KR100844218B1 - High-Frequency Transmission Line for filtering Common Mode - Google Patents

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Abstract

고주파 전송 선로 소자가 개시된다. 본 고주파 전송 선로 소자는, 평형 신호 즉 차동모드 신호 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자로서, 유전체 기판의 일면에 형성되고 고주파 전송 방향으로 연장되되 상호 이격된 적어도 2 이상의 선로 도체와, 선로 도체가 형성된 유전체 기판의 일면에 형성되고 선로 도체로부터 소정의 간격으로 이격된 접지 도체를 포함하고, 선로 도체 및 접지 도체 사이의 간격이 고주파 전송 방향을 따라 좁은 영역과 넓은 영역으로 구분되도록 접지 도체에 대향하는 상기 선로 도체의 일변 또는 선로 도체에 대향하는 접지 도체의 일변 중 적어도 하나에 단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.A high frequency transmission line element is disclosed. The high frequency transmission line element is a high frequency transmission line element for transmitting a balanced signal, that is, a differential mode signal, and includes at least two or more line conductors formed on one surface of the dielectric substrate and extending in the high frequency transmission direction and spaced apart from each other, and a dielectric having a line conductor formed thereon. A ground conductor formed on one surface of the substrate and spaced apart from the track conductor by a predetermined distance, the line facing the ground conductor such that the distance between the line conductor and the ground conductor is divided into a narrow area and a wide area along the high frequency transmission direction. A stepped portion is formed on at least one of one side of the conductor or one side of the ground conductor opposite to the line conductor.

차동 모드, 공통 모드, 고주파 전송 선로 Differential mode, common mode, high frequency transmission line

Description

공통모드 여파가 가능한 고주파 전송 선로 소자{High-Frequency Transmission Line for filtering Common Mode}High-Frequency Transmission Line for Filtering Common Mode

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPW형 고주파 전송 선로 소자의 사시도이다.1 is a perspective view of a CPW type high frequency transmission line device according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자의 등가 모델이고, 도 2b 및 도 2c는 상기 등가 모델에 따른 고주파 전송 선로 소자의 상면도 및 배면도이고, 도 2d는 도 2c의 I-I 절개선에 따른 단면도이다.2A is an equivalent model of the high frequency transmission line device according to the present invention, and FIGS. 2B and 2C are top and rear views of the high frequency transmission line device according to the equivalent model, and FIG. 2D is a view taken along line II in FIG. 2C. It is a cross section.

도 3a 및 도 3b는 차단 대역 주파수를 2 GHz에 맞추어 2-셀 및 3-셀의 구조에 대한 공통·차동 모드의 전달특성 결과를 각각 도시한 그래프이다.3A and 3B are graphs showing transmission characteristics of common and differential modes for 2-cell and 3-cell structures, respectively, according to a cutoff frequency of 2 GHz.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자의 다양한 실시예들을 도시한 상면도들이다.4A to 4C are top views illustrating various embodiments of the high frequency transmission line device according to the present invention.

본 발명은 고주파 전송 선로 소자에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 차동모드 신호 즉 크기가 같고 위상이 반대인 평형 신호 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency transmission line device, and more particularly, to a high frequency transmission line device for transmitting a balanced mode signal, that is, equal in magnitude and opposite in phase.

연성인쇄회로(FPC; Flexible Printed Circuit)는 에폭시(Epoxy)와 같은 경질의 절연 재료로 만든 일반적인 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)에 비해서 굴곡성(Flexibility)과 유연성을 가진 PCB이다. FPC는 3차원 입체 배선이 가능하고 제품의 소형 및 경량화가 가능할 뿐만 아니라, 굴곡에 대한 내구성이 우수하여 휴대전화, GPS 등 휴대이동통신기기, 디스플레이 및 PC의 데이터 전송을 위해 사용된다.Flexible printed circuits (FPCs) are flexible and flexible PCBs compared to conventional printed circuit boards (PCBs) made of a hard insulating material such as epoxy. FPC can be used for three-dimensional three-dimensional wiring, miniaturization and light weight of the product, as well as excellent bending resistance, and is used for data transmission of mobile communication devices such as mobile phones, GPS, displays, and PCs.

이러한 각종 무선통신 주파수를 사용하는 정보기기 내부에는 FPC의 특성을 이용해서 데이터를 고속으로 전송하기 위하여 직렬 데이터 전송선로를 FPC에 적용하고 있다. 예를 들어, 소형정보통신기기 및 PC의 메인보드와 내부 모듈 간의 연결을 위한 직렬 데이터 전송방식은 고화질 및 대용량의 정보를 빠르고 정확한 데이터 전송을 위해서 잡음원에 대한 면역성(Immunity)이 매우 중요하다. 그러나 소형정보통신기기/PC 내부 신호선 간의 혼선·혼신 혹은 기기 내부 방사부품에 의한 잡음원이 직렬 데이터 전송방식 선로 근처에 존재하면, 패킷 데이터의 전송 에러를 유발한다. 더욱이 최근의 휴대이동통신기기는 많은 기능을 내포하기 위해 매우 집적화되기 때문에 내장형 안테나와 같은 방사 부품과 타 부품 및 케이블 간에 대한 충분한 이격거리를 제공하지 못한다. 따라서 이격거리는 매우 근접(5mm 이내)할 수밖에 없게 되므로, 공통모드잡음(Common Mode Noise)에 대한 영향도 커질 수밖에 없다.In an information device using various radio communication frequencies, a serial data transmission line is applied to an FPC in order to transmit data at high speed by using characteristics of the FPC. For example, in the serial data transmission method for the connection between the main board of the small information communication device and the PC and the internal module, immunity to the noise source is very important for fast and accurate data transmission of high quality and large capacity information. However, if a noise source due to crosstalk or interference between the small ICT / PC signal lines or the internal radiating parts inside the device is present near the serial data transmission line, packet data transmission errors are caused. Moreover, recent portable mobile communication devices are highly integrated to contain many functions and thus do not provide sufficient separation between radiating parts such as internal antennas and other parts and cables. Therefore, the separation distance is very close to (within 5mm), so the influence on the common mode noise (Common Mode Noise) will also be large.

종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 고주파 인덕터를 결합시킨 CMC(Common Mode Choke) 소자를 직렬 데이터 전송선로 양 종단에 연결하여 공통모 드잡음을 차단하고 있다. 하지만, 이 CMC는 1.8 GHz 근처 주파수에서 공통·차동 모드 임피던스 간의 차이가 현격히 줄어들게 되므로 1.8 GHz 근처 및 이후의 반송주파수(fo) 공통모드잡음 차단 효과가 줄어들게 되고, 또한 차동모드(Differential Mode) 신호의 삽입손실도 증가한다.Conventionally, in order to solve this problem, a common mode choke (CMC) device incorporating a high frequency inductor is connected to both ends of a serial data transmission line to block common mode noise. However, the CMC is less that the carrier frequency (f o) the common-mode noise reduction effect after around 1.8 GHz, so that significantly reduced the difference between the common, differential mode impedance in the vicinity of 1.8 GHz frequency, and also the differential mode (Differential Mode) signal Also increases the insertion loss.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 내장형 안테나와 같은 1.8 GHz 근처 혹은 그 이상의 고주파 잡음원을 차단하기 위해서 직렬 데이터 전송선로에 안테나 등의 fo 주파수 대역에 대한 공통모드 신호를 차단할 수 있는 고주파 전송 선로 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는 우(even) 모드에 대한 브래그 조건(Bragg`s condition)의 최대반사조건을 이용한 것으로서, 차동모드 신호에 대해서는 전송특성을 유지하되, 외부에서 유입된 공통모드잡음에 대해서 차단 특성을 보인다. 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자를 기존 직렬 데이터 전송방식에 적용할 경우 유입되는 고주파 공통모드잡음을 차단함으로써 보다 향상된 전송 특성을 보장할 수 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and common mode signal for the f o frequency band of an antenna or the like on a serial data transmission line to block high frequency noise sources near or above 1.8 GHz such as a built-in antenna. It is an object of the present invention to provide a high frequency transmission line element capable of cutting off. The high frequency transmission line device according to the present invention uses a maximum reflection condition of Bragg`s condition for the right mode, and maintains transmission characteristics for the differential mode signal, but introduces common mode noise introduced from the outside. Shows blocking characteristics. When the high frequency transmission line device according to the present invention is applied to the existing serial data transmission method, it is possible to ensure more improved transmission characteristics by blocking the high frequency common mode noise introduced.

본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는 평형 신호 즉 차동모드 신호 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자로서, 유전체 기판의 일면에 형성되고 고주파 전송 방향으로 연장되되 상호 이격된 적어도 2 이상의 선로 도체와, 선로 도체가 형성된 유전체 기판의 일면에 형성되고 선로 도체로부터 소정의 간격으로 이격된 접지 도체를 포함하고, 차단하고자 하는 공통모드 주파수의 파장을 λg라고 할 때 λg/4의 길이를 갖고, 선로 도체 및 접지 도체 사이의 간격이 고주파 전송 방향을 따라 좁은 영역과 넓은 영역으로 구분되도록 접지 도체에 대향하는 상기 선로 도체의 일변 또는 선로 도체에 대향하는 접지 도체의 일변 중 적어도 하나에 단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.The high frequency transmission line device according to the present invention is a high frequency transmission line device for transmitting a balanced signal, that is, a differential mode signal, wherein at least two or more line conductors and line conductors formed on one surface of the dielectric substrate and extending in the high frequency transmission direction are spaced apart from each other. A ground conductor formed on one surface of the formed dielectric substrate and spaced apart from the line conductor at a predetermined interval, and having a length of λ g / 4 when the wavelength of the common mode frequency to be blocked is λ g , and the line conductor and ground Stepped portions are formed on at least one of the one side of the line conductor facing the ground conductor or one side of the ground conductor facing the line conductor so that the distance between the conductors is divided into a narrow region and a wide region along the high frequency transmission direction.

여기서, 단차부는 고주파 전송 방향을 따라 주기적으로 반복되어 형성된 것이 바람직하다. 또한, 접지 도체는 선로 도체 각각의 일측에 형성된 제1 접지 도체 및 제2 접지 도체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는 유전체 기판의 일면에 대향하는 타면에 접속 도체를 포함할 수 있으며, 이 경우 접속 도체의 양단은 유전체 기판을 경유하여 제1 접지 도체 및 상기 제2 접지 도체에 각각 접속되는 것이 바랍직하다. 또한, 유전체 기판을 유연성 재질로 형성함으로써 FPC에 적용할 수도 있다.Here, it is preferable that the stepped portion is formed repeatedly periodically along the high frequency transmission direction. In addition, the ground conductor may include a first ground conductor and a second ground conductor formed on one side of each of the line conductors. In addition, the high frequency transmission line device according to the present invention may include a connecting conductor on the other surface of the dielectric substrate opposite to one surface of the dielectric substrate, in which case both ends of the connecting conductor are connected to the first ground conductor and the second ground conductor via the dielectric substrate. Is preferably connected to each other. In addition, the dielectric substrate may be formed of a flexible material and applied to the FPC.

또한, 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는, 유전체 기판의 일면에 형성되고 고주파 전송 방향으로 연장되며 서로 이격된 적어도 2 이상의 선로 도체와, 유전체 기판에 선로 도체로부터 이격되어 형성된 접지 도체를 포함하고, 차단하고자 하는 공통모드 주파수의 파장을 λg라고 할 때 λg/4의 길이를 갖고, 외부에서 유입되는 공통모드 잡음을 제거하기 위하여 상기 선로 도체 또는 상기 접지 도체 중 적어도 하나에 공통모드에 대한 임피던스 변화부가 형성된 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 CPW 구조 또는 마이크로 스트립 구조 모두에 적용이 가능하다. 접지 도체가 선로 도체와 유전체 기판의 동일면에 형성되는 CPW 구조인 경우, 임피던스 변화부는 상기 선로 도체들 사이의 간격, 선로 도체들 각각의 선폭, 또는 선로 도체와 상기 접지 도체 사이의 간격 중 적어도 하나를 변화시켜 형성될 수 있다. 또한, 접지 도체 및 선로 도체가 각각 유전체 기판에서 서로 대향하는 마이크로 스트립 구조인 경우, 임피던스 변화부는 선로 도체들 사이의 간격 또는 선로 도체들의 선폭 중 적어도 하나를 변화시켜 형성될 수 있다.In addition, the high frequency transmission line device according to the present invention includes at least two or more line conductors formed on one surface of the dielectric substrate and extending in the high frequency transmission direction and spaced apart from each other, and a ground conductor formed spaced apart from the line conductors on the dielectric substrate, When the wavelength of the common mode frequency to be cut is λ g and has a length of λ g / 4, an impedance of the common mode to at least one of the line conductor and the ground conductor to remove the common mode noise introduced from the outside. Characterized in that the change portion is formed. In particular, the present invention is applicable to both CPW structures or micro strip structures. In the case where the ground conductor is a CPW structure formed on the same surface of the line conductor and the dielectric substrate, the impedance change unit may include at least one of the distance between the line conductors, the line width of each of the line conductors, or the distance between the line conductor and the ground conductor. It can be formed by changing. In addition, when the ground conductor and the line conductor are respectively microstrip structures facing each other in the dielectric substrate, the impedance change unit may be formed by changing at least one of the distance between the line conductors or the line width of the line conductors.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공통모드 차단 여파기 기능을 수행할 수 있는 고주파 전송 선로 소자의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described preferred embodiments of a high frequency transmission line device capable of performing a common mode cut filter function according to the present invention.

먼저, 도 1에는 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자의 사시도를 도시하였다. 도 1에서 도면 부호 10은 유전체 기판, 20은 전송선로를 구성하는 선로 도체, 30a 및 30b는 각각의 선로 도체의 일측에 형성된 제1 및 제2 접지 도체를 나타낸다. 도 1의 고주파 전송 선로 소자는 접지 도체 및 선로 도체가 유전체 기판의 동일면에 형성되는 CPW(Coplannar Waveguide) 구조로 구성된 것이며, 후술하겠지만 본 발명은 반드시 CPW 구조에 제한되지 않고 선로 도체가 형성된 유전체 기판의 일면에 대향하는 타면에 접지 도체가 형성되는 마이크로 스트립 구조이어도 무방하다. 여기서, 선로 도체(20) 및 접지 도체(30a, 30b) 사이의 간격이 고주파 전송 방향을 따라 좁은 영역(g')과 넓은 영역(g)으로 구분되도록, 선로 도체(20)에 대향하는 접지 도체(30a, 30b)의 일변에 단차부(30c)가 형성된다.First, FIG. 1 is a perspective view of a high frequency transmission line device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a dielectric substrate, 20 denotes a line conductor constituting a transmission line, and 30a and 30b denote first and second ground conductors formed on one side of each line conductor. The high frequency transmission line device of FIG. 1 is composed of a CPW (Coplannar Waveguide) structure in which the ground conductor and the line conductor are formed on the same surface of the dielectric substrate. It may be a microstrip structure in which a ground conductor is formed on the other surface opposite to one surface. Here, the ground conductor facing the line conductor 20 such that the distance between the line conductor 20 and the ground conductors 30a and 30b is divided into a narrow region g 'and a wide region g along the high frequency transmission direction. Stepped portions 30c are formed on one side of 30a and 30b.

본 발명에 따른 공통모드 차단 여파 기능을 수행할 수 있는 고주파 전송 선로 소자에서, 브래그 조건의 최대 반사조건을 만족시키기 위해서 각 전송선로 구간 별 길이는 λg/4 (λg: 관내파장) 주기로 설정된다. 예컨대, 공통모드 차단 여파기의 등가모델인 도 2a를 참조하면, 각 차동 선로에서의 Zeven는 주기적으로 임피던스 값이 변화되며, Zodd는 일정한 임피던스 값을 유지함으로써 공통모드잡음을 차단한다. 이러한 불연속 구조면은 접지 도체(30a, 30b)에 주기적으로 반복되어 형성된 단차부(30c)에 의해 형성되는데, 이 불연속 구조면이 증가할수록 λg/4에 일치하는 특정주파수 대역에 대한 에너지 반사량이 커지게 된다.In the high frequency transmission line element capable of performing the common mode blocking filter function according to the present invention, in order to satisfy the maximum reflection condition of the Bragg condition, the length of each transmission line section is set to λ g / 4 (λ g : in-wavelength) period. do. For example, referring to FIG. 2A, which is an equivalent model of a common mode cutoff filter, Zeven in each differential line periodically changes its impedance value, and Zodd blocks common mode noise by maintaining a constant impedance value. The discontinuous structure surface is formed by the stepped portion 30c which is formed by repeating periodically on the ground conductors 30a and 30b, and as the discontinuous structure surface increases, the amount of energy reflection for a specific frequency band corresponding to λ g / 4 is increased. It becomes bigger.

도 2b 및 도 2c는 도 2a의 등가 모델에 따른 고주파 전송 선로 소자의 상면도 및 배면도이고, 도 2d는 도 2c의 I-I 절개선을 따라 절개한 단면도이다. 여기서, 각각의 접지 도체(30a, 30b)는 유전체 기판(10)의 타면에 형성된 접속 도체(40)에 의해 서로 접속된다. 도면부호 40a는 접속 도체(40)의 일단이 유전체 기판(10)을 경유하여 각각의 접지 도체(30a, 30b)에 접속되도록 형성된 비아 컨택을 가리킨다.2B and 2C are top and rear views of the high frequency transmission line device according to the equivalent model of FIG. 2A, and FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2C. Here, each of the ground conductors 30a and 30b is connected to each other by a connecting conductor 40 formed on the other surface of the dielectric substrate 10. Reference numeral 40a denotes a via contact formed such that one end of the connection conductor 40 is connected to each of the ground conductors 30a and 30b via the dielectric substrate 10.

본 실시예에서 도시한 전송선로 형태는 CLCPW(Coupled Line Coplanar Waveguide)로써 우 모드 임피던스의 차이를 증가시키고 조절하기가 용이하여 선택되어졌다. 상술한 구조에서 Zeven = 206Ω, Zodd = 53Ω의 CLCPW 부분은 g = 600㎛, s = w = 100㎛이며, Zeven = 100Ω, Zodd = 50Ω의 CLCPW 부분은 g' = 100㎛, s = w =100㎛으로 설계하였다. 즉, 각 선로의 차동모드 임피던스는 모두 100Ω으로 일치시켰다. 그리고 특정 fo 주파수대역의 λg/4길이에 맞추어 각 전송선로를 연결함으로써 공통모드잡음의 차단 대역을 조절할 수 있다. 해석에 적용되어진 2 GHz 대역 공통모드 차단 여파기의 λg/4 길이는 26.1 mm이며, 2-셀인 경우 직렬전송선로의 길이는 78.3mm 이고, 3-셀인 경우의 길이는 130.5 mm이다.The transmission line shape shown in this embodiment was selected by using a Coupled Line Coplanar Waveguide (CLCPW) to increase and adjust the difference of the right mode impedance. In the above structure, the CLCPW portion of Zeven = 206Ω, Zodd = 53Ω is g = 600 µm, s = w = 100 µm, and the CLCPW portion of Zeven = 100Ω, Zodd = 50Ω is g '= 100 µm, s = w = 100 Designed to μm. That is, the differential mode impedance of each line was matched to 100Ω. And it may adjust the block range of the common mode noise by connecting to each transmission line according to λ g / 4 length of a particular frequency band f o. The λ g / 4 length of the 2 GHz band common mode cut-off filter applied to the analysis is 26.1 mm, the length of the serial transmission line is 78.3 mm for the 2-cell, and 130.5 mm for the 3-cell.

한편, 도 2c의 접속 도체(40)는 선로 도체(20)와 접지 도체(30a, 30b) 사이의 간격이 좁은 영역(본 실시예에서 g' = 100㎛인 영역)에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 접속 도체(40)는 단차부(30c)가 형성된 영역에 배치되는 것이 바람직한데, 이는 CLCPW에서 기인하는 슬롯 모드에 의한 방사손실을 억제하기 위함이고, 나아가 접속 도체(40)와 접지 도체(30a, 30b) 사이의 비아 컨택(40a)이 형성될 영역을 최대한 확보하기 위함이다.On the other hand, it is preferable that the connection conductor 40 of FIG. 2C is located in the area | region where the space | interval between the line conductor 20 and the ground conductors 30a and 30b is narrow (region where g '= 100 micrometer in this embodiment). That is, the connection conductor 40 is preferably disposed in an area where the stepped portion 30c is formed. This is to suppress the radiation loss due to the slot mode resulting from the CLCPW, and furthermore, the connection conductor 40 and the ground conductor ( This is to maximize the area where the via contact 40a between 30a and 30b is to be formed.

또한, 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는, FPC에 적용하기 위하여 유연성 재질 예컨대 폴리이미드 재질의 유전체를 기판(10)으로 사용할 수 있으며, 폴리이미드 재질의 기판(10)의 일면에 선로 도체(20) 및 접지 도체(30a, 30b)가 부착되고, 기판(10)의 타면에는 접속 도체(40)가 형성되며, 이 접속 도체(40)가 비아 컨택(40a)을 통해 접지 도체(30a, 30b)와 접속된다. 이와 같이 유연성 기판 양면에 도체가 적층되어서 윗면 도체는 CLCPW, 아랫면 도체는 접속 도체로 사용되며, 본 실시예에서는 고주파 전송 선로 소자의 커버층을 포함하여 총 176㎛의 두께로 제작하였다. 이와 같이 FPC로 제작하는 경우, 특히 접속 도체(40)는 단차부(30c)에 형성되는 것이 바람직하고, 케이블의 유연성을 높이면서도 방사 손실을 최대한 억제하기 위하여 단차부 중앙 및 양단부에 각각 형성하여 도 2c와 같이 총 3개의 접속 도체(40)를 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in the high frequency transmission line device according to the present invention, a flexible material such as a polyimide dielectric may be used as the substrate 10 in order to be applied to an FPC, and the line conductor 20 may be formed on one surface of the polyimide substrate 10. ) And ground conductors 30a and 30b are attached, and a connecting conductor 40 is formed on the other surface of the substrate 10, and the connecting conductor 40 is connected to the ground conductors 30a and 30b through the via contact 40a. Connected with. In this way, the conductors are stacked on both sides of the flexible substrate so that the upper conductor is CLCPW, and the lower conductor is used as a connecting conductor. In this embodiment, the cover layer of the high frequency transmission line device is manufactured to have a total thickness of 176 μm. In the case of manufacturing FPC in this way, in particular, the connecting conductor 40 is preferably formed in the stepped portion 30c. It is preferable to form a total of three connecting conductors 40 as in 2c.

본 실시예에 따른 고주파 전송 선로 소자의 구조 해석은 안소프트(Ansoft)사의 HFSS(High-Frequency Structure Simulator)를 사용하여 수행하였다. 소자를 제작한 후 측정을 위하여 선로 양 종단에 GSGSG(G: Ground, S: Signal) 구조를 사용하여 각각의 선로의 기 모드 임피던스를 100Ω로 매칭였으며, 측정은 온-웨이퍼 탐침 측정용 GSGSG 패드(150㎛ 피치)를 통해 수행하였다. 이를 통해 4-단자 단일 종단 S-파라미터(4-port Single Ended S-parameter)를 차동 S-파라미터(Differential s-parameter)로 변환하여 결과를 확인하였다.The structure analysis of the high frequency transmission line device according to the present embodiment was performed using Ansoft's High-Frequency Structure Simulator (HFSS). After fabrication of the device, the GSGSG (G: Ground, S: Signal) structure was used at both ends of the line to match the pre-mode impedance of each line to 100Ω, and the measurement was performed using the GSGSG pad for on-wafer probe measurement. 150 μm pitch). Through this, a 4-port single ended S-parameter was converted into a differential S-parameter to confirm the result.

도 3a 및 도 3b는 차단 대역 주파수를 2 GHz에 맞추어 2-셀 및 3-셀의 구조의 공통·차동 모드의 전달특성 결과를 도시한 것이다. 먼저, 도 3a는 공통모드에 대한 삽입손실에 대한 해석 결과를 도시하고 있다. 차단 대역 주파수 2 GHz에서 2-셀인 경우 -15dB의 삽입손실을 보이며, 3-셀인 경우는 -22.5dB의 삽입손실을 나타낸다. 이러한 결과는 브래그 조건에서 불연속면이 증가하면서 특정대역 에너지의 반사량이 커지는 것과 일치한다고 할 수 있다.3A and 3B show results of transmission characteristics in a common / differential mode of a 2-cell and 3-cell structure according to a cutoff frequency of 2 GHz. First, FIG. 3A shows an analysis result of insertion loss for a common mode. In the case of 2-cell at the cut-off frequency of 2 GHz, the insertion loss is -15dB in the case of 2-cell and -22.5dB in the case of 3-cell. This result is consistent with the increase in the amount of reflection of specific band energy as the discontinuity increases under Bragg conditions.

도 3b는 차동모드 신호에 대한 삽입손실 및 반사손실에 대한 결과를 도시하고 있다. 삽입손실은 해석된 주파수 전 대역에서 평탄한 특성을 보이며 우수한 통과특성을 보이고 있다. 또한 차동-공통 모드 변환에 대한 S-파라미터의 결과에서 이 구조를 통한 모드 변환은 무시할 만한 수준으로 볼 수 있다. 결론적으로 실제 디지털 신호 전송에 사용되어지는 수십 MHz ~ 수백 MHz에서의 차동모드 삽입손실이 -0.5 dB내에서 유지되기 때문에 직렬 데이터 전송방식에 대한 기능과 함께 고주파 공통모드잡음을 차단할 수 있음을 알 수 있다.3b shows the results for insertion loss and return loss for differential mode signals. The insertion loss shows a flat characteristic and excellent pass characteristics over the analyzed frequency band. In addition, the S-parameter results for differential-common mode conversion show negligible mode conversion through this structure. In conclusion, the differential mode insertion loss at tens of MHz to hundreds of MHz, which is used for the actual digital signal transmission, is maintained within -0.5 dB, so that the high frequency common mode noise can be blocked together with the function of the serial data transmission method. have.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는 2개 이상이고 짝수개인 선도 도체를 구비하여 차동모드 신호(즉, 크기가 같고 위상이 반대인 평형 신호)의 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자에 모두 적용될 수 있다. 특히, 유전체 기판에 선로 도체에 소정의 간격으로 이격되어 형성된 접지 도체가 선로 도체와 동일면에 형성되는 CPW 구조일 수도 있고, 반대로 선로 도체가 형성된 면과 대향하는 면에 형성되는 마이크로 스트립 구조일 수도 있다. 다만, 외부에서 유입되는 공통모드 잡음을 제거하기 위하여, 상기 선로 도체 또는 상기 접지 도체 중 적어도 하나에 공통모드에 대한 임피던스 변화부가 형성된 것을 특징으로 한다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described so far, those skilled in the art will be able to implement in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. For example, the high frequency transmission line device according to the present invention includes two or more even-numbered leading conductors, so that the high frequency transmission line device can be applied to both high frequency transmission line devices for the transmission of differential mode signals (that is, balanced signals having the same size and opposite phase). have. In particular, the ground conductor formed on the dielectric substrate spaced apart from the line conductor at predetermined intervals may be a CPW structure formed on the same surface as the line conductor, or, conversely, may be a micro strip structure formed on a surface opposite to the surface on which the line conductor is formed. . However, in order to remove common mode noise introduced from the outside, an impedance change unit for the common mode is formed in at least one of the line conductor and the ground conductor.

상술한 실시예에서 단차부(30c)는 임피던스 변화부로서 기능하며, 이 임피던스 변화부는 고주파 전송 방향을 따라 주기적으로 반복되어 형성되는 것이 바람직하고, 나아가, 차단하고자 하는 공통모드 주파수의 파장을 λg라고 할 때 λg/4의 길이를 갖는 것이 더욱 바람직하다.In the above-described embodiment, the stepped portion 30c functions as an impedance changing portion, and the impedance changing portion is preferably formed periodically repeatedly along the high frequency transmission direction, and furthermore, the wavelength of the common mode frequency to be blocked is lambda g. It is more preferable to have a length of λ g / 4.

도 4a 내지 도 4c에는 평형 신호 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자에 임피던스 변화부를 형성한 다양한 실시예를 도시하였다. 예컨대, 도 4a에서 보듯이, 임피던스 변화부를 접지 도체에 형성하지 않고, 선로 도체(20)와 접지 도체(30) 사이의 간격을 변화시키기 위해 선로 도체(20)에 단차부(20a)가 형성될 수 있다. 또한, 도 4b에서 보듯이, 선로 도체(20) 및 접지 도체(30) 각각에 단차부(20a, 30c)를 형성함으로써, 선로 도체(20) 및 접지 도체(30) 사이의 간격이 넓은 영역과 좁은 영역으로 구분될 수도 있다. 나아가, 도 4c에서 보듯이, 접지 도체(30)의 프로파일은 변화시키지 않고 단지 선로 도체(20)의 선폭을 변화시켜 단차부(20a)를 형성할 수도 있다.4A to 4C illustrate various embodiments in which an impedance change unit is formed in a high frequency transmission line element for balanced signal transmission. For example, as shown in FIG. 4A, the stepped portion 20a may be formed in the line conductor 20 to change the distance between the line conductor 20 and the ground conductor 30 without forming an impedance change portion in the ground conductor. Can be. In addition, as shown in FIG. 4B, the stepped portions 20a and 30c are formed in each of the line conductor 20 and the ground conductor 30 to thereby provide a wide area between the line conductor 20 and the ground conductor 30. It may be divided into a narrow area. Furthermore, as shown in FIG. 4C, the stepped portion 20a may be formed by simply changing the line width of the line conductor 20 without changing the profile of the ground conductor 30.

한편, 도 4a 내지 도 4c에는 CPW 구조로 형성된 예들을 도시한 것인데, 이와는 반대로 접지 도체를 선로 도체가 형성된 유전체 기판의 일면에 형성하지 않고 그와 대향하는 타면에 형성함으로써 마이크로 스트립 구조를 구성할 수도 있다. 이 경우, 임피던스 변화부를 구성하는 단차부는, 선로 도체들 사이의 간격(s) 또는 상기 선로 도체들의 선폭(w) 중 어느 하나를 변화시키거나 선로 도체들 사이의 간격(s) 및 선로 도체들의 선폭(w) 모두를 변화시켜 형성될 수 있다.4A to 4C show examples of a CPW structure. On the contrary, a microstrip structure may be formed by forming a ground conductor on one surface of the dielectric substrate on which the line conductor is formed and on the other surface thereof. have. In this case, the step portion constituting the impedance change portion, either changing the interval (s) between the line conductors or the line width (w) of the line conductors, or the interval (s) between the line conductors and the line width of the line conductors (w) can be formed by varying all of them.

본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는 기(odd) 모드 임피던스는 일정하게 유지하면서 우(even) 모드 임피던스에 대한 주기적인 변화를 이용하여 외부에서 유입되는 공통모드 잡음을 효과적으로 차단할 수 있다. 본 발명에 따른 고주파 전송 선로 소자는 브래그 조건을 적용하여 λg/4에 일치하는 주파수 대역의 공통모드잡음을 효과적으로 차단하게 된다. 특히, 3-셀 구조의 해석 결과, 1.7 GHz ~ 2.3 GHz대역의 -20dB 공통모드를 효과적으로 차단할 수 있음을 확인하였다. 이러한 잡음 차단 특성으로 인하여 고집적화 된 정보통신기기의 내장형 안테나와 같은 고주파 방사부품 및 PC 내부 적외선 통신에 의한 EMI (Electromagnetic Interference) 등 무선주파수를 사용하는 정보기기 내부의 전자파 장해 문제를 해결함으로써 향상된 데이터 전송을 보장할 수 있다.The high frequency transmission line device according to the present invention can effectively block the common mode noise introduced from the outside by using a periodic change to the even mode impedance while maintaining the odd mode impedance. The high frequency transmission line device according to the present invention effectively blocks the common mode noise of the frequency band corresponding to λ g / 4 by applying Bragg conditions. In particular, the analysis of the three-cell structure, it was confirmed that can effectively block the -20dB common mode in the 1.7 GHz ~ 2.3 GHz band. This noise-blocking characteristic improves data transmission by solving electromagnetic interference problems in information equipment using radio frequency such as high frequency radiating parts such as built-in antenna of highly integrated information communication equipment and EMI (Electromagnetic Interference) by infrared communication in PC. Can be guaranteed.

여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Embodiments of the present invention described herein are to be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the present invention is shown in the appended claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope are equivalent to the present invention. It should be interpreted as being included.

Claims (12)

평형 신호 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자로서,A high frequency transmission line element for balanced signal transmission, 유전체 기판의 일면에 형성되고 고주파 전송 방향으로 연장되되 상호 이격된 적어도 2 이상의 선로 도체와,At least two line conductors formed on one surface of the dielectric substrate and extending in a high frequency transmission direction and spaced apart from each other; 상기 선로 도체가 형성된 상기 유전체 기판의 상기 일면에 형성되고 상기 선로 도체로부터 소정의 간격으로 이격된 접지 도체를 포함하고,A ground conductor formed on the one surface of the dielectric substrate on which the line conductor is formed and spaced apart from the line conductor by a predetermined interval; 차단하고자 하는 공통모드 주파수의 파장을 λg라고 할 때 λg/4의 길이를 갖고, 상기 선로 도체 및 상기 접지 도체 사이의 간격이 고주파 전송 방향을 따라 좁은 영역과 넓은 영역으로 구분되도록 상기 접지 도체에 대향하는 상기 선로 도체의 일변 또는 상기 선로 도체에 대향하는 상기 접지 도체의 일변 중 적어도 하나에 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.When the wavelength of the common mode frequency to be cut off is λ g , the ground conductor has a length of λ g / 4 and the gap between the line conductor and the ground conductor is divided into a narrow region and a wide region along a high frequency transmission direction. And a stepped portion is formed on at least one of one side of the line conductor opposite to or one side of the ground conductor opposite to the line conductor. 제1항에서, 상기 단차부는 고주파 전송 방향을 따라 주기적으로 반복되어 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The high frequency transmission line device according to claim 1, wherein the stepped portion is formed by being periodically repeated along the high frequency transmission direction. 삭제delete 제1항 또는 제2 항에서, 상기 접지 도체는 상기 선로 도체 각각의 일측에 형성된 제1 접지 도체 및 제2 접지 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The high frequency transmission line device of claim 1 or 2, wherein the ground conductor comprises a first ground conductor and a second ground conductor formed on one side of each of the line conductors. 제4항에서, 상기 유전체 기판의 상기 일면에 대향하는 타면에 형성된 접속 도체를 더 포함하고, 상기 접속 도체의 양단은 상기 유전체 기판을 경유하여 상기 제1 접지 도체 및 상기 제2 접지 도체에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The semiconductor device of claim 4, further comprising a connection conductor formed on the other surface of the dielectric substrate opposite to the one surface of the dielectric substrate, wherein both ends of the connection conductor are respectively connected to the first ground conductor and the second ground conductor via the dielectric substrate. High frequency transmission line element, characterized in that. 제5항에서, 상기 접속 도체는 상기 선로 도체 및 상기 접지 도체 사이의 간격이 좁은 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.6. The high frequency transmission line device according to claim 5, wherein the connection conductor is formed in a region where the gap between the line conductor and the ground conductor is narrow. 제1항에서, 상기 유전체 기판은 유연성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The high frequency transmission line device of claim 1, wherein the dielectric substrate is formed of a flexible material. 평형 신호 전달을 위한 고주파 전송 선로 소자로서,A high frequency transmission line element for balanced signal transmission, 유전체 기판의 일면에 형성되고 고주파 전송 방향으로 연장되며 서로 이격된 적어도 2 이상의 선로 도체와,At least two line conductors formed on one surface of the dielectric substrate and extending in a high frequency transmission direction and spaced apart from each other, 상기 유전체 기판에 상기 선로 도체로부터 이격되어 형성된 접지 도체를 포함하고,A ground conductor formed on the dielectric substrate and spaced apart from the line conductor, 차단하고자 하는 공통모드 주파수의 파장을 λg라고 할 때 λg/4의 길이를 갖고, 외부에서 유입되는 공통모드 잡음을 제거하기 위하여 상기 선로 도체 또는 상기 접지 도체 중 적어도 하나에 공통모드에 대한 임피던스 변화부가 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.When the wavelength of the common mode frequency to be cut is λ g and has a length of λ g / 4, an impedance of the common mode to at least one of the line conductor and the ground conductor to remove the common mode noise introduced from the outside. A high frequency transmission line element, characterized in that the change portion is formed. 제8항에서, 상기 임피던스 변화부는 고주파 전송 방향을 따라 주기적으로 반복되어 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The high frequency transmission line device as claimed in claim 8, wherein the impedance change unit is repeatedly formed along a high frequency transmission direction. 삭제delete 제8항 또는 제9항에서, 상기 접지 도체는 상기 선로 도체가 형성된 상기 유전체 기판의 상기 일면에 형성되고, 상기 임피던스 변화부는 상기 선로 도체들 사이의 간격, 상기 선로 도체들 각각의 선폭, 또는 상기 선로 도체와 상기 접지 도체 사이의 간격 중 적어도 하나를 변화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The ground conductor of claim 8 or 9, wherein the ground conductor is formed on the one surface of the dielectric substrate on which the line conductor is formed, and the impedance change unit is spaced between the line conductors, the line width of each of the line conductors, or the And a high frequency transmission line element formed by changing at least one of a gap between a line conductor and the ground conductor. 제8항 또는 제9항에서, 상기 접지 도체는 상기 선로 도체가 형성된 상기 유전체 기판의 일면에 대향하는 타면에 형성되고, 상기 임피던스 변화부는 상기 선로 도체들 사이의 간격 또는 상기 선로 도체들의 선폭 중 적어도 하나를 변화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 전송 선로 소자.The ground conductor of claim 8 or 9, wherein the ground conductor is formed on the other surface of the dielectric substrate on which the line conductor is formed, and the impedance change unit is formed of at least one of a gap between the line conductors or a line width of the line conductors. A high frequency transmission line element formed by changing one.
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