심 주파수를 갖는 신호를 전달하고, 그 다음에, 상기 신호는 상기 필터/복조기(130)에 의해 필터링 및 복조된다.
전송될 상기 신호는 송신기(108)에 의해 반송파로 변조되고, 상기 반송파는 DECT의 경우에 수신된 신호의 주파수와 동일한 주파수를 갖는다. 송신기(108)의 출력 신호는 트랜시버 스위치(110)를 통하여 안테나(102)로 전달된다.
도 10의 필터(112, 116)는 멀티 코팅 기술로 구현된다. 필터는 소결(sintered)되어 적층된 포일들(foils)로 이루어지며, 이 동작 동안, 포일은 적절한 위치에 스트립라인 공진기들 등을 형성하기 위해 제공된 팔라듐 트랙들(palladium tracks)을 갖는다. 예를 들면, 구리 또는 은과 같은 다른 금속이 팔라듐 대신 대체되는 것이 고려될 수 있다. 소결 공정(sintering)은 단축 압력하에서 양호하게 수행되며, 따라서, 상기 포일의 평면에서 필터의 크기는 소결 공정 동안 변하지 않는다. 포일들은 세라믹 재료의 분말과 유기 결합제의 혼합물로 형성된다. 상기 기술은 미합중국 특허 제 4,612,689 호에 보다 상세히 기술되어 있다. 다른 한편으로는, 스트립라인 공진기들이 단일 금속층 대신에 얇은 세라믹층에 의해 분리된 두 개의 금속층들로 이루어질 수도 있다. 이것은 통과 대역에서 필터의 보다 적은 감쇠를 유도한다.

Claims (11)

  1. 스트립라인 필터로서,
    유전체의 대향 측면들에 위치한 제 1 스트립라인 공진기 및 제 2 스트립라인 공진기를 포함하고, 상기 제 1 스트립라인 공진기와 상기 제 2 스트립라인 공진기사이의 거리는 상기 제 1 및 제 2 스트립라인 공진기들의 길이를 따라 변화하고, 상기 제 1 스트립라인 공진기 및 상기 제 2 스트립라인 공진기는 서로 겹치는 각각의 제 1 단부들을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 스트립라인 공진기들은 상기 길이를 따라 서로 평행한, 스트립라인 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기들 사이의 상기 거리는 상기 각각의 제 1 단부들에서 최소값을 갖는, 스트립라인 필터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스트립라인 공진기와 상기 제 2 스트립라인 공진기 사이의 상기 거리는 상기 스트립라인 공진기들의 길이를 따라 점차적으로 변화하는, 스트립라인 필터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스트립라인 공진기들 중 하나의 단부는 용량적으로 로딩되는, 스트립라인 필터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스트립라인 공진기들 중 하나의 단부는 실질적으로 단락되는, 스트립라인 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단부들은 용량적으로 로딩되거나 실질적으로 단락되는, 스트립라인 필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기들은 두 개의 실질적으로 평행한 평면들에 위치된, 스트립라인 필터.
  8. 필터에 접속된 입력에서 입력 신호를 수신하는 수신기로서,
    상기 필터는 유전체의 대향 측면들에 위치된 두 개의 스트립라인 공진기들을 포함하고, 상기 필터는 상기 입력 신호보다 낮은 중심 주파수를 갖는 신호로 상기 입력 신호를 변환하는 주파수 변환기에 접속되며, 상기 두 개의 스트립라인 공 진기들 사이의 거리는 스트립라인 공진기들의 길이를 따라 변화하고, 상기 제 1 스트립라인 공진기 및 상기 제 2 스트립라인 공진기는 서로 겹치는 각각의 제 1 단부들을 갖고, 상기 두 개의 스트립라인 공진기들은 상기 길이를 따라 서로 평행한, 수신기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 두 개의 스트립라인 공진기들 사이의 상기 거리는 각각의 제 1 단부들에서 최소값을 갖는, 수신기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 스트립라인 공진기와 상기 제 2 스트립라인 공 진기 사이의 상기 거리는 상기 스트립라인 공진기들의 길이를 따라 점차적으로 변화하는, 수신기.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기들은 다층 유전체에 수용되는, 스트립라인 필터.
KR1019980700857A 1996-06-07 1997-05-27 스트립라인필터를갖는수신기및스트립라인필터 KR100587199B1 (ko)

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EP96201591 1996-06-07

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