KR101522671B1 - Structure for signal transmission line - Google Patents

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KR101522671B1 KR1020140014681A KR20140014681A KR101522671B1 KR 101522671 B1 KR101522671 B1 KR 101522671B1 KR 1020140014681 A KR1020140014681 A KR 1020140014681A KR 20140014681 A KR20140014681 A KR 20140014681A KR 101522671 B1 KR101522671 B1 KR 101522671B1
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윤영
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한국해양대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a structure for a signal transmission line. The present invention relates to a structure for a signal transmission having a short-wavelength signal transmission line. An embodiment of the present invention includes: a lower signal transmission line arranged in a Y direction which is a length direction on a side of a substrate; a lower first ground plate and a lower second ground plate which are separated from each other at both sides of the lower signal transmission line; an upper signal transmission line which is separated from the lower signal transmission line in parallel along the Y direction and is electrically connected to the lower signal transmission line through a signal transmission line connection body; an upper first group plate and an upper second group plate which are separated from each other at both ends of the upper signal transmission line; and a ground connection body which electrically connects the lower first ground plate, the upper first ground plate, the lower second ground plate, and the upper second ground plate, respectively.

Description

전송선로 구조체{Structure for signal transmission line}A structure for signal transmission line

본 발명은 전송선로 구조체로서, 단파장의 전송선로를 가지는 전송선로 구조체에 관한 것이다.
The present invention relates to a transmission line structure, and a transmission line structure having a transmission line of a short wavelength.

최근 SoC(System on Chip) 기술에 의한 단말기의 소형화와 고집적화가 RF 부품 시장에서 요구되고 있으며, 그 중 RF 송수신단은 수많은 수동과 능동소자의 회로가 집적한 고집적 단말기가 요구되는 추세이다. 따라서 이를 위한 수동소자의 집적화 기술은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 특히, RF용 전력 결합기, 분배기, 필터 등의 대부분의 수동소자들은 반도체 기판에서 큰 점유면적으로 차지하므로 인해서 내부에 집적되지 못하고, 외부의 프린트 기판상에 설계 및 제작되고 있는 상황이다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 내부에 집적 가능한 소형화된 수동소자 개발이 필요하며, 이를 위해 단파장 선로의 개발이 요구되고 있다.In recent years, miniaturization and high integration of a terminal using SoC (System on Chip) technology have been required in the RF parts market. RF transceivers are demanding a highly integrated terminal in which a large number of passive and active device circuits are integrated. Therefore, integration technology of passive devices is becoming a very important issue. In particular, most passive components such as RF power combiner, distributor, and filter occupy a large occupied area in a semiconductor substrate, and thus are not integrated therein, and are designed and manufactured on an external printed circuit board. In order to solve these problems, it is necessary to develop a miniaturized passive device that can be integrated in the inside. For this, development of a short wavelength line is required.

도 1은 코프레너 도파관(CPW;Coplanar Waveguide) 타입의 전송선로를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a transmission line of a coplanar waveguide (CPW) type.

도 1에 도시된 현재 사용되고 있는 실리콘 기판상의 코프레너 타입의 전송선로는 파장의 길이가 길기 대문에 RFIC(radio frequency integrated circuit) 내부가 아닌 외부에 실장되어 지고 있다. 따라서 기존의 코프레너 타입의 전송선로를 이용하면 전체 시스템의 크기가 커지는 문제가 있다.
The coplanar type transmission line on the currently used silicon substrate shown in FIG. 1 is mounted outside the RFIC (radio frequency integrated circuit) because it has a long wavelength. Therefore, when the conventional coplanar type transmission line is used, there is a problem that the size of the entire system increases.

한국공개특허 10-2011-0138662Korean Patent Application No. 10-2011-0138662

본 발명의 기술적 과제는 단파장의 성능을 가지는 전송선로를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 큰 면적을 점유하지 않는 전송선로를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 통신시스템 소형화를 이룰 수 있는 전송선로를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transmission line having a short wavelength performance. Another object of the present invention is to provide a transmission line that does not occupy a large area. It is another object of the present invention to provide a transmission line capable of miniaturizing a communication system.

본 발명의 실시 형태는 기판의 일면에 길이 방향인 Y 방향을 따라 배치되어 고주파의 전기적 신호를 전송하는 하부 전송선로; 상기 하부 전송선로의 양측에 각각 이격되어 배치되는 하부 제1접지판과 하부 제2접지판; 상기 Y 방향을 따라 상기 하부 전송선로와 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 하부 전송선로와 전송선로 연결체를 통하여 전기적으로 연결되는 상부 전송선로; 상기 상부 전송선로의 양측에 각각 이격되어 배치되는 상부 제1접지판과 상부 제2접지판; 상기 하부 제1접지판과 상부 제1접지판과, 상기 하부 제2접지판과 상부 제2접지판을 전기적으로 각각 연결하는 접지 연결체;를 포함한다.An embodiment of the present invention is a sub-transmission line arranged on a longitudinal direction Y direction on one surface of a substrate to transmit a high-frequency electrical signal; A lower first ground plate and a lower second ground plate disposed on both sides of the lower transmission line, respectively; An upper transmission line disposed in parallel to the lower transmission line along the Y direction and electrically connected to the lower transmission line through a transmission line connection body; An upper first ground plate and an upper second ground plate disposed on both sides of the upper transmission line; And a ground connection body electrically connecting the lower first ground plate and the upper first ground plate and the lower second ground plate and the upper second ground plate, respectively.

상기 하부 전송선로는, 상기 Y방향의 직각된 X 방향으로 상기 하부 전송선로에서 돌출된 복수의 금속 스트립;을 포함한다.The lower transmission line includes a plurality of metal strips protruding from the lower transmission line in the X direction perpendicular to the Y direction.

상기 금속 스트립은, 상기 하부 전송선로에서 상기 X방향으로 돌출된 막대 형태의 돌출바; 상기 돌출바의 끝단에서 상기 Y방향으로 연결된 막대 형태의 평행바; 로 이루어진 'T'형 구조를 가진다.Wherein the metal strip comprises: a rod-shaped protruding bar protruding in the X direction from the lower transmission line; A bar-shaped parallel bar connected in the Y direction at an end of the protruding bar; T " structure. ≪ / RTI >

상기 금속 스트립은, 상기 하부 전송선로의 양측벽에서 상기 Y 방향을 따라 각각 주기적 또는 비주기적으로 이격 돌출된다.The metal strips protrude from both side walls of the lower transmission line periodically or non-periodically, respectively, along the Y direction.

상기 상부 제1접지판은 하부 제1접지판보다 더 큰 면적을 가지도록 형성되며, 상기 상부 제2접지판은 하부 제2접지판보다 더 큰 면적을 가지도록 형성된다.The upper first ground plate is formed to have a larger area than the lower first ground plate, and the upper second ground plate is formed to have a larger area than the lower second ground plate.

상기 상부 제1접지판과 하부 제1접지판 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 마련되는 제1유전체; 상기 상부 제2접지판과 하부 제2접지판 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 마련되는 제2유전체;를 포함한다.A first dielectric provided in a non-overlapping region between the upper first ground plate and the lower first ground plate; And a second dielectric provided in a non-overlapping region between the upper second ground plate and the lower second ground plate.

상기 고주파의 파장이 짧을수록 상기 유전체의 유전율을 크게 함을 특징으로 한다.And the dielectric constant of the dielectric increases as the wavelength of the high frequency is shortened.

상기 접지 연결체는, 상기 하부 제1접지판과 상부 제1접지판을 전기적으로 연결하는 접지 제1연결체; 상기 하부 제2접지판과 상부 제2접지판을 전기적으로 연결하는 접지 제2연결체;를 포함한다.
The ground connection body includes: a ground first connection body for electrically connecting the lower first ground plate and the upper first ground plate; And a ground second connection body electrically connecting the lower second ground plate and the upper second ground plate.

본 발명의 실시 형태에 따르면 본 발명의 실시 형태에 따르면 전송선로의 단파장 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 전송선로 파장이 기존의 코프레너 타입보다 31% 줄어들수 있다. 따라서 본 발명의 전송선로를 이용하여 제작된 임피던스 변환기는 기존의 코프레너 타입의 전송선로를 적용한 임피던스 변환기의 크기의 0.74%의 크기로 축소시킬 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the short-wavelength performance of the transmission line according to the embodiment of the present invention. In other words, the transmission line wavelength can be reduced by 31% compared to the conventional coplanar type. Therefore, the impedance converter manufactured using the transmission line of the present invention can be reduced to 0.74% of the size of the impedance converter using the conventional coplanar transmission line.

도 1은 코프레너 도파관(CPW;Coplanar Waveguide) 타입의 전송선로를 도시한 사시도이다.
도 2는 기존의 코프레너 타입의 전송선로를 가질 때의 정전용량을 표시한 그림이다.
도 3은 전송선로에서의 등가회로를 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조체를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조체의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상층 정전용량을 도시한 전송선로 구조체의 일부 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중간층 정전용량을 도시한 전송선로 구조체의 일부 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하층 정전용량을 도시한 전송선로 구조체의 일부 사시도이다.1 is a perspective view showing a transmission line of a coplanar waveguide (CPW) type.
FIG. 2 is a graph showing a capacitance when a conventional coplanar type transmission line is provided.
3 is a diagram showing an equivalent circuit in a transmission line.
4 is a perspective view illustrating a transmission line structure according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a transmission line structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial perspective view of a transmission line structure showing an upper layer capacitance according to an embodiment of the present invention.
7 is a partial perspective view of a transmission line structure showing an intermediate layer capacitance according to an embodiment of the present invention.
8 is a partial perspective view of a transmission line structure showing a lower layer capacitance according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 2는 기존의 코프레너 타입의 전송선로를 가질 때의 정전용량을 표시한 그림이며, 도 3은 전송선로에서의 등가회로를 도시한 그림이다.FIG. 2 is a graph showing a capacitance when a conventional coplanar type transmission line is provided, and FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit in a transmission line.

기본적으로 RF 전송선로는 등가적으로 전송선로와 접지면 상이의 정전용량(C)와 전송선로에 흐르는 전류에 의한 인덕턴스(L)로 구성된다. 따라서 전송선로의 등가회로는 정전용량(C)와 인덕턴스(L)이 주기적으로 존재하는 구조가 된다.Basically, the RF transmission line is composed of the capacitance (C) on the transmission line and the ground plane equivalently and the inductance (L) due to the current flowing in the transmission line. Therefore, the equivalent circuit of the transmission line has a structure in which the capacitance C and the inductance L periodically exist.

도 2에 도시된 코프레너 타입의 전송선로의 경우, 전송선로와 전송선로의 양측의 금속으로 된 접지판에 의하여 그 사이에 발생하는 전계 영향에 의해 단위 길이당 정전용량(C)이 각각 존재하며, 전송선로 상에 흐르는 전류에 의해 인덕턴스 성분이 발생한다. 따라서, 전송선로는 도 3과 같이 정전용량(C)와 인덕턴스(L)이 주기적으로 존재하는 LC 구조와 등가회로가 된다. 따라서, 전송선로의 특성 임피던스(ZO)와 선로 파장(λg)은 다음의 [식 1] 및 [식 2]와 같이 나타낼 수 있다.In the case of the coplanar type transmission line shown in FIG. 2, the capacitances C per unit length exist due to the electric field effect generated between the transmission lines and the ground plates made of metal on both sides of the transmission line , An inductance component is generated by a current flowing on the transmission line. Therefore, the transmission line is equivalent to the LC structure in which the capacitance C and the inductance L periodically exist as shown in Fig. Therefore, the characteristic impedance (Z O ) of the transmission line and the line wavelength (λ g ) can be expressed by the following equations (1) and (2)

[식 1][Formula 1]

Figure 112014012599858-pat00001
Figure 112014012599858-pat00001

[식 2][Formula 2]

Figure 112014012599858-pat00002
Figure 112014012599858-pat00002

상기 식에서 인덕턴스 성분인 L은 선로의 단위 길이당 인덕턴스 값에 해당되며, f는 동작주파수이다. [도 1]과 [도 2]에서 알 수 있는 것과 같이 전송선로와 접지금속 사이의 정전용량성 성분인 C가 증가할수록 특성 임피던스(ZO)와 선로파장(λg)은 감소한다.In the above equation, L, which is an inductance component, corresponds to the inductance value per unit length of the line, and f is the operating frequency. As can be seen from FIG. 1 and FIG. 2, the characteristic impedance (Z O ) and the line wavelength (λ g ) decrease as the capacitance C between the transmission line and the ground metal increases.

그런데 기존의 코프레너 타입의 전송선로는 파장의 길이가 길기 대문에 RFIC(radio frequency integrated circuit) 내부가 아닌 외부에 실장되기 때문에 전체 시스템의 크기가 커지는 문제가 있다. 따라서 전송선로의 파장의 길이를 짤게 하여 전체적인 시스템의 크기를 줄일 필요가 있다.However, since the conventional coplanar type transmission line has a long wavelength, it is mounted outside the RFIC (radio frequency integrated circuit), resulting in an increase in the size of the entire system. Therefore, it is necessary to reduce the overall system size by reducing the wavelength of the transmission line.

본 발명에서는 반도체 기판상에서 전송선로와 접지면을 2중으로 하여 정전용량 성분인 C를 증가시킬 수 있는 단파장의 전송선로 구조체를 구현한다. 이하 상술한다.
In the present invention, a transmission line structure with a short wavelength that can increase the capacitance component C by doubling the transmission line and the ground plane on the semiconductor substrate is realized. This will be described in detail below.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조체를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송선로 구조체의 분해 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view illustrating a transmission line structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view of a transmission line structure according to an embodiment of the present invention.

전송선로 구조체는 기판의 일면에 길이 방향인 Y 방향을 따라 배치되어 고주파의 전기적 신호를 전송하는 하부 전송선로(220)와, 상기 하부 전송선로(220)의 양측에 각각 이격되어 배치되는 하부 제1접지판(400a)과 하부 제2접지판(400b)과, 상기 Y 방향을 따라 상기 하부 전송선로(220)와 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 하부 전송선로(220)와 전송선로 연결체(500)를 통하여 전기적으로 연결되는 상부 전송선로(210)와, 상기 상부 전송선로(210)의 양측에 각각 이격되어 배치되는 상부 제1접지판(300a)과 상부 제2접지판(300b)과, 상기 하부 제1접지판(400a)과 상부 제1접지판(300a)과, 상기 하부 제2접지판(400b)과 상부 제2접지판(300b)을 전기적으로 각각 연결하는 접지 연결체(600)를 포함한다.The transmission line structure includes a lower transmission line 220 disposed on one side of the substrate along the Y direction in the longitudinal direction to transmit a high frequency electrical signal and a lower transmission line 220 disposed on both sides of the lower transmission line 220, The ground line 400a and the lower second ground plate 400b are arranged in parallel to the lower transmission line 220 along the Y direction so as to be spaced apart from each other and connected to the lower transmission line 220 and the transmission line connection 500 An upper first ground plate 300a and an upper second ground plate 300b spaced apart from each other on both sides of the upper transmission line 210; A ground connecting member 600 electrically connecting the lower first ground plate 400a and the upper first ground plate 300a and the lower second ground plate 400b and the upper second ground plate 300b, .

이하 설명에서 X방향과 Y방향은 직각되는 방향을 말하며, 하부 전송선로(220)와 상부 전송선로(210)가 Y방향을 길이 방향으로 하여 라인 형태로 형성된다.In the following description, the X direction and the Y direction are orthogonal to each other, and the lower transmission line 220 and the upper transmission line 210 are formed in a line shape with the Y direction being the longitudinal direction.

기판(100)(substrate)은 반도체 기판으로서 예컨대, 실리콘 반도체 재질의 기판이 사용될 수 있다. 실리콘 반도체로 된 기판(100)의 일면에 금속 재질의 하부 전송선로(220)와 하부 접지판(400)이 마련된다.The substrate 100 may be a semiconductor substrate, for example, a silicon semiconductor substrate. A lower transmission line 220 made of a metal and a lower ground plate 400 are provided on one surface of a substrate 100 made of a silicon semiconductor.

하부 전송선로(220)(LSL;Lower Signal Line)는 기판(100)의 일면에 길이 방향인 Y 방향을 따라 배치되어 RF(Radio Frequency)와 같은 고주파의 전기적 신호를 전송한다. 전송선로는 기판의 일면에 접하여 길이 방향인 Y방향으로 라인 형태로 배치된다. 즉, 전송선로는 기판(100)의 가장자리의 일변에서 마주보는 타측변을 향하는 길이 방향(Y방향)을 가지며 라인 형태로 형성된다. 특히, 전송선로는 스트립 라인 형태를 가질 수 있는데, 예컨대, 마이크로스트립 라인 형태를 가질 수 있다. 마이크로스트립 라인의 전송선로는, 그라운드에 대하여 평행으로 지지된 단일 스트립 도체로 이루어진 마이크로파 전송선로이다.The lower transmission line 220 (LSL) is disposed along the Y direction in the longitudinal direction on one side of the substrate 100 and transmits a high frequency electrical signal such as RF (Radio Frequency). The transmission lines are arranged in a line shape in the Y direction which is in the longitudinal direction in contact with one surface of the substrate. That is, the transmission line is formed in a line shape having a longitudinal direction (Y direction) facing to the other side opposite to the one side of the edge of the substrate 100. In particular, the transmission line may have a strip line shape, for example, a micro strip line shape. The transmission line of the microstrip line is a microwave transmission line composed of a single strip conductor supported parallel to the ground.

하부 전송선로(220)는 돌출된 금속 스트립(221)(metal strip)을 포함한다. 즉, Y방향의 직각된 X 방향으로 하부 전송선로(220)에서 돌출된 복수의 금속 스트립(221)을 구비한다. 하부 전송선로(220)의 좌측에서 돌출된 금속 제1스트립(221a)과 하부 전송선로(220)의 우측에서 돌출된 금속 제2스트립(221b)으로 이루어진다. 하부 전송선로(220)에서 돌출된 금속 스트립(221)은 상부 접지판(300)과의 정전용량(Cu;이하, '중간층 정전용량)을 발생시킬 수 있다. 즉, 금속 제1스트립(221a)과 상부 제1접지판(300a) 사이에는 정전용량이 존재하며, 마찬가지로 금속 제2스트립(221b)과 상부 제2접지판(300b) 사이에 정전용량이 존재하게 된다. 이밖에 돌출된 금속 스트립(221)과 하부 접지판(400) 사이에는 추가적인 정전용량(Cs;이하, '하부층 정전용량'이라 함)이 존재하게 된다. The lower transmission line 220 includes protruding metal strips 221 (metal strips). That is, a plurality of metal strips 221 protruding from the lower transmission line 220 in the X direction perpendicular to the Y direction are provided. A first metal strip 221a protruding from the left side of the lower transmission line 220 and a second metal strip 221b protruding from the right side of the lower transmission line 220. The metal strips 221 protruding from the lower transmission line 220 can generate the electrostatic capacitance C u with the upper ground plate 300. That is, there is an electrostatic capacity between the first strip 221a and the first upper ground plate 300a, and similarly, there is a capacitance between the second strip 221b and the upper second ground plate 300b do. Therebetween outside the metal strip 221 and the lower ground plate 400 has additional projecting capacitance; is a (C s hereinafter referred to as "lower layer capacitance") exists.

각 금속 스트립(221)은 'T'형 구조를 가지는데, 하부 전송선로(220)의 측벽에서 X방향으로 돌출된 막대 형태의 돌출바(2211)와, 돌출바(2211)의 끝단에서 Y방향으로 연결된 막대 형태의 평행바(2212)를 가진다. 이와 같이 돌출바(2211)와 평행바(2212)로 된 'T'형 구조를 가짐으로써, 신호 전송에 미치는 영향을 최소로 함과 동시에 정전용량을 추가적으로 확보할 수 있게 된다.Each of the metal strips 221 has a T-shaped structure. The metal strips 221 have a bar-shaped protruding bar 2211 protruding in the X direction from the side wall of the lower transmission line 220, Shaped parallel bars 2212 that are connected to each other. By having a T-shaped structure of the protruding bar 2211 and the parallel bar 2212, the influence on the signal transmission can be minimized and the capacitance can be additionally secured.

또한 금속 스트립(221)은 하부 전송선로(220)의 양측벽에서 길이방향인 Y 방향을 따라 각각 주기적 또는 비주기적으로 이격 돌출되도록 한다. 바람직하게는 동일한 간격을 가지는 주기적으로 금속 스트립(221)이 배치되도록 한다. 주기적인 금속 스트립(221)의 배치로 인하여 전송선로의 단위 길이당 동일한 정전용량을 확보할 수 있게 되어, 회로 설계시에 신호 전송 오차를 방지할 수 있다.
The metal strips 221 are spaced apart periodically or aperiodically from both side walls of the lower transmission line 220 along the Y direction in the longitudinal direction. Preferably, metal strips 221 are arranged periodically with equal spacing. It is possible to secure the same capacitance per unit length of the transmission line due to the arrangement of the periodic metal strips 221, thereby preventing a signal transmission error at the time of circuit design.

하부 접지판(400)(LGP;Lower Ground Plate)은 하부 전송선로(220)의 양측에 각각 이격배치되는데, 하부 전송선로(220)의 좌측에 위치하는 하부 제1접지판(400a)과 우측에 위치하는 하부 제2접지판(400b)을 가진다. 하부 접지판(400)은 하부 전송선로(220)의 길이 방향인 Y 방향을 따라 하부 전송선로(220)와 평행하게 이격시켜 배치시킨다. 하부 접지판(400)은 하부 전송선로(220)에서 돌출된 금속 스트립(221)과 이격되어 위치하도록 한다.The lower ground plate 400 is separated from the lower transmission line 220 on both sides of the lower transmission line 220. The lower ground plate 400a is disposed on the left side of the lower transmission line 220, And a lower second ground plate 400b. The lower ground plate 400 is disposed in parallel with the lower transmission line 220 along the Y direction which is the longitudinal direction of the lower transmission line 220. The lower ground plate 400 is spaced apart from the metal strip 221 protruded from the lower transmission line 220.

상부 전송선로(210)(USL;Upper Signal Line)는 전송선로의 길이방향인 Y 방향을 따라 하부 전송선로(220)와 이격되어 평행하게 대향되어 배치된다. 상부 전송선로(210)와 하부 전송선로(220)는 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있으며, 상부 전송선로(210)와 하부 전송선로(220)는 금속재질의 전송선로 연결체(500)를 통하여 전기적으로 연결된다. 따라서 상부 전송선로(210)와 하부 전송선로(220)는 동일한 고주파 신호를 전송할 수 있다.The upper transmission line 210 (USL; Upper Signal Line) is spaced apart from and parallel to the lower transmission line 220 along the Y direction, which is the longitudinal direction of the transmission line. The upper transmission line 210 and the lower transmission line 220 may have the same size and shape and the upper transmission line 210 and the lower transmission line 220 may be electrically connected to each other through a metal- Lt; / RTI > Therefore, the upper transmission line 210 and the lower transmission line 220 can transmit the same high-frequency signal.

상부 접지판(300)(UGP;Upper Ground Plate)은 상부 전송선로(210)의 양측에 각각 이격배치되는데, 상부 전송선로(210)의 좌측에 위치하는 상부 제1접지판(300a)과 우측에 위치하는 상부 제2접지판(300b)을 가진다. 따라서 상부 제1접지판(300a)과 하부 제1접지판(400a)은 대향된 위치에서 서로 마주 보며 이격되어 위치한다. 마찬가지로 상부 제2접지판(300b)과 하부 제2접지판(400b)은 대향된 위치에서 서로 마주 보며 이격되어 위치한다. 전송선로와 상부 접지판(300) 사이에는 정전용량(Ca;이하, '상층 정전용량'이라 함)이 존재하게 된다. 즉, 전송선로와 상부 제1접지판(300a) 사이에는 상층 제1정전용량(Ca1)이 존재하며, 전송선로와 상부 제2접지판(300b) 사이에는 상층 제2정전용량(Ca2)이 존재하게 된다.The upper ground plate 300 is spaced apart from both sides of the upper transmission line 210 and includes an upper first ground plate 300a located on the left side of the upper transmission line 210, And an upper second ground plate 300b. Accordingly, the upper first ground plate 300a and the lower first ground plate 400a are spaced apart from each other at opposed positions. Similarly, the upper second ground plate 300b and the lower second ground plate 400b are spaced apart from each other at opposed positions. A capacitance C a (hereinafter referred to as an upper layer capacitance) exists between the transmission line and the upper ground plate 300. That is, between the transmission line and the upper first ground plate (300a), the upper first capacitance (C a1) is present, and between the transmission line and the upper second ground plate (300b), the upper second capacitance (C a2) .

한편, 하부 제1접지판(400a)과 상부 제1접지판(300a)과, 하부 제2접지판(400b)과 상부 제2접지판(300b)을 전기적으로 각각 연결하는 금속 재질의 접지 연결체(600)가 마련된다. 따라서 접지 연결체(600)는, 하부 제1접지판(400a)과 상부 제1접지판(300a)을 전기적으로 연결하는 접지 제1연결체(600a)와, 상기 하부 제2접지판(400b)과 상부 제2접지판(300b)을 전기적으로 연결하는 접지 제2연결체(600b)를 구비한다. The first ground plate 400a and the first upper ground plate 300a are electrically connected to the lower second ground plate 400b and the upper second ground plate 300b, (600). The ground connector 600 includes a ground first connection 600a electrically connecting the lower first ground plate 400a and the upper first ground plate 300a, And a ground second connecting member 600b for electrically connecting the upper second ground plate 300b.

또한 상부 제1접지판(300a)과 하부 제1접지판(400a)은 서로 다른 면적을 갖도록 형성되는데, 상부 제1접지판(300a)이 하부 제1접지판(400a)보다 더 큰 면적을 가지도록 한다. 마찬가지로, 상부 제2접지판(300b)과 하부 제2접지판(400b)은 서로 다른 면적을 갖도록 형성되는데, 상부 제2접지판(300b)이 하부 제2접지판(400b)보다 더 큰 면적을 가지도록 한다. 이는 상부 접지판(300)의 일부의 대향하는 위치에 하부 전송선로(220)에서 돌출된 금속 스트립(221)이 위치하도록 하기 위함이다. 따라서 상부 접지판(300)과 하부 접지판(400) 사이의 겹쳐지지 않는 영역이 존재하게 되어, 금속 스트립(221)과 상부 접지판(300) 사이에 중간층 정전용량(Cu)가 추가적으로 존재할 수 있게 된다. 정전용량의 크게 하기 위하여 상부 접지판(300)과 하부 접지판(400) 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 유전체(700)를 형성한다. 즉, 상부 제1접지판(300a)과 하부 제1접지판(400a) 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 마련되는 제1유전체(700a)와, 상부 제2접지판(300b)과 하부 제2접지판(400b) 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 마련되는 제2유전체(700b)가 구비될 수 있다. 다시 말하면, 상부 제1접지판(300a)과 접지 제1연결체(600a)와 전송선로 연결체(500)와 하부 제1접지판(400a)으로 둘러싸이는 이격 공간에 제1유전체(700a)가 마련되며, 상부 제2접지판(300b)과 접지 제2연결체(600b)와 전송선로 연결체(500)와 하부 제2접지판(400b)으로 둘러싸이는 이격 공간에 제2유전체(700b)가 마련될 수 있다.The upper first ground plate 300a and the lower first ground plate 400a are formed to have different areas. The upper first ground plate 300a has a larger area than the lower first ground plate 400a . Similarly, the upper second ground plate 300b and the lower second ground plate 400b are formed to have different areas, and the upper second ground plate 300b has a larger area than the lower second ground plate 400b Have them. This is for the metal strips 221 protruding from the lower transmission line 220 to be located at opposite positions of a part of the upper ground plate 300. Thus, there is a non-overlapping region between the upper ground plate 300 and the lower ground plate 400 so that an intermediate layer capacitance C u may additionally exist between the metal strip 221 and the upper ground plate 300 . The dielectric 700 is formed in the non-overlapping region between the upper ground plate 300 and the lower ground plate 400 in order to increase the capacitance. That is, a first dielectric 700a provided in a non-overlapping area between the upper first ground plate 300a and the lower first ground plate 400a, and a second dielectric 700b provided on the upper second ground plate 300b and the lower second ground plate 400a. And a second dielectric 700b provided in a non-overlapping region between the first dielectric layer 400b and the second dielectric layer 700b. In other words, a first dielectric 700a is formed in a space surrounded by the upper first ground plate 300a, the ground first connection body 600a, the transmission line connection body 500, and the lower first ground plate 400a And a second dielectric 700b is formed in a space surrounded by the upper second ground plate 300b, the ground second connection body 600b, the transmission line connection body 500, and the lower second ground plate 400b. .

유전체(700)(dielectric substance)는 정전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만 직류전류는 생기지 않게 하는 물질이다. 이는 전기장 속에 놓인 유전체(700) 내부에서 무극성분자나 유극성분자 모두 전기쌍극자모멘트를 형성하여 주위의 전기장을 일정량 상쇄시키기 때문이다. 유전체(700)는 SiO2와 같은 재질로 되어 유전율(ε)을 가지는데, 전극판 사이에 유전체(700)를 넣을 때의 정전용량과 아무것도 넣지 않은 경우의 정전용량의 비를 말한다. 일반적으로 [식 3]에 나타낸 바와 같이 유전율이 클수록 정전용량은 크게 된다.Dielectric substance 700 is a material that generates electric polarization when a static electric field is applied, but does not cause a direct current. This is because both the non-polar component and the polar molecules form an electric dipole moment inside the dielectric 700 placed in the electric field to cancel a certain amount of the electric field around it. The dielectric 700 is made of the same material as SiO 2 and has a dielectric constant epsilon. It is the ratio of the capacitance when the dielectric 700 is placed between the electrode plates and the capacitance when nothing is inserted. Generally, as shown in [Equation 3], the larger the dielectric constant, the larger the capacitance.

[식 3][Formula 3]

Figure 112014012599858-pat00003
Figure 112014012599858-pat00003

여기서, C는 정전용량을 나타내며, ε는 유전율을 나타내며, W는 전극판 크기를 나타내며, D는 두 전극판 사이의 간격을 나타낸다. 전송선로의 신호전송 효율과 유전체(700)의 유전율(ε)은 서로 비례함을 알 수 있다. 따라서 전송선로의 신호전송 효율을 높이기 위해서는 유전율(ε)이 큰 유전체(700)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 고주파의 파장이 짧을수록 상기 유전체(700)의 유전율을 크게 한다.
Where C represents the capacitance,? Represents the dielectric constant, W represents the electrode plate size, and D represents the distance between the two electrode plates. It can be seen that the signal transmission efficiency of the transmission line and the dielectric constant epsilon of the dielectric 700 are proportional to each other. Therefore, in order to increase the signal transmission efficiency of the transmission line, it is preferable to use the dielectric 700 having a large dielectric constant epsilon. That is, as the wavelength of the high frequency is shorter, the dielectric constant of the dielectric 700 is increased.

도 6,7,8은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량을 나타낸 전송선로 구조체의 분해 사시도로서, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상층 정전용량을 도시한 전송선로 구조체의 일부 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중간층 정전용량을 도시한 전송선로 구조체의 일부 사시도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하층 정전용량을 도시한 전송선로 구조체의 일부 사시도이다.6 is an exploded perspective view of a transmission line structure showing capacitance according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a partial perspective view of a transmission line structure showing an upper layer capacitance according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view of a transmission line structure showing an intermediate layer capacitance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a partial perspective view of a transmission line structure illustrating a lower layer capacitance according to an embodiment of the present invention.

상기의 [식 2]에 도시한 바와 같이 정전용량인 C가 증가할수록 전송선로파장(λg)은 감소함을 알 수 있다. 따라서 정전용량(C)를 크게 하여 전송선로 파장을 감소시켜 단파장의 신호 전송 효율이 향상되도록 할 필요가 있다.As shown in Equation 2, it can be seen that as the capacitance C increases, the wavelength? G of the transmission line decreases. Therefore, it is necessary to increase the electrostatic capacitance C to reduce the wavelength of the transmission line so as to improve the signal transmission efficiency of the short wavelength.

도 6는 본 발명의 전송선로 구조체 중에서 상층에 위치하는 상부 전송선로(210)와 상부 접지판(300)에 형성되는 상층 정전용량(Ca)을 도시한 그림으로서, 상부 전송선로(210)와 상부 제1접지판(300a) 사이에 상층 제1정전용량(Ca1)이 형성되며, 상부 전송선로(210)와 상부 제2접지판(300b) 사이에 상층 제2정전용량(Ca2)이 형성됨을 알 수 있다.6 is a diagram illustrating an upper layer capacitance C a formed in the upper transmission line 210 and the upper ground plate 300 in the upper layer of the transmission line structure of the present invention. upper first ground plate (300a), the upper first capacitance between the (C a1) is formed, in the upper transmission line 210 and the upper portion a second ground plane (300b), the upper second capacitance between the (C a2) is .

또한 도 7에 도시한 바와 같이 상부 접지판(300)과 금속 스트립(221) 사이에는 중간층 정전용량(Cu)이 형성되는데, 상부 제1접지판(300a)과 금속 제1스트립(221a) 사이에는 중간층 제1정전용량(Cu1)이 형성되며, 상부 제2접지판(300b)과 금속 제2스트립(221b) 사이에는 중간층 제2정전용량(Cu2)이 형성된다.7, an intermediate layer capacitance C u is formed between the upper ground plate 300 and the metal strip 221. An intermediate layer capacitance C u is formed between the upper first ground plate 300a and the metal first strip 221a, In this intermediate the first capacitance (C u1) is formed, between the upper second ground plate (300b) and the second metal strip (221b) is formed in the intermediate layer a second capacitance (C u2).

또한 도 8에 도시한 바와 같이 하부 접지판(400)과 금속 스트립(221) 사이에는 하부층 정전용량(Cs)이 형성되는데, 하부 제1접지판(400a)과 금속 제1스트립(221a) 사이에는 하층 제1정전용량(Cs1)이 형성되며, 하부 제2접지판(400b)과 금속 제2스트립(221b) 사이에는 하층 제2정전용량(Cs2)이 형성된다.Also among has a lower layer capacitance (C s), this is formed, the lower first ground plate (400a) and the metallic first strip (221a) between the lower ground plane 400. As shown in Figure 8 and the metal strip 221 In the lower layer a first capacitance (C s1) is formed, the lower the second ground plate (400b) and the second metal strip (221b) between the lower layer, the second capacitance (C s2) is formed.

따라서 하기의 [식 4]에 기재한 바와 같이, 전체의 정전용량(C)은, 상부 전송선로(210)와 상부 접지판(300)(110) 사이의 상층 정전용량(Ca), 상부 접지판(300)과 금속 스트립(221) 사이의 중간층 정전용량(Cu), 하부 접지판(400)과 금속 스트립(221) 사이의 하층 정전용량(Cs)을 가지게 된다.Therefore, as described in the following [Formula 4], the total capacitance C is the upper-layer capacitance C a between the upper transmission line 210 and the upper ground plates 300 and 110, The intermediate layer capacitance C u between the plate 300 and the metal strip 221 and the lower layer capacitance C s between the lower ground plate 400 and the metal strip 221.

[식 4][Formula 4]

C = Ca + Cu + Cs C = C a + C u + C s

따라서 Ca + Cu + Cs로 이루어지는 전체의 정전용량을 가지는 전송선로 구조체의 전송선로 파장은 하기의 [식 5]와 같이 된다.Therefore, C a + C u A transmission line having a capacitance of the entire wavelength of the transmission line structure formed of a C s + is as shown in [Expression 5] below.

[식 5][Formula 5]

Figure 112014012599858-pat00004
Figure 112014012599858-pat00004

기존의 전송선로와 접지판만이 존재하는 코프레너 타입의 전송선로 파장을 나타내는 앞서 기술한 [식 1]을 본 발명의 [식 5]와 비교할 때, 상부 접지판(300)과 금속 스트립(221) 사이의 중간층 정전용량(Cu), 하부 접지판(400)과 금속 스트립(221) 사이의 하층 정전용량(Cs)이 추가되어 정전용량이 커짐으로써, 전송선로 파장이 짧아지게 됨을 알 수 있다. 나아가 본 발명의 상부 접지판(300)과 금속 스트립(221) 사이에 존재하는 전송선로 정전용량(Ca)은, 상부 접지판(300)과 금속 스트립(221) 사이에 존재하는 유전체(700)로 인하여, 더 큰 정전용량을 가지게 되어 전송선로 파장을 더욱 짧게 할 수 있음을 알 수 있다.When comparing the formula 1 with the formula 1 of the present invention showing the wavelength of the coplanar type transmission line in which only the existing transmission line and the ground plate are present, the upper ground plate 300 and the metal strips 221 ) as an intermediate layer capacitance (C u), the lower layer capacitance between the bottom ground plate 400 and the metal strip (221) (C s) are added increases, the capacitance between, can be seen that the wavelength becomes shorter as the transmission line have. The transmission line capacitance C a existing between the upper ground plate 300 and the metal strip 221 of the present invention is smaller than the transmission line capacitance C a between the upper ground plate 300 and the metal strip 221, It is possible to obtain a larger electrostatic capacity and to further shorten the wavelength of the transmission line.

본 발명의 실시예를 따르면 전송선로 파장이 기존의 코프레너 타입보다 31% 줄어들게 된다. 따라서 본 발명의 전송선로를 이용하여 제작된 임피던스 변환기는 기존의 코프레너 타입의 전송선로를 적용한 임피던스 변환기의 크기의 0.74%의 크기로 축소될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the transmission line wavelength is reduced by 31% compared to the conventional coplanar type. Therefore, the impedance converter manufactured using the transmission line of the present invention can be reduced to 0.74% of the size of the impedance converter using the conventional coplanar transmission line.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

100:기판 210:상부 전송선로
220:하부 전송선로 221:금속 스트립
300:상부 접지판 400:하부 접지판
500:전송선로 연결체 600:접지 연결체
700:유전체100: substrate 210: upper transmission line
220: lower transmission line 221: metal strip
300: upper ground plate 400: lower ground plate
500: transmission line connector 600: ground connector
700: Dielectric

Claims (8)

기판의 일면에 길이 방향인 Y 방향을 따라 배치되어 고주파의 전기적 신호를 전송하는 하부 전송선로;
상기 하부 전송선로의 양측에 각각 이격되어 배치되는 하부 제1접지판과 하부 제2접지판;
상기 Y 방향을 따라 상기 하부 전송선로와 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 하부 전송선로와 전송선로 연결체를 통하여 전기적으로 연결되는 상부 전송선로;
상기 상부 전송선로의 양측에 각각 이격되어 배치되는 상부 제1접지판과 상부 제2접지판;
상기 하부 제1접지판과 상부 제1접지판과, 상기 하부 제2접지판과 상부 제2접지판을 전기적으로 각각 연결하는 접지 연결체;를 포함하고,
상기 하부 전송선로는, 상기 Y방향의 직각된 X 방향으로 상기 하부 전송선로에서 돌출된 복수의 금속 스트립;을 포함하는 전송선로 구조체.
A lower transmission line arranged on one side of the substrate along the Y direction in the longitudinal direction to transmit a high frequency electrical signal;
A lower first ground plate and a lower second ground plate disposed on both sides of the lower transmission line, respectively;
An upper transmission line disposed in parallel to the lower transmission line along the Y direction and electrically connected to the lower transmission line through a transmission line connection body;
An upper first ground plate and an upper second ground plate disposed on both sides of the upper transmission line;
And a ground connection body electrically connecting the lower first ground plate and the upper first ground plate, and the lower second ground plate and the upper second ground plate, respectively,
And the lower transmission line includes a plurality of metal strips protruding from the lower transmission line in the X direction perpendicular to the Y direction.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 금속 스트립은,
상기 하부 전송선로에서 상기 X방향으로 돌출된 막대 형태의 돌출바;
상기 돌출바의 끝단에서 상기 Y방향으로 연결된 막대 형태의 평행바;
로 이루어진 'T'형 구조를 가지는 전송선로 구조체.
The metal strip according to claim 1,
A bar-shaped protruding bar protruding in the X direction from the lower transmission line;
A bar-shaped parallel bar connected in the Y direction at an end of the protruding bar;
≪ RTI ID = 0.0 > T < / RTI >
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 금속 스트립은,
상기 하부 전송선로의 양측벽에서 상기 Y 방향을 따라 각각 주기적 또는 비주기적으로 이격 돌출되는 전송선로 구조체.
The metal strip according to claim 1 or 3,
Wherein the first and second transmission lines are spaced apart from each other at regular intervals or non-periodically along the Y direction.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 제1접지판은 하부 제1접지판보다 더 큰 면적을 가지도록 형성되며, 상기 상부 제2접지판은 하부 제2접지판보다 더 큰 면적을 가지도록 형성되는 전송선로 구조체.
The transmission line according to claim 1, wherein the upper first ground plate is formed to have a larger area than the lower first ground plate, and the upper second ground plate is formed to have a larger area than the lower second ground plate Structure.
청구항 5에 있어서,
상기 상부 제1접지판과 하부 제1접지판 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 마련되는 제1유전체;
상기 상부 제2접지판과 하부 제2접지판 사이의 겹쳐지지 않는 영역에 마련되는 제2유전체
를 포함하는 전송선로 구조체.
The method of claim 5,
A first dielectric provided in a non-overlapping region between the upper first ground plate and the lower first ground plate;
A second dielectric provided on the non-overlapping region between the upper second ground plate and the lower second ground plate,
And a transmission line structure.
청구항 6에 있어서, 상기 고주파의 파장이 짧을수록 상기 제 1 및 제 2 유전체의 유전율을 크게 함을 특징으로 하는 전송선로 구조체.
The transmission line structure according to claim 6, wherein dielectric constants of the first and second dielectric materials are increased as the wavelength of the high frequency wave is shorter.
청구항 1에 있어서, 상기 접지 연결체는,
상기 하부 제1접지판과 상부 제1접지판을 전기적으로 연결하는 접지 제1연결체;
상기 하부 제2접지판과 상부 제2접지판을 전기적으로 연결하는 접지 제2연결체;
를 포함하는 전송선로 구조체.
The ground connector according to claim 1,
A ground first connection member electrically connecting the lower first ground plate and the upper first ground plate;
A second ground connecting body for electrically connecting the lower second ground plate and the upper second ground plate;
And a transmission line structure.
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Title
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