KR20240067628A - 부유 기생 스터브를 가지는 결합기 - Google Patents

부유 기생 스터브를 가지는 결합기 Download PDF

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KR20240067628A
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박종현
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(주) 알엔투테크놀로지
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Abstract

본 발명은, 부유 기생 스터브를 포함하여 커플러 선로와 부유 기생 스터브 사이에 캐패시턴스를 추가로 발생시켜, 격리도 특성을 향상시킬 수 있는 부유 기생 스터브를 가지는 결합기를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 부유 기생 스터브를 가지는 결합기는, 서로 대향하는 제1 외측면과 제2 외측면, 상면 및 하면으로 구성된 본체; 상기 본체의 제1 외측면과 제2 외측면에 각각 배치된 접지 전극들; 상기 본체의 제1 외측면과 제2 외측면에 각각 배치된 포트 전극들; 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 접지 전극과 전기적으로 연결되는 내부 접지패턴; 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 포트 전극과 전기적으로 연결되는 커플러 선로; 및 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 커플러 선로로부터 이격되어 전기적으로 절연되어 위치하는 부유 기생 스터브;를 포함한다.

Description

부유 기생 스터브를 가지는 결합기{Coupler having floating parasite stub}
본 발명의 기술적 사상은 결합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 격리도 특성이 향상된 부유 기생 스터브를 가지는 결합기에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에 있어서, 기지국의 중계기는 데이터 신호를 전송하기 위하여 높은 출력에 실어서 보내게 되는데, 높아진 출력의 신호를 결합하거나, 분리, 수취하는데 결합기(coupler)가 사용된다. 결합기는 커플러 선로의 결합 면적 및 간격에 의해 결합도의 양이 조절될 수 있다. 결합기는 커플러 선로의 길이가 신호의 중심 주파수의 파장/4 (λ/4) 인 구성을 가질 수 있고, 이러한 구성은 결합기의 기본적인 구성이다. 파장/4 (λ/4) 길이의 커플러 선로를 포함하는 결합기는 구현이 용이하고 다른 밀리미터파 소자 또는 마이크로파 소자와의 결합이 용이하므로, 광범위하게 널리 사용된다.
종래의 결합기 설계는, 파장/4 (λ/4) 주파수 길이를 갖는 커플러 선로 사이에 발생하는 캐패시턴스와 상기 커플러 선로와 접지 사이에 발생하는 캐패시턴스를 이용한다. 그러나, 이러한 설계는 라디오 주파수(RF) 특성 개선에 한계가 있다, 또한, 종래에는 격리도 특성 향상을 위한 기생 스터브가 커플러 선로에 직접적으로 연결되어 있어서, 격리도 특성 향상을 위한 기생 스터브의 설계 변경에 한계가 있다.
한국공개특허 제 2009-0072461호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 부유 기생 스터브를 포함하여 커플러 선로와 부유 기생 스터브 사이에 캐패시턴스를 추가로 발생시켜, 격리도 특성을 향상시킬 수 있는 부유 기생 스터브를 가지는 결합기를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 부유 기생 스터브를 가지는 결합기는, 서로 대향하는 제1 외측면 및 제2 외측면을 가지는 본체; 상기 본체의 제1 외측면과 제2 외측면에 각각 배치된 접지 전극들; 상기 본체의 제1 외측면과 제2 외측면에 각각 배치된 포트 전극들; 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 접지 전극과 전기적으로 연결되는 내부 접지패턴; 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 포트 전극과 전기적으로 연결되는 커플러 선로; 및 상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 커플러 선로로부터 이격되어 전기적으로 절연되어 위치하는 부유 기생 스터브;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내부 접지패턴은, 상기 본체의 제1 변과 나란한 방향으로 연장된 제1 내부 접지패턴들; 상기 본체의 제2 변과 나란한 방향으로 연장되고, 상기 제1 내부 접지패턴들을 전기적으로 서로 연결하는 제2 내부 접지패턴들; 및 상기 제1 내부 접지패턴들과 상기 접지 전극을 전기적으로 연결하는 제3 내부 접지패턴들;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포트 전극들은, 상기 본체의 상기 제1 외측면에 배치된 제1 포트 전극과 제2 포트 전극; 및 상기 본체의 상기 제2 외측면에 배치된 제3 포트 전극과 제4 포트 전극;을 포함하고, 상기 커플러 선로는, 상기 제1 포트 전극과 상기 제2 포트 전극을 전기적으로 연결하는 제1 커플러 선로; 및 상기 제3 포트 전극과 상기 제4 포트 전극을 전기적으로 연결하는 제2 커플러 선로;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 부유 기생 스터브는, 상기 제1 포트 전극과 상기 제3 포트 전극 사이에 이격되어 배치된 제1 부유 기생 스터브; 및 상기 제2 포트 전극과 상기 제4 포트 전극 사이에 이격되어 배치된 제2 부유 기생 스터브;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내부 접지패턴을 상면에 포함하는 제1 그린 시트; 상기 제1 그린 시트의 상측에 배치되고, 상기 커플러 선로를 상면에 포함하는 제2 그린 시트; 상기 제2 그린 시트의 상측에 배치되고, 상기 부유 기생 스터브를 상면에 포함하는 제3 그린 시트; 및 상기 제3 그린 시트의 상측에 배치된 제4 그린 시트;를 포함하고, 상기 제1 그린 시트, 제2 그린 시트, 제3 그린 시트, 및 제4 그린 시트가 적층되어 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 접지 전극은 상기 본체의 상면과 하면으로 더 연장되고, 상기 포트 전극은 상기 본체의 상면과 하면으로 더 연장될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기는, 커플러 선로와는 분리된 부유 기생 스터브를 가짐에 따라, 커플러 선로와 부유 기생 스터브 사이에 캐패시턴스를 추가로 발생시켜, RF 특성인 격리도(Isolation) 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 결합기는 커플러 선로와 내부 접지패턴 사이의 캐패시턴스와 커플러 선로와 부유 기생 스터브 사이의 캐패시턴스를 조절이 가능하므로, 결합기의 캐패시턴스를 더 넓은 범위로 변화시킬 수 있다. 또한 부유 기생 스터브를 커플러 선로와 연결되지 않는 이격되어 부유된 아일랜드 형상으로 구현하여, 부유 기생 스터브의 위치, 크기, 형상, 배치 등의 설계 제약을 감소시킬 수 있으므로, 결합기의 캐패시턴스의 조절이 용이하고 폭 넓게 할 수 있다. 또한, λ/4 길이의 커플러 선로와 부유 기생 스터브 사이의 캐패시턴스가 발생함에 따라 격리도 특성(RF 특성)이 향상됨을 알 수 있고, 부유 기생 스터브에 비하여 15 dB 이상 개선된 격리도 특성을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기를 구성하는 제1 그린 시트의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기를 구성하는 제2 그린 시트의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기를 구성하는 제3 그린 시트의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기를 구성하는 제4 그린 시트의 상면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 결합기의 격리도 특성을 비교예와 비교한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 명세서에서 "전기적으로 및/또는 물리적으로 연결"의 의미는 직접적으로 접촉하거나 또는 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 접촉하여 전기를 통하게 하는 연결을 의미하는 것이다. 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유 기생 스터브를 가지는 결합기(10)의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 부유 기생 스터브를 가지는 결합기(10)는, 본체(20), 접지 전극(30), 포트 전극(40), 내부 접지패턴(50), 커플러 선로(60), 및 부유 기생 스터브(70)를 포함한다.
본체(20)는 복수의 그린 시트들이 결합되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체(20)는 제1 그린 시트(11), 제2 그린 시트(12), 제3 그린 시트(13), 및 제4 그린 시트(14)가 적층되어 구성될 수 있다. 제1 그린 시트(11), 제2 그린 시트(12), 제3 그린 시트(13), 및 제4 그린 시트(14)는 상술한 순서로서 순차적으로 적층될 수 있고, 또는 다양한 다른 순서로서 적층될 수 있다. 또한, 그린 시트의 수량이 증가되거나 감소될 수 있다.
이러한 그린 시트들은 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) 공정을 통하여 본체(20)를 형성할 수 있다. 상기 저온 동시소성 세라믹 공정은, 주로 유리와 세라믹을 혼합한 재료를 그린 시트(세라믹 테이프)라고 하는 종이보다 얇은 형태로 만들어 여러 개로 자른 후, 각각의 그린 시트 위에 단순 전극이나 소자의 역할에 맞도록 금이나, 은, 구리 등과 같은 금속도체를 형성하고, 이후, 구성하고자 하는 형태에 따라 각 그린 시트들을 적층하여 소성 세라믹과 금속을 동시에 구워서 형성하는 공정이다. 상기 복수의 그린 시트들은 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
본체(20)는 세라믹 유전체로 구성된 표면실장형일 수 있다. 또한, 본체(20)는 정방형 또는 직방형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본체(20)는 정사각형의 네 개의 측면, 상면 및 하면을 가지는 정방형일 수 있다. 또는, 본체(20)는 상대적으로 길이가 길고 서로 대향하는 두 개의 장측면, 상대적으로 길이가 짧고 서로 대향하는 두 개의 단측면, 상면 및 하면을 가지는 직방형일 수 있다. 도 1에서는 직방형의 형상의 본체(20)가 도시되어 있으며, 하기에서는 이를 예시적으로 설명하기로 한다.
본체(20)는 서로 대향하는 제1 외측면(21) 및 제2 외측면(22)을 가질 수 있다. 제1 외측면(21)은 제2 외측면(22)은 상대적으로 길이가 긴 장측면일 수 있다. 제1 외측면(21)과 제2 외측면(22)은 다른 측면에 의하여, 즉 상대적으로 길이가 짧은 단측면에 의하여, 연결될 수 있다. 또한, 본체(20)는 상면(23) 및 하면(24)을 가질 수 있다.
접지 전극(30)은 결합기(10)를 외부 접지와 연결하는 기능을 수행할 수 있다. 접지 전극(30)은 복수로 구성될 수 있고, 접지 전극(30)은 제1 접지 전극(30_1) 및 제2 접지 전극(30_2)을 포함할 수 있고, 예를 들어 본체(20)의 제1 외측면(21)과 제2 외측면(22)에 각각 배치될 수 있다. 본체(20)의 제1 외측면(21)에는 제1 접지 전극(30_1)이 배치될 수 있다. 제1 접지 전극(30_1)은 본체(20)의 제1 외측면(21)의 중앙부에서 수직 방향으로 연장되도록 위치할 수 있다. 본체(20)의 제2 외측면(22)에는 제2 접지 전극(30_2)이 배치될 수 있다. 제2 접지 전극(30_2)은 본체(20)의 제2 외측면(22)의 중앙부에서 수직 방향으로 연장되도록 위치할 수 있다.
또한, 제1 접지 전극(30_1) 및 제2 접지 전극(30_2) 각각은 본체(20)의 상면(23) 및 하면(24)으로 더 연장될 수 있다. 이에 따라, 접지 전극(30)은 외부와의 전기적 경로가 제1 외측면(21)과 제2 외측면(22)에서 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결되어 이루어질 수 있고, 더 나아가 상면(23) 및/또는 하면(24)에서 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결되어 이루어질 수 있다.
도 1에서는 접지 전극(30)이 제1 접지 전극(30_1) 및 제2 접지 전극(30_2)으로서 두 개가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며 본 발명은 이와 같은 접지 전극(30)의 개수 및 형상에 한정되는 것은 아니고, 다양하게 변형된 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
포트 전극(40)은 결합기(10)를 외부 전원과 연결하여 전원을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 포트 전극(40)은 복수로 구성될 수 있고, 포트 전극(40)은 제1 포트 전극(40_1), 제2 포트 전극(40_2), 제3 포트 전극(40_3) 및 제4 포트 전극(40_4)을 포함할 수 있고, 예를 들어 본체(20)의 제1 외측면(21)과 제2 외측면(22)에 각각 배치될 수 있다. 본체(20)의 제1 외측면(21)에는 제1 포트 전극(40_1) 및 제2 포트 전극(40_2)이 배치될 수 있다. 제1 포트 전극(40_1) 및 제2 포트 전극(40_2)은 본체(20)의 제1 외측면(21)에서 제1 접지 전극(30_1)을 기준으로 양쪽에 서로 대항하여 수직 방향으로 연장되도록 위치할 수 있다. 제1 포트 전극(40_1) 및 제2 포트 전극(40_2)은 제1 접지 전극(30_1)과는 이격되어 전기적으로 절연되도록 위치할 수 있다. 본체(20)의 제2 외측면(22)에는 제3 포트 전극(40_3) 및 제4 포트 전극(40_4)이 배치될 수 있다. 제3 포트 전극(40_3) 및 제4 포트 전극(40_4)은 본체(20)의 제2 외측면(22)에서 제2 접지 전극(30_2)을 기준으로 양쪽에 서로 대항하여 수직 방향으로 연장되도록 위치할 수 있다. 제3 포트 전극(40_3) 및 제4 포트 전극(40_4)은 제2 접지 전극(30_2)과는 이격되어 전기적으로 절연되도록 위치할 수 있다.
또한, 제1 포트 전극(40_1), 제2 포트 전극(40_2), 제3 포트 전극(40_3) 및 제4 포트 전극(40_4) 각각은 본체(20)의 상면(23) 및 하면(24)으로 더 연장될 수 있다. 이에 따라, 포트 전극(40)은 외부와의 전기적 경로가 제1 외측면(21)과 제2 외측면(22)에서 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결되어 이루어질 수 있고, 더 나아가 상면(23) 및/또는 하면(24)에서 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결되어 이루어질 수 있다.
도 1에서는 포트 전극(40)이 제1 포트 전극(40_1), 제2 포트 전극(40_2), 제3 포트 전극(40_3), 및 제4 포트 전극(40_4)으로서 네 개가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며 본 발명은 이와 같은 포트 전극(40)의 개수 및 형상에 한정되는 것은 아니고, 다양하게 변형된 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
접지 전극(30)과 포트 전극(40)은 전도상(Conductive Phase), 바인더(Binder), 비이클(Vehicle) 및 첨가제(Additives)로 구성된 전도성 페이스트에 디핑(dipping) 및 인쇄(printing)함에 의하여 본체(20)의 제1 외측면(21)과 제 2외측면(22)에 도포되어 형성될 수 있다. 접지 전극(30)과 포트 전극(40)은 LTCC 공정에 의하여 본체를 형성한 후에, 상기 본체에 전도성 물질을 도포하여 형성될 수도 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 접지 전극(30)과 포트 전극(40)을 다양한 방법으로 형성하는 것도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
접지 전극(30)은 결합기(10)가 부착되는 인쇄회로기판(미도시)의 접지 패드와 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결되어 접지 기능을 수행할 수 있다. 포트 전극(40)은 결합기(10)가 부착되는 인쇄회로기판(미도시)의 전원 패드와 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있고, 이에 따라 외부로부터 전원을 제공받을 수 있다.
내부 접지패턴(50)은 본체(20)의 내부에 위치하고, 접지 전극(30)과 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
커플러 선로(60)는 본체(20)의 내부에 위치하고, 포트 전극(40)과 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
부유 기생 스터브(70)는 본체(20)의 내부에 위치하고, 커플러 선로(60)로부터 이격되어 전기적으로 절연되어 위치할 수 있다. 부유 기생 스터브(70)는 접지 전극(30) 및 포트 전극(40)과 전기적으로 절연되어 위치할 수 있다.
내부 접지패턴(50), 커플러 선로(60), 및 부유 기생 스터브(70)에 대하여는 도 3 내지 도 6을 참조하여 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 결합기(10)는. 제1 그린 시트(11), 제2 그린 시트(12), 제3 그린 시트(13), 및 제4 그린 시트(14)가 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다. 즉, 결합기(10)는, 최하부에 위치하여 내부 접지패턴(50)이 형성된 제1 그린 시트(11)와 제4 그린 시트(14) 사이에 커플러 선로(60)가 형성된 제2 그린 시트(12)와 부유 기생 스터브(70)가 형성된 제3 그린 시트(13)가 배치될 수 있다. 결합기(10)는 LTCC 공정을 이용하여 형성할 수 있다.
제1 그린 시트(11), 제2 그린 시트(12), 제3 그린 시트(13), 및 제4 그린 시트(14)는 상술한 순서로서 순차로 적층될 수 있고, 또는 다양한 다른 순서로서 적층될 수 있다. 또한, 그린 시트의 수량이 증가되거나 감소될 수 있다.
제1 그린 시트(11)는 내부 접지패턴(50)을 상면에 포함할 수 있다. 제2 그린 시트(12)는 제1 그린 시트(11)의 상측에 배치될 수 있고, 커플러 선로(60)를 상면에 포함할 수 있다. 제3 그린 시트(13)는 제2 그린 시트(12)의 상측에 배치될 수 있고, 부유 기생 스터브(70)를 상면에 포함할 수 있다. 제4 그린 시트(14)는 제3 그린 시트(13)의 상측에 배치될 수 있다.
제1 그린 시트(11)는 내부 접지패턴(50)을 외부로부터 보호하는 보호층의 기능을 수행할 수 있다. 제4 그린 시트(14)는 부유 기생 스터브(70)를 외부로부터 보호하는 보호층의 기능을 수행할 수 있다.
이러한 그린 시트들에 의하여, 구성 요소의 전기적 절연이 구현될 수 있다. 제2 그린 시트(12)에 의하여, 내부 접지패턴(50)과 커플러 선로(60)는 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 제3 그린 시트(13)에 의하여, 커플러 선로(60)와 부유 기생 스터브(70)는 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합기(10)에 포함되는 제1 그린 시트(11)의 상면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 그린 시트(11)는 제1 기저부(110) 및 제1 기저부(110) 상에 형성된 내부 접지패턴(50)을 포함한다. 제1 그린 시트(11)의 외측에는 접지 전극(30) 및 포트 전극(40)이 배치될 수 있다.
제1 기저부(110)는 절연물을 포함할 수 있고, 예를 들어 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 제1 기저부(110)는 주로 유리와 세라믹을 혼합하여 종이에 비하여 얇은 형태로 구현한 그린 시트로 구성될 수 있다. 제1 기저부(110)는, 예를 들어, Al2O3, AlN(Aluminum Nitride), SiO2, Si3N4, CaO, ZnO, 및 Ba2O3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
내부 접지패턴(50)은 단순 전극이나 소자의 기능을 수행하는 물질을 포함할 수 있고, 전도성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있다. 내부 접지패턴(50)은, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 내부 접지패턴(50)은, 예를 들어 증착 방법, 전도성 시트를 부착하여 형성되거나 또는 전도성 페이스트로 도포되어 형성될 수 있다.
내부 접지패턴(50)은 제1 기저부(110) 상에 배치될 수 있고, 이에 따라 내부 접지패턴(50)은 본체(20)의 내부에 위치할 수 있다. 내부 접지패턴(50)은 접지 전극(30)과 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
내부 접지패턴(50)은 본체(20)를, 예를 들어 제1 기저부(110)를 전체적으로 접지할 수 있도록 구불구불한(meander) 형상을 가질 수 있다. 내부 접지패턴(50)은 하나 또는 그 이상의 제1 내부 접지패턴들(51), 하나 또는 그 이상의 제2 내부 접지패턴들(52), 및 하나 또는 그 이상의 제3 내부 접지패턴들(53)을 포함할 수 있다.
제1 내부 접지패턴들(51)은 제1 기저부(110)의 긴 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있고, 즉 본체(20)의 긴 변인 제1 변과 긴 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제2 내부 접지패턴들(52)은 제1 기저부(110)의 짧은 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있고, 즉 본체(20)의 짧은 변인 제2 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있고, 이에 따라 제1 내부 접지패턴들(51)을 전기적으로 및/또는 물리적으로 서로 연결하도록 위치할 수 있다. 제3 내부 접지패턴들(53)은 제1 내부 접지패턴들(51)과 접지 전극(30)을 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결하도록 위치할 수 있다. 이를 위하여, 제3 내부 접지패턴들(53)은 제1 기저부(110)의 짧은 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있고, 즉 본체(20)의 짧은 변인 제2 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제1 내부 접지패턴들(51), 제2 내부 접지패턴들(52), 및 제3 내부 접지패턴들(53)에 의하여 제1 접지 전극(30_1)과 제2 접지 전극(30_2)은 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
상술한 내부 접지패턴(50)의 형상 및 배치는 예시적이며, 다양한 형상과 배치를 가지는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합기(10)에 포함되는 제2 그린 시트(12)의 상면도이다.
도 4를 참조하면, 제2 그린 시트(12)는 제2 기저부(120) 및 제2 기저부(120) 상에 형성된 커플러 선로(60)를 포함할 수 있다. 제2 그린 시트(12)의 외측에는 접지 전극(30) 및 포트 전극(40)이 배치될 수 있다.
제2 기저부(120)는 절연물을 포함할 수 있고, 예를 들어 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 제2 기저부(120)는 주로 유리와 세라믹을 혼합하여 종이에 비하여 얇은 형태로 구현한 그린 시트로 구성될 수 있다. 제2 기저부(120)는 예를 들어, Al2O3, AlN(Aluminum Nitride), SiO2, Si3N4, CaO, ZnO, 및 Ba2O3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
커플러 선로(60)는 단순 전극이나 소자의 기능을 수행하는 물질을 포함할 수 있고, 전도성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있다. 커플러 선로(60)는, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 커플러 선로(60)는, 예를 들어 증착 방법, 전도성 시트를 부착하여 형성되거나 또는 전도성 페이스트로 도포되어 형성될 수 있다.
커플러 선로(60)는 제2 기저부(120) 상에 배치될 수 있고, 이에 따라 커플러 선로(60)는 본체(20)의 내부에 위치할 수 있다. 커플러 선로(60)는 포트 전극(40)과 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
커플러 선로(60)는 제1 커플러 선로(60_1) 및 제2 커플러 선로(60_2)을 포함할 수 있다. 제1 커플러 선로(60_1)는 제1 포트 전극(40_1)과 제2 포트 전극(40_2)을 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다. 이러한 연결을 위하여, 제1 포트 전극(40_1)과 제2 포트 전극(40_2)은 본체(20)의 제1 외측면(21)에 배치되고, 제1 커플러 선로(60_1)는 본체(20)의 제1 외측면(21)과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제2 커플러 선로(60_2)는 제3 포트 전극(40_3)과 제4 포트 전극(40_4)을 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다. 이러한 연결을 위하여, 제3 포트 전극(40_3)과 제4 포트 전극(40_4)은 본체(20)의 제2 외측면(22)에 배치되고, 제2 커플러 선로(60_2)는 본체(20)의 제2 외측면(22)과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2) 각각은 제2 기저부(120)의 긴 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있고, 즉 본체(20)의 긴 변인 제1 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2) 각각은, 원하는 커플러 선로의 길이를 제공하는 커플러 선로 연장부(61)와 포트 전극과의 연결을 제공하는 포트 전극 연결부(62)로 구성될 수 있다. 제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2)는 서로 이격되어 전기적으로 및/또는 물리적으로 연결되지 않고, 커플링 동작을 수행할 수 있다. 제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2) 중 어느 하나에 전압이 인가될 수 있고, 이에 따라 제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2) 중 전압이 인가되지 않은 하나에서 커플링 현상이 발생함으로써, 결합기(10)가 작동할 수 있다.
커플러 선로(60)는 파장/4 (λ/4) 주파수 길이를 가질 수 있다. 제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2)는 각각 파장/4 (λ/4) 주파수 길이를 가질 수 있고, 원하는 주파수 대역을 결정할 수 있다.
상술한 커플러 선로(60)의 형상 및 배치는 예시적이며, 다양한 형상과 배치를 가지는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합기(10)에 포함되는 제3 그린 시트(13)의 상면도이다.
도 5를 참조하면, 제3 그린 시트(13)는 제3 기저부(130) 및 제3 기저부(130) 상에 형성된 부유 기생 스터브(70)를 포함할 수 있다. 제3 그린 시트(13)의 외측에는 접지 전극(30) 및 포트 전극(40)이 배치될 수 있다.
제3 기저부(130)는 절연물을 포함할 수 있고, 예를 들어 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 제3 기저부(130)는 주로 유리와 세라믹을 혼합하여 종이에 비하여 얇은 형태로 구현한 그린 시트로 구성될 수 있다. 제3 기저부(130)는 예를 들어, Al2O3, AlN(Aluminum Nitride), SiO2, Si3N4, CaO, ZnO, 및 Ba2O3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
부유 기생 스터브(70)는 단순 전극이나 소자의 기능을 수행하는 물질을 포함할 수 있고, 전도성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금속을 포함할 수 있다. 부유 기생 스터브(70)는, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 부유 기생 스터브(70)는, 예를 들어 증착 방법, 전도성 시트를 부착하여 형성되거나 또는 전도성 페이스트로 도포되어 형성될 수 있다.
부유 기생 스터브(70)는 제3 기저부(130) 상에 배치될 수 있고, 이에 따라 부유 기생 스터브(70)는 본체(20)의 내부에 위치할 수 있다. 부유 기생 스터브(70)는 커플러 선로(60)로부터 이격되어 전기적으로 절연되어 위치할 수 있다. 또한, 부유 기생 스터브(70)는 접지 전극(30) 및 포트 전극(40)과 전기적으로 절연되어 위치할 수 있다. 따라서, 부유 기생 스터브(70)는 부유(floating) 특성을 가질 수 있다.
부유 기생 스터브(70)는 제1 부유 기생 스터브(70_1) 및 제2 부유 기생 스터브(70_2)를 포함할 수 있다. 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2) 각각은 제3 기저부(130)의 짧은 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있고, 즉 본체(20)의 짧은 변인 제2 변과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2) 각각은 본체(20)의 짧은 외측면과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2)는 직선 형상을 가질 수 있다.
제1 부유 기생 스터브(70_1)는 제1 포트 전극(40_1)과 제3 포트 전극(40_3) 사이에 배치될 수 있다. 제2 부유 기생 스터브(70_2)는 제2 포트 전극(40_2)과 제4 포트 전극(40_4) 사이에 전기적으로 및/또는 물리적으로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2)의 연장 방향과 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2)의 연장 방향은 일정한 각도를 가질 수 있고, 예를 들어 수직 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2)는 본체(20)의 긴 변인 제1 변과 나란한 방향으로 연장된 연장 방향일 수 있고, 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2)는 본체(20)의 짧은 변인 제2 변과 나란한 방향으로 연장된 연장 방향일 수 있다.
제1 커플러 선로(60_1)와 제2 커플러 선로(60_2)는 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2)와 중첩(overlap)되는 영역을 가질 수 있다. 도 5를 기준으로, 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2) 각각의 아래 쪽 영역에서 제1 커플러 선로(60_1)가 중첩될 수 있고, 제1 부유 기생 스터브(70_1)와 제2 부유 기생 스터브(70_2) 각각의 윗쪽 영역에서 제2 커플러 선로(60_2)가 중첩될 수 있다. 이러한 중첩의 의미는 결합기(10)의 상측에서 바라보는 관점에서 나타낸 것이다. 또한, 상기 중첩은 커플러 선로(60)의 포트 전극 연결부(62)와 부유 기생 스터브(70)가 중첩되는 것을 의미할 수 있다.
상술한 부유 기생 스터브(70)의 형상 및 배치는 예시적이며, 다양한 형상과 배치를 가지는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합기(10)에 포함되는 제4 그린 시트(14)의 상면도이다.
도 6을 참조하면, 제4 그린 시트(14)는 제4 기저부(140)를 포함한다. 제4 그린 시트(14)의 외측에는 접지 전극(30) 및 포트 전극(40)이 배치될 수 있다. 제4 그린 시트(14)는 부유 기생 스터브(70)를 덮어 외부로부터 보호하는 커버층의 기능을 수행할 수 있다.
제4 기저부(140)는 절연물을 포함할 수 있고, 예를 들어 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 제4 기저부(140)는 주로 유리와 세라믹을 혼합하여 종이에 비하여 얇은 형태로 구현한 그린 시트로 구성될 수 있다. 제4 기저부(140)는 예를 들어, Al2O3, AlN(Aluminum Nitride), SiO2, Si3N4, CaO, ZnO, 및 Ba2O3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 결합기(10)는 하기와 같은 방식으로 제조될 수 있다.
먼저, 제1 그린 시트(11), 제2 그린 시트(12), 제3 그린 시트(13), 및 제4 그린 시트(14)를 준비한다.
제1 그린 시트(11)에 내부 접지패턴(50)을 형성한다. 제2 그린 시트(12)에 커플러 선로(60)를 형성한다. 제3 그린 시트(13)에 부유 기생 스터브(70)를 형성한다, 내부 접지패턴(50), 커플러 선로(60), 및 부유 기생 스터브(70)는 증착 방법, 전도성 시트를 부착하여 형성되거나 또는 전도성 페이스트로 도포되어 형성할 수 있다.
내부 접지패턴(50)이 형성된 제1 그린 시트(11), 커플러 선로(60)가 형성된 제2 그린 시트(12), 부유 기생 스터브(70)가 형성된 제3 그린 시트(13), 및 제4 그린 시트(14)를 순차적으로 적층하고, 저온 동시 소성 세라믹 공정을 통하여 본체(20)를 형성한다.
이어서, 본체(20)에 접지 전극(30)과 포트 전극(40)을 형성한다. 접지 전극(30)과 포트 전극(40)은 증착 방법, 전도성 시트를 부착하여 형성되거나 또는 전도성 페이스트로 도포되어 형성할 수 있다. 예를 들어, 접지 전극(30)과 포트 전극(40)은 전도상(Conductive Phase), 바인더(Binder), 비이클(Vehicle) 및 첨가제(Additives)로 구성된 전도성 페이스트에 디핑(dipping) 및 인쇄(printing)함에 의하여 본체(20)의 제1 외측면(21)과 제 2외측면(22)에 도포되어 형성될 수 있다.
이에 따라, 부유 기생 스터브를 가지는 결합기(10)를 완성한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 결합기의 격리도(Isolation) 특성을 비교예와 비교한 그래프이다.
여기에서, 비교예는 내부 접지패턴과 커플러 선로는 실시예와 동일하게 구성되지만 부유 기생 스터브를 포함하지 않는 결합기이다. 도 7은 시뮬레이션 결과이다.
도 7을 참조하면, 실시예의 결합기는 0GHz 초과 내지 12GHz의 전체 주파수 영역에서 비교예의 결합기에 비하여 격리도(Isolation)의 수치가 음의 값으로 더 크게 나타났으며, 즉 절대값이 더 크게 나타났다. 구체적으로, 4.8 GHz의 주파수에서 실시예는 -47.17 dB 이었고, 비교예는 -33.84 dB 이었다. 6.0 GHz의 주파수에서 실시예는 -55.33 dB 이었고, 비교예는 -30.80 dB 이었다. 7.2 GHz의 주파수에서 실시예는 -46.30 dB 이었고, 비교예는 -28.07 dB 이었다. 격리도는 절대값의 크기가 클수록 결합기의 특성이 우수한 것을 나타내므로, 본 발명의 실시예에 따른 결합기는 부유 기생 스터브를 포함함에 따라 격리도 특성이 개선됨을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 결합기,
11: 제1 그린 시트,
12: 제2 그린 시트,
13: 제3 그린 시트,
14: 제4 그린 시트,
20: 본체,
21: 제1 외측면,
22: 제2 외측면,
23: 상면,
24: 하면,
30: 접지 전극,
30_1: 제1 접지 전극,
30_2: 제2 접지 전극,
40: 포트 전극,
40_1: 제1 포트 전극,
40_2: 제2 포트 전극,
40_3: 제3 포트 전극,
40_4: 제4 포트 전극,
50: 내부 접지패턴,
51: 제1 내부 접지패턴,
52: 제2 내부 접지패턴,
53: 제3 내부 접지패턴,
60: 커플러 선로,
60_1: 제1 커플러 선로,
60_2: 제2 커플러 선로,
61: 커플러 선로 연장부,
62: 포트 전극 연결부,
70: 부유 기생 스터브,
70_1: 제1 부유 기생 스터브,
70_2: 제2 부유 기생 스터브,
110: 제1 기저부,
120: 제2 기저부,
130: 제3 기저부,
140: 제4 기저부,

Claims (6)

  1. 서로 대향하는 제1 외측면 및 제2 외측면을 가지는 본체;
    상기 본체의 제1 외측면과 제2 외측면에 각각 배치된 접지 전극들;
    상기 본체의 제1 외측면과 제2 외측면에 각각 배치된 포트 전극들;
    상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 접지 전극과 전기적으로 연결되는 내부 접지패턴;
    상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 포트 전극과 전기적으로 연결되는 커플러 선로; 및
    상기 본체의 내부에 위치하고, 상기 커플러 선로로부터 이격되어 전기적으로 절연되어 위치하는 부유 기생 스터브;를 포함하는,
    부유 기생 스터브를 가지는 결합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 접지패턴은,
    상기 본체의 제1 변과 나란한 방향으로 연장된 제1 내부 접지패턴들;
    상기 본체의 제2 변과 나란한 방향으로 연장되고, 상기 제1 내부 접지패턴들을 전기적으로 서로 연결하는 제2 내부 접지패턴들; 및
    상기 제1 내부 접지패턴들과 상기 접지 전극을 전기적으로 연결하는 제3 내부 접지패턴들;을 포함하는,
    부유 기생 스터브를 가지는 결합기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포트 전극들은, 상기 본체의 상기 제1 외측면에 배치된 제1 포트 전극과 제2 포트 전극; 및 상기 본체의 상기 제2 외측면에 배치된 제3 포트 전극과 제4 포트 전극;을 포함하고,
    상기 커플러 선로는, 상기 제1 포트 전극과 상기 제2 포트 전극을 전기적으로 연결하는 제1 커플러 선로; 및 상기 제3 포트 전극과 상기 제4 포트 전극을 전기적으로 연결하는 제2 커플러 선로;를 포함하는,
    부유 기생 스터브를 가지는 결합기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부유 기생 스터브는, 상기 제1 포트 전극과 상기 제3 포트 전극 사이에 이격되어 배치된 제1 부유 기생 스터브; 및 상기 제2 포트 전극과 상기 제4 포트 전극 사이에 이격되어 배치된 제2 부유 기생 스터브;를 포함하는,
    부유 기생 스터브를 가지는 결합기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 접지패턴을 상면에 포함하는 제1 그린 시트;
    상기 제1 그린 시트의 상측에 배치되고, 상기 커플러 선로를 상면에 포함하는 제2 그린 시트;
    상기 제2 그린 시트의 상측에 배치되고, 상기 부유 기생 스터브를 상면에 포함하는 제3 그린 시트; 및
    상기 제3 그린 시트의 상측에 배치된 제4 그린 시트;를 포함하고,
    상기 제1 그린 시트, 제2 그린 시트, 제3 그린 시트, 및 제4 그린 시트가 적층되어 구성된,
    부유 기생 스터브를 가지는 결합기.
  6. 제 7 항에 있어서,
    상기 접지 전극은 상기 본체의 상면과 하면으로 더 연장되고,
    상기 포트 전극은 상기 본체의 상면과 하면으로 더 연장된,
    부유 기생 스터브를 가지는 결합기.
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CN103684327A (zh) * 2012-09-14 2014-03-26 株式会社村田制作所 高频滤波器
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