KR20040107991A - 용적 탄성파 공진기 듀플렉서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송신단으로부터 전송된 신호를 안테나단에 전송하는 송신단 필터, 상기 안테나단을 통하여 전송된 신호를 수신하는 수신단 필터, 다수의 그라운드층 사이에 정합 회로의 기능을 수행하는 스트립 라인 형태로 인쇄된 위상 천이기를 구비하고 그 상층부에 송신단 필터와 수신단 필터를 장착하고 상기 송수신단 필터의 입출력 인덕터와 상기 위상 천이기 및 그라운드로 연결되는 인덕터를 상기 층을 관통하는 관통홀로 연결하여 구성하는 기판으로 구성된 것으로서, PCB윗면의 마이크로스트립과 송수신필터의 입출력 인덕터, 그라운드로 연결되는 인덕터를 세라믹 기판내에 내장함으로써 이들이 차지하는 면적 만큼 줄일수 있어 제품의 소형화를 이룰수 있다.

Description

용적 탄성파 공진기 듀플렉서{Bulk Acoustic Wave Resonator Duplexer}

본 발명은 위상 천이기를 스트립라인 형태로 세라믹 기판에 내장하고, 그라운드로 연결되는 shunt 인덕터와 수신단 필터의 입출력 인덕터를 세라믹 기판내에 형성하는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서에 관한 것이다.

최근 이동통신 시장의 비약적인 확장과 더불어 정보 통신 기술의 획기적인 발전이 이루어져 왔다. 특히 이동 통신 단말기의 소형화 추세와 함께 이동 통신용 정보 통신 부품의 소형화와 고기능화가 요구되고 있다.

고주파 송수신용 대역필터는 이러한 소형화 추세에 맞추어 기존의 DR(Dielectric resonator)을 적용한 방식이 아닌 표면 탄성파 공진기(Surface Acoustic Wave Resonator)방식이나 용적 탄성파 공진기(Bulk Acoustic Wave Resonator) 방식을 적용하고자 하는 노력이 있어왔다.

기존의 DR 방식은 동일한 전송 진동수를 기준으로 볼때 그 체적이 상대적으로 매우 크다는 단점이 있다. 이러한 DR은 이동 통신용 단말기의 소형화 추세를 반영하는데 한계가 있기 때문에, 최근 표면 탄성파 공진기와 용적 탄성파 공진기를 이용한 RF 대역 듀플렉서의 연구가 진행되고 있다.

표면 탄성파 공진기 방식의 경우 공진 주파수의 대역이 2GHz에 이르기 위해서는 패턴 형성시 그 선폭과 간격의 여유가 너무 작기 때문에 제작상의 문제점이 발생하며 대역이 2GHz이상인 대역 통과 필터에서는 적용하기 어렵다는 한계점이 있다.

반면 용적 탄성파 공진기는 두께 모드의 진동을 이용한 공진기로 2GHz이상의 주파수 영역의 필터 제작에 적용가능하고 박막 공정을 이용하여 매우 작은 크기로 제작할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 용적 탄성파 공진기 듀플렉서에 ㅇ대하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 용적 탄성파 공진기 듀플렉서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면, 도 2는 도 1에 도시된 PCB의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 용적 탄성파 공진기 듀플렉서는 송신단필터(110), 수신단필터(1120), PCB(100)로 구성된다.

상기 송신단 필터(110)와 수신단 필터(120)는 용적 탄성파 공진기 칩과 세라믹 패키지, 상기 칩과 세라믹 패키지를 연결하는 와이어, 리드로 구성된다.

상기 리드는 세라믹 패키지의 cavity에 있는 칩을 외부 환경으로부터 보호해 주는 기능을 하는 한편, 와이어간의 기생 결합을 그라운드로 뽑아 제거해주는 기능을 한다.

상기 PCB(100)는 송신단으로부터 전송된 송신 신호를 송신단 필터(110)를 통하여 안테나단에 전송한 후, 상기 신호를 수신단 필터(120)에 전송하기 위한 것으로, 상기 송신단 필터(110)와 상기 수신단 필터(120)를 연결하기 위한 기판이다.

상기와 같은 PCB(100)에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, PCB(200)에는 위상천이기(210), 그라운드로 연결되는 shunt 인덕터(250), 송수신단 필터의 입출력 인덕터(260, 240)가 각각 마이크로 스트립 형태로 구성되어 있다.

또한, 상기 PCB(200)에는 상기 송신단 필터와 수신단 필터를 접속하기 위한 송신단 필터 접속부(220), 수신단 필터 접속부(230)가 포함된다.

상기 송신단 필터 접속부(220)에는 송신단 필터가 연결되고, 수신단 필터 접속부(230)에는 수신단 필터가 연결된다.

그러나 상기와 같은 종래에는 PCB 위에 형성되는 마이크로스트립으로인해 기판 크기가 커지는 문제점이 있다.

또한, 위상천이기를 마이크로스트립으로 구현할 경우, 품질계수가 낮아 수신단 필터의 삽입 손실이 열화되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 마이크로 스트립 형태의 위상 천이기를 세라믹 기판내에 스트립라인형태로 내장하고 그라운드에 연결되는 인덕터와 송수신단 필터의 입출력 인덕터를 세라믹 기판내에 적층형태로 형성하여 용적 탄성파 공진기 듀플렉서 기판을 보다 소형화하고 위상 천이기의 품질계수를 향상시켜 수신단 필터의 삽입 손실을 향상시키는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 용적 탄성파 공진기 듀플렉서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 도시된 PCB의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용적 탄성파 공진기 듀플렉서의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: PCB 110, 310 : 송신단 필터

120, 320 : 수신단 필터 210, 300 : 위상천이기

220 : 송신단 필터 접속부 230 : 수신단 필터 접속부

240 : 출력 인덕터 250 : shunt 인덕터

260 : 입력 인덕터

300 : 기판 340 : 인덕터

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 송신단으로부터 전송된 신호를 안테나단에 전송하는 송신단 필터, 상기 안테나단을 통하여 전송된 신호를 수신하는 수신단 필터, 다수의 그라운드층 사이에 정합 회로의 기능을 수행하는 스트립 라인 형태로 인쇄된 위상 천이기를 구비하고 그 상층부에 송신단 필터와 수신단 필터를 장착하고 상기 송수신단 필터의 입출력 인덕터와 상기 위상 천이기 및 그라운드로 연결되는 인덕터를 상기 층을 관통하는 관통홀로 연결하여 구성하는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서가 제공된다.

상기 기판은 저온 동시 소성 다층 기판이고, 상기 기판에는 그라운드로 연결되는 인덕터, 송수신단 필터의 입출력 인덕터가 다층형태로 구현되고 위상 천이기는 스트립라인 형태로 구현된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용적 탄성파 공진기 듀플렉서의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 용적 탄성파 공진기 듀플렉서는 송신단 필터(310), 수신단 필터(320), 기판(300)을 포함한다.

상기 송신단 필터(310)와 수신단 필터(320)는 용적 탄성파 공진기 칩과 세라믹 패키지, 상기 칩과 세라믹 패키지를 연결하는 와이어, 리드로 구성된다.

리드는 세라믹 패키지의 cavity에 있는 칩을 외부 환경으로부터 보호해 주는 기능을 하는 한편, 와이어간의 기생 결합을 그라운드로 뽑아 제거해주는 기능을 한다.

상기 기판(300)은 저온 동시 소성 다층 기판으로서, 위상천이기(330), 그라운드로 연결되는 인덕터와 송수신단 필터의 입출력 인덕터가 각각 적층형태로 구셩되어 있다. 즉, 상기 위상 천이기(330)는 스트립라인 형태로 기판에 내장되고, 그라운드로 연결되는 인덕터와 송수신단 필터의 입출력 인덕터도 적층형태로 기판에 내장된다.

상기 인덕터(340)는 적층 구조로 여러 인덕터의 예를 표시한 것으로서, 실제로 적층 형태의 인덕터는 필요한 인턱터의 개수만큼 존재한다.

여기서, 상기 저온동시소성 세라믹기판 (Low Temperature Cofired Ceramic : 이하 LTCC)은 소자 및 회로가 인쇄된 세라믹 후막 그린 시이트들을 적층하고 비어 및 측면 인터커넥션을 구성하여 회로를 3차원적으로 연결한 후, 이를 대략 1000℃ 이하의 저온에서 동시소성하여 구현하는 일체화된 세라믹 모듈을 말한다.

LTCC를 사용하면 인덕터, 캐패시터, 저항을 하나의 모듈안에 리드선없이 구현할 수 있으므로 패키지의 크기를 현저하게 줄일 수 있을 뿐 아니라, 기생성분에 의한 특성저하를 방지할 수 있으므로 초고주파용 디바이스에 매우 유용하게 활용된다.

따라서, 다수의 그라운드층 사이에 정합 회로의 기능을 수행하는 스트립 라인 형태로 인쇄된 위상 천이기(330)를 구비하고 그 상층부에 송신단 필터(310)와 수신단 필터(320)를 장착하고 상기 송수신용 필터(310, 320)의 입출력단과 상기 위상 천이기(330)를 상기 층을 관통하는 관통홀로 연결하여 구성한다.

즉, 일반적으로 듀플렉서에 사용되는 수신단 필터(320)의 수신대역에서는 입력 임피던스는 0에 가까운 값이 되어 정합 회로없이 결합시킬 경우 송신단 필터(310)의 특성이 열화된다. 상기 정합 회로는 이를 방지하기 위하여 수신단필터(320)의 입력 임피던스를 변화시키기 위하여 구비되는 것으로 스트립 라인형태로 구현된다. 상기 정합 회로는 위상 천이기(330)를 말한다.

따라서, 송신단으로 입력된 송신 신호는 인덕터(340)를 통해 송신단 필터(310)에 전송되고, 상기 송신단 필터(310)는 상기 송신 신호를 안테나단으로 인가하고, 상기 안테나단으로 입력된 수신신호는 적층 인쇄된 위상 천이기(330), 인덕터(미도시)를 거쳐 수신단 필터(320)로 인가된다.

상기 수신단 필터(320)에 인간된 수신신호는 인덕터(340)를 통해 수신단으로 출력된다.

이때, 상기 적층 인쇄된 위상 천이기(330)는 송신단 필터(310)로부터 인덕터(미도시)를 거쳐 안테나단으로 인가되는 송신 신호가 수신단 대역 통과 필터인 수신단 필터(320)로 인가되지 못하도록 임피던스 정합에 의하여 저지한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, PCB윗면의 마이크로스트립고 송수신필터의 입출력 인덕터, 그라운드로 연견ㄹ되는 인덕터를 세라믹 기판내에 내장함으로써 이들이 차지하는 면적 만큼 줄일수 있어 제품의 소형화를 이룰수 있는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 위상 천이기의 경우, 품질 계수가 높은 스트립라인으로 구현하여 수신단 필터의 삽입손실을 향상시킬 수 있는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 송신단으로부터 전송된 신호를 안테나단에 전송하는 송신단 필터;

   상기 안테나단을 통하여 전송된 신호를 수신하는 수신단 필터;및

   다수의 그라운드층 사이에 정합 회로의 기능을 수행하는 스트립 라인 형태로 인쇄된 위상 천이기를 구비하고 그 상층부에 송신단 필터와 수신단 필터를 장착하고 상기 송수신단 필터의 입출력단과 상기 위상 천이기를 상기 층을 관통하는 관통홀로 연결하여 구성하는 기판

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 저온 동시 소성 다층 기판인 것을 특징으로 하는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기판에는 그라운드로 연결되는 인덕터, 송수신단 필터의 입출력 인덕터가 적층 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 용적 탄성파 공진기 듀플렉서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 위상 천이기는 스트립라인 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 용적탄성파 공진기 듀플렉서.