KR100802569B1 - Multi-layer filter device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 필터 장치에 관한 것으로서, 복수개의 기판이 적층되어 형성되는 다층 기판에서 어느 하나의 기판에 패턴으로 형성되는 임피던스 인버터와, 상기 임피던스 인버터가 형성된 기판이외의 기판에 패턴으로 형성되며 상기 임피던스 인버터와 병렬 연결되어 주파수 통과 대역 및 삽입손실이 향상될 수 있도록 하는 복수개의 스터브(stub)로 구성되어,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-layer filter device, comprising: an impedance inverter formed in a pattern on any one substrate in a multilayer substrate formed by stacking a plurality of substrates; It is composed of a plurality of stubs connected in parallel with the inverter to improve the frequency pass band and insertion loss,

복수개의 기판에 인덕터 역할을 수행하는 임피던스 인버터와 상기 임피던스 인버터에 병렬 연결되며 캐패시터 역할을 수행하는 복수개의 스터브를 패턴으로 형성하고, 주파수 통과 대역 및 임피던스 조절이 요구되는 경우 상기 스터브의 길이만을 조절함으로써 용이하게 주파수 통과 대역 및 임피던스를 조절할 수 있고, 낮은 무부하 Q(Quality factor)를 가지는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않기 때문에 삽입 손실 및 감쇄 특성이 향상되는 효과가 있다.
By forming a plurality of stubs that are connected in parallel to the impedance inverter and a plurality of stubs in parallel to the impedance inverter and serving as a capacitor, and adjusting the frequency pass band and the impedance when only the length of the stub is adjusted. The frequency pass band and impedance can be easily adjusted, and insertion loss and attenuation characteristics are improved because an inductor and a capacitor having a low no-load quality factor (Q) are not used.

기판, 임피던스 인버터, 스터브, 삽입손실, 패턴Board, Impedance Inverter, Stub, Insertion Loss, Pattern

Description

다층 필터 장치{Multi-layer filter device} Multi-layer filter device             

도1 은 일반적인 로우패스필터의 구조가 도시된 회로도,1 is a circuit diagram showing the structure of a typical low pass filter;

도2 및 도3 은 본 발명에 따른 제1 다층 필터 장치의 구조가 도시된 도면,2 and 3 show the structure of a first multi-layer filter device according to the present invention;

도4 는 본 발명에 따른 제1 다층 필터 장치의 주파수 통과 대역 및 감쇄특성이 도시된 그래프,4 is a graph showing the frequency pass band and attenuation characteristics of the first multilayer filter device according to the present invention;

도5 는 본 발명에 따른 제2 다층 필터 장치의 구조가 도시된 도면,5 is a view showing the structure of a second multi-layer filter device according to the present invention;

도6 은 본 발명에 따른 제2 다층 필터 장치의 주파수 통과대역 및 감쇄특성이 도시된 그래프이다.6 is a graph showing the frequency passband and attenuation characteristics of the second multilayer filter device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

11, 12: 기판 11a: 임피던스 인버터11, 12: substrate 11a: impedance inverter

11b, 11c: 비아홀 12a, 12b: 스터브11b, 11c: via hole 12a, 12b: stub

12c, 12d: 비아홀
12c, 12d: via hole

본 발명은 다층 필터 장치에 관한 것으로서, 특히 주파수 대역 조절 및 임피던스 매칭이 용이한 다층 필터 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer filter device, and more particularly, to a multilayer filter device with easy frequency band adjustment and impedance matching.

최근 통신기기에 사용되고 있는 ASM, FEM 등의 RF 부품의 경우 초소형화 및 복합 기능화로 전개되고 있으며 관련 부품은 이에 대응하기 위해 복수개의 기판으로 이루어진 멀티 레이어(Multi-Layer)를 사용하여 초소형화 및 복합 기능화를 구현하고 있다. 이러한 멀티레이어(Multi-Layer)로 많이 사용되고 있는 저온소성세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하 LTCC라 함)은 800 내지 1000℃ 정도의 저온에서 세라믹과 금속의 동시 소성 방법을 이용하여 기판을 형성하는 기술로써, 녹는점이 낮은 글라스와 세라믹이 혼합되어 적당한 유전율을 가는 그린 시트(Green Sheet)를 형성시키고 그 위에 도전성 페이스트를 인쇄후 적층하여 기판을 형성하게 된다.Recently, RF parts such as ASM and FEM, which are used in communication devices, are being developed with miniaturization and complex functionalization. It implements functionalization. Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC), which is widely used as a multi-layer, forms a substrate using a simultaneous firing method of ceramic and metal at a low temperature of about 800 to 1000 ° C. As a technique of melting, glass and ceramics having a low melting point are mixed to form a green sheet having a moderate dielectric constant, and a conductive paste is printed and laminated thereon to form a substrate.

또한, 상기 LTCC는 캐패시터(Capacitor), 레지스터(Resistor) 및 인덕터(Inductor)등의 수동 소자들을 기판상에 패턴으로 형성할 수 있기 때문에 고집적화, 경박단소화 및 고신뢰성이 가능하게 되는 것이다.In addition, since the LTCC can form passive elements such as capacitors, resistors, and inductors in a pattern on a substrate, high integration, light weight, small size, and high reliability are enabled.

도1 은 일반적인 로우패스필터(Low Pass Filter)의 구조가 도시된 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the structure of a typical low pass filter.

종래의 기술에 따른 LPF 는 도1 에 도시된 바와 같이, 인덕터(L1)와상기 인덕터(L1)에 병렬 연결되는 복수개의 캐패시터(C1, C2)로 구성되며, 외부로부터 입력단자(2)를 통해 입력되는 신호에서 설정 주파수 이상의 주파수 대역을 가지는 신호를 차단하여 상기 설정 주파수 이하의 주파수 대역을 가지는 신호만이 출력단자(4)를 통해 출력되도록 한다.LPF according to the prior art is composed of an inductor (L1) and a plurality of capacitors (C1, C2) connected in parallel to the inductor (L1), as shown in Figure 1, through the input terminal (2) from the outside A signal having a frequency band equal to or greater than the set frequency is cut from the input signal so that only a signal having a frequency band equal to or less than the set frequency is output through the output terminal 4.

이러한, 상기 LPF 는 최근 소형화되어 가고 있는 추세에 따라 LTCC등과 같은 멀티 레이어(Multi-Layer)에 적층형 필터로 구현된다.The LPF is implemented as a stacked filter in a multi-layer such as LTCC according to the trend of miniaturization.

그러나, 멀티 레이어(Multi-Layer)의 구조 특성상 통과 대역 및 임피던스 조절이 요구되는 경우 설계 변경이나 조절이 난해하고, 인덕터 및 캐패시터의 낮은 무부하 Q(Quality factor)로 인해 삽입 손실 특성이 저해되는 문제점이 있다.
However, if the passband and impedance control are required due to the structure of the multi-layer, it is difficult to change or adjust the design, and the insertion loss characteristic is hindered by the low no-load quality factor (Q) of the inductor and capacitor. have.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 주파수 통과 대역 및 임피던스 조절이 요구되는 경우 용이하게 조절이 가능할 뿐만 아니라 삽입 손실 및 감쇄특성이 향상되는 다층 필터 장치를 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object is to provide a multi-layer filter device that can be easily adjusted when the frequency pass band and impedance adjustment is required, as well as improved insertion loss and attenuation characteristics. It is.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다층 필터 장치는 복수개의 기판이 적층되어 형성되는 다층 기판의 어느 하나의 기판에 패턴으로 형성되는 임피던스 인버터와, 상기 임피던스 인버터가 형성된 기판이외의 기판에 패턴으로 형성되며 상기 임피던스 인버터와 병렬 연결되어 주파수 통과 대역 및 삽입손실이 향상될 수 있도록 하는 복수개의 스터브(stub)로 구성된다.
The multilayer filter device according to the present invention for solving the above problems is an impedance inverter formed in a pattern on any one substrate of a multilayer substrate formed by stacking a plurality of substrates, and a pattern on a substrate other than the substrate on which the impedance inverter is formed It is formed of a plurality of stubs are connected in parallel with the impedance inverter to improve the frequency pass band and insertion loss.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2 및 도3 은 본 발명에 따른 제1 다층 필터 장치의 구조가 도시된 도면이다.2 and 3 show the structure of the first multilayer filter device according to the present invention.

본 발명에 따른 제1 다층 필터 장치는 도2 및 도3 에 도시된 바와 같이, 복수개의 기판(11, 12)이 적층되어 형성되는 다층 기판에서 어느 하나의 기판(11)에 패턴으로 형성되는 임피던스 인버터(11a)와, 상기 임피던스 인버터(11a)가 형성되는 기판(11)이외의 기판(12)에 패턴으로 형성되며 상기 임피던스 인버터(11a)와 병렬 연결되는 복수개의 스터브(stub)(12a, 12b)로 구성된다.In the first multilayer filter device according to the present invention, as illustrated in FIGS. 2 and 3, an impedance formed in a pattern on any one substrate 11 in a multilayer substrate formed by stacking a plurality of substrates 11 and 12. A plurality of stubs 12a and 12b formed in a pattern on the inverter 11a and the substrate 12 other than the substrate 11 on which the impedance inverter 11a is formed and connected in parallel with the impedance inverter 11a. It is composed of

여기서, 상기 임피던스 인버터(11a)는 인덕터의 역할을 수행하고 상기 스터브(stub)(12a, 12b)는 캐패시터 역할을 수행하여 신호를 필터링한다.Here, the impedance inverter 11a serves as an inductor and the stubs 12a and 12b serve as capacitors to filter signals.

또한, 상기 스터브(stub)(12a, 12b)는 두 개로 이루어지며, 상기 스터브(stub)(12a, 12b)의 일단은 상기 임피던스 인버터(11a)와 스터브(stub)(12a, 12b)에 각각 형성되는 비아홀(via hole)(11b, 11c, 12c, 12d)을 통해 상기 임피던스 인버터(11)와 전기적으로 연결되게 되고, 타단은 접지에 연결되어 쇼트(short)되거나 오픈(open)되어 형성된다.In addition, two stubs 12a and 12b are formed, and one end of the stubs 12a and 12b is formed in the impedance inverter 11a and the stubs 12a and 12b, respectively. The vias 11b, 11c, 12c, and 12d may be electrically connected to the impedance inverter 11, and the other end may be shorted or open by being connected to the ground.

이때, 상기 다층 필터 장치에서 주파수 대역 및 임피던스를 조절할 경우 상기 스터브(stub)(12a, 12b)의 길이를 조절하게 되는데, 이러한 상기 스터브(stub)(12, 13)의 이상적인 길이는 통과되는 주파수의 파장을 λ라 할 경우 λ/ 4 에 해당하는 길이가 된다.In this case, when the frequency band and the impedance are adjusted in the multilayer filter device, the lengths of the stubs 12a and 12b are adjusted, and the ideal lengths of the stubs 12 and 13 are the frequencies of the passing frequencies. If the wavelength is λ, the length corresponds to λ / 4.

결국, 상기와 같은 다중 필터 장치는 상기 임피던스 인버터(11a)에 무관하게 상기 스터브(stub)(12a, 12b)의 길이를 조절하여 통과되는 주파수 대역을 조절하고 임피던스를 매칭할 수 있기 때문에 주파수 통과대역 조절 및 임피던스 매칭이 용이하게 되고, 인덕터 및 캐패시터가 사용되지 않기 때문에 삽입손실 및 감쇄특성이 향상되게 되는 것이다.As a result, the multi-filter device as described above can adjust the frequency band passed by adjusting the lengths of the stubs 12a and 12b irrespective of the impedance inverter 11a, so that the impedance can be matched with the frequency passband. The adjustment and impedance matching are easy, and insertion loss and attenuation characteristics are improved because no inductor and capacitor are used.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 다층 필터 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the multilayer filter device according to the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 복수개의 기판에 상기 임피던스 인버터(11a) 및 스터브(stub)(12a, 12b)을 패턴으로 형성하고 비아홀(via hole)(11b, 11c, 12c, 12d)을 통해 전기적으로 연결하다.First, the impedance inverters 11a and the stubs 12a and 12b are formed in a plurality of substrates in a pattern and electrically connected through via holes 11b, 11c, 12c, and 12d.

이때, 상기 임피던스 인버터(11a)와 스터브(stub)(12a, 12b)에 의해 통과되는 신호의 주파수 대역 및 감쇄특성의 조절이 요구되는 경우 상기 스터브(stub)(12, 13)의 길이를 조절하여 통과되는 주파수 대역 및 임피던스를 조절하게 된다.In this case, when adjustment of the frequency band and attenuation characteristic of the signal passed by the impedance inverter 11a and the stubs 12a and 12b is required, the length of the stubs 12 and 13 is adjusted. It adjusts the frequency band and impedance to pass.

즉, 도4 에 도시된 바와 같이 상기 스터브(stub)(12a, 12b)의 길이에 따라 통과되는 주파수 대역(31, 32) 및 감쇄특성(31a, 32a)가 변화하게 되는 것이다.That is, as shown in FIG. 4, the frequency bands 31 and 32 and the attenuation characteristics 31a and 32a which pass through the lengths of the stubs 12a and 12b are changed.

한편, 도5 에 도시된 바와 같이, 기판(22)에 형성되는 두 개 이상의 스터브(stub)(22a, 22b)를 상기 스터브(stub)(22a, 22b)가 형성되는 기판(21)이외의 기판(21)에 형성되는 임피던스 인버터(21a)에 비아홀(via hole)(21b, 21c, 22c, 22d)를 통해 병렬 연결하게 되면, 도6 에 도시된 바와 같이, 주파수 통과 대역(41) 및 감쇄특성(41a) 상기에서 설명된 두 개의 스터브(stub)(12a, 12b)가 병렬 연결되 는 다중 필터 장치에 비하여 향상시킬 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, two or more stubs 22a and 22b formed on the substrate 22 may be formed of a substrate other than the substrate 21 on which the stubs 22a and 22b are formed. When connected in parallel to the impedance inverter 21a formed in the via 21 via via holes 21b, 21c, 22c, 22d, as shown in FIG. 6, the frequency pass band 41 and the attenuation characteristics (41a) The two stubs 12a and 12b described above can be improved compared to a multiple filter device in parallel connection.

결국, 본 발명에 따른 다층 필터 장치는 LTCC와 같은 멀티 레이어(Multi-Layer)에 패턴으로 필터 장치를 형성하여 소형화 및 복합 기능화가 가능할 뿐만 아니라, 주파수 통과 대역 및 임피던스를 조절할 경우 스터브(stub)의 길이에 의해 용이하게 조절가능하고, 높은 무부하 Q(Quality factor)로 인해 삽입손실 및 감쇄특성이 향상되게 되는 것이다.
As a result, the multi-layer filter device according to the present invention is not only capable of miniaturization and complex functionalization by forming the filter device in a pattern on a multi-layer such as LTCC, but also in the case of adjusting the frequency pass band and the impedance of the stub. It is easily adjustable by length, and the insertion loss and attenuation characteristics are improved due to the high no-load Q (Quality factor).

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중 필터 장치는 복수개의 기판에 인덕터 역할을 수행하는 임피던스 인버터와 상기 임피던스 인버터에 병렬 연결되며 캐패시터 역할을 수행하는 복수개의 스터브를 패턴으로 형성하고, 주파수 통과 대역 및 임피던스 조절이 요구되는 경우 상기 스터브의 길이를 조절함으로써 용이하게 주파수 통과 대역 및 임피던스를 조절할 수 있고 낮은 무부하 Q(Quality factor)를 가지는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않기 때문에 삽입 손실 및 감쇄 특성이 향상되는 효과가 있다.




The multi-filter device according to the present invention configured as described above forms an impedance inverter serving as an inductor on a plurality of substrates and a plurality of stubs connected in parallel to the impedance inverter and serving as a capacitor, and having a frequency pass band and If the impedance adjustment is required, the frequency pass band and the impedance can be easily adjusted by adjusting the length of the stub, and the insertion loss and attenuation characteristics are improved because the inductor and the capacitor which have low no-load Q (Quality factor) are not used. There is.




Claims (3)

복수개의 기판이 적층되어 형성되는 다층 기판에서 어느 하나의 기판에 패턴으로 형성되는 임피던스 인버터와; 상기 임피던스 인버터가 형성된 기판이외의 기판에 패턴으로 형성되며 상기 임피던스 인버터와 병렬 연결되어 주파수 통과 대역 및 삽입손실이 향상될 수 있도록 하는 복수개의 스터브(stub)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 필터 장치.An impedance inverter formed in a pattern on any one substrate in a multilayer substrate formed by stacking a plurality of substrates; And a plurality of stubs formed in a pattern on a substrate other than the substrate on which the impedance inverter is formed and connected in parallel with the impedance inverter to improve a frequency pass band and insertion loss. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 임피던스 인버터부와 상기 스터브(stub)는 상기 기판에 형성되는 비아홀(via holl)을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다층 필터 장치.The impedance inverter unit and the stub (stub) is a multi-layer filter device, characterized in that electrically connected via via holes (via holl) formed in the substrate. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 스터브(stub)는 적어도 두 개 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 필터 장치.Multi-layer filter device characterized in that at least two stubs (stub).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5834994A (en) * 1997-01-17 1998-11-10 Motorola Inc. Multilayer lowpass filter with improved ground plane configuration
KR19990074867A (en) * 1998-03-16 1999-10-05 최병국 Design Method of Multilayer Chip Bandpass Filter Using Tapping Method

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