KR100956665B1 - 내부 접지층을 갖는 결합기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부 접지층을 갖는 결합기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 결합기는 세라믹 유전체를 재료로 하여 형성되고, 상부면 및 하부면에 접지전극 및 외부와의 전원 연결을 위한 포트전극 패턴이 형성되어 있는 결합기 본체, 상기 결합기 본체의 내부에 형성하며, 브로드사이드 결합되어 결합선로 및 포트선로를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로 및 상기 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 위치하며, 상기 상부면 및 하부면의 접지전극에 연결되는 접지층을 포함한다.
따라서, 결합선로 사이에 형성된 접지층의 크기 및 형태를 조절하여 결합기의 삽입손실과 반사손실을 줄이고 격리도를 증가시킬 수 있다.
결합기, 세라믹 유전체, 내부 접지층, GND, 접지 영역, 결합선로, 포트선로

Description

내부 접지층을 갖는 결합기{COUPLER WITH INNER GROUND LAYER}
본 발명은 결합기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 세라믹 유전체로 이루어진 직방체 또는 정방체 내에 결합선로, 포트선로 및 내부 접지층이 형성되어 있는 결합기에 관한 것이다.
결합기는 신호의 분배, 모니터링 등 여러 곳에서 사용된다. 결합기는 결합선로의 결합면적 및 간격에 의해 결합도 양이 조절된다. 결합기의 구성은 결합되는 부분의 선로 길이를 중심 주파수의 λ/4 로 한 것이 가장 기본적인 구성이다. λ/4 마이크로스트립(microstrip) 결합선로를 이용한 결합기는 구현이 용이하고 다른 밀리미터파나 마이크로파 소자와의 결합이 용이하여 널리 사용된다.
그러나, 마이크로스트립 결합선로는 유전체와 공기층 사이에 존재하는 전송 도체의 존재에 기인한 이방 특성으로 인하여 우 모드(even mode)와 기 모드(odd mode)의 유효 유전율이 달라 각 모드의 위상 전파 속도의 차이로 인해 결합선로의 지향 특성을 저하시키는 단점이 있다.
또한, 마이크로스트립 결합선로는 결합도가 높은 결합기를 구현할 경우, 결합선로의 간격이 매우 좁아져 절연파괴 현상이 발생할 가능성이 있어 제작이 어렵 게 된다.
도 1은 종래의 결합기 구성도로서, λ/4 마이크로스트립(microstrip) 결합선로를 이용한 결합기의 예를 보인 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 결합기는 복수의 그린시트(10, 20, 30)가 적층되어 형성된 세라믹 유전체 내부에 두 개의 마이크로스트립 선로로 하나의 스트립 결합선로가 형성된다. 이때, 각각의 마이크로스트립 선로는 스트립 결합선로(40) 및 포트선로(50)로 구성된다. 여기서, 결합선로(40)는 두 개의 마이크로스트립 선로 중 서로 대향하는 부분에 해당하는 마이크로스트립 선로를 말하고, 포트선로(50)는 마이크로스트립 선로 중에서 결합선로(40)를 제외한 부분에 해당하는 마이크로스트립 선호를 말하며, 이 포트선로(50)는 결합선로(40)가 외부와 접속되도록 하는 접속 선로 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 두 개의 마이크로스트립 선로들이 그린시트(20)의 상부 및 하부에 각각 형성되어 상기한 결합 선로(40) 및 포트 선로(50)를 형성한다.
그런데, 이러한 결합기는 어느 하나의 마이크로스트립 선로에 에칭하여 패턴을 형성한 면과 다른 하나의 마이크로스트립 선로에 스트립 도체를 제거한 면이 접합될 때, 패턴을 형성한 스트립 도체의 두께로 인하여 얇은 층의 공간이 형성된다.
이와 같이 형성된 공간을 최소화하기 위하여 덮개를 이용해 강한 압력으로 누를 경우 즉 커버 프레싱(cover-pressing)을 가할 경우, 패턴을 형성한 마이크로스트립 선로의 스트립 도체의 두께로 인하여 스트립 도체를 제거한 마이크로스트립 선로의 유전체 형상이 변형된다. 또한, 결합기의 특성이 열화되고 결합기 설계자 가 원하는 특성으로 회복시키기 위한 튜닝에 많은 시간과 세밀한 작업이 필요하여 유전체 형상이 변형되는 것을 방지하려면 추가 공정이 필요하다.
따라서, 종래의 결합기는 제작 비용이 높고 제작 시간 및 공정이 길어지며, 고 특성을 가진 결합기를 제작하기가 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 결합도를 유지하면서 삽입손실의 증가없이 반사손실을 줄이고 격리도를 증가시키며 제작이 편리한 내부 접지층을 갖는 결합기를 제공하는 것이다.
상기 기술한 바와 같은 과제를 이루기 위하여 본 발명의 특징에 따른 결합기는,
세라믹 유전체를 재료로 하여 형성되고, 상부면 및 하부면에 접지전극 및 외부와의 전원 연결을 위한 포트전극 패턴이 형성되어 있는 결합기 본체; 상기 결합기 본체의 내부에 형성하며, 브로드사이드 결합(broadside-coupled)되어 결합선로 및 포트선로－여기서 포트선로는 상기 결합선로를 상기 포트전극 패턴과 연결하는 선로임－를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로; 및 상기 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 위치하며, 상기 상부면 및 하부면의 접지전극에 연결되는 접지층을 포함한다.
본 발명에 의하면, 결합선로 사이에 형성된 내부 접지층의 크기 및 형태를 조절하여 결합기의 삽입손실 증가없이 반사손실을 줄이고, 격리도를 증가시킬 수 있다.
또한, LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics: 저온 동시소성 세라믹) 공정의 적용으로 제작의 편리성을 높이고 공정오차가 줄어들며 재현성이 우수한 효과를 제공한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 결합기의 외관은 직방형 또는 정방형의 세라믹 유전체를 재료로 하여 형성되는 표면실장형 결합기 본체(100)로 이루어진다.
결합기 본체(100)의 외부에는 상하부에 각각 인쇄되는 접지전극(200), 복수의 1/2 비아홀(301, 303, 305, 307, 309, 311), 복수의 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407) 및 복수의 포트비아홀용 패턴(501, 502, 503, 504)이 인쇄된다.
상하부 접지전극(200)은 결합기 본체(100) 외부의 상부와 하부에 각각 인쇄된다. 그리고, 복수의 1/2 비아홀(301, 303, 305, 307, 309, 311)은 이러한 상하부 접지전극(200)에 접속되어 있다.
결합기 본체(100) 외부의 상부와 하부의 각 네 개의 모서리 가장자리에는 상하부 접지전극(200)과 일정 간격만큼 이격되어 포트비아홀용 패턴(501, 502, 503, 504)이 각각 형성되어 있다.
복수의 1/2 비아홀(301, 303, 305, 307, 309, 311)은 결합기 본체(100)의 외부 측면에 인쇄되어 상하부 접지전극(200)을 각각 전기적으로 연결한다. 복수의 1/2 비아홀(301, 303, 305, 307, 309, 311)은 전도상(Conductive Phase), 바인더(Binder), 비이클(Vehicle) 및 첨가제(Additives)로 구성된 전도성 페이스트로 도포된다.
복수의 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)은 결합기 본체(100)의 외부 모서리 가장자리에 형성된다. 그리고 전도상(Conductive Phase), 바인더(Binder), 비이클(Vehicle) 및 첨가제(Additives)로 구성된 전도성 페이스트로 도포된다. 이 러한 복수의 1/3 포트비아홀(401, 403, 405, 407)은 각각 포트비아홀용 패턴(501, 502, 503, 504)과 서로 전기적으로 연결된다.
도 4는 도 3에 도시된 결합기의 구조도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 결합기 본체(100)는 복수의 그린시트(101, 103, 105, 107, 109)가 직육면체 형상으로 적층되어 형성된다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 결합기 본체(100)의 외부에 복수의 1/2 비아홀(301, 303, 305, 307, 309, 311), 복수의 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407) 및 복수의 포트비아홀용 패턴(501, 502, 503, 504)을 형성하기 위해 복수의 그린시트(101, 103, 105, 107, 109) 각각에 해당 부분들이 형성되어 있다.
이러한 결합기 본체(100)는 세라믹 유전체를 재료로 하여 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics: 저온 동시소성 세라믹) 공정에 의해 복수의 그린시트(101, 103, 105, 107, 109)를 적층하여 제작한다.
여기서, LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics: 저온 동시소성 세라믹) 고정은, 주로 유리와 세라믹을 혼합한 재료를 그린시트(세라믹 테이프)라고 하는 종이보다 얇은 형태로 만들어 여러 개로 자른다. 이후, 각각의 그린시트 위에 단순 전극이나 소자의 역할에 맞도록 금이나, 은, 구리 등과 같은 금속도체를 입힌다. 이후, 구성하고자 하는 형태에 따라 각 그린시트 들을 적응하여 소성 세라믹과 금속을 동시에 구워서 형성하는 기술이다.
결합기 본체(100)는 상부 그린시트(101), 상부 선로시트(103), 내부 접지시트(105), 하부 선로시트(107) 및 하부 그린시트(109)가 적층되는 구조이다. 즉, 결합기 본체(100)는 상부에 위치하여 상부 접지전극(200)이 형성된 상부 그린시트(101)와 하부에 위치하여 하부 접지전극(200)이 형성된 하부 그린시트(109) 사이에, 결합선로(601, 603) 및 포트선로(701, 703, 705, 707)를 형성하기 위한 상부의 마이크로스트립 선로가 하부에 형성된 상부 선로시트(103)와 하부의 마이크로스트립 선로가 상부에 형성된 하부 선로시트(107)가 내부 접지시트(105)를 가운데에 두고 서로 적층되는 구조를 이룬다.
상부 그린시트(101)의 상부에는 상부 접지전극(200)이 형성되고, 상부의 모서리 가장자리에는 포트비아홀용 패턴(501, 502, 503, 504)이 각각 형성된다. 하부 그린시트(109)의 하부에는 하부 접지전극(200)이 형성되고, 하부의 모서리 가장자리에는 포트비아홀용 패턴(501, 503, 505, 507)이 각각 형성된다.
상부 그린시트(101), 상부 선로시트(103), 내부 접지시트(105), 하부 선로시트(107) 및 하부 그린시트(109)의 측면에는 상하부 접지전극(200)을 서로 연결하여 하나의 접지가 형성되도록 하는 1/2 비아홀(301, 303, 305, 307, 309, 311)이 각각 형성된다.
또한, 상부 그린시트(101), 상부 선로시트(103), 내부 접지시트(105), 하부 선로시트(107) 및 하부 그린시트(109) 각각에 있는 네 개의 모서리 가장자리에는 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)이 형성된다.
상부 선로시트(103)의 하부에는 결합선로(601) 및 포트선로(701, 703)를 형성하기 위한 상부의 마이크로스트립 전송선로가 형성된다. 이러한 포트선로(701, 703)는 결합선로(601)를 1/4 포트비아홀(405, 407)에 각각 접속시켜 결과적으로 포 트선로(701, 703)가 포트비아홀용 패턴(503, 504)에 전기적으로 각각 연결되도록 한다.
하부 선로시트(107)의 상부에는 결합선로(603) 및 포트선로(705, 707)를 형성하기 위한 하부의 마이크로스트립 전송선로가 형성된다. 이러한 포트선로(705, 707)는 결합선로(603)를 1/4 포트비아홀(403, 401)에 각각 접속시켜 결과적으로 포트선로(701, 703)가 포트비아홀용 패턴(502, 501)에 전기적으로 각각 연결되도록 한다. 상기한 상부의 마이크로스트립 전송선로와 하부의 마이크로스트립 전송선로는 브로드사이드 결합(broadside-coupled)이 이루어지도록 결합선로(601, 603)가 형성된다. 여기서, 브로드사이드 결합은 전송선로들이 거의 수직으로 정렬되어 도체들 간의 전송 선로 결합을 야기한다.
이러한 포트선로(701, 703, 705, 707)는 결합선로(601, 603)와 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 각각 최단거리로 연결하는 50Ω 옵셋 스트립 선로이다. 또한, 포트선로(701, 703, 705, 707)는 서로 동일한 길이와 형태를 가지고 대칭을 이루도록 형성된다. 포트선로(701, 703, 705, 707)의 형태는 결합기의 종류 및 특성에 따라 여러 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상부 선로시트(103)와 하부 선로시트(107) 사이에 위치하는 내부 접지시트(105)의 양쪽 단부에는 각각 접지 영역(GND)(801, 803)이 형성된다. 여기서 양쪽 단부는 내부 접지시트(105)의 평면도상의 형태인 직사각형 형태에서 면의 길이가 짧은 쪽을 말한다. 즉, 내부 접지시트(105)의 네 개의 옆면 중에서 1/2 비아홀(305, 311)이 각각 형성된 면을 말한다. 이러한 접지 영역(801, 803)은 내부 접 지시트(105)의 상부 및 하부 각각에 별도의 접지 영역으로 형성되어도 좋고, 또한 내부 접지시트(105)의 상부 및 하부를 연결한 접지 영역층으로 형성되어도 좋다. 이러한 접지 영역(801, 803)은 1/2 비아홀(305, 311)에 각각 연결되어 있어, 결과적으로 상하부 접지전극(200)에 연결되어 접지 영역을 이룰 수 있다.
이러한 접지 영역(801, 803)은 1/2 비아홀(305, 311)로부터 내부 접지시트(105)의 중심부로 확장되어 형성되며, 결합기의 종류에 따라 크게는 내부 접지시트(105)에서 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407) 부분만을 제외하고 전체가 될 수도 있으나, 바람직하게는 결합선로(601, 603)가 서로 대향하여 겹치기 시작하는 영역까지 확장된다. 또한, 접지 영역(801, 803)은 서로 동일한 형태를 가지며, 내부 접지시트(105)의 중심부를 기준으로 서로 대향하도록 위치한다.
이와 같이, 상부 선로시트(103)와 하부 선로시트(107)에 형성된 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 내부 접지시트(105)에 형성된 접지 영역(801, 803)이 위치하도록 본 발명의 제1 실시예에 따른 결합기가 형성되며, 결합선로(601, 603)는 포트선로(701, 703, 705, 707)를 통해 연결된 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 통해 PCB에 장착된다. 그리고, 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 통해 외부로부터 전압이 인가되면 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 내부 접지층을 갖는 결합기로 동작한다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 결합기는 결합선로(601, 603) 및 포트선로(701, 703, 705, 707)를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 형성되는 내부 접지 영역(801, 803)으로 인해 포트선로(701, 703, 705, 707)에 커패 시턴스가 발생된다. 따라서, 결합기의 종류 및 특성에 따라 내부 접지 영역(801, 803)의 크기, 형태 위치 등을 조절함으로써, 결합기의 우/기 모드의 위상차를 줄일 수 있고, 이로 인해 결합기의 반사손실이 줄어들고 격리도는 증가하여 결과적으로 삽입손실이 줄어들게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 결합선로(601, 603) 및 포트선로(701, 703, 705, 707)를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로들 사이에 형성되는 내부 접지층에서 접지 영역(801, 803)을 내부 접지시트(105)의 평면도상의 형태인 직사각형 형태에서 면의 길이가 짧은 쪽에 형성된 1/2 비아홀(305, 311)측 단부에 각각 형성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고 결합기의 종류 및 특성에 따라 다른 내부 접지시트(105)의 다른 위치에 형성될 수 있다.
이하, 내부 접지시트(105)의 다른 영역에 접지 영역이 형성되는 실시예에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 구조도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 결합기는 도 4에 도시된 결합기와 그 구조에 있어 매우 유사하다. 따라서, 도 4에 도시된 결합기와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 또한 동일한 기능에 대해서는 설명을 간결하게 하기 위해 생략하고, 상이한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 결합기도 도 4에 도시된 결합기와 마찬가지로, 상부 그린시트(101), 상부 선로시트(103), 내부 접지시트(105), 하부 선로시트(107) 및 하부 그린시트(109)가 직육면체 형상으로 적층되어 형성된다. 이 중에서 도 4에 도시된 결합기와 상이한 부분은 내부 접지시트(105)로서, 특히 내부 접지시트(105)에 형성된 접지 영역(805, 807)이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 결합기에서는 상부 선로시트(103)와 하부 선로시트(107) 사이에 위치하는 내부 접지시트(105)의 양쪽 단부에 각각 접지 영역(GND)(805, 807)이 형성된다. 여기서 양쪽 단부는 내부 접지시트(105)의 평면도상의 형태인 직사각형 형태에서 면의 길이가 긴 쪽을 말한다.
이 접지 영역(805, 807)은 내부 접지시트(105)의 네 개의 면 중에서 1/2 비아홀(301, 303, 307, 309)이 각각 형성된 두 개의 면측에 형성된다. 접지 영역(805)은 1/2 비아홀(307, 309)을 서로 연결하는 형태로 형성되고, 접지 영역(807)은 1/2 비아홀(301, 303)을 서로 연결하는 형태로 형성된다. 따라서, 접지 영역(805, 807)은 당연히 1/2 비아홀(301, 303, 307, 309)에 연결되어 있어, 결과적으로 상하부 접지전극(200)에 연결되어 접지 영역을 이룰 수 있다.
이러한 접지 영역(805, 807)은 내부 접지시트(105)의 상부 및 하부 각각에 별도의 접지 영역으로 형성되어도 좋고, 또한 내부 접지시트(105)의 상부 및 하부를 연결한 접지 영역층으로 형성되어도 좋다.
한편, 접지 영역(805, 807)은 1/2 비아홀(301, 303, 307, 309)을 서로 연결하는 형태를 가지는 상태에서, 내부 접지시트(105)의 중심부로 확장되어 형성되며, 결합기의 종류에 따라 크게는 내부 접지시트(105)에서 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407) 부분만을 제외하고 전체가 될 수도 있으나, 바람직하게는 결합선로(601, 603)가 서로 대향하여 겹치기 시작하는 영역까지 확장된다.
또한, 접지 영역(805, 807)은 서로 동일한 형태를 가지며, 내부 접지시트(105)의 중심부를 기준으로 서로 대향하도록 위치한다.
이와 같이, 상부 선로시트(103)와 하부 선로시트(107)에 형성된 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 내부 접지시트(105)에 형성된 접지 영역(805, 807)이 위치하도록 본 발명의 제2 실시예에 따른 결합기가 형성되며, 결합선로(601, 603)는 포트선로(701, 703, 705, 707)를 통해 연결된 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 통해 PCB에 장착된다. 그리고, 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 통해 외부로부터 전압이 인가되면 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 내부 접지층을 갖는 결합기로 동작한다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 결합기는 결합선로(601, 603) 및 포트선로(701, 703, 705, 707)를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 형성되는 내부 접지 영역(805, 807)으로 인해 결합선로(601, 603)에 커패시턴스가 발생된다. 따라서, 결합기의 종류 및 특성에 따라 내부 접지 영역(805, 807)의 크기, 형태 위치 등을 조절함으로써, 결합기의 우/기 모드의 위상차를 줄일 수 있고, 이로 인해 결합기의 반사손실이 줄어들고 격리도는 증가하여 결과적으로 삽입손실이 줄어들게 된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 구조도이 다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 결합기는 도 4에 도시된 결합기와 도 5에 도시된 결합기의 특징을 모두 포함하는 구조를 갖는다. 따라서, 도 4에 도시된 결합기 및 도 5에 도시된 결합기와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 결합기는 도 4에 도시된 제1 실시예 및 도 5에 도시된 제2 실시예에서의 결합기와 마찬가지로, 상부 그린시트(101), 상부 선로시트(103), 내부 접지시트(105), 하부 선로시트(107) 및 하부 그린시트(109)가 직육면체 형상으로 적층되어 형성된다. 이 중에서 도 4 및 도 5에 도시된 결합기와 상이한 부분은 내부 접지시트(105)로서, 특히 내부 접지시트(105)에 형성된 접지 영역(801, 803, 805, 807)이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 결합기에서는 상부 선로시트(103)와 하부 선로시트(107) 사이에 위치하는 내부 접지시트(105)의 네 곳의 면 단부에 각각 접지 영역(GND)(801, 803, 805, 807)이 형성된다. 여기서 네 곳의 면은 내부 접지시트(105)의 평면도상의 형태인 직사각형 형태에서 네 면을 말한다. 이 중에서, 두 개의 면 단부에 형성되는 접지 영역(801, 803)은 도 4를 참조하여 설명한 제1 실시예에서의 접지 영역(801, 803)과 동일하고, 다른 두 개의 면 단부에 형성되는 접지 영역(805, 807)은 도 5를 참조하여 설명한 제2 실시예에서의 접지 영역(805, 807)과 동일하다.
따라서, 접지 영역(801, 803)은 내부 접지시트(105)의 네 개의 면 중에서 1/2 비아홀(305, 311)이 각각 형성된 두 개의 면 측에 형성된다. 이 때, 접지 영역(801)은 1/2 비아홀(305)에 연결되고, 접지 영역(803)은 1/2 비아홀(311)에 연결되어 있어, 결과적으로 상하부 접지전극(200)에 연결되어 접지 영역을 이룰 수 있다.
또한, 접지 영역(805, 807)은 내부 접지시트(105)의 네 개의 면 중에서 1/2 비아홀(301, 303, 307, 309)이 각각 형성된 두 개의 면측에 형성된다. 접지 영역(805)은 1/2 비아홀(307, 309)을 서로 연결하는 형태로 형성되고, 접지 영역(807)은 1/2 비아홀(301, 303)을 서로 연결하는 형태로 형성된다. 따라서, 접지 영역(805, 807)은 1/2 비아홀(301, 303, 307, 309)에 각각 연결되어 있어, 결과적으로 상하부 접지전극(200)에 연결되어 접지 영역을 이룰 수 있다.
이러한 접지 영역(801, 803, 805, 807)은 내부 접지시트(105)의 상부 및 하부 각각에 별도의 접지 영역으로 형성되어도 좋고, 또한 내부 접지시트(105)의 상부 및 하부를 연결한 접지 영역층으로 형성되어도 좋다.
이러한 접지 영역(801, 803)은 1/2 비아홀(305, 311)로부터 내부 접지시트(105)의 중심부로 확장되어 형성되고, 접지 영역(801, 803)은 1/2 비아홀(301, 303, 307, 309)을 서로 연결하는 형태를 가지는 상태에서 내부 접지시트(105)의 중심부로 확장되어 형성된다.
결합기의 종류에 따라 접지 영역(801, 803, 805, 807)은 내부 접지시트(105)에서 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407) 부분만을 제외하고 전체 영역이 하나의 접지 영역으로 될 수도 있으나, 바람직하게는 결합선로(601, 603)가 서로 대향하여 겹치기 시작하는 영역까지 확장된다. 또한, 형태에 있어서 접지 영역(801, 803)이 서로 동일하고, 접지 영역(805, 807)이 서로 동일하며, 이들은 내부 접지시트(105)의 중심부를 기준으로 각각 대향하도록 위치한다.
이와 같이, 상부 선로시트(103)와 하부 선로시트(107)에 형성된 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 내부 접지시트(105)에 형성된 접지 영역(801, 803, 805, 807)이 위치하도록 본 발명의 제3 실시예에 따른 결합기가 형성되며, 결합선로(601, 603)는 포트선로(701, 703, 705, 707)를 통해 연결된 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 통해 PCB에 장착된다. 그리고, 1/4 포트비아홀(401, 403, 405, 407)을 통해 외부로부터 전압이 인가되면 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 내부 접지층을 갖는 결합기로 동작한다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 결합기는 결합선로(601, 603) 및 포트선로(701, 703, 705, 707)를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로 사이에 형성되는 내부 접지 영역(801, 803, 805, 807)으로 인해 결합선로(601, 603) 및 포트선로(701, 703, 705, 707)에 커패시턴스가 발생된다. 따라서, 결합기의 종류 및 특성에 따라 내부 접지 영역(801, 803, 805, 807)의 크기, 형태 위치 등을 조절함으로써, 결합기의 우/기 모드의 위상차를 줄일 수 있고, 이로 인해 결합기의 반사손실이 줄어들고 격리도는 증가하여 결과적으로 삽입손실이 줄어들게 된다.
이하에서는, 상기한 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 실시예별로 그래프를 통해 살펴보기로 한다.
도 7은 종래의 결합기의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 나타낸 그래프이며, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기와 종래 결합기의 삽입손실 특성을 비교하기 위한 그래프이다.
도 7 내지 도 11에 도시된 특성 그래프에서, 일예의 주파수, 예를 들어 1400MHz에서의 특성값을 추출하여 아래의 [표 1]과 같이 취합하여 표시하였다.
Figure 112007094649542-pat00001
[표 1]에 표시된 바와 같이, 1400MHz에서의 내부 접지층이 형성되어 있지 않는(No GND) 종래의 결합기의 특성은 결합도(Coupling)가 -8.31 dB, 전송손실(Transmission Loss)이 -0.86 dB, 반사손실(Return Loss)이 -24.45 dB, 격리도(Isolation)가 -20.30 dB 및 삽입손실(Insertion Loss)이 -0.14 dB이다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같은 제1 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기(제1 결합기)의 특성은 결합도가 -8.42 dB, 전송손실이 -0.80 dB, 반사손실이 -24.92 dB, 격리도가 -32.17 dB 및 삽입손실이 -0.10 dB이다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같은 제2 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기(제2 결합기)의 특성은 결합도가 -9.16 dB, 전송손실이 -0.67 dB, 반사손실이 -34.30 dB, 격리도가 -26.38 dB 및 삽입손실이 -0.10 dB이다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같은 제3 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기(제3 결합기)의 특성은 결합도가 -9.16 dB, 전송손실이 -0.67 dB, 반사손실이 -31.87 dB, 격리도가 -48.43 dB 및 삽입손실이 -0.10 dB이다.
도 7 내지 도 11을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 결합기는 종래의 결합기와 비교할 때 삽입손실은 감소하면서도 전송손실의 증가없이 격리도가 증가한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래의 결합기 구성도이다.
도 1에 도시된 종래의 결합기의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 결합기의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 구조도이다.
도 7은 종래의 결합기의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 내부 접지층을 갖는 결합기와 종래 결합기의 삽입손실 특성을 비교하기 위한 그래프이다.

Claims (8)

  1. 세라믹 유전체를 재료로 하여 형성되고, 상부면 및 하부면에 접지전극 및 외부와의 전원 연결을 위한 포트전극 패턴이 형성되어 있는 결합기 본체;
    상기 결합기 본체의 내부에 형성되며, 브로드사이드 결합(broadside-coupled)되어 결합선로 및 포트선로－여기서 포트선로는 상기 결합선로를 상기 포트전극 패턴과 연결하는 선로임－를 형성하는 두 개의 마이크로스트립 전송선로; 및
    상기 상부면의 접지전극과 하부면의 접지전극 사이에 위치하며, 상기 상부면 및 하부면의 접지전극에 연결되는 복수의 접지층을 포함하며,
    상기 결합기 본체는,
    상부면에 접지전극이 형성되어 있는 상부 그린시트; 상기 다수의 접지층이 형성되어 있는 접지시트; 하부면에 접지전극이 형성되어 있는 하부 그린시트; 상기 상부 그린시트와 상기 접지시트 사이에 위치하며, 상기 두 개의 마이크로스트립 전송선로 중 하나가 형성되어 있는 상부 선로시트; 및 상기 접지시트와 상기 하부 그린시트 사이에 위치하며, 상기 두 개의 마이크로스트립 전송선로 중 나머지 하나가 형성되어 있는 하부 선로시트가 적층되어 형성되고,
    상기 상부 그린시트, 상기 상부 선로시트, 상기 접지시트, 상기 하부 선로시트 및 상기 하부 그린시트는, 각각의 측면에 복수의 비아홀을 각각 형성하고 있고, 각각의 네 개의 모서리에 상기 포트전극 패턴과 상기 포트선로를 연결하는 복수의 4/1 비아홀을 각각 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 결합기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 비아홀은 상기 상부면의 접지전극과 하부면의 접지전극을 서로 연결하는 동시에 상기 접지층에 연결되도록 상기 결합기 본체의 측면에 형성되어 있으며,
    상기 접지층은 상기 복수의 비아홀로부터 상기 접지층의 중심부로 확장되어 형성된 복수의 접지 영역 및 접지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접지 영역은 상기 비아홀로부터 상기 두 개의 마이크로스트립 전송선로가 겹쳐서 결합선로를 형성하기 시작하는 영역까지 확장되는 것을 특징으로 하는 결합기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 접지층의 평면도상의 형태가 직사각형 형태인 경우, 상기 접지 영역은 상기 접지층의 네 개의 면 중에서 길이가 짧은 두 개의 면 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 결합기.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 접지층의 평면도상의 형태가 직사각형 형태인 경우, 상기 접지 영역은 상기 접지층의 네 개의 면 중에서 길이가 긴 두 개의 면 단부에 서로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 결합기.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 접지층의 평면도상의 형태가 직사각형 형태인 경우, 상기 접지 영역은 상기 접지층의 네 개의 면 모든 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 결합기.
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