KR101482955B1 - 마이크로 스트립 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치 - Google Patents

마이크로 스트립 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진기 구조의 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성하여, 소형의 크기로 무선 인터넷 망에서 이중 대역을 동시에 서비스할 수 있는 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치에 관한 것으로, 인덕터와 커패시터 병렬 조합의 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성하고, 상기 바이어홀을 그라운드(GND)로 유도한 공진기가 형성되고, 상기 공진기 간의 결합으로 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생하는 제1공진기결합부 및 제2공진기결합부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

마이크로 스트립 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치{Micro strip diplexer and access point apparatus}
본 발명은 마이크로 스트립 다이플렉서 및 무선 공유(Wi-fi AP) 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 공진기 구조의 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성하여, 소형의 크기로 무선 인터넷 망에서 이중 대역을 동시에 서비스할 수 있는 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치에 관한 것이다.
일반적으로 다이플렉서(diplexer)는 2개의 회로에서 별도로 나오는 신호를 상호 영향을 미치지 않으면서 하나의 회로로 전달하는 장치이며, 주로 주파수가 다른 두 개의 신호를 동시에 보내고 받기 위해 사용되는 분기용 필터소자를 말한다.
이러한 다이플렉서는 주파수 차이가 분명한 두 신호를 단지 대역 분리만 해도 되므로 대한민국 등록특허 공보 제10-1010214호(2011. 01. 17)에 기재된 바와 같이, 낮은 주파수의 신호가 통과되는 저역통과필터(LBF)와 높은 주파수 신호가 통과되는 고역통과필터(HBF)를 결합시키는 구조로 형성될 수 있다.
한편, 스마트폰의 도입으로 무선 인터넷 사용이 증가하면서, 각 통신 사업자들은 무선 인터넷 서비스를 위한 통신망 구축에 힘을 쏟고 있는 실정인데 와이파이 망의 경우, 종래 2.4GHz 대역만으로는 증가하는 가입자와 트래픽을 감당하기 어려움에 따라 5.8GHz 대역의 서비스 도입으로 서비스 용량 및 속도를 개선하고자 한다.
이러한 2가지 대역을 서비스하기 위해서는 다이플렉서가 포함된 무선 공유 장치가 필요하며, 종래 다이플렉서의 5.8GHz 고주파 대역을 설계 시, strip line type, LTCC Chip type, Cavity Filter type등으로 구현할 수 있는데, strip line type은 [도 6]에 도시된 바와 같이, 마이크로 스트립(7)의 형상이 적어도 한곳 이상이 절곡된 형상으로 형성됨에 따라 마이크로 스트립(7)의 길이가 길어지고, 마이크로 스트립(7) 간의 간격으로 커플링을 형성 시, 유전체 기판(5) 내 회로 사이즈가 커지는 문제점이 있으며, LTCC Chip type은 사이즈는 소형으로 구현할 수 있으나 핸들링 파워가 0.25W로 낮은 문제점이 있으며, Cavity Filter type은 성능은 양호하나 사이즈가 크고 무거우며 가격이 비싼 단점이 있다.
대한민국 등록특허 공보 10-1010214B1, 2011. 01. 17, 3쪽 내지 5쪽.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서의 목적은, 바이어홀이 형성된 스트립 라인 형태로 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생시키는 제1공진기결합부 및 제2공진기결합부를 형성하여, 두 개의 주파수 대역을 서비스 할 수 있는 다이플렉서를 제공하는데 있다.
다른 목적은, 스트립 라인의 길이로 인덕턴스를 조절하고, 그라운드와 중첩되는 면으로 커패시턴스를 조절하는데 있다.
또 다른 목적은, 스트립 라인의 바이어홀을 교차 배치하여, 공진기의 주파수 민감도를 감쇄시키는데 있다.
또 다른 목적은, 스트립 라인 간의 간격에서 발생한 커패시턴스로 공진기결합부를 커플링하는데 있다.
본 발명에 따른 무선 공유 장치의 목적은, 2.4GHz와 5.8GHz 대역을 동시에 서비스할 수 있는 마이크로 스트립 타입의 다이플렉서를 포함한 무선 공유 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서는 인덕터와 커패시터 병렬 조합의 일자형 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성하고, 상기 바이어홀을 그라운드(GND)로 유도한 공진기가 형성되고, 상기 공진기 간의 결합으로 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생하는 제1공진기결합부 및 제2공진기결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서, 공진기는 상기 스트립 라인의 길이로 인덕터를 형성하고, 그라운드와 중첩되는 면으로 커패시터를 형성하고, 상기 바이어홀을 통해 상기 인덕터와 커패시터가 병렬 조합된 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서는 공진기 간의 결합 시, 상기 스트립 라인의 상기 바이어홀을 교차 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서, 제1공진기결합부는 제1출력포트와 연결된 제1공진기, 상기 제1공진기와 병렬 연결된 제2공진기, 상기 제2공진기와 병렬 연결된 제3공진기 및 제1주파수의 임피던스를 매칭하는 제1매칭라인를 포함하되, 상기 제1공진기와 상기 제2공진기를 커플링 결합시키는 제1커플링 커패시터 및 상기 제2공진기와 상기 제3공진기를 커플링 결합시키는 제2커플링 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서, 제1커플링 커패시터 및 상기 제2커플링 커패시터는, 상기 스트립 라인의 간격에서 발생하는 커패시턴스로 커플링을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서, 제2공진기결합부는 제2주파수의 임피던스를 매칭하는 제2매칭라인과 연결된 제4공진기, 상기 제4공진기와 병렬 연결된 제5공진기, 상기 제5공진기와 병렬 연결된 제6공진기, 상기 제6공진기와 병렬 연결된 제7공진기, 상기 제7공진기와 병렬 연결된 제8공진기를 포함하되, 상기 제4공진기와 상기 제5공진기를 커플링 결합시키는 제3커플링 커패시터, 상기 제5공진기와 상기 제6공진기를 커플링 결합시키는 제4커플링 커패시터, 제6공진기와 제7공진기를 커플링 결합시키는 제5커플링 커패시터 및 상기 제7공진기와 제8공진기를 커플링 결합시키는 제6커플링 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서, 제4커플링 커패시터 내지 상기 제6커플링 커패시터는, 상기 스트립 라인의 간격에서 발생하는 커패시턴스로 커플링을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 공유 장치는 인덕터와 커패시터 병렬 조합의 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성하고, 상기 바이어홀을 그라운드(GND)로 유도한 공진기가 형성되고, 상기 공진기 간의 결합으로 서로 다른 특정 주파수에서 공진하는 제1공진기결합부 및 제2공진기결합부로 구성된 다이플렉서를 포함하여, 2.4GHz 및 5.8GHz의 주파수를 분기하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서는 바이어홀이 형성된 스트립 라인으로 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생시키는 제1공진기결합부 및 제2공진기결합부를 형성함으로써, 회로 기판의 소형화가 가능하며, 주파수 민감도를 안정적으로 유지하면서 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생시킬 수 있는 다이플렉서를 제공할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.
또한, 스트립 라인의 길이로 인덕턴스를 조절하고, 그라운드와 중첩되는 면으로 커패시턴스를 조절하고, 바이어 폴에 주변의 인덕턴스와 커패시턴스를 그라운드로 유도함으로써 인덕터와 커패시터의 절대적 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 스트립 라인의 바이어홀을 교차 배치하여, 공진기의 주파수 민감도를 감쇄시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 스트립 라인 간의 간격에서 발생한 커패시턴스로 공진기결합부를 커플링할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 무선 공유 장치는, 2.4GHz와 5.8GHz 대역을 동시에 서비스할 수 있는 마이크로 스트립 타입의 다이플렉서를 포함한 무선 공유 장치를 제공함으로써, 각 특정 주파수 대역의 서비스 용량 및 속도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서의 등가 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서의 마이크로 스트립 회로를 구현한 모습을 나타내는 일실시예.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서, 공진기 개념을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서에 있어서 공진기 결합 개념을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서를 제품으로 구현한 모습을 나타내는 도면.
도 6은 종래 마이크로 스트립 형성 개념을 설명하는 도면.
이하, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
[도 1]은 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서를 구현하기 위한 등가회로를 나타내는 도면이고, [도 2]는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서를구현한 일실시예를 나타내는 도면으로, 크게 제1출력포트(1), 그라운드(2), 제2출력포트(3), 제1공진기결합부(10), 제2공진기결합부(20) 및 안테나(30)을 포함한다.
본 발명에 따른 상기 제1공진기결합부(10) 및 제2공진기결합부(20)는 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생시키는 역할을 하며, 본 발명에 따른 상기 제1공진기결합부(10) 및 제2공진기결합부(20)는 인덕터와 커패시터 병렬 조합의 일자형 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성한 공진기가 적어를 적어도 2개 이상 배치한 형태로 구성된다.
본 발명에 따른 상기 제1공진기결합부(10)는 제1출력포트(1)와 연결된 제1공진기(12), 상기 제1공진기(11)와 병렬 연결된 제2공진기(12), 상기 제2공진기(12)와 병렬 연결된 제3공진기(13)를 포함하며, 각각의 공진기는 커패시터와 인덕터가 병렬로 연결되고, 상기 커패시터와 인덕터의 일측이 그라운드로 유도되도록 설계되었다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1공진기결합부(10)는 상기 제1공진기(11)와 상기 제2공진기(12)를 커플링 결합시키는 제1커플링 커패시터(14) 및 상기 제2공진기(12)와 상기 제3공진기(13)를 커플링 결합시키는 제2커플링 커패시터(15)를 포함하며, 제1주파수의 임피던스를 매칭하는 1/4λ의 제1매칭라인(41)을 포함하며, 본 발명의 실시예에서 상기 제1공진기결합부(10)는 2.4GHz의 주파수 대역에서 공진을 발생하도록 설계하였다.
[도 3]은 본 발명에 있어서, 상기 제1공진기(11) 내지 제3공진기(13)를 구현하기 위한 마이크로 스트립 개념을 나타내는 도면으로, 상기 제1공진기(11)는 일자형 스트립 라인의 길이(L)로 인덕터를 형성하고, 그라운드(2)와 중첩되는 면적으로 커패시터를 형성하고, 제1바이어홀(111)을 통해 상기 인덕터와 커패시터가 병렬 조합된 구조의 공진기를 형성할 수 있다.
또한 [도 4]는 본 발명에 따른 상기 제1커플링 커패시터(14) 및 제2커플링 커패시터(15)를 구현하는 개념을 나타내는 도면으로, 인접한 스트립 라인들의 간격에서 발생하는 커패시턴스로 커플링을 형성한다.
이러한 본 발명에 따른 바이어홀(111, 121, 131)을 형성한 스트립 라인의 구성으로 상기 제1공진기(11) 내지 제3공진기(13)의 절대적 크기를 줄일 수 있음에 따라 다이플렉서를 소형화할 수 있으며, 이를 통해 주파수 민감도를 감소시킬 수 으며, 고주파 대역의 설계를 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 스트립 라인을 배치 시, [도 4]에 도시된 바와 같이, 각 공진기의 바이어홀을 교차로 배치하는 것이 바람직하며, 이는 상기 바이어홀(111, 121, 131)을 교차로 배치 시, 더 안정적인 주파수 민감도를 유지할 수 있어서 주파수 튜닝 작업이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 제2공진기결합부(20)는 제2주파수의 임피던스를 매칭하는 1/4λ의 제2매칭라인(42)과 연결된 제4공진기(21), 상기 제4공진기(21)와 병렬 연결된 제5공진기(22), 상기 제5공진기(22)와 병렬 연결된 제6공진기(23), 상기 제6공진기(23)와 병렬 연결된 제7공진기(24), 상기 제7공진기(24)와 병렬 연결된 제8공진기(25)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2공진기결합부(20)는 상기 제4공진기(21)와 상기 제5공진기(22)를 커플링 결합시키는 제3커플링 커패시터(26), 상기 제5공진기(22)와 상기 제6공진기(23)를 커플링 결합시키는 제4커플링 커패시터(27), 제6공진기(23)와 제7공진기(24)를 커플링 결합시키는 제5커플링 커패시터(28) 및 상기 제7공진기(24)와 제8공진기(25)를 커플링 결합시키는 제6커플링 커패시터(29)를 포함하며, 본 발명의 실시예에서 상기 제2공진기결합부(20)는 5.8GHz의 주파수 대역에서 공진을 발생하도록 설계하였다.
이러한 본 발명에 따른 제2공진기결합부(20)의 제4공진기(21) 내지 제8공진기(25)도 상기 제1공진기(11) 내지 상기 제3공진기(13)와 동일한 원리로 스트립 라인에 바이어홀을 형성하는 방식으로 구현하였으며, 상기 제3커플링 커패시터(26) 내지 제6커플링 커패시터(29)도 상기 제1커플링 커패시터(14) 및 상기 제2커플링 커패시터(15)와 동일하게 인접한 스트립 라인의 간격으로 커플링을 형성하도록 하였다.
또한, 본 발명에 따른 상기 마이크로 스트립 다이플렉서는 상기 제1매칭라인(41)과 상기 제2매칭라인(42)과 연결된 공통라인(43)을 형성하고, 상기 공통라인(43)은 상기 안테나(30)와 연결되도록 한다.
[도 5]는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서를 제품으로 구현한 평면도(a), 저면도(b) 및 정면도(c)를 나타내는 도면으로, 저면의 그라운드로 연결된 상기 제1바이어홀(111) 내지 제8바이어홀(251)이 교차 배치되는 것을 확인할 수 있으며, 양측에 각각 2.4GHz의 제1출력포트(1)와 5.8GHz의 제2출력포트(2)가 형성되고, 하부 중앙에 안테나포트(30)가 형성된 것을 확인할 수 있으며, 이러한 마이크로 스트립 라인의 회로 구성으로 가로 25mm 내외, 세로 15mm 내외, 높이 5mm 내외의 소형화된 다이플렉서의 제작이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서를 적용 시, 바이어홀이 형성된 스트립 라인 형태로 회로 기판의 소형화가 가능하며, 주파수 민감도를 안정적으로 유지하면서 서로 다른 특정 주파수에서 공진을 발생시킬 수 있는 다이플렉서를 제공할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립 다이플렉서는 무선 공유(AP) 장치에 적용이 가능하며, 이를 통해 2.4GHz와 새로운 5.8Ghz 대역을 동시에 서비스 할 수 있으며, 특히 고출력이 요구되는 옥외 및 공용구역에 적합하다.
이처럼 본 발명에 따른 무선 공유 장치는, 2.4GHz와 5.8GHz 대역을 동시에 서비스할 수 있는 고출력의 마이크로 스트립 다이플렉서를 포함함으로써, 무선 인터넷 망에서 서비스 용량 및 속도를 크게 개선할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 마이크로 스트립 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치로 구현할 수 있다.
1 : 제1출력포트
2 : 그라운드
3 : 제3출력포트
5 : 유전체기판
7 : 종래 마이크로 스트립
10 : 제1공진기결합부
11 내지 13 : 제1공진기 내지 제3공진기
14 및 15 : 제1커플링 커패시터 및 제2커플링 커패시터
20 : 제2공진기결합부
21 내지 25 : 제4공진기 내지 제8공진기
26 내지 29 : 제3커플링 커패시터 내지 제3커플링 커패시터
30 : 안테나부
41 : 제1매칭라인
42 : 제2매칭라인
43 : 공통라인
100 : 마이크로 스트립 다이플렉서
111 내지 131 : 제1바이어홀 내지 제3바이어홀
211 내지 251 : 제3바이어홀 내지 제8바이어홀

Claims (10)

  1. 인덕터와 커패시터 병렬 조합의 일자형 스트립 라인에 바이어홀(via hole)을 형성하고, 상기 바이어홀을 그라운드(GND)로 유도한 공진기가 형성되고,
    상기 공진기 간의 결합으로 2.4GHz의 주파수에 공진하도록 설계된 제1공진기결합부 및 5.8GHz의 주파수에 공진하도록 설계된 제2공진기결합부를 포함하며,
    상기 공진기는,
    상기 스트립 라인의 길이로 인덕터를 형성하고, 그라운드와 중첩되는 면으로 커패시터를 형성하고, 상기 바이어홀을 통해 상기 인덕터와 커패시터가 병렬 조합된 구조로 형성되며, 상기 공진기 간의 결합 시, 상기 스트립 라인의 상기 바이어홀을 교차 배치하며,
    상기 제1공진기결합부는,
    제1출력포트와 연결된 제1공진기, 상기 제1공진기와 병렬 연결된 제2공진기, 상기 제2공진기와 병렬 연결된 제3공진기 및 제1주파수의 임피던스를 매칭하는 제1매칭라인를 포함하되,
    상기 제1공진기와 상기 제2공진기를 커플링 결합시키는 제1커플링 커패시터 및 상기 제2공진기와 상기 제3공진기를 커플링 결합시키는 제2커플링 커패시터를 포함하며,
    제2공진기결합부는
    제2주파수의 임피던스를 매칭하는 제2매칭라인과 연결된 제4공진기, 상기 제4공진기와 병렬 연결된 제5공진기, 상기 제5공진기와 병렬 연결된 제6공진기, 상기 제6공진기와 병렬 연결된 제7공진기, 상기 제7공진기와 병렬 연결된 제8공진기를 포함하되,
    상기 제4공진기와 상기 제5공진기를 커플링 결합시키는 제3커플링 커패시터, 상기 제5공진기와 상기 제6공진기를 커플링 결합시키는 제4커플링 커패시터, 제6공진기와 제7공진기를 커플링 결합시키는 제5커플링 커패시터 및 상기 제7공진기와 제8공진기를 커플링 결합시키는 제6커플링 커패시터를 포함하며,
    상기 제1매칭라인과 상기 제2매칭라인은 적어도 두 지점 이상이 직각으로 절곡된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 다이플렉서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1커플링 커패시터 및 상기 제2커플링 커패시터는, 상기 스트립 라인의 간격에서 발생하는 커패시턴스로 커플링을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 다이플렉서.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3커플링 커패시터 내지 상기 제6커플링 커패시터는, 상기 스트립 라인의 간격에서 발생하는 커패시턴스로 커플링을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 다이플렉서.
  9. 삭제
  10. 제1항, 제5항, 제8항 중 어느 한 항의 다이플렉서를 포함하여, 두 개의 주파수 대역 신호를 분기하는 무선 공유 장치.
KR20130051141A 2013-05-07 2013-05-07 마이크로 스트립 다이플렉서 및 이를 포함한 무선 공유 장치 KR101482955B1 (ko)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4168479A (en) * 1977-10-25 1979-09-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Millimeter wave MIC diplexer

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Jia-Sheng Hong 외 1인,『Microstrip Filters for RF/Microwave Applications』, John Wiley & Sons, 2001년, ISBN 0-471-38877-7, 5-2-4절(페이지 133-142). *
Jia-Sheng Hong 외 1인,『Microstrip Filters for RF/Microwave Applications』, John Wiley & Sons, 2001년, ISBN 0-471-38877-7, 5-2-4절(페이지 133-142).*
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