KR20160117037A - 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접지된 결합 선로를 사용하여 90도의 물리적 길이를 가지고도 270도의 전기적 특성을 가지며, 3개의 선로로 사용하여 단일 기판임에도 높은 결합도를 가질 수 있는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기를 제공하기 위한 것으로, 광대역의 위상 변환기에 있어서, 단일 기판 위에 접지된 3중 결합선로로 서로 다른 180도의 위상 차이를 나타내는 것을 특징으로 한다.

Description

3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기{Wideband PhaseShifter using 3-line coupled line}

본 발명은 광대역의 위상 변환기에 관한 것으로, 특히 접지된 3중 결합선로를 사용하여 단일 기판에서 넓은 대역폭을 갖는 위상 변환기에 관한 것이다.

두 선로의 위상 차이를 180도로 만드는 위상 변환기는 거의 모든 RF 시스템에 포함되는 기본 구조로서, 보통 90도와 270도의 전기적인 길이를 갖는 두 선로를 사용하며, 수많은 회로에 사용된다.

특히, 좋은 위상 변환기는 작고 간단한 구조에서 넓은 대역폭과 적은 위상차를 갖는 것이 중요하며, 또한 전체 구조 설계와 제작에 용아하기 위해서는 단일 기판 위에 마이크로스트립(microstrip) 선로로 설계해야 한다.

종래의 위상 변환기는 대부분 270도의 전기적 길이를 갖는 부분을, 270도의 물리적 길이를 갖는 선로를 사용하므로 선로를 구부려야 한다. 이에 따라, 두 선로의 포트까지의 가로길이가 같아야 하기 때문에, 그 크기가 커질 수밖에 없는 문제점이 있다.

또한 종래의 위상변환기는 다층 구조나 스터브(stub)를 사용하여 단일 기판이 아니거나, 기판의 크기가 큰 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2009-0109029호 (공개일 : 2009.10.19) 공개특허공보 제10-2013-0064600호 (공개일 : 2013.06.18)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 접지된 결합 선로를 사용하여 90도의 물리적 길이를 가지고도 270도의 전기적 특성을 가지며, 3개의 선로로 사용하여 단일 기판임에도 높은 결합도를 가질 수 있는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중 기판이나 기법을 사용하지 않고 단일 기판의 선로만 사용하여 작은 크기의 광대역의 위상 변환기로서, 여러 RF 시스템에 쉽게 연결될 수 있는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기를 제공하는데 있다.

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

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기의 특징은 광대역의 위상 변환기에 있어서, 단일 기판 위에 접지된 3중 결합선로로 서로 다른 180도의 위상 차이를 나타내는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 광대역 위상 변환기는 접지된 3중 결합선로로 90도의 물리적 길이와 270도의 전기적 길이를 갖는 위상 변환기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광대역 위상 변환기는 접지된 3중 결합선로로 90도의 물리적 길이와 90도의 전기적 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 기판은 유전율 10의 Taconic사의 CER-10 기판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 접지된 결합 선로를 사용함으로써, 90도의 물리적 길이를 가지고도 270도의 전기적 길이의 특성을 가질 수 있는 효과가 있다.

둘째, 종래의 위상변환기의 경우 다층 구조나 스터브(stub)를 사용하여 단일 기판이 아니거나, 기판의 크기가 가지는데 반해, 본 발명은 작은 크기의 결합선로 3개로 집적된 시스템 기판에 작은 크기로 들어갈 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기의 구성을 나타낸 구성도
도 2 는 도 1의 180도의 위상 차이를 나타내는 위상변환기의 개념도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기를 ADS 프로그램을 이용하여 성능을 나타내는 실제 제작된 기판의 측정값을 나타낸 그래프

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기의 구성을 나타낸 구성도로서, 도 1(a)는 종래의 2중 결합선로를 도시하고 있으며, 도 1(b)는 본 발명의 3중 결합선로를 도시하고 있다.

도 1(b)에서 도시하고 있는 것과 같이, 기존의 결합선로와 달리 2개의 선로가 아닌 단일 기판 위에 3개의 선로로 사용하여 구성하고 있다.

이때, 도 1(b)에서 나타내고 있는 3중 결합선로는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 서로 다른 180도의 위상 차이를 나타내는 위상변환기로 나타낼 수 있다.

즉, 도 2(a)는 접지된 3중 결합선로로 90도의 물리적 길이와 270도의 전기적 길이를 갖는 위상 변환기의 개념도이고, 도 2(b)는 3중 결합선로로 90도의 물리적 길이와 90도의 전기적 길이를 갖는다.

이처럼 일반적인 결합선로와 달리 2개의 선로가 아닌 3개의 선로로 사용하여 단일 기판임에도 불구하고 높은 결합도를 가진다.

또한 3중 결합 선로를 사용하여, 결합력이 낮은 결합선로 구조의 단점을 해결함과 동시에, 선로의 임피던스를 바꿈에도 불구하고 3중 구조의 특성상 대칭성이 유지되어 이븐-모드(Even-mode)와 오드-모드(Odd-mode)의 위상속도를 맞추기 용이한 대칭적인 S-파라미터(S-parameter)를 가질 수 있게 설계한다.

그리고 상기 기판은 유전율 10의 Taconic사의 CER-10 기판을 사용하여 결합력이 최대가 되도록 한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기를 ADS 프로그램을 이용하여 성능을 나타내는 실제 제작된 기판의 측정값을 나타낸 그래프로서, 도 3(a)는 두 결합선로의 반사손실이며, 도 3(c)는 두 결합선로의 위상을 나타내고 있다.

도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 12.7dB의 반사손실 범위에서 89%의 대역폭을 가지며, 위상오차는 ㅁ 5도 이내를 나타내고 있음을 알 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 광대역의 위상 변환기에 있어서,
   단일 기판 위에 접지된 3중 결합선로로 서로 다른 180도의 위상 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 광대역 위상 변환기는 접지된 3중 결합선로로 90도의 물리적 길이와 270도의 전기적 길이를 갖는 위상 변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광대역 위상 변환기는 접지된 3중 결합선로로 90도의 물리적 길이와 90도의 전기적 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판은 유전율 10의 Taconic사의 CER-10 기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3중 결합 선로를 이용한 광대역 위상 변환기.

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