KR100998889B1 - 가변 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 2개 이상의 공진기들, 상기 각각의 공진기들 사이에 연결된 1개 이상의 버랙터 다이오드들 및 상기 공진기들 및 상기 버랙터 다이오드들을 제어하기 위한 제어 전압을 발생시키는 제어 전압 공급부를 포함하는 가변 필터에 관한 것이다.
필터, 버랙터 다이오드, 코일, 커패시터

Description

가변 필터{TUNABLE FILTER}
본 발명은 중심 주파수의 변환뿐만 아니라 필터의 대역폭의 조절도 가능하게 할 수 있는 가변 필터에 관한 것이다.
최근에는 넓은 주파수 범위에서 다양한 통신 방식을 지원하는 멀티밴드(multi-band) 및 멀티모드(multi-mode) 무선통신시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다. 하나의 통신 시스템이 멀티밴드에서 여러 통신 방식을 수용할 수 있다면, 지역적 제약이나 주파수 자원에 제약이 없이 통신서비스가 가능하게 되는 것이다. 따라서, 그 응용 분야는 매우 광범위하며, 상기 통신시스템의 일예가 SDR 시스템이다.
송수신기에 가변필터가 상기 통신시스템을 구현하기 위해서는 반드시 필요하다. 또한, 상기 가변필터는 다양한 통신 방식을 지원하기 위해서 중심주파수의 조절뿐만 아니라 필터의 대역폭도 조절가능해야 한다. 왜냐하면, 다양한 통신 방식은 다양한 주파수 대역폭을 가지기 때문이다.
그러나, 종래의 필터들은 중심주파수를 변화시킬 수 있지만, 필터의 대역폭도 변경된다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 중심주파수를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 필터의 대역폭도 조절 가능한 가변 필터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 필터는 적어도 2개 이상의 공진기들과, 상기 각각의 공진기들 사이에 연결된 1개 이상의 버랙터 다이오드들 및 상기 공진기들에서 생성되는 공진주파수 값들 및 상기 버랙터 다이오드들의 커패시턴스 값들을 제어하기 위한 제어 전압을 발생시키는 제어 전압 공급부를 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 가변 필터는 중심주파수를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 필터의 대역폭도 조절 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 가변 필터에 따르면, 중심 주파수뿐만 아니라 필터의 대역폭도 변경할 수 있는 이점이 있다.
도 1a 및 도 1b는 가변 필터의 일실시예의 구성도 및 중심주파수 변화에 따른 대역폭의 변화를 도시한 도면이다.
도 1a을 참고하면, 본 발명에 따른 상기 가변 필터는 제1 마이크로스트립 선로(10), 제2 마이크로스트립 선로(15), 제3 마이크로스트립 선로(20), 제1 버랙터 다이오드(25), 제2 버랙터 다이오드(30), 제3 버랙터 다이오드(35), 제1 인덕터(40), 제2 인덕터(45), 제3 인덕터(50) 및 커패시터(55)를 포함할 수 있다.
상기 제1 마이크로스트립 선로(10), 상기 제2 마이크로스트립 선로(15) 및 상기 3 마이크로스트립 선로(20) 사이에는 일정한 갭(gap)(60)이 형성된다. 또한, 상기 제1 마이크로스트립 선로(10), 상기 제2 마이크로스트립 선로(15) 및 상기 3 마이크로스트립 선로(20)의 각각의 일측단으로는 제어전압이 인가되고, 타측단은 접지된다. 여기에서, 마이크로스트립 선로(microstrip line)는 선로의 폭(W), 유전체의 높이(h), 두께(d) 등의 파라미터를 변화시켜 각각 다른 특성의 임피던스 값을 가질 수 있다. 상기 갭(60)의 사이즈가 작으면 커플링 효과가 커지게 되고, 상기 갭(60)의 사이즈를 크게 하면 커플링 효과가 작아진다.
상기 제1 버랙터(varactor) 다이오드(25)는 제어 전압단(5)과 제1 마이크로스트립 선로(10) 사이에 연결된다. 상기 제2 버랙터 다이오드(30)는 상기 제어 전압단(5)과 제2 마이크로스트립 선로(15) 사이에 연결된다. 상기 제3 버랙터 다이오드(35)는 상기 제어 전압단(5)과 제3 마이크로스트립 선로(20) 사이에 연결된다. 상기 버랙터 다이오드는 가변 용량 다이오드(variable capacitance diode)라고 부 르기도 하며, 제어 전압에 따라 커패시터 값이 변화되는 다이오드를 의미한다.
상기 제1 인덕터(40)는 상기 제1 버랙터 다이오드(25)와 상기 제어 전압단(5) 사이에 연결된다. 상기 제2 인덕터(45)는 상기 제2 버랙터 다이오드(30)와 상기 제어 전압단(5) 사이에 연결된다. 상기 제3 인덕터(50)는 상기 제3 버랙터 다이오드(35)와 상기 제어 전압단(5) 사이에 연결된다. 상기 인덕터는 직류 전압은 잘 통과시키고, 주파수가 높은 교류 전류 전압은 잘 통과하지 못하도록 할 수 있다. 즉, 저항값은 작게 하고, 인던턴스 값은 크게 한 코일을 의미한다. 상기 인덕터(40, 45, 50)들은 상기 제어 전압단(5)으로부터 입력되는 제어 전압의 직류 전압만이 상기 버랙터 다이오드(25, 30, 35)들로 인가되도록 한다.
상기 바이패스 커페시터(55)는 상기 제어 전압단(5)과 접지단 사이에 연결되고, 상기 마이크로스트립 선로들(10, 15, 20) 및 상기 버랙터 다이오드(25, 30, 35)들에서 발생한 고주파수 성분이 상기 제어 전압단(5)으로 유입되는 것을 막는다.
본 실시예에 따른 가변 필터의 동작을 중심으로 설명하면, 상기 가변 필터로 입력되는 신호는 상기 제1 마이크로스트립 선로(10)로 입력되고, 상기 제2 마이크로스트립 선호(15)를 통해서 상기 제3 마이크로스트립 선로(20)로 출력된다. 상기 가변 필터의 중심주파수는 상기 마이크로스트립 선로들(10, 15, 20), 상기 버랙터 다이오드들(25, 30, 35) 및 제어 전압단에서 발생하는 제어 전압에 의해서 결정된다. 예를 들면, 상기 제어 전압의 크기에 따라 상기 버랙터 다이오드들에서 발생하는 커패시턴스 값이 변화하고, 상기 마이크로스트립 선로들(10, 15, 20)의 폭, 높 이 등을 조절하여 임피던스 값을 변화시켜 중심주파수를 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 갭(60)의 폭을 변화시킴으로써 상기 가변 필터의 대역폭을 변화시킬 수 있다.
그러나, 상기 가변 필터는 상기 버랙터 다이오드들의 커패시턴스 값의 변화량이 작기 때문에 중심주파수의 가변 범위에 제한이 있다.
또한, 커플링의 효과를 높이기 위해는 상기 갭(60)의 사이즈를 줄여야하는데, 공정상의 한계로 인해 일정 간격 이하로 줄일 수 없는 문제가 있다. 또한, 상기 갭(60)의 사이즈를 늘리는 것은 가변 필터의 전체적인 크기가 커지는 문제가 있다.
또한, 상기 갭(60)은 한번 공정이 완료되면 변경이 불가능하다는 문제가 있다.
도 1b는 도1a의 가변필터의 중심주파수 변경에 따른 대역폭의 변화를 도시한 도면이다.
도 1b를 참조하면, 상기 가변필터의 중심주파수가 약 3.8 GHZ에서 약 4.2 GHZ로 변화됨에 따라, 대역폭의 왼쪽은 전체적으로 좁아지는 반면에 대역폭의 오른쪽은 거의 그대로 유지됨을 볼 수 있다. 따라서, 상기 가변 필터의 중심주파수가 커짐에 따라, 상기 가변 필터의 대역폭은 점점 작아짐을 볼 수 있다. 즉, 상기 가변 필터의 대역폭은 약 1.2 GHZ에서 약 0.9 GHZ로 작아진다.
따라서, 상기 가변 필터는 중심주파수가 변화됨에 따라, 상기 가변 필터의 대역폭도 변화되기 때문에, 입력 신호 중 불필요한 부분이 통과되거나 필요한 부분 이 통과되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 필터의 구성도를 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 상기 가변 필터는 제1 공진기(100), 제2 공진기(110), 제3 공진기(120), 제1 버랙터 다이오드(130), 제2 버랙터 다이오드(140), 제어 전압 공급부(160), 제1 정합부(170) 및 제2 정합부(180)를 포함할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 노이즈 감쇄부(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공진기(100), 상기 제2 공진기(110) 및 상기 제3 공진기(120)는 상기 제어 전압 공급부(160)에서 생성된 제어 전압이 인가되면, 상기 공진기들(100, 110, 120)은 각각 공진 주파수를 생성한다. 상기 가변 필터의 중심 주파수는 상기 각각의 공진 주파수가 결합되어 생성된다. 상기 제1 공진기(100)를 통해 신호가 입력되고, 상기 입력된 신호는 상기 제2 공진기(110) 및 상기 제3 공진기(120)를 통해서 외부로 출력된다.
상기 제1 버랙터 다이오드(130)는 상기 제1 공진기(100)와 상기 제2 공진기(110) 사이에 연결된다. 상기 제1 버랙터 다이오드(130)의 애노드가 상기 제1 공진기(100)에 연결되고, 상기 제1 버랙터 다이오드(130)의 캐소드가 상기 제2 공진기(110)에 연결된다. 버랙터 다이오드는 역방향 전압에 따라 커패시턴스 값이 변화되는 것이므로 역방향 전압이 걸릴 수 있는 방향으로 연결되는 것이 바람직하다. 상기 제2 버랙터 다이오드(140)는 상기 제2 공진기(110)와 상기 제3 공진기(120) 사이에 연결된다. 상기 제2 버랙터 다이오드(140)의 애노드가 상기 제2 공진 기(110)에 연결되고, 상기 제2 버랙터 다이오드(140)의 캐소드가 상기 제2 공진기(110)에 연결된다. 상기 제1 버랙터 다이오드(130) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(140)는 상기 제어 전압에 따라 커패시턴스 값이 변하게 된다. 상기 제1 버랙터 다이오드(130) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(140)의 커패시턴스 값이 변화함에 따라, 상기 공진기들(100, 110, 120) 사이에 커플링 효과가 변화하게 되고, 상기 가변 필터의 대역폭이 변화하게 된다. 예를 들면, 상기 커패시턴스 값이 커지면, 커플링의 효과가 커지고, 상기 가변 필터의 대역폭이 넓어지게 된다.
상기 제어 전압 공급부(160)는 상기 공진기들(100, 110, 120) 및 상기 버랙터 다이오드들(130, 140)을 제어하기 위한 제어 전압을 발생시킨다. 상기 제어 전압은 상기 공진기들(100, 110, 120) 및 상기 버랙터 다이오드들(130, 140)로 인가된다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 상기 노이즈 감쇄부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 가변 필터에서 발생하는 노이즈들을 제거할 수 있다. 상기 노이즈 감쇄부(150)는 인덕터, 커패시터 등으로 구성될 수 있다. 이에 대한 자세한 구성 및 기능을 후술하겠다.
상기 제1 정합부(170)는 입력단과 상기 제1 공진기(100)에 연결되어 임피던스를 매칭시킨다. 상기 제2 정합부(180)는 출력단과 상기 제3 공진기(110)에 연결되어 임피던스를 매칭시킨다. 상기 제1 정합부(170) 및 상기 제2 정합부(180)의 임피던스 조절 방법 및 위치 등의 자세한 내용은 후술하겠다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 상기 가변 필터는 제1 공진기(100), 제2 공진기(110), 제3 공진기(120), 제1 버랙터 다이오드(130), 제2 버랙터 다이오드(140), 제어 전압 공급부(160), 제1 정합부(170) 및 제2 정합부(180)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공진기(100)는 제1 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 마이크로스트립 선로(102), 상기 제1 노드와 상기 제1 마이크로스트립 선로(102) 사이에 연결되는 제3 버랙터 다이오드(104) 및 상기 제1 노드와 접지단 사이에 연결되는 제4 버랙터 다이오드(106)를 포함할 수 있다. 상기 제3 버랙터 다이오드(104) 및 상기 제4 버랙터 다이오드(106)은 직렬로 연결되기 때문에, 도 1a에서와 같이 버랙터 다이오드가 1개인 경우보다 가변할 수 있는 커패시턴스 값이 증가된다. 즉, 상기 커패시턴스 값의 가변 범위가 증가한다는 것은 본 실시예에 따른 가변 필터의 중심주파수의 가변 범위가 넓어진다는 것을 의미한다. 이하의 제 5 버랙터 다이오드 내지 제 8 버랙터 다이오드도 상기 제3 버랙터 다이오드 및 상기 제4 버랙터 다이오드와 동일한 기능을 한다.
상기 제2 공진기(110)는 제2 노드와 접지단 사이에 연결되는 제2 마이크로스트립 선로(112), 상기 제2 마이크로스트립 선로(112)와 접지단 사이에 연결되는 제5 버랙터 다이오드(114) 및 상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 연결되는 제6 버랙터 다이오드(116)를 포함할 수 있다. 상기 제5 버랙터 다이오드(114)가 상기 제2 마이크로스트립 선로(112)와 접지단 사이에 연결되는 이유는, 상기 제어 전압이 상기 제1 버랙터 다이오드(130) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(140)로 인가될 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 제3 공진기(120)는 제4 노드와 접지단 사이에 연결되는 제3 마이크로스트립 선로(122), 상기 제4 노드와 상기 제3 마이크로스트립 선로(122) 사이에 연결되는 제7 버랙터 다이오드(124) 및 상기 제4 노드와 접지단 사이에 연결되는 제8 버랙터 다이오드(126)를 포함할 수 있다.
상기 버랙터 다이오드들(104, 106, 114, 116, 124, 126)은 역방향 전압이 걸릴 수 있는 방향으로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제1 버랙터 다이오드(130) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(140)는 도 2에서 설명한 것과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하겠다.
상기 제어 전압 공급부(160)는 제1 제어전압(161), 제2 제어전압(162), 제3 제어전압(163)을 생성할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 3개의 별도의 제어 전압 공급부에서 상기 제어 전압(161, 162, 163)을 생성할 수도 있고, 1개의 제어 전압 공급부에서 1개의 제어 전압을 생성하고 전압 분배를 통해서 3개의 제어 전압(161, 162, 163)을 생성할 수도 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 상기 제1 제어 전압을 상기 제1 노드 및 상기 제4 노드로 인가하고, 상기 제2 제어 전압은 상기 제 2 노드로 인가하고, 상기 제3 제어 전압은 상기 제3 노드로 인가할 수 있다.
상기 제어 전압 공급부(160)는 상기 노이즈 감쇄부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 제1 노드와 제5 노드 사이에 연결되는 제1 인 덕터(151), 상기 제2 노드와 제6 노드 사이에 연결되는 제2 인덕터(152) 및 상기 제5 노드와 상기 제4 노드 사이에 연결되는 제3 인덕터(153) 및 상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결되는 제4 인덕터(154)를 포함할 수 있다. 상기 각각의 인덕터(151, 152, 153, 154)는 제어 전압에서 발생하는 고주파 성분과 같은 노이즈가 상기 공진기들(100, 110, 120)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 제5 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 커패시터(156), 상기 제6 노드와 접지단 사이에 연결되는 제2 커패시터(157) 및 상기 제3 노드와 접지단 사이에 연결되는 제3 커패시터(158)를 포함할 수 있다. 상기 커패시터들(156, 157, 158)은 상기 공진기들(100, 110, 120)에서 발생하는 고주파수 성분과 같은 노이즈가 상기 제어 전압 공급부(160)로 유입되는 것을 막는다.
상기 제어 전압(161, 162, 163)에 의해서 각각의 버랙터 다이오드들(130, 140, 104, 106, 114, 116, 124, 126)에 전압이 인가된다. 이하에서, 상기 제어 전압(161, 162, 163)들이 입력되는 부분을 제어 전압의 입력단이라고 명칭하겠다. 상기 제1 제어 전압(161)은 상기 제1 공진기(100) 및 상기 제3 공진기(120)의 공진주파수 값을 조절할 수 있다. 상기 제2 제어 전압(162)은 상기 제2 공진기(110)의 공진주파수 값을 조절할 수 있다. 상기 제2 제어 전압(162)은 상기 제1 버랙터 다이오드 및 상기 제2 버랙터 다이오드의 커패시턴스를 조절할 수 있다. 상기 제3 제어 전압은 상기 제2 공진기(110)의 공진주파수를 조절할 수 있다. 상기 제1 버랙터 다이오드(130) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(140)는 상기 인가된 전압에 의해서 커패 시턴스 값이 정해지고, 상기 커패시턴스에 따라 본 실시예에 따른 가변 필터의 대역폭이 결정된다. 상기 버랙터 다이오드들(104, 106, 114, 116, 124, 126)은 상기 인가된 전압에 의해서 본 실시예에 따른 가변 필터의 중심주파수가 결정된다.
또한, 상기 제6 버랙터 다이오드에 인가되는 전압은 상기 제2 제어 전압(162) 및 상기 제3 제어 전압(163)의 차이이다. 따라서, 상기 제2 제어 전압(162) 및 상기 제3 제어 전압(163)의 차이를 조절함으로써, 1개의 제어 전압을 이용한 경우보다 더 넓은 범위로 중심주파수를 변경할 수 있게 된다. 예를 들면, 상기 1개의 제어 전압을 이용한 경우란, 상기 제6 버랙터 다이오드가 제2 노드와 접지단 사이에 연결되고, 상기 제2 제어 전압이 상기 제2 노드에 인가되고, 상기 제3 제어 전압은 제거된 경우를 의미할 수 있다. 이 경우는 상기 제2 제어 전압에 의해서만 전압의 크기를 변경할 수 있으므로, 2개를 이용하여 변경하는 경우보다 전압을 변화시킬 수 있는 범위가 작게 되는 것이다.
상기 제1 정합부(170) 및 상기 제2 정합부(180)는 마이크로스트립 선로로 구현될 수 있다. 상기 마이크로스트립 선로의 넓이, 상기 제1 정합부(170) 또는 상기 제2 정합부(180)와 연결되는 위치에 따라 임피던스 값이 변화하게 된다. 따라서, 상기 마이크로스트립 선로의 넓이 및 상기 마이크로스트립 선로와 상기 정합부들(170, 180)의 연결되는 위치를 변경시키면서 임피던스를 매칭하게 된다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 가변 필터는 2개의 버랙터 다이오드를 마주보게 구현함으로써 가변 필터의 중심주파수를 넓은 범위에서 변화시킬 수 있게 한다.
또한, 본 실시예에 따른 가변 필터는 공진기들 사이에 버랙터 다이오드를 연 결함으로써 가변 필터의 대역폭을 변화시킬 수 있게 한다.
또한, 본 실시예에 따른 가변 필터는 여러 개의 제어 전압을 사용함으로써 중심주파수를 넓은 범위에서 변화시킬 수 있게 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 가변 필터는 중심주파수를 변화시키면서 대역폭도 같이 변경함으로써, 중심주파수의 변화에 따른 대역폭의 변화를 보상할 수 있다. 즉, 중심주파수를 변화시키면서도 대역폭은 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 상기 가변 필터는 제1 공진기(100), 제2 공진기(110), 제3 공진기(120), 제1 버랙터 다이오드(130), 제2 버랙터 다이오드(140), 제어 전압 공급부(160), 제1 정합부(170), 제2 정합부(180) 및 전압 분배부(190)를 포함할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 노이즈 감쇄부(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공진기(100), 상기 제3 공진기(120), 제1 버랙터 다이오드(130), 제2 버랙터 다이오드(140), 제1 정합부(170) 및 제2 정합부(180)는 도 3에서 기술한 것과 같으므로 이에 대한 설명은 생략하고, 변경된 부분을 중심으로 설명하겠다.
상기 제2 공진기(110)는 제7 노드와 접지단 사이에 연결되는 제2 마이크로스트립 선로(112), 상기 제2 마이크로스트립 선로(112)와 접지단 사이에 연결되는 제 1 커패시터(200), 상기 제7 노드와 제8 노드 사이에 연결되는 제2 커패시터(210), 상기 제8 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 저항(220), 상기 제8 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 제5 버랙터 다이오드(114) 및 상기 제2 노드와 접지단 사이에 연결되는 제6 버랙터 다이오드(116)를 포함할 수 있다. 상기 제1 커패시터(200) 및 상기 제2 커패시터(210)는 전압이 흐르지 못하도록 블록킹할 수 있다. 즉, 상기 제1 커패시터(200)는 전압이 접지단으로 인가되지 못하도록 막고, 상기 제2 커패시터(210)는 제7 노드로 인가되는 전압이 상기 제8 노드로 인가되는 것을 막는다. 상기 제1 저항(220)은 상기 제5 버랙터 다이오드(114)를 통해 흐르는 전류가 접지로 흐를 수 있도록 한다. 나머지 구성요소들은 도 3과 동일한 것이다.
상기 제어 전압 공급부(160)는 1개의 제어전압(164)을 생성할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 상기 제어 전압(164)을 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제4 노드로 인가할 수 있다.
상기 제어 전압 공급부(160)는 노이즈 감쇄부(150)를 포함할 수 있다. 상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 제1 노드와 제5 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터(151), 상기 제2 노드와 제6 노드 사이에 연결되는 제2 인덕터(152) 및 상기 제5 노드와 상기 제4 노드 사이에 연결되는 제3 인덕터(153)를 포함할 수 있다. 상기 각각의 인덕터(151, 152, 153)는 제어 전압에서 발생하는 고주파 성분과 같은 노이즈가 상기 공진기들(100, 110, 120)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 제5 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 커패시터(156), 상기 제9 노드와 접지단 사이에 연결되는 제4 커패시터(230)를 포함할 수 있다.
상기 전압 분배부(240)는 상기 제어 전압을 분배함으로써, 상기 분배된 제어 전압이 상기 제7 노드로 인가되도록 할 수 있다. 상기 전압 분배부(240)는 상기 제5 노드와 상기 제9 노드 사이에 연결되는 제2 저항(242) 및 제3 저항(244)을 포함할 수 있다. 상기 제2 저항(242) 및 상기 제3 저항(244)은 가변 저항으로 구현되는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 상기 저항들(242, 244)의 크기를 조절함으로써, 전압 분배의 크기를 조절할 수 있다.
본 실시예에 따른 가변 필터는 상기 제7 노드로 인가되는 제어 전압과 상기 제2 노드로 인가되는 제어 전압을 별도로 제어할 수 있게 된다. 상기 제7 노드로 인가되는 제어 전압은 가변 필터의 대역폭을 변화시키기 위한 것이고, 상기 제2 노드로 인가되는 제어 전압은 가변 필터의 중심주파수를 변화시키기 위한 것이다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 가변 필터는 여러 개의 제어 전압을 사용하지 않고 1개의 제어 전압만을 사용하여 중심주파수 및 대역폭을 변경할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 가변 필터는 중심주파수를 변화시킬 수 있는 제어 전압과 대역폭을 변화시킬 수 있는 제어 전압이 별도로 존재하므로, 중심주파수와 대역폭을 좀 더 편리하게 변화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 상기 가변 필터는 제1 공진 기(100), 제2 공진기(110), 제3 공진기(120), 제1 버랙터 다이오드(130), 제2 버랙터 다이오드(140), 제어 전압 공급부(160), 제1 정합부(170) 및 제2 정합부(180)를 포함할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 노이즈 감쇄부(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공진기(100), 상기 제2 공진기(110), 상기 제3 공진기(120), 제1 버랙터 다이오드(130), 제2 버랙터 다이오드(140), 제1 정합부(170) 및 제2 정합부(180)는 도 4에서 기술한 것과 같으므로 이에 대한 설명은 생략하고, 변경된 부분을 중심으로 설명하겠다.
상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 제1 노드와 제5 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터(151), 상기 제2 노드와 제6 노드 사이에 연결되는 제2 인덕터(152), 상기 제5 노드와 상기 제4 노드 사이에 연결되는 제3 인덕터(153) 및 상기 제9 노드와 제어 전압 공급부(160) 사이에 연결되는 제5 인덕터(300)를 포함할 수 있다. 상기 각각의 인덕터(151, 152, 153, 300)는 제어 전압에서 발생하는 고주파 성분과 같은 노이즈가 상기 공진기들(100, 110, 120)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 노이즈 감쇄부(150)는 상기 제5 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 커패시터(156), 상기 제9 노드와 접지단 사이에 연결되는 제4 커패시터(230)를 포함할 수 있다.
상기 제어 전압 공급부(160)는 제1 제어전압(161), 제2 제어전압(162)을 생성할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 2개의 별도의 제어 전압 공급부에서 상기 제어 전압(161, 162)을 생성할 수도 있고, 1개의 제어 전압 공급부에서 1개의 제어 전압을 생성하고 전압 분배를 통해서 2개의 제어 전압(161, 162)을 생성할 수도 있다. 상기 제1 제어 전압(161)은 상기 제1 공진기(100), 상기 제2 공진기(110) 및 상기 제3 공진기(120)의 공진주파수 값을 조절할 수 있다. 상기 제2 제어 전압(162)은 상기 제1 버랙터 다이오드(130) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(140)의 커패시턴스 값을 조절할 수 있다.
제2 제어 전압의 입력단은 상기 제3 마이크로스트립 선로와 상기 제 2 커패시터 사이의 공통 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 필터.상기 제어 전압 공급부(160)는 상기 제1 제어 전압을 상기 제1 노드, 상기 제2 노드 및 상기 제4 노드로 인가하고, 상기 제2 제어 전압은 상기 제7 노드로 인가할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(160)는 노이즈 감쇄부(150)를 포함할 수 있다.
도 4의 실시예에 따른 가변 필터는 상기 제7 노드로 인가되는 제어 전압과 상기 제2 노드로 인가되는 제어 전압을 1개의 제어 전압을 분배하여 제어한다. 그러나, 도 4의 전압 분배부(240)는 가변 저항의 범위의 한계로 인해 전압 분배를 할 수 없는 경우가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 정밀한 전압 분배가 어렵다는 문제가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 가변 필터는 상기 제7 노드로 인가되는 제어 전압과 상기 제2 노드로 인가되는 제어 전압을 별도로 생성하여 제어함으로써, 더욱 정확하게 중심주파수 및 대역폭을 변화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 상기 가변 필터는 공진기를 5개 사용한 경우이다. 상기 가변 필터는 제1 공진기(600), 제2 공진기(610), 제3 공진기(620), 제4 공진기(630), 제5 공진기(640), 제1 버랙터 다이오드(650), 제2 버랙터 다이오드(652), 제3 버랙터 다이오드(654), 제4 버랙터 다이오드(656), 제어 전압 공급부(710), 제1 정합부(720), 제2 정합부(730), 제1 커패시터(680) 및 제2 커패시터(682)를 포함할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(710)는 노이즈 감쇄부(700)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공진기(600), 상기 제2 공진기(610), 상기 제3 공진기(620), 상기 제4 공진기(630), 상기 제5 공진기(640)들의 기능은 이미 기술하였다.
상기 제1 공진기(600)는 제10 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 마이크로스트립 선로(602), 상기 제1 마이크로스트립 선로(602)와 접지단 사이에 연결되는 제5 버랙터 다이오드(604) 및 상기 제10 노드와 접지단 사이에 연결되는 제6 버랙터 다이오드(606)를 포함할 수 있다.
상기 제2 공진기(610)는 제11 노드와 접지단 사이에 연결되는 제2 마이크로스트립 선로(612), 상기 제11 노드와 상기 제2 마이크로스트립 선로(612) 사이에 연결되는 제7 버랙터 다이오드(614) 및 상기 제11 노드와 접지단 사이에 연결되는 제8 버랙터 다이오드(616)를 포함할 수 있다.
상기 제3 공진기(620)는 제12 노드와 접지단 사이에 연결되는 제3 마이크로스트립 선로(622), 상기 제3 마이크로스트립 선로(622)와 접지단 사이에 연결되는 제9 버랙터 다이오드(624) 및 상기 제12 노드와 접지단 사이에 연결되는 제10 버랙 터 다이오드(626)를 포함할 수 있다.
상기 제4 공진기(630)는 제13 노드와 접지단 사이에 연결되는 제4 마이크로스트립 선로(632), 상기 제13 노드와 상기 제4 마이크로스트립 선로(632) 사이에 연결되는 제11 버랙터 다이오드(634) 및 상기 제13 노드와 접지단 사이에 연결되는 제12 버랙터 다이오드(636)를 포함할 수 있다.
상기 제5 공진기(640)는 제14 노드와 접지단 사이에 연결되는 제5 마이크로스트립 선로(642), 상기 제5 마이크로스트립 선로(642)과 접지단 사이에 연결되는 제13 버랙터 다이오드(644) 및 상기 제14 노드와 접지단 사이에 연결되는 제14 버랙터 다이오드(646)를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 감쇄부(700)는 상기 제15 노드와 제10 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터(660), 상기 제16 노드와 제11 노드 사이에 연결되는 제2 인덕터(662), 상기 제17 노드와 상기 제12 노드 사이에 연결되는 제3 인덕터(664), 상기 제18 노드와 상기 제13 노드 사이에 연결되는 제4 인덕터(666)및 상기 제19 노드와 상기 제14 노드 사이에 연결되는 제5 인덕터(668)를 포함할 수 있다. 상기 각각의 인덕터(660, 662, 664, 666, 668)는 제어 전압에서 발생하는 고주파 성분과 같은 노이즈가 상기 공진기들(600, 610, 620, 630, 640)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 노이즈 감쇄부(700)는 상기 제15 노드와 접지단 사이에 연결되는 제1 커패시터(670), 상기 제16 노드와 접지단 사이에 연결되는 제2 커패시터(672), 상기 제17 노드와 접지단 사이에 연결되는 제3 커패시터(674), 상기 제18 노드와 접지단 사이에 연결되는 제4 커패시터(676), 상기 제19 노드와 접지단 사이에 연결 되는 제5 커패시터(678)를 포함할 수 있다. 상기 커패시터들(670, 672, 674, 676, 678)은 상기 공진기들(600, 610, 620, 630, 640)에서 발생한 고주파수 성분과 같은 노이즈가 상기 제어 전압 공급부(160)로 유입되는 것을 막는다.
상기 제어 전압 공급부(710)는 제1 제어 전압(711), 제2 제어 전압(712), 제3 제어 전압(713), 제4 제어 전압(714), 제5 제어 전압(715)을 생성할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(710)는 상기 제1 제어 전압(711)을 상기 제10 노드에 인가하고, 상기 제2 제어 전압(712)을 상기 제11 노드에 인가하고, 상기 제3 제어 전압(713)을 상기 제12 노드에 인가하고, 상기 제4 제어 전압(714)을 상기 제13 노드에 인가하고, 상기 제5 제어 전압(716)을 상기 제14 노드에 인가할 수 있다. 상기 제어 전압 공급부(710)는 노이즈 감쇄부(700)를 포함할 수 있다.
상기 제1 정합부(720)는 입력단과 상기 제1 공진기(600)에 연결되어 임피던스를 매칭시킨다. 상기 제2 정합부(730)는 출력단과 상기 제5 공진기(640)에 연결되어 임피던스를 매칭시킨다.
상기 제1 커패시터(800) 및 상기 제2 커패시터(810)는 입력단 또는 출력단으로 인가될 수 있는 전압을 블록킹할 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 5개의 공진기를 사용하여 구현할 수도 있다. 또한, 상기 제어 전압의 개수를 변경하고, 상기 노이즈 감쇄부의 구성을 변경하고, 상기 공진기들의 구성을 변경함으로써 다양한 변형이 가능할 것이다. 그러나, 5개를 사용하면 가변 필터의 크기가 커지고, 제어 전압도 많아지며, 회로가 매우 복잡해지는 문제가 있다.
도 7은 본 발명에 따른 가변 필터의 중심주파수 및 대역폭의 변경에 따른 결과를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 가변 필터의 중심주파수가 약 3.8 GHZ에서 약 4.2 GHZ로 변화됨에 따라, 대역폭은 변화하지 않는 것을 보여 주고 있다. 따라서, 상기 가변 필터는 중심주파수를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 대역폭도 변경할 수 있으므로, 중심주파수 변경에 따라 대역폭이 좁아지는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 사용자는 상기 가변 필터를 이용하여 중심주파수 및 대역폭을 자유롭게 변경할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 가변 필터의 일실시예의 구성도 및 중심주파수 변화에 따른 대역폭의 변화를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 필터의 구성도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 가변 필터의 세부적인 구성도를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 가변 필터의 중심주파수 및 대역폭의 변경에 따른 결과를 도시한 도면.

Claims (10)

  1. 적어도 2개 이상의 공진기들;
    상기 각각의 공진기들 사이에 연결된 1개 이상의 버랙터 다이오드들;및
    상기 공진기들에서 생성되는 공진주파수 값들 및 상기 버랙터 다이오드들의 커패시턴스 값들을 제어하기 위한 제어 전압을 발생시키는 제어 전압 공급부;를 포함하고,
    상기 공진기들은 제1 공진기, 제2 공진기 및 제3 공진기로 구현되고,
    상기 버랙터 다이오드들은 제1 버랙터 다이오드 및 제2 버랙터 다이오드로 구현되고,
    상기 제1 공진기를 통해 신호가 수신되고, 상기 제3 공진기를 통해 필터링된 신호가 송신되고,
    상기 제1 공진기와 제2 공진기 사이에는 제1 버랙터 다이오드가 연결되고,
    상기 제2 공진기와 제3 공진기 사이에는 제2 버랙터 다이오드가 연결되며,
    상기 제어 전압 공급부는,
    상기 제1 공진기 및 상기 제3 공진기의 공진주파수 값을 조절하기 위한 제1 제어 전압, 상기 제2 공진기의 공진주파수 값과 상기 제1 버랙터 다이오드 및 상기 제2 버랙터 다이오드의 커패시턴스 값을 조절하기 위한 제2 제어 전압 및 상기 제2 공진기의 공진주파수 값을 조절하기 위한 제3 제어 전압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 공진기들은,
    1개 이상의 버랙터 다이오드들;및
    1개의 마이크로스트립 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 전압 공급부는,
    노이즈를 제거하기 위한 노이즈 감쇄부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 공진기는,
    제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제1 마이크로스트립 선로;
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 상기 제1 마이크로스트립 선로 사이에 연결되는 제3 버랙터 다이오드;및
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제4 버랙터 다이오드로 구현되고,
    상기 제2 공진기는,
    제2 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제2 마이크로스트립 선로;
    상기 제2 마이크로스트립 선로와 접지단 사이에 연결되는 제5 버랙터 다이오드;및
    상기 제2 제어 전압의 입력단과 제3 제어 전압의 입력단 사이에 연결되는 제6 버랙터 다이오드로 구현되고,
    상기 제3 공진기는,
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제3 마이크로스트립 선로;
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 상기 제3 마이크로스트립 선로 사이에 연결되는 제7 버랙터 다이오드;및
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제8 버랙터 다이오드로 구현되는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
  7. 삭제
  8. 적어도 2개 이상의 공진기들;
    상기 각각의 공진기들 사이에 연결된 1개 이상의 버랙터 다이오드들;및
    상기 공진기들에서 생성되는 공진주파수 값들 및 상기 버랙터 다이오드들의 커패시턴스 값들을 제어하기 위한 제어 전압을 발생시키는 제어 전압 공급부;를 포함하고,
    상기 공진기들은 제1 공진기, 제2 공진기 및 제3 공진기로 구현되고,
    상기 버랙터 다이오드들은 제1 버랙터 다이오드 및 제2 버랙터 다이오드로 구현되고,
    상기 제1 공진기를 통해 신호가 수신되고, 상기 제3 공진기를 통해 필터링된 신호가 송신되고,
    상기 제1 공진기와 제2 공진기 사이에는 제1 버랙터 다이오드가 연결되고,
    상기 제2 공진기와 제3 공진기 사이에는 제2 버랙터 다이오드가 연결되며,
    상기 제1 공진기는,
    제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제1 마이크로스트립 선로;
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 상기 제1 마이크로스트립 선로 사이에 연결되는 제3 버랙터 다이오드;및
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제4 버랙터 다이오드로 구현되고,
    상기 제2 공진기는,
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제2 마이크로스트립 선로;
    상기 제2 마이크로스트립 선로와 접지단 사이에 연결되는 제1 커패시터;
    상기 제2 마이크로스트립 선로와 상기 제1 제어 전압의 입력단 사이에 연결되는 제2 커패시터;
    상기 제2 커패시터와 접지단 사이에 연결되는 제1 저항;
    상기 제2 커패시터와 상기 제1 제어 전압의 입력단 사이에 연결되는 제5 버랙터 다이오드;및
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제6 버랙터 다이오드로 구현되고,
    상기 제3 공진기는,
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제3 마이크로스트립 선로;
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 상기 제3 마이크로스트립 선로 사이에 연결되는 제7 버랙터 다이오드;및
    상기 제1 제어 전압의 입력단과 접지단 사이에 연결되는 제8 버랙터 다이오드로 구현되는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제1 제어 전압의 입력단은 상기 제3 마이크로스트립 선로와 상기 제2 커패시터의 사이의 공통 노드에 연결되는 제2 저항;및
    상기 제3 마이크로스트립 선로와 접지단 사이에 연결되는 제3 저항으로 구현되는 전압 분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 전압 공급부는,
    상기 제1 공진기, 상기 제2 공진기 및 상기 제3 공진기의 공진주파수 값을 조절하기 위한 제1 제어 전압 및 상기 제1 버랙터 다이오드 및 상기 제2 버랙터 다이오드의 커패시턴스 값을 조절하기 위한 제2 제어 전압을 발생시키고,
    제2 제어 전압의 입력단은 상기 제3 마이크로스트립 선로와 상기 제 2 커패시터 사이의 공통 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 필터.
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Shahrokh Saeedi 외 3인,Microwave Conference Proceedings, AMPC Vol-1, 2005년*

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101274478B1 (ko) * 2011-06-08 2013-06-14 서강대학교산학협력단 일정 대역폭을 갖는 가변 광대역 대역통과 필터

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