KR20050095496A

KR20050095496A - Dielectric filter

Info

Publication number: KR20050095496A
Application number: KR1020040020930A
Authority: KR
Inventors: 김동영; 박두원
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-09-29

Abstract

본 발명은 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 필터부와, 1/2파장의 공진기와 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 발룬부와, 임피던스 매칭을 위해 집적회로의 입력 임피던스에 1/2파장의 병렬 공진기를 포함한 유전체 필터에 관한 것으로서, 필터와 발룬의 기능이 동시에 필요한 세라믹 패키지 구조에 적용 가능하고, 전체 모듈의 높이를 줄일 수 있고, 저가격화, 소형화가 가능한 유전체 필터를 제공한다. The present invention provides a filter portion formed using a quarter wave resonator, a balun portion formed using a half wave resonator and a quarter wave resonator, and an input impedance of an integrated circuit for impedance matching. The present invention relates to a dielectric filter including a two-wavelength parallel resonator. The present invention provides a dielectric filter that can be applied to a ceramic package structure requiring both a filter and a balloon function, and can reduce the height of the entire module, and to reduce the size and cost of the module.

Description

Dielectric Filters

본 발명은 유전체 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블루투스 모듈에 사용되는 RF 특성을 구현하고 세라믹 모듈에 내장하기 위하여 기존의 단품이 갖는 개별 특성과 동등 이상의 성능을 구현할 수 있는 유전체 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric filter, and more particularly, to a dielectric filter capable of implementing performance equivalent to or higher than the individual characteristics of a conventional single component to implement RF characteristics used in a Bluetooth module and embedded in a ceramic module.

최근에 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. In recent years, the size of the components used together with the shortening and thinning of the mobile communication terminal is also rapidly decreasing. Among them, filters and baluns, which are one of the key devices that determine the performance of terminal devices, are being developed in chip form and are being miniaturized.

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. The filter used in the microwave band or the like includes a dielectric filter formed by providing an inner conductor forming hole inside the dielectric block and forming an outer conductor on the outer surface of the dielectric block to form one resonator or a plurality of resonators.

유전체 블럭을 사용하는 유전체 필터는 불평형 입/출력 신호를 행하기 위하여 내부 도체와 정전 용량 결합한 단자 전극을 제공하는 식이다. A dielectric filter using a dielectric block provides a terminal electrode that is capacitively coupled with an internal conductor to perform an unbalanced input / output signal.

예를들어, 불평형 입/출력형 증폭회로에 신호를 주기 위해서는 발룬(Balun:평형-불평형 변환기)을 사용하여 불평형 신호를 평형 신호로 변환하여야 한다.For example, to signal an unbalanced input / output amplifier circuit, a balun (balance-to-unbalance converter) must be used to convert the unbalanced signal into a balanced signal.

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. The balun is a transmission line that transmits a signal through two metals, and serves as a ground wire for one metal wire and a signal information in the other metal wire, which is a signal traveling in the same size in two metals. In some cases, such as an antenna, it may be a resonant waveguide.

그러나 이런 형태의 유전체 필터는 발룬으로 인해 삽입 손실이 크고, 회로 기판에 발룬을 배치하기 위한 공간이 확보되어야 하는바 소형화가 이루어질 수 없다. However, this type of dielectric filter has a large insertion loss due to the balun, and a space for arranging the balun on the circuit board must be secured.

그래서, 최근 발란스(balanced) 타입의 필터가 개발되었으나 초기단계이며, 전체 LTCC 모듈에 삽입할 수 없으므로, 전체 모듈에 적용할 수 있는 내장형, 발란스 필터의 설계가 필요하다.Thus, although a balanced filter has been recently developed, it is in an early stage and cannot be inserted into an entire LTCC module. Therefore, it is necessary to design a built-in balance filter that can be applied to an entire module.

이하 도면을 참조하여 필터와 발룬으로 구성된 종래의 RF 수신부에 대하여 설명한다. Hereinafter, a conventional RF receiver including a filter and a balun will be described with reference to the drawings.

도 1은 종래의 RF 수신부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional RF receiver.

도 1을 참조하면, RF 수신부는 안테나(100), 필터(110), 발룬(120)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the RF receiver includes an antenna 100, a filter 110, and a balun 120.

상기 안테나(100)는 무선으로 전송되는 신호를 수신하여 필터(110)에 전송한다. The antenna 100 receives a signal transmitted wirelessly and transmits it to the filter 110.

상기 필터(110)는 상기 안테나(100)를 통하여 전송된 신호를 필터링한 후, 발룬(120)에 전송한다. The filter 110 filters the signal transmitted through the antenna 100 and transmits the filtered signal to the balun 120.

상기 발룬(120)은 상기 필터(110)로부터 전송된 신호에 대해서 불평형 신호를 평형 신호로 변환하여 통신기기에 전송한다. The balun 120 converts an unbalanced signal into a balanced signal with respect to the signal transmitted from the filter 110 and transmits the balanced signal to a communication device.

이때, 필터(110)와 발룬(120)은 각각 칩 형태로 독립적으로 PCB나 LTCC에 적층된다. At this time, the filter 110 and the balloon 120 are each stacked on a PCB or LTCC independently in the form of a chip.

그러나 상기와 같은 종래에는 칩 발룬을 설계하여 칩필터와 분리하여 모듈에 적층하였으며 발룬의 발란스 특성을 얻기 위한 설계 자체가 복잡한 문제점이 있다. However, in the conventional art as described above, the chip balun is designed, separated from the chip filter, and laminated on the module, and the design itself for obtaining the balance characteristic of the balun has a complex problem.

또한, 칩 단일 부품의 높이가 전체 모듈의 높이를 증가시켰으며 출력 임피던스의 정합이 필수적인 문제점이 있다. In addition, the height of a single chip component has increased the height of the entire module, there is a problem that matching the output impedance is essential.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LTCC모듈에 내장하여 발란스 특성을 확보할 수 있는 유전체 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a dielectric filter capable of securing balance characteristics by being incorporated in an LTCC module.

또한, 본 발명은 특별한 정합 없이 발룬 출력 임피던스를 특정 주파수에서 정합시킬 수 있는 유전체 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a dielectric filter capable of matching balun output impedance at a specific frequency without particular matching.

또한, 본 발명은 발룬의 각 신호 출력간 신호 레벨 특성 차이가 현저히 줄어들어 각 출력 신호의 안정성이 향상시키고, 저지대역의 신호 분리 특성이 개선시키고, 설계 구조를 단순화하여 저렴함 유전체 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a dielectric filter that significantly reduces the signal level characteristic difference between each signal output of the balun, thereby improving the stability of each output signal, improving the signal separation characteristics of the stopband, and simplifying the design structure. It is done.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 유전체 필터는, 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 필터부와, 1/2파장의 공진기와 1/4파장의 공진기를 이용하여 형성된 발룬부와, 임피던스 매칭을 위해 집적회로의 입력 임피던스에 1/2파장의 병렬 공진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the dielectric filter of the present invention includes a filter part formed using a quarter wave resonator, a balun part formed using a half wave resonator and a quarter wave resonator, and an impedance. For matching, the input impedance of the integrated circuit includes a half-wavelength parallel resonator.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 유전체 필터(200)가 사용되는 RF 수신부를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an RF receiver in which a dielectric filter 200 according to the present invention is used.

본 발명에 따른 유전체 필터(200)는 필터(210), 발룬(220), 매칭부(230)를 포함한다. The dielectric filter 200 according to the present invention includes a filter 210, a balloon 220, and a matching unit 230.

상기 안테나(100)는 무선으로 전송되는 신호를 수신하여 유전체 필터(200)에 전송한다. The antenna 100 receives a signal transmitted wirelessly and transmits the signal to the dielectric filter 200.

상기 유전체 필터(200)는 상기 안테나(100)로부터 전송된 신호를 필터링한 후, 불평형 신호를 평형 신호로 변환하여 해당 통신 기기에 전송한다. The dielectric filter 200 filters the signal transmitted from the antenna 100, converts the unbalanced signal into a balanced signal, and transmits the unbalanced signal to the corresponding communication device.

상세하게는 유전체 필터(200) 중 필터부(210)가 전송된 신호를 필터링하고, 발룬부(220)에서는 불평형 신호를 평형 신호로 변환하게 된다.In detail, the filter unit 210 of the dielectric filter 200 filters the transmitted signal, and the balun unit 220 converts the unbalanced signal into a balanced signal.

또한, 상기 발룬부(220)에서 변환된 평형 신호는 임피던스 정합을 위한 매칭부(230)에서 정합된다.In addition, the balanced signal converted by the balun 220 is matched by the matching unit 230 for impedance matching.

상기 유전체 필터에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조한다.Detailed description of the dielectric filter is shown in FIG. 3.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유전체 필터의 등가회로이다.3 is an equivalent circuit of a dielectric filter according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 유전체 필터(200)는 필터부(210)와 발룬부(220)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the dielectric filter 200 includes a filter unit 210 and a balloon unit 220.

상세히는 1/4파장의 공진기(214)(215)를 이용하여 형성된 필터부(200)와, 1/2파장의 공진기(226)와 1/4파장의 공진기(224)를 이용하여 형성된 발룬부(220)와, 임피던스 매칭을 위해 집적회로의 입력 임피던스에 1/2파장의 병렬 공진기(230)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In detail, the filter unit 200 formed using the quarter-wave resonators 214 and 215, and the balun portion formed by the half-wave resonator 226 and the quarter-wave resonator 224 are described. And a parallel resonator 230 having a half wavelength at an input impedance of the integrated circuit for impedance matching.

이때의 유전체 필터(200)는 발란스 유전체 필터이다.The dielectric filter 200 at this time is a balanced dielectric filter.

상기 필터부(210)는 대역 통과 특성을 얻기 위해 하모닉 특성이 좋은 인터 디지털 타입(inter-digital type)의 1/4파장의 공진기를 사용하고, 좋은 감쇄 특성을 위해 2단의 공진기(214)(215)를 사용한다. 또한, 상기 2단의 공진기 사이는 커플링(Coupling)을 부가한다.The filter unit 210 uses an inter-digital type resonator having a good harmonic characteristic to obtain a band pass characteristic, and uses a two-stage resonator 214 for good attenuation characteristics. 215). In addition, a coupling is added between the two stage resonators.

상기 제1 공진기(214)가 커플링에 의해서 상기 제2 공진기(215)에 신호를 전송한다.The first resonator 214 transmits a signal to the second resonator 215 by coupling.

또한, 상기 2단의 공진기에 의해서, 저지대역인 880 ~ 910 MHz의 CDMA 대역과 1710 ~ 1910 MHz의 PCS 대역에서의 감쇄특성을 개선한다. Further, the two stage resonator improves attenuation characteristics in the CDMA band of 880 to 910 MHz, which is the stop band, and the PCS band of 1710 to 1910 MHz.

또한, 상기 필터부(210)는 그라운드 비아(via)의 감소를 위해 그라운드간의 접지를 통일시킨다. In addition, the filter unit 210 unites the ground between the ground to reduce the ground via (via).

상기 발룬부(220)는 신호의 크기 차이가 공진기의 임피던스의 비율에 따르는 스텝 임피던스(step impedance) 구조를 가진다. 따라서, 상기 발룬부(220)는 1/2파장의 공진기(226)와 파장의 비에 따를 추가적인 공진 발생을 억제하고자 1/4파장의 공진기(224)를 이용하여 구성된다. The balun 220 has a step impedance structure in which the magnitude difference of the signal depends on the ratio of the impedance of the resonator. Therefore, the balloon portion 220 is configured by using the 1 / 4-wave resonator 224 to suppress the occurrence of additional resonance according to the ratio of the half-wave resonator 226 and the wavelength.

상기 1/4파장의 공진기(224)를 통하여 제1 신호가 출력되고, 상기 1/2파장의 공진기(226)를 통하여 제2 신호가 출력된다. 상기 제2 신호는 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지고, 상기 제1 신호와 제2 신호의 크기차이는 공진기의 임피던스 비율에 상응하므로 그 차이가 작다. The first signal is output through the quarter-wave resonator 224, and the second signal is output through the half-wave resonator 226. The second signal has a phase difference of 180 degrees with the first signal, and the difference in magnitude between the first signal and the second signal corresponds to the impedance ratio of the resonator, so that the difference is small.

또한, 상기 발룬부에서 출력된 신호는 집적회로의 입력 임피던스에 병렬로 연결된 1/2 파장의 공진기(230)에 의해서 임피던스 매칭이 이루어진다.In addition, the signal output from the balun is impedance-matched by the resonator 230 of 1/2 wavelength connected in parallel to the input impedance of the integrated circuit.

상기와 같이 구성된 유전체 필터는 전체적인 RF 특성이 보정이 용이한 구조로 설계되어 있으며, LTCC모듈에 내장될 수 있다.The dielectric filter configured as described above is designed in a structure in which the overall RF characteristic is easily corrected and may be embedded in the LTCC module.

도 4는 본 발명에 따른 유전체 필터의 반사특성(4a) 및 통과특성(4b)을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing reflection characteristics 4a and passage characteristics 4b of the dielectric filter according to the present invention.

도 4의 그래프를 참조하면, 본 발명에 따른 유전체 필터는 저지대역인 880 ~ 910 MHz의 CDMA 대역과 1710 ~ 1910 MHz의 PCS 대역에서 우수한 감쇄특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to the graph of Figure 4, it can be seen that the dielectric filter according to the present invention exhibits excellent attenuation characteristics in the CDMA band of the stop band 880 ~ 910 MHz and the PCS band of 1710 ~ 1910 MHz.

상술한 바와 같이 본 발명은 필터와 발룬의 기능이 동시에 필요한 세라믹 패키지 구조에 적용 가능하고, 전체 모듈의 높이를 줄일 수 있고, 저가격화, 소형화가 가능한 유전체 필터를 제공한다. As described above, the present invention provides a dielectric filter that can be applied to a ceramic package structure requiring a function of a filter and a balun at the same time, can reduce the height of the entire module, and can be reduced in cost and size.

또한, 본 발명에 따른 유전체 필터는 발룬의 각 신호 출력간 신호 레벨 특성 차이가 현저히 줄어들어 각 출력 신호의 안정성이 향상되고, 저지대역의 신호 분리 특성이 개선되고, 설계 구조가 단순하여 저가격화를 이룰수 있다.In addition, the dielectric filter according to the present invention significantly reduces the difference in signal level characteristics between each signal output of the balun, thereby improving stability of each output signal, improving signal separation characteristics of the stopband, and achieving a low cost due to a simple design structure. have.

또한, 본 발명에 따른 유전체 필터는 특별한 정합 없이 발룬 출력 임피던스를 특정 주파수에서 정합시키는 효과가 있다.In addition, the dielectric filter according to the present invention has an effect of matching the balun output impedance at a specific frequency without special matching.

도 1은 종래의 RF 수신부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional RF receiver.

도 2는 본 발명에 따른 유전체 필터를 포함한 RF 수신부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of an RF receiver including a dielectric filter in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 유전체 필터의 등가회로.3 is an equivalent circuit of a dielectric filter according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 유전체 필터의 통과특성을 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the pass characteristics of the dielectric filter according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

100: 안테나 210: 필터부100: antenna 210: filter unit

214,216,224,226,230: 공진기 220: 발룬부214,216,224,226,230: resonator 220: balun part

Claims

In the dielectric filter used in the RF receiver,

A filter unit connected to an antenna of an RF receiver unit,

A balloon part connected to the filter part;

A dielectric filter comprising a matching unit for impedance matching.

The method of claim 1,

And the filter unit couples two-quarter quarter-wave resonators.

The method of claim 1,

And the balun part comprises a quarter-wave resonator and a half-wave resonator connected to the filter part.

The method of claim 1,

And the matching part is connected in parallel with the balun part and includes a resonator having a half wavelength for impedance matching.