KR20040047455A - 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터에 관한 것이다. 본 발명의 유전체와 상기 유전체의 일면에 형성되는 접지면을 구비하며, 광대역을 실현하기 위한 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터는, 상기 유전체의 상부에 형성되고, 마이크로스트립 라인으로 구현되는 적어도 하나의 개방 루프 공진기; 및 상기 접지면의 일정 영역을 제거하여 형성되는 적어도 하나의 개구면을 포함한다. 본 발명에 따르면, 필터의 공진부를 구성하는 개방 루프 공진기의 결합 계수를 조정하기 위하여 접지면에 개구면을 형성함으로써, 군지연 특성의 열화 없이 광대역 특성을 가지는 필터의 설계가 가능할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터{Open Loop Resonance Filter using Aperture}

본 발명은 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 불필요한 주파수 성분을 제거하는데 사용되는 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터에 관한 것이다.

근래의 무선통신에서 무선 주파수(Radio Frequency; 이하, 간단히 'RF'라 함) 및 중간 주파수(Intermediate Frequency; 이하, 간단히 'IF'라 함) 필터는 소형화, 제작의 용이성, 평탄한 군지연 그리고 특히 전송속도의 고속화로 인한 넓은 대역폭을 요구한다.

SAW(Surface Acoustic Wave) 필터는 뛰어난 선택도를 가지고 있기 때문에 지금까지 이동 통신에서 많이 이용되어 왔다. 그러나 군지연 특성이 나쁘고 대역폭이 넓지 않기 때문에 넓은 대역폭을 요구하는 통신 시스템에서는 적용이 힘들다.

마이크로스트립을 이용한 필터는 제작과 내장이 용이하여 여러 가지 형태에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 종래의 마이크로스트립 선로의 병렬 결합 형태의 공진기를 사용한 필터의 경우, 적은 삽입손실, 통과대역의 평탄한 전달특성, 전이대역의 최소화 등을 위해서는 여러 단의 공진기를 사용하여야 하므로, 부품의 소형화가 어려운 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 단순 병렬 결합 대신 루프 공진기를 이용한 연구가 진행되어 왔으나, 지금까지는 이동 통신 등의 협대역 통신 회로에 중점이 맞추어져 왔을 뿐 위성통신과 같은 광대역에의 적용을 위한 연구가 이루어지지 않았다.

일반적으로, 개방 루프 공진기의 대역폭을 넓히기 위해서는 루프간의 결합을 강하게 일어나도록 해야 하며, 이는 기본적으로 라인의 두께와 라인간의 간격을 줄임으로써 달성이 가능하다.

도 1a는 일반적인 개방 루프 공진기의 자계 결합을 설명하기 위한 구성도이며, 도 1b는 도 1a의 등가회로이다.

도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 개방 루프 공진기는, w(라인의 선폭) 혹은 d(라인간의 간격)를 줄임으로써 대역폭을 증가시킨다.

상기 도 1a의 개방 루프 공진기의 공진 주파수와 결합 계수는 각각 수학식 1 및 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 C, L, L_m은 각각 자기 커패시턴스, 자기 인덕턴스 및 상호 인덕턴스를 나타낸다.

전계 결합과 혼합 결합에 대해서도 위와 비슷한 형태의 수식이 적용되는데, 이들 중 동일한 루프간격 d에 대하여 두 공진 주파수간의 차이가 가장 큰 결합은 자계 결합이다. 따라서 자계 결합의 결합 계수를 조절하게 되면 대역폭을 조절 할 수 있음을 의미한다.

상기 도 1a에서 두 개의 개방 루프의 간격 d가 좁아지면 상호인덕턴스 L_m은 증가하게 되며, 결과적으로 두 개의 공진 주파수 f_e와 f_m간의 차이는 벌어지게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 개방 루프 공진기에서 라인의 두께와 라인간의 간격을 줄이게 되는 경우, 두 공진 주파수의 차이가 점점 커져서 결국 통과대역의 리플이 증가하게 되는 문제점이 있으며, 또한 간격을 극단적으로 좁히게 되면 간격에 대한 제작상의 민감도가 문제되어 회로제작이 어려워지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 결합이 일어나는 곳의 뒤의 접지면에 개구면을 형성하여, 스트립라인과 접지면간의 결합은 감소시키고, 두개의 루프간의 결합을 증가시킴으로써, 루프간의 간격 변화 없이 대역폭을 증가시키기 위한 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 일반적인 개방 루프 공진기의 자계 결합을 설명하기 위한 구성도,

도 1b는 상기 도 1a의 등가회로,

도 2는 본 발명에 따른 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터의 제 1실시예 사시도,

도 3a는 본 발명에 따른 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터의 제 2실시예 평면도,

도 3b는 상기 도 3a의 일실시예 배면도,

도 4는 상기 도 2의 개방 루프 공진 필터의 통과대역 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프,

도 5는 상기 도 2의 개방 루프 공진 필터의 군지연 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110, 120, 310 ~ 360 : 개방 루프 210, 370 ~ 390 : 개구면

220 : 유전체230 : 접지면

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유전체와 상기 유전체의 일면에 형성되는 접지면을 구비하며, 광대역을 실현하기 위한 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터에 있어서, 상기 유전체의 상부에 형성되고, 마이크로스트립 라인으로 구현되는 적어도 하나의 개방 루프 공진기; 및 상기 접지면의 일정 영역을 제거하여 형성되는 적어도 하나의 개구면을 포함하는 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터를 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터의 제 1실시예 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 개방 루프 공진 필터는, 개방 루프 공진기를 이루는 개방 루프(110, 120)와 개구면(210), 유전체(220) 및 접지면(230)을 포함하고 있다.

상기 개방 루프(112, 120)는 마이크로스트립 라인일 수 있다.

상기 개구면(210)은 상기 접지면(230)에 형성되며, 상기 개방 루프 공진기의 결합이 일어나는 부분에 해당하는 위치에 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 개방 루프(110, 120)의 간격 d를 변화시키지 않고, 상기 개구면(210)의 폭을 조절함으로써 대역폭을 조절할 수 있다.

도 3a는 본 발명에 따른 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터의 제 2실시예 평면도로서, 6개의 극점(pole)을 가지는 개방 루프 공진 필터를 설명하기 위한 것이며, 도 3b는 상기 도 3a의 일실시예 배면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 개방 루프 공진기를 구성하는 다수의 개방 루프(310 ~ 360) 및 다수의 개구면(370, 380, 390), 유전체(220) 및 접지면(230)을 포함하고 있다.

개구면 370, 380 및 390은 각각 상기 개방 루프 310 및 320, 330 및 340과 350 및 360을 결합시키는데 사용될 수 있다.

도 4는 상기 도 2의 개방 루프 공진 필터의 통과대역 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프로서, 개구면을 적용하지 않은 경우와 비교한 것이다.

정확한 비교를 위하여, 각 필터의 개방 루프의 길이 L과 루프간의 간격 d는 동일하게 하였고, 개구면의 적용여부만 다르게 하였다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통과대역 특성은, 개구면을 적용하지 않은 경우보다 그 대역폭이 약 25% 증가했음을 알 수 있다.

도 5는 상기 도 2의 개방 루프 공진 필터의 군지연 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프로서, 개구면을 적용하지 않은 경우와 비교한 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 개방 루프 공진 필터는, 개구면을 적용하지 않은 경우와 비교하여 군지연의 열화가 발생하지 않음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 필터의 공진부를 구성하는 개방 루프 공진기의 결합 계수를 조정하기 위하여 접지면에 개구면을 형성함으로써, 군지연 특성의 열화 없이 광대역 특성을 가지는 필터의 설계가 가능할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 유전체와 상기 유전체의 일면에 형성되는 접지면을 구비하며, 광대역을 실현하기 위한 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터에 있어서,

   상기 유전체의 상부에 형성되고, 마이크로스트립 라인으로 구현되는 적어도 하나의 개방 루프 공진기; 및

   상기 접지면의 일정 영역을 제거하여 형성되는 적어도 하나의 개구면

   을 포함하는 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 개방 루프 공진기 각각은,

   2개의 개방 루프로 이루어진 것

   을 특징으로 하는 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 개구면은,

   상기 개방 루프 공진기의 결합이 일어나는 부분에 해당하는 위치의 접지면에 형성되는 것

   을 특징으로 하는 개구면을 이용한 개방 루프 공진 필터.