KR20140101769A - 전기적으로 병렬로 커플링된 2-포트 공진기들 - Google Patents
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Abstract
광대역 필터 설계들을 위한 시스템들 및 방법은, 전기적으로 병렬로 커플링된 2-포트 압전 공진기들을 포함한다. 공진 회로는, 제 1 배열로 형성된 제 1 압전 공진기, 및 제 2 배열로 형성된 제 2 압전 공진기를 포함하여, 제 1 압전 공진기 및 제 2 압전 공진기의 출력들이 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 갖는다. 제 1 압전 공진기 및 제 2 압전 공진기는 전기적으로 병렬로 커플링된다. 제 1 압전 공진기 및 제 2 압전 공진기는, 압전 공진기들의 측면 치수들에 의해 개별적으로 제어되는 상이한 공진 주파수들을 갖는다.
Description
개시된 실시예들은, 공진기들을 이용하는 광대역 필터들에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 예시적인 실시예들은 전기적으로 병렬로 커플링된 2-포트 압전 공진기들을 포함하는 광대역 필터 설계들에 관한 것이다.
기계 에너지를 전기 에너지로, 또는 그 반대로 변환하기 위한 압전 공진기들은 당업계에 알려져 있다. 기계 에너지는, 압전 재료, 예를 들어, AlN, ZnO, PZT, 등에서 진동들의 형태로 드러날 수 있다. 진동들은, 원하는 주파수의 전기 신호들로 전환(translate)될 수 있다. 압전 공진기들은 다양한 애플리케이션들을 발견한다. 예를 들어, 공진기들은 집적 회로들에서 클록 펄스들을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 압전 공진기들은 또한 원하는 주파수의 신호들을 선택적으로 필터링하기 위한 필터들에서의 사용을 위해 구성될 수 있다.
광대역 필터들은, 모든 다른 주파수들을 거절하면서, 원하는 범위/대역의 주파수들이 그 필터를 통과하도록 선택적으로 허용하기 위해 흔히 이용된다. 이에 따라, 광대역 신호의 주파수 응답은, 허용가능한 주파수들의 범위/대역에 대해서는 하이/on 상태로 그리고 나머지 주파수들에 대해서는 로우/off상태로 특징화된다. 필터가 균일한 증폭 및 최소의 왜곡을 갖는 허용가능한 주파수들의 이러한 대역을 효과적으로 통과할 수 있도록, 주파수 응답은 허용가능한 주파수들의 대역에 대해 평활한 직선인 것이 바람직하다.
단일 압전 공진기의 주파수 응답에 대해, 급격한 피크(sharp peak)가 공진기의 특정 공진 주파수에서 발생한다. 도 1을 참조하여, 단일 압전 공진기의 주파수 응답이 예시된다. 도시된 바와 같이, 주파수 응답은, 900 MHz의 공진 주파수에 이웃하는 주파수들에 대해서 약해진다. 따라서, 일반적으로, 고립 상태의 단일 압전 공진기 만이, 대응하는 공진 주파수를 통과시키는데 있어서 이상적으로 적합할 수 있다.
광대역 필터 설계들의 품질을 평가하기 위해, 특정 파라미터들이 당업계에서 흔히 이용된다. 전기기계 결합 계수(kt 2)는 압전 공진기들에서 기계 에너지와 전기 에너지 사이의 에너지 변환 계수의 수치적 측정을 표현하는데 이용되는 파라미터이다. 다른 파라미터인 품질 팩터(Q)가 자신의 공진 주파수에 대해 공진기의 대역폭을 특징화하는데 이용된다. 일반적으로, 더 높은 Q는 더 낮은 레이트의 에너지 손실을 나타낸다. 즉, 높은 Q 공진기들은 공진 주파수 주변의 높은 진폭들 및 더 많은 안정성을 디스플레이한다.
광대역 필터들에 대한 종래의 설계들은, 벌크 음향파(BAW; bulk acoustic wave) 공진기들을 포함할 수 있다. BAW 필터들은 공진 주파수들이 상이한 둘 또는 그 초과의 압전 BAW 공진기들을 커플링함으로써 형성될 수 있어서, 평평한 그리고 넓은 통과 대역이, 몇몇 공진 모드들, 예를 들어, 필름 벌크 음향파 공진기(FBAR; film bulk acoustic wave resonator)들의 공진 모드들에 대해 큰 값의 전기기계 결합 계수(kt 2)를 활용함으로써 형성될 수 있다. 당업계에 알려진 것과 같은 래더 필터(ladder filter) 토폴로지는, BAW 필터들의 이러한 종래 설계들에 대해 흔히 이용된다. 이러한 토폴로지들에서, 큰 kt 2의 특성은, 광대역 필터들의 설계를 작은 수의 공진 모드들로 제한하여, 이에 따라 동작 주파수의 범위를 제한하는 것이다. 단일 칩 상에서 다수의 동작 주파수들을 실현하기 위해, 압전 컨투어-모드 공진기들이 연구되었지만, 이러한 설계들은 작은 kt 2의 특성들로 제한된다. 그러나, 특정 공진기 기술에 대해 작은 kt 2를 나타내는 광대역 필터들에 대한 필터 토폴로지들 또는 BAW 공진기들에 대해 어떠한 알려진 설계들도 존재하지 않는다.
또한, 공진기들은 생성된 전기 펄스들의 방향에 대해 유도된 발진들의 방향에 기초하여 또한 특징화된다. 이제 도 2를 참조하면, "d31" 공진 모드의 종래의 압전 공진기인 압전 공진기(200)가 예시된다. d31 공진 모드는, 수직(Z) 방향에서 인가된 전기 신호가 측면(X) 방향에서 신호 생성에 이용되는 압전 공진기(200)의 공진 발진들을 초래하는, 압전 공진기(200)의 여기 모드를 지칭한다. d31 모드에서의 공진 주파수는, 측면 방향에서 압전 공진기(200)의 치수 "W"에 의해 지배된다. 이에 대응하여, 횡방향 압전 계수 또는 d31 계수는 공진기의 측면 치수 W에 관련된 주파수 응답 특성들의 측정치이다.
도 2에서 압전 공진기(200)에 대해 또한 설명된 제 2 공진 모드는, "d33" 공진 모드이다. d33 공진 모드는 여기(excitation) 모드를 지칭하며, 여기서는 수직(Z) 방향으로 인가되는 전기 신호가 동일한 방향, 즉, 수직(Z) 방향에서 공진하는 진동들을 초래한다. 이에 따라, d33 모드에서의 공진 주파수는, 압전 공진기(200)의 수직 차원 "T"에 의해 지배된다. 이에 따라, d33 계수는 공진기의 수직 차원 T에 관련된 주파수 응답 특성들의 측정치이다.
d31 모드에서 AlN과 같은 재료들을 활용하는 종래 기술의 단일 압전 공진기들에 대해, 횡방향 압전 계수 d31는 불량하고(poor), 보통은 대응하는 d33 계수의 값의 1/3 정도이다. 이에 따라, AlN을 이용하는 횡방향 진동들을 갖는 압전 공진기들은, 불량한 전기기계 결합 계수 kt 2를 나타낸다. 따라서, d31 모드 공진기들은, 낮은 운동 저항 및 낮은 필터 삽입 손실로 유도하는, 높은 품질 팩터 Q와 같은 특징들에도 불구하고, 광대역 필터 애플리케이션들에는 이상적으로 적합하지 않다. 그러나, d33 모드 공진기들이 제조 당 또는 웨이퍼 당 단일 동작 주파수를 갖는 것으로 제한되기 때문에, d33 모드 공진기들도 또한 이상적이지 않다.
앞서 설명된 것과 같은 AlN과는 대조적으로, d31 모드에서 ZnO 및 PZT와 같은 재료들을 활용하는 종래 기술의 단일 압전 공진기들에 대해, 개선된 횡방향 압전 계수 d31 및 전기기계 결합 계수 kt 2가 관찰된다. 따라서, ZnO 및 PZT와 같은 재료들이 광대역 필터 애플리케이션들에 더 적합할 수 있다. 그러나, ZnO 및 PZT로 형성된 공진기들은 낮은 품질 팩터 Q를 디스플레이하고, 이에 대응하여, 높은 운동 저항 및 높은 필터 삽입 손실을 디스플레이한다.
다른 알려진 공진기 설계는 압전-온-기판 구성들을 포함한다. AlN, ZnO, 및 PZT와 같은 압전 재료들은, Si 및 다이아몬드와 같은 비-압전 기판들 상에 형성된다. 압전-온-기판 구성들에서, 압전 공진기의 보디는 비-압전 기판의 대부분이다. 이에 따라, 효과적인 전기기계 결합 계수 kt 2는 매우 낮고, 이에 따라, 광대역 필터 애플리케이션들에 대해서는 알맞지 않다.
또 다른 알려진 공진기 설계는, 예를 들어, 본원에 인용에 의해 통합된 P. D. Bradley, 외, IUS 2002에 개시된 것과 같이, AlN, ZnO, 및 PZT와 같은 재료들로 형성된 필름 벌크 음향파 공진기(FBAR)들을 포함한다. 필름 벌크 음향파 공진기들의 문제점들은: 공진 주파수가 압전 필름의 두께에 의해 결정되어, 웨이퍼 당(칩 당) 단일 필터 공진 주파수를 초래한다는 것이다. 이전에 논의된 바와 같이, 상이한 대역들에 대한 광대역 필터들은 상이한 압전 층 두께들을 갖는 다수의 웨이퍼들/제조들을 필요로 한다. 이에 따라, FBAR들은, 단일 칩 상에서 다중-대역/다중-모드 필터들을 요구하는 디바이스들에 적합하게 채용될 수 없다.
이에 따라, 전술한 문제점들을 극복하는 압전 공진기들을 이용하여 광대역 필터 설계들을 위한 필요성이 당업계에 존재한다. 즉, 다수의 동작 주파수들에 걸쳐 구성가능하고, 낮은 kt 2를 디스플레이하고, 평활한 그리고 잘 정의된 통과 대역을 갖는, 단일 칩 상에서의 압전 공진기들을 갖는 광대역 필터들에 대한 필요성이 당업계에 존재한다.
본 발명의 예시적인 실시예들은, 전기적으로 병렬로 커플링된 2-포트 압전 공진기들을 포함하는 광대역 필터 설계들에 대한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
예를 들어, 예시적인 실시예는: 제 1 배열(configuration)로 형성된 제 1 압전 공진기; 및 제 2 배열로 형성된 제 2 압전 공진기 ― 제 2 압전 공진기는 제 1 압전 공진기에 커플링되고, 제 1 및 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ― 를 포함하는 공진 회로에 관한 것이다.
다른 예시적인 실시예는: 제 1 배열의 제 1 압전 공진기를 형성하는 단계; 제 2 배열의 제 2 압전 공진기를 형성하는 단계 ― 제 1 및 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ―; 및 제 1 압전 공진기를 제 2 압전 공진기에 커플링하는 단계를 포함하는, 공진 회로를 형성하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 예시적인 실시예는: 제 1 배열의 제 1 압전 공진기를 형성하기 위한 단계; 제 2 배열의 제 2 압전 공진기를 형성하기 위한 단계 ― 제 1 및 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ―; 및 제 1 압전 공진기를 상기 제 2 압전 공진기에 커플링하기 위한 단계를 포함하는, 공진 회로를 형성하는 방법에 관한 것이다.
다른 예시적인 실시예는: 제 1 배열로 형성된 제 1 공진 수단; 및 제 2 배열로 형성된 제 2 공진 수단 ― 제 2 공진 수단은 제 1 공진 수단에 커플링되고, 제 1 및 제 2 공진 수단들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ― 을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
첨부된 도면들은, 본 발명의 실시예들의 설명을 도와주기 위해 제시되고, 실시예들의 한정이 아닌 설명을 위해 단독으로 제공된다.
도 1은, 단일 압전 공진기의 주파수 응답을 예시한다.
도 2는, 종래의 압전 일-포트 공진기에서 d31 및 d33 공진 모드들을 예시한다.
도 3은, 예시적인 실시예에 따른 멀티-핑거 공진기(300)를 예시한다.
도 4는, 병렬로 커플링된 교번하는 제 1 및 제 2 배열들의 2개 또는 그 초과의 멀티-핑거 2-포트 공진기들을 포함하는 공진 회로(400)를 예시한다.
도 5a는, 도 4의 공진 회로(400)의 효과적인 주파수 응답을 예시한다.
도 5b는, 통과 대역을 평평하게 하기 위해(flatten) 인덕터 매칭을 갖는 공진 회로의 주파수 응답을 예시한다.
도 6은, 병렬로 커플링된 교번하는 제 1 및 제 2 배열들 그리고 인덕터들과 같은 추가적인 회로 엘리먼트들의 2개 또는 그 초과의 멀티-핑거 공진기들을 포함하는 공진 회로(600)를 예시한다.
도 7은, 2개 또는 그 초과의 캐스캐이딩된 공진 회로들을 포함하는 공진 회로(700)를 예시한다.
도 8은, 예시적인 실시예들에 따라 공진 회로를 형성하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 9는, 본 개시물의 실시예가 유리하게 채용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템(900)을 예시한다.
도 1은, 단일 압전 공진기의 주파수 응답을 예시한다.
도 2는, 종래의 압전 일-포트 공진기에서 d31 및 d33 공진 모드들을 예시한다.
도 3은, 예시적인 실시예에 따른 멀티-핑거 공진기(300)를 예시한다.
도 4는, 병렬로 커플링된 교번하는 제 1 및 제 2 배열들의 2개 또는 그 초과의 멀티-핑거 2-포트 공진기들을 포함하는 공진 회로(400)를 예시한다.
도 5a는, 도 4의 공진 회로(400)의 효과적인 주파수 응답을 예시한다.
도 5b는, 통과 대역을 평평하게 하기 위해(flatten) 인덕터 매칭을 갖는 공진 회로의 주파수 응답을 예시한다.
도 6은, 병렬로 커플링된 교번하는 제 1 및 제 2 배열들 그리고 인덕터들과 같은 추가적인 회로 엘리먼트들의 2개 또는 그 초과의 멀티-핑거 공진기들을 포함하는 공진 회로(600)를 예시한다.
도 7은, 2개 또는 그 초과의 캐스캐이딩된 공진 회로들을 포함하는 공진 회로(700)를 예시한다.
도 8은, 예시적인 실시예들에 따라 공진 회로를 형성하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 9는, 본 개시물의 실시예가 유리하게 채용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템(900)을 예시한다.
본 방법의 양상들은 본 발명의 특정 실시예들에 관련된 후술하는 설명 및 관련 도면들에 개시된다. 대안적인 실시예들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 고안될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 잘-알려진 엘리먼트들은 상세하게 설명되지 않을 것이며, 또는 본 발명의 관련 세부사항들을 모호하게 하지 않도록 하기 위해 생략될 것이다.
단어 "예시적인"은 "예, 예시, 또는 예증으로서 기능하는"을 의미하도록 본원에 이용된다. "예시적인"으로서 본원에 설명된 임의의 실시예는, 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 또는 유리한 것으로서 구성되는 것이 필수적인 것은 아니다. 마찬가지로, 용어 "본 발명의 실시예들"은, 본 발명의 모든 실시예들이, 논의된 특징, 이점 또는 동작 모드를 포함하도록 요구하지는 않는다.
본원에 이용된 용어는, 오직 특정한 실시예들을 설명하는 목적을 위한 것이며, 본 발명의 실시예들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본원에 이용된 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명확하게 달리 명시하지 않는 한, 복수 형태들도 또한 포함하는 것으로 의도된다. 용어들 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", "구비하다(includes)" 및/또는 "구비하는(including)"은, 본 명세서에 이용되는 경우, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 또는 그 초과의 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 불가능하게 하는 것은 아니라는 것을 더 이해할 것이다.
게다가, 수많은 실시예들이, 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스의 엘리먼트들에 의해 수행될 액션들의 시퀀스들과 관련하여 설명된다. 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 의해 실행되는 특정 회로들(예컨대, ASIC들(application specific integrated circuits)), 프로그램 명령들, 또는 이 둘의 조합은 본원에 설명된 다양한 액션들을 수행할 수 있다. 추가적으로, 본원에 설명된 액션들의 이러한 시퀀스들은, 실행시에 관련 프로세서로 하여금 본원에 설명된 기능을 수행하게 할 수 있는 대응하는 세트의 컴퓨터 명령들이 저장된 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에 전체적으로 포함되는 것으로 고려될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 양상들은 다수의 상이한 형태들로 포함될 수 있고, 그 모두는 청구된 청구물의 범위 내에 있는 것으로 고려되었다. 또한, 본원에 설명된 실시예들 각각의 경우, 임의의 이러한 실시예들의 대응하는 형태는, 예를 들어, "설명된 액션을 수행 "하도록 구성된 로직"으로서 본원에 설명될 수 있다.
예시적인 실시예들은, 종래 기술의 압전 공진기들에 관련된 앞서 언급된 문제점들을 회피한다. 예시적인 배열들은, 높은 Q, 비교적 낮은 kt 2, 및 평활한 그리고 잘 정의된 통과 대역 주파수 응답의 특성들을 갖는, 측면 공진들을 갖는 압전 공진기들을 이용하는 광대역 필터들을 포함할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 일-포트 멀티-핑거 공진기(300)가 예시된다. 도 2를 참조하여 이전에 설명된 바와 같이, 압전 공진기(200)의 측면 치수 W는, 공진 주파수를 지배한다. 멀티-핑거 공진기(300)는, 302, 304, 306, 및 308과 같은 2개 또는 그 초과의 핑거들 또는 개별적인 압전 공진 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 단일 구조물에 압전 공진 엘리먼트들(302-308)을 집적시킴으로써, 멀티-핑거 공진기(300)의 폭, 그리고 이에 대응하여, 공진 주파수는 조정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 멀티-핑거 공진기(300)는 압전 공진 엘리먼트들(302-308)에 대한 입력 및 접지에 커플링된 상부 및 하부 상에서 교번하는 포트들로 구성될 수 있다. 입력 "in" 단자들 및 접지 "gnd" 단자들은 전기 포트를 형성하기 위해 결합되어, 이에 따라 멀티-핑거 공진기(300)를 일-포트 디바이스를 형성한다. 다른 실시예들에서, 입력 포트들로서 선택된 단자들을, 그리고 출력 포트들로서 선택된 다른 전극들을 구성함으로써, 2-포트 공진기가 구성될 수 있다. 이하의 입력 및 출력 포트들의 구성들과 관련하여 설명된 바와 같이, 멀티-핑거 공진기들의 위상은 적합하게 조정될 수 있다.
상이한 포트 배열들을 갖는 2개 또는 그 초과의 멀티-핑거 2-포트 공진기들이, 광대역 필터 애플리케이션들에 사용하기 위해 병렬로 커플링될 수 있다. 구성들은, 출력 포트들이 서로 위상이 다르지만(즉, 180도 위상차), 입력 포트들은 동일한 단자에 함께 커플링된, 회로 토폴로지들을 포함할 수 있다. 실시예들은, 더 순조로운 효과적인 광대역 주파수 응답을 제공하기 위해, 대체 포트 구성들을 갖는 멀티-핑거 2-포트 공진기들을 포함하는 공진 회로들을 포함할 수 있다. 또한, 인덕터 매칭을 제공하기 위해 인덕터들과 같은 회로 엘리먼트들의 추가는, 광대역 필터 토폴로지들의 주파수 응답의 통과 대역을 평활화할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 2개의 배열들에서의 압전 공진 엘리먼트들을 갖는 공진 회로(400)가 설명될 것이다. 2개의 배열들의 포트들은, 2개의 배열들의 출력들이 동일한 입력에서 180도 위상차를 갖도록, 조정된다. 압전 공진 엘리먼트들은, AlN, ZnO, PZT 및 리튬 니오브산염(LiNbO3)과 같은 압전 재료로 형성될 수 있다. 압전 공진 엘리먼트들은, 공진 회로(400)의 효과적인 전기전자 결합 kt 2이 최대화될 수 있도록, d31 및 d33 공진 모드들을 결합시킴으로써 여기될 수 있다.
도 4를 계속 참조하면, 공진 회로(400)는 병렬로 커플링된 n개의 2-포트 멀티-핑거 공진기들(4021-402n)을 포함한다. n개의 멀티-핑거 공진기들(4021-402n) 각각은 적어도 2개의 2-포트 배열들, 즉, 제 1 배열 및 제 2 배열 중 하나로 형성될 수 있다. 제 1 배열 및 제 2 배열은, 제 1 배열 및 제 2 배열의 출력들이 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 갖도록, 선택될 수 있다. 예시된 실시예에서, 제 1 배열은, 멀티-핑거 공진기의 상부(제 1 상부) 상에 교번하는 입력 및 출력 포트들을 포함하고, 접지에 커플링된 멀티-핑거 공진기의 하부(제 1 하부)를 더 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 홀수-넘버링된 멀티-핑거 공진기(4021)는, 제 1 배열에 속하고, 공진 주파수 f1을 갖는다.
이에 대응하여, 제 2 배열은, 상부(제 2 상부) 상에 입력 포트들 및 하부(제 2 하부) 상에 출력 포트들을 포함할 수 있다. 입력 및 출력 포트들에 대한 접지 연결들은, 개별적으로 입력 및 출력 포트들의 반대측으로부터 유래될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 짝수-넘버링된 멀티-핑거 공진기(4022)는, 제 2 배열에 속하고, 공진 주파수 f2를 갖는다. 당업자는, f1 및 f2가 180도의 위상차를 가질 것으로 인식할 것이다.
다시 도 4를 참조하면, n개의 멀티-핑거 공진기들(4021-402n)은, 피크들 및 밸리들이 공진 회로(400)의 효과적인 주파수 응답에서 정규화될 수 있도록, 교번하는 제 1 및 제 2 배열들과 병렬로 배열될 수 있다. 멀티-핑거 공진기들(4021-402n)의 개별적인 공진 주파수들은, n개의 멀티-핑거 공진기들의 개별적인 폭들 W1-Wn을 제어함으로써 변경될 수 있다. 이에 따라, 도 4에 대해 앞서 설명된 방식으로 구성된 공진 회로(400)는, 도 5a에 도시된 바와 같은 주파수 응답을 갖는 광대역 필터를 생성할 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 주파수 응답은, 주파수들 f1-fn의 범위를 확장하는 통과 대역을 포함한다. 공진 회로(400)는 개선된 주파수 응답 특성들을 가질 수 있지만, 주파수 응답은 작은 피크들 및 밸리들을 여전히 포함할 수 있다.
이에 따라, 예시적인 실시예들은 평활한 주파수 응답을 생성하기 위해 추가적인 회로 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 공진 회로(600)는 추가적인 회로 엘리먼트들, 예를 들어, 인덕터들(602, 604, 606, 및 608)을 포함한다. 공진 회로(600)는 도 5b에 예시된 평활한 통과 대역 주파수 응답을 생성할 수 있다. 주파수 응답에 적절하게 영향을 주기 위해 커패시터들이 또한 포함될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 또 다른 예시적인 실시예가 도시되며, 여기서 공진 회로(400) 또는 공진 회로(600)와 같은 공진 회로들로 형성된 m개의 공진 회로들(7021-702m)이 평활한 주파수 응답 특성들을 갖는 광대역 필터들을 형성하기 위해 캐스캐이딩될 수 있다.
이에 따라, 예시적인 실시예들은 멀티-핑거 공진기들의 어레인지먼트들을 병렬로 포함할 수 있다. 추가적으로, 실시예들은, 멀티-핑거 공진기들이 적어도 2개의 2-포트 배열들 중 하나로 형성될 수 있는 어레인지먼트들을 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 실시예들은, 종래 기술 압전 공진기들과 관련된 문제점들을 회피할 수 있고, 평활하고 잘 정의된 주파수 응답 특성들을 갖는 광대역 필터 애플리케이션들에 이용될 수 있다. 예시적인 실시예들이 낮은 kt 2의 2-포트 공진기들에게 평활한 광대역 필터 응답들을 제공할 수 있으면서, 몇몇 실시예들은 또한 높은 kt 2 및 높은 Q를 갖는 개선된 성능을 나타낼 수 있다.
실시예들은 본원에 개시된 프로세스들, 기능들, 및/또는 알고리즘들을 수행하기 위한 다양한 방법들을 포함하는 것으로 인식될 것이다. 예를 들어, 도 8에 예시된 바와 같이, 실시예는: 제 1 배열로부터 제 1 압전 공진기(예를 들어, 제 1 배열에서 도 4의 멀티-핑거 2-포트 공진기(4021), 여기서, 제 1 하부는 접지에 커플링되고, 제 1 상부는 교번하는 입력 및 출력 포트들에 커플링됨)를 형성하는 단계 - 블록 802 -; 제 2 배열로부터 제 2 압전 공진기를 형성하는 단계 ― 여기서, 제 1 및 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐(예를 들어, 제 2 배열에서 도 4의 멀티-핑거 2-포트 공진기(4022), 여기서, 제 2 하부는 접지 및 출력 포트들에 교번하여 커플링되고, 제 2 상부는 입력 포트들 및 접지에 교번하여 커플링됨) ― 블록 804 -; 및 제 1 압전 공진기를 제 2 압전 공진기에 커플링하는 단계 - 블록 806 - 를 포함하는, 공진기를 형성하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
당업자들은 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 전술한 설명 전반에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광 필드들 또는 광 입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수 있다.
또한, 당업자들은 본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 당업자들은 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시물의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안된다.
본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법들, 시퀀스들 및/또는 알고리즘들은 직접 하드웨어로 구현되거나, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이 둘의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 탈착식 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는, 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록, 프로세서에 커플링된다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예는 공진기를 형성하기 위한 방법을 채용하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 예시된 예시들로 제한되지 않고, 본원에 설명된 기능을 수행하기 위한 임의의 수단들이 본 발명의 실시예들에 포함된다.
도 9는, 본 개시물의 실시예가 유리하게 채용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템(900)을 예시한다. 예시의 목적으로, 도 9는 3개의 원격 유닛들(920, 930, 및 950) 및 2개의 기지국들(940)을 도시한다. 도 9에서, 원격 유닛(920)은, 모바일 전화기로서 도시되고, 원격 유닛(930)은 휴대용 컴퓨터로서 도시되며, 원격 유닛(950)은 무선 로컬 루프 시스템에서의 고정형 위치 원격 유닛으로서 도시된다. 예를 들어, 원격 유닛들은, 모바일 전화기들, 핸드-헬드 PCS(hand-held personal communication systems) 유닛들, 휴대용 데이터 유닛들, 예를 들어, 휴대 정보 단말기들(personal data assistants), GPS 인에이블된 디바이스들, 내비게이션 디바이스들, 셋톱 박스들, 음악 플레이어들, 비디오 플레이어들, 엔터테인먼트 유닛들, 고정형 위치 데이터 유닛들, 예를 들어, 미터 판독 장치, 또는 데이터 또는 컴퓨터 명령들, 또는 이들의 임의의 조합을 저장 또는 리트리브하는 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 도 9가 본 개시물의 교시에 따라 원격 유닛들을 예시하지만, 본 개시물은 이러한 예시적인 예시된 유닛들로 제한되지 않는다. 본 개시물의 실시예들은, 테스트 및 특징화를 위해 메모리 및 온-칩 회로를 포함하는 활성 집적 회로를 포함하는 임의의 디바이스에 적합하게 채용될 수 있다.
이전에 개시된 디바이스들 및 방법들은, 통상적으로 설계되며, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 GDSII 및 GERBER 컴퓨터 파일들로 구성된다. 이러한 파일들은, 결국, 이러한 파일들에 기초하여 디바이스들을 제작하는 제조 업자들에 제공된다. 이러한 결과 제품들은, 이후에 반도체 다이로 절단되고 반도체 칩으로 패키징되는 반도체 웨이퍼들이다. 이러한 칩들은 그후 앞서 설명된 디바이스들에 채용될 수 있다.
이전의 개시물은 본 발명의 예시적인 실시예들을 나타내지만, 다양한 변화들 및 변형들이, 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 본원에서 행해질 수 있다는 것에 주목해야 한다. 본원에 설명된 본 발명의 실시예들에 따라서 방법 청구항들의 기능들, 단계들 및/또는 액션들은 임의의 특정한 순서로 수행될 필요는 없다. 게다가, 본 발명의 엘리먼트들은 단수표현으로 설명되거나 또는 청구될 수 있지만, 단수표현으로의 제한이 명확하게 언급되지 않는 한 복수표현도 고려된다.
Claims (35)
- 공진 회로로서,
제 1 배열(configuration)로 형성된 제 1 압전 공진기; 및
제 2 배열로 형성된 제 2 압전 공진기 ― 상기 제 2 압전 공진기는 상기 제 1 압전 공진기에 커플링되고, 상기 제 1 및 상기 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ― 를 포함하는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 배열은, 접지에 커플링된 제 1 저부 및 교번하는 입력 및 출력 포트들에 커플링된 제 1 상부를 포함하고;
상기 제 2 배열은, 교번하는 입력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 상부 및 교번하는 출력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 저부를 포함하는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링은, 상기 제 1 압전 공진기와 상기 제 2 압전 공진기를 전기적으로 병렬로 커플링하는 것을 포함하는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 상기 제 2 압전 공진기들의 공진 주파수들은, 자신의 개별적인 측면 치수들에 의해 제어되는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 배열 및 상기 제 2 배열의 교번하는 어레인지먼트들에서, 상기 제 1 압전 공진기 및 상기 제 2 압전 공진기와 병렬로 커플링된, 상기 제 1 배열의 하나 또는 그 초과의 압전 공진기들 및 상기 제 2 배열의 하나 또는 그 초과의 압전 공진기들을 더 포함하는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
하나 또는 그 초과의 별도의 공진 회로들과 캐스캐이딩되는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
인덕터들 및/또는 커패시터들을 더 포함하는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 상기 제 2 압전 공진기들은, AlN, ZnO, 리튬 니오브산염(LiNbO3), 및 PZT으로 형성되는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
광대역 필터에 집적되는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 반도체 다이에 집적되는,
공진 회로. - 제 1 항에 있어서,
셋톱 박스, 음악 플레이어, 비디오 플레이어, 엔터테인먼트 유닛, 내비게이션 디바이스, 통신 디바이스, PDA(personal digital assistant), 고정형 위치 데이터 유닛, 및 컴퓨터로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 디바이스에 집적되는,
공진 회로. - 공진 회로를 형성하는 방법으로서,
제 1 배열의 제 1 압전 공진기를 형성하는 단계;
제 2 배열의 제 2 압전 공진기를 형성하는 단계 ― 상기 제 1 및 상기 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ―; 및
상기 제 1 압전 공진기를 상기 제 2 압전 공진기에 커플링하는 단계를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 배열은, 접지에 커플링된 제 1 저부 및 교번하는 입력 및 출력 포트들에 커플링된 제 1 상부를 포함하고;
상기 제 2 배열은, 교번하는 입력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 상부 및 교번하는 출력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 저부를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 압전 공진기와 상기 제 2 압전 공진기를 커플링하는 단계는, 상기 제 1 압전 공진기와 상기 제 2 압전 공진기를 전기적으로 병렬로 커플링하는 단계를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 압전 공진기의 제 1 측면 치수에 의해 상기 제 1 압전 공진기의 공진 주파수를 제어하는 단계, 및 상기 제 2 압전 공진기의 제 2 측면 치수에 의해 상기 제 2 압전 공진기의 공진 주파수를 제어하는 단계를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 배열 및 상기 제 2 배열의 교번하는 어레인지먼트들에서, 상기 제 1 압전 공진기 및 상기 제 2 압전 공진기와 병렬로, 상기 제 1 배열의 하나 또는 그 초과의 압전 공진기들 및 상기 제 2 배열의 하나 또는 그 초과의 압전 공진기들을 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 공진 회로를 하나 또는 그 초과의 별도의 공진 회로들과 캐스캐이딩하는 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 공진 회로에 인덕터들 및/또는 커패시터들을 전기적으로 커플링하는 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
AlN, ZnO, 리튬 니오브산염(LiNbO3), 및 PZT 중 하나로부터 상기 압전 공진기들을 형성하는 단계를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 공진 회로를 광대역 필터에 집적시키는 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 시스템으로서,
제 1 배열로 형성된 제 1 공진 수단; 및
제 2 배열로 형성된 제 2 공진 수단 ― 상기 제 2 공진 수단은 상기 제 1 공진 수단에 커플링되고, 상기 제 1 및 상기 제 2 공진 수단들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ― 을 포함하는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
상기 제 1 배열은, 접지에 커플링된 제 1 저부, 및 교번하는 입력 및 출력 포트들에 커플링된 제 1 상부를 포함하고;
상기 제 2 배열은, 교번하는 입력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 상부, 및 교번하는 출력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 저부를 포함하는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
상기 제 1 및 상기 제 2 공진 수단들의 공진 주파수들은, 상기 제 1 및 상기 제 2 공진 수단들의 개별적인 측면 치수들에 의해 제어되는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
상기 제 1 배열 및 상기 제 2 배열의 교번하는 어레인지먼트들에서 병렬로 커플링된, 하나 또는 그 초과의 제 1 공진 수단들 및 하나 또는 그 초과의 제 2 공진 수단들을 더 포함하는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
하나 또는 그 초과의 공진 회로들과 캐스캐이딩되는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
광대역 필터에 집적되는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
적어도 하나의 반도체 다이에 집적되는,
시스템. - 제 21 항에 있어서,
셋톱 박스, 음악 플레이어, 비디오 플레이어, 엔터테인먼트 유닛, 내비게이션 디바이스, 통신 디바이스, PDA(personal digital assistant), 고정형 위치 데이터 유닛, 및 컴퓨터로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 디바이스에 집적되는,
시스템. - 공진 회로를 형성하는 방법으로서,
제 1 배열의 제 1 압전 공진기를 형성하기 위한 단계;
제 2 배열의 제 2 압전 공진기를 형성하기 위한 단계 ― 상기 제 1 및 상기 제 2 압전 공진기들의 출력들은 동일한 입력에 대해 180도 위상차를 가짐 ―; 및
상기 제 1 압전 공진기를 상기 제 2 압전 공진기에 커플링하기 위한 단계를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 배열은, 접지에 커플링된 제 1 저부, 및 교번하는 입력 및 출력 포트들에 커플링된 제 1 상부를 포함하고;
상기 제 2 배열은, 교번하는 입력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 상부, 및 교번하는 출력 포트들 및 접지에 커플링된 제 2 저부를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 압전 공진기와 상기 제 2 압전 공진기를 커플링하기 위한 단계는, 상기 제 1 압전 공진기와 상기 제 2 압전 공진기를 전기적으로 병렬로 커플링하기 위한 단계를 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 압전 공진기의 제 1 측면 치수에 의해 상기 제 1 압전 공진기의 공진 주파수를 제어하기 위한 단계, 및 상기 제 2 압전 공진기의 제 2 측면 치수에 의해 상기 제 2 압전 공진기의 공진 주파수를 제어하는 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 배열 및 상기 제 2 배열의 교번하는 어레인지먼트들에서, 상기 제 1 압전 공진기 및 상기 제 2 압전 공진기와 병렬로, 상기 제 1 배열의 하나 또는 그 초과의 압전 공진기들 및 상기 제 2 배열의 하나 또는 그 초과의 압전 공진기들을 커플링하기 위한 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 공진 회로를 하나 또는 그 초과의 별도의 공진 회로들과 캐스케이딩하기 위한 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 공진 회로를 상기 광대역 필터에 집적시키기 위한 단계를 더 포함하는,
공진 회로를 형성하는 방법.
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