KR19990031577A

KR19990031577A - 윌켄슨 전력분배기

Info

Publication number: KR19990031577A
Application number: KR1019970052358A
Authority: KR
Inventors: 김종규; 박인식
Original assignee: 김춘호; 전자부품연구원
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-05-06

Abstract

박막저항을 구비하는 윌켄슨 전력분배기가 개시된다. 본 발명의 윌켄슨 전력분배기는, 유전체층과, 상기 유전체층상에는 입력라인과, 입력라인의 일단에 형성되어 두 갈래로 갈라진 트랜스포머 라인과, 트랜스포머 라인의 끝단에 각각 형성된 2 개의 출력라인으로 이루어지는 마이크로스트립 패턴을 구비하는 윌켄슨 전력분배기에 있어서, 상기 마이크로스트립 패턴의 상기 출력라인 사이에는 출력라인 상에 형성된 도전성 금속을 증착시켜 형성된 금속재료부와, 소정의 길이, 높이, 폭으로 형성되어 상기 금속재료부 사이에 고저항의 재료를 증착시켜 형성된 고저항재료부로 이루어지는 박막저항을 포함하여, 윗면의 접지처리가 필요 없으며, 박막형태로 저항을 구성할 수 있기 때문에 마이크로스트립 패턴과 접지부사이의 두께를 줄이는 것이 가능하고, 그 공정도 프로세스 공정에 의한 일괄공정으로 이루어지기 때문에 별도의 조립공정이 필요하지 않아 대량생산시 원가절감이 용이하다.

Description

윌켄슨 전력분배기

본 발명은 전력분배기에 관한 것으로 특히 표면실장장치형 윌켄슨 전력분배기에 관한 것이다.

윌켄슨 전력 분배기(Wilkensen Power Divider)는 인페이즈 전력분배(inphase power division)와 출력포트들 사이의 뛰어난 진폭 밸런스로 특징지워지는 3 포트 네트워크이다. 종래의 윌켄슨 전력분배기는 통상 표면실장장치(Surface Mounting Device; 이하 SMD라 칭함)형 윌켄슨(Wilkensen) 전력분배기로 구현되며, ANAREN사, RF-POWER사, 및 MID-ATLANTIC사등의 회사들에서 생산, 판매하고 있는 데 공통적으로 도 1에 도시한 바와 같은 구조를 이루고 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 SMD형 윌켄슨 전력분배기는 접지용 플레이팅(100)과, 접지용 플레이팅(100)상에 형성되어 있는 제 1 유전체층(102)과, 제 1 유전체층(102)상에는 분배기 마이크로스트립라인 패턴(Divider Microstrip-line Pattern)형의 마이크로스트립 패턴(104)이 형성되어 있으며, 패턴(104)상에는 제 2 유전체층(106)이 형성되어 있는 제 2 접지용 플레이팅(108)이 덮여져 있다.

도 2에는 도 1의 분배기 마이크로스트립라인 패턴의 구조를 나타낸 도면을 도시하였다. 도 2를 참조하면, 종래의 SMD형 윌켄슨 전력분배기의 마이크로스트립라인 패턴은 50 오옴(ohm)의 임피던스를 갖는 입력라인(202)과, 입력라인(202)의 일단에 형성되어 두 갈래로 갈라진 70.7 오옴의 임피던스를 갖는 트랜스포머 라인(204, transformer line)과, 트랜스포머 라인(204)의 끝단에 형성되어 50 오옴의 임피던스를 갖는 2 개의 출력라인(206)과, 출력라인(206)의 사이에 접속되어 100 오옴의 저항을 갖는 터미네이션 저항(208)을 구비하여 이루어진다. 입력라인(202)과 출력라인(206)의 50 오옴(ohm)의 임피던스는 임피던스 매칭을 위한 것으로 상기 임피던스를 Z₀로 놓으면, 트랜스포머 라인(204)의 임피던스는 Z₀인 70.7 오옴이 되며 1/4 파장의 길이를 갖는다. 또한, 패턴의 양쪽 끝부분에는 2 Z₀인 100 오옴의 저항이 연결된다.

상기와 같이 이루어진 전력분배기는, 상기 마이크로스트립 라인이 50 오옴의 입력이 전력 분배기 대역 중심에서 1/4 파장의 길이를 갖는 2 개의 70.7 오옴 임피던스 라인으로 분할되고, 출력라인(206)의 사이에 접속되어 100 오옴의 저항을 갖는 터미네이션 저항(208)은 완전한 크기의 분할과 동위상의 특성을 얻기 위하여 필수적인 기능을 수행함으로써 하나의 입력을 동일한 크기와 동일한 위상을 갖는 2 개의 신호로 분할하는 기능을 수행한다.

하지만 상기와 같은 종래의 전력 분배기는 임피던스 라인의 끝부분에 70.7 오옴의 격리저항(isolation resistor)으로서 1608형의 칩저항(chip resistor)을 사용하기 때문에 상기 칩저항을 연결하기 위하여 납땜 공정이 별도로 필요하다는 단점이 있다. 또한, 상기 칩저항으로 인하여 전체 전력 분배기의 두께가 증가하기 때문에 소형화하기가 어려우며, 윗면의 접지부와 단락되는 것을 방지하기 위하여 연결부의 패턴을 제거하여야 하기 때문에 공정상의 어려움이 있다는 단점이 있다. 더불어, 상기 칩저항을 허용오차를 고려하여 정밀도가 높은 저항을 사용하는 경우에는 제조단가가 상승하게 되는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 칩저항으로 박막저항을 사용함으로써 일괄적인 제조공정으로 생산이 가능한 윌켄슨 전력분배기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 SMD형 윌켄슨 전력분배기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 마이크로스트립라인 패턴의 구조를 상세 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시예로서 크롬화니켈(NiCr)을 저항성 재료로 형성시킨 박막저항을 적용한 전력분배기를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

301...입력 라인, 302...트랜스포머 라인,

303...출력 라인, 305...금속재료부,

306...고저항재료부, 308...박막저항부.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 윌켄슨 전력분배기는,

유전체층과, 상기 유전체층상에는 입력라인과, 입력라인의 일단에 형성되어 두 갈래로 갈라진 트랜스포머 라인과, 트랜스포머 라인의 끝단에 각각 형성된 2 개의 출력라인으로 이루어지는 마이크로스트립 패턴을 구비하는 윌켄슨 전력분배기에 있어서, 상기 마이크로스트립 패턴의 상기 출력라인 사이에는 출력라인 상에 형성된 도전성 금속을 증착시켜 형성된 금속재료부와, 소정의 길이, 높이, 폭으로 형성되어 상기 금속재료부 사이에 고저항의 재료를 증착시켜 형성된 고저항재료부로 이루어지는 박막저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 박막저항은 크롬화니켈 또는 N+ 도핑된 실리콘을 저항성 재료로 형성시킨 박막저항인 것이 바람직하다.

이하 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 윌켄슨 전력분배기의 바림직한 실시예들을 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 일실시예로서 크롬화니켈(NiCr)을 저항성 재료로 형성시킨 박막저항을 적용한 윌켄슨 전력분배기의 구조를 나타낸 도면을 도시하였다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 윌켄슨 전력분배기는 유전체층(300)과, 유전체층(300)상에는 입력라인(301)과, 입력라인(301)의 일단에 형성되어 두 갈래로 갈라진 트랜스포머 라인(302)과, 트랜스포머 라인(302)의 끝단에 각각 형성된 2 개의 출력라인(303)으로 이루어지는 마이크로스트립 패턴을 구비하고 있다. 상기 마이크로스트립 패턴의 출력라인(303)사이에는 출력라인(303)상에 형성된 금속재료부(305)와 길이 L, 높이 H, 폭 W로 형성되어 금속재료부(305) 사이에 접속된 고저항재료부(306)로 이루어지는 박막저항부(308)를 구비하고 있다.

만일, 박막저항부(308)의 고저항재료부(306)가 크롬화니켈을 유전체상에 증착하여 폭(W) 0.5 밀리미터, 길이(L) 2.382 밀리미터로 이루어진 경우, 박막저항부(308)는 크롬화니켈의 면저항(sheet resistence; Rsq)이 실험적으로 20.99 오옴/스퀘어(Ω/ㅁ) 정도가 되기 때문에, 박막저항부(308)의 저항(R)은,

로 나타내어 진다. 여기서 ｐ는 비저항(Ω), L은 길이(mm), W는 폭(mm), H는 폭(mm)을 지칭한다. 따라서, 박막저항부(308)의 저항(R)을 100 오옴으로 되도록 설정하여야 할 경우에 박막저항의 길이(L)는,

일 것이 요구된다.

본 발명의 타실시예로서 실리콘(Si)을 고저항성 재료로 형성시킨 경우를 이하에서 설명하기로 한다. N+ 도핑된 실리콘을 유전체상에 증착시켜 폭(W) 0.5 밀리미터, 길이(L) 0.5 밀리미터의 고저항재료부(306)을 형성시켜 박막저항부(308)를 구비하는 것이 가능하다. 이 경우, N+ 도핑된 실리콘의 면저항(Rsq)은 실험적으로 100 오옴/스퀘어(Ω/ㅁ) 정도가 되므로, 박막저항의 길이(L)는,

일 것이 요구된다. 상기 박막저항부(308)의 저항(R)은 포트의 임피던스에 따라 정해지는 데, 저항(R)은 패턴의 길이(L), 폭(W), 및 높이(H)로써 결정할 수 있기 때문에 포트 임피던스에 따라 용이하게 저항을 설정하여 사용할 수 있으며, 만일 길이로써 설정하기가 어려울 경우에는 재료의 변경을 통하여 조절할 수 있다. 또한, 윗면의 접지처리가 필요없으며, 박막형태로 저항을 구성할 수 있기 때문에 마이크로스트립 패턴과 접지부사이의 두께를 줄이는 것이 가능하며, 그 공정도 프로세스 공정에 의한 일괄공정으로 이루어지기 때문에 별도의 조립공정이 필요하지 않으며, 대량생산시 원가절감이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 윌켄슨 전력분배기는 장치의 소형화가 용이하고, 별도의 조립공정이 필요하지 않으며, 대량생산시 원가절감이 가능하다.

Claims

유전체층과, 상기 유전체층상에는 입력라인과, 입력라인의 일단에 형성되어 두 갈래로 갈라진 트랜스포머 라인과, 트랜스포머 라인의 끝단에 각각 형성된 2 개의 출력라인으로 이루어지는 마이크로스트립 패턴을 구비하는 윌켄슨 전력분배기에 있어서,

상기 마이크로스트립 패턴의 상기 출력라인 사이에는 출력라인 상에 형성된 도전성 금속을 증착시켜 형성된 금속재료부와, 소정의 길이, 높이, 폭으로 형성되어 상기 금속재료부 사이에 고저항의 재료를 증착시켜 형성된 고저항재료부로 이루어지는 박막저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 윌켄슨 전력분배기.
제1항에 있어서, 상기 박막저항은 크롬화니켈 또는 N+ 도핑된 실리콘을 저항성 재료로 형성시킨 박막저항인 것을 특징으로 하는 윌켄슨 전력분배기.