KR19980035337A - 고주파 전력 증폭회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모듈 사이즈를 축소하면서도 고주파 쵸크코일의 전기적길이를 튜닝할 수 있는 고주파 전력 증폭회로에 관한 것으로, 입력매칭회로부와 출력매칭회로부 및 직류전원인가단에 구비되는 고주파쵸크코일과 증폭소자로 이루어지는 고주파 전력 증폭회로에 있어서, 상기 고주파쵸크코일은 회로기판의 부품장착층에 스트립라인과, 회로기판의 그라운드층에 형성되는 스트립라인을 형성하고, 상기 부품장착층에 형성된 스트립라인과 상기 그라운드층에 형성되는 스트립라인을 유전체에 형성된 관통홀을 통해 연결하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

고주파 전력 증폭회로

본 발명은 고주파 전력 증폭회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모듈 사이즈를 축소하면서도 고주파 쵸크의 전기적길이를 튜닝할 수 있는 고주파 전력 증폭회로에 관한 것이다.

일반적으로, 고주파 전력 증폭회로는 제 1 도에 보인 바와같이, 고주파신호입력단(RFin)에 구비되며 상기 입력츨(RFin)에서 출력측(RFout)을 보았을 때 임피던스의 공액값을 같게하여 신호손실을 최소화시키기 위한 입력매칭부(11)와, 상기 입력매칭회로(11)를 통해 입력된 신호를 증폭하는 증폭트랜지스터(즉, 전계효과트랜지스터(FET : Feild Effect Transister))(Q1)를 구비하고, 상기 증폭트랜지스터(Q1)의 출력측에는 본 고주파전력증폭기의 출력측과 그 출력측에 연결되는 기능부(도시생략)와의 임피던스 공액값을 일치시키기 위한 출력매칭부(12)와, 상기 증폭트랜지스터(Q1)에 의한 전력증폭율을 결정하는 DC전압입력측과 상기 증폭트랜지스터(Q1)사이에 구비되어 고주파신호가 DC인가단으로 빠져나가는 것을 차단하는 고주파쵸크코일(13)로 이루어진다.

그런데, 종래에는 상기 고주파쵸크코일(13)을 회로기판상에 λg/4(λg는 스트립라인의 전기적길이를 말하는 것으로써,이다. 여기에서, λ는 파장이고 ε_r은 유전율이다)길이의 마이크로스트립라인을 인쇄함으로써 구현하거나, 상기 길이 λg/4에 상응하는 용량값의 칩코일(CHIP COIL)을 사용하였다.

그런데, 상기와 같이 고주파쵸크코일을 구성하면 상기 마이크로 스트립라인이나 칩코일의 큰 면적을 차지하게 되어 고주파전력증폭모듈을 소형화하는 막대한 장애를 가져오며 칩코일을 사용할 경우, 생산비가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 또 다른 방법으로써 회로기판의 부품장착면의 반대면, 즉 그라운드상에 스트립라인을 인쇄한 후, 회로기판에 관통홀(VIA HOLE)을 뚫어 상기 스트립라인과 부품장착면상에 구성된 회로를 연결하기도 하였는데, 이렇게 구성하면, 고주파쵸크코일이 그라운드상에 구현되므로, 모듈사이즈는 축소시킬 수 있으나 상기 고주파쵸크와 전력증폭회로와를 연결하기 위한 관통홀(VIA HOLE)의 영향으로 고주파쵸크의 전기적길이가 정확하게 구현될 수 없으며, 이로 인하여 튜닝이 불가능하고 고주파신호의 손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 RF쵸크코일의 일부분은 그라운드상에 구현하고 나머지 부분은 회로기판의 부품장착면상에 구현하여 상기 두부분을 관통홀을 이용 연결하여 모듈의 크기를 축소시킬 수 있으면서 RF쵸크코일의 전기적길이를 튜닝하여 신호손실을 최소화시키는 고주파 전력 증폭회로를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 고주파 전력 증폭회로를 도시한 회로도이다.

도 2는 본 발명에 의한 고주파 전력 증폭회로를 도시한 회로도이다.

도 3은 본 발명에 의한 고주파전력증폭회로가 실제 구현된 기판의 층구조를 보이는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 입력매칭부22 : 출력매칭부

23 : 고주파쵸크코일231, 232 : 스트립라인

233 : 관통홀(VIA HOLE)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 목적을 이루기위한 기술적인 수단으로써, 입력매칭회로부와 출력매칭회로부 및 직류전원인가단에 구비되는 고주파쵸크코일과 증폭소자로 이루어지는 고주파 전력 증폭회로에 있어서,

상기 고주파쵸크코일은 회로기판의 부품장착층에 스트립라인과, 회로기판의 그라운드층에 형성되는 스트립라인을 형성하고, 상기 부품장착층에 형성된 스트립라인과 상기 그라운드층에 형성되는 스트립라인을 유전체에 형성된 관통홀을 통해 연결함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 구성 및 작용을 설명한다.

제 2 도는 본 발명에 의한 고주파 전력 증폭회로를 보이는 회로구성도로써, 고주파신호입력단(RFin)을 캐패시터(C1) 및 입력매칭회로(21)를 통해 증폭트랜지스터(Q1)의 게이트에 연결하고, 상기 증폭트랜지스터(Q1)의 출력측은 회로기판의 부품장착면상에 인쇄된 스트립라인(231)과 상기 스트립라인(231)에 관통홀(232)을 통해 연결되며 회로기판의 그라운드면상에 인쇄되는 스트립라인(232)으로 이루어지는 고주파쵸크(RFC)를 통해 DC인가단에 연결됨과 동시에 출력매칭회로(22) 및 캐패시터(C2)를 통해 고주파출력단(RFout)에 연결되도록 구성한다.

제 3 도는 본 발명에 의한 고주파쵸크를 구비한 고주파 전력 증폭 모듈의 단면도로써, 유전율 ε_r1의 유전체로 이루어진 회로기판(31)의 부품장착면(32)에 상에 고주파쵸크코일의 일부분(231)을 인쇄하고, 상기 회로기판(31)의 그라운드면(33)상에 고주파쵸크코일의 일부분(232)을 인쇄하고, 상기 그라운드면(33)상에 인쇄된 스트립라인(232)은 유전율 ε_r2의 절연막(36)으로 둘러싸고, 상기 스트립라인(232)위에 금속으로 하부면(35)을 형성하며, 상기 회로기판(31)의 부품장착면(32)에서 두께 d1의 자유공간이 형성되도록 상부커버(34)를 형성한다.

상기 구성에 따른 작용은 다음과 같이 이루어진다.

제 2 도에서, 기본적으로, 입력단(RFin)으로 인가되는 고주파신호는 캐패시터(C1) 및 입력매칭부(21)를 통해 증폭트랜지스터(Q1)의 게이트로 인가되고, 고주파쵸크코일(23)를 통해 인가되는 직류값에 의하여 소정레벨로 증폭된 후 출력매칭부(22) 및 캐패시터(C2)를 통해 출력된다.

상기에서, 입력매칭부(21)와 출력매칭부(22)는 상기 증폭되는 고주파신호의 손실이 최저가 되도록 고주파증폭회로와 입출력단(RFin), (RFout)의 임피던스를 매칭시키는 것이다.

또한, 상기 고주파쵸크코일(23)도 고주파신호가 DC인가단측으로 흐르는 것을 막아 신호손실을 최저화시킨다.

상기에서, 고주파쵸크코일(23)는 전기적길이 λg/4를 갖는 스트립라인으로 이루어지는데, 상기 스트립라인의 일부분(231)은 회로기판(도시생략)의 부품장착면상에 인쇄되어 있고, 나머지 부분(232)은 회로기판의 그라운드면상에 인쇄된다.

여기에서, 상기 회로기판의 그라운드면상에 인쇄되는 스트립라인(232)의 길이는 고주파증폭모듈구성시의 요구되는 크기에 맞도록 조절가능하며, 전체 길이(λg=λ/4)중 상기 그라운드면상에 인쇄되는 스트립라인(232)의 길이의 비중이 커질수록 고주파증폭모듈의 전체 사이즈는 더 축소될 수 있다.

그리고, 상기 회로기판의 부품장착면상에 인쇄되는 스트립라인(231)은 기판상에 인쇄된 후에, 필요에 따라 그 길이를 조절할 수 있으므로, 부품장착면상의 스트립라인(231)과 그라운드면상의 스트립라인(232)을 관통홀(233)을 통해 연결한 후, 상기 관통홀(233)의 영향으로 정확한 튜닝이 이루어지지 않을 때, 부품장착면상에 인쇄된 스트립라인(231)의 길이를 조정하여 튜닝을 정확하게 맞춘다.

예를들어, 가장 단순한 방법으로, 상기 부품장착면상에 인쇄된 스트립라인(231)을 칼등으로 끊거나 하여 작업자가 길이를 줄일 수 있는 것이다.

제 3 도에서 도시한 바와같이, 유전율이 ε_r1인 두께 d2의 유전체와 상기 유전체(31)의 한 면에는 부품장착용의 금속(도체)면(32)이 형성되어 있고, 반대면에는 그라운드용의 금속(도체)면(33)이 형성된다. 그리고, 상기 부품장착용 금속면(32)상에는 고주파증폭회로를 이루도록 부품이 배열장착되어 있으며, 또한 고주파쵸크(23)의 일부분인 소정 길이의 스트립라인(231)이 인쇄되어 있다. 그리고, 상기 그라운드용 금속면(33)에는 고주파쵸크(23)를 이루는 스트립라인(232)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 스트립라인(232)의 둘레에는 그라운드 금속층(33) 및 하부면(35)와 스트립라인(232)을 절연시키는 유전율이 ε_r2인 절연막(36)이 형성되어 있다.

상기 절연막(36)은 일종의 솔다레지스터로써 일반적으로 기판상에 글자를 마킹하기 위하여 사용되는 실크(SILK)를 이용한다.

여기에서, 유전체(31)의 두께 d2보다는 부품장착용 금속면(32)과 상부커버(34)와의 거리, 즉, 부품장착용 금속면(32)과 상부커버(34)사이에 있는 자유공간의 두께 d1가 크고, 상기 유전체(31)의 두께 d2보다는 그라운드 금속면(33)과 하부면(35)사이에 형성되는 자유공간층의 두께, d3가 작으며, 특히 상기 그라운드 금속면(33)과 하부면(35)사이의 자유공간층의 두께 d3가 아주 작은 값이라면, 그라운드 금속면(33)에 형성되어 있는 고주파쵸크코일의 일부분(232)는 하부면(35)를 그라운드층으로 하고, 유전체의 두께가 d2이며, 그 유전체의 유전율은 ε_r인 기판상에 형성된 고주파쵸크코일과 같은 형태가 되며, 여기에서, 유전체의 두께 d2가 아주 작은 값이므로, 그라운드 금속면(33)에 형성된 고주파쵸크코일(232)은 부품장착 금속면(32)상에 형성된 고주파쵸크코일(231)에 비하여 상대적으로 짧은 물리적 길이를 갖게된다.

이와 같이, 본 발명은 고주파쵸크코일의 일부분은 회로기판의 부품장착면상에 형성하고, 나머지 부분은 회로기판의 그라운드층에 형성한 후 관통홀로 연결함으로써 고주파증폭모듈의 사이즈를 줄일 수 있음과 동시에, 부품장착면상에 형성된 고주파 쵸크코일의 길이를 조절함으로써 상기 관통홀의 영향으로 달라진 고주파쵸크코일의 전기적길이 λg를 조정하는 효과가 있으며, 그로인하여 고주파증폭모듈의 신호손실을 최저화시킬 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 입력매칭회로부와 출력매칭회로부 및 직류전원인가단에 구비되는 고주파쵸크코일과 증폭소자로 이루어지는 고주파 전력 증폭회로에 있어서,

   상기 고주파쵸크코일은

   회로기판의 부품장착층에 스트립라인과, 회로기판의 그라운드층에 형성되는 스트립라인을 형성하고, 상기 부품장착층에 형성된 스트립라인과 상기 그라운드층에 형성되는 스트립라인을 유전체에 형성된 관통홀을 통해 연결함을 특징으로 하는 고주파 전력 증폭회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회로기판의 부품장착층에 형성된 스트립라인은 길이조정이 가능함을 특징으로 하는 고주파전력증폭회로.