KR100715559B1 - Broadband bandpass filter using active device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액티브 소자를 이용한 브로드밴드 밴드패스 필터에 관한 것으로 인덕턴스와 캐패시턴스가 공진되는 부분에 액티브 소자를 넣고 그 입력부와 출력부에 피드백을 가지는 것으로 구성되어있다. 이는 액티브 소자인 트랜지스터의 내부에서 생기는 액티브 캐패시턴스를 이용한 것이다. 이러한 액티브 캐패시턴스를 이용하게 되면 기존에 칩 캐패시터와 칩 인덕터를 이용해 만든 밴드패스 필터보다 더 고주파에서 사용 가능하고 더 넓은 대역폭을 가질 수 있으면서 로스를 줄일 수 있다.  BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband bandpass filter using an active element, wherein the active element is placed in a portion where inductance and capacitance are resonant and feedback is provided to the input and output portions thereof. This uses an active capacitance generated inside a transistor which is an active element. Using this active capacitance can reduce losses while enabling higher frequency and wider bandwidth than bandpass filters made using chip capacitors and chip inductors.

필터, 트랜지스터, 밴드패스, 광대역, 액티브, 인덕터, 캐패시터 Filters, Transistors, Bandpass, Wideband, Active, Inductors, Capacitors

Description

액티브 소자를 이용한 브로드밴드 밴드패스필터{Broadband bandpass filter using active device}  Broadband bandpass filter using active device

도 1은 기존에 사용된 밴드패스필터1 is a conventional bandpass filter

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 밴드패스필터 2 is an active band pass filter according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 피드백 부분3 is a feedback part of the present invention

도 4는 본 발명의 다른 실시 예4 is another embodiment of the present invention

도 5는 본 발명의 시뮬레이션 결과5 is a simulation result of the present invention

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

10: 인덕터 11: 캐패시터 12: 공진부10: inductor 11: capacitor 12: resonator

20: 액티브 디바이스 (트랜지스터) 21 : 임피던스를 가지는 피드백20: active device (transistor) 21: feedback with impedance

23: 공진부23: resonator

30: 스트립라인 31: 인덕터30: stripline 31: inductor

40: 공진부 41,42: 임피던스를 가지는 소자 40: resonator 41, 42: device having an impedance

본 발명은 높은 주파수 영역에서 동작하는 브로드밴드 밴드패스필터이다. 이 필터는 트랜지스터가 가지는 자체의 액티브 캐패시턴스를 이용한 필터이다.  The present invention is a broadband bandpass filter operating in a high frequency domain. This filter is a filter using its own active capacitance.

종래의 밴드패스 필터는 도면 1에서 볼 수 있듯이 일반적으로 칩 캐패시터와 칩 인덕터를 이용하여 공진부와 대역폭을 결정해 사용되었다. 도면 1에서 공진부(12)에 의해서 공진 주파수가 결정이 되고 주로 인덕터(10), 캐패시터(11)에 의해서 대역폭이 결정이 된다. 이 칩 캐패시터와 칩 인덕터는 주파수가 올라가면서 우리가 원하지 않는 기생성분이 생기게 된다. 또한 이것들이 자체적으로 가지고 있던 저항 성분이 주파수가 증가하게 되면 함께 증가하게 된다. 따라서 입력에 비해서 출력은 낮은값을 가지게 되므로 로스가 증가하게 된다. 따라서 이런 것들을 해결하기 위해서 높은 퀄러티 팩터(Q-factor)를 가지는 칩캐패시터와 인덕터를 사용해야 하는데 이는 가격이 상당히 비싸다.  The conventional bandpass filter is generally used to determine the resonator and the bandwidth using a chip capacitor and a chip inductor as shown in FIG. In FIG. 1, the resonance frequency is determined by the resonator 12, and the bandwidth is mainly determined by the inductor 10 and the capacitor 11. These chip capacitors and chip inductors have parasitic components that we do not want as the frequency goes up. Also, the resistive components they have will increase with increasing frequency. Therefore, the output is lower than the input, so the loss is increased. Therefore, to solve these problems, chip capacitors and inductors having a high quality factor (Q-factor) must be used, which is quite expensive.

또한 소형화와 이러한 단점을 해결하기 위해서 표면탄성파필터(SAW filter)가 있지만 이것 역시 가격이 비싸고 구조 자체도 복잡해 브로드한 대역폭을 가지는 것이 어렵다.  In addition, there is a surface acoustic wave filter (SAW filter) to reduce the size and these disadvantages, but it is also expensive and the structure itself is difficult to have a broad bandwidth.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 일반적으로 사용되는 칩 캐패시터와 인덕터를 사용하고, 액티브 소자인 트랜지스터를 사용해서 높은 주파수에서도 작은 리턴로스를 갖고 브로드한 대역폭을 갖는다. 이렇게 제작된 밴드패스 필터는 다른 밴드패스 필터에 비해 저렴한 가격으로 제작이 될 수 있다.   The present invention has been made to solve the above problems, and uses a chip capacitor and an inductor that are generally used, and has a wide bandwidth with a small return loss even at a high frequency by using a transistor which is an active element. The bandpass filter thus manufactured may be manufactured at a lower price than other bandpass filters.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.  Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings as follows.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액티브 밴드패스필터는 액티브 소자를 사용하고 입력과 출력 부분에 피드백을 연결해 주는 것이다.  In order to achieve the above object, an active band pass filter according to the present invention uses an active element and connects feedback to an input and an output part.

본 발명에 있어서, 도 2를 참조하면, 밴드패스 필터가 공진부(22), 액티브 소자인 트랜지스터(20) 및 임피던스를 가지는 피드백 부(21)를 포함하고 있으며, 트랜지스터의 입력부인 게이트 부 및 트랜지스터의 출력부인 드레인 부는 캐패시터와 인덕터로 구성된 공진부를 각각 가지고, 캐피시터와 인덕터 각각은 서로 병렬로 구성되어 있다. 이 액티브 소자를 이용한 필터는 피드백되는 양에 따라서 입력과 출력 임피던스가 변화된다. 한편, 여기서 사용된 방법은 도 3과 같다. 도 3에서 인덕터(31)와 스트립라인(30)으로 피드백되는 양을 맞추면 된다. 도 3을 참고하면, 피드백 부는 트랜지스터의 입출력부 사이에 연결되고, 직렬로 구성된 인덕터와 스트립라인을 포함하고 있다. 실제 시뮬레이션한 결과가 도면 5에 나타나 있다. 도면 5를 보면 대역폭이 약 1.2기가 헤르쯔가 되고 중심 주파수가 약 1.6기가 헤르쯔가 됨을 알 수 있다. 또한 이득도 -0.8디비로 로스도 작다.  In the present invention, referring to FIG. 2, the bandpass filter includes a resonator 22, a transistor 20 as an active element, and a feedback unit 21 having an impedance, and a gate unit and a transistor as an input unit of the transistor. The drain portion, which is an output portion of, has a resonator portion composed of a capacitor and an inductor, and each of the capacitor and the inductor is configured in parallel with each other. In the filter using this active element, the input and output impedances change according to the amount fed back. On the other hand, the method used here is the same as FIG. In FIG. 3, the amount fed back to the inductor 31 and the stripline 30 may be adjusted. Referring to FIG. 3, the feedback unit is connected between an input and output unit of a transistor, and includes a series of inductors and strip lines. The actual simulation results are shown in FIG. Referring to Figure 5, it can be seen that the bandwidth is about 1.2 gigahertz and the center frequency is about 1.6 gigahertz. Also, the gain is -0.8 div. And the loss is small.

또 다른 적용의 예 Another application example

도면 4에서 보는 바와 같이 또 다른 방법으로 액티브 필터를 적용하는 방법이 있다. 여기서는 필터의 공진부에 액티브 소자를 넣어서 사용하는 방법이다. 본 발명의 밴드패스 필터는 공진부(40) 및 상기 공진부 사이에 배치된 임피던스 소자(42)로 이루어져 있으며, 상기 공진부는 캐패시터, 상기 캐패시터와 연결된 트랜지스터, 및 상기 캐패시터와 병렬연결된 인덕터를 포함하고 있다. 그리고, 트랜지스터의 게이트 부는 캐패시터와 연결되고, 트랜지스터의 드레인 부는 독립된 임피던스 소자를 가지며, 트랜지스터의 소스 부는 그라운드에 연결되어 있다. 이는 공진부(40)에 속하는 부분의 액티브 소자인 트랜지스터의 드레인 부에 임피던스 소자를 달아주어서 임피던스를 가지는 소자(41)가 네가티브 저항으로 보이게 하는 방법이다.  As shown in FIG. 4, there is another method of applying the active filter. In this case, the active element is placed in the resonator portion of the filter. The bandpass filter of the present invention includes a resonator unit 40 and an impedance element 42 disposed between the resonator unit, and the resonator unit includes a capacitor, a transistor connected to the capacitor, and an inductor connected in parallel with the capacitor. have. The gate portion of the transistor is connected to a capacitor, the drain portion of the transistor has an independent impedance element, and the source portion of the transistor is connected to ground. This is a method of attaching an impedance element to a drain portion of a transistor which is an active element of a portion belonging to the resonator portion 40 so that the element 41 having an impedance appears as a negative resistor.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 소자를 이용한 밴드패스필터는 다음과 같은 효과가 있다.  As described above, the band pass filter using the active element according to the present invention has the following effects.

높은 퀄러티 팩터를 가진 캐패시터와 인덕터 또는 표면탄성파필터 보다 저렴한 가격과 쉬운 제작 방법으로 브로드하고 로스가 적은 밴드패스 필터를 만들 수 있다. 또한 고주파 영역에서도 쉽게 적용 가능하다.  Broader, less lossy bandpass filters can be produced at lower cost and easier fabrication than capacitors, inductors or surface acoustic wave filters with high quality factors. It is also easily applicable in the high frequency range.

Claims (6)

공진부 및 트랜지스터를 포함하는 밴드패스 필터에 있어서, In the bandpass filter comprising a resonator and a transistor, 상기 트랜지스터의 입출력부인 게이트 부 및 드레인 부에 연결되며, 캐패시터와 인덕터로 이루어진 공진부; 및A resonator unit connected to a gate unit and a drain unit, which are an input / output unit of the transistor, and comprising a capacitor and an inductor; And 상기 트랜지스터의 입출력부 사이에 연결되며, 인덕터와 스트립라인으로 이루어진 피드백부를 포함하는 액티브 소자를 이용한 브로드 밴드 밴드패스 필터Broadband bandpass filter using an active device connected between the input and output of the transistor, including an feedback unit consisting of an inductor and a stripline 삭제delete 삭제delete 캐패시터, 트랜지스터 및 상기 캐패시터와 병렬연결된 인덕터로 이루어진 공진부; 및A resonator including a capacitor, a transistor, and an inductor connected in parallel with the capacitor; And 상기 공진부 사이에 배치된 임피던스 소자를 포함하고, An impedance element disposed between the resonance parts, 상기 공진부의 트랜지스터는 게이트 부가 상기 캐패시터와 연결되고, 상기 트랜지스터의 드레인 부는 독립된 임피던스 소자를 가지며, 상기 트랜지스터의 소스 부는 그라운드에 연결된 것을 특징으로 하는 액티브 소자를 이용한 브로드밴드 밴드패스 필터The transistor of the resonator unit is a broadband bandpass filter using an active element, characterized in that the gate portion is connected to the capacitor, the drain portion of the transistor has an independent impedance element, the source portion of the transistor is connected to ground. 삭제delete 삭제delete
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