KR20060057592A - 공진기, 필터, 밸런싱 트랜스포머(발룬), 어댑터 네트워크,네트워크를 포함하는 고주파 소자 및 고주파 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 유전체 층으로 구성된 기판을 갖는 고주파 소자에 관한 것으로, 이 유전체 층 사이의 전극층은 도전성 트랙 구조를 가지며, 기판은 적어도 하나의 용량성 소자 및 유도성 소자로 형성되고, 대립된 도전성 트랙 구조(5)의 적어도 한 배열을 제공하되, 이들은 용량성 및 유도성 소자를 동시에 구현하고, 대립하는 도전성 트랙 구조 간의 공통 모드 임피던스 및 푸쉬-풀 임피던스는 적어도 2인 계수에 의해 상이하게 조정된다.
Description
본 발명은 복수의 유전체 층으로 구성된 기판을 갖는 고주파 소자에 관한 것으로, 이 유전체 층 사이의 전극층은 도전성 트랙(track)을 가지며, 기판은 적어도 하나의 용량성 소자 및 유도성 소자로 형성된다. 이러한 유형의 고주파 소자는 무선 회로에 사용된다.
예컨대, 이동 통신 장치에서 사용되는 소형 무선 회로에는 포함된 모든 기능에 대한 일정한 스케일링(scaling-down)이 필요하다. 현대 고주파 모듈은 집적 밀도를 증가시키기 위해 다층 기판층을 사용한다. 기판층에 제조된 소자들 간의 전기적인 접속부뿐만 아니라, 예컨대 필터와 같은 본질적인 전기적 기능부는 기판층 내에 전도성 트랙을 적당히 배열함으로써 생성된다. 흔히, 넓은 칩 면적과 적당한 정밀도를 필요로 하는 구조물이 회로 기판에 보다 경제적으로 대체될 수 있다. 부분적으로 분산형 소자와 집중형 소자를 각각 사용한다. 단계적 임피던스(stepped impedance)를 갖는 상호 접속부는 양 극단 사이에 있다. 회로의 사이즈가 1/4 파 장 미만일 때, 후자의 두 디자인은 언제나 바람직하다.
빗살형 필터(a comb filter)에서 캐패시터에 의하여 단축된 공진 도전체가 알려져 있다. 캐패시터는 외부 소자 또는 기판 내의 병렬 플레이트로서 설계될 수 있다. 이 필터 특성은 실질적으로 공진기 간의 자기적 커플링에 의해 결정된다. 그러나, 제조상의 이유로, 공진기 도전체가 최소 길이를 유지해야만하거나, 전도 손실을 줄이기 위해 도전성 트랙의 폭을 늘리거나, 회로 사이즈를 극소화하기 위해 도전성 트랙을 심하게 단축하면 이 커플링 길이는 제한된다. 알려진 평면 배열은 다층 기판을 3차원으로 설계할 수 없다.
경제적인 제조 프로세스는 통상적으로 두 금속층 간의 부정합 또는 메탈라이징 치수의 불확실성과 같이 높은 허용 오차와 관련이 있다. 이것은 고정밀도가 필요한 회로의 집적화 또는 소형화를 제한한다. 2003년 3/4월에 G.Passiopolous 등이 6~10 페이지에 걸쳐 기술한 Advancing Microelectronics 사의 "The RF Impact of coupled Component Tolerances and Gridded Ground Plates in LTCC Technology and their Counter Measures"은 캐패시터와 코일을 이용한 대응책을 설명한다. 그러나, 고용량 밀도가 더 이상 예시된 인터디지털 캐패시터(interdigital capacitor)를 얻을 수 없다면, 이들 대응책은 도전성 트랙 폭의 변형에 대해서는 효과가 없다.
대역 통과 필터는 거의 모든 마이크로웨이브 애플리케이션을 필요로 한다. 구체적으로, 이동 무선 시스템에서 사용되는 협대역 송/수신 회로는 사용된 주파수 대역을 벗어난 곳에서 발생한 모든 간섭 신호를 억제하기 위해 대역 통과 필터를 필요로 한다. 이러한 다수의 수동형 대역 통과 필터는 전술한 빗살형 필터와 유사한 이론에 바탕을 두고 있으며, 이들 필터처럼 결합된 공진기를 포함한다. 그러므로, 공진기 또는 이들의 결합이 개선되면, 이들은 그들 스스로 매우 다양한 유형의 필터로 이동하게 한다.
송신기 또는 수신기의 전형적인 회로 배치는 어댑터 네트워크, 밸런싱 트랜스포머 및 필터를 포함하며, 최종적으로 안테나를 통해 신호를 통과시킨다. 이 일련의 회로는 다수의 개별 소자를 필요로 한다. 또한, 각 기능이 개별적으로 최적화되므로, 상호 접속은 피드백에 의하여 특히, 감쇠 대역에서 적절하지 않게 공진할 수 있다. 다양한 소형 회로에서 이들 기능을 집적화하는 데 도움이 되는 몇몇 방안이 있다. 국제 특허 출원 제 02/093741 A1 호는 네트워크가 필터, 밸런싱 트랜스포머 및 어댑터 네트워크를 동시에 포함하는 소량의 소자로 구성될 수 있는 방법을 설명한다. 공진기는 넓은 공간을 차지하는 유도성 소자로 결합되지만, 기판층 내로 집적된다. 미국 특허 제 5,697,088 호에서, 필터 특성을 갖는 밸런싱 트랜스포머는 총 4개의 1/4 파장 공진 도전체를 구비하는 2개의 1/4 파장 커플러로 구현된다. 어댑터 네트워크는 포함되지 않는다. 그러나, 소수의 공진기는 사용될 수 있고, 제안된 단일층 구조는 다층 기판처럼 소형화될 가능성이 없다.
본 발명의 목적은 다층 기판층 내에서 수동형 전기적 기능부를 최소 크기로 집적할 수 있는 루트를 정의하는 것이며, 필요로 하는 전기적 사양도 구현될 수 있고, 제조 허용 오차에 대한 반응성이 가능한 많이 감소한다.
이 목적은 제 1 청구항에 따른 고주파 소자를 얻는다. 유익한 실시예는 종속 청구항의 주제이다.
본 발명에 따라서, 대립된 도전체 구조의 적어도 한 배열을 제공하되, 이들은 공진 회로의 용량성 및 유도성 소자를 동시에 구현하고, 대립하는 도전성 트랙 구조의 공통-모드 임피던스 및 푸쉬-풀 임피던스가 적어도 2인 계수에 의해 상이하게 조정된다. 도전성 트랙 구조는 특정 점에서 또는 고정 전위로 서로 연결되는 것이 바람직하다. 다층 구조는 도전성 트랙 구조를 반복함으로써 명확한 방식으로 제공된다. 대립된 금속 표면으로 전류가 분산됨으로써, 단일 층 구조보다 저항성 손실이 더 높아질 것이다. 도전성 구조는 그럴 필요는 없지만, 서로 완전히 중복된다. 제조 관점에 있어서, 일반적으로 공진 주파수상의 층 오프셋 효과는 감소할 수 있으며, 이는 이하에 설명될 것이다. 또한, 도전체 구조 중 적어도 하나는, 예를 들어 급전선, 커넥터 또는 커플링을 형성하거나 높은 임피던스 범위로 인가될 수 있도록 다른 도전체 위에 연장될 수 있다. 후자의 경우, 연장부 또는 접속부는 추가 유도성 소자로서 사용될 수 있으므로, 도전성 트랙 폭을 감소시키지 않아도 게이트에서의 입력 임피던스를 높아지게 한다. 특히, 분산형 캐패시턴스를 갖는 박막 기술의 경우에 이 결과는 설계 자유에 해당한다.
전류 방향으로 교차하는 도전체 구조 또는 도전성 트랙의 치수는 "도전성 트랙의 폭"으로서 이하에 나타낼 것이다.
본 발명에 있어서, 대립하는 도전성 구조 중 적어도 한 배열 내에 공진기가 구현될 수 있다면, 도전성 구조의 개시단은 대립하는 도전성 트랙 구조의 종단과 동일한 전위에 배치된다. 예컨대 전류 경로와 같은 방향이 제 1 도전성 구조에 지정되면, 개시단과 종료단이 발견되며, 이는 대립하는 도전성 트랙에 채택된다. 전위는 특히 접지와 동일하게 고정될 수 있다. 이때, 배열은 단락 회로 캐패시터와 유사하다. 또는, 전위가 유동적이며, 이때의 배열은 개방 코일과 유사하다. 코일형 배열에서, 고정된 자유 종단이 접지 또는 고정 전위와 접속하면, 공진 주파수는 더 감소할 수 있다. 이 방법에 의해, 공진기는 실질적으로 1/4 파장(λ/4)보다 작게 구현될 수 있고, 인덕턴스 및 캐패시턴스는 동일한 도전성 구조에 의해 제공된다. 상이한 공통-모드 임피던스 및 푸쉬-풀 임피던스는 에지 조건과 함께, 상이한 진폭 및 라인의 종단에 반영되는 공통-모드와 푸쉬-풀 동작의 혼합을 유지한다. 2가지가 반영된 후, 최하의 공진 주파수에서의 위상 도약은 π보다 크다. 그러므로, 공진 조건 주기(2π) 동안 전체적으로 위상을 이동시키기 위한 도전체 길이는 λ/4보다 짧다. 방사를 방지하기 위해, 대립하는 도전성 트랙 구조의 한 측면에 접지면이 제공되어야만 한다. 접지된 두 표면은 더 뛰어난 차폐층을 제공한다. 공진기가 접지면 사이 중앙에 배치되면, 유전체의 대칭 시퀀스에 대한 손실은 가장 낮다. 공진기가 페라이트(ferrite)와 같은 자성 물질로 둘러싸이면, 자성 에너지는 더 많이 축적된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 대립하는 트랙 구조 간에 배열된 유전체 층의 두께는 도전성 트랙보다 얇고, 더 바람직하게는 도전성 트랙 폭의 절반보다 얇다.
또한, 대립하는 도전성 트랙 구조 간의 유전체 층은 둘러싸는 유전체 층에 비해 증가한 유전율을 갖는다. 유전율이 증가한 상당히 얇은 층은 현저하게 상이한 공통-모드 및 푸쉬-풀 임피던스를 생성한다. 유전율은 5보다 큰 것이 바람직하고, 이보다는 10, 보다 더 바람직하게는 17보다 커야한다. 유전율이 70보다 더 큰 유전체도 알려져 있다. 예컨대, 희토류-바륨-티타늄-희티탄석(barium-rare earth-titanium-perovskites), 바륨-스트론튬-티탄산염(barium-strontium-titanates), 비스무트 파이로클로어 구조(bismuth pyrochlore structures), 탄탈 산화물(tantalum oxides), 마그네슘-알루미늄-칼슘-규산염(magnesium-aluminium-calcium-silicates), (칼슘,스트론튬)-지르콘산염((calcium,strontium)-zirconates) 또는 마그네슘-티탄산염(magnesium-titanates)을 포함하는 세라믹, 붕소 또는 납 규산염 유리의 혼합물이 있다. 이들이 제조 프로세스에 적합한 한, 이들 물질의 유형은 본 발명에도 성공적으로 이용될 수 있다. 층 두께의 선택은 설계된 애플리케이션 및 유전율의 크기에 좌우된다. 상술한 공진기의 정확한 치수는 예컨대, 전자기장에 관한 사용자 시뮬레이터(Sonnet software, Inc.사의 Sonnet 또는 Zeland software 사의 IE3D)로 결정될 수 있다. 이로써, 출력 구조에 대한 주파수 응답이 계산되고, 도전성 트랙 길이는 원하는 주파수에서 공진이 발생할 때까지 조정된다.
다수의 평면 구조에서, 인덕턴스(L) 및 캐패시턴스(C)는 이들을 가정하는 면적
에 비례한다. 공진 주파수는 L 및 C의 곱에 의해 정해진다. 전체 면적의 최소화는
부차적인 조건을 사용하여
산출한다.
인접한 도전성 트랙으로부터 분리된 필수 분리부는 면적 계산에 포함될 수 있다. 이 조건은 본 발명에 따른 구조에서 자동으로 수행된다.
제조 프로세스에 따라서, 전극층은 층층이 완전하게 정렬되지 않으므로 도전성 트랙의 분산형 캐피시턴스 및 인덕턴스의 변형을 유도하는 것이다. 거리(k)만큼 연장하는 도전성 트랙의 양 측면 중 한 측면은 이 효과를 방해할 수 있다(도 9b). 최대 전위 오프셋(υ)과 유전체 층 두께(d)의 절반의 합과 동일한 보상(k)은 제조 변경에 대한 적절한 보상이 될 수 있음이 증명되었다(도 10). 공진기는 도전성 트랙의 폭 변경에 덜 민감하다. 도전성 트랙의 폭이 증가하면, 캐패시턴스도 증가하지만, 감소하는 인덕턴스는 이 효과를 일부분 보상한다. 접지면으로부터 분리된 도전성 트랙의 폭 비율이 높아질수록, 공진 주파수의 변화율은 감소한다.
제조에 따라서, 작은 분리부를 선택하면 두 공진기 간의 자성 커플링은 상당히 불확실할 것이다. 그 외의 분리부도 원하는 커플링 길이를 얻기에 충분할 정도로 작게 제조될 수 없다. 그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 2개의 도전성 트랙간의 유도성 커플링은 이들을 연결하는 브릿지에 의해 개선된다(도 12a). 이와 달리, 2개의 도전성 트랙은 공통 도전성 구성 요소와 결합할 수 있으므로 2개의 전극 층간의 접속부가 될 수 있다(도 12b).
기판은 LTCC(a low temperature co-fired ceramics) 또는 HTCC(a high temperature co-fired ceramics) 물질인 세라믹 적층판 및 유기 적층판, 박막 기술의 기반이 되는 기판 또는 반도체 기판인 것이 바람직하다.
상술한 공진기 사용하여, 입/출력 신호 및 공진기 간의 커플링은 도전성 트랙 구조에 접속한 도전성 트랙을 통해 직접 발생하고, 병렬로 동작하는 도전성 트랙을 통해 유도성으로 발생 및/또는 캐패시터를 통해 용량성으로 발생하는 필터를 구성할 수 있다.
이 커플링 캐패시터도 인접한 도전성 트랙을 통해 기판 내로 집적될 수 있다.
동시에 구현되는 용량성 및 유도성 커플링은 전송 기능부에 영점을 생성한다. 이는 특정 주파수로 전송되는 신호가 없음을 의미한다. 이 현상은 예를 들어 라인의 길이가 정확하게 λ/4이면, 빗살형 필터로 알려져 있다.
공진 주파수를 더 감소시키는 전형적인 공진 도체는 면적을 더 적절히 이용하기 위해 종단 캐패시터 또는 커플링 캐패시터를 사용할 수 있다. 다층 구조의 장점은 사실상 본 명세서에 존재한다.
본 발명으로, 적어도 하나의 공진기를 갖는 발룬 또는 밸런싱 트랜스포머가 구성되어 입력 신호는 대칭적으로 발생하고, 출력 신호는 비대칭적으로 발생한다. 동일한 전압 레벨을 얻기 위해서, 대칭형 접속부는 완전히 대칭인 그들의 위치를 대체해야만 한다. 어댑터 네트워크의 설계도 커플링 임피던스가 각 도전성 트랙 구조상의 그들의 위치에 위해 결정된다는 점에서 가능하다.
필터가 밸런싱 트랜스포머 및/또는 어댑터 네트워크처럼 동시적으로 사용되면, 특히 공간 절약이 중요해진다. 밸런싱 트랜스포머는 대칭형 인피드(infeed)에 의해 공진기 내에 형성된다. 입/출력이 적절한 세기로 공진기에 결합함으로써 어댑터 네트워크를 얻을 수 있다. 일반적으로, 인피드 및 커플링은 어떤 추가적인 공간도 차지하지 않는다(도 6 및 도 7).
본 발명은 공진기와 커플링에 대한 설계의 자유를 허용하며, 고주파 소자의 기능이 애플리케이션 또는 사양에 적합하도록 제조하게 한다. 이와 동시에, 회로는 상당히 소형이고, 제조 허용 오차에 덜 민감하도록 설계될 수 있으며, 손실이 적다.
본 발명의 이들 및 다른 측면은 이하에 설명된 실시예를 참조하여, 무한정적인 예로써 명확하게 설명될 것이다.
도 1은 단락 회로 캐패시터와 유사한 공진 도전성 트랙 배열의 제 1 실시예를 도시한다.
도 2는 개방 코일과 유사한 공진 도전성 트랙 배열의 다른 실시예를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 제 1 및 제 2 실시예의 다층 배열의 예를 도시한다.
도 4는 다층 기판 내 층 구조의 예와 도 1의 실시예에 따른 2개의 공진기를 갖는 대역 통과 필터의 예를 도시한다.
도 5는 도 4의 필터의 주파수 응답을 계산하여 도시한다.
도 6은 도 1에 따른 공진기를 갖는 밸런싱 트랜스포머 또는 발룬(balun)을 도시한다.
도 7은 도 1에 따른 2개의 공진기를 갖는 결합형 필터, 밸런싱 및 어댑터 네트워크의 실시예를 도시한다.
도 8은 도 7에 따른 네트워크의 주파수 응답을 계산하여 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 폭(b)과 보상(k)을 갖는 도전성 트랙의 층 오프셋(υ)을 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 9a에 따른 비보상형 구조(k=0㎛)와 도 9b에 따른 보상형 구조(k=50㎛)에 대한 위상-주파수 특성의 표현을 도시한다.
도 11은 코일형 구조에 대한 층 오프셋(υ)의 보상(k)을 나타내는 횡단면의 개략적 표현을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예의 유도성 커플링의 예를 도시한다.
도 13은 도 2의 실시예에 따른 2개의 공진기와 도 12a에 따른 커플링을 갖는 집적형 대역 통과 필터의 실시예를 도시한다.
도 1에 도시된 공진기는 서로 대향하는 2개의 도전성 트랙부(10,12)를 포함한다. 실제 디자인에서, 이들이 중복된 영역에는 도 1에 도시된 바와 달리 박막 유전체 층이 배치되어 있다. 유전율이 증가할수록 더 작은 공진기가 구성될 수 있다. 그러므로 유전율(ε)은 5보다 더 큰 것이 바람직하다. 실제 실시예는 유전율(ε)이 17 이상이거나 심지어 70 이상인 물질을 포함할 수도 있다. 유전체 층의 두께(d)는 도전성 트랙 구성 요소(10,12)의 폭(b)의 절반보다 얇다. 도전성 트랙 구성 요소(12)의 개시단(16)은 도전성 트랙 구성 요소(10)의 종단(18)처럼 접지에 접속된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공진기는 도 2에 도시된다. 여기에서, 개시단(24)과 종단(26)이 커플링 구성 요소(28)를 통해 서로 이어지는 도전성 트랙 구조(20,22)는 이들이 동일한 부동 전위에 있도록 나선형으로 설계된다.
도 1 에 따른 실시예 및 도 2에 따른 실시예와 함께, 다층 기판으로 구현될 수 있는 공진기는 실질적으로 1/4 파장보다 짧으며, 인덕턴스와 캐패시턴스가 공간적으로 분리되지 않는다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2에 따른 공진기의 다층 구조의 예를 도시한다. 다시 말해, 유전체 층은 각 층 사이에서 제외되었다. 유사하거나 상이한 공진기 유형은 층 구조에 결합될 수 있다.
도 4는 도 1에 따른 2개의 공진기(40,42)로 구성된 대역 통과 필터를 도시한다. 공진기(40,42)는 이들의 전기적 원격 종단과 함께 접지(44)에 부착된다. 커플링 캐패시터(46)는 병렬로 동작하는 도전성 트랙 구성 요소(41)를 통해 유도성으로 결합하면서 필터의 공진 주파수를 감소시키고, 전송 기능에 다른 영점(a zero point)을 제공한다. 입력 또는 출력 신호는 도전성 트랙 구조와 직접 결합한 도전 성 구성 요소(48,50)를 통해 발생한다. 도 4는 다층형 구조의 예를 도시한다. 필터의 유전체 층(52)은 두께가 25㎛이고 유전율(ε)이 18인 물질을 포함한다. 필터를 둘러싸는 각 유전체 층(54)은 두께가 100㎛이고 유전율(ε)이 7.5인 물질을 포함한다. 접지하는 표면(56)은 대칭형 구조를 완성한다.
도 5는 도 4의 필터의 전송 특성
을 도시한다. 감쇠 대역은 2GHz 이하에서 존재하며, 뛰어난 전송 특성은 5GHz 영역에서 얻을 수 있다. 실제로, 필터의 치수는 대략 1×1 ㎟이다.
도 6은 도 1에 따른 공진기로 구성된 밸런싱 트랜스포머를 도시한다. 상이한 입력 신호는 도전성 트랙 구조(62)의 커넥터(66) 또는 도전성 트랙 구조(60)의 커넥터(64)에 의해 대칭적으로 발생한다. 출력은 도전성 트랙 구조(60)의 커넥터(68)를 통해 비대칭적으로 발생한다. 도전성 트랙 구조(60 또는 62)의 종단(72,74)은 접지(70)와 접속한다. 기판의 층 시퀀스는 도 4와 같다. 명확한 도시를 위해, 도면은 횡방향으로 연장되었다.
필터가 동시에 밸런싱 트랜스포머와 어댑터 네트워크로서 사용된다면, 이것은 특히 공간을 절약한다. 도 7은 도 2에 도시된 원리에 따라 설계된 2개의 공진기(80,82)를 갖는 밸런싱 및 어댑터 네트워크인 결합형 필터의 예를 도시한다. 제 1 공진기(80)와의 결합은 커넥터(84,86)를 통해 대칭적으로 발생한다. 출력은 접속 구성 요소(88)를 통해 비대칭적으로 발생한다. 대칭형 접속 구성 요소(84,86)와 비대칭형 접속 구성 요소(88)의 임피던스는 각 공진기(80 또는 82) 상의 탭의 위치를 적절히 선택함으로써 개선될 수 있다. 도 8에 도시된 스펙트럼보다 감쇠 대역의 감쇠가 더 크거나 플랭크의 기울기가 더 가파르다면, 내부에 다른 공진기가 접속될 수 있다. 도 12a와 관련하여 보다 상세히 설명된 바와 같이, 공진기(80)의 커플링은 부수적으로 컨택 브릿지(90)를 통해 확장된다.
제조에 따라서, 도전성 트랙 구조의 금속층이 층층이 완전하게 정렬되지 않으므로, 도전성 트랙의 분산성 캐패시턴스 및 인덕턴스가 변경될 것으로 예상된다. 도 9a는 오프셋(υ)을 갖는 2개의 도전성 트랙이 두께(d)를 갖는 유전체 층의 위와 아래에 배열된 비보상형 구조를 도시한다. 공진 주파수상의 불필요한 이 오프셋 효과는 도 9b에 도시된 것처럼, 폭(2k)을 갖는 도전성 트랙으로 보상될 것이며, k는 유전체 층의 층 두께의 절반과 최대 위치 오프셋(υ)의 합과 거의 동일하게 선택된다. 도 4에 도시된 층 시퀀스로서 폭은 450㎛이고 두께는 25㎛인 2개의 도전성 트랙을 갖는 배열에서 위치 오프셋(υ)의 효과는 도 10에 도시된다. 점선 곡선은 도 9a에 따라 k=0㎛인 비보상형 구조의 결과이며, 연속 곡선은 도 9b에 따라 k=50㎛인 보상형 구조의 결과이다.
코일형 도전성 트랙으로 이루어진 도 11에 따른 다층 배열은 도 9b에 따른 보상과 비교하여 공간 절약형 방식으로 설계될 수 있다는 장점이 있다. 단지 저주파에서 정밀한 인턱턴스가 중요하다면, (k) 이상인 근사값을 사용할 수 있다. 공진 주파수를 정확하게 조정하기 위한 최대 층 오프셋(υ) 크기의 보상(k)은 적절하다. 만일 제조 가변성에 의하여 접지면이 도전성 트랙에 가까워지면, 도 11의 오프셋(υ)보다 더 작은 보상을 선택할 수 있으며 2개의 하위 도전성 트랙은 (υ)만 큼 우측으로 오프셋된다. 상위층에서 보상하기 위하여, 인접하는 도전성 트랙은 (k)만큼 더 떨어지게 이동한다. 분산성 캐패시턴스 및 인덕턴스는 도 11의 좌측의 도전성 트랙 한 쌍에서 감소하지만, 반대 조건은 공진 주파수가 전체적으로 일정하게 남아있도록 우측의 도전성 트랙 한 쌍에 적용된다. 또한, 제안된 공진기는 도전성 트랙의 폭 변형에 덜 민감하다. 도전성 트랙의 폭이 증가하면, 캐패시턴스도 증가하지만, 감소하는 인덕턴스는 이 효과를 일부분 보상한다. 접지면으로부터 분리된 도전성 트랙의 폭 비율이 높아질수록, 공진 주파수의 변화율은 감소한다.
도 12a 및 도 12b는 도전성 트랙 구조 간의 커플링이 얼마나 강화될 수 있는지에 대하여 대략적인 치수를 도시한다. 도 12a의 브릿지(90)와 도 12b의 공통 도전성 트랙 구성 요소(92)는 도전성 트랙 구성 요소(93,94,95,96) 사이에서 확장된 자성 커플링처럼 동작한다. 회로의 남아있는 부분을 크게 변경하지 않으면서 브릿지를 대체하여 커플링 길이를 단순하게 조정할 수 있다. 동일한 커플링이 주어짐으로써, 도 12a 또는 도 12b에 따른 도전체는 큰 분리부를 갖거나 짧아진다. 소형 분리부의 경우, 브릿지의 위치가 상당히 정확하게 지정되지만, 종래 기술에 따른 커플링은 제조하는 동안 정밀도에 상당히 많이 의존한다. 긴 도전성 트랙 구조의 경우에도, 만일 브릿지(90) 또는 공통 도전성 트랙(92)이 최하부에 가깝게 도입되면, 자성 커플링이 증가하므로 코일의 수가 감소할 수 있다. 이것은 특히 광대역 애플리케이션 또는 얇은 기판상의 애플리케이션에서 중요하다.
도 13에 도시된 대역 통과 필터는 도 2에 따른 2개의 공진기(110,112)로 형성되며, 이들은 도 11에 따른 오프셋으로 보상되고, 이들의 종단에서 접지(115)와 접속한다. 도전성 트랙 구성 요소(114)는 병렬로 배열된 도전성 트랙(113)간의 자성 커플링을 강화한다. 또한, 캐패시터(118)는 공진기와 결합한다. 인피드 라인(infeed line)(122,124)과 공진기는 용량성(116) 및 직접적으로 결합한다. 도전체 구조(120)는 접지에 연결된 종단 캐패시터를 형성하여 공진 주파수를 감소시킨다.
Claims (29)
- 복수의 유전체 층으로 구성된 기판을 갖되, 이 유전체 층 사이의 전극층은 도전성 트랙 구조를 가지며, 기판은 적어도 하나의 용량성 소자 및 유도성 소자로 형성되고,대립된 도전성 트랙 구조(10,12;20,22)의 적어도 한 배열을 제공하되, 이들은 용량성 및 유도성 소자를 동시에 구현하고,적어도 2개의 대립하는 도전성 트랙 구조 간의 공통 모드 임피던스 및 푸쉬-풀 임피던스가 적어도 2인 계수에 의해 상이하게 조정되는 고주파 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 도전성 트랙 구조는 도전체에 의해 적어도 한 위치에서 또는 고정 전위로 서로 연결되는 고주파 소자.
- 제 1 항에 있어서,적어도 2개의 대립하는 도전성 트랙 구조 간의 상기 공통 모드 임피던스 및 상기 푸쉬-풀 임피던스는 적어도 10인 계수에 의해 상이하게 조정되는 고주파 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 대립된 도전성 트랙 구조(10,12;20,22) 간에 배치된 상기 유전체 층의 두께(d)는 상기 도전성 트랙의 폭(b)보다 얇고, 바람직하게는 상기 도전성 트랙의 상기 폭(b)의 절반보다 얇은 고주파 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 대립된 도전성 트랙 구조(10,12;20,22) 간에 배치된 상기 유전체 층의 상기 두께(d)는 상기 도전성 트랙의 상기 폭(b)의 1/5보다 얇고, 바람직하게는 상기 도전성 트랙의 상기 폭(b)의 1/20보다 얇은 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대립된 도전성 트랙 구조 간의 유전체 층(52)은 주변의 유전체 층(54)에 비해 증가한 유전율을 갖는 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대립된 도전성 트랙 구조 간의 상기 유전체 층은 5보다 큰 유전율을 가 지며, 바람직하게는 10보다 큰, 더 바람직하게는 17보다 큰 유전율을 갖는 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대립된 도전성 트랙 구조 간의 상기 유전체 층은 70보다 큰 유전율을 갖는 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대립된 도전성 트랙 간의 상기 층은 희토류-바륨-티타늄-희티탄석(barium-rare earth-titanium-perovskites), 바륨-스트론튬-티탄산염(barium-strontium-titanates), 비스무트 파이로클로어 구조(bismuth pyrochlore structures), 탄탈 산화물(tantalum oxides), 마그네슘-알루미늄-칼슘-규산염(magnesium-aluminium-calcium-silicates), (칼슘,스트론튬)-지르콘산염((calcium,strontium)-zirconates) 또는 마그네슘-티탄산염(magnesium-titanates)과 붕소 또는 납 규산염 유리의 혼합물을 갖는 물질을 포함하는 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기판은 LTCC(a low temperature co-fired ceramics) 또는 HTCC(a high temperature co-fired ceramics) 물질인 세라믹 적층판 및 유기 적층판, 박막 기술의 기반이 되는 기판 또는 반도체 기판인 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 동작 주파수가 400MHz 이상인 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 도전체 구조 중 하나의 상기 도전성 트랙 폭은 2k만큼 증가하되,k는 상기 도전성 트랙 구조 간에 배치된 상기 유전체 층의 상기 두께(d)의 절반과 상기 도전성 트랙의 상기 예상되는 층 오프셋(υ)의 합의 적어도 70%인 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,하나의 전극층 상의 상기 도전성 트랙은 동일한 방향으로 동작하는 부분을 갖고, 대립하는 전극층에 대한 이들 부분의 분리부는 2k만큼 증가하되,k는 상기 전극 층간에 배치된 상기 유전체 층의 상기 두께(d)의 절반과 상기 전극 층의 상기 예상되는 층 오프셋(υ)의 합의 적어도 50%인 고주파 소자.
- 제 1 항에 있어서,2개의 도전성 트랙은 이들을 연결하는 브릿지(90) 또는 공통 도전성 구성 요소(92)에 의해 결합되는 고주파 소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 브릿지 또는 도전성 구성 요소는 2개의 전극 층간의 접속부인 고주파 소자.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,대립된 도전성 트랙 구조(10,12;20,22)의 적어도 한 배열에서, 도전성 트랙(10,20)의 개시단(18,26)은 상기 대립된 도전성 트랙(12,22)의 종단(16,24)과 동일한 전위에 배치되는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 16 항에 있어서,상기 접속하는 도전체는 상기 대립된 도전체 구조의 도전성 트랙의 비중복 연장부로서 및/또는 적어도 하나의 절연층을 거친 적어도 하나의 관통으로서 설계되는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,대립된 도전성 트랙 구조(10,12;20,22)의 적어도 한 배열에서, 도전성 트랙(10,20)의 개시단(18,26) 및 상기 대립된 도전성 트랙(12,22)의 종단(16,24)은 고정 전위, 특히 접지와 결합하는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,상기 도전성 트랙 중 하나의 자유 종단(11,13,29,30,36,37)은 고정 전위, 특히 접지에 배치되는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,적어도 한 자유 종단(10,11,29 내지 37)은 도전성 트랙으로 연장되거나 캐패시터와 함께 접지에 접속되는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대립되는 도전성 트랙 구조의 적어도 한 측면에 접지면(56)이 제공되는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 대립되는 도전성 트랙 구조는 자성 물질로 둘러싸이는 고주파 소자 내의 공진기.
- 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 공진기를 갖는 필터로서,상기 입/출력 신호 및 이들 사이의 상기 공진기의 상기 커플링은 도전성 트랙 구조에 접속한 도전성 트랙을 통해 직접 발생하고, 병렬로 동작하는 도전성 트랙을 통해 유도성으로 발생 및/또는 캐패시터를 통해 용량성으로 발생하는 적어도 하나의 공진기를 포함하는 필터.
- 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 두 개의 공진기를 갖 는 필터로서,2개의 공진기 간의 적어도 하나의 커플링은 접지와 접속한 공통 도전성 트랙 구성 요소를 통해 생성되는 적어도 2개의 공진기를 갖는 필터.
- 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 공진기를 갖는 밸런싱 트랜스포머(발룬)로서,상기 입력 신호는 대칭적으로 발생하고. 상기 출력 신호는 비대칭적으로 발생하는 적어도 하나의 공진기를 갖는 밸런싱 트랜스포머(발룬).
- 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 공진기를 갖는 어댑터 네트워크로서,상기 커플링의 상기 임피던스는 각 도전성 트랙 구조상의 이들의 위치에 의해 결정되는 적어도 하나의 공진기를 갖는 어댑터 네트워크.
- 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 공진기를 갖는 네트워크로서,필터, 밸런싱 트랜스포머 및/또는 어댑터 네트워크의 상기 기능을 수행하는 적어도 하나의 공진기를 갖는 네트워크.
- 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 따른 구성 요소 중 적어도 하나를 갖는 고주파 모듈.
- 제 28 항에 있어서,송/수신 모듈의 기능을 수행하는 고주파 모듈.
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