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KR100974438B1 - Phase adjuster with metamaterial element - Google Patents

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KR100974438B1
KR100974438B1 KR1020080050614A KR20080050614A KR100974438B1 KR 100974438 B1 KR100974438 B1 KR 100974438B1 KR 1020080050614 A KR1020080050614 A KR 1020080050614A KR 20080050614 A KR20080050614 A KR 20080050614A KR 100974438 B1 KR100974438 B1 KR 100974438B1
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Abstract

본 발명은 메타머티리얼 현상을 이용한 위상 조정기에 관한 것으로, 특히 메타머티리얼 현상을 이용한 RLH(Right Left Handed) 셀을 포함한 위상조정기를 구성하고, 트리머 공정을 이용하여 인덕터 및 커패시터를 가변적으로 조정(tunning)하는 소형화 위상조정기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase adjuster using a metamaterial phenomenon. In particular, a phase adjuster including a right left handed (RLH) cell using a metamaterial phenomenon is constructed, and the inductor and the capacitor are tunably adjusted using a trimmer process. It relates to a miniaturized phase adjuster.

본 발명의 위상 조정기는, 일단으로 신호가 입력되며, 저항 성분 및 음(-)의 커패시턴스 성분을 가지는 입력 임피던스부; 일단이 상기 입력 임피던스부의 타단에 연결되며, 상기 신호가 통과하는 제1 전송 선로; 일단이 상기 제1 전송 선로의 타단에 연결되며, 상기 신호가 통과하는 제2 전송 선로; 일단이 상기 제2 전송 선로의 타단에 연결되며, 타단으로 신호가 출력되며, 저항 성분 및 음(-)의 커패시턴스 성분을 가지는 출력 임피던스부; 및 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 연결 노드에 일단이 연결되고, 타단이 접지에 연결되며, 저항 성분 및 음(-)의 인덕턴스 성분을 가지는 접지 어드미턴스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase adjuster of the present invention comprises: an input impedance unit having a signal input to one end and having a resistance component and a negative capacitance component; A first transmission line, one end of which is connected to the other end of the input impedance unit and through which the signal passes; A second transmission line having one end connected to the other end of the first transmission line and through which the signal passes; An output impedance unit having one end connected to the other end of the second transmission line, the signal being output to the other end, and having a resistance component and a negative capacitance component; And a ground admittance unit having one end connected to the connection node of the first transmission line and the second transmission line, the other end connected to the ground, and having a resistance component and a negative inductance component.

메타머티리얼, 위상 조정기, 인덕터, 커패시터, 트리밍 Metamaterials, Phase Adjusters, Inductors, Capacitors, Trimming

Description

메타머티리얼 소자를 포함하는 위상 조정기{PHASE SHIFTER COMPRISING METAMATERIAL ELEMENT}Phase adjuster containing metamaterial elements {PHASE SHIFTER COMPRISING METAMATERIAL ELEMENT}

본 발명은 메타머티리얼 현상을 이용한 위상 조정기에 관한 것으로, 특히 메타머티리얼 현상을 이용한 RLH(Right Left Handed) 셀을 포함한 위상조정기를 구성하고, 트리머 공정을 이용하여 인덕터 및 커패시터를 가변적으로 조정(tunning)하는 소형화 위상조정기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase adjuster using a metamaterial phenomenon. In particular, a phase adjuster including a right left handed (RLH) cell using a metamaterial phenomenon is constructed, and the inductor and the capacitor are tunably adjusted using a trimmer process. It relates to a miniaturized phase adjuster.

메타머티리얼(meta-material)이란 자연에서 일반적으로 찾을 수 없는 특수한 전자기적 특성을 갖도록 인공적으로 설계된 물질 또는 전자기적 구조를 의미하는 것으로서, 본 기술 분야에서 일반적으로, 그리고 본 명세서에 있어서 메타머티리얼이라 함은 유전율 (permitivity) 과 투자율 (permeability) 이 모두 음수인 물질 또는 그러한 전자기적 구조를 의미한다.Meta-material means a material or an electromagnetic structure that is artificially designed to have special electromagnetic properties not normally found in nature, and is generally referred to in the art and referred to herein as metamaterial. Means a material or such an electromagnetic structure that is both negative in permittivity and permeability.

이러한 물질은 두 개의 음수 파라미터를 가진다는 의미에서 더블 네거티브 (Double Negative; DGN) 물질이라 불리기도 한다. 또한, 메타머티리얼은 음(-)의 유전율 및 투자율에 의하여 음(-)의 반사계수를 가지며, 그에 따라 NRI(Negative Refractive Index) 물질이라고도 불린다. 메타머티리얼은 1967년 소련의 물리학자 베젤라고(V.Veselago) 에 의해 처음 연구되었으나, 그 후 30 여년이 지난 최근에 구체적 구현 방법이 연구되어 응용이 시도되고 있다.Such materials are also called Double Negative (DGN) materials in the sense of having two negative parameters. In addition, metamaterials have a negative reflection coefficient due to negative permittivity and permeability, and are thus also called NRI (Negative Refractive Index) materials. Metamaterial was first studied by Soviet physicist V. Veselago in 1967, but more than 30 years later, a concrete implementation method has been studied and application has been attempted.

위와 같은 특성에 의하여, 메타머티리얼 내에서 전자기파는 플레밍의 오른손 법칙을 따르지 않고 왼손 법칙에 의해 전달된다. 즉, 전자기파의 위상 전파 방향(위상 속도(phase velocity) 방향)과 에너지 전파 방향(군 속도(group velocity) 방향)이 반대가 되어, 메타머티리얼을 통과하는 신호는 음(-)의 위상 지연을 갖게 된다.Due to these characteristics, electromagnetic waves in metamaterials are transmitted by the left-hand rule rather than following Fleming's right-hand rule. That is, the phase propagation direction (phase velocity direction) and the energy propagation direction (group velocity direction) of the electromagnetic waves are reversed, so that the signal passing through the metamaterial has a negative phase delay. do.

이에 따라, 메타머티리얼을 LHM(Left-handed Material) 이라고도 한다. 또한, 메타머티리얼에서는 β(위상 상수)와 ω(주파수)의 관계가 비선형일 뿐만 아니라, 그 특성 곡선이 좌표 평면의 좌반면에도 존재하는 특성을 보인다. 이러한 비선형 특성에 의하여 메타머티리얼에서는 주파수에 따른 위상차가 작아 광대역 회로의 구현이 가능하며, 위상 변화가 전송 선로의 길이에 비례하지 않으므로 소형의 회로를 구현할 수 있다.Accordingly, metamaterials are sometimes referred to as left-handed materials (LHMs). In addition, the relationship between β (phase constant) and ω (frequency) is not linear in the metamaterial, and the characteristic curve is also present in the left half of the coordinate plane. Due to such nonlinear characteristics, the metamaterial has a small phase difference according to frequency, so that a wideband circuit can be realized. Since the phase change is not proportional to the length of the transmission line, a small circuit can be realized.

상기 메타머티리얼 현상을 이용하여 기존의 전자 회로에 적용하면, 종래에는 기대할 수 없었던 이질적인 효과를 달성할 수 있다. 그런데, 위상 조정기 분야에서는 실용성이 높은 메타머티리얼 현상을 이용한 구조가 아직까지 제시되지 못하였다.When applied to the existing electronic circuit using the metamaterial phenomenon, it is possible to achieve a heterogeneous effect that was not previously expected. However, in the field of phase adjusters, a structure using metamaterial phenomenon, which has high practicality, has not been proposed yet.

메타머티리얼 현상을 일으키는 원리에 대해서는 2006 IEICE 논문으로서, A.Rennings 외 4명이 기술한 논문 "Extended Composite Rihgt/Left-Handed(E-CRLH) Metamaterial and its Application as Quadband Quarter-Wavelength Transmission Line" 등에 개시된 바 있다.The principle of metamaterial phenomena is described in 2006 IEICE paper, which is described in A.Rennings et al.'S paper "Extended Composite Rihgt / Left-Handed (E-CRLH) Metamaterial and its Application as Quadband Quarter-Wavelength Transmission Line". have.

또한, 메타머티리얼 현상을 이용한 회로 수동 소자를 포함하는 안테나 회로로서, 대한민국 등록특허공보 10-0782301호 및 공개공보 10-2008-0038552호 등에 적용된 바 있다.In addition, as an antenna circuit including a passive circuit device using a metamaterial phenomenon, it has been applied to the Republic of Korea Patent Publication No. 10-0782301 and 10-2008-0038552.

상기 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 메타머티리얼 소자를 이용하여 물리적인 크기를 절감할 수 있는 위상 조정기를 제공하는데 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a phase adjuster that can reduce the physical size by using a metamaterial element.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 제조 과정에서의 미세 조정(tunning)이 용이한 위상 조정기를 제공하는데 있다.Further, another object of the present invention is to provide a phase adjuster that is easy to fine tune in a manufacturing process.

본 발명에서는 위상 조정기를 메타머티리얼 현상을 이용한 소자들로 구현하여, 개선된 효과를 지향한다. In the present invention, the phase adjuster is implemented with devices using metamaterial phenomena, and aims at an improved effect.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 조정기는, 일단으로 신호가 입력되며, 저항 성분 및 음(-)의 커패시턴스 성분을 가지는 입력 임피던스부; 일단이 상기 입력 임피던스부의 타단에 연결되며, 상기 신호가 통과하는 제1 전송 선로; 일단이 상기 제1 전송 선로의 타단에 연결되며, 상기 신호가 통과하는 제2 전송 선로; 일단이 상기 제2 전송 선로의 타단에 연결되며, 타단으로 신호가 출력되며, 저항 성분 및 음(-)의 커패시턴스 성분을 가지는 출력 임피던스부; 및 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 연결 노드에 일단이 연결되고, 타단이 접지에 연결되며, 저항 성분 및 음(-)의 인덕턴스 성분을 가지는 접지 어드미턴스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a phase adjuster includes: an input impedance unit having a signal input to one end and having a resistance component and a negative capacitance component; A first transmission line, one end of which is connected to the other end of the input impedance unit and through which the signal passes; A second transmission line having one end connected to the other end of the first transmission line and through which the signal passes; An output impedance unit having one end connected to the other end of the second transmission line, the signal being output to the other end, and having a resistance component and a negative capacitance component; And a ground admittance unit having one end connected to the connection node of the first transmission line and the second transmission line, the other end connected to the ground, and having a resistance component and a negative inductance component.

바람직하게 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 길이의 합은, λ/4 보다 짧을 수 있다.(λ: 위상 조정기를 통과하는 신호의 파장)Preferably, the sum of the lengths of the first transmission line and the second transmission line may be shorter than λ / 4. (Λ: wavelength of the signal passing through the phase adjuster)

바람직하게 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 연결 노드를 기준으로, 상기 입력 임피던스부, 제1 전송 선로, 제2 전송 선로 및 출력 임피던스부는 대칭 구조를 가지는 것이 바람직하다.Preferably, the input impedance unit, the first transmission line, the second transmission line, and the output impedance unit have a symmetrical structure with respect to the connection node of the first transmission line and the second transmission line.

바람직하게 상기 입력 임피던스부 또는 출력 임피던스부는 가변 커패시터를 포함하며, 상기 접지 어드미턴스부는 가변 인덕터를 포함할 수 있다.Preferably, the input impedance unit or the output impedance unit may include a variable capacitor, and the ground admittance unit may include a variable inductor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 조정기는, 기판; 상기 기판의 상부에 덮여진 스트립 형태의 전송 선로; 상기 전송 선로의 측면과 연결되며, 적어도 일부분이 접지에 연결되는 인덕턴스 스트립; 상기 전송 선로의 입력단에 위치하며, 교류 신호가 통과할 수 있는 간격으로 상기 전송 선로를 물리적으로 이격시키는 제1 공극부; 및 상기 전송 선로의 출력단에 위치하며, 교류 신호가 통과할 수 있는 간격으로 상기 전송 선로를 물리적으로 이격시키는 제2 공극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A phase adjuster according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a substrate; A transmission line in the form of a strip covered over the substrate; An inductance strip connected to a side of the transmission line and at least partially connected to ground; A first air gap disposed at an input of the transmission line and physically spaced apart from the transmission line at intervals through which an AC signal can pass; And a second gap located at an output end of the transmission line and physically spaced apart from the transmission line at intervals through which an AC signal can pass.

바람직하게 상기 전송 선로의 길이는 λ/4 보다 짧을 수 있다.(λ: 위상 조정기를 통과하는 신호의 파장)Preferably, the length of the transmission line may be shorter than λ / 4. (Λ: wavelength of the signal passing through the phase adjuster)

바람직하게 상기 인덕턴스 스트립은, 상기 전송 선로와 일체형으로 형성될 수 있다.Preferably, the inductance strip may be integrally formed with the transmission line.

종래의 물질을 이용하여 본 발명 일실시예에 따른 위상 조정기를 구현하면, 전송 선로의 길이를 λ/2 보다 짧게 할 수가 없었으나, 본 발명의 사상에 따라 메타머티리얼 소자를 이용하여 위상 조정기를 구현하면, λ/4보다 짧은 길이로 구현할 수 있다. 이에 따라, 위상 조정기의 물리적인 크기를 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.If the phase adjuster according to the embodiment of the present invention is implemented using a conventional material, the length of the transmission line cannot be shorter than λ / 2, but according to the spirit of the present invention, the phase adjuster is implemented using a metamaterial. In other words, it can be implemented with a length shorter than λ / 4. Accordingly, there is an advantage that the physical size of the phase adjuster can be significantly reduced.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 제조 공정 등으로 제조가 용이한 기판형 구조로 메타머티리얼 소자를 가지는 위상 조정기를 실시할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, there is an advantage that the phase adjuster having a metamaterial can be implemented in a substrate-type structure that is easy to manufacture in a semiconductor manufacturing process or the like.

도 1은 가변 커패시터 및 가변 인덕터를 사용하여 구현한 위상 조정기의 회로를 도시한다.1 shows a circuit of a phase adjuster implemented using a variable capacitor and a variable inductor.

도시한 위상 조정기(100)는, 신호가 전달되는 순서대로, 입력 임피던스부, 제1 전송 선로(32), 제2 전송 선로(34) 및 출력 임피던스부를 구비하며, 상기 제1 전송 선로(32) 및 제2 전송 선로(34)의 연결노드와 접지 전압단 사이에는 접지 어스미턴스부가 연결된다.The illustrated phase adjuster 100 includes an input impedance section, a first transmission line 32, a second transmission line 34, and an output impedance section in the order in which signals are transmitted, and the first transmission line 32. And a ground admission part is connected between the connection node of the second transmission line 34 and the ground voltage terminal.

상기 입력 임피던스부는, 일단으로 신호가 입력되는 제1 저항(22), 및 일단이 상기 제1 저항(22)의 타단에 연결되며 타단이 상기 제1 전송 선로(32)에 연결되며 음(-)의 커패시턴스를 가지는 제1 커패시터(24)를 구비한다.The input impedance unit includes a first resistor 22 to which a signal is input at one end, and one end thereof is connected to the other end of the first resistor 22, and the other end thereof is connected to the first transmission line 32. And a first capacitor 24 having a capacitance of.

상기 출력 임피던스부는, 일단이 상기 제2 전송 선로(34)에 연결되며 음(-) 의 커패시턴스를 가지는 제2 커패시터(42), 및 일단이 상기 제2 커패시터(42)의 타단에 연결되며, 타단으로 신호가 출력되는 제2 저항(44)을 구비한다.The output impedance part, one end is connected to the second transmission line 34, the second capacitor 42 having a negative (-) capacitance, and one end is connected to the other end of the second capacitor 42, the other end And a second resistor 44 for outputting a signal.

상기 접지 어드미턴스부는, 제3 저항(52), 및 이와 병렬 연결되며 음(-)의 인덕턴스를 가지는 인덕터(54)를 구비한다.The ground admittance unit includes a third resistor 52 and an inductor 54 connected in parallel thereto and having a negative inductance.

도 1에 도시한 구조의 회로에 종래기술과 같이 양(+)의 커패시턴스를 가지는 커패시터 및 양(+)의 인덕턴스를 가지는 인덕터를 실시하면, 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 길이는 최소한 λ/2 이상이어야 한다. 따라서, 위상 조정기를 소형화하는데 장애가 된다. When a circuit having the structure shown in FIG. 1 is provided with a capacitor having a positive capacitance and an inductor having a positive inductance as in the prior art, the lengths of the first transmission line and the second transmission line should be at least. λ / 2 or more. Therefore, there is an obstacle in miniaturizing the phase adjuster.

한편, 본 발명의 사상에 따라 메타머티리얼 현상을 이용하여 음(-)의 커패시턴스를 가지는 커패시터(24, 42) 및 음(-)의 인덕턴스를 가지는 인덕터(54)를 실시하면, 상기 제1 전송 선로(32) 및 제2 전송 선로(34)의 길이를 λ/4 이하, 적절하게는 λ/12 정도로 맞출 수 있다. 이에 따라, 위상 조정기를 소형화할 수 있다.In the meantime, when the capacitors 24 and 42 having a negative capacitance and the inductor 54 having a negative inductance are implemented by using a metamaterial phenomenon, the first transmission line The lengths of the 32 and the second transmission line 34 can be adjusted to be lambda / 4 or less, preferably lambda / 12 or so. As a result, the phase adjuster can be miniaturized.

물론, 능동 소자를 이용하여 음(-)의 커패시턴스를 가지는 커패시터 및 음(-)의 인덕턴스를 가지는 인덕터를 구현할 수도 있을 것이다. 그러나, 능동 소자는 그 자체로 상당한 크기를 차지하며, 능동 소자 구현으로 인한 비용 증대나, 능동 소자로 인한 잡음 특성 악화의 우려 등의 다른 문제점을 유발시킨다.Of course, an active device may be used to implement a capacitor having a negative capacitance and an inductor having a negative inductance. However, the active element itself takes up a considerable size and causes other problems such as increased cost due to the active element implementation and concern about deterioration of noise characteristics due to the active element.

도면에서 제1 커패시터(24)는 가변 커패시터로, 인덕터(54)는 가변 인덕터로 구현하였다. 이와 같이 구성하는 경우, 신호의 주파수 및 위상에 따라 원하는 용도로 위상 조정기를 미세조정(tunning)할 수 있는 이점이 있다.In the figure, the first capacitor 24 is a variable capacitor and the inductor 54 is a variable inductor. In such a configuration, there is an advantage that the phase adjuster can be tuned for a desired use according to the frequency and phase of the signal.

제1 전송 선로(32) 및 제2 전송 선로(34)의 길이의 합이 λ/12일때, 음(-)의 커패시턴스(C0) 및 음(-)의 인덕턴스(L0)는 하기 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.When the sum of the lengths of the first transmission line 32 and the second transmission line 34 is λ / 12, the negative capacitance C 0 and the negative inductance L 0 are represented by the following equation. Can be determined by one.

Figure 112008038813915-pat00001
Figure 112008038813915-pat00001

d : 전송 선로의 길이d: length of transmission line

k : 위상 상수k: phase constant

ω : 입력 신호의 각 주파수ω: each frequency of the input signal

ωφ : 조정하려는 위상ω φ : phase to be adjusted

도 1의 음(-)의 커패시턴스를 가지는 커패시터(24, 42) 및 음(-)의 인덕턴스를 가지는 인덕터(54)를 구현하기 위하여 메타머티리얼 현상이 발생할 수 있는 재료 및/또는 구조들을 적용하여야 한다. 도 2에서는 제조가 용이하면서도 메타머티리얼 현상을 발생시킬 수 있는 기판형 구조로 도 1의 위상 조정기 회로를 구현하였다.In order to implement the capacitors 24 and 42 having the negative capacitance and the inductor 54 having the negative inductance of FIG. 1, materials and / or structures in which metamaterial phenomenon may occur should be applied. . In FIG. 2, the phase adjuster circuit of FIG. 1 is implemented as a substrate type structure that is easy to manufacture and may generate a metamaterial phenomenon.

도 2a에 도시한 위상 조정기(100')는, 기판(10); 상기 기판(10)의 상부에 덮여진 스트립 형태의 전송 선로(30'); 상기 전송 선로(30')의 측면과 연결되며, 적어도 일부분이 접지에 연결되는 인덕턴스 스트립(50'); 상기 전송 선로(30')의 입력단에 위치하며, 교류 신호가 통과할 수 있는 간격으로 상기 전송 선로(30')를 물리적으로 이격시키는 제1 공극부(20'); 및 상기 전송 선로(30')의 출력단에 위치하며, 교류 신호가 통과할 수 있는 간격으로 상기 전송 선로(30')를 물리적으로 이격시키는 제2 공극부(40')를 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase adjuster 100 'shown in FIG. 2A includes a substrate 10; A transmission line (30 ') in the form of a strip covered over the substrate (10); An inductance strip 50 'connected to a side of the transmission line 30' and at least partially connected to ground; A first air gap 20 'positioned at an input of the transmission line 30' and physically spaced apart from the transmission line 30 'at intervals through which an AC signal can pass; And a second air gap portion 40 'positioned at an output end of the transmission line 30' and physically spaced apart from the transmission line 30 'at intervals through which an AC signal can pass. .

상기 전송 선로(30')는, 고주파 신호에 대한 도파로 역할을 수행할 수 있도록 얇은 스트립 형상을 가질 수 있으며, 상기 제1 공극부(20') 및 제2 공극부(40') 사이의 길이는 본 발명의 사상에 따른 메타머티리얼 현상에 의해 λ/4 이하로 될 수 있으며, 적절하게는 λ/12 정도로 맞출 수 있다The transmission line 30 'may have a thin strip shape to serve as a waveguide for a high frequency signal, and a length between the first air gap 20' and the second air gap 40 'may be By the metamaterial phenomenon according to the idea of the present invention, it can be λ / 4 or less and suitably about λ / 12.

상기 인덕턴스 스트립(50')은, 상기 전송 선로(30')와 일체형으로 형성하면 제조 공정/시간을 절감할 수 있어 바람직하고, 상기 전송 선로(30')의 중앙 측면에 연결하는 것이 대칭적인 특성으로 임피던스 정합 등의 작업이 용이하여 바람직하다.When the inductance strip 50 'is integrally formed with the transmission line 30', it is preferable to reduce the manufacturing process / time, and it is symmetrical to connect to the central side of the transmission line 30 '. This is preferable because of easy operation such as impedance matching.

상기 기판(10)은 접지로 역할하는 접지면을 포함하고, 상기 전송 선로(30')는 도 2b에 도시된 바와 같이 절연층(60)을 매개체로 하여 상기 접지면과 절연되도록 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 인덕턴스 스트립(50')은 상기 접지면 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에서는, 상기 인덕턴스 스트립(50')의 길이에 따라 인덕턴스를 갖는 것으로서 본 발명에서는 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 인덕턴스 스트립(50')의 끝단을 절단하여 길이를 조절(trimming)함에 따라 인덕턴스를 미세하게 조정(tunning)할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라 상기 인덕턴스 스트립(50')은 도 1의 가변 인덕터(54)를 대신할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서는 기판(10) 자체가 접지면으로서 역할하며, 상기 전송 선로(30')와 기판(10)은 절연층(60)으로 절연되었다.The substrate 10 may include a ground plane serving as a ground, and the transmission line 30 ′ may be formed to be insulated from the ground plane through the insulating layer 60 as shown in FIG. 2B. In this case, the inductance strip 50 'is preferably formed on the ground plane. In this structure, the inductance according to the length of the inductance strip 50 'in the present invention, as shown in Figure 4a is cut off the end of the inductance strip 50' by adjusting the length (trimming) inductance There is an advantage that can be fine tuned (tunning). Accordingly, the inductance strip 50 ′ may replace the variable inductor 54 of FIG. 1. 2A and 2B, the substrate 10 itself serves as a ground plane, and the transmission line 30 ′ and the substrate 10 are insulated with an insulating layer 60.

상기 제1 공극부(20') 및 상기 제2 공극부(40')는 작은 면적으로 충분한 커패시턴스 특성을 얻을 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 겹쳐진 빗살 형태를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 1 공극부(20')의 좌우 양측에 각기 복수 개의 빗살무늬(302, 312)들을 가지는 빗살무늬 패턴(300, 310)을 형성하고, 상기 빗살무늬 패턴(300, 310)의 복수 개의 빗살무늬(302, 312)들이 교대로 배치되게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제 2 공극부(40')도 상기 제 1 공극부(20')와 같은 형상으로 형성하여 소정의 커패시턴스를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 구조에서는 상호간에 대향되는 복수 개의 빗살무늬(302, 312)의 길이에 따라 커패시턴스를 갖는 것으로서 상기 복수 개의 빗살무늬(302, 312)의 끝단을 절단하는 정도에 따라 커패시턴스를 미세하게 조정(tunning)할 수 있는 이점도 있다. 이에 따라 상기 제 1 공극부(20') 및 상기 제 2 공극부(40')는 도 1의 가변 커패시터(24, 42)를 대신할 수 있다.The first gap portion 20 'and the second gap portion 40' preferably have an overlapped comb shape as shown in FIG. 3 to obtain sufficient capacitance characteristics with a small area. That is, comb pattern patterns 300 and 310 having a plurality of comb patterns 302 and 312 are formed on left and right sides of the first gap portion 20 ', respectively, and a plurality of comb pattern patterns 300 and 310 are formed. It is preferable to allow the dog comb patterns 302 and 312 to be alternately arranged. In addition, the second gap portion 40 'is preferably formed in the same shape as the first gap portion 20' so as to have a predetermined capacitance. In addition, in this structure, the capacitance has a length along the length of the plurality of comb patterns 302 and 312 facing each other, and the capacitance is finely adjusted according to the degree of cutting the ends of the plurality of comb patterns 302 and 312 ( There are also advantages to tunning. Accordingly, the first gap portion 20 ′ and the second gap portion 40 ′ may replace the variable capacitors 24 and 42 of FIG. 1.

도 4b는 도 2a의 인덕턴스 스트립과 치환될 수 있는 다른 구조의 인덕턴스 스트립의 구조를 도시한다. 이 경우 기판(10)에 접지 라인(ground)이 형성되며, 인덕턴스 스트립(50')의 끝단이 상기 접지 라인(ground)에 연결되어 있으므로, 인덕턴스 스트립(50')의 끝단을 완전히 절단하기 않고 인덕턴스 스트립(50')의 일부에 홈(400)을 형성하는 것으로 인덕턴스 스트립(50')의 인덕턴스를 미세 조정(tunning)할 수 있다.FIG. 4B shows the structure of an inductance strip of another structure that may be substituted with the inductance strip of FIG. 2A. In this case, since a ground line is formed on the substrate 10, and an end of the inductance strip 50 ′ is connected to the ground line, the inductance without completely cutting off the end of the inductance strip 50 ′. The groove 400 may be formed in a portion of the strip 50 ′ to fine tune the inductance of the inductance strip 50 ′.

도 1과 비교하면, 도 2a의 구조에서는 3개의 저항 소자가 존재하지 않음을 알 수 있다. 이는 제1 공극부(20') 및 제2 공극부(40')를 이루는 도체의 저항 성분 및 입력/출력단의 저항 성분이, 제1 저항(22) 및 제 2 저항(42)의 역할을 하고, 인덕턴스 스트립(50')의 저항 성분이 제3 저항(52)의 역할을 수행하기 때문에, 제조 공정의 간소화 및 비용 절감을 위해 독립적인 저항 소자의 구현을 생략한 것이다.Compared with FIG. 1, it can be seen that no three resistance elements exist in the structure of FIG. 2A. The resistance component of the conductor and the resistance component of the input / output terminals forming the first void portion 20 'and the second void portion 40' serve as the first resistor 22 and the second resistor 42. Since the resistance component of the inductance strip 50 'plays the role of the third resistor 52, the implementation of the independent resistance element is omitted in order to simplify the manufacturing process and reduce the cost.

도 2의 위상 조정기 구조는 평면 적층형 구조를 가지고 있으므로, 기존의 반도체 제조 공정 등을 이용하여 제조가 용이하며, 소형화에 유리한 장점이 있다.Since the phase adjuster structure of FIG. 2 has a planar stacked structure, it is easy to manufacture using an existing semiconductor manufacturing process and the like, and has an advantage of miniaturization.

도 2의 위상 조정기는, 위상 조정기는 스마트 안테나 등에서 빔조정을 위해 사용되거나, 전력증폭기 등에서 위상 편차 조정을 위해 사용될 수 있다.The phase adjuster of FIG. 2 may be used for beam adjustment in a smart antenna or the like, or may be used for phase deviation adjustment in a power amplifier or the like.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 위상 조정기를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram showing a phase adjuster according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 위상 조정기를 도시한 사시도 Figure 2a is a perspective view showing a phase adjuster according to another embodiment of the present invention

도 2b는 도 2a의 A-A'라인 부분에 대한 단면도.FIG. 2B is a cross sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A;

도 3은 도 2a의 공극부의 세부 구조를 도시한 면도.3 is shaved flat showing the detailed structure of the air gap portion Figure 2a.

도 4a은 도 2a의 인덕턴스 스트립의 세부 구조를 도시한 면도.Figure 4a is a flat razor illustrating the detailed structure of the inductance strip of Figure 2a.

도 4b는 도 2a의 인덕턴스 스트립과 치환될 수 있는 다른 구조의 인덕턴스 스트립의 세부 구조를 도시한 면도.Figure 4b shows a detail structure of the inductance of the strip other structure which may be substituted and the inductance of the strips of flat shaving Figure 2a.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

10 : 기판 20': 제1 공극부10: substrate 20 ': first gap portion

22 : 제1 저항 24 : 제1 커패시터 22: first resistor 24: first capacitor

30' : 전송 선로 32 : 제1 전송 선로30 ': transmission line 32: first transmission line

34 : 제2 전송 선로 40': 제2 공극부34: second transmission line 40 ': second void

42 : 제2 저항 44 : 제2 커패시터 42: second resistor 44: second capacitor

50' : 인덕턴스 스트립 52 : 제3 저항50 ': inductance strip 52: third resistor

54 : 인턱터54: inductor

Claims (13)

일단으로 신호가 입력되는 입력 임피던스부;An input impedance unit to which a signal is input at one end; 일단이 상기 입력 임피던스부의 타단에 연결되며, 상기 신호가 통과하는 제1 전송 선로;A first transmission line, one end of which is connected to the other end of the input impedance unit and through which the signal passes; 일단이 상기 제1 전송 선로의 타단에 연결되며, 상기 신호가 통과하는 제2 전송 선로;A second transmission line having one end connected to the other end of the first transmission line and through which the signal passes; 일단이 상기 제2 전송 선로의 타단에 연결되며, 타단으로 신호가 출력되는 출력 임피던스부; 및An output impedance unit having one end connected to the other end of the second transmission line and outputting a signal to the other end; And 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 연결 노드에 일단이 연결되고, 타단이 접지에 연결되는 접지 어드미턴스부;를 포함하고,And a ground admittance unit having one end connected to the connection node of the first transmission line and the second transmission line and the other end connected to the ground. 상기 입력 임피던스부 및 상기 출력 임피던스부들 각각은;Each of the input impedance unit and the output impedance unit; 저항; 및 resistance; And 음(-)의 커패시턴스 성분을 가지는 커패시터;를 포함하며,A capacitor having a negative capacitance component; 상기 접지 어드미턴스부는;The ground admittance unit; 저항; 및resistance; And 음(-)의 인덕턴스 성분을 가지는 인덕터;를 포함하는 위상 조정기.And an inductor having a negative inductance component. 제1항에 있어서, 상기 접지 어드미턴스부의 인덕터는;The inductor of claim 1, further comprising: an inductor of the ground admittance unit; 인덕턴스가 미세하게 조정되는 튜닝 인덕터인 것을 특징으로 하는 위상 조정기.A phase adjuster characterized in that the inductance is a finely tuned inductor. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 튜닝 인덕터는,The tuning inductor, 상기 전송 선로와 접지 전압단을 매개체로 하는 라인 형태를 가지며, 트리밍 공정에 의해 길이가 조절되어 최종 인덕턴스가 조정된 것을 특징으로 하는 위상 조정기.And a line shape having the transmission line and the ground voltage terminal as a medium, and having a length adjusted by a trimming process to adjust a final inductance. 제1항에 있어서, 상기 입력 임피던스부 및 상기 출력 임피던스부의 커패시터는;The method of claim 1, wherein the input impedance unit and the capacitor of the output impedance unit; 커패시턴스의 값을 조절한 튜닝 커패시터인 것을 특징으로 하는 위상 조정기.A phase adjuster characterized in that the tuning capacitor adjusted the value of the capacitance. 제4항에 있어서, 상기 튜닝 커패시터는;The method of claim 4, wherein the tuning capacitor; 일측 및 타측에 복수 개의 빗살무늬를 가지는 빗살무늬 패턴이 각기 형성되고, 상기 일측에 형성된 빗살무늬 패턴의 복수 개의 빗살무늬들의 사이에 상기 타측에 형성된 빗살무늬 패턴의 복수 개의 빗살무늬들 각각이 삽입되며, 트리밍 공정에 의해 상기 복수 개의 빗살무늬의 길이가 조절되어 최종 커패시턴스가 조정된 것을 특징으로 하는 위상 조정기.A comb pattern having a plurality of comb patterns on one side and the other side is formed, respectively, and each of the plurality of comb patterns of the comb pattern formed on the other side is inserted between the plurality of comb patterns of the comb pattern formed on the one side. And a length of the plurality of comb-patterns is adjusted by a trimming process to adjust a final capacitance. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로의 길이의 합은, λ/4 보다 짧은 것을 특징으로 하는 위상 조정기.The sum of the lengths of the first transmission line and the second transmission line is shorter than lambda / 4. (λ: 위상 조정기를 통과하는 신호의 파장)(λ: wavelength of the signal passing through the phase adjuster) 기판;Board; 상기 기판의 상부에 덮여진 스트립 형태의 전송 선로;A transmission line in the form of a strip covered over the substrate; 상기 전송 선로의 측면과 연결되며, 적어도 일부분이 접지에 연결되는 인덕턴스 스트립;An inductance strip connected to a side of the transmission line and at least partially connected to ground; 상기 전송 선로의 입력단에 위치하며, 교류 신호가 통과할 수 있는 간격으로 상기 전송 선로를 물리적으로 이격시키는 제1 공극부; 및A first air gap disposed at an input of the transmission line and physically spaced apart from the transmission line at intervals through which an AC signal can pass; And 상기 전송 선로의 출력단에 위치하며, 교류 신호가 통과할 수 있는 간격으로 상기 전송 선로를 물리적으로 이격시키는 제2 공극부;를 포함하고,Located at the output terminal of the transmission line, the second air gap portion for physically spaced apart the transmission line at an interval through which the AC signal can pass; 상기 인덕턴스 스트립은;The inductance strip; 저항; 및resistance; And 음(-)의 인덕턴스 성분을 가지는 인덕터;를 포함하며,An inductor having a negative inductance component; 상기 제1 공극부 및 상기 제2 공극부들 각각은;Each of the first void portion and the second void portion; 일측 및 타측에 복수 개의 빗살무늬를 가지는 빗살무늬 패턴이 각기 형성되고, 상기 일측에 형성된 빗살무늬 패턴의 복수 개의 빗살무늬들의 사이에 상기 타측에 형성된 빗살무늬 패턴의 복수 개의 빗살무늬들 각각이 삽입되는 위상 조정기.A comb pattern having a plurality of comb patterns is formed on one side and the other side, respectively, and each of the plurality of comb patterns of the comb pattern formed on the other side is inserted between the plurality of comb patterns of the comb pattern formed on the one side. Phase adjuster. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전송 선로의 길이는 λ/4 보다 짧은 것을 특징으로 하는 위상 조정기.And the length of said transmission line is shorter than [lambda] / 4. (λ: 위상 조정기를 통과하는 신호의 파장)(λ: wavelength of the signal passing through the phase adjuster) 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 인덕턴스 스트립은, 상기 전송 선로와 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 위상 조정기.And the inductance strip is formed integrally with the transmission line. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 기판은 접지로 역할하는 접지면을 포함하고, The substrate includes a ground plane serving as ground, 상기 전송 선로는 절연층을 매개로 하여 상기 접지면과 절연되도록 형성되며, The transmission line is formed to be insulated from the ground plane through an insulating layer, 상기 인덕턴스 스트립은 상기 접지면 상에 형성된 것을 특징으로 하는 위상 조정기.The inductance strip is formed on the ground plane. 제10항에 있어서, 상기 인덕턴스 스트립은;The method of claim 10, wherein the inductance strip; 단부를 절단하여 길이를 조절함에 따라 최종 인덕턴스가 조정된 것을 특징으로 하는 위상 조정기.Phase inductor, characterized in that the final inductance is adjusted by cutting the end to adjust the length. 삭제delete 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 복수 개의 빗살무늬의 단부를 절단하여 길이를 조절함에 따라 상기 제1 공극부 또는 상기 제2 공극부의 최종 커패시턴스가 조정된 것을 특징으로 하는 위상 조정기.And a final capacitance of the first gap portion or the second gap portion is adjusted by cutting the end portions of the plurality of comb patterns.
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