KR101606500B1 - Dual transit structure for millimeter-wave receiver - Google Patents

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김영곤
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

Disclosed is a dual transit structure for a millimeter wave receiver, which comprises: a suspended strip line (SSL) unit having a dielectric substrate disposed in a cavity formed inside a metal case and an SSL formed on one surface of the dielectric substrate, wherein the SSL is a metal first signal transmission line; a primary transit unit disposed on one end of the SSL unit to be vertically coupled to a waveguide antenna of a millimeter wave seeker and having a matching patch of a predetermined pattern formed on the dielectric substrate to transit a received signal transmitted from the waveguide antenna to the SSL unit; and a secondary transit unit formed by tapering the width of the SSL in the SSL unit to the width of a second transmission line to transit the received signal to a microstrip or a CPW having the second signal transmission line and a ground plane formed on the dielectric substrate outside the metal case on the other end of the SSL unit, wherein the width of the second signal transmission line is different from the width of the first signal transmission line.

Description

밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조{DUAL TRANSIT STRUCTURE FOR MILLIMETER-WAVE RECEIVER}DUAL TRANSIT STRUCTURE FOR MILLIMETER-WAVE RECEIVER FOR A MILLIMETER WAVE RECEIVER

본 발명은 수신기를 위한 2중 전이 구조에 관한 것으로, 특히 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a duplex structure for a receiver, and more particularly to a duplex structure for a millimeter wave receiver.

레이더를 포함한 다양한 종류의 탐색기는 대부분 송신 신호를 방사하고, 표적에 반사된 반사파를 수신하여 분석함으로써 표적을 감지하고 추적한다. 일반적으로 탐색기는 전파의 반사 및 산란 특성을 이용하여 표적의 방위 및 거리를 판별함으로써, 표적의 위치에 관한 정보를 획득한다.Many types of explorers, including radars, emit mostly transmit signals and detect and track the target by receiving and analyzing the reflected wave reflected from the target. In general, the searcher obtains information about the position of the target by determining the direction and distance of the target using the reflection and scattering characteristics of the wave.

기존의 탐색기는 통상 RF(RADIO FREQUENCY) 주파수 대역을 사용하여 표적을 감지 및 추적하였으나, 최근에는 탐색기의 소형화와 높은 해상도 및 표적식별 성능 향상을 위해 밀리미터파 주파수 대역(Ka, W-band)을 주로 사용하고 있다. 밀리미터파 주파수 대역의 신호는 파장이 1 ~ 10mm 로 매우 짧아 소형화 및 고해상도화에 유리하다는 장점이 있다.In the past, searchers typically used the RF (radio frequency) frequency band to detect and track the target. In recent years, however, the millimeter wave frequency band (Ka, W-band) I am using it. The signal in the millimeter-wave frequency band has a merit of 1 to 10 mm in wavelength, which is advantageous for miniaturization and high resolution.

도1 은 종래의 밀리미터파 탐색기의 개략적인 구성을 나타낸다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional millimeter wave searcher.

도1 에 도시된 바와 같이, 밀리미터파 탐색기는 안테나(10)와 순환기(40), 송신기(30) 및 수신기(20)를 구비한다.1, the millimeter wave searcher includes an antenna 10, a circulator 40, a transmitter 30, and a receiver 20.

우선 송신기(30)가 송신 신호를 생성하고, 순환기(40)는 탐색기가 송신 모드인지 수신 모드인지 따라 신호 전송 경로를 변경한다. 순환기(40)는 송신 모드 시에 송신부(30)에서 인가되는 송신 신호가 안테나(10)를 통해 방사되도록 하는 반면, 수신 모드 시에는 안테나(10)에서 인가되는 수신 신호가 수신기(20) 로 전달되도록 한다. 그리고 안테나(10)는 송신 신호를 인가받아 방사하고, 송신 신호가 표적에 반사된 반사 신호를 수신 신호로써, 수신하여 수신기(20)로 인가한다. 여기서 안테나(10)는 도파관 안테나가 주로 이용되고 있다. 도파관 안테나는 도파관의 전력핸들링과 높은 품질계수에 의한 낮은 삽입손실(Insertion loss) 때문에 주로 사용되고 있다.First, the transmitter 30 generates a transmission signal, and the circulator 40 changes the signal transmission path depending on whether the searcher is in a transmission mode or a reception mode. The circulator 40 allows the transmission signal applied from the transmission unit 30 to be radiated through the antenna 10 in the transmission mode while the reception signal applied from the antenna 10 is transmitted to the receiver 20 in the reception mode . The antenna 10 receives the transmission signal and emits it. The antenna 10 receives the reflection signal of which the transmission signal is reflected on the target as a reception signal, and applies the reflection signal to the receiver 20. Here, a waveguide antenna is mainly used for the antenna 10. Waveguide antennas are mainly used for power handling of waveguides and low insertion loss due to high quality factor.

한편 수신기(20)는 수신 신호를 인가받아 분석하여 표적의 위치를 판별한다. 밀리미터파 수신기(20)의 설계 시, 수신 신호를 인가받는 초단에서 발생하는 신호 손실은 탐색기 시스템 전체의 잡음 성능에 영향을 미치게 되므로, 저손실 설계가 요구된다.Meanwhile, the receiver 20 receives and analyzes the received signal to determine the position of the target. In designing the millimeter-wave receiver 20, the signal loss occurring at the initial stage of receiving the received signal affects the noise performance of the entire searcher system, so a low-loss design is required.

도1 에 도시된 수신기(20)에서 초단은 저잡음 증폭기(23)까지 수신 신호를 전달하는 구성을 의미하며, 도파관 안테나를 통해 입력되는 수신 신호를 수신기의 회로 기판 상의 마이크로스트립(Microstrip) 선로 또는 CPW(Coplanar waveguide) 선로 상의 신호로 전환하는 전이 구조(21)와 순환기(40)을 통해 인가되는 송신기(30)의 누설 전력으로부터 수신기를 보호하기 위한 리미터(22)로 구성된다. 여기서 전이구조(21)가 수신 신호를 마이크로스트립 선로 CPW 선로 상의 신호로 전환하는 것은 기존에 RF 주파수 대역을 사용하는 회로가 대부분 마이크로 스트립 선로나 CPW 선로 기반에서 제작되었기 때문이다. 그러나 탐색기에서 운용되는 신호의 주파수가 밀리미터파 대역으로 높아짐에 따라 마이크로스트립 선로 및 CPW 선로 기판의 유전체 손실이 커져, 도파관 안테나의 삽입 손실이 커지게 되는 문제가 있다. 즉 시스템 잡음이 증가하는 문제가 있다.In the receiver 20 shown in FIG. 1, the first stage transmits a received signal to the low noise amplifier 23, and a received signal inputted through a waveguide antenna is connected to a microstrip line on a circuit board of a receiver or a CPW And a limiter 22 for protecting the receiver from the leakage power of the transmitter 30 applied through the circulator 40. The limiter 22 is provided for protecting the receiver from the leakage power of the transmitter 30 applied through the circulator 40. [ This is because the transition structure 21 converts the received signal into a signal on the microstrip line CPW line because the circuit using the RF frequency band has been fabricated mainly on the microstrip line or CPW line basis. However, as the frequency of a signal operated in the searcher increases to a millimeter wave band, dielectric loss of a microstrip line and a CPW line substrate increases, resulting in an increase in insertion loss of the waveguide antenna. That is, there is a problem that the system noise increases.

한국 등록 특허 제10-1130053호 (2012.03.19 등록)Korean Registered Patent No. 10-1130053 (registered on March 19, 2012)

본 발명의 목적은 도파관 안테나의 삽입 손실을 줄여 잡음을 저감함으로써, 수신 성능을 향상시키고, 수신기 후단에 송신 누설 전류나 재밍 신호 등이 전달되어 손상되는 것을 방지할 수 있는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a dual-band receiver for a millimeter-wave receiver capable of improving reception performance by reducing insertion loss of a waveguide antenna by reducing noise, and preventing transmission leakage current, jamming signal, Transition structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조는 금속 케이스 내부에 형성된 동공 내에 배치되는 유전체 기판과 상기 유전체 기판의 일면에 금속의 제1 신호 전송 선로인 SSL 선로가 형성되는 서스펜디드 스트립선로부; 상기 서스펜디드 스트립선로부의 일단에 배치되어 밀리미터파 탐색기의 도파관 안테나와 수직 방향으로 결합되며, 상기 유전체 기판 상에 기설정된 패턴의 매칭 패치가 구비되어 상기 도파관 안테나에서 전달되는 수신 신호를 상기 서스펜디드 스트립선로부로 전이하는 1차 전이부; 및 상기 서스펜디드 스트립선로부의 타단의 상기 금속 케이스 외부에서 상기 유전체 기판에 상기 제1 신호 전송 선로의 선로 폭과 다른 선로 폭을 갖는 제2 신호 전송 선로와 접지면이 형성된 마이크로스트립 또는 코플래너 웨이브가이드(Coplanar waveguide : 이하 CPW)로 상기 수신 신호를 전이하기 위해, 상기 서스펜디드 스트립선로부에서 상기 SSL 선로의 폭이 상기 제2 전송 선로의 폭으로 테이퍼링되도록 형성된 2차 전이부; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dual-junction structure for a millimeter-wave receiver, including: a dielectric substrate disposed in a cavity formed in a metal case; a first signal transmission line A suspend strip line portion in which a line is formed; A matching patch of a predetermined pattern is provided on the dielectric substrate and is connected to the waveguide antenna of the millimeter wave searcher through the suspension strip line unit, A transitional primary transition; And a second signal transmission line and a ground plane having a line width different from the line width of the first signal transmission line are formed on the dielectric substrate outside the metal case at the other end of the suspend strip line portion A second transducer configured to taper the width of the SSL line at a width of the second transmission line in the suspend strip line portion in order to shift the received signal to a coplanar waveguide (CPW); .

상기 2중 전이 구조는 상기 서스펜디드 스트립선로부 내에서 기설정된 필터 패턴에 따라 상기 SSL 선로와 일단이 연결되어 배치되는 복수개의 스터브를 구비하여, 상기 1차 전이부로부터 상기 서스펜디드 스트립선로부에 인가되는 수신 신호 중 기설정된 밀리미터파 대역의 수신 신호만을 필터링하여 상기 2차 전이부로 전달하는 대역 통과 필터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the double transition structure includes a plurality of stubs connected at one end to the SSL line according to a predetermined filter pattern in the suspended strip line portion, A band pass filter for filtering only a received signal of a predetermined millimeter wave band among the received signals and transmitting the filtered signal to the secondary transducer; And further comprising:

상기 2중 전이 구조는 상기 복수개의 스터브와 상기 서스펜디드 스트립선로부의 접지전원인 상기 금속 케이스 사이에 순방향 연결되는 복수개의 PIN 다이오드를 구비하여, 상기 1차 전이부로부터 상기 서스펜디드 스트립선로부에 인가되는 신호 중 기설정된 신호 레벨보다 높은 신호 레벨을 갖는 신호가 상기 2차 전이부로 전달되지 않도록 제한하는 리미터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the double transition structure includes a plurality of PIN diodes for forward connection between the plurality of stubs and the metal case as a ground power source of the suspend strip line portion, A limiter for limiting a signal having a signal level higher than a predetermined signal level from being transmitted to the secondary transition section; And further comprising:

상기 대역 통과 필터는 상기 대역 통과 필터의 상부의 상기 금속 케이스에 배치되어, 상기 대역 통과 필터와의 간격이 조절됨에 따라 상기 대역 통과 필터의 임피던스를 가변함으로써, 상기 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역을 조절하는 적어도 하나의 튜닝 스크류; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the band pass filter is disposed in the metal case on the upper part of the band pass filter and adjusts the pass band of the band pass filter by varying the impedance of the band pass filter as the distance from the band pass filter is adjusted, At least one tuning screw; And further comprising:

상기 복수개의 스터브는 상기 서스펜디드 스트립선로부에 인가되는 상기 수신 신호에 대해 기설정된 억압 레벨과 주파수 선택도에 따라 개수가 조절되는 것을 특징으로 한다.And the number of the plurality of stubs is adjusted according to a predetermined suppression level and a frequency selectivity with respect to the received signal applied to the suspend strip line portion.

상기 리미터는 상기 복수개의 PIN 다이오드의 문턱값을 조절하여, 상기 리미터가 제한하는 신호 레벨을 가변하는 제한 신호 레벨 설정부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the limiter includes: a limit signal level setting unit for adjusting a threshold value of the plurality of PIN diodes and varying a signal level limited by the limiter; And further comprising:

상기 제한 신호 레벨 설정부는 상기 SSL 선로를 통해 전송되는 신호를 커플링하는 방향성 결합기; 상기 방향성 결합기의 일단과 상기 금속 케이스 사이에 역방향 연결되는 쇼트키 다이오드; 상기 방향성 결합기의 타단과 상기 금속 케이스 사이에 연결되고, 상기 쇼트키 다이오드가 역방향 통전되어 흐르는 전류에 응답하여 전압을 발생하는 저항; 상기 저항과 병렬로 상기 방향성 결합기의 타단과 상기 금속 케이스 사이에 연결되어 상기 저항에서 발생된 전압의 교류 성분을 제거하는 캐패시터; 및 상기 캐패시터와 함께 상기 방향성 결합기의 타단에 일단이 연결되어 RF choke로 동작을 수행하는 개방형 래디얼 스터브; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The limit signal level setting unit includes a directional coupler for coupling a signal transmitted through the SSL line; A Schottky diode connected in a reverse direction between one end of the directional coupler and the metal case; A resistor connected between the other end of the directional coupler and the metal case and generating a voltage in response to a current flowing through the Schottky diode in a reverse direction; A capacitor connected between the other end of the directional coupler and the metal case in parallel with the resistor to remove an AC component of a voltage generated in the resistor; And an open radial stub having one end connected to the other end of the directional coupler together with the capacitor to perform RF choke operation; And a control unit.

상기 1차 전이부는 상기 도파관 안테나가 결합되는 상기 유전체 기판의 하부면에 배치되고, 상기 도파관 안테나에 대응하는 패턴으로 형성되는 하부 매칭 패치; 상기 하부 매칭 패턴에 결합되는 상기 도파관 안테나가 도파관 단락 거리만큼 연장되어 결합되고, 상기 도파관 안테나에 대응하는 패턴으로 형성되어 상기 하부 매칭 패치와 함께 상기 도파관 안테나를 통해 인가되는 상기 수신 신호에 공진하여, 상기 수신 신호를 상기 서스펜디드 스트립선로부의 상기 SSL 선로로 전이하는 상부 매칭 패치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.A lower matching patch disposed on a lower surface of the dielectric substrate to which the waveguide antenna is coupled and formed in a pattern corresponding to the waveguide antenna; The waveguide antenna coupled to the lower matching pattern extends in a waveguide shorting distance and is formed in a pattern corresponding to the waveguide antenna and resonates with the reception signal applied through the waveguide antenna together with the lower matching patch, An upper matching patch for transferring the received signal to the SSL line of the suspend strip line portion; And a control unit.

상기 금속 케이스는 상기 유전체 기판의 상부면에 결합되는 상단 금속 케이스; 및 상기 유전체 기판의 하부면에 결합되는 하단 금속 케이스; 를 구비하고, 상기 상단 금속 케이스 및 상기 하단 금속 케이스에는 상기 유전체 기판을 통해 전송되는 신호가 외부로 방사되는 것을 차단하기 위해 상기 유전체 기판과 기설정된 간격으로 복수개의 비아가 형성되는 것을 특징으로 한다.Wherein the metal case is coupled to an upper surface of the dielectric substrate; And a lower metal case coupled to a lower surface of the dielectric substrate; And the upper metal case and the lower metal case are formed with a plurality of vias at predetermined intervals with respect to the dielectric substrate in order to prevent a signal transmitted through the dielectric substrate from being radiated to the outside.

따라서, 본 발명의 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조는 도파관을 통해 인가된 수신 신호가 서스펜디드 스트립선로부로 전이되고, SSL 선로에서 마이크로스트립 선로 또는 CPW로 전이되도록 하여 밀리미터파 대역의 신호가 도파관에서 마이크로스트립 선로나 코플래너 웨이브가이드로 직접 전이되어 발생하는 삽입 손실과 잡음을 줄일 수 있다. 또한 서스펜디드 스트립선로부에 여파기 및 리미터가 구현되므로, 수신기 초단 이후 구성에서 리미터를 제거하고 필터의 개수를 줄일 수 있어, 수신기의 후단 회로를 보호할 수 있으며, 수신기의 소형화 및 비용 절감에 유리하다.Therefore, in the dual-transition structure for the millimeter-wave receiver of the present invention, a received signal applied through the waveguide is transferred to the suspended strip line portion, and is transmitted from the SSL line to the microstrip line or CPW, It is possible to reduce the insertion loss and noise generated by direct transition to the microstrip line or the coplanar waveguide. In addition, since the filter and the limiter are implemented in the suspended strip line portion, it is possible to remove the limiter and reduce the number of filters after the initial stage of the receiver, thereby protecting the rear circuit of the receiver.

도1 은 종래의 밀리미터파 탐색기의 개략적인 구성을 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 수신기의 초단을 구성하는 2중 전이 구조의 구성을 나타낸다.
도3 은 도2 의 2중 전이 구조의 밀리미터파 수신기 초단 레이아웃의 일예를 나타낸다.
도4 는 도파관-SSL 전이부의 구현 예를 나타낸다.
도5 는 리미터부의 일 구현예를 나타낸다.
도6 은 리미터부의 다른 구현예를 나타낸다.
도7 은 SSL-마이크로스트립 전이부의 구현 예를 나타낸다.
도8 은 본 발명의 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조의 실제 구현 예를 나타낸다.
도9 는 본 발명의 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조의 신호 특성을 나타낸다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional millimeter wave searcher.
FIG. 2 shows a configuration of a double transition structure constituting a first stage of a millimeter wave receiver according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows an example of a millimeter-wave receiver first-stage layout of the double-shift structure of Fig.
4 shows an embodiment of a waveguide-SSL transition.
5 shows an embodiment of the limiter section.
6 shows another embodiment of the limiter section.
Figure 7 shows an implementation of an SSL-microstrip transition.
FIG. 8 shows an actual implementation of a double-shift structure for a millimeter-wave receiver of the present invention.
9 shows a signal characteristic of a double transition structure for a millimeter wave receiver of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 수신기의 초단을 구성하는 2중 전이 구조의 구성을 나타낸다.FIG. 2 shows a configuration of a double transition structure constituting a first stage of a millimeter wave receiver according to an embodiment of the present invention.

도2 를 참조하면, 본 발명의 밀리미터파 수신기의 초단은 안테나의 도파관(110)에서 인가되는 신호가 도파관-SSL(suspended stripline) 전이부(210)를 통해 SSL 선로로 전이되고, SSL 선로 상에 리미터(LMT)와 대역 통과 필터(BPF)가 통합 구현된 리미터부(220)를 통해 송신기의 누설 전류 및 잡음을 차단한다. 그리고 SSL-마이크로스트립(또는 코플래너 웨이브가이드(Coplanar waveguide : 이하 CPW)) 전이부(221)를 통해 SSL 선로 상에서 리미터부(220)에 의해 필터링된 신호를 마이크로스트립(또는 CPW) 선로(222) 상의 신호로 전이하여 전송한다. 마이크로스트립(또는 CPW) 선로(222) 상의 신호는 밀리미터파 탐색기 수신기의 초단 이후 구성(도1 을 참조하면, 저잡음 증폭기)으로 인가된다.2, the first stage of the millimeter-wave receiver of the present invention is configured such that a signal applied from a waveguide 110 of an antenna is transferred to a SSL line through a waveguide-SSL (suspended stripline) And the leakage current and noise of the transmitter are blocked through the limiter unit 220 in which the limiter (LMT) and the band-pass filter (BPF) are integrated. (Or CPW) line 222 on the SSL line via the SSL-microstrip (or coplanar waveguide: CPW) transition 221. The signal is filtered by the limiter 220 on the SSL line, And then transmits the signal. The signal on the microstrip (or CPW) line 222 is applied to the configuration after the initial stage of the millimeter wave seeker receiver (low noise amplifier, referring to FIG. 1).

SSL 선로는 스트립 선로(Strip line)가 수정된 형태로서, 금속체의 공동(Cavity) 중앙에 얇은 유전체 기판이 위치하고, 유전체 기판의 일면에 금속의 신호 선로가 형성된 것으로, 신호 선로의 상하 좌우에 위치하는 금속체가 접지면으로 형성된다. 따라서 SSL 선로로 전파되는 전자파의 일부만 유전체 기판에 존재하고, 대부분의 전자파는 전송 선로 상하의 공기를 매질로 하여 전파되므로, 스트립 선로에 비해 유전체 손실을 크게 줄일 수 있다.The SSL line is a modified version of a strip line, in which a thin dielectric substrate is located at the center of the cavity of the metal body, and a metal signal line is formed on one side of the dielectric substrate. Is formed as a ground plane. Therefore, only a part of the electromagnetic waves propagated to the SSL line exists in the dielectric substrate, and most of the electromagnetic waves propagate through the transmission line as air as a medium, so that the dielectric loss can be greatly reduced as compared with the strip line.

SSL 선로는 유전체 손실이 없어 높은 Q값을 가지며, 삽입 손실 및 군 지연 특성이 우수하다. 또한 기판 상에 인쇄되는 전송 선로와 달리 차폐가 되어 있어 외부로 방사되지 않고, 다양한 임피던스를 구현할 수 있어 설계의 폭이 넓으며, 강한 커플링의 캐패시턴스 구현이 가능하여 광대역의 필터를 구현하기 용이하다는 장점이 있다.The SSL line has a high Q value due to no dielectric loss, and has excellent insertion loss and group delay characteristics. In addition, unlike the transmission line printed on a substrate, it is shielded and does not radiate to the outside, and various impedance can be implemented. Thus, the design width is wide and the capacitance of a strong coupling can be realized, There are advantages.

따라서 본 발명에서는 밀리미터파 수신기의 초단을 도파관-마이크로스트립(또는 CPW) 선로로의 직접 전이 구조가 아닌, 도파관-SSL 전이와 SSL-마이크로스트립(또는 CPW) 선로 전이의 2중 전이 구조를 갖도록 함으로써, 삽입 손실을 줄임과 동시에 리미터와 여파기가 SSL 선로 상에 구현되도록 함으로써, 수신기 초단 이후 구성에서 리미터를 제거하고, 필터의 개수를 줄일 수 있도록 한다.Accordingly, in the present invention, the first stage of the millimeter-wave receiver is not a direct transition structure to a waveguide-microstrip (or CPW) line, but has a double-transition structure of a waveguide-SSL transition and an SSL-microstrip (or CPW) , Allowing the limiter and filter to be implemented on the SSL line while reducing insertion loss, thereby eliminating the limiter and reducing the number of filters in the post-receiver early stage configuration.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 마이크로스트립을 기준으로 설명하지만 CPW에 대해서도 동일한 방식으로 적용 가능하고, 도파관-SSL 전이부(210)를 1차 전이부라 하고 SSL-마이크로스트립(또는 CPW) 전이부(221)를 2차 전이부라 할 수 있다.Hereinafter, the waveguide-SSL transducer 210 will be referred to as a primary transducer and the SSL-microstrip (or CPW) transducer 221 ) Can be referred to as a secondary transition portion.

도3 은 도2 의 2중 전이 구조의 밀리미터파 수신기 초단 레이아웃의 일예를 나타낸다.Fig. 3 shows an example of a millimeter-wave receiver first-stage layout of the double-shift structure of Fig.

도3 에서 (a)는 2중 전이 구조의 상부면 레이아웃을 나타내고, (b)는 하부면 레이아웃을 나타낸다. 그리고 (c)와 (d)는 각각 정면 및 측면에서 본 단면도를 나타낸다. (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 본 발명의 2중 전이 구조의 수신기 초단은 SSL 선로의 구현을 위해 공동이 형성되는 금속 케이스의 상단 금속 케이스(MC1) 및 하단 금속 케이스(MC2) 사이에 유전체 기판(SSUB)이 배치된다.3 (a) shows a top surface layout of a double transition structure, and (b) shows a bottom surface layout. And (c) and (d) show cross-sectional views from the front and side, respectively. (b) and (c), the first stage of the receiver of the double transition structure according to the present invention is formed between the upper metal case MC1 and the lower metal case MC2 of the metal case, A dielectric substrate SSUB is disposed.

그리고 2중 전이 구조의 밀리미터파 수신기 초단을 도3 의 (a)에 도시된 유전체 기판(SSUB)의 상부면에 구현된 서스펜디드 스트립선로부의 레이아웃을 기준으로 설명하면, 우선 1차 전이부(210)가 금속체의 공동 내에 배치되는 유전체 기판(SSUB) 상의 일측에 배치되어 도파관과 결합되고, 리미터부(220)가 가운데 배치되며, 2차 전이부(221)가 타측에 배치된다. 그리고 서스펜디드 스트립선로부는 금속 케이스의 공동 내 유전체 기판(SSUB)의 상부면에 배치된 SSL 선로(SL)로서 구현된다.The first stage of the millimeter wave receiver having the double transition structure will be described with reference to the layout of the suspended strip line portion implemented on the upper surface of the dielectric substrate SSUB shown in FIG. Is disposed on one side of the dielectric substrate (SSUB) disposed in the cavity of the metal body and coupled with the waveguide, the limiter unit 220 is disposed at the center, and the secondary transfer unit 221 is disposed at the other side. And the suspended strip line portion is implemented as an SSL line SL disposed on the upper surface of the dielectric substrate SSUB in the cavity of the metal case.

또한 본 발명에서, 리미터부(220)는 공동내에 형성된 서스펜디드 스트립선로부의 유전체 기판 상에 함께 형성된다. 리미터부(220)는 리미터(LMT)와 대역 통과 필터(BPF)를 구비하며, 리미터(LMT)는 SSL 선로(SL)의 신호 진행 방향의 일측의 유전체 기판(SUB) 상에 별도로 구현되는 반면, 대역 통과 필터(BPF)는 SSL 선로(SL)를 패터닝함으로써 구현될 수 있다.Further, in the present invention, the limiter portion 220 is formed together on the dielectric substrate of the suspended-strip line portion formed in the cavity. The limiter unit 220 includes a limiter LMT and a bandpass filter BPF and the limiter LMT is separately implemented on the dielectric substrate SUB on one side in the signal traveling direction of the SSL line SL, The band-pass filter (BPF) can be implemented by patterning the SSL line SL.

도4 는 1차 전이부의 구현 예를 나타낸다.Figure 4 shows an implementation of a first order transition.

도3 을 참조하여 도4 의 1차 전이부(210)를 설명하면, 안테나의 도파관(110)는 1차 전이부(210)과 수직으로 교차하도록 배치된다. 도파관(110)은 1차 전이부(210)에서 유전체 기판(SSUB)의 하부 레이어에 구현된 하부 매칭 패턴(BMP)으로 수신 신호를 전달하도록 결합되고, 1차 전이부(210)에 전달된 이후의 신호를 뒷면 단락(back-short)하기 위해, 유전체 기판(SSUB)의 상부면으로부터 기설정된 도파관 단락(Waveguide short) 거리만큼 연장된다. 즉 1차 전이부(210)가 도파관(110)의 사이에 삽입되는 형태로 구현된다. 여기서 도파관 단락 거리는 수신 신호의 주파수에 따라 다르게 설정될 수 있다.Referring to FIG. 3, the first-order transducer 210 of FIG. 4 will be described. The waveguide 110 of the antenna is arranged to cross the first-order transducer 210 vertically. The waveguide 110 is coupled to transmit the reception signal to the lower matching pattern BMP implemented in the lower layer of the dielectric substrate SSUB in the primary transducer 210 and is transmitted to the primary transducer 210 A predetermined short waveguide short distance from the top surface of the dielectric substrate SSUB to back-short the signal of the signal line. That is, the primary transducer 210 is inserted between the waveguides 110. Here, the waveguide short-circuit distance may be set differently according to the frequency of the received signal.

이렇게 도파관(110) 사이에 1차 전이부(210)가 삽입되면, 도파관(110)을 통해 인가된 수신 신호가 유전체 기판(SSUB)의 하부 레이어에 구현된 하부 매칭 패치(BMP)와 상부 레이어에 구현된 상부 매칭 패치(TMP)에 의해 공진하여 상부 매칭 패치(TMP)와 일단이 연결된 SSL 선로(SL)로 전이된다. 여기서 상부 매칭 패치(TMP)와 하부 매칭 패치(BMP)의 크기는 도파관의 형상 및 크기에 대응하여 수신 신호의 주파수에서 임피던스 매칭이 가능하도록 설정된다.When the primary transducer 210 is inserted between the waveguides 110, the reception signal applied through the waveguide 110 passes through the lower matching patch BMP implemented in the lower layer of the dielectric substrate SSUB, And is resonated by the implemented upper matching patch TMP and transferred to the SSL line SL connected to the upper matching patch TMP. Here, the sizes of the upper matching patch TMP and the lower matching patch BMP are set so that impedance matching is possible at the frequency of the received signal corresponding to the shape and size of the waveguide.

도4 에서는 도파관이 사각형의 표준 도파관(Standard Waveguide)인 것으로 가정하여 도시하였으나, 원형의 표준 도파관도 존재하며, 표준 도파관 이외에도 다양한 도파관이 존재한다. 따라서 도파관이 원형 표준 도파관이나 다른 형태의 도파관으로 구현된다면, 도파관과 임피던스 매칭되는 상부 매칭 패턴(TMP)과 하부 매칭 패턴(BMP) 또한 원형이나 도파관에 대응하는 형태로 구현될 수 있다.In FIG. 4, it is assumed that the waveguide is a standard waveguide having a rectangular shape. However, a circular standard waveguide exists, and various waveguides exist in addition to the standard waveguide. Therefore, if the waveguide is implemented as a circular standard waveguide or another type of waveguide, the upper matching pattern TMP and the lower matching pattern BMP, which match the waveguide and the impedance, may also be implemented in a shape corresponding to a circle or a waveguide.

이때 도파관의 단면 크기는 전송할 신호의 주파수와 차단 주파수에 따라 가변되고, 상부 매칭 패턴(TMP)과 하부 매칭 패턴(BMP)의 크기 또한 주파수에 따라 가변된다.At this time, the cross-sectional size of the waveguide varies depending on the frequency of the signal to be transmitted and the cut-off frequency, and the size of the upper matching pattern TMP and the lower matching pattern BMP also varies according to the frequency.

그리고 도4 에 도시된 바와 같이 전이된 수신 신호가 출력되는 서스펜디드 스트립선로부 측은 SSL 선로의 특성에 따라 금속체의 공동 중앙의 유전체 기판 상에 형성되므로, 도파관(110)과 결합되는 1차 전이부(210)와 공동의 크기가 상이하다. 즉 SSL의 특성에 따른 크기의 공동이 형성된다. 그리고 1차 전이부(210)에서는 유전체 기판이 도파관(110)의 크기에 대응하도록 넓게 형성되었으나, 서스펜디드 스트립선로부 측에서는 SSL 선로(SL)에 대응하여 좁게 형성된다.As shown in FIG. 4, the side of the suspended strip line where the transferred received signal is output is formed on the dielectric substrate in the center of the cavity of the metallic body according to the characteristics of the SSL line. Therefore, The size of the cavity is different from that of the cavity 210. That is, a cavity having a size corresponding to the characteristics of SSL is formed. In the primary transducer 210, the dielectric substrate is formed to be wide corresponding to the size of the waveguide 110, but narrowed corresponding to the SSL line SL on the side of the suspended strip line portion.

그리고 공동이 형성되는 금속 케이스에서 공동의 주변으로는 비아(Via)가 형성된다. 복수개의 비아는 서스펜디드 스트립선로부에서 전송되는 신호와 외부를 차단함으로써, 신호가 전달되는 전송 경로를 형성함과 동시에 외부의 신호가 서스펜디드 스트립선로부에 유입되지 않도록 차단하고 격리하는 역할을 수행한다. 상기한 바와 같이 서스펜디드 스트립선로부는 유전체 기판이 아닌 공기를 매질로 하여 전송하므로 신호가 외부로 방사될 수 있으나, 상단 금속 케이스(MC1) 및 하단 금속 케이스(MC2)와 비아열에 의해 닫힌 구조를 갖게 되면, 서스펜디드 스트립선로부를 통과하는 신호의 방사 손실이 발생하지 않아 신호 전송 성능을 높일 수 있다.Via is formed in the periphery of the cavity in the metal case where the cavity is formed. The plurality of vias form a transmission path through which a signal is transmitted by blocking a signal transmitted from the suspend strip line portion and the outside, and blocking and isolating an external signal from flowing into the suspend strip line portion. As described above, the signal is transmitted to the outside because the suspended strip line portion transmits the air rather than the dielectric substrate as a medium. However, when the upper metal case MC1 and the lower metal case MC2 are closed by the via heat , The radiation loss of the signal passing through the suspended strip line portion does not occur, and the signal transmission performance can be improved.

도5 는 리미터부의 일 구현예를 나타낸다.5 shows an embodiment of the limiter section.

도3 을 참조하여 도5 의 리미터부(220)를 설명하면, 리미터부(220)는 SSL 선로(SL) 상에 구현되는 리미터(LMT)와 대역 통과 필터(BPF)를 구비한다.5, the limiter unit 220 includes a limiter LMT and a band-pass filter (BPF) implemented on the SSL line SL.

먼저 대역 통과 필터(BPF)를 살펴보면, 대역 통과 필터(BPF)는 1차 전이부(210)로부터 신호를 인가받아 전송하는 SSL 선로(SL)에서 신호 전송 방향의 직각 방향으로 형성되는 복수개의 스터브(stub)가 필터 패턴에 따라 배치되어 구현될 수 있다. 대역 통과 필터(BPF)를 구현하기 위한 필터 패턴은 일예로 도5 에 도시된 바와 같이, SSL 선로(SL)의 일측 방향으로 각각 길이가 λ/2(여기서 λ는 신호의 파장)인 복수개의 개방형 스터브(open stub)가 서로 λ/4의 간격(일예로)으로 이격되어 배치될 수 있다. 서스펜디드 스트립선로부에서 밀리미터파 대역의 신호에 대한 필터 패턴은 여러 형태로 설계될 수 있으므로, 스터브의 크기나 배치 등은 필터 패턴에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 즉 도5 에서는 SSL 선로(SL)의 일측 방향에 배치되는 복수개의 개방형 스터브를 이용하여 대역 통과 필터(BPF)를 구현하는 것으로 도시하였으나, 스터브의 형태와 개수 및 배치는 다양하게 조절될 수 있다. 그리고 복수개의 개방형 스터브의 개수는 밀리미터파 수신기가 입력되는 신호의 레벨 대비 억압해야 하는 수준과 주파수의 선택도에 따라 조절된다.First, the band-pass filter (BPF) includes a plurality of stubs (hereinafter referred to as " BPFs ") formed in the direction perpendicular to the signal transmission direction in the SSL line SL that receives a signal from the primary- stub may be arranged in accordance with the filter pattern. As shown in Fig. 5, the filter pattern for implementing the band-pass filter (BPF) includes a plurality of open-loop filters each having a length of? / 2 (where? Is a wavelength of a signal) The open stubs may be spaced apart from each other by an interval of? / 4 (for example). Since the filter pattern for the signal of the millimeter wave band in the suspended strip line portion can be designed in various forms, the size and arrangement of the stub can be variously adjusted according to the filter pattern. In other words, in FIG. 5, the band-pass filter (BPF) is implemented using a plurality of open stubs arranged in one direction of the SSL line SL. However, the shape, number and arrangement of the stubs can be variously adjusted. The number of the open stubs is controlled according to the level of the level of the signal to be suppressed and the selectivity of the frequency of the input signal of the millimeter wave receiver.

또한 본 발명에서는 대역 통과 필터(BPF)의 상부에 배치되는 적어도 하나의 튜닝 스크류(tuning screw)(TS)를 구비할 수 있다. 적어도 하나의 튜닝 스크류(TS)는 대역 통과 필터(BPF)의 상부 상단 금속 케이스(MC1)에 배치되고, 대역 통과 필터(BPF)와의 거리가 조절됨으로써, 대역 통과 필터(BPF)의 임피던스를 미세하게 가변할 수 있도록 한다. 튜닝 스크류(TS)에 의해 대역 통과 필터(BPF)의 임피던스가 가변되면, 대역 통과 필터(BPF)의 튜닝 및 통과 대역 주파수의 미세한 이동이 가능해진다. 즉 대역 통과 필터(BPF)의 정밀한 조작이 가능해진다.In the present invention, at least one tuning screw (TS) may be provided on the upper portion of the band pass filter (BPF). At least one tuning screw TS is disposed in the upper upper metal case MC1 of the band-pass filter BPF and the distance from the band-pass filter BPF is adjusted to finely adjust the impedance of the band- So that it can be varied. When the impedance of the band-pass filter (BPF) is varied by the tuning screw (TS), tuning of the band-pass filter (BPF) and fine shift of the passband frequency are possible. That is, the band-pass filter (BPF) can be precisely operated.

한편 리미터(LMT)는 도파관(110)에서 전이되어 서스펜디드 스트립선로부로 전송되는 신호에서 송신기에서 누설된 누설 송신 신호 또는 재머 신호와 같이 큰 전력의 신호가 인가되면, 이를 차단하여 수신기(200)의 초단 이후 후단의 구성 요소들을 보호하기 위해 구비된다.On the other hand, the limiter (LMT) cuts off a large signal such as a leakage transmission signal or a jammer signal leaked from the transmitter in a signal transmitted from the waveguide 110 to the suspend strip line, And then to protect the downstream components.

도5 에서 리미터(LMT)는 방향성 결합기(Directional Coupler)(DC)와 쇼트키 다이오드(Shottky Diode)(SD), 저항(R1), 캐패시터(C1), 래디얼 스터브(Radial Stub)(RSTB) 및 복수개의 PIN 다이오드(PD)를 구비한다.5, the limiter LMT includes a directional coupler DC, a Schottky diode SD, a resistor R1, a capacitor C1, a radial stub RSTB, PIN diodes (PD).

방향성 결합기(DC)는 SSL 선로(SL)를 통해 전송되는 신호를 커플링한다. 방향성 결합기(DC)는 SSL 선로(SL)를 통해 일방향으로 전송되는 신호만을 커플링하도록 구성된다.The directional coupler (DC) couples the signal transmitted through the SSL line (SL). The directional coupler DC is configured to couple only signals transmitted in one direction through the SSL line SL.

그리고 방향성 결합기(DC)의 일단과 접지 전원인 금속 케이스 사이에는 쇼트키 다이오드(SD)가 역방향으로 연결되고, 방향성 결합기(DC)의 타단과 금속 케이스 사이에는 저항(R1)이 연결된다. 쇼트키 다이오드(SD)는 일반 실리콘 다이오드에 비해 문턱값이 낮고, 순방향 전압강하가 작으며 스위칭 속도가 빠른 반면, 역누설 전류가 크다.A Schottky diode SD is connected in the reverse direction between one end of the directional coupler DC and a metal case as a ground power source and a resistor R1 is connected between the other end of the directional coupler DC and the metal case. The Schottky diode (SD) has lower threshold, lower forward voltage drop, faster switching speed, and higher reverse leakage current than conventional silicon diodes.

방향성 결합기(DC)에 의해 누설 송신 신호 또는 재머 신호와 같이 고전압 레벨의 신호가 커플링되면, 역방향으로 연결된 쇼트키 다이오드(SD)가 통전된다. 그리고 쇼트키 다이오드(SD)는 역누설 전류가 크므로, 역방향으로 쇼트키 다이오드(SD)가 통전되어 전류 흐름이 발생하면, 저항(R1)에 전압 레벨이 발생한다. 방향성 결합기(DC)의 타단에 발생한 전압 레벨은 전기적으로 연결된 SSL 선로(SL)로 인가되고, 대역 통과 필터(BPF)의 복수개의 스터브 일단과 접지 전원인 금속 케이스 사이에 연결된 복수개의 PIN 다이오드(PD)에 순방향 전압으로 인가된다. 그리고 순방향 전압은 SSL 선로(SL)로 인가되는 신호에 대한 복수개의 PIN 다이오드(PD)의 문턱값을 낮추게 하는 효과를 발생하여, SSL 선로(SL)로 인가된 높은 전력의 신호를 감쇄하고, PIN 다이오드의 회복 시간을 단축시키는 역할을 한다. 즉 PIN 다이오드(PD)가 고속으로 스위칭 동작을 수행할 수 있도록 한다.When a signal of a high voltage level such as a leakage transmission signal or a jammer signal is coupled by the directional coupler DC, the Schottky diode SD connected in the reverse direction is energized. Since the Schottky diode SD has a large reverse leakage current, when the Schottky diode SD is energized in the reverse direction to generate a current flow, a voltage level is generated in the resistor R1. A voltage level generated at the other end of the directional coupler DC is applied to the electrically connected SSL line SL and a plurality of PIN diodes PD connected between one end of a plurality of stubs of the band- As a forward voltage. The forward voltage has the effect of lowering the threshold value of the plurality of PIN diodes PD with respect to the signal applied to the SSL line SL to attenuate the high power signal applied to the SSL line SL, Thereby shortening the recovery time of the diode. That is, the PIN diode PD can perform a switching operation at a high speed.

저항(R1)과 병렬로 연결되는 캐패시터(C1)와 래디얼 스터브(RSTB)는 RF choke로서 기능을 수행한다. 캐패시터(C1)은 방향성 결합기(DC)의 타단과 금속 케이스 사이에 연결되고, 래디얼 스터브(RSTB)는 일단이 캐패시터(C1)과 연결되고 타단은 오픈되는 개방형 래디얼 스터브(RSTB)이다. 래디얼 스터브(RSTB)는 낮은 임피던스를 가지고 짧은 길이로 구현할 수 있다는 장점이 있다.The capacitor C1 and the radial stub RSTB, which are connected in parallel to the resistor R1, function as an RF choke. The capacitor C1 is connected between the other end of the directional coupler DC and the metal case and the radial stub RSTB is an open radial stub RSTB having one end connected to the capacitor C1 and the other end opened. The radial stub (RSTB) has the advantage that it can be implemented with short impedance with low impedance.

캐패시터(C1)와 래디얼 스터브(RSTB)는 SSL 선로(SL)과 λ/4의 간격 이격되어 전기적으로 연결되어, 이는 저항(R1)에 의해 발생한 직류 전압이 SSL 선로(SL)로 인가될 때, RF 성분이 SSL 선로(SL)로 함께 인가되지 않도록 방지하는 RF choke의 역할을 수행한다.The capacitor C1 and the radial stub RSTB are electrically connected to the SSL line SL at intervals of? / 4 so that when a DC voltage generated by the resistor R1 is applied to the SSL line SL, And serves as an RF choke to prevent RF components from being applied together as an SSL line (SL).

한편 PIN 다이오드는 일반적으로 에 의해 통전하고, 에 의해 개방하는 로서 사용된다. 따라서 복수개의 PIN 다이오드(PD)는 순방향 입력으로 신호의 세기가 큰 신호가 인가되면, 턴 온되어 임피던스가 매우 작게 되며, 등가적으로 접지 전원인 금속 케이스와 단락(short) 상태가 된다. 반면, 신호의 세기가 작으면, 턴 오프 상태가 되어 단선(open) 상태가 된다. 따라서 복수개의 PIN 다이오드(PD)는 SSL 선로(SL)로 전송되는 신호의 세기가 큰 경우에는 대역 통과 필터(BPF)를 구성하는 복수개의 개방형 스터브가 단락형 스터브(short stub)가 되도록 하여, 대역 차단 필터(band-reject filter)로 동작하도록 하고, 입력 신호의 세기가 작은 경우에는 개방형 스터브로 동작하도록 하여, 대역 통과 필터로서 기능을 수행할 수 있도록 한다.On the other hand, PIN diodes are generally energized by and used as open by. Therefore, when a signal having a high signal intensity is applied to a plurality of PIN diodes (PDs) as a forward input, the signal is turned on to have a very small impedance and is short-circuited with the metal case, which is equivalent to a ground power source. On the other hand, if the intensity of the signal is small, it is turned off and becomes open. Therefore, when the intensity of the signal transmitted to the SSL line SL is large, the plurality of PIN diodes PD make the plurality of open stubs constituting the band-pass filter BPF short stubs, Reject filter and operates as an open stub when the intensity of the input signal is small so that it can function as a band-pass filter.

그러므로 실제 리미터(LMT)로서의 기능은 스터브와 연결되는 복수개의 PIN 다이오드(PD)가 수행하고, 방향성 결합기(DC)와 쇼트키 다이오드(SD), 저항(R1), 캐패시터(C1) 및 래디얼 스터브(RSTB)는 복수개의 PIN 다이오드(PD)의 문턱값을 조절하여 복수개의 PIN 다이오드(PD)가 차단할 신호의 세기를 지정하기 위해 구비되는 제한 신호 레벨 설정부로서 기능을 수행한다.Therefore, the function as the actual limiter (LMT) is performed by a plurality of PIN diodes (PD) connected to the stub and the directional coupler (DC) and the Schottky diode SD, the resistor R1, the capacitor C1 and the radial stub RSTB functions as a limit signal level setting unit that is provided to adjust the threshold value of the plurality of PIN diodes PD to specify the intensity of the signal to be blocked by the plurality of PIN diodes PD.

상기에서는 일예로 대역 통과 필터(BPF)가 복수개의 개방형 스터브를 이용하여 구현되는 것으로 도시하였으나, 다른 구조의 필터(예를 들면, inter-digital filter, combline filter, edge coupled filter 등)로도 구현될 수 있다.Although the bandpass filter (BPF) is illustrated as being implemented using a plurality of open stubs in the above description, it may be implemented by other types of filters (for example, inter-digital filters, combline filters, edge coupled filters, etc.) have.

도6 은 리미터부의 다른 구현예를 나타낸다.6 shows another embodiment of the limiter section.

도5 에서는 SSL 선로(SL)에 일단이 연결되는 복수개의 스터브와 복수개의 PIN 다이오드(PD)를 이용하여 리미터(LMT)와 대역 통과 필터(BPF)를 구현하였다. 그러나 도6 에서는 별도의 스터브를 구비하지 않고, 리미터(LMT)와 대역 통과 필터(BPF)를 구현한다.In FIG. 5, a limiter (LMT) and a band-pass filter (BPF) are implemented using a plurality of stubs and a plurality of PIN diodes (PD) connected at one end to the SSL line SL. However, in FIG. 6, a limiter (LMT) and a band-pass filter (BPF) are implemented without a separate stub.

도6 에서는 스터브를 구비하지 않는 대신, SSL 선로(SL)가 도5 와 달리 연속되지 않고, 절단되어 분할 배치된다. 분할 배치되는 SSL 선로(SL)는 폭은 그대로 유지되고, 길이가 기설정된 길이(λ/4)로 절단되어 분할 배치된다. 그리고 절단된 SSL 선로(SL) 사이에는 PIN 다이오드(PD)가 각각 배치된다. 또한 도6 에서 하단 금속 케이스(MC2)는 도5 와 달리 단순 동공 형태가 아니라, 절단된 SSL 선로(SL)의 유전체 기판 하부면에 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 접지 벽(CSW)이 형성된다. 즉 상단 금속 케이스(MC1)는 기존과 같은 형태로 구현되지만 하단 금속 케이스(MC2)에는 SSL 선로(SL)가 배치되지 않은 영역의 하부에 신호의 진행 방향과 수직으로 접지 벽(CSW)이 형성된다.In Fig. 6, the SSL line SL is not cut but is divided and arranged instead of the stub, unlike Fig. The widths of the SSL lines SL that are arranged in a divided manner are maintained as they are and the lengths are cut and divided into predetermined lengths (? / 4). A PIN diode (PD) is disposed between the cut SSL lines SL. 6, the lower metal case MC2 does not have a simple pore structure as shown in Fig. 5 but includes a plurality of ground walls CSW, as shown in Fig. 6B, on the lower surface of the dielectric substrate of the cut SSL line SL. . That is, the upper metal case MC1 is implemented in the same manner as the conventional one, but the grounding wall CSW is formed in the lower metal case MC2 at the lower part of the area where the SSL line SL is not disposed, .

그리고 절단된 SSL 선로(SL) 사이에 배치되는 복수개의 PIN 다이오드(PD)는 유전체 기판(SSUB) 상에 배치되는 것이 아니라 접지 벽(CSW)의 상부면에 배치된다. 또한 복수개의 PIN 다이오드(PD)는 인접한 SSL 선로(SL)와 본딩(bonding)으로 전기적으로 연결된다. 여기서 복수개의 PIN 다이오드(PD)를 접지 벽(CSW)의 상부면에 배치하기 위해서 유전체 기판(SSUB)에 홀을 형성하여 배치할 수도 있으며, 유전체 기판(SSUB) 또한 절단된 SSL 선로(SL)와 마찬가지로 기설정된 길이(λ/4)로 분할할 수 있다.The plurality of PIN diodes PD disposed between the cut SSL lines SL are not disposed on the dielectric substrate SSUB but on the upper surface of the ground wall CSW. The plurality of PIN diodes PD are electrically connected to the adjacent SSL lines SL by bonding. A hole may be formed in the dielectric substrate SSUB in order to dispose the plurality of PIN diodes PD on the upper surface of the ground wall CSW. The dielectric substrate SSUB may also be formed by cutting the SSL lines SL and And can be similarly divided into a predetermined length (? / 4).

도6 에서 리미터(LMT)의 제한 신호 레벨 설정부를 구성하는 방향성 결합기(DC)와 쇼트키 다이오드(SD), 저항(R1), 캐패시터(C1) 및 래디얼 스터브(RSTB)는 도5 와 동일하다.The directional coupler DC and the Schottky diode SD, the resistor R1, the capacitor C1 and the radial stub RSTB constituting the limit signal level setting unit of the limiter LMT in Fig. 6 are the same as those in Fig.

리미터부(220)가 도6 과 같이 구현되면, 절단된 복수개의 SSL 선로(SL)와 하단 금속 케이스(MC2)에 형성된 접지 벽(CSW)이 대역 통과 필터로서 기능을 수행하게 된다. 그리고 복수개의 PIN 다이오드(PD)는 제한 신호 레벨 설정부에서 인가된 직류 전압에 응답하여 신호 진행 방향에 따라 순차적으로 턴온 되거나 턴오프 됨으로써, 절단된 복수개의 SSL 선로(SL)가 대역 통과 필터 또는 대역 차단 필터로서 동작을 전환하도록 회로 구성을 변환한다. 리미터(LMT)로서 기능을 수행한다.When the limiter unit 220 is implemented as shown in FIG. 6, a plurality of cut-out SSL lines SL and a ground wall CSW formed in the lower metal case MC2 function as a band-pass filter. The plurality of PIN diodes PD are sequentially turned on or turned off in accordance with the signal traveling direction in response to the DC voltage applied by the limit signal level setting unit so that the plurality of cut SSL lines SL are connected to the band- And converts the circuit configuration to switch the operation as a cutoff filter. And functions as a limiter (LMT).

도7 은 2차 전이부의 구현 예를 나타낸다.Fig. 7 shows an embodiment of the secondary transfer part.

도7 에서 (a)는 2차 전이부(221)의 상부면 레이아웃을 나타내고, (b) 내지 (d)는 각 위치별 단면도를 나타낸다.7 (a) shows a top surface layout of the secondary transfer portion 221, and (b) to (d) show cross-sectional views according to positions.

먼저 (a)를 참조하면, 2차 전이부(221)는 금속 케이스 내부의 동공에 배치된 유전체 기판(SSUB) 상에 형성된 SSL 선로(SL)로부터 마이크로스트립 선로(MSL)로 전이되도록 구성된다. 이때 SSL 선로(SL)와 마이크로스트립 선로(MSL)는 각각 기설정된 시스템 특성 임피던스(예를 들면 50Ω)가 유지되도록 구성되므로, 선로 폭에 차이가 발생한다. 따라서 선로 폭이 넓은 SSL 선로(SL)가 제1 구간(d1)에서 선로 폭이 좁은 마이크로스트립 선로(MSL)의 폭만큼 줄어들도록 테이퍼링을 함으로써, 전이 과정에서 발생하는 캐패시턴스 성분을 제거할 수 있도록 한다. 이때 제1 구간(d1)의 길이는 전송되는 신호의 주파수에 따라 조절될 수 있다. 그리고 제2 구간은 SSL 선로(SL)이 금속 케이스 외부의 마이크로스트립 선로(MSL)와 연결되도록 하는 인출 선로이다. 마이크로스트립은 SSL 선로와 달리 (d)에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(SSUB)의 하부면에 접지면(GND)이 형성되며, 금속 케이스가 구비되지 않는다. 따라서 SSL 선로(SL)가 금속 케이스의 외부로 인출되어 마이크로스트립 선로(SSL)와 연결될 수 있으며, 이때 상단 금속 케이스(MC1) 및 하단 금속 케이스(MC2)의 동공은 (c)에 도시된 바와 같이 폭이 좁아진 SSL 선로(SL)에 대응하여 작게 형성된다.First, referring to FIG. 2A, the secondary transfer unit 221 is configured to transition from the SSL line SL formed on the dielectric substrate SSUB disposed in the pupil inside the metal case to the microstrip line MSL. At this time, since the SSL line SL and the microstrip line MSL are each configured to maintain a predetermined system characteristic impedance (for example, 50?), A difference in line width occurs. Thus, the SSL line SL having a wide line width is tapered so as to be narrowed by the width of the microstrip line MSL having a narrow line width in the first section d1, thereby removing the capacitance component generated in the transition process . At this time, the length of the first section d1 may be adjusted according to the frequency of the transmitted signal. And the second section is an outgoing line in which the SSL line SL is connected to the microstrip line MSL outside the metal case. Unlike the SSL line, the microstrip has a ground plane GND on the lower surface of the dielectric substrate SSUB as shown in (d), and a metal case is not provided. Therefore, the SSL line SL can be drawn out of the metal case and connected to the microstrip line SSL. At this time, the pores of the upper metal case MC1 and the lower metal case MC2 are connected to the microstrip line SSL, And is formed small in correspondence with the SSL line SL whose width is narrowed.

도8 은 본 발명의 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조의 실제 구현 예를 나타내고, 도9 는 본 발명의 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조의 신호 특성을 나타낸다.FIG. 8 shows an actual implementation of a dual transfer structure for a millimeter wave receiver of the present invention, and FIG. 9 shows signal characteristics of a dual transfer structure for a millimeter wave receiver of the present invention.

도8 에 도시된 바와 같이 본 발명의 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조는 상단 및 하단 금속 케이스(MC1, MC2)의 사이에 배치되는 유전체 기판 상에 SSL 선로(SL)가 형성된 서스펜디드 스트립선로부가 도파관(110)으로부터 신호를 인가받고, SSL 선로 상에 구현된 리미터와 대역 통과 필터를 거쳐 마이크로스트립(또는 CPW)로 인가한다.8, the double transition structure for a millimeter wave receiver of the present invention includes a dielectric substrate disposed between upper and lower metal cases MC1 and MC2, and a suspended line strip portion Receives a signal from the waveguide 110, and applies the signal to the microstrip (or CPW) through the limiter and the bandpass filter implemented on the SSL line.

유전체 기판(SSUB)가 Rogers 4003 pcb 기판으로 8mil(유전율 εr=3.38)로 구현되고 주파수가 30GHz 까지의 신호가 수신되는 경우에 대해 시뮬레이션을 수행 및 실제 측정 결과 도9 에 도시된 바와 같이, 20GHz 이상의 주파수를 갖는 신호에 대해서 삽입 손실(S21)이 기존에 비해 1dB 이상 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, a simulation was performed for a case where a dielectric substrate (SSUB) was implemented with a Rogers 4003 pcb substrate of 8 mil (permittivity? R = 3.38) and a signal with a frequency of 30 GHz was received. It can be seen that a difference of more than 1 dB is generated between the insertion loss (S 21 ) and the conventional signal.

즉 삽입 손실을 줄일 수 있다. 또한 리미터와 대역 통과 필터가 서스펜디드 스트립선로부 내부에 구현됨으로써, 수신기 후단을 보호할 수 있으며, 수신기 후단의 구성을 간략화 할 수 있다.That is, the insertion loss can be reduced. Further, since the limiter and the bandpass filter are implemented inside the suspended strip line portion, the rear end of the receiver can be protected, and the configuration of the rear end of the receiver can be simplified.

상기에서는 밀리미터파 주파수 대역을 사용하는 탐색기의 수신기를 기준으로 2중 전이 구조를 설명하였으나, 본 발명의 밀리미터파 수신기의 2중 전이 구조는 탐색기 이외에도 도파관 안테나를 통해 밀리미터파를 수신하는 수신기에 적용될 수 있다.In the above description, the double transition structure is described based on the receiver of the searcher using the millimeter wave frequency band. However, the double transfer structure of the millimeter wave receiver of the present invention can be applied to a receiver that receives millimeter wave through a waveguide antenna have.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (10)

금속 케이스 내부에 형성된 동공 내에 배치되는 유전체 기판과 상기 유전체 기판의 일면에 금속의 제1 신호 전송 선로인 서스펜디드 스트립선로(suspended stripline : 이하 SSL 선로)가 형성되는 서스펜디드 스트립선로부;
상기 서스펜디드 스트립선로부의 일단에 배치되어 밀리미터파 탐색기의 도파관 안테나와 수직 방향으로 결합되며, 상기 유전체 기판 상에 기설정된 패턴의 매칭 패치가 구비되어 상기 도파관 안테나에서 전달되는 수신 신호를 상기 서스펜디드 스트립선로부로 전이하는 1차 전이부; 및
상기 서스펜디드 스트립선로부의 타단의 상기 금속 케이스 외부에서 상기 유전체 기판에 상기 제1 신호 전송 선로의 선로 폭과 다른 선로 폭을 갖는 제2 신호 전송 선로와 접지면이 형성된 마이크로스트립 또는 코플래너 웨이브가이드(Coplanar waveguide : 이하 CPW)로 상기 수신 신호를 전이하기 위해, 상기 서스펜디드 스트립선로부에서 상기 SSL 선로의 폭이 상기 제2 신호 전송 선로의 폭으로 테이퍼링되도록 형성된 2차 전이부; 를 포함하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.A dielectric substrate disposed in the cavity formed in the metal case; and a suspended stripline formed on a surface of the dielectric substrate to form a suspended signal line (SSL line), which is a first signal transmission line of metal;
A matching patch of a predetermined pattern is provided on the dielectric substrate and is connected to the waveguide antenna of the millimeter wave searcher through the suspension strip line unit, A transitional primary transition; And
And a second signal transmission line and a ground plane having a line width different from the line width of the first signal transmission line are formed on the dielectric substrate outside the metal case at the other end of the suspend strip line portion, and a microstrip or coplanar waveguide a second transition part formed in the suspended strip line part such that a width of the SSL line is tapered to a width of the second signal transmission line to transfer the received signal to a waveguide (CPW); A dual-transition structure for a millimeter-wave receiver comprising: 제1 항에 있어서, 상기 2중 전이 구조는
상기 서스펜디드 스트립선로부내에서 기설정된 필터 패턴에 따라 상기 SSL 선로와 일단이 연결되어 배치되는 복수개의 스터브를 구비하여, 상기 1차 전이부로부터 상기 서스펜디드 스트립선로부에 인가되는 수신 신호 중 기설정된 밀리미터파 대역의 수신 신호만을 필터링하여 상기 2차 전이부로 전달하는 대역 통과 필터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.The method of claim 1, wherein the double transition structure
And a plurality of stubs connected at one end to the SSL line in accordance with a predetermined filter pattern in the suspended strip line section, wherein a predetermined millimeter wave of a reception signal applied from the primary transition section to the suspend strip line section, A band pass filter for filtering only the received signal of the band and transmitting the filtered signal to the secondary transducer; Further comprising a second transmission structure for the millimeter wave receiver. 제2 항에 있어서, 상기 2중 전이 구조는
상기 복수개의 스터브와 상기 서스펜디드 스트립선로부의 접지전원인 상기 금속 케이스 사이에 순방향 연결되는 복수개의 PIN 다이오드를 구비하여, 상기 1차 전이부로부터 상기 서스펜디드 스트립선로부에 인가되는 신호 중 기설정된 신호 레벨보다 높은 신호 레벨을 갖는 신호가 상기 2차 전이부로 전달되지 않도록 제한하는 리미터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.3. The method of claim 2, wherein the double transition structure
And a plurality of PIN diodes forwardly connected between the metal case and a ground power source of the plurality of stubs and the suspend strip line portion, wherein a signal level of a signal applied from the primary transition portion to the suspend strip line portion A limiter for limiting a signal having a high signal level from being transmitted to the secondary transition portion; Further comprising a second transmission structure for the millimeter wave receiver. 제2 항에 있어서, 상기 대역 통과 필터는
상기 대역 통과 필터의 상부의 상기 금속 케이스에 배치되어, 상기 대역 통과 필터와의 간격이 조절됨에 따라 상기 대역 통과 필터의 임피던스를 가변함으로써, 상기 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역을 조절하는 적어도 하나의 튜닝 스크류; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.3. The receiver of claim 2, wherein the bandpass filter
At least one tuning circuit arranged in the metal case above the band-pass filter to adjust the passband of the band-pass filter by varying the impedance of the band-pass filter as the distance from the band- screw; Further comprising a second transmission structure for the millimeter wave receiver. 제2 항에 있어서, 상기 복수개의 스터브는
상기 필터 패턴에 따라 상기 SSL 선로의 일측에 상기 SSL 선로에 일단이 연결되는 개방형 스터브이고, λ/2(여기서 λ는 상기 수신 신호의 파장)의 길이를 갖고 서로 λ/4 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.3. The apparatus of claim 2, wherein the plurality of stubs
And the open end of the SSL line is connected to one side of the SSL line according to the filter pattern and has a length of? / 2 (where? Is the wavelength of the received signal) A double - shift structure for a millimeter - wave receiver. 제2 항에 있어서, 상기 복수개의 스터브는
상기 서스펜디드 스트립선로부에 인가되는 상기 수신 신호에 대해 기설정된 억압 레벨과 주파수 선택도에 따라 개수가 조절되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.3. The apparatus of claim 2, wherein the plurality of stubs
Wherein the number of the received signals to be applied to the suspended strip line portion is adjusted according to a preset suppression level and a frequency selectivity. 제3 항에 있어서, 상기 리미터는
상기 복수개의 PIN 다이오드의 문턱값을 조절하여, 상기 리미터가 제한하는 신호 레벨을 가변하는 제한 신호 레벨 설정부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.4. The apparatus of claim 3, wherein the limiter
A limit signal level setting unit for adjusting a threshold value of the plurality of PIN diodes and varying a signal level limited by the limiter; Further comprising a second transmission structure for the millimeter wave receiver. 제7 항에 있어서, 상기 제한 신호 레벨 설정부는
상기 SSL 선로를 통해 전송되는 신호를 커플링하는 방향성 결합기;
상기 방향성 결합기의 일단과 상기 금속 케이스 사이에 역방향 연결되는 쇼트키 다이오드;
상기 방향성 결합기의 타단과 상기 금속 케이스 사이에 연결되고, 상기 쇼트키 다이오드가 역방향 통전되어 흐르는 전류에 응답하여 전압을 발생하는 저항;
상기 저항과 병렬로 상기 방향성 결합기의 타단과 상기 금속 케이스 사이에 연결되어 상기 저항에서 발생된 전압의 교류 성분을 제거하는 캐패시터; 및
상기 캐패시터와 함께 상기 방향성 결합기의 타단에 일단이 연결되어 RF choke로 동작을 수행하는 개방형 래디얼 스터브; 를 포함하는 것을 특징으로 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.8. The apparatus of claim 7, wherein the limit signal level setting unit
A directional coupler coupling a signal transmitted through the SSL line;
A Schottky diode connected in a reverse direction between one end of the directional coupler and the metal case;
A resistor connected between the other end of the directional coupler and the metal case and generating a voltage in response to a current flowing through the Schottky diode in a reverse direction;
A capacitor connected between the other end of the directional coupler and the metal case in parallel with the resistor to remove an AC component of a voltage generated in the resistor; And
An open radial stub having one end connected to the other end of the directional coupler together with the capacitor to perform RF choke operation; And a second transmission structure for a millimeter wave receiver. 제1 항에 있어서, 상기 1차 전이부는
상기 도파관 안테나가 결합되는 상기 유전체 기판의 하부면에 배치되고, 상기 도파관 안테나에 대응하는 패턴으로 형성되는 하부 매칭 패치;
상기 하부 매칭 패턴에 결합되는 상기 도파관 안테나가 도파관 단락 거리만큼 연장되어 결합되고, 상기 도파관 안테나에 대응하는 패턴으로 형성되어 상기 하부 매칭 패치와 함께 상기 도파관 안테나를 통해 인가되는 상기 수신 신호에 공진하여, 상기 수신 신호를 상기 서스펜디드 스트립선로부의 상기 SSL 선로로 전이하는 상부 매칭 패치; 를 포함하는 것을 특징으로 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.2. The apparatus of claim 1, wherein the first transition
A lower matching patch disposed on a lower surface of the dielectric substrate to which the waveguide antenna is coupled and formed in a pattern corresponding to the waveguide antenna;
The waveguide antenna coupled to the lower matching pattern extends in a waveguide shorting distance and is formed in a pattern corresponding to the waveguide antenna and resonates with the reception signal applied through the waveguide antenna together with the lower matching patch, An upper matching patch for transferring the received signal to the SSL line of the suspend strip line portion; And a second transmission structure for a millimeter wave receiver. 제1 항에 있어서, 상기 금속 케이스는
상기 유전체 기판의 상부면에 결합되는 상단 금속 케이스; 및
상기 유전체 기판의 하부면에 결합되는 하단 금속 케이스; 를 구비하고,
상기 상단 금속 케이스 및 상기 하단 금속 케이스에는 상기 유전체 기판을 통해 전송되는 신호가 외부로 방사되는 것을 차단하기 위해 상기 유전체 기판과 기설정된 간격으로 복수개의 비아가 형성되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 수신기를 위한 2중 전이 구조.The metal case according to claim 1, wherein the metal case
An upper metal case coupled to an upper surface of the dielectric substrate; And
A lower metal case coupled to a lower surface of the dielectric substrate; And,
Wherein the upper metal case and the lower metal case are formed with a plurality of vias at predetermined intervals with respect to the dielectric substrate in order to prevent a signal transmitted through the dielectric substrate from being radiated to the outside. Double transition structure.
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