KR20150112891A

KR20150112891A - 슬롯 라인 공진기를 구비한 필터링 회로

Info

Publication number: KR20150112891A
Application number: KR1020150043375A
Authority: KR
Inventors: 알리 루지르; 체탄 조쉬; 쟝-뤽 로베르
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-10-07
Also published as: JP2015192454A; US9666923B2; BR102015006681A2; CN104953207A; EP2924799B1; EP2924799A1; US20150280301A1

Abstract

본 발명은 도전층을 구비하는 제1 표면 및 제2의 평행한 표면을 갖는 유전성 기판 상에 나란히 배열된 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기(r1, r2)를 포함하는 필터링 회로와 관련되며, 상기 적어도 2개의 공진기 각각은 상기 도전층 내에 에칭되고, 복수의 턴을 카운트하는 나선 패턴에 따라 접힌 슬롯 라인(3)을 포함하고, 나선 패턴은 슬롯 라인이 특히 평행하거나 동심인 부분들을 갖게 하는 형상 팩터를 갖는다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 공진기들 각각의 나선 패턴의 적어도 하나의 턴은 적어도 하나의 불연속(10)을 포함하며, 상기 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기의 불연속들은 상기 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기 사이의 전자기 결합을 증가시키는 방식으로 배열된다.

Description

슬롯 라인 공진기를 구비한 필터링 회로{FILTERING CIRCUIT WITH SLOT LINE RESONATORS}

본 발명은 슬롯 라인 공진기를 구비한 필터링 회로에 관한 것으로서, 구체적으로는 전통적인 단층 또는 다층 기판 상에 선택성 필터를 형성하는 데 특히 적합한 소형 필터링 회로에 관한 것이다. 본 발명은 그러한 회로를 포함하는 대역 통과 필터와도 관련되며, 이러한 필터는 무선 또는 이동 통신 장치에 특히 적합하지만, 그에 한정되지는 않는다.

새로운 서비스에 대한 요구의 증가에 따라, 이동 통신을 위해 그리고 홈 네트워크에서 사용되는 장치들은 상이한 주파수들에서 그리고 여러 표준에 따라 동작할 수 있어야 한다. 이 경우, 이러한 상이한 표준들에 대응하는 신호들의 무결성을 유지하기 위해서는 높은 품질 팩터의 공진기들로 구성된 매우 좁은 대역의 필터들을 사용해야 한다.

일반적으로, 그러한 필터들의 구현은 한편으로는 필터의 전기적 성능과 다른 한편으로는 그의 비용 및 크기 사이의 절충을 필요로 한다. 필터의 성능은 통상적으로 사용되는 공진기의 품질 팩터(Q)에 의존한다. 품질 팩터가 더 높을수록 필터의 성능은 더 양호하다. 그러나, 높은 품질 팩터(Q)는 비용이 큰 기술들의 사용을 필요로 하고, 실현된 필터들, 예를 들어 SMD(surface mounted device) 기술은 매우 자주 부피가 크며, 이는 이동 장치들의 요구에 거의 맞지 않는다.

인쇄 회로 기술에서는 마이크로스트립 라인들을 갖는 공진기들이 통상적으로 사용되지만, 최근에는 필터들의 제조를 위해 새로운 슬롯 라인 공진기들이 출현하였다. 이러한 공진기들의 주요 이점은 그들의 품질 팩터(Q) 또는 그들의 공진 주파수를 제어하기 위해 그들 안에 커패시터, 저항기 또는 버랙터와 같은 전자 컴포넌트들을 통합하는 것이 매우 쉽다는 것이다. 그러나, 슬롯 구조들에서의 복사선 손실에 특히 주의해야 한다. 더욱이, 마이크로스트립 또는 공면 라인들과 같은 인쇄 회로들 상의 표준 송신 라인들로부터의 그들의 여기는 그렇게 간단하지 않다.

이러한 나선형 슬롯 라인 공진기들 중 일부는 낮은 비용의 그리고 매우 작은 필터들의 설계를 위해 결합될 수 있다. 그러나, 공진기들의 결합의 조정은 그리 간단하지 않으며, 공진기들의 고도의 결합은 달성하기 어려운데, 그 이유는 공진기들이 물리적인(공진기의 구조의 기하학과 관련된) 그리고 기술적인(제조 공차로 제한되는) 한계를 갖기 때문이다.

본 발명은 전술한 문제들을 고려하여 이루어졌다.

본 발명의 제1 양태는 도전층을 구비하는 제1 표면 및 제2의 평행한 표면을 갖는 유전성 기판 상에 나란히 배열된 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기를 포함하는 필터링 회로를 제공하며, 상기 적어도 2개의 공진기 각각은

- 상기 도전층 내에 에칭되고, 복수의 턴(turn)을 갖는 나선 패턴에 따라 접힌 슬롯 라인 - 상기 나선 패턴은 상기 슬롯 라인이 특히 평행하거나 동심인 부분들을 갖게 하는 형상 팩터를 가짐 -

을 포함하고,

상기 공진기들 각각의 상기 나선 패턴의 적어도 하나의 턴은 적어도 하나의 불연속을 포함하며, 상기 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기의 상기 불연속들은 상기 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기 사이의 전자기 결합을 증가시키는 방식으로 배열된다.

2개의 슬롯 라인 공진기는 각각의 슬롯 라인을 전자기 결합하기 위한 인접 에지들을 가지며, 각각의 슬롯 라인 공진기는 각각의 인접 에지에 결합 부분 그리고 인접 에지 반대편에 적어도 하나의 비결합 부분을 포함한다. 비결합 부분은 인접 에지에 평행하고 그로부터 이격된다. 나선 패턴의 턴의 상기 적어도 하나의 불연속은 슬롯 라인의 상기 비결합 부분에 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 2개의 공진기 사이의 결합은 공진기들의 나선 패턴 내에 불연속들을 생성함으로써 향상될 수 있다.

공진기들 사이의 전자기 결합의 레벨의 향상은 필터의 송신 손실을 줄일 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 상기 필터링 회로는 2개의 슬롯 라인 공진기를 포함하며, 상기 2개의 슬롯 라인 공진기의 상기 나선 패턴들은 특히 동일하고, 상기 나선 패턴들 중 하나는 상기 나선 패턴들 중 다른 하나에 대해 180도만큼 회전된다.

나선 패턴들의 이러한 구성은 2개의 나선 패턴의 인접 부분들에서 높은 레벨의 전기장을 제공할 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 상기 2개의 슬롯 라인 공진기의 상기 나선 패턴들은 상기 전자기 결합을 실현하는 인접 에지들을 가지며, 각각의 나선 패턴은 상기 인접 에지에 연속하는 부분, 소위 결합 부분 및 상기 인접 에지 반대편의 상기 에지에 연속하는 적어도 하나의 다른 부분, 소위 비결합 부분을 포함하고, 상기 나선 패턴의 상기 턴의 상기 적어도 하나의 불연속은 상기 나선 패턴의 상기 비결합 부분에 존재한다.

특정 실시예에 따르면, 상기 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기의 상기 나선 패턴들은 상기 슬롯 라인 공진기들이 여기될 때 상기 결합 부분들 내에 최고 전기장 값들이 존재하도록 배열되며, 상기 결합 부분들 내의 상기 전기장들은 동상이다(동일 방향을 갖는다).

특정 실시예에 따르면, 상기 나선 패턴들의 각각의 턴은 불연속을 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 상기 나선 패턴들의 상기 불연속들은 상기 나선 패턴들의 중심들을 연결하는 축 상에 정렬된다.

특정 실시예에 따르면, 상기 나선 패턴들은 일반적인 직사각 또는 정사각 형상을 갖는다.

특정 실시예에 따르면, 상기 나선 패턴들은 적어도 3개의 턴을 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 입력 및 출력 공진기들의 상기 슬롯 라인에 급전하기 위한 적어도 하나의 급전 구조가 상기 기판 상에 실현된다. 예컨대, 상기 적어도 하나의 급전 구조는 상기 기판의 상기 제2 표면 상에 실현될 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 상기 급전 구조는 상기 기판의 상기 제2 표면 상에 실현되고, 상기 나선 패턴 아래 위치하는 패치(patch)를 포함하며, 상기 패치는 비아(via)에 의해 상기 유전성 기판을 통해 상기 슬롯 라인에 연결된다.

특정 실시예에 따르면, 각각의 슬롯 라인 공진기의 상기 비아는 상기 공진기의 상기 나선 패턴의 상기 중심에 특히 위치한다.

본 발명의 실시예들은 필터링 동안 송신 손실을 줄이도록 결합되고 배열되는 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기를 포함하는 필터링 회로를 제안한다.

본 발명의 실시예들은 공진기들을 너무 근접하게 하지 않고서 공진기들을 나란히 배열하면서 공진기들의 강한 결합의 획득을 가능하게 하여 표준 대량 생산 라인들에서 저가의 기판을 이용하여 필터를 실현할 수 있게 하는 슬롯 라인 공진기들의 배열을 제안한다.

본 발명의 다른 양태는 본 발명의 제1 양태의 임의의 실시예에 따른 적어도 하나의 필터링 장치를 포함하는 대역 통과 필터와 관련된다.

본 발명의 추가 양태는 본 발명의 제1 양태의 임의의 실시예에 따른 적어도 하나의 필터링 장치를 포함하는 전자 장치와 관련된다.

예시적으로 주어지는 첨부 도면들에 도시된 아래의 예들을 읽을 때 이 분야의 기술자들에게 다른 장점들도 떠오를 수 있다.

도 1은 나선 패턴에 따라 접힌 2개의 슬롯 라인 공진기를 포함하는, 종래 기술에 따른 필터링 회로의 간이도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 필터링 회로의 슬롯 라인 공진기의 단면도를 나타내며, 상기 슬롯 라인 필터는 2개의 도전층을 갖는 유전성 기판 상에 실현된다.
도 3은 도 2의 공진기의 기판의 제1 도전층의 도면을 나타낸다.
도 4는 도 2의 공진기의 기판의 제2 도전층의 도면을 나타낸다.
도 5는 도 1의 필터링 회로의 S에서의 응답을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 6은 슬롯 라인 공진기들이 적층된 필터링 회로의 단면도를 나타낸다.
도 7은 종래 기술의 슬롯 라인 공진기들의 나선 패턴의 도면을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 라인 공진기들의 나선 패턴의 도면을 나타내며, 나선 패턴들 각각의 턴들은 불연속을 포함한다.
도 9는 도 8의 패턴을 이용하는 필터링 회로의 S에서의 응답을 도 7의 패턴을 이용하는 필터링 회로의 S에서의 응답과 관련하여 나타내는 그래프를 도시한다.
도 10은 슬롯 라인 공진기들의 패치들 사이의 거리(g)를 나타내는 본 발명에 따른 필터링 회로의 사시도이다.
도 11은 종래 기술의 도 7의 나선 패턴들의 슬롯 라인을 따르는 전기장 강도를 도식적으로 나타낸다.
도 12는 나선 패턴들의 다른 구성을 나타낸다.
도 13은 도 12의 나선 패턴들의 슬롯 라인을 따르는 전기장 강도를 도식적으로 나타낸다.
도 14는 도 13의 패턴을 이용하는 필터링 회로의 S에서의 응답을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 15는 도 8의 나선 패턴들의 슬롯 라인을 따르는 전기장 강도를 도식적으로 나타낸다.
도 16은 도 8의 패턴을 이용하는 필터링 회로의 요소들을 리사이징(resizing)하여 필터의 중심 주파수가 약 5 GHz가 되게 한 후의 필터링 회로의 S에서의 응답을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 라인 공진기들의 나선 패턴의 도면을 나타낸다.
도 18은 도 17의 패턴을 이용하는 필터링 회로의 S에서의 응답을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 라인 공진기들의 나선 패턴의 도면을 나타낸다.
도 20은 도 19의 패턴을 이용하는 필터링 회로의 S에서의 응답을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 21은 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 라인 공진기들의 나선 패턴의 도면을 나타낸다.
도 22는 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬롯 라인 공진기들의 나선 패턴의 도면을 나타낸다.

도 1은 필터로 형성하도록 나란히 배열되는 2개의 결합된 공진기(R1, R2)의 간이도를 나타낸다. 2개의 공진기 각각은 도 2 내지 4에 도식적으로 도시된 바와 같은 나선형 슬롯 라인 공진기이다. 이들 도면은 공진기(R1)를 더 구체적으로 나타낸다. 그러한 공진기는 예를 들어 프랑스 특허 출원 제1450769호에 설명되어 있다.

공진기는 유전성 기판 상에 실현되며, 유전성 기판은 그의 표면들 각각에 도전층을 갖는다. 도 2 내지 4는 공진기가 실현되는 기판의 단면도, 기판의 하면의 도면 및 상면의 도면을 각각 나타낸다.

더 구체적으로, 유전성 기판(1)은 그의 표면들 중 하나의 표면 상에 도전층(2)을 구비하며, 이 도전층 내에는 슬롯 라인이 나선 패턴(3)으로 에칭되어 있다. 이 슬롯 라인은 공진기의 동작 주파수의 함수인 폭(Ws) 및 길이(L)를 갖는다.

도전층(2)에 대향하는 기판의 표면 상에는, 도전층으로 이루어진 패치(4)가 구현되어 있다. 이 패치(4)는 공진하지 않으며, 슬롯 라인의 급전과 관련된다. 이 패치는 폭(Wp) 및 길이(Dp)를 가지며, 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 나선 패턴을 커버한다. 더욱이, 슬롯 라인(3)은 나선 패턴으로 접히며, 따라서 2개의 평행한 슬롯 간의 간격은 Gs와 동일하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 나선 패턴(3)은 패치(4)와 상호접속되어, 금속 도금된 비아(7)에 의한 마이크로스트립 라인/공면 도파관 전이를 형성한다. 한편, 패치(4)는 일반적으로 50 옴 임피던스의 라인인 피드 라인(5)에 접속된다. 패치(4)는 임피던스 변환기(6)의 매개를 통해 50 옴 라인(5)에 접속되며, 따라서 패치에 의해 제공되는 임피던스는 피드 라인(5)의 임피던스에 대응한다.

아래의 표 1은 5 GHz에 가까운 주파수에서 공진을 획득하기 위해 공진기의 상이한 요소들의 길이들 및 폭들을 위해 사용되는 값들을 제공한다.

파라미터	값
패치의 길이 L _p	5.08 mm
패치의 폭 W _p	5.08 mm
슬롯 라인의 길이 L	29.468 mm
슬롯 라인의 폭 W _s	0.38 mm
2개의 인접 슬롯 라인 간의 공간 G _s	0.38 mm
50 옴에서의 포트의 폭 W ₅₀	1.8782 mm
임피던스 변환기의 길이 L _t	8.475 mm
임피던스 변환기의 폭 W _t	0.5 mm
유전성 기판	두께 1 mm ε_r=4.6 tanδ= 0.02

이 실시예에서, 슬롯 라인은 정사각형 패턴에 따라 특히 나선으로 접히고, 그의 중심에서 금속 패치(4)로의 비아(7)에 의해 여기되며, 상기 패치는 피드 라인(5)에 의해 급전된다. 지시되는 치수들에 대해, 공진기는 5.11 GHz의 주파수에서 공진한다.

도 1에 도시된 필터링 회로에 대해, 공진기(R1)의 피드 라인은 필터의 입력을 형성하는 반면, 공진기(R2)에 대한 피드는 필터의 출력을 형성한다.

이전에 정의된 바와 같은 2개의 공진기(R1, R2)를 포함하는 도 1의 필터의 S에서의 응답이 도 5에 도시된다. S(1,1)은 필터의 삽입 손실을 나타내고, S(2,1)은 필터의 송신 손실을 나타낸다. 필터의 중심 주파수는 5.11 GHz인 공진기들(R1, R2)의 공진 주파수에 대응한다. 이러한 필터의 송신 손실은 -8 dB 정도로서 너무 높다. 따라서, 필터의 S에서의 응답을 개선하기 위해서는 2개의 공진기 간의 결합의 향상이 필요한 것으로 보인다.

도 6에 도식적으로 도시된 바와 같이 다층 구조 내에서 서로의 위에 적층되는 공진기들과 같은 더 복잡한 결합 구조들이 개발되었지만, 공진기들 간의 강한 결합을 얻기 위해서는 2개의 공진기를 분리하는 거리(g)가 0.1 mm 정도로 매우 작아야 하고, 이는 대량 생산 라인에서 표준 저가 기판을 이용하여 쉽게 실현될 수 있다는 점에 유의할 수 있다. 더욱이, 4개의 층을 갖는 표준 FR4 기판 상의 공진기들의 적층을 갖는 그러한 구조는 적층되는 공진기들의 수를 2개로 제한한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, (본 특허 출원의 서두에서 언급된 제한들을 갖는) 2개의 슬롯 라인 공진기의 인접 에지들을 가능한 한 서로 가깝게 하려고 시도하는 대신에, (불연속이 없는) 종래 기술을 나타내는 도 7에 비해, 도 8에 도시된 바와 같이 슬롯 라인(3)의 나선 패턴 내에 불연속들(10)을 생성함으로써 2개의 공진기 사이의 전자기 결합을 향상시키는 것을 제안한다.

슬롯 라인 내의 이러한 불연속들은 도 8에서 10으로 참조된다. 나선 패턴(3)이 도전층(2) 내에 에칭되고, 후자는 불연속들(10)의 레벨에 유지된다. 시뮬레이션들은 이러한 불연속들의 효과가 2개의 공진기(R1, R2) 간의 전자기 결합을 크게 향상시키고, 도 9의 도면에 도시된 바와 같이 필터의 중심 주파수를 향상시킨다는 것을 보여주었다. 2개의 공진기 간의 결합 레벨의 증가는 필터의 송신 손실 S(2,1)의 레벨을 크게 낮춘다. 도 8에 제안되는 구성에서, 송신 손실은 불연속의 부재 시의 -8 dB에 비해 -0.8 dB 정도이다. 필터의 중심 주파수는 불연속이 없을 경우의 5.11 GHz 대신에 3.8 GHz 정도이다.

본 설명의 나머지에서, 본 발명의 실시예들은 상이한 실시예들을 통해 더 상세히 설명되며, 본 발명에서 이용되는 현상들이 설명된다. 후술하는 모든 실시예들에서, 필터는 도 10에 도시된 바와 같이 0.2 mm와 동일한 거리(g)만큼 분리된 2개의 슬롯 라인 공진기(R1, R2)를 포함한다. 거리(g)는 2개의 공진기의 패치들의 인접 에지들 간의 거리이다.

도 1 및 도 7(종래 기술)의 대역 통과 필터의 동작이 먼저 설명된다. 슬롯 라인 공진기들이 나란히 배열된 이 필터는 필터의 중심 주파수에서 -8 dB 정도의 큰 송신 손실을 갖는다. 이것은 공진기들이 그들의 공진 주파수들에 충분히 결합될 수 없고, 이러한 약한 결합은 필터의 대역폭 내에서의 신호의 작은 부분의 송신만을 가능하게 한다는 것을 의미한다. 도 11은 동작 조건들에서의 2개의 공진기의 슬롯 라인을 따르는 전기장의 강도 및 위상(방향)을 나타낸다. 전기장은 이등변 삼각형들에 의해 표현되며, 이들의 크기는 전기장의 강도에 비례하고, 밑변에 대향하는 포인트는 전기장의 위상(방향)을 지시한다.

도 11은 인접하는 2개의 공진기(R1, R2)의 슬롯 라인 부분들 내의 전기장들이 반대 위상을 갖는다는 것을 보여주는데, 이는 그들의 약한 결합을 부분적으로 설명한다. 이러한 인접하는 라인 부분들은 도 11의 점선 타원들 내에 존재하는 슬롯 라인 부분들이다.

나선 패턴들의 제2 구성이 도 12에 제안된다. 이러한 새로운 구성의 목적은 2개의 공진기(R1, R2)에 인접하는 라인 부분들 내의 전기장들이 동일 위상(동일 방향)을 갖게 하는 것이다. 도 13은 이러한 구성에 관한 동작 조건들에서의 2개의 공진기의 슬롯 라인을 따르는 전기장의 강도 및 방향을 나타낸다. 도 14는 이러한 구성에서의 필터의 S(파라미터 S(i,j))에서의 응답을 나타낸다. -8 dB로부터 -6.2 dB로 되는 파라미터 S(2,1)의 약간의 개선에도 불구하고, 대역폭에서의 송신 손실은 여전히 매우 높게 유지된다. 이것은 2개의 나선 패턴 중 하나(좌측 공진기의 나선 패턴)에 대해 공진기의 결합 부분에서 최대 전기장이 셋업되지 않아서 2개의 공진기 사이의 전력의 송신이 감소한다는 사실에 기인한다.

알 수 있듯이, 2개의 나선형 슬롯 라인 공진기 사이의 전자기 결합을 실현하는 것은 비교적 어렵다. 발생하는 송신 손실은 실세계에서 그들의 사용을 사실상 불가능하게 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 나선 패턴들의 특정 구성과 관련된 2개의 나선 패턴의 비결합 부분 내의 나선 패턴 부분의 턴들 내의 불연속들의 삽입이 2개의 슬롯 라인 공진기 간의 결합을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 패턴의 결합 부분은 다른 패턴에 인접하는 패턴의 에지 상의 연속 패턴 부분을 지시한다. 패턴의 비결합 부분은 인접 패턴의 대향 에지 상의 연속 패턴 부분을 지시한다.

도 15는 이러한 구성에서의 동작 조건들에서의 2개의 공진기의 슬롯 라인을 따르는 전기장의 강도 및 위상을 나타낸다. 이러한 구성에서는, 나선 패턴들의 결합 부분들에서 전기장이 최대이고 동상이라는 점에 유의한다. 그 결과는 도 9에 도시된 바와 같이 -0.8 dB 정도의 낮은 송신 손실이다.

관찰되는 낮은 송신 손실은 불연속들의 존재 및 나선 패턴들의 구성으로 인해 달성되는 전술한 아래의 2개의 동시 조건으로 인해 얻어지는데, 즉

- 2개의 공진기의 결합 부분들 내의 전기장들이 최대이고;

- 2개의 공진기의 결합 부분들 내의 전기장들이 (동일 방향을 갖는) 동일 위상을 갖는다.

불연속들의 존재는 공진 주파수를 낮추며, 이는 회로의 소형화에 기여한다는 점에 유의한다. 이러한 현상의 가능한 설명은 불연속들이 용량성/유도성 요소들로서 작용하여 공진기의 유효 공진 주파수를 낮춘다는 것이다.

공진기들이 5 GHz에서 대역 통과 필터를 획득하도록 리사이징되는 경우, 도 16의 도면에 도시된 필터 응답이 획득된다.

송신 손실(S(2,1))은 본 발명의 실시예들에서 -0.8 dB 정도이다. 또한, 5.15 GHz의 중심 주파수 주위의 300 MHz의 대역에서 S(1,1) < -20 dB를 갖는 필터의 우수한 임피던스 매칭이 관찰될 수 있다.

도 8에 도시된 실시예에서, 나선 패턴의 각각의 턴은 불연속을 포함한다. 이러한 불연속들은 패턴의 비결합 부분에 존재한다. 더욱이, 이러한 불연속들은 2개의 나선 패턴의 중심들을 연결하는 X축 상에 배열된다. 따라서, 이 실시예에서는 불연속들이 정렬된다.

도 17에 도시된 다른 실시예에 따르면, 불연속들은 더 이상 X축 상에 정렬되지 않지만, 그들 중 적어도 하나는 이 축의 위 또는 아래에 배열된다. 나선 패턴이 3개의 턴을 포함하는 경우, 불연속들 중 하나는 X축 상에 배치되고, 나머지 2개의 불연속은 각각 X축의 위 및 아래에 배치된다. 도 18에 도시된 이러한 필터의 결과들은 이러한 필터의 S에서의 응답이 X축 상에 불연속들이 위치하는 경우에 대해 거의 변하지 않는다는 것을 보여준다.

전술한 실시예들에서, 나선 패턴의 턴들의 일반 형상은 특히 정사각형이다. 특정 실시예에 따르면, 이러한 형상 팩터를 변경하는 것이 제안된다. 도 19는 일반적인 직사각 형상의 턴들을 획득하기 위해 (X축 상에서) 폭이 감소하고 (X축에 수직인 Y축 상에서) 높이가 증가한 치수들을 갖는 나선 패턴들의 예를 나타낸다. 도 19의 예에서는, X축 상의 턴들의 치수들에 대해 0.8의 팩터를 적용하고, Y축 상의 턴들의 치수들에 대해 1.2의 팩터를 적용하여, 슬롯 라인의 길이(L)를 유지하였다. 슬롯 라인의 폭(Ws) 및 슬롯 라인 인접 부분들 간의 공간(Gs)도 유지되었다. 도 20에 도시된 결과들은 또한 이러한 구성이 또한 매우 효과적임을, 즉 3.8 GHz의 주파수에서 S(2,1) = -0.77 dB임을 보여준다. 송신 손실 S(2,1)은 대향하는 슬롯 라인 부분들의 길이의 증가로 인해 여전히 감소한다. 이것은 2개의 공진기 간의 결합을 강화하도록 작용한다.

다른 실시예들에 따르면, 나선 패턴의 턴들은 도 21에 도시된 바와 같이 턴당 둘 이상의 불연속을 포함하거나, 턴들의 일부는 도 22에 도시된 바와 같이 불연속을 갖지 않는다. 시뮬레이션들은 이러한 변경들이 필터들의 S에서의 응답의 변화들을 유발하지만 종래 기술에서보다 낮은 송신 손실을 유지한다는 것을 보여주었다.

전술한 실시예들은 예들로서 제공되었다. 그들은 특히 나선 패턴들의 형상, 그들의 치수들, 그들의 턴들의 수, 턴당 불연속들의 수 및 불연속들의 위치와 관련하여 변경될 수 있다는 것이 이 분야의 기술자들에게 명백하다.

전술한 것들과 관련하여, 본 발명의 실시예들은 아래의 장점들, 즉

- 필터의 대역폭 내에서의 0에 가까운 송신 손실;

- 필터의 크기의 감소;

- 표준 대량 생산 라인들의 사용에 의한 제조의 간소화 및 낮은 제조 비용

을 제공하는 것으로 간주될 수 있다.

Claims

도전층(2)을 구비하는 제1 표면 및 제2의 평행한 표면을 갖는 기판(1) 상에 나란히 배열된 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기(R1, R2)를 포함하는 필터링 회로로서,
상기 적어도 2개의 공진기 각각은
상기 도전층(2) 내에 제공되고, 복수의 턴(turn)을 갖는 나선 패턴에 따라 접힌 슬롯 라인(3) - 상기 나선 패턴은 상기 슬롯 라인이 평행하거나 동심인 부분들을 갖게 하는 형상 팩터를 가짐 -
을 포함하고,
상기 공진기들 각각의 나선 패턴의 적어도 하나의 턴은 적어도 하나의 불연속(10)을 포함하며,
상기 2개의 슬롯 라인 공진기는 전자기 결합을 위한 인접 에지들을 가지며, 각각의 슬롯 라인 공진기는 각각의 인접 에지에 결합 부분 그리고 상기 인접 에지 반대편에 비결합 부분을 포함하고, 상기 나선 패턴의 턴의 적어도 하나의 불연속은 상기 각각의 슬롯 라인 공진기의 상기 비결합 부분 내에 제공되는 필터링 회로.
제1항에 있어서,
2개의 슬롯 라인 공진기를 포함하고, 상기 2개의 슬롯 라인 공진기의 나선 패턴들은 특히 동일하고, 상기 나선 패턴들 중 하나는 상기 나선 패턴들 중 나머지 나선 패턴에 대해 180도 회전되는 필터링 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬롯 라인들의 결합 부분들에서의 전기장들은 동일 위상을 갖는 필터링 회로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 2개의 슬롯 라인 공진기의 나선 패턴들은 상기 슬롯 라인 공진기들이 여기될 때 가장 높은 전기장 값들이 상기 결합 부분들 내에 존재하도록 배열되는 필터링 회로.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비결합 부분의 나선 패턴들의 각각의 턴은 불연속을 포함하는 필터링 회로.
제5항에 있어서,
상기 나선 패턴들의 불연속들은 상기 나선 패턴들의 중심들을 연결하는 축 상에 정렬되는 필터링 회로.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나선 패턴들은 일반적인 직사각 또는 정사각 형상을 갖는 필터링 회로.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나선 패턴들은 적어도 3개의 턴을 포함하는 필터링 회로.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터링 회로의 입력 및 출력 공진기들의 슬롯 라인에 급전하기 위한 적어도 하나의 급전 구조(4)가 상기 기판 상에 제공되는 필터링 회로.
제9항에 있어서,
상기 급전 구조는 상기 기판의 제2 표면 상에 제공되고, 상기 나선 패턴 아래에 위치하는 패치(patch; 4)를 포함하며, 상기 패치는 비아(7)를 경유하여 상기 유전성 기판을 통해 상기 슬롯 라인에 연결되는 필터링 회로.
제10항에 있어서,
상기 각각의 슬롯 라인 공진기의 비아는 특히 상기 공진기의 나선 패턴의 중심에 배치되는 필터링 회로.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 필터링 장치를 포함하는 대역 통과 필터.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 필터링 장치를 포함하는 전자 장치.