KR20060063598A - 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 상호 병렬로 연결된 단위 전송선로와 가변 캐패시터를 다수 연결하여 폐루프를 구현함으로써, 주파수를 가변하더라도 감쇠특성을 일정하게 유지하고, 단락이 없는 구조로 제작상의 어려움이 없고, 전원을 폐루프 상의 임의의 한 지점에서 인가받아도 모든 가변소자에 공급할 수 있는, 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 주파수 가변 필터에 있어서, 전기적 길이와 어드미턴스를 갖는 단위 전송선로의 일측에 가변 캐패시터가 병렬로 연결된 다수의 기본 필터를 구비하되, 상기 다수의 기본 필터가 상호 연결되어 폐루프 구조를 형성하는 필터링 수단; 입력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 1 커플링/정합 수단; 및 출력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 2 커플링/정합 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 광대역을 커버하는 수신기, 통합용 이동통신용 단말기, 기타 무선 통신 시스템 등에 이용됨.
주파수 가변 필터, 가변(Tunable) 필터, 폐루프 공진기, 바렉터 다이오드
Description
도 1 은 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 기본 구조를 나타내는 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 감쇠특성을 나타내는 일예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터를 유전체 기판 상에 구현한 일실시예 구조도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 기본 구조 22 : 제 1 커플링/정합부
23 : 제 2 커플링/정합부
본 발명은 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상호 병렬로 연결된 단위 전송선로와 가변 캐패시터를 다수 연결하여 폐루프를 구현함으로써, 주파수를 가변하더라도 감쇠특성을 일정하게 유지하고, 단락이 없는 구조로 제작상의 어려움이 없고, 전원을 폐루프 상의 임의의 한 지점에서 인가받아도 모든 가변소자에 공급할 수 있는, 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터에 관한 것이다.
일반적으로, RF(Radio Requency) 신호 수신기에서는 수신하고자 하는 대역 이외의 신호를 차단할 목적으로, 고정된 통과대역 특성을 갖는 필터를 사용한다. 그러나, 하나의 수신기로 서로 다른 주파수 대역의 RF 신호들을 순차적으로 수신할 때와 같이 필터의 통과대역을 변화시킬 필요가 있을 경우에는 주파수 가변(tunable) 필터를 사용해야 한다.
주파수 가변 필터는 통과대역을 사용자가 원하는 주파수 대역으로 이동시킬 수 있는 필터로서, 필터를 구성하는 부품들 중에서 특정소자를 통과대역을 이동시킬 수 있는 가변 소자로 구현하여, 외부 제어에 의해 통과대역을 원하는 주파수 대역으로 가변시킬 수 있다.
주파수 가변 필터에 있어서 가장 크게 요구되는 사항은, 통과대역이 사용자가 원하는 대역으로 이동해서도 처음 설계될 때의 필터특성(감쇠특성)을 최대한 유지해야 한다는 점이다.
기존에 3 GHz 이하의 주파수대에서 많이 사용되어 왔던 주파수 가변 필터는 바렉터 다이오드를 이용한 빗살(Comb-line) 구조를 가지는 필터인데, 이러한 종래의 빗살 구조를 가지는 주파수 가변 필터는 작게 만들 수 있는 장점은 있지만, 감쇠특성을 전체 주파수 가변 대역에서 일정하게 유지하지 못하는 단점이 있다.
또한, 종래의 빗살 구조를 가지는 주파수 가변 필터는 각 공진기 단별로 사용하는 가변소자에 전원을 각각 공급해 줘야 하기 때문에 전원 공급 회로가 복잡해 지는 단점이 있다.
또한, 종래의 빗살 구조를 가지는 주파수 가변 필터는 구조상 각 공진기를 구성하는 전송선로의 한쪽 끝을 접지로 단락시켜야 하는데, 인쇄회로기판(PCB)에서 접지 단락을 위해선 인쇄회로기판 제작 후 고정으로 비아홀(bia hole)을 만들어야 하는 등 양산 제작에 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상호 병렬로 연결된 단위 전송선로와 가변 캐패시터를 다수 연결하여 폐루프를 구현함으로써, 주파수를 가변하더라도 감쇠특성을 일정하게 유지하고, 단락이 없는 구조로 제작상의 어려움이 없고, 전원을 폐루프 상의 임의의 한 지점에서 인가받아도 모든 가변소자에 공급할 수 있는, 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 주파수 가변 필터에 있어서, 전기적 길이와 어드미턴스를 갖는 단위 전송선로의 일측에 가변 캐패시터가 병렬로 연결된 다수의 기본 필터를 구비하되, 상기 다수의 기본 필터가 상호 연결되어 폐루프 구조를 형성하는 필터링 수단; 입력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 1 커플링/정합 수단; 및 출력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 2 커플링/정합 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 기본 구조를 나타내는 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 기본 구조(a)는, 전기적 길이(
)와 어드미턴스(
)를 갖는 단위 전송선로와 상기 전송선로 전단에 가변 캐패시터1가 병렬로 연결되고 후단에 캐패시터2가 병렬로 연결된 구조를 갖는다.
또한, (b)는 (a)의 등가회로로서, 단위 전송선로를 서셉턴스(susceptance)B a, Bb1, Bb2로 이루어진 파이(pi)형 네트워크로 변환한 회로이다.
또한, (c)는 (a)와 (b)의 등가회로로서, (b)에서 가변 캐패시터1과 서셉턴스 Bb1을 결합하여 서셉턴스 Bb1'으로 나타내고, 가변 캐패시터2와 서셉턴스 Bb2를 결합하여 서셉턴스Bb2'로 나타낸 회로이다. 이때, 각 변수간 관계식은 하기의 [수학식 1]과 같다.
여기서, 가변 캐패시턴스(
)가 변하면 단위 전송선로의 전기적 길이(
)가 변하는 것과 같은 효과가 있음을 알 수 있고, 이로부터 가변 캐패시터(
)가 변하면 주파수 가변 필터의 통과대역을 이동시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터는, 도 1에 도시된 기본 구조(a)(21)를 임의의 수 N개만큼 직렬로 연결한 구조와, 기본 구조(a)(21)를 임의의 수 M개 만큼 직렬로 연결한 또 다른 구조를 서로 병렬 연결한 구조로 이루어진다. 즉, 단위 전송선로에 가변 캐패시터가 병렬로 연결된 구조가 계속적으로 연결되어 원을 이루는 폐루프 구조를 갖는다.
그리고, 상기와 같은 폐루프에 입력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 1 커플링/정합부(22)와 출력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 2 커플링/정합부가 연결된다. 이때, 상기 제 1 커플링/정합부(22)는 직렬 캐패시터1과 병렬 캐패시터1을 포함하고, 상기 제 2 커플링/정합부(23)는 직렬 캐패시터2와 병렬 캐패시터2를 포함한다.
한편, 하나의 제어 전압으로 제어할 수 있도록 상기 단위 전송선로의 전기적 길이(
)와 특성 어드미턴스(
)값을 동일하게 설계한다.
또한, 폐루프에서 가변 캐패시터(n+1, 1)는 단위 전송선로 n+1과 단위 전송선로 1 사이에 병렬로 연결된 가변 캐패시터를 의미한다. 이때, 폐루프에서 임의의 수 n과 m은 하기의 [수학식 2]를 만족시켜야 한다.
여기서, n과 m의 선택은 통과대역과 감쇠극 간의 주파수 간격에 영향을 주기 때문에 적절히 조절되어야 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터의 감쇠특성을 나타내는 일예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 가변 캐패시터를 가변함에 따라 통과대역이 fa <--> f0 <--> fb로 이동함을 알 수 있다. 이때, 통과대역이 이동하면 통과대역의 전/후단에 있는 감쇠극도 함께 이동하여, 통과대역이 어느 위치에 있든지 필터 전체의 감쇠특성이 동일하게 유지됨을 알 수 있다. 즉, 폐루프의 구조가 동일한 길이의 단위 전송선로와 동일한 값의 가변 캐패시터로 이루어져 있어, 제어 전압에 대해 통과대역과 감쇠극의 주파수 가변율이 동일한 상태에서, 가변 소자의 변화에 따라 폐루프의 전기적 길이가 변화하면 통과대역의 주파수가 이동하게 되어 감쇠극도 같이 이동하게 된다.
여기서, 감쇠극이란 이론상으로 감쇠가 무한대가 되는 주파수 지점을 의미한다.
도 4 는 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터를 유전체 기판 상에 구현한 일실시예 구조도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐루프 구조를 가지는 주파수 가 변 필터의 단위 전송선로는 마이크로스트립 라인으로 구현하며, 가변 캐패시터는 바렉터 다이오드에 역방향 전압을 인가해(그러면 캐패시터 성분을 갖는다.) 구현한다.
또한, 바렉터 다이오드용 전원은 폐루프를 이루는 마이크로스트립의 임의의 한 지점, 혹은 임의의 가변 캐패시터에 인가되어 모든 바렉터 다이오드에 공급된다.
또한, 접지 단락에 필요한 신호선이 없어 대량 생산에 유리한 구조를 갖음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 상호 병렬로 연결된 단위 전송선로와 가변 캐패시터를 다수 연결하여 폐루프를 구현함으로써, 주파수를 가변하더라도 감쇠특성을 일정하게 유지하고, 단락이 없는 구조로 제작상의 어려움이 없고, 전원을 폐루프 상의 임의의 한 지점에서 인가받아도 모든 가변소자에 공급할 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 주파수 가변 필터에 있어서,전기적 길이와 어드미턴스를 갖는 단위 전송선로의 일측에 가변 캐패시터가 병렬로 연결된 다수의 기본 필터를 구비하되, 상기 다수의 기본 필터가 상호 연결되어 폐루프 구조를 형성하는 필터링 수단;입력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 1 커플링/정합 수단; 및출력신호를 커플링 및 정합하기 위한 제 2 커플링/정합 수단을 포함하는 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 각 기본 필터는,동일한 길이의 단위 전송선로와 동일한 값의 가변 캐패시터가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 필터링 수단은,임의의 단위 전송선로를 통해 전원을 인가받아 폐루프 상의 각 타 단위 전송 선로와 각 가변 캐패시터에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 필터링 수단은,임의의 가변 캐패시터를 통해 전원을 인가받아 폐루프 상의 각 단위 전송선로와 각 타 가변 캐패시터에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 각 단위 전송선로는,유전체상에 구현시 마이크로스트립 라인으로 구현되고,상기 각 가변 캐패시터는,유전체상에 구현시 바렉터 다이오드로 구현된 것을 특징으로 하는 폐루프 구조를 가지는 주파수 가변 필터.
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