KR200314925Y1 - 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기 - Google Patents

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KR200314925Y1 KR20-2002-0038746U KR20020038746U KR200314925Y1 KR 200314925 Y1 KR200314925 Y1 KR 200314925Y1 KR 20020038746 U KR20020038746 U KR 20020038746U KR 200314925 Y1 KR200314925 Y1 KR 200314925Y1
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Abstract

본 고안은 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 주선로를 형성하고, 상기 주선로의 일측에 마이크로스트립 보조선로를 구비하며, 상기 주선로의 상/하부에 일정간격의 공기영역을 형성하여 전송손실을 감소시킨 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기에 관한 것이다.
본 고안에 따르면, 무선통신 시스템용 마이크로스트립 결합기에 있어서, 하부 접지판 위에 유전체 기판이 부착되고, 상기 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 주선로와, 상기 주선로의 일측에 마이크로스트립 보조선로를 구비하며, 상기 주선로의 상/하부에 일정간격의 공기영역이 형성되고, 상기 공기영역위에 상부 접지판이 형성된 것을 특징으로 하는 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기가 제공된다.

Description

대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기{A directional coupler by using the symmetrical microstrip line}
본 고안은 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 주선로를 형성하고, 상기 주선로의 일측에 마이크로스트립 보조선로를 구비하며, 상기 주선로의 상/하부에 일정간격의 공기영역을 형성하여 전송손실을 감소시킨 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기에 관한 것이다.
일반적으로 무선통신용 RF 시스템에 사용되는 결합선로는 차폐되지 않는 두개 이상의 전송선로가 가까이 놓여질때 각 선로의 전자계 상호작용으로 선로 사이에 전력이 결합 또는 분배되게 하는 것으로, 통상 스트립 선로 구조 또는 마이크로스트립 선로 구조로 구성된다.
도 1a는 종래 기술에 따른 스트립 선로의 단면도로서, 상기 스트립 선로는 유전체(12)의 양쪽면에 확장성을 가진 2개의 접지판(10, 13)을 부착하고, 상기 접지판(10, 13) 사이의 유전체 내부 중심부에 판형의 스트립 도체(11)가 고정되어 있는 마이크로파 전송선로이다. 상기 접지판(10, 13)은 각각 저손실의 유전체(12)에 의해 격리되어 있으며, 상기 유전체(12)의 재질로는 전송손실이 매우 적은 공기를 사용하고 있다. 이와같은 스트립 선로는 유전체(12)로서 공기를 사용하기 때문에유전체 손실이 매우 적고, 상기 스트립 도체(11)에 은도금을 하면 전송 손실을 개선할 수 있다.
그러나, 스트립 도체(11)를 공기중에 고정하기 위해서는 별도의 구조물을 사용해야 하는 문제점이 있었고, 또한 대량생산시 각 부품의 균일성이 떨어지므로 조립 과정에서 상당한 튜닝이 필요하여 생산성이 저하된다고 하는 문제점이 있었다.
도 1b는 종래 기술에 따른 마이크로스트립 선로의 단면도로서, 상기 마이크로스트립 선로는 하부 접지판(24) 상단에 유전체 기판(23)이 형성되고, 상기 유전체 기판(23)의 상부에 마이크로스트립 도체(22)가 형성된다. 또한, 상기 유전체 기판(23)의 상부에는 일정 간격의 공기영역(21)이 형성되고, 그 위에 상부 접지판(20)이 구성된다.
상기 마이크로스트립 선로는 고체의 유전체 기판(23) 위에 스트립 도체(11)가 형성되므로 고정이 용이하고 일정한 공차를 유지하기가 용이하여 조립시 별도의 튜닝을 하지 않고 대량생산이 가능하다.
그러나, 유전체 기판(23)의 손실특성에 따라서 전송 손실이 증가하므로 저손실 제품을 제작하기 위해서는 고가의 저손실 유전체 기판을 사용하므로 비용이 상승하는 문제점이 있었다. 이와함께 상기 스트립 도체(11)와 하부 접지면(24) 사이에는 전자계 에너지가 집중되어 있어 스트립 도체(11)의 표면에 은도금 등을 하더라도 도체손실이 감소되지 않는 문제점이 있었다.
본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 주선로를 형성하고, 상기 주선로의 일측에 마이크로스트립 보조선로를 구비하며, 상기 주선로의 상/하부에 일정간격의 공기영역을 형성하여 전송손실을 감소시키고, 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 저가의 유전체 기판으로도 손실을 개선하여 비용을 절감하는 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 스트립 선로의 단면도.
도 1b는 종래 기술에 따른 마이크로스트립 선로의 단면도.
도 2는 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로의 단면도.
도 3은 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기의 단면도.
도 4a는 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 결합기의 전면도.
도 4b는 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 결합기의 후면도.
도 5는 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기의 분해 사시도.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 대칭형 마이크로스트립 결합기의 실험치를 나타내는 그래프.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100. 상부 접지판 200. 상부 공기영역
300. 결합기 주선로 310. 상부도체
320. 관통홀 330. 하부도체
400. 결합기 보조선로 500. 유전체 기판
600. 하부 공기영역 700. 하부 접지판
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 무선통신 시스템용 마이크로스트립 결합기에 있어서, 하부접지판 위에 유전체 기판이 부착되고, 상기 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 주선로와, 상기 주선로의 일측에 마이크로스트립 보조선로를 구비하며, 상기 주선로의 상/하부에 일정간격의 공기영역이 형성되고, 상기 공기영역 위에 상부 접지판이 형성된 것을 특징으로 하는 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기를 제공한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로의 단면도로서, 상기 대칭형 마이크로스트립 선로는 하부 접지판(700) 상단에 일정간격의 하부 공기영역(600)이 형성되고, 상기 하부 공기영역(600) 위에 유전체 기판(500)이 형성된다. 상기 유전체 기판(500)의 상/하면에는 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 선로가 형성되는데, 상기 대칭형 마이크로스트립 선로의 상/하부 도체에는 소정 간격으로 관통홀이 형성된다. 또한, 상기 유전체 기판(500)의 상부에는 일정간격의 상부 공기영역(200)이 형성되고, 그 위에는 상부 접지판(100)이 형성된다.
상기 대칭형 마이크로스트립 선로는 유전체 기판(500)의 상/하면에 동일 형상의 상부도체(310) 및 하부도체(330)를 인쇄 또는 가공하여 부착하고, 상기 상부도체(310)와 하부도체(330)는 관통홀(320)에 의해 전기적으로 연결시킨다.
따라서, 상기와 같이 대칭형 마이크로스트립 선로의 상부도체(310)와 하부도체(330)를 관통홀(320)에 의해 연결하고, 상기 대칭형 마이크로스트립 선로의 상부와 하부에 각각 상부 공기영역(200)과 하부 공기영역(600)을 형성함으로써, 상기 대칭형 마이크로스트립 선로에 인가되는 고주파가 도체의 표면을 통해서만 흐르다가 대부분의 전자기장이 상/하부 공기영역(200, 600)에 발생되므로 유전체 기판(500)의 손실탄젠트에 의한 유전체 손실은 거의 없게 된다.
도 3은 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기의 단면도이다. 상기 마이크로 스트립 결합기는 상부 접지판(100)과 하부 접지판(700) 사이에 결합기 주선로(300)와 결합기 보조선로(400)가 부착된 유전체 기판(500)으로 구성된다. 즉, 상기 하부 접지판(700)의 상단에 유전체 기판(500)이 부착되고, 상기 유전체 기판(500) 상부의 소정 위치에는 각각 결합기 주선로(300)와 결합기 보조선로(400)가 형성되며, 상기 유전체 기판(500)의 상부에는 소정 간격을 두고 상부 접지판(100)이 구비되는데, 이와같이 함으로써 상기 유전체 기판(500)과 상부 접지판(100)사이에는 전송손실이 적은 공기영역(200)이 형성되게 된다.
전술한 바와 같이, 상기 유전체 기판(500)의 양면에는 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 결합기 주선로(300)가 형성되고, 상기 유전체 기판(500)의 전면에는 상기 결합기 주선로(300)의 일측에 결합기 보조선로(400)가 형성된다. 즉, 상기 결합기 주선로(300)는 상기 도 2에서 서술한 대칭형 마이크로스트립 선로의 형성방법에 의하여 단면이 H-형상인 선로로 설계하고, 상기 결합기 보조선로(400)는 종래의 마이크로스트립 선로 형성방법으로 설계한다.
또한, 상기 하부 접지판(700)은 상기 결합기 주선로(300)가 위치하는 부분에 일정간격으로 길이방향의 홈을 형성함으로써 상기 결합기 주선로(300)의 하부도체(330) 아래에 하부 공기영역(600)을 갖도록 구성한다. 따라서, 상기 하부도체(330)에 고주파가 인가될때 전자기장이 하부 공기영역(600)에 형성되므로 전송손실이 개선된다.
도 4a와 도 4b는 각각 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 결합기의 전면도와 후면도이다. 도시된 바와 같이 상기 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기는 동일한 유전체 기판상에 H-형상의 대칭형 마이크로스트립 주선로와 마이크로스트립 보조선로를 동시에 구현함으로서 종래의 스트립 선로의 생산성을 향상시키고, 또한 종래의 마이크로스트립 선로의 선로손실을 개선할 수 있다.
도 5는 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기의 분해사시도로서, 상부 접지판(100)과 하부 접지판(700) 사이에 유전체 기판(500)이 접속되되, 상기 유전체 기판(500)의 양면에는 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 결합기 주선로(300)가 형성되고 상기 유전체 기판(500)의 전면에는 상기 결합기 주선로(300)의 일측에 결합기 보조선로(400)가 형성된다.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기의 실험치를 나타내는 그래프로서, 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기는, 예로써 IMT 2000의 주파수대인 2.1GHz의 주파수에서 삽입손실과 반사손실값이 각각 0.01673dB와 67.76dB이다. 또한, 결합기의 결합량을 나타내는 커플링값은 29.48dB이며, 단자간의 분리도를 나타내는 아이솔레이션값은 60.56dB이다.
따라서, 종래의 스트립 결합기나 마이크로스트립 결합기에 비하여 동일한 커플링값을 얻기 위한 삽입손실 및 아이솔레이션값이 향상되는 효과가 있다.
이러한 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기는 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 상기 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용하는 다른 수동부품에도 적용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 고안에 따른 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기는, 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 주선로를 형성하고, 상기 주선로의 일측에 마이크로스트립 보조선로를 구비하며, 상기 주선로의 상/하부에 일정간격의 공기영역을 형성하여 전송손실을 감소시키고, 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 저가의 유전체 기판으로도 손실을 개선하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 결합기 주선로의 상/하부 도체가 공기영역과 접하고 있으므로 도체에 흐르는 고주파의 전기장이 공기중으로 발산되어 유전체 손실이 감소되고, 상기 결합기 주선로의 상/하부 도체에 은도금을 함으로써 전송손실이 개선되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 무선통신 시스템용 마이크로스트립 결합기에 있어서,
    하부 접지판 위에 유전체 기판을 부착하고, 상기 유전체 기판의 양면에 단면이 H-형상인 대칭형 마이크로스트립 결합기 주선로와 상기 유전체 기판의 전면에 마이크로스트립 결합기 보조선로를 각각 구성하고, 상기 유전체 기판과 소정의 간격을 두고 상부 접지판을 구성하여 상기 유전체 기판과 상기 상부 접지판 사이에 상부 공기영역을 구성하며, 상기 하부 접지판은 상기 결합기 주선로가 위치하는 부분에 일정간격으로 길이방향의 홈을 형성하여 상기 결합기 주선로 아래에 하부 공기영역을 구성하는 것을 특징으로 하는 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주선로는 유전체 기판의 영면에 동일 형상의 상부도체와 하부도체를 인쇄 또는 가공하고, 다수의 관통홀에 의해 상기 상부도체와 하부도체를 전기적으로 연결시켜 그 단면이 H-형상인 것을 특징으로 하는 대칭형 마이크로스트립 선로를 이용한 결합기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100956665B1 (ko) * 2007-12-28 2010-05-10 (주) 알엔투테크놀로지 내부 접지층을 갖는 결합기
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WO2023101446A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 주식회사 아모텍 커플러

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