KR19990030747A - Micro Strip Bandpass Filters - Google Patents
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Abstract
개시된 대역 통과 필터는 휴대용 전화기, GPS 및 PCS 분야를 비롯하여 각종 휴대용 이동 통신 분야에서 특정 대역의 초고주파 신호를 대역 필터링하는 데 사용되는 것이다.The disclosed band pass filter is used for band filtering a very high frequency signal of a specific band in various portable mobile communication fields, including portable telephone, GPS and PCS fields.
본 발명은 유전체 기판의 하부면은 접지되고, 전자기적으로 개방되어 있는 상부면은 복수의 마이크로 스트립 공진기가 세로 방향으로 길게 단락되어 배열됨과 아울러 마이크로 스트립 공진기에 대역 주파수에 따른 크기 및 모양의 횡단 홈을 형성하여 원하는 주파수를 대역 필터링하는 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 제공하는 것으로 제작이 쉽고, 다른 수동 초고주파 소자 및 능동 초고주파 소자와 쉽게 집적되는 평판형 전송선로 중의 하나인 마이크로 스트립 라인을 이용하며, 크기가 작고, 대폭 효율이 3% 이하로 협대역 통과 특성을 갖는다.According to the present invention, the lower surface of the dielectric substrate is grounded, and the upper surface, which is electromagnetically open, is arranged with a plurality of micro strip resonators longitudinally short-circuited and a cross groove having a size and shape according to a band frequency in the micro strip resonator. It is easy to manufacture by providing a microstrip bandpass filter that band-filters the desired frequency by using the microstrip line, which is one of the planar transmission lines that are easily integrated with other passive microwave devices and active microwave devices. It is small and has a narrow bandpass characteristic of significantly less than 3%.
Description
본 발명은 휴대용 전화기, GPS(Global Position System) 및 PCS(Personal Communication System) 분야를 비롯하여 각종 휴대용 이동 통신 분야에 사용되는 마이크로 스트립 대역 통과 필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to microstrip band pass filters used in various portable mobile communication fields, including portable telephones, global position systems (GPS) and personal communication systems (PCS).
고도 정보화 사회에서 필수적인 정보 통신 분야의 발전은 전세계적으로 확산되고 있고, 이에 따라 정보 통신 분야에 관련돈 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.The development of the information and communication field, which is essential in the highly information society, is spreading all over the world, and accordingly, research and development related to the information and communication field are actively progressing.
특히 정보 통신 중에서 이동 통신 분야는 시장이 넓을 뿐만 아니라 연구 개발도 빠르게 진척되고 있는 실정으로서 전세계 각국에서 이동 통신 분야에 적극적으로 참여하고 있고, 그 수요가 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.In particular, the mobile communication field in the information and communication is not only wide market, but also the research and development is rapidly progressing, and is actively participating in the mobile communication field in various countries around the world, the demand is expected to increase significantly.
이동 통신 기기의 시스템을 구성하는 RF(Radio Frequency) 부품으로는 전력증폭기, 저잡음 증폭기, 전압제어 발진기, 온도보상 수정 발진기, 고주파 필터 및 혼합기 등을 비롯하여 여러 부품이 있다.Radio Frequency (RF) components that make up a system of mobile communication devices include power amplifiers, low noise amplifiers, voltage controlled oscillators, temperature compensation crystal oscillators, high frequency filters, and mixers.
이들 부품 중에서 유전체 공진기를 이용한 고주파 필터의 연구 개발은 1980년대에 와서 고유전율 및 온도 특성이 뛰어난 재료가 개발되어 이동 통신 기기의 분야에 응용이 가능하게 되었고, 현재는 미국의 모토롤라사와 일본의 무리타사 및 마쯔시다사가 세계 시장을 대부분을 장악하고 있다.Among these components, research and development of high frequency filter using dielectric resonator has been developed in the 1980s, and materials with excellent high dielectric constant and temperature characteristics have been applied to the field of mobile communication devices. Currently, Motorola Inc. in USA and Murata Inc. in Japan And Matsushida Corporation dominate most of the world market.
한편, 이동 통신용 부품의 소형화 및 경량화가 지속됨에 따라 고유전율과 저손실을 갖는 세라믹 유전체가 개발되고, 부품 제조 기술의 향상으로 고주파 필터의 부피 및 무게가 지속적으로 작아지고 있다.On the other hand, as miniaturization and light weight of mobile communication components continue, a ceramic dielectric having high dielectric constant and low loss is developed, and the volume and weight of the high frequency filter are continuously reduced due to the improvement of component manufacturing technology.
실제로 일본의 무라타사의 경우에는 유전율이 높은 재료로 공진기를 제작함은 물론 주변 회로 설계의 기술 개발로 인하여 필터를 소형화하고 있다.In fact, Murata, Japan, has been making miniaturized filters by developing resonators with materials with high dielectric constants and developing peripheral circuit designs.
일반적으로 고주파용 유전체 공진기의 길이는 유전율의 제곱근에 반비례하므로 필터를 소형화하기 위해서는 고유전율을 가지는 재료를 사용하여야 한다.In general, since the length of the high frequency dielectric resonator is inversely proportional to the square root of the dielectric constant, a material having a high dielectric constant should be used to downsize the filter.
또한, 이와 동시에 우수한 필터 특성을 갖기 위하여 높은 Q값과 공진 주파수의 온도 변화가 적은 것이 필요하다.At the same time, it is necessary to have a high Q value and a small temperature change of the resonance frequency in order to have excellent filter characteristics.
반면에 초고주파용 필터(Microwave Filter)는 마이크로 스트립 선로(Micro strip Line)를 이용하여 제작되고, 더욱 소형화되고, 경량이며, 가격이 저렴한 소자로 개발되고 있어 그 수요가 증가하고 있다.Microwave filters, on the other hand, are manufactured using micro strip lines, and are being developed into smaller, lighter, and less expensive devices, and demand thereof is increasing.
초고주파용 필터는 통과 대역내 주파수에서의 전송 및 차단 대역에서의 감쇠에 의해 초고주파 시스템의 주파수 응답을 제어하는데 사용되는 2포트의 회로이다.Microwave filters are two-port circuits used to control the frequency response of a microwave system by transmission in the passband frequency and attenuation in the cutoff band.
전형적인 초고주파 필터로는 시스템의 요구 조건에 따라 저역 통과 필터(Low Pass Filter), 고역 통과 필터(High Pass Filter), 대역 통과 필터(Band Pass Filter) 및 대역 차단 필터(Band Stop Filter)가 있다.Typical microwave filters include low pass filters, high pass filters, band pass filters, and band stop filters, depending on the requirements of the system.
이러한 초고주파 필터의 응용은 실제로 초고주파 통신이나 레이더 또는 시험 시스템이나 측정 시스템에서도 찾아볼 수 있다.Applications of these microwave filters can also be found in microwave communication, radar, test systems or measurement systems.
평판 전송선로는 초고주파 회로의 설계에 있어서 기본적인 수동소자이고, 가장 중요한 구조의 하나인 마이크로 스트립 선로는 능동소자에 쉽게 접속 및 제작할 수 있으므로 초고주파 집적소자의 설계(Microwave Integrated Circuits Design)에 광범위하게 사용된다.Flat-panel transmission lines are the basic passive elements in the design of microwave circuits, and microstrip lines, one of the most important structures, can be easily connected and fabricated in active devices, so they are widely used in the design of microwave integrated circuits. .
제2차 세계대전 중 안테나 시스템의 전력 분배회로를 생산하는데 사용되었던 스트립 선로와 유사한 평판 스트립 동축선로 형태로 최초의 평판 전송선로가 R.M.Barrett에 의하여 개발되었다.The first flat transmission lines were developed by R.M.Barrett in the form of flat strip coaxial lines, similar to the strip lines used to produce power distribution circuits for antenna systems during World War II.
이는 H. Howe. Jr에 의해서서 보고되었으며, H. Wheeler는 두 개의 평평한 동일 평면 스트립으로 1936년에 평판 전송선로를 만들었다.This is H. Howe. Reported by Jr, H. Wheeler built a flat transmission line in 1936 with two flat coplanar strips.
그러나 1950년대까지는 평판 전송선로에 대한 적극적인 개발이 이루어지지 않았다.However, active development of flat transmission lines was not made until the 1950s.
스트립 선로의 특성에 관한 중요한 이론적 연구는 S. Chohb 등에 의하여 수행되었고, 곧 이어 결합기, 하이브리드, 필터, 안테나 및 기타의 부품들이 스트립 선로로 구성되었다.An important theoretical study on the characteristics of the strip line was carried out by S. Chohb et al., Followed by couplers, hybrids, filters, antennas and other components of the strip line.
마이크로 스트립 선로는 ITT(International Telephone and Telegraph corporation) 연구소에서 1952년엔 개발되었다.Microstrip lines were developed in 1952 at the International Telephone and Telegraph Corporation (ITT) Laboratory.
최초의 마이크로 스트립 선로는 상당히 두꺼운 유전체 기판을 사용한 것으로 별로 실용화되지 않았다.The first microstrip lines used very thick dielectric substrates and were not very practical.
그러나 1960년대에는 기판이 얇은 것이 만들어지면서 현재에는 많이 사용되고 있다.In the 1960s, however, thinner substrates were used and are now widely used.
초고주파 필터 이론은 제2차 세계대전 이전부터 Mason, Sykes, Darlington, Fano, Lawson 및 Richard 들에 의해서 시작되었고, 1930년말에는 초고주파 필터의 설계에 영상 파라미터법((Image Parameter Method)이 개발되어 적용되었으며, 오늘날 대부분의 필터설계는 회로 합성기법으로 근거로 하는 삽입 손실법(Insertion Loss Method)에 의하여 설계되고 있다.Ultra high frequency filter theory was started by Mason, Sykes, Darlington, Fano, Lawson and Richard before World War II.In late 1930, the image parameter method was developed and applied to the design of high frequency filter. Today, most filter designs are designed by the Insertion Loss Method, which is based on circuit synthesis.
또한 1948년에 P. I. Richard은 분산된 전송선로를 사용한 필터에 분산 소자 필터 이론을 연관시킴으로써 초고주파 필터의 설계에 중요한 개념을 확립하였다.Also in 1948, P. I. Richard established the concept important for the design of ultra-high frequency filters by integrating the distributed element filter theory with filters using distributed transmission lines.
이는 집중소자를 전송 선로부로 변환하는데 사용되고, K.Kuroda에 의해서 전송 선로부를 사용하여 필터의 소자들을 분리하는데 사용되는 4개의 K.Kuroda 공식이 제안되었다.Four K.Kuroda formulas have been proposed, which are used to convert lumped elements into transmission line sections and are used by K. Kuroda to separate the elements of the filter using transmission line sections.
마이크로 스트립 필터의 종류로는 코멘슈레이터 선로 필터, 계단형 임피던스 필터, 결합선로 필터, 결합 공진기를 사용한 필터, 용량성 결합 공진기를 사용한 필터, 직접 결합 도파관 공동 필터, 헤어 핀(Hairpin) 필터, 인터 디지탈 필터 및 혼성 필터 등이 있다.Types of microstrip filters include commensurer line filters, stepped impedance filters, coupling line filters, filters using coupled resonators, filters using capacitive coupled resonators, direct coupled waveguide cavity filters, hairpin filters, inter Digital filters and hybrid filters.
도 1은 종래의 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 일 실시예를 보인 도면이다.1 is a view showing an embodiment of a conventional microstrip band pass filter.
여기서, 부호 1은 유전체 기판이다.Here, reference numeral 1 denotes a dielectric substrate.
상기 유전체 기판(1)의 하부면은 접지되어 있고, 상부면은 전자기적으로 개방되어 있다.The lower surface of the dielectric substrate 1 is grounded and the upper surface is electromagnetically open.
상기 유전체 기판(1)의 상부면에는 인덕턱스 성분을 가지는 복수의 마이크로 스트립 공진기(2)가 세로 방향으로 길게 단락되어 배열된다.On the upper surface of the dielectric substrate 1, a plurality of micro strip resonators 2 having an inductance component are arranged to be short-circuited in the longitudinal direction.
상기 복수의 마이크로 스트립 공진기(2)들은 커패시턴스 성분을 가지는 연결부(3)로 연결되고, 좌우 양측의 마이크로 스트립 공진기(2)에는 입력단자(4) 및 출력단자(5)가 연결되어 형성된다.The plurality of micro strip resonators 2 are connected to the connecting portion 3 having a capacitance component, and the input terminal 4 and the output terminal 5 are connected to the left and right micro strip resonators 2.
이와 같이 구성된 종래의 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 일 실시예는 입력단자(4)로 대역 필터링할 소정 주파수의 초고주파 신호가 입력된다.In one embodiment of the conventional microstrip band pass filter configured as described above, an ultrahigh frequency signal having a predetermined frequency to be band filtered is input to the input terminal 4.
그러면, 복수의 마이크로 스트립 공진기(2)의 인덕턴스 성분과 연결부(3)의 커패시턴스 성분이 공진되어 소정 주파수의 신호를 대역 통과 필터링하게 된다.Then, the inductance component of the plurality of micro strip resonators 2 and the capacitance component of the connecting portion 3 are resonated to band pass filter the signal having a predetermined frequency.
즉, 서로 단락되어 배열된 복수의 마이크로 스트립 공진기(2)들에 의하여 광대역의 대역 통과 필터링이 이루어진다.That is, broadband band pass filtering is performed by the plurality of micro strip resonators 2 arranged in a short circuit with each other.
상기 복수의 마이크로 스트립 공진기(2)들에 의하여 대역 통과 필터링된 신호는 출력단자(5)를 통해 출력된다.The band pass filtered signal by the plurality of micro strip resonators 2 is output through the output terminal 5.
이 때, 통과 대역을 벗어나는 주파수의 신호들은 마이크로 스트립 공진기(2)들에 의해 반사되어 출력단자(5)로 출력되지 않는다.At this time, signals having a frequency outside the pass band are reflected by the micro strip resonators 2 and are not output to the output terminal 5.
상기한 종래의 일 실시예는 원하는 주파수의 초고주파를 대역 필터링하기 위하여 인덕턴스 성분을 가지는 복수의 마이크로 스트립 공진기(2)와 커팬시턴스 성분을 가지는 복수의 연결부(3)를 구비해야 되므로 크기를 소형화하기가 어렵고, 이로 인하여 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 사용하는 제품의 소형화에 많은 지장을 주는 문제점이 있었다.The conventional embodiment described above requires a plurality of microstrip resonators 2 having inductance components and a plurality of connections 3 having capacitance components in order to band-filter ultra-high frequency waves of a desired frequency. Is difficult, and this causes a problem in that the miniaturization of a product using the micro strip band pass filter is problematic.
그리고 도 2는 종래의 대역 통과 필터는 다른 실시예를 보인 도면이다.2 is a view showing another embodiment of a conventional band pass filter.
여기서, 부호 11은 유전체 기판이다.Here, reference numeral 11 denotes a dielectric substrate.
상기 유전체 기판(11)의 양측에 입력 마이크로 스트립 공진기(12) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(13)가 구비됨과 아울러 입력 마이크로 스트립 공진기(12) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(13)의 사이에 중간 마이크로 스트립 공진기(14)가 구비된다.An input micro strip resonator 12 and an output micro strip resonator 13 are provided on both sides of the dielectric substrate 11, and an intermediate micro strip resonator is disposed between the input micro strip resonator 12 and the output micro strip resonator 13. 14 is provided.
그리고 상기 입력 마이크로 스트립 공진기(12) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(13)에는 입력단자(15) 및 출력단자(16)가 각기 연결되어 형성된다.An input terminal 15 and an output terminal 16 are connected to the input micro strip resonator 12 and the output micro strip resonator 13, respectively.
이와 같이 구성된 종래의 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 다른 실시예는 상기한 일 실시예와 마찬가지로 입력단자(15)를 통해 입력 마이크로 스트립 공진기(12)로 대역 필터링할 소정 주파수의 초고주파 신호가 입력된다.In another embodiment of the conventional microstrip band pass filter configured as described above, an ultra-high frequency signal of a predetermined frequency to be band filtered to the input microstrip resonator 12 is input through the input terminal 15 as in the above-described embodiment.
입력된 초고주파 신호 중에서 선택된 주파수의 초고주파 신호는 입력 마이크로 스트립 공진기(12)에서 중간 마이크로 스트립 공진기(14) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(13)를 통해 순차적으로 전달되면서 소정 주파수의 신호가 대역 필터링되고, 대역 필터링된 초고주파 신호는 출력단자(16)로 출력된다.The high frequency signal of the selected frequency among the inputted high frequency signals is sequentially transmitted from the input micro strip resonator 12 through the intermediate micro strip resonator 14 and the output micro strip resonator 13, and the signal of the predetermined frequency is band filtered. The filtered microwave signal is output to the output terminal 16.
상기한 종래의 다른 실시예는 마이크로 스트립 공진기의 수를 줄이고, 마이크로 스트립 공진기들의 사이에 연결부를 형성할 필요가 없다.The other conventional embodiment described above reduces the number of micro strip resonators and does not need to form a connection between the micro strip resonators.
그러나 원하는 초고주파를 높은 선택도로 대역 필터링하기 위해서는 입력 마이크로 스트립 공진기(12), 중간 마이크로 스트립 공진기(14) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(13)의 간격을 멀리 해야 되는 것으로서 대역 통과 필터의 크기를 줄이는 데 한계가 있었다.However, in order to band-filter the desired ultrahigh frequency with high selectivity, the distance between the input microstrip resonator 12, the intermediate microstrip resonator 14 and the output microstrip resonator 13 should be farther away. There was.
따라서 본 발명의 목적은 제작이 쉽고, 다른 수동 초고주파 소자 및 능동 초고주파 소자와 쉽게 집적되는 평판형 전송선로 중의 하나인 마이크로 스트립 라인을 이용하는 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a microstrip bandpass filter using a microstrip line which is easy to manufacture and is one of the plate-shaped transmission lines that are easily integrated with other passive microwave devices and active microwave devices.
본 발명의 다른 목적은 크기가 작고, 대폭 효율이 3% 이하로 협대역 통과 특성을 갖는 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a microstrip band pass filter having a small size and a narrow band pass characteristic with a large efficiency of 3% or less.
도 1은 종래의 대역 통과 필터의 일 실시예를 보인 평면도,1 is a plan view showing an embodiment of a conventional band pass filter,
도 2는 종래의 대역 통과 필터의 다른 실시예를 보인 평면도.Figure 2 is a plan view showing another embodiment of a conventional band pass filter.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 대역 통과 필터의 일 실시예를 보인 사시도 및 평면도,3A and 3B are a perspective view and a plan view showing one embodiment of a band pass filter of the present invention;
도 4는 본 발명의 대역 통과 필터에서 횡단 홈의 다른 실시예를 보인 평면도,4 is a plan view showing another embodiment of the cross groove in the band pass filter of the present invention,
도 5는 본 발명의 대역 통과 필터에서 횡단 홈의 또 다른 실시예를 보인 평면도,5 is a plan view showing another embodiment of a cross groove in the band pass filter of the present invention,
도 6은 본 발명의 대역 통과 필터의 동작 특성을 설명하기 위한 도면,6 is a view for explaining the operating characteristics of the band pass filter of the present invention,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 대역 통과 필터의 다른 실시예를 보인 평면도이다.7A and 7B are plan views showing another embodiment of the band pass filter of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: 유전체 기판 110: 입력단자100: dielectric substrate 110: input terminal
120: 출력단자 130: 마이크로 스트립 공진기120: output terminal 130: micro strip resonator
140: 횡단 홈140: crossing groove
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 스트립 대역 통과 필터에 따르면, 유전체 기판의 하부면은 접지되고, 전자기적으로 개방되어 있는 상부면은 복수의 마이크로 스트립 공진기가 세로 방향으로 길게 단락되어 배열됨과 아울러 마이크로 스트립 공진기에 횡단 홈을 형성한다.According to the microstrip bandpass filter of the present invention for achieving this object, the lower surface of the dielectric substrate is grounded, the upper surface which is electromagnetically open is arranged with a plurality of microstrip resonators are longitudinally short-circuited Cross grooves are formed in the microstrip resonator.
상기 횡단 홈은 여러 가지 형상으로 구성되는 것으로서, 횡단 홈의 크기 및 모양을 변형하여 원하는 주파수를 선택하는 대역 통과 필터를 제공한다.The cross grooves are configured in various shapes, and provide a band pass filter for selecting a desired frequency by modifying the size and shape of the cross grooves.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 7의 도면을 참조하여 본 발명의 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 상세히 설명한다.Hereinafter, the microstrip band pass filter of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS. 3 to 7.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 대역 통과 필터의 일 실시예를 보인 사시도 및 평면도이다.3A and 3B are a perspective view and a plan view showing one embodiment of a band pass filter of the present invention.
여기서, 부호 100은 하부면이 접지되고, 상부면은 전자기적으로 개방되어 있는 유전체 기판이다.Here, reference numeral 100 denotes a dielectric substrate having a bottom surface grounded and an top surface electromagnetically opened.
부호 110 및 120은 상기 유전체 기판(100)의 일측 및 타측에 각기 형성되는 입력단자 및 출력단다이다.Reference numerals 110 and 120 denote input terminals and output terminals respectively formed on one side and the other side of the dielectric substrate 100.
부호 130 및 140은 상기 유전체 기판(100)의 상부면에 상호간에 단락되어 세로 방향을 길게 배열되는 입력 마이크로 스트립 공진기 및 출력 마이크로 스트립 공진기이다.Reference numerals 130 and 140 denote input microstrip resonators and output microstrip resonators which are short-circuited to the upper surface of the dielectric substrate 100 and arranged in a longitudinal direction.
상기 입력 마이크로 스트립 공진기(130) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(140)는 상기 입력단자(110) 및 출력단자(120)에 각기 연결되고, 마이크로 스트립 공진기(130)(140)가 상호간에 마주 바라보는 면의 중간 부위에는 횡단 홈(150)(160)이 각기 형성된다.The input micro strip resonator 130 and the output micro strip resonator 140 are respectively connected to the input terminal 110 and the output terminal 120, and the surfaces of the micro strip resonators 130 and 140 facing each other. In the middle portion of the transverse grooves 150, 160 are respectively formed.
상기 횡단 홈(150)(160)은 여러 가지의 모양으로 형성할 수 있다.The cross grooves 150 and 160 may be formed in various shapes.
예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이 사각형으로 형성하거나, 도 4에 도시된 바와 같이 내측이 라운드되는 반장공형으로 형성하거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이 외측은 넓고, 내측은 좁은 사다리형으로 형성한다.For example, as shown in FIG. 3a, it may be formed in a quadrangular shape, as shown in FIG. 4, or may be formed in a semi-hole shape with a rounded inside, or as shown in FIG. Form.
그리고 상기한 형상 이외에도 여러 가지의 형상으로 횡단 홈(150)(160)을 형성할 수 있다.In addition to the shape described above, the cross grooves 150 and 160 may be formed in various shapes.
도 6은 본 발명의 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 다른 실시예를 보인 평면도이다.6 is a plan view showing another embodiment of the microstrip band pass filter of the present invention.
상기한 본 발명의 다른 실시예는 입력단자(110) 및 출력단자(120)에 연결된 입력 마이크로 스트립 공진기(130) 및 출력 마이크로 스트립 공진기(140)의 사이에 복수의 중간 마이크로 스트립 공진기(170)를 구비한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a plurality of intermediate micro strip resonators 170 are disposed between the input micro strip resonator 130 and the output micro strip resonator 140 connected to the input terminal 110 and the output terminal 120. Equipped.
상기 중간 마이크로 스트립 공진기(150)의 좌우 양측에는 횡단 홈(180)이 형성된다.Cross grooves 180 are formed on both left and right sides of the intermediate microstrip resonator 150.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 마이크로 스트립 대역 통과 필터 입력단자(110)로 소정 주파수의 초고주파 신호가 입력되면, 입력된 초고주파 신호는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)들을 통해 대역 필터링되고, 출력단자(120)로 출력된다.When a microwave signal of a predetermined frequency is input to the micro strip band pass filter input terminal 110 of the present invention having the above configuration, the input microwave signal is band filtered through the micro strip resonators 130, 140, 170, It is output to the output terminal 120.
이 때, 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)와 횡단 홈(150)(160)(180)으로 설정된 대역 이외의 주파수를 가지는 신호들은 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)들에 의해 반사되고, 출력단자(120)로 출력되지 않는다.At this time, the signals having frequencies other than the bands set by the micro strip resonators 130, 140, 170 and the transverse grooves 150, 160, 180 are transferred to the micro strip resonators 130, 140, 170. Is reflected by the output terminal and is not output to the output terminal 120.
상기 횡단 홈(150)(160)(180)의 크기는 0.05~0.25mm의 사이에서 조절하여 주파수 선택도를 약 3% 이하로 높일 수 있다.The size of the transverse grooves 150, 160, 180 may be adjusted between 0.05 and 0.25 mm to increase the frequency selectivity to about 3% or less.
그리고 상기 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)들의 크기 및 모양과, 각각의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)에 형성되어 있는 횡단 홈(150)(160)(180)의 크기 및 모양에 따라 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 특성이 변화된다.And the size and shape of the micro strip resonators 130, 140 and 170, and the cross grooves 150, 160 and 180 formed in the micro strip resonators 130, 140 and 170, respectively. The size and shape of the microstrip bandpass filter changes.
본 발명에서는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)와 횡단 홈(150)(160)(180)의 크기 및 모양을 변화시켜 원하는 주파수의 초고주파 신호를 필터링하게 한다.In the present invention, the size and shape of the microstrip resonators 130, 140, 170 and the cross grooves 150, 160, 180 are changed to filter the microwave signal of a desired frequency.
이러한 본 발명의 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 설계할 경우에 가장 중요한 변수는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 임피던스와 실효 유전율이다.In designing the microstrip bandpass filter of the present invention, the most important variables are the impedance and the effective dielectric constant of the microstrip resonators 130, 140, and 170.
상기 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 임피던스와 실효 유전율은 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 사용하는 유전체 기판(100)의 유전율과, 설계할 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 폭 및 두께에 의하여 결정된다.The impedances and effective dielectric constants of the microstrip resonators 130, 140, and 170 are the dielectric constant of the dielectric substrate 100 to be used as in Equation 1 and Equation 2 below, and the microstrip of the microstrip band pass filter to be designed. It is determined by the width and thickness of the strip resonator (130, 140, 170).
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
여기서, Z는 임피던스이고, εEFF는 실효 유전율이며, w는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 폭이며, h는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 두께이며, ε은 유전체 기판(100)의 유전율이며, η는 120πΩ이다.Where Z is the impedance, ε EFF is the effective dielectric constant, w is the width of the micro strip resonators 130, 140, 170, h is the thickness of the micro strip resonators 130, 140, 170, ε is the dielectric constant of the dielectric substrate 100, and η is 120 pi.
상기 수학식 1 및 수학식 2에서 임피던스(Z)와 실효 유전율(εEFF)이 계산되고, 필터링할 공진 주파수를 알고 있으면, 다음의 수학식 3을 이용하여 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 길이(L)를 구할 수 있다.If the impedance (Z) and the effective dielectric constant (ε EFF ) are calculated in Equations 1 and 2 and the resonance frequency to be filtered is known, the microstrip resonators 130 and 140 ( 170, the length L can be obtained.
[수학식 3][Equation 3]
여기서, C는 3 × 1011mm/sec이고, F0은 공진 주파수이다.Where C is 3 × 10 11 mm / sec and F 0 is the resonant frequency.
본 발명은 상기한 수학식 3에서 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 사양을 결정하고, 결정한 마이크로 스트립 공진기(130)(150)에 횡단 홈(150)(160)(180)을 형성하는 것이다.The present invention determines the specification of the micro strip resonator (130, 140, 170) in the above Equation 3, and the cross grooves (150, 160, 180) to the determined micro strip resonator (130, 150) To form.
이러한 횡단 홈(150)(160)(180)을 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)에 형성함으로 인하여 마이크로 스트립 대역 통과 필터의 크기를 현격하게 줄일 수 있다.By forming the cross grooves 150, 160, 180 in the micro strip resonators 130, 140, 170, the size of the micro strip band pass filter may be significantly reduced.
마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)에서 이웃한 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)로 신호가 이동하는 원리는 다음과 같다.The principle of moving signals from the micro strip resonators 130, 140, 170 to the neighboring micro strip resonators 130, 140, 170 is as follows.
먼저, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170) 상에서의 임피던스(Z1)와 횡단 홈(150)(160)(180)이 형성되어 있는 구간에서의 임피던스(Z2)를 구한다.First, as shown in FIGS. 7A and 7B, the impedance Z 1 and the transverse grooves 150, 160, 180 on the microstrip resonators 130, 140, 170 are formed. Find the impedance (Z 2 ).
다음에는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 길이(L1) 및 횡단 홈(150)(160)(180)이 형성되어 있는 구간의 길이(L2)를 구하여 다음의 수학식 4 및 수학식 5와 같이 임피던스의 비(m)와 길이의 비(q)를 계산한다.Next, the length L 1 of the micro strip resonators 130, 140, 170 and the length L 2 of the section in which the cross grooves 150, 160, 180 are formed are obtained by the following Equation 4 And the ratio (m) of the impedance (m) and the ratio of the length (q) as shown in equation (5).
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
상기 수학식 4 및 수학식 5에서 계산된 임피던스의 비(m)와 길이의 비(q)를 다음의 수학식 6에 대입하여 공진 주파수(ω)를 계산한다.The resonance frequency?
[수학식 6][Equation 6]
상기 수학식 6을 이용하여 각각의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)에서 공진 주파수의 변화를 알 수 있으므로 필요로 하는 초고주파 신호를 대역 통과 필터링할 수 있는 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 설계할 수 있다.Since the change of the resonant frequency in each of the microstrip resonators 130, 140 and 170 can be known using Equation 6, a microstrip bandpass filter capable of bandpass filtering the required high frequency signal may be designed. Can be.
그리고 각각의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 공진 주파수는 바로 앞 단의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 공진 주파수에 의하여 영향을 받는다.The resonant frequencies of the micro strip resonators 130, 140 and 170 are affected by the resonant frequencies of the micro strip resonators 130, 140 and 170 of the previous stage.
이들 공진 주파수간의 비율(R)은 통상적으로 2가 되게 한다.The ratio R between these resonant frequencies is typically two.
즉, 특정 위치에 위치하는 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 주파수는 바로 앞단의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 주파수에 2배 주파수를 사용한다.That is, the frequency of the micro strip resonators 130, 140 and 170 positioned at a specific position uses twice the frequency of the micro strip resonators 130, 140 and 170 immediately preceding.
첫 번째단의 마이크로 스트립 공진기(130)의 공진주파수(F0)를 주어진 값으로부터 구하면 다음의 수학식 7과 같다.When the resonance frequency F 0 of the microstrip resonator 130 of the first stage is obtained from a given value, Equation 7 is obtained.
[수학식 7][Equation 7]
그리고 상기 수학식 7로부터 두 번째 단의 마이크로 스트립 공진기(140) 또는 마이크로 스트립 공진기(170)의 공진 주파수(F2)를 구하면 수학식 8과 같다.The resonance frequency F 2 of the microstrip resonator 140 or the microstrip resonator 170 of the second stage is obtained from Equation 7 below.
[수학식 8][Equation 8]
F2= R × F0 F 2 = R × F 0
상기한 방법으로 각각의 마이크로 스트립 공진기(130)(140)(170)의 폭과 길이 그리고 두께 등을 결정하고, 각각의 임피던스 및 실효 유전율을 대입하여 원하는 대역 통과 필터를 제조할 수 있다.In the above-described method, the width, length, thickness, and the like of each of the micro strip resonators 130, 140, and 170 may be determined, and the desired band pass filter may be manufactured by substituting the impedance and the effective dielectric constant.
이상에서와 같이 본 발명은 마이크로 스트립 공진기에 횡단 홈을 형성하여 마이크로 스트립 대역 통과 필터를 구성하는 것으로서 종래의 마이크로 스트립 대역 통과 필터보다 크기를 줄일 수 있어 이동 통신 기기를 소형화 및 경량화할 수 있다.As described above, the present invention forms a microstrip bandpass filter by forming a cross groove in the microstrip resonator, which can reduce the size of the microstrip bandpass filter, thereby miniaturizing and lightening the mobile communication device.
Claims (8)
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Family Applications (1)
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