KR20040110626A - 유전체 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 LTCC모듈내의 제1 그라운드층과 제2 그라운드층사이에 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 필터부가 형성되고, 상기 제2 그라운드층과 제3 그라운드층사이에 1/2파장의 공진기를 이용하여 형성된 발룬부가 형성된 것으로서, 필터와 발룬의 기능이 동시에 필요한 세라믹 패키지 구조에 적용 가능하고, 전체 모듈의 높이를 줄일 수 있고, 저가격화, 소형화가 가능하다.

Description

유전체 필터{Dielectric Filter}

본 발명은 무선 신호 수신시 신호를 필터링한 후, 평형신호로 출력할 수 있는 유전체 필터에 관한 것이다.

이동통신 단말기의 경박 단소화와 더불어 사용되는 부품의 사이즈 또한 급격히 줄어들고 있다. 그중에서 단말기기의 성능을 결정하는 핵심적인 소자 중 하나인 필터와 발룬은 칩 형태로 개발되고 있으며, 소형화 추세에 따르고 있다.

마이크로파 대역등에 사용되는 필터는 하나의 공진기 또는 복수의 공진기를 형성하기 위하여 유전체 블럭 내부에 내부 도체 형성홀을 제공하고 유전체 블럭의 외부면에 외부 도체를 제공함으로써 형성되는 유전체 필터를 포함한다.

유전체 블럭을 사용하는 유전체 필터는 불평형형 입/출력 신호를 행하기 위하여 내부 도체와 정전 용량 결합한 단자 전극을 제공하는 식이다.

예를들어, 불평형 입/출력형 증폭회로에 신호를 주기 위해서는 발룬(평형-불평형 변환기)을 사용하여 불평형 신호를 평형형 신호로 변환하여야한다.

상기 발룬은 두개의 금속을 통해 신호를 전달하는 전송선로에서 두개의 금속에서 같은 크기로 진행하는 신호를 한쪽 금속선을 접지선으로 만들고 나머지 금속선에 신호 정보를 담은 역할을 하는 것으로서, 단순히 선로 조합과 럼프 소자를 통해 구현할 수도 있고, 안테나 같은 분야에서는 공진 도파관 형태가 되기도 한다.

그러나 이런 형태의 유전체 필터는 발룬으로 인해 삽입 손실이 크다는 문제를 발생시키며, 회로 기판에 발룬을 배치하기 위한공간이 확보되어야하며 따라서소형화가 이루어질수 없다.

그래서, 최근 발란스(balanced) 타입의 필터가 개발되었으나 초기단계이며, 전체 LTCC 모듈에 삽입할수 없으므로, 전체 모듈에 적용할 수 잇는 내장형, 발란스 필터의 설계가 필요하다.

이하 도면을 참조하여 필터와 발룬으로 구성된 종래의 안테나부에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 안테나 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 안테나 장치는 안테나(100), 필터(110), 발룬(120)을 포함한다.

상기 안테나(100)는 무선으로 전송되는 신호를 수신하여 필터(110)에 전송한다.

상기 필터(110)는 상기 안테나(100)를 통하여 전송된 신호를 필터링한 후, 발룬(120)에 전송한다.

상기 발룬(120)은 상기 필터(110)로부터 전송된 신호에 대해서 불평형 신호를 평형형 신호로 변환하여 통신기기에 전송한다.

이때, 필터(110)와 발룬(120)은 각각 칩 형태로 독립적으로 PCB에 적층된다.

그러나 상기와 같은 종래에는 칩 발룬을 설계하여 칩필터와 분리하여 모듈에 적층하였으며 발룬의 발란스 특성을 얻기 위한 설계 자체가 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 칩 단일 부품의 높이가 전체 모듈의 높이를 증가시켰으며 출력 임피던스의 정합이 필수적인 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 유전체 필터를 LTCC모듈에 내장하여 발란스 특성을 확보할 수 있는 유전체 필터를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 안테나 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유전체 필터의 등가회로.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 유전체 필터가 LTCC에 내장된 형태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체 필터를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 안테나 110, 300, 510, 600 : 필터

120, 310, 530, 610 : 발룬 210 : 유전체 필터

302, 304, 306, 312, 314, 316, 602, 604, 606, 612, 614, 616 : 공진기

500, 520, 540 : 그라운드 620 : 매칭부

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 LTCC모듈내의 제1 그라운드층과 제2 그라운드층사이에 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 필터부가 형성되고, 상기 제2 그라운드층과 제3 그라운드층사이에 1/2파장의 공진기를 이용하여 형성된 발룬부가 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터를 제공할 수 있다.

상기 1/4파장의 공진기는 인터 디지털 타입으로 구성되고, 상기 필터부의 각 공진기는 커플링에 의해 신호가 전송된다.

상기 발룬부는 마르한트 타입을 이용하고, 상기 LTCC모듈에는 사용자가 원하는 값을 출력하게 하는 매칭부가 내장된다.

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

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 안테나 장치는 안테나(200), 유전체 필터(210)를 포함한다.

상기 안테나(200)는 무선으로 전송되는 신호를 수신하여 유전체 필터(210)에 전송한다.

상기 유전체 필터(210)는 상기 안테나(200)로부터 전송된 신호를 필터링한 후, 불평형 신호를 평형형 신호로 변환하여 해당 통신 기기에 전송한다.

상기와 같은 유전체 필터(210)는 발란스 유전체 필터로서, 필터부와 발룬부가 하나의 칩 형태로 LTCC모듈에 내장된 형태이다.

상기 유전체 필터에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유전체 필터의 등가회로이다.

도 3을 참조하면, 유전체 필터는 필터부(300)와 발룬부(310)를 포함한다.

이때의 유전체 필터는 발란스 유전체 필터이다.

상기 필터부(300)는 대역 통과 특성을 얻기 위해 하모닉 특성이 좋은 인터 디지털 타입(inter-digital type)의 1/4파장의 공진기를 사용하고, 좋은 감쇄 특성을 위해 3단 이상의 공진기를 사용한다.

예를들어, 상기 필터부(300)가 제1 공진기(302), 제2 공진기(304), 제3 공진기(306)의 3단의 공진기로 구성된 경우를 살펴보자.

상기 제1 공진기(302), 제2 공진기(304), 제3 공진기(306)는 안테나로부터 전송된 신호를 커플링에 의해서 각각 전송한다. 즉, 상기 제1 공진기(302)가 커플링에 의해서 상기 제2 공진기(304)에 신호를 전송하면, 상기 제2 공진기(304)도 커플링에 의해서 상기 제3 공진기(306)에 상기 제1 공진기(302)로부터 전송된 신호를 전송한다.

또한, 상기 필터부(300)는 그라운드 비아(via)의 감소를 위해 그라운드간의 접지를 통일시킨다.

상기 발룬부(310)는 평형 신호 출력과 위상 차이의 구현을 위해 마르한트 타입의 커플된 구조를 응용하여 좋은 출력 매칭 특성을 구현한다.

즉, 상기 발룬부(310)는 고주파 전기 신호의 홀짝 모드에 대한 임피던스 및 위상차에 따르므로, 마르한트 타입을 이용한다. 따라서, 상기 발룬부(310)는 1/2파장의 공진기(312, 314, 316)를 사용하여, 용량성 커플링을 유도한다.

상기와 같이 구성된 유전체 필터는 특별한 정합 없이 발룬 출력 임피더스를 특정 주파수에서 50옴근방에 위치시킬수 있다.

따라서 유전체 필터는 전체적인 RF 특성이 보정이 용이한 구조로 설계되어 있으며, LTCC모듈에 내장된 형태이다.

상기 유전체 필터가 LTCC 모듈에 내장된 형태에 대한 상세한 설명은 도 4와 도 5를 참조한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 유전체 필터가 LTCC에 내장된 형태를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 유전체 필터는 LTCC모듈내에 제1 그라운드층(500), 제2 그라운드층(520), 제3 그라운드층(540), 필터부(510), 발룬부(530)가 적층된 형태이다.

즉, LTCC모듈내 제1 그라운드층(500)와 제2 그라운드층(520) 사이에 필터부(510)가 적층되고, 제2 그라운드층(520)와 제3 그라운드층(540) 사이에 발룬부(530)가 적층된다. 이때, 상기 필터부(510)와 발룬부(530)는 공간상의 제약으로 공진기가 비틀림 형태로 구현된다.

따라서, 안테나를 통하여 필터부(510)에 전송된 하나의 입력 신호는 발룬부(530)에 전송된다. 그러면, 상기 발룬부(530)는 상기 필터부(510)로부터 전송된 하나의 입력신호를 평형형의 신호로 변환하여 두개의 출력 신호를 출력한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체 필터를 나타낸 도면이다.

도 6을참조하면, 유전체 필터는 필터부(600), 발룬부(610), 매칭부(620)를 포함한다.

상기 필터부(600)와 발룬부(610)에 대한 설명은 도 2를 참조한다.

상기 매칭부(620)는 상기 유전체 필터에서 출력된 값이 사용자가 원하는 값이 되도록 매칭시키는 역할을 하는 것으로서, LTCC모듈에 내장될 수 있다.

상기와 같이 매칭부(620)를 세라믹 패키지에 내장하면, RF 복합 모듈을 세라믹에 전부 내장할 수 있어서. 소형화, 부품 사용 빈도 감소로 인한 저가격화에 기여할 수 있다.

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, 필터와 발룬의 기능이 동시에 필요한 세라믹 패키지 구조에 적용 가능하고, 전체 모듈의 높이를 줄일 수 있고, 저가격화, 소형화가 가능한 유전체 필터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 발룬의 각 신호 출력간 신호레벨 특성 차이가 현저히 줄어들어 각 출력 신호의 안정성을 꾀할 수 있고 출력 임피던스의 보정이 용이한 유전체 필터를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 하나의 LTCC모듈내의 제1 그라운드층과 제2 그라운드층사이에 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 필터부가 형성되고, 상기 제2 그라운드층과 제3 그라운드층사이에 1/2파장의 공진기를 이용하여 형성된 발룬부가 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 1/4파장의 공진기는 인터 디지털 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
3. 제1항 및 제2항에 있어서,

   상기 필터부의 각 공진기는 커플링에 의해 신호가 전송되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 발룬부는 마르한트 타입을 이용하는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 LTCC모듈에는 사용자가 원하는 값을 출력하게 하는 매칭부가 내장되는것을 특징으로 하는 유전체 필터.