KR200464997Y1 - 공통 결함접지구조를 갖는 마이크로 스트립 전송선로 - Google Patents

공통 결함접지구조를 갖는 마이크로 스트립 전송선로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 마이크로 스트립 전송선로에 관한 것으로, 상세하게는 유전체의 접지면에 식각된 공통 결함접지구조(Defected Ground Structure, DGS)를 대칭으로 하여 구성된 마이크로 스트립 전송선로, 더욱 상세하게는 공통 결함접지구조 상의 식각된 슬롯구조와 대칭구조를 갖는 스트립 라인의 스터브 구조를 통해 공진기의 삽입손실과 공진 주파수를 간단히 조절할 수 있는 마이크로 스트립 전송선로에 관한 것이다.
이를 위해, 본 고안은 제1 유전체층과, 상기 제1 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제1 스터브를 구비한 제1 스트립 라인과, 상기 제1 스트립 라인을 덮도록 상기 제1 유전체층 상에 적층된 제2 유전체층과, 상기 제2 유전체층 상에 상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 형성되되, 양측부가 원형 또는 타원형 구조를 갖는 제1 및 제2 결함영역과 상기 제1 및 제2 결함영역을 상호 연결하는 슬롯라인을 포함하는 공통접지 도전층과, 상기 공통접지 도전층을 덮도록 상기 제2 유전체층 상에 적층된 제3 유전체층과, 상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 수직방향으로 중첩되고 상기 공통접지 도전층과는 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 상기 제3 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제2 스터브를 구비한 제2 스트립 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 전송선로를 제공한다.
따라서, 본 고안에 따르면, 원형 또는 타원형의 스터브를 구비한 마이크로 스트립 라인의 공진 주파수를 이용하여 다층 기판의 층을 달리하는 신호선을 연결하고, 이를 통해 다층 기판에 층을 달리하는 마이크로파와 밀리미터파 대역의 모듈을 구성함으로써 고가의 장비를 요구하지 않으면서 공정이 단순하고 회로 집적도가 용이하며 수십 GHz 이상의 신호 연결을 위한 다층 기판 간의 연결과 층 간의 마이크로파 대역과 밀리미터파 대역의 통과 여파기에 효과적으로 적용할 수 있다.

Description

공통 결함접지구조를 갖는 마이크로 스트립 전송선로{MICROSTRIP TRANSMISSION LINE HAVING COMMON DEFECTED GROUND STRUCTURE}
본 고안은 마이크로 스트립 전송선로에 관한 것으로, 상세하게는 유전체의 접지면에 식각된 공통 결함접지구조(Defected Ground Structure, DGS)를 대칭으로 하여 구성된 마이크로 스트립 전송선로, 더욱 상세하게는 공통 결함접지구조 상의 식각된 슬롯구조와 대칭구조를 갖는 스트립 라인의 스터브 구조를 통해 공진기의 삽입손실과 공진 주파수를 간단히 조절할 수 있는 마이크로 스트립 전송선로에 관한 것이다.
본 고안은 공통 결함접지구조 상의 식각된 슬롯라인과 마이크로 스트립 라인의 스터브 구조를 이용하여 공진기의 공진 주파수를 조정하고, 이를 통해 다층(multi-layer) 기판에서 층이 다른 마이크로파와 밀리미터파 대역의 송수신 모듈을 상호 연결할 수 있고, 또는 기판 상에 대역 여파기 등을 설계하여 마이크로파와 밀리미터파 대역의 송수신 모듈 집적화를 이룰 수 있다. 즉 유전층을 달리하는 전력증폭기, 저잡음 증폭기, 패턴 안테나 등의 연결과 이들 사이의 고대역 및 대역 여파기의 설계에 응용이 가능하다.
RF(Radio Frequency) 대역, 마이크로파 대역, 밀리미터파 대역의 무선통신용 회로나 부품을 구현하기 위한 전송선로 구조로는 대표적으로 마이크로 스트립 전송선로가 널리 사용되고 있다. 마이크로 스트립 전송선로는 일반적으로 평면형 구조로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 제작되고, 그 접지면에는 결함접지구조(Defected Ground Structure, DGS)가 식각되어 구현되어 있는 것이 일반적이다.
종래기술에서와 같이 결함접지구조를 삽입하면 마이크로 스트립 전송선로의 길이를 줄일 수 있으며, 이를 응용하여 무선회로의 길이를 줄일 수 있다. 하지만 마이크로 스트립 전송선로의 접지면에 결함접지구조(DGS)를 삽입한다 하더라도 원하는 정도의 전기적 성능을 유지하면서 마이크로 스트립 전송선로의 길이를 줄이는 데에는 한계가 있으므로, 성능 저하 없이 마이크로 스트립 전송선로의 길이를 최소화하거나 무선회로의 크기를 줄여 집적도를 높이는데는 여전히 제한적일 수밖에 없었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 10-1144565호(등록일 : 2012. 05. 02)에 '공통 결함접지구조를 갖는 양면 마이크로 스트립 전송선로 및 그를 포함하는 무선회로장치'가 제안된 바 있다. 상기한 선행기술에서 제안된 마이크로 스트립 전송선로는 공통 결함접지구조(DGS) 및 양면 마이크로 스트립 구조를 구현하였다.
상기한 선행기술은 구체적으로 제1 유전체층과, 상기 제1 유전체층의 일면에 형성된 제1 신호선 패턴과, 상기 제1 유전체층의 다른면에 형성되며, 결함접지구조(DGS)를 갖는 공통접지 도체층과, 일면이 상기 공통접지 도체층과 접촉되도록 형성되며, 상기 공통접지 도체층을 사이에 두고 상기 제1 유전체층과 대향하는 제2 유전체층과, 상기 제2 유전체층의 다른면에 형성된 제2 신호선 패턴을 포함하는 마이크로 스트립 전송선로를 제공하고, 이를 통해 RF나 마이크파 대역의 무선통신용 회로나 부품 등의 무선회로장치에 다양하게 적용될 수 있으며, 회로 설계시 마이크로 스트립 전송선로의 길이를 최소화하고 각종 무선회로의 크기를 줄여 집적도를 높일 수 있었다.
그러나, 상기한 선행기술에서는 상기 제1 신호선 패턴과 상기 제2 신호선 패턴이 상기 제1 및 제2 유전체층을 관통하도록 형성된 신호선 비아홀(via hole)을 통해 전기적으로 연결되는 구조, 즉 공통접지 도체층과 접촉되지 않도록 윈도우를 관통하는 비아홀을 통해 다층 간 회로를 연결하는 구조로 이루어짐에 따라 저대역 통과기에 적용하는 것은 가능하지만 수십 GHz 이상의 신호 연결을 위한 다층 기판 간의 연결과 층 간의 마이크로파 대역과 밀리미터파 대역의 통과 여파기에 적용하는 것은 사실상 그 특성을 확보하는 측면에서 어려움이 있었다. 더욱이 원하는 공진 주파수를 얻어내기 위해 윈도우를 관통하는 비아홀을 실제 기판에서 구현하는 것은 공정상 많은 어려움이 수반되었고, 그 장비 또한 고가의 장비가 요구되는 문제가 있었다.
KR 10-1144565 B1, 2012. 05. 02.
따라서, 본 고안은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고가의 장비를 요구하지 않으면서 공정이 단순하고 회로 집적도가 용이하며 수십 GHz 이상의 신호 연결을 위한 다층 기판 간의 연결과 층 간의 마이크로파 대역과 밀리미터파 대역의 통과 여파기에 적용 가능한 마이크로 스트립 전송선로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 고안은 제1 유전체층과, 상기 제1 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제1 스터브를 구비한 제1 스트립 라인과, 상기 제1 스트립 라인을 덮도록 상기 제1 유전체층 상에 적층된 제2 유전체층과, 상기 제2 유전체층 상에 상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 형성되되, 양측부가 원형 또는 타원형 구조를 갖는 제1 및 제2 결함영역과 상기 제1 및 제2 결함영역을 상호 연결하는 슬롯라인을 포함하는 공통접지 도전층과, 상기 공통접지 도전층을 덮도록 상기 제2 유전체층 상에 적층된 제3 유전체층과, 상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 수직방향으로 중첩되고 상기 공통접지 도전층과는 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 상기 제3 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제2 스터브를 구비한 제2 스트립 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 전송선로를 제공한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 스트립 라인은 적어도 일부가 나란한 방향으로 상호 교차하여 상기 제1 및 제2 스터브를 포함하는 일부가 상호 중첩되도록 서로 대칭 구조로 형성되되, 상호 중첩되는 부위 중 상기 제1 및 제2 스터브를 제외한 나머지 부위가 상기 슬롯라인과 직교하여 중첩되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 스트립 라인은 나란한 방향으로 상호 중첩되도록 형성되되, 상호 중첩되는 부위 중 상기 제1 및 제2 스터브를 제외한 나머지 부위 중 일부가 상기 슬롯라인과 직교하여 중첩되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 스트립 라인의 선폭은 상기 제1 내지 제3 유전체층의 비유전율과 두께가 동일하고 상기 제1 스트립 라인과 상기 제2 스트립 라인의 특성 임피던스를 동일하게 설정하는 경우 상기 제2 스트립 라인의 선폭보다 작게 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 원형 또는 타원형의 스터브를 구비한 마이크로 스트립 라인의 공진 주파수를 이용하여 다층 기판의 층을 달리하는 신호선을 연결하고, 이를 통해 다층 기판에 층을 달리하는 마이크로파와 밀리미터파 대역의 모듈을 구성함으로써 고가의 장비를 요구하지 않으면서 공정이 단순하고 회로 집적도가 용이하며 수십 GHz 이상의 신호 연결을 위한 다층 기판 간의 연결과 층 간의 마이크로파 대역과 밀리미터파 대역의 통과 여파기에 효과적으로 적용할 수 있다.
또한, 본 고안에 따르면, 원형 또는 타원형의 스터브를 구비한 마이크로 스트립 라인의 공진 주파수를 이용하여 다층 기판의 층을 달리하는 신호선을 연결하고, 이를 통해 다층 기판에 층을 달리하는 마이크로파와 밀리미터파 대역의 송수신 모듈을 구성할 수 있다.
더 나아가, 본 고안을 통해 다층 기판에 설계된 패턴 안테나의 경우에는 송신기의 전력 증폭기나 수신기의 저잡음 증폭기와 연결할 수 있다. 밀리미터파 대역에서는 안테나와 밀리미터파 대역의 송수신 모듈이 따로 분리되어 있는 경우, 밀리미터용 RF 커넥터와 케이블을 이용하여 상호 연결해야 하기 때문에 고가의 밀리미터용 RF 커넥터와 케이블이 요구되고, 안테나와 밀리미터파 대역의 송수신 모듈의 접합부분에서 접합 불연속이 발생하여 예기치 못하는 하모닉 주파수가 발생하지만, 본 고안은 RF 커넥터 케이블에 대한 비용을 절약하고, 하모닉 주파수의 발생을 방지하며, 마지막으로 밀리미터파 대역의 송수신 모듈과 패턴 안테나를 한 모듈에 제작할 수 있다.
도 1은 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 스트립 전송선로의 절단면을 도시한 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 마이크로 스트립 전송선로의 각 구성요소를 도시한 도면.
도 5는 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 도면.
도 6은 도 5에 도시된 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM(ElectroMagnetic) 시뮬레이션 모멘텀(momentum)한 결과를 도시한 도면.
도 7은 도 1에 도시된 본 고안에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 도면.
도 8은 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 평면도.
도 10은 비교예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 도면.
도 11은 비교예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 도면.
도 12는 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 도면.
도 13은 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 연속적으로 연결한 구조를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 도면.
도 14는 본 고안에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 패치 안테나로 응용한 구조를 도시한 도면.
도 15는 도 14의 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 도면.
본 고안의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 고안이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 고안을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 설명하기 위하여 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로(10)는 수직방향으로 순차적으로 적층된 일정 비유전율을 갖는 제1 내지 제3 유전체층(11, 12, 13)과, 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)과, 공통접지 도전층(16)을 포함한다.
제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)은 각각 신호선으로 기능하며, 제1 스트립 라인(14)은 제1 유전체층(11) 상에 형성되고, 제2 스트립 라인(15)은 제3 유전체층(13) 상에 형성된다.
제1 스트립 라인(14)은 제1 유전체층(11)의 일측부(도 1에서 우측부)로부터 타측부(도 1에서 좌측부)로 신장된 바(bar) 형상을 갖는다. 또한, 제1 스트립 라인(14)의 종단부, 즉 제1 유전체층(11)의 타측부 방향의 종단부에는 원형 또는 타원형의 제1 스터브(14a)가 형성되어 있다.
제2 스트립 라인(15)은 제1 스트립 라인(14)과 마찬가지로 바(bar) 형상으로 이루어져 있다. 다만, 제1 스트립 라인(14)과 반대방향으로 신장된다. 즉, 제2 스트립 라인(15)은 제3 유전체층(13)의 일측부(도1에서 좌측부)로부터 타측부(도1에서 우측부)로 신장된 구조를 갖는다. 또한, 제2 스트립 라인(15)의 종단부, 즉 제3 유전체층(13)의 타측부 방향의 종단부에는 원형 또는 타원형의 제2 스터브(15a)가 형성되어 있다.
제2 스트립 라인(15)은 제1 스트립 라인(14)과 적어도 일부가 수직방향으로 중첩되고 공통접지 도전층(16)과는 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되어 있다.
공통접지 도전층(16)은 제2 유전체층(12) 상에 제1 스트립 라인(14)과 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 형성된다. 또한, 공통접지 도전층(16)은 양측부가 원형 또는 타원형 구조를 갖는 제1 및 제2 결함영역(16a, 16b)과, 제1 및 제2 결함영역(16a, 16b)을 상호 연결하는 슬롯라인(16c)을 포함하여 이루어진다.
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 스트립 전송선로의 절단면을 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 'H1'는 제3 유전체층(13)의 두께, 'H2'는 제2 유전체층(12)의 두께, 'H3'는 제1 유전체층(11)의 두께를 나타내고, 'D1'은 제2 스트립 라인(15)의 두께, 'D2'는 공통접지 도전층(16)의 두께(D2), 'D3'는 제1 스트립 라인(14)의 두께를 나타낸다. 그리고, 'εr3'은 제1 유전체층(11)의 비유전율, 'εr2'은 제2 유전체층(12)의 비유전율, 'εr1'은 제3 유전체층(13)의 비유전율을 나타낸다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 마이크로 스트립 전송선로(10)는 전술한 바와 같이 동일 또는 서로 다른 비유전율을 갖는 3층의 유전체 기판, 즉 제1 내지 제3 유전체층(11, 12, 13)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다.
제2 및 제3 유전체층(12, 13) 사이에는 전도성을 갖는 도체를 마스크 공정과 식각공정을 통해 일정 패턴으로 식각하여 형성된 2개의 원형 또는 타원형의 제1 및 제2 결함영역(16a, 16b)과 제1 및 제2 결합영역(16a, 16b)을 연결하는 슬롯라인(16c)을 포함하는 공통접지 도전층(16)이 형성되어 있으며, 이러한 공통접지 도전층(16)을 통해 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15) 사이에 공통 결함접지구조(DGS)가 구현된다.
제1 및 제2 유전체층(11, 12) 사이에는 전도성을 갖는 도체를 식각하여 형성된 제1 스트립 라인(14)이 형성되고, 제3 유전체층(13) 상에는 전도성을 갖는 도체를 식각하여 형성된 제2 스트립 라인(15)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)은 전술한 바와 같이 서로 대향하는 종단부에 제1 및 제2 스터브(14a, 15a)가 각각 형성되어 있으며, 제1 및 제2 스터브(14a, 15a)는 공통접지 도전층(16)을 공통 접지하여 공통접지 도전층(16)의 슬롯라인(16c)과 교차하도록 배치된다.
도 4는 도 1에 도시된 마이크로 스트립 전송선로의 각 구성요소를 도시한 도면으로서, (a)는 제2 스트립 라인(15), (b)는 제1 스트립 라인(14)을 도시한 도면이고, (c)는 공통 결함접지구조(DGS)를 구현하는 공통접지 도전층(16)을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 공통 결합접지구조(DGS)는 제2 및 제3 유전체층(12, 13)이 접하는 부분에 두께 'D2'를 갖는 도체가 식각되어 대략 아령 형상을 갖는다.
제1 스트립 라인(14)은 제1 및 제2 유전체층(11, 12)이 접하는 부분에 두께 'D3'를 갖는 전도성 도체를 식각하여 형성하고, 제2 스트립 라인(15)은 제3 유전체층(13)의 상부에 두께 'D1'을 갖는 전도성 도체를 식각하여 형성한다. 제2 스트립 라인(15)은 제1 스트립 라인(14)과 달리 하부가 제1 유전체층(11)을 통해 덮여져 있다.
제1 내지 제3 유전체층(11, 12, 13)의 비유전율과 두께가 동일하고, 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)의 특성 임피던스를 동일하게 하는 경우, 제1 스트립 라인(14)의 선폭(단방향 폭)은 제2 스트립 라인(15)의 선폭(단방향 폭)보다 작게 형성할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)의 특성 임피던스를 동일하게 설정하는 경우 제1 내지 제3 유전체층(11, 12, 13)의 비유전율과 두께에 따라 제1 스트립 라인(14)의 선폭은 제2 스트립 라인(15)의 선폭은 동일하거나 다를 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)은 종단부에 원형 또는 타원형의 제1 및 제2 스터브(14a, 15a)가 형성되어 대략 전체적인 구조가 주걱 형상을 갖는다. 제1 및 제2 스터브(14a, 15a)는 마이크로 스트립 라인의 스터브와 같이 공진기의 역할을 하며, 이를 통해 어느 정도의 대역폭과 삽입손실을 조정할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)의 각각의 선폭(W1, W2)은 라인들을 싸고 있는 제1 내지 제3 유전체층(11, 12, 13)에 기인한 특성 임피던스에 의해 결정된다. 즉, 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)의 선폭(W1, W2)은 제1 내지 제3 유전체층(11, 12, 13)의 비유전율(εr1, εr2, εr3), 두께(H1, H2, H3), 그리고 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)의 두께(D1, D2)에 의해 결정된다.
제1 및 제2 스트립 라인(14, 15)의 각 스터브(14a, 15a)의 지름 'R1'와 'R2'는 마이크로 스트립 라인의 공진 주파수를 결정하는 값이 된다. 본 고안에서는 저대역 공진 주파수를 결정한다. 도 7에 도시된 EM(ElectroMagnetic) 시뮬레이션 모멘텀(momentum) 결과를 보면, 공진 주파수가 대략 17GHz 근방에서 일어난 것을 알 수 있다.
본 고안에서, 제1 및 제2 스터브(14a, 15a)의 지름 'R1'와 'R2'은 동일하거나 다를 수도 있다. 또한 제1 및 제2 결함영역(16a, 16b)의 지름 'R3'는 본 고안의 고주파 대역의 공진 주파수를 결정한다. 물론, 제1 및 제2 결함영역(16a, 16b)의 지름 'R3'은 제1 및 제2 스터브(14a, 15a)의 지름과 마찬가지로 서로 동일하거나 혹은 다를 수 있다. 이들 값들을 조정하면 본 고안의 대역폭과 삽입손실을 조정할 수 있다.
도 5는 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 도면으로서, 슬롯구조에서 스터브의 공진 주파수를 확인하기 위하여 제작된 전송선로의 일례이다. 도 1에 도시된 본 고안에 따른 마이크로 스트립 전송선로(10)와 다르게 제1 및 제2 스트립 라인에 각각 원형 또는 타원형 구조의 제1 및 제2 스터브가 형성되어 있지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로(10)는 공통 결함접지구조(DGS)의 면상에서 아령 형태의 슬롯구조가 제1 및 제2 스트립 라인(14, 15) 사이에서 마그네틱 커플링(magnetic coupling)을 형성하는 구조로 이루어진다. 이에 반해, 도 5에 도시된 바와 같이 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로는 제1 및 제2 스트립 라인(14-1, 15-1)의 종단부에 원형 스터브를 제거한 구조이다.
도 6은 도 5에 도시된 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM(ElectroMagnetic) 모멘텀(momentum) 시뮬레이션한 결과를 도시한 결과 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이 스터브가 제거된 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로에서는 시뮬레이션 결과 대략 24GHz 근방에서 공진이 일어나는 것을 확인할 수 있다. 이때, 24GHz는 본 고안에서 구현하고자 하는 대역의 중심 주파수에 해당하게 된다.
도 7은 도 1에 도시된 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 결과 그래프이다. 이때, 마이크로 스트립 전송선로의 조건은 하기 표 1과 같다.
εr1/εr2/εr3 W1 W2 R1 R2 R3
3.5 0.54mm 0.50mm 0.53mm 0.5mm 0.50mm
여기서, 설계 주파수는 24GHz이고, R1, R2, R3에 의한 각각의 공진 주파수를 이용하여 도 1에 도시된 본 고안의 마이크로 스트립 전송선로의 대역폭을 조절하였다.
도 7에 도시된 바와 같이 EM 시뮬레이션 결과, 대역폭이 15GHz 이상으로 제2 스트립 라인(15)의 신호를 제1 스트립 라인(14)으로 전달할 수 있으며, 그 역방향으로 신호 전달이 가능하다. 그리고, 17GHz, 28GHz(또는 33GHz)에서 이중 공진이 일어나 대역폭이 확장되고, 중심 주파수는 24GHz 근방에 위치한 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 설명하기 위하여 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 평면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로(20)는 도 1에 도시된 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로(10)와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로(20)는 실시예1과 다르게 제1 및 제2 스트립 라인(24, 25)이 상하로 서로 나란한 방향으로 형성되어 있다. 그 외의 구성은 실시예1과 동일함에 따라 구체적인 설명은 전술한 내용으로 대신하기로 한다.
도 10은 비교예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 도시한 도면으로서, 슬롯구조에서 스터브의 공진 주파수를 확인하기 위하여 제작된 전송선로의 일례이다. 도 8에 도시된 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로(20)와 다르게 제1 및 제2 스트립 라인에 각각 원형 또는 타원형 구조의 제1 및 제2 스터브가 형성되어 있지 않는다.
도 11은 도 10에 도시된 비교예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 결과 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이 비교예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로는 도 5에 도시된 비교예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로와 마찬가지로 대략 24GHz 근방에서 공진이 일어나는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 도 8에 도시된 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 결과 그래프이다. 이때, 본 고안의 실시예2에 따른 마이크로 스트립 전송선로의 조건은 상기 표 1과 동일하게 결정하였다.
도 12에 도시된 바와 같이, 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로와 마찬가지로 EM 시뮬레이션 결과, 대역폭이 15GHz 이상으로 17GHz, 28GHz(또는 33GHz)에서 이중 공진이 일어나 대역폭이 확장되고, 중심 주파수는 24GHz 근방에 위치한 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 13은 도 1에 도시된 본 고안의 실시예1에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 연속적으로 연결한 구조를 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 나타내는 도면으로서, 실시예1 및 2에 따른 마이크로 스트립 전송선로와 동일한 특성을 얻을 수 있다.
도 14는 본 고안에 따른 마이크로 스트립 전송선로를 패치 안테나로 응용한 구조를 설명하기 위하여 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 EM 시뮬레이션 모멘텀한 결과를 도시한 도면이다.
도 14에는 8×4 패치 어레이 안테나의 패턴들이 도시되어 있으며, 이러한 패턴들은 도 3에 도시된 마이크로 스트립 전송선로의 제1 유전체층(11)의 하부(D4)에 형성되어 제1 유전체층(11)의 상부에 형성된 제1 스트립 라인(14)과 전자기적으로 상호 작용을 통해 신호를 수신하여 공간으로 에너지를 방사하는 안테나로서 기능하게 된다. 이러한 패치 안테나 또한 도 15와 같이 중심 주파수가 24GHz 근방에 위치한 것을 확인할 수 있다.
이상에서와 같이 본 고안의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 고안의 기술 사상의 범위 내에서 본 고안의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10, 20 : 마이크로 스트립 전송선로
11 : 제1 유전체층
12 : 제2 유전체층
13 : 제3 유전체층
14, 14-1, 24 : 제1 스트립 라인
15, 15-1, 25 : 제2 스트립 라인
14a : 제1 스터브
15a : 제2 스터브
16 : 공통접지 도전층
16a : 제1 결함영역
16b : 제2 결함영역

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제1 스터브를 구비한 제1 스트립 라인;
    상기 제1 스트립 라인을 덮도록 상기 제1 유전체층 상에 적층된 제2 유전체층;
    상기 제2 유전체층 상에 상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 형성되되, 양측부가 원형 또는 타원형 구조를 갖는 제1 및 제2 결함영역과 상기 제1 및 제2 결함영역을 상호 연결하는 슬롯라인을 포함하는 공통접지 도전층;
    상기 공통접지 도전층을 덮도록 상기 제2 유전체층 상에 적층된 제3 유전체층; 및
    상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 수직방향으로 중첩되고 상기 공통접지 도전층과는 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 상기 제3 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제2 스터브를 구비한 제2 스트립 라인
    을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 스트립 라인은 적어도 일부가 나란한 방향으로 상호 교차하여 상기 제1 및 제2 스터브를 포함하는 일부가 상호 중첩되도록 서로 대칭 구조로 형성되되, 상호 중첩되는 부위 중 상기 제1 및 제2 스터브를 제외한 나머지 부위가 상기 슬롯라인과 직교하여 중첩되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 전송선로.
  3. 제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제1 스터브를 구비한 제1 스트립 라인;
    상기 제1 스트립 라인을 덮도록 상기 제1 유전체층 상에 적층된 제2 유전체층;
    상기 제2 유전체층 상에 상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 형성되되, 양측부가 원형 또는 타원형 구조를 갖는 제1 및 제2 결함영역과 상기 제1 및 제2 결함영역을 상호 연결하는 슬롯라인을 포함하는 공통접지 도전층;
    상기 공통접지 도전층을 덮도록 상기 제2 유전체층 상에 적층된 제3 유전체층; 및
    상기 제1 스트립 라인과 적어도 일부가 수직방향으로 중첩되고 상기 공통접지 도전층과는 적어도 일부가 직교하여 수직방향으로 중첩되도록 상기 제3 유전체층 상에 형성되되, 종단부에 원형 또는 타원형의 제2 스터브를 구비한 제2 스트립 라인
    을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 스트립 라인은 나란한 방향으로 상호 중첩되도록 형성되되, 상호 중첩되는 부위 중 상기 제1 및 제2 스터브를 제외한 나머지 부위 중 일부가 상기 슬롯라인과 직교하여 중첩되며,
    상기 제1 스트립 라인의 선폭은 상기 제1 내지 제3 유전체층의 비유전율과 두께가 동일하고 상기 제1 스트립 라인과 상기 제2 스트립 라인의 특성 임피던스를 동일하게 설정하는 경우 상기 제2 스트립 라인의 선폭보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 전송선로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 스트립 라인의 선폭은 상기 제1 내지 제3 유전체층의 비유전율과 두께가 동일하고 상기 제1 스트립 라인과 상기 제2 스트립 라인의 특성 임피던스를 동일하게 설정하는 경우 상기 제2 스트립 라인의 선폭보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 전송선로.
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