KR20030053113A - 밸런스형 표면탄성파 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸런스형 SAW 필터에 관한 것으로서, 입력되는 신호가 필터링되어 출력될 수 있도록 입력 및 출력 인터디지털 트랜스듀서(InterDigital Transducer, 이하 IDT라 함)를 포함하는 복수개의 표면탄성파(Surface Acoustic Wave, 이하 SAW라 함) 필터로 이루어진 제1 필터부와, 상기 제1 필터부의 출력 신호와 위상이 180도 차이가 나는 신호가 출력되도록 입력 및 출력 IDT가 상기 제1 필터부와 반전되어 배열되는 복수개의 SAW 필터로 이루어진 제2 필터부로 구성되고, 상기 복수개의 SAW 필터 사이에 주파수 대역 통과 특성이 향상되도록 패턴으로 캐패시터부를 형성하여, 밸런스 형태의 신호를 사용하는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 및 믹서(Mixer)와 같은 부품과 SAW 필터를 연결하여 사용할 경우 언밸런스 형태의 신호가 출력되는 SAW 필터와 외부에 언밸런스형태의 신호를 밸런스형태의 신호로 변환하는 별도의 기능을 추가하지 않고 입력 및 출력 IDT의 배열을 반전시켜 형성함으로써 밸런스형태의 신호 출력이 가능하고, 필터의 주파수 대역 통과 특성을 향상시키기 위해 SAW 필터 내부에 패턴으로 캐패시터부를 형성하여 소자의 크기가 감소될뿐만 아니라 SAW 필터의 성능이 향상되는 효과가 있다.

Description

밸런스형 표면탄성파 필터{ Balance type surface acoustic wave filter }

본 발명은 밸런스형 표면탄성파(Surface Acoustic Wave, 이하 SAW라 함)에 관한 것으로서, 특히 밸런스 형태의 입출력 특성을 요구하는 MMIC(Micro Monolithic Integrated Circuit)등에 SAW 필터를 연결할 경우 입출력 특성을 밸런스형태로 변환시키는 기능을 SAW 필터 내부에 형성함으로써, SAW 필터 소자의 크기가 감소되는 밸런스형 SAW 필터에 관한 것이다.

일반적으로 SAW 소자는 압전성을 가진 기판에 금속 전극으로 빗살무의 형태의 변환기를 형성해 전계를 걸면 일시적으로 기판 표면이 뒤틀리는데, 이 작용을 이용해 물리적인 파를 일으키게 된다. 상기 SAW 소자 표면을 전달하는 물결 속도가 전자파보다 느리기 때문에 일시적으로 전기 신호를 지연시키거나 특정 주파수 신호만을 통과시키는 필터로 이용된다.

이러한, SAW 필터는 인터 디지털 트랜스듀서(interdigital transducer, 이하 IDT라고 함)가 입력단 및 출력단에 각각 설치되어 있어 입력단에서 압전 물체에 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적 신호로 변환하고, 다시 출력단에서 이를 전기적 신호로 변환 출력하게 됨으로써 특정 주파수 대역은 통과시키고 나머지 주파수 대역은 저지시키게 된다.

한편, 밸런스형태의 입출력 특성을 요구하는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 및 믹서(Mixer)등과 상기 SAW 필터를 연결할 경우에는 별도로SAW 필터의 출력 신호를 밸런스 형태로 변환시키는 발룬(Balun)을 사용하여 출력 신호를 밸런스 형태로 변환되도록 한다.

그러나, 그러나 상기와 같이 구성된 언밸런스형 SAW 필터는 외부에 언밸런스형 SAW 필터로부터 출력되는 신호를 밸런스 형태로 변환하기 위한 발룬(Balun)을 형성하여야 하므로 필터 소자의 크기가 증가 하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 SAW 필터에서 위상이 반전되는 밸런스 형태의 신호가 출력될 수 있고 SAW 필터의 주파수 통과대역 특성이 향상될 수 있도록 SAW 필터의 내부에 형성되는 IDT의 패턴을 변형시킴으로써, 필터 소자의 크기를 감소시킴과 동시에 필터의 성능이 향상되는 밸런스형 SAW 필터를 제공하는데 있다.

도1 은 본 발명에 따른 제1 밸런스형 표면탄성파 필터의 구조가 도시된 도면,

도2 는 본 발명에 따른 제1 밸런스형 표면탄성파 필터의 구조가 도시된 블럭도,

도3 는 본 발명에 따른 제2 밸런스형 표면탄성파 필터의 구조가 도시된 도면,

도4 는 본 발명에 따른 제2 밸런스형 표면탄성파 필터의 구조가 도시된 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2: 접지 단자10: 제1 필터부

11: 제1 SAW 필터12: 제2 SAW 필터

20: 제2 필터부21: 제3 SAW 필터

22: 제4 SAW 필터

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 밸런스형 SAW 필터의 특징에 따르면, 입력되는 신호가 필터링되어 출력될 수 있도록 입력 및 출력 인터디지털 트랜스듀서(InterDigital Transducer, 이하 IDT라 함)를 포함하는 복수개의 표면탄성파(Surface Acoustic Wave, 이하 SAW라 함) 필터로 이루어진 제1 필터부와, 상기 제1 필터부의 출력 신호와 위상이 180도 차이가 나는 신호가 출력되도록 입력 및 출력 IDT가 상기 제1 필터부와 반전되어 배열되는 복수개의 SAW 필터로 이루어진제2 필터부로 구성된다.

또한, 본 발명에 의한 밸런스형 SAW 필터의 또 다른 특징에 따르면, 제1 필터부 및 제2 필터부를 이루는 복수개의 SAW 필터사이에는 주파수 대역통과 특성이 향상될 수 있도록 캐패시터부가 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1 는 본 발명에 따른 밸런스형 SAW 필터의 구조가 도시된 도면이고, 도2 는 본 발명에 따른 밸런스형 SAW 필터 구조가 도시된 블럭도이다.

본 발명에 의한 밸런스형 SAW 필터는 도1 에 도시된 바와 같이, 신호가 필터링될 수 있도록 입력 IDT(11a, 12a, 12b)와 출력 IDT(11b, 11c, 12c)를 포함하는 제1 및 제2 SAW 필터(11, 12)로 이루어진 제1 필터부(10)와, 상기 제1 필터부(10)와 위상이 180도 차이가 나는 신호가 발생되도록 입력 IDT(21a, 22a, 22b)와 출력 IDT(21b, 21c, 22c)를 포함하는 제3 및 제4 SAW 필터(21, 22)로 이루어진 제2 필터부(20)로 구성된다.

또한, 상기 밸런스형 SAW 필터는 신호가 필터링될 경우 잡음이 제거되도록 하는 복수개의 접지 단자(2)와, 상기 제1 필터부(10) 및 제2 필터부(20)를 통해 신호가 입출력될 수 있도록 하는 복수개의 입력 단자(11d, 21d) 및 출력 단자(12d, 22d)를 더 포함한다.

이때, 상기 제1 및 제3 SAW 필터(11, 21)의 입력 IDT(11a, 21a)와 상기 제2 및 제4 SAW 필터(12, 22)의 출력 IDT(12c, 22c)는 상기 제1 및 제2 필터부(10, 20)에서 필터링되어 출력되는 신호의 위상이 180 도로 반전되어 출력될 수 있도록 서로 반전되어 배열된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 밸런스형 SAW 필터의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 입력 단자(11d, 21d)를 통해 외부 신호(Vi)가 상기 제1 필터부(10) 및 제2 필터부(20)로 입력된다.

이때, 상기 제1 필터부(10)에 입력되는 신호(Vi1)와 상기 제2 필터부(20)로 입력되는 신호(Vi2)는 상기 외부 신호(Vi)가 동일신호와 반대 위상으로 양분되어 입력되므로 상기 외부 신호(Vi)와 상기 제1 및 제2 필터부(10, 20)로 입력되는 신호의 관계는 수학식1 와 같은 관계를 가지게 된다.

Vi = Vi1 - Vi2

= Vi1 - (- Vi1)

= 2 × Vi1

이때, 상기 수학식1에서 상기 제1 필터부(10) 및 제2 필터부(20)로 입력되는 신호의 관계는 Vi1 = -Vi2 이다.

한편, 상기 제1 필터부(10)로 입력되는 신호(Vi1)가 제1 및 제2 SAW 필터(11, 12)에 의해 원하는 주파수 대역의 신호만 통과되어 출력단자(12d)를 통해 출력신호(Vo1)가 출력된다.

또한, 상기 제2 필터부(20)로 입력되는 신호(Vi2)는 상기 제3 및 제4 SAW 필터(21, 22)에 의해 원하는 주파수 대역의 신호가 통과되어 출력단자(22d)를 통해 출력신호(Vo2)가 출력된다.

여기서, 상기 제1 필터부(10)의 출력신호(Vo1)과 상기 제2 필터부(20)의 출력신호(Vo2)는 크기가 같고 위상이 반전되었기 때문에 상기 제2 필터부(40)의 출력 신호는 수학식 2과 같다.

Vo1 = - Vo2

따라서, 상기 제1 필터부(10)와 상기 제2 필터부(20)의 전체 출력 신호(Vo)는 수학식3 와 같이 계산된다.

Vo = Vo1 - Vo2

= Vo1 - ( -Vo1 )

= 2 ×Vo1

따라서, 상기와 같이 동작하는 본 발명의 밸런스형 SAW 필터는 전체 출력 신호(Vo)와 상기 제1 및 제2 필터부(10, 20)의 출력 신호(Vo1, Vo2)를 선택적으로 사용할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 밸런스형 SAW 필터의 또 다른 실시예는 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 SAW 필터(11, 12)사이와 상기 제3 및 제4 SAW 필터(21, 22)사이에 상기 밸런스형 SAW 필터의 주파수 통과 특성이 향상될 있도록복수개의 캐패시터부(50a, 50b, 60a, 60b)가 형성된다.

이때, 도3 에서 미설명된 참조번호 A, B, C, D 는 각각 상기 도1 과 마찬가지로, 입력 IDT(11a, 12a, 12b, 21a, 22a, 22b)와 출력 IDT(11b, 11c, 12c, 21b, 21c, 22c)로 이루어진 제1, 2, 3 및 4 SAW 필터(11, 12, 21, 22)를 의미한다.

또한, 도4에서 미설명된 참조번호 50, 60 은 각각 상기 제1 필터부(10)에 형성된 캐패시터부(50a, 50b)와, 상기 제2 필터부(20)에 형성된 캐패시터부(60a, 60b)에 의해 생성되는 캐패시터 성분을 등가적으로 나타낸 것이다.

이러한 상기 캐패시터부(50a, 50b, 60a, 60b)는 상기 제1 내지 제4 SAW 필터(11, 12, 21, 22)와 동시에 패턴으로 형성되므로 외부에 필터의 특성을 향상시키기위한 기능이 추가되지 않기 때문에 필터 소자의 크기가 감소된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 밸런스형 SAW 필터는 밸런스 형태의 신호를 사용하는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 및 믹서(Mixer)와 같은 부품과 SAW 필터를 연결하여 사용할 경우 언밸런스 형태의 신호가 출력되는 SAW 필터와 외부에 언밸런스형태의 신호를 밸런스형태의 신호로 변환하는 기능을 추가하지 않고 입력 및 출력 IDT의 배열을 반전시켜 형성함으로써 밸런스형태의 신호 출력이 가능하기 때문에 소자의 크기가 감소되는 효과가 있다.

또한, 필터의 주파수 대역 통과 특성을 향상시키기 위해 SAW 필터 내부에 패턴으로 캐패시터부를 형성하여 소자의 크기가 감소될뿐만 아니라 SAW 필터의 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 입력되는 신호가 필터링되어 출력될 수 있도록 입력 및 출력 인터디지털 트랜스듀서(InterDigital Transducer, 이하 IDT라 함)를 포함하는 복수개의 표면탄성파(Surface Acoustic Wave, 이하 SAW라 함) 필터로 이루어진 제1 필터부와;

   상기 제1 필터부의 출력 신호와 위상이 180도 차이가 나는 신호가 출력되도록 입력 및 출력 IDT가 상기 제1 필터부와 반전되어 배열되는 복수개의 SAW 필터로 이루어진 제2 필터부로 구성된 것을 특징으로 하는 밸런스형 SAW 필터.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 필터부 및 제2 필터부를 이루는 복수개의 SAW 필터사에는 주파수 대역통과 특성이 향상될 수 있도록 캐패시터부가 형성되는 것을 특징으로 하는 밸런스형 SAW 필터.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 캐패시터부는 상기 복수개의 SAW 필터와 동시에 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 밸런스형 SAW 필터.