KR20030077715A - 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프 - Google Patents

이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라디얼 스터브(Radial stub) 및 단계적 마이크로스터립 라인(stepped Microstrip line)을 동시에 이용함과 아울러 필터의 사이즈를 줄이기 위해 싱글 사이드(single side)의 라디얼 스터브(Radial stub)와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용하여 분산 LPF를 설계할 수 있도록 한 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 인쇄회로기판에 형성되는 LPF를 구비한 이동통신시스템에 있어서, 수신되는 신호를 대역으로 필터링하는 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브와, 상기 수신되는 신호를 대역으로 필터링함과 아울러 상기 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브를 중심으로 "π" 형태를 이루고 있는 마이크로 스트립 라인으로 이루어진다.

Description

이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프{Distributed LPF in mobile communication system using single side radial stub and stage-by-stage microstrip line}
본 발명은 이동통신시스템에 사용되는 LPF(Low Pass Filter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라디얼 스터브(Radial stub) 및 단계적 마이크로스터립 라인(stepped Microstrip line)을 동시에 이용함과 아울러 필터의 사이즈를 줄이기 위해 싱글 사이드(single side)의 라디얼 스터브(Radial stub)와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용하여 분산 LPF를 설계할 수 있도록 한 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프에 관한 것이다.
최근들어, 통신분야가 발달함에 따라 이동통신 사용자들은 더 많은 정보를 더욱 저렴한 가격으로 더 좋은 품질의 서비스를 제공받기를 원하고 있다. 따라서, 이동통신시스템을 더 많은 용량을 처리하기 위해 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환시켜 왔다.
상기 이동통신시스템에서는 일정한 지역내에서 한정된 주파수를 사용하게 되는데, 요구 정보량과 사용을 요구하는 사용자 수는 더욱 늘어가는 추세이다. 따라서, 이러한 요구를 만족시키기 위해서는 디지털 방식들 중에서도 주파수 이용 효율이 높은 방식이 요구된다.
지금까지의 연구들에 의하면 주파수 이용 효율이 TDMA 방식에 비해 CDMA 방식이 효율적인 것으로 알려져 있고, TDMA 방식과 비교해서 CDMA 방식은 상대적으로 한 사용자가 넓은 주파수 대역을 사용한다.
최근, 이동통신시스템에 요구하는 통신 정보량이 인터넷을 비롯한 멀티미디어 서비스의 요구로 인해 폭발적으로 증가함에 따라, 한 가입자에게 요구되는 데이터의 양도 수 Mbps(Mega Bits per Second)에 이른다. 최근에 연구 개발되고 있는 차세대 이동통신(IMT-2000) 시스템은 5MHz이상 20MHz까지의 대역폭을 사용하는 광대역 CDMA 방식도 채택하고 있다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단말기(1)는 기지국(2)과 무선으로 통신을 수행하며, 특히 이동중 통화가 가능하다. 기지국(2)은 제어국(3)의 제어에 따라 상기 단말기(1)와 무선으로 통신을 수행하며, 제어국(3)은 상기 기지국(2)을 제어한다. 교환국(4)은 상기 단말기(1)에서 송신된 신호는 타국 또는 다른 통신망으로 스위칭 해주고, 타국 또는 다른 통신망에서 송신된 신호는 스위칭 하여 상기 단말기(1)측에 연결해준다.
여기서, 상기 단말기(1)는 사람, 자동차, 선박, 항공기등 이동체를 대상으로하는 통신 시스템으로, 이에는 개인휴대통신 시스템(PCS : Personal Communication System), 디지털 셀룰러 시스템(DCS : Digital Cellular System)과 디지털 주파수 공용통신 시스템(DTRS : Digital Trunked Radio System), IMT-2000등이 사용된다.
특히, 상기 단말기(1) 및 기지국(2)에 이용되는 분산 LPF(Distributed Low Pass Filter)는 인쇄회로기판(PCB)에 마운팅(Mounting)된다.
도 2는 종래의 버터플라이 라디얼 스터브(Butterfly Radial stub) 형태의 LPF를 나타낸 도면이고, 도 3은 종래의 단계적 마이크로스트립 라인(stepped Microstrip line) 형태의 LPF를 나타낸 도면이면, 도 4는 도 2 및 도 3의 LPF의 등가회로를 나타낸 도면이다.
여기서, 상기 마이크로스트립 라인을 이용한 LPF는 인턱터와 커패시터의 역할을 하게 된다.
한편, 상기 인턱터와 커패시터는 집중 엘리먼트(Lumped element) LPF 형태와 같은 것이다.
따라서, 상기 분산 LPF는 기존에 많이 사용되어온 방법으로서 다양한 구조로 설계할 수 있는 바, 인쇄기판회로에서 인턱터와 커패시터 역할을 할 수 있도록 순서대로 배열하고, 원하는 주파수 대역에서 컷오프 주파수(cutoff frequency)를 얻을 수 있도록 인턱터와 커패시터 값을 변경하는 것으로서 메인 패스(Main path) 양면에 라디얼 스터브나 마이크로스트립 라인을 위치시킨다.
그러나, 상기의 인쇄회로기판을 여러 대역에 사용하고자 할 경우, 인쇄회로기판에 형성된 부품을 사용 주파수 대역에 맞게 형성되어야 하고 또한, 상/하 대칭이 되어야 하기 때문에 상기 인쇄회로기판의 면적이 넓어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은, 라디얼 스터브(Radial stub) 및 단계적 마이크로스터립 라인(stepped Microstrip line)을 동시에 이용함과 아울러 필터의 사이즈를 줄이기 위해 싱글 사이드(single side)의 라디얼 스터브(Radial stub)와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용하여 분산 LPF를 설계할 수 있도록 한 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프의 특징은,
인쇄회로기판에 형성되는 LPF를 구비한 이동통신시스템에 있어서,
수신되는 신호를 대역으로 필터링하는 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브와;
상기 수신되는 신호를 대역으로 필터링함과 아울러 상기 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브를 중심으로 "π" 형태를 이루고 있는 마이크로 스트립 라인으로 이루어진다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 블록구성도,
도 2는 종래의 버터플라이 라디얼 스터브(Butterfly Radial stub) 형태의 LPF를 나타낸 도면,
도 3은 종래의 단계적 마이크로스트립 라인(stepped Microstrip line) 형태의 LPF를 나타낸 도면,
도 4는 도 2 및 도 3의 LPF의 등가회로를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프를 나타낸 도면,
도 6a는 본 발명에 따른 엘피에프의 시뮬레이션 결과중 이상적인 필터 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면,
도 6b는 본 발명에 따른 엘피에프의 시뮬레이션 결과중 공정상 오차를 고려한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 엘피에프의 측정값을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 단말기
2 : 기지국
C3, C4 : 커패시터
이하, 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분산 LPF는 인쇄회로기판(PCB)에 형성되는 바, 수신되는 신호를 대역으로 필터링하는 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브(100)와, 상기 수신되는 신호를 대역으로 필터링함과 아울러 상기 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브(100)를 중심으로 "π" 형태를 이루고 있는 마이크로 스트립 라인(200)으로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 분산 엘피에프의 설계방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 인쇄회로기판상에 "π" 형태의 마이크로 스트립 라인(200)을 형성시킨다.
그리고, 상기 "π" 형태의 마이크로 스트립 라인의 중앙에 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브(100)를 형성시킨다.
도 6a는 본 발명에 따른 엘피에프의 시뮬레이션 결과중 이상적인 필터 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 발명에 따른 엘피에프의 시뮬레이션 결과중 공정상 오차를 고려한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 분산 LPF의 시뮬레이션 결과들을 보면 2.2GHz까지 삽입 손실이 0.3dB 이하이고 3.4GHz에서 20dB 이상의 감쇄 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
이는, 피시에스(PCS) 주파수 트랜시버의 로컬 신호에 20dB 이상의 감쇄를 줄 수 있다. 또한 2GHz 이상의 신호 고조파에는 40dB 이상의 감쇄 특성을 보인다.
그리고, 도 7은 실제 인쇄회로기판에 구현된 필터를 측정한 것으로 측정시 사용된 케이블 손실을 감안하면, 삽입 손실 및 감쇄 특성이 시뮬레이션 결과와 별 차이가 없음을 보여주며, 피시에스 대역 또는 아이엠티 대역의 LPF로 충분히 그 기능을 할 수 있음을 보여주고 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 인쇄회로기판 상에 버터플라이 라디얼 스터브 LPF와 단계적 마이크로스트립 라인 LPF를 혼용하여 사용함과 아울러 한면에만 커패시터 역할을 하는 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 위치시킴으로써, 인쇄회로기판의 작업 효율성을 개선시키고, 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.
특히, 한면으로 설계되는 좁은 공간에서 필터의 구조를 다양하게 배치할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 인쇄회로기판에 형성되는 LPF를 구비한 이동통신시스템에 있어서,
    수신되는 신호를 대역으로 필터링하는 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브와;
    상기 수신되는 신호를 대역으로 필터링함과 아울러 상기 "부채꼴" 형태의 싱글 사이드 라디얼 스터브를 중심으로 "π" 형태를 이루고 있는 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적 마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프.
KR1020020016544A 2002-03-26 2002-03-26 이동통신시스템에서 싱글 사이드 라디얼 스터브와 단계적마이크로스트립 라인을 이용한 분산 엘피에프 KR20030077715A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160036372A (ko) * 2014-09-25 2016-04-04 국방과학연구소 광대역 렉테나 및 렉테나용 정류 장치
CN109742495A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 一种紧凑型高滚降的宽阻带低通滤波器
WO2023163004A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 ローム株式会社 分布定数回路

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