KR100638642B1 - 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기 - Google Patents

결합전송선로를 이용한 유전체 공진기 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 유전체 공진기의 결합부로 자기적 결합이 강한 결합전송선로를 사용함으로써 저전압의 제어전압 입력시 공진 신호의 품질계수를 향상시키고, 그를 이용하여 전압제어 발진기로부터 출력되는 발진 신호에 위상잡음 및 불요잡음이 발생되는 것을 방지하기 위한, 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 있어서, 자기적 결합을 이용하여 공진 신호의 품질계수 저하를 방지할 수 있도록 서로 다른 폭을 갖는 대향하는 제1 및 제2 결합전송선로를 포함하여 이루어지되, 상기 제2 결합전송선로의 일단이 발진소자의 입력단에 연결되는 결합전송선로부; 상기 제2 결합전송선로 측에 위치하여 상기 제2 결합전송선로와의 연동을 통하여 특정 주파수의 신호를 공진시키기 위한 유전체 공진소자; 상기 제1 결합전송선로의 다른 일단에 연결되어, 인가된 가변전압에 따라 상기 제 2 결합전송선로의 특성 임피던스를 변화시켜 공진 주파수를 가변시키기 위한 공진 주파수 가변수단; 및 상기 제1 결합전송선로에 연결되어 있으며, 상기 공진 주파수 가변수단에 가변전압을 인가하기 위한 가변전압 인가수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 전압제어 발진기 등에 이용됨.
유전체 공진기, 결합전송선로, 전압제어 발진기, 품질계수, 위상잡음, 불요잡음, 저전압 입력

Description

결합전송선로를 이용한 유전체 공진기{Dielectric resonator device using coupled microstrip line}
도 1은 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 구성도,
도 2는 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기에서 유전체 공진부의 등가 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기 및 그를 이용한 전압제어 발진기의 일실시예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기의 등가 회로도,
도 5는 제어전압이 1V인 경우 종래의 전압제어 발진기와 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 위상잡음 특성을 비교하기 위한 도면,
도 6은 제어전압이 6V인 경우 종래의 전압제어 발진기와 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 위상잡음 특성을 비교하기 위한 도면,
도 7은 제어전압이 11V인 경우 종래의 전압제어 발진기와 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 위상잡음 특성을 비교하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
310 : 유전체 공진기 311 : 유전체 공진소자
312 : 결합전송선로부 313 : 바랙터 다이오드(VD)
314 : 가변전압 인가부 315 : 제 1 결합전송선로
316 : 제 2 결합전송선로 320 : 발진소자
330 : 전압 인가부 340 : 신호 피드백부
350 : 출력단 매칭부
본 발명은 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전체 공진기의 결합부로 자기적 결합이 강한 결합전송선로를 사용함으로써 저전압의 제어전압 입력시 공진 신호의 품질계수를 향상시키고, 그를 이용하여 전압제어 발진기로부터 출력되는 발진 신호에 위상잡음 및 불요잡음이 발생되는 것을 방지하기 위한, 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 관한 것이다.
본 발명에서 유전체 공진기란, 공진 신호를 발생시키는 신호원인 유전체 공진소자와 가변전압을 인가받아 상기 유전체 공진소자로부터의 공진 신호 주파수를 가변시켜 주는 결합부를 포함하는 공진기를 말한다.
또한, 본 발명에서 전압제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator) 란, 입력전압을 조절하여 출력주파수 자체를 바꿀 수 있는 발진 회로로서, 직류(DC) 바이어스를 조정하거나 별도의 제어전압(control voltage)을 만들어서 그 전압을 조절함으로써 출력 주파수를 변화시킬 수 있는 발진기를 말한다.
채널을 가지는 무선통신망에서는 경우에 따라 발진기가 여러 주파수를 만들어내야 하는 경우가 많기 때문에, 단순한 오실레이터(Oscillator)보다는 조절이 가능한 전압제어 발진기(VCO)를 사용하는 경우가 많다.
또한, 발진기의 발진 주파수는 공진기의 공진 주파수에 종속되므로 공진 주파수를 외부에서 인위적으로 변화시키게 되면, 발진기의 발진 주파수도 공진 주파수에 따라 변하게 되며, 이것이 바로 전압제어 발진기의 원리이다.
이 때, 사용되는 공진기로는 엘씨(LC) 공진기, 유전체 공진기, "Yittrium Iron Garnet"(YIG :Y2Fe2(FeO3)3) 등 여러 가지 종류가 있는데, 이 중 유전체 공진기는 가격이 저렴하고 높은 품질계수(Q) 값을 가지므로 상당히 많이 이용되고 있다.
도 1은 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기는 유전체 공진소자(DR)와 상기 유전체 공진소자를 사이에 두고 대칭을 이루며 구비되는 두 개의 단일전송선로(single microstrip line)를 이용하여 공진 주파수를 발생시켜 주는 유전체 공진기(110), 게이트단을 통해 상기 유전체 공진기(110)로부터의 공진 신호를 입력받아 그에 상응하는 주파수 대역의 신호를 발진시키는 HEMT(High Electron Mobility Transistor)(120), 상기 HEMT(120)의 드레인단에 바이어스 전압을 인가하는 전압 인가부(130), 상기 HEMT(120)의 소오스단과 연결되어 유전체 공진부(110)로터 입력받은 공진 신호를 피드백시키는 피드백부(140), 및 상기 HEMT(120)로부터 출력되는 발진 신호의 임피던스를 매칭시키기 위한 출력단 매칭부(150)를 포함한다.
여기서, 상기 유전체 공진기(110)는 두 개의 병렬형 단일전송선로와 함께 특정 주파수의 공진을 유도하는 유전체 공진소자, 상기 유전체 공진소자와 병렬결합을 이루며 각각 바랙터 다이오드 및 HEMT(120)의 게이트단과 연결되어 있는 두 개의 단일전송선로, 상기 유전체 공진부(110)의 공진 주파수를 가변시키기 위한 바랙터 다이오드(VD : Varactor Diode), 상기 바랙터 다이오드의 커패시턴스를 변화시키기 위해 가변전압을 인가하는 가변전압 인가부, 및 HEMT(120)의 게이트단과 연결된 단일전송선로의 입력 임피던스를 매칭하기 위한 50옴 저항을 포함한다.
여기서, 상기 두 개의 단일전송선로는 상기 유전체 공진소자의 중심에서부터 상기 발진소자(120)의 게이트단까지의 길이가 공진 신호 주파수의 1/4 파장이 되도록 설계되며, 그렇게 함으로써 상기 바랙터 다이오드(VD)의 커패시턴스가 인덕턴스로 변환되고, 도 2에 도시된 바와 같이 바랙터 다이오드를 인덕터로 등가화할 수 있는 것이다.
도 2는 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기에서의 유전체 공진기의 등가 회로도로서, 여기서 R, L, C로 이루어진 공진회로는 유전체 공진기를 의미하며, 가변 인덕터는 바랙터 다이오드를 의미한다.
또한, 도 1에서의 유전체 공진기와 단일전송선로와의 거리 즉, S 값에 의해 유전체 공진기와 인덕터와의 결합계수(1:N)가 결정된다.
도 1과 도 2를 참조하여 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 동작원리를 살펴보면 다음과 같다.
유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기는 유전체 공진기에 포함되는 바랙터 다이오드에 입력되는 제어전압의 가변으로 인하여 바랙터 다이오드의 커패시턴스가 변화하는데, 일반적으로 가변전압이 낮은 경우에는 상기 바랙터 다이오드의 커패시턴스가 큰 값을 갖고, 가변전압이 높을 경우에는 상기 바랙터 다이오드의 커패시턴스가 작은 값을 갖는다.
이러한 바랙터 다이오드의 커패시턴스는 유전체 공진기와 HEMT 사이의 길이가 발진 주파수 파장의 1/4 파장인 전송선로와 연결되어 있을 경우 인덕턴스로 변화되며, 도 2에서와 같이 가변전압에 따라 변화하는 가변 인덕터로 나타낼 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 도 1의 유전체 공진기는 도 2의 R, L, C 공진회로로 등가화할 수 있으며, 유전체 공진기와 단일전송선로 사이의 거리 S에 의해 결합계수(1:N)가 결정되는 것이다.
따라서, 도 1의 바랙터 다이오드에 인가되는 전압이 가변되면 도 2의 가변 인덕터가 변화하게 되고, 그에 따라 결합계수(1:N) 역시 변화된다. 그러면, 도 2의 R, L, C 공진회로의 공진 주파수가 상향변환되어 결과적으로 종래의 병렬형 유전체 공진기의 주파수가 전기적으로 튜닝되는 것이다.
그러나, 이러한 유전체 공진기의 전기적 튜닝은 공진회로의 품질계수(Q factor)를 감소시키는 원인이 되며, 특히 바랙터 다이오드의 가변전압이 낮을수록 커패시턴스가 커지기 때문에 공진회로의 품질계수 감소는 더욱 심하게 나타난다.
여기서, 상기 품질계수(Q)는 두 가지의 의미로 사용될 수 있으며, 첫 번째는 인덕터에서 에너지 저장에 대한 손실의 정도를 나타내는 값으로서, 품질계수가 클수록 순수한 인덕터 성분을 가지는 것을 의미하며, 두 번째는 공진기나 발진기에서처럼 특정 주파수 스펙트럼에 샤프하게 에너지가 뜨는 경우, 그 파형의 에너지 집중도를 표현할 때 사용되는 지표로서, 품질계수가 높다는 것은 에너지가 샤프하게 집중된다는 의미가 되는 것이다.
상기에 언급한 품질계수의 두 가지 의미는 결과적으로 동일한 의미이며, 넓게 보면 공진기나 발진기에서 공진 또는 발진 신호의 주파수 특성과 관련된 지표가 되는 것으로서 품질계수가 감소하면 공진 또는 발진 신호의 주파수 특성이 나빠지는 것을 의미한다.
따라서, 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기에서는 공진회로의 품질계수의 감소로 인하여 발진기의 발생 주파수 근처에서 위상잡음이 증가하고, 불요잡음 특성이 나타나는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 유전체 공진기의 결합부로 자기적 결합이 강한 결합전송선로를 사용함으로써, 저전압의 제어전압 입 력시 공진 신호의 품질계수를 향상시키고, 그를 이용하여 전압제어 발진기로부터 출력되는 발진 신호에 위상잡음 및 불요잡음이 발생되는 것을 방지하기 위한, 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 있어서, 자기적 결합을 이용하여 공진 신호의 품질계수 저하를 방지할 수 있도록 서로 다른 폭을 갖는 대향하는 제1 및 제2 결합전송선로를 포함하여 이루어지되, 상기 제2 결합전송선로의 일단이 발진소자의 입력단에 연결되는 결합전송선로부; 상기 제2 결합전송선로 측에 위치하여 상기 제2 결합전송선로와의 연동을 통하여 특정 주파수의 신호를 공진시키기 위한 유전체 공진소자; 상기 제1 결합전송선로의 다른 일단에 연결되어, 인가된 가변전압에 따라 상기 제 2 결합전송선로의 특성 임피던스를 변화시켜 공진 주파수를 가변시키기 위한 공진 주파수 가변수단; 및 상기 제1 결합전송선로에 연결되어 있으며, 상기 공진 주파수 가변수단에 가변전압을 인가하기 위한 가변전압 인가수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기 및 그를 이용한 전압제어 발진기의 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기는 유전체 공진기(310), 발진소자(320), 전압 인가부(330), 피드백부(340), 및 출력단 매칭부(350)를 포함한다.
먼저, 본 발명에서 가장 큰 특징을 가지는 유전체 공진기(310)를 상세히 살펴보도록 하자.
도 3에 도시된 바와 같이, 유전체 공진기(310)는 유전체 공진소자(311), 결합전송선로부(312), 바랙터 다이오드(313), 가변전압 인가부(314)를 포함하며, 결합전송선로의 자기적 결합을 이용하여 품질계수가 향상된 공진 신호를 발생시키는 역할을 한다.
여기서, 상기 유전체 공진소자(311)는 결합전송선로부(312)와 연동하여 특정 주파수의 신호를 공진시키는 역할을 한다.
이 때, 상기 유전체 공진소자(311)는 주로 원통 모양으로 이루어져 있으며, 전송선로 옆에 적당한 위치에 배치함으로써 전송선로와 함께 특정 주파수의 공진을 유도하는 역할을 하며, 온도 안정성이 좋고 높은 품질계수(Q) 값을 얻을 수 있기 때문에 고주파 발진기 설계시 주로 이용된다.
또한, 상기 결합전송선로부(312)는 자기적 결합을 이용하여 공진 신호의 품질계수 저하를 방지하는 역할을 하며, 제 1 결합전송선로(315)와 제 2 결합전송선로(316)로 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 결합전송선로(315)는 입력단이 바랙터 다이오드(313)와 연결되며, 일면이 상기 제 2 결합전송선로(316)와 소정 거리만큼 이격되어 위치하고 타면이 상기 가변전압 인가부(314) 쪽에 위치한다. 그리고, 도 3에 명백히 도시되어 있듯이, 제2 결합전송선로(316)는 제1 결합전송선로(315)보다 폭이 작은(두께가 얇은) 것을 특징으로 합니다.
또한, 상기 제 2 결합전송선로(316)는 입력단이 50옴 저항과 연결되고 출력단이 상기 발진소자(320)의 입력단과 연결되며, 일면이 상기 유전체 공진소자(311) 쪽에 위치하고 타면이 상기 제 1 결합전송선로(315)와 소정 거리만큼 이격되어 위치한다.
한편, 상기 바랙터 다이오드(313)는 가변전압을 인가받아 상기 결합전송선로부(312)의 특성 임피던스를 변화시켜 공진 주파수를 가변시키는 역할을 하는 공진 주파수 가변수단으로서, 본 발명에서는 가장 일반적인 공진 주파수 가변수단인 바랙터 다이오드를 예를 들어 설명하였으나 그에 한정되지 않으며, 상기 공진 주파수 가변수단은 공진기 및 발진기의 설계시 그 특성에 따라 다른 소자를 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.
여기서, 상기 바랙터 다이오드(314)는 전압을 역방향으로 가했을 경우에 다이오드가 가지고 있는 캐패시턴스(접합용량)가 변화하는 특성을 이용하여, 전압의 변화에 따라 공진 주파수를 변화시키는 소자로서, 이러한 바랙터 다이오드(314)에서는 가변전압과 캐패시턴스가 반비례 관계를 이룬다. 즉, 가변전압을 높이면 캐패 시턴스가 작아지고 가변전압을 낮추면 캐패시턴스가 커지는 것이다.
상기가변전압 인가부(314)는 상기 바랙터 다이오드(313)에 가변전압을 인가하는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기에서 유전체 공진기를 제외한 나머지 부분을 상기 유전체 공진기와 연계하여 설명하도록 한다.
상기 발진소자(320)는 상기 유전체 공진기(310)로부터의 공진 신호를 입력받아 그에 상응하는 주파수 신호를 발진시키는 역할을 한다.
이 때, 본 발명의 일예에서는 상기 발진소자(320)로 HEMT(High Electron Mobility Transistor ; 고전자 이동도 트랜지스터)를 사용하였으나, 그에 한정되지 않고 소자 특성에 따라 FET(Field Effect Transistor ; 전계효과 트랜지스터), BJT(Bipola Junction Transistor ; 이종접합 트랜지스터) 등의 능동소자를 사용하거나 건(Gunn) 다이오드, 임팻(IMPATT) 다이오드 등의 능동소자 역할을 하는 다이오드를 사용할 수도 있다.
본 발명에서 사용한 발진소자(320) 즉, HEMT는 게이트단을 통해 공진 신호를 입력받고, 드레인단을 통해 바이어스 전압을 인가받으며, 소오스단을 통해 공진 신호가 정상상태에 도달할 때까지 신호를 피드백시키는 역할을 한다.
여기서, 정상상태란 스테디(steady) 즉, 일정하게 정해진 주파수 및 크기를 가지는 사인파 신호를 내보내고 있는 상태를 말하며, 발진소자(320)가 이러한 정상 상태에 도달함으로써 특정 주파수의 신호가 발진되는 것이다.
그리고, 상기 전압 인가부(330)는 상기 발진소자(320)의 드레인단과 연결되어 상기 발진소자(320)를 구동시키기 위한 바이어스 전압을 인가하는 역할을 하며, 상기 피드백부(340)는 상기 발진소자(320)의 소오스단과 연결되어 상기 발진소자(320)가 정상상태에 도달할 때까지 게이트단을 통해 입력되는 공진 신호를 계속 피드백시키는 역할을 한다.
한편, 상기 출력단 매칭부(350)는 상기 발진소자(320)로부터 출력되는 발진 신호의 임피던스를 출력단과 매칭시키는 역할을 한다.
전술한 상기 발진소자(320), 전압 인가부(330), 피드백부(340), 및 출력단 매칭부(350)는 일반적인 전압제어 발진기의 회로와 동일하게 동작하므로 더 이상의 상세 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기의 등가 회로도를 나타낸 것으로서, R, L, C로 구성된 공진회로는 도 3의 유전체 공진소자(311), VD는 바랙터 다이오드(313), L1은 제 1 결합전송선로(315), L2는 제 2 결합전송선로(316)에 대한 등가회로를 나타낸 것이다.
도 3과 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 저전압의 제어전압이 인가되는 경우의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 3에서 가변전압 인가부(314)를 통해 낮은 제어전압이 바랙터 다이오드(313)로 인가되면 그를 인가받은 바랙터 다이오드(313)는 커패시턴스가 커지게 된 다.
그러면, 상기 바랙터 다이오드(313)와 연결되는 제 1 결합전송선로(315)의 특성 임피던스가 작아지는데, 이는 전송선로의 집중소자(Lumped element) 등가 모델에서 특성 임피던스는 커패시턴스의 제곱근에 반비례하는 특성이 있기 때문이다.
상기와 같이, 바랙터 다이오드(313)와 연결된 제 1 결합전송선로(315)의 특성 임피던스가 작아지면, 전송선로의 특성 임피던스와 결합계수가 반비례 관계이기 때문에 도 4에서의 제 1 결합계수(1:N1)가 커지게 된다.
그리고, 상기 제 1 결합계수(1:N1)가 커지면 유전체 공진소자(311)와 인접하여 위치하는 제 2 결합전송선로(316)의 특성 임피던스가 커지게 되며, 그에 따라 상기 제 2 결합전송선로(316)와 상기 유전체 공진소자(311)와의 결합계수인 제 2 결합계수(1:N2)가 작아진다.
상기 제 2 결합계수(1:N2)가 작아지면 유전체 공진소자(311)에서 부하로 걸리는 일련의 회로들과의 전자계적 결합이 작아지게 되므로, 상기 유전체 공진소자(311)의 품질계수(Q)가 저하되는 것이 방지되는 것이다.
따라서, 상기와 같은 이유로 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진 전압제어 발진기에 낮은 제어전압을 인가할 때 위상잡음 및 불요잡음 특성이 개선되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기에 높은 제어전압을 인가하는 경우에는 바랙터 다이오드(311)의 캐패시 턴스가 작아지므로 품질계수에 주는 영향이 작아진다.
따라서, 이 경우에는 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 특성과 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 특성 차이가 거의 없으며, 두 가지 모두 위상잡음 및 불요잡음 특성이 나쁘지 않음을 밝혀둔다.
도 5 내지 도 7은 제어전압에 따른 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기와 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 위상잡음 특성을 비교하기 위한 도면이다.
여기서, 상기 도 5 내지 도 7의 전압제어 발진기의 특성 측정시 사용된 유전체 공진소자, 제 1 결합전송선로, 제 2 결합전송선로의 특성은 다음과 같다.
상기 유전체 공진소자는 유전율이 27.9이며, 지름이 6.5mm, 두께가 2.88mm인 공진소자를 사용하였다.
그리고, 제 1 결합전송선로는 구리(동박, copper) 재질로서, 길이와 폭이 8.9mm, 0.88mm인 전송선로를 사용하였으며, 상기 제 2 결합전송선로는 구리(동박, copper) 재질로서, 길이와 폭이 8.9mm, 0.36mm인 전송선로를 사용하였다.
그러나, 상기에 언급한 유전체 공진소자, 제 1 결합전송선로, 제 2 결합전송선로의 특성, 재질, 길이, 및 폭 등은 이에 한정되지 않고, 상황에 따라 얼마든지 변경 가능함을 밝혀둔다.
또한, 이 때 상기 제 1 결합전송선로와 상기 제 2 결합전송선로의 길이는 발진 주파수 파장의 1/2 정도에서 결정되며, 그 길이가 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다. 즉, 상기 제 1 결합전송선로와 상기 제 2 결합전송선로의 길이는 공진기 및 발진기의 설계시 특성을 향상시킬 수 있는 방향으로 설계자가 얼마든지 변경할 수 있음을 밝혀둔다.
도 5는 제어전압이 1V인 경우의 특성을 비교하기 위한 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 오프셋 주파수 100KHz 이상에서 종래의 전압제어 발진기보다 본 발명에 따른 전압제어 발진기가 10dB 이상의 위상잡음 특성이 개선되었음을 알 수 있다.
도 6은 제어전압이 6V인 경우의 특성을 비교하기 위한 도면으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 오프셋 주파수 100KHz 이상에서 종래의 전압제어 발진기보다 본 발명에 따른 전압제어 발진기가 5dB 이상의 위상잡음 특성이 개선되었음을 알 수 있다.
도 7은 제어전압이 11V인 경우의 특성을 비교하기 위한 도면으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 종래의 전압제어 발진기와 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 위상잡음 특성은 거의 비슷함을 알 수 있다.
그 이유는 전술한 바와 같이, 제어전압이 높아지면 바랙터 다이오드의 커패시턴스가 작아지므로 종래의 병렬형 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기와 본 발명에 따른 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기가 모두 캐패시턴스로 인한 품질계수에 영향을 거의 받지 않기 때문이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 유전체 공진기의 결합회로로 자기적 결합이 강한 결합전송선로를 사용함으로써, 저전압의 제어전압 입력시 유전체 공진기의 품질계수 감소를 억제할 수 있는 효과가 있다.
그에 따라 본 발명은 상기 유전체 공진기를 이용한 전압제어 발진기의 발진 주파수 근처에서 위상잡음 및 불요잡음이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기에 있어서,
    자기적 결합을 이용하여 공진 신호의 품질계수 저하를 방지할 수 있도록 서로 다른 폭을 갖는 대향하는 제1 및 제2 결합전송선로를 포함하여 이루어지되, 상기 제2 결합전송선로의 일단이 발진소자의 입력단에 연결되는 결합전송선로부;
    상기 제2 결합전송선로 측에 위치하여 상기 제2 결합전송선로와의 연동을 통하여 특정 주파수의 신호를 공진시키기 위한 유전체 공진소자;
    상기 제1 결합전송선로의 다른 일단에 연결되어, 인가된 가변전압에 따라 상기 제 2 결합전송선로의 특성 임피던스를 변화시켜 공진 주파수를 가변시키기 위한 공진 주파수 가변수단; 및
    상기 제1 결합전송선로에 연결되어 있으며, 상기 공진 주파수 가변수단에 가변전압을 인가하기 위한 가변전압 인가수단
    을 포함하는 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합전송선로부는,
    입력단이 상기 공진 주파수 가변수단과 연결되며, 일면이 상기 제2 결합전송선로와 소정 거리만큼 이격되어 위치하고 타면이 상기 가변전압 인가수단에 연결되는 제1 결합전송선로; 및
    일면이 상기 유전체 공진소자 측에 위치하고 타면이 상기 제1 결합전송선로와 소정 거리만큼 이격되어 위치하며, 일단이 상기 발진 소자의 입력단에 연결되는 상기 제2 결합전송선로
    를 포함하는 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 결합전송선로의 폭이 상기 제1 결합전송선로의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진 주파수 가변수단은,
    바랙터 다이오드(Varactor Diode)인 것을 특징으로 하는 결합전송선로를 이용한 유전체 공진기.
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