KR20040056280A

KR20040056280A - 적층형 발룬 트랜스포머

Info

Publication number: KR20040056280A
Application number: KR1020020082878A
Authority: KR
Inventors: 이병화; 김남철; 윤정호; 박상수; 박동석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-06-30
Also published as: JP2004208265A; US6903643B2; US20040119573A1; KR100476561B1; CN1510780A; CN1299389C; JP4021377B2

Abstract

본 발명은 3개의 λ/4 스트립라인으로 구현되는 불평형전송라인의 불평형신호를 평형전송라인의 평형신호로 변환가능한 적층형 발룬트랜스포머에 관한 것이다.

상술한 본 발명의 적층형 발룬트랜스포머는 제1스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제1유전체시트와, 상기 제1스트립라인의 하부에 적층되며 상기 제1스트립라인과 전자기적으로 결합하는 제2스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제2유전체시트와, 상기 제2유전체시트의 하부에 적층되며 접지전극이 그 한쪽면에 형성되는 제3유전체시트와, 상기 제3유전체시트의 하부에 적층되며 제3스트립라인이 형성되는 제4유전체시트를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 적층형 발룬트랜스포머는 스트립라인의 수를 줄여 적층수를 줄이고자 제조비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

적층형 발룬 트랜스포머{LAMINATED BALUN TRANSFORMER}

본 발명은 적층형 발룬 트랜스포머에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3 개의 λ/4 스트립라인으로 구현가능하여 사이즈절감효과가 있는 적층형 발룬 트랜스포머에 관한 것이다.

일반적으로, 발룬(Balun)이란 Balance to Unbalance의 약자로서, 평형신호(balanced signal)를 불평형신호(unbalanced signal)로 변환하거나, 반대로 불평형신호를 평형신호로 변환하는 회로 또는 구조물을 통칭한다.

예를 들어, 무선 신호 처리 회로는 혼합기(mixer)나, 쏘필터(SAW filter)와 같이 평형라인으로 만들어진 부품이 많이 사용되는데, 이런 부품을 증폭기와 같이 불평형라인으로 이루어진 부품과 연결하는 경우, 상기 발룬과 같은 구조가 필요하다.

이러한 발룬 트랜스포머는 분배 상수 회로(transmission line)의 조합으로 구성할 수 도 있고, 집중 상수 회로를 통해 구현될 수 있으며, 특히, 안테나 분야에서 이용되는 경우에는 공진도파관 형태로도 구현될 수 도 있다.

최근 들어, 적층기술이 발달되면서, 미국 특허 6,285,273 호와 같이 스트립라인을 수직으로 배치한 적층형 발룬트랜스포머도 제안되고 있다.

도 7은 종래 적층형 발룬트랜스포머를 나타낸 분해사시도이고, 도 8는 상기 적층형 발룬트랜스포머의 외관사시도로서, 상기 적층형 발룬 트랜스포머(101)는 λ/4 길이의 4개의 스트립라인(104, 105, 108, 109)이 각각 형성된 4개의 유전체시트(102c, 102d, 102f, 102g)와, 접지전극(112,113,114)이 각각 형성된 3개의 유전체 시트(102a, 102e, 102h)와, 리드전극(103)이 형성된 하나의 유전체시트(102b)로 이루어진다.

상기에서, 제1스트립라인(104)과, 제2스트립라인(105)과, 제3스트립라인(108)과, 제4스트립라인(109)이 각각 전자기적으로 결합하여 2개의 커플러를 형성하고, 상기 제2스트립라인(105)의 일단(120b)과 제3스트립라인(108)의 일단(108b)이 비아홀을 통해 내부 접지전극(113)에 전기적으로 연결된다.

그리고, 상기 접지전극(112,113,114)는 모두 외부전극(25, 29, 32)에 연결되고, 상기 제1스트립라인(104)의 일단은 리드전극(103)을 통해 외부전극(31)에 연결되고, 타단은 외부전극(28)에 연결된다. 그리고, 일단이 접지전극(113)에 연결된 상기 제2,3스트립라인(105,108)의 타단은 외부전극(27,26)에 각각 연결되고, 나머지 제4스트립라인(109)의 일단은 오픈상태로 되고, 타단은 외부전극(28)에 연결된다. 즉, 상기 제1스트립라인(104)와 제4스트립라인(109)은 외부전극(28)을 통해 연결되는 것이다.

상기에서, 외부전극(25,29,32)은 접지전극이고, 외부전극(26,27)은 평형신호 출력단이고, 외부전극(31)은 불평형신호입력단이다.

따라서, 상기 도 7 및 도 8에 보인 적층형 발룬트랜스포머는 도 9과 같은 등가회로를 갖는다.

그런데, 상기와 같이 구성된 적층형 발룬 트랜스포머는 4개의 λ/4 스트립라인으로 2개의 커플러를 구현하므로, 상기 4개의 λ/4 스트립라인을 연결하기 위하여 다수의 외부 전극이 필요하여, 전극구성 및 구조가 복잡해진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 3개의 λ/4 스트립라인으로 구현되어 불평형전송라인의 불평형신호를 평형전송라인의 평형신호로 변환가능한 적층형 발룬트랜스포머를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 적층형 발룬 트랜스포머의 외형도이다.

도 2는 본 발명에 의한 적층형 발룬 트랜스포머의 적층구조를 보인 분해사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 적층형 발룬 트랜스포머를 통해 구현되는 발룬트랜스포머의 등가회로도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 적층형 발룬 트랜스포머의 적층구조를 보인 분해사시도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 적층형 발룬 트랜스포머의 외형을 보이는 전체 사시도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 적층형 발룬 트랜스포머의 등가회로도이다.

도 7은 종래의 적층형 발룬트랜스포머의 분해사시도이다.

도 8은 종래의 적층형 발룬트랜스포머의 사시도이다.

도 9는 종래의 적층형 발룬트랜스포머의 등가회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 적층형 발룬트랜스포머

2 : 유전체블럭

2a ~ 2f : 전극

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한, 적층형 발룬 트랜스포머는,

제1스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제1유전체시트;

상기 제1스트립라인의 하부에 적층되며 상기 제1스트립라인과 전자기적으로 결합하는 제2스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제2유전체시트;

상기 제2유전체시트의 하부에 적층되며 접지전극이 그 한쪽면에 형성되는 제3유전체시트; 및

상기 제3유전체시트의 하부에 적층되며 제3스트립라인이 형성되는 제4유전체시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는 외부 표면에 연결전극을 더 형성하고, 상기 외부 연결전극을 통해 제2스트립라인과, 제3스트립라인을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는 그 외부 표면에 불평형신호입력전극, 제1,2평형신호출력전극과, 접지전극을 더 형성하고, 제1스트립라인의 일단을 접지전극에 연결하고, 타단은 불평형신호입력전극에 연결하고, 서로 전기적으로 연결된 제1,2스트립라인의 타단을 각각 제1,2평형신호출력전극에 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적층형 발룬트랜스포머는 상기 제1스트립라인을 불평형신호입력전극에 연결하는 제1리드전극이 형성되는 제5유전체시트와, 상기 제2스트립라인을 제1평형신호출력전극에 연결하는 제2리드전극이 형성되는 제6유전체시트와, 상기 제3스트립라인을 제2평형신호출력전극에 연결하는 제3리드전극이 형성되는 제7유전체시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는 최상층 및 최하층에 그 한쪽면에 접지전극이 형성된 제8,9유전체시트를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명에 따른 적층형 발룬 트랜스포머는

불평형신호가 입출력되는 불평형신호전극;

제1,2평형신호가 입출력되는 제1,2평형신호전극; 그라운드에 연결되는 접지전극;

일단이 상기 불형형신호전극에 연결되고 타단은 상기 접지전극에 연결되는 제1스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제1유전체시트; 및

상호 일단이 서로 연결되며 상기 제1,2평형신호전극에 각각의 타단이 연결되는 제2,3스트립라인이 형성되고, 상기 제2,3스트립라인중 한 라인이 제1스트립라인과 상호 마주보도록 배치되는 제2스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제2유전체시트가 적층되어 이루어질 수 도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적층형 발룬트랜스포머에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 적층형 발룬트랜스포머의 외형도로서, 적층형 발룬트랜스포머(1)는 육면체의 유전체블럭(2)의 표면에 불평형입력전극(2a)과, 제1,2평형출력전극(2c,2f)과, 외부접지전극(2b,2e)과, 외부 다른 구성과 연결되지 않는 비접촉(NC:not connected)전극(2d)을 구비한다.

상기 유전체블록(2)은 다수의 유전체시트를 적층하여 이루어진 것으로서, 내부 적층구조는 도 2에 도시한 바와 같이 이루어진다.

도 2를 참조하여, 적층형 발룬트랜스포머(1)의 적층구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 적층형 발룬트랜스포머(1)는 기본적으로, 제1스트립라인(51)이 그 한쪽면에 형성된 제1유전체시트(24)와, 제2스트립라인(52)이 그 한쪽면에 형성되며 상기 제1유전체시트(24)의 하부 또는 상부에 평행하게 배치되는 제2유전체시트(26)와, 접지전극(32)이 한쪽면에 인쇄된 제3유전체시트(27)와, 제3스트립라인(53)이 한쪽면에 인쇄되고 상기 제3유전체시트(27)에 의해 제1,2유전체시트(24,26)과 전자기적으로 분리되는 제4유전체시트(29)로 이루어진다.

상기에서, 제1유전체시트(24), 제2유전체시트(26), 제3유전체시트(27), 제4유전체시트(29) 순으로 적층될 수 도 있고, 제2유전체시트(26), 제1유전체시트(24), 제3유전체시트(27), 제4유전체시트(29) 순으로 적층될 수 도 있다.

즉, 제1,2유전체시트(24,26)와 제4유전체시트(25) 사이에 접지전극(32)이 형성된 제3유전체시트(27)가 개재된다.

그리고, 상기 적층형 발룬트랜스포머(1)는 상기 제1,2,3스트립라인(51~53)을 각각 상기 도 1에 보인 외부 전극(2a, 2c, 2d, 2f)에 연결하는 리드전극(41~43)이 각각 형성된 제5~7유전체시트(23,25,28)를 더 구비한다.

상기 제1리드전극(41)의 일단(41a)은 NC전극(2d)에 연결되고, 타단(41b)은 제1스트립라인(51)의 일단(51b)에 비아홀(41c)로 연결되어, 상기 제1스트립라인(51)의 일측 단자(51b)를 NC전극(2d)에 연결시킨다.

그리고, 제2리드전극(42)는 그 일단(42a)이 불평형신호입력전극(2a)에 연결되고, 타단(42b)은 비아홀(42c)을 통해 제2스트립라인(52)의 일단(52b)와 연결되어, 상기 불평형신호입력전극(2a)으로 인가된 불평형신호를 제2스트립라인(52)으로 전달한다.

그리고, 상기 제3리드전극(43)은 그 일단(43a)이 제1평형신호출력전극(2c)에 연결되고, 타단(43b)이 비아홀(43c)을 통해 제3스트립라인(53)의 일단(53a)에 연결하여, 제3스트립라인(53)의 끝단에서 발생된 제1평형신호를 제1평형신호출력전극(3c)로 전달한다.

상기에 더하여, 제1스트립라인(51)의 타단(51a)은 직접 제2평형신호출력단(2f)에 연결되고, 제2스트립라인(52)의 타단(52a)은 접지로 직접연결되며, 제3스트립라인(53)의 타단(53b)이 NC전극(2d)에 직접 연결된다.

더하여, 상기 적층형 발룬트랜스포머(1)는 유전체블럭(2)의 내부 상하층에 배치되는 접지전극(31,33)이 형성된 제8,9유전체시트(22,30)을 더 포함한다.

이에 의하여, 상기 적층형 발룬트랜스포머(1)는 도 3과 같은 등가회로를 형성한다.

상기 구조에 있어서, 상기 제1,2,3스트립라인(51~53)의 패턴형태를 변형함으로서, 리드전극(41~43) 없이 외부전극(2a~2f)에 연결할 수 도 있다.

상기 적층형 발룬트랜스포머(1)에서, 불평형신호입력전극(2d)으로 소정 주파수의 불평형신호로 인가하면, 상기 신호는 제2스트립라인(52)과 전자기적으로 커플링된 제1스트립라인(51)으로 유기되고, 상기 제1스트립라인(51)으로 유기된 신호는 NC전극(2d)를 통해 연결된 제3스트립라인(53)으로 전달되어, 제1,2평형신호출력단(2c, 2f)으로 입력된 불평형신호와 동일한 주파수를 갖으며, 위상이 서로 다른 평형신호가 출력된다.

본 발명은 상기 구조를 변형하여, 상기 제1,2스트립라인(51,52)을 하나의 유전체 시트상에 동시에 형성할 수 도 있으며, 이 경우 제1,2스트립라인(51)과 제3스트립라인(53)의 커플링을 저지하기 위한 접지전극(32)이 불필요하게 되어, 더 단순한 구조를 갖을 수 있게 된다.

도 4는 상술한 본 발명의 변형예에 의한 적층형 발룬 트랜스포머를 도시한 것이고, 도 5는 상기 본 발명의 변형예에 의한 적층형 발룬 트랜스포머의 외형도를 보인 것이고, 도 6은 그 등가회로도이다.

상기 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 변형예에 있어서, 적층형 발룬트랜스포머(61)는 가시적으로는 다수의 유전체시트가 적층되어 이루어진 육면체형상의 유전체블록(62)과, 상기 유전체블럭(62)의 측면에 형성되는 불평형신호전극(71a)과, 제1,2평형신호전극(71b,71c)과, 접지전극(71d,e,f)로 이루어진다.

그리고, 상기 유전체블록(62)은 도 4에 도시된 바와 같이, 맨상부에 위치하는 소정 두께의 유전체시트(62a)와, 상기 유전체시트(62a)의 하부에 적층되며 그 상부 접지전극(71d~71f)에 연결된 접지패턴(63)이 형성된 유전체시트(62b)와, 상기 유전체시트(62b)의 하부에 적층되며 일단이 상기 접지전극(71d,e,f)에 연결되고 타단은 불평형신호전극(71a)에 연결되는 제1스트립라인(65)이 형성된 유전체시트(62d)와, 상기 유전체시트(62d)의 하부에 적층되며 상기 제1스트립라인(65)과 평행하며 일단이 제1평형신호전극(71b)에 연결되는 제2스트립라인(66)과 상기 제2스트립라인(66)의 타단에 연결되며 상기 제2평형신호전극(71c)에 연결되는 제3스트립라인(67)이 그 상면에 함께 형성되는 유전체시트(62e)와, 상기 유전체시트(62e)의 하부에 적층되며 접지전극(71d~71f)에 연결된 접지패턴(70)이 형성된 유전체시트(62g)와, 상기 유전체시트(62g)의 하부에 적층되며 소정 두께를 갖는 유전체시트(62b)가 적측되어 이루어진 것이다.

더하여, 상기 유전체블록(62)은 상기 제1스트립라인(65)의 일단을 불평형신호전극(71a)에 연결하기 위한 리드전극(64)이 인쇄된 유전체시트(62c)와, 상기제2,3스트립라인(66,67)을 제1,2평형신호전극(71b,71c)에 연결하기 위한 리드전극(68,69)가 형성된 유전체시트(62f)를 더 포함할 수 있다.

상기 도 4의 적층형 발룬 트랜스포머(61)에서, 제1스트립라인(65)은 도 2의 제2스트립라인(52)에 대응하고, 제2스트립라인(66)은 도 2의 제1스트립라인(51)에 대응되고, 제3스트립라인(67)은 도 2의 제3스트립라인(53)에 대응된다.

앞서의 경우와 마찬가지로, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는 3개의 λ/4 스트립라인(65,66,67)로 구현되어, 종래보다 더 단순한 공정 및 과정으로 제조가 가능하다. 더하여, 제2,3스트립라인(66,67)을 하나의 유전체시트(62c)상에 형성함으로서, 앞서의 예보다 더 경박화에 유리해진다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 3개의 λ/4 스트립라인으로 이루어진 구조 및 설계가 용이한 적층형 발룬 트랜스포머를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 발룬 트랜스포머는 3개의 λ/4 스트립라인으로 구현됨으로서 최근 RF 부품의 필수 요건인 소형화 및 경박화에 유리하다.

또한, 본 발명의 발룬 트랜스포머는 1개의 커플러와 1개의 독립적인 λ/4 스트립라인으로 구현됨으로서, 2개의 커플러를 갖는 기존의 발룬 트랜스포머에 비하여, 적층 공정에서 발생할 수 있는 정렬 오류(mis-alignment)등에 덜 민감하다는효과가 있다.

Claims

제1스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제1유전체시트;

상기 제1스트립라인의 하부에 적층되며 상기 제1스트립라인과 전자기적으로 결합하는 제2스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제2유전체시트;

상기 제2유전체시트의 하부에 적층되며 접지전극이 그 한쪽면에 형성되는 제3유전체시트; 및

상기 제3유전체시트의 하부에 적층되며 제3스트립라인이 형성되는 제4유전체시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 발룬 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는

외부 표면에 연결전극을 더 형성하고, 상기 외부 연결전극을 통해 제2스트립라인과, 제3스트립라인을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 적층형 발룬 트랜스포머.
제 2 항에 있어서, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는 그 외부 표면에

불평형신호입력전극, 제1,2평형신호출력전극과, 접지전극을 더 형성하고,

제1스트립라인의 일단을 접지전극에 연결하고, 타단은 불평형신호입력전극에 연결하고,

서로 전기적으로 연결된 제1,2스트립라인의 타단을 각각 제1,2평형신호출력전극에 연결하는 것을 특징으로 하는 적층형 발룬트랜스포머.
제 3 항에 있어서, 상기 적층형 발룬트랜스포머는

상기 제1스트립라인을 불평형신호입력전극에 연결하는 제1리드전극이 형성되는 제5유전체시트와,

상기 제2스트립라인을 제1평형신호출력전극에 연결하는 제2리드전극이 형성되는 제6유전체시트와,

상기 제3스트립라인을 제2평형신호출력전극에 연결하는 제3리드전극이 형성되는 제7유전체시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 발룬 트랜스포머.
제 1 항에 있어서, 상기 적층형 발룬 트랜스포머는

최상층 및 최하층에 그 한쪽면에 접지전극이 형성된 제8,9유전체시트를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 발룬 트랜스포머.
불평형신호가 입출력되는 불평형신호전극;

제1,2평형신호가 입출력되는 제1,2평형신호전극;

그라운드에 연결되는 접지전극;

일단이 상기 불형형신호전극에 연결되고 타단은 상기 접지전극에 연결되는 제1스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제1유전체시트; 및

상호 일단이 서로 연결되며 상기 제1,2평형신호전극에 각각의 타단이 연결되는 제2,3스트립라인이 형성되고, 상기 제2,3스트립라인중 한 라인이 제1스트립라인과 상호 마주보도록 배치되는 제2스트립라인이 그 한쪽 면에 형성된 제2유전체시트

를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 발룬 트랜스포머.