KR101008295B1 - 다층 대역 필터 - Google Patents

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찬드라 쿤두 아룬
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티디케이가부시기가이샤
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Abstract

필터는 제 1 공진기, 제 2 공진기 및 제 1 공진기와 제 2 공진기 사이의 커플링을 갖는 대역 필터를 포함한다. 커플링은 (i) 제1 공지기와 제 2 공진기 사이의 공간과 (ii) 커플링에 연결된 분기 인덕턴스에 의해 제어된다.
대역필터

Description

다층 대역 필터{MULTILAYER BAND PASS FILTER}
도 1은 미국특허 제6,020,799호에 설명된 공지된 실행에 따른 공지된 적층 유전체 대역필터("BPF")의 확대 사시도.
도 2는 도 1의 유전체 BPF 구조에 대한 등가회로의 도면.
도 3은 도 1 및 도 2에 설명된 공지된 구조에 의한 유전체 필터의 대역부근의 감쇠량을 향상시키기 위한 전송 특성 시뮬레이션 결과의 두개의 그래프.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 대역 통과 필터 구조의 확대 사시도.
도 5는 도 4의 대역 대역 필터 구조에 대한 등가회로의 도면.
도 6은 도 4 및 도5에 따른 대역 통과 필터에 대한 (dB에서)전송 및 반사특성대 주파수를 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 제 2실시예를 따른 대역 통과 필터 구성의 확대 사시도.
도 8은 본 발명의 제 3실시예를 따른 대역 통과 필터 구성의 확대사시도.
도 9는 본 발명의 제 4실시예를 따른 대역 통과 필터 구성의 확대 사시도.
도 10은 본 발명의 제 5실시예를 따른 대역 통과 필터 구성의 확대 사시도.
도 11은 도 10의 대역 필터 구성에 대한 등가회로.
도 12는 본 발명의 제 1실시예를 따른 대역 통과 필터의 분기 인덕턴스를 변화시키는 효과를 도시한 그래프.
도 13은 본 발명의 제 1실시예를 따른 대역 필터에서의 직접 커플링 캐피시턴스(Cd)를 변동에 의한 효과를 표시한 그래프.
본 발명은 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 듀플렉스 또는 디플렉스와 같은 전기 시스템에 이용가능한 다층 대역 통과 필터에 관한 것이다.
최근에 이동 전화 및 무선 LAN(Local Area Network)과 같은 이동통신 장치의 현저한 소형화는 이 이동통신장치에 내장된 여러 소자의 소형화로 인해 향상되고 있다. 대역 통과 필터는 특정 대역폭 외부에 있는 주파수를 갖는 신호를 억제하고 억제가 거의 없거나 없이 특정 대역폭 내의 주파수를 갖는 신호를 통과시킨다. 대역 통과 필터는 광범위하게 이용된다. 예를 들어, 대역 통과 필터는 셀룰러 전화와 관련된 듀플렉스 및 디플렉서에서 발견될 수 있다. 대역 통과 필터는 셀룰러폰의 안테나가 어떤 주파수의 하나의 대역에서는 수신하는 경우 다른 주파수대역에서는 송신한다.
대역 통과 필터의 하나의 형태가 미국특허 제6,020,799호의 도 1에 설명되어 있다. 도 1을 참조하면, 대역 통과 필터는 두 개의 TEM(Transvers Electromagnetic Mode) 공진기로 구성되어 있다. 이 공진기는 병렬 접속으로 함께 결합되어 있다. 각각의 공진기는 고 임피던스의 좁은 전송 라인과 저 임피던스의 넓은 전송 라인을 포함하는 한 쌍의 전송라인을 포함한다. 각각의 공진기의 좁은 전송 라인은 대응하는 공진기의 인접단으로 간주 될 수 있다. 각각의 공진기의 인접단은 다른 공진기의 인접단과 접속되어 있고 또한 접지되어 있다. 좁은 전송 라인중 어느 하나보다도 낮은 임미피던스를 갖는 각각의 넓은 전송 라인은 대응하는 공진기의 원심단으로 간주될 수 있다. 이 각각의 공진기의 원심단은 직류 전류가 흐르지 않은 "구멍"이다. 각각의 공진기의 좁은 전송 라인은 다른 공진기의 좁은 전송 라인에 전자적으로 결합되어 있고, 각각의 공진기의 넓은 전송 라인은 다른 공진기의 넓은 전송 라인에 전기 자기적으로 연결되어 있다. 각각의 공진기에서 발생하는 전자장은 다른 공진기에서 발생한 전자장과 간섭 및 결합하고 "결합" 또는 "전자결합"이라는 것을 공진기사이에서 발생한다.
그러나, 미국특허 6,020,799호에 있어서, TEM 모드 공진기의 원심단은 입출력 단자와 접지에 용량결합되어 있다. 전체구조는 대량의 용량결합을 제공한다. 스테이지간 커플링 캐패시터(inter-stage coupling capacitor)가 또한 추가되어 커플링은 물론 감쇠극주파수(attenuation pole frequency)를 제어하지만, 이러한 구성에 의해 리액티브 커플링(reactive coupling)은 전용량성이다. 이러한 커플링이 전용량성이기 때문에 감쇠극을 정밀하게 위치하는데 제한된 제어만이 이용가능하다. 이 전기용양적인 리액티브 커플링을 완화하기 위해, 공진기 사이의 거리가 감소하고, 전송 특성의 감쇠극 주파수가 제 1 전송 라인의 라인 거리와 제 2 전송 라인의 라인 거리를 변경함으로써 조절될 수 있다. 그러나, 사진 석판 기술이 라인을 사진석판 제한, 일반적으로 오늘날에는 0.2mm 보다 더 접근하게 위치시킬 수 없기 때문에, 리액티브 커플링의 과도한 캐패시턴스를 완화하는 상기 해결책은 바람지하지 못하다. 또한, 라인 사이의 거리에 의해 전송 선로의 짝 홀수 모드 임피던스를 조절함으로써 커플링의 치수가 변경될 수 있다. 그럼에도 불과하고, 공진기사이의 라인 거리는 그만큼 감소 될 수 있다.
본 발명의 제 1실시예에 의하면, 대역 통과 필터는 제 1 공진기와 제 2 공진기를 포함한다. 제 1 공진기와 제 2 공진기 사이의 커플링은 (i) 제1 공진기와 제 2 공진기 사이의 공간과 (ii) 커플링에 연결된 분로 캐패시턴스 중 적어도 하나에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 제 2실시예에 의하면, 필터는 주파수 대역을 통과시키는 필터 수단을 구비한다. 이 필터 수단은 제 1 공진기 수단과 제 2 공진기 수단을 포함한다. 또한, 필터는 제 1 공진기 수단과 제 2 공진기 수단 사이에 커플링을 포함한다. 이 커플링은 (i) 제1 공진기 수단과 제 2 공진기 수단사이의 공간과 (ii) 커플링 에 연결된 분로 인덕턴스 수단사이의 공간의 적어도 어느 하나에 의해 제어된다.
단일의 다층 본체에 집적될 수 있는 하나이상의 수동 소자를 포함하는 통신장치가 요구된다. 대역 통과 필터("BPF")내의 캐패시터와 인덕터와 같은 수동 소자의 리액턴스를 조절함으로써, BPF의 감쇠극이 더 정확하고 더 용이하게 위치될 수 있다. 단일의 다층 본체는 하나 이상의 비아를 통해 연결될 수 있는 여러 단자를 포함하고 큰 종단 전극을 요구하지는 않는다. 비아 인덕턴스(via inductance)의 BPF 전기 성능에 민감하다는 것을 고려해야 한다.
도 1은 미국특허 6,020, 799호에 설명된 공지 된 실시에 따른 적층 유전체 BPF구조의 확대도이다. 적층 유전체 BPF 구조는 7Ω-35Ω의 범위에서 실현될 수 있는 짝수 모드 임피던스 Ze을 갖는다. 석판기술의 한계로 인해, 0.2mm보다는 좁지만 2mm보다는 크지않은 라인폭 또는 틈으로 통상적으로는 형성될 수 없다. 따라서, 최소 짝수 모드 임피던스 스텝 비 (Ke)는 각각의 공진기의 전송라인사이에서는 0.2이다. 더구나, Ke가 크면, 공진기 길이가 짧아질 수 없어서 적절한 Ke의 범위가 존재하고 스트립 라인의 구조적인 파라미터와 관련하여서는 바람직하기로는, 0.2-0.8, 더 바람직하기로는, 0.4-0.6이다. 따라서, 짝수 모드 임피던스가 7 Ω일때, 짝수/홀수 모드의 임피던스의 비 P가 1.4 또는 그 이하이고, 20Ω 일 때 1.9이하에서 실현되고, 35Ω일 때 2.2이하에서 실현된다.
도 1의 적층 유전체 BFP 구조는 장치가 형성되는 다수의 두꺼운 유전체 시트(10a-10e)를 갖는다. 유전체 시트(10a)는 전송 라인(17a, 17b)에 형성된 한 쌍의 스트립 라인 공진기를 포함한다. 제 1전송 라인(17a)은 스트립 라인 공진기 전극(11a)을 가지며, 제 2 전송 라인(17b)은 스트립 라인 공진기 전극(11b)을 갖는다. 제 1 전송 라인(17a)과 제 2 전송 라인(17b)은 공통 접지 전극(16)을 공유한다. 제 1 전송 라인(17a)과 제 2 전송 라인(17b)은 고 특성 임피던스를 가지고 일단에 접지되어 있으며 제 2 전송 라인(18a, 18b)은 저 특성 임피던스를 가지며 일단이 개방되어 있다. 커플링 캐패시티(Cc)(28)(도2에 도시)는 커플링 캐피시티 전극(20)과 스트립 라인 공진기 전극(11a, 11b)사이에 형성되어 있다. 적층 유전체 BPF는 스트립 라인 공진기 전극(11a)과 (11b)사이에 형성된다.
적층 BPF 구조는 1/4 파장 보다 짧은 전체 라인 길이를 갖는 공진기 구조에 두개의 TEM 모드 공진기를 갖는다. 제 1 전송 라인(즉, 비교적 높은 임피던스를 갖는 좁은 전송라인)은 각각의 제 2 전송 라인(즉, 낮은 임피던스를 갖는 넓은 전송 라인)과 병렬로 접속되어 있다. 제 1 전송 라인 각각은 인접단에서 접지되어 있고 각각의 제 2 전송 라인은 원심단에서 개방되어 있다. 제 1 전송 라인은 전자적으로 결합되어 있고 제 2 전송라인 또한 전자적으로 결합되어 있다. 이 모두의 경우의 전기 커플링 양은 독립적으로 설정된다.
유전체 시트(10c)는 스트립 라인 공진기 전극(11a, 11b)을 갖는 부하 캐패시티(CL)(26, 27)를 형성하는 부하 캐패시티 전극(19)을 포함한다. 또한, 유전체 시트(10c)는 스트립 라인 공진기 전극(11a)를 갖는 제 1 캐패시터를 형성하는 캐패시티 전극(12a)과, 스트립라인 공진기 전극(11b)을 갖는 제 2 캐패시터를 형성하는 캐패시티 전극(12b)을 포함한다. 유전체 시트(10b)는 이 출력 단자(14a, 14b)와 접지 단자(15a, 15b)를 포함하다.
커플링 캐패시티(Cc)(28)(도2에 도시)와 부하 캐패시티(CL)(27, 26)(도2에 도시)의 조합에 의해, 짝수/홀수 모드 임피던스 비(P1, P2)가 조절된다. 따라서, 감쇠 극은 통과 대역의 부근에 설정된다. 유전체 시트(10b)와 유전체 시트(10d)는 차폐 전극(13a, 13b)으로 덮혀져 있다. 공진기 단(16), 부하 캐패시터 단부(19) 및 I/O단자(12a, 12b)가 대형 전극(15d, 15c, 14a 및 14b)을 이용하여 측 종단된다. 이러한 전극의 인덕턴스 효과는 전극의 면적이 비교적 크기때문에 무시된다.
두개의 TEM 모드 공진기는 별개의 커플링 수단을 통해 용량결합되어 감쇠극이 필터의 통과 대역폭 부근에서 발생될 수 있다. 부하 캐패시티(CL)(26, 27)(도2에 도시)는 스트립 라인 공진기 전극(11a, 11b)에 대하여 병렬이다.
P1과 P2의 관계를 설정함으로써, 감쇠극은 특정 주파수에서 자유롭게 설정될 수 있다. 그러나, TEM 모드 공진기의 개방단은 분로 부하 캐패시터(shunt loading capacitor)와 접지되어 있다. TEM 모드 공진기와 입출력 단자가 용량결합되어 있다. 전송 특성의 감쇠극 주파수는 제 1 전송 라인의 라인거리와 제 2 전송라인의 라인 거리를 변경함으로써 조절된다. 라인사이의 거리를 설정함으로써 전송 라인의 짝홀수 모드 임피던스 비율을 조절함으로써 커플링의 치수가 조절될 수 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 스테이지간 캐패시터(inter-stage capacitor)(Cc)(28)가 더해져서 커플링은 물론 감쇠극 주파수를 제어한다.
그러나, 이러한 설계가 지니고 있는 문제는 감쇠극이 통과 대역 근방에서 발생할 지라도 감쇠극은 대역의 내측에 다중 감쇠극을 제공할 수 없다는 것이다. 통과 대역의 내측에서 감쇠극을 갖는 필터는 많은 필터 응용에 바람직한 대역외 주파수(out-of-band frequency)의 감쇠를 동시에 증가할 수 있다.
또한, 도1의 선행기술의 설계에 있어서, 감쇠극이 전송 라인 임피던스, 부하 캐패시터 및 내부 커플링 캐패시터에 대하여 복잡한 함수로되기 때문에, 바람직한 필터 중심 주파수 및 바람직한 공진기 커플링에 대한 바람직한 주파수, 즉, 이 중심 주파수의 일단으로부터 3dB 저하한 바람직한 필터 대역에 의해 감쇠극을 실현하기 어렵다. 입출력 커플링 캐패시터(도 2에 도시되어 있듯이, 스트립 라인 공진기 전극(11a, 11b)와 캐패시티 전극(12a, 12b)사이에 위치한 캐패시터(23, 24))와, 도 2에 도시된 인터 스테이지 커플링 캐패시티(Cc)(28)와 도 2에 도시된 부하 캐패시티(CL)(26 및27)가 동일한 층에 모두 있기 때문에, 큰 입출력 커플링 캐패시터(23, 24)를 요구하는 광대역 통과 필터를 설계하기 어렵다. 더구나, 입출력 커플링 캐패시터(23, 24), 스테이지간 커플링 캐패시티(Cc)(28) 및 부하 캐패시티(CL)(26, 27)가 동일한 층에 모두 있기 때문에, 적어도x-y 차원의 평면에 대하여 소형의 BPF를 설계하기 어렵다. 적어도 이들 이유때문에, 도 1에 도시되어 있듯이, 스트립라인 공진기BPF는 광대역, 즉 큰 대역폭을 요구하는 필터에는 적절하지 않다.
도 1의 BPF가 가지는 또 다른 문제는 종단 전극의 크기와 배치이다. 통신장치를 소형화는 하나 이상의 수동 소자가 단일의 다층본체에 집적되는 것을 요구한다. 더 좋은 해결책은 하나 이상의 비아를 통해 연결된 개별소자의 단자를 이용하여 (큰측 종단 단자 대신) 이 단말이 장치의 저면에 배치하도록 한다. 비아가 이러한 개량에 이용되는 경우, 이러한 비아 인턱턴스의 일부가 BPF 전기 성능에 대하여 민감하다는 것을 고려해야 한다.
도 2는 도 1의 유전체 BPF의 등가회로이다. 도 2에 도시되어 있듯이, 큰 입출력 커플링 캐패시터(23, 24)는 입출력 단자(21, 22)를 각각 갖는다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 유전체 BPF구조의 전송 특성 시뮬레이션 결과의 두개의 그래프이다. 도 3의 위쪽 그래프는 저 제로 감쇠 극(low-zero attenuation pole)을 갖는 필터에 관련된 것이고, 아래쪽 그래프는 고 제로 감쇠 극(high-zero attenuation pole)을 갖는 필터와 관련된 것이다. 양자의 경우에, 실선은 감쇠극이 필터의 통과 대역으로부터 가장 멀리 있는 경우의 특성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 BPF 구성의 확대도이다. 도 5는 도 4의 대역 통과 필터 구성에 대한 등가회로이다.
도 4를 참조하면, 두 개의 1/4파장의 평면형 TEM 모드 스트립라인 공진기(52, 54)가 나란히 배치되어 있다. 공진기의 일단은 함께 연결될 수 있고 짧은 단(short end)(116)으로부터 층(03)의 구멍, 구멍(56-60)을 통해 접지에 형성될 수 있는 비아 인덕터의 인덕턴스를 통해 시스템 접지에 연결된다. 공진기(52, 54)사이의 전자 커플링은 공진기(52)와 공진기(54)사이의 공간과 비아 인턱터의 분기 인덕턴스의 값에 의존한다. 이 형태의 구성에서는, 층(03)의 구멍과 구멍(56-60)을 통해 짧은 단(116)으로부터 실장될 수 있는 비아 인덕터의 매우 큰 인덕턴스로 인해 공진기(52)와 공진기(54)사이의 주커플링(dominant coupling)은 유도적(inductive)으로 된다. I/O포트 사이의 입출력 포트 캐패시턴스가 I/O캐패시터를 사용하여 판(62)과 (74)사이 및 판(66)과 (76)사이에 실장된다. 직접 커플링 캐패시턴스(Cd) 및 공진기(52)와 공진기(54) 사이의 유도성 내부 커플링은 BPF 통과 대역의 양측에 감쇠극을 제공한다. 감쇠극의 위치는 판(72)과 I/O전극(62, 66)사이에 실장되는 직접 커플링 캐패시턴스(Cd)의 값을 변경함으로써 제어될 수 있다. 직류 커플링 캐패시턴스(Cd)는 내부 커플링에 악영향을 미치지 않는다. 판(74, 76)사이에 실장된 분기 부하 캐패시터(C11, C12) 및 판(78)은 각각의 유전체 시트위에 형성되고 캐패시턴스가 BPF의 시스템 접지(78)를 사용하여 형성될 수 있다. 판 (74, 76)에 의해 형성된 분기 부하 캐패시터(C11, C12)와 접지로서의 판(78)는 비아 인덕턴스를 통해 공진기의 개방단에 연결되어 있으며, 이 비아 임피던스는 구멍(82-88)을 통해 실장되어 층(03)의 구멍을 통해 원심단(110, 112)에 지속한다. 부하 캐패시터(C11, C12)는 바람직한 중심 주파수의 공진기의 길이를 감소하는데 도움이 될 것이다. 공진기 길이는 공진기의 등가 캐패시턴스와 등가 인덕턴스를 결정한다. 각각의 공진기Le 와 직렬로된 인덕턴스와 병렬로 캐패시턴스에 등가라고 이해할 수 있다. L1과 C11의 직렬 접속이 공진기와는 실질적으로 병렬이며 공진기의 전체 공진 주파수는 각각의 이들 수동소자에 의해 영향을 받는다. 공진주파수는
Figure 112010053129971-pat00015
의 식에 의해 얻어지고 이 식에서, 공진 환경(resonator environment)의 전 임피던스와 전 용량을 나타낸다. 상기 공진 환경은 L1과, 분기 부하 캐패시티(C11) 및 Le 와 공진기 내부의 인덕턴스 및 내부의 인덕턴스를 포함하고 상기 전체 임피던스와 전체 인덕턴스는 공진기에 관한 기하학(길이를 포함)에 의해 결정된다. 따라서, 최적부하 캐패시던스가 설정되고 GPF의 사이즈를 소형화한다.
광대역 BPF의 경우, 판(62)과 판(74)사이 및 판 (66)과 판(76)사이에 형성된 I/O커플링 캐패시터는 충분히 클 수 있다. I/O 커플링 캐패시터(판(62 및 74)와 판(66 및 76))은 독립한 유전체 시트상으로 나타나 있고 분로 부하 캐패시터(판(74 및 76)과 접지(78))에 의해 용량결합되어 필터 설계 요구에 대해 큰 I/O캐패시터를 설계할 수 있다. I/O커플링 캐패시터(판(62 및 74)와 판(66 및 76))는 비아 인덕턴스를 통해 시스템 접지(78)의 I/O 패드(64, 68)에 연결되어 있다. 시스템 접지 (78)에서는 I/O패드(64 및 68)와 접지 판(78)이 서로 분리될 수 있다.
광대역 필터의 경우, 공진기(52 및 54) 사이의 내부 커플링은 설계요건을 만족시키기 위해 충분히 커야만 한다. 공진기(52, 54)사이의 결합은 적어도 2개의 방법으로 제어된다. 커플링을 제어하는 하나의 방법은 공진기(54)와 공진기(52)사이의 공간을 조절함으로써 성취될 수 있다. 다시 말해, 공진기(52)와 공진기(54) 사이의 공간이 짧으면, 커플링은 더 강해지고 공진기(52)와 공진기(54)사이의 거리가 더 커지면 커플링이 약해진다. 그러나, 공정한계 때문에 특정의 제한 후에는 공간을 작게할 수 없다. 커플링을 제어하는 또 다른 방법은 층(03)(짧은 단(116)의 구멍과 구멍(56-60))을 통해 실장된 분기 인덕턴스을 사용하여 성취될 있다. 분기 인덕턴스는 부가적인 인덕턴스 커플링을 제공함으로써 공진기의 내부 커플링을 제어한다. 짧은 단(116)으로부터 층(03)의 구멍과 구멍(56-60)을 통해 접지에 실장될 때의 비아 인덕터의 인덕턴스는 층(03) (짧은 단(116)에서의)의 구멍과 구멍(56-60)의 사이즈와 비아 사이즈(via size)를 변경함으로써 제어될 수 있다. 큰 인덕턴스가 요구되는 경우, 물리적인 직렬 인덕턴스(도시하지 않음)의 일부가 직렬로 이 비아에 추가될 수 있다. 인덕턴스의 값은 하나이상의 병렬 비아(도시하지 않음)를 이용하거나 비아 직경(도시하지 않음)을 크게하여 감소 될 수 있다.
부하 캐패시터(예를 들어, 판(74, 76)은 물론 접지(78)에 의해 형성된 캐패시터)가 공진기 레벨(도4에서의 층(03))위에 위치하는 경우, 이 캐패시터는 (구멍(92-106)을 통해 실장된) 여러 비아 인덕턴스에 의해 시스템 접지에 접지될 수 있는 유동 접지(34A)에 전자적으로 접속될 수 있다. 이러한 비아 인덕턴스(도시되 않음)는 공진기(52, 54)의 공진기 내부 커플링에 민감할 수 있다. 비아 인덕턴스의 작은 변동은 상부 대역의 감쇠 극의 위치와 마찬가지로, 공진기의 커플링에 악영향을 준다. (판(74 및 76)을 이용하는) 분로 부하 캐패시터가 도 4에 도시되어 있듯이, 시스템 접지 평면(78)에 전기적으로 연결될 수 있는 구조의 바닥 레벨에 위치될 수 있다.
BPF 구성은 도 4의 층(01-07)으로 표시된 7개의 적층을 포함할 수 있다. 유전체 시트는 상이한 유전체 재료 또는 동일한 유전체일 수 있다. 층(3)은 구멍(56-60)을 통한 짧은단(116)으로부터의 비아 구멍과 층(03) 및 구멍(82-88)을 통한 원심단(110, 112)으로부터의 비아 구멍과 마찬가지로, 도전체의 페이스트로 충전된다. 마찬가지로, 다른 비아 구멍이 도전체의 페이스트로 충전하여 바람직한 비아를 설정된다.
층(01)은 BPF 구조의 상부에 의사 유전체 시트(dummy dielectric sheet)를 포함한다. 층(02)은 유동 접지(floating ground)(34A)를 제공하고 층(07)은 시스템 접지(system ground)(78)를 포함한다. 층(02)은 비교적 두꺼우며 두 개의 접지 평면(층(02 및 07)위)이 있는데, 이 접지 평면은 여러 비아, 예를 들어, 구멍(92-106)을 통해 서로 연결되어 BPF 구조의 접지를 적절히 유지시킨다. 바이 구멍(92-106)은 도 4에 도시된 구조의 제 1 에지, 예를 들어 정면 에지를 따른 비아 구멍(via hole)을 나타낸다. 이 구조의 제 2 에지, 예를 들어, 뒤쪽 에지를 따라, 동일한 수의 비아 구멍은 같은 상호 접속 비아를 제공한다. 도4에서는 이러한 비아는 층(02)에서의 4개의 모퉁이 구멍과 층(03)에서의 4개의 모퉁이 구멍 사이에 연장한 점선으로 표시되어 있다. 또한, 도4는 각각의 층(04, 05 및 06)에서의 대응하는 모퉁이 구멍을 도시한 것으로, 이 구멍은 시스템 접지(78)와 유동 접지(34A)의 비아(via)상호 접속을 허용하지만 도면에서는 간단히 하기 위해 점선은 층(03)과층(7)) 사이에는 도시되지 않았다.
도4에서는 다른 점선의 비아를 나타내기 위해 같은 약속이 이용된다. 특히, 비아가 결합되고 이로부터 아래쪽으로 연장하도록 한 금속의 판 또는 영역(예를 들어, 층(03)의 공진기(52, 54)의 층(05)위의 I/O캐패시터의 판(62, 66))은 1개이상의 작은 원에의해 마크되고 이와 같은 마크는 비아가 결합되고 아래쪽으로 연장하는 위치를 나타낸다. 아래쪽으로 연장한 비아는 점선으로 표시되어 있고 (도시를 간단히 하기 위해) 제1레벨로부터의 아래쪽(즉, 이들이 발생하는 금속의 판 또는 영역으로부터 아래쪽)으로의 신장만이 도시되어 있다, 예를 들어, 점선으로 나타낸 3개의 비아는 층(03)위의 공진기(52, 54)의 3개의 마크로부터 아래쪽으로 연장한다. 공진기(52, 54)의 단부(116) 부위의 점선 비아는 층(03)과 층(04)사이에 도시되어 있지만, (도시를 간단히 하기 위해) 층(04)아래쪽에는 도시되어 있지 않다. 그러나, 층(04)로부터 비아 구멍(56-60)를 개재하여 층(07)위의 시스템 접지(78)까지 상기 비아가 지속된다는 것이 이해된다. 마찬가지로, 공진기(52, 54)의 단부(110) 및 (112)의 부근의 두 개의 점선 비아는 층(03)과 층(04) 사이에 도시되어 있지만, (도면을 간단히 하기 위해)층(04) 아래쪽에서는 도시되어 있지 않다. 그러나, 이 비아는 층(04)로부터 비아 구멍(82-88)을 통해 층(06)위의 부하 캐패시터(74, 76)에 연속한다는 것을 이해해야 한다. 마찬가지로, 층(05)위의 I/O캐패시터 판(62, 66)으로부터 아래로 연장한 두 개의 점선 비아는 층(05)과 층(06)사이에 도시되어 있지만, (도면을 간단히 하기위해)층(06)아래에는 도시되지 않았다. 그러나, 이러한 비아는 층(06)으로 부터 비아 구멍(118, 120)을 통해 층(07)상의 I/O 패드(64, 68)로 연장된다는 것을 이해해야 한다.
(제 1 공진기(52) 및 제 2 공진기(54)를 포함하는)스트립 라인 공진기(BPF)는 두개의 접지 평면 사이에 위치될 수 있다. TEM 1/4파 공진기(이하, 제 1공진기(52)와 제 2 공진기(54)라 한다)의 패턴은 층(03)의 유전체 시트에 위치될 수 있다. 제 1 공진기(52) 및 제 2 공진기(54)의 각각은 전기장이 비교적 크고 자장이 비교적 작을 수 있는 개방단(110, 112)과, 자장이 비교적 클 수 있고 전기장이 비교적 작을 수 있는 짧은 단(114, 116)을 갖을 수 있다. 전체 전기장과 자기장은 같다. 공진기(52, 54)의 짧은 단(114, 116)은 함께 접속된 다음 (짧은 단(116)의) 층(03)의 구멍과 층(07)과 구멍(56-60)을 통해 실장된 비아 인덕터의 인덕턴스(Le)를 통해 시스템 접지(78)에서 종단된다. 층(07)을 참조하면서 아래에서 기술할 것이다.
필터는 제 2 공진기(52)와 제 2 공진기(54)사이에 커플링을 갖을 수 있다. 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54)사이의 커플링는 예를 들어 유도적으로 분기된 공진기 커플링일 수 있다. 커플링은 전기장 또는 자기장 또는 전기장과 자기장의 결합이 제 1 공진기(52)에서 발생되어 제 2 공진기(54)에 영향을 주게하는 구조일 수 있다. 이와 반대구성도 가능하다. 따라서, 커플링은 (i) 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54)사이의 공간과, (ii) 이 커플링에 연결된(짧은 단(116)의 층(03)의 구멍과 구멍(56-60)을 통해 실장된) 분로 인덕턴스 중 적어도 하나에 의해 제어될 수 있다. 또한, 커플링은 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54) 사이에 결합된 캐패시턴스( 예를 들어, 직류 커플링 캐패시터 판(72)과 공진기 (52, 54)의 짧은 단(114, 116))에 의해 형성된 수 있는 직접 커플링 캐패시턴스(direct coupling capacitance))에 의해 제어될 수 있다. 바람직하다면, 구조 인덕턴스(도4에 도시되어 있지 않음)가 아래에 설명되어 있듯이, 커플링을 제어하기 위해 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54) 사이에 위치될 수 있다.
제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54) 사이의 커플링으로 인해, 도 4의 필터는 비교적 넓은 대역폭을 갖는 대역 통과 필터로 실시된다. 특히, 상기 필터는 소정의 대역폭, 예를 들어 1기가 헬쯔 대역을 발생하기에 충분한 공간에 제 1 극과 제 2극을 갖을 수 있다. 바람직하다면, 부가적인 커플링이 분로 인덕턴스에 의해 제공되기 때문에, 필요에 따라서, 매우 넓은 대역 BPF가 발생 될 수 있다.
직접 커플링 캐패시터(Cd)(72)의 전극이 층(04)에 위치될 수 있다. 직접 커플링 캐패시터(Cd)(72)의 전극은 직렬접속된 2개의 캐패시터 사이의 노드로 간주될 수 있고 한쪽의 캐패시터는 제 1 입력/출력캐패시터 전극(Ce1)(62)으로 형성되고 다른 하나는 제 2 입력/출력 캐패시터 전극(Ce2)(66)으로 형성되어 있다.
제1 입력/출력 캐패시터 전극(Ce1)(62)과 제 1 입력/출력 캐패시터 전극(Ce2)(66)은 층(05)에 위치되어 있다. 이들 전극과 이를 생성하는 캐패시터 또는 "여기'("excitation") 또는 "포트"("port")전극 및 포트 캐패시터로 알려져 있고 각각은 층(06)상에 전극에 의해 캐패시턴스를 형성한다.
직접 커플링 캐패시터(Cd)가 층(4)위의 전극(72)과 층(5)의 I/O 캐패시터(62, 66)사이에 형성될 수 있다. BPF 감쇠 주파수는 직접 커플링 캐패시터(Cd)(72)를 동조함으로써 성취될 수 있다. 직접 커플링 캐패시터(Cd)(72)의 실시는 도 5에 도시된 등가회로에 나타나있으며, 도 5에서 제 1 입력/출력 캐패시터 전극과 제 2 입력/출력 캐패시터 전극이 제 1 입력/출력 캐패시터(Ce1)(62)와 제 2 입력/출력 캐패시터(Ce2)(66)의 일부로 나타나 있다.
공진기 층(03)이 두꺼운 유전체 시트이기 때문에, 직접 커플링 캐패시터(Cd)(72)는 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54)사이의 내부 커플링에 대하여 간섭하지 않는다. 도 4에 도시되어 있듯이, 유전체 시트 층(03)은 다른 층 보다도 더 두껍다. 직접 커플링 캐패시터(Cd)(72)의 튜닝(동조)은 제 1 공진기(52)와 제 2공진기(54)의 내부 커플링에 영향을 주지않고 대역외의 대역 감쇠 극 주파수(out-of-band attenuation pole frequency)를 제어한다. 따라서, 감쇠 극의 제어는 내부 커플링에 의존할 필요는 없다.
제1 부하 캐패시터 전극(C11)(74)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)은 층(06)에 위치할 수 있다. 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(74)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)(76)은 시스템 접지(78)에 대하여 제 1 부하 캐패시턴스(C11)와 제 2 부하 캐패시턴스(C12)를 형성한다. 부하 캐패시터(C11) 및(C12)의 사이즈가 어느 정도 동일할때, I/O 캐패시터 값이 광범위에 걸쳐 동조된다. 제 1 부하 캐패시터 전극과 제 2 부하 캐패시터 전극은 제 1 부하 캐패시터(C11)(74)와 제 2 부하 캐패시터(C12)(76)의 일부로 도 5에 또한 도시되어 있다. 제 1 부하 캐패시터 전극과 제 2 부하 캐패시터 전극은 도 4에서는 층(07)상의 시스템 접지로 되시되고 그리고 도 5에서는 접지로 도시된 접지(78)에 용량결합되어 있다.
층(07)은 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(74)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)(76)이 실장된 상면과 동일한 유전체 시트의 저면에 실장되어 있다. 층(07)은 시스템 접지(78)와 입력/출력 패드(64, 68)를 포함한다. 층(07)은 시스템 접지(78)와 입력/출력 패드(64, 68)를 포함한다. 부하 캐패시터(74, 76)는 공진기(52, 또는 54)의 물리적인 길이를 감소시킨다. 부하 캐패시터(74, 76)가 각각의 유전체 표면에 위치하기 때문에, 전체 공진기 길이와 부하 캐패시터 사이즈는 최적 BPF 크기를 설계하는데 최적화되어 있다. (층(05)상의) I/O 캐패시터 전극(62, 66)은 비아 인덕터(구멍(118) 및 (120)를 개재하여 그리고 층(5)상의 대응하는 구멍을 개재하여 실장된)를 개재하여 I/O 단자 패드(64) 및 (68)(층(07)에 있어서 유전체 층의 저면(06)에 존재하는)에 연결되어 있다. 이들 비아 인덕터는 도 5에서 Le1 과 Le2로 표시되어 있다.
층(07)상의 시스템 접지는 비아, 예를 들어, 유도적으로 분기된 공진기 커플링이라고 하는 분기 인덕턴스를 형성하는 짧은 단(116)에서 층(03)의 구멍과 구멍(56-60)을 통하여 층(02)상의 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54)의 인접단(114, 116)에 유도적으로 결합되어 있다. 이 분기 인덕턴스는 도 5에서 Le로 표시되어 있다. 공진기를 분기하기 위해 인덕터를 포함함으로써 BPF에 의해 여과될 대역폭을 크게할 수 있다. 저손실 필터를 설계하기 위해 공진기 폭은 무부하의 품질 계수(unloaded quality factor)에 대하여 최적화될 수 있다, 공진기(52)와 공진기(54)사이의 전자 커플링은 이들 공진기 사이의 공간은 물론, 이들 공진기를 시스템 접지(78)에 연결하는 비아 인턱턴스를 변경함으로 제어될 수 있다. 공진기(52, 54)가 서로 근접하여 이동함에 따라 이들 공진기 사이의 커플링이 증가한다. 현재의 공정한계로 인해 제 1 공진기(52)를 제 2 공진기(54)에 가깝게하는 방법이 제한된다. 광대역 통과 필터를 설계하기 위해, 부가적인 커플링은 (층(3)의 짧은단(116)에 있어서의 구멍을 개재하여, 더구나, 구멍(56-60)을 개재하여 존재하는)비아 인덕턴스를 변경함으로써 추가될 수 있다. 추가적인 층(03)의 짧은 단(116)에 있어서의 구멍과 구멍(56-60)의 비아 인덕터를 사용하여 물리적으로 직렬의 인덕턴스(도시하지 않음)를 추가하여 성립된다. 전체 커플링은 병렬 인덕턴스(도시하지 않음)를 시스템 접지(78)에 더함으로써 감소될 수 있다. 따라서, 현재의 공정 제한이 있음에도 불과하고 광대역 필의 설계에 대한 자유도가 존재한다. BPF 구조의 형태의 경우, 전기 용량성 커플링이 포함될지라도, 공진기 사이의 주 커플링은 유도적이지만 전기 용량적은 아니다.
층(03)의 짧은 단(116)에 있어서의 구멍과 구멍(56-60)의 분기 인덕턴스는 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54) 사이의 커플링의 더 큰 제어하고 BFP의 3dB 브레이크포인트사이의 간극의 제어를 더 크게한다.
도 4에 도시되어 있듯이, 제 1 공진기(52)는 층(03)의 짧은 단(116)에서의 구멍과 구멍(56-60)을 통해 분기 인덕턴스에 연결된 짧은 단(114)을 갖으며 또한 제2의 공진기(54)는 층(03)의 짧은 단(116)의 구멍과 구멍(56-60)을 통한 분기 인덕턴스에 연결된 짧은 단(116)을 갖는다. 비아에 의해 (층(03)의 짧은단(116)의 구멍과 구멍(56-60)을 개재하여) (i) 제 1 공진기(52)의 짧은 단(114) 및 제 2 공진기(54)의 짧은 단(116)과 (ii) 시스템 접지(78)사이에 용량결합이 실장된다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 의한 필터는 비아((a) 층(03)의 짧은 단(116)에서의 구멍과 구멍(56-60)을 통하여)와, (b), 물리적 인덕턴스, 예를 들어 인덕터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비아는 시스템 접지(78)와 노드사이에 유도성의 전도통로를 제공하기 위해 비아가 이용된다. 부가적인 인덕턴스가 바람직하다고 결정되면, 예를들어, 짝수의 큰 대역폭이 바람직한 경우, 필터의 인덕턴스가 물리적인 인덕턴스(도시되지 않음)에 대하여 보완될 수 있다. 필터는 제1 공진기(52)와 제 2 공진기(54)는 물론 물리적인 인덕턴스(도시되지 않음)를 갖는 층(3)을 포함한다. 대안적으로, 필터는 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54) 모두를 갖는 층, 예를 들어,제1층 즉, 층(03)과 (도 4에 도시되지는 않았지만 층(04)의 이용되지 않는 층(04)에 부가되어 단(114, 116)에 결합되는) 물리적 인덕턴스를 갖는 제 2 층, 예를 들어, 층(04)을 포함한다.
바람직하다면, 제 1 공진기(52)는 제 1층, 예를 들어, 층(03)에 실장될 수 있고, 제 2 공진기(54)는 (제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54) 사이에 유도적 커플링을 제공하기에 충분히 가까운)제2층에 실장되고 물리적인 인덕턴스(도시되지 않음)는 제 3층 위에 실장될 수 있다. 물리적 인덕턴스(도시되지 않음)는 금속의 유도체 재료 또는 유도체 세라믹 또는 유도체 적층 재료와 같은 기타의 유도체 재료를 포함거나 소정의 상태에서도 유도적인 능동소자를 포함할 수 있다.
상기에서 언급한 실시예의 변경은 본 발명에서 벗어나지 않는다면 또한 가능하다. 예를 들어, 직접 커플링 캐패시터(72)(도 5)의 용량(Cd)는 임의의 레벨로 실장되거나 캐패시터(72)의 용량(Cd)는 직접 커플링의 용량이외에서도 결합된 단자를 가지기 때문에 병렬 또는 직렬 혹은 이들의 임의의 결합에 의해 복수의 레벨로 실징된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 필터는 적층 유전체 필터를 포함한다. 그러나, 적층 유전체 필터는 구성하는데 비용이 적으며 극히 소형이다. 본 발명의 실시예에 의한 다른 필터가 유전체 필터에 적층 될 수 있다는 것이 이해된다. 적층 필터는 캐패시터가 소정의 층의 제 1판과 제 2판 모두에 실장할 수 있도록 또는 제 1층위의 제 1 판 및 제 2층위의 제 2판에 실장할 수 있도록 한다. 이러한 층과 판에 직교하는 비아는 전도통로를 층 사이로부터 시스템 접지까지 연장하게 하여 인덕턴스를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따라, 제 1 공진기(52)와 제 2 공진기(54)는 전기적 횡파 전기 모드(transverse electric mode(TEM))의 공진기를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하다면, 유도코일에 의해 물리적 인덕턴스가 층에 실장된다.
도 6은 도 4 및 도 5의 실시예에 의한 BPF의 전송 및 반사와 주파수와의 대비의 그래프이다. 제 1 극(132)은 대략 58dB의 감쇠를 제공하고 제 2 극(134)은 30dB를 초과하는 감쇠를 제공한다. 30dB 억제에 의해 근접한 대역을 분리하는 것이 용이하게 된다. 반사의 억제는 30dB 부근에서 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 BPF의 확대 사시도이다. 본 발명의 제 2 실시예는 하나가 아니라 두 개의 비아가 구멍(156-160) 및 (156-160A)을 통해 실장되고 층(03)의 공진기(152, 154)를 층(07)의 시스템 접지(178)에 연결한다는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 구멍(156-160)을 통한 비아는 제 1 공진기의 짧은 단(인접단)까지 연속하고 구멍(156a-160A)을 통한 비아는 제 2 공진기(154)의 짧은 단(인접단)까지 연결된다. 하나 이상의 비아를 통하여 인덕터의 추가에 의해 더 작은 인덕턴스가 공진기(152, 154)에 연결되어 공진기(152, 154)사이의 내부 커플링을 감소시킨다.
도 4의 실시예와 같이 도 7의 실시예는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 의사 층(dummy layer)(32B)은 층(01)에 실장되어 있고 유동접지(34B)는 층(02)에 실장되어 있으며, 시스템 접지(178)는 층(07)에 실장되어 있다. 스트립 라인 공진기(BPF)는 두 개의 접지 평면, 즉, 층(02)과 층(07) 사이에 배치되어 있다. TEM 1/4파장 공진기(이하, 제 1 공진기(152)와 제 2 공진기(154)라 한다)의 패턴은 층(03)의 유전체 시트상에 배치되어 있다. 도 4의 공진기와 같이, 도 7의 제 1 공진기(152)와 제 2 공진기(154) 각각은 전기장은 비교적 크고 자장은 비교적 작은 원심단(110A(즉, 개방단)과, 자장은 비교적 작고 전기장이 비교적 큰 인접단(112A)을 갖는다. 공진기의 인접단(112A)는 서로 연결되어 있고 비아 인덕터의 인덕턴스(Le)를통해 시스템 접지(178)에서 종단된다. 상기 비아 인덕터는 층(03)의 인접단(112A)에 있어서의 구멍과 구멍(156-160)과 (156A-160A)을 통해 실장된다. 당업자라면 도7(도 8 및 도9)의 개략도는 도 4에서 이미 도시한 구조와 유사하다는 것을 알 수 있기 때문에 도시하지 않았다.
층(04)에 있어서 직접 커플링 캐패시터(Cd)(172)의 전극이 배치되어 있다. 층(05)에 있어서 제 1 입력/출력 캐패시터 전극(Ce1)(162)과 제 1 입력/출력 전극(Ce2)(166)이 배치되어 있다. 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(174)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)(176)이 층(06)에 배치되어 있다. 층(07)은 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(174)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)이 실장된 상면과 동일한 유전체 시트의 저면에 실장될 수 있다. 층(07)은 시스템 접지(178)뿐 아니라 입력/출력 패드(164 및 168)를 포함한다. 본 발명의 제 2 실시예에서, 층(07)의 시스템 접지(178)는 비아 구멍(156-160) 및 (156A-160A)과 층(03)의 대응하는 구멍을 통해 실장된 2개의 비아에 의해 공진기(152 및 154)에 연결되어 추가적인 인덕턴스를 제공한다.
도 8은 본 발명의 제 3실시예에 의한 BFP의 확대 사시도이다. 본 발명의 제 3실시예는 물리적인 인덕턴스(200)가 층(05)에 실장되어있다는 점에서 제 1 실시 예와 다르다. 물리적 인덕턴스(200)에 의해 더 큰 인덕턴스가 공진기(252, 254)에 연결되어 공진기(252)와 공진기(254)사이의 내부 커플링을 증가시킨다. 도 4 및 도 7의 실시예에서 처럼 도 8의 실시예는 복수의 층을 포함한다. 의사층(32C)이 층(01)위에 실장되어 있고 유동 접지(34C)는 층(02)위에 실장되어 있고 시스템 접지(278)는 층(07)위에 실장되어 있다. 스트립 라인 공진기(BPF)는 두 개의 접지 평면, 즉 층(02)과 층(07) 사이에 배치되어 있다. TEM 1/4파장 공진기(이하, 제 1 공진기(252) 및 제 2 공진기(254)라 한다)의 패턴은 층(03)의 유전체 시트에 위치되어 있다. 도 4의 공진기와 같이, 도 8의 제 1 공진기(252)와 제 2 공진기(254) 각각은 전기장이 비교적 크고 자장이 비교적 작은 원심단(210, 212)과, 자장이 비교적 크고 전기장이 비교적 작은 인접단(214, 216)을 갖는다. 공진기(252 및 254)의 인접단(214 및 216)은 비아 인덕터의 인덕턴스(Le)를 개재하여 그리고 물리적인 인덕턴스(200)를 개재하여 시스템 접지(278)에 연결되어 종단된다. 상기 비아 인덕터의 인덕턴스는 층(03)의 구멍, 구멍(256), 물리적인 인덕터(200)는 물론 층(05)의 구멍 및 구멍(260)을 통해 아래에서 설명된 것처럼 실장되어 있다.
층(04)위에는 직접 커플링 캐패시터(Cd)(272)에 대한 전극이 배치되어 있다. 층(05)위에는 제 1 입력/출력 캐패시터 전극(Ce1)(262)과 제 1 입력/출력 캐패시터 전극(Ce2)(266)이 배치되어 있다. 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(274)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)(276)이 층(06)에 위치되어 있다. 층(07)은 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(274)과 제 2 부하 캐패시터 전극(C12)(276)이 실장된 상면상의 동일한 유전체 시트의 저면위에 실장되어 있다. 층(07)은 시스템 접지(278)와 입력/출력 패드(264, 268)를 포함한다. 본 발명의 제3 실시예에서, 층(07)의 시스템 접지(278)는 물리적인 인덕턴스(200)를 통해 층(05)에 연결되어 전체 분로 인덕턴스를 증가시키게 되어 공진기(252)와 공진기(254)사이의 전체 내부 커플링을 증가시킨다.
도 9는 본 발명의 제 4실시예에 의한 BPF의 확대 사시도이다. 본 발명의 제 4실시예는 제 3의 실시예에 비하여 (도8의 실시예에서와 같이)물리적 인덕턴스(300)가 층(05)에 실장되어 있다는 점만이 다르지만, 공진기(352 및 354)는 직선상이다. 직선상의 공진기(352 및 354)는 공진기(352 및 354)사이에 큰 커플링을 허용한다.
도 4, 도 7 및 도8의 실시예와 같이, 도 9의 실시예는 복수의 층을 포함할 수 있다. 의사층(32D)은 층(01)위에 형성되어 있고, 유동 접지(34D)가 층(02)위에 실장되어 있고, 시스템 접지(378)는 층(07)에 실장되어 있다. 스트립 라인 공진기(BPF)는 두 개의 설치 평면, 즉 층(02)과 층(07) 사이에 존재한다. TEM 1/4 파 장 공진기(지금부터 제 1 공진기(352)와 제 2 공진기(354)참조)의 패턴은 층(03)의 유전체 시트 상에 존재한다. 도 4의 공진기와 같이,도 9의 제 1 공진기(352)와 제 2의 공진기(354)는 전기장은 비교적 크며 자장은 비교적 작은 원심 단(310, 312)과, 자장이 비교적 크며 전기장이 비교적 작은 인접 단(314, 316)을 갖는다. 공진기(352, 354)의 인접단(314, 316)은 시스템(454)와 함께 연결되고 비아 인덕터의 인덕턴스(Le)를 개재하여 시스템 접지(378)에서 종료된다. 제5실시예의 도 10의 공진기는 전기장이 비교적 크며 자장이 비교적 작은 원심 단(410-412)과, 자기장이 상당히 크고 전기장이 작은 인접 단(414-416)을 갖는다. 공진기(450-454)의 인접 단(414-416)은 서로 연결되어 비아 인덕터의 인덕턴스(Le)(450)를 개재하여 시스템 접지(478)에서 종료된다. 비이 인덕턴스는 층(03)의 구멍을 개재하여 또는 구멍(456-460)을 개재하여 실장된다 이것이 아래에 설명된다.
층(04)에 있어서 직접 커플링 캐패시터(Cd)(472)의 전극이 배치되어 있다. 층(05)에 있어서 제 1 입력/출력 캐패시터 전극(Ce1)(462) 및 제2 입력/출력 캐패시터 전극(Ce2)(466)이 배치되어 있다. 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(474), 제2 부하 캐패시터 전극(C12)(476) 및 제3 부하 캐패시터 전극(C13)(475)가 층(06)에 배치될 수 있다. 층(07)은 제 1 부하 캐패시터 전극(C11)(474), 제2 부하 캐패시터 전극(C12)(476) 및 제 3 부하 캐패시터 전극(C13)(475)이 형성된 상면과 같은 유전체 시트의 저면에 형성될 수 있다. 층(7)은 시스템 접지(478)는 물론, 입력/출력 패드(464, 468)를 포함한다. 본 발명의 제 5실시예에서, 층(07)의 시스템 접지(478)는 비아 인덕턴스를 개재하여 결합되어 있다. 상기 비아 인덕턴스는 층(3)의 구멍을 개재하여 또는 대응하는 구멍(456-460)을 개재하여 연장하고 공진기(450-454)사이의 전체 내부 커플링을 증대시킨다. 추가의 공진기(450)는 제 2의 공진기(454)와 병렬로 연결되어 있다. 주지해야 할 것은 추가적인 공진기가 필터 전기 성능의 형상을 개량하는데 이용될 수 있는 커플링에 더해진다는 것이다.
도 11을 참조하면, 제 1 부하 캐패시터 전극, 제 2 부하 캐패시터 전극 및 제 3 부하 캐패시터 전극은 접지(478)에 전기 용량적으로 결합되어 분로 부하 캐패시터(C11)(474), (C12)(476) 및(C13)(475)를 형성한다. 상술한 실시예에서 처럼, 층(05)상에는 두 개의 I/O 캐패시터 단자(462, 466)가 있으며 이들 각각은 층(07)상의 I/O 캐패시터 단자(464, 468)에 유도적으로 결합되어 있다.
상술한 실시예에서 처럼, 층(07)위의 시스템 접지(478)는 비아를 개재하여 층(03)위의 제 1 공진기(452), 제 2 공진기(454) 및 제 3공진기(450)의 인접단에 유도적으로 결합되어 있다. 상기 비아는 층(3)의 구멍과 구멍(456-460)를 개재하여 연장하여 분리 인덕턴스를 형성하고. 이 분기 인덕턴스가 도 11에서 Le450으로 도시되어 있다.
상술한 실시예에서, 공진기를 분기하기 위해 인덕터의 포함함으로써 내부 커플링에 대하여 제어를 가능하게 하고 BFP에 의해 여과하여야 하는 대역폭을 크게 할 수 있다. 저손실 필터를 설계하기 위해, 공진기 폭은 무부하시의 품질 함수의 입장으로부터 최적화된다. 공진기 사이의 전자 커플링은 이들 공진기를 시스템 접지에 연결하는 비아 인덕턴스와 마찬가지로 공진기사이의 공간을 변화시켜서 제어된다. 공진기들이 서로 근접함에 따라, 공진기 사이의 커플링은 증가한다. 현재의 공정제한으로 인해, 공진기사이에 적절한 분리가 확립된다. 그러나, 광대역 통과 필터를 설계하기 위해 비아 인덕턴스 값을 변경함으로써 추가적인 커플링이 부가될 수 있다. 부가적인 커플링은 비아 인덕턴스를 이용하여 물리적인 직렬 인덕턴스에 부가함으로써 성립될 수 있고 전체 커플링은 병렬 인덕턴스를 시스템 접지에 부가함으로써 감소될 수 있다. 따라서, 현재 또는 미래 제한으로 인한 광대역 통과 필터 설계에 대한 자유도가 성취될 수 있을 것이다. 이 타입의 BPF에서는, 전기 용량성 커플링이 물론 포함되지만, 공진기 사이의 주 커플링은 전기용량적이 아니라 유도적이다.
분기 인덕턴스는 공진기 사이의 커플링을 더 제어할 수 있도록 하여 이에의해 BPF의 3-dB 브레이크포인트(breakpoint)사이의 공간과 관계하는 제한을 가능하게 한다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 의한 내부 커플링의 변동에 의한 변화(즉, 분기 인덕턴스의 변화에 따른 3개의 dB 대역폭의 변동)를 나타낸 그래프이다. S(1, 2)로 표시된 도12의 그래프의 제 1 트레이스(trace)(502)는 0.2nH의 분기 인덕턴스 BPF에 관한 전송손실을 도시한다. 분기 인덕턴스를 증가시키므로써, 필터의 대역폭은 증가 될 수 있다.
S(3,4)로 표시된 도12의 그래프의 제2트레이스(530)는 0.3nH의 분기 인덕턴스의 BPF에 관한 전송 손실을 도시한다. 분기 인덕턴스를 2nH에서 0.3nH까지 증가함으로써, 필터의 대역폭은 증가 될 수 있다.
S(5,6)로 표시된 도 12의 그래프의 제3트레이스(550)는 0.4nH의 분기 인덕턴스의 BPF에 관한 전송손실을 도시한다. 분기 인덕턴스가 0.2nH로부터 0.3nH로, 더욱이 0.4nH까지 증가함에 따라, 필터의 대역폭이 더 증가할 수 있다.
도13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유전체의 직류 커플링 개패시턴스(Cd)의 변동으로 인한 변화관계를 도시한다. S(1,2)로 표시된 도13의 그래프의 제 1 트레이스(610)는 0.1pF의 직접 커플링 캐패시턴스의 BPF에 관한 전송손실을 도시한다. 전송기(transmitter)내부의 손실을 설명하는 전송 손실은 2.0GHz의 신호에 대하여 대략 28dB의 억제를 가지며 전송손실은 2.85GHz의 주파수의 약 46dB의 억제의)감쇠 극을 갖는다. 전송 신호는 통상대역폭, 즉 약 4.25GHz와 6.15GHz사이에서 억제가 매우 적다. 이때문에 대역폭의 외부에서는 상당히 큰 제어가 존재하고 대역폭 내에서는 상당히 적은 제어가 존재하고 상당히 효과적인 BPF가 존재한다.
C(3, 4)로 표시된 도 13의 그래프의 제 2 트레이스(630)는 0.15pF의 직접 커플링 캐패시턴스의 전송 손실을 도시한다. 이 전송손실은 통과대역외에서는 같은 정도의 억제를 갖지 않는다.
S(5,6)로 표시된 도 13의 그래프의 제 3 트레이스(650)는 0.2pF의 직접 커플링 캐패시턴스의 BPF의 전송손실을 도시한다. 이 전송손실은 트레이스(610, 630)의 특성에 비교하여 통과대역에서는 더 작은 억제를 갖는다.
도 13은 BPF 감쇠극과 기타의 특성이 직접 커플링 특성을 변경함으로써 제어될 수 있다.
무선-LAN (로컬 에어리어 네트워트) 및/또는 다른 통신 시스템에 대한 고무부화 품질계수를 갖는 로우(low) 프로화일 다층 유전체 BPF가 도시되어 있다. 로우 프로화일 다층 유전체 BPF는 코 파이어(co fired)되어서 단층의 물체를 형성하여 얻은 유전체의 시트 또는 전극으로하는 여러 박층을 포함한다. 상술한 내용이 유도적으로 분리된 공진기 커플링의 일예에 불과하고 본 발명에서 벗어나지 않으면, 기타 설계가 가능하다. 통과대역을 더 형성하기 위해 추가적인 공진기 또는 추가적인 공진기 수동소자(추가적인 캐패시터 또는 인덕터)가 추가된다. 더구나, 복수의 BPF는 공통 모놀리식 구조내에서 실장될 수 있다. 저역 필터, 정지 대역 필터 및 고역필터는 물론 다층대역을 갖는 필터와 같은 다른 필터의 형태가 본 발명의 범위 내에서 형성될 수 있다.
본 발명의 상기와 같은 기술적인 구성에 의해, 전기용 양적인 리액티브 커플링을 완화할 수 있다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제1 공진기와;
    제 2공진기와;
    제 1 공진기와 제 2 공진기사이의 커플링을 구비하며. 이 커플링은 (i)제1 공진기와 제 2 공진기 사이의 공간과 (ii) 이 커플링에 연결된 분로 인덕턴스중 적어도 하나에 의해 제어되며;
    제1 공진기는 분로 인덕턴스에 연결된 제 1단을 가지며;
    제 2 공진기는 분로 인덕턴스에 연결된 제1단을 가지며;
    분로 인덕턴스는 (i) 제1 공진기의 제 1 단 및 제 2 공진기의 제 1단과 (ii)시스템 접지사이에 컨덕터를 구비하며;
    컨덕터는 (a)비아와 (b)물리적인 인덕턴스중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  4. 제 3항에 있어서,
    대역 통과 필터의 감쇠는 직접 커플링 캐패시터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  5. 제 3항에 있어서,
    필터는 적층 유전체 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  6. 제 3항에 있어서,
    제 1 공진기는 제 1 TEM 공진기를 포함하고, 제 2 공진기는 제 2 TEM 공진기를 포함하고, 제 1공진기의 제 1단은 제 2공진기의 제 1단에 연결된 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  7. 제 3항에 있어서,
    컨덕터는 (a) 다수의 비아와 (b) 물리적인 인덕턴스중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 소정의 주파수 대역내의 신호를 통과시키며 제 1 공진기 수단과 제 2 공진기수단을 갖는 필터 수단과;
    제 1 공진기 수단과 제 2 공진기 수단사이에 위치하여 (i)제1 공진기 수단과 제 2 공진기 수단사이의 공간과 (ii) 커플링에 연결된 분기 인덕턴스 수단 중 적어도 어느 하나에 의해 제어되는 커플링을 구비하며;
    제 1 공진기 수단은 분기 인덕턴스 수단에 연결된 제 1 단을 가지며;
    제 2 공진기 수단은 분기 인덕턴스 수단에 연결된 제 1 단을 가지며;
    분기 인덕턴스 수단은 (i) 제1 공진기 수단의 제 1 단 및 제 2 공진기 수단의 제 1 단과 (ii) 시스템 접지 수단사이에 컨덕터 수단을 포함하며;
    컨덕터 수단은 (a) 비아 수단과 (b) 물리적인 인덕턴스 수단중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  11. 제 10항에 있어서,
    필터의 감쇠는 직접 커플링 캐패시턴스 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 필터.
  12. 제 10항에 있어서,
    필터는 적층 유전체 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  13. 제 10항에 있어서,
    제 1 공진기 수단은 제 1 TEM 공진기를 포함하고, 제2 공진기 수단은 제 2 TEM 공진기를 포함하고, 제 1 공진기 수단의 제 1단은 제 2 공진기 수단의 제 1단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  14. 제 10항에 있어서,
    컨덕터 수단은 (a) 다수의 비아 수단과 (b) 물리적 인덕턴스 수단 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
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