KR101244978B1 - 엣지결합 및 현측결합된 부분을 갖는 커플러 - Google Patents

엣지결합 및 현측결합된 부분을 갖는 커플러 Download PDF

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Abstract

상호결합된 제1 및 제2의 결합된 도전체(48, 50)를 포함하는 커플러(40)가 설명된다. 결합된 도전체는 링, 코일, 나선부(74, 76) 또는 기타 다른 루프(70, 72)를 형성하는 것처럼, 하나이상의 곡선, 굴곡부 또는 회전부(78)를 갖는 사각형을 포함하여, 예를 들어 선형 등과 같이 규칙적이거나 불규칙적인 형태를 취한다. 커플러(40)의 하나이상의 부분(42, 44, 46)은 레벨이 상이하며, 에어나 유전체 기판 등과 같은 유전 매체에 의해 분리된다. 결합된 도전체(48, 50)는 공통기판의 대향하는 표면처럼 동일한 또는 이격된 유전체 표면상에서 서로 대면하며, 각각의 도전체(48, 50)는 기판의 각각의 측부 또는 표면상에 하나이상의 표면(48c, 48d, 48e, 50c, 50d, 50e)를 포함한다. 일부 실시예에서, 커플러(40)는 다수의 결합된 부분(42, 44, 46)를 포함하며, 한쪽 부분(44)에서의 도전체(48, 50)는 현측결합되며, 다른 부분(42)에서의 도전체(48, 50)는 엣지결합된다.
스트립 도전체, 주파수, 루프, 대역폭, 위상, 커패시턴스

Description

엣지결합 및 현측결합된 부분을 갖는 커플러{COUPLER WITH EDGE AND BROADSIDE COUPLED SECTIONS}
본 발명은 2005년 3월 8일자 출원된 미국 특허출원 제11/075.608호의 일부연속출원으로서, 이러한 출원은 2003년 12월 8일자 출원된 미국 특허출원 제10/731.174호의 일부연속이며, 이들은 본 발명에 참조인용되었다.
두개의 도전성 라인은 서로 이격되었을 때 결합되지만, 한쪽에 흐르는 에너지가 다른쪽에 유도되도록 서로 밀착이격된다. 라인들 사이에서 흐르는 에너지량은 도전체가 있는 유전 매체와 라인들 사이의 이격거리와 연관되어 있다. 라인들을 둘러싸는 전자기장이 이론적으로는 무한하다 하더라도, 상대적 결합량에 기초하여 라인들은 밀착결합되거나 느슨하게 결합되거나 또는 결합되지 않는 것으로 언급된다.
커플러는 결합된 라인이라는 장점을 취하도록 형성된 전자기 장치로서, 두개의 결합된 라인의 각각의 단부와 결합되는 4개의 포트를 갖는다. 주-라인은 입력 포트에 직접 또는 간접으로 연결되는 입력부를 갖는다. 다른쪽 단부는 직접 포트에 연결된다. 다른쪽의 제2라인 또는 보조라인은 결합된 포트와 절연된 포트 사이로 연장된다. 커플러는 역전되며; 주어진 포트는 커플러가 외부 회로에 연결되는 방식에 따라, 4가지 형태의 포트중 어느 한가지 형태로 작동된다.
방향성 커플러는 모든 포트에서 동시에 임피던스매칭되는 4포트 네트웍이다. 파워는 입력 포트에서 대응의 출력 포트쌍으로 흐르며, 만일 출력 포트가 적절히 종료된다면 입력 포트쌍은 절연된다. 하이브리드는 일반적으로 두개의 출력부 사이에서 그 출력 파워를 동일하게 분할하는 것으로 가정되는 반면에, 훨씬 일반적인 용어인 방향성커플러는 동일하지 않은 출력을 갖는다. 상기 커플러는 결합된 출력에 대해 미약한 결합을 자주 갖게 되며, 이것은 입력부로부터 주-출력부까지 삽입 손실을 감소시킨다. 방향성 커플러의 품질측정에 대한 한가지 방법은 절연된 포트 출력에 대해 원하는 결합된 출력의 비율을 나타내는 방향성이다.
인접한 평행한 전송 라인은 전기적 및 자기적으로 결합된다. 결합은 본래 주파수에 비례하며, 방향성은 자기 결합 및 전기 결합이 동일할 경우 매우 높아질 수 있다. 긴 커플링 영역은 증량성 결합의 벡터 총합이 더 이상 증가하지 않을 때까지 라인들 사이의 결합을 증가시키며, 결합은 사인파 형태로 증가하는 전기 길이와 함께 감소될 것이다. 여러 용도에 있어서 광대역에 대해서는 일정한 결합을 갖는 것이 바람직하다. 대칭형 커플러는 결합된 출력 포트 사이에서 본래 90°상 변위를 나타내는 반면에, 비대칭형 커플러는 0°또는 180°에 접근하는 상 변위를 갖는다.
페라이트 또는 기타 다른 고투자성 물질이 사용되지 않는한, 일반적으로 캐스캐이드 커플러를 통해서는 높은 주파수에서 옥타브 대역 보다 크게 달성된다. 균일한 긴 커플러에서, 결합은 길이가 파장의 1/4을 초과할 때 롤링오프되며, +/- 0.3dB 결합 리플에 대해서는 옥타브 대역폭만이 실질적이다. 만일 동일한 길이의 커플러가 하나의 긴 커플러로서 연결된다면, 두개의 외측 부분은 결합이 동일하고 중앙 결합 보다 훨씬 약하게 되어 광대역 디자인으로 된다. 낮은 주파수에서는 모두 3개의 결합이 추가된다. 높은 주파수에서는 3개의 부분이 각각의 커플러가 1/4 파장인 중앙 주파수에서 감소된 결합을 제공하도록 조합될 수 있다. 이러한 디자인은 매우 큰 대역폭을 얻기 위해 여러 부분으로 연장된다.
캐스캐이드형 커플러 접근에는 두가지 특징이 존재한다. 한가지는 커플러가 매우 길고 손실적인데, 그 이유는 그 조합된 길이가 가장 낮은 대역 엣지에서 1/4 파장 보다 길기 때문이다. 또한, 특히 3dB 멀티-옥타브 커플러에 대해 중앙 부분의 결합이 매우 밀착된다. X:1 대역폭의 캐스캐이드형 커플러는 그 범위의 하이 엔드에서 약 X/4 파장으로 길다. 선택적으로, 럼프형인 그러나 일반적으로 손실이 높은 소자의 사용이 권장된다.
기타 다른 럼프형 소자 버젼과는 달리 이러한 커플러는 계단형 임피던스 커플러와 변압기 사이에서 유사성을 사용하도록 설계되었다. 그 결과, 커플러는 중앙의 디자인 주파수의 1/4 파장의 길이를 각각 가지며 여러개의 긴 부분인 계단형 부분으로 제조되었다.
서로 결합되는 제1 및 제2 도전체를 포함하는 커플러가 서술될 것이다. 결합된 도전체는 형태가 규칙적이거나 불규칙적이며, 링, 코일, 나선형 또는 기타 다른 루프 등을 형성하는 것처럼 굴곡되거나 회전된다. 커플러의 하나이상의 부분은 레벨이 상이하며, 에어 또는 유전 기판 등과 같은 유전 매체에 의해 분리된다. 결합된 도전체는 공통 기판의 대향면처럼 동일한 또는 이격된 유전체 표면상에서 서로 대면하며, 각각의 도전체는 기판의 각각의 측부나 표면상에서 하나이상의 부분을 포함한다. 일부 실시예에서, 커플러는 단지 현측결합된(broadside coupled) 한쪽 부분에서 도전체를 갖는 다수의 결합된 부분과, 엣지결합된 다른쪽 부분에서 도전체를 포함한다.
도1은 제1커플러를 개략적으로 도시한 도면.
도2는 제2커플러를 개략적으로 도시한 도면.
도3은 제3커플러를 개략적으로 도시한 도면.
도4는 도3의 커플러의 도전체의 평면도.
도5는 도4의 선5-5를 따른 단면도.
도6은 도5의 선6-6을 따라 취한, 도3의 커플러의 제1도전층의 평면도.
도7은 도5의 선7-7을 따라 취한, 도3의 커플러의 제2도전층의 평면도.
도8은 도3의 커플러를 위한 주파수의 함수로서 시뮬레이트된 선택된 작동변수를 도시한 도면.
두개의 결합된 라인은 증식의 짝수 및 홀수 모드에 기초하여 분석된다. 한쌍의 동일한 라인에 대해 짝수 모드는 라인의 입력부에 인가된 동일한 전압으로 존재하며, 홀수 모드에 대해서는 동일한 위상변이로 존재한다. 이러한 모델은 동일 하지 않은 라인 및 다수의 결합된 라인에 대해서도 적용된다. 예를 들어 50 ohm 시스템에서 높은 방향성에 대해, 예를 들어 Zoe *Zoo 등과 같은 짝수 및 홀수 모드의 특징적 임피던스의 산물은 Zo 2 또는 2500 ohm 과 동일하다. Zo, Zoe, Zoo 는 커플러의 특징적 임피던스, 짝수 모드, 홀수 모드이다. 또한, 두개의 모드의 증식 속도가 동일할수록, 커플러의 방향성은 더욱 좋아진다.
결합된 라인의 상하에 있는 유전체는 짝수 모드 임피던스를 감소시키는 반면에, 홀수 모드에서는 거의 영향을 끼치지 않는다. 유전상수가 1인 에어는 짝수 모드 임피던스가 유전상수가 높은 기타 다른 유전체에 비해 감소되는 양을 감소시킨다. 그러나, 커플러를 제조하는데 사용되는 미세한 도전체가 지지될 필요가 있다.
나선부 또는 기타 다른 루프는 두가지 이유로 인해 짝수 모드 임피던스를 증가시킨다. 첫번째 이유로는 그라운드에 대한 커패시턴스가 복합 도전체 부분들 사이에서 공유된다는 점이다. 또한, 인접한 도전체들 사이의 자기 결합은 그 유효 인덕턴스를 상승시킨다. 루프 라인은 직선형 라인 보다 작으며, 짝수 모드 임퍼던스에 상상한 영향을 끼치지 않고 쉽게 지지된다.
에어는 유전체로도 사용된다. 그러나, 1 이상의 유전상수를 갖는 물질상에 나선부를 지지하면서 나선부 상하에서 에어를 유전체로 사용하면 속도 불균형을 초래하는데; 그 이유는 짝수 모드는 주로 에어를 통해 증식되는 반면에, 홀수 모드는 결합된 라인들 사이에서 유전체를 통해 대부분 증식되고 이에 따라 에어에서의 증 식에 비해 속도가 느려지기 때문이다.
홀수 증식모드는 평형된 전송 라인이다. 짝수 모드 및 홀수 모드 속도를 동일하게 하기 위하여, 짝수 모드는 홀수 모드의 유전체 로딩에 의해 유도된 속도감소분과 동일한 양만큼 느려질 것이 요구된다. 이것은 짝수 모드의 다소 럼프형인 딜레이 라인을 제조하므로써 달성된다. 나선형 부분의 중앙에서 그라운드에 커패시턴스의 추가는 L-C-L 로우패스 필터를 생성한다. 이것은 나선부의 중간부에서 도전체를 확장시키므로써 달성된다. 나선부 사이의 결합은 로우패스 구조를 거의 올패스 "T" 부분으로 변형시킨다. 나선부의 전기 길이가 디자인 센터 주파수의 1/8 보다 큰 정도로 충분히 길 때, 나선부는 럼프형 소자로서 작용하는 것으로 여겨지지 않는다. 그 결과, 거의 모두 올패스가 된다. 거의 올패스 짝수 모드의 지연과 평형화된 유전성 로딩된 홀수 모드의 딜레이는 디케이드 대역폭에 대해 거의 동일하게 된다.
디자인 센터 주파수가 감소될 때, 나선부에 더 많은 회전부를 사용할 수 있어 더 많은 럼프형 및 올패스를 제조할 수 있으므로, 가장 높은 주파수에서 양호한 행동으로 나타나게 된다. 물리적 칫수 감소는 고주파에서 더 많은 회전부를 사용할 수 있게 하지만, 트레이스의 칫수와 바이어스 및 유전층은 실현하기가 어렵게 된다.
커플러는 적어도 두개의 결합된 부분으로 형성되는 제1 및 제2스트립 도전체를 포함하며, 상기 제1 및 제2도전체는 제1의 결합된 부분에서 현측결합되며, 제2의 결합된 부분에서 엣지결합된다. 3부분 커플러(10)를 도시하고 있는 도1의 실시예는 제1의 엣지결합된 부분(12)과, 중간의 제2의 현측결합된 부분(14)과, 제3의 엣지결합된 부분(16)을 포함한다. 직렬연결된 결합된 부분은 제1 및 제2도전체(18, 20)로 형성된다. 이러한 실시예에서, 도전체(18, 20)는 표면(18a, 20a) 등과 같은 넓은 표면과, 엣지(18b, 20b) 등과 같은 협소한 엣지를 갖는다. 또한 이러한 실시예에서, 도전체(18)는 단일의 레벨 또는 평면(22)을 따라 연장되며, 도전체(22)는 제2레벨 또는 평면(24)을 따라 연장된다. 이러한 평면들은 유전체 기판 또는 기판들의 표면처럼 도전체의 지지에 적절한 유전체 표면에 대응한다.
특히, 도전체(18, 20)는 제1부분(18c, 20c)과, 제2부분(18d, 20d)과, 제3부분(18e, 20e)을 부가로 포함한다. 상기 제1부분(18c, 20c)은 제3부분(18e, 20e)과 마찬가지로 갭(26, 28)을 형성하는 인접한 엣지(18b, 20b)를 가지며; 상기 갭은 폭(W1, W2)을 가지며, 도전체 부분들 사이에 엣지 결합을 제공할 정도로 충분히 협소하다. 제2부분(18d, 20d)은 중첩된 상태로 배치되며, 부분(18d)은 도전체의 표면에 수직하게 정렬되거나 바로 위에 배치되고, 부분(20d)은 폭(W3)을 갖는 갭(30)에 의해 이격된다. 선택적으로, 표면은 부분적으로 중첩되거나 전혀 중첩되지 않을 수도 있다. 이러한 배치에 있어서, 도전체(18)의 하부면(18a)은 도전체(20)의 상부면(20a)과 대면하여, 도전체의 제2부분 사이에 현측결합을 생성한다.
도전체(18)의 단부(18f, 18g)는 커플러 포트(32, 34)이고, 도전체(20)의 단부(20f, 20g)는 커플러 포트(36, 38)인 것으로 여겨진다. 선택적으로, 도전체 단부는 부가된 관련의 결합된 부분의 단부처럼 도시된 커플러 부분으로부터 이격된 포트에 연결될 수 있다. 3개의 결합된 부분의 전기 길이(L1 L2, L3)와, 도전체 사이에서 이들을 둘러싸는 유전 매체의 유전상수(들)와, 도전체의 칫수와, 상기 도전체들 사이의 거리는 원하는 특성을 갖는 방향성 커플러를 갖도록 칫수가 결정된다. 일실시예에서, 두개이상의 결합된 부분의 전기 길이는 동일하며, 모두 3개의 길이는 주파수의 1/4파장과 동일하다. 따라서, 결합된 부분을 갖는 커플러의 기타 다른 형태가 사용될 수 있다. 예를 들어, 적거나 많은 결합된 부분이 사용될 수 있으며, 도전체는 부가의 레벨을 따라 연장될 수 있으며, 레벨은 각각의 또는 모든 부분에 대해 규칙적으로 또는 불규칙적으로 변화된다. 엣지 결합에 대해 도전체는 대향하는 엣지를 가질 수 있으며, 현측 결합에 대해 도전체는 대향한 넓은 표면을 가질 수 있다. 예를 들어 만일 표면들 사이에 라인이 직접 그려질 수 있다면 두개의 표면은 대면하는 것으로 여겨진다. 따라서, 두개의 표면은 한쪽의 도전체의 표면에 수직한 라인이 다른쪽의 표면을 차단하는 경우 중첩되는 것으로 여겨진다. 따라서, 표면은 중첩되지 않고 또는 서로 직접적으로 대향하지 않고 대면할 수 있다.
커플러(10)와 유사한 기타 다른 커플러가 제공된다. 예를 들어, 커플러는 평탄하고 이격된 제1 및 제2 유전체 표면과, 직렬연결된 제1 내지 제3부분을 갖는 제1도전체와, 직렬연결된 제1 내지 제3부분을 갖는 제2도전체를 포함하며; 상기 제1도전체의 제1부분은 제1표면상에 배치되고; 제1도전체의 제2부분은 제1표면상에 배치되고, 제1도전체의 제1부분에 직접 연결되며; 제1도전체의 제3부분은 제2표면상에 배치되고, 제1도전체의 제2부분에 직접 연결되며; 상기 제2도전체의 제1부분 은 제1표면상에 배치되고, 제1도전체의 제1부분에 엣지결합되며; 제2도전체의 제2부분은 제2표면상에 배치되고, 제2도전체의 제1부분에 직접 연결되고, 제1도전체의 제2부분에 현측결합되며; 제2도전체의 제3부분은 제2표면상에 배치되고, 제2도전체의 제2부분에 직접 연결되고, 제1도전체의 제3부분에 엣지결합된다.
도2는 이러한 커플러(40)의 일실시예를 도시하고 있다. 이러한 형태에 있어서, 커플러(40)는 도전체(48, 50) 등과 같은 적어도 한쌍의 도전체에 의해 형성된 결합된 부분(42, 44, 46)을 포함한다. 상술한 바와 같은 도전체(18, 20)와 마찬가지로, 도전체(48, 50)는 스트립 도전체이며, 넓은 표면(48a, 50a)과 엣지(48b, 50b)와, 결합된 부분(42)에서의 도전체 부분(48c, 50c)과, 결합된 부분(44)에서의 도전체 부분(48d, 50d)과, 결합된 부분(46)에서의 도전체 부분(48e, 50e)과, 단부(48f, 48g, 50f, 50g)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 도전체(48, 50)의 상이한 부분은 두개의 레벨(52, 54)로 배치되며, 이러한 레벨은 도전체 평면 및/또는 유전체 표면에 대응한다.
도전체는 도전체 부분을 상이한 레벨로 상호연결하는, 바이어스 등과 같은 상호연결부를 부가로 포함한다. 특히, 상호연결부(48h)는 도전체 부분(48c)을 도전체 부분(48d)과 상호연결하며, 상호연결부(48i)는 도전체 부분(48e)을 도전체 부분(48g)과 상호연결한다. 이와 마찬가지로, 상호연결부(50i)는 도전체 단부(50f)를 도전체 부분(50c)과 상호연결하며, 상호연결부(50i)는 도전체 부분(50d)을 도전체 부분(50e)과 상호연결한다.
도전체(48, 50)는 결합된 부분(42, 46)에서 동일평면상에 배치되고, 각각의 갭(56, 58)에 의해 분리되며, 상기 도전체는 인접한 엣지(48b, 50b)를 가지며 엣지결합된다. 도전체(48, 50)는 결합된 부분(44)에서 수직으로 정렬되어 중첩되고, 대면하는 도전체 표면(48a, 50a) 사이의 갭(60)에 의해 분리된다. 따라서, 도전체는 결합된 부분(42, 46)에서 엣지결합되고, 결합된 부분(44)에서 현측결합된다. 도전체 단부(48f, 48g, 50f, 50g)는 커플러 터미널 또는 포트(62, 64, 66, 68)를 형성하도록 연장된다.
이러한 실시예에서, 도전체(48, 50)는 루프(70, 72)를 형성하며, 특히 나선부(74, 76)를 형성한다. 따라서, 루프 또는 나선부를 형성하기 위해 도전체에는 굴곡부 또는 회전부(78)가 제공된다. 예를 들어, 결합된 부분(42)은 회전부(80, 82)를 포함하고, 결합된 부분(44)은 회전부(84, 86)를 포함하며, 결합된 부분(46)은 회전부(88, 90)를 포함한다. 또한, 인접합 부분들 사이에는 특정하게 확인되지 않은 회전부가 제공된다. 또한, 도전체 부분은 도시된 바와 같이 직렬로 연결되며, 결합된 부분(42)에서 도전체 부분은 결합된 부분(46)의 도전체 부분과 대면하고 정렬되어 중첩된다. 이러한 배치에 있어서, 도전체 부분(48c)은 도전체 부분(50e)과 정렬되고, 도전체 부분(50c)은 도전체 부분(48e)과 정렬된다. 따라서, 이러한 각각의 도전체 부분들 사이에는 현측결합이 제공된다. 일부 실시예에서, 도전체 부분은 서로 옵셋되고, 대면하는 표면 및/또는 엣지를 갖는다.
이러한 실시예에서, 각각의 결합된 부분은 하프-루프를 형성하며, 나선부는 1과 1/2 루프를 갖는다. 하프-루프가 동일한 전기 길이를 가지며 3개의 결합된 부분의 길이가 디자인 주파수 파장의 1/4인 실시예에서, 커플러는 디자인 주파수에 집중된 패스 대역을 가지며, 커플러는 3/4 파장의 결합된 부분을 포함한다.
도3 내지 도7은 커플러(10, 40)의 특징을 갖는 커플러(100)의 특정한 실시예를 도시하고 있다. 커플러(40)와의 유사한 특성으로 인해, 유사한 구성요소에는 동일한 도면부호가 부여되었다. 따라서, 커플러(40)의 설명은 일반적으로 커플러(100)에도 적용된다. 이러한 실시예에서, 도5에 도시된 바와 같이, 도전체(48, 50)는 유전체 기판(102)의 대향하는 표면(102a, 102b)에 배치된다. 이러한 유전체 표면상에서의 도전체는 각각의 도전체 평면(104, 106)을 형성한다. 평면(104, 106)은 일반적으로 도6 및 도7의 평면에 대응한다.
제2유전체 기판(108)은 평면(104)에서 도전체상에 배치된다. 기판(108)은 대향하는 주면(108a, 108b)을 포함한다. 일반적으로, 평면(104)의 도전체는 기판 표면(108b)에 배치된다. 그라운드 평면으로서 작용하는 도전층(110)은 기판 표면(108a)에 형성된다. 이와 마찬가지로, 주면(112a, 112b)을 갖는 기판(112)은 표면(112a)에 배치된 제2 그라운드-평면 도전층(114)과 표면(112b)에 배치된 도전체를 분리시킨다. 도전층(110, 114)은 그라운드 평면이며, 도전체(48, 50)에 의해 스트립라인 전송 라인(116, 118)을 형성한다.
도3은 도시된 바와 같이 X축, Y축, Z축을 따른 커플러(100)의 실시예를 mil 로 표시한 칫수를 포함한다. 괄호안에는 밀리미터로 환산한 칫수가 도시되어 있다. 3개의 기판은 복합 유전체 물질 등과 같은 적절한 물질로 제조되며, 이들 모두는 3.38의 유전 상수처럼 대응의 유전상수를 갖는다. 기판(102)은 60mil 또는 1.52mm와 동일한 두께(D1)를 갖는다. 기판(108, 112)은 약 120mil 또는 3.05mm의 동일한 두께(D, D3)를 갖는다. 결합된 세그먼트에서 도전체 부분의 폭(W4)은 모두 동일하며, 100mil 또는 2.54mm의 값을 갖는다. 결합된 부분(42, 46)에서의 도전체 사이의 갭(W1, W2)은 20mil 또는 0.51mm의 값을 갖는다. 도전체 사이의 갭(W3)은 기판 두께(D1)와 동일하다. 선택적으로, 다른 유전상수를 가지며 또한 상이한 유전체 물질이 사용될 수도 있다.
커플러(100)는 다양한 형태의 결합을 나타낸다. 결합된 부분(42, 46)에 있어서, 도전체는 서로 인접한 엣지(48b, 50b)에 대해 매우 밀접한 상태로 이격되어, 엣지 결합을 생성한다. 그러나, 도전체는 부분(42)에 비해 부분(46)에서 역전되며, 이러한 부분은 역전되어 두개의 부분 사이에서 현측결합을 생성한다. 특히, 도전체 부분(48c)은 도전체 부분(50e) 위에 직접 중첩되어 정렬되며, 도전체 부분(50c)은 도전체 부분(48e) 위에 직접 중첩되어 정렬되므로, 상이한 도전체 부분에서의 상이한 도전체들 사이에서 현측결합으로 나타난다.
결합된 부분(44)에 있어서, 표면(48a, 50a)은 서로 대면하고, 도4에 도시된 바와 같이 도전체의 표면에 대해 수직으로 투시하였을 때 적어도 부분적으로 중첩되므로써, 현측결합을 생성한다. 도전체는 부분(44)에서 나란하지 않기 때문에, 실질적인 엣지 결합은 없다. 도4에 도시된 바와 같이, 결합된 부분(44)은 도전체(48, 50)의 부분이 중첩되는 부분(44a, 44b)과, 중첩되지 않는 부분을 포함한다. 예를 들어, 도전 체(50)의 부분(50h)은 폭(W5)을 갖는다. 대향의 부분(50h)은 폭(W6)을 갖는 부분(48h) 이다. 이러한 도전체들은 폭(W5, W6) 보다 작은 폭(W7) 위에 직접 중첩된다. 현측 결합은 도전체가 중첩되는 영역에서 훨씬 강하며, 직접 정렬측에 대한 거리가 증가함에 따라 약화된다. 상술한 바와 같이, 폭넓은 도전체 부분은 그라운드에 대해 증가된 결합을 생성한다.
또한, 도전체 부분(48d)의 대응하는 부분(48i)과 대면하지만 중첩되지는 않는 도전체 부분(50d)의 부분(50i) 등과 같은 또 다른 부분이 제공된다. 상술한 바와 같이, 도전체 부분(48i, 50i)은 중첩되는 도전체 부분(48h, 50h)의 부분에 비해 감소된 현측 결합을 갖는다.
커플러(100)에는 다른 형태의 결합이 제공된다. 예를 들어, 도전체(48, 50)의 일부이고 측방향으로 연장되는 태브(120)가 제공된다. 태브(120)는 동일한 도전체에 대해, 기타 다른 도전체에, 및/또는 그라운드 평면에 대해 결합을 다양하게 제공한다. 이들은 도전체(48)에 태브(122, 123, 124, 125, 126, 127)를 포함하며, 도전체(50)에 태브(130, 131, 132, 133, 134)를 포함한다. 커플러(100)는 도전체 패드(136)를 포함하며; 이러한 도전체 패드는 도전체로부터 구조적으로 이격되거나 분리되지만 하나 또는 두개의 도전체에 대해, 그라운드 평면에 대해, 및/또는 기타 다른 패드에 대해 엣지 및/또는 현측 결합된다. 패드의 실시예는 도전체(48)에 인접하여 이에 결합되도록 배치된 패드(138, 140, 142)와, 도전체(50)에 인접하여 이에 결합되는 패드(150, 152, 154)를 포함한다. 패드(138)는 패드(152)와 결합되고, 패드(140)는 패드(154)와 결합되며, 패드(142)는 태브(132)와 결합되고, 패드(150)는 태브(125)와 결합된다. 또한, 태브(126)는 태브(131)와 결합된다. 이러한 다양한 결합 모드는 일반적으로 속도를 동일화시키며, 신호 증식의 홀수 모드 및 짝수 모드를 평형화시킨다.
도8에는 커플러(100)의 실시예를 위해 0.1GHz 내지 1.0GHz 범위에 대한 다양한 분산 변수가 도시되어 있다. 수직축에는 두가지 크기가 있다. 좌측의 크기는 상부의 0 데시벨(dB)로부터 하부의 -40dB 까지 연장되고, 우측의 크기는 상부의 -2dB로부터 하부의 -7dB 까지 연장된다. 곡선(160)은 전송계수(S)(2,1)와, 직접 포트상에서의 이득을 나타내며; 곡선(162)은 전송계수(S)(3,1)와, 직접 포트상에서의 이득을 나타낸다. 우측 크기는 이러한 곡선들에 적용된다. 곡선은 약 -3dB의 평균이득 근처에서 약 +/- 0.5dB의 리플을 갖게 됨을 알 수 있다. 곡선(164)은 전송계수(S)(4,1)를 나타내며, 이러한 곡선은 입력 포트와 절연 포트 사이에서의 절연을 나타낸다. 마지막으로, 곡선(166)은 반사계수S(1,1)를 나타내며 입력 복귀손실을 나타낸다. 절연 및 복귀 손실은 전체 주파수 범위에 대해 -27dB 이하로 나타났다.
커플러의 실시예가 도시 및 서술되었지만, 다양한 변형이 이루어질 수도 있다. 기타 다른 커플러 부분은 종래의 직선형 또는 굴곡된 밀착된 또는 느슨한 결합된 부분 등과 같은 커플러(10, 40, 100)에서 사용되며, 이러한 부분은 디자인 주파수 파장의 1/4의 정수 배수의 유효 전기 길이를 갖는다. 기타 다른 배치에 있어서, 특별한 용도에 따라 대칭형 또는 비대칭형 커플러의 형태로 및/또는 하이브리드 또는 방향성 커플러의 형태로 칫수, 회전부, 및 다른 변형예가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 특징, 기능, 소자 및/또는 특성이 다양하게 조합된 하나이상의 독립적인 또는 종속적인 발명을 포함하며; 이들중 하나가 하기의 청구범위에 서술될 것이다. 특징, 기능, 소자 및/또는 특성 기타 다른 조합 및 서브조합이 본 발명이나 관련의 출원서에 청구될 것이다. 상이한 조합이나 동일한 조합에 관한 것에 관계없이 또한 범주가 상이하거나 넓거나 좁거나 또는 동일한 것에 관계없이 이러한 변형은 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 간주된다. 청구되지 않은 특징, 조합 또는 소자의 유용성이나 중요성의 인식은 즉시 실현되지 않는다. 따라서, 상술한 바와 같은 실시예는 단지 예시적이며, 하나의 특징이나 소자 또는 이들의 조합은 본 발명이나 차후의 출원에서 청구되는 모든 가능한 조합에 기본적이다. 각각의 청구범위는 상술한 바와 같이 서술된 발명을 한정하지만, 하나의 청구범위는 청구된 모든 특징이나 조합을 필수적으로 포함하지 않는다.
본 발명에 서술된 무선 주파수 커플러, 커플러 소자 및 부품들은 통신, 컴퓨터, 신호 처리, 커플러가 사용되는 기타 다른 산업에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 세개의 결합된 부분으로 형성되는 적어도 제1 및 제2스트립 도전체를 포함하며, 두개의 결합된 부분은 루프에 대해 수직으로 투시하였을 때 폐쇄된 루프로 형성되며, 상기 제1 및 제2스트립 도전체는 제1의 결합된 부분에서 현측결합만 되며, 제2의 결합된 부분에서 엣지결합되고, 제3의 결합된 부분에서 엣지결합되고, 상기 제1의 결합된 부분은 제2의 결합된 부분과 제3의 결합된 부분 사이에서 전기적으로 배치되고, 제2의 엣지결합된 부분에서 적어도 제1스트립 도전체는 제3의 엣지결합된 부분에서 제2스트립 도전체에 연속적으로 현측결합되는 것을 특징으로 하는 커플러.
  2. 제1항에 있어서, 제2의 결합된 부분 및 제3의 결합된 부분은 동일한 전기 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 커플러.
  3. 제2항에 있어서, 제2의 결합된 부분 및 제3의 결합된 부분은 디자인 주파수의 1/4 파장과 동일한 전기 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 커플러.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2스트립 도전체는 제2의 결합된 부분에서 제1의 결합된 부분 보다 넓은 것을 특징으로 하는 커플러.
  5. 제1항에 있어서, 제1 및 제2스트립 도전체는 제1의 결합된 부분의 일부 위에서 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 커플러.
  6. 제1항에 있어서, 제1 및 제2스트립 도전체는 제1의 결합된 부분의 적어도 일부에 대해 상이한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 커플러.
  7. 제1항에 있어서, 제1의 결합된 부분에서의 제1 및 제2스트립 도전체는 이격된 유전체 표면에서 적어도 부분적으로 중첩된 관계로 배치되고 제2의 결합된 부분에서는 공통의 유전체 표면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 커플러.
  8. 이격되고 평탄한 제1 및 제2유전체 표면과,
    직렬연결된 제1 내지 제3부분을 갖는 제1도전체와,
    직렬연결된 제1 내지 제3부분을 갖는 제2도전체를 포함하며;
    상기 제1도전체의 제1부분은 제1표면상에 배치되고, 제1도전체의 제2부분은 제1표면상에 배치되고 제1도전체의 제1부분에 직접 연결되며, 제1도전체의 제3부분은 제2표면상에 배치되고 제1도전체의 제2부분에 직접 연결되며; 상기 제2도전체의 제1부분은 제1표면상에 배치되고, 제1도전체의 제1부분에 연속적으로 엣지결합되며; 제2도전체의 제2부분은 제2표면상에 배치되고, 제2도전체의 제1부분에 직접 연결되고, 제1도전체의 제2부분에 현측결합만 되며; 제2도전체의 제3부분은 제2표면상에 배치되고, 제2도전체의 제2부분에 직접 연결되며, 제1도전체의 제3부분에 엣지결합되며; 제1도전체의 제1부분은 제2도전체의 제3부분에 연속적으로 현측결합되고, 제2도전체의 제1부분은 제1도전체의 제3부분에 연속적으로 현측결합되는 것을 특징으로 하는 커플러.
  9. 제8항에 있어서, 제1 및 제2도전체의 제1 및 제3부분은 동일한 전기 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 커플러.
  10. 제8항에 있어서, 제1도전체의 제1부분은 제2도전체의 제3부분 보다 제2도전체의 제1부분에 가깝게 이격되는 것을 특징으로 하는 커플러.
  11. 제8항에 있어서, 제1 및 제2도전체는 루프에 대해 수직으로 투시하였을 때 폐쇄된 루프로서 형성되는 것을 특징으로 하는 커플러.
  12. 제11항에 있어서, 제1 및 제2도전체는 루프를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 커플러.
  13. 제8항에 있어서, 제1 및 제2도전체의 제1 및 제3부분에 직접 연결되는 각각의 포트를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 커플러.
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