KR20110102756A - 결함 접지 구조의 스위칭부를 포함하는 고주파 스위치 - Google Patents

Abstract

결함 접지 구조의 스위칭부를 포함하는 고주파 스위치가 제공된다. 고주파 스위치는 제 제1 포트와 제2 포트 사이의 신호경로에 접속된 제1 DGS 스위칭부, 및 신호경로에 접속된 보조 기능부를 포함하되, 제1 DGS 스위칭부는 유전체와, 유전체의 일면에 형성되고 신호경로에 접속된 제1 도전체와, 유전체의 타면에 형성되고 내부에 결함 접지 구조(DGS; Defected Ground Structure)가 형성된 제2 도전체와, 제2 도전체의 타면에 형성되고, 제2 도전체와 접속된 제1 다이오드를 포함한다.

Description

결함 접지 구조의 스위칭부를 포함하는 고주파 스위치{RF switch comprising a switching portion having defect ground structure}

본 발명은 고주파 스위치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 결함 접지 구조의 스위칭부를 포함하는 고주파 스위치에 관한 것이다.

제2, 3세대 이동통신 시스템은 주로 주파수 분할 이중화 (FDD; Frequency Division Duplexing) 방식을 사용하였다. 이러한 주파수 분할 이중화 방식에 있어서, 송신신호와 수신신호의 분리는 듀플렉서(Duplexer)에 의하여 이루어졌었다. 그러나 최근 3.5세대, 4세대용 이동통신 시스템은 시분할 이중화(TDD; Time Division Duplexing) 방식이 많이 사용되고 있다.

이러한 티디디(TDD) 방식을 비롯한 시분할 전송 방식은 동일한 주파수를 시분할하여 각각 송신용과 수신용으로 구분하여 사용하는 것으로, 1개의 프레임 내부를 송신용과 수신용으로 분할하여 1개의 주파수로 양방향 통신을 하는 방식이다.

한편, 이러한 티디디 시스템은 동일한 주파수를 사용하되 정해진 시간 주기로 송신과 수신을 분리하기 때문에, 고속의 송수신 전환용 고주파 스위치가 필요한 실정이다. 이러한 고주파 스위치는 고속 동작이 가능해야 하기 때문에, 기계적 스위치(Mechanical Switch) 보다는 핀 다이오드(PIN Diode) 또는 FET(Field Effect Transistor) 등의 반도체 소자가 많이 사용되고 있다.

하지만, 이러한 반도체 소자를 이용한 스위치는 반도체의 대전력 취약성 때문에 하이 파워용으로 사용하기가 어려운 단점이 있다. 즉, 이러한 반도체 소자를 이용한 스위치에 하이 파워가 인가될 경우 많은 열이 발생하게 되기 때문에, 충분한 방열이 보장되지 않으면 스위치가 파괴되는 경우가 자주 발생한다. 이에 따라 하이 파워를 견딜 수 있도록 개발되는 스위치는 별도의 냉각기 등을 구비해야 하나 이는 제작 비용의 증가로 이어질 수 있다.

이를 개선하기 위해 통상 티디디 시스템에서는 고주파 스위치 대신 써큘레이터를 이용하여 고정적으로 송신신호와 수신신호를 분리하는 방안을 채용하기도 한다. 하지만, 이러한 써큘레이터를 사용하는 경우에는 수신 구간 동안 송신신호를 차단하는 격리도(isolation)를 충분하게 확보하기 어렵고, 안테나에 문제가 발생하여 오픈 상태가 되는 경우, 송신신호가 수신기에 유입되어 시스템에 장애를 발생시키거나 수신신호의 품질을 현저하게 저하시키게 되는 문제점이 있다. 또한 하이 파워에서 써큘레이터의 IMD특성 문제도 존재하게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 송수신에 있어 충분한 격리도를 확보할 수 있는 SPST 고주파 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 송수신에 있어 충분한 격리도를 확보할 수 있는 SPDT 고주파 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 SPST 고주파 스위치의 일 태양(aspect)은, 제1 포트와 제2 포트 사이의 신호경로에 접속된 제1 DGS 스위칭부, 및 신호경로에 접속된 보조 기능부를 포함하되, 제1 DGS 스위칭부는 유전체와, 유전체의 일면에 형성되고 신호경로에 접속된 제1 도전체와, 유전체의 타면에 형성되고 내부에 결함 접지 구조(DGS; Defected Ground Structure)가 형성된 제2 도전체와, 제2 도전체의 타면에 형성되고, 제2 도전체와 접속된 제1 다이오드를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 SPDT 고주파 스위치의 일 태양은, 제1 포트와 제2 포트 사이의 제1 신호경로에 접속된 제1 SPST 고주파 스위치, 및 제1 포트와 제3 포트 사이의 제2 신호경로에 접속된 제2 SPST 고주파 스위치를 포함하되, 제1 SPST 고주파 스위치는 제1 유전체와, 제1 유전체의 일면에 형성되고, 제1 신호경로에 접속된 제1 도전체와, 제1 유전체의 타면에 형성되고, 내부에 결함 접지 구조가 형성된 제2 도전체와, 제2 도전체의 타면에 형성되고, 제2 도전체와 접속된 제1 다이오드 및 제1 커패시터를 포함하고, 제2 SPST 고주파 스위치는 제2 유전체와, 제2 유전체의 일면에 형성되고, 제2 신호경로에 접속된 제3 도전체와, 제2 유전체의 타면에 형성되고, 내부에 결함 접지 구조가 형성된 제4 도전체와, 제4 도전체의 타면에 형성되고, 제4 도전체와 접속된 제2 다이오드 및 제2 커패시터를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 SPDT 고주파 스위치의 다른 태양은, 제1 포트와 제2 포트 사이의 제1 신호경로, 제1 포트와 제3 포트 사이의 제2 신호경로, 제1 신호경로에 접속된 상기 SPST 고주파 스위치, 및 제1 내지 제3 포트에 접속된 써큘레이터를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치의 경우, DGS 스위칭부를 이용함으로써 송수신에 있어 충분한 격리도를 확보할 수 있게 된다. 따라서 티디디 시스템의 송수신 전환용 고주파 스위치로 사용됨에 적합할 수 있고, 안테나 오픈 시 등에도 송신전력이 수신단으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치는 DGS 스위칭부를 이용함으로 인해 작은 삽입 손실(IL; Insertion Loss) 특성을 보이게 되고, 간단한 구조로 제작이 가능하며, Switch 온(on) 동작 시 전송선로 위에 Diode, FET 같은 비선형소자가 없기 때문에 IMD특성이 우수하고, 하이 파워에서도 용이하게 동작할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부를 도 2의 A방향에서 올려다본 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부의 회로 개념도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부를 도 2의 A방향에서 올려다본 평면도들이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도들이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도들이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.
도 19 및 도 20은 각각 본 발명의 일 실시예 및 그 변형 실시예에 따른 SPDT 고주파 스위치의 회로도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SPDT 고주파 스위치의 회로도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부를 도 2의 A방향에서 올려다본 평면도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부의 회로 개념도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, SPST(Single Pole Single Throw) 고주파(RF) 스위치는 제1 DGS 스위칭부(100) 및 보조 기능부(300)를 포함할 수 있다.

제1 DGS 스위칭부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 포트(10)와 제2 포트(20) 사이의 제1 신호경로(1)에 직렬 접속될 수 있다. 여기서 제1 포트(10)는 예를 들어 안테나에 접속될 수 있고, 제2 포트(20)는 수신단에 접속될 수 있다. 이 때, 제1 DGS 스위칭부(100)는 온/오프(on/off) 동작을 통하여 안테나로부터 수신된 신호를 수신단에 전달(pass)하거나 차단(isolation)하는 역할을 할 수 있다.

만약, 이와 반대로 예를 들어, 제1 포트(10)가 안테나에 접속되고, 제2 포트(20)가 송신단에 접속된다면, 제1 DGS 스위칭부(100)는 온/오프 동작을 통하여 송신단으로부터의 신호를 안테나에 전달하거나 차단하는 역할을 할 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 이러한 제1 DGS 스위칭부(100)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 DGS 스위칭부(100)는 유전체(120), 제1 도전체(110), 제2 도전체(130), 제1 다이오드(150) 및 제1 커패시터(160)를 포함할 수 있다.

유전체(120)는 유전 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 유전체 기판일 수 있다.

제1 도전체(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 유전체(120)의 일면에 형성되고 제1 신호경로(도 1의 1)에 직렬 접속될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 제1 도전체(110)는 도시된 바와 같이 예를 들어 마이크로스트립(microstrip) 전송선로일 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 제1 도전체(110)는 필요에 따라 얼마든지 다른 형태로 형성이 가능하다.

제2 도전체(130)는 유전체(120)의 타면에 형성될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 제2 도전체(130)는 예를 들어 접지단과 연결된 접지면일 수 있으나, 역시 이에 제한되는 것은 아니다.

제2 도전체(130)의 내부에는 결함 접지 구조(DGS; Defected Ground Structure)(140)가 형성될 수 있다. 이러한 결함 접지 구조(140)는 예를 들어, 제2 도전체(130)가 일정한 패턴으로 식각되어 형성된 식각 패턴 구조일 수 있다. 이러한 결함 접지 구조(140)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 식각부(141), 제2 식각부(142) 및 제3 식각부(143)를 포함할 수 있다.

제1 식각부(141)와 제2 식각부(142)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 나아가, 제1 식각부(141)와 제2 식각부(142)는 제1 도전체(110)를 기준으로 대칭으로 형성될 수도 있다. 이러한 제1 식각부(141)와 제2 식각부(142)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 사각형 형상일 수 있다.

제3 식각부(143)는 제1 식각부(141) 및 제2 식각부(142)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제3 식각부(143)는 제1 식각부(141) 및 제2 식각부(142)보다 작은 면적을 갖되, 제1 식각부(141)와 제2 식각부(142)를 연결하는 역할을 함으로써 전체적으로 결함 접지 구조(140)가 아령 형상을 나타내도록 형성될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 다이오드(150) 및 제1 커패시터(160)는 제2 도전체(130)와 접속되어 형성될 수 있다. 구체적으로 제1 다이오드(150) 및 제1 커패시터(160)는 제2 도전체(130) 타면의 제3 식각부(143) 상에 형성되어 제2 도전체(130)와 접속되어 형성될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 4에는 제1 식각부(141)와 제2 식각부(142)의 형상이 사각형인 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 필요에 따라 다양한 변형 실시예가 가능하다. 또한, 도 2 내지 도 4에는 제1 식각부(141), 제2 식각부(142) 및 제3 식각부(143)가 형성된 결함 접지 구조(140)가 도시되어 있으나, 본 발명은 역시 이에 제한되지 않으며 필요에 따라 다양한 변형 실시예가 가능하다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 이에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 변형 실시예를 설명하면서 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명은 생략하도록 한다. 따라서 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 DGS 스위칭부를 도 2의 A방향에서 올려다본 평면도들이다.

먼저 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 식각부(141)와 제2 식각부(142)의 형상은 도 5에 도시된 바와 같이 포크 형상일 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 나선 형상일 수 있다. 사각 형상에 비해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 식각부의 둘레 길이 및 폭이 변하게 되면, 소자의 인덕턴스 값과 커패시턴스 값이 변하게 되어 보다 효율적으로 다른 주파수에서의 스위치 기능을 수행할 수 있다.

다음 도 7을 참조하면, 결함 접지 구조(140)는 제1 식각부(141), 제2 식각부(142), 제3 식각부(143) 및 제4 식각부(144)를 포함할 수 있다. 이 경우 바이어스 회로부(미도시)가 제2 도전체(130)의 제3 식각부(143) 및 제4 식각부(144) 사이 영역에 형성될 수 있다. 이 때, 제4 식각부(144)는 제1 식각부(141) 및 제2 식각부(142)보다 작은 면적을 가질 수 있으며, 제4 식각부(144) 상에는 도시된 바와 같이 제2 커패시터(170)와 제3 커패시터(180)가 더 형성될 수 있다.

한편, 제1 내지 제3 커패시터(160, 170, 180)는 도 8에 도시된 바와 같이 병렬로 더 형성될 수 있다. 이럴 경우, 스위치의 삽입 손실 특성이 더 향상될 수 있다. 비록 도 8에는 제1 내지 제3 커패시터(160, 170, 180)가 병렬로 각 2개씩 형성된 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 필요에 따라 각 제1 내지 제3 커패시터(160, 170, 180)는 더 많은 개수의 커패시터가 병렬로 연결되어 형성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 보조 기능부(300)는 제1 포트(10)와 제2 포트(20) 사이의 제1 신호경로(1)에 션트(shunt) 접속될 수 있다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 보조 기능부(300)는 도시된 바와 같이 제2 DGS 스위칭부(200)일 수 있다.

제2 DGS 스위칭부(200)는 앞서 설명한 다양한 실시예들에 따른 제1 DGS 스위칭부(100)와 같이 구현될 수 있다. 따라서, 이와 관련된 중복된 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1을 참조하면, 이와 같이 형성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 경우, 제1 DGS 스위칭부(100)의 다이오드가 온되고, 제2 DGS 스위칭부(200)의 다이오드가 오프되면, 제1 포트(10)로부터 제공된 신호를 제2 포트(20)에, 또는 제2 포트(20)로부터 제공된 신호를 제1 포트(10)에 손실 없이 효과적으로 전달할 수 있다.

한편, 제1 DGS 스위칭부(100)의 다이오드가 오프되고, 제2 DGS 스위칭부(200)의 다이오드가 온되면, 제1 포트(10)로부터 제공된 신호는 차단되어 제2 포트(20)에 전달되지 않으며, 제2 포트(20)로부터 제공된 신호는 차단되어 제1 포트(10)에 전달되지 않는다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 경우, DGS 스위칭부를 이용함으로써 송수신에 있어 충분한 격리도를 확보할 수 있게 된다. 따라서 티디디 시스템의 송수신 전환용 고주파 스위치로 사용됨에 적합할 수 있고, 안테나 오픈 시 등에도 송신전력이 수신단으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치는 DGS 스위칭부를 이용함으로 인해 작은 삽입 손실(IL; Insertion Loss) 특성을 보이게 되고, 간단한 구조로 제작이 가능하며, 스위치(switch) 온동작 시 전송선로 위에 다이오드, 전계효과트랜지스터(FET) 같은 비선형소자가 없기 때문에 IMD특성이 우수하고, 하이 파워에서도 용이하게 동작할 수 있는 장점이 있다.

다음 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다. 이하에서는 역시 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치를 설명하면서 설명한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하도록 한다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도들이다.

먼저 도 9을 참조하면, SPST 고주파 스위치는 제4 커패시터(205)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제4 커패시터(205)는 일단이 제2 DGS 스위칭부(200)에 접속되고 타단이 접지단에 접속될 수 있다. 여기서 접지단은 예를 들어, 앞서 설명한 접지면인 제2 도전체(도 2의 130)일 수 있다. 이 때, 보조 기능부(300)는 제2 DGS 스위칭부(200)와 제4 커패시터(205)를 포함할 수 있다.

한편, 제4 커패시터(205)는 도 10에 도시된 바와 같이 병렬로 더 접속될 수 있다. 이럴 경우, 스위치의 삽입 손실 특성이 더 향상될 수 있다. 비록 도 10에는 제4 커패시터(205)가 병렬로 2개 접속된 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 필요에 따라 각 제4 커패시터(205)는 더 많은 개수의 커패시터가 병렬로 접속될 수 있다.

다음 도 11을 참조하면, SPST 고주파 스위치는 제1 마이크로스트립 전송선로(210)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 마이크로스트립 전송선로(210)는 일단이 제2 DGS 스위칭부(200)에 접속되고 타단이 접지단에 접속될 수 있다. 마찬가지로 여기서 접지단은 예를 들어, 앞서 설명한 접지면인 제2 도전체(도 2의 130)일 수 있다. 이 때, 보조 기능부(300)는 제2 DGS 스위칭부(200)와 제1 마이크로스트립 전송선로(210)를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치의 동작은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 동작과 동일할 수 있다.

다음 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다. 여기서는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시예 및 다양한 그 변형 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치를 설명하면서 설명한 내용과 동일한 부분에 대해서는 그 중복 설명을 생략한다. 따라서, 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 보조 기능부(300)는 제2 다이오드(220)를 포함할 수 있다.

구체적으로 제2 다이오드(220)는 일단이 제1 신호경로(1)에 접속되고, 타단이 접지단에 접속될 수 있다. 보다 구체적으로 제2 다이오드(220)는 에노드(anode) 단이 접지단에 접속되고, 케소드(cathode) 단이 제1 신호경로(1)에 접속될 수 있다. 이 때, 접지단은 예를 들어, 앞서 설명한 접지면인 제2 도전체(도 2의 130)일 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 경우, 제1 DGS 스위칭부(100)의 다이오드가 온되고, 제2 다이오드(220)가 오프되면, 제1 포트(10)로부터 제공된 신호를 제2 포트(20)에, 또는 제2 포트(20)로부터 제공된 신호를 제1 포트(10)에 손실 없이 효과적으로 전달할 수 있다.

한편, 제1 DGS 스위칭부(100)의 다이오드가 오프되고, 제2 다이오드(220)가 온되면, 제1 포트(10)로부터 제공된 신호는 차단되어 제2 포트(20)에 전달되지 않으며, 제2 포트(20)로부터 제공된 신호는 차단되어 제1 포트(10)에 전달되지 않을 수 있다.

다음 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 보조 기능부(300)는 제2 마이크로스트립 전송선로(230) 및 제2 다이오드(220)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 마이크로스트립 전송선로(230)는 일단이 제1 신호경로(1)에 접속되고 타단이 제2 다이오드(220)에 접속되며, 제2 다이오드는 일단이 제2 마이크로스트립 전송선로(230)에 접속되고, 타단이 접지단에 접속될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 마이크로스트립 전송선로(230)는 일단이 제1 신호경로(1)에 접속되고 타단이 제2 다이오드(220)의 에노드 단에 접속되며, 제2 다이오드(220)의 캐소드 단은 접지단에 접속될 수 있다. 이 때, 마찬가지로 접지단은 예를 들어, 앞서 설명한 접지면인 제2 도전체(도 2의 130)일 수 있다.

이러한 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 동작은 앞서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치의 동작과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

다음 도 14를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다.

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 경우 제3 DGS 스위칭부(400)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제3 DGS 스위칭부(400)는 도 14에 도시된 바와 같이 제1 신호경로(1)에 직렬로 접속될 수 있다. 이 때, 제3 DGS 스위칭부(400)는 앞서 설명한 제1 DGS 스위칭부(100) 및 제2 DGS 스위칭부(200)의 다양한 변형 실시예에 따라 다양한 형상으로 형성이 가능하다. 이에 대한 중복된 설명 역시 생략하도록 한다.

이처럼 제1 신호경로(1)에 직렬로 접속된 제3 DGS 스위칭부(400)를 더 포함할 경우, 제1 DGS 스위칭부(100) 및 제2 DGS 스위칭부(200)만 접속될 경우에 비해 보다 차단특성을 향상 시킬 수 있다.

다음 도 15 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도들이다.

먼저, 도 15를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 제1 신호경로(1)는 제1 포트(10)와 제2 포트(20) 사이에 형성된 3/4 λ 전송선로를 포함할 수 있고, 보조 기능부(300)는 제1 포트(10)와 제2 포트(20) 사이에 형성된 1/4 λ 전송선로를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 DGS 스위칭부(100)는 제1 신호경로(1)에 도 15에 도시된 바와 같이 직렬로 접속될 수도 있다.

한편, 제1 DGS 스위칭부(100)는 제1 신호경로(1)에 션트 접속될 수도 있다. 도 16 및 도 17을 참조하면, 제1 DGS 스위칭부(100)가 제1 신호경로(1)인 3/4 λ 전송선로에 션트 접속된 실시예들이 도시되어 있다.

이 경우, 제1 DGS 스위칭부(100)가 온되면, 제1 신호경로(1)와 보조 기능부(300)가 환형 공진기(ring resonator)로 동작하여 제1 포트(10)로부터 제2 포트(20)에, 또는 제2 포트(20)로부터 제1 포트(10)에 전달되는 신호가 차단될 수 있다. 반대로, 제1 DGS 스위칭부(100)가 오프되면, 제1 신호경로(1)인 3/4 λ 전송선로는 높은 임피던스를 갖게 되어, 보조 기능부(300)인 1/4 λ 전송선로를 통해, 제1 포트(10)로부터 제2 포트(20)에, 또는 제2 포트(20)로부터 제1 포트(10)에 신호가 손실 없이 전달될 수 있다.

다음 도 18을 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치에 대해 설명한다.

도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 회로도이다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치의 제1 DGS 스위칭부(100)는 제1 신호경로(1)에 션트 접속될 수 있다. 한편, 보조 기능부(300)인 제2 DGS 스위칭부(200)도 제1 신호경로(1)에 션트 접속될 수 있다.

이 경우, 제1 DGS 스위칭부(100) 및 제2 DGS 스위칭부(200)가 모두 오프되면 제1 포트(10)로부터 제2 포트(20)에, 또는 제2 포트(20)로부터 제1 포트(10)에 신호가 손실 없이 전달될 수 있다. 반대로, 제1 DGS 스위칭부(100) 및 제2 DGS 스위칭부(200)가 모두 온되면 제1 포트(10)로부터 제2 포트(20)에, 또는 제2 포트(20)로부터 제1 포트(10)에 전달되는 신호가 차단될 수 있다.

이와 같이 제1 DGS 스위칭부(100)와 제2 DGS 스위칭부(200)를 제1 신호경로(1)에 모두 션트 접속할 경우, 더 높은 차단 특성을 보이게 되며, 보다 넓은 대역폭(bandwidth)를 얻을 수 있다.

다음 도 19 및 도 20을 참조하여, 본 발명의 일 실시예 및 그 변형 실시예에 따른 SPDT(Single Pole Dual Throw) 고주파 스위치에 대해 설명한다.

먼저 도 19를 참조하면, SPDT 고주파 스위치는 앞서 설명한 제1 SPST 고주파 스위치 및 제2 SPST 고주파 스위치를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 SPST 고주파 스위치는 제1 포트(10)와 제2 포트(20) 사이의 제1 신호경로(1)에 접속될 수 있고, 제2 SPST 고주파 스위치는 제1 포트(10)와 제3 포트(30) 사이의 제2 신호경로(2)에 접속될 수 있다.

여기서 제1 포트(10)는 예를 들어 안테나에 접속될 수 있고, 제2 포트(20)는 예를 들어 송신단(Tx)에 접속될 수 있으며, 제3 포트(30)는 수신단(Rx)에 접속될 수 있다. 이 경우, 신호 송신 시에는 제1 SPST 고주파 스위치가 온되고, 제2 SPST 고주파 스위치가 오프되어 송신단으로부터의 송신신호를 제1 신호경로(1)를 통해 안테나에 제공하게 되고, 이러한 송신신호는 제2 SPST 고주파 스위치가 오프되어 있으므로 수신단에는 제공되지 않고 차단(isolation) 될 수 있다.

반대로, 신호 수신 시에는 제2 SPST 고주파 스위치가 온되고, 제1 SPST 고주파 스위치가 오프되어 안테나로부터의 수신신호를 제2 신호경로(2)를 통해 수신단에 제공하게 되고, 이러한 수신신호는 제1 SPST 고주파 스위치가 오프되어 있으므로 송신단에는 제공되지 않고 차단(isolation) 될 수 있다.

앞서 설명한 예에서는 제2 포트(20)가 송신단에 접속되고, 제3 포트(30)는 수신단에 접속된 것을 예시하였으나, 이와 반대도 얼마든지 가능하다. 다만, 이 경우 신호 송/수신 시의 제1 및 제2 SPST 고주파 스위치의 동작은 반대가 된다.

한편, 제1 포트(10)는 예를 들어 안테나에 접속되되, 제2 포트(20)는 예를 들어 제1 송신단에 접속될 수 있으며, 제3 포트(30)는 제2 송신단에 접속될 수도 있다. 이 경우 제1 대역을 갖는 제1 송신신호를 송신할 때는 제1 SPST 고주파 스위치가 온되고, 제2 SPST 고주파 스위치가 오프되어 제1 대역을 갖는 제1 송신신호를 안테나를 통해 송신할 수 있으며, 제2 대역을 갖는 제2 송신신호를 송신할 때는 제2 SPST 고주파 스위치가 온되고, 제1 SPST 고주파 스위치가 오프되어 제2 대역을 갖는 제2 송신신호를 안테나를 통해 송신할 수도 있다. 제2 포트(20)와 제3 포트(30)가 각각 제1 수신단과 제2 수신단에 각각 연결된 경우도 동일한 작동을 할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 SPDT 고주파 스위치의 경우, 높은 차단(isolation), 낮은 전송손실(insertion loss) 특성이 요구되는 통신 시스템에서 다양한 용도로 사용이 가능하다.

한편, 도 19에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 SPST 고주파 스위치 및 제2 SPST 고주파 스위치가 접속된 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 제1 SPST 고주파 스위치 및 제2 SPST 고주파 스위치로는 앞서 설명한 다양한 실시예들에 따른 모든 SPST 고주파 스위치가 채용될 수 있다.

도 20을 참조하면, 제1 신호경로(1)에 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치가 접속되고, 제2 신호경로(2)에 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치가 접속된, 본 발명의 제1 실시예의 변형 실시예에 따른 SPDT 고주파 스위치가 도시되어 있다. 이처럼, 본 발명의 SPDT 고주파 스위치의 경우, 제1 신호경로(1) 및 제2 신호경로(2)에 앞서 설명한 다양한 실시예들에 따른 모든 SPST 고주파 스위치가 접속될 수 있다.

다음 도 21을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 SPDT 고주파 스위치에 대해 설명한다.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SPDT 고주파 스위치의 회로도이다.

도 21을 참조하면, SPDT 고주파 스위치는 제1 신호경로(1), 제2 신호경로(2), 써큘레이터(500) 및 앞서 설명한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치를 포함할 수 있다.

제1 신호경로(1)는 제1 포트(10)와 제2 포트(20) 사이의 신호경로일 수 있고, 제2 신호경로(2)는 제1 포트(10)와 제3 포트(30) 사이의 신호경로일 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 신호경로(1)에는 SPST 고주파 스위치가 접속될 수 있다. 비록 도 21에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SPST 고주파 스위치가 접속된 것이 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, SPST 고주파 스위치는 앞서 설명한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치 중 어느 하나가 될 수 있다.

써큘레이터(500)는 제1 내지 제3 포트(10~30)에 모두 접속 될 수 있다. 이 경우, 제1 신호경로(1)는 써큘레이터(500) 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치가 스위치 역할을 수행하게 되며, 제2 신호경로(2)는 써큘레이터(500)가 스위치 역할을 수행할 수 있다. 비록 도 21에는 제2 신호경로(2)에 앞서 설명한 SPST 스위치가 접속되지 않은 것이 도시되어 있으나, 필요에 따라 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 SPST 고주파 스위치가 접속될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 제1 신호경로 2: 제2 신호경로
10: 제1 포트 20: 제2 포트
30: 제3 포트 100: 제1 DGS 스위칭부
110: 제1 도전체 120: 유전체
130: 제2 도전체 140: 결함 접지 구조
141: 제1 식각부 142: 제2 식각부
143: 제3 식각부 144: 제4 식각부
150: 제1 다이오드 160: 제1 커패시터
170: 제2 커패시터 180: 제3 커패시터
200: 제2 DGS 스위칭부 205: 제4 커패시터
210: 제1 마이크로스트립 전송선로 220: 제2 다이오드
230: 제2 마이크로스트립 전송선로 300: 보조 기능부
400: 제3 DGS 스위칭부 500: 써큘레이터

Claims (24)

1. 제1 포트와 제2 포트 사이의 신호경로에 접속된 제1 DGS 스위칭부; 및
   상기 신호경로에 접속된 보조 기능부를 포함하되,
   상기 제1 DGS 스위칭부는
   유전체와,
   상기 유전체의 일면에 형성되고, 상기 신호경로에 접속된 제1 도전체와
   상기 유전체의 타면에 형성되고, 내부에 결함 접지 구조(DGS; Defected Ground Structure)가 형성된 제2 도전체와,
   상기 제2 도전체의 타면에 형성되고, 상기 제2 도전체와 접속된 제1 다이오드를 포함하는 SPST 고주파 스위치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 도전체는 제1 마이크로스트립(microstrip) 전송선로를 포함하고,
   상기 제2 도전체는 접지면을 포함하는 SPST 고주파 스위치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2 도전체의 타면에 형성되고, 상기 제2 도전체와 접속된 적어도 하나 이상의 제1 커패시터를 더 포함하는 SPST 고주파 스위치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 결함 접지 구조는 제1 식각부와, 제2 식각부와, 상기 제1 식각부와 상기 제2 식각부 사이에 형성되되 상기 제1 및 제2 식각부보다 작은 면적을 갖는 제3 식각부를 포함하고,
   상기 제1 다이오드는 상기 제3 식각부 상에 형성된 SPST 고주파 스위치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1 식각부와 상기 제2 식각부의 형상은 서로 동일한 SPST 고주파 스위치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 식각부의 형상은 사각형 형상인 SPST 고주파 스위치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 식각부의 형상은 포크 형상인 SPST 고주파 스위치.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 식각부의 형상은 나선 형상인 SPST 고주파 스위치.
9. 제 4항에 있어서,
   상기 제2 도전체와 연결된 적어도 하나 이상의 제2 커패시터와 적어도 하나 이상의 제3 커패시터를 더 포함하고,
   상기 결함 접지 구조는 상기 제1 및 제2 식각부 사이에 형성되되 상기 제1 및 제2 식각부보다 작은 면적을 갖는 제4 식각부를 더 포함하고,
   상기 각각의 제2 및 제3 커패시터는 상기 제4 식각부 상에 형성된 SPST 고주파 스위치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 DGS 스위칭부는 상기 신호경로에 직렬 접속되고,
    상기 보조 기능부는 상기 신호경로에 션트 접속된 제2 DGS 스위칭부를 포함하는 SPST 고주파 스위치.
11. 제 10항에 있어서,
    일단이 상기 제2 DGS 스위칭부에 접속되고, 타단이 접지단에 접속된 적어도 하나 이상의 제4 커패시터를 더 포함하는 SPST 고주파 스위치.
12. 제 10항에 있어서,
    일단이 상기 제2 DGS 스위칭부에 접속되고, 타단이 접지단에 접속된 제2 마이크로스트립 전송선로를 더 포함하는 SPST 고주파 스위치.
13. 제 10항에 있어서,
    상기 신호경로에 직렬 접속된 제3 DGS 스위칭부를 더 포함하는 SPST 고주파 스위치.
14. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 DGS 스위칭부는 상기 신호경로에 직렬 접속되고,
    상기 보조 기능부는 제2 다이오드를 포함하되, 상기 제2 다이오드는 일단이 상기 신호경로에 접속되고, 타단이 접지단 접속된 SPST 고주파 스위치.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 다이오드의 에노드 단은 상기 접지단에 접속되고, 캐소드 단은 상기 신호경로에 접속되는 SPST 고주파 스위치.
16. 제 14항에 있어서,
    일단이 신호경로에 접속되고 타단이 상기 제2 다이오드에 연결된 제3 마이크로스트립 전송선로를 더 포함하되,
    상기 제2 다이오드의 에노드 단은 상기 제3 마이크로스트립 전송선로에 접속되고, 캐소드 단은 상기 접지단에 접속되는 SPST 고주파 스위치.
17. 제 1항에 있어서,
    상기 신호경로는 제1 포트와 제2 포트 사이에 형성된 3/4 λ 전송선로를 포함하고,
    상기 보조 기능부는 양단이 상기 신호경로에 접속된 1/4 λ 전송선로를 포함하고,
    상기 제1 DGS 스위칭부는 상기 신호경로에 직렬 접속되거나 션트 접속된 SPST 고주파 스위치.
18. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 DGS 스위칭부는 상기 신호경로에 션트 접속되고,
    상기 보조 기능부는 상기 신호경로에 션트 접속된 제2 DGS 스위칭부를 포함하는 SPST 고주파 스위치.
19. 제1 포트와 제2 포트 사이의 제1 신호경로에 접속된 제1 SPST 고주파 스위치; 및
    상기 제1 포트와 제3 포트 사이의 제2 신호경로에 접속된 제2 SPST 고주파 스위치를 포함하되,
    상기 제1 SPST 고주파 스위치는 제1 유전체와, 상기 제1 유전체의 일면에 형성되고, 상기 제1 신호경로에 접속된 제1 도전체와, 상기 제1 유전체의 타면에 형성되고, 내부에 결함 접지 구조가 형성된 제2 도전체와, 상기 제2 도전체의 타면에 형성되고, 상기 제2 도전체와 접속된 제1 다이오드를 포함하고,
    상기 제2 SPST 고주파 스위치는 제2 유전체와, 상기 제2 유전체의 일면에 형성되고, 상기 제2 신호경로와 접속된 제3 도전체와, 상기 제2 유전체의 타면에 형성되고, 내부에 결함 접지 구조가 형성된 제4 도전체와, 상기 제4 도전체의 타면에 형성되고, 상기 제4 도전체와 접속된 제2 다이오드를 포함하는 SPDT 고주파 스위치.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 포트는 안테나에 접속되고, 상기 제2 포트는 송신단과 수신단 중 어느 하나에 접속되며, 상기 제3 포트는 상기 송신단과 수신단 중 다른 하나에 접속되는 SPDT 고주파 스위치.
21. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 포트는 안테나에 접속되고, 상기 제2 및 제3 포트는 제1 및 제2 송신단에 각각 접속되거나, 제1 및 제2 수신단에 각각 접속되는 SPDT 고주파 스위치.
22. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 SPST 고주파 스위치는 상기 제1 신호경로에 션트 접속된 제1 보조 기능부를 더 포함하고,
    상기 제2 SPST 고주파 스위치는 상기 제2 신호경로에 션트 접속된 제2 보조 기능부를 더 포함하고,
    상기 제1 보조 기능부는 제1 DGS 스위칭부 또는 제3 다이오드 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 제2 보조 기능부는 제2 DGS 스위칭부 또는 제4 다이오드 중 어느 하나를 포함하는 SPDT 고주파 스위치.
23. 제 22항에 있어서,
    상기 제1 SPST 고주파 스위치는 상기 제1 신호경로에 직렬 접속된 제3 DGS 스위칭부를 더 포함하고,
    상기 제2 SPST 고주파 스위치는 상기 제2 신호경로에 직렬 접속된 제4 DGS 스위칭부를 더 포함하는 SPDT 고주파 스위치.
24. 제1 포트와 제2 포트 사이의 제1 신호경로;
    상기 제1 포트와 제3 포트 사이의 제2 신호경로;
    상기 제1 신호경로에 접속된 상기 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 SPST 고주파 스위치; 및
    상기 제1 내지 제3 포트에 접속된 써큘레이터를 포함하는 SPDT 고주파 스위치.

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