KR100759940B1 - A ring-type resonant cell and an microwave oscillator utilizing the ring-type resonant cell and efficiency enhancement method of it - Google Patents

A ring-type resonant cell and an microwave oscillator utilizing the ring-type resonant cell and efficiency enhancement method of it Download PDF

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황철규
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Abstract

A ring-type resonator and a microwave oscillator using the same are provided to improve the efficiency of the oscillator by suppressing the harmonics of output signals of the oscillator. A microwave oscillator includes a resonator, an amplifier, and a matching circuit. The resonator selects an oscillation frequency through LC resonance or structure resonance. The amplifier compensates for resistance elements of the resonator, and continuously maintains oscillation. The matching circuit couples the resonator and the amplifier, and forms an oscillator loop. The resonator includes a ring-type resonance cell having a gap(140) of 0.25mm, and input/output micro strip terminals(110,120) which are formed at both sides of the ring-type resonance cell and are input/output paths of electric waves through a micro strip transmission line.

Description

링형 공진기 및 이를 이용한 초고주파 발진기와 이의 효율증대방법{A RING-TYPE RESONANT CELL AND AN MICROWAVE OSCILLATOR UTILIZING THE RING-TYPE RESONANT CELL AND EFFICIENCY ENHANCEMENT METHOD OF IT}RING-TYPE RESONANT CELL AND AN MICROWAVE OSCILLATOR UTILIZING THE RING-TYPE RESONANT CELL AND EFFICIENCY ENHANCEMENT METHOD OF IT}

도 1은 일반적인 발진기의 블록 구성도.1 is a block diagram of a typical oscillator.

도 2는 본 발명에 따른 링형 공진기의 구조를 나타낸 도.Figure 2 shows the structure of a ring resonator according to the present invention.

도 3은 도 2의 갭을 설명하기 위한 도.3 is a view for explaining a gap of FIG.

도 4는 본 발명의 링형 공진기에서의 정상파 형성 모습을 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the standing wave formation state in the ring resonator of the present invention.

도 5는 본 발명의 링형 공진기 구조의 산란계수 측정결과를 나타낸 도.5 is a view showing a scattering coefficient measurement results of the ring resonator structure of the present invention.

도 6은 본 발명의 링형 공진기를 이용한 발진기의 실제 제작된 사진을 나타낸 도.Figure 6 is a view showing the actual manufactured photo of the oscillator using the ring resonator of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 링형 공진기를 사용했을 때와 기존 공진기를 사용했을 때의 스펙트럼 분석기의 출력 결과를 나타낸 도.7 is a view showing the output result of the spectrum analyzer when using the ring-type resonator and the conventional resonator according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 입력 마이크로스트립 단자 120 : 출력 마이크로스트립 단자110: input microstrip terminal 120: output microstrip terminal

130 : 링형 구조 140 : 갭130: ring structure 140: gap

본 발명은 공진기 및 이를 이용한 발진기에 관한 것으로, 특히 링형(Ring-Type) 마이크로스트립(Microstrip) 구조를 발진기의 공진기에 이용하여 발진기의 고조파 성분을 줄이고 그에 따른 발진기의 효율을 증대시킬 수 있도록 한 링형 공진기 및 이를 이용한 초고주파 발진기와 이의 효율증대방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resonator and an oscillator using the same. In particular, a ring-type microstrip structure is used in a resonator of an oscillator to reduce harmonics of the oscillator and thereby increase the efficiency of the oscillator. The present invention relates to a resonator, an ultra-high frequency oscillator using the same, and a method of increasing the efficiency thereof.

발진기는 송수신기 등에서 기준신호를 발생시키는 부분으로, 도 1은 일반적인 발진기의 블록 구성도를 나타낸 것이다.An oscillator is a part for generating a reference signal in a transceiver, etc. FIG. 1 is a block diagram of a general oscillator.

도 1에 도시한 바와 같은 일반적인 발진기는, LC공진 또는 구조체 공진 등을 통하여 발진 주파수를 선택해주는 공진기(10), 상기 공진기(10)에서 피할 수 없는 저항성분을 보상하여 한번 시작된 발진을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 하는 증폭기(20), 그리고 상기 공진기(10)와 증폭기(20)를 결합하여 전체적으로 발진기 루프를 만들어내는 정합회로(Matching Circuit)(30)로 구성되어져 있다.A general oscillator as shown in FIG. 1 maintains an oscillation started once by compensating an inevitable resistance component in the resonator 10 and the resonator 10 that select an oscillation frequency through LC resonance or structure resonance. The amplifier 20 and a matching circuit 30 that combines the resonator 10 and the amplifier 20 to form an oscillator loop as a whole are composed of a matching circuit (30).

이러한 종래의 발진기는 공진기를 단순히 인덕터와 캐패시터를 조합한 LC공진회로로 만들거나 또는 유전체 공진기 등을 사용하였다. Such a conventional oscillator is simply made of an LC resonant circuit combining an inductor and a capacitor or a dielectric resonator.

그러나 LC공진기의 경우 고조파에서 발생하는 회로의 기생 효과에 기인한 정확한 발진 주파수 예측이 쉽지 않고, 유전체 공진기의 경우 잡음 등의 특성은 좋으나 효율의 측면에서는 향상된 모습을 보이지 않을 뿐더러 회로가 모두 제작된 후에 회로 기판에 본드 등을 이용하여 붙여야 하는 등 제작에 있어서 불편함이 있었다.However, in case of LC resonator, accurate oscillation frequency estimation is not easy due to the parasitic effect of harmonics. In case of dielectric resonator, noise characteristics are good but efficiency is not improved. There were inconveniences in manufacturing such as attaching to a circuit board using a bond or the like.

또한, 종래의 공진기의 경우 발진기의 효율 향상에는 전혀 기여하는 바가 없으며, 이에 따라 공진기 자체에서 발진기의 효율을 증대시킬 수 있는 방안이 모색되고 있다.In addition, the conventional resonator does not contribute to improving the efficiency of the oscillator at all, and thus a method for increasing the efficiency of the oscillator in the resonator itself has been sought.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 링형 구조를 발진기의 공진기에 이용하여 발진기의 고조파 성분을 줄이고 그에 따른 발진기의 효율을 증대시킬 수 있도록 한 링형 공진기 및 이를 이용한 초고주파 발진기와 이의 효율증대방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to use a ring-type structure in a resonator of an oscillator to reduce a harmonic component of the oscillator and to increase the efficiency of the oscillator. To provide a method of increasing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 링형 공진기는, 그 일측에 갭이 형성되고 전파 전송을 위한 마이크로스트립 전송선이 형성되어 있는 링형 공진셀의 양측에, 상기 마이크로스트립 전송선을 통한 전파의 입출력 통로인 입출력 마이크로스트립 단자가 일체로 형성되며, 상기 갭은 상기 입출력 마이크로스트립 단자로부터 동일 거리 떨어진 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.The ring resonator according to the present invention for achieving the above object is an input / output path of radio waves through the microstrip transmission line on both sides of the ring resonant cell in which a gap is formed on one side thereof and a microstrip transmission line for radio wave transmission is formed. The input / output microstrip terminal is integrally formed, and the gap is formed at a position spaced apart from the input / output microstrip terminal.

상기 갭은 0.25 mm의 크기로 형성되며, 12시 방향 또는 6시 방향에 형성됨이 바람직하다.The gap is formed in a size of 0.25 mm, it is preferably formed in the 12 o'clock or 6 o'clock direction.

또한, 상기 갭 사이에 입력전압에 따라 캐패시턴스가 변하는 바랙터를 구비 하여 바랙터 양단의 입력전압의 변화에 따라 공진 주파수를 변화시킬 수 있도록 함이 바람직하다.In addition, it is preferable to provide a varactor whose capacitance varies according to the input voltage between the gaps so that the resonance frequency can be changed according to the change in the input voltage at both ends of the varactor.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초고조파 발진기는, 그 일측에 갭이 형성되고 전파 전송을 위한 마이크로스트립 전송선이 형성되어 있는 링형 공진셀의 양측에, 상기 마이크로스트립 전송선을 통한 전파의 입출력 통로인 입출력 마이크로스트립 단자가 형성된 링형 공진기를 구비함을 특징으로 한다.In addition, the ultra-high harmonic oscillator according to the present invention for achieving the above object, on both sides of the ring-shaped resonant cell formed with a gap on one side and a microstrip transmission line for radio wave transmission, of the radio wave through the microstrip transmission line And a ring resonator having an input / output microstrip terminal as an input / output path.

상기 갭은 상기 입출력 마이크로스트립 단자로부터 동일 거리 떨어진 위치에 형성되고, 상기 갭은 0.25 mm의 크기로 형성됨이 바람직하다. 상기 링형 공진기는 2.2GHz부분에 해당하는 산란계수 S(1,1)이 3차 고조파 억압이 가능토록 깊게 떨어지는 부분을 공진점으로 설정함이 바람직하다.Preferably, the gap is formed at a distance away from the input / output microstrip terminal, and the gap is formed to have a size of 0.25 mm. Preferably, the ring resonator sets a portion at which the scattering coefficient S (1,1) corresponding to the 2.2 GHz portion falls deeply to enable the third harmonic suppression as the resonance point.

또한, 상기 링형 공진기의 갭 사이에 입력전압에 따라 캐패시턴스가 변하는 바랙터를 더 구비하여 바랙터 양단의 입력전압의 변화에 따라 공진기의 공진 주파수를 변화시켜 발진주파수를 변화시킬 수 있도록 함이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include a varactor whose capacitance varies according to the input voltage between the gaps of the ring resonator so that the oscillation frequency can be changed by changing the resonant frequency of the resonator in accordance with the change of the input voltage across the varactor. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초고조파 발진기의 효율증대방법은, 그 일측에 갭이 형성되고 전파 전송을 위한 마이크로스트립 전송선이 형성되어 있는 링형 공진셀의 양측에, 상기 마이크로스트립 전송선을 통한 전파의 입출력 통로인 입출력 마이크로스트립 단자가 형성된 링형 공진기의 공진점을, 2.2GHz부분에 해당하는 산란계수 S(1,1)이 3차 고조파 억압이 가능토록 깊게 떨어지는 부분으 로 설정하는 것을 특징으로 한다.In the method of increasing the efficiency of the ultra-high frequency oscillator according to the present invention for achieving the above object, a gap is formed on one side and a microstrip transmission line for the electromagnetic wave transmission is formed on both sides of the ring-shaped resonance cell, through the microstrip transmission line The resonance point of the ring-shaped resonator in which the input / output microstrip terminal, which is the input / output path of the electric wave, is set so that the scattering coefficient S (1,1) corresponding to the 2.2 GHz portion is so deep that the third harmonic suppression is possible. .

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the contents of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 링형 공진기의 구조를 나타낸 것으로, 검은 부분은 초고주파 기판에서 링형 공진셀(130)을 형성하기 위한 금속이 남아 있는 부분이고, 기판의 뒷면은 그라운드를 위한 금속으로 되어 있는 마이크로스트립 전송선이 형성되어 있다.Figure 2 shows the structure of a ring resonator according to the present invention, the black portion is a portion of the metal for forming the ring-shaped resonant cell 130 in the ultra-high frequency substrate, the back side of the substrate is made of metal for the ground micro A strip transmission line is formed.

초고주파 기판이란 일정한 상대 유전률을 갖는 물질을 얇은 두께로 가공한 후, 그 양쪽면에 얇은 금속을 붙여 이 금속을 에칭함으로써 얻어지는 기판이다. 본 발명에서는 taconic사의 TLC30(상대유전율:3 두께:20mil., metal thickness = 0.7 mil., loss tangent = 0.001)를 이용한다.An ultra-high frequency substrate is a substrate obtained by processing a material having a constant relative dielectric constant to a thin thickness, and then attaching a thin metal to both surfaces to etch the metal. In the present invention, taconic TLC30 (relative dielectric constant: 3 thickness: 20 mil., Metal thickness = 0.7 mil., Loss tangent = 0.001) is used.

또한, 본 발명의 링형 공진셀(130)은 기판의 한쪽면에 있는 금속판에 감광물질(photo-resist:PR)을 도포하고 사전에 제작된 링형 공진셀의 레이아웃이 그려진 마스크로 빛을 차단하여 PR의 일부분만 에칭액에 의해 에칭되도록 하며, 그 후 에칭액에 상기 기판을 담그면 PR이 남아 있지 않은 부분만 금속이 에칭되어 원하는 링형 공진셀(130)의 모양을 얻을 수 있게 된다.In addition, the ring-shaped resonant cell 130 of the present invention is coated with a photo-resist (PR) on a metal plate on one side of the substrate and PR by blocking the light with a mask drawn the layout of a pre-fabricated ring-shaped resonant cell Only a portion of the portion is etched by the etchant, and then immersing the substrate in the etchant, the metal is etched only in the portion where PR is not remaining to obtain the shape of the desired ring-shaped resonant cell 130.

또한, 전파의 입출력을 위한 입출력 마이크로스트립 단자(110),(120)가 링형 공진셀(130)의 좌우측에 직접 붙어서 형성되어 있으며, 상기 입출력 마이크로스트 립 단자(110),(120)로부터 동일 거리 떨어진 곳에 갭(gap),(140)이 형성되어 있다. 또한, 상기 갭(140)은 상기 입출력 마이크로스트립 단자(110),(120)로부터 동일 거리 떨어진 곳에 위치하면서 공진셀(130)의 한가운데 즉, 12시 방향 또는 6시 방향에 형성된다.In addition, the input and output microstrip terminals 110, 120 for input and output of radio waves are directly attached to the left and right sides of the ring-shaped resonant cell 130, the same distance from the input and output microstrip terminals 110, 120 At a distance, a gap 140 is formed. In addition, the gap 140 is positioned at the same distance from the input and output microstrip terminals 110 and 120, and is formed at the center of the resonant cell 130, that is, at 12 o'clock or 6 o'clock.

상기 마이크로스트립 전송선은 아무런 공정이 가해 지지 않은 상기 링형 공진셀(130)의 뒷면 금속판이며, 갭(140) 부분에는 상위 판만 금속이 없는 형태이다(도 3 참조).The microstrip transmission line is a rear metal plate of the ring-shaped resonant cell 130 to which no process is applied, and only the upper plate is free of metal in the gap 140 (see FIG. 3).

즉, 상기 갭(140)은 링형 공진셀(130)의 상측에 형성되는 것으로, 0.25 mm의 크기를 갖는다. 물론, 상기 갭(140)은 링형 공진셀(130)의 하측에 형성되어도 된다.That is, the gap 140 is formed above the ring-shaped resonant cell 130 and has a size of 0.25 mm. Of course, the gap 140 may be formed below the ring-shaped resonant cell 130.

또한, 상기 갭(140) 사이에 전압에 따라 캐패시턴스가 변하는 바랙터(varactor)를 달게 되면 공진기의 공진주파수를 변화시킬 수 있게 되어 모든 RF 시스템에서 반드시 필요한 VCO(Voltage Controlled Oscillator)의 설계가 가능하게 된다.In addition, when a varactor having a capacitance varies according to a voltage between the gaps 140, the resonance frequency of the resonator can be changed, thereby enabling the design of a voltage controlled oscillator (VCO) necessary for all RF systems. do.

이러한 구조에서 상기 갭(140)은 전파가 공진 셀(130)을 형성하고 있는 기판 뒷부분의 마이크로스트립 전송선을 통해 가이드(Guide)될 때, 고주파에서 강한 임피던스 부정합을 만들어내고, 이러한 부정합은 가이드되는 전자파로 하여금 강한 반사가 일어나도록 하며, 이때의 전기장의 세기는 갭(140) 부분에서 최대가 된다.In this structure, the gap 140 creates a strong impedance mismatch at high frequencies when the radio wave is guided through a microstrip transmission line behind the substrate forming the resonant cell 130, and this mismatch is a guided electromagnetic wave. Causes strong reflection to occur, and the intensity of the electric field at this time is maximized in the gap 140.

또한, 상기 입출력 마이크로스트립 단자(110),(120)와 링형 공진셀(130)이 만나는 부분(a),(c)에서의 전기장의 세기는 갭(140) 부분에서의 강한 반사에 기인한 정상파의 특성으로 인하여 최소가 된다.In addition, the intensity of the electric field at the portions (a) and (c) where the input / output microstrip terminals 110, 120 and the ring-shaped resonant cell 130 meet is a standing wave due to the strong reflection in the gap 140 portion. Due to the characteristics of the minimum.

이와 같은 두가지의 경계조건을 고려하여 전파가 입력 마이크로스트립 단자(110)에서 출력 마이크로스트립 단자(120)로 진행될 수 있는 조합을 고려해 보면 도 4와 같다.Considering the two boundary conditions as described above, considering the combination that the radio waves can proceed from the input microstrip terminal 110 to the output microstrip terminal 120 is as shown in FIG.

즉, 도 2의 링형 공진기의 구조를 진행할 수 있는 전파의 형태의 위 경계조건을 고려하면, g : 갭(140)의 길이, λg : 마이크로스트립 전송선에서 진행하는 전파의 파장, R : 공진셀(130)의 반지름일 때, That is, also considered a form of the boundary condition above, the radio wave which is capable of promoting the structure of ring-like resonator 2, g: a wavelength, R of the radio wave traveling in the microstrip transmission line: length, λ g of the gap 140, resonant cells At radius of (130),

2πR - g = nλg ......수학식(1)2πR-g = nλ g ... (1)

로 주어지는데, 이때, n=1인 경우에는 마이크로스트립 전송선을 통해 가이드된 전파가 공진셀(130) 안에서 정상파를 만들게 되어 입력 마이크로스트립 단자(110)에서 출력 마이크로스트립 단자(120)로 진행하는 전파는 없게 된다.In this case, when n = 1, the radio wave guided through the microstrip transmission line generates a standing wave in the resonant cell 130 and propagates from the input microstrip terminal 110 to the output microstrip terminal 120. Will not be.

따라서 이 경우 산란계수를 나타낸 도 5를 보면 삽입손실(S(2,1))은 아주 깊은 계곡의 형태를 띄게 된다(도 5의 포인트 m1). Therefore, in this case, the insertion loss (S (2, 1)) is shown in the form of a deep valley in Figure 5 showing the scattering coefficient (point m1 of Figure 5).

이러한 현상은 n이 홀수인 경우에는 필연적으로 발생하는 현상으로 n이 3인 경우에 해당하는 파장의 경우에도 아주 큰 삽입손실이 있게 된다(도 5의 포인트 m3).This phenomenon is inevitably occurring when n is an odd number, and there is a very large insertion loss even at a wavelength corresponding to n being 3 (point m3 in FIG. 5).

상기 S(2,1)은 초고주파 공학분야에서 많이 사용하는 S-parameter의 일부로, S(2,1)은 입력되는 전압 혹은 전력을 출력되는 전압 또는 전력으로 나눈 것이며, 능동(active)소자에서는 이득(gain)이라고도 불리고, 수동(passive)소자에서는 삽입손실(insertion loss 또는 transmission loss)이라고도 불린다(, ).S (2,1) is a part of S-parameter which is used in the field of high frequency engineering. S (2,1) is the input voltage or power divided by the output voltage or power. In active devices, gain Also called (gain), it is also called insertion loss or transmission loss in passive devices.

만약, 상기 수학식(1)에서 n이 2인 경우에 본 발명에 따른 공진셀(130)의 구조에서 파장이 정상파가 되려면 도 4의 두 번째 파형에서 나타낸 바와 같이 b부분(도 2의 갭(140) 부분)에서 진행하는 전기장의 세기가 최소가 되어야 하는데, 이러한 조건은 b부분의 강한 반사로 인해 전기장의 세기가 최대가 되어야 하는 상기 구조의 특성상 만족시킬 수 없는 조건이 된다.If n is 2 in Equation (1), in the structure of the resonant cell 130 according to the present invention, the wavelength becomes a stationary wave as shown in the second waveform of FIG. 140) the intensity of the electric field proceeding at the part) should be minimum, which is an unsatisfactory condition due to the characteristics of the structure in which the intensity of the electric field has to be maximized due to the strong reflection of the b part.

따라서 n이 2인 경우에는 진행하는 전파가 공진셀(130) 안에서 정상파의 형태를 띄지 못하고 공진셀(130)의 입출력 마이크로스트립 단자(110),(120)를 기준으로 하단의 반원 부분의 마이크로스트립 전송선을 통하여 전파가 진행하게 된다. Therefore, when n is 2, the propagating wave does not have the shape of a standing wave in the resonant cell 130, and the microstrip at the lower half-circle part of the lower half of the resonant cell 130 based on the input / output microstrip terminals 110 and 120. Radio waves propagate through the transmission line.

따라서 이 경우 삽입손실은 전혀 없고 도 5의 산란계수 S(2,1)도 0dB가 됨을 알 수 있다.Therefore, in this case, there is no insertion loss at all and the scattering coefficient S (2,1) of FIG.

이와 같은 공진기 구조에서 m1포인트를 공진점으로 이용한 공진기를 발진기에 적용하여도 m2포인트에 해당하는 2차 고조파 성분이 억압되는 특성을 얻을 수 있으나, 도 5의 2.2GHz부분에 해당하는 S(1,1)이 깊게 떨어지는 부분을 공진점으로 적용한 공진기를 발진기에 응용한다면 보다 작은 크기로 공진기를 만들어 낼 수 있으며, 추가적인 3차 고조파 억업효과도 얻을 수 있게 되므로 본 발명에서는 이를 발진기에 응용하게 된다.In the resonator structure, even when the resonator using the m1 point as the resonance point is applied to the oscillator, the second harmonic component corresponding to the m2 point can be obtained, but S (1,1) corresponding to the 2.2 GHz portion of FIG. If the resonator is applied to the oscillator is applied to the oscillator is applied to the oscillator can be obtained in a smaller size, and further third harmonic suppression effect can be obtained.

도 6는 본 발명에 따른 링형 공진기를 이용하여 실제 제작된 발진기의 사진 을 나타낸 것으로, 좌측부분에 도 2의 공진기가 위치하고 있으며, 우측 부분은 이러한 공진기의 저항을 보상하기 위한 증폭기 부분이다.Figure 6 shows a picture of the oscillator actually manufactured using the ring-shaped resonator according to the present invention, the resonator of Figure 2 is located on the left side, the right portion is an amplifier portion for compensating the resistance of such a resonator.

사용한 트랜지스터는 패키지된 Agilent ATF-36077 pHEMT이며, 1pf의 저항을 트랜지스터의 소스단에 달아서 트랜지스터의 게이트 부분에서 부성 저항을 만들어 내도록 하였다.The transistor used was a packaged Agilent ATF-36077 pHEMT, with a 1pf resistor attached to the transistor's source to create a negative resistor at the transistor's gate.

또한, 인덕터를 통하여 DC 접지를 만들고, 래디얼 스터브(radial stub)와 고임피던스 라인을 통하여 DC전압을 공급하고, 발진 조건은 출력단 바로 전의 tuning 스터브를 이용하여 전체 발진기 회로를 제작하였다.In addition, DC ground was made through the inductor, and the DC voltage was supplied through the radial stub and the high impedance line, and the oscillation condition was fabricated the entire oscillator circuit using the tuning stub just before the output stage.

발진주파수는 2.1GHz이고, 출력 전력은 2.046dBm으로 이러한 링형 공진셀을 사용하지 않고 이 공진기 부분을 단순히 오픈 스터브(open stub)로 대체했을 때의 출력 전력인 0.07dBm보다 대략 2dBm 정도의 출력 상승이 있었다.The oscillation frequency is 2.1GHz, and the output power is 2.046dBm, which is about 2dBm higher than the output power of 0.07dBm when the resonator part is simply replaced by an open stub without using such a ring resonant cell. there was.

이러한 출력 상승은 링형 공진기를 사용했을 때 2차 및 3차 고조파의 억압에서 기인한 것으로, 링형 공진기가 적용된 발진기의 경우 2차 및 3차 고조파 억압은 각각 26.51dB와 21.46dB로 측정되었다.This increase in output is due to the suppression of the second and third harmonics when using the ring resonator. The second and third harmonic suppression was measured to be 26.51 dB and 21.46 dB, respectively, for the oscillator to which the ring resonator was applied.

이에 반해, 일반적인 마이크로스트립 발진기의 2차 및 3차 고조파 억압은 각각 8.85dB와 16.35dB로 측정되어 본 발명에 따른 링형 공진기 구조를 이용한 발진기의 뛰어난 고조파 억압 특성과 그로 인한 발진기 효율 상승을 보여주고 있다.In contrast, the second and third harmonic suppression of a general microstrip oscillator is measured at 8.85 dB and 16.35 dB, respectively, showing the excellent harmonic suppression characteristics of the oscillator using the ring resonator structure according to the present invention and the resulting increase in oscillator efficiency. .

기존의 발진기의 경우 그 DC-AC 변환 효율이 15.2%이었으나, 본 발명에서 제시된 발진기의 경우 효율이 28%로 상승됨을 알 수 있었다(도 7 참조).In the case of the conventional oscillator, the DC-AC conversion efficiency was 15.2%, but in the case of the oscillator presented in the present invention, the efficiency was found to increase to 28% (see FIG. 7).

상기와 같이 본 발명은 발진기에서 발진주파수를 선택해주는 역할을 하는 공 진기의 구조를 링형 구조로 하여 고조파 성분을 억압하고 이를 발진기에 응용하여 발진기의 효율도 높일 수 있도록 한 것이다.　As described above, the present invention is to suppress the harmonic components by applying the structure of the resonator which plays a role of selecting the oscillation frequency in the oscillator as a ring-shaped structure and to apply it to the oscillator to increase the efficiency of the oscillator.

또한, 공진단에 위치한 상기 갭(140) 사이에 전압에 따라 캐패시턴스가 변하는 바랙터(varactor)를 달게 되면 공진기의 공진주파수를 변화시킬 수 있게 되므로 모든 RF 시스템에서 반드시 필요한 VCO의 설계도 가능토록 한 것이다.In addition, when a varactor having a capacitance varies according to a voltage between the gaps 140 located in the resonator stage, the resonant frequency of the resonator can be changed, so that the design of a VCO necessary for all RF systems is possible.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below Or it may be modified.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 링형 마이크로스트립 구조를 발진기의 공진기 소자로 응용함으로써 발진기 출력신호의 고조파 억압을 통해 발진기의 효율을 증대시킬 수 있게 된다. As described above, the present invention can increase the efficiency of the oscillator through the harmonic suppression of the oscillator output signal by applying the ring-type microstrip structure as a resonator element of the oscillator.

또한, 이러한 발진기가 탑재된 무선 송수신기기의 고효율 신호 발생을 가능케하는 효과가 있다.In addition, there is an effect that enables the high-efficiency signal generation of the wireless transceiver equipped with such an oscillator.

Claims (12)

LC 공진 또는 구조체 공진을 통하여 발진 주파수를 선택해주는 공진기, 상기 공진기에서 피할 수 없는 저항성분을 보상하여 한번 시작된 발진을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 하는 증폭기, 그리고 상기 공진기와 증폭기를 결합하여 전체적으로 발진기 루프를 만들어내는 정합회로를 포함하여 구성되는 초고주파 발진기에 있어서,An oscillator that selects an oscillation frequency through LC resonance or structure resonance, an amplifier that compensates for an inevitable resistance component in the resonator and maintains oscillation started once, and the oscillator loop as a whole by combining the resonator and the amplifier In the ultra-high frequency oscillator comprising a matching circuit for generating 상기 공진기는,The resonator, 12시 방향 또는 6시 방향에 형성된 0.25mm의 크기로 갭이 형성된 링형 공진셀과, 상기 링형 공진셀의 양측에 형성되고 마이크로스트립 전송선을 통한 전파의 입출력 통로인 입출력 마이크로스트립 단자를 포함하는 링형 공진기이며,Ring resonator cell having a gap of 0.25 mm formed at 12 o'clock or 6 o'clock, and an input / output microstrip terminal formed on both sides of the ring resonant cell and serving as an input / output path of radio waves through a microstrip transmission line. Is, 상기 링형 공진기는 2.2GHz부분에 해당하는 산란계수 S(1,1)이 3차 고조파 억압이 가능토록 깊게 떨어지는 부분을 공진점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 초고주파 발진기.The ring resonator is a high frequency oscillator, characterized in that the scattering coefficient S (1,1) corresponding to the 2.2 GHz portion to set the resonance point so deep that the third harmonic suppression can be set as the resonance point. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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