KR20110121808A - 모바일 ｒｆｉｄ 리더 송수신 시스템 - Google Patents

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KR20110121808A
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185—Edge coupled lines

Abstract

본 발명은 써큘레이터를 대신하여 방향성 결합기(Directional Coupler)를 집적화된 반도체 공정을 이용하여 제작하는 것에 의해 소형화 및 생산 단가를 절감할 수 있는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 구현할 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 초소형 방향성 결합기는 반도체 기판상에 형성된 1차측 전송선; 상기 반도체 기판상에 형성된 2차측 전송선; 및 상기 2차측 전송선과 병렬로 연결된 제2커패시터;를 포함한다.

Description

반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기 및 이를 이용한 모바일 ＲＦＩＤ 리더 송수신 시스템{Compact Directional Coupler by Semiconductor Process and Mobile RFID Reader Transceiver System Using It}
본 발명은 방향성 결합기 및 이를 이용한 모바일 RFID 리더 송수신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기 및 이를 이용한 모바일 RFID 리더 송수신 시스템에 관한 것이다.
RFID는 리더에서 무선 신호가 송출되어 태그에 도달된 뒤 신호가 변조되고 다시 리더로 되돌아 오면 그 신호를 수신 및 해독하여 해당 태그의 정보를 인식하는 시스템이다. 고정형 RFID는 물류, 교통 및 유통 등에 널리 쓰이던 것으로, 방향성을 가진 안테나를 포함한 리더가 한 곳에 고정되어 있고 태그가 그 인식거리 내의 위치를 지나치게 되면 리더가 그 태그의 정보를 얻는 형태를 말한다.
한편, 모바일 RFID는 이러한 RFID 리더의 기능이 소형화, 집적화된 단말기 등에 내장되어 휴대가능한 형태로 된 것을 말한다.
모바일 RFID 리더는 단말기 내부의 공간상 제약 조건으로 인해, 집적화된 단일 칩으로 구현되는 경우가 많고 하나의 안테나를 공유하여 송수신 신호를 처리하는 것이 일반적이다. 기존의 RFID 시스템에서는 송수신단의 안테나를 공유하기 위해 안테나 전단에 써큘레이터를 장착하여 방향성을 가지고 신호를 분배하도록 구현하는 경우가 많았다.
그러나, 써큘레이터는 면적도 크고 각 포트 간의 격리도(Isolation)가 떨어질 뿐 아니라 단가도 고가인 까닭에 소형화된 단말기에 적용이 필요한 모바일 RFID 시스템에는 적합하지 않다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 써큘레이터를 대신하여 방향성 결합기(Directional Coupler)를 집적화된 반도체 공정을 이용하여 제작하는 것에 의해 소형화 및 생산 단가를 절감할 수 있는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 구현하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 1차측 전송선과 2차측 전송선을 나선(Spiral) 형태로 형성하고 각 전송선에 병렬로 커패시터를 형성하는 것에 의해 방향성 결합기의 크기를 줄임과 동시에 결합 계수를 증가시키는 것에도 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 초소형 방향성 결합기는, 반도체 기판상에 형성된 1차측 전송선; 상기 반도체 기판상에 형성된 2차측 전송선; 및 상기 2차측 전송선과 병렬로 연결된 제2커패시터;를 포함한다.
구체적으로 상기 1차측 전송선과 상기 2차측 전송선은 반도체 공정 중 금속배선 공정을 이용하되, 나선 형태로 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 1차측 전송선은 상기 2차측 전송선의 외부를 둘러싸고, 상기 2차측 전송선은 상기 1차측 전송선의 내부를 둘러싸는 형태의 나선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 1차측 전송선과 상기 2차측 전송선의 나선 형태의 감은 수의 비율은 임의로 정해질 수 있으며, 감은 수를 증가시키기 위하여 다수 층의 금속배선 공정을 포함할 수 있다.
아울러 상기 1차측 전송선과 병렬로 연결된 제1커패시터;를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1커패시터의 값이 상기 제2커패시터의 값보다 작은 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 1차측 전송의 양 포트와 접지 사이에 제3커패시터와 제4커패시터를 각각 더 포함할 수 있다.
바람직한 일실시예에 따른 본 발명의 초소형 방향성 결합기는, 상기 2차측 전송의 양 포트 중 어느 하나와 접지 사이에 저항을 더 포함할 수 있으며, 상기 저항은 50옴(Ohm)인 것을 특징으로 한다.
구체적으로 본 발명에 이용될 수 있는 상기 반도체 공정은, 집적 수동 소자(Integrated Passive Device) 공정인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모바일 RFID 리더 송수신 시스템의 바람직한 일실시예에 따르면, 송신 신호를 처리하는 송신단 회로; 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기; 송수신 안테나와 송신단 회로 및 수신단 회로를 연결하는 방향성 결합기; 신호의 송신 및 수신을 위한 송수신 안테나; 수신 신호의 신호 대 잡음비를 높게 유지하면서 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 및 수신 신호를 처리하는 수신단 회로;를 포함한다,
또한, 상기 방향성 결합기와 상기 저잡음 증폭기 사이에 대역통과필터를 더 포함할 수 있으며, 상기 대역통과필터는 표면탄성파(SAW) 필터, BAW(Bulk Acoustic Filter) 또는 세라믹 필터인 것을 특징으로 한다.
구체적으로 본 발명의 모바일 RFID 리더 송수신 시스템은 상기 방향성 결합기와 상기 전력 증폭기 사이에 상기 전력 증폭기의 출력단 정합을 위한 전력 결합기를 더 포함할 수 있으며, 상기 방향성 결합기와 상기 전력 결합기는 반도체 공정에 의해 하나의 칩으로 제작된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체 공정은 집적 수동 소자(Integrated Passive Device) 공정을 이용할 수 있다.
본 발명의 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기에 따르면, 써큘레이터를 대신하여 방향성 결합기(Directional Coupler)를 집적화된 반도체 공정을 이용하여 제작하는 것에 의해 소형화 및 생산 단가를 절감할 수 있는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 1차측 전송선과 2차측 전송선을 나선(Spiral) 형태로 형성하고 각 전송선에 병렬로 커패시터를 형성하는 것에 의해 방향성 결합기의 크기를 줄임과 동시에 결합 계수를 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 써큘레이터를 이용하여 안테나와 송수신단을 연결한 RFID 리더를 나타낸다.
도 2는 평행 구조로 커플링된 두 선로를 이용하여 구현된 일반적인 방향성 결합기를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 회로도의 레이아웃도를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도 및 그 레이아웃도를 각각 나타낸다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도 및 그 레이아웃도를 각각 나타낸다.
도 9 및 도 10은 도 5의 회로도의 또 다른 레이아웃도의 실시예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 나타낸다.
도 13은 대역통과필터가 더 포함된 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 나타낸다.
도 14는 전력 결합기가 더 포함된 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 나타낸다.
도 15와 도 16은 전력 결합기(80)와 방향성 결합기(30)를 하나의 칩으로 집적화한 레이아웃도의 일실시예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기 및 이를 이용한 모바일 RFID 리더 송수신 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
도 1은 종래의 써큘레이터를 이용하여 안테나와 송수신단을 연결한 RFID 리더를 나타낸다.
그러나, 써큘레이터가 소형화된 단말기에 들어가기에는 큰 면적을 차지하게 되고 각 포트 간의 격리도(Isolation)가 떨어지며 단가도 비싸기 때문에 모바일 RFID 시스템에서는 적합하지 않게 된다.
써큘레이터 대신 방향성 결합기(Directional Coupler)를 사용하게 되면 비용면에서 절약이 되고, 각 포트 간의 격리도도 향상시킬 수 있다.
일반적으로 방향성 결합기는 도 2에서처럼 평행 구조로 커플링된 두 선로를 이용하여 구현할 수 있으며, 그 길이는 전기적 길이(Electrical Length)로 봤을 때 λ/4에 해당되는 길이이다. 이것을 실제 PCB(Printed Circuit Board) 상에서 마이크로스트립 선로 형태로 구현하게 되면 상당히 큰 크기를 가지며 모바일 RFID 리더 시스템에 적용하기에는 여전히 적합하지 않다. 세라믹이나 다른 패키지 방식을 이용하여 구현한다고 해도 여전히 그 크기는 크고 제작 비용도 많이 소요된다.
따라서, 본 발명에서는 반도체 공정을 이용한 소형화 및 비용 절감이 가능한 방향성 결합기 및 이를 이용한 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 제안한다.
특히, 반도체 공정 중에 수동 소자만을 집적화하여 성능을 극대화시킨 IPD(Integrated Passive Device) 공정 등을 이용하면 소형화 및 비용 절감 면에 있는 큰 효율을 달성할 수 있을 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도를 도 3에 도시하였다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 초소형 방향성 결합기는 1차측 전송선(31); 2차측 전송선(32); 및 상기 2차측 전송선(32)과 병렬로 연결된 제2커패시터(34);를 포함하는 것이 바람직하다.
도 4에 도 3의 회로도의 레이아웃도를 나타내었다.
도 3과 도 4에 의해 본 발명의 초소형 방향성 결합기의 구성 요소에 대해 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
상기 1차측 전송선(31)으로 신호가 전달되고, 상기 1차측 전송선(31)을 통해 전달된 신호의 일부 전력을 추출하도록 상기 1차측 전송선(31)에 인접하도록 커플링을 위한 전송선으로서 상기 2차측 전송선(32)이 형성될 수 있다. 또한 상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32)은 반도체 기판상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 기판과 상기 1차측 전송선(31) 및 상기 2차측 전송선(32) 사이에는 절연층이 포함될 수 있다.
상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32)은 반도체 공정 중 금속배선 공정(Metal Line Process)을 이용하되, 차지하는 면적 및 길이를 최소화하고 결합 계수를 높이기 위하여 나선 형태로 형성될 수 있다.
즉, 나선 형태의 전송선 변압기 구조를 이용하여 금속배선(Metal Line)이 꺾이는 부분의 빈도 수를 최소화할 수 있다. 또한 전체적인 금속배선의 길이가 일반적인 방향성 결합기의 길이(λ/4)보다 훨씬 작기 때문에, 전송하려는 신호가 금속배선을 타고 이동하는 동안에 발생하는 삽입 손실도 최소화할 수 있다.
상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32)이 서로 평행하면서도 나선 형태로 중첩되어 인접하도록 배치되어 있고, 상기 2차측 전송선(32)의 양 포트 사이에는 병렬로 제2커패시터(34)가 연결된 형태로 배치될 수 있다.
즉, 본 발명에서는 도 4의 레이아웃도로부터 알 수 있는 바와 같이, 나선 형태의 중첩의 일실시예로 상기 1차측 전송선(31)은 상기 2차측 전송선(32)의 외부를 둘러싸고, 상기 2차측 전송선(32)은 상기 1차측 전송선(31)의 내부를 둘러싸는 형태를 이룬다. 또한 상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32)의 나선 형태의 감은 수의 비율은 임의로 정해질 수 있는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 설명하면, 도 4에서처럼 전송선 변압기의 상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32) 사이의 감은 수의 비가 2:2, 즉 상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32)을 따로 떼어내어 보게 되면 각각 2바퀴씩 나선형으로 돌린 형태일 수도 있고, 1:1이 될 수도 있으며, N:N (복수)의 감은 수의 비를 가질 수도 있다.
또한, 상기 1차측 전송선(31)과 상기 2차측 전송선(32)의 나선 형태의 감은 수를 증가시키기 위하여 다수 층의 금속배선 공정을 이용할 수 있다.
도 5 및 도 6에 본 발명의 제2실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도 및 레이아웃도를 각각 나타내었다.
즉, 도 3과 비교하여 상기 1차측 전송선(31)과 병렬로 연결된 제1커패시터(33)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1커패시터(33)의 값은 상기 제2커패시터(34)의 값보다 작은 것을 특징으로 한다.
도 7 및 도 8에 본 발명의 제3실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도 및 레이아웃도를 각각 나타내었다.
즉, 상기 1차측 전송선(31)의 양 포트와 접지 사이에 임피던스 정합을 위해 제3커패시터(35)와 제4커패시터(36)를 각각 더 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10에 도 5의 제2실시예에 따른 회로도의 다양한 레이아웃도의 실시예를 나타내었다.
즉, 도 9는 상기 2차측 전송선(32)의 양 포트의 방향이 상기 1차측 전송선(31)의 양 포트의 방향과 마주보도록 배치된 형태이고, 도 10은 상기 2차측 전송선(32)의 양 포트 사이에 연결된 상기 제2캐패시터(34)를 전송선 변압기 안 쪽에 위치시킨 도 9와는 달리, 전송선 변압기 바깥 쪽에 배치시킨 형태의 레이아웃도이다. 이러한 각 소자의 레이아웃 상의 배치 변경은 도 5와 도 7의 회로도에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다.
일반적인 나선 형태의 인덕터의 경우 송신 경로 상에서 삽입 손실이 매우 클 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 제1커패시터(33), 제2커패시터(34), 제3커패시터(35) 및 제4커패시터(36)등의 다양한 레터럴 커플러(Lateral Coupler, 선로 측면에서 자기적으로 신호가 결합된 결합기) 형태의 전송선 변압기 구조를 추가적으로 적용하여 구조를 단순화시켜 전체적인 크기를 줄이고 삽입 손실도 최소화시킬 수 있는 것이다.
상기 제1커패시터(33), 제2커패시터(34), 제3커패시터(35) 및 제4커패시터(36) 등의 커패시터들은 반도체 공정 중 예를 들면 MIM(Metal Insulator Metal) 커패시터 또는 확산 커패시터를 이용하여 구현될 수 있을 것이다.
도 11에 저항(37)이 더 포함된 본 발명의 제4실시예에 따른 초소형 방향성 결합기의 회로도를 나타내었다.
즉, 상기 2차측 전송선(32) 및 상기 제2커패시터(34)의 양 포트 중 하나의 포트는 상기 제1차측 전송선(31)으로부터 추출된 전력을 전달하고, 다른 하나의 포트와 접지 사이에는 저항을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 도 11과 같이 방향성 결합기의 네 개의 포트 중 하나의 포트에 50Ω 종단 저항을 연결하고 나머지 세 개의 포트를 각각 안테나, 송신단 및 수신단과 연결하게 되면 써큘레이터를 장착한 RFID 시스템과 유사한 기능을 보이게 된다.
상술한 초소형 방향성 결합기를 이용한 모바일 RFID 리더 송수신 시스템의 바람직한 일실시예를 도 12에 나타내었다.
도 12로부터 알 수 있는 바와 같이 바람직한 모바일 RFID 리더 송수신 시스템은 송신 신호를 처리하는 송신단 회로(10); 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(20); 송수신 안테나와 송신단 회로 및 수신단 회로를 연결하는 방향성 결합기(30); 신호의 송신 및 수신을 위한 송수신 안테나(40); 수신 신호의 신호 대 잡음비를 높게 유지하면서 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(50); 및 수신 신호를 처리하는 수신단 회로(60);를 포함할 수 있다.
또한 상기 2차측 전송선(32)의 양 포트 중 어느 하나의 포트와 접지 사이에 위치한 상기 저항(37)은 상기 방향성 결합기(30)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 증폭기(20) 및 상기 저잡음 증폭기(50)의 일실시예로 차동 증폭 회로가 이용될 수 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이 본 발명의 모바일 RFID 리더 송수신 시스템은 상기 방향성 결합기(30)와 상기 저잡음 증폭기(50) 사이에 필터링(Filtering) 특성이 우수한 대역통과필터(70)를 삽입하여 수신 경로 상에서 UHF RFID 대역 이외의 신호들을 제거할 수 있다.
또한, 상기 대역통과필터(70)는 표면탄성파(SAW) 필터, BAW(Bulk Acoustic Filter) 또는 세라믹 필터인 것을 특징으로 한다.
도 14에 상기 방향성 결합기(30)와 상기 전력 증폭기(20) 사이에 상기 전력 증폭기(20)의 출력단 정합을 위한 전력 결합기(80)를 더 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 RFID 리더 송수신 시스템을 나타내었다.
또한, 상기 전력 결합기(80)는 반도체 공정에 의해 상기 방향성 결합기(30)와 하나의 칩으로 제작될 수 있다. 특히, 상기 반도체 공정은 집적 수동 소자(Integrated Passive Device, IPD) 공정을 사용 가능하다.
도 15와 도 16에 상기 전력 결합기(80)와 상기 방향성 결합기(30)를 하나의 칩으로 집적화한 레이아웃도의 일실시예를 나타내었다.
도 15는 상기 전력 증폭기(20)가 한 쌍의 차동 증폭 회로를 포함하는 경우의 일실시예이며, 도 16은 상기 전력 증폭기(20)가 두 쌍의 차동 증폭 회로를 포함하는 경우의 일실시예를 나타낸다. 도 15와 도 16 모두, 상기 방향성 결합기(30)는 도 6의 레이아웃도를 이용하여 예시하였다.
상술한 바와 같은 본 발명의 효과에 대해 하기에 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.
첫 번째로 방향성 결합기를 초소형화할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에 의한 방향성 결합기(30)는 반도체 공정으로 제작될 수 있으며, PCB에서 구현된 일반적인 방향성 결합기보다 훨씬 작은 크기를 가진다. 특히, 나선 형태의 전송선 변압기 구조를 가짐에 따라, 평행한 두 선로 구조의 방향성 결합기보다 더 짧은 길이로 더 높은 자기 결합 계수를 가질 수 있고 정사각형에 가까운 형태를 가질 수 있기 때문에 집적화하기에 훨씬 유리하다.
두 번째로, 삽입 손실을 최소화할 수 있다. 즉, 나선 형태의 인덕터를 다수개 사용하는 방법보다 나선 형태의 전송선 변압기 구조를 이용하는 방법을 이용하여 금속배선이 꺾이는 부분의 빈도 수를 최소화할 수 있고, 전체적인 금속배선의 길이가 일반적인 방향성 결합기의 길이(λ/4)보다 훨씬 작기 때문에, 전송하려는 신호가 금속배선을 타고 이동하는 동안에 발생하는 삽입 손실을 최소화할 수 있다.
세 번째로, 초소형화하면서도 모바일 RFID 리더에서 요구되는 조건을 만족시키는 수준의 격리도(Isolation)와 결합도(Coupling)를 가진다.
네 번째로, 상기 전력 증폭기(20)의 출력단 정합을 위한 상기 전력 결합기(80)와 함께 집적화되어 집적화를 극대화할 수 있으며, 상기 전력 증폭기(20)의 특성을 보완할 수 있다. 즉, 상기 1차측 전송선(31)과 병렬로 위치한 상기 제1캐패시터(33)는 상기 방향성 결합기(30)의 격리도를 향상시키는 동시에, 특정 주파수 성분을 제거하는 노치(Notch) 필터의 역할도 수행한다. 즉, 본 발명에 의한 방향성 결합기(30)가 상기 전력 결합기(80)와 함께 집적화된다면, 상기 전력 증폭기(20)의 출력으로부터 불가피하게 발생되는 특정 하모닉(Harmonic) 성분을 제거하는데 일조할 수 있다.
다섯 번째로, 생산 단가를 절감할 수 있다. 집적화된 공정으로 제작되기 때문에 대량 생산이 용이하며, 면적이 작고 일반적으로 널리 쓰이는 실리콘 집적회로 공정으로 제작이 가능하다. 또한, 네 번째에서 언급했듯이, 본 발명의 방향성 결합기(30)와 다른 구성 요소들이 함께 집적화되면 생산 원가 절감 효과를 극대화할 수 있다.
여섯 번째로, 본 발명의 방향성 결합기(30)와 상기 전력 증폭기(20)가 함께 집적화되면 RFID 리더 시스템 이외에도, 휴대폰 등의 이동통신 단말기의 송신 전력 제어 시스템의 일부로 활용될 수도 있다. 방향성 결합기를 이용하여 전류 증폭기의 출력 신호를 검출하고 다이오드를 통하여 DC 전류로 정류(Rectifying)한 뒤, 비교기를 통해 기준 전압과 비교하는 폐루프(closed-loop) 형태로 송신 전력을 제어하게 되는데, 이 중 상당 부분을 초소형으로 집적화할 수 있게 된다.
10 : 송신단 회로 20 : 전력 증폭기
30 : 방향성 결합기 40 : 송수신 안테나
50 : 저잡음 증폭기 60 : 수신단 회로
70 : 대역통과필터 80 : 전력 결합기
31 : 1차측 전송선 32 : 2차측 전송선
33 : 제1커패시터 34 : 제2커패시터
35 : 제3커패시터 36 : 제4커패시터
37 : 저항

Claims (21)

  1. 방향성 결합기에 있어서,
    반도체 기판상에 형성된 1차측 전송선;
    상기 반도체 기판상에 형성된 2차측 전송선; 및
    상기 2차측 전송선과 병렬로 연결된 제2커패시터;를 포함하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 상기 2차측 전송선은 반도체 공정 중 금속배선 공정을 이용하되, 나선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 1차측 전송선은 상기 2차측 전송선의 외부를 둘러싸고, 상기 2차측 전송선은 상기 1차측 전송선의 내부를 둘러싸는 형태의 나선 형태인 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 상기 2차측 전송선의 나선 형태의 감은 수의 비율은 임의로 정해질 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 상기 2차측 전송선의 나선 형태의 감은 수를 증가시키기 위하여 다수 층의 금속배선 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 병렬로 연결된 제1커패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1커패시터의 값이 상기 제2커패시터의 값보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 병렬로 연결된 제1커패시터의 양 포트와 접지 사이에 제3커패시터와 제4커패시터를 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 2차측 전송선의 양 포트 중 어느 하나와 접지 사이에 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저항은 50옴(Ohm)인 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반도체 공정은,
    집적 수동 소자(Integrated Passive Device) 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 공정을 이용한 초소형 방향성 결합기.
  12. 모바일 RFID 리더 송수신 시스템에 있어서,
    송신 신호를 처리하는 송신단 회로;
    송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기;
    송수신 안테나와 송신단 회로 및 수신단 회로를 연결하는 방향성 결합기;
    신호의 송신 및 수신을 위한 송수신 안테나;
    수신 신호의 신호 대 잡음비를 높게 유지하면서 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 및
    수신 신호를 처리하는 수신단 회로;를 포함하되,
    상기 방향성 결합기는,
    반도체 기판상에 형성된 1차측 전송선;
    상기 반도체 기판상에 형성된 2차측 전송선; 및
    상기 2차측 전송선과 병렬로 연결된 제2커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 상기 2차측 전송선은 반도체 공정 중 금속배선 공정을 이용하되, 상기 1차측 전송선은 상기 2차측 전송선의 외부를 둘러싸고, 상기 2차측 전송선은 상기 1차측 전송선의 내부를 둘러싸는 형태의 나선 형태인 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 2차측 전송선의 양 포트 중 어느 하나와 접지 사이에 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 1차측 전송선과 병렬로 연결된 제1커패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 1차측 전송선의 양 포트와 접지 사이에 제3커패시터와 제4커패시터를 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 방향성 결합기와 상기 저잡음 증폭기 사이에 대역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 대역통과필터는 표면탄성파(SAW) 필터, BAW(Bulk Acoustic Filter) 또는 세라믹 필터인 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 방향성 결합기와 상기 전력 증폭기 사이에 상기 전력 증폭기의 출력단 정합을 위한 전력 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방향성 결합기와 상기 전력 결합기는 반도체 공정에 의해 하나의 칩으로 제작된 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 반도체 공정은,
    집적 수동 소자(Integrated Passive Device) 공정인 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 리더 송수신 시스템.
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