KR100714048B1 - 고주파 회로장치 및 송수신 장치 - Google Patents

Abstract

평행한 적어도 2개의 평면 도체 사이를 전파하는 불요파(不要波)를 저지하는 불요파 전파 저지회로를, 복수단의 공진기(8),(9)와 각 단의 공진기 사이를 접속하는 전송선로(7A),(7B)로 이루어지는 대역저지 필터로 구성한다. 상기 각 단의 공진기는 근본부(root portion)로부터 2개의 소용돌이형상 선로가 서로 평행하게 연장되며, 또한 선단끼리가 접속되어 이루어지고, 각 공진기(8),(9)의 근본부를 2개의 전송선로(7A),(7B)의 복수 부위에 각각 접속함과 아울러, 각 공진기(8),(9)를 근본부인 단락부(8S),(9S)에서 단락한다.

고주파 회로장치, 송수신 장치, 공진기, 전송선로, 단락부

Description

고주파 회로장치 및 송수신 장치{HIGH FREQUENCY CIRCUIT DEVICE AND TRANSMITTING/RECEIVING DEVICE}

본 발명은 2개의 평행한 평면 도체를 갖는 도파로나 공진기 등의 고주파 회로장치 및 그것을 구비한 송수신 장치에 관한 것이다.

유전체판의 한쪽 면에 거의 전면의 접지전극을 형성하고, 다른쪽 면에 코플래너를 형성한 그라운디드 코플래너 라인(grounded coplanar line)이나, 유전체판의 한쪽 면에 접지전극을 형성하고, 다른쪽 면에 슬롯을 형성한 그라운디드 슬롯 선로(grounded slot line)나, 유전체판의 양면에, 유전체판을 사이에 두고 대향하는 슬롯을 형성한 평면 유전체 선로(PDTL) 등의 각종 전송선로가 마이크로파대나 밀리미터파대에 있어서의 전송선로로서 사용되고 있다.

이들 전송선로는 모두 2개의 평행한 평면 도체를 포함하는 구조이기 때문에, 예를 들면 선로의 입출력부나 벤드(bend) 등에서 전자계가 흐트러지면, 이른바 패럴렐 플레이트 모드(parallel-plate mode) 등의 스퓨리어스 모드의 파(波)가 2개의 평행한 평면 도체간(평행 평면 도체간)에 유기(誘起)되고, 그 스퓨리어스 모드의 파(이하 간단히 "불요파(不要波)"라고 말함)가 평면 도체 사이를 전파한다고 하는 문제가 있었다. 이와 같은 불요파의 전파(누설)가 발생하면, 인접하는 선로 사이에 서 상기 불요파에 의한 간섭이 발생하여, 신호가 리크(leak)하는 등의 문제가 발생한다. 또한, 전송파의 에너지의 일부가 불요파로서 누설하며, 전송파로서 재변환되지 않으므로, 전송손실이 발생한다.

이와 같은 불요파의 전파를 방지하기 위해서, 인덕터부와 용량부를 번갈아 접속해서 2차원 평면상에 배열한 것이 비특허문헌 1에 개시되어 있다. 또한, 도 13A에 나타내는 바와 같이, 2개의 평행 평면 도체를 갖는 도파로를 구성하는 유전체 기판에 평행 평면 도체간을 도통(導通)시키는 복수의 관통구멍(through-hole;11)을 배열한 것이나, 도 13B에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 유전체 기판의 표면측의 평면 도체에, 이면측의 평면 도체와의 사이에 용량을 발생시키는 전극과, 그 전극에 접속되며 인덕터를 구성하는 복수의 선로로 이루어지는 도체 패턴을 사용해서 불요파 전파 저지회로(12)를 구성한 것이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 한편, 도 13 중의 크로스(cross) 기호는 슬롯 라인의 신호전파방향, 파선(波線)은 불요파의 전파 모습을 각각 나타내고 있다.

또한, 상기 불요파 전파 저지회로로서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 소용돌이형상 평행선로형 공진기를 배치한 것이 특허문헌 2에 개시되어 있다.

도 14B는 불요파 전파 저지회로를 형성한 고주파 회로장치의 부분 평면도, 도 14A는 불요파 전파 저지회로의 부분 평면도이다. 유전체 기판(1)의 상하면에는 평면 도체(2)가 형성되어 있다. 평면 도체(2)에는 불요파 전파 저지회로(4)가 형성되어 있다. 이 불요파 전파 저지회로(4)는 도 14A에 나타내는 바와 같이 서로 평행한 2개의 전송선로(7A, 7B)를 구비하며, 전송선로(7A)에 공진기(8)가 접속되어 있 다. 각 공진기(8)는 근본부(root portion)로부터 2개의 소용돌이형상 선로(8A, 8B)가 서로 평행하게 연장되며, 또한 8C로 나타내는 선단끼리가 접속되어 이루어진다. 한편, 도면 중의 화살표 E는 2개의 전송선로 사이에 발생하는 전계 벡터를 나타내고 있다.

이와 같은 전송선로와 공진기의 세트가 도 14B에 나타내는 바와 같이 복수 세트 배치됨으로써 불요파 전파 저지회로(4)가 구성되고 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 2000-101301호 공보

특허문헌 2: 일본국 특허공개 2003-258504호 공보

비특허문헌 1: "NonleakyConductor-Backed CPW Using A Novel 2-D PBG Lattice", 1998APMC

그러나, 상기 관통구멍을 형성한 구조에서는, 그 관통구멍 가공을 위해 공정수가 증대해서 비용이 높아진다. 비특허문헌 1이나 특허문헌 1의 구조에서는 불요파 전파 저지회로의 사이즈가 크기 때문에 웨이퍼 사이즈가 커져서 비용이 높아진다. 또한 특허문헌 2의 구조에서는 불요파 전파 저지가 유효한 대역이 비교적 좁다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은 불요파의 전파를 저지하면서 소형화를 도모하고, 또한 그 불요파 전파 저지대역을 넓게 확보한 고주파 회로장치 및 그것을 구비한 송수신 장치를 제공하는 데 있다.

(1)본 발명의 고주파 회로장치는, 평행한 적어도 2개의 평면 도체와, 이들 2개의 평면 도체 사이를 전파하는 불요파와 결합해서 당해 불요파의 전파를 저지하는 불요파 전파 저지회로로 구성하고, 불요파 전파 저지회로가 복수단의 공진기와 각 단의 공진기 사이를 접속하는 전송선로로 이루어지는 대역저지 필터를 구성하도록 하며, 상기 전송선로를 서로 평행한 2개의 전송선로로 구성하고, 각 단의 공진기는 근본부(root portion)로부터 2개의 소용돌이형상 선로가 서로 평행하게 연장되며, 또한 선단끼리를 접속해서 구성하고, 각 공진기의 근본부를 2개의 전송선로 중 적어도 한쪽의 전송선로의 복수 부위에 각각 접속함과 아울러, 각 공진기를 상기 근본부에서 단락한 구조로 한다.

(2)또한, 본 발명의 고주파 회로장치는, 상기 전송선로상의 파장으로 약 (2n＋1)/4파장(n은 0이상의 정수)의 간격이 되도록, 당해 전송선로에 상기 복수의 공진기를 각각 접속해서 구성한다.

(3)또한, 본 발명의 송수신 장치는, (1) 또는 (2)에 기재된 고주파 회로장치를 신호 전파부 또는 신호 처리부에 형성해서 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

<발명의 효과>

(1)본 발명에 따르면, 2개의 전송선로 중 적어도 한쪽의 전송선로의 도중부위에 2개의 소용돌이형상 선로에 의한 공진기를 형성한 것에 의해, 특허문헌 2에 나타나 있는 불요파 전파 저지회로와 마찬가지로 도체 패턴의 면적을 축소화할 수 있으며, 전체의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가 공진기의 근본부를 단락한 것에 의해, 불요파의 전파가 저지되는 대역폭이 넓어진다.

(2)또한, 본 발명에 따르면, 전송선로상에 접속하는 공진기의 간격을 전송선로상에서 약 (2n＋1)/4파장(n은 0이상의 정수)의 간격으로 하였으므로, 각 공진기의 공진주파수를 중심주파수로 해서 소정 대역을 감쇠시키는 대역저지 필터로서 효과적으로 작용하여, 소정 주파수대역의 불요파의 전파를 효과적으로 억제할 수 있다.

(3)또한, 본 발명에 따르면, (1) 또는 (2)의 고주파 회로장치를 사용해서 송수신 장치를 구성함으로써, 송수신 장치의 유전체 기판에 불요파 전파 저지회로를 형성할 수 있으며, 유전체 기판을 전파하는 불요파를 차단할 수 있다. 그 때문에, 불요파에 의한 전력손실을 억제해서 고효율화할 수 있음과 아울러 불요파에 의한 잡음을 저감할 수 있다. 또한 유전체 기판상에 복수의 선로를 구성하는 경우나, 공진기 등의 소자와 함께 선로를 배치하는 경우에, 선로끼리의 간격이나, 상기 소자와 선로와의 배치간격을 좁히더라도, 선로 사이 또는 선로와 소자 사이에 있어서의 간섭이 확실하게 방지되므로, 전체적으로 소형화된 송수신 장치를 구성할 수 있다.

도 1은 제1의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 주요부의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2는 동(同) 불요파 전파 저지회로의 단위격자 패턴을 나타내는 도면이다.

도 3은 동 불요파 전파 저지회로의 등가회로도이다.

도 4는 고주파 회로장치의 주요부의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 5는 동 고주파 회로장치의 단면도이다.

도 6은 동 고주파 회로장치의 특성도이다.

도 7은 본원발명의 불요파 전파 저지회로의 단위격자 패턴과 종래의 단위격자 패턴의 사이즈 비교를 나타내는 도면이다.

도 8은 제2의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 공진기의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 9는 제3의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 주요부의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 10은 제4의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 주요부의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 11은 제5의 실시형태에 따른 송수신 장치의 분해 사시도이다.

도 12는 동 송수신 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.

도 13은 종래의 불요파 전파 저지회로의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 14는 종래의 불요파 전파 저지회로의 주요부의 평면도이다.

<부호의 설명>

1 : 유전체 기판 2 : 평면 도체

3 : 슬롯 4 : 불요파 전파 저지회로

5 : 실드부재(shield member) 7A, 7B : 전송선로

8A, 8B, 8C : 소용돌이형상 선로 9A, 9B, 9C : 소용돌이형상 선로

8S, 9S : 단락부 8, 9 : 공진기

SA, SB : 선로의 도중부위 SL : 위상기

LU : 단위격자

제1의 실시형태에 따른 고주파 회로장치에 대해서 도 1∼도 7을 참조해서 설명한다.

도 4는 불요파 전파 저지회로를 구비한 고주파 회로장치의 주요부의 외관 사시도, 도 5는 그 고주파 회로장치의 주요부의 단면도이다. 도 4·도 5에 나타내는 바와 같이 유전체 기판(1)의 상면에는 평면 도체(2U), 하면에는 평면 도체(2L)를 각각 형성하고 있다. 또한, 유전체 기판(1)의 상면에는 중심 도체(핫라인(hot line))(3U)를 형성하고 있다. 또한 유전체 기판(1)의 상하면에는 실드부재(5U, 5L)를 형성하고 있다. 이 유전체 기판(1)과, 그 상하면에 형성한 평면 도체(2U, 2L), 중심 도체(3U) 및 실드부재(5U, 5L)에 의해, 그라운디드 코플래너 라인(grounded coplanar line)(이하, "CBCPW"라고 말함)을 구성하고 있다.

이와 같은 평행한 2개의 평면 도체(2U, 2L) 사이에는 패럴렐 플레이트 모드(parallel-plate mode) 등의 불요파가 전파한다. 그래서, 유전체 기판(1)의 상면의 중심 도체(3U)를 사이에 두는 양측의 영역에, 평면 도체(2U)의 패터닝에 의해 불요파 전파 저지회로(4)를 형성하고 있다. 이 불요파 전파 저지회로(4)는 후에 나타내는 바와 같이, 2개의 전송선로의 복수 부위에 공진기를 형성한 것으로, 유전체 기판의 소정 영역을 빈틈없이 채우도록 배치함으로써 구성한 것이다.

한편 평행한 평면 도체(2U, 2L) 사이를 전파하는 불요파가 불요파 전파 저지회로(4)와 결합해서, 그 불요파의 전파를 저지할 뿐만 아니라, 상부의 평면 도체(2U)와 상부의 실드부재(5U)의 내면 사이에 생기는 공간에도 불요파가 전파하지만, 불요파 전파 저지회로(4)는 이들 불요파와도 결합해서, 그 전파를 저지한다.

도 1은 상기 유전체 기판(1)의 부분 상면도, 도 2는 그 주요부의 평면도이다.

이 불요파 전파 저지회로(4)는 2개의 전송선로(7A, 7B)의 복수 부위에 공진기(8, 9)를 형성한 것이다. 즉, 전송선로(7A)의 소정의 도중부위(SA)에, 그 선로(7A)로부터 소용돌이형상이며 평행하게 연장되는 소용돌이형상 선로(8A, 8B)를 평행하게 연장시키고, 그 선단을 8c로 서로 접속하고 있다. 마찬가지로, 전송선로(7B)의 소정의 도중부위(SB)에, 그 선로(7B)로부터 소용돌이형상이며 평행하게 연장되는 소용돌이형상 선로(9A, 9B)를 평행하게 연장시키고, 그 선단을 9c로 서로 접속하고 있다.

이들 공진기(8, 9)는 이른바 헤어핀 공진기(hairpin resonator)를 소용돌이형상으로 함과 아울러 소정의 직사각형 영역에 배치한 것이다. 또한 각 공진기(8, 9)는 전송선로(7A, 7B)의 선로상의 파장으로 거의 1/4파장의 간격이 되도록 전송선로의 도중부위에 각각 형성하고 있다.

도 1에서는 전송선로(7A, 7B)에 각각 3개의 공진기(8, 9)를 접속한 부분만을 나타내었으나, 이들 복수의 공진기로 유전체 기판의 상면과 하면의 소정 영역을 빈틈없이 채우도록 배치함으로써 불요파 전파 전지회로(4)를 구성하고 있다. 구체적으로는, 도 1에 나타낸 전송선로(7A, 7B), 2개의 공진기(8), 2개의 공진기(9)로 이루어지는 단위격자(LU)를 종횡(縱橫)으로 배치하고, 평면 공간을 가능한 한 많은 공진기로 다 채우도록 복수의 전송선로와 복수의 공진기를 배치한다. 이와 같이 2 개의 전송선로의 복수 부위에 공진기를 형성한 것으로, 유전체 기판의 소정 영역을 빈틈없이 채우도록 배치해서 구성한 회로가 도 4에 나타낸 불요파 전파 저지회로(4)이다.

도 3은 도 1, 도 2에 나타낸 불요파 전파 저지회로의 등가회로도이다. 여기에서 SL은 전송선로(7A, 7B) 그 자체이지만, 인접하는 공진기(8-8 사이 또는 9-9 사이)에 존재하는, 입출력간 위상차 90도의 위상기로서 작용한다. 여기에서는 공진기(8, 9)를 각각 LC병렬 공진회로로 나타내고 있다. 이렇게 해서 대역저지 필터를 구성하고 있다. 그 때문에, 공진기(8, 9)는 다음의 관계로 나타나는 공진주파수(fo)를 중심으로 한 주파수대역의 불요파를 반사한다.

fo＝1/{2π

(LC)}

이 불요파 전파 저지회로에 의해 불요파가 반사되면, 그 반사파(불요파)는 상기 CBCPW의 전송모드에 다시 결합한다. 그 때문에, CBCPW의 전송모드가 불요파의 모드로 변환되는 것에 따른, CBCPW의 전송손실을 억제할 수 있다.

여기에서, 소용돌이형상 선로(8A, 8B) 사이의 간격은 유전체 기판의 두께 치수에 대해서 1/10 이하의 값으로 설정하고 있으므로, 소용돌이형상 선로(8A, 8B) 사이에 발생하는 용량은 이 소용돌이형상 선로(8A, 8B)와, 유전체 기판을 사이에 두고 대향하는 면의 도체 사이에 발생하는 용량에 비해서 충분히 큰 값이 된다. 그 결과, 공진기(8)의 커패시터는 소용돌이형상 선로(8A, 8B) 사이에 발생하는 용량에 의해 결정된다. 소용돌이형상 선로(8A, 8B)의 선로간격이 좁아짐에 따라서, 그 소용돌이형상 선로(8A, 8B) 사이의 커패시턴스 성분이 커지므로, 소용돌이형상 선로 (8A, 8B)의 선로간격을 좁게 함으로써, 필요한 공진주파수(fo)를 얻기 위한 공진기(8, 9)를 소형화할 수 있다. 또한, 소용돌이형상 선로(8A, 8B)의 길이가 길어짐에 따라서 인덕턴스 성분이 커짐과 아울러 커패시턴스 성분도 커지므로, 특허문헌 1과 같이 커패시터와 인덕터를 독립해서 증가시키는 경우에 비하여, 공진기(8, 9)의 면적 증가를 억제하면서 커패시터와 인덕터를 증대시킬 수 있다. 따라서 동일 주파수의 불요파를 차단하는 경우에 공진기(8, 9)의 면적을 축소화할 수 있다.

또한, 특허문헌 2에 나타낸 불요파 전파 저지회로와 달리, 소용돌이형상 평행 선로(8A-8B끼리 및 9A-9B끼리)를 단락하는 단락부(8S, 9S)를 형성함으로써 공진기(8, 9)의 근본부를 단락하고 있다.

다음으로, 이 제1의 실시형태에 따른 고주파 회로장치에 형성한 불요파 전파 저지회로의 특성에 대해서 나타낸다.

도 4에 나타낸 고주파 회로장치의 불요파 전파 저지회로를 평가하기 위해서, CBCPW의 포트 #1-#2간의 투과특성을 측정하였다.

도 4에 있어서, 유전체 기판(1)의 폭(W)은 7.4mm, 길이(L)는 9.9mm, 두께 치수(t)는 0.3mm, 비유전율(εr)은 24이다. 상기 길이(L)는 60GHz에 있어서의 6.4파장(λg)에 상당한다. 중심 도체(3U)의 중심으로부터 불요파 전파 저지회로(4)까지의 간격은 275㎛이다. 또한, 단위격자(LU)의 치수는 0.15mm로 하였다.

도 6은 도 4에 나타낸 CBCPW의 2개의 포트 #1-#2간의 투과특성(S21특성)을 측정한 결과이다. 도 6A는 가로축을 주파수, 세로축을 감쇠량으로 하고, 불요파의 전파 저지에 유효한 대역을 나타내고 있다. 도면 중, (1)은 불요파의 발생이 없는 경우의 특성, (2)는 불요파의 발생이 있으며 또한 불요파 전파 저지회로가 존재하지 않는 경우의 특성이다. 또한, (3)은 불요파의 발생이 있으며 또한 제1의 실시형태에서 나타낸 불요파 전파 저지회로(4)를 형성한 경우의 특성, (4)는 그 불요파 전파 저지회로로서, 단락부(8S, 9S)를 형성하지 않은(단락시키지 않은) 경우의 특성이다.

한편, 이 예에서는, 유전체 기판의 한쪽의 면에만 불요파 전파 저지회로를 형성하고, 다른쪽 면에는 연속해서 넓어지는 그라운드 전극을 형성한 경우에 대해서, 그 특성을 나타내고 있다.

이와 같이, 상기 단락부(8S, 9S)를 형성하지 않은 경우에는, 53∼58GHz에서 감쇠량이 적게 억제되어 있으나, 그 대역폭은 5GHz정도로 좁다. 그에 비해서, 상기 단락부(8S, 9S)를 형성한 경우에는, 64GHz부근을 중심으로 하는 58∼69GHz의 11GHz로 넓은 사용 주파수대역에서 감쇠량이 낮게 억제된다.

이와 같이, 불요파 전파 저지회로로서, 단락부(8S, 9S)를 형성하지 않은 경우에 비해서 단락부를 형성한 경우에, 불요파의 전파를 저지하는(반사시키는) 대역이 넓어지는 것은 각 공진기(8, 9)의 공진주파수 부근에서 불요파와의 결합도가 증가한 결과라고 예상된다.

도 6B는 불요파 전파 저지회로를 유전체 기판의 양면에 형성한 경우와, 한쪽 면에만 형성한 경우와의 비교를 나타내고 있다. 도면 중, (1)은 불요파의 발생이 없는 경우의 특성, (2)는 불요파의 발생이 있는 경우이며 또한 불요파 전파 저지회로가 존재하지 않는 경우의 특성이다. (3)은 한쪽 면에만 불요파 전파 저지회로를 형성한 경우의 특성, (4)는 유전체 기판의 양면에 불요파 전파 저지회로를 형성한 경우의 특성이다.

이와 같이, 유전체 기판의 양면에 불요파 전파 저지회로를 형성하면, S21특성의 감쇠량이 작은, 즉 불요파로서의 누설이 작게 억제되는, 대역폭이 넓어진다. 예를 들면, -3dB의 대역폭을 보면, 한쪽 면에만 불요파 전파 저지회로를 형성한 경우, (3)과 같이 58∼69GHz의 약 11GHz인 데 비해서, 양면에 불요파 전파 저지회로를 형성한 경우, (4)와 같이 53∼70GHz의 약 17GHz로 넓어진다.

도 7은 본 실시형태에서 나타낸 불요파 전파 저지회로의 단위격자와, 종래의 불요파 전파 저지회로의 단위격자와의 사이즈 비교를 나타내는 것이다. 여기에서 (A)는 제1의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 단위격자 패턴, (B)는 특허문헌 1의 불요파 전파 저지회로의 단위격자 패턴, (C)는 비특허문헌 1의 불요파 전파 저지회로의 단위격자 패턴이다. 이 (C)에 나타내는 단위격자 패턴의 단위격자 길이를 1로 했을 때, (B)는 0.34∼0.45정도이지만, 본 발명의 실시형태인 (A)에서는 0.09가 되어, 단위격자 패턴이 매우 작아짐을 알 수 있다. 또한 30GHz에 있어서의 단위격자 길이(mm)의 설계값은 (C)의 경우 1.12mm, (B)의 경우 0.38∼0.51mm인 데 비해서, 본 실시형태에서는 0.1mm가 되어 매우 소형화할 수 있다.

다음으로, 제2의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 구성을, 도 8을 기초로 설명한다. 도 1에 나타낸 예에서는, 소용돌이형상 선로(8A, 8B, 8C, 9A, 9B, 9C)의 선로폭 및 선로간격은 소용돌이형상의 외주로부터 내주부에 걸쳐서 일정하게 하였으나, 도 8A와 같이, 소용돌이의 외주부보다 중심부에서, 소용돌이형상 선로(8A, 8B)의 선로폭이 커지도록 해도 좋다. 이 공진기 이외의 전송선로 부분의 구성은 제1의 실시형태의 경우와 동일하다.

이 경우, 자계 강도가 강한 소용돌이의 중심부에서 소용돌이형상 선로(8A, 8B)의 전류집중이 완화되므로, 공진기(8)의 무부하(Q)(Qo)를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 8B에 나타내는 바와 같이, 소용돌이의 외주부보다 중심부에서, 2개의 소용돌이형상 선로(8A, 8B)의 간격이 넓어지도록 해도 좋다. 이 경우에는, 소용돌이의 중심부에서, 선로의 간극을 빠져나가는 자속(磁束)의 자속밀도가 작아져서, 선로의 간극을 전파하는 전력에 의한 손실이 저감된다. 그 때문에, 공진기(8)의 무부하(Q)(Qo)를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 제3의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 구성을, 도 9를 기초로 설명한다. 도 9는 불요파 전파 저지회로의 주요부의 평면도이다. 도 2에 나타낸 불요파 전파 저지회로와 마찬가지로, 2개의 전송선로(7A, 7B)의 복수의 도중부위에 2종류의 공진기(8, 9)를 각각 형성하고 있다. 이 2종류의 공진기(8, 9)는 각각 직사각형 형상을 이루며 서로 거울 대칭형(mirror-symmetrical)의 관계이고, 또한 평면상에서 90°회전시킨 관계로 배치하고 있다. 또한, 2개의 전송선로(7A, 7B)는 공진기간의 접속 부위간이 90°위상기로서 작용하며, 그 공진기의 접속 부위간을 미앤더라인형상(meander line shape)으로 배선하고 있다. 이 전송선로(7A, 7B)와 2개의 공진기(8, 9)에 의해 단위격자 패턴(LU)을 구성하고 있다. 그리고, 복수의 단위격자 패턴(LU)을 반복해서 유전체 기판상에 빈틈없이 채우도록 배치한다.

공진기(8, 9)의 구성은 제1의 실시형태의 경우와 마찬가지로, 소용돌이형상 선로(8A, 8B)의 전송선로(7A)로부터의 인출부분에 단락부(8S)를 형성하고 있다. 또한, 소용돌이형상 선로(9A, 9B)의 전송선로(7B)로부터의 인출부분에 단락부(9S)를 형성하고 있다.

다음으로, 제4의 실시형태에 따른 불요파 전파 저지회로의 구성을, 도 10을 참조해서 설명한다. 이 예에서는, 2개의 전송선로(7A)의 소정 부위에 연결되는 복수의 공진기(8)와, 다른 1개의 전송선로(7B)의 소정 부위에 연결되는 복수의 공진기(9)가 각각 평행하게 직선형상으로 늘어서도록 전송선로(7A, 7B)를 미앤더라인형상으로 배선하고 있다.

이와 같은 구조에 의해, 한정된 면적 내에 다수의 단위격자를 효율 좋게 충전 배치할 수 있다. 그 때문에, 극히 소면적의 평면 도체부분에도, 이 불요파 전파 저지회로를 구성할 수 있다.

다음으로, 도 5의 실시형태에 따른 고주파 회로장치 및 그것을 구비한 송수신 장치의 구성을 도 11·도 12를 기초로 설명한다.

도 11은 송수신 장치의 분해 사시도, 도 12는 그 회로의 블록이다. 도 11에 있어서, 통신장치의 외형을 이루는 수지 패키지(41)는 상면측이 개구한 상자형상의 케이싱(42)과, 이 케이싱(42)의 개구측을 덮는 거의 사각형의 판형상을 이루는 뚜껑(43)에 의해 구성하고 있다. 또한, 뚜껑(43)의 중앙부에는 거의 사각형의 개구부(43A)를 형성하고, 이 개구부(43A) 내에 전자파가 투과 가능한 폐색판(閉塞板)을 배치하고 있다.

케이싱(42) 내에 수용한 유전체 기판(45)은 예를 들면 5장의 분할기판(45A∼ 45E)에 의해 구성하고 있으며, 이들 분할기판(45A∼45E)의 양면은 평면 도체(46, 47)에 의해 각각 덮여 있다. 그리고, 각 분할기판(45A∼45E)에는 기능 블록으로서, 후술하는 안테나 블록(48), 듀플렉서 블록(49), 송신 블록(50), 수신 블록(51), 발진기 블록(52)을 각각 형성하고 있다.

송신전파를 송신하고, 수신전파를 수신하는 안테나 블록(48)은 유전체 기판(45)의 중앙부측에 위치하는 분할기판(45A)에 형성하고, 평면 도체(46)에 형성한 사각형 형상의 개구를 이루는 방사 슬롯(48A)에 의해 구성하고 있다. 또한, 이 방사 슬롯(48A)은 PDTL로 이루어지는 전송선로(53)에 의해 듀플렉서 블록(49)에 접속하고 있다.

안테나 공용기를 이루는 듀플렉서 블록(49)은 분할기판(45B)의 평면 도체(46)에 형성한 사각형 형상의 개구로 이루어지는 공진기(49A) 등에 의해 구성하고 있다. 그리고, 공진기(49A)는 PDTL로 이루어지는 전송선로(53)에 의해 안테나 블록(48), 송신 블록(50), 수신 블록(51)에 각각 접속하고 있다.

안테나 블록(48)에 송신신호를 출력하는 송신 블록(50)은, 분할기판(45C)에 실장한 전계 효과 트랜지스터 등의 전자부품으로 구성하고 있으며, 발진기 블록(52)으로부터 출력되는 반송파에 중간 주파신호(IF)를 혼합해서 송신신호에 업컨버트(up-convert)하는 믹서(50A)와, 그 믹서(50A)에 의한 송신신호로부터 잡음을 제거하는 대역통과 필터(50B)와, 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭기(50C)에 의해 구성하고 있다.

이들 믹서(50A), 대역통과 필터(50B), 전력증폭기(50C)는 PDTL로 이루어지는 전송선로(53)를 사용해서 상호 접속함과 아울러, 믹서(50A)는 전송선로(53)에 의해 발진기 블록(52)에 접속하고 있으며, 전력증폭기(50C)는 전송선로(53)에 의해 듀플렉서 블록(49)에 접속하고 있다.

수신 블록(51)은 분할기판(45D)에 형성하고, 안테나 블록(48)에 의해 수신한 수신신호를 입력하며, 그 수신신호와 발진기 블록(52)으로부터 출력되는 반송파를 혼합해서 중간 주파신호(IF)로 다운컨버트(down-convert)한다. 이 수신 블록(51)은 수신신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭기(51A)와, 상기 저잡음 증폭기(51A)에 의한 수신신호로부터 잡음을 제거하는 대역통과 필터(51B)와, 발진기 블록(52)으로부터 출력되는 반송파와 상기 대역통과 필터(51B)로부터 출력되는 수신신호를 혼합해서 중간 주파신호(IF)에 다운컨버트하는 믹서(51C)에 의해 구성하고 있다.

그리고, 이들 저잡음 증폭기(51A), 대역통과 필터(51B), 믹서(51C)는 전송선로(53)를 사용해서 상호 접속하고 있으며, 저잡음 증폭기(51A)는 전송선로(53)에 의해 듀플렉서 블록(49)에 접속하고 있고, 믹서(51C)는 전송선로(53)에 의해 발진기 블록(52)에 접속하고 있다.

발진기 블록(52)은 분할기판(45E)에 형성하고 있으며, 반송파가 되는 소정 주파수의 신호(예를 들면 마이크로파, 밀리미터파 등의 고주파 신호)를 발진한다. 이 발진기 블록(52)은 제어신호(Vc)에 따른 주파수의 신호를 발진하는 전압제어 발진기(52A)와, 상기 전압제어 발진기(52A)에 의한 신호를 송신 블록(50)과 수신 블록(51)에 공급하기 위한 분기회로(52B)에 의해 구성하고 있다.

이들 전압제어 발진기(52A), 분기회로(52B)는 PDTL로 이루어지는 전송선로 (53)를 사용해서 상호 접속하고 있다. 또한, 분기회로(52B)는 전송선로(53)에 의해 송신 블록(50)과 수신 블록(51)에 접속하고 있다.

도 11 중, 각 분할기판(45A∼45E)의 표면측의 이점쇄선으로 나타내는 부위에 불요파 전파 저지회로(54)를 형성하고 있다. 이 불요파 전파 저지회로(54)는 제1∼제4의 실시형태에서 나타낸 어느 하나의 불요파 전파 저지회로이다. 이 예에서는 방사 슬롯(48A), 공진기(49A), 대역통과 필터(50B), 대역통과 필터(51B), 전압제어 발진기(52A), 전송선로(53) 등의 주위에 배치하고 있다.

이와 같이 각 분할기판(45A∼45E)에 불요파 전파 저지회로(54)를 형성하였으므로, 유전체 기판(45)의 평면 도체(46, 47) 사이를 전파하는 불요파를 차단할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면 평행 평판모드 등의 불요파가 분할기판(45A∼45E) 사이에서 결합하는 것을 방지하여 아이솔레이션(isolation)을 향상할 수 있으며, 불요파에 의한 전력손실을 억압해서 고효율화할 수 있음과 아울러, 불요파에 의한 잡음을 저감할 수 있다.

한편, 각 실시형태에서는, 공진기(8, 9)를 거의 직사각형의 소용돌이형상으로 형성하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않으며, 공진기를 예를 들면 원형, 타원형의 소용돌이형상으로 형성해도 좋다.

또한, 각 실시형태에서는, 공진주파수가 동일한 복수의 공진기(8, 9)를 사용해서 불요파 전파 저지회로를 구성하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않으며, 예를 들면 공진주파수가 각각 다른 복수의 공진기를 사용해서 불요파 전파 저지회로를 구성해도 좋다. 이것에 의해, 불요파 전파 저지회로의 저지대역을 더욱 넓힐 수 있다.

또한, 도 4에서는 그라운디드 코플래너 라인(CBCPW)을 예로 들었으나, 평면 도체 사이에 전자파를 여진시키는 그 외의 회로로서, 그라운디드 슬롯 라인·코플래너 라인, PDTL 등의 다른 전송선로여도 좋다. 또한, FET 등의 반도체 소자, 공진기, 필터 등의 개별의 소자여도 좋다.

또한, 각 실시형태에서는, 2개의 평면 도체(2)를 갖는 고주파 회로장치에 적용하였으나, 예를 들면 3개 이상의 평면 도체를 갖는 고주파 회로장치에 적용해도 좋다.

또한, 제5의 실시형태에서는, 송수신 장치로서 통신장치를 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 예를 들면 레이더 장치 등의 송수신 장치에 널리 적용할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 평행한 적어도 2개의 평면 도체와, 이들 2개의 평면 도체 사이를 전파하는 불요파(不要波)와 결합해서 당해 불요파의 전파를 저지하는 불요파 전파 저지회로로 이루어지는 고주파 회로장치로서,

   상기 불요파 전파 저지회로는 복수단의 공진기와 각 단의 공진기 사이를 접속하는 전송선로로 이루어지는 대역저지 필터를 구성하고 있으며, 상기 전송선로는 서로 평행한 2개의 전송선로로 이루어지고, 상기 각 단의 공진기는 근본부(root portion)로부터 2개의 소용돌이형상 선로가 서로 평행하게 연장되며, 또한 선단끼리가 접속되어 이루어지고, 각 공진기의 근본부를 상기 2개의 전송선로 중 적어도 한쪽의 전송선로의 복수 부위에 각각 접속함과 아울러, 각 공진기를 상기 근본부에서 단락한 것을 특징으로 하는 고주파 회로장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전송선로상의 파장으로 약 (2n＋1)/4파장(n은 0이상의 정수)의 간격이 되도록, 당해 전송선로에 상기 복수의 공진기를 각각 접속한 것을 특징으로 하는 고주파 회로장치.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 고주파 회로장치를 신호 전파부 또는 신호 처리부에 형성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 송수신 장치.

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