KR20050060705A - 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파를 전송하기 위한 도파관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 전송 라인을 피씨비(PCB, Printed Circuit Board) 내부에서 상,하,좌,우 완전하게 차폐함으로써, 다른 주변의 신호와의 상호 간섭을 없애고 전송 손실 또한 현격하게 낮춰 회로의 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조에 관한 것이다.

본 발명에서는, 고주파 전송 라인이 형성되는 임의의 피씨비 내층; 상기 피씨비 내층의 상부에 적층되며 표면이 그라운드로 이루어지는 피씨비 상층; 상기 피씨비 내층의 하부에 적층되며 표면이 그라운드로 이루어지는 피씨비 하층; 상기 피씨비 상층, 피씨비 내층 및 피씨비 하층을 관통하며, 상기 전송 라인의 양측으로 일정거리를 유지하면서 상기 전송 라인의 길이 방향을 따라 형성되는 관통홈; 상기 피씨비 상층과 피씨비 하층의 그라운드를 전기적으로 연결하기 위해 상기 각 관통홈의 양면에 일정 두께로 형성되는 도금층을 포함함으로써, 상기 전송 라인의 단면 둘레가 상기 상,하 그라운드와 양측 도금층에 의해 차폐되는 것을 특징으로 하는 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조가 제공된다.

Description

피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조{Wave guide structure embodied in formation of cubic pattern within PCB}

본 발명은 고주파를 전송하기 위한 도파관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 전송 라인을 피씨비(PCB, Printed Circuit Board) 내부에서 상,하,좌,우 완전하게 차폐함으로써, 다른 주변의 신호와의 상호 간섭을 없애고 전송 손실 또한 현격하게 낮춰 회로의 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조에 관한 것이다.

도파관(Wave guide)은 일반적으로, 통신위성, 방송위성 등의 무선 송.수신기의 내부와 안테나 신호 회로, 또는 이동 통신 단말기(셀룰러 폰, PCS 폰, PDA(Persona Digital Asistance) 단말기 등) 내부의 로컬(Local) 신호 회로에서 고주파 신호를 전송하기 위한 전송로서 많이 사용된다.

상기와 같이 고주파 신호를 전송하기 위한 도파관에 대한 종래의 다양한 예가 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

먼저, 첨부도면 도 1에 도시된 도파관은, 종래의 마이크로스트립(Microstrip) 도파관을 나타내는 것으로서, 이는 기판(20)의 일면을 그라운드(22, Ground)로 하고, 표층을 도전체의 전송라인(24)으로 구성한 형태를 가진다.

이러한 마이크로스트립 도파관은, 두 층 사이의 거리(H), 전송 라인(24)의 폭(W), 전송라인(24)의 두께(T), 층간 절연체(26)의 유전율(Er) 등을 계산하여 최적의 임피던스 정합을 이루도록 조정하게 되어 있다.

상기와 같은 종래의 마이크로스트립 도파관에 있어서 상기 전송라인(24)을 따라 전송되는 신호는 신호 레벨이 높은 반면에 외부로 노출되어 있어 상방향과 좌,우방향의 차폐가 불완전하기 때문에 다른 주변의 신호라인에 영향을 주기 쉽고 전송 손실이 많아진다는 단점이 있다.

특히, 경박단소(輕薄短小)를 지향하고 많은 부품들이 밀집되어 배치될 수 밖에 없는 이동 통신 단말기에 있어서는, 상기 노출된 전송 라인(24)으로부터 방사되는 상방향과 좌,우방향 방사파가 주변의 다른 신호에 편승하여 간섭을 일으켜 다른 회로 부분에 심각한 장애요소가 된다. 예를들어, 이동 통신 단말기의 안테나로부터 수신되는 신호가 860MHz이고, 상기 전송 라인(24)으로 흐르는 로컬신호가 900MHz인 경우, 신호 레벨이 높은 900MHz의 로컬신호가 신호레벨이 낮은 860MHz의 수신 신호에 편승하게 되면 단말기의 수신 감도가 현격히 저하됨으로써 통화품질을 떨어뜨리게 된다.

첨부도면 도 2에 도시된 도파관은, 종래의 스트립라인(Stripline) 도파관을 나타내는 것으로서, 이는 기판(60)의 상하면을 그라운드로(62)로 처리하고, 내층에 고주파 신호 전송 라인(64)을 구성한 구조로 이루어진 형태이다.

이러한 스트립라인 도파관은 전술한 마이크로스트립 도파관과는 달리, 상하방향으로의 차폐는 이루어지나, 좌,우 횡방향으로는 상기 마이크로스트립 도파관과 마찬가지의 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 마이크로스트립 도파관 및 스트립라인 도파관에 있어서, 두 층 사이의 거리(H), 전송라인의 두께(T), 층간 절연체의 유전율(Er)은 제조 공정상 고정상수(Constant)가 되기 쉽기 때문에, 통상적으로 전송 라인의 폭(W)을 조정하여 임피던스 정합을 이루게 된다. 그러나, 도파관 이론상 전송 라인의 폭(W)의 변화에 따라서 임피던스가 크게 변화하기 때문에 PCB 제조 공정상의 오차에 따른 영향을 쉽게 받는 단점이 있어 임피던스 특성을 정확하게 맞추기 어렵고, 많은 시행착오를 거쳐야 하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 마이크로스트립 또는 스트립라인으로 이루어진 도파관을 피씨비 상에서 전송선로 사용하였던 종래의 기술과는 달리, 전송 라인을 피씨비 제조공정에서 피씨비 내부에 상,하,좌,우로 완전하게 차폐를 이루도록 형성함으로써, 다른 주변의 신호와의 상호 간섭을 없애고 전송 손실 또한 현격하게 낮춰 회로의 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 도파관 구조를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 고주파 전송 라인이 형성되는 임의의 피씨비 내층; 상기 피씨비 내층의 상부에 적층되며 표면이 그라운드로 이루어지는 피씨비 상층; 상기 피씨비 내층의 하부에 적층되며 표면이 그라운드로 이루어지는 피씨비 하층; 상기 피씨비 상층, 피씨비 내층 및 피씨비 하층을 관통하며, 상기 전송 라인의 양측으로 일정거리를 유지하면서 상기 전송 라인의 길이 방향을 따라 형성되는 관통홈; 상기 피씨비 상층과 피씨비 하층의 그라운드를 전기적으로 연결하기 위해 상기 각 관통홈의 양면에 일정 두께로 형성되는 도금층을 포함하여 이루어지는 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조가 제공된다.

이와 같은 본 발명은, 상기 전송 라인의 단면 둘레가 상기 상,하 그라운드와 양측 도금층에 의해 완벽하게 차폐됨으로써, 주변의 신호와 상호 간섭을 일으키지 않으며, 임피던스의 어긋남이 없는 이상적인 무손실 도파관을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 도파관은, UHF 로컬 라인, 파워앰프 출력 라인, 안테나-Rx line에 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 예시 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조를 나타내는 것으로서, 도 3에는 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에서 도파관에 대한 요부 사시도가 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 피씨비(PCB)는 복잡한 회로를 여러층으로 분산시켜 프린트한 후 이들을 적층시킨 형태의 다층 피씨비(Multi-Layer PCB)의 단면을 확대하여 나타낸 것이다. 도시된 다층 피씨비는, 제1층(110)으로부터 제6층(160)층 까지 적층된 형태로 이루어진다.

본 발명은, 상기와 같은 다층 피씨비의 내부에 사각 도파관(100)을 구현함으로써 전송 라인(200)의 단면 상,하,좌,우를 완전히 차폐시킨 구조를 가진다.

도면에 도시된 실시예에 있어서, 상기 고주파 전송 라인(200)은 피씨비 제3층(130, 내층)에 형성(인쇄)되어 있다.

한편, 상기 피씨비 제2층(120), 제3층(130) 및 제4층(140)을 제외한 피씨비 제1층(110), 제5층(150), 제6층(160)에는 다른 여러 신호 라인(112)(152)(162)들이 인쇄되어 있다.

그리고, 상기 피씨비 제3층(130)의 상층과 하층 즉, 제2층(120)과 제4층(140)에 그라운드(122)(142)가 형성되어 있다. 즉, 상기 전송 라인(200)의 상,하층이 그라운드 면으로 사용된다.

상기 피씨비 제2층(120)과 제4층(140)의 그라운드(122)(142)는 서로 관통홈(210)에 의해 전기적으로 연결된다.

상기 관통홈(210)은 상기 전송 라인(200)의 양측에 전송 라인(200)과 일정거리를 유지하면서 상기 전송 라인(200)의 길이 방향을 따라 형성된다. 즉, 상기 관통홈(210)은 상기 전송 라인(200)의 길이 방향을 따라 상기 피씨비 제2층(120), 피씨비 제3층(130) 및 피씨비 제4층(140)을 관통하는 구조로 이루어진다.

이러한 양측 관통홈(210)의 내벽에는 도전성 물질이 일정 두께 도포되어 이루어지는 도금층(220)이 형성된다. 상기 도금층(220)은 상기 피씨비 제2층(120)과 피씨비 제4층(140)의 그라운드(122)(142)를 전기적으로 연결한다.

따라서, 상기 전송 라인(200)은, 그의 단면 둘레가 상기 상,하 그라운드(122)(142)와 양측 도금층(220)에 의해 차폐되는 구조를 가지게 된다.

한편, 도면에 도시된 실시예에서는, 상기 전송 라인(200)이 피씨비 제3층(130)에 형성되고, 상,하 층이 제2층(120)과 제4층(140)으로 이루어진 형태로 구성되어 있다. 그러나, 본 발명의 도파관(100)이 도면에 도시된 예로만 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 전송 라인(200)이 형성되는 내층을 제4층(140)으로 설정하고, 그의 상층과 하층을 제3층(130)과 제5층(150)으로 설정할 수도 있다. 또한, 전송 라인(200)이 형성되는 내층을 제5층(150)으로 설정하고, 그의 상층과 하층을 제4층(140)과 제6층(160)으로 설정할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 피씨비 내부에서 전송 라인(200)의 상,하,좌,우가 완벽하게 차폐되는 형태를 가진다. 이러한 본 발명의 도파관(100)에 의하면, 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같은 이상적인 사각 동축 도파관(300, Square Coaxial Wave Guide)을 거의 완벽하게 재현할 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 전송 선로의 특성은 도 5에 도시된 사각 동축 도파관(300)을 위한 보편화된 시뮬레이션 프로그램으로 정확하게 예측할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 도파관은, 마이크로스트립이나 스트립라인으로 이루어진 종래의 도파관과는 달리 주변의 완벽한 차폐가 가능하다. 그렇기 때문에, 고주파 전송 라인(200)에 의해 다른 주변의 신호와 주파수 간섭을 일으킬 염려가 거의 없다.

또한, 상기와 같이 완벽한 차폐로 인해 임피던스의 어긋남이 없으므로 이상적인 무손실 도파관(전송 선로)을 쉽게 구현할 수 있게 된다.

특히, 작고 회로의 밀집도가 높은 이동 통신 단말기(셀룰러 폰, PCS 폰, PDA 단말기 등)에서는 별도로 구성된 도파관을 사용할 수 없거나 사용하면 매우 비효율적이기 때문에, 피씨비 내부에 완벽하게 구현되는 본 발명의 도파관은 그 사용 효과가 매우 크다고 할 것이다.

예를 들어, 본 발명의 도파관 구조는, UHF 로컬 라인(Local line), 파워앰프 출력 라인(PowerAmp output line), 안테나-Rx line 등에 적용될 수 있다.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 피씨비 내부에 상,하,좌,우가 완벽하게 차폐되는 사각 도파관이 제공된다.

종래에 마이크로스트립 도파관이나 스트립라인 도파관에 있어서는, 전송 라인의 차폐가 불완전하여 다른 주변의 신호와 간섭을 일으키기 쉽고 전송 손실이 많아지는 단점이 있었다. 또한, 전송 라인의 폭의 변화에 따른 영향을 많이 받기 때문에 피씨비 제조 공정상의 오차에 영향을 쉽게 받아 임피던스 특성을 정확하게 맞추기 어려운 단점이 있었다.

그러나, 본 발명에 의하면, 전송 라인의 상,하,좌,우가 완벽하게 차폐되는 이상적인 사각 동축 도파관을 거의 완벽하게 재현할 수 있기 때문에, 다른 주변의 신호와 간섭을 일으킬 염려가 거의 없고, 완벽한 차폐로 인해 임피던스의 어긋남이 없으므로 이상적인 무손실 도파관을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 마이크로스트립 도파관의 구조를 나타내는 사시도

도 2는 종래의 스트립 라인 도파관의 구조를 나타내는 사시도

도 3은 본 발명에 따른 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조를 나타내는 단면도

도 4는 도 3에서 도파관만을 나타내는 요부 사시도

도 5는 이상적인 사각 동축 도파관을 나타내는 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 도파관

110 ∼ 160 : 피씨비 제1층 ~ 피씨비 제6층

200 : 고주파 전송 라인 210 : 관통홈

220 : 도금층

Claims (2)

1. 고주파 전송 라인이 형성되는 임의의 피씨비 내층;

   상기 피씨비 내층의 상부에 적층되며 표면이 그라운드로 이루어지는 피씨비 상층;

   상기 피씨비 내층의 하부에 적층되며 표면이 그라운드로 이루어지는 피씨비 하층;

   상기 피씨비 상층, 피씨비 내층 및 피씨비 하층을 관통하며, 상기 전송 라인의 양측으로 일정거리를 유지하면서 상기 전송 라인의 길이 방향을 따라 형성되는 관통홈;

   상기 피씨비 상층과 피씨비 하층의 그라운드를 전기적으로 연결하기 위해 상기 각 관통홈의 양면에 일정 두께로 형성되는 도금층을 포함함으로써,

   상기 전송 라인의 단면 둘레가 상기 상,하 그라운드와 양측 도금층에 의해 차폐되는 것을 특징으로 하는 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도파관은, UHF 로컬 라인, 파워앰프 출력 라인, 안테나-Rx line에 적용되는 것을 특징으로 하는 피씨비 내부에 입체 패턴으로 구현되는 도파관 구조.