KR20100056146A - Low pass filter and method of designing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저역 통과 여파기와 그 설계 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통신 시스템에서 목적으로 하는 주파수 이외의 주파수 성분인 불요파(Spurious)를 제거할 수 있는 저역 통과 여파기와 그 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low pass filter and a design method thereof, and more particularly, to a low pass filter and a design method capable of eliminating spurious that is a frequency component other than the frequency desired in a communication system. .
일반적으로 여파기(Filter)는 전자 시스템 전반에 걸쳐 가장 많이 사용되는 회로 중 하나이며, 매우 다양한 종류와 형태로 구현되는 소자이다. 이러한 여파기는 입력된 여러 주파수 성분 중 원하는 주파수만 통과시키고 나머지는 차단한다. 여파기의 종류에는 대표적으로 저역 통과 여파기(Low Pass Filter), 대역 통과 여파기(Band Pass Filter), 고역 통과 필터(High Pass Filter), 대역 저지 여파기(Band Reject Filter)가 있다.Filters are typically electronic systems It is one of the most used circuits throughout, and it is a device that can be implemented in various kinds and forms. This filter passes only the desired frequency among the various input frequency components and blocks the rest. Typical types of filters include a low pass filter, a band pass filter, a high pass filter, and a band reject filter.
이 중 저역 통과 여파기는 통신 시스템의 앞단 또는 뒷단에 위치하여 증폭기 또는 혼합기가 발생시킨 불요파를 제거함으로써 통신 시스템의 성능을 향상시키는 중요한 부품이다. 이러한 불요파를 제거하기 위해 저역 통과 여파기의 특성을 개선시키기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 저역 통과 여파기의 특성 개선에 대한 연구의 일 예로 통과 대역이 아닌 차단하고자 하는 대역(저지 대역)을 광대역으로 하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 이하에서 차단하고자 하는 대역을 저지 대역이라 칭하기로 한다. Among them, the low pass filter is located at the front or the rear of the communication system and is an important component to improve the performance of the communication system by eliminating the unwanted wave generated by the amplifier or mixer. Much research has been done to improve the characteristics of the low pass filter to remove these unwanted waves. As an example of the study on the improvement of the characteristics of the low pass filter, a study is being conducted to make the band (stop band) to be cut off rather than the pass band. Hereinafter, a band to be blocked will be referred to as a stop band.
한편, 저역 통과 여파기는 주파수 상향 변환기에 사용되는데, 주파수 상향 변환기에 사용되는 저역 통과 여파기는 제작이 용이하고 다른 회로들과의 연결(interface)에 편리해야 하므로, 주로 평판 형태(planar type)로 구현된다. 그러나 이러한 평판 형태의 저역 통과 여파기는 불요파인 2차 또는 3차 고조파(Harmonic)에서 대역 외 제거특성의 열화가 나타나는 문제가 있다. 그러면 불요파 제거 특성을 향상시킨 여파기의 설계와 관련된 배경기술을 이하에서 살펴보기로 한다.Meanwhile, the low pass filter is used in the frequency upconverter, and the low pass filter used in the frequency upconverter should be easy to manufacture and convenient to interface with other circuits, so it is mainly implemented in a planar type. do. However, such a low pass filter in the form of a flat plate has a problem of deterioration of the out-of-band rejection characteristic in the second or third harmonics (Harmonic) which is an unnecessary wave. Then, the background art related to the design of the filter having the improved rejection characteristic will be described below.
대한민국 등록특허 제 10-0401124 호에서는 광대역 고조파 제거용 고온초전도 저역통과 여파기를 개시하였다. 이러한 저역 통과 여파기는 차단주파수의 7~8배 이상의 광대역까지도 저지대역 특성을 가지며, 무선통신 시스템에서 필연적으로 발생하는 서브-고조파를 쉽게 제거할 수 있는 구조이다. 하지만 이러한 저역 통과 여파기는, 산화마그네슘(MgO) 단결정기판이라는 특수한 기판을 사용하여야 하고, 일반적인 기판 제작 방법과 다른 특별하고 복잡한 공정을 거쳐야 한다. 따라서 저역 통과 여파기의 제작 단가가 올라간다는 단점이 있고 7~8배 이상의 주파수에서는 고조파 성분이 그대로 나타난다.Korean Patent No. 10-0401124 discloses a high-temperature superconducting lowpass filter for removing broadband harmonics. The low pass filter has a stopband characteristic even at a broadband of 7 to 8 times the cutoff frequency, and can easily remove sub-harmonics inevitably generated in a wireless communication system. However, these low pass filters must use a special substrate called magnesium oxide (MgO) single crystal substrate and undergo a special and complicated process different from the general substrate fabrication method. Therefore, there is a disadvantage that the manufacturing cost of the low pass filter increases, and the harmonic component appears as it is at a frequency of 7 to 8 times or more.
대한민국 등록특허 제 10-0449662호에서는 광대역 고조파 제거 대역 통과 여파기를 개시하였다. 이러한 대역 통과 여파기는 공진기형 대역 통과 여파기로써, 대역 통과 여파기의 고조파 제거 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 공진기와 커버 돌출부의 내부 홈 사이의 작은 틈으로 인해 낮은 임피던스를 만들어 줄 수 있으므로 여파기의 높이를 낮출 수 있어 보다 컴팩트하게 구현할 수 있다. 이 여파기는 여파기 특성으로는 가장 우수한 것으로 알려져 있으나, 평판 형태의 기판이 아닌 기구형태로 제작하고 나사 등으로 튜닝하게 되는 것으로 제작이 복잡하고 튜닝 과정이 필요하다는 점 때문에 여파기의 제작 단가가 올라간다.Korean Patent No. 10-0449662 discloses a wideband harmonic rejection bandpass filter. The band pass filter is a resonator type band pass filter, and may improve harmonic rejection characteristics of the band pass filter. In particular, since the small gap between the resonator and the inner groove of the cover protrusion can make a low impedance, the height of the filter can be lowered, making it more compact. This filter is known to be the best filter feature, but the manufacturing cost of the filter increases because the manufacturing is complicated and the tuning process is required because it is manufactured in the form of a mechanism rather than a flat board type, and is tuned with a screw.
논문"A Design of the Harmonic Rejection Coupled Line Low-Pass Filter with Attenuation Poles,(Microwave Conference, 1999 Asia Pacific Microwave Conference, 30 Nov.3 Dec. 1999 Page(s):682 - 685 vol.3)"에서는 고조파 제거를 위해 결합선(coupled lind) 구조를 이용하여 작은 크기의 저역 통과 여파기를 개시하였다. 이 여파기는 5GHz까지 20dB 정도의 감쇠특성을 보여준다. 그러나 이 여파기는 통과 대역과 제거하고자 하는 주파수 성분이 가까운 경우, 급격한 스커트(skirt) 특성의 구현이 어렵다.In the paper "A Design of the Harmonic Rejection Coupled Line Low-Pass Filter with Attenuation Poles, (Microwave Conference, 1999 Asia Pacific Microwave Conference, 30 Nov. 3 Dec. 1999 Page (s): 682-685 vol. 3)" A small size low pass filter was initiated using a coupled lind structure for removal. The filter shows 20dB of attenuation up to 5GHz. However, it is difficult to realize a sharp skirt characteristic when the pass band and the frequency component to be removed are close.
따라서 본 발명에서는 불필요한 신호 성분인 불요파를 선택적으로 제거할 수 있는 저역 통과 여파기와 그 설계 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a low pass filter and a method of designing the same, which can selectively remove unwanted signals, which are unnecessary signal components.
또한, 본 발명에서는 통과대역에서 삽입손실이 최소화 되고 반사손실이 최대가 되는 저역 통과 여파기와 그 설계 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a low pass filter and its design method which minimizes the insertion loss and maximum reflection loss in the pass band.
본 발명에 따른 여파기는 저역 통과 여파기로서, 평판 기판 상의 입력단과 출력단 사이에 미리 정해진 임계치 이상의 선폭을 가지며, 입력 신호에 포함된 불요파가 제거된 출력 신호를 출력하는 전송 선로와, 전송 선로와 직각으로 연결되며, 불요파의 대역에서 감쇠극을 형성하여 불요파를 제거하는 개방 스터브를 포함하며, 개방 스터브는 제 1 선로와 제 1 선로보다 넓은 폭을 가지는 제 2 선로를 포함하며, 제 1 선로는 상기 임계값 이상의 선폭을 가지고 전송 선로와 직접 연결된다.The filter according to the present invention is a low pass filter, which has a line width greater than or equal to a predetermined threshold between an input terminal and an output terminal on a flat substrate, and outputs an output signal from which unwanted waves included in the input signal are removed, and is perpendicular to the transmission line. And an open stub for forming an attenuation pole in the band of the unwanted wave to remove the unwanted wave, the open stub including a first line and a second line having a width wider than that of the first line. Is directly connected to the transmission line with a line width above the threshold.
본 발명에 따른 설계 방법은, 평판 기판 상의 입력단과 출력단 사이에 미리 정해진 임계치 이상의 선폭을 가지는 전송 선로와, 전송 선로와 직각으로 연결되는 개방 스터브를 포함하고, 개방 스터브는 제 1 선로와 제 1 선로보다 넓은 폭을 가지는 제 2 선로를 포함하는 저역 통과 여파기의 설계 방법으로서, 입력단으로 입력되는 입력 신호에 포함된 불요파들을 제거하기 위해 불요파들에 대응하는 수만큼 개방 스터브들의 개수를 선택하는 제 1 과정과, 각 불요파마다 불요파 대역의 중간 주파수를 선택된 개방 스터브의 공진 주파수로 설정하여 공진 주파수를 만족하는 제 1 선로의 인덕턴스 값과 제 2 선로의 커패시턴스 값을 연산하는 제 2 과정과, 연산된 인덕턴스 값과 커패시턴스 값의 기본 요소(Prototype element) 값을 연산하 고, 연산된 기본 요소 값과 전송 선로의 인덕턴스 값을 결정하는 제 3 과정을 포함한다.The design method according to the present invention includes a transmission line having a line width greater than or equal to a predetermined threshold value between an input end and an output end on a flat substrate, and an open stub connected to the transmission line at a right angle, wherein the open stub includes a first line and a first line. A method of designing a low pass filter including a second wider line, comprising: a first selecting a number of open stubs by a number corresponding to the unnecessary waves to remove unwanted waves included in an input signal input to an input terminal; And a second process of calculating the inductance value of the first line satisfying the resonance frequency and the capacitance value of the second line by setting the intermediate frequency of the unnecessary wave band to the resonance frequency of the selected open stub for each unwanted wave; Calculates the inductance value and the prototype element value of the capacitance value, and calculates the And a third step of determining the inductance of the transmission line.
본 발명의 저역 통과 여파기를 사용하면, 불필요한 신호 성분인 불요파를 선택적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.Use of the low pass filter of the present invention has the advantage of selectively eliminating unwanted waves that are unnecessary signal components.
또한, 통과대역에서 삽입 손실이 최소화 되고 반사 손실이 최대가 되는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that insertion loss is minimized in the passband and reflection loss is maximized.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기의 설계 방법을 설명하기 위해 이하에서는 일반적인 저역 통과 여파기인 엘립틱 여파기(elliptic filter)와 엘립틱 여파기의 일반적인 설계 방법을 먼저 설명한다.First, in order to explain a method for designing a low pass filter according to an exemplary embodiment of the present invention, a general design method of an elliptic filter and an elliptic filter, which are general low pass filters, will be described first.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기의 설계 방법을 설명하기 위한 엘립틱(elliptic) 여파기의 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of an elliptic filter for explaining a method of designing a low pass filter according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 엘립틱 여파기는 두 개의 저항들, 다수의 인덕터들과 다수의 캐패시터들로 구성된다. 두 개의 저항들은 각각 입력 임피던스(Z1)(110)와 출력 임피던스(Z0)(150)를 나타내고, 다수의 인덕터들은 직렬로 연결된 다수의 직렬 인덕터들(L1, L3,…, Ln+1)과, 병렬로 연결된 다수의 병렬 인덕터들(L2, L4,…,Ln)로 구성된다. 여기서 다수의 직렬 인덕터들(L1, L3,…, Ln+1) 중 최종단의 직렬 인덕터(Ln+1)는 엘립틱 여파기의 차수(Order)에 따라 정해진다. 그리고 다수의 캐패시터들(C2, C4,…,Cn)은 다수의 병렬 인덕터(L2, L4,…,Ln)에 직렬로 각각 연결되어 다수의 공진부들을 형성한다. 이러한 엘립틱 여파기는 극 주파수에서 여러 개의 감쇠 극(Multi-pole)을 형성시켜 스커트(skirt) 특성 및 대역 외 제거특성을 향상시키는 목적에 적합한 구조이다.Referring to FIG. 1, an elliptic filter is composed of two resistors, a plurality of inductors and a plurality of capacitors. The two resistors represent the input impedance (Z1) 110 and the output impedance (Z0) 150, respectively, and the plurality of inductors represent a plurality of series inductors L 1 , L 3 ,..., L n + 1 connected in series. ) And a plurality of parallel inductors L 2 , L 4 ,..., L n connected in parallel. Wherein a plurality of series inductor (L 1, L 3, ... , L n + 1) a series inductor (L n + 1) of the final stage of which is determined in accordance with the El-order (Order) of the elliptic filter. The plurality of capacitors C 2 , C 4 ,..., C n are connected in series to the plurality of parallel inductors L 2 , L 4 ,..., L n to form a plurality of resonators. The elliptic filter is suitable for the purpose of improving the skirt characteristics and the out-of-band rejection by forming a multi-pole at the pole frequency.
이러한 엘립틱 여파기의 설계 방법은, 삽입 손실(Insertion Loss), 리플(ripple) 특성, 스커트 특성과 컷 오프(Cut off) 주파수() 등에 의해 엘립틱 여파기의 차수(order)와 그에 따른 기본요소(Prototype element) 값( 또는 )을 계산한다. 그러면 계산된 차수와 기본요소 값에 의해 와 를 구한다. 와 는 아래의 <수학식 1>과 같은 방법으로 계산할 수 있다.The design method of the elliptic filter includes insertion loss, ripple, skirt and cut off frequencies ( ) And the order of the elliptic filter and the corresponding prototype element values ( or ). Then by the calculated order and primitive value Wow . Wow Can be calculated in the same manner as in
<수학식 1>에 와 값을 구한 후, 아래의 <수학식 2>를 이용하여 공진 값인 극(pole) 주파수()를 계산한다. 여기서, 극의 형성에 기여하는 차수는 모두 짝수(even)이다. 따라서 도 1에서 극의 형성에 기여하는 소자들은 다수의 병렬 인덕터들(L2, L4,…,Ln)과, 다수의 캐패시터들(C2, C4,…,Cn)이다.In <
<수학식 2>에 의해 정해진 극 주파수()에서 감쇠 극이 형성되어서 엘립틱 여파기의 대역 외 제거 특성이 향상되는 것이다. 이와 같이, 일반적인 엘립틱 여파기의 설계 방법은 사용자가 원하는 극 주파수()의 선정은 불가능하다는 문제가 있다.Pole frequency determined by Equation (2) ), The attenuation pole is formed to improve the out-of-band rejection characteristics of the elliptic filter. As such, the general method of designing an elliptic filter is based on the polar frequency desired by the user. There is a problem that selection of) is impossible.
따라서 이하에서는 사용자가 원하는 극 주파수()를 선택할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기의 설계 방법을 설명한다.Therefore, in the following, the desired polar frequency ( A method of designing a low pass filter in accordance with a preferred embodiment of the present invention, in which?
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기의 설계 방법은, 먼저 사용자가 제거하고자하는 불요파(Spurious) 대역의 중간 값을 극 주파수()로 설정한다. 본 명세서 상에서, 불요파란 통신 시스템에서 목적으로 하는 주파수 이외의 주파수 성분을 말하며, 불요파에는 고조파(harmonic), 저조파(subharmonic), IMD(Intermodulation Distortion), 기생효과(parastic effect)에 의한 것들을 포함한다. 다음으로, 설정된 극 주파수()를 기초로 <수학식 2>를 이용하여 값을 계산한다. 그리고 계산된 값을 만족하는 많은 쌍의 와 를 계산한 후, 많은 쌍의 와 들 각각에 대한 와 를 <수학식 1>을 이용하여 계산한다. 그리고 많은 쌍의 와 값들과 직렬 인덕터들(L1, L3,…, Ln+1)의 값들을 최적화 작업을 통해 조절한다. 여기서, 최적화 작업은 일반적인 설계 소프트웨어들을 통해 가능하다. 일반적인 설계 소프트웨어에서의 최적화 작업은 각 변수의 값을 여러 번 바꿔 가면서 그 결과를 앞 단계의 결과 값과 비교하여 더 좋은 결과에 대해서는 메모리에 저장한다. 이러한 과정은 사용자가 원하는 최적의 결과가 나올 때 까지 반복하여 수행함으로써, 최적의 값을 얻을 수 있다.In the method for designing a low pass filter according to an exemplary embodiment of the present invention, first, an intermediate value of a spurious band to be removed by a user is determined by using a pole frequency ( Set to). In the present specification, the unwanted wave refers to a frequency component other than the frequency desired in the communication system, and the unwanted wave includes those due to harmonics, subharmonic, intermodulation distortion, and parasitic effects. do. Next, set pole frequency ( ) Using <Equation 2> Calculate the value. And calculated Many pairs of values Wow After calculating, many pairs Wow For each of them Wow Is calculated using
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기 설계 방법은 기본 요소 값( 또는 )을 사용하는 일반적인 저역 통과 여파기의 설계 방법과는 다르기 때문에, 완전한 저역 통과 여파기의 특성을 가지지는 못하지만 제 한된 통과 대역에서 삽입 손실을 최소화할 수 있고, 반사 손실(Return Loss)을 최대화할 수 있다.As such, the low pass filter design method according to the preferred embodiment of the present invention is a basic element value ( or It is different from the general low pass filter design method using), but it does not have the characteristics of a full low pass filter, but it can minimize the insertion loss in the limited pass band and maximize the return loss. .
이러한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기 설계 방법을 이용하여 실제로 Ka대역 OBS(On Board Switching) 위성 중계기의 주파수 상향 변환기에서 사용되는 저역 통과 여파기를 설계하였다. 여기서, ka대역은 26.5~40GHz 대역을 말하고, ka대역 위성 중계기는 상향링크로부터 30GHz의 신호를 수신하고, 수신된 신호를 20GHz의 신호로 하향 변환하여 하향링크로 전송하는 역할을 하는 중계기이다.By using the low pass filter design method according to the preferred embodiment of the present invention, the low pass filter used in the frequency up-converter of the Ka band OBS satellite repeater was designed. Here, the ka band refers to the 26.5 ~ 40GHz band, the ka band satellite repeater is a repeater that receives the 30GHz signal from the uplink, and converts the received signal into a 20GHz signal to transmit the downlink.
아래의 <표 1>은 Ka 대역 OBS 위성중계기용 주파수 상향 변환기의 입력 RF(Radio Frequency) 주파수, 출력 IF(Intermediate Frequency) 주파수, 국부발진(LO) 주파수, 이로 인해 발생하는 불요파 주파수를 보여주고 있다. Table 1 below shows the input RF frequency, output IF frequency, local oscillation frequency, and unwanted wave frequency of Ka upband OBS satellite repeater. have.
<표 1>에 나타난 불요파 성분들(2IF, 3IF, 1LO)을 선택적으로 제거하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여파기 설계 방법을 이용하였다. 그 결과 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 불요파의 제거를 위해 3개의 개방 스터브(open stub)가 필요하였고, 그 외 저역 통과 여파기의 스커트 특성, 평판도, 대역폭 등의 특성을 만족시키기 위해 3개의 개방 스터브가 더 필요하였다. 그리고 모든 선로의 폭과 길이는 상술한 설계 소프트웨어를 이용한 최적화 작업을 통하여 결정하였다. 그리고 극 주파수()는 <표 1>에서 불요파의 중심 주파수로 설정하였다. In order to selectively remove the unwanted components (2IF, 3IF, 1LO) shown in Table 1, a filter design method according to a preferred embodiment of the present invention was used. As a result, as shown in FIG. 2, three open stubs were required to remove three unwanted waves, and 3 to satisfy the characteristics of skirt, flatness, bandwidth, etc. of the low pass filter. More open stubs were needed. And the width and length of all the lines were determined through the optimization work using the design software described above. And pole frequency ( ) Is set as the center frequency of the unwanted wave in <Table 1>.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여파기 설계 방법을 이용하여 ka대역 OBS 위성 중계기에 사용되는 저역 통과 여파기의 실제 배치(layout)도이다. 실제 설계된 배치도의 전체 크기는 7 x 5 mm2이다.2 is an actual layout diagram of a low pass filter used in a ka band OBS satellite repeater using a filter design method according to an exemplary embodiment of the present invention. The actual size of the designed layout is 7 x 5 mm 2 .
도 2를 참조하면, ka대역 OBS 위성 중계기에 사용되는 저역 통과 여파기는 6개의 개방 스터브를 가진다. 따라서 차수는 6차가 되고, 이와 등가회로인 도 1의 엘립틱 여파기에서 n은 12가 된다.Referring to Figure 2, the low pass filter used in the ka band OBS satellite repeater has six open stubs. Thus, the order is sixth order, and n is 12 in the elliptic filter of FIG.
도 2에서, ka대역 OBS 위성 중계기에 사용되는 저역 통과 여파기는, 기판(200) 상의 입력단(미도시)과 출력단(미도시) 사이에 미리 정해진 임계치 이상의 선폭을 가지는 전송 선로와, 개방 스터브들(208, 209,…, 213)을 포함한다. In FIG. 2, the low pass filter used in the ka band OBS satellite repeater includes a transmission line and an open stub having a line width above a predetermined threshold between an input terminal (not shown) and an output terminal (not shown) on the
기판(200)은 입력단과 출력단을 구비한다. 그리고 간단한 식각 공정으로 설계하기 위해 평판 형태인 것이 바람직하다.The
전송 선로는 입력단과 출력단 사이에 배치되고, 입력단에 입력되는 입력 신호에 포함된 불요파를 제거한 출력 신호를 출력한다. 이러한 전송 선로는 소정의 선폭과 길이를 가진 다수의 인덕턴스 라인들(201, 202,…, 207)을 의미한다. 이러한 직렬 인덕턴스 라인들(201, 202,…, 207)은 도 1에 도시된 다수의 직렬 인덕터들(L1, L3,…, Ln+1)과 등가이다. 다수의 인덕턴스 라인들(201, 202,…, 207)의 선폭은 좁으면 좁을수록 바람직하나 0.1mm의 임계치를 갖는다. 다수의 인덕턴스 라인들(201, 202,…, 207)의 길이는 각각의 인덕턴스 값에 의해 결정된다. 인덕턴스 값의 결정은 앞서 설명한 최적화 작업을 통하여 결정된다.The transmission line is disposed between the input terminal and the output terminal, and outputs an output signal from which unwanted waves included in the input signal input to the input terminal are removed. This transmission line means a plurality of
개방 스터브들(208, 209,…, 213)은, 전송 선로와 각각 병렬로 연결되어 기판(200) 상에 배치되고, 전송 선로를 기준으로 상하부 방향으로 배치된다. 전송 선로의 하부 방향으로 배치된 개방 스터브들은 전송 선로의 상부 방향으로 배치된 개방 스터브들(208, 209,…, 213)과 같고, 이들은 기판의 면적이나 인접 패턴의 영향 또는 커패시터의 값을 증가시키기 위한 것이다. 따라서, 제 1 개방 스터브(208)와 전송 라인을 기준으로 제 1 개방 스터브(208)와 반대 방향으로 배치된 개방 스터브는 도 1에서의 제 2 인덕터(122)와 제 2 커패시터(142)와 등가이다. 또한, 제 2 개방 스터브(209)와 전송 라인을 기준으로 제 2 개방 스터브(209)와 반대 방향으로 배치된 개방 스터브는 도 1에서의 제 4 인덕터(124)와 제 4 커패시터(144)와 등가이다. 또한, 제 3 개방 스터브(210)와 전송 라인을 기준으로 제 3 개방 스터브(210)와 반대 방향으로 배치된 개방 스터브는 도 1에서의 제 6 인덕터(미도시)와 제 6 커패시터(미도시)와 등가이다. 또한, 제 4 개방 스터브(211)와 전송 라인을 기준으로 제 4 개방 스터브(211)와 반대 방향으로 배치된 개방 스터브는 도 1에서의 제 8 인덕터(미도시)와 제 8 커패시터(미도시)와 등가이다. 또한, 제 5 개방 스터브(212)와 전송 라인을 기준으로 제 5 개방 스터브(210)와 반대 방향으로 배치된 개방 스터브는 도 1에서의 제 10 인덕터(미도시)와 제 10 커패시터(미도시)와 등가이다. 또한, 제 6 개방 스터브(213)와 전송 라인을 기준으로 제 6 개방 스터브(213)와 반대 방향으로 배치된 개방 스터브는 도 1에서의 제 12 인덕터(128)와 제 12 커패시터(146)와 등가이다. The
각각의 개방 스터브들은(208, 209,…, 213)은 임계치 이상의 선폭을 가지는 제 1 선로와, 제 1 선로의 선폭보다 두꺼운 선폭을 가지는 제 2 선로가 서로 직렬 연결되어 구성된다. 제 1 선로들(L2, L4, L6, L8, L10, L12)은 도 1에서의 병렬 인덕터들(122, 124,…, 126)과 등가이다. 이러한 제 1 선로의 선폭은 좁으면 좁을수록 바람직하나, 최소 0.1mm의 임계치를 갖는다. 그리고 제 1 선로의 길이는 앞서 상술한 최적화 작업에 따른 인덕턴스 값에 따라 결정된다. 각각의 개방 스터브들은(208, 209,…, 213)에서 제 1 선로를 제외한 부분이 제 2 선로가 되고, 이러한 제 2 선로는 도 1에서의 병렬 커패시터들(142, 144,…, 146)과 등가이다. 제 2 선로도 소정의 선폭와 길이를 갖지만, 주로 커패시턴스의 값에 의해 선폭이 결정된다.Each of the
개방 스터브들(208, 209,…, 213) 중에서 일부의 개방 스터브들의 공진 주파수는 사용자가 미리 제거하고자 하는 불요파의 주파수 대역에 포함된다. 도 2는 ka대역 OBS 위성중계기용 주파수 상향 변환기에서 사용되는 저역 통과 여파기이므로, 6개의 개방 스터브들(208, 209,…, 213) 중에서 3개의 개방 스터브들의 공진 주파수는 IF의 2차(6.4 ~ 7.2GHz), 3차(9.6 ~ 10.8GHz) 대역과 1차 국부발진 주파수(16.6GHz) 대역에 포함된다. 나머지 3개의 개방 스터브들은 사용자가 원하는 스커트 특성, 평탄도, 대역폭을 고려하여 부가된 것이다.The resonant frequencies of some of the open stubs among the
그러면, 도 2에 도시된 저역 통과 여파기가 ka대역 OBS 위성중계기용 주파수 상향 변환기에서 발생하는 불요파를 제거하였는지를 도 3의 그래프를 참조한다.Then, reference is made to the graph of FIG. 3 to see if the low pass filter shown in FIG. 2 removes the unwanted wave generated in the frequency upconverter for the ka band OBS satellite repeater.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여파기 설계 방법으로 설계된 ka대역 OBS 위성 중계기에 사용되는 저역 통과 여파기의 특성을 측정한 것이다. 가로축은 주파수(Frequency)를, 세로축은 삽입 손실(Insertion Loss)과 반사 손실(Return Loss)을 dB로 표현한 축이다.Figure 3 measures the characteristics of the low pass filter used in the ka-band OBS satellite repeater designed by the filter design method according to an embodiment of the present invention. The horizontal axis represents frequency (Frequency), the vertical axis represents the insertion loss (Insertion Loss) and reflection loss (Return Loss) in dB.
도면부호 301은 제거하고자 하는 불요파의 주파수를 표시하는데, ka대역 OBS 위성중계기용 주파수 상향 변환기에서 발생하는 불요파인 IF(Intermediate Frequency)의 2배와 3배의 고조파와 국부발진 주파수 성분을 나타낸다. 그리고 도면부호 302는 삽입 손실 측정 결과를, 도면부호 303은 반사 손실 측정 결과를 나타낸다.
도 3의 그래프를 확인하면, 도 2의 저역 통과 여파기는 반사 손실(303)에 있어서, 통과 대역(pass band) 보다 낮은 주파수에서 열화되는 특성을 보이므로 완전한 저역 통과 여파기 특성을 보이지는 않고 있다. 하지만 통과 대역인 3.2 ~ 3.6GHz의 범위에서는 완벽한 통과 대역 특성을 보이고 있다.Referring to the graph of FIG. 3, the low pass filter of FIG. 2 exhibits a characteristic of deterioration at a frequency lower than a pass band in the
도면부호 304는 2IF와 3IF인 6.4 ~ 7.2GHz와 9.6 ~ 10.8GHz를 포함한 주파수 대역으로서, 50dB 이상의 높은 대역 외 제거특성을 보이고 있다. 도면부호 305는 국부발진 주파수인 16.6GHz로서, 40dB 이상의 높은 대역 외 제거특성을 보이고 있다. 도면부호 306, 307, 308, 309 등은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여파기 설계 방법에 의해 최적화한 극(pole)의 위치를 보이고 있는데, 모든 극들이 제거하고자하는 주파수 대역 부근에서 발생하였음을 알 수 있다. 또한 도면부호 306의 위치는 통과 대역과 매우 가깝게 위치하여 급격한 스커트 특성을 보인다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저역 통과 여파기의 설계 방법을 설명하기 위한 엘립틱(elliptic) 여파기의 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of an elliptic filter for explaining a method of designing a low pass filter according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여파기 설계 방법을 이용하여 ka대역 OBS 위성 중계기에 사용되는 저역 통과 여파기의 실제 배치(layout)도이다.2 is an actual layout diagram of a low pass filter used in a ka band OBS satellite repeater using a filter design method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여파기 설계 방법으로 설계된 ka대역 OBS 위성 중계기에 사용되는 저역 통과 여파기의 특성을 측정한 것이다.Figure 3 measures the characteristics of the low pass filter used in the ka-band OBS satellite repeater designed by the filter design method according to an embodiment of the present invention.
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CN103606725A (en) * | 2013-11-25 | 2014-02-26 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | Parallel open-circuit stepped impedance low-pass filter |
CN109803485A (en) * | 2019-01-11 | 2019-05-24 | 张家港保税区灿勤科技有限公司 | Low pass circuit, printed circuit board and dielectric waveguide filter that distal end inhibits can be improved |
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KR20010010051A (en) * | 1999-07-15 | 2001-02-05 | 김영환 | filtering pass low for very high frequency of radio frequency system |
KR100441993B1 (en) * | 2001-11-02 | 2004-07-30 | 한국전자통신연구원 | High Frequency Lowpass Filter |
US6794952B2 (en) | 2002-06-27 | 2004-09-21 | Harris Corporation | High efficiency low pass filter |
JP2007243462A (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Works Ltd | Band-pass filter and resonator |
-
2008
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103606725A (en) * | 2013-11-25 | 2014-02-26 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | Parallel open-circuit stepped impedance low-pass filter |
CN109803485A (en) * | 2019-01-11 | 2019-05-24 | 张家港保税区灿勤科技有限公司 | Low pass circuit, printed circuit board and dielectric waveguide filter that distal end inhibits can be improved |
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