KR20040056693A - Oscillator module - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An oscillator module is provided to reduce harmonics and improve an attenuation characteristic of phase noise by a high-frequency choke coil pattern on a dielectric substrate. CONSTITUTION: An oscillator module includes a dielectric substrate, a plurality of micro-strip lines, a ground-etching resonance pattern, and a component mounting part. The micro-strip lines(350-356) are formed on an upper surface of the dielectric substrate(300). A metal layer is formed on a rear surface of the dielectric substrate. The ground-etching resonance pattern is used for operating the micro-strip lines as a high-frequency choke coil by etching the metal layer. The component mounting part(360) is formed on the dielectric substrate in order to mount the remaining components of an oscillator except for the high-frequency choke coil.

Description

발진기 모듈{Oscillator module}Oscillator module

본 발명은 입력되는 전압 레벨에 따라 소정 주파수의 발진신호를 발생하는 발진기 모듈에 관한 것으로 특히 테프론이나 세라믹 등의 유전체 기판 상에 고주파 초크코일의 패턴을 형성함과 아울러 그 유전체 기판 상에 발진기를 구성하는 부품들을 일체로 배치한 발진기 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an oscillator module for generating an oscillation signal having a predetermined frequency according to an input voltage level. In particular, an oscillator is formed on a dielectric substrate while forming a pattern of a high frequency choke coil on a dielectric substrate such as Teflon or ceramic. It relates to an oscillator module in which the parts to be integrally arranged.

일반적으로 이동통신용 기지국이나, 중계기 등을 비롯한 각종 기기들은 소정 레벨의 전압에 따라 발진하여 소정 주파수의 발진신호를 생성하는 발진기를 내장하고, 그 발진기의 발진신호를 기준신호로 동작하고 있다.In general, various devices such as a mobile communication base station, a repeater, and the like have an oscillator for generating an oscillation signal of a predetermined frequency by oscillating according to a voltage of a predetermined level, and operating the oscillator signal of the oscillator as a reference signal.

상기 발진기는, 여러 가지가 알려져 있는 것으로서 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 저항(R1∼R6), 콘덴서(C1∼C10), 고주파 초크코일(RFL1, RFL2), 다이오드(D), 코일(L) 및 트랜지스터(Q1, Q2)로 이루어진다.The oscillator is known in various ways, for example, as shown in Fig. 1, for example, resistors R1 to R6, capacitors C1 to C10, high frequency choke coils RFL1 and RFL2, diodes D and coils. (L) and transistors Q1 and Q2.

이러한 구성을 가지는 발진기는 동작전원으로 전압원(V2)이 인가된 상태에서 전압원(V1)에서 소정 레벨의 전압을 인가하면, 발진기는 상기 전압원(V1)의 전압 레벨에 따라 발진하여 소정 주파수의 발진신호를 발생하게 된다.When the oscillator having such a configuration applies a voltage of a predetermined level from the voltage source V1 while the voltage source V2 is applied to the operating power source, the oscillator oscillates according to the voltage level of the voltage source V1 to generate an oscillation signal of a predetermined frequency. Will occur.

이러한 발진기에 있어서, 종래에는 고주파 초크코일(RFL1, RFL2)로 칩형 코일을 사용하거나 또는 세라믹이나 테프론 등의 유전체 기판에 소정의 패턴을 형성한 코일을 사용하였다.In such an oscillator, conventionally, a chip coil is used as the high frequency choke coils RFL1 and RFL2, or a coil in which a predetermined pattern is formed on a dielectric substrate such as ceramic or Teflon is used.

그러나 상기 고주파 초크코일(RFL1, RFL2)로 칩형 코일을 사용하는 것은 발진기의 동작 특성은 우수하나 칩형 코일의 인덕턴스 값이 미리 정해져 있는 것으로서 인덕턴스 값의 미세한 조절이 요구되는 발진기에는 사용할 수 없고, 또한 칩형코일이 고가로서 제품의 생산원가가 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.However, the use of the chip coil as the high frequency choke coils RFL1 and RFL2 is excellent in the operating characteristics of the oscillator, but the inductance value of the chip coil is predetermined. There is a problem that the production cost of the product is increased due to the high price of the coil.

그리고 상기 유전체 기판에 소정의 패턴을 형성한 코일은 도 2에 도시된 바와 같이 배면에 접지로 금속층(도면에 도시되지 않았음)이 형성된 유전체 기판(200)의 상면에 지그재그로 연속적으로 연결되는 마이크로 스트립 라인(210)이 형성된다.In addition, the coil having a predetermined pattern formed on the dielectric substrate may be continuously connected in a zigzag pattern to the upper surface of the dielectric substrate 200 on which a metal layer (not shown) is formed on the rear surface of the coil. Strip line 210 is formed.

그러나 상기 유전체 기판에 소정의 패턴을 형성한 코일을 사용하는 발진기는 위상잡음 특성이 나쁘고, 고주파 초크코일 자체에서 하모닉(harmonic) 성분이 발생하여 특성 구현에 많은 어려움이 있었다.However, an oscillator using a coil having a predetermined pattern formed on the dielectric substrate has poor phase noise characteristics, and a harmonic component is generated in the high frequency choke coil itself.

또한 상기한 고주파 초크코일(RFL1, RFL2)로 칩형 코일을 사용하거나 또는 유전체 기판에 소정의 패턴을 형성한 코일을 사용하는 발진기는 별도의 기판에 발진기를 이루는 부품들을 2차원적으로 넓게 분포되게 배치하였으므로 발진기의 크기가 커지는 문제점도 있었다.In addition, an oscillator using a chip coil as the high frequency choke coils RFL1 and RFL2 or using a coil having a predetermined pattern formed on a dielectric substrate has two-dimensional widely distributed components forming an oscillator on a separate substrate. As a result, the size of the oscillator was also large.

그러므로 본 발명의 목적은 유전체 기판의 상면에 마이크로스트립 라인을 형성하고, 배면의 금속층에는 소정 형상의 식각 공진패턴을 형성하여 고주파 초크코일을 형성하며, 그 고주파 초크코일을 형성한 유전체 기판상에 발진기의 부품들을 실장하는 발진기 모듈을 제공하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to form a microstrip line on the upper surface of the dielectric substrate, and to form a high frequency choke coil by forming an etching resonance pattern of a predetermined shape on the metal layer on the back, and the oscillator on the dielectric substrate on which the high frequency choke coil is formed. To provide an oscillator module for mounting the parts of the.

본 발명의 다른 목적은 크기가 작고, 하모닉이 적으며, 감쇠특성이 우수한 발진기 모듈을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an oscillator module having a small size, low harmonics, and excellent attenuation characteristics.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 발진기 모듈은, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되는 마이크로스트립 라인과, 상기 유전체 기판의 배면에 형성되는 금속층과, 상기 금속층이 식각되어 상기 마이크로스트립 라인이 고주파 초크코일로 동작하게 하는 접지면 식각 공진패턴과, 상기 유전체 기판 상에 형성되고 상기 고주파 초크코일을 제외한 발진기의 부품들이 실장되는 부품 실장부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The oscillator module of the present invention having the above object includes a dielectric substrate, a microstrip line formed on an upper surface of the dielectric substrate, a metal layer formed on a rear surface of the dielectric substrate, and the metal layer is etched so that the microstrip line has a high frequency. A ground plane etching resonance pattern for operating with a choke coil, and a component mounting portion formed on the dielectric substrate and the components of the oscillator except for the high frequency choke coil are mounted.

상기 접지면 식각 공진패턴은, 중앙부에 열십자 형상으로 식각되는 제 1 식각패턴과, 상기 제 1 식각패턴에 의하여 분할된 사분면 각각에, 상기 제 1 식각패턴과의 사이에 소정 폭의 금속층을 남기고 식각되는 제 2 식각패턴과, 상기 제 1 식각패턴과 제 2 식각패턴을 연결하는 연결 식각패턴으로 이루어지고, 상기 마이크로 스트립 라인은, 상기 제 1 식각패턴과 제 2 식각패턴의 사이의 금속층과, 상기 연결 식각패턴에 대응되는 위치와, 상기 제 1 식각패턴의 4개의 단부 중에서 3개의 단부의 외측에 대응되는 위치에 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.The ground plane etching resonance pattern may include a metal layer having a predetermined width between the first etching pattern etched in a cross shape at the center and the quadrant divided by the first etching pattern. A second etching pattern to be etched and a connection etching pattern connecting the first etching pattern to the second etching pattern, wherein the micro strip line comprises: a metal layer between the first etching pattern and the second etching pattern; And a position corresponding to the connection etching pattern and a position corresponding to the outside of the three ends of the four ends of the first etching pattern.

상기 제 1 식각패턴의 단부와 제 2 식각패턴의 외측 변은 일직선을 이루고, 상기 제 2 식각패턴은 사각형으로 식각되는 것을 특징으로 한다.An end of the first etching pattern and an outer side of the second etching pattern form a straight line, and the second etching pattern is etched in a quadrangle.

도 1은 일반적인 발진기의 회로도이고,1 is a circuit diagram of a general oscillator,

도 2는 종래의 발진기에 사용되는 고주파 초크 모듈을 보인 평면도 및 배면도이며,2 is a plan view and a rear view showing a high frequency choke module used in a conventional oscillator,

도 3은 본 발명의 발진기 모듈에서 유전체 기판의 상면에 형성된 마이크로 스트립 라인을 보인 도면이고,3 is a view showing a micro strip line formed on the upper surface of the dielectric substrate in the oscillator module of the present invention,

도 4는 본 발명의 발진기 모듈에서 유전체 기판의 배면에 형성된 식각 공진패턴을 보인 도면이며,4 is a view showing an etching resonance pattern formed on the rear surface of the dielectric substrate in the oscillator module of the present invention,

도 5는 본 발명의 발진기 모듈과 종래의 발진기의 위상잡음 특성을 측정한 결과를 보인 도표이다.5 is a chart showing the results of measuring the phase noise characteristics of the oscillator module and the conventional oscillator of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

300 : 유전체 기판 310, 310a : 금속층300: dielectric substrate 310, 310a: metal layer

320 : 제 1 식각패턴 330 : 제 2 식각패턴320: first etching pattern 330: second etching pattern

340 : 연결 식각패턴 350, 352, 354, 356 : 마이크로 스트립 라인340: connection etching pattern 350, 352, 354, 356: micro strip line

360 : 부품 실장부360: parts mounting part

이하, 첨부된 도 3 및 도 4의 도면을 참조하여 본 발명의 발진기 모듈을 상세히 설명한다.Hereinafter, the oscillator module of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 발진기 모듈에서 유전체 기판의 상면에 형성된 마이크로 스트립 라인을 보인 도면이고, 도 4는 배면에 형성된 식각 공진패턴을 보인 도면이다. 여기서, 부호 300은 세라믹 또는 테프론 등으로 이루어진 유전체 기판이다. 상기 유전체 기판(300)의 배면에는 금속층(310)이 형성되고, 그 금속층(310)의 좌우 양측에 4개의 감쇠극을 가지는 접지면 식각 공진패턴이 형성된다.3 is a view showing a micro strip line formed on the upper surface of the dielectric substrate in the oscillator module of the present invention, Figure 4 is a view showing an etching resonance pattern formed on the rear surface. Here, reference numeral 300 denotes a dielectric substrate made of ceramic or Teflon. A metal layer 310 is formed on the rear surface of the dielectric substrate 300, and a ground plane etching resonance pattern having four attenuation poles is formed on both left and right sides of the metal layer 310.

상기 4개의 감쇠극을 가지는 접지면 식각 공진패턴은, 중앙부에는 열십자 형상으로 금속체(310)가 식각되어 제 1 식각패턴(320)이 형성되고, 그 제 1 식각패턴(320)에 의하여 분할되는 사분면(四分面) 각각에, 제 1 식각패턴(320)과의 사이에 소정 폭의 금속층(310a)을 남기고 사각형상으로 제 2 식각패턴(330)이 형성되며, 제 1 식각패턴(320)과 제 2 식각패턴(330)의 사이에, 그 제 1 식각패턴(320) 및 제 2 식각패턴(330)을 상호간에 연결하는 좁은 폭의 연결 식각패턴(340)이 형성된다. 여기서, 제 1 식각패턴(320)의 단부와 제 2 식각패턴(330)의 외측 변(邊)이 일직선을 이루게 한다.In the ground plane etching resonance pattern having the four attenuation poles, the metal body 310 is etched in a cross shape at the center thereof to form a first etching pattern 320, and is divided by the first etching pattern 320. In each of the quadrants, the second etching pattern 330 is formed in a quadrangular shape, leaving a metal layer 310a having a predetermined width between the first etching pattern 320 and the first etching pattern 320. ) And the second etching pattern 330, a narrow connection etching pattern 340 is formed to connect the first etching pattern 320 and the second etching pattern 330 to each other. Here, the end of the first etching pattern 320 and the outer side of the second etching pattern 330 form a straight line.

그리고 상기 유전체 기판(300)의 상면에는, 상기 제 1 식각패턴(320)과 제 2 식각패턴(330)의 사이의 금속층(310a)과, 연결 식각패턴(340)에 대응되는 위치에 마이크로 스트립 라인(350, 352, 354, 356)이 형성됨과 아울러 제 1 식각패턴(320)의 4개의 단부 중에서 3개의 단부의 외측에 대응되는 위치에서 상기 마이크로 스트립 라인(350, 352)(352, 354)(354, 356)이 연속적으로 연결되게 하여 접지면 식각 공진패턴에 의해 상기 마이크로 스트립 라인(350, 352, 354, 356)이 고주파 초크코일(RFL1, RFL2)로 동작되게 한다.On the upper surface of the dielectric substrate 300, a microstrip line at a position corresponding to the metal layer 310a and the connection etching pattern 340 between the first etching pattern 320 and the second etching pattern 330. The microstrip lines 350, 352, 352, 354 are formed at positions 350, 352, 354, and 356 and corresponding to the outside of the three ends among the four ends of the first etching pattern 320. The micro strip lines 350, 352, 354, and 356 are operated by the high frequency choke coils RFL1 and RFL2 by the ground plane etching resonance pattern.

또한 상기 유전체 기판(300)의 상면 중앙부에는 부품 실장부(360)를 형성하고, 그 부품 실장부(360)에 발진기를 이루는 부품들 중에서 고주파 초크코일(RFL1, RFL2)을 제외한 부품들을 실장한다.In addition, a component mounting unit 360 is formed at the center of the upper surface of the dielectric substrate 300, and components other than the high frequency choke coils RFL1 and RFL2 are mounted among the components constituting the oscillator in the component mounting unit 360.

이와 같이 구성된 본 발명의 발진기 모듈은 동작전원을 인가하여 동작시킬 경우에 접지면 식각 공진패턴에 의해 상기 마이크로 스트립 라인(350, 352, 354, 356)이 고주파 초크코일로 동작되면서 부품 실장부(360)에 실장된 부품들이 인가된 발진 전압의 레벨에 따라 발진하여 소정 주파수의 발진신호를 발생하게 된다.In the oscillator module of the present invention configured as described above, the micro strip lines 350, 352, 354, and 356 are operated as high frequency choke coils by operating the ground plane etch resonant pattern. The components mounted on the oscillator oscillate according to the applied oscillation voltage level to generate an oscillation signal of a predetermined frequency.

이러한 본 발명의 발진기 모듈과 종래의 발진기의 위상잡음 특성을 측정한 결과 도 5에 도시된 도표와 같은 결과를 얻었다. 상기 도 5의 도표에서 알 수 있는 바와 같이 100㎑의 오프셋(offset)을 기준으로 본 발명의 발진기 모듈과 종래의 발진기는 위상잡음 특성이 각기 -111.36dBc와, -108.6dBc로 본 발명의 발진기 모듈이 2.76dBc정도 우수한 특성을 보였다. 이는 실제로 이동통신 단말기 등의 시스템에 적용할 경우에 통화 품질이 보다 우수하게 된다.As a result of measuring the phase noise characteristics of the oscillator module and the conventional oscillator of the present invention as shown in the diagram shown in FIG. As shown in the diagram of FIG. 5, the oscillator module and the conventional oscillator of the present invention have a phase noise characteristic of -111.36 dBc and -108.6 dBc, respectively, based on an offset of 100 Hz. This was about 2.76dBc. In practice, the call quality is better when applied to a system such as a mobile communication terminal.

그리고 본 발명의 발진기 모듈과 종래의 발진기의 하모닉 특성을 측정한 결과 본 발명의 발진기 모듈과 종래의 발진기는 1.63㎓에서 2차 하모닉이 각기 -23.16㏈ 및 -20.84㏈로서 본 발명의 발진기 모듈이 종래의 발진기보다 우수하였다.As a result of measuring the harmonic characteristics of the oscillator module and the conventional oscillator of the present invention, the oscillator module of the present invention and the conventional oscillator have a second harmonic of -23.16㏈ and -20.84㏈ from 1.63 1., respectively. It was superior to the oscillator of.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기에서는 발진기를 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 고주파 초크코일을 사용하는 전력증폭기나 주파수 혼합기 등을 비롯한 각종 회로에 간단히 적용 실시할 수 있고, 또한 상기에서는 유전체 기판에 2개의 고주파초크코일을 형성하는 것을 예로 들어 설명한 것으로서 유전체 기판에 2개 이상 복수의 고주파 초크코일을 형성하여 구성할 수도 있다.On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It can be easily understood by those skilled in the art. For example, the oscillator is described as an example, and the present invention is not limited thereto, and can be easily applied to various circuits including a power amplifier, a frequency mixer, and the like using a high frequency choke coil. As an example of forming two high frequency choke coils on a dielectric substrate, two or more plurality of high frequency choke coils may be formed on a dielectric substrate.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 유전체 기판에 고주파 초크코일의 패턴을 형성함과 아울러 그 유전체 기판에 발진기의 부품들을 일체로 실장하는 것으로서 하모닉을 줄이고, 위상잡음의 감쇠특성이 우수함은 물론 크기를 축소시켜 제품의 소형화 및 집적화가 용이하게 되는 등의 효과가 있다.As described above, the present invention forms a pattern of a high frequency choke coil on a dielectric substrate, and integrally mounts components of an oscillator on the dielectric substrate, thereby reducing harmonics and excellent phase noise attenuation. This makes it easy to miniaturize and integrate the product.

Claims (6)

유전체 기판;Dielectric substrates; 상기 유전체 기판의 상면에 형성되는 마이크로스트립 라인;A microstrip line formed on an upper surface of the dielectric substrate; 상기 유전체 기판의 배면에 형성되는 금속층;A metal layer formed on a rear surface of the dielectric substrate; 상기 금속층이 식각되어 상기 마이크로스트립 라인이 고주파 초크코일로 동작하게 하는 접지면 식각 공진패턴; 및A ground plane etching resonance pattern for etching the metal layer to operate the microstrip line with a high frequency choke coil; And 상기 유전체 기판 상에 형성되고 상기 고주파 초크코일을 제외한 발진기의 부품들이 실장되는 부품 실장부로 구성된 발진기 모듈.An oscillator module formed on the dielectric substrate and configured with a component mounting part in which components of the oscillator other than the high frequency choke coil are mounted. 제 1 항에 있어서, 상기 접지면 식각 공진패턴은;The method of claim 1, wherein the ground plane etching resonance pattern; 중앙부에 열십자 형상으로 식각되는 제 1 식각패턴;A first etching pattern etched in a cross shape in the center portion; 상기 제 1 식각패턴에 의하여 분할된 사분면 각각에, 상기 제 1 식각패턴과의 사이에 소정 폭의 금속층을 남기고 식각되는 제 2 식각패턴; 및A second etching pattern etched in each of the quadrants divided by the first etching pattern, leaving a metal layer having a predetermined width between the first etching pattern and the second etching pattern; And 상기 제 1 식각패턴과 제 2 식각패턴을 연결하는 연결 식각패턴으로 이루어지고,Consists of a connection etching pattern connecting the first etching pattern and the second etching pattern, 상기 마이크로 스트립 라인은;The micro strip line; 상기 제 1 식각패턴과 제 2 식각패턴의 사이의 금속층과, 상기 연결 식각패턴에 대응되는 위치와, 상기 제 1 식각패턴의 4개의 단부 중에서 3개의 단부의 외측에 대응되는 위치에 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발진기 모듈.A metal layer between the first etching pattern and the second etching pattern, a position corresponding to the connection etching pattern, and a position corresponding to an outer side of three ends of four ends of the first etching pattern Oscillator module, characterized in that. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1 식각패턴의 단부와 제 2 식각패턴의 외측 변은 일직선을 이루는 것을 특징으로 하는 발진기 모듈.An end of the first etching pattern and the outer side of the second etching pattern oscillator module, characterized in that forming a straight line. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 제 2 식각패턴은 사각형으로 식각되는 것을 특징으로 하는 발진기 모듈.The second etching pattern is an oscillator module, characterized in that the etching in a square. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로스트립 라인은;The method of claim 2, wherein the microstrip line; 상기 제 1 식각패턴과 제 2 식각패턴의 사이의 금속층과 동일한 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발진기 모듈.Oscillator module, characterized in that formed in the same width as the metal layer between the first etching pattern and the second etching pattern. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로스트립 라인은;The method of claim 2, wherein the microstrip line; 상기 제 1 식각패턴과 제 2 식각패턴의 사이의 금속층과, 상기 연결 식각패턴에 대응되는 위치와, 상기 제 1 식각패턴의 4개의 단부 중에서 3개의 단부의 외측에 대응되는 위치에 연속적으로 연결 형성되는 것을 특징으로 하는 발진기 모듈.A continuous connection is formed at a metal layer between the first etching pattern and the second etching pattern, a position corresponding to the connection etching pattern, and a position corresponding to an outer side of three ends of four ends of the first etching pattern; Oscillator module, characterized in that.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100678776B1 (en) * 2004-12-27 2007-02-05 전자부품연구원 Dielectric resonator oscillator

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