KR20060002124A - 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터에 관한 것으로서, 커플링된 스트립 라인을 I/O신호급전부와 직접 태핑하여 자계결합으로 연결시킴으로써 I/O커플링을 손쉽게 구현할 뿐만 아니라 태핑위치 등에 따라 I/O커플링양을 용이하게 조절하며, 또한 비아의 임피던스, I/O신호급전부의 태핑위치, 그리고 병렬 커패시턴스를 적절히 조합시켜 개시한 본 발명의 LC공진기를 통해 고조파 대역에서 대역저지특성이 나타나도록 구현해 스퓨리어스 특성을 향상시키는데, 그러한 LC공진기는 상이한 유전체 시트상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수의 스트립 라인이 병렬로 패터닝되고 입/출력단에 위치한 스트립 라인에는 I/O신호급전부가 각기 직접 태핑된 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부;유전체 시트에 커패시터 패턴을 병렬로 패터닝하고 상기 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부 하부에 스트립 라인과 상호간에 커플링되도록 배치되며, 커플링된 스트립 라인과는 비아를 통해 연결되는 병렬 커패시터부;소정의 유전체 시트상에 커플링 패턴을 형성하고 상기 병렬 커패시터부 상부에 배치하여 인접된 공진기 상호간을 결합시키는 소정의 커플링패턴부를 포함하여 이루어진다.

적층, 필터, 신호, 급전부, 태핑, 대역, 저지

Description

이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터{Stack filter for use in signal transmitting and receiving part of mobile phone}

도 1은 일반적인 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터의 분해 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 적층필터의 사시도,

도 3은 도 2의 분해 사시도,

도 4는 도 2의 등가회로,

도 5a 내지 도 5d는 도 2의 I/O신호급전부를 상세히 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 필터 특성을 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 제2실시예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

210 : I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부

211, 212 : 스트립 라인 213, 214 : I/O신호급전부

220 : 비아 230 : 커패시터부

본 발명은 I/O커플링을 손쉽게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 I/O커플링양을 용이하게 조절할 수 있도록 하며, 통과대역보다 높은 주파수대역에서 대역저지특성이 나타나도록 구현하여 스퓨리어스 특성을 향상시키도록 하는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신단말기의 송/수신부에 사용되는 적층 필터는 복수의 유체 시트를 적층(stack)하여 형성하며 내층(inner layer)에는 공진기 전극(resonator electrode)이 병설되고, 이 유전체 시트(dielectric sheet)의 내층을 거쳐 공진기 전극에 대향하는 위치에 I/O 전극이 배치되는 구조로 이루어지는데, 도 1은 이러한 통상의 적층 필터를 도시한 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 통상의 적층 필터는, 최상/하부에 각기 그라운드가 패터닝된 유전체 시트(100, 110)가 배치되며, 그 사이에 커패시터 패턴과 그 양 옆으로 I/O커플링 패턴이 형성된 유전체 시트(120)와, 커패시터 패턴이 형성된 유전체 시트 하부에 커플링된 스트립 라인이 형성된 유전체 시트(130)가 배치되며, 이러한 순서로 적층 배치된 유전체 시트들을 동시소성시켜 구현된다.

하지만, 이렇게 구현된 적층 필터는 도시된 바와 같이, I/O커플링 패턴(121)이 전계결합을 통해 소정의 커패시터 패턴(122)과 연결되는 구조로 정형화되어 있어서 I/O커플링을 구현하는 것이 쉽지 않을 뿐만 아니라 특히 그로 인해 발생되는 커플링 양을 조절하는 것이 용이하지 않으며, 또한, λ/ 4길이를 가지는 커플링된 스트립 라인만으로 공진기의 인덕터 라인을 구현하는 구조로 인해 하모닉 주파수 대역이 통과대역에 가까이 위치하게 되고 더불어 그 크기도 높게 나타나 분포소자의 특징 중 하나인 스퓨리어스 특성을 저하시키는 문제점을 초래해 왔다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, I/O커플링을 손쉽게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 소정의 통신주파수에 따라 그 I/O커플링양을 용이하게 조절하며, 통과대역보다 높은 주파수대역에서 대역저지특성이 나타나도록 구현하여 스퓨리어스 특성을 향상시키는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적에 따라 본 발명은, 스트립 라인을 구성하는 커플링된 스트립 라인을 I/O신호급전부와 직접 태핑하여 자계결합으로 연결시킴으로써 I/O커플링을 손쉽게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 그 태핑위치 등에 따라 용이하게 I/O커플링양 조절하고자 하며, 또한 비아의 임피던스, I/O신호급전부의 태핑위치, 그리고 병렬 커패시턴스의 적절한 조합을 통해 고조파 대역에서 대역저지특성이 나타나는 개량된 LC공진기 구조를 개시하여 스퓨리어스 특성을 향상시키고자 한다.

이를 위해 본 발명은, 상이한 유전체 시트상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수의 스트립 라인이 병렬로 패터닝되고 입/출력단에 위치한 스트립 라인에는 각기 신호급전부가 직접 태핑된 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부;

유전체 시트에 커패시터 패턴을 병렬로 패터닝하고 상기 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부 하부에 스트립 라인과 상호간에 커플링되도록 배치되며, 커플링된 스트립 라인과는 비아를 통해 연결되는 병렬 커패시터부;

소정의 유전체 시트상에 커플링 패턴을 형성하고 상기 병렬 커패시터부 상부에 배치하여 인접된 공진기 상호간을 결합시킨 소정의 커플링패턴부를 포함하여 이 루어지는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터를 개시한다.

그리고, 또 다른 발명으로, 소정개수만큼의 비아를 병렬로 다수의 유전체 시트에 각기 패터닝하고 상/하 방향으로 적층 배치한 제1 비아 라인부;

유전체 시트에 신호 급전부를 병렬로 패터닝하고 일측에 패터닝된 신호급전부를 상기 제1비아 라인부와 연결시킨 I/O급전부;

소정개수만큼의 비아를 병렬로 다수의 유전체 시트에 각기 패터닝하고 상/하 방향으로 적층 배치하여 상기 I/O급전부의 타측에 패터닝된 신호급전부에 연결시킨 제2비아 라인부;

상기 제2비아 라인부의 비아와 연결되는 커패시터 패턴이 소정의 유전체 시트에 병렬로 패터닝된 커패시터부;

상기 커패시터부에서 병렬로 패터닝된 커패시터 패턴을 인접된 커패시터 패턴끼리 전계결합시키는 커플링패턴부를 포함하여 이루어지는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터를 개시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터를 설명한다.

상기 도 2는 본 발명에 따른 적층필터의 사시도로서 이에 도시된 바와 같이, 상이한 유전체 시트상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수의 스트립 라인이 병렬로 패터닝되고 입/출력단에 위치한 스트립 라인(211, 212)에는 각기 신호급전부(213, 214)가 직접 태핑된 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부(210)와, 유전체 시트에 커패시터 패턴을 병렬로 패터닝하고 상기 I/O급전부 결합형 스트립 라인부(210) 하부에 스트립 라인(211, 212)과 상호간에 커플링되도록 배치되며, 커플링된 스트립 라인(211, 212)과는 비아(220)를 통해 연결되는 병렬 커패시터부(230)와, 소정의 유전체 시트상에 커플링 패턴을 형성하고 상기 병렬 커패시터부(230) 상부에 배치하여 인접된 공진기 상호간을 결합시킨 소정의 커플링패턴부(240)를 포함하여 이루어진다.

이렇게 이루어진 본 발명의 적층 필터는, 소정의 유전체 시트에 굴곡진 형태로 커플링 패터닝된 스트립 라인(211, 212)에 I/O신호급전부(213, 214)를 직접 태핑시켜 자계결합으로 연결시킴으로써 그 I/O신호급전부의 태핑위치를 가변시킴에 따라 I/O 커플링양의 조절이 용이해진다.

즉, 본 발명에 따른 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터는, 종래와 같이 전계결합으로 I/O커플링을 구현하지 않고, LC공진기를 구성하는 소정의 커플링된 스트립 라인에 본 발명에서 바람직한 양태로 제시한 I/O 신호급전부를 직접 태핑시켜 자계결합으로 연결함으로써 I/O커플링을 용이하게 구현할 뿐만 아니라, 그 커플링양을 손쉽게 조절하게 된다.

또한, 본 발명은 이러한 I/O태핑구조와 본 발명에서 제시하는 LC공진기 구조를 이용하여 통과 대역보다 높은 주파수 대역에서 대역저지 특성을 갖는 필터 특성도 부가적으로 구현할 수 있는데, 그 LC공진기 구조는 다음과 같다.

우선, 본 발명은, 스트립 라인을 통한 λ/4 길이의 커플드 라인 공진기(coupled line resonator) 구조를 이용하지 않고, 인덕터와 커패시터로 구성한 LC공진기를 기본 구조로 한다.

구체적으로는, 도시된 바와 같이, LC공진기를 구성하는 인덕터 라인은 소정의 유전체 시트상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수가 병렬로 커플링된 동일형 또는 상이한 형의 스트립라인(211, 212)과 그와 각기 일대일로 연결된 비아(220)로 구성되어, 총 길이가 스트립 라인과 비아의 길이 합으로 조절되는 구조를 가진다.

그리고, LC공진기를 구성하는 커패시터패턴(230)은 소정의 유전체 시트상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수가 병렬로 커플링되어 형성된 것으로, 비아(220)를 통해 커플링된 스트립 라인(210, 211)과 연결되어 공진기를 구성한다.

그리고, 본 발명은 유전체 시트상에 소정의 커플링 패턴을 패터닝해 도시된 바와 같은 본 발명의 커플링 패턴부(240)를 형성하고, 이러한 커플링 패턴부(240)를 상기 LC공진기의 커패시터패턴이 형성된 유전체 시트 상부에 배치하여 인접된 LC공진기 상호간을 전계결합시킨다.

마지막으로, LC공진기를 구성하는 스트립 라인은 본 발명에서 바람직한 양태로 제시한 I/O신호급전부와 직접 태핑되어 자계결합으로 연결되는데, 이하에서는 전술한 LC공진기 구조를 도 3에 따른 본 발명의 분해사시도를 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적층필터에서 LC공진부는, 상이한 유전체 시트(210, 230)상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수만큼 병렬로 패터 닝된 스트립라인과 커패시터패턴을 상호간에 커플링되도록 상하로 배치하고, 커플링시킨 스트립라인과 커패시터 패턴은 비아로 연결시켜 인덕터 라인을 스트립 라인과 비아의 길이 합으로 조절한다.

이 때, 본 발명에 따라 도시된 바와 같이, 굴곡진 스트립 라인이 커플링 구조로 된 I/O신호급전부가 LC공진부의 스트립라인에 직접 태핑되며, 적층 필터가 필터링하는 송/수신 통신주파수에 따라 상이한 인덕터 라인의 길이를 적합하게 조절하기 위해, 그 길이에 따라 스트립라인이 형성된 유전체 시트와 커패시터 패턴이 형성된 유전체 시트 사이에 상호간을 연결시키도록 소정의 비아가 패터닝된 유전체 시트(200)를 소정개수만큼 배치하는 것이 바람직하다.

그리고, 유전체 시트상에 커플링 패턴이 패터닝되어 형성된 소정의 커플링 패턴부(240)를, 상기 LC공진부의 커패시터패턴이 형성된 유전체 시트(230) 상부에 배치하여 인접된 LC공진부 상호간을 전계결합시킨다.

마지막으로, LC공진기의 스트립라인이 형성된 유전체 시트(210) 상부에 그라운드 패턴이 형성된 유전체시트(250)와 입/출력 포트가 형성된 유전체 시트(270)가 순차적으로 배치되고, 상기 LC공진기의 커패시터 패턴이 형성된 유전체 시트(230) 하부에는 그라운드 패턴이 형성된 유전체 시트(260)가 배치된 구조로 되는데, 이러한 구조의 등가회로는 도 4에 도시된 바와 같다.

상기 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LC공진기에서 커플링된 라인과 비아로 이루어진 소정의 인덕터 라인은 등가회로에서 인덕터 Lr에 커패시터 패턴은 커패시터 Cr에 각기 대응되며, I/O태핑부의 경우 L₀₁과 L₀₂에, 커플링 패턴부는 Cn에 대응되며, 등가회로상에서 커플링 Cn과 병렬 공진을 이루는 인덕터 Ln 경우 커플링된 라인에서 형성되는 상호자계 결합에 의해 형성되는 인덕턴스를 표현한 것으로, 도시된 바대로 본 발명의 적층 필터는 I/O신호급전부가 자계결합을 통해 커플링된 스트립 라인과 직접 연결되어 등가회로상에서 인덕터L로 나타나며 본 발명에서 개시한 새로운 LC공진기 구조는 기존의 통신주파수 대역의 필터 등가회로와 동일한 구조로 나타나는데, 이하에서는 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 본 발명에 따라 I/O신호급전부가 직접 태핑된 구조의 LC공진기 등가 회로에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도 5a는 도 2를 A-A'으로 자른 단면도이고, 도 5b는 I/O신호급전부의 등가회로도로서 이에 도시된 바와 같이, I/O신호급전부의 등가회로는 커플링된 스트립 라인 중 어느 하나와 연결된 I/O태핑 위치를 기준으로 L1길이를 차지하는 비아와 병렬 커패시터 패턴(C1)으로 이루어진 L1/C1직렬공진회로부와 커플링된 스트립 라인으로 이루어진 인덕터(L2)가 소정의 병렬공진회로를 이룬다.

여기서, 비아와 병렬 커패시터로 이루어진 L, C직렬공진회로는 공진주파수인 소정의 Wn보다 낮은 주파수에서는 커패시턴스 특성을 나타내므로 도 5c에 도시된 바와 같이 L2, C1으로 이루어진 병렬공진회로가 되어 결국은 적층필터의 통과대역부근에서는 본 발명에서 요구하는 필터의 등가회로와 동일하게 된다.

그리고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 소정의 Wn부근의 주파수 대역에서는 비 아와 병렬 커패시터로 이루어진 직렬공진 회로의 공진으로 임피던스가 0이되어 모든 신호가 그라운드로 바이-패스되어 통과하는 신호가 없어져 대역저지 특성이 나타나며, 그 결과 본 발명의 적층필터는 통과대역보다 높은 주파수대역에서는 대역저지특성이 나타나는 효과를 추가적으로 볼 수 있게 되는데, 이러한 특성은 본 발명에서 제시한 비아의 임피던스, I/O신호급전부의 태핑위치, 병렬 커패시턴스의 적절한 조절로 다양한 구현이 가능하다.

다음으로는, 도 6을 참조하여 본 발명에서 제시한 I/O신호급전부가 직접 태핑된 LC공진기 구조로 인해 통과 대역보다 높은 주파수 대역에서 대역저지 특성이 나타나는 필터 특성에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

상기 도 6에서 (1)로 표현된 노치(notch)부근은 도 4의 등가회로상에서 커플링된 Ln과 Cn의 병렬공진특성에 의해 나타난 것이며, (2)의 경우는 공진기 L, C의 공진 특성에 의한 것이고(도5c), (3)과 같은 대역저지특성은 I/O신호급전부가 LC공진기의 스트립 라인에 직접 태핑된 구조에 기인한 것이다(도5d).

상기 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 커플링된 스트립 라인에 I/O신호급전부를 직접 태핑시킴으로 인해 인접한 하모닉 대역에 감쇄극(attenuation pole)이 발생되고 그로 인해 하모닉 대역에 해당되는 (3)의 위치가 실질적인 소정의 통신주파수 통과 대역을 나타내는 (2)로부터 상당히 멀리 떨어져 나타날 뿐만 아니라, 그 감쇄크기도 현저히 저하되어 (3)의 위치에 대응되는 하모닉 대역에서 감쇄특성이 상당히 양호해짐을 볼 수 있으며, 이는 본 발명에 따라 커플링된 스트립 라인에 I/O신호급전부를 직접 태핑시킨 구조가 분포소자의 특징 중 하나인 스퓨 리어스 특성을 상당히 향상시킴을 나타내는 것이 된다.

마지막으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.

<제2실시예>

본 발명의 제2실시예는 커플링된 라인을 유전체 시트에 프린팅하여 구현하지 않고 비아를 사용하여 구현한 것으로, 3차원적인 형상은 기존의 커플드 라인이 스트립 형식에서 비아로 전환되는 부분없이 비아만으로 이루어진 커플링된 라인을 형성하고 커플링된 라인의 중간에 I/O태핑을 하여 인덕터와 L, C직렬회로가 병렬로 연결되는 공진기 기본 구조를 형성한다.

구체적으로는, 도 7에 도시된 바와 같이, 소정개수만큼의 비아를 병렬로 다수의 유전체 시트에 각기 패터닝하고 상/하 방향으로 적층 배치한 제1 비아 라인부(700)와, 유전체 시트에 신호 급전부를 병렬로 패터닝하고 일측에 패터닝된 신호급전부를 상기 제1비아 라인부와 연결시킨 I/O급전부(710)와, 소정개수만큼의 비아를 병렬로 다수의 유전체 시트에 각기 패터닝하고 상/하 방향으로 적층 배치하여 상기 I/O급전부의 타측에 패터닝된 신호급전부에 연결시킨 제2비아 라인부(720)와, 상기 제2비아 라인부(720)의 비아와 연결되는 커패시터 패턴이 소정의 유전체 시트에 병렬로 패터닝된 커패시터부(730)와, 상기 커패시터부(730)에서 병렬로 패터닝된 커패시터 패턴을 인접된 커패시터 패턴끼리 전계결합시키는 커플링패턴부(740)를 포함하여 이루어지는데, 비아와 병렬 커패시터로 구현된, L, C직렬회로의 인덕턴스 용량을 키우기 위해 전류밀도가 낮은 병렬 커패시터에 가까운 쪽에서 비아와 비아 사이를 스트립 라인으로 연결하여 커플링된 라인의 전체적 인 길이를 길게 구현하는 것도 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터는, 커플링된 스트립 라인을 자계결합으로 I/O신호급전부와 직접 연결함으로써 I/O커플링을 손쉽게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 그 태핑위치를 가변시킴에 따라 커플링양을 용이하게 조절할 수 있으며, 비아의 임피던스, I/O태핑위치, 병렬 커패시턴스의 적절한 조절로 통과대역보다 높은 주파수대역에서 대역저지특성이 나타나는 효과를 볼 수 있어 스퓨리어스 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 제1유전체 시트상에 송/수신 통신주파수에 따라 소정개수의 스트립 라인이 병렬로 패터닝되고 입/출력단에 위치한 스트립 라인에는 각기 신호급전부가 직접 태핑된 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부;

   제2유전체 시트에 커패시터 패턴을 병렬로 패터닝하고 상기 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부 하부에 스트립 라인과 상호간에 커플링되도록 배치되며, 커플링된 스트립 라인과는 비아를 통해 연결되는 병렬 커패시터부;

   제3유전체 시트상에 커플링 패턴을 형성하고 상기 병렬 커패시터부 상부에 배치하여 인접된 공진기 상호간을 결합시킨 소정의 커플링패턴부를 포함하여 이루어지는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부와 병렬 커패시터부 사이에;

   커플링된 스트립 라인과 커패시터 패턴을 연결하는 소정의 비아가 패터닝된 유전체 시트가 소정개수만큼 포함된 것을 특징으로 하는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 I/O신호급전부 결합형 스트립 라인부의 신호 급전부는;

   굴곡진 스트립 라인인 것을 특징으로 하는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터.
4. 소정개수만큼의 비아를 병렬로 다수의 유전체 시트에 각기 패터닝하고 상/하 방향으로 적층 배치한 제1 비아 라인부;

   유전체 시트에 신호 급전부를 병렬로 패터닝하고 일측에 패터닝된 신호급전부를 상기 제1비아 라인부와 연결시킨 I/O신호급전부;

   소정개수만큼의 비아를 병렬로 다수의 유전체 시트에 각기 패터닝하고 상/하 방향으로 적층 배치하여 상기 I/O신호급전부의 타측에 패터닝된 신호급전부에 연결시킨 제2비아 라인부;

   상기 제2비아 라인부의 비아와 연결되는 커패시터 패턴이 소정의 유전체 시트에 병렬로 패터닝된 커패시터부;

   상기 커패시터부에서 병렬로 패터닝된 커패시터 패턴을 인접된 커패시터 패턴끼리 전계결합시키는 커플링패턴부를 포함하여 이루어지는, 이동통신단말기 송/수신부용 적층 필터.

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