KR20020085976A - 결합형 라인 공진기를 갖는 적층형 유전체 필터 - Google Patents

결합형 라인 공진기를 갖는 적층형 유전체 필터 Download PDF

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KR20020085976A
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Abstract

본 발명은 병렬형 라인 공진기를 포함하는 적층형 유전체 필터에 관한 것으로, 본 발명의 필터는 서로 이격되어 병렬로 연장하는 N개의 스트립 라인을 갖는 제 1 유전체 기판과, 서로 이격되어 병렬로 연장하는 또 다른 대응하는 N개의 스트립 라인을 갖는 제 2 유전체 기판과, 상기 제 1 유전체 기판의 하부에 적층되고, 상기 제 1 유전체 기판상의 마주하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 N-1개의 제 1 캐패시터 패턴이 형성된 제 3 유전체 기판과, 상기 제 2 유전체 기판의 상부에 적층되고, 상기 제 2 유전체 기판상의 마주하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 N-1개의 제 2 캐패시터 패턴이 형성된 제 4 유전체 기판을 포함한다. 이 때, 각각의 상기 제 1 및 제 2 기판에서 마주하는 스트립 라인들의 선단부에는 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판을 관통하는 비아가 형성되어, 이들을 통하여 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상에서 대응하는 스트립 라인들이 전기적으로 연결됨으로써, 제 1 내지 제 N 스트립 라인쌍으로 이루어진 이중의 층 구조의 N개의 결합형 라인 공진기가 형성되며, 상기 제 3 및 제 4 기판에는 제 1 및 제 2 기판상의 비아와 대응하는 위치에서 비아가 형성되어 있고, 이들을 통하여 각각의 대응하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 상기 캐패시터 패턴간의 전기적인 연결에 의해 상기 제 1 내지 제 N 라인 공진기간의 전기적 커플링이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

결합형 라인 공진기를 갖는 적층형 유전체 필터{STACKED DIELECTRIC FILTER HAVING A COUPLED LINE RESONATOR}
본 발명은 적층형 유전체 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적층형 유전체 필터의 전계 및 자계 결합량의 조절을 용이하게 하기 위한 적층형 유전체 필터에 관한 것이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 적층형 유전체 필터는 유전체 기판(10)상에 접지측면(12)으로부터 두 개의 스트립 라인(14, 16)들이 평행하게 배열된 병렬 결합형 라인 공진기(parallel coupled line resonator)로서 구현하는 형태가 가장 널리 사용되고 있다. 다른 분포 소자와 마찬가지로 결합형 라인 공진기(14, 16) 역시 그 길이가 파장의 λ/4 일 때, 공진을 하지만, 공진기(14, 16)들끼리의 커플링(coupling)은 형성되지 않아 옆에 평행하게 배열된 공진기로는 신호가 전달되지 않는다. 이것은 도 2에 도시된 바와 같이, λ/4에서 공진기(14, 16)의 종단부에서는 전계의 강도가 최대이고, 반대편의 접지 부분(12)에서는 자계의 강도가 최대가 되고, 전계와 자계에 의해 옆에 배열된 공진기 라인에 유도되는 전류의 방향은 서로 반대가 되어 상쇄되기 때문이다. 상술한 상쇄의 원리는 도 3a 및 도 3b에 각기 도시된 이븐(even) 및 오드(odd) 모드로 설명할 수 있다.
필터의 구현을 위해서는 공진기(14, 16) 사이의 적당한 커플링이 필요한데, 이를 위하여 결합형 라인 구조에서는 전체적으로 공진기(14, 16)의 길이를 필터의 주파수 대역의 λ/4 보다 짧게 해주어야 한다. 길이가 짧아지면, 경계 조건(boundary condition)상 접지 부분의 자계 강도는 변함이 없는 반면, 전계 강도는 감소되어 전체적인 스트립 라인(14, 16)의 전자계 에너지 측면에서 볼 때, 자계 에너지가 우세하여 서로 상쇄되고 남은 자계 에너지에 의해 커플링이 형성된다(도 2 참조). 이와 같이 길이를 짧게 하여 자계 커플링을 형성하지만, 공진 주파수는 필터 대역보다 높은 주파수 대역에 위치하고 필터 대역에서는 공진기의 스트립 라인(14, 16)이 인덕터로서만 동작한다. 따라서, 필터 대역에서 공진을 위해서는 새로운 병렬 캐패시턴스 성분의 패턴을 필요로 하게 된다. 이러한 패턴은 결합형 라인 공진기(14, 16)와 접지(12)와의 캐패시턴스를 형성하도록 구현하면 된다. 때로는 이러한 자계 결합에 의한 기본적인 결합형 라인 구조에 전계 결합을 위한 새로운 패턴을 추가하기도 한다. 결합형 라인 공진기(14, 16)들 사이에 캐패시턴스를 형성할 수 있는 패턴을 추가하면, 커플링은 L-C 병렬 회로로 표현할 수 있다. L-C 병렬 회로를 이용하여 커플링을 구현하면, L-C 병렬 회로의 공진 주파수에서 임피던스가 무한대임을 이용하여 원하는 주파수 대역에서 필터의 감쇄특성을 증가 시킬수 있다.
도 4a에는 각기 L-C 병렬 회로를 이용한 유전체 필터의 적층 구성이 도시된다. 도시된 바와 같이, 하부의 보호용 유전체 기판(30)과, 그 위에 적층되는 제 1 중간 유전체 기판(35)과, 실질적으로 λ/4 길이의 스트립 라인 공진기(42, 44)가 적층된 제 1 유전체 기판(40), 션트 캐패시터 패턴(52), 커플링 캐패시터 패턴(54) 및 I/O 캐패시터 패턴(56, 58)이 형성된 제 2 유전체 기판(50)과, 그 위에 적층되는 또 다른 제 2 중간 유전체 기판(60)과, 상부의 보호용 유전체 기판(65)을 포함한다.
도 4b 및 도 4c는 각기 도 4a에 예시된 유전체 필터의 적층 상태에 대한 평면도와 등가 회로도로서, I/O 캐패시터 패턴(56, 58)이 각각의 공진기(42, 44)가 부분적으로 중첩하는 각각의 영역 I/O 커플링 캐패시턴스 성분(C01) 및 (C23)이 형성되고, 커플링 션트 캐패시터 패턴(52)와 각각의 공진기(42, 44)가 부분적으로 중첩되는 영역에 션트 캐패시턴스 성분(Cs1) 및 (Cs2)이 생성되어 각기 공진기(42, 44)의 공진을 유도하며, 커플링 캐패시터 패턴(54)와 스트립 라인 공진기(42, 44)가 부분적으로 중첩하는 각각의 영역에 직렬의 캐패시턴스 성분(C1) 및 (C2)에 의해 커플링 캐피시턴스(C12)와 병렬의 인덕턴스 성분(L1) 및 (L2)에 의해 커플링 캐피시턴스(L12)가 형성되어 공진기(42, 44)간의 커플링이 성취된다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 커플링 패턴을 형성하여 평행판 캐패시터처럼 구현한다 하더라도 실제의 등가 회로는 두 개의 캐패시터가 직렬로 연결되는효과, 즉 (C12=((C1+C2)/2))가 발생하여 커플링을 반으로 감소시키는 결과를 초래한다.
그러므로, 본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 새로운 구성의 병렬 결합형 라인 공진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 병렬 결합형 라인 공진기들간의 결합도를 증가시킬 수 있도록 한 적층형 유전체 필터를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬 결합형 라인 공진기는: 접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 제 1 내지 제 N(여기서, N은 2 이상의 자연수)개의 스트립 라인들을 갖는 제 1 유전체 기판; 상기 제 1 유전체 기판에 적층되고, 접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 또 다른 제 1 내지 제 N개의 스트립 라인들을 갖는 제 2 유전체 기판을 포함하며; 상기 제 1 및 제 2 기판에서 각기 마주하는 스트립 라인들의 선단부에는 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판을 관통하는 비아가 형성되어 있으며, 이들을 통하여 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 대응하는 스트립 라인들이 전기적으로 연결됨으로써, 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 각기 대응하는 제 1 내지 제 N 스트립 라인쌍으로 이루어진 이중의 층(double layer) 구조의 N개의 결합형 라인(coupled line) 공진기를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 유전체필터는: 접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 N(여기서, N은 2 이상의 자연수)개의 스트립 라인이 패턴화된 제 1 유전체 기판; 접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 또 다른 대응하는 N개의 스트립 라인이 패턴화된 제 2 유전체 기판; 상기 제 1 유전체 기판의 하부에 적층되고, 그 상면에 상기 제 1 유전체 기판상의 상기 N개의 스트립 라인들의 사이에서 마주하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 N-1개의 제 1 캐패시터 패턴이 형성된 제 3 유전체 기판; 상기 제 2 유전체 기판의 상부에 적층되고, 그 상면에 상기 제 2 유전체 기판상의 상기 N개의 스트립 라인들의 사이에서 마주하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 N-1개의 제 2 캐패시터 패턴이 형성된 제 4 유전체 기판을 포함하며; 각각의 상기 제 1 및 제 2 기판에서 상기 마주하는 스트립 라인들의 선단부에는 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판을 관통하는 비아가 형성되어 있으며, 이들을 통하여 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상에서 대응하는 스트립 라인들이 전기적으로 연결됨으로써, 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 각기 대응하는 제 1 내지 제 N 스트립 라인쌍으로 이루어진 이중의 층(double layer) 구조의 N개의 결합형 라인(coupled line) 공진기로서 형성되며; 상기 제 3 및 제 4 기판에는 제 1 및 제 2 기판상의 비아와 대응하는 위치에서 비아가 형성되어 있고, 이들을 통하여 각각의 대응하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 상기 캐패시터 패턴간의 전기적인 연결에 의해 상기 제 1 내지 제 N 라인 공진기간의 전기적 커플링이 형성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 전형적인 병렬 결합형 라인 공진기의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 공진기의 전자계 에너지에 대한 전계 강도와 자계 강도를 나타내는 그래프,
도 3a 및 도 3b는 각기 이븐 모드(even mode) 및 오드 모드(odd mode)에서 도 1에 예시된 공진기에 유도되는 전계와 자계의 분포를 나타내는 도면,
도 4a는 종래 기술의 적층형 유전체 필터의 적층 상태를 나타내는 사시도,
도 4b는 도 4a의 적층형 유전체 필터의 적층 상태를 나타내는 평면도,
도 4c는 도 4a의 적층형 유전체 필터의 등가 회로도,
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적층형 유전체 필터의 적층 상태를 나타내는 사시도,
도 5b는 도 5a의 적층형 유전체 필터의 적층 상태를 나타내는 평면도,
도 5c는 도 5a의 적층형 유전체 필터에서 형성되는 커플링 패턴에 의해 형성되는 캐패시턴스 영역을 도시하는 단면도,
도 5d는 도 5a의 적층형 유전체 필터의 등가 회로도,
도 6a는 본 발명에 따라서 복수개의 병렬 결합형 라인 공진기를 갖는 유전체적층형 유전체 필터의 적층 상태를 나타내는 사시도,
도 6b는 도 6a의 적층형 유전체 필터의 적층 상태를 나타내는 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400 : 유전체 기판 110, 210 : 공진기
112, 114, 212, 214 : 스트립 라인 116, 216 : 브릿지 패턴
312, 412 : 커플링 캐패시터 패턴 320, 420 : 션트 캐패시터 패턴
330, 430 : I/O 커플링 패턴
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 동작을 상세하게 설명한다. 설명에 앞서, 본 발명의 전체 도면에서 유사한 참조부호는 유사한 구성요소를 지칭하는 것으로 사용될 것이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 병렬 결합형 라인 공진기를 갖는 적층형 유전체 필터의 사시도가 도시된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적층형 유전체 필터는 접지측면(102)으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 제 1 및 제 2 스트립 라인(112, 114)이 패턴화된 제 1 유전체 기판(100)과, 접지측면(202)으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 또 다른 제 1 및 제 2 스트립 라인(212, 214)이 패턴화된 제 2 유전체 기판(200)을 포함한다. 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판(100; 200)상의 제 1 및 제 2 스트립 라인(112, 114; 212, 214)은 λ/4 보다 짧은 길이로 형성되어 있고, 이들의 중간 위치에서 브릿지 패턴(116; 216)에 의해 서로 연결되어 있다. 두 개의 스트립 라인(112, 114; 212, 214)을 연결하는 브릿지 패턴(116, 216)은 직접 전류를 이용한 전류 커플링에 기여한다.
또한, 각각의 스트립 라인(112, 114; 212, 214)의 마주하는 각각의 선단부 영역에는 제 1 및 제 2 유전체 기판(100, 200)을 관통하는 비아(152, 154; 252, 254)가 형성되어 있으며, 이들을 통하여 스트립 라인들이 서로 회로적으로 연결됨으로써, 각기 제 1 스트립 라인(112, 212)와 제 2 스트립 라인(114, 214)으로 이루어진 이중의 층(double layer) 구조의 한 쌍의 결합형 라인 공진기(110, 210)가 형성된다.
또한, 본 발명의 적층형 유전체 필터는 제 1 및 제 2 유전체 기판(100, 200)의 사이에서, 즉 제 1 유전체 기판(100)의 하부 층 및 제 2 유전체 기판(100, 200)의 상부 층에서 제 1 및 제 2 공진기(110, 210)의 전계 커플링을 위한 제 1 커플링 평판 패턴(312)이 형성된 제 3 유전체 기판(300)과, 제 2 커플링 평판 패턴(412)이 형성된 제 4 유전체 기판(400)을 더 포함한다.
제 3 기판(300)과 그의 커플링 패턴(312)에는 그 위에 적층되는 제 1 기판(100)상의 비아(152, 154)와 대응하는 위치에 비아(352, 354)가 형성되어 있고, 제 4 기판(400)과 그의 커플링 캐패시터(412)에는 그의 아래에 적층되는 제 2 기판(100)상의 비아(252, 254)와 대응하는 위치에 비아(452, 454)가 형성되어, 이들을 통하여 제 1 및 제 2 기판(100, 200)상의 스트립 라인(112, 114; 212, 214)간의 전기적인 연결이 가능해진다.
도 5b 및 도 5c에 보다 상세히 예시된 바와 같이, 제 1 커플링 패턴(312)은 적층 상태에서 제 1 및 제 2 스트립 라인(112, 114)의 서로 마주하는 영역(162, 164)과 부분적으로 중첩하며, 마찬가지로, 제 2 커플링 패턴(412)은 적층 상태에서 제 1 및 제 2 스트립 라인(212, 214)의 서로 마주하는 영역(162, 164)과 부분적으로 중첩한다. 이 때, 제 1 커플링 패턴(312) 및 제 2 커플링 패턴(412)은 비아(352) 및 (454)를 통하여 각기 이웃하는 상부 및 하부 층의 제 1 스트립 라인(112) 및 제 2 스트립 라인(214)과 그의 일측만이 각기 전기적으로 연결되도록 하기 위하여, 타측의 비아(354, 452)를 포함하는 주변영역이 절단되어 있는 형태를 가지고 있다. 따라서, 도 4c에 예시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 결합형공진기(100, 200)에 대하여 제 1 및 제 2 커플링 패턴(312, 412)이 하나의 큰 면적을 갖는 대용량의 캐패시턴스 영역(130)을 형성함으로써 전계에 의한 전기적 결합이 강력하게 형성된다.
또한, 제 3 유전체 기판(300)은 제 1 공진기(110)의 공진을 유도하기 위한 션트 캐패시터 패턴(320)과 I/O 커플링을 위한 I/O 인덕터 패턴(330)을 더 구비하고 있으며, 제 4 유전체 기판(400)은 제 2 공진기(210)의 공진을 유도하기 위한 션트 캐패시터 패턴(420)과 I/O 커플링을 위한 I/O 인덕터 패턴(430)을 더 구비하고 있다.
제 1 및 제 2 션트 캐패시터 패턴(320, 420)은 적층 상태에서 각기 제 2 접지측면(도 5a의 302)으로부터 넓은 폭으로 연장하여 제 1 및 제 2 스트립 라인(112, 212; 114, 214)의 선단부에서 그 보다 좁은 폭으로 제 1 및 제 2 스트립 라인(112, 212; 114, 214)의 제 1 영역(162, 262; 164, 264)과 반대편의 제 2 영역(172, 274)과 부분적으로 중첩한다.
제 1 및 제 2 인덕터 패턴(330, 430)은 제 1 및 제 2 커플링 패턴(312, 412)과 대각 방향에 배치되어 있으며, 각기 I/O 전극(304, 404)으로부터 제 2 및 제 1 스트립 라인(114, 212)의 몸체까지 연장하는 부분과, 다시 그의 몸체를 따라 중첩하여 접지측면(302)으로 연장하는 부분으로 이루어짐으로써, I/O 커플링을 위한 인덕터 영역(184, 132)을 형성한다.
다시 도 5a를 참조하면, 본 발명의 유전체 필터는 상술한 구성의 유전체 필터의 구동을 위하여 최상부 층으로서 제 3 및 제 4 유전체 층(300 및 400)에 입출력 전원을 인가하는 I/O 전극(62)을 가지고 있는 I/O 전극 층으로서의 유전체 기판(60)과, 제 1 및 제 2 유전체 층(100 및 200)의 상부와 하부에서 제 1 내지 제 4 유전체 층(100 내지 400)에 각기 접지를 제공하는 접지면(72 및 82)을 갖는 접지 층으로서의 유전체 기판(70 및 80)을 더 포함한다. 유전체 기판(70 및 80)에서, 미설명 부호(74 및 84)는 다른 유전체 기판들상의 I/O 전극(62, 404; 및 62, 304)이 접지와 닿지 않게 하기 위하여 접지면에서 제외된 영역이다.
상술한 구성을 갖는 본 발명의 적층형 유전체 필터의 동작은 그의 등가 회로도를 나타내는 도 5d를 참조하여 다음과 같이 설명된다.
인덕터(Lr1) 및 (Lr2)는 각기 제 1 스트립 라인 공진기(110) 및 제 2 스트립 라인 공진기(210)의 인덕턴스 성분에 대응하고, 캐패시터(Cs1) 및 (Cs2)는 각기 션트 캐패시터 패턴(320) 및 (420)의 캐패시턴스 성분에 대응하고, 캐패시터(C12)는 병렬로 구성되는 제 1 커플링 패턴(312)과 제 2 커플링 패턴(412)에 의해 형성된 캐패시터 영역(130)의 병렬 캐패시턴스 성분(C12)에 대응하며, 인덕터(L12)는 공진기(110, 210)에서 형성되는 인덕턴스 성분 및 공진기(110, 210)을 연결하는 브릿지 패턴(116, 216)에 의한 커플링 인덕턴스 성분에 대응하며, 인덕터(L01) 및 (L23)는 각기 I/O 인덕터 패턴(430) 및 (330)의 캐패시턴스 성분에 대응한다.
본 발명에 따르면, 이중 층 구조의 결합형 공진기(110, 210)사이에 형성된 션트 캐패시터(320, 420)가 넓은 면적에 걸쳐 스트립 라인들과 중첩하여 큰 캐패시턴스 성분(CS1, CS2)을 갖게되어 공진기(110, 210)가 필터 대역에서 L, C 병렬 공진기로서 작용한다.
또한, 본 발명의 LC 병렬 회로에서 커플링을 구현하기 위하여, 이중 층 구조의 결합형 라인 공진기(110, 210)의 두 층사이에 커플링 패턴(312, 412)이 평행판 캐패시터처럼 배치되어, 한 개의 커다란 캐패시터 영역(130)을 형성한다. 또한, 이들 커플링 패턴(312, 412)은 각기 공진기(110, 210)에 비아(152, 352; 154, 454)로 연결되어 있기 때문에, 등가 회로에서와 같이 서로 마주보고 있는 커플링 패턴의 면적에 해당하는 캐패시턴스가 형성되어 두 공진기(110, 210)간의 커플링 밀도를 증가시키는 데 기여한다.
또한, 본 발명의 적층형 유전체 필터는 커플링 뿐 아니라 I/O 커플링 패턴에 의해 I/O 커플링 영역(184, 132)이 형성되어, 커플링에 상응하는 I/O 커플링 값을 크게 할 수 있다.
마지막으로, 두 개의 스트립 라인(112, 114; 212, 214)을 연결하는 브릿지 패턴(116, 216)에 의해 직접 전류를 이용한 전류 커플링이 형성될 수 있다. 이러한 두 공진기(110, 210)의 연결의 위치나 폭을 조정해가면서 자계 커플링의 양을 쉽게 조절할 수 있다.
본 발명의 상술한 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 여러 가지 다른 형태의 변형 실시예가 가능할 것이다.
예를 들면, 본 발명이 단지 두 개의 스트립 라인 공진기를 갖는 유전체 필터에 관하여 설명되고 도시되었지만, 두 개 이상인 복수개의 스트립 라인 공진기를 갖는 유전체 필터를 구성하는 것이 가능하다.
도 6은 이러한 본 발명의 제 2 실시예를 도시하며, 실질적으로 제 1 실시예와 제 2 실시예는 스트립 라인의 개수가 서로 다르다는 것을 제외하고는 전체적인 구성과 동작은 서로 유사하므로 그에 관한 상세한 동작과 효과에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 6a에 예시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적층형 유전체 필터는 도 5에 예시된 제 1 실시예와 마찬가지로 기본적으로 최상부 층으로서 입출력 전원을 인가하는 I/O 전극(620)을 가지고 있는 I/O 전극 층으로서의 유전체 기판(600)과, 각기 접지를 제공하는 접지면(720 및 820)을 갖는 접지 층으로서의 유전체 기판(700 및 800)을 포함한다. 유전체 기판(700 및 800)에서, 미설명 부호(740 및 840)는 다른 유전체 기판들상의 I/O 전극(620, 4040 및 620, 3040)이 접지와 닿지 않게 하기 위하여 접지면에서 제외된 영역이다.
그리고, 도 5에 예시된 제 1 실시예와 달리, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유전체 필터는 제 1 유전체 기판(1000)상에 패턴화된 N개, 예로 3개의 스트립 라인들(1120, 1130, 1140)이 접지 전극(1020)으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하고, 제 2 유전체 기판(2000)상에 패턴화된 N개, 예로 3개의 또 다른 스트립 라인들(2120, 2130, 2140)이 접지 전극(2020)으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하고 있다. 각각의 상기 제 1 및 제 2 기판상에서 마주하는 스트립 라인들은 브릿지 패턴(1160, 1170; 2160, 2170)에 의해서 접지 전극에 가까운 위치에서이들의 중간 부분이 서로 연결되어 있다.
각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판(1000, 2000)에서 마주하는 스트립 라인들의 선단부에는 제 1 및 제 2 유전체 기판(1000, 2000)을 관통하는 비아(1520, 1530, 1540, 1550; 2520, 2530, 2540, 2550)가 형성되어 있으며, 이들을 통하여 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판(1000, 2000)상에서 대응하는 스트립 라인들(1120, 2120; 1130, 2130; 1140, 2140)이 전기적으로 연결됨으로써, 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 각기 대응하는 제 1 내지 제 3 스트립 라인쌍으로 이루어진 이중의 층(double layer) 구조의 N개, 즉 3개의 결합형 라인 공진기(1100, 1600, 2100)로서 형성된다.
또한, 제 1 유전체 기판(1000)의 하부에 적층되는 제 3 유전체 기판(3000)에는 그 상면에 제 1 유전체 기판(1000)상의 3개의 스트립 라인들(1120, 1130, 1140)의 사이에서 서로 마주하는 스트립 라인들(1120, 1130; 1130, 1140)과 부분적으로 중첩하는 N-1개, 즉 2개의 제 1 캐패시터 패턴(3120, 3140)이 형성되어 있다. 그리고, 제 2 유전체 기판(200)의 상부에 적층되는 제 4 유전체 기판(4000)에는 그 상면에 제 2 유전체 기판(2000)상의 3개의 스트립 라인들(2120, 2130, 2140)의 사이에서 마주하는 스트립 라인들(2120, 2130; 2130, 2140)과 부분적으로 중첩하는 N-1개, 즉 2개의 제 2 캐패시터 패턴(4120, 4140)이 형성되어 있다.
제 3 및 제 4 기판(3000, 4000)에는 제 1 및 제 2 기판(1000, 2000)상의 비아(1520, 1530, 1540, 1550; 2520, 2530, 2540, 2550)와 대응하는 위치에서 비아(3520, 3530, 3540, 3155; 4520, 4530, 4540, 4550)가 형성되어 있고, 이들을통하여 각각의 대응하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 캐패시터 패턴(3120, 3140; 4120, 4140)간의 전기적인 연결에 의해 상기 제 1 내지 제 3 라인 공진기(1100, 1600, 2100)간의 전기적 커플링이 형성된다.
이 때, 제 3 및 제 4 기판상의 2개의 캐패시터 패턴(3120, 3140; 4120, 4140)은 각기 제 1 및 제 2 유전체 기판(1000, 2000)의 마주하는 스트립 라인들중의 어느 하나의 일측 스트립 라인상의 비아를 통하여 전기적으로 연결되도록 다른 하나의 타측 스트립 라인상의 비아와 중첩하는 부분이 제거되어 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적층형 유전체 필터에서, 각각의 제 3 및 제 4 기판(3000, 4000)상의 각각의 션트 패턴(3200; 4200)은 제 1 및 제 2 유전체 기판(1000, 2000)상의 서로 다른 일측의 최외곽 스트립 라인(1120, 2120; 1140, 2140)의 선단부를 향하여 연장함으로써, 각기 대응하는 하나의 최외곽 스트립 라인에 부분적으로 중첩하고 있다.
또한 각각의 제 3 및 제 4 유전체 기판(3000, 4000)상에서 각각의 인덕터 패턴(3300, 4300)은 I/O 전극으로부터 연장하는 제 1 부분과 제 1 및 제 2 유전체 기판(1000, 2000)상의 서로 다른 최외곽 스트립 라인(1120, 2120; 1140, 2140)의 몸체를 따라 중첩하여 접지 전극으로 연장하는 제 2 부분으로 구성된다. 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 실시예의 각각의 인덕터 패턴(3300, 4300)은 각기 대응하는 최외곽 스트립 라인(1120, 2120; 1140, 2140)과 중첩하는 영역에서 I/O 커플링을 위한 I/O 커플링 인덕터를 형성한다.
본 발명과 관련하여, 도 5 및 도 6에 도시된 제 1 및 제 2 실시예의 유전체 필터에 있어서, 유전체 필터를 구성하는 공진기의 개수를 두 개 또는 세 개인 것으로 설명되고 예시되어 있지만, 상술한 본 발명의 범주내에서 그 보다 많은 개수의 공진기를 갖는 유전체 필터를 구성하는 것이 가능할 것이다. 실질적으로, 공진기의 개수는 필터의 주파수 선택도와 비례하는 특성을 가지고 있다. 즉, 통과대역 이외의 감쇄 특성이 우수해 지기 때문에 원하는 통과대역과 이외의 대역에 대한 선택도가 높아지게 된다. 반면, 필터의 공진기 개수가 많아지면, 그 만큼 통과대역의 손실 특성이 떨어지는 특성이 있다. 그러므로, 필터에서 공진기의 개수가 홀수개 또는 짝수개냐에 따라 서로 다른 특성을 나타내는 것이 아니라, 공진기의 개수가 많으면, 필터의 크기도 커지고 손실도 크므로 만들고자 하는 필터의 감쇄특성을 만족할 만한 최소 개수를 갖는 필터를 구성하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각각의 유전체 층에 각기 두 개의 스트립 라인을 구성하여, 이중 층 구조의 신규한 결합형 라인 공진기를 구성할 수 있다. 이러한 라인 공진기에서 션트 캐패시터 패턴에 의해 LC 병렬 공진기로서 작용하고, 이중 층 구조로 형성된 공진기들의 두 층사이에 커플링 패턴을 마치 평행판 캐패시터처럼 배치하여 각각의 공진기에 비아를 통하여 연결시킴으로써, 이들 공진기간의 커플링 정도가 향상될 수 있다.
또한, 각각의 유전체 층에 형성된 각기 두 개의 스트립 라인을 연결하는 브릿지 패턴에 의해 직접 전류를 이용한 전류 커플링이 형성될 수 있다. 이러한 두공진기의 연결의 위치나 폭을 조정해가면서 자계 커플링의 양을 쉽게 조절할 수 있으며, 기본적으로 결합형 공진기와 같은 층에 패턴이 형성되기 때문에 공정의 단순화를 꾀할 수 있을 뿐 아니라 조그마한 패턴으로 커다란 자계 결합도를 얻을 수 있기 때문에 소형화에도 커다란 잇점이 있다.

Claims (9)

  1. 병렬 결합형 라인 공진기에 있어서,
    접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 제 1 내지 제 N개의 스트립 라인들을 갖는 제 1 유전체 기판;
    상기 제 1 유전체 기판에 적층되고, 접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 또 다른 제 1 내지 제 N개의 스트립 라인들을 갖는 제 2 유전체 기판을 포함하며;
    상기 제 1 및 제 2 기판에서 각기 마주하는 스트립 라인들의 선단부에는 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판을 관통하는 비아가 형성되어 있으며, 이들을 통하여 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 대응하는 스트립 라인들이 전기적으로 연결됨으로써, 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 각기 대응하는 제 1 내지 제 N 스트립 라인 쌍으로 이루어진 이중의 층(double layer) 구조의 N개의 결합형 라인(coupled line) 공진기를 형성하는 것을 특징으로 하는 병렬 결합형 라인 공진기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공진기는:
    각각의 상기 제 1 및 제 2 기판상에서 마주하는 스트립 라인들을 상기 접지 전극에 가까운 위치에서 서로 연결하여 상기 각각의 공진기들간의 전류 커플링을 유도하는 브릿지 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 결합형 라인 공진기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 N은 2이상의 자연수인 것을 특징으로 하는 병렬 결합형 라인 공진기.
  4. 적층형 유전체 필터에 있어서,
    접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 N개의 스트립 라인이 패턴화된 제 1 유전체 기판;
    접지 전극으로부터 서로 인접하게 이격되어 병렬로 연장하는 또 다른 대응하는 N개의 스트립 라인이 패턴화된 제 2 유전체 기판;
    상기 제 1 유전체 기판의 하부에 적층되고, 그 상면에 상기 제 1 유전체 기판상의 상기 N개의 스트립 라인들의 사이에서 마주하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 N-1개의 제 1 캐패시터 패턴이 형성된 제 3 유전체 기판;
    상기 제 2 유전체 기판의 상부에 적층되고, 그 상면에 상기 제 2 유전체 기판상의 상기 N개의 스트립 라인들의 사이에서 마주하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 N-1개의 제 2 캐패시터 패턴이 형성된 제 4 유전체 기판을 포함하며;
    각각의 상기 제 1 및 제 2 기판에서 상기 마주하는 스트립 라인들의 선단부에는 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판을 관통하는 비아가 형성되어 있으며, 이들을 통하여 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상에서 대응하는 스트립 라인들이 전기적으로 연결됨으로써, 각각의 제 1 및 제 2 유전체 기판상의 각기 대응하는 제 1 내지 제 N 스트립 라인쌍으로 이루어진 이중의 층(double layer) 구조의 N개의 결합형 라인(coupled line) 공진기로서 형성되며;
    상기 제 3 및 제 4 기판에는 제 1 및 제 2 기판상의 비아와 대응하는 위치에서 비아가 형성되어 있고, 이들을 통하여 각각의 대응하는 스트립 라인들과 부분적으로 중첩하는 상기 캐패시터 패턴간의 전기적인 연결에 의해 상기 제 1 내지 제 N 라인 공진기간의 전기적 커플링이 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 기판상의 N-1개의 캐패시터 패턴은 각기 상기 제 1 및 제 2 기판의 마주하는 스트립 라인들중의 어느 하나의 스트립 라인상의 비아를 통하여 전기적으로 연결되도록 다른 하나의 스트립 라인상의 비아와 중첩하는 부분이 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 유전체 필터는:
    각각의 상기 제 1 및 제 2 기판상에서 마주하는 스트립 라인들을 상기 접지 전극에 가까운 위치에서 서로 연결하여 상기 각각의 공진기들간의 전류 커플링을 형성하는 브릿지 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 적층형 유전체 필터는:
    각각의 상기 제 3 및 제 4 기판상에서 상기 제 1 및 제 2 기판상의 서로 다른 하나의 최외곽 스트립 라인의 선단부를 향하여 연장함으로써, 각기 대응하는 하나의 최외곽 스트립 라인에 부분적으로 중첩하는 각각의 션트 패턴을 더 포함하며,
    상기 각각의 션트 패턴은 각기 대응하는 최외곽 스트립 라인과 중첩하는 영역에서 상기 각각의 공진기의 공진을 위한 션트 캐패시터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 적층형 유전체 필터는:
    상기 각각의 제 3 및 제 4 기판상에서 I/O 전극으로부터 연장하는 제 1 부분과 상기 제 1 및 제 2 기판상의 서로 다른 최외곽 스트립 라인의 몸체를 따라 중첩하여 접지 전극으로 연장하는 제 2 부분으로 구성된 인덕터 패턴을 더 포함하며,
    상기 각각의 인덕터 패턴은 각기 대응하는 최외곽 스트립 라인과 중첩하는 영역에서 I/O 커플링을 위한 I/O 커플링 인덕터를 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 N은 2이상의 자연수인 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
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