KR101590907B1 - Directional Coupler by using New Tight coupling Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 새로운 강 결합 방법을 이용한 3dB 방향성 결합기에 관한 것이다. 상기 3dB 방향성 결합기는 결합계수 C의 값이 0.707이 되도록 결합선로의 우수 모드 임피던스와 기수 모드 임피던스 값을 구현하기 위하여, 기판의 상부표면과 하부 표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide) 구조의 결합 선로를 형성하고, 결합 선로와 접지의 사이에 플로팅(floating) 도체를 배치하거나 결합 선로의 중앙에 플로팅 도체를 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방향성 결합기는 결합 선로와 접지 사이에 플로팅 도체를 삽입하거나 결합 선로의 중앙에 플로팅 도체를 삽입함으로써, Coo는 증가시켜 Zoo를 작게 하고, Coe는 감소시켜 Zoe는 키우게 되어 결합계수 C를 원하는 값으로 조정할 수 있게 된다. The present invention relates to a 3 dB directional coupler using a new strong combining method. The 3 dB directional coupler has a coupling line of a coplanar waveguide structure on the upper surface and the lower surface of the substrate to realize an excellent mode impedance and a radix mode impedance value of the coupled line so that the coupling coefficient C is 0.707 A floating conductor is disposed between the coupling line and the ground, or a floating conductor is disposed at the center of the coupling line.
In the directional coupler according to the present invention, by inserting a floating conductor between the coupling line and ground, or by inserting a floating conductor at the center of the coupling line, Coo is increased to reduce Zoo, Coe is decreased and Zoe is increased, So that it can be adjusted to a desired value.
Description
본 발명은 방향성 결합기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 입력된 신호의 크기가 1/2씩 두 개의 출력 포트로 나가고 한 개의 포트는 고립이 되는 3dB 방향성 결합기에 관한 것이다. The present invention relates to a directional coupler, and more particularly, to a 3-dB directional coupler in which the size of an input signal is 1/2 out of two output ports and one port is isolated.
마이크로파 통신에서 입력된 신호를 양쪽의 출력 포트들로 반씩 출력하는 부품은 널리 사용되는데, 그 종류로는 Wilkinson 전력분배기, Branch Line Hybrid, Ring Hybrid 및 Coupled Line Coupler 등 다양한 종류가 있다. Components that output half of the input signal from the microwave communication port to both output ports are widely used. There are various types such as a Wilkinson power divider, a branch line hybrid, a ring hybrid, and a coupled line coupler.
특히, 방향성 결합기는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 주로 4 포트(port) 소자로서, 하나의 입력 포트와 두 개의 출력 포트와 격리 포트 등을 구비하게 된다. In particular, as shown in FIGS. 1 to 4, the directional coupler is mainly a four-port device, and has one input port, two output ports, an isolation port, and the like.
도 1은 통상적인 3dB 커플러들을 도시한 것으로서, (a)는 Wilkinson 전력분배기이고, (b)는 Branch Line Hybrid 커플러이고, (c)는 Ring Hybrid 커플러를 도시한 그림이다. 도 1에 도시된 바와 같이, Wilkinson 전력분배기, Branch Line Hybrid 커플러, Ring Hybrid 커플러는 DC적으로 연결되어 있기 때문에 바이어스가 인가되는 경우에는 사용이 불편한 점이 있다. 1 shows a typical 3 dB coupler, wherein (a) is a Wilkinson power divider, (b) is a branch line hybrid coupler, and (c) is a ring hybrid coupler. As shown in FIG. 1, the Wilkinson power distributor, the branch line hybrid coupler, and the ring hybrid coupler are DC connected, which is inconvenient when bias is applied.
한편, 종래의 Coupled Line Coupler는 3dB coupler를 만드는 것이 거의 불가능하다. 따라서 Coupled Line Coupler의 구조로 3dB coupler를 만들기 위해서는 PCB 여러 장을 겹쳐서 모듈로 만든 형태를 많이 사용하고 있으며, 단일 PCB로는 Lange Coupler가 사용이 되고 있다. 도 2는 종래의 모듈형 방향성 결합기에 대한 그림이며, 도 3은 종래의 Lange 커플러에 대한 그림이다. On the other hand, conventional Coupled Line Coupler is almost impossible to make 3dB coupler. Therefore, in order to make a 3dB coupler with Coupled Line Coupler structure, many PCBs are stacked on PCB, and Lange Coupler is used as a single PCB. FIG. 2 is a view of a conventional modular directional coupler, and FIG. 3 is a view of a conventional Lange coupler.
도 2에 도시된 바와 같이, 모듈 형태의 3dB coupler는 구조가 복잡하여 제작이 어려운 문제점이 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, Lange Coupler는 라인과 라인 사이를 연결하기 위해 Wire Bonding 장비를 이용해야 제작이 가능해지는 문제점이 있다. As shown in FIG. 2, the 3-dB coupler in the form of a module has a complicated structure and is difficult to manufacture. Also, as shown in FIG. 3, there is a problem that the Lange Coupler can be manufactured by using a wire bonding equipment to connect lines and lines.
도 4는 종래의 결합선로 구조로 된 방향성 결합기에 대한 그림으로서, (a)는 결합 선로 구조의 방향성 결합기에 대한 정면도이며, (b)는 A-A' 방향에 대한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 방향성 결합기는 제1 마이크로스트립 선로(700) 및 제2 마이크로스트립 선로(710)로 이루어진 결합 선로로 구성된다. 방향성 결합기의 결합계수가 3dB가 되기 위해서는 결합계수 C = (Zoe-Zoo)/(Zoe+Zoo)에서 우수 모드 임피던스 Zoe는 120O 보다 커야 되고, 기수 모드 임피던스 Zoo는 20O 보다 작아야 한다. 여기서, Zoe = 1/VpCoe 이고 Zoe = 1/VpCoo 로 표현되는데, 도 4와 같은 결합선로 구조로는 Coe를 작게, Coo를 크게 만들 수 없으므로 3dB 방향성 결합기를 만들 수가 없다.4A is a front view of a directional coupler of a coupled line structure, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 4A. Referring to FIG. 4, the directional coupler is composed of a coupling line composed of a
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 간단한 구조 변경을 통해 Tight Coupling을 이용한 결합 선로(Coupled Line) 구조의 3dB 방향성 결합기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a 3-dB directional coupler of a coupled line structure using a tight coupling through a simple structure change.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 방향성 결합기는, 유전체로 이루어지며, 서로 대향되는 상부표면과 하부표면을 갖는 기판; 상기 기판의 상부표면과 하부표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)의 형태로 각각 구성된 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들로 이루어진 결합 선로; 및, 상기 결합 선로의 양측으로부터 일정 거리 이격되어 형성된 접지;를 구비한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a directional coupler comprising: a substrate made of a dielectric material and having an upper surface and a lower surface opposite to each other; A coupling line composed of first and second microstrip lines respectively formed in the form of a coplanar waveguide on the upper surface and the lower surface of the substrate; And a ground formed at a distance from both sides of the coupling line.
본 발명의 제2 특징에 따른 방향성 결합기는, 유전체로 이루어지며, 서로 대향되는 상부표면과 하부표면을 갖는 기판; 상기 기판의 상부표면과 하부표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)의 형태로 각각 구성된 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들로 이루어진 결합 선로; 상기 결합 선로의 양측으로부터 일정 거리 이격되어 형성된 접지; 및, 상기 결합선로와 상기 접지의 사이에 배치되되, 상기 결합선로 및 접지로부터 각각 일정거리 이격 배치된 플로팅 도체;를 구비한다. A directional coupler according to a second aspect of the present invention includes: a substrate made of a dielectric and having an upper surface and a lower surface opposite to each other; A coupling line composed of first and second microstrip lines respectively formed in the form of a coplanar waveguide on the upper surface and the lower surface of the substrate; A ground formed at a distance from both sides of the coupling line; And a floating conductor which is disposed between the coupling line and the ground and is spaced apart from the coupling line and the ground by a predetermined distance.
본 발명의 제3 특징에 따른 방향성 결합기는, 유전체로 이루어지며, 서로 대향되는 상부표면과 하부표면을 갖는 기판; 상기 기판의 상부표면과 하부표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)의 형태로 각각 구성된 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들로 이루어진 결합 선로; 상기 결합 선로의 양측으로부터 일정 거리 이격되어 형성된 접지; 및, 상기 결합선로의 중앙에 배치되되, 상기 결합선로부터 일정거리 이격 배치된 플로팅 도체;를 구비한다. A directional coupler according to a third aspect of the present invention comprises: a substrate made of a dielectric material and having upper and lower surfaces facing each other; A coupling line composed of first and second microstrip lines respectively formed in the form of a coplanar waveguide on the upper surface and the lower surface of the substrate; A ground formed at a distance from both sides of the coupling line; And a floating conductor disposed at a center of the coupling line and spaced apart from the coupling line by a predetermined distance.
전술한 제2 특징 및 제3 특징에 따른 방향성 결합기에 있어서, 상기 플로팅 도체는, 상기 기판의 상부 표면에 형성된 제1 플로팅 도체; 상기 기판의 하부 표면에 형성된 제2 플로팅 도체; 및 내부가 전기 전도성 물질로 채워져, 상기 제1 플로팅 도체와 상기 제2 플로팅 도체를 전기적으로 연결하는 비아홀;을 구비하는 것이 바람직하다. In the directional coupler according to the second and third aspects, the floating conductor may include: a first floating conductor formed on an upper surface of the substrate; A second floating conductor formed on a lower surface of the substrate; And a via hole filled with an electrically conductive material to electrically connect the first floating conductor and the second floating conductor.
전술한 제1 특징 내지 제3 특징에 따른 방향성 결합기에 있어서, 상기 접지는, 상기 기판의 상부 표면에 형성된 제1 접지; 상기 기판의 하부 표면에 형성된 제2 접지; 및, 내부가 전기 전도성 물질로 채워져, 상기 제1 접지와 상기 제2 접지를 전기적으로 연결하는 비아홀;을 구비하는 것이 바람직하다. In the directional coupler according to the first to third aspects, the ground may include: a first ground formed on an upper surface of the substrate; A second ground formed on a lower surface of the substrate; And a via hole filled with an electrically conductive material and electrically connecting the first ground and the second ground.
전술한 제1 특징 내지 제3 특징에 따른 방향성 결합기에 있어서, 상기 방향성 결합기는 결합계수 C가 0.707 인 3dB 방향성 결합기인 것이 바람직하다. In the directional coupler according to any one of the first to third aspects, the directional coupler is preferably a 3 dB directional coupler having a coupling coefficient C of 0.707.
전술한 제2 특징 및 제3 특징에 따른 방향성 결합기에 있어서, 결합 계수 C가 0.707이 되도록, 결합 선로와 플로팅 도체의 이격 간격 및 플로팅 도체와 접지의 이격 간격을 설정하는 것이 바람직하다. In the directional coupler according to the second and third aspects, it is preferable to set the spacing between the coupling line and the floating conductor and the spacing between the floating conductor and the ground so that the coupling coefficient C is 0.707.
전술한 제1 특징에 따른 방향성 결합기에 있어서, 결합 계수 C가 0.707이 되도록, 결합 선로와 접지의 이격 간격을 설정하는 것이 바람직하다. In the directional coupler according to the first aspect, it is preferable to set the separation distance between the coupling line and the ground so that the coupling coefficient C is 0.707.
본 발명에 따른 새로운 강 결합 방법을 이용한 3dB 방향성 결합기는 다단으로 구성되는 전력증폭기의 각 단 사이에 삽입되어 양 쪽으로 3dB씩 똑같은 전력으로 나뉘어 다음 단에 인가되는데 사용되고, 여러 개의 트랜지스터(Transistor)로 구성된 최종단의 출력을 묶어 줌으로써 큰 출력을 내는 전력증폭기에 사용된다.The 3 dB directional coupler using the new strong coupling method according to the present invention is inserted between the respective stages of the multi-stage power amplifier and divided into the same power by 3 dB on both sides to be applied to the next stage, and is composed of several transistors And is used in a power amplifier that outputs a large output by bundling the output of the final stage.
또한, 본 발명에 따른 새로운 강 결합 방법을 이용한 3dB 방향성 결합기는 모듈형 방향성 결합기나 Lange 커플러보다 훨씬 간단한 구조로 구성할 수 있으며 구현도 매우 용이하다. Further, the 3dB directional coupler using the new strong coupling method according to the present invention can be constructed much simpler than the modular directional coupler or the Lange coupler, and is also very easy to implement.
도 1은 종래의 Wilkinson 전력분배기, Branch Line Hybrid, Ring Hybrid를 각각 도시한 그림들이다.
도 2는 종래의 모듈형 방향성 결합기에 대한 그림이다.
도 3은 종래의 Lange 커플러에 대한 그림이다.
도 4는 종래의 결합선로 구조로 된 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다.FIG. 1 is a diagram showing a conventional Wilkinson power distributor, a branch line hybrid, and a ring hybrid.
2 is a diagram of a conventional modular directional coupler.
3 is a view of a conventional Lange coupler.
4 is a front view and a cross-sectional view of a directional coupler of a conventional coupled line structure.
5 is a front view and a sectional view of the directional coupler according to the first embodiment of the present invention.
6 is a front view and a sectional view of a directional coupler according to a second embodiment of the present invention.
7 is a front view and a sectional view of a directional coupler according to a third embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 새로운 강 결합 방법을 이용한 3dB 방향성 결합기는 결합계수에 관한 식 C = (Zoe-Zoo)/(Zoe+Zoo)에서 C의 값이 0.707이 되어야 3dB 방향성 결합기가 되는 점을 바탕으로 C의 값이 0.707이 되는 결합선로의 우수 모드 임피던스와 기수 모드 임피던스 값을 구현하기 위한 방법을 제시한 것을 특징으로 한다.The 3dB directional coupler using the new strong coupling method according to the present invention is based on the fact that the value of C is 0.707 in the formula C = (Zoe-Zoo) / (Zoe + Zoo) Is 0.707, and a method for implementing the odd mode impedance and the odd mode impedance value of the coupled line is presented.
이하, 전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 3dB 방향성 결합기의 구조에 대하여 구체적으로 한다. Hereinafter, the structure of the 3dB directional coupler according to the present invention having the above-described characteristics will be described in detail.
< 제1 실시예 >≪
본 발명의 제1 실시예에 따른 3dB 방향성 결합기는 기판의 상부표면과 하부 표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)를 형성한 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3dB 방향성 결합기의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. The 3dB directional coupler according to the first embodiment of the present invention is characterized in that a coplanar waveguide is formed on the upper surface and the lower surface of the substrate. Hereinafter, the structure of the 3 dB directional coupler according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 방향성 결합기(10)는 기판(100), 제1 마이크로스트립 선로(110), 제2 마이크로스트립 선로(120) 및 접지(130)를 구비한다. 5 is a front view and a sectional view of the directional coupler according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
상기 기판(100)은, 유전체로 이루어지며, 서로 대향되는 상부표면과 하부표면을 갖도록 구성되며, 일 예로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board;'PCB')을 사용할 수 있다. The
결합 선로(Coupled line)는 상기 기판의 상부표면과 하부표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)의 형태로 각각 구성된 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들(110, 120)로 이루어진다. 상기 제1 마이크로스트립 선로(110)는 상기 기판의 상부 표면에 형성되고, 상기 제2 마이크로스트립 선로(120)는 상기 기판의 하부 표면에 형성된다. 도 5를 참조하면, 제1 마이크로스트립 선로(120)의 양 단은 각각 ③ 및 ④의 포트(port)로 표시되어 있으며, 제2 마이크로스트립 선로(110)은 접지와 제1 마이크로스트립 선로의 하부에 위치하게 되는데 그 양 단은 각각 ① 및 ②의 포트(port)로 표시되어 있다. Coupled lines are composed of first and
상기 접지(130)는 상기 결합 선로의 양측으로부터 일정 거리 이격되어 형성되는데, 기판의 상부 표면에 위치한 제1 마이크로스트립 선로(110)로부터 일정 거리 이격된 위치에 형성된 제1 접지(132)와, 기판의 하부 표면에 위치한 제2 마이크로스트립 선로(120)로부터 일정 거리 이격된 위치에 형성된 제2 접지(134), 및 내부에 전기 전도성 물질로 채워져 상기 제1 접지와 제2 접지를 전기적으로 연결하는 비아홀(136)을 구비한다. The
한편, 방향성 결합기의 결합계수(C)는 수학식 1에 의해 구해진다. On the other hand, the coupling coefficient C of the directional coupler is obtained by the following equation (1).
결합계수가 3dB가 되기 위해서는, 우수모드 임피던스 Zoe는 1/VpCoe로 표현될 수 있으며 120Ω 보다 커야 되고, 기수모드 임피던스 Zoo는 1/VpCoo로 표현될 수 있으며 20Ω 보다 작아야 한다. In order for the coupling coefficient to be 3dB, the best mode impedance Zoe can be expressed as 1 / VpCoe and must be greater than 120Ω, and the radix mode impedance Zoo can be expressed as 1 / VpCoo and less than 20Ω.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방향성 결합기는 결합선로를 기판의 상부 표면과 하부 표면에 코플래너 도파관의 형태로 구성함으로써, 코플래너 도파관에서 커플링(coupling)이 생기게 된다. 이 때, Coe는 에지(edge)에서 생기는 용량으로서 작은 값이므로 Zoe를 키울 수 있게 되고, Coo는 상부표면과 하부표면에 의하여 생기는 용량으로서 큰 값을 만들어 줄 수 있게 되어 Zoo를 작게 만들어 주게 된다. 그 결과, Coe는 작게 하고 Coo는 크게 만들어 줌으로써 방향성 결합기의 계수를 3dB가 되도록 조정하여 3dB 방향성 결합기를 만들 수 있게 된다. As shown in Fig. 5, the directional coupler according to the present embodiment forms a coupling line in the coplanar waveguide by configuring the coupling line in the form of a coplanar waveguide on the upper and lower surfaces of the substrate. In this case, since Coe is a small value at the edge, Zoe can be raised, and Coo can make a large value by the upper surface and the lower surface, thereby making the Zoo small. As a result, Coe is made smaller and Coo is made larger, so that the modulus of the directional coupler can be adjusted to be 3 dB so as to make a 3 dB directional coupler.
따라서, 본 실시예에 따른 방향성 결합기는 결합 계수가 0.707이 되도록 접지의 에지(edge)와 결합 선로간의 이격 간격을 설정하는 것이 바람직하다. Therefore, it is preferable that the directional coupler according to the present embodiment has a distance between the edge of the ground and the coupling line so that the coupling coefficient is 0.707.
< 제2 실시예 >≪
본 발명의 제2 실시예에 따른 3dB 방향성 결합기는 기판의 상부표면과 하부 표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)를 형성하고, 결합 선로와 접지의 사이에 플로팅(floating) 도체를 배치한 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3dB 방향성 결합기의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. The 3 dB directional coupler according to the second embodiment of the present invention is characterized in that a coplanar waveguide is formed on the upper surface and the lower surface of the substrate and a floating conductor is disposed between the coupling line and the ground do. Hereinafter, the structure of a 3 dB directional coupler according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 방향성 결합기(20)는 기판(200), 제1 마이크로스트립 선로(210), 제2 마이크로스트립 선로(220), 접지(230) 및 플로팅 도체(240, 250)를 구비한다. 본 실시예에 따른 방향성 결합기(20)의 기판, 제1 마이크로스트립 선로, 제2 마이크로스트립 선로 및 접지는 제1 실시예의 그것들과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 6 is a front view and a sectional view of a directional coupler according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the
상기 플로팅 도체(240, 250)는 결합 선로와 접지의 사이에 형성되는데, 기판의 상부 표면에 위치한 제1 마이크로스트립 선로와 접지의 사이에 형성된 제1 플로팅 도체(242, 252), 기판의 하부 표면에 위치한 제2 마이크로스트립 선로와 접지의 사이에 형성된 제2 플로팅 도체(244, 254), 및 내부에 전기 전도성 물질로 채워져 제1 및 제2 플로팅 도체를 전기적으로 연결하는 비아홀(246, 256)을 구비한다. The
본 실시예에 따른 방향성 결합기는 제1 마이크로스트립 선로와 접지의 사이 및 제2 마이크로스트립 선로와 접지의 사이에 각각 플로팅 도체를 삽입함으로써, 상/하면에 생기는 용량과 플로팅 도체와 결합 선로의 사이에 생기는 용량이 더해짐에 따라 Coo는 매우 증가하게 된다. 한편, 결합 선로와 플로팅 도체의 에지(edge)의 사이의 용량과 플로팅 도체의 에지와 접지의 에지의 사이의 용량이 직렬 연결됨에 따라 Coe는 매우 작은 값이 된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 방향성 결합기는 플로팅 도체를 삽입함으로써 Coo를 증가시켜 Zoo 를 작게 하고 Coe를 감소시켜 Zoe를 키우게 된다. The directional coupler according to the present embodiment inserts a floating conductor between the first microstrip line and the ground and between the second microstrip line and the ground so that the capacitance formed between the upper and lower surfaces and the capacitance between the floating conductor and the coupling line Coo is greatly increased as the resulting capacity is added. On the other hand, as the capacity between the coupling line and the edge of the floating conductor and the capacitance between the edge of the floating conductor and the edge of the ground are connected in series, Coe becomes a very small value. As described above, the directional coupler according to the present embodiment increases the Coo by inserting the floating conductor to reduce the Zoo and reduce the Coe to increase the Zoe.
결과적으로, C = ( Zoe-Zoo)/(Zoe+Zoo) 에서 결합 계수 C 의 값을 1에 가까운 값으로 만들어 줄 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 상기 방향성 결합기는 결합계수 C가 0.707 이 되도록, 결합 선로와 플로팅 도체의 이격 간격 및 플로팅 도체와 접지의 이격 간격을 설정하여, 3dB 방향성 결합기로 구성할 수 있다. As a result, the value of the coupling coefficient C can be made close to 1 in C = (Zoe-Zoo) / (Zoe + Zoo). Therefore, the directional coupler according to the present embodiment can be configured as a 3-D directional coupler by setting the spacing between the coupling line and the floating conductor and the spacing between the floating conductor and the ground so that the coupling coefficient C is 0.707.
< 제3 실시예 >≪ Third Embodiment >
본 발명의 제3 실시예에 따른 3dB 방향성 결합기는 기판의 상부표면과 하부 표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)를 형성하고, 결합 선로의 중간에 플로팅(floating) 도체를 배치한 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3dB 방향성 결합기의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. The 3dB directional coupler according to the third embodiment of the present invention is characterized in that a coplanar waveguide is formed on the upper surface and the lower surface of the substrate and a floating conductor is disposed in the middle of the coupling line. Hereinafter, the structure of a 3 dB directional coupler according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방향성 결합기에 대한 정면도 및 단면도이다. 도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 방향성 결합기(30)는 기판(300), 제1 마이크로스트립 선로(310), 제2 마이크로스트립 선로(320), 접지(330) 및 플로팅 도체(340)를 구비한다. 본 실시예에 따른 방향성 결합기(30)의 기판, 접지(330)는 는 제1 실시예의 그것들과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 7 is a front view and a sectional view of a directional coupler according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the
상기 플로팅 도체(340)는 결합 선로의 중앙에 배치되는데, 결합 선로로부터 일정 거리 이격되어 배치된다. 상기 플로팅 도체는 기판의 상부 표면에 형성된 제1 플로팅 도체(342), 기판의 하부 표면에 형성된 제2 플로팅 도체(344), 및 내부에 전기 전도성 물질로 채워져 상기 제1 및 제2 플로팅 도체를 전기적으로 연결하는 비아홀(346)을 구비한다. 따라서, 상기 제1 플로팅 도체(342)는 기판의 상부 표면에 위치한 제1 마이크로스트립 선로의 중앙에 형성하며, 상기 제2 플로팅 도체(344)는 기판의 하부 표면에 위치한 제2 마이크로스트립 선로의 중앙에 위치한다. The floating
상기 결합 선로는 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들로 구성되는데, 제1 마이크로스트립 선로의 중앙에 제1 플로팅 도체가 위치하되 제1 마이크로스트립 선로의 중앙의 각 단부로부터 일정거리 이격된 위치에 제1 플로팅 도체가 위치하게 되며, 제2 마이크로스트립 선로의 중앙에 제2 플로팅 도체가 위치하되 제2 마이크로스트립 선로의 중앙의 각 단부로부터 일정거리 이격된 위치에 제2 플로팅 도체가 위치하게 된다. The coupling line includes first and second microstrip lines. The first floating conductor is located at the center of the first microstrip line. The first floating conductor is disposed at a position spaced apart from each end of the center of the first microstrip line. The second floating conductor is located at the center of the second microstrip line, and the second floating conductor is positioned at a position spaced apart from each end of the center of the second microstrip line.
본 실시예에 따른 방향성 결합기에 있어서, Coe는 거의 변화가 없지만 마이크로스트립 선로와 접지와의 용량에 마이크로스트립 선로 내부의 플로팅 도체와 마이크로스트립 선로 사이에 생기는 용량이 더해짐에 따라 Coo는 매우 증가하게 된다. In the directional coupler according to the present embodiment, Coo is hardly changed, but Coo is greatly increased as the capacitance between the microstrip line and the ground is added to the capacitance between the microstrip line and the floating conductor inside the microstrip line .
결과적으로, C = ( Zoe-Zoo)/(Zoe+Zoo) 에서 결합 계수 C 의 값을 1에 가까운 값으로 만들어 줄 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 상기 방향성 결합기는 결합계수 C가 0.707 이 되도록, 결합 선로와 플로팅 도체의 이격 간격 및 플로팅 도체와 접지의 이격 간격을 설정하여, 3dB 방향성 결합기로 구성할 수 있다. As a result, the value of the coupling coefficient C can be made close to 1 in C = (Zoe-Zoo) / (Zoe + Zoo). Therefore, the directional coupler according to the present embodiment can be configured as a 3-D directional coupler by setting the spacing between the coupling line and the floating conductor and the spacing between the floating conductor and the ground so that the coupling coefficient C is 0.707.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
본 발명에 따른 강 결합 방향성 결합기는 간단한 구조로 구성할 수 있으며 구현도 매우 용이하므로 여러 개의 TR로 구성된 최종단의 출력을 묶어 줌으로써 큰 출력을 내는 전력증폭기를 제작하는데 사용될 수 있다.The strong coupling directional coupler according to the present invention can be constructed in a simple structure and is very easy to implement, so that it can be used to fabricate a power amplifier that outputs a large output by bundling outputs of a final stage composed of several TRs.
또한, 본 발명에 따른 새로운 강 결합 방법을 이용한 3dB 방향성 결합기는 대부분의 모듈형 방향성 결합기를 대체하는 데에도 활용될 수 있다. Also, the 3dB directional coupler using the new strong coupling method according to the present invention can be used to replace most of the modular directional couplers.
10, 20, 30 : 방향성 결합기
100, 200, 300 : 기판
110, 210, 310 : 제1 마이크로스트립 선로
120, 220, 320 : 제2 마이크로스트립 선로
130, 230, 330 : 접지
132, 232, 332 : 제1 접지
134, 234, 334 : 제2 접지
136, 236, 336 : 접지 비아홀
240, 250, 340 : 플로팅 도체
242, 252, 343 : 제1 플로팅 도체
244, 254, 344 : 제2 플로팅 도체
246, 256, 346 : 플로팅 도체 비아홀10, 20, 30: directional coupler
100, 200, 300: substrate
110, 210 and 310: a first microstrip line
120, 220, 320: a second microstrip line
130, 230, 330: ground
132, 232, 332: first ground
134, 234, 334: second ground
136, 236, 336: ground via hole
240, 250, 340: Floating conductor
242, 252, 343: a first floating conductor
244, 254, 344: a second floating conductor
246, 256, 346: floating conductor via hole
Claims (8)
상기 기판의 상부표면과 하부표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)의 형태로 각각 구성된 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들로 이루어진 결합 선로;
상기 결합 선로의 양측으로부터 일정 거리 이격되어 형성된 접지; 및,
상기 결합선로와 상기 접지의 사이에 배치되되, 상기 결합선로 및 접지로부터 각각 일정거리 이격 배치된 플로팅 도체;
를 구비하는 방향성 결합기. A substrate made of a dielectric and having opposed upper and lower surfaces;
A coupling line composed of first and second microstrip lines respectively formed in the form of a coplanar waveguide on the upper surface and the lower surface of the substrate;
A ground formed at a distance from both sides of the coupling line; And
A floating conductor disposed between the coupling line and the ground, the floating conductor being spaced apart from the coupling line and the ground;
And a directional coupler.
상기 기판의 상부표면과 하부표면에 코플래너 도파관(Coplanar Waveguide)의 형태로 각각 구성된 제1 및 제2 마이크로스트립 선로들로 이루어진 결합 선로;
상기 결합 선로의 양측으로부터 일정 거리 이격되어 형성된 접지; 및,
상기 결합선로의 중간에 배치되되, 상기 결합선로부터 일정거리 이격 배치된 플로팅 도체;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기. A substrate made of a dielectric and having opposed upper and lower surfaces;
A coupling line composed of first and second microstrip lines respectively formed in the form of a coplanar waveguide on the upper surface and the lower surface of the substrate;
A ground formed at a distance from both sides of the coupling line; And
A floating conductor disposed in the middle of the coupling line, the floating conductor being spaced apart from the coupling line by a predetermined distance;
And a directional coupler.
상기 기판의 상부 표면에 형성된 제1 플로팅 도체;
상기 기판의 하부 표면에 형성된 제2 플로팅 도체; 및
내부가 전기 전도성 물질로 채워져, 상기 제1 플로팅 도체와 상기 제2 플로팅 도체를 전기적으로 연결하는 비아홀;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기. The semiconductor device according to any one of claims 2 and 3,
A first floating conductor formed on an upper surface of the substrate;
A second floating conductor formed on a lower surface of the substrate; And
A via hole that is filled with an electrically conductive material and electrically connects the first floating conductor and the second floating conductor;
And a directional coupler.
상기 기판의 상부 표면에 형성된 제1 접지;
상기 기판의 하부 표면에 형성된 제2 접지; 및
내부가 전기 전도성 물질로 채워져, 상기 제1 접지와 상기 제2 접지를 전기적으로 연결하는 비아홀;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기.4. The method according to any one of claims 2 to 3,
A first ground formed on an upper surface of the substrate;
A second ground formed on a lower surface of the substrate; And
A via hole filled with an electrically conductive material to electrically connect the first ground and the second ground;
And a directional coupler.
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