KR19990025957A - 단일평면 매직-t - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일평면 매직-T에 관한 것으로, 특히, 기판의 단일평면상에 에칭되어 있는 슬롯선로인 λg/4 공진부(100)와; 상기 λg/4 공진부(100)의 일측면에 수직으로 연장되는 슬롯선로인 제 1 선로(210)와, 상기 제 1 선로(210)보다 얇게 연장되는 슬롯선로인 제 2 선로(220)와, 상기 제 2 선로(230)보다 얇게 연장되는 슬롯선로인 제 3 선로(230)로 구성되는 E-평면 입력단(200)과; 상기 λg/4 공진부(100)와 E-평면 입력단(200)의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로인 제 1 출력단(300)과; 상기 제 1 출력단(300)의 반대편에 에칭되어, 상기 λg/4 공진부(100)와 E-평면 입력단(200)의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로인 제 2 출력단(400)과; 상기 E-평면 입력단(200) 반대편 λg/4 공진부(100) 일측면에 연장되어 있는 CPW 선로인 H-평면 입력단(500)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 CPW 선로를 T-분기하면 동위상으로 신호가 분리되고, 슬롯선로를 T-분기하면 역위상으로 신호가 분리되는 것을 이용하여, CPW 선로의 T-분기와 슬롯선로의 T-분기를 결합시킨 후, 기판의 단일 평면상에 에칭시킴으로써, 접지면을 연결하기 위한 비어-홀의 공정이 필요없기 때문에, MMIC 회로를 제작함에 있어서 제작이 간단해질 뿐만 아니라, 제작비용도 절감되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 매직-T(Magic-T)에 관한 것으로, 특히, CPW(Coplanar Waveguide) 선로의 T-분기와 슬롯선로(SLOTLINE)의 T-분기를 결합하여 기판의 단일 평면상에 에칭(Aging)시킨 단일평면 매직-T에 관한 것이다.
주지하다시피, 마이크로파 회로는 마이크로파 신호를 원하는 곳에 전송하기 위하여 다양한 방법으로 연결된 마이크로파 소자로 구성되어 있는데, 2개 이상의 마이크로파 소자를 상호 연결하는 것은 마이크로파 접합이라고 하며, E-평면 T, H-평면 T, 매직 T와 같은 T형 도파관과 하이브리드 링(Hybrid ring), 방향성 결합기, 서쿨레이터 등과 같은 마이크로파 접합소자가 사용된다.
그리고, 매직-T는 여러 가지 마이크로파 회로에서 사용되는 소자로써, 특히 평형 주파수 혼합기나 평형 변조기 등에서 사용되고 있다.
종래 준평면의 마이크로스트립(MICROSTRIP)형 매직-T는 도 1 에 도시한 바와 같이, 기판의 전면(10)에 에칭되어 있는 슬롯선로(11)와; 기판의 후면(20)에 에칭되어 있는 마이크로스트립 선로(21)와; 상기 기판 전면(10)에 에칭되어 있는 슬롯선로(11)와 기판 후면(20)에 에칭되어 있는 마이크로스트립 선로(21)간의 접지를 연결하기 위해 뚫려 있는 홀(Hole)인 비어-홀(Via-hole)(30)로 구성된다.
그러나, 상기와 같은 종래 준평면의 마이크로스트립형 매직-T는 기판의 양쪽면을 사용하고, 기판을 2층으로 적층해야 하며, 기판의 전면에 에칭되어 있는 슬롯선로와 기판의 후면에 에칭되어 있는 마이크로스트립 선로의 접지면을 연결하기 위한 비어-홀이 필요하기 때문에, MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 회로를 제작함에 있어서 비어-홀의 공정이 필요함으로 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 도파관으로 제작된 매직-T는 도파관의 E면 결합과 H면 결합을 사용하여 제작하였는데, 도파관으로 제작된 매직-T는 도파관 회로에만 사용할 수 있음으로 사용이 제한될 뿐만 아니라, 무겁기 때문에 마이크로파 회로에서는 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, CPW 선로를 T-분기하면 동위상으로 신호가 분리되고, 슬롯선로를 T-분기하면 역위상으로 신호가 분리되는 것을 이용하여, CPW 선로의 T-분기와 슬롯선로의 T-분기를 결합시킨 후, 기판의 단일 평면상에 에칭시키는 단일평면 매직-T를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 단일평면 매직-T는, 기판의 단일평면상에 에칭되어 있는 슬롯선로인 λg/4 공진부와; 상기 λg/4 공진부의 일측면에 수직으로 연장되어 있는 슬롯선로인 제 1 선로와, 상기 제 1 선로보다 얇게 연장되는 슬롯선로인 제 2 선로와, 상기 제 2 선로보다 얇게 연장되는 슬롯선로인 제 3 선로로 구성되는 E-평면 입력단과; 상기 λg/4 공진부와 E-평면 입력단의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로인 제 1 출력단과; 상기 제 1 출력단의 반대편에 에칭되어, 상기 λg/4 공진부와 E-평면 입력단의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로인 제 2 출력단과; 상기 E-평면 입력단 반대편 λg/4 공진부 일측면에 연장되는 CPW 선로인 H-평면 입력단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래 준평면의 마이크로스트립형 매직-T의 구성을 나타낸 도면,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일평면 매직-T의 구성을 나타낸 도 면,
도 3a 는 슬롯선로를 나타낸 단면도,
도 3b 는 슬롯선로의 전자계 분포를 나타낸 도면
도 4a 는 CPW 선로를 나타낸 단면도,
도 4b 는 CPW 선로의 전자계 분포를 나타낸 도면
도 5a 는 단일평면 T-결합의 역위상 T-결합을 나타낸 도면,
도 5b 는 도 5a 에 따른 역위상 T-결합의 등가회로를 나타낸 회로도,
도 5c 는 단일평면 T-결합의 동위상 T-결합을 나타낸 도면,
도 5d 는 도 5c 에 따른 동위상 T-결합의 등가회로를 나타낸 회로도,
도 6 은 E-평면 입력단과 제 1 출력단간의 삽입손실 측정값을 나타낸 파형 도,
도 7 은 E-평면 입력단과 제 2 출력단간의 삽입손실 측정값을 나타낸 파형 도,
도 8 은 H-평면 입력단과 제 1 출력단간의 삽입손실 측정값을 나타낸 파형 도,
도 9 는 H-평면 입력단과 제 2 출력단간의 삽입손실 측정값을 나타낸 파형 도,
도 10 은 E-평면 입력단과 H-평면 입력단간의 격리도 측정값을 나타낸 파형 도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 전면 11 : 슬롯선로
20 : 후면 21 : 마이크로스트립 선로
30 : 비어홀 100 : λg/4 공진부
200 : E-평면 입력단 210 : 제 1 선로
220 : 제 2 선로 230 : 제 3 선로
300 : 제 1 출력단 400 : 제 2 출력단
500 : H-평면 입력단
이하, 상술한 내용을 본 발명에 따른 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 2 에 도시한 바와 같이, 상기 λg/4 공진부(100)는 슬롯선로이고, 상기 E-평면 입력단(200)은 상기 λg/4 공진부(100)의 일측면에 수직으로 연장되어 있는 슬롯선로인 제 1 선로(210)와, 상기 제 1 선로(210)보다 얇게 연장되어 있는 슬롯선로인 제 2 선로(220)와, 상기 제 2 선로(230)보다 얇게 연장되어 있는 슬롯선로인 제 3 선로(230)로 구성되어 있으며, 상기 제 1 출력단(300)은 상기 λg/4 공진부(100)와 E-평면 입력단(200)의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로이고, 상기 제 2 출력단(400)은 상기 제 1 출력단(300)의 반대편에 에칭되어, 상기 λg/4 공진부(100)와 E-평면 입력단(200)의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되어 있0는 CPW 선로이며, 상기 H-평면 입력단(500)은 상기 E-평면 입력단(200) 반대편 λg/4 공진부(100) 일측면에 연장되어 있는 CPW 선로이고, 매직-T는 기판의 단일평면상에 에칭됨으로써 본 실시예를 구성한다.
이하, 상기와 같이 구성된 단일평면 매직-T의 동작과정을 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 λg/4 공진부(100) 및 제 1 선로(210), 제 2 선로(220), 제 3 선로(230)로 구성되어 있는 E-평면 입력단(200)은 슬롯선로를 사용하였고, 제 1 출력단(300), 제 2 출력단(400) 및 H-평면 입력단(500)은 CPW 선로를 사용하였다.
상기에서 슬롯선로는 도 3a 에 도시한 바와 같이, 신호가 기판에 나있는 슬롯을 따라 전파되며, 슬롯선로의 특성 임피던스는 슬롯의 폭(W), 기판의 두께(h), 기판의 비유전율(εr) 등에 의해 결정되고, 슬롯선로의 전자계 분포는 도 3b 에 도시한 바와 같다.
한편, CPW 선로는 도 4a 에 도시한 바와 같이, 주선로의 양쪽면에 접지면이 있고, 선로의 특성 임피던스는 중심 스트립의 폭(S), 중심 스트립과 접지면과의 간격(W), 기판의 두께(h), 기판의 유전율(εr) 등의 변수에 의해 결정되며, CPW 선로의 전자계 분포는 도 4b 에 도시한 바와 같다.
이 때, 단일평면 매직-T를 구현하기 위하여, 상기 슬롯선로와 CPW 선로를 T-분기하여 다시 결합하는 방식을 취하였는데, 단일평면 T-결합은 CPW 선로와 슬롯선로의 결합방법에 따라 역위상 T-결합 및 동위상 T-결합의 두가지 T-결합이 가능하며, 이것은 하이브리드 및 평형(Balanced) 회로의 제작에 매우 유리한 이점으로 작용하게 된다.
따라서, 도 5a 에 도시한 바와 같이,입력 전송선로가 슬롯선로일 경우에는 역위상으로 T-분기되고, 도 5c 에 도시한 바와 같이, 입력 전송선로가 CPW 선로일 경우에는 동위상으로 T-분기되며, 역위상으로 T-분기되는 등가회로는 도 5b 에, 동위상으로 T-분기되는 등가회로는 도 5d 에 도시하였다.
상기의 두가지 T-결합을 사용하여 도 2 에 도시한 바와 같이, 상기 λg/4 공진부(100)의 일측면에 제 1 선로(210), 제 2 선로(220) 및 제 3 선로(230)로 구성된 상기 E-평면 입력단(200)을 연결시키고, 상기 λg/4 공진부(100)와 E-평면 입력단(200)의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 상기 제 1 출력단(300)을 연결시키며, 상기 제 1 출력단(300)의 반대편에 에칭되어, 상기 λg/4 공진부(100)와 E-평면 입력단(200)의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 상기 제 2 출력단(400)을 연결시키고, 상기 E-평면 입력단(200) 반대편 λg/4 공진부(100) 일측면에 상기 H-평면 입력단(500)을 연결시킨 매직-T를 구현할 수 있는 것이다.
그리고, 슬롯선로로 부터의 입력인 E-평면 입력은 도 6, 도 7 에 도시한 바와 같이, 제 1 출력단(300) 및 제 2 출력단(400)에서 역위상으로 분기되어 각각-3dB씩 출력되고, CPW 선로로 부터의 입력인 H-평면 입력은 도 8, 도 9 에 도시한 바와 같이, 제 1 출력단(300) 및 제 2 출력단(400)에서 동위상으로 분기되어 각각 -3dB씩 출력된다.
또한, 단일구조 매직-T는 우모드(Even-mode)와 기모드(Odd-mode)의 선로 특성과 결합된 슬롯라인 직교모드의 비결합 특성 때문에 도 10 에 도시한 바와 같이, E-평면 입력과 H-평면 입력간 -34.5dB의 매우 높은 격리도(Isolation)를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 E-평면 입력단(200)은 T-결합에서 최대 전력이 전달되기 위해 입력 슬롯선로의 특성 임피던스가 상기 λg/4 공진부(100)의 2배가 되어야 하고, 상기 H-평면 입력단(500)은 T-결합에서 최대 전력이 전달되기 위해 입력 CPW 선로의 특성 임피던스가 상기 λg/4 공진부(100)의 1/2배가 되어야 한다.
| H-평면 입력신호 | E-평면 입력신호 | ||
| 크기오차 | 위상오차 | 크기오차 | 위상오차 |
| 0.2db | 0.8° | 0.27db | 0.04° |
한편, 단일평면 매직-T의 크기균형과 위상균형을 VNA(Vector Network Analyzer)로 측정하였는데, 측정한 결과는 상기 (표 1)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 출력단(300) 및 제 2 출력단(400)에서 H-평면 입력은 0.2dB의 크기 오차와 0.8°의 위상 오차를 가지며, 상기 제 1 출력단(300) 및 제 2 출력단(400)에서 E-평면 입력은 0.27dB의 크기 오차와 0.04°의 위상 오차를 가진다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 단일평면 매직-T는, CPW 선로를 T-분기하면 동위상으로 신호가 분리되고, 슬롯선로를 T-분기하면 역위상으로 신호가 분리되는 것을 이용하여, CPW 선로의 T-분기와 슬롯선로의 T-분기를 결합시킨 후, 기판의 단일 평면상에 에칭시킴으로써, 접지면을 연결하기 위한 비어-홀의 공정이 필요없기 때문에, MMIC 회로를 제작함에 있어서 제작이 간단해질 뿐만 아니라, 제작비용도 절감되며, 회로소자의 직병렬 연결이 용이하고, 기판이 얇아지는 효과가 있다.
Claims (2)
- 기판의 단일평면상에 에칭되어 있는 슬롯선로인 λg/4 공진부와; 상기 λg/4 공진부의 일측면에 수직으로 연장되어 있는 슬롯선로인 제 1 선로와, 상기 제 1 선로보다 얇게 연장되는 슬롯선로인 제 2 선로와, 상기 제 2 선로보다 얇게 연장되는 슬롯선로인 제 3 선로로 구성되는 E-평면 입력단과; 상기 λg/4 공진부와 E-평면 입력단의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로인 제 1 출력단과; 상기 제 1 출력단의 반대편에 에칭되어, 상기 λg/4 공진부와 E-평면 입력단의 일측면 접점부 모서리에 소정각도로 테이퍼지다가 수직으로 연장되는 CPW 선로인 제 2 출력단과; 상기 E-평면 입력단 반대편 λg/4 공진부 일측면에 연장되는 CPW 선로인 H-평면 입력단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단일평면 매직-T.
- 제 1 항에 있어서, 상기 E-평면 입력단(200)은 T-결합에서 최대 전력이 전달되기 위해 입력 슬롯선로의 특성 임피던스가 상기 λg/4 공진부(100)의 2배가 되어야 하고, 상기 H-평면 입력단(500)은 T-결합에서 최대 전력이 전달되기 위해 입력 CPW 선로의 특성 임피던스가 상기 λg/4 공진부(100)의 1/2배가 되어야 하는 것을 특징으로 하는 단일평면 매직-T.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970047838A KR19990025957A (ko) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 단일평면 매직-t |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970047838A KR19990025957A (ko) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 단일평면 매직-t |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990025957A true KR19990025957A (ko) | 1999-04-06 |
Family
ID=66043498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970047838A KR19990025957A (ko) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 단일평면 매직-t |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990025957A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100543437B1 (ko) * | 2001-03-15 | 2006-01-23 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 무선 주파수 증폭기, 무선 주파수 모듈, 그리고 통신 장치 |
-
1997
- 1997-09-19 KR KR1019970047838A patent/KR19990025957A/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100543437B1 (ko) * | 2001-03-15 | 2006-01-23 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 무선 주파수 증폭기, 무선 주파수 모듈, 그리고 통신 장치 |
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