KR20220090045A - Bandpass filter using low temperature co-fired ceramic process - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 대역통과필터는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터에 있어서, 양단이 입력단자와 출력단자에 연결되고, 상호 전자기적으로 결합되는 복수의 공진기와, 상기 공진기에 적층되고, 감쇄극을 형성하기 위한 교차 커플링 회로를 포함하는 전송선로를 포함하고, 상기 교차 커플링 회로는 양단이 단락되고, 입력단자에서 출력단자를 연결하는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)를 연결하여, 상호 유도성 결합으로 생성된 인덕터와 병렬 공진하며, 감쇄극을 형성하여 통과 대역에 인접한 주파수의 감쇄 특성을 개선시키는 것을 특징으로 한다.In the bandpass filter using the LTCC process, the bandpass filter according to an embodiment of the present invention includes a plurality of resonators having both ends connected to an input terminal and an output terminal, and electromagnetically coupled to each other, and stacked on the resonators. , a transmission line including a cross-coupling circuit for forming an attenuation pole, wherein both ends of the cross-coupling circuit are short-circuited, and cross capacitors (C1_cross, C2_cross) connecting the output terminal from the input terminal are connected, It is characterized in that it resonates in parallel with the inductor generated by mutual inductive coupling, and forms an attenuation pole to improve attenuation characteristics of frequencies adjacent to the passband.
Description
본 발명은 LTCC 공정을 이용한 대역통과필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통과대역 인접한 대역에서 더 높은 감쇄 특성을 구현하면서도 불요발사 성능을 개선하는 LTCC 공정을 이용한 대역통과필터에 관한 것이다.The present invention relates to a bandpass filter using the LTCC process, and more particularly, to a bandpass filter using the LTCC process that improves the spurious emission performance while implementing a higher attenuation characteristic in a band adjacent to the passband.
일반적으로 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 공정을 이용한 대역통과필터는 특정 주파수에서 공진하는 공진기를 복수 배열하여 어느 특정 주파수는 입력 단자에서 출력 단자로 잘 통과시키고 어느 주파수는 많은 감쇄를 발생시켜 그 신호를 통과시키지 못하게 할 수 있다. 이런 필터는 공진기에서 발생하는 필연적인 전자기적 결합 및 인위적으로 부가하는 커플링 회로를 조합하여 구현할 수 있다.In general, the bandpass filter using the LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) process arranges a plurality of resonators that resonate at a specific frequency so that a certain frequency passes from the input terminal to the output terminal well, and a certain frequency generates a lot of attenuation. It can prevent the signal from passing through. Such a filter can be implemented by combining the inevitable electromagnetic coupling generated in the resonator and an artificially added coupling circuit.
이런 필터에 있어서 통과대역 외에 다른 주파수는 잘 차단시키는 성능 지표는 이동통신 기기 내에 발생하는 다양한 잡음을 제거하기 위해 매우 중요하다. 필터의 대표적인 성능 지표로는 삽입손실(Insertion loss), 반사손실(Return loss), 감쇄 (Attenuation)가 있다. In such a filter, the performance index that blocks frequencies other than the passband well is very important to remove various noises generated in mobile communication devices. Representative performance indicators of filters include insertion loss, return loss, and attenuation.
위의 용어들은 입력단자에서 입력된 주파수를 갖는 신호가 출력으로 통과할 때 발생하는 성능 지표를 정의한 것으로, 통상적으로 삽입손실은 통과대역(Passband) 내에서 발생하는 손실이고, 반사손실은 입력 단자로 되돌아오는 전력 손실이고, 감쇄는 통과대역 외에 다른 주파수에서 통과되는 신호의 입력 대비 출력 전력량을 의미하다. The above terms define the performance index that occurs when a signal having a frequency input from the input terminal passes to the output. Typically, the insertion loss is a loss that occurs within the passband, and the return loss is the input terminal. It is a return power loss, and attenuation means the amount of output power compared to the input of a signal passed at a frequency other than the passband.
따라서 삽입손실과 반사손실은 전력 손실이 작고 통과되는 전력이 더 많을 수록 좋고, 감쇄는 손실이 더 많아서 통과되는 전력이 더 작을수록 좋다고 할 수 있다. 필터를 구성하는 공진기는 물질적인 유전 손실(dielectric loss)과 메탈의 도전 손실(conductive loss)를 갖는 물성을 이용하여 다양한 방법으로 구현될 수 있는데, 회로적으로 LC 병렬 회로이다. 일반적으로 전자기적으로 상호 결합되는 복수의 공진기를 사용하여 더 우수한 감쇄 특성을 얻을 수 있다. Therefore, it can be said that insertion loss and return loss are better as power loss is small and more power is passed through, and attenuation is more lossy, so it can be said that smaller power passing through is better. The resonator constituting the filter can be implemented in various ways using physical properties having a material dielectric loss and a metal conductive loss, and is an LC parallel circuit in circuit. In general, better attenuation characteristics can be obtained by using a plurality of resonators that are electromagnetically coupled to each other.
그러나 공진기 수가 많아지면 공진기를 구성하는 물질의 손실 때문에 삽입손실이 더 나빠지는 단점이 있으므로, 가능한 공진기 숫자를 최소화하여 더 좋은 삽입 손실을 갖고 어느 특정한 주파수를 더 많이 감쇄시키는 것이 바람직하다.However, as the number of resonators increases, the insertion loss becomes worse due to loss of materials constituting the resonators. Therefore, it is desirable to have better insertion loss and to attenuate a certain frequency more by minimizing the number of possible resonators.
한편, 4G, 5G 이동통신 시스템은 시스템의 선형성을 더 많이 요구하기 때문에, 필터의 통과대역에 인접한 주파수를 제거하는 성능이 더 중요해졌을 뿐만 아니라 다른 주파수의 영향을 최소화하기 위해 매우 높은 주파수의 시스템 잡음 지표인 불요발사(spurious)성능이 더 중요해 졌다.On the other hand, since 4G and 5G mobile communication systems require more linearity of the system, the ability to remove frequencies adjacent to the passband of the filter becomes more important, as well as very high frequency system noise to minimize the influence of other frequencies. The indicator, spurious performance, has become more important.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위해 공진기의 개수를 최소화하여 삽입 손실을 만족시킬 뿐만 아니라 통과대역 인접한 대역에서 더 높은 감쇄 특성을 구현하면서도 불요발사 성능을 개선하고 LTCC 공정을 이용한 필터 제조 공정에서 발생하는 교차 커플링의 편차를 최소화하여 제조에서 발생하는 불량율을 개선할 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, in order to solve the above problem, the insertion loss is satisfied by minimizing the number of resonators, and the spurious emission performance is improved while realizing a higher attenuation characteristic in the band adjacent to the passband, and the filter manufacturing process using the LTCC process. There is a need for a technology that can improve the defect rate in manufacturing by minimizing the deviation of cross coupling.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 회로적으로 양단이 입력단자와 출력단자에 연결되고, 상호 전자기적으로 결합되는 복수의 공진기와, 상기 공진기에 적층되고, 감쇄극을 형성하기 위한 교차 커플링 회로를 포함하는 전송선로를 구비하며, 교차 커플링에 의해 감쇄극을 형성하여 통과 대역에 인접한 주파수의 감쇄 특성을 개선시킬 수 있도록 하는 대역통과필터 및 그 필터의 개선된 성능을 얻기 위한 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in order to solve the above problems, circuitly both ends are connected to an input terminal and an output terminal, and a plurality of resonators that are mutually electromagnetically coupled, stacked on the resonator, to form an attenuation pole A bandpass filter having a transmission line including a cross-coupling circuit for The purpose is to provide a method for
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터에 있어서, 양단이 입력단자와 출력단자에 연결되고, 상호 전자기적으로 결합되는 복수의 공진기와, 상기 공진기에 적층되고, 감쇄극을 형성하기 위한 교차 커플링 회로를 형성하도록 구성되는 전송선로를 포함하고, 상기 교차 커플링 회로는, 상기 입력단자와 출력단자 사이에 형성되고, 상기 복수의 공진기의 상호 유도성 결합으로 생성된 인덕터와 병렬 공진하며, 감쇄극을 형성하여 통과 대역에 인접한 주파수의 감쇄 특성을 개선시키는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the bandpass filter using the LTCC process according to the present invention, in the bandpass filter using the LTCC process, both ends are connected to the input terminal and the output terminal, and a plurality of mutually electromagnetically coupled and a transmission line stacked on the resonator and configured to form a cross-coupling circuit for forming an attenuation pole, wherein the cross-coupling circuit is formed between the input terminal and the output terminal, It is characterized in that it includes cross capacitors C1_cross and C2_cross that resonate in parallel with an inductor generated by mutual inductive coupling of a plurality of resonators and improve attenuation characteristics of frequencies adjacent to the pass band by forming an attenuation pole.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 상기 복수의 공진기는, 각 공진기의 일측이 제1 접지전극에 단락되는 제1, 2, 3, 4 공진기를 포함하고, 상기 복수의 공진기의 인덕터와 병렬공진하도록 구성되되, 각각의 일단이 상기 제1 접지전극과 대향되는 제2 접지전극 측으로 각각 연결되는 복수의 공진 커패시터를 더 포함할 수 있다.In the bandpass filter according to the present invention, the plurality of resonators includes first, second, third, and fourth resonators in which one side of each resonator is short-circuited to the first ground electrode, and resonates in parallel with the inductors of the plurality of resonators. It may further include a plurality of resonant capacitors each having one end connected to a second ground electrode side opposite to the first ground electrode.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 일단이 상기 교차 커플링 회로를 구성하는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)에 연결됨과 아울러, 타단이 상기 제1 및 제2 접지전극에 각각 연결되어 통과대역 주파수보다 더 높은 불요발사 주파수 성분을 상기 제1 및 2 접지전극로 소멸시키는 커패시터(C1_spur, C2_spur)를 구비할 수 있다.In the bandpass filter according to the present invention, one end is connected to the cross capacitors C1_cross and C2_cross constituting the cross coupling circuit, and the other end is connected to the first and second ground electrodes, respectively, and is higher than the passband frequency. Capacitors C1_spur and C2_spur for dissipating high spurious frequency components to the first and second ground electrodes may be provided.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 서로 나란히 배치되고, 상호 전자기적으로 결합되는 상기 복수의 공진기를 형성하는 공진기층; 상기 공진기층의 상하로 적층되어 상기 복수의 공진기의 공진 커패시터 전극을 형성하기 위한 제1 및 제2 접지포스트; 및 상기 제1 및 제2 접지포스트의 상하로 적층되어 상기 교차 커패시터를 포함하는 교차 커플링 회로를 형성하는 교차 커패시터 전극으로 이루어지는 제1 및 제2 전송선로층을 포함할 수 있다.A bandpass filter according to the present invention includes: a resonator layer disposed side by side and forming the plurality of resonators that are electromagnetically coupled to each other; first and second ground posts stacked above and below the resonator layer to form resonant capacitor electrodes of the plurality of resonators; and first and second transmission line layers formed of cross-capacitor electrodes stacked above and below the first and second ground posts to form a cross-coupling circuit including the cross-capacitor.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 상기 제1 및 제2 전송선로층은, 상기 공진기층의 수직 방향으로 배치되어 상기 공진기와 오버랩되도록 적층 배치될 수 있다.In the bandpass filter according to the present invention, the first and second transmission line layers may be disposed in a vertical direction of the resonator layer to overlap the resonator layer.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 상기 제1 및 제2 전송선로층의 교차 커플링 회로를 형성하는 선로전극이 지그재그형으로 형성될 수 있다.In the bandpass filter according to the present invention, the line electrodes forming the cross coupling circuit of the first and second transmission line layers may be formed in a zigzag shape.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 상기 복수의 공진기의 일측이 단락되는 제1 접지전극과, 상기 제1 접지전극에 대향하는 제2 접지전극을 포함하고, 상기 교차 커플링 회로는, 상기 공진기층과 제1 및 제2 전송선로층의 적층에 의해 상기 복수의 공진기 중 상기 입력단자와 연결된 공진기와 선로전극이 오버랩되는 제1 구역; 상기 공진기층과 제1 및 제2 전송선로층의 적층에 의해 상기 복수의 공진기 중 상기 출력단자와 연결된 공진기와 선로전극이 오버랩되는 제3 구역; 및 상기 제1 구역의 단부와 상기 제3 구역의 단부를 연결하고, 상기 복수의 공진기 중에서 상기 입력단자에 연결된 공진기 및 상기 출력단자에 연결된 공진기를 제외한 공진기를 횡단하는 제 2구역을 포함하며, 상기 제1 구역은 상기 제1 접지전극에 의해 단락되고, 상기 제3 구역은 상기 제2 접지전극에 의해 단락될 수 있다.The bandpass filter according to the present invention includes a first ground electrode in which one side of the plurality of resonators is short-circuited and a second ground electrode facing the first ground electrode, wherein the cross-coupling circuit includes: the resonator layer and a first region in which a line electrode and a resonator connected to the input terminal of the plurality of resonators overlap by lamination of the first and second transmission line layers; a third region in which a resonator connected to the output terminal among the plurality of resonators and a line electrode overlap by lamination of the resonator layer and the first and second transmission line layers; and a second region connecting the end of the first region and the end of the third region and crossing the resonators except for a resonator connected to the input terminal and a resonator connected to the output terminal among the plurality of resonators, The first region may be short-circuited by the first ground electrode, and the third region may be short-circuited by the second ground electrode.
본 발명에 따른 대역통과필터는, 상기 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)는, 상기 제1 구역의 폭(W1)과 길이(L1), 및 상기 제3 구역의 폭(W3)과 길이(L3)의 변화에 따라 조절되어 상기 감쇄극이 형성되는 주파수가 조절될 수 있다.In the bandpass filter according to the present invention, the cross capacitors C1_cross and C2_cross have a width W1 and a length L1 of the first region, and a width W3 and a length L3 of the third region. By adjusting according to the change, the frequency at which the attenuation pole is formed may be adjusted.
본 발명은 공진기의 개수를 최소화하여 삽입 손실을 만족시킬 뿐만 아니라 인접대역 내에서 더 높은 감쇄 특성을 구현하면서도 불요발사 성능을 개선하고 LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic)을 이용한 필터 제조 공정에서 발생하는 교차 커플링의 편차를 최소화하여 제조에서 발생하는 불량율을 현저히 개선할 수 있는 효과가 있다.The present invention not only satisfies the insertion loss by minimizing the number of resonators, but also improves the unnecessary emission performance while realizing higher attenuation characteristics within the adjacent band, and There is an effect that can significantly improve the defect rate occurring in manufacturing by minimizing the deviation of the cross-coupling.
또한, 교차 커플링 회로의 제1 구역의 폭(W1)과 길이(L1) 그리고, 제3 구역의 폭(W3)과 길이(L3)의 변화에 따라 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross) 값이 조절되어 감쇄극이 형성되는 주파수가 조절되도록 설계하여 감쇄 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, the cross capacitor (C1_cross, C2_cross) values are adjusted according to changes in the width (W1) and length (L1) and the width (W3) and length (L3) of the third region of the cross-coupling circuit. There is an effect that the attenuation characteristics can be improved by designing so that the frequency at which the attenuation pole is formed is adjusted.
또한, 공진기들과 교차 커플링 회로 간의 거리(d)에 따라 Q값을 조절하고, 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross) 값을 현재값보다 더 큰 값을 얻도록 하여 현재 Q 값보다 더 높은 Q 값을 얻도록 구현함으로써, 통과대역에 인접한 극점을 현재 Q 값보다 좀 더 높은 Q 값을 갖는 공진을 이루게 하여 통과대역에 인접한 대역외 주파수에서 더 높은 감쇄 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the Q value is adjusted according to the distance (d) between the resonators and the cross-coupling circuit, and the cross capacitors (C1_cross, C2_cross) are set to obtain a value larger than the current value to obtain a higher Q value than the current Q value. By implementing this to obtain, it is possible to obtain a higher attenuation characteristic at an out-of-band frequency adjacent to the passband by making the pole adjacent to the passband resonate with a Q value higher than the current Q value.
도 1은 종래의 개방된 교차 커플링 회로를 갖는 복수의 공진기로 이루어진 대역 통과 필터를 도시한 도면이다.
도 2는 교차 커플링의 유무에 따른 필터의 감쇄 특성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교차 커플링 회로의 양단이 커패시터로 접지에 단락된 회로 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교차 커플링 회로를 갖는 전송선로의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 제2구역의 절단면의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 회로에서 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 교차 커플링 양단이 커패시터로 접지에 단락된 경우의 불요발사 특성 변화를 보여주는 도면이다.
도 8은 High Q 공진기를 얻기 위한 교차 커플링의 폭, 길이 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 더 가파른 감쇄특성을 얻으면서 삽입손실 특성을 좋게 하기 위한 교차 커플링 회로 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 교차 커플링 커패시터(C1_cross, C2_cross) 변화에 따른 감쇄 특성을 보여주는 도면이다.
도 11은 싱글/더블 교차 커플링 회로를 갖는 전송선로층에 따른 불요발사감쇄 특성을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역통과필터의 전체 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a conventional band-pass filter composed of a plurality of resonators having an open cross-coupling circuit.
2 is a view showing the attenuation characteristics of the filter according to the presence or absence of cross coupling.
3 is a view showing a circuit state in which both ends of the cross-coupling circuit according to an embodiment of the present invention are short-circuited to ground by a capacitor.
4 is a diagram illustrating a configuration of a transmission line having a cross-coupling circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a cut surface of the second region of FIG. 4 .
FIG. 6 is a view for explaining a current flow in the circuit of FIG. 4 .
7 is a view showing a change in the spurious firing characteristic when both ends of the cross-coupling are short-circuited to the ground with a capacitor.
8 is a view for explaining a change in width and length of cross-coupling to obtain a High Q resonator.
9 is a diagram for explaining the arrangement of a cross-coupling circuit for improving insertion loss characteristics while obtaining steeper attenuation characteristics.
10 is a diagram illustrating attenuation characteristics according to changes in cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross.
11 is a diagram showing spurious emission attenuation characteristics according to a transmission line layer having a single/double cross-coupling circuit.
12 is a view showing the overall configuration of a bandpass filter according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
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.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역통과필터의 전체 구성을 보여주는 도면이다.12 is a diagram showing the overall configuration of a bandpass filter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 대역통과필터(100)는 도 12를 참조하면, 상부전극보호층(10), 제1 전자기차폐층(20), 제1 전송선로층(30), 제1 접지포스트(40), 공진기층(50), 제2 접지포스트(60), 제2 전송선로층(70), 제2 전자기차폐층(80)이 상하 방향으로 나란히 배치되는 적층 구조를 이루며, 각 층에는 대역 통과 특성을 얻기 위한 공진회로를 구성하고, 이를 위해 입출력단자(84, 85), 공진기, 커패시터 전극, 비아전극이 마련되는 대역통과필터(100)를 구성한다.12, the
제1 전송선로층(30)은 교차 커패시터 전극으로 이루어지는 교차 커플링 회로를 포함한다. 여기서 교차 커플링 회로는 내부에 감쇄특성 개선을 위한 교차 커패시터가 내부에 회로적으로 결합될 수 있다. 제1 전송선로층(30)에서 입력단자(85) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제1 접지층(81)에 단락되고, 출력단자(84) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제2 접지층(82)에 단락되도록 구성될 수 있다.The first
제1 접지포스트(40)는 제1, 2, 3, 4 공진기의 공진 커패시터 전극을 형성하기 위하여 마련된다.The
공진기층(50)은 제1, 2, 3, 4 공진기를 포함하고, 제2 전자기차폐층(80)과 적층시 비아홀(90)에 의해 양단이 입력단자(85)와 출력단자(84)에 연결된다. The
제1, 2, 3, 4 공진기는 공진기층(50)에서 서로 나란히 배치되며 제1 및 제2 접지포스트(40, 60)와 LC 병렬 공진회로를 형성하며 제1 내지 제4 공진기 사이에서 서로 상호 전자기적으로 결합된다.The first, second, third, and fourth resonators are disposed side by side in the
제2 접지포스트(60)는 제1, 2, 3, 4 공진기의 공진 커패시터 전극을 형성하기 위하여 마련된다.The
이상에서 제1 및 제2 접지포스트(40, 60) 및 공진기층(50)은 4개의 공진기를 형성하는 것으로 예시하고 있으나 공진기의 개수는 필요에 따라 4개보다 크거나 작게 형성하는 것도 가능하나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 공진기가 4개인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.In the above, the first and second ground posts 40, 60 and the
제2 전송선로층(70)은 제1 전송선로층(30)과 마찬가지로 교차 커패시터 전극으로 이루어지는 교차커플링 회로를 포함한다. 여기서 교차 커플링 회로는 내부에 감쇄특성 개선을 위한 교차 커패시터가 내부에 회로적으로 결합될 수 있다. 제2 전송선로층(70)에서 입력단자(85) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제1 접지층(81)에 단락되고, 출력단자(84) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제2 접지층(82)에 단락되도록 구성될 수 있다.The second
제2 전자기차폐층(80)은 입력단자(85), 출력단자(84), 하부 접지를 포함하여 구성될 수 있으며, 양측에 제1, 2 접지전극을 포함하는 제1, 2 접지층(81, 82)이 전기적으로 결합된다.The second
또한, 공진기층(50)과 제2 전자기차폐층(80) 사이에는 비아전극을 포함한 비아홀(90)에 의해 입출력단자(84, 85)가 연결되어 대역통과필터(100)가 제조된다.In addition, the input/
본 발명에서는 대역통과필터(100) 제조시, 교차 커플링 회로 설계에 따른 감쇄 특성이 달라지게 하여 원하는 감쇄 특성을 얻을 수 있도록 하는 구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. In the present invention, when the
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 양단이 개방된 교차 커플링 회로를 갖는 공진기로 이루어진 대역 통과 필터의 경우, 입력단자에서 시작한 전송선로가 길이(A1)에 비례하는 인덕턴스 값을 갖고, 공진기 R1과 단락되어 신호를 여기시킨다. 공진기 R1에 여기된 신호는 마이크로 스트립으로 구현된 공진기 R1과 공진기 R1에 결합되는 공진커패시터 C_r1에 의해서 어느 특정 주파수에 공진하게 되고, R2 공진기에 전자기적 결합(상호 유도성 결합)에 의해서 전파되고, R2에서 R3로, R3에서 R4로 유도성 결합에 의해서 전파된다. R4에서는 출력 단자로 길이 A2를 갖는 선로로 출력하게 된다.1 and 2, in the case of a conventional band-pass filter comprising a resonator having a cross-coupling circuit with both ends open, the transmission line starting from the input terminal has an inductance value proportional to the length A1, and the resonator Shorted to R1 to excite the signal. The signal excited by the resonator R1 resonates at a certain frequency by the resonator R1 implemented as a micro-strip and the resonator capacitor C_r1 coupled to the resonator R1, and propagates by electromagnetic coupling (mutual inductive coupling) to the R2 resonator, It propagates by inductive coupling from R2 to R3 and from R3 to R4. In R4, it is output to a line having a length of A2 as an output terminal.
파장이 매우 작은 RF(Radio Frequency) 회로에 있어 표면 전류의 방향이 전자기 필드 형성에 매우 중요하기 때문에 편의상 방향을 설명하기 위해서 제1 접지전극 GND1과 제2 접지전극 GND2로 구분하여 설명한다.Since the direction of the surface current is very important to the formation of an electromagnetic field in a radio frequency (RF) circuit with a very small wavelength, the first grounding electrode GND1 and the second grounding electrode GND2 will be divided to explain the directions for convenience.
공진기 R1~R4는 일면의 GND1에 단락되어 있고 다른 일면은 개방되어 있다. 공진기 길이를 1/4 파장보다 더 작게 하여 필터의 사이즈를 줄이면서도 불요발사(spurious) 특성을 더 좋게 하기 위하여 공진기의 일면의 단락된 GND1과 대향하는 방향인 GND2의 방향에서 형성되도록 공진 커패시터 C_r1 내지 C_r4를 구성하였다. 공진기 R1 내지 R4는 전자기적으로 상호 결합된다. Resonators R1 to R4 are shorted to GND1 on one side and open on the other side. Resonant capacitors C_r1 to C_r1 to be formed in the direction of GND2, which is opposite to the shorted GND1 of one side of the resonator, in order to reduce the size of the filter and improve spurious characteristics by making the resonator length smaller than 1/4 wavelength. C_r4 was constructed. The resonators R1 to R4 are electromagnetically coupled to each other.
이러한 회로 구조에서 감쇄 특성을 보여주는 그래프가 도 2에 도시되어 있으며, 위와 같이 교차 커플링 회로가 없는 경우에는 도 2의 Type1과 같이 통과대역 인접한 곳에 감쇄극이 없어서 더 좋은 감쇄 성능을 얻을 수 없다.A graph showing the attenuation characteristics in this circuit structure is shown in FIG. 2 , and when there is no cross-coupling circuit as above, better attenuation performance cannot be obtained because there is no attenuation pole adjacent to the pass band as in
따라서, 감쇄극을 형성하기 위한 교차 커플링 회로를 구성할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to construct a cross-coupling circuit for forming the decaying pole.
도1에 도시된 대역통과필터에서 공진기 R1, R2, R3, R4는 서로 상호 유도성 결합을 하기 때문에, M1, M2, M3는 공진기 사이에 상호 인덕턴스로 모델링될 수 있다. In the bandpass filter shown in FIG. 1, since the resonators R1, R2, R3, and R4 are mutually inductively coupled to each other, M1, M2, and M3 can be modeled as mutual inductances between the resonators.
교차 커플링을 위한 커패시터로서 입력단자에서 출력단자를 연결하는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)를 설치하면 상호 유도성 결합으로 생성된 인덕터와 병렬 공진하여 도 2의 Type2와 같이 통과대역주파수에 인접한 대역외주파수에 다수의 감쇄극(pole)을 만들 수 있다. If a cross capacitor (C1_cross, C2_cross) connecting the input terminal to the output terminal is installed as a capacitor for cross-coupling, it resonates in parallel with the inductor generated by mutual inductive coupling and out-of-band adjacent to the passband frequency as in Type2 in FIG. Multiple attenuation poles can be made in frequency.
또한, 교차 커플링량을 조절함으로써, 극점이 형성되는 주파수 위치를 조절할 수 있고, 교차 커플링량이 더 클수록 통과대역에 인접하는 대역외주파수로 더 가까이 이동시킬 수 있어 이 극점들로 인해 통과대역에 인접한 대역외주파수에서 더 급격한 감쇄 특성을 얻을 수 있다.In addition, by adjusting the cross-coupling amount, the position of the frequency at which the pole is formed can be adjusted, and the larger the cross-coupling amount is, the closer to the out-of-band frequency adjacent to the pass band, the closer to the pass band due to these poles. A sharper attenuation characteristic can be obtained at out-of-band frequencies.
그러나, 도 1에 도시된 것처럼 양 종단이 개방된 교차 커플링 구조의 경우는 도 2의 Type2와 같이 다수의 극점에 의하여 통과 대역에 인접한 주파수의 감쇄 특성은 개선되지만 불요발사 특성은 저하되는 문제점이 나타난다. 즉, 도 2의 Type1, 2의 비교에서 볼 수 있듯이, 교차 커플링을 구현하기 위해 설치한 교차 커플링 회로는 통과하고자 하는 주파수(f1) 외에도 원하지 않는 신호(f2, f3)를 출력측으로 통과시키는 역할도 동시에 하게 되어 필터의 불요발사 특성을 현저히 저하시키는 부작용을 초래하는 문제가 발생할 수 있다.However, in the case of the cross-coupling structure in which both ends are open as shown in FIG. 1, the attenuation characteristic of the frequency adjacent to the pass band is improved due to the plurality of poles as in
또한, 교차 커플링 회로가 배열된 공진기와 수직 방향으로 동일 평면상에 배치될 경우 필터 구조체 내에서 발생하는 기생 성분들과 결합하여 불요발사 특성을 더욱 저하시킬 뿐만 아니라 교차 커플링 회로가 공진기에서 발생하는 전자기파의 교란을 야기시켜서 불요발사 성분을 더욱 열화시킬 수 있다. In addition, when the cross-coupling circuit is disposed on the same plane in the vertical direction to the arranged resonator, it combines with parasitic components generated in the filter structure to further deteriorate the spurious emission characteristic, as well as generate a cross-coupling circuit in the resonator. It may cause disturbance of electromagnetic waves, which may further deteriorate the spurious component.
따라서, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 공진기에 수직 및 수평 방향에서 오버랩되어 별도의 설치 공간을 갖지 않으면서 교차 커플링 회로에 의한 불요발사 성분의 저하를 개선할 뿐만 아니라 필터 제조 공정에서 안정적인 교차 커플링을 구현하는 구조 및 방법을 제공한다.Therefore, the band-pass filter according to the present invention is overlapped with the resonator in the vertical and horizontal directions and does not have a separate installation space, and not only improves the reduction of the unwanted emission component due to the cross-coupling circuit, but also provides a stable crossover in the filter manufacturing process. A structure and method for implementing coupling are provided.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교차 커플링 회로 양단이 커패시터로 접지에 단락된 회로를 도시하고 있다.3 illustrates a circuit in which both ends of the cross-coupling circuit are short-circuited to ground by a capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 3에 따르면, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 교차 커플링을 위한 커패시터(C1_cross, C2_cross)에 연결됨과 아울러, 제1 및 제2 접지전극(GND1, GND2)에 연결되어 불요발사 성능 개선을 위한 커패시터(C1_spur와 C2_spur)를 설치함으로써, 통과대역 주파수(f1)보다 더 높은 주파수로서 불요발사 주파수인 f2, f3를 접지로 소멸시켜 도 7의 Type1에 도시된 것과 같이 불요발사 성능을 개선할 수 있게 된다.According to FIG. 3, the bandpass filter according to the present invention is connected to the capacitors C1_cross and C2_cross for cross coupling, and is connected to the first and second ground electrodes GND1 and GND2 to improve the spurious firing performance. By installing capacitors C1_spur and C2_spur for there will be
또한, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 경소단박(輕小短薄)의 필터를 구현하기 위해서 교차 커플링 회로를 갖는 전송선로층을 공진기의 설치 방향에 수직 방향으로 오버랩되도록 적층 배치하는 것이 바람직하다.In addition, in the band-pass filter according to the present invention, in order to realize a light, small, and thin filter, it is preferable to stack and arrange transmission line layers having a cross coupling circuit to overlap in a direction perpendicular to the installation direction of the resonator. do.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교차 커플링 회로를 갖는 전송선로의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a transmission line having a cross-coupling circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 교차 커플링 회로를 이루는 전송선로층의 선로전극이 지그재그형을 이루도록 하여 원하는 불요발사 성능 개선을 이룰 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the bandpass filter according to the present invention, desired spurt performance improvement can be achieved by making the line electrodes of the transmission line layer constituting the cross-coupling circuit form a zigzag shape.
또한 전송선로층에 설치된 '교차커플링 회로*?는 공진기 R1, R2, R3, R4의 주요 전자계 성분인 M1, M2, M3와의 기생 결합이 최소화되도록 설치해야 하며, 이를 위한 방법은 도 4를 참조하여 설명한다.In addition, the 'cross-coupling circuit*? installed on the transmission line layer should be installed to minimize parasitic coupling with M1, M2, and M3, which are the main electromagnetic field components of the resonators R1, R2, R3, and R4. to explain
도 4는 전송선로층을 이루는 교차 커플링 회로(선로전극)의 양단이 커패시터로 접지에 단락되는 등가회로를 갖는 실시예를 보여주고 있으며, 설치되는 교차 커플링 회로는 공진기와 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 회로이다.4 shows an embodiment having an equivalent circuit in which both ends of a cross-coupling circuit (line electrode) constituting a transmission line layer are short-circuited to ground with a capacitor, and the installed cross-coupling circuit is spaced apart from the resonator at a certain distance. there is a circuit
도 4를 참조하면, 교차 커플링 커패시터 C1_cross와 C2_cross를 포함하여 교차 커플링을 구현하기 위한 *?**?*교차 커플링 회로＇는 다음과 같은 세 구역을 갖는다.Referring to FIG. 4 , the *?**?*cross-coupling circuit for implementing cross-coupling including the cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross has the following three regions.
먼저, 공진기층과 전송선로층의 적층에 의해 제1 공진기와 선로전극이 오버랩되는 부분(이하 제1 구역이라 함)을 포함하며, 제1 구역은 제1 공진기가 단락된 제1 접지전극(GND1)에 단부가 단락되어 시작되며 전송선로가 제1 공진기에 겹치면서 제1 공진기의 개방면 방향으로 소정의 전송선로 길이를 갖고 진행한다.First, a portion (hereinafter referred to as a first region) in which the first resonator and the line electrode overlap by lamination of the resonator layer and the transmission line layer is included, and the first region is a first ground electrode (GND1) in which the first resonator is short-circuited. ), and the transmission line overlaps the first resonator and proceeds with a predetermined transmission line length in the direction of the open surface of the first resonator.
제1 구역의 단부에서 제2, 3, 4 공진기를 차례로 횡단하는 부분(이하 제2 구역이라 함)을 포함하며, 제2 구역 단부에는 제4 공진기의 개방면 방향, 즉 출력단자가 위치한 방향으로 꺾이면서 일정한 겹치는 부분(이하 제3 구역이라 함)을 포함하고, 상기 제3 구역은 제4 공진기의 개방면 방향에 위치한 제2 접지전극에 의해 단락된다.It includes a portion (hereinafter referred to as a second region) that sequentially traverses the second, third, and fourth resonators at the end of the first region, and is bent at the end of the second region in the direction of the open surface of the fourth resonator, that is, in the direction in which the output terminal is located. and a predetermined overlapping portion (hereinafter referred to as a third region), wherein the third region is short-circuited by a second ground electrode positioned in the direction of the open surface of the fourth resonator.
도 5는 도 4의 제2 구역에서 절단면을 보여주는 도면이며, 제1 구역 및 제3 구역과 겹치는 면적에 의해 C1_cross 및 C2_cross가 각각 형성되는 것을 보여주고 있으며, 여기서, C1_cross는 C1_cross′ 와 C1_cross″를 더한 값이고, C2_cross는 C2_cross′ 와 C2_cross″를 더한 값이 된다.FIG. 5 is a view showing a cross section in the second region of FIG. 4 , showing that C1_cross and C2_cross are formed by the overlapping area with the first and third regions, respectively, where C1_cross is C1_cross′ and C1_cross″ It is the sum of the values, and C2_cross is the sum of C2_cross′ and C2_cross″.
도 6은 체비쉐프 필터의 응답 특성을 구현하기 위한 교차 커플링 회로 구현시의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a current flow when implementing a cross-coupling circuit for implementing the response characteristics of the Chebyshev filter.
도 6과 같이 제1 접지전극(GND1)에서 시작해서 제2 접지전극(GND2)로 이어지는 교차 커플링 회로를 설치하면 공진기 R1과 교차 커플링이 오버랩되는 제1구역에서 커패시터가 생성되지만 공진기 R1에 흐르는 전류 방향과 *?**?*교차 커플링 회로＇의 제1 구역에서 발생하는 전류의 방향이 같기 때문에 여기에서 발생하는 상호 인덕턴스는 매우 작게 발생한다. 따라서, 제1 구역에서의 등가 회로는 커패시터만 있는 것으로 보일 것이다. 또한, 도 6에서 제1 구역의 하반부면에 생성되는 부분은 불요발사 성분을 접지로 소멸시키는 도 3, 4의 C1_spur에 해당하고 제1 구역의 상반부면에는 교차 커플링을 위한 교차커패시터 C1_cross를 생성한다.6, if a cross-coupling circuit starting from the first ground electrode (GND1) and leading to the second ground electrode (GND2) is installed, a capacitor is created in the first region where the resonator R1 and cross-coupling overlap, but in the resonator R1 Since the direction of the flowing current and the direction of the current generated in the first section of the *?**?* cross-coupling circuit' are the same, the mutual inductance generated here is very small. Thus, the equivalent circuit in the first zone would appear to have only capacitors. In addition, the portion generated on the lower half surface of the first zone in FIG. 6 corresponds to C1_spur of FIGS. 3 and 4 that dissipates the unnecessary emission component to ground, and the cross capacitor C1_cross for cross coupling is created on the upper half surface of the first zone do.
또한, 제2 구역에서는 공진기의 전류 방향과 교차 커플링 회로의 전류 방향은 수직이기 때문에 상호 인덕턴스는 발생하지 않고, 교차되는 면적도 아주 작기 때문에 필터의 특성에 거의 영향을 주지 않는다.In addition, in the second region, since the current direction of the resonator and the current direction of the cross-coupling circuit are perpendicular, mutual inductance does not occur, and since the cross area is also very small, the characteristics of the filter are hardly affected.
제3 구역에서의 동작은 앞서 설명한 제1 구역의 동작과 동일하다. 제3 구역의 상반부는 불요발사 성분을 접지로 소멸시키는 도 3, 4의 C2_spur에 해당하고 제3 구역의 하반부에는 교차 커플링을 위한 교차커패시터 C2_cross가 생성된다.The operation in the third zone is the same as the operation in the first zone described above. The upper half of the third zone corresponds to C2_spur of FIGS. 3 and 4 that dissipates the unwanted emission component to ground, and the lower half of the third zone generates a cross-capacitor C2_cross for cross coupling.
교차 커플링 회로의 주요 동작 영역인 제1 구역과 제3 구역에서는 도 6에 도시된 바와 같이 공진기 R1, R4와 동일한 전류 방향이기 때문에, 필터의 상호 인덕턴스 M1, M2, M3를 교란시키지 않고, 기생 성분의 발생을 최소화하여 도 7의 Type1과 같이, 교차 커플링으로 인한 감쇄극 형성 후에도 개선된 불요발사 성능을 얻을 수 있다. In the first region and the third region, which are the main operating regions of the cross-coupling circuit, as shown in FIG. 6, since the current direction is the same as that of the resonators R1 and R4, the mutual inductances M1, M2, M3 of the filter are not disturbed, and parasitic By minimizing the generation of components, improved spurious firing performance can be obtained even after the attenuation pole is formed due to cross-coupling, as in
도 8은 교차 커플링량을 조절하거나 High Q 공진기를 얻기 위한 교차 커플링의 폭, 길이 변경을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a change in width and length of cross-coupling in order to adjust the amount of cross-coupling or to obtain a high-Q resonator.
도 8을 참조하면, 교차 커플링량에 따라 감쇄극이 형성되는 주파수가 조절될 수 있으며, 교차 커플링량은 제1 구역의 폭(W1)과 길이(L1) 그리고, 제3 구역의 폭(W3)과 길이(L3)에 따라 교차 커플링 커패시터 C1_cross 및 C2_cross 값으로 조절될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the frequency at which the attenuation pole is formed may be adjusted according to the cross-coupling amount, and the cross-coupling amount is the width W1 and length L1 of the first region and the width W3 of the third region. The cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross may be adjusted according to the length and length L3.
도 10에 도시된 Type1 그래프와 같이 C1_cross 및 C2_cross의 크기가 더 크면 통과대역에 인접한 극점(pole)의 위치가 더 통과대역에 인접하게 되고, 이에 따라 더 가파른 감쇄 특성을 얻게 된다(도 10의 Type1 참조). 만약, 교차 커플링량이 작으면 즉, 교차 커플링 커패시터 C1_cross 및 C2_cross의 크기가 더 작으면, 감쇄 특성이 Type1보다는 완만한 도 10의 Type2와 같은 형태로 나타난다.As shown in the Type1 graph shown in FIG. 10 , when the sizes of C1_cross and C2_cross are larger, the position of the pole adjacent to the passband is closer to the passband, and thus a steeper attenuation characteristic is obtained (Type1 in FIG. 10 ) Reference). If the cross-coupling amount is small, that is, if the sizes of the cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross are smaller, the attenuation characteristic appears in the form of Type2 in FIG. 10, which is more gentle than Type1.
또한, 교차 커플링량은, 제2 구역의 폭(W2)에 해당하는 폭 크기를 조절함으로써 조절하는 것도 가능하다. 제2 구역의 폭은 제1 구역의 상반부 면적과 제2 구역의 하반부 면적을 변화시키므로 교차 커플링량이 조절될 수 있다.In addition, the cross-coupling amount may be adjusted by adjusting the width corresponding to the width W2 of the second region. Since the width of the second region changes the area of the upper half of the first region and the area of the lower half of the second region, the amount of cross-coupling can be adjusted.
또한, 제2 구역에서 공진기 길이방향으로 전송선로의 위치는 공진기 사이의 상호 인덕턴스 M1, M3의 밸런스를 고려하여 공진기의 길이방향으로 중앙 부근에 위치하는 것이 바람직하다. In addition, in the second zone, the position of the transmission line in the longitudinal direction of the resonator is preferably located near the center in the longitudinal direction of the resonator in consideration of the balance of the mutual inductances M1 and M3 between the resonators.
또한, C1_cross 및 C2_cross의 크기 변화는 통과 대역에 인접한 감쇄특성에 매우 많은 변화를 야기하기 때문에, LTCC를 이용한 필터 제조 공정에서 LTCC 그린 시트(Green sheet) 적층시 발생하는 좌우 정렬 편차에 의한 C1_cross 및 C2_cross의 변화를 최소화하는 것이 필요하다.In addition, since the size change of C1_cross and C2_cross causes a very large change in the attenuation characteristics adjacent to the pass band, C1_cross and C2_cross caused by the left-right alignment deviation that occurs when LTCC green sheets are stacked in the filter manufacturing process using LTCC. It is necessary to minimize the change in
이 변화를 최소화하기 위하여 제1, 3 구역에서 공진기 선폭과 교차 커플링 회로의 선폭 중 어느 한쪽의 폭이 공정 편차보다 더 크도록 하여 공정 편차에 변화가 둔감하도록 할 수 있다.In order to minimize this change, either one of the resonator line width and the cross-coupling circuit line width is larger than the process deviation in the first and third zones, so that the change is insensitive to the process deviation.
또한 교차 커플링 회로에 의해서 형성되는 C1_spur, C2_spur의 Q값은 통과대역에 인접하는 극점을 형성한다. 따라서 커패시터의 Q값이 더 높을수록 더 좋은 감쇄 특성과 인접한 극점의 영향으로 인한 통과 대역의 삽입손실이 최소화된다. In addition, the Q values of C1_spur and C2_spur formed by the cross-coupling circuit form poles adjacent to the pass band. Therefore, the higher the Q value of the capacitor, the better the attenuation characteristic and the insertion loss of the passband due to the influence of the adjacent pole is minimized.
공진기와 교차 커플링 회로의 선로 간의 거리(도 9의 d)를 더 멀리하면 Q값은 높아지지만 커패시터가 작아져서 아무리 오버랩되는 면적을 크게 하더라도 통과대역에 인접한 주파수에 극점을 위치시킬 만큼 더 큰 커패시터 값을 얻을 수 없다. If the distance between the resonator and the line of the cross-coupling circuit (d) of the cross-coupling circuit is further increased, the Q value increases, but the capacitor becomes smaller and the capacitor is large enough to position the pole at the frequency adjacent to the pass band no matter how large the overlapping area is. can't get the value
도 9와 같이 공진기 상하면에 교차 커플링 회로를 형성하면 교차 커플링을 위한 교차 커패시터 C1_cross 및 C2_cross 값을 더 큰 값을 얻으면서 더 높은 Q 값을 얻을 수 있게 되어, 통과 대역에 인접한 극점을 좀 더 높은 Q 값을 갖는 공진을 이루게 하여 통과대역에 인접한 주파수에서 더 높은 감쇄 특성을 이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.If a cross-coupling circuit is formed on the upper and lower surfaces of the resonator as shown in FIG. 9, the cross capacitor C1_cross and C2_cross for cross-coupling can be obtained with larger values and a higher Q value can be obtained. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings to achieve a resonance having a high Q value to achieve a higher attenuation characteristic at a frequency adjacent to the passband. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
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.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역통과필터의 전체 구성을 보여주는 도면이다.12 is a diagram showing the overall configuration of a bandpass filter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 대역통과필터(100)는 도 12를 참조하면, 상부전극보호층(10), 제1 전자기차폐층(20), 제1 전송선로층(30), 제1 접지포스트(40), 공진기층(50), 제2 접지포스트(60), 제2 전송선로층(70), 제2 전자기차폐층(80)이 상하 방향으로 나란히 배치되는 적층 구조를 이루며, 각 층에는 대역 통과 특성을 얻기 위한 공진회로를 구성하고, 이를 위해 입출력단자(84, 85), 공진기, 커패시터 전극, 비아전극이 마련되는 대역통과필터(100)를 구성한다.12, the
제1 전송선로층(30)은 교차 커패시터 전극으로 이루어지는 교차 커플링 회로를 포함한다. 여기서 교차 커플링 회로는 내부에 감쇄특성 개선을 위한 교차 커패시터가 내부에 회로적으로 결합될 수 있다. 제1 전송선로층(30)에서 입력단자(85) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제1 접지층(81)에 단락되고, 출력단자(84) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제2 접지층(82)에 단락되도록 구성될 수 있다.The first
제1 접지포스트(40)는 제1, 2, 3, 4 공진기의 공진 커패시터 전극을 형성하기 위하여 마련된다.The
공진기층(50)은 제1, 2, 3, 4 공진기를 포함하고, 제2 전자기차폐층(80)과 적층시 비아홀(90)에 의해 양단이 입력단자(85)와 출력단자(84)에 연결된다. The
제1, 2, 3, 4 공진기는 공진기층(50)에서 서로 나란히 배치되며 제1 및 제2 접지포스트(40, 60)와 LC 병렬 공진회로를 형성하며 제1 내지 제4 공진기 사이에서 서로 상호 전자기적으로 결합된다.The first, second, third, and fourth resonators are disposed side by side in the
제2 접지포스트(60)는 제1, 2, 3, 4 공진기의 공진 커패시터 전극을 형성하기 위하여 마련된다.The
이상에서 제1 및 제2 접지포스트(40, 60) 및 공진기층(50)은 4개의 공진기를 형성하는 것으로 예시하고 있으나 공진기의 개수는 필요에 따라 4개보다 크거나 작게 형성하는 것도 가능하나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 공진기가 4개인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.In the above, the first and second ground posts 40, 60 and the
제2 전송선로층(70)은 제1 전송선로층(30)과 마찬가지로 교차 커패시터 전극으로 이루어지는 교차커플링 회로를 포함한다. 여기서 교차 커플링 회로는 내부에 감쇄특성 개선을 위한 교차 커패시터가 내부에 회로적으로 결합될 수 있다. 제2 전송선로층(70)에서 입력단자(85) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제1 접지층(81)에 단락되고, 출력단자(84) 측의 공진기에 오버랩되는 부분의 단부는 제2 접지층(82)에 단락되도록 구성될 수 있다.The second
제2 전자기차폐층(80)은 입력단자(85), 출력단자(84), 하부 접지를 포함하여 구성될 수 있으며, 양측에 제1, 2 접지전극을 포함하는 제1, 2 접지층(81, 82)이 전기적으로 결합된다.The second
또한, 공진기층(50)과 제2 전자기차폐층(80) 사이에는 비아전극을 포함한 비아홀(90)에 의해 입출력단자(84, 85)가 연결되어 대역통과필터(100)가 제조된다.In addition, the input/
본 발명에서는 대역통과필터(100) 제조시, 교차 커플링 회로 설계에 따른 감쇄 특성이 달라지게 하여 원하는 감쇄 특성을 얻을 수 있도록 하는 구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. In the present invention, when the
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 양단이 개방된 교차 커플링 회로를 갖는 공진기로 이루어진 대역 통과 필터의 경우, 입력단자에서 시작한 전송선로가 길이(A1)에 비례하는 인덕턴스 값을 갖고, 공진기 R1과 단락되어 신호를 여기시킨다. 공진기 R1에 여기된 신호는 마이크로 스트립으로 구현된 공진기 R1과 공진기 R1에 결합되는 공진커패시터 C_r1에 의해서 어느 특정 주파수에 공진하게 되고, R2 공진기에 전자기적 결합(상호 유도성 결합)에 의해서 전파되고, R2에서 R3로, R3에서 R4로 유도성 결합에 의해서 전파된다. R4에서는 출력 단자로 길이 A2를 갖는 선로로 출력하게 된다.1 and 2, in the case of a conventional band-pass filter comprising a resonator having a cross-coupling circuit with both ends open, the transmission line starting from the input terminal has an inductance value proportional to the length A1, and the resonator Shorted to R1 to excite the signal. The signal excited by the resonator R1 resonates at a certain frequency by the resonator R1 implemented as a micro-strip and the resonator capacitor C_r1 coupled to the resonator R1, and propagates by electromagnetic coupling (mutual inductive coupling) to the R2 resonator, It propagates by inductive coupling from R2 to R3 and from R3 to R4. In R4, it is output to a line having a length of A2 as an output terminal.
파장이 매우 작은 RF(Radio Frequency) 회로에 있어 표면 전류의 방향이 전자기 필드 형성에 매우 중요하기 때문에 편의상 방향을 설명하기 위해서 제1 접지전극 GND1과 제2 접지전극 GND2로 구분하여 설명한다.Since the direction of the surface current is very important to the formation of an electromagnetic field in a radio frequency (RF) circuit with a very small wavelength, the first grounding electrode GND1 and the second grounding electrode GND2 will be divided to explain the directions for convenience.
공진기 R1~R4는 일면의 GND1에 단락되어 있고 다른 일면은 개방되어 있다. 공진기 길이를 1/4 파장보다 더 작게 하여 필터의 사이즈를 줄이면서도 불요발사(spurious) 특성을 더 좋게 하기 위하여 공진기의 일면의 단락된 GND1과 대향하는 방향인 GND2의 방향에서 형성되도록 공진 커패시터 C_r1 내지 C_r4를 구성하였다. 공진기 R1 내지 R4는 전자기적으로 상호 결합된다. Resonators R1 to R4 are shorted to GND1 on one side and open on the other side. Resonant capacitors C_r1 to C_r1 to be formed in the direction of GND2, which is opposite to the shorted GND1 of one side of the resonator, in order to reduce the size of the filter and improve spurious characteristics by making the resonator length smaller than 1/4 wavelength. C_r4 was constructed. The resonators R1 to R4 are electromagnetically coupled to each other.
이러한 회로 구조에서 감쇄 특성을 보여주는 그래프가 도 2에 도시되어 있으며, 위와 같이 교차 커플링 회로가 없는 경우에는 도 2의 Type1과 같이 통과대역 인접한 곳에 감쇄극이 없어서 더 좋은 감쇄 성능을 얻을 수 없다.A graph showing the attenuation characteristics in such a circuit structure is shown in FIG. 2, and when there is no cross-coupling circuit as above, better attenuation performance cannot be obtained because there is no attenuation pole adjacent to the pass band as in
따라서, 감쇄극을 형성하기 위한 교차 커플링 회로를 구성할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to construct a cross-coupling circuit for forming the decaying pole.
도1에 도시된 대역통과필터에서 공진기 R1, R2, R3, R4는 서로 상호 유도성 결합을 하기 때문에, M1, M2, M3는 공진기 사이에 상호 인덕턴스로 모델링될 수 있다. In the bandpass filter shown in FIG. 1, since the resonators R1, R2, R3, and R4 are mutually inductively coupled to each other, M1, M2, and M3 can be modeled as mutual inductances between the resonators.
교차 커플링을 위한 커패시터로서 입력단자에서 출력단자를 연결하는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)를 설치하면 상호 유도성 결합으로 생성된 인덕터와 병렬 공진하여 도 2의 Type2와 같이 통과대역주파수에 인접한 대역외주파수에 다수의 감쇄극(pole)을 만들 수 있다. If a cross capacitor (C1_cross, C2_cross) connecting the input terminal to the output terminal is installed as a capacitor for cross coupling, it resonates in parallel with the inductor generated by mutual inductive coupling and out-of-band adjacent to the passband frequency as in
또한, 교차 커플링량을 조절함으로써, 극점이 형성되는 주파수 위치를 조절할 수 있고, 교차 커플링량이 더 클수록 통과대역에 인접하는 대역외주파수로 더 가까이 이동시킬 수 있어 이 극점들로 인해 통과대역에 인접한 대역외주파수에서 더 급격한 감쇄 특성을 얻을 수 있다.In addition, by adjusting the cross-coupling amount, the position of the frequency at which the pole is formed can be adjusted, and the larger the cross-coupling amount is, the closer to the out-of-band frequency adjacent to the pass band, the closer to the pass band due to these poles. A sharper attenuation characteristic can be obtained at out-of-band frequencies.
그러나, 도 1에 도시된 것처럼 양 종단이 개방된 교차 커플링 구조의 경우는 도 2의 Type2와 같이 다수의 극점에 의하여 통과 대역에 인접한 주파수의 감쇄 특성은 개선되지만 불요발사 특성은 저하되는 문제점이 나타난다. 즉, 도 2의 Type1, 2의 비교에서 볼 수 있듯이, 교차 커플링을 구현하기 위해 설치한 교차 커플링 회로는 통과하고자 하는 주파수(f1) 외에도 원하지 않는 신호(f2, f3)를 출력측으로 통과시키는 역할도 동시에 하게 되어 필터의 불요발사 특성을 현저히 저하시키는 부작용을 초래하는 문제가 발생할 수 있다.However, in the case of the cross-coupling structure in which both ends are open as shown in FIG. 1, the attenuation characteristic of the frequency adjacent to the pass band is improved due to the plurality of poles as in
또한, 교차 커플링 회로가 배열된 공진기와 수직 방향으로 동일 평면상에 배치될 경우 필터 구조체 내에서 발생하는 기생 성분들과 결합하여 불요발사 특성을 더욱 저하시킬 뿐만 아니라 교차 커플링 회로가 공진기에서 발생하는 전자기파의 교란을 야기시켜서 불요발사 성분을 더욱 열화시킬 수 있다. In addition, when the cross-coupling circuit is disposed on the same plane in the vertical direction to the arranged resonator, it combines with parasitic components generated in the filter structure to further deteriorate the spurious emission characteristic, as well as generate a cross-coupling circuit in the resonator. It may cause disturbance of electromagnetic waves, which may further deteriorate the spurious component.
따라서, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 공진기에 수직 및 수평 방향에서 오버랩되어 별도의 설치 공간을 갖지 않으면서 교차 커플링 회로에 의한 불요발사 성분의 저하를 개선할 뿐만 아니라 필터 제조 공정에서 안정적인 교차 커플링을 구현하는 구조 및 방법을 제공한다.Therefore, the band-pass filter according to the present invention is overlapped with the resonator in the vertical and horizontal directions and does not have a separate installation space, and not only improves the reduction of unnecessary emission components due to the cross-coupling circuit, but also provides a stable crossover in the filter manufacturing process. A structure and method for implementing coupling are provided.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교차 커플링 회로 양단이 커패시터로 접지에 단락된 회로를 도시하고 있다.3 illustrates a circuit in which both ends of the cross-coupling circuit are short-circuited to ground by a capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 3에 따르면, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 교차 커플링을 위한 커패시터(C1_cross, C2_cross)에 연결됨과 아울러, 제1 및 제2 접지전극(GND1, GND2)에 연결되어 불요발사 성능 개선을 위한 커패시터(C1_spur와 C2_spur)를 설치함으로써, 통과대역 주파수(f1)보다 더 높은 주파수로서 불요발사 주파수인 f2, f3를 접지로 소멸시켜 도 7의 Type1에 도시된 것과 같이 불요발사 성능을 개선할 수 있게 된다.According to FIG. 3, the bandpass filter according to the present invention is connected to the capacitors C1_cross and C2_cross for cross coupling, and is connected to the first and second ground electrodes GND1 and GND2 to improve the spurious firing performance. By installing capacitors C1_spur and C2_spur for there will be
또한, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 경소단박(輕小短薄)의 필터를 구현하기 위해서 교차 커플링 회로를 갖는 전송선로층을 공진기의 설치 방향에 수직 방향으로 오버랩되도록 적층 배치하는 것이 바람직하다.In addition, in the band-pass filter according to the present invention, in order to realize a light, small, and thin filter, it is preferable to stack and arrange transmission line layers having a cross coupling circuit to overlap in a direction perpendicular to the installation direction of the resonator. do.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교차 커플링 회로를 갖는 전송선로의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a transmission line having a cross-coupling circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 대역통과필터는, 교차 커플링 회로를 이루는 전송선로층의 선로전극이 지그재그형을 이루도록 하여 원하는 불요발사 성능 개선을 이룰 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the bandpass filter according to the present invention, desired spurt performance improvement can be achieved by making the line electrodes of the transmission line layer constituting the cross-coupling circuit form a zigzag shape.
또한 전송선로층에 설치된 교차커플링 회로는 공진기 R1, R2, R3, R4의 주요 전자계 성분인 M1, M2, M3와의 기생 결합이 최소화되도록 설치해야 하며, 이를 위한 방법은 도 4를 참조하여 설명한다.In addition, the cross-coupling circuit installed in the transmission line layer should be installed to minimize parasitic coupling with M1, M2, and M3, which are the main electromagnetic field components of the resonators R1, R2, R3, and R4, and a method for this will be described with reference to FIG. 4 .
도 4는 전송선로층을 이루는 교차 커플링 회로(선로전극)의 양단이 커패시터로 접지에 단락되는 등가회로를 갖는 실시예를 보여주고 있으며, 설치되는 교차 커플링 회로는 공진기와 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 회로이다.4 shows an embodiment having an equivalent circuit in which both ends of a cross-coupling circuit (line electrode) constituting a transmission line layer are short-circuited to ground with a capacitor, and the installed cross-coupling circuit is spaced apart from the resonator at a certain distance. there is a circuit
도 4를 참조하면, 교차 커플링 커패시터 C1_cross와 C2_cross를 포함하여 교차 커플링을 구현하기 위한 교차 커플링 회로는 다음과 같은 세 구역을 갖는다.Referring to FIG. 4 , a cross-coupling circuit for implementing cross-coupling, including cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross, has the following three regions.
먼저, 공진기층과 전송선로층의 적층에 의해 제1 공진기와 선로전극이 오버랩되는 부분(이하 제1 구역이라 함)을 포함하며, 제1 구역은 제1 공진기가 단락된 제1 접지전극(GND1)에 단부가 단락되어 시작되며 전송선로가 제1 공진기에 겹치면서 제1 공진기의 개방면 방향으로 소정의 전송선로 길이를 갖고 진행한다.First, a portion (hereinafter referred to as a first region) in which the first resonator and the line electrode overlap by lamination of the resonator layer and the transmission line layer is included, and the first region is a first ground electrode (GND1) in which the first resonator is short-circuited. ), and the transmission line overlaps the first resonator and proceeds with a predetermined transmission line length in the direction of the open surface of the first resonator.
제1 구역의 단부에서 제2, 3, 4 공진기를 차례로 횡단하는 부분(이하 제2 구역이라 함)을 포함하며, 제2 구역 단부에는 제4 공진기의 개방면 방향, 즉 출력단자가 위치한 방향으로 꺾이면서 일정한 겹치는 부분(이하 제3 구역이라 함)을 포함하고, 상기 제3 구역은 제4 공진기의 개방면 방향에 위치한 제2 접지전극에 의해 단락된다.It includes a portion (hereinafter referred to as a second region) that sequentially traverses the second, third, and fourth resonators at the end of the first region, and is bent at the end of the second region in the direction of the open surface of the fourth resonator, that is, in the direction in which the output terminal is located. and a predetermined overlapping portion (hereinafter referred to as a third region), wherein the third region is short-circuited by a second ground electrode positioned in the direction of the open surface of the fourth resonator.
도 5는 도 4의 제2 구역에서 절단면을 보여주는 도면이며, 제1 구역 및 제3 구역과 겹치는 면적에 의해 C1_cross 및 C2_cross가 각각 형성되는 것을 보여주고 있으며, 여기서, C1_cross는 C1_cross′ 와 C1_cross″를 더한 값이고, C2_cross는 C2_cross′ 와 C2_cross″를 더한 값이 된다.FIG. 5 is a view showing a cross section in the second region of FIG. 4 , showing that C1_cross and C2_cross are formed by the overlapping area with the first and third regions, respectively, where C1_cross is C1_cross′ and C1_cross″ It is the sum of the values, and C2_cross is the sum of C2_cross′ and C2_cross″.
도 6은 체비쉐프 필터의 응답 특성을 구현하기 위한 교차 커플링 회로 구현시의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a current flow when implementing a cross-coupling circuit for implementing the response characteristics of the Chebyshev filter.
도 6과 같이 제1 접지전극(GND1)에서 시작해서 제2 접지전극(GND2)로 이어지는 교차 커플링 회로를 설치하면 공진기 R1과 교차 커플링이 오버랩되는 제1구역에서 커패시터가 생성되지만 공진기 R1에 흐르는 전류 방향과 교차 커플링 회로의 제1 구역에서 발생하는 전류의 방향이 같기 때문에 여기에서 발생하는 상호 인덕턴스는 매우 작게 발생한다. 따라서, 제1 구역에서의 등가 회로는 커패시터만 있는 것으로 보일 것이다. 또한, 도 6에서 제1 구역의 하반부면에 생성되는 부분은 불요발사 성분을 접지로 소멸시키는 도 3, 4의 C1_spur에 해당하고 제1 구역의 상반부면에는 교차 커플링을 위한 교차커패시터 C1_cross를 생성한다.6, if a cross-coupling circuit starting from the first ground electrode (GND1) and leading to the second ground electrode (GND2) is installed, a capacitor is created in the first region where the resonator R1 and cross-coupling overlap, but in the resonator R1 Since the direction of the flowing current and the direction of the current generated in the first section of the cross-coupling circuit are the same, the mutual inductance generated here is very small. Thus, the equivalent circuit in the first zone would appear to have only capacitors. In addition, the portion generated on the lower half surface of the first zone in FIG. 6 corresponds to C1_spur of FIGS. 3 and 4 that dissipates the unnecessary emission component to ground, and the cross capacitor C1_cross for cross coupling is created on the upper half surface of the first zone do.
또한, 제2 구역에서는 공진기의 전류 방향과 교차 커플링 회로의 전류 방향은 수직이기 때문에 상호 인덕턴스는 발생하지 않고, 교차되는 면적도 아주 작기 때문에 필터의 특성에 거의 영향을 주지 않는다.In addition, in the second region, since the current direction of the resonator and the current direction of the cross-coupling circuit are perpendicular, mutual inductance does not occur, and since the cross area is also very small, the characteristics of the filter are hardly affected.
제3 구역에서의 동작은 앞서 설명한 제1 구역의 동작과 동일하다. 제3 구역의 상반부는 불요발사 성분을 접지로 소멸시키는 도 3, 4의 C2_spur에 해당하고 제3 구역의 하반부에는 교차 커플링을 위한 교차커패시터 C2_cross가 생성된다.The operation in the third zone is the same as the operation in the first zone described above. The upper half of the third zone corresponds to C2_spur of FIGS. 3 and 4 that dissipates the unwanted emission component to ground, and the lower half of the third zone generates a cross-capacitor C2_cross for cross coupling.
교차 커플링 회로의 주요 동작 영역인 제1 구역과 제3 구역에서는 도 6에 도시된 바와 같이 공진기 R1, R4와 동일한 전류 방향이기 때문에, 필터의 상호 인덕턴스 M1, M2, M3를 교란시키지 않고, 기생 성분의 발생을 최소화하여 도 7의 Type1과 같이, 교차 커플링으로 인한 감쇄극 형성 후에도 개선된 불요발사 성능을 얻을 수 있다. In the first region and the third region, which are the main operating regions of the cross-coupling circuit, as shown in FIG. 6, since the current direction is the same as that of the resonators R1 and R4, the mutual inductances M1, M2, M3 of the filter are not disturbed, and parasitic By minimizing the generation of components, improved spurious firing performance can be obtained even after the attenuation pole is formed due to cross-coupling, as in
도 8은 교차 커플링량을 조절하거나 High Q 공진기를 얻기 위한 교차 커플링의 폭, 길이 변경을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a change in width and length of cross-coupling in order to adjust the amount of cross-coupling or to obtain a high-Q resonator.
도 8을 참조하면, 교차 커플링량에 따라 감쇄극이 형성되는 주파수가 조절될 수 있으며, 교차 커플링량은 제1 구역의 폭(W1)과 길이(L1) 그리고, 제3 구역의 폭(W3)과 길이(L3)에 따라 교차 커플링 커패시터 C1_cross 및 C2_cross 값으로 조절될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the frequency at which the attenuation pole is formed may be adjusted according to the cross-coupling amount, and the cross-coupling amount is the width W1 and length L1 of the first region and the width W3 of the third region. The cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross may be adjusted according to the length and length L3.
도 10에 도시된 Type1 그래프와 같이 C1_cross 및 C2_cross의 크기가 더 크면 통과대역에 인접한 극점(pole)의 위치가 더 통과대역에 인접하게 되고, 이에 따라 더 가파른 감쇄 특성을 얻게 된다(도 10의 Type1 참조). 만약, 교차 커플링량이 작으면 즉, 교차 커플링 커패시터 C1_cross 및 C2_cross의 크기가 더 작으면, 감쇄 특성이 Type1보다는 완만한 도 10의 Type2와 같은 형태로 나타난다.As shown in the Type1 graph shown in FIG. 10 , when the sizes of C1_cross and C2_cross are larger, the position of the pole adjacent to the passband is closer to the passband, and thus a steeper attenuation characteristic is obtained (Type1 in FIG. 10 ) Reference). If the cross-coupling amount is small, that is, if the sizes of the cross-coupling capacitors C1_cross and C2_cross are smaller, the attenuation characteristic appears in the form of Type2 in FIG. 10, which is more gentle than Type1.
또한, 교차 커플링량은, 제2 구역의 폭(W2)에 해당하는 폭 크기를 조절함으로써 조절하는 것도 가능하다. 제2 구역의 폭은 제1 구역의 상반부 면적과 제2 구역의 하반부 면적을 변화시키므로 교차 커플링량이 조절될 수 있다.In addition, the cross-coupling amount may be adjusted by adjusting the width corresponding to the width W2 of the second region. Since the width of the second region changes the area of the upper half of the first region and the area of the lower half of the second region, the amount of cross-coupling can be adjusted.
또한, 제2 구역에서 공진기 길이방향으로 전송선로의 위치는 공진기 사이의 상호 인덕턴스 M1, M3의 밸런스를 고려하여 공진기의 길이방향으로 중앙 부근에 위치하는 것이 바람직하다. In addition, in the second zone, the position of the transmission line in the longitudinal direction of the resonator is preferably located near the center in the longitudinal direction of the resonator in consideration of the balance of the mutual inductances M1 and M3 between the resonators.
또한, C1_cross 및 C2_cross의 크기 변화는 통과 대역에 인접한 감쇄특성에 매우 많은 변화를 야기하기 때문에, LTCC를 이용한 필터 제조 공정에서 LTCC 그린 시트(Green sheet) 적층시 발생하는 좌우 정렬 편차에 의한 C1_cross 및 C2_cross의 변화를 최소화하는 것이 필요하다.In addition, since the size change of C1_cross and C2_cross causes a very large change in the attenuation characteristics adjacent to the pass band, C1_cross and C2_cross caused by the left-right alignment deviation that occurs when LTCC green sheets are stacked in the filter manufacturing process using LTCC. It is necessary to minimize the change in
이 변화를 최소화하기 위하여 제1, 3 구역에서 공진기 선폭과 교차 커플링 회로의 선폭 중 어느 한쪽의 폭이 공정 편차보다 더 크도록 하여 공정 편차에 변화가 둔감하도록 할 수 있다.In order to minimize this change, either one of the resonator line width and the cross-coupling circuit line width is larger than the process deviation in the first and third zones, so that the change is insensitive to the process deviation.
또한 교차 커플링 회로에 의해서 형성되는 C1_spur, C2_spur의 Q값은 통과대역에 인접하는 극점을 형성한다. 따라서 커패시터의 Q값이 더 높을수록 더 좋은 감쇄 특성과 인접한 극점의 영향으로 인한 통과 대역의 삽입손실이 최소화된다. In addition, the Q values of C1_spur and C2_spur formed by the cross-coupling circuit form poles adjacent to the pass band. Therefore, the higher the Q value of the capacitor, the better the attenuation characteristic and the insertion loss of the passband due to the influence of the adjacent pole is minimized.
공진기와 교차 커플링 회로의 선로 간의 거리(도 9의 d)를 더 멀리하면 Q값은 높아지지만 커패시터가 작아져서 아무리 오버랩되는 면적을 크게 하더라도 통과대역에 인접한 주파수에 극점을 위치시킬 만큼 더 큰 커패시터 값을 얻을 수 없다. If the distance between the resonator and the line of the cross-coupling circuit (d) of the cross-coupling circuit is further increased, the Q value increases, but the capacitor becomes smaller and the capacitor is large enough to position the pole at the frequency adjacent to the pass band no matter how large the overlapping area is. can't get the value
도 9와 같이 공진기 상하면에 교차 커플링 회로를 형성하면 교차 커플링을 위한 교차 커패시터 C1_cross 및 C2_cross 값을 더 큰 값을 얻으면서 더 높은 Q 값을 얻을 수 있게 되어, 통과 대역에 인접한 극점을 좀 더 높은 Q 값을 갖는 공진을 이루게 하여 통과대역에 인접한 주파수에서 더 높은 감쇄 특성을 얻으면서도 필터의 중요한 지표인 삽입손실 특성을 최소화하여 시스템의 전력 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다. If a cross-coupling circuit is formed on the upper and lower surfaces of the resonator as shown in FIG. 9, the cross capacitor C1_cross and C2_cross for cross-coupling can be obtained with larger values and a higher Q value can be obtained. It has the effect of minimizing the power loss of the system by minimizing the insertion loss characteristic, which is an important index of the filter, while obtaining a higher attenuation characteristic at a frequency adjacent to the passband by achieving resonance with a high Q value.
또한, 도 11을 참조하면, 이중 교차 커플링 레이어(도 11의 Type1)를 이용하여 교차 커플링 회로를 구성하는 경우는 싱글 교차 커플링 레이어(도 11의 Type2)에 비해, C1_spur 및 C2_spur의 효과를 더 크게 하고, 기생 전자기파를 효과적으로 제어하여 더 좋은 불요발사 성분을 억제하는 특성을 구현할 수 있다.In addition, referring to FIG. 11 , when a cross-coupling circuit is configured using a double cross-coupling layer (Type1 in FIG. 11), the effects of C1_spur and C2_spur compared to a single cross-coupling layer (Type2 in FIG. 11) It is possible to realize a better characteristic of suppressing unnecessary emission components by making the s larger and effectively controlling parasitic electromagnetic waves.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
10 ; 상부전극보호층
20 ; 제1 전자기차폐층
30 ; 제1 전송선로층
40 ; 제1 접지포스트
50 ; 공진기층
60 ; 제2 접지포스트
70 ; 제2 전송선로층
80 ; 제2 전자기차폐층
81 ; 제1 접지층
82 ; 제2 접지층
84 ; 출력단자
85 ; 입력단자
90 ; 비아홀
100 ; 대역통과필터10 ; upper electrode protective layer
20 ; first electromagnetic shielding layer
30 ; first transmission line layer
40 ; 1st ground post
50 ; resonator layer
60 ; 2nd ground post
70 ; 2nd transmission line layer
80 ; second electromagnetic shielding layer
81; first ground layer
82; second ground layer
84 ; output terminal
85 ; input terminal
90 ; via hall
100 ; bandpass filter
Claims (8)
양단이 입력단자와 출력단자에 연결되고, 상호 전자기적으로 결합되는 복수의 공진기와,
상기 공진기에 적층되고, 감쇄극을 형성하기 위한 교차 커플링 회로를 형성하도록 구성되는 전송선로를 포함하고,
상기 교차 커플링 회로는, 상기 입력단자와 출력단자 사이에 형성되고, 상기 복수의 공진기의 상호 유도성 결합으로 생성된 인덕터와 병렬 공진하며, 감쇄극을 형성하여 통과 대역에 인접한 주파수의 감쇄 특성을 개선시키는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)를 포함하는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
In the bandpass filter using the LTCC process,
A plurality of resonators having both ends connected to the input terminal and the output terminal and electromagnetically coupled to each other;
a transmission line laminated to the resonator and configured to form a cross-coupling circuit for forming an attenuation pole;
The cross-coupling circuit is formed between the input terminal and the output terminal, and resonates in parallel with an inductor generated by mutual inductive coupling of the plurality of resonators, and forms an attenuation pole to obtain attenuation characteristics of frequencies adjacent to the pass band. A bandpass filter using an LTCC process, characterized in that it includes a cross capacitor (C1_cross, C2_cross) to improve it.
상기 복수의 공진기는, 각 공진기의 일측이 제1 접지전극에 단락되는 제1, 2, 3, 4 공진기를 포함하고,
상기 복수의 공진기의 인덕터와 병렬공진하도록 구성되되, 각각의 일단이 상기 제1 접지전극과 대향되는 제2 접지전극 측으로 각각 연결되는 복수의 공진 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
According to claim 1,
The plurality of resonators includes first, second, third, and fourth resonators in which one side of each resonator is short-circuited to the first ground electrode,
LTCC process using a plurality of resonant capacitors configured to resonate in parallel with the inductors of the plurality of resonators, each end of which is connected to a second ground electrode opposite to the first ground electrode bandpass filter.
일단이 상기 교차 커플링 회로를 구성하는 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)에 연결됨과 아울러, 타단이 상기 제1 및 제2 접지전극에 각각 연결되어 통과대역 주파수보다 더 높은 불요발사 주파수 성분을 상기 제1 및 2 접지전극로 소멸시키는 커패시터(C1_spur, C2_spur)를 구비하는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
3. The method of claim 2,
One end is connected to the cross capacitors C1_cross and C2_cross constituting the cross-coupling circuit, and the other end is connected to the first and second ground electrodes, respectively, so that the spurious emission frequency component higher than the passband frequency is generated in the first and capacitors (C1_spur, C2_spur) for dissipating to the second ground electrode.
서로 나란히 배치되고, 상호 전자기적으로 결합되는 상기 복수의 공진기를 형성하는 공진기층;
상기 공진기층의 상하로 적층되어 상기 복수의 공진기의 공진 커패시터 전극을 형성하기 위한 제1 및 제2 접지포스트; 및
상기 제1 및 제2 접지포스트의 상하로 적층되어 상기 교차 커패시터를 포함하는 교차 커플링 회로를 형성하는 교차 커패시터 전극으로 이루어지는 제1 및 제2 전송선로층을 포함하는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
According to claim 1,
a resonator layer disposed side by side and forming the plurality of resonators that are electromagnetically coupled to each other;
first and second ground posts stacked above and below the resonator layer to form resonant capacitor electrodes of the plurality of resonators; and
LTCC process, characterized in that it includes first and second transmission line layers formed of cross-capacitor electrodes stacked above and below the first and second ground posts to form a cross-coupling circuit including the cross-capacitor bandpass filter used.
상기 제1 및 제2 전송선로층은,
상기 공진기층의 수직 방향으로 배치되어 상기 공진기와 오버랩되도록 적층 배치되는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
5. The method of claim 4,
The first and second transmission line layers are
A bandpass filter using an LTCC process, characterized in that the resonator layer is disposed in a vertical direction and stacked to overlap the resonator layer.
상기 제1 및 제2 전송선로층의 교차 커플링 회로를 형성하는 선로전극이 지그재그형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
6. The method of claim 5,
A bandpass filter using an LTCC process, characterized in that the line electrodes forming the cross coupling circuit of the first and second transmission line layers are formed in a zigzag shape.
상기 복수의 공진기의 일측이 단락되는 제1 접지전극과, 상기 제1 접지전극에 대향하는 제2 접지전극을 포함하고,
상기 교차 커플링 회로는,
상기 공진기층과 제1 및 제2 전송선로층의 적층에 의해 상기 복수의 공진기 중 상기 입력단자와 연결된 공진기와 선로전극이 오버랩되는 제1 구역;
상기 공진기층과 제1 및 제2 전송선로층의 적층에 의해 상기 복수의 공진기 중 상기 출력단자와 연결된 공진기와 선로전극이 오버랩되는 제3 구역; 및
상기 제1 구역의 단부와 상기 제3 구역의 단부를 연결하고, 상기 복수의 공진기 중에서 상기 입력단자에 연결된 공진기 및 상기 출력단자에 연결된 공진기를 제외한 공진기를 횡단하는 제 2구역을 포함하며,
상기 제1 구역은 상기 제1 접지전극에 의해 단락되고,
상기 제3 구역은 상기 제2 접지전극에 의해 단락되는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
7. The method of claim 6,
a first ground electrode to which one side of the plurality of resonators is short-circuited, and a second ground electrode opposite to the first ground electrode;
The cross-coupling circuit is
a first region in which a resonator connected to the input terminal and a line electrode of the plurality of resonators overlap by lamination of the resonator layer and first and second transmission line layers;
a third region in which a line electrode and a resonator connected to the output terminal of the plurality of resonators overlap by lamination of the resonator layer and the first and second transmission line layers; and
a second region connecting the end of the first region and the end of the third region and crossing the resonators except for a resonator connected to the input terminal and a resonator connected to the output terminal among the plurality of resonators;
The first region is short-circuited by the first ground electrode,
The third zone is short-circuited by the second ground electrode, a bandpass filter using an LTCC process.
상기 교차 커패시터(C1_cross, C2_cross)는, 상기 제1 구역의 폭(W1)과 길이(L1), 및 상기 제3 구역의 폭(W3)과 길이(L3)의 변화에 따라 조절되어 상기 감쇄극이 형성되는 주파수가 조절되는 것을 특징으로 하는, LTCC 공정을 이용한 대역통과필터.
8. The method of claim 7,
The cross capacitors C1_cross and C2_cross are adjusted according to changes in the width W1 and length L1 of the first region and the width W3 and length L3 of the third region so that the attenuation pole is A bandpass filter using an LTCC process, characterized in that the formed frequency is adjusted.
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| KR1020200180833A KR102589444B1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Bandpass filter using low temperature co-fired ceramic process |
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