KR20010089308A - 전압 튜닝 가능 버랙터 및 그러한 버랙터를 포함하는 튜닝가능 장치 - Google Patents

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KR20010089308A
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Abstract

전압 튜닝 가능 유전 버랙터는 낮은 유전 상수를 가지며 일반적으로 평평한 표면을 가지는 기판과, 기판의 일반적으로 평평한 표면상에 배치된 튜닝 가능 강유전층과, 기판의 일반적으로 평평한 표면의 반대쪽 튜닝 가능 강유전층의 표면상에 배치된 제 1 및 제 2 전극을 포함한다. 제 1 및 제 2 전극은 분리되어 그 사이에 갭을 형성한다. 버랙터는 라디오 주파수 신호를 수신하기 위한 입력과 라디오 주파수 신호를 전달하기 위한 출력을 포함한다. 전극에 인가된 바이어스 전압은 그 입력 및 출력 사이에서 버랙터의 커패시턴스를 변화시킨다. 버랙터를 포함하는 위상 시프터 및 필터가 또한 설명된다.

Description

전압 튜닝 가능 버랙터 및 그러한 버랙터를 포함하는 튜닝 가능 장치{VOLTAGE TUNABLE VARACTORS AND TUNABLE DEVICES INCLUDING SUCH VARACTORS}
위상 단열 레이더의 안테나(phased array antenna)는 라디오 빔을 형성하도록 위상 제어된 신호를 발생기키는 많은 수의 구성 요소로 구성된다. 라디오 신호는 개별 안테나 요소의 상대적 위상에 대한 능동 조작에 의하여 전자적으로 조정된다. 이러한 전자 빔 조정 개념은 송신기 및 수신기 양자 모두에 적용된다. 위상 단열 레이더의 안테나는 그 속도, 정확성, 및 신뢰성에 있어서 그 기계적 경쟁자와 비교하여 유익하다. 짐벌 스캐닝형 안테나(gimbal scanned antenna)를 전기적 스캐닝형의 경쟁 안테나로써 대체하는 것은 보다 신속하고 정확한 타겟 식별이 가능하게 한다. 복잡한 추적 연습이 또한 위상 단열 레이더의 안테나에서 신속하고 정확하게 수행될 수 있다.
조절 가능한 위상 시프터가 위상 단열 레이더의 안테나에서 빔을 조정하는데 이용되곤 한다. 미국 특허 제 5,307,033호, 제 5,032,805호 및 제 5,561,407호에서와 같이 당해 분야에서의 이전의 특허들은 강유전(ferroelectric) 위상 시프터를 포함한다. 이들 위상 시프터는 강유전 기판상에 하나이상의 마이크로 스트라이프 선을 위상 변조 요소로서 포함한다. 강유전 기판의 유전율은 기판상의 전기장의 세기가 변화함에 따라서 변화될 수 있다. 기판의 유전율의 변화는 RF 신호가 그 마이크로 스트라이프 선을 통과할 때 위상 시프팅을 일으킨다. 앞서의 특허에 포함되는 마이크로 스트라이프 강유전 위상 시프터는 높은 도전체 손실(conductor loss) 및 그 강유전 기판의 높은 유전 상수에 기인하는 임프던스 매칭의 문제점을 갖는다.
미래 통신은 광대역 주파수 호핑 기법을 이용할 것이므로, 많은 양의 디지털 데이터가 그 대역폭을 통하여 송신될 수 있을 것이다. 이러한 애플리케이션에서 불가결한 소자는 낮은 비용 및 고속 동작의 튜닝 가능 필터이다. 디지털 데이터는 튜닝 가능 필터의 회로를 제어함으로써 결정된 시퀀스에서 주파수 일대역폭 상에 분배되고 인코딩될 수 있다. 이는 다수의 사용자가 공통 범위의 주파수상에서 송신하고 수신할 수 있게 한다.
버랙터는 독립적으로 이용될 수 있고 또는 낮은 비용 튜닝 가능 필터로 통합될 수 있다. 많은 상업 및 군용 애플리케이션에서, 이러한 버랙터 및 필터는 L-대역폭 이상의 주파수를 포함하는 광범위한 주파수 범위에서 이용될 수 있다. 이러한 애플리케이션은 (a)무선 LAN 시스템, 개인 통신 시스템 및 위성 통신 시스템을 위한 L-대역폭(1-2GHz) 튜닝 가능 필터, (b)위성 통신 및 레이더 시스템을 위한 주파수 호핑 C-대역폭(4-6GHz) 버랙터 및 튜닝 가능 필터, (c)레이다 시스템에서 이용되는 X-대역폭(9-12GHz) 버랙터 및 필터, (d)위성 텔레비전 시스템에서 이용될 Ku 대역폭(12-18GHz) 및 (e)위성 통신에서 이용될 KA대역폭 튜닝 가능 필터를 포함한다.
오늘날 이용되는 공통 버랙터는 실리콘 및 GaAs 기반 다이오드이다. 이들 버랙터의 성능은 커패시턴스 비율 Cmax/Cmin, 주파수 범위 및 특정 주파수 범위에서의 양호도 혹은 Q 인수(1/tanδ)에 의하여 정의된다. 이러한 2GHz까지의 주파수에 대한 이들 반도체 버랙터의 Q 인수는 대개 매우 좋다. 그러나, 2GHz 이상의 주파수에서, 이러한 버랙터의 Q 인수는 급격히 감소된다. 사실, 10GHz에서 이러한 버랙터의 Q 인수는 보통 약 30정도이다.
초전도 요소와 함께 전압 튜닝 가능 요소로서 얇은 막 강유전 세라믹을 이용하는 버랙터가 존재한다. 예컨대, 미국 특허 제 5,640,042호는 캐리어 기판층, 그 기판상에 증착된 고온 초전도층, 금속층 상에 증착된 얇은 막 강유전층, 얇은 막 강유전층 상에 배치된 다수의 금속 도전(conductive) 수단을 가지는 얇은 막 강유전 버랙터를 보여주고 있는데, 튜닝 장치에서 RF 송신선과 전기적으로 접촉되고 있다. 초전도 요소와 함께 강유전 요소를 이용하는 또 다른 튜닝 가능 커패시터가 미국 특허 제 5,721,194호에 포함된다.
높은 Q 인수를 유지하면서, 초전도을 위하여 필요한 온도 이상의 온도 및10GHz까지 및 이를 넘어서는 주파수에서 동작할 수 있는 버랙터에 대한 필요성이 있다. 더하여, 그러한 버랙터를 포함하는 마이크로파 장치에 대한 필요가 있다.
발명의 개요
전압 튜닝 가능 유전 버랙터는 제 1 유전 상수 및 일반적으로 평평한 표면을 갖는 기판, 그 기판의 일반적으로 평평한 표면상에 배치된 튜닝 가능 강유전층(튜닝 가능 강유전층은 제 1 유전 상수보다 더 큰 제 2 유전 상수를 가짐), 기판의 일반적으로 평평한 표면 반대쪽에 있는 튜닝 가능 강유전층의 표면상에 배치된 제 1 및 제 2 전극을 포함한다. 제 1 및 제 2 전극은 분리되어 그 사이에 갭을 형성한다. 전극에 인가된 바이어스 전압은 그 입력 및 출력사이의 버랙터 커패시턴스를 변화시킨다.
본 발명은 또한 이상의 버랙터를 포함하는 위상 시프터를 포함한다. 그러한 위상 시프터의 일실시예는 RF 입력 및 RF 출력을 갖는 랫 레이스 결합기(rat race coupler), 랫 레이스 결합기상에 배치된 제 1 및 제 2 마이크로 스트라이프, 제 1 마이크로 스트라이프의 한쪽 끝에 인접하여 배치된 제 1 반사 종단, 제 2 마이크로 스트라이프의 한쪽 끝에 인접하여 배치된 제 2 반사 종단을 포함하되 제 1 및 제 2 반사 종단은 각각 하나의 튜닝 가능 버랙터를 포함한다.
그러한 위상 시프터의 또 다른 실시예는 RF 입력 및 RF 출력을 갖는 마이크로 스트라이프, 마이크로 스트라이프로부터 이어지는 제 1 및 제 2 방사상 스터브(radial stub), 제 1 방사상 스터브내에 배치된 제 1 버랙터, 제 2 방사상스터브내에 배치된 제 2 버랙터를 포함하는데 제 1 및 제 2 버랙터는 이상의 튜닝 가능 버랙터중 하나이다.
본 발명의 평면 강유전 버랙터는 마이크로파 장치 및 튜닝 가능 필터등 기타 장치에서 위상 시프터를 생산하는데 이용될 수 있다. 본 명세서에서의 장치는 설계의 측면에서 고유한 것이며, 10GHz보다 더 큰 주파수에서도 낮은 삽입 손실을 보인다. 장치는 낮은 손실 튜닝 가능 벌크 또는 막 유전 요소를 이용한다.
첨부 도면을 참조하여 다음의 바람직한 실시예에 의하여 본 발명에 대한 충분한 이해를 얻을 수 있다.
본 출원은 1998년 10월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제 60/104,504호에의 이익을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 실온(room temperature) 전압 튜닝 가능(tunable) 버랙터(varactor) 및 그러한 버랙터를 포함하는 튜닝 가능 장치에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따라 구성된 평면 전압 튜닝 가능 유전 버랙터의 평면도,
도 2 는 선2-2를 따라서 얻어진 도 1 의 버랙터 단면도,
도 3a,3b, 및 3c 는 본 발명에 따라 구성된 전압 튜닝 가능 버랙터의 커패시턴스 및 손실 탄젠트를 다양한 동작 주파수 및 갭 폭에서 보여주는 그래프를 도시하는 도면,
도 4 는 본 발명에 따라 구성된 버랙터를 포함하는 랫 레이스 하이브리드 결합기를 갖는 아날로그 반사 종단 위상 시프터의 평면도,
도 5 는 도 4 의 위상 시프터에 의하여 생성된 위상 시프트를 다양한 주파수 및 바이어스 전압에서 보여주는 그래프를 도시하는 도면,
도 6 은 본 발명에 따라 구성된 평면 버랙터를 가지는 부하선 회로 위상 시프터의 평면도,
도 7 은 도 7 의 위상 시프터와 등가 회로를 도시하는 도면,
도 8a, 8b, 및 8c 는 도 6 의 부하선 위상 시프터에 대한 모의 성능 데이터를 설명하는 그래프를 도시하는 도면,
도 9 는 본 발명에 따라 구성된 평면 버랙터를 가지는 핀 라인(fin line) 도파관 튜닝 가능 필터의 평면도,
도 10 은 도 9 의 핀 라인 튜닝 가능 필터에 대한 측정 데이터를 보여주는 그래프를 도시하는 도면.
도면을 참조하면, 도 1 및 도 2 는 본 발명에 따라 구성된 버랙터(10)의 평면도 및 단면도이다. 버랙터(10)는 일반적으로 평평한 위 표면(14)를 갖는 기판(12)을 포함한다. 튜닝 가능 강유전층(16)은 기판의 위 표면에 인접하여 배치된다. 한 쌍의 금속 전극(18,20)이 강유전층 위에 배치된다. 기판(12)은 MgO, Alumina, LaAlO3, Sapphire, 또는 세라믹과 같은 비교적 낮은 유전율을 갖는 금속으로 구성된다. 본 발명에 있어서, 낮은 유전율이란 약 30 보다 적은 유전율을 말한다. 튜닝 가능 강유전층(16)은 약 20 부터 약 200 까지의 범위내의 유전율을 가지며, 약 10V/㎛의 바이어스 전압에서 약 10%부터 약 80%까지의 범위내의 튜닝 가능율(tunability)을 갖는 금속으로 구성된다. 바람직한 실시예에서 본 층은 바람직하게 Barium-Strontium Titanate, BaλSr1-XTiO3(BSTO)(x는 0에서 1까지의 범위에 있을 수 있음) 또는 BSTO 화합 세라믹으로 구성된다. 그러한 BSTO 화합물의 예는 BSTO-MgO, BSTO-MgAl2O4, BSTO-CaTiO3, BSTO-MgTiO3, BSTO-MgSrZrTiO6, 및 그 복합물을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 일 실시예에서 튜닝 가능층은 전형적 DC 바이어스 전압이 주어질 때(예컨대, 전압이 약 5볼트로부터 약 300볼트의 범위에 있는 경우), 100보다 더 큰 유전율을 갖는다. 폭 g의 갭(22)은 전극(18,20) 사이에 형성된다. 갭 폭은 최대 커패시턴스 Cmax의 최소 커패시턴스 Cmin에 대한 비율(Cmax/Cmin)을 증가시키고 장치의 양호도(Q)를 증가시키도록 최적화되어야만 한다. 이런 갭의 폭은 버랙터 파라미터에 대부분의 영향을 미친다. 최적폭, g는 장치에서 Cmax/Cmin가 최대이고 손실 탄젠트는 최소인 때 그 폭에 의하여 결정될 것이다.
제어 가능한 전압 소스(24)는 라인(26,28)에 의하여 전극(18,20)으로 연결된다. 이런 전압 소스는 DC 바이어스 전압을 강유전층에 제공하는데 이용되고, 그에 의하여 그 층의 유전율을 제어한다. 버랙터는 또한 RF 입력(30) 및 RF 출력(32)를 포함한다. RF 입력 및 출력은 전극(18,20)에 솔더링(soldering) 연결 또는 본딩(bonding) 연결에 의하여 각각 연결된다.
바람직한 실시예에서, 버랙터는 5-50㎛보다 더 적은 갭 폭을 이용할 수 있다. 강유전층의 두께는 약 0.1㎛로부터 약 20㎛까지의 범위에 있다. 밀봉제(34)는갭 사이에 배치되며 갭을 지나는 호를 이루지 않고 높은 전압의 인가를 허용하도록 높은 유전 항복 강도를 갖는 임의의 비도전성 물질일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 밀봉제는 에폭시(epoxy) 또는 폴리우레탄(polyurethane)일 수 있다.
버랙터의 설계에 크게 영향을 미치는 기타 치수는 도 1에 도시된 갭의 길이, L이다. 갭의 길이 L은 전극(36,38)의 말단의 길이를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 길이의 변화는 버랙터의 커패시턴스 상에 강한 효과를 가져온다. 갭 길이는 이러한 파라미터에 대하여 최적화될 수 있다. 일단 갭 폭이 선택되면, 커패시턴스는 길이 L의 선형 함수가 된다. 바람직한 커패시턴스를 위하여, 길이 L은 경험적으로, 또는 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 결정될 수 있다.
튜닝 가능 강유전층의 두께는 또한 Cmax/Cmin에 대하여 크게 영향을 미친다. 강유전층의 최적 두께는 최대 Cmax/Cmin가 발생하는 경우 그 두께에 의하여 결정될 것이다. 도 1 및 2 의 버랙터의 강유전층은 얇은 막, 두꺼운 막, 또는 Barium-Strontium Titanate, BaλSr1-XTiO3(BSTO), BSTO 및 다양한 산화물 또는 다양한 도펀트(dopant) 물질이 부가된 BSTO 화합물과 같은 벌크 강유전 물질로 구성될 수 있다. 이러한 물질은 모두 낮은 손실 탄젠트를 보인다. 본 발명을 위하여, 약 1.0GHz로부터 약 10GHz까지 범위의 주파수에서 동작하는 경우, 손실 탄젠트는 약 0.0001로부터 약 0.001까지의 범위일 것이다. 약 20GHz부터 약 30GHz까지의 범위에 있는 주파수에서 동작하는 경우, 손실 탄젠트는 약 0.001로부터 약 0.01까지의 범위에 있을 것이다. 약 20GHz부터 약 30GHz까지의 범위에 있는 주파수에서 동작하는 경우, 손실 탄젠트는 약 0.005로부터 약 0.02까지의 범위에 있을 것이다.
전극은 사전 결정된 폭의 갭을 포함하는 임의의 기하학적 형태로 제조될 수 있다. 본 발명에 포함되는 버랙터의 커패시턴스를 조작하기 위하여 요구되는 전류는 전형적으로 1㎂보다 더 적다. 바람직한 실시예에서, 전극 물질은 금이다. 그러나, 구리, 은, 또는 알루미늄과 같은 기타 도전체도 이용될 수 있다. 금은 부식이 잘 되지 않고 쉽게 RF 입력 및 출력으로 본딩될 수 있다. 구리는 높은 도전성을 제공하며, 전형적으로 본딩을 위하여는 금으로 코팅되고 솔더링을 위하여는 니켈로 코팅된다.
도 1 및 도 2 는 단일 층 튜닝 가능 벌크, 얇은 절연 막 또는 두꺼운 절연 막상에 사전 결정된 갭 거리를 갖는 평면 전극을 갖는 전압 튜닝 가능 평면 버랙터를 도시한다. 인가된 전압은 버랙터의 커패시턴스를 전체적으로 변화시키는 튜닝 가능 유전체의 갭에 대하여 전기장을 생성한다. 갭 폭은 그 성능 요건에 따라서 5㎛에서부터 50㎛까지의 범위일 수 있다. 버랙터는 반도체 버랙터와 함께 공통으로 이용되는 다수의 튜닝 가능 장치들로 번갈아 통합될 수 있다.
본 발명의 전압 튜닝 가능 유전 버랙터의 바람직한 실시예는 약 1GHz에서부터 약 40GHz까지의 범위에 있는 주파수에서 동작하는 약 50에서부터 약 10,000의 범위의 Q 인수를 갖는다. 10 및 20㎛의 갭 거리에 대하여 3, 10 및 20GHz에서 측정된 버랙터의 커패시턴스(pF에서) 및 손실 인수(tan δ)가 도 3a, 3b 및 3c에 도시되어 있다. 도 3a 및 3b 및 3c에 도시된 데이터에 기초하여, 버랙터를 위한 Q는 대략 3GHz에서 200, 10GHz에서 80, 20GHz에서 45-55와 같다. 비교하여, GaAs 반도체다이오드 버랙터는 다음과 같이 2GHz에서 175, 10GHz에서 35 및 더 높은 주파수에서는 더 적은 값이다. 그러므로 10GHz 이상의 주파수에서 본 발명의 버랙터는 더 나은 Q 인수를 갖는다.
도 4 는 본 발명에 따라서 구성된 1.8GHz에서 1.9GHz의 동작 범위로 이용될 버랙터를 갖는 위상 시프터(40)의 평면도를 도시한다. 위상 시프터(40)는 랫 레이스 결합기(42), 두 개의 반사 종단(44,46) 및 도 1에 도시된(그러나 도 4 에는 도시되지 않음) 버랙터에 연결된 바이어스 회로를 포함한다. 반사 종단 각각은 도 1 및 도 2에서의 강유전 버랙터의 직렬 결합 및 인덕터(inductor)(48,50)를 포함한다. 두 개의 DC 블록(52,54)은 랫 레이스 결합기의 입력(56) 및 출력(58)의 암(arm) 위에 각각 마운팅된다. DC 블록은 분배 통과 대역(passband) 필터 또는 높은 커패시턴스를 갖는 표면 실장형 커패시터를 이용하는 것과 같이 알려진 기법에 따라서 구성될 수 있다.
도 4 의 위상 시프터에 대한 경험적 결과는 버랙터에 바이어스 전압 0 내지 300 볼트 DC가 인가되는 범위에서, 도 5에서 도시된 바와 같이 얻어진다. 1.8GHz 내지 1.9GHz 범위의 주파수에서 주파수 범위 3%보다 더 적은 상대 위상 시프터 에러를 가지는 경우 약 110이다. 위상 시프터의 삽입 손실은 약 1.0dB인데, 이 때 0.5dB는 금속 막에서의 미스매칭과 손실에 관련된다. 장치의 동작 온도는 300K이다.
도 6은 부하선(62) 마이크로 스트라이프 회로에 기초하는 10GHz 위상시프터(60)의 평면도를 도시한다. 두 개의 평면 강유전 버랙터(10)는 선(62)의 갭(64,66)에 통합된다. RF 신호는 50-ohm 마이크로 스트라이프(68,70) 각각에 의하여 입력되고 출력된다. 중심 마이크로 스트라이프는 본 예에서 40-ohm 임피던스를 갖는다. 4분파 방사상 스터브(72,74,76,78)가 임피던스 매칭을 위하여 이용된다. 버랙터는 접촉 패드(80) 및 와이어(82)를 통하여 인가된 DC 바이어스에 의하여 튜닝된다. 두 개의 DC 블록(84,86)은 도 4에서 도시된 바와 유사하다. DC 블록을 가지지 않는 도 6의 위상 시프터와 등가의 회로가 도 7에 도시된다. 0.4pF로부터 0.8pF까지의 범위에 있는 버랙터 커패시턴스를 위한 장치의 계산된 삽입 손실 값(S21), 반사 계수(S11) 및 장치의 위상 시프트(Δφ)가 도 8a, 8b, 및 8c에 도시된다. 도 6의 위상 시프터에 대한 양호도는 약 0.5GHz의 주파수 범위에 대하여 180deg/dB이다. 본 장치는 위상 시프트 요청이 100도 보다 적은 경우의 애플리케이션에 대하여 적절하다.
도 9는 직사각형 도파관에서 대칭의 핀 라인에 기초하는 네 개의 강유전 버랙터를 갖춘 튜닝 가능 필터(88)의 평면도이다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 전기적 튜닝 가능 필터는 핀 라인 도파관상에 다수의 강유전 버랙터를 마운팅함으로써 실온에서 얻어진다. 핀 라인 구조는 그 세로 축을 따라 도파관(96)의 중앙에 배치된 0.2mm의 두께의 세 개의 얇은 구리 플레이트(90,92,94)로 구성된다. 단축된 말단 핀 라인 공진기(98,100)를 가지는 두 개의 측면 플레이트는 도파관의 접촉에 의하여 접지된다. 중앙 플레이트(92)는 운모(102,104)에 의하여 도파관으로부터 DC 전압에 있어서 절연되고 튜닝 가능 유전 버랙터(106,108,110,112)에 대하여 제어전압(Ub)을 인가하는데 이용된다. 튜닝 가능 강유전 버랙터는 플레이트(90,92) 사이 및 플레이트(94,92) 사이의 핀 라인 공진기의 말단에서 솔더링된다. 플랜지(114,116)가 플레이트를 지지한다. 도 9의 필터의 주파수 응답이 도 10에 도시되어 있다. 튜닝 ΔF~0.8GHz(~4%) 범위의 주파수에서, 필터는 0.9dB를 넘지 않는 삽입 손실(L0) 및 L0의 수준에서 Δf/f~2.0%의 대역폭을 보인다. 중심 주파수에 대한 반사 계수는 튜닝 범위의 어느 점에서도 20dB를 넘지 않는다. 튜닝 ΔF의 주파수 범위에서 포함되는 필터의 대역폭 Δf의 수는 약 ΔF/Δf=2 였다. 더 높은 바이어스 전압에 있어서 필터의 더 많은 튜닝이 가능하다는 점에 주목하기 바란다.
사전 결정된 치수의 낮은 손실(tan δ < 0.02) 유전체의 고유 애플리케이션을 이용함으로써, 본 발명은 반도체 버랙터의 높은 주파수 (> 3 GHZ) 성능을 능가하는 높은 주파수 높은 전력 버랙터를 제공한다. 튜닝 가능 장치에 대하여 이러한 버랙터를 이용하는 것이 본 발명에서 실현된다. 위상 시프터 및 튜닝 가능 필터에서의 버랙터의 특정 애플리케이션에 대한 다수 예가 설명되어 있다. 본 발명은 여기서 설명된 장치에 대한 많은 실용적인 애플리케이션을 포함하며 또한 많은 기타 변형이 본 발명의 청구 범위를 벗어나지 않고 있을 수 있음이 당업자에게 있어 명백하다. 게다가, 본 발명의 튜닝 가능 유전 버랙터는 RF 전력 처리 능력을 증가시키고 전력 소비 및 비용을 줄인다.
본 발명은 필터, 위상 시프터, 전압 제어형 발진기, 지연 선, 및 튜닝 가능 공진기 또는 그 조합과 같은 실온의 전압 튜닝 가능 가능한 장치에서 이용될 수 있는 전압 튜닝 가능 벌크, 두꺼운 막, 및 얇은 막 버랙터를 제공한다. 버랙터, 핀 라인 튜닝 가능 필터 및 위상 시프터에 대한 예가 제공된다. 핀 라인 필터는 두 개 이상의 버랙터로 구성되며, 사각형 도파관에서의 대칭 핀 라인에 기반한다. 예시적 위상 시프터는 하이브리드 결합기 및 부하선 회로의 평면 버랙터와의 결합을 가지는 반사 종단을 포함한다. 예시적 위상 시프터는 2, 10, 20, 및 30GHz의 주파수에서 동작할 수 있다.
현재 바람직한 실시예가 무엇인지의 관점에서 본 발명이 설명되고 있지만, 그러한 실시예의 다양한 변형이 본 발명의 청구 범위를 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다.

Claims (19)

  1. 전압 튜닝 가능 유전 버랙터(a voltage tunable dielectric varactor)로서,
    제 1 유전 상수(dielectric constant)를 가지며 일반적으로 평평한 표면을 가지는 기판과,
    상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면위에 배치된 튜닝 가능 강유전층(ferroeletric layer)-상기 튜닝 가능 강유전층은 상기 제 1 유전 상수보다 더 큰 제 2 유전 상수를 가짐-과,
    상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면의 반대쪽 상기 튜닝 가능 강유전층의 표면상에 배치된 제 1 및 제 2 전극-상기 제 1 및 제 2 전극은 서로 분리되어 그 사이에 갭을 형성함-을 포함하는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭에 절연 물질을 더 포함하는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층이 약 100보다 더 큰 유전율(permittivity)을 가지는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 약 30보다 더 적은 유전율을 가지는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층은 약 20으로부터 약 2000에 이르는 범위의 유전율을 가지되 상기 튜닝 가능도(a tunability)는 약 10V/㎛의 바이어스 전압에서 약 10%부터 약 80%까지의 범위에 있는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 MgO, Alumina, LaAlO3. Sapphire, 및 세라믹의 그룹중 하나를포함하는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층은 튜닝 가능 강유전 두꺼운 막, 튜닝 가능 강유전 벌크 세라믹, 및 튜닝 가능 강유전 얇은 막중 하나로 구성되는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층은 RF 신호를 제 1 방향으로 상기 튜닝 가능 강유전층을 통과하게 하기 위한 RF 입력 및 RF 출력을 포함하고, 상기 갭이 상기 제 1 방향에 실제적으로 수직한 제 2 방향으로 확장되는
    전압 튜닝 가능 유전 버랙터.
  9. 반사 종단 위상 시프터(a reflective termination phase shifter)로서,
    RF 입력 및 RF 출력을 가지는 랫 레이스 결합기(a rat race coupler)와,
    상기 랫 레이스 결합기상에 배치된 제 1 및 제 2 스터브(stubs)와,
    상기 제 1 스터브의 말단에 인접하여 배치된 제 1 반사 종단과,
    상기 제 2 스터브의 말단에 인접하여 배치된 제 2 반사 종단을 포함하되
    상기 제 1 및 제 2 반사 종단 각각은 제 1 유전 상수를 가지며 일반적으로 평평한 표면을 가지는 기판과, 상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면상에 배치된 튜닝 가능 강유전층-상기 튜닝 가능 강유전층은 상기 제 1 유전 상수보다 더 큰 제 2 유전 상수를 가짐-과, 상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면 반대쪽 상기 튜닝 가능 강유전층의 표면에 배치된 제 1 및 제 2 전극--상기 제 1 및 제 2 전극은 분리되어 그 사이에 갭을 형성함-을 포함하는 튜닝 가능 버랙터를 포함하는
    반사 종단 위상 시프터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층은 약 100보다 더 큰 유전율을 가지는
    반사 종단 위상 시프터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판이 약 30보다 더 적은 유전율을 가지는
    반사 종단 위상 시프터.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 반사 종단 및 상기 제 2 반사 종단 각각은 연속하여 상기 버랙터와 전기적으로 연결된 인덕터(an inductor)를 포함하는
    반사 종단 위상 시프터.
  13. 제 9 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 DC 블록을 더 포함하되 상기 제 1 DC 블록은 상기 RF 입력에 배치되고 상기 제 2 DC 블록은 상기 RF 출력에 배치되는
    반사 종단 위상 시프터.
  14. 부하선 위상 시프터(a loaded line phase shifter)로서,
    RF 입력 및 RF 출력을 가지는 마이크로 스트라이프(a microstripe)와,
    상기 마이크로 스트라이프로부터 이어지는 제 1 및 제 2 방사상 스터브와,
    상기 제 1 방사상 스터브내에 배치된 제 1 버랙터와,
    상기 제 2 방사상 스터브내에 배치된 제 2 버랙터를 포함하되
    상기 제 1 및 제 2 버랙터 각각은 제 1 유전 상수를 가지며 일반적으로 평평한 표면을 가지는 기판과, 상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면상에 배치된튜닝 가능 강유전층-상기 튜닝 가능 강유전층은 상기 제 1 유전 상수보다 더 큰 제 2 전 상수를 가짐-과, 상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면의 반대쪽 상기 튜닝 가능 강유전층의 표면상에 배치된 제 1 및 제 2 전극-상기 제 1 및 제 2 전극은 분리되어 그 사이에 갭을 형성함-을 포함하는
    부하선 위상 시프터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층이 약 100보다 더 큰 유전율을 가지는
    부하선 위상 시프터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판이 약 30보다 더 적은 유전율을 가지는
    부하선 위상 시프터.
  17. 튜닝 가능 핀 라인 필터(a tunable fin line filter)로서,
    사각형 도파관(waveguide)과,
    상기 도파관의 세로 축을 따라서 배치된 세 개의 도전성 플레이트-상기 도전송 플레이트중 하나는 상기 도파관으로부터 절연됨-와,
    단축된 말단 핀 라인 공진기를 가지며 상기 도파관으로 접지된 두 개의 측면 플레이트와,
    다수의 버랙터-상기 버랙터중 하나는 핀 라인 공진기 각각에 대하여 전기적으로 결합됨-를 포함하되
    상기 튜닝 가능 버랙터는 제 1 유전 상수를 가지며 일반적으로 평평한 표면을 가지는 기판과, 상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면상에 배치된 튜닝 가능 강유전층-상기 튜닝 가능 강유전층은 상기 제 1 유전 상수보다 더 큰 제 2 유전 상수를 가짐-과, 상기 기판의 상기 일반적으로 평평한 표면의 반대쪽 상기 튜닝 가능 강유전층의 표면상에 배치된 제 1 및 제 2 전극-상기 제 1 및 제 2 전극은 분리되어 그 사이에 갭을 형성함-을 포함하는
    튜닝 가능 핀 라인 필터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 튜닝 가능 강유전층은 약 100보다 더 큰 유전율을 가지는
    튜닝 가능 핀 라인 필터.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판은 약 30보다 더 적은 유전율을 가지는
    튜닝 가능 핀 라인 필터.
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