KR960008981B1 - 고주파 신호 감쇄용 필터 회로 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

고주파 신호 감쇄용 필터 회로

[도면의 간단한 설명]

제1도는 주파수 함수로써 설계된 무선전화기의 송신기 회로와 같은 송신기에 의해 발생된 변조 신호의 그래프도.

제2도는 제1도와 유사하며 변조 신호의 고조파, 스펙트럼 성분이 저역 통과 필터 회로에 의해 감쇄되어진 전송기에 의해 발생된 변조 신호를 예시하는 그래프도.

제3도는 본 발명의 양호한 실시예의 저역 통과 필터를 형성하는 5섯개 폴(pole) 필터의 회로도.

제4도는 주파수 함수로써 설계된 집중 소자가 포함된 저역필터의 필터 특성을 예시하는 그래프도.

제5도는 분포 소자가 포함된 저역 통과 필터의 차단 주파수 및 상응하는 차단 주파수를 갖는 필터를 구비한 성분 소자에 요구된 길이 사이의 관계를 예시하는 그래프도.

제6도는 집중 소자를 포함한 제1부분 및 분포 소자를 포함된 제2부분을 갖는 저역 통과 필터의 캐스캐이드된 배치의 블럭도.

제7a도는 집중 소자 부분과 분포 소자부분을 포함한 인덕터의 회로 배선.

제7b도는 집중 소자 부분 및 분포 소자부분 및 분포 소자부분을 포함한 커패시터의 회로 배선.

제8도는 제3도의 회로도에 도시한 것과 유사한 본 발명의 양호한 실시예의 5섯개 폴 필터에 대한 부분 배선도.

제9a도는 제8도의 것과 유사한 본 발명의 양호한 실시예의 다른 5섯개 폴 필터의 부분 배선도.

제9b도는 제9a도에 대한 5섯 폴 필터의 도시도.

제10도는 제9a도의 필터가 배치된 회로 보드에 대한 일부의 평면도.

제11도는 제9a도의 평면도에 도시된 회로 보드에 대한 일부의 절단도.

제12도는 본 발명의 양호한 실시예의 필터 회로의 일부분을 형성하는 무선전화기의 블럭도.

[발명의 상세한 설명]

[본 발명의 배경]

본 발명은 통상적인 필터 회로 구성에 관한 것이며, 특히 송신기에 의해 발생된 무선 주파수 신호의 고주파수의 고조파 성분을 필터링하기 위한 저역 필터 회로에 관한 것이다.

통신 시스템은 2 이상의 위치간에 정보(정보 신호라 한다)를 전송하기 위하여 작동하며, 전송 채널에 의해 상호 접속된 송신기 및 수신기를 포함한다. 정보는 전송 채널을 통해 송신기에 의해 수신기로 전송된다. 무선 통신 시스템은 전송 채널이 무선 주파수 채널을 포함하는 통신 시스템이며, 무선 주파수 채널은 전자기 스팩트럼의 주파수 범위에 의하여 한정된다.

무선 통신 시스템의 일부를 형성하는 송신기는 전송될 정보 신호를 무선 주파수 패널하에 전송하기에 적절한 형태로 변환하기 위한 회로를 포함한다. 이 회로는 변조라 일컫는 프로세스를 형성하는 변조 회로라 불린다. 프로세스에 있어서, 정보 신호는 한 무선 주파수 전자기파에 실린다. 무선 주파수 전자기파는 정보 신호가 전송될 무선 주파수 채널을 한정하는 주파수의 범위내의 주파수이다. 무선 주파수 전파기파는 통상적으로 캐리어 신호 즉 반송 신호라 불리고, 정보 신호에 의하여 한번 변조된 무선 주파수 전자기파는 통상적으로 변조 신호라 한다.

변조 신호를 형성하기 위하여 반송 신호에 정보 신호를 싣는 다양한 변조 방법이 알려져 있다. 예컨대, 진폭 변조, 주파수 변조 및 위상 변조 모두는 변조된 신호를 형성하기 위하여 정보 신호가 반송파 위에 실리는 변조 방법이다.

무선 통신 시스템은 송신기 및 수신기 사이에 물리적인 상호 접속이 요구되지 않고, 정보 신호가 변조 신호를 형성하기 위하여 한번 변조되면, 변조 신호가 먼 거리에 전송될 수 있다는 것이 유리한 점이다.

셀룰러(cellular) 같은 통신 시스템은 무선 통신 시스템의 한 형태이다. 셀룰러 안에 작동하는 무선 트랜시버(통상 무선전화라 함) 같은 통신 시스템은 무선전화기 및 먼거리에 위치된 트랜시버 사이에서 쌍방향 통신을 허용하기 위하여 변조 신호를 동시에 받고 발생하는 회로를 포함한다. 기지국(base stations)으로 불리는 먼 거리에 위치된 트랜시버는 통상의 전화 네트워크에 대한 무선전화기 및 일정한 위차간에 통신을 위하여 통상의 전화의 네트워크에 물리적으로 접속된다. 셀룰러 같은 통신 시스템은 지리적인 영역을 통하여 먼거리 위치에 다수의 기지국을 위치시킴으로써 형성된다. 각 가지국은 1개 이상의 무선전화기에 의해 송신된 변조 신호를 수신하고, 1개 이상의 무선전화기에 변조 신호를 송신하기 위한 회로를 포함한다.

전자기 주파수 스펙트럼의 주파수 대역(미국에서 800MHz 및 900MHz 사이)은 셀룰러 통신 시스템에서 무선전화기 통신을 위해 할당된다. 할당된 주파수 대역은 대역폭이 한정된 다수의 전송 채널로 분배된다. 무선전화기에 의하여 발생된 변조 신호는 무선전화 통신을 위해 할당된 주파수 대역에 정의된 전송 채널중 선택된 전송 채널을 통해 전송된다. 유사하게, 기지국에 의하여 발생된 변조 신호도 주파수 대역내에서 한 정된 전송 채널중 선택된 전송채널로 전송된다.

변조 신호를 형성하기 위한 변조 프로세스의 부산물로써 원하는 신호에 대한 고조파(harmonic)가 또한 발생된다. 이러한 고조파는 본질적으로 위 원하는 신호의 복제이지만 그 신호에 대하여 배수인 주파수이다. 결과로써, 실제로 발생된 변조 신호는 원하는 주파수 뿐만 아니라 원하는 신호의 배수인 주파수의 스펙트럼 성분으로 구성된다.

예컨대, 통신에 할당된 주파수 대역내에서 한정된 전송 채널로 송신을 위하여 변조 신호를 발생하는 무선 전화기는 원하는 신호를 형성하는 스펙트럼 성분(전송 채널을 한정하는 주파수에 상응하는 주파수) 뿐만 아니라 원하는 신호에 대한 고조파의 스펙트럼 성분으로 이루어진 변조 신호를 발생한다. 고조파의 스펙트럼 성분은 10기가헤르쯔(GHz) 또는 그 이상의 주파수일 수 있다. 물론, 스펙트럼 성분의 전송은 다른 보다 높은 주파수에서 전송된 변조 신호와 간섭할 수 있다.

따라서, 전형적인 무선전화기는 변조 신호중 원하는 스펙트럼 성분을 제외한 모든 전송을 감쇄시키기 위한 필터 회로를 포함한다.

분포 회로 소자(distributed circuit element)를 포함하는 세라믹 블럭 필터는 원하는 스펙트럼 성분을 제외한 변조 신호의 모든 스펙트럼 성분의 전송을 감쇄하기 위한 필터 회로를 종종 형성한다. 그러나 세라믹 블럭 필터의 구성에 기인하여 세라믹 블럭 필터에 대한 통과 대역(물론, 원하는 신호의 스펙트럼 성분을 포함하는 주파수의 범위에 상응하는 통과대역) 주파수의 홀수 고조파에 상응하는 주파수에 인가된 변조 신호의 스펙트럼 성분은 감쇄되지 않는다.

변조 신호에 대한 상기 홀수 고조파의 전송을 막기 위하여, 무선전화기의 송신기 회로는 세라믹 블럭 필터와 인-라인으로 위치된 저역 통과 필터를 더 포함한다. 저역 통과 필터는 저역 통과 필터의 차단 주파수를 넘어서 변조 신호의 모든 스펙트럼 성분을 감쇄하기 위하여 이용된다.

많은 예로써, 저역 통과 필터는 집중 소자(lumped element)즉 이산 소자로 구성된다. 집중 소자 같은 저역 통과 필터는 수 기가헤르츠(GHz) 정도의 주파수에 인가된 변조 신호의 스펙트럼 성분의 감쇄에 유용한다. 그러나 그러한 집중 소자인 저역 통과 필터의 인산 소자에 관련된 기생 효과는 수 기가헤르츠를 초과하는 주파수의 스펙트럼 성분을 감쇄하기 위한 필터의 유용성을 제한한다. 셀제로, 더높은 주파수에서, 이러한 기생 효과는 저역 통과 필터외 성능을 저하시켜 공급된 변조 신호의 고주파 스펙트럼 성분의 감쇄를 발생시키지 않는다.

유사하게 분포 소자 즉, 전송 라인으로 이루어진 소자로 구성된 저역 필터들은 때때로 무선전화기의 전송화로의 일부를 형성하기 위하여 이용된다. 저역 통과 필터의구조(집중 소자인 저역 통과 필터에 대조된 것과 같이)는 인가된 변조 신호의 고주파 스펙트럼 성분을 효율적으로 감쇄시킨다. 그러나, 저역 필터 구조의 이 소자들은 형성하는 전송 라인의 물리적 크기는 저역 통과 필터에 요구된 차단 주파수가 감소함에 따라 상당히 커진다. 즉 저역 통과 필터에 요구된 차단 주파수가 4Hz로부터 1GHz까지 차단 주파수를 감소시킴으로써 이러한 저대역 필터의 분포 소자를 형성하는 전송 라인에 요구되는 물리적인 크기는 훨씬 증가된다. 또한 분포 소자로 이루어진 필터는(이전에 언급된 세라믹 블럭 필터에서, 발생하는 것같이) 필터의 통과 대역의 중심 주파수의 흡수 고조파에 상응하는 주파수를 감쇄하지 않는다. 그러나, 필터에 대한 유도성 및 용량성 값이 충분히 큰 값일 때, 감쇄되지 않은 그러한 흡수 고조파의 주파수가 너무 중요한 값이라서 고조파의 출현이 경미한 문제로 취급된다.

크기 최소화가 휴대용 무선전화기(다른 무선전화기 구조와 마찬가지로)의 설계에 대하여 중요한 설계 목표인 것처럼, 변조 신호에 대한 원하는 스펙트럼 성분의 모든 것을 감쇄하기 위하여 작동하고 분포 소자로만 구성되는 저역 통과 필터 회로는 지나치게 크다.

휴대용 무선전화기(다른 구조의 무선전화기)가 점점 소형화된 하우징내에 패키징되므로 무선전화기의 회로는 소정 치수와 비슷하게 되어야 한다. 필터의 차단 주파수가 감쇠될 때, 분포 소자, 즉 저역통과 필터에 요구되는 중요한 크기 요건은 설계에 있어 큰 제한이 된다.

회로 보드의 표면에 이러한 분포 소자(회로 보드의 표면 위에 프린트되고 인쇄된 분포 소자는 마이크로스트립(microstrip)이라 한다)로 구성된 회로를 형성하기 위하여 요구된 영역을 최소화하기 위해서, 분포 소자는 회로 보드의 표면 아래에서 배치될 수 있고, 예컨대, 3개층 회로 보드(회로 보드의 표면 아래에 배치된 분포 소자는 스트립(strip) 라인이라 불린다)의 중간층을 형성한다.

회로 보드의 표면 위에 프린트된 마이크로스트립을 형성하는 분포 소자는 발생된 전자 방사물이 무선전화기의 다른 회로에 간섭하는 것을 막기 위하여 차페되어야 한다.

차폐가 요구되지 않는 동안, 회로의 표면 아래에 배치되고 스트립라인을 형성하여 분포 소자는 한번 형성되면 조정될 수 없다.

몇개의 무선전화기의 구조의 송신기 회로에 의하여 발생된 변조 신호의 원하는 스펙트럼 성분 이외의 모든 것을 감쇄하기 위해서, 2개 이상의 전술한 세라믹 블럭 필터를 부가하므로써, 저역 통과 필터는 직렬 배열로 캐스케이드(cascade)된다. 집중 소자로 구성된 제1저역 통과 필터는 필터에 인가된 변조 신호의 스팩트럼 성분의 제1 및 저주파 군에 대한 감쇄를 일으키기 위하여 이용된다. 그리고, 분포 소자로 구성된 제2저역 통과 필터는 그에 인가된 변조 신호의 스펙트럼 성분의 제2고주파 스팩트럼 성분의 군을 감쇄하기 위하여 이용된다. 필터의 캐스케이드 배치가 변조 신호의 바람직하지 않은 스팩트럼 성분을 갬쇄하는 반면에, 캐스케이드 배치는 2개의 개별 필터 회로의 구조에 기인하여 크기가 증가하고 또한, 전송된 신호의 부가적인 삽입 손실을 일으킨다.

그러므로, 필요로 되는 것은 변조 신호의 원하는 스펙트럼 성분부분을 제외하고 변조 신호의 모든 스펙트럼 성분부분을 감쇄시키고 필터의 구조의 크기 요건을 최소화하는 저역 통과 필터 구조이다.

[본 발명의 요약]

따라서, 유리하게 본 발명은 필터의 차단 주파수를 초과하여 제공된 신호의 스펙트럼 성분부분을 감쇄하기 위하여 작동하는 최소 크기의 저역 통과 필터 구조를 제공한다.

본 발명은 필터 회로의 차단 주파수보다 높은 주파수의 무선전화기에 의해 발생된 변조 신호의 고조파 성분을 감쇄하기 위하여 무선전화기에 필터 회로를 제공하는 것이다.

본 발명은 원하는 변조 신호의 고조파 스펙트럼 성분이 전송되지 않는 변조 신호를 발생하는 무선전화기를 제공하는 것이다.

본 발명은 다른 이점 및 특성을 포함하며 이점은 아래의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 읽으므로써 더욱 명백해진다. 그러므로, 본 발명에 따라서, 제공된 신호의 선택된 주파수 성분부분을 감쇄하기 위한 필터 회로가 개시된다. 필터 회로는 적어도 한개의 인덕터 및 적어도 한개의 커패시터를 가지는 한 L-C 회로를 포함한다. 적어도 한개의 인덕터는 제1 및 제2부분으로 형성한다. 적어도 한개의 인덕터중 제1부분은 이산 유도 성분을 포함하고, 적어도 한개의 인덕터의 제2부분은 분포 유도 성분이 포함된다. 적어도 한개의 커패시터는 제1 및 제2부분으로 형성된다. 적어도 한개의 커패시터의 제1부분은 이산 용량성분을 포함하고, 적어도 한개의 커패시터의 제2부분은 분포 용량 성분을 포함한다.

[양호한 실시예에 대한 기술]

먼저, 제1도의 그래프를 참조하면 무선전화기의 일부 또는 다른 무선 트랜시버를 형성하는 송신기 회로와 같은 송신기에 의해 발생된 변조 신호가 도시된다. 가로축(106)은 메가헤르쯔의 주파수 눈금이고 세로축은 밀리와트(mW), 데시벨(dB), 또는 dBm의 크기의 눈금이다.

파형(118)은 축 106-112에 의해 정의된 축 시스템하에 설계되고, 송신기에 의해 발생된 변조 신호의 바람직하지 않은 고조파 성분의 필터링이 없거나 부적절한 송신기에 의해 발생된 통상의 변조 신호의 스펙트럼 성분을 표현한다.

이전에 언급한 것같이, 변조 신호는 캐리어 신호 위에 정보 신호를 실어서 형성된다. 변조 신호를 나타내는 파형(118)은 참조 번호(124)에 의해 지정된 중심 주파수 fc를 가지는 캐리어 신호 위에 정보 신호를 실어서 형성된다. 정보 내용은 변조 신호의 중심주파수(124)에 중심되고, 또는 인접한 주파수 대역내에 포함된다. 주파수의 범위는 변조 스펙트럼으로 불리고, 화살표(130)에 의해 둘러싸인 파형 부분 118A으로 제1a도에 지시되어 있다.

변조 신호를 형성하기 위해 정보 신호의 변조 동안에, 원하는 신호의 스펙트럼 성분의 배수 주파수의 포함하는 스펙트럼 성분을 가지는 신호(파형 부분 118a에 의해 지시된) 고조파도 발생된다. 이러한 고주파는 파형(118)의 파형부분(118B) 및 (118 C)에 의해 도면에 도시된다. 파형부분 118B에 의해 도시된 고조파는 참조번호(138)에 의해 지시된 주파수 f_h1를 가지는 스펙트럼 성분으로 형성되고, 파형부분 118c에 의해 나타낸 고조파는 참조 번호(142)로 지시된 주파수의 중심 주파수 f_n2를 가지는 스펙트럼 성분에 인가된다.

제1도의 그래프로도 도시되지 않았지만, 중심주파수(124)의 배보다 큰 스펙트럼 성분이 포함된 부가적인 고조파도 캐리어 신호 위에 정보 신호의 변조 동안 발생된다. 고조파의 발생이 고조파(파형 부분 118b 및 118c에 의해 제1도에 표시된 것같이)의 스펙트럼 성분의 주파수에 상응하는 주파수를 가지므로 그 신호 전송 및 다른 변조 신호와의 간섭을 막기 위해 고조파들의 필터링이 바람직하다. 해치(hatch)로 도시된 곡선(148)은 저역 통과 필터에 대한 필터 특성을 도시한다. 저역 통과 필터는 저역 통과 필터의 차단 주파수를 초과한 주파수를 가지고 제공된 변조 신호의 스펙트럼 성분을 감쇄하기 위하여 작동하고, 저역 필터는 파형부분 118A를 포함하는 변조 스펙트럼의 최대 주파수보다 큰 차단 주파수를 가진다.

제2도는 일부분의 신호를 형성하는 고조파 스펙트럼 성분을 가지지 않는 변조 신호의 그래프도이다. 이러한 신호는 무선전화기 또는 다른 무선트랜시버의 송신기 부분과 같은 송신기에 의해 이상적으로 송신된다. 제1도의 가로 그리고 세로축(106) 및 (112)와 비슷하게, 축(156) 및 (162)는 각각 주파수 및 크기의 눈금이다. 파형(168)은 단지 파형부분 168a를 포함한다. 파형(168)은 제1도의 곡선(148)에 의해 되시된 필터 특성과 비슷한 필터 특성을 가지는 저역 통과 필터 적용 후에 변조 신호를 도시한다. 변조 신호의 정보 내용이 파형부분16A 내에 포함되고, 그리고 바람직한 고조파 변조 신호는 감쇄되며, 송신기에 의해 송신된 변조 신호 부분을 형성하지 않는다. 고조파가 감쇄되거나, 전송되지 않으므로 송신기에 의해 송신된 변조 신호는 고조파의 주파수에서 발생된 다른 변조 신호와 간섭하지 않는다. 그러나, 위에 언급된 것처럼, 현재의 저역 필터 회로는 높은 주파수 고조파를 부적절하게 필터하거나, 물리적 크기가 크다.

제3도의 회로도로 돌아가서, 참조 번호(200)에 의해 통상적으로 지적한 한 L-C 회로가 도시되었다. 회로(200)는 본 발명의 사상에 따라서 구성될 수 있는 저역 통과 필터로 5섯개 폴을 형성한다.

본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음 기술이 5섯개 폴의 저역 통과 필터를 기술하지만, 본 발명의 사상은 많은 다른 디자인의 필터를 형성하기 위하여 유사하게 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

다섯개 폴 필터를 형성하는 회로(200)는 접지전위에 공통적으로 접속된 제1측을 각각 가지는 3개 커패서터(202), (220) 및 (240)를 포함한다. 커패시터(202) 및 (220)의 제2측은 인덕터(260)를 통하여 접속되고, 커패시터(220) 및 (240)의 제2축은 인덕터(280)을 통하여 접속된다. 임피던스 소자(292) 및 (296)는 회로도에 더 예시되고, 입력 및 최종 임피던스를 표시한다. 공지된 것같이, 커패시터 202-240의 용량성 값 및 인덕터 260-280의 유도성 값은 입력 및 최종 임피던스의 값 그리고 L-C 결합에 의해서 형성된 필터(200)의 원하는 차단 주파수에 응답하여 선택된다.

언급된 것처럼, 회로(200) 같은 필터 회로를 포함하는 회로 소자는 집중 소자 즉 이상 소자를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 소자를 포함한 저역 필터의 필터 특성은 그 필터에 제공된 수 GHz의 신호를 초과한 주파수의 스펙트럼 성분을 부적절하게 감쇄시킨다.

제4도는 필터를 형성하는 회로 소자가 집중 회로 소자를 포함할 때, 제3도의 회로(200) 같은 저역 필터의 필터 특성에 대한 그래프도이다. 가로축(312)은 메가헤르쯔의 주파수 눈금이고, 세로축(312)은 밀리와트(mW) 또는 데시벨(dB 또는 dBm) 같은 크기의 눈금이다. 파형(318)은 집중 소자를 포함할 때 저역 필터의 필터 특성을 도시한다. 저역 필터의 원하는 통과 대역은 선부분(300)에 의하여 포함된 주파수의 범위에 의하여 한정된 주파수의 범위 및 참조 번호(336)에 의하여 지시된 주파수의 차단 주파수를 포함한다. 미국의 셀룰라 통신 시스템에서 변조 신호를 전송하기 위하여 작동하는 무선전화기에서, 그러한 무선전화기의 송신기 회로의 일부를 형성하는 저역 통과 필터의 차단 주파수는, 예컨대, 1GHz에 근접한 값의 주파수가 될 수 있다.

한 이상 저역 통과 필터는 그 필터의 차단 주파수를 초과한 주파수의 공급된 신호의 스펙트럼 성분을 감쇄한다. 그러나, 지시된 것 같이, 저역 통과 필터 회로가 집중 소자를 포함할 때, 인가된 신호의 고주파수 스펙트럼 성분의 감쇄는 부적합하다. 파형(318)의 우측 부분은 필터에 제공된 신호의 고주파 스펙트럼 성분의 매우 적은 감쇄를 나타낸다. 실제로, 매우 놓은 주파수에서, 저역 통과 필터는 저역 통과 필터로써 거의 작동하지 않는다.

언급된 것처럼, 제3도의 회로(200) 같은 저역 통과 필터 회로는 대안으로 분포 소자를 포함할 수 있다. 분포 소자를 포함한 저역 통과 필터 회로는 공급 신호의 고주파 스펙트럼 성분을 적절히 감쇄시키며 분포 소자를 포함한, 저역 필터 회로에 요구된 물리적 크기는 형성된 필터의 차단 주파수가 셀룰러 같은 통신 시스템에 작동하는 무선전화기에 이용된 저역 필터의 1GHz 차단 주파수 같이 상당히 낮은 값이 되도록 요구 된다.

제5도는 분포 소자를 포함한 저역 통과 필터 회로에 요구된 길이 및 형성된 저역필터의 차단 주파수 사이의 관계에 대한 그래프도이다. 가로축(406)은 밀리미터 같은 길이 크기 눈금이고, 세로축(412)은 기가헤르쯔 같은 주파수 눈금이다. 파형(418)은 다른 값의 차단 주파수를 가지는 필터에 요구된 저역 통과 필터의 분포 소자를 포함하는 전송 라인에 요구된 길이 사이의 관계에 대한 구성이다. 필터의 차단 주파수가 감소함에 따라, 필터를 포함하는 전송 라인에 길이는 증가한다. 크기 축소가 휴대용 무선전화기의 설계에 있어서 중대한 설계 목표이므로, 분포 소자에 의해 구성되고 셀룰러의 신호를 전송하기 위하여 작동하는 무선전화기 일부를 형성하는 저역통과 필터의 차단 주파수에 상응하는 주파수의 차단 주파수를 가지는 저대역 통과 필터는 지나치게 커진다.

제6도는 2개 저역 통과 필터의 캐스캐이드된 배치의 블럭도이다. 블럭(456)에 의해 지시된 제1저역 필터는 집중 소자를 포함하는 저역 통과 필터이다. 블럭(462)에 의해 지시된 제2저역 필터는 분포 소자를 포함한다. 참조 번호(485) 및 (462)에 의해 지시된 각각의 필터는 예컨대, 제3도의 회로(200) 같은 3개 폴의 저역 통과 필터일 수 있다. 집중 소자를 포함한 필터는 위에 언급된 1GHz 차단 주파수 같이 낮은 값의 차단 주파수가 되도록 유효하게 구성된다. 분포 소자를 포함한 필터는 위에 언급된 1GHz 차단 주파수보다 훨씬 큰 값의 차단 주파수를 가지기 위하여 유효하게 구성되고, 그럼으로써 필터 회로의 크기 조건을 제한한다.

필터(456)로 라인(468)상에 제공된 한 신호는 필터의 차단 주파수보다 큰 신호의 스펙트럼 성분을 감쇄한다. 그러나, 집중 소자를 포함한 저역 통과 필터의 필터 특성에 기인하여(제4도에 대하여 이전에 기술된 것처럼), 라인(468)을 통하여 필터(456)에 제공된 신호의 고주파, 스펙트럼 성분은 필터에 의하여 감쇄되는 것이 아니라, 라인(472)으로 통과된다.

필터(456)에 의하여 라인(472)상에 발생된 신호는 필터(462)에 제공된다. 필터(456)가 필터(458)의 차단 주파수를 초과하는 저주파 스텍트럼 성분을 적절히 감쇄하므로, 필터(462)는 필터(456)의 차단 주파수보다 높은 차단 주파수를 갖도록 구성된다. 필터(462)는 필터(456)에 의해 부적절히 감쇄되는 라인(468)상에 제공된 신호의 고주파 스펙트럼 성분을 감쇄하도록 작동한다.

필터(462)에 의해 라인(476)상에 발생된 신호는 필터(456) 및 (462)의 차단 주파수 이상의 바람직하지 않은 스펙트럼 성분이 감쇄되는 신호이다.

그러나, 캐스케이드된 배치된 각 필터에 관련된 삽입 손실뿐 아니라 증가된 물리적 크기 요건을 야기하는 두개의 개별 필터 회로를 요구한다. 그러므로, 두개의 개별 필터 회로의 케스케이드된 배치는 무선전화기의 송신기 회로에 의하여 발생된 변조 신호의 고조파 스펙트럼 성분을 감쇄하기 위한 이상적인 해결법과 거리가 멀다.

해치로 도시된 블럭(480)은 본 발명의 적절한 실시예에 대한 필터를 표시한다. 라인(468)상에서 필터에 제공된 신호는 필터되고, 필터된 신호는 라인(476)상에 발생된다. 2개 필터를 캐스캐이드하는 것보다 적절한 실시예의 필터는 단일 필터를 형성하고 이 필터를 형성하는 성분 소자는 집중 소자부분 및 이산 소자 부분을 포함한다. 부가적으로, 필터를 형성하는 용량성값을 유도성값은 충분히 커서 감쇄되지 않은 흡수 고조파의 주파수가 문제되지 않을 정도로 충분하다.

제7a도는 참조 번호(500)에 의해 통상적으로 참조되고, 본 발명의 사상에 따라서 구성된 인덕터의 부분 블럭도 즉 부분 회로이다. 인덕터(500)는 참조 번호(506)에 의하여 지시된 이산 유도 성분(즉, 코일)을 포함한 제1부분과, 참조 번호 512에 의하여 지시되는 분포소자(즉 전송 라인)를 포함한 제2부분인 2개 부분을 포함한다.

제7b도는 본 발명의 사상에 따라서 구성된 참조 번호(550)에 의하여 통상적으로 지적된 커패시터의 부분배선도이다. 커패시터(550)는 참조 번호(556)에 의하여 지시된 이상 커패시터를 포함한 제1부분과 참조 번호(562)에 의하여 지시된 분포 소자(즉, 전송 라인)를 포함한 제2부분은 2개 부분을 포함한다.

제7a 및 7b도의 인덕터(500) 및 커패시터(550)와 유사한 인덕터 및 커패시터는 제3도의 회로(200) 같은 필터 회로를 형성하기 위하여 이용될 수 있다. 제7a 및 7b도의 인덕터(500) 및 커패시터(550)에 대해 참조 번호(506)및 (556)로 지시된 집중된 소자의 이용은 구성된 저역 필터가 상당히 낮은 값(위에서 언급된 1GHz 같이)의 차단 주파수를 갖는 것을 허용한다. 제7a 및 7b도의 인덕터(500) 및 커패시터(550)에 대해 첨조 번호(512) 및 (562)로 유사하게 지시된 분포 소자의 이용은 구성된 저역 필터가 거기에 제공된 신호의 스펙트럼 성분을 적절히 감쇄하는 것을 허용한다. 필터 회로에 제공된 신호의 바람직하지 않은 스펙트럼 성분을 적절히 감새하기 위하여 단지 단일 필터 회로가 요구되므로 2개의 개별 필터 회로를 캐스캐이드하는 것에 관련된 문제가 회피된다.

제8도는 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 참조 번호(600)로 통상적으로 지적된 5섯개 폴을 가진 저역 통과 필터 회로의 부분 배선도이다. 제3도의 회로도에 도시된 회로(200)와 유사하게 회로(600)는 3개 커패시터 및 2개의 인덕터를 포함한다.

해치로써 도시되고 블럭(602)에 의하여 지시된 제1커패시터는 이산 용량 성분 및 분포 용량 성분을 포함한다. 따라서, 커패시터(602)는 전송 라인(604)을 포함하고, 이것은 이산 커패시터(616) 및 (618)에 반대 단부에 결합된다.

유사하게, 블럭(620)에 의하여 지시되고, 해치로써 도시된 제2커패시터는 이산 용량 성분 및 분포 용량 성분을 포함한다. 따라서, 커패시터(620)는 전송 라인(622)을 포함하고, 이는 그 반대 단부에서 이산 커패시터(637) 및 (638)에 결합된다.

또한, 블럭(640)에 의하여 지시되고, 해치로써 도시된 제3커패시터는 이상 용량 성분 및 용량 성분을 포함한다. 따라서, 커패시터(640)는 전송 라인(642)을 포함마하고, 그 반대 단부들에서 이산 커패시터(654) 및 (656)에 결합된다.

커패시터(602), (620) 및 (640)은 그 제1단부에서 모두 일반적으로 공통 접지 전위에 접속된다. 커패시터(602) 및 (620)은 그 제2단부에서 해치로 도시된 인덕터(660)에 상호 접속된다. 인덕터(660)는 이산 유도 성분 및 분호 유도 성분을 포함한다. 따라서, 인덕터(660)는 코일 (664) 및 전송 라인(666)을 포함한다.

유사하게, 인덕터(680)는 커피시터(620) 및 (640)의 제2측에 상호 접속한다. 블럭에 의하여 지시되고, 해치에 의하여 도시된 인덕터(680)는 이산 유도 성분 및 분포 유도 성분을 포함한다. 따라서, 인덕터(680)는 전송 라인(682) 및 코일(688)을 포함한다.

필터 회로(600)의 성분들중 이산 용량성 및 유도성 성분 부분은 인가 신호의 저주파 스펙트럼 성분을 감쇄하기 위하여 작동하기 때문에, 필터 회로의 물리적 크기는 줄어든다. 또한, 필터 회로(600)를 구성하는 성분들중 분포 성분 부분이 그 필터에 인가된 신호의 고주파 스펙트럼 선분을 적절히 감쇄하기 때문에, 필터 회로(60)에 제공된 신호중 원하는 스펙트럼 성분 이외에 모든 성분은 적절히 감쇄된다.

제9도의 부분 배선도에는 참조 번호(700)에 의하여 통상적으로 지시된 다른 5섯개 폴을 갖는 본 발명의 다른 저역 필터 회로를 도시된다. 회로(700)의 각 회로 성분 소자의 일부를 구성하는 분포 소자들은 일부가 회로 보드의 표면 아래에 배치된 스트립라인으로 형성된다. 언급된 것 같이, 분포 소자를 형성하는 전송 라인이 마이크로스트립보다 오히려 스트립라인을 포함할 때, 다른 회로와 간섭할 수 있는 무선 주파수 파형의 방사를 막기 위한 부가적인 차폐 장치가 요구되지 않는다.

다시, 회로(700)를 포함하는 5섯개 폴 저역 통과 필터 회로는 3개의 커패시터 및 2개의 인덕터를 포함한다. 회로(700)의 각 커패시터 및 각 인덕터는 분포 소자 성분 및 이산 소자 성분을 포함한다. 마이크로스트립을 형성하는 회로(700)의 분포 소자는 크로스 해칭으로 도시된 블럭에 의해 지시되고, 스트립라인을 형성하는 분포 소자 성분 부분은 크로스 해칭을 포함하지 않는 블럭에 의해 지시된다는 것을 주목해야 한다.

블럭(702)에 의해 지시되고, 해치로 도시된 제1커패시터는 이산 용량성 성분 및 분포 용량성 성분을 포함한다. 따라서, 커패시터(702)는 스트립라인(704), (706), (708) 및 (710)과 마이크로스트립(712) 및 (714)을 포함한다. 마이크로 스트립(712) 및 (714)은 스트립라인 및 관련된 마이크로 스트립 사이에 회로 보드를 통하여 연장하는 비아(via) 들에 의하여 스트립라인(708) 및 (710)에 전기적으로 결합된다. 이산 커패시터(716) 및 (718)는 각각 마이크로 스트립(712) 및 (714)에 전기적으로 결합된 제1단부들을 가진다. 커패시터(715) 및 (178)의 제2측은 전기적으로 접지된다.

블럭(720)에 의해 지시되고, 해치로 도시된 제2커패시터는 이산 용량성 성분 및 분포 용량성 성분을 포함한다. 따라서, 커패시터(720)는 스트립라인(722), (724), (726), (728), (730) 및 (732)과 마이크로스트립(734) 및 (736)을 포함한다. 마이크로스트립(734) 및 (736)는 각각 스트립라인 및 관련된 마이크로스트립 사이에 회로 보드를 통하여 연장된 비아들에 의하여 스트립라인(730) 및 (732)에 전기적으로 결합된다. 이산 커패시터(737) 및 (738) 각각은 마이크로스트립(734) 및 (736)에 전기적으로 결합된 제1측들을 가진다. 커패시터(737) 및 (738)의 제2측은 전기적으로 접지된다.

블럭(740)에 의해 지시되고, 해치로 도시된 제3커패시터는 이산 용량 성분 및 분포 용량 성분을 포함한다. 따라서, 커패시터(740)는 스트립라인(742), (744), (746) 및 (748)과 마이크로스트립 (750) 및 (752)을 포함한다. 마이크로스트립(750) 및 (752)는 스트립라인 및 관련된 마이크로스트립 사이에 회로 보드를 통하여 연장되는 비아들에 의하여 스트립라인(746) 및 (748)에 전기적으로 결합된다. 이산 커패시터(754) 및 (756) 각각은 마이크로스트립(750) 및 (752)에 전기적으로 결합된 제1측들을 가진다. 커패시터(754) 및 (756)의 제2측은 전기적으로 접지된다.

블럭(760)에 의하여 지시되고, 해치로 도시된 제1인덕터는 이산 유도성 성분 및 분포 유도성 성분을 포함한다. 따라서, 인덕터(760)는 스티립라인(762)과 마이크로스트립(764) 및 (766)을 포함한다. 스트립라인(762)은 스트립라인 및 마이크로스트립 사이에 회로 보드를 통하여 연장되는 비아에 의하여 마이크로스트립 (764)에 전기적으로 결합된다. 코일(768)은 마이크로스트립(764) 및 (766)에 전기적으로 접속된다.

블럭(780)에 의해 지시되고, 해치로 도시된 제2인덕터는 이산 유도성 성분 및 분초 유도성 성분을 포함한다. 따라서, 인덕터(780)는 스트립라인(782)과 마이크로스트립(784) 및 (786)을 포함한다. 스트립라인(782)은 스트립라인 및 마이크로스트립 사이에 회로 보드를 통하여 연장되는 비아에 의하여 마이크로스트립(784)에 전기적으로 결합된다. 코일(788)은 그 반대측에서 마이크로스트립(784) 및 (786)에 전기적으로 결합된다.

인덕터(760) 및 (780)에 대한 스트립라인(762) 및 (782)의 길이는 커패시터(706) 및 (720)과 커패시터(720) 및 (740)를 포함하는 분포 소자를 사이를 상호 결합하는 양을 제어한다.

분포 소자를 형성하는 스트립라인은 일반적으로 직사각 전송 라인 세그먼트로 형성되며 이 세그먼트의 특성이 쉽게 모델될 수 있다는 점에 주목한다. 전송 라인 세그먼트의 다른 결합 또는 전송 라인의 다른 배치는 물론 가능하다.

제9b도의 블록도로 돌아거서, 제9a도의 회로(700)의 모델이 도시된다. 제9a도의 모델이 참조 번호 700A에 의해 통상적으로 지시된다. 회로(700)의 소자들은 비슷한 숫자로 되고, 유사한 구조를 표시한다. 따라서, 이러한 구조는 다시 상세하게 기술되지 않을 것이다. 그러나, 회로 700A를 포함하는 3개 폴 필터의 커패시터들중 인접한 커패시터들의 분포 소자를 형성하는 전송 라인 세그먼트 사이를 상호 결합하는 것은 쉽게 모델되고, 이러한 상호 결합이 회로(700)의 모델 700A에 의하여 지시되는 것이 주목된다.

더욱 특히, 스트립라인 708A 및 726A 사이의 상호 결합이 소자 802A에 의해 표시되고, 스트립라인 704A 및 722A 사이의 상호 결합이 소자 804A에 의해 표시되고, 스트립라인 706A 및 724A 사이의 상호 결합이 소자 806A에 의해 표시되고, 스트립라인 710A 및 728A 사이의 상호 결합은 소자 808A에 의해 표시된다.

유사하게, 스트립라인 726A ALC 746A 사이의 상호 결합은 소자 810A에 의해 표시되고, 스트립라인 722A 및 742A 사이의 상호 결합은 소자 812A에 의하여 표시되고, 스트립라인 724A 및 744A 사이의 상호 결합은 소자 814A에 의해 표시되고, 그리고 스트립라인 728A 및 748A 사이의 상호 결합은 소자 816A에 의해 표시된다.

제9a도의 회로(700)가 제9b도의 회로 900A에 의해 정확하게 모델되기 때문에, 원하는 특성을 가진 저역 통과 필터 회로는 정확하게 디자인 될 수 있다.

제10도의 평면도로 돌아가서, 참조 번호 900에 의하여 통상적으로 지시된 회로 보드의 일부가 도시되어 있고 제8도의 회로 700 같은 필터 회로가 배치된다. 단지 이산 용량 및 유도 성분이 회로 900의 표면 위에 배치되므로 이상 커패시터(916,918,937,938,954 및 956)과 이산 인덕터 968 및 988만이 도시된다. 상기 스트립라인들을 포함한 분포 소자가 회로 보드 900의 상기 표면 아래에 배치되므로 그러한 스트립라인은 도면에 도시되지 않는다.

제11도는 제10도의 라인 11-11에 따른 회로 보드 900의 일부에 대한 절단도이다. 제11도의 절단도는 회로 보드 900의 표면상에 접촉을 형성하는 마이크로스트립(914) 및 회로 보드 900의 표면 아래에 배치된 스트립라인(910) 사이에 접속을 도시한다. 비아 910A는 마이크로스트립(914) 및 스트립라인(910)을 상호 접속된다. 유사한 비아들은 본 발명의 적절한 실시예의 필터 회로를 형성하는 회로의 다른 회로 위치에서 스트립라인 및 접촉을 형성하는 마이크로스트립을 상호 접속된다.

제12도의 블럭도로 최종적으로 돌아갈 때, 참조 번호(950)에 의하여 통상적으로 지시되고, 본 발명의 사상에 따라서 구성된 필터 회로를 내장한 무선전화기가 도시된다. 무선전화기(950)는 송신기 회로 및 수신기 회로를 포함된다.

무선전화기(950)이 송신기 회로는 변조기(962)로 라인(958)상에 변조 신호를 제공하는 마이크로폰(954) 같은 트랜듀서(tranducer)를 포함한다. 변조기(926)는 라인(966)상에 변조 신호를 발생시키고, 이것은 듀플렉서(974) 일부를 바람직하게 형성하는 대역통과 필터(970)에 제공된단. 필터(970)는 라인(978)상에 신호를 발생시키고, 이것은 제8도의 필터(700)에 상응하는 구성인 필터(982)에 제공된다. 필터(982)는 저역 필터를 형성하고, 이것은 라인(978)상에 제공된 신호의 바람직한 부분 이외의 모든 신호를 감쇄하도록 작동한다. 필터(982)는 라인(986)상에 필터된 신호를 발생시키고, 이것은 필터된 신호가 전송되는 안테나(990)에 제공된다.

무선전화기(950)의 수신기 회로는 안테나(990)에 의해 수신되고 라인(986)에 의하여 필터 회로(982)를 인가된 후 대역 통과 필터(998)에 공급되는 라인(994)상의 필터된 신호를 수신한다. 필터(98)는 듀플렉서(974) 부분을 포함한다. 필터(998)는 복조기(1102)에 제공되는 라인(1000)상에 필터된 신호를 발생한다. 복조기(1002)는 라인(1004)상에 복조된 신호를 발생하고, 이것은 스피커(1006) 같은 트랜듀서에 제공된다.

본 발명의 적절한 실시예에 대한 필터는 한 신호에 대해 원하는 스팩트럼 성분을 제외하고 다른 모든 신호를 적절히 감쇄시키며 물리적인 크기를 최소화하고 본 발명의 적절한 실시예의 필터는 무선전화기 일부를 유용하게 형성된다.

본 발명이 여러 도면에 도시된 적절한 실시예와 연관하여 기술되었지만, 다른 유사한 실시예가 이용될 수 있고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 동일한 기능을 실행하기 위하여 기술된 실시예에 부가 및 변경을 가할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 부착된 청구범위의 인용에 따른 넓이 및 범위로 해석되며 특정한 실시예로 제한되지 않는다.

Claims (10)

1. 인가된 신호의 주파수 성분을 선택적으로 감쇄시키는 회로 보드에 장착된 필터에 있어서, 적어도 하나의 인덕터와 적어도 하나의 커패시터를 구비한 LC 회로를 포함하며, 상기 적어도 하나의 인덕터는 상기 회로 보드 위에 배치된 이산 유도성 성분을 포함한 제1부분과, 상기 회로 보드내에 배치된 스트립라인 부분 및 상기 회로 보드의 표면 위에 배치된 마이크로스트립 부분으로 형성된 분포 유도성 성분을 포함한 제2부분으로 구성되고, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 회로 보드 위에 배치된 이상 용량성 성분을 포함한 제1부분과, 상기 회로 보드내에 배치된 스트립라인 부분 및 상기 회로 보드 위에 배치된 마이크로스트립 부분으로 형성된 분포 용량성 성분을 포함한 제2부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터의 분포 유도성 성분은 그 분포 유도성 성분의 마이크로스트립라인 부분과 스티립라인 부분을 상호 결합시키는 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
3. 제1항에 있어서, LC회로는 한 인덕터에 의해 상호 결합된 적어도 두개의 이격된 커패시터를 구비하며, 상기 적어도 두개의 이격된 커패시터들 사이의 상호 접속은 상기 인덕터의 제2부분을 포함한 분포 유도성 성분의 길이의 선택에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
4. 제1항에 있어서, 분포 용량성 성분을 포함한 상기 스트립라인 부분은 소정 크기의 적어도 두개의 스트립라인 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 커패시터의 상기 용량성 유도 성분은 상기 분포 용량성 성분의 마이크로스트립 라인 부분과 스트립라인 부분을 상호 결합시키는 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터의 제1부분을 포함한 이산 용량성 성분의 제1측이 상기 적어도 하나의 커패시터의 제2부분을 포함한 분포 용량성 성분의 마이크로스트립 라인 부분에 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커패시터의 제1부분을 포함한 이산 용량성 소자의 제2측은 접지 전위에 결합된 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터의 제1부분을 포함한 이산 유도성 성분은 코일 권선을 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터의 제1부분을 포함한 이산 용량성 성분은 평행판 커패시터를 구비하고, 그 평행한 커패시터의 평판은 유전 재료로 분리되는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.
10. 제1항에 있어서, LC회로는 다중 폴 저역 통과 필터를 구비하며, 이 다중 폴 저역 통과 필터의 커패시터들은 인덕터들에 의해 서로 이격되어 있고, 상기 인덕터들의 제2부분들을 포함한 분포 유도성 성분들의 길이가 상기 이격된 커패시터들의 인접 커패시터들 사이의 상호 결합을 결정하는 것을 특징으로 하는 회로 보드 장착 필터.