KR20030070955A - 링 공진기를 이용한 공진 회로, 이를 이용한 전압제어발진기 및 전압 제어 발진기의 배치구조 - Google Patents

링 공진기를 이용한 공진 회로, 이를 이용한 전압제어발진기 및 전압 제어 발진기의 배치구조 Download PDF

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KR20030070955A
KR20030070955A KR1020020010427A KR20020010427A KR20030070955A KR 20030070955 A KR20030070955 A KR 20030070955A KR 1020020010427 A KR1020020010427 A KR 1020020010427A KR 20020010427 A KR20020010427 A KR 20020010427A KR 20030070955 A KR20030070955 A KR 20030070955A
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이자열
이상흥
강진영
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 링 공진기를 이용한 공진 회로, 이를 이용한 전압 제어 발진기 및 전압 제어 발진기의 배치 구조에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal)에 사용되는 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 개선시키는데 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 전압 제어 발진기의 공진 회로부를 직사각형 링 공진기(Rectangular Ring Resonator)를 이용하여 구현하고, 이러한 구성을 갖는 전압 제어 발진기가 4층 인쇄 회로기판에 인쇄 형태로 실장된 배치 구조를 제공한다.
따라서, 본 발명은 전압 제어 발진기의 공진 회로부를 선택도(Quality Factor; Q)가 높은 직사각형 링 공진기를 이용하여 구현함으로써 전압 제어 발진기의 공진부의 선택도를 개선시켜 위상 잡음을 크게 개선시킬 수 있다. 더 나아가, 무선 통신 기기의 통화품질을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

링 공진기를 이용한 공진 회로, 이를 이용한 전압 제어 발진기 및 전압 제어 발진기의 배치 구조{Resonator circuit using ring resonator, voltage controlled oscillator using the same and structure for disposing voltage controlled oscillator}
본 발명은 링 공진기를 이용한 공진 회로, 이를 이용한 전압 제어 발진기 및 전압 제어 발진기의 배치 구조에 관한 것으로, 특히 종래의 이동 통신 단말기(Mobile Communication Terminal)에 사용되는 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 개선시킬 수 있는 전압 제어 발진기에 관한 것이다.
전압 제어 발진기는 가변용량 다이오드(Variable Capacitance Diode; 이하 '바랙터'라 함)의 정전용량(Capacitance)을 가변하여 발진 주파수를 조절하는 장치로서, 일반적으로 PCS(Personal Communication Service)나 CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기의 RF(Radio Frequency) 송수신기에 널리 사용되고 있다.이러한, 전압 제어 발진기는 공진부, 부성 저항부 및 증폭부로 구성된다. 공진부는 사용자가 사용하고자 하는 발진 주파수를 선택 및 조정하게 하고, 부성 저항부는 공진부와 함께 발진 주파수를 발생시키며, 증폭부는 발진부에서 생성되는 발진 주파수를 증폭하여 출력한다.
일반적으로, 전압 제어 발진기는 베이스(Base)와 에미터(Emitter) 사이에 인덕터(Inductor; L)를 사용한 하틀리(Harttly)형 보다는 캐패시터(Capacitor; C)를 사용한 콜피츠(Colpitts)형을 주로 사용하고 있다. 이는, 인덕터보다 캐패시터가 선택도(Quality Factor; Q)가 높을 뿐만 아니라, 인덕터가 캐패시터보다 가격에 있어서 고가이며, 칩(Chip) 인덕터의 경우 용량 값의 선택에 많은 어려움이 수반되기 때문이다.
이러한, 전압 제어 발진기는 선택도에 따라 이동 통신 기기의 통화품질을 좌우하는 위상잡음에 큰 영향을 미치기 때문에, 최근에는 이 선택도를 개선시키기 위한 여러 가지 방안들이 개시되고 있다. 상기 방안들로는 이동 통신용 표면에 전압 제어 발진기를 실장하거나, 다층기판을 사용하여 공진부를 스트립라인 전송선로 및 결합선로로 구현하거나, 마이크로스트립 기판에서 링 공진기로 구현하는 방안이 개시되고 있다. 그러나, 이러한 방안들은 어느 정도까지는 선택도를 개선할 수 있으나, 그 이상은 한계가 있다. 따라서, 새로운 방안이 개시되어야할 필요성이 절실히 대두되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 전압 제어발진기의 공진부를 선택도가 높은 직사각형 링 공진기(Rectangular Ring Resonator)를 이용하여 구현함으로써 전압 제어 발진기의 선택도를 개선시켜 위상 잡음을 크게 개선시키는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 4층 인쇄 회로기판을 이용하여 스트립라인(Stripline)에서 직사각형 링 공진기를 인쇄하는 형태로 구현하여 소형화 및 저가의 대량 생산을 하는데 또 다른 목적이 있다.
도 1은 스트립라인 직사각형 링 공진기를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 직사각형 링 공진기의 특성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공진부의 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 직사각형 링 공진기의 등가회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 공진부를 이용한 전압 제어 발진기의 구성도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 전압 제어 발진기의 특성도이다.
도 7은 도 1에 도시된 직사각형 링 공진기를 이용한 전압 제어 발진기의 구성도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 전압 제어 발진기의 특성도이다.
도 9는 도 5에 도시된 전압 제어 발진기가 실장된 4층 인쇄 회로기판의 정면도이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 4층 인쇄 회로기판을 구성하는 각 층의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 400: 공진부 110, 510 : 바랙터 공급 전압원
120, 520 : 저항부 130, 530 : 바랙터
140, 410 : 직사각형 링 공진기 200, 500 : 부성 저항부
300, 600 : 증폭부 700 : 4층 인쇄 회로기판
710 : 제 1 도전층 720 : 제 1 유전층
730 : 제 2 접지층 740 : 제 2 유전층
750 : 제 3 도전층 760 : 제 3 유전층
770 : 제 4 접지층
본 발명은 바랙터 전압을 생성하기 위한 전압원과, 상기 바랙터 전압에 따라 정전용량을 가변시키는 바랙터와, 상기 바랙터의 일단과 입력단이 접속되며, 상기 바랙터의 가변 정전용량에 따라 발진 주파수를 생성하여 출력단으로 출력하기 위한 링 공진기를 포함하는 공진 회로를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 공진 회로를 포함하는 공진 회로부와, 상기 공진 회로부의 상기 링 공진기의 출력단과 접속되며, 상기 공진 회로부를 원하는 주파수에서 발진하도록 하기 위하여 부성 저항을 생성하는 부성 저항부와, 상기 링 공진기의 출력단과 접속되며, 상기 출력단으로 출력되는 발진 주파수를 증폭하여 출력하기 위한 증폭부를 포함하는 전압 제어 발진기를 제공한다.
또한, 본 발명은 발진 주파수를 생성하는 링 공진기와, 상기 링 공진기의 양단과 접속되며, 상기 링 공진기를 원하는 주파수에서 발진하도록 하기 위하여 부성 저항을 생성하는 부성 저항부와, 상기 링 공진기의 양단중 상기 발진 주파수가 출력되는 단과 접속되며, 상기 발진 주파수를 증폭하여 출력하기 위한 증폭부를 포함하는 전압 제어 발진기를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전압 제어 발진기의 공진 회로부의 바랙터 및 저항부, 부성 저항부 및 증폭부 각각을 구성하는 소자들이 배치된 제 1 도전층과, 상기 제 1 도전층의 하부에 접착되며, 제 1 비아홀이 형성된 제 1 유전층과, 상기 제 1 유전층의 하부에 접착되며, 상기 제 1 비아홀을 통해 상기 소자들중 하나 이상과 접속되는 제 1 접지층과, 상기 제 1 접지층의 하부에 접착되며, 제 2 비아홀이 형성된 제 2 유전층과, 상기 제 2 유전층의 하부에 접착되며, 상기 제 2 비아홀을 통해 상기 제 1 접지층과 접속되는 상기 링 공진기가 인쇄된 제 2 도전층과, 상기 제 2 도전층의 하부에 접착되며, 제 3 비아홀이 형성된 제 3 유전층과, 상기 제 3 유전층의 하부에 접착되며, 상기 제 3 비아홀을 통해 상기 링 공진기와 접속되는 제 2 접지층을 포함하는 전압 제어 발진기의 배치 구조를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전압 제어 발진기의 공진부에 사용되는 직사각형 링 공진기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 공진부에 사용되는 직사각형 링 공진기는 상하부가 두 개의 전송선로와 결합된 구조로 이루어지며, 그의 동작 특성은 결합계수의 크기에 따라서 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 직렬, 병렬 공진 특성을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, dB(S(2,1))은 고주파 에너지의 전달 크기를 나타내는 변수로서, 도 2a와 같이 직렬 공진 특성은 특정 주파수(예컨데, 3GHz)에서 에너지 전달이 집중되는 현상을 보이며, 도 2b와 같이 병렬 공진 특성은 특정 주파수가 가장 적은 현상을 보인다.
이러한 특성을 갖는 직사각형 링 공진기의 설계는 스트립라인의 폭(W), 직사각형 링 공진기와 전송선로 간의 간격(s) 및 직사각형 링 공진기의 길이(L)에 따라 결정된다.
이를, 하기의 수학식들을 통해 설명하기로 한다. 우선 하기의 수학식들에서 사용되는 변수들을 정의하면, 결합계수는 'C', 전송선로의 특성 임피던스는 'Zo', 스트립라인의 두께는 'b', 스트립라인의 유전율은 '', 빛의 속도는 'c', 발진 주파수는 ''로 정의한다.
여기서, Zoe는 이븐 모드 임피던스(Even Mode Impedance), Zoo는 오드 모드 임피던스(Odd Mode Impedance)를 나타낸다.
상기 수학식 2와 수학식 3은 스트립라인 폭(W)과, 직사각형 링 공진기와 전송선로 간의 간격(s)을 결정하는 수학식이며, 이 수학식에 의해 스트립라인 폭(W)과, 직사각형 링 공진기와 전송선로 간의 간격(s)이 결정된다. 이에 반해, 직사각형 링 공진기의 길이(L)는 에너지 결합량에 따라 결정된다. 예컨데, 설계하고자 하는 주파수가 λ/4일 때, 에너지가 가장 많이 집중되어 공진이 일어나게 된다. 하지만, 결합되는 에너지의 양에 따라서 λ/8, λ/16로 줄일 수 있다. 또한, 스트립라인 폭(W)도 가로 세로가 동일한 폭이 아니어도 원하는 주파수에서 공진이 일어날 수 있다.
한편, 직사각형 링 공진기는 상기에서 설명한 바와 같이 결합계수(C)의 크기에 의해 결정되는 직사각형 링 공진기와 전송선로 간의 간격(s)에 따라서 직렬 공진 또는 병렬 공진으로 구현할 수 있는데, 대체적으로 결합계수(C)가 크면(즉, 's'가 작으면) 병렬 공진 현상이 일어나고, 결합계수(C)가 작으면(즉, 's'가 크면) 직렬 공진 현상이 일어난다.
상기 수학식 4는 스트립라인에서 파장을 구하는 수학식으로, 유전율이 높을 수록 파장이 작아지며, 이에 따라, 직사각형 링 공진기의 길이(L)도 작아져 높은유전율의 기판을 사용하면 공진기를 소형화할 수 있어 RF 시스템에서의 전압 제어 발진기의 점유율을 줄일 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 직사각형 링 공진기를 이용한 본 발명의 공진부의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 공진부(100)는 바랙터 공급 전압원(110), 저항부(120), 바랙터(130) 및 직사각형 링 공진기(140)로 구성된다.
바랙터 공급 전압원(110)은 바랙터(130)로 공급되는 바랙터 공급 전압을 생성하는 전압원이고, 저항부(120)는 RF 초크용 저항 또는 바이어스용 저항으로 이루어지며, 바랙터 공급 전압원(110)으로부터 생성된 바랙터 공급 전압을 바랙터(130)로 전달하는 전달 수단으로서, 보통 수 내지 수십 ㏀으로 이루어진다. 또한, 바랙터(130)는 바랙터 공급 전압(예컨데, 역전압)에 따라 변하는 공핍층의 두께에 의해 정전용량이 변화하는 다이오드로서, 이 가변된 정전용량을 이용하여 발진 주파수를 조절한다.
직사각형 링 공진기(140)는 상기에서 설명한 바와 같은 특징을 가지며, 하부의 전송선로를 통해 바랙터(130)의 일단과 접속되며, 상부의 전송선로를 통해 미도시된 증폭부의 입력단과 접속된다. 이러한, 직사각형 링 공진기(140)는 상기에서도 설명한 바와 같이, 결합계수의 크기에 따라 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 직렬, 병렬 공진회로와 같이 등가회로로 나타낼 수 있다.
도 4a는 직사각형 링 공진기(140)를 병렬 공진회로로 나타낸 등가회로도로서, 직사각형 링 공진기(140)는 저항(R), 인덕터(L) 및 캐패시터(C)가 서로 병렬로접속된 형태의 등가회로로 나타낼 수 있다. 이에 따라, 바랙터(130)의 양단은 이들과 병렬로 접속된다. 또한, 도 4b는 직사각형 링 공진기(140)를 직렬 공진회로로 나타낸 등가회로도로서, 직사각형 링 공진기(140)는 저항(R), 인덕터(L) 및 캐패시터(C)가 서로 직렬로 접속된 형태의 등가회로로 나타낼 수 있다. 이에 따라, 바랙터(130)의 일단은 이들과 직렬 접속된다.
도 5는 도 3에 도시된 공진부(100)를 이용한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전압 제어 발진기의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 전압 제어 발진기는 공진부(100), 부성 저항부(200) 및 증폭부(300)로 구성된다. 이하에서 설명하는 부성 저항부(200) 및 증폭부(300)의 구성은 일례이다.
공진부(100)는 상기에서 설명한 바와 같이 바랙터 공급 전압원(110), RF 초크용 저항(또는, 바이어스용 저항)(120), 바랙터(130) 및 직사각형 링 공진기(140)로 구성된다.
부성 저항부(200)는 공통 컬렉터로 동작되는 제 1 트랜지스터(T1)와, 상기 제 1 트랜지스터(T1)와 함께 부성저항을 발생하는 제 1 캐패시터(C1) 및 에미터 캐패시터(Ce)와, 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 동작점을 결정하는 제 1 저항(R1)으로 구성되며, 이외에 바이어스를 안정화시키기 위해 상기 에미터 캐패시터(Ce)와 병렬 접속된 에미터 저항(Re)을 더 포함한다.
증폭부(300)는 공통 에미터로 동작되는 제 2 트랜지스터(T2)와, RF 초크 기능을 갖는 제 2 캐패시터(C2) 및 인덕터(L)와, 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 동작점을 결정하는 제 2 및 제 3 저항(R2 및 R3)으로 구성되며, 이외에 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 에미터와 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 베이스 사이에 접속된 제 3 캐패시터(C3)와, 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 에미터와 접지단자(Vss) 사이에 접속된 제 4 캐패시터(C4)와, 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 컬렉터와 출력단 사이에 접속된 제 5 캐패시터(C5)를 더 포함한다. 여기서, 인덕터(L)는 스트립라인으로 구현하되, 그 길이는 발진 주파수에서 λ/4이고, 높은 임피던스를 갖는 폭으로 구현한다. 또한, 제 4 캐패시터(C4)는 정전용량 값을 크게 하고, 증폭부(300)의 제 2 트랜지스터(T2)는 공통 에미터로, 부성 저항부(200)의 제 1 트랜지스터(T1)는 공통 컬렉터로 동작되도록 한다.
이러한 구성을 갖는 전압 제어 발진기의 동작을 간략하게 설명하면, 우선, 부성 저항부(200)에서는 제 1 트랜지스터(T1)의 베이스 에미터 접합 캐패시터, 제 1 캐패시터(C1) 및 에미터 캐패시터(Ce)를 통해 부성저항을 발생한다. 이 때, 발생되는 부성저항은 제 1 캐패시터(C4)와 에미터 캐패시터(Ce)의 값을 조정함으로써 원하는 주파수대에서 발생시킬 수 있다.
이렇듯, 제 1 캐패시터(C1)와 에미터 캐패시터(Ce)의 값을 조절하여 원하는 주파수대에서 부성저항을 발생시킴으로써 제 1 트랜지스터(T1)의 베이스와 접속되는 공진부(100)를 원하는 주파수에서 발진시킬 수 있다. 이와 같이, 발진된 공진부(100)에 의해 발생된 발진 주파수는 제 2 저항(R2)을 통해 증폭부(300)의 제 2 트랜지스터(T2)의 베이스에 입력되며, 제 2 트랜지스터(T2)의 컬렉터를 통해서 증폭되어 출력단으로 출력된다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 전압 제어 발진기를 RF 시뮬레이터(Simulator)인 'Agilent'사의 'ADS'를 이용하여 구현한 시뮬레이션 특성도이다.
도 6a는 상기 전압 제어 발진기의 옵셋 주파수(Offset Frequency)에 대한 위상잡음 시뮬레이션 특성도이며, 도 6b는 상기 전압 제어 발진기의 발진 주파수에 대한 출력 파워 시뮬레이션 특성도이다. 도시된 바와 같이 상기 전압 제어 발진기는 대략 1E4Hz 내지 1E5Hz의 옵셋 주파수 범위에서 위상잡음 특성이 우수한 특성(즉, 두 선(Line)이 일치)을 나타내는 것을 알 수 있으며, 발진 주파수에 대한 출력 파워 특성 또한 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 직사각형 링 공진기를 이용한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전압 제어 발진기의 구성도이다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전압 제어 발진기는 크게 공진부(400), 부성 저항부(500) 및 증폭부(600)으로 구성된다. 그러나, 도 5에 도시된 제 1 실시예에 따른 전압 제어 발진기와 달리 공진부(400)가 직사각형 링 공진기(410)로부만 구성되며, 바랙터(530)가 부성 저항부(500)의 제 1 트랜지스터(T11)의 에미터 단에 접속된다.
부성 저항부(500)는 공통 컬렉터로 동작되는 제 1 트랜지스터(T11)와, 상기 제 1 트랜지스터(T11)와 함께 부성저항을 발생하는 제 1 캐패시터(C11) 및 에미터 캐패시터(Ce)와, 상기 제 1 트랜지스터(T11)의 동작점을 결정하는 제 1 저항(R11)과, 바이어스를 안정화시키기 위해 상기 에미터 캐패시터(Ce)와 병렬 접속된 에미터 저항(Re)으로 구성된다. 또한, 부성 저항부(500)는 제 1 트랜지스터(T11)의 에미터 단에 바랙터 공급 전압원(510), 저항부(520) 및 바랙터(530)을 더 포함하여 구성한다.
증폭부(600)는 도 5에 도시된 증폭부(300)와 동일하게 제 2 트랜지스터(T12), 제 2 캐패시터(C12), 인덕터(L11), 제 2 및 제 3 저항(R12 및 R13)으로 구성되며, 이 외에 제 3 내지 제 4 캐패시터(C13 내지 C15)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본원 발명의 제 2 실시예에 따른 전압 제어 발진기의 동작 특성을 간략히 설명하면, 우선 제 2 실시예에 따른 전압 제어 발진기는 도 5에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전압 제어 발진기와 달리 바랙터(530)를 부성 저항부(500)의 제 1 트랜지스터(T11)의 에미터 단에 구성한다. 이로써, 상기 바랙터(530)의 가변 정전용량을 조정을 통해 부성 저항부(500)의 입력 임피던스의 리액턴스를 변화시켜 공진부(400)에 발생되는 발진 주파수를 조정하게 된다.
즉, 하기의 수학식 5와 같이 바랙터(530)의 정전용량을 변화시키면 부성 저항부(500)의 부성 저항과 리액턴스를 조정할 수 있다. 여기서, 'CE= Ce + 바랙터 다이오드의 정전용량'이며, 'Zin'는 공진부(400)에서 부성 저항부(500)를 들여다본 입력 임피던스이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 전압 제어 발진기를 RF 시뮬레이터(Simulator)인 'Agilent'사의 'ADS'를 이용하여 구현한 시뮬레이션 특성도이다.
도 8a는 상기 전압 제어 발진기의 옵셋 주파수(Offset Frequency)에 대한 위상잡음 시뮬레이션 특성도이며, 도 8b는 상기 전압 제어 발진기의 발진 주파수에 대한 출력 파워 시뮬레이션 특성도이다. 도시된 바와 같이 상기 전압 제어 발진기는 대략 1E4Hz 내지 1E5Hz의 옵셋 주파수 범위에서 위상잡음 특성이 우수한 특성(즉, 두 선(Line)이 일치)을 나타내는 것을 알 수 있으며, 발진 주파수에 대한 출력 파워 특성 또한 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 전압 제어 발진기의 구성을 실장한 4층 인쇄회로 기판의 정면도이다.
도 9을 참조하면, 상기 4층 인쇄회로 기판(700)은 크게 4개의 도전층들(710, 730, 750, 770)과, 3개의 유전층들(720, 740, 760)로 구성되며, 상기 유전층들 (720, 740, 760) 각각은 상기 도전층들(710, 730, 750, 770) 간의 절연을 위해 상기 도전층들(710, 730, 750, 770) 사이에 형성된다.
제 1 도전층(710)은 도 10a에 도시된 바와 같이 금속층으로서, 전압 제어 발진기를 구성하는 각 소자, 예컨대 트랜지스터, 저항, 캐패시터 및 바랙터 다이오드 등을 접착할 층으로 공진부(100)의 바랙터와 저항을 포함한 부성 저항부(200) 및 증폭부(300)가 구현된다.
제 3 도전층(750)은 도 10b에 도시된 바와 같이 직사각형 링 공진기를 인쇄할 층으로 제 1 도전층(710)의 바랙터 다이오드 및 부성 저항부(200)의 트랜지스터의 베이스와는 비아 홀(Via Hole)을 통해서 전기적으로 접속된다.
제 2 및 제 4 도전층(730 및 770)은 도 10c에 도시된 바와 같이 금속층으로 이루어진 접지층으로서, 이 두층(730 및 770)은 비아 홀을 통해서 서로 전기적으로 접속된다.
유전층들(720, 740, 760)은 전기적으로 높은 유전율을 갖는 절연체로 형성한다. 특히 제 2 및 제 3 유전층(740 및 760)은 직사각형 링 공진기의 크기를 감소시키기 위해 높은 유전율을 갖는 절연체로 형성된다. 이는 직사각형 링 공진기의 길이가 가로 세로 대략 λ/4정도의 길이를 가지며, 이 때, 'λ'가 발진 주파수의 파장으로 절연체의 유전율에 반비례하기 때문이다. 즉, 유전율이 높을 수록 직사각형 링 공진기의 크기는 줄어들게 된다.
상기에서 설명한 4층 인쇄회로 기판(700)의 제 1 도전층(710), 제 1 유전층(720) 및 제 2 도전층(730)은 마이크로스트립라인 구조로 형성되며, 제 2 도전층(730), 제 2 유전층(740), 제 3 도전층(750), 제 3 유전층(760) 및 제 4 도전층(770)은 스트립라인 구조로 형성된다. 또한, 4층 인쇄회로 기판(700)은 각각의 층들(710 내지 770)이 원하는 모양으로 인쇄된 단층 인쇄회로 기판을 접착하여 형성한다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 상기 제 1 및 제 2 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 특히, 링 공진기는 직사각형의 형태에 한정되는것이 아니라, 그 길이와 폭에 따라 여러 형태로 변환될 수 있다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 상기 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전압 제어 발진기의 공진부를 선택도가 높은 직사각형 링 공진기를 이용하여 구현함으로써 전압 제어 발진기의 공진부의 선택도를 개선시켜 위상 잡음을 크게 개선시킬 수 있다. 더 나아가, 무선 통신 기기의 통화품질을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 4층 기판을 이용하여 스트립라인에서 직사각형 링 공진기를 인쇄하는 형태로 구현함과 아울러 종래의 기술의 전압 제어 발진기의 공진부와 부성 저항부 사이에 형성된 캐패시터를 사용하지 않음에 따라 소형화 및 저가의 대량 생산이 가능하다.

Claims (12)

  1. 바랙터 전압을 생성하기 위한 전압원;
    상기 바랙터 전압에 따라 정전용량을 가변시키는 바랙터; 및
    상기 바랙터의 일단과 입력단이 접속되며, 상기 바랙터의 가변 정전용량에 따라 발진 주파수를 생성하여 출력단으로 출력하기 위한 링 공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전압원과 상기 바랙터 사이에 RF 초크용 저항 및 바이어스 저항중 어느 하나로 이루어진 저항부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 링 공진기는 스트립라인 형태의 직사각형 링 공진기인 것을 특징으로 하는 공진 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 직사각형 링 공진기는 결합계수가 -12dB 이상이면 병렬 공진으로 동작하고, 그 이하이면 직렬 공진으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진 회로.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 직사각형 링 공진기는 결합계수의 손실이 -12dB 이하로 감소하면 선택도가 감소하고, 이상으로 증가하면 선택도가 증가하는 것을 특징으로 하는 공진 회로.
  6. 제 1 항에 기재된 공진 회로를 포함하는 공진 회로부;
    상기 공진 회로부의 상기 링 공진기의 출력단과 접속되며, 상기 공진 회로부를 원하는 주파수에서 발진하도록 하기 위하여 부성 저항을 생성하는 부성 저항부; 및
    상기 링 공진기의 출력단과 접속되며, 상기 출력단으로 출력되는 발진 주파수를 증폭하여 출력하기 위한 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 링 공진기는 입력단과 출력단을 갖는 직사각형의 형태를 갖되, 상기 입력단이 제 1 전송 선로를 통해 상기 공진 회로부의 바랙터의 일단과 접속되며, 상기 출력단이 제 2 전송 선로를 통해 상기 부성 저항부 및 상기 증폭부의 입력단과 접속되는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
  8. 제 6 항의 전압 제어 발진기의 공진 회로부의 바랙터 및 저항부, 부성 저항부 및 증폭부 각각을 구성하는 소자들이 배치된 제 1 도전층;
    상기 제 1 도전층의 하부에 접착되며, 제 1 비아홀이 형성된 제 1 유전층;
    상기 제 1 유전층의 하부에 접착되며, 상기 제 1 비아홀을 통해 상기 소자들중 하나 이상과 접속되는 제 1 접지층;
    상기 제 1 접지층의 하부에 접착되며, 제 2 비아홀이 형성된 제 2 유전층;
    상기 제 2 유전층의 하부에 접착되며, 상기 제 2 비아홀을 통해 상기 제 1 접지층과 접속되는 상기 링 공진기가 인쇄된 제 2 도전층;
    상기 제 2 도전층의 하부에 접착되며, 제 3 비아홀이 형성된 제 3 유전층; 및
    상기 제 3 유전층의 하부에 접착되며, 상기 제 3 비아홀을 통해 상기 링 공진기와 접속되는 제 2 접지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기의 배치 구조.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접지층, 상기 제 2 도전층 및 상기 제 2 및 제 3 유전층은 스트립라인 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기의 배치 구조.
  10. 발진 주파수를 생성하는 링 공진기;
    상기 링 공진기의 양단과 접속되며, 상기 링 공진기를 원하는 주파수에서 발진하도록 하기 위하여 부성 저항을 생성하는 부성 저항부; 및
    상기 링 공진기의 양단중 상기 발진 주파수가 출력되는 단과 접속되며, 상기 발진 주파수를 증폭하여 출력하기 위한 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 부성 저항부는 입력 임피던스의 리액턴스부를 조정하기 위해 바랙터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 바랙터는 상기 부성 저항을 생성하기 위한 트랜지스터의 에미터 단에 접속되는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
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