KR20110028437A

KR20110028437A - 관통홀을 구비한 스트립라인

Info

Publication number: KR20110028437A
Application number: KR1020107025791A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 봐이스
Original assignee: 로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-03-18
Also published as: US20110128099A1; WO2010003665A1; CN102084537B; CN102084537A; TWM368903U; CA2718362C; US8482367B2; EP2294652B1; KR101594073B1; CA2718362A1; DE202008009225U1; EP2294652A1; HK1157070A1

Abstract

본 발명은 신호 컨덕터(10)와 하나 이상의 접지 컨덕터(12)를 가지고, 두 컨덕터는 전기적 절연 물질로 만들어진 기판(14) 위에 배열되는 무선 주파수 신호를 위한 스트립라인에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 홀(20)이 기판(14)에 형성되고, 상기 홀은 적어도 부분적으로 전기적 전도 물질(22)로 채워지며, 하나 이상의 접지 컨덕터(12)에서 상기 전기적 전도 물질(22)로 전기적 전도 연결이 형성된다.

Description

관통홀을 구비한 스트립라인 {STRIPE LINE HAVING PLATED THROUGH HOLES}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 한정된 바와 같이 신호 컨덕터와 하나 이상의 접지 컨덕터를 가지고 두 컨덕터는 전기적 절연 물질로 만들어진 기판 위에 배열되는 무선 주파수(radio-frequency : RF) 신호를 위한 스트립라인(stripline)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제15항의 전제부에서 한정된 감쇠기(attenuator)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제16항의 전제부에서 한정된 종단 저항(terminating resistor)에 관한 것이다.

예컨대 네트워크 벡터 분석기를 조정하기(calibrating) 위하여, 스트립라인이 고정밀 감쇠기와 종단 저항에 사용되며, 이는 특히 "현수 스트립라인(suspended stripline)"이라 불린다. 여기서, 스트립라인의 크기를 정할 때, 반대 방향으로 작용하는 파라미터는 최적화되어야 한다. 한편, 스트립라인과 스트립라인이 설치되는 기판은 기하학적으로 가능한 한 작게 설계되어야 하는데, 이는 파장이 구조체의 기하학적 치수, 특히 기판의 기하학적 치수보다 작거나 같은 주파수에서, 임피던스 매칭의 관점에서 바람직하지 않은 전기적 특성을 만드는 도파관(waveguide) 모드가 여기(excite)되기 때문이다. 반면에, 기판의 기하학적 치수는 스트립라인과 기판을 포함하는 구조체가 수용될 수 있는 최대 열 부하에 대응하는 한계를 설정하는데, 이는 단지 한정된 전력만이 감쇠기와 종단 저항을 통해 전송될 수 있는 것을 의미한다. 더 큰 전력에서, 전체 구조체는 열적으로 손상되거나 파괴될 것이다. 예를 들어 더 큰 전력을 위해서는 더 큰 기판의 기하학적 치수가 바람직할 것이나, 이는 구조체가 바람직한 전기적 특징을 보이면서 작동될 수 있는 제한 주파수의 강하를 초래할 것이다.

본 발명의 목적은 고전력이 동시에 높은 제한 주파수에서 전달될 수 있도록 스트립라인, 감쇠기 및 종단 저항을 개선하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징을 가진 상기한 유형의 스트립라인, 청구항 제15항의 특징을 가진 상기한 유형의 감쇠기, 및 청구항 제16항의 특징을 가진 상기한 유형의 종단 저항에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 다른 청구항에 기술되어 있다.

본 발명에 따른 상기한 유형의 스트립라인에는 하나 이상의 홀이 기판에 형성되고, 이 홀은 적어도 부분적으로 전기 전도 물질로 채워져 있으며, 하나 이상의 접지 컨덕터에서 전기 전도 물질로 전기적 전도 연결이 형성된다.

이는 스트립라인을 형성하는 전제 구조체의 도파관 모드가 보다 높은 주파수로 천이(shift)되는 잇점을 가지며, 이는 기판이 기하학적으로 큰 치수를 가지면서도, 파장이 기판의 기하학적인 치수보다 같거나 다소 작은 주파수에서도 높은 RF 전력을 전송하기 위해 사용되는 임피던스 매칭, 반사 인자 및 감쇠와 관련하여 여전히 양호한 전기적 특성을 갖도록 한다. 본 발명에 따르면, 높은 소비 전력에 대한 전력 감쇠 또는 종단 저항이 동시에 전달되는 RF 신호의 소정의 감쇠와 관련하여 높은 상한의 제한 주파수를 갖도록 형성되며, 이는 간섭 모드가 높은 주파수에서도 억제될 수 있다는 것을 의미한다.

바람직한 실시예에서, 서로 이격된 복수의 홀은 하나 이상의 접지 컨덕터를 따라, 특히 신호 컨덕터의 일 측에 두 개 이상의 접지 컨덕터를 따라 스트립라인의 길이 방향으로 형성된다.

특히, 홀이 전기적 전도 물질로 완전히 채워짐으로써, 더 큰 주파수로 도파관 모드의 천이에 관한 양호한 전기적 효율이 달성된다.

홀은 바람직하게는 기판을 완전히 관통하는 관통홀의 형태를 가진다.

둘 이상의 홀이 유용하게 서로에 평행하게 형성된다.

바람직한 실시예에서, 셋 이상의 홀은 하나 이상의 접지 컨덕터를 따라 서로 균등하게 이격되어 형성된다.

특히 바람직한 실시예에서, 스트립라인은 공통 평면 스트립라인의 형태를 가진다. 여기서 공통 평면 스트립라인은 예컨대 두 접지 컨덕터 사이에 배열되는 신호 컨덕터를 가지며, 서로 이격된 홀이 전체 길이에 대하여 두 접지 컨덕터를 따라 형성된다.

현수 스트립라인은, 접지 컨덕터가 외부 컨덕터 부재에 전기적으로 연결되고 신호 컨덕터가 튜브형 외부 컨덕터 부재에 적어도 거의 동축으로 배열되는 방식으로, 전기적 전도 물질로 만들어진 관형 외부 컨덕터 부재에 공통 평면 스트립라인이 제공된 기판을 배열함으로써 얻어진다.

기판을 외부 컨덕터 부재 내 위치에 지지하기 위하여, 기판에 맞물리는 서로 반대편에 위치한 방사상 홈(radial groove)이 외부 컨덕터 부재의 내벽에 형성된다.

특히 바람직한 본 발명의 다른 실시예에서, 스트립라인은 기판의 일 면에 신호 컨덕터를 가지고, 기판의 다른 면에 접지 컨덕터를 가진다. 여기서, 접지 컨덕터는 예를 들어 특히 전기적 전도 물질로 전체 영역을 덮은 기판의 평면 코팅부 형태를 가진다.

특히 바람직한 본 발명의 실시예에서, 스트립라인은 기판의 일 면에 배열되고, 기판의 반대쪽 면에는 특히 전기적 전도 물질로 전체 영역을 덮은 평면 코팅부가 형성되며, 상기 물질은 또한 하나 이상의 홀에 있는 코팅부에 전기적 전도 연결을 가진다.

복수의 홀은 신호 컨덕터의 일 측에서 서로 떨어져 있는 적어도 두 개의 평면에 배열되며, 적어도 하나의 평면은 신호 컨덕터로부터 떨어져 있는 일 측부에서 기판을 가로지른다. 기판의 전기적 유효 폭은 두 평면 사이의 영역에 한정되나, 전체 기판은 열 에너지의 방출에 있어 여전히 유효하다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스트립라인의 바람직한 제1 실시예의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스트립라인의 바람직한 제2 실시예의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스트립라인의 바람직한 제3 실시예의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 스트립라인을 가지는 본 발명에 따른 감쇠기의 바람직한 실시예를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 무선 주파수 신호를 위한 스트립라인의 바람직한 실시예는 신호 컨덕터(10)와 접지 컨덕터(12)를 포함하며, 두 컨덕터는 전기적 절연 물질로 만들어진 기판(14) 위에 배열된다. 여기서, 신호 컨덕터(10)는 기판(14)의 제 1 면(16)에 배열되고, 접지 컨덕터(12)는 기판(14)의 반대편 제 2 면(18)에 배열된다. 접지 컨덕터(12)는 기판(14)의 제 2 면(18)에 금속화 평면 형태를 가진다. 본 발명에 따르면, 기판(14)에 관통홀(20)이 형성되고, 이는 접지 컨덕터(12)에 전기적으로 연결된 전기적 전도 물질(22)로 완전히 채워진다. 서로 이격된 홀(20)의 열(row)이 신호 컨덕터(10)의 양 측면의 각각에 형성되며, 따라서 스트립라인을 길이 방향으로 바라보면, 신호 컨덕터(10)의 소정의 길이는 양 측면의 홀(20)에 의해 둘러싸여 있다. 각 측면의 홀(20)은, 신호 컨덕터(10)에 대해 서로 맞은편에서 기판(14)을 교차하는 두 평면(24, 26)에 위치한다. 도시된 실시예에서, 평면(24, 26)는 신호 컨덕터(10)의 세로축에 평행하게 그리고 기판(14)의 평행한 면(16, 18)에 수직으로 배열된다.

채워진 홀(20)은 기판(14)의 전기적 유효 폭을 평면들(24, 26) 사이의 영역으로 제한하고, 이는 도파관 모드가 여기될 수 있는 것은 단지 이 영역뿐임을 의미한다. 따라서, 도파관 모드는 보다 큰 주파수로 천이된다. 그러나 동시에, 기판(14)의 채워진 홀(20)을 포함하는 평면(24, 26)을 넘어 돌출된 부분은 열적 특성을 유지하며, 따라서 이 부분은 열 에너지를 방산하는 것을 돕는다. 이러한 방식으로, 측 방향(28)으로 넓은 기판(14)을 가진 스트립라인에서, 측 방향으로 기판(14)의 전체 폭과 동일한 너비의 윈치 않는 도파관 모드를 야기함이 없이, 열 에너지의 많은 부분을 방산할 수 있다.

도 2는 신호 컨덕터(10)가 두 접지 컨덕터(12)의 사이에 배열되는 공통 평면 라인 형태의 본 발명에 따른 스트립라인의 바람직한 제 2 실시예를 도시한다. 신호 컨덕터(10)와 접지 컨덕터(12)는 기판(14)의 제 1 면(16)에 배열되며, 따라서 제 1 면(16)으로 한정되는 공통 평면에 배열된다. 홀(20)을 포함하는 두 평면(24, 26)은 신호 컨덕터(10)의 일 측면에 배열되고, 각각 접지 컨덕터의 세로축에 평행하게, 접지 컨덕터(12)의 중앙에, 제 1 면(16)에 의해 한정된 평면에 수직으로 연장된다.

도 3은 현수 스트립라인 형태의 본 발명에 따른 스트립라인의 바람직한 제 3 실시예를 도시한다. 이 현수 스트립라인은 도 2에 도시된 것과 같은 공통 평면 라인과 원통형(cylindrical) 외부 컨덕터 부재(30)를 가지며, 기판(14)은 신호 컨덕터(10)가 외부 컨덕터 부재(30)에 거의 동축으로 연장되는 방식으로 외부 컨덕터 부재(30)의 내부 방사상 홈(32)에 위치하도록 지지된다. 외부 컨덕터 부재(30)는 전기적 전도 물질로 만들어지고, 접지 컨덕터(12)에 전기적으로 연결된다. 평면(24, 26)에 있는 신호 컨덕터(10)의 양 측면에 배열되는 채워진 홀(20)의 열은 측 방향(28)으로 기판(14)의 전기적 유효 제한하는 일종의 격자를 형성한다. 그러나 기판(14)의 측 방향(28)으로 평면(24, 26)을 넘어 연장된 부분은 열적으로 유효하고, 따라서 고전력이 도 3에 도시된 스트립라인에 의해 전달될 수 있으며, 심지어 제한 주파수, 예를 들어 15Ghz 내지 30Ghz, 바람직하게는 18Ghz 내지 26.5Ghz에 근접한 지점까지 전달될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 스트립라인을 가지는 감쇠기를 도시한다. 여기서, 신호 컨덕터(10)는, 세로 방향(34)으로 스트립라인 소정의 길이에 대해, 양 측면에서 신호 컨덕터(10)와 접지 컨덕터(12)에 전기적으로 연결되는 전기적 저항 구조체(36)에 의해 대체된다. 에너지는 이 저항 구조체(36)에 의해 방사되고, 스트립라인을 통해 이동하는 신호는 신호 강도 면에서 감쇠된다. 전형적인 감쇠 상수는 예를 들어 20 dB 내지 30 dB이다. 감쇠 수준이 높을 때, 예컨대 30 dB 또는 40 dB일 때, 이 감쇠기는 종단 저항으로 사용될 수 있다. 종단 저항에서 전력은 저항 구조체(36)에 의해 스테이지에서 소비된다. 이러한 배열은 예를 들어 부하 형태에서 측정 표준으로서 사용된다.

상기의 모든 실시예에서, 도파관 모드의 여기는 평면(24, 26)에서 격자를 형성하는 홀(20)에 의해 기판(14)의 전체 단면에 걸쳐 방지된다. 채워진 홀(20)은 접지 컨덕터(12)의 영역에 배치된다. 세로 방향(34)으로, 채워진 홀(20)은 서로 균등하게 이격되어 접지 컨덕터(12)를 따라 배열된다.

Claims

신호 컨덕터(10)와 하나 이상의 접지 컨덕터(12)를 가지고, 두 컨덕터는 전기적 절연 물질로 만들어진 기판(14) 위에 배열되는, 무선 주파수(radio-frequency : RF) 신호를 위한 스트립라인에 있어서,
상기 기판(14) 위에는 하나 이상의 홀(20)이 형성되고, 상기 홀은 적어도 부분적으로 전기적 전도 물질(22)로 채워지며, 하나 이상의 접지 컨덕터(12)에서 상기 전기적 전도 물질(22)로 전기적 전도 연결이 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항에 있어서,
서로 이격 배치된 복수의 홀은 하나 이상의 접지 컨덕터를 따라 상기 스트립라인의 길이 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 홀(20)은 전기적 전도 물질(22)로 완전히 채워지는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홀(20)은 상기 기판(14)을 완전히 통과하는 관통홀의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
둘 이상의 홀(20)이 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
셋 이상의 홀(20)이 하나 이상의 접지 컨덕터(12)를 따라 서로 균일하게 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립라인은 공통 평면 스트립라인의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제7항에 있어서,
상기 공통 평면 스트립라인은 두 접지 컨덕터(12) 사이에 배열된 신호 컨덕터(10)를 가지고, 상기 두 접지 컨덕터(12)는 전체 길이를 따라 서로 이격 배치된 홀(20)을 가지는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 공통 평면 스트립라인이 제공된 기판(14)은, 상기 접지 컨덕터(12)가 외부 컨덕터 부재(30)에 전기적으로 연결되고 상기 신호 컨덕터(10)는 튜브형 외부 컨덕터 부재(30)에 적어도 거의 동축으로 배열되도록, 전기적 전도 물질로 만들어진 튜브형 외부 컨덕터 부재(30)에 배열되는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제10항에 있어서,
상기 기판(14)이 맞물리는 서로 반대쪽에 위치하는 방사상 홈(32)이 상기 외부 컨덕터 부재(30)의 내벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립라인은 상기 기판(14)의 일 면(16)에 신호 컨덕터(10)를 가지고, 상기 기판(14)의 맞은편 면(18)에 접지 컨덕터(12)를 가지는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제11항에 있어서,
상기 접지 컨덕터(12)는 특히 전기적 전도 물질로 전체 영역을 덮은 기판(14)의 평면 코팅부 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립라인(10, 12)은 기판(14)의 일 면(18)에 배열되고, 기판(14)의 반대쪽 면(18)에는 특히 전기적 전도 물질로 전체 영역을 덮은 평면 코팅부가 형성되며, 상기 물질은 하나 이상의 홀(20)에 있는 코팅부에 전기적 전도 연결을 가지는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 홀(20)은 신호 컨덕터(10)의 일 측에서 서로 떨어져 있는 적어도 두 개의 평면(24, 26)에 배열되며, 적어도 하나의 평면(24, 26)은 신호 컨덕터(10)로부터 떨어져 있는 일 측부에서 기판을 가로지르는 것을 특징으로 하는 스트립라인.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 스트립라인을 가지는 것을 특징으로 하는 RF 신호 라인을 위한 전력 감쇠기.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 스트립라인을 가지는 것을 특징으로 하는 RF 신호 라인을 위한 종단 저항.