KR100598867B1 - 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로 - Google Patents
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Abstract
소정 주파수의 신호를 전송하는 마이크로스트립 전송선로 상에 필터를 형성하여 신호를 필터링하고, 적은 면적으로 필요한 주파수의 신호를 효과적으로 통과시키고, 불필요한 주파수의 신호를 차단한다.
배면에 접지패턴이 형성된 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 소정 주파수의 신호를 전송하는 마이크로스트립 전송선로와, 상기 마이크로스트립 전송선로를 식각하여 패턴이 형성되고 소정 주파수의 신호를 통과 및 차단하는 필터로 구성되는 것으로서 초고주파 회로와 안테나에서 발생하는 원하지 않는 고조파 성분을 억제시키기 위해 많은 저역통과필터를 대체할 수 있음은 물론 저역통과필터에 비하여 적은 면적에 형성할 수 있으며, 필터의 개수를 증가시켜 스커트 특성이 우수한 저역통과필터로 구성할 수 있으며, 안테나에 적용할 경우에 원하지 않는 고조파 성분의 방사를 억제하여 효율을 증가시킨다.
마이크로스트립, 전송선로, 필터, 링커패턴, 공진패턴,
Description
도 1a 내지 도 1d는 필터의 회로 구성을 보인 도면.
도 2a 내지 도 2f는 마이크로스트립 라인을 이용하여 형성한 필터의 패턴을 보인 도면.
도 3은 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로의 제 1 실시 예의 구성을 보인 사시도.
도 4는 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로의 제 1 실시 예의 등가 회로도.
도 5는 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로의 제 1 실시 예의 특성을 측정한 결과를 보인 그래프.
도 6a 및 도 6b는 종래의 안테나 및 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로를 적용한 안테나의 구성을 보인 도면.
도 7은 종래의 안테나 및 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로를 적용한 안테나의 특성을 측정한 결과를 보인 그래프.
도 8은 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로의 제 2 실시 예의 구성을 보인 도면.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예의 특성을 측정한 결과를 보인 그래프.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시 예의 구성을 보인 도면.
도 13은 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시 예의 특성을 측정한 결과를 보인 그래프.
본 발명은 마이크로스트립 전송선로 상에 소정의 필터를 형성하여 불필요한 대역의 주파수 성분이나 고조파 성분을 제어하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로에 관한 것이다.
일반적으로 소정의 신호를 처리하는 회로를 구성함에 있어서 처리하는 신호에 불필요한 주파수 성분이나 고조파 성분이 포함되어 있을 경우에 이를 제거해야 된다. 불필요한 주파수 성분이나 고조파 성분을 제거하는 방법으로는 통상적으로 필터를 사용하고 있다.
상기 필터는 통상적으로 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 조합하여 원하는 주파수의 신호를 제거하는 것으로서 도 1a에 도시된 저역통과필터와, 도 1b에 도시된 고역통과필터와, 도 1c에 도시된 대역통과필터와, 도 1d에 도시된 대역저지필터 등이 알려져 있고, 이들 필터의 구성은 여러 가지로 변형하여 구성할 수도 있다.
이러한 필터들을 구성함에 있어서, 럼프드 엘레멘트(lumped element)를 이용하는 것은 리드 타입이나 SMD(Surface Mount Devices) 타입의 인덕터 및 커패시터 를 기판에 납땜하는 것으로서 인덕터 및 커패시터의 기본적인 주파수 특성을 이용하여 원하는 주파수의 신호를 제거하거나 통과시키는 것이다. 즉, 인덕터 및 커패시터의 조합으로 공진현상이 발생하게 되고, 그 발생한 공진현상으로 인하여 원하는 주파수 대역의 신호가 통과하거나 또는 억제되는 것으로서 비교적 낮은 주파수의 신호에서 필요한 신호를 통과시키고, 필요없는 신호를 제거하는데 많이 사용된다.
그러나 상기 럼프드 엘레멘트를 이용하는 것은 인덕터 및 커패시터를 기판에 납땜해야 되므로 신뢰성이 나쁘고, 수 ㎓의 주파수 대역에서는 필터의 크기가 커짐은 물론 자기공진 주파수로 인하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
그리고 필터를 구성하는 다른 하나로는 마이크로스트립 라인과 같은 분포 엘레멘트(distributed element)를 이용하는 것으로서 유전체 기판에 도 2a에 도시된 바와 같은 패턴의 저역통과필터와, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같은 패턴의 대역통과필터와, 도 2d에 도시된 바와 같은 패턴의 고역통과필터와, 도 2e 및 도 2f에 도시된 바와 같이 대역저지필터 등이 알려져 있다.
상기 분포 엘레멘트를 이용하는 필터들은 각 패턴들간의 커플링과, 공진 및 다중 임피던스 선로들을 연결하는 원리 등을 이용하여 원하는 주파수 대역의 신호를 통과시키고, 불필요한 신호들은 억제하는 것으로서 주로 럼프드 엘레멘트로 구성할 수 없는 초고주파의 신호들을 처리할 경우에 많이 사용하며, 기본적으로는 럼프드 엘레멘트로 구성한 필터와 동일한 등가회로로 해석할 수 있다.
그러나 상기 분포 엘레멘트를 이용하는 필터들은 상기한 럼프드 엘레멘트를 이용하는 필터들보다는 작으나 유전체 기판의 많은 면적을 필요로 하고, 설계하기가 복잡한 문제점이 있었다.
그러므로 본 발명의 목적은 적은 면적으로 필요한 주파수의 신호를 효과적으로 통과시키고, 불필요한 주파수의 신호를 차단하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소정 주파수의 신호를 전송하는 마이크로스트립 전송선로 상에 필터를 형성하여 신호를 필터링하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로는, 배면에 접지패턴이 형성된 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 소정 주파수의 신호를 전송하는 마이크로스트립 전송선로와, 상기 마이크로스트립 전송선로를 식각하여 패턴이 형성되고, 소정 주파수의 신호를 통과 및 차단하는 필터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 필터는, 상기 마이크로스트립 전송선로에 2개 이상 복수개가 형성되는 것으로서 마이크로스트립 전송선로를 상호간에 연결하는 제 1 연결패턴과, 상기 제 1 연결패턴 상에 형성된 제 2 연결패턴과, 상기 제 2 연결패턴에 각기 연결되고, 공진을 발생하며, 상호간에 대칭되게 형성되는 제 1 및 제 2 공진패턴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 연결패턴은 마름모로 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 공진패턴들 각 각은 상기 마이크로스트립 전송선로보다 좁은 폭 및 동일한 방향으로 패턴이 형성되고, 양 단부는 상기 제 1 연결패턴 측으로 절곡되어 절곡 단부와 상기 제 1 연결패턴의 사이에 소정의 간격이 유지되게 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 1 및 제 2 공진패턴들 각각은, 내부가 비어있는 사각형의 패턴으로 형성하거나, 내부가 비어있는 사각형의 패턴을 형성하고, 그 사각형 내에는 내부가 비어있는 삼각형의 패턴을 형성하거나 또는 내부가 비어있는 사각형의 패턴을 형성하고, 그 사각형 내에는 내부가 비어있지 않은 삼각형의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 도 3 내지 도 13의 도면을 참조하여 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로의 제 1 실시 예의 구성을 보인 사시도이다. 여기서, 부호 300은 유전체 기판으로서 유전체 기판(300)의 배면 전체에는 접지패턴(310)이 형성되고, 유전체 기판(300)의 상면에는 소정 폭의 마이크로스트립 전송선로(320)가 형성된다.
부호 330은 상기 마이크로스트립 전송선로(320)를 식각하여 형성한 필터이다. 상기 필터(330)는, 제 1 및 제 2 마이크로스트립 전송선로(320a, 320b)를 상호간에 연결하고 저주파의 신호들이 통과하게 하는 제 1 연결패턴(331)과, 상기 제 1 연결패턴(331)에 형성된 마름모 형상의 제 2 연결패턴(333)과, 상기 제 2 연결패턴(333)에 연결되고, 상기 마이크로스트립 전송선로(320)보다 좁은 폭 및 동일한 방 향으로 형성되고, 양 단부가 상기 제 1 연결패턴(331) 측으로 절곡되어 제 1 연결패턴(331)과 소정의 간격을 유지하며, 상호간에 대칭되게 형성된 제 1 및 제 2 공진패턴(335)(337)으로 구성된다.
상기 필터(330)를 등가회로로 나타내면 도 4에 도시된 바와 같다. 즉, 연결패턴(331) 및 제 2 연결 패턴(333)이 인덕터(L1, L2)를 형성함과 아울러 연결패턴(331) 및 제 2 연결 패턴(333)과 접지패턴(310)의 사이에 커패시터(C1)(C2)가 형성된다. 그리고 제 1 및 제 2 공진패턴(335)(337)이 각기 인덕터(L3, L4)(L5, L6)를 형성하고, 제 1 및 제 2 공진패턴(335)(337)의 절곡부의 단부와 연결패턴(331)의 사이에 형성되는 공간이 커패시터(C3, C4)(C5, C6)를 형성하게 된다.
이러한 본 발명은 마이크로스트립 전송선로(320)상에 필터(330)를 삽입함으로써 슬로우 웨이브(slow wave) 특성을 갖게 된다.
본 발명의 필터(330)가 구비된 마이크로스트립 전송선로(320)의 특성을 측정한 결과 도 5에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다. 상기 도 5에 도시된 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 저주파 대역의 신호를 원활하게 통과시키고, 특정 대역의 주파수는 통과시키지 않고, 억제하는 것으로서 저역통과필터 또는 대역저지필터로 동작한다.
도 6a는 종래의 안테나를 보인 도면이다. 여기서, 부호 600은 소정의 신호를 송신 및 수신하는 패치이고, 부호 610은 상기 패치(600)를 통해 송신 및 수신하는 신호를 전송하는 마이크로스트립 전송선로이다.
이러한 안테나에 있어서, 도 6b에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 전송선 로(610)의 사이에 본 발명의 필터(330)를 삽입하고, 반사계수를 측정하여 도 7에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다.
도 7에서와 같이 본 발명 및 종래의 안테나는 모두 기본적으로 12㎓에서 동작하나 종래의 안테나는 24㎓ 및 28㎓에서 고조파 성분이 발생하였다. 그러나 본 발명의 안테나는 24㎓ 및 28㎓의 고조파 성분이 제거됨을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로의 제 2 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시 예는 마이크로스트립 전송선로(800)에 두 개의 필터(300)를 삽입하여 구성하고, 반사계수 및 삽입손실을 측정하여 도 9에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다.
상기 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시 예는 하나의 필터(330)만을 사용한 제 1 실시 예보다 스커트(skirt) 특성이 개선되었음을 확인하였다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3 실시 예는 마이크로스트립 전송선로(1000a, 1000b)의 사이에 그 전송선로(1000a, 1000b)를 상호간에 연결하는 제 1 연결패턴(1010)을 형성하고, 상기 제 1 연결패턴(1010)의 중간부에 그 제 1 연결패턴(1010)과 직교되게 제 2 연결패턴(1020)을 형성하며, 제 2 연결패턴(1020)의 단부에는 내부가 비어있는 사각형의 제 1 및 제 2 공진패턴(1030)(1040)을 형성하였다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시 예는 마이크로스트립 전송선로(1100a, 1100b)의 사이에 그 전송선로(1100a, 1100b)를 상호간에 연결하는 제 1 연결패턴(1110)을 형성하고, 상기 제 1 연결패턴(1110)의 중간부에 그 제 1 연결패턴(1110)과 직교되게 제 2 연결패턴(1120)을 형성하며, 상기 제 2 연결패턴(1120)의 단부에는 내부가 비어있는 사각형의 패턴과, 상기 사각형의 패턴 내에 내부가 비어있는 삼각형의 패턴으로 이루어지는 제 1 및 제 2 공진패턴(1130)(1140)을 형성하였다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 5 실시 예는 마이크로스트립 전송선로(1200a, 1200b)의 사이에 그 전송선로(1200a, 1200b)를 상호간에 연결하는 제 1 연결패턴(1210)을 형성하고, 상기 제 1 연결패턴(1210)의 중간부에 그 제 1 연결패턴(1210)과 직교되게 제 2 연결패턴(1220)을 형성하며, 상기 제 2 연결패턴(1220)의 단부에는 내부가 비어있는 사각형의 패턴과, 상기 사각형의 패턴 내에 삼각형의 패턴으로 이루어지는 제 1 및 제 2 공진패턴(1230)(1240)을 형성하였다.
이러한 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시 예의 특성을 측정한 결과 도 13에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다. 상기 도 13에 도시된 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 제 3 내지 제 5 실시 예는 상기한 제 1 실시 예와 마찬가지로 저주파 대역의 신호를 원활하게 통과시키고, 특정 대역의 주파수는 통과시키지 않고, 억제하는 것으로서 저역통과필터 또는 대역저지필터로 동작한다.
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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 마이크로스트립 전송선로에 필터를 삽입하여 필요 없는 주파수의 신호는 제거하고, 필요로 하는 주파수의 신호만을 통과시키는 것으로서 초고주파 회로와 안테나에서 발생하는 원하지 않는 고조파 성분을 억제시키기 위해 많은 저역통과필터를 대체할 수 있음은 물론 저역통과필터에 비하여 적은 면적에 형성할 수 있으며, 또한 필터의 개수를 증가시켜 스커트 특성이 우수한 저역통과필터로 구성할 수 있으며, 안테나에 적용할 경우에 원하지 않는 고조파 성분의 방사를 억제하여 효율을 증가시킬 수 있다.
Claims (8)
- 배면에 접지패턴이 형성된 유전체 기판;상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 미리 설정된 주파수의 신호를 전송하는 마이크로스트립 전송선로; 및상기 마이크로스트립 전송선로를 식각하여 미리 설정된 주파수의 신호를 통과시키는 패턴이 형성된 필터를 포함하는 마이크로스트립 전송선로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터는;상기 마이크로스트립 전송선로에 2개 이상 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터는;마이크로스트립 전송선로를 상호간에 연결하는 제 1 연결패턴;상기 제 1 연결패턴 상에 형성된 제 2 연결패턴;상기 제 2 연결패턴에 각기 연결되고, 공진을 발생하며, 상호간에 대칭되게 형성되는 제 1 및 제 2 공진패턴으로 구성됨을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 연결패턴은;마름모로 형성되는 것을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진패턴들 각각은;상기 마이크로스트립 전송선로보다 좁은 폭 및 동일한 방향으로 패턴이 형성되고, 양 단부는 상기 제 1 연결패턴 측으로 절곡되어 절곡 단부와 상기 제 1 연결패턴의 사이에 미리 설정된 간격이 유지되게 구성된 것을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진패턴들 각각은;내부가 비어있는 사각형의 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진패턴들 각각은;내부가 비어있는 사각형의 패턴을 형성하고, 그 사각형 내에는 내부가 비어있는 삼각형의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진패턴들 각각은;내부가 비어있는 사각형의 패턴을 형성하고, 그 사각형 내에는 내부가 비어 있지 않은 삼각형의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 필터가 구비된 마이크로스트립 전송선로.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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| FPAY | Annual fee payment |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |