KR100710820B1 - A planar helical resonator and a microwave oscillator using it - Google Patents

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KR100710820B1
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황철규
명로훈
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한국과학기술원
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

본 발명은 보다 간단한 공정으로 제작가능함과 더불어 보다 효율적으로 발진기의 위상잡음을 감소시킬 수 있도록 하는 평면형 헬리컬 공진기와 이를 이용한 초고주파 발진기를 제공한다.The present invention provides a planar helical resonator and an ultra-high frequency oscillator using the same, which can be manufactured in a simpler process and more efficiently reduce phase noise of the oscillator.

본 발명의 평면형 헬리컬 공진기는 그 가운데에 금속 라인이 형성되고 상기 금속 라인의 양측으로 소정의 간격을 두고 제1, 제2 접지 금속판이 형성된 CPW(Coplanar Waveguide) 전송선에서, 상기 금속 라인과 제1, 제2 접지 금속판 사이에 공진기 형성을 위한 공간을 형성하고, 이 공간에 양측 끝단이 오픈된 복수개의 링이 전체적으로 헬리컬한 구조를 갖도록 서로 연결되어 배치되며, 상기 금속 라인과 제1 접지판 사이에 형성되는 공간과 상기 금속 라인과 제2 접지판 사이에 형성되는 공간은 서로 대칭되게 형성되고, 상기 공간에 헬리컬 구조로 배치되는 링은 링 사이에 형성되는 관통공을 연결하는 금속에 의해 서로 연결되어 헬리컬 구조로 배치된다.In the planar helical resonator of the present invention, a metal line is formed therein and a CPW (Coplanar Waveguide) transmission line in which first and second ground metal plates are formed at predetermined intervals on both sides of the metal line. A space for forming a resonator is formed between the second ground metal plates, and a plurality of rings having open ends at both ends thereof are connected to each other so as to have a helical structure as a whole, and formed between the metal line and the first ground plate. The space formed between the metal line and the second ground plate is formed to be symmetrical with each other, and the ring disposed in the helical structure in the space is connected to each other by a metal connecting the through-holes formed between the rings. Are arranged in a structure.

평면형 헬리컬 공진기, 초고주파 발진기, 위상잡음 Planar Helical Resonators, Microwave Oscillators, Phase Noise

Description

평면형 헬리컬 공진기와 이를 이용한 초고주파 발진기{A planar helical resonator and a microwave oscillator using it} Planar helical resonator and a microwave oscillator using it

도 1은 일반적인 발진기의 블록 구성도.1 is a block diagram of a typical oscillator.

도 2는 본 발명에 따른 평면형 헬리컬 공진기의 구조도.2 is a structural diagram of a planar helical resonator according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 평면형 헬리컬 공진기와 기존 소형화된 헤어핀 공진기의 크기 비교도.3 is a size comparison of the planar helical resonator and the conventional miniaturized hairpin resonator according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 평면형 헬리컬 공진기와 기존 헤어핀 공진기의 산란계수 비교도.4 is a scattering coefficient comparison diagram of a planar helical resonator and a conventional hairpin resonator according to the present invention;

도 5는 도 2의 구조를 이용한 발진기의 레이아웃을 나타낸 도.5 is a view showing the layout of an oscillator using the structure of FIG.

도 6은 인터- 디지털 캐패시터를 나타낸 도.6 illustrates an inter-digital capacitor.

도 7은 본 발명에 따른 발진기의 출력 스펙트럼을 나타낸 도.7 shows the output spectrum of an oscillator according to the present invention.

도 8은 본 발명의 구조를 이용하지 않은 발진기의 출력 스펙트럼을 나타낸 도.8 illustrates the output spectrum of an oscillator without using the structure of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 초고주파 기판 101 : 금속 라인100: high frequency substrate 101: metal line

103, 105 : 접지 금속판 107a,107b : 양측 끝단이 오픈된 링103, 105: Ground metal plate 107a, 107b: Rings with open ends at both ends

109 : 관통공109: through hole

본 발명은 평면형 헬리컬 공진기 및 이를 이용한 초고주파 발진기에 관한 것으로, 특히 발진기에서 발진주파수를 선택해주는 공진기를 제작공정이 간단한 평면형 헬리컬 공진기 구조로 하여 발진기의 위상잡음을 감소시킬 수 있도록 하는 평면형 헬리컬 공진기와 이를 이용한 초고주파 발진기에 관한 것이다.The present invention relates to a planar helical resonator and an ultra-high frequency oscillator using the same. Particularly, a planar helical resonator and a helical resonator for selecting an oscillation frequency in an oscillator have a planar helical resonator structure in which a fabrication process is simple, thereby reducing phase noise of the oscillator. It relates to the ultra-high frequency oscillator used.

발진기는 무선 송수신기 등에서 기준신호를 발생시키는 부분으로, 도 1은 일반적인 발진기의 블록 구성도를 나타낸 것이다.An oscillator is a part for generating a reference signal in a wireless transceiver, etc. FIG. 1 shows a block diagram of a general oscillator.

도 1에 도시한 바와 같은 일반적인 발진기는, LC공진 또는 구조체 공진 등을 통하여 발진 주파수를 선택해주는 공진기(10), 상기 공진기(10)에서 피할 수 없는 저항성분을 보상하여 한번 시작된 발진을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 하는 증폭기(20), 그리고 상기 공진기(10)와 증폭기(20)를 결합하여 전체적으로 발진기 루프를 만들어내는 정합회로(Matching Circuit)(30)로 구성되어져 있다.A general oscillator as shown in FIG. 1 maintains an oscillation started once by compensating an inevitable resistance component in the resonator 10 and the resonator 10 that select an oscillation frequency through LC resonance or structure resonance. The amplifier 20 and a matching circuit 30 that combines the resonator 10 and the amplifier 20 to form an oscillator loop as a whole are composed of a matching circuit (30).

이러한 종래의 발진기는 공진기를 단순히 인덕터와 캐패시터를 조합한 LC공진회로로 만들거나 또는 유전체 공진기 등을 사용하였다. Such a conventional oscillator is simply made of an LC resonant circuit combining an inductor and a capacitor or a dielectric resonator.

그러나 LC공진기의 경우 고조파에서 발생하는 회로의 기생 효과에 기인한 정 확한 발진 주파수 예측이 쉽지 않고, 유전체 공진기의 경우 잡음 등의 특성은 좋으나 효율의 측면에서는 향상된 모습을 보이지 않을 뿐더러 회로가 모두 제작된 후에 회로 기판에 본드 등을 이용하여 붙여야 하는 등 제작에 있어서 불편함이 있었다.However, in case of LC resonator, accurate oscillation frequency prediction is not easy due to the parasitic effect of the circuit generated from harmonics.In case of dielectric resonator, noise characteristics are good but efficiency is not improved. Thereafter, there was inconvenience in manufacturing such as attaching to a circuit board using a bond or the like.

한편, 종래 "High-Q helical resonator for oscillators and filters in mobile communications systems(J.K.A. Everard, K.K.M. Cheng, and P.A. Dallas, IEE Electronics Letters, pp.1648-1650.)"에서는 입체형 헬리컬 공진기를 이용하여 발진기를 제작하였으나, 입체형 헬리컬 공진기는 그 제작공정이 복잡하다는 단점이 있다.Meanwhile, the conventional "High-Q helical resonator for oscillators and filters in mobile communications systems (JKA Everard, KKM Cheng, and PA Dallas, IEE Electronics Letters, pp. 1648-1650.)" Manufactured an oscillator using a three-dimensional helical resonator. However, the three-dimensional helical resonator has a disadvantage that the manufacturing process is complicated.

따라서 평면형 헬리컬 공진기를 발진기의 공진기로 적용하여 기존의 공진기와 같은 추가 공정이 필요 없으며 기존의 평면형 공진기들 보다 훨씬 작은 크기의 공진기로 효율적으로 발진기의 위상잡음을 감소시키는 방안을 제시하고자 한다.Therefore, by applying the planar helical resonator as the resonator of the oscillator, an additional process such as the conventional resonator is not required, and a method of effectively reducing the phase noise of the oscillator with the resonator of a much smaller size than the conventional planar resonators is proposed.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 보다 간단한 공정으로 제작가능함과 더불어 보다 효율적으로 발진기의 위상잡음을 감소시킬 수 있도록 하는 평면형 헬리컬 공진기와 이를 이용한 초고주파 발진기를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a planar helical resonator and an ultra-high frequency oscillator using the same, which can be manufactured in a simpler process and more efficiently reduce phase noise of an oscillator.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평면형 헬리컬 공진기는, 그 가 운데에 금속 라인이 형성되고 상기 금속 라인의 양측으로 소정의 간격을 두고 제1, 제2 접지 금속판이 형성된 CPW 전송선에서, 상기 금속 라인과 제1, 제2 접지 금속판 사이에 공진기 형성을 위한 공간을 형성하고, 이 공간에 양측 끝단이 오픈된 복수개의 링이 전체적으로 헬리컬한 구조를 갖도록 서로 연결되어 배치된 것 특징으로 한다.In the planar helical resonator according to the present invention for achieving the above object, in the CPW transmission line in which metal lines are formed in the center and first and second ground metal plates are formed at predetermined intervals on both sides of the metal lines, A space for forming a resonator is formed between the line and the first and second ground metal plates, and a plurality of rings having open ends at both ends thereof are connected to each other so as to have a helical structure as a whole.

상기 금속 라인과 제1 접지판 사이에 제1, 제2 공간이 형성되고, 상기 금속 라인과 제2 접지판 사이에 제3, 제4 공간이 상기 제1, 제2 공간과 서로 대칭되게 형성된다.First and second spaces are formed between the metal line and the first ground plate, and third and fourth spaces are formed symmetrically with the first and second spaces between the metal line and the second ground plate. .

또한, 상기 공간에 헬리컬 구조로 배치되는 링은 링 사이에 형성되는 관통공을 연결하는 금속에 의해 서로 연결되어 헬리컬 구조로 배치되며, 상기 복수개의 링은 2개로서, 상기 링은 전체 4/4중 1/4이 오픈된 형상을 가진다.In addition, the rings arranged in the helical structure in the space are connected to each other by a metal connecting the through-holes formed between the rings are arranged in a helical structure, the plurality of rings are two, the ring is a total of 4/4 One quarter of them have an open shape.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고주파 발진기는, 그 가운데에 금속 라인이 형성되고 상기 금속 라인의 양측으로 소정의 간격을 두고 제1, 제2 접지 금속판이 형성된 CPW 전송선에서, 상기 금속 라인과 제1, 제2 접지 금속판 사이에 공진기 형성을 위한 공간을 형성하고, 이 공간에 양측 끝단이 오픈된 복수개의 링이 전체적으로 헬리컬한 구조를 갖도록 서로 연결되어 배치된 평면형 헬리컬 공진기를 이용한 것을 특징으로 한다.The ultra-high frequency oscillator of the present invention for achieving the above object, in the CPW transmission line formed with a metal line in the center and the first and second ground metal plate at predetermined intervals on both sides of the metal line, A space for forming a resonator is formed between the first and second ground metal plates, and a plurality of rings having open ends at both ends thereof are connected to each other so as to have a helical structure as a whole.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the contents of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 평면형 헬리컬 공진기의 구조를 나타낸 것으로, 사용된 초고주파 기판(100)은 유전상수 10.2, 두께 25 mil.의 RT/Duroid 6010 기판으로 50옴 매칭을 위하여 가운데 금속 라인(101)의 두께는 0.9mm로 하고, 가운데 금속 라인(101)과 양쪽 접지 금속판(103),(105)과의 간격은 0.55mm로 하였다.Figure 2 shows the structure of a planar helical resonator according to the present invention, the ultra-high frequency substrate 100 used is an RT / Duroid 6010 substrate having a dielectric constant of 10.2 and a thickness of 25 mils. The thickness of was set to 0.9 mm, and the distance between the center metal line 101 and both ground metal plates 103 and 105 was 0.55 mm.

또한, 기존의 CPW(Coplanar Waveguide : https://www.rfdh.com/) 전송선에서 중앙의 금속 라인(101)과 양쪽의 접지 금속판(103),(105) 사이에 평면형 헬리컬 공진기(PHR : planar helical resonator)를 형성할 공간을 만들고, 이 공간에 양측 끝단이 오픈된 두개의 링(107a),(107b)이 전체적으로 헬리컬한 구조를 갖도록 관통공(109)을 금속으로 연결하여 배치한다.In addition, a planar helical resonator (PHR: planar) is provided between a central metal line 101 and two ground metal plates 103 and 105 in a conventional Coplanar Waveguide (https://www.rfdh.com/) transmission line. A space is formed to form a helical resonator, and the through holes 109 are connected by metal so that the two rings 107a and 107b having open ends at both ends have a helical structure as a whole.

이때, 보다 높은 효과를 내기 위해 같은 구조를 양쪽으로 대칭되게 한다. 즉, 금속 라인(101)과 접지 금속판(103) 사이에 평면형 헬리컬 공진기를 형성할 공간을 2개 형성하고, 이와 대칭되게 상기 금속 라인(101)과 접지 금속판(105) 사이에도 역시 평면형 헬리컬 공진기를 형성할 공간을 2개 형성하고, 이에 상기 양측 끝단이 오픈된 두개의 링(107a),(107b)이 헬리컬한 구조를 갖도록 배치한다.At this time, the same structure is symmetrical on both sides to achieve a higher effect. That is, two spaces for forming the planar helical resonator are formed between the metal line 101 and the ground metal plate 103, and the planar helical resonator is also disposed between the metal line 101 and the ground metal plate 105 in a symmetrical manner. Two spaces to be formed are formed, and two rings 107a and 107b having open ends at both ends thereof are arranged to have a helical structure.

상기 양측 끝단이 오픈된 링(107a),(107b)은 전체 4/4링형 구조에서 1/4이 오픈된 3/4에 해당하는 링 형상으로 제작하며, 3/4에 해당하는 링 사이의 관통공(109)에는 금속으로 연결하여 전체적으로 헬리컬한 구조를 만든다. 이는 광학에서의 패브리-패럿 공진기와 유사한 특성으로 이해할 수 있다. Rings 107a and 107b having open ends at both ends are manufactured in a ring shape corresponding to 3/4 with 1/4 open in the entire 4/4 ring-type structure, and penetrating between rings corresponding to 3/4. The ball 109 is connected to the metal to create a helical structure as a whole. This can be understood to be similar to the Fabry-Parret resonator in optics.

즉, 구조적 공진이 일어나는 양쪽 끝단에 오픈 형태의 반사판이 있어서 파형(Wave)을 모아주는 역할을 하게 된다. In other words, there is an open reflector at both ends where structural resonance occurs to collect waveforms.

또한, 이 구조에서 주목할 점은 헬리컬 공진기 안에서 생기는 정상파는 위 링과 아래 링 즉, 링(107a)과 링(107b) 사이에 있는 관통공(109)이 위치한 부분에서는 그 정상파의 크기가 0이 되므로 관통공(109)에 존재할 수 있는 공진기의 손실을 줄일 수 있다는 것이다. Also note that in this structure, the standing wave generated in the helical resonator is zero in the upper ring and the lower ring, that is, in the part where the through hole 109 between the ring 107a and the ring 107b is located. It is possible to reduce the loss of the resonator that may be present in the through hole (109).

이는 공진기의 품질 계수(Q-factor)의 상승으로 이어져 발진기의 위상잡음도 감소시킬 수 있는 결과를 얻게 된다. This leads to an increase in the quality factor (Q-factor) of the resonator, resulting in a reduction in the phase noise of the oscillator.

한편, CPW는 도파로(Waveguide)란 용어가 포함되어 있지만 실제로는 TEM모드를 이용하는 전송 라인(Transmission Line)의 일종이다. CPW는 마이크로스트립 선로와 유사하지만 GND가 밑에 있는 것이 아니라 신호선의 양쪽에 존재한다. 경우에 따라 밑에 추가적인 GND를 놓을 수도 있고 없앨 수도 있다. CPW, on the other hand, includes the term waveguide, but is actually a type of transmission line using a TEM mode. CPW is similar to a microstrip line, but is present on both sides of the signal line, with no GND at the bottom. In some cases, additional GNDs can be placed or removed underneath.

CPW는 신호선과 GND가 한면에 있기 때문에 Via를 구현하기가 쉽고, 이에 Short stub류와 같은 회로를 구현하기가 훨씬 간단해진다. 무엇보다도 CPW는 한 면에 공존하는 신호선과 GND 사이에 수직으로 필드(field)가 걸리기 때문에 마이크로스트립과 달리 완전한 TEM모드를 구현할 수 있어서 고주파가 될 수록 마이크로스트립보다 CPW의 전송특성이 좋아진다. CPW is easy to implement Via because signal line and GND are on one side, and it is much simpler to implement circuits such as short stubs. First of all, the CPW has a vertical field between the co-existing signal line and GND, so unlike the microstrip, a full TEM mode can be implemented. Therefore, the higher the frequency, the better the transmission characteristics of the CPW than the microstrip.

즉, CPW는 에칭에 의해 회로구현이 쉬운 마이크로스트립과 완전한 TEM모드로 구현되는 스트립라인의 장점을 모아서 만들어진 형태이다. In other words, CPW is formed by combining the advantages of microstrip, which is easy to implement a circuit by etching, and stripline, which is realized in a complete TEM mode.

도 3에는 기존의 평면형 공진기 중에서 가장 작은 구조라고 알려져 있는 소형화된 헤어핀 공진기의 레이아웃을 본 발명의 평면형 헤리컬 공진기와의 비교를 위하여 나타내었다. 정확한 크기비교를 위하여 이 두 공진기의 공진주파수는 5.5 GHz로 동일하게 설정하였다. 3 shows a layout of a miniaturized hairpin resonator known as the smallest structure of the conventional planar resonators for comparison with the planar helical resonator of the present invention. For accurate size comparison, the resonant frequencies of these two resonators were set equal to 5.5 GHz.

평면형 헬리컬 공진기의 가로 길이 a1은 5mm이고 세로 길이 b1은 2mm, 기존의 소형화된 헤어핀 공진기의 가로 길이 a2는 8.87mm, 세로 길이 b2는 2.84mm로 계산되어 졌다. The horizontal length a1 of the planar helical resonator is 5mm, the length b1 is 2mm, the width a2 of the conventional miniaturized hairpin resonator is 8.87mm, and the length b2 is 2.84mm.

결론적으로 본 발명에서 제시한 평면형 헬리컬 공진기의 크기는 기존의 소형화된 헤어핀 공진기의 크기의 절반에도 미치지 않는 4/10 정도의 크기로 그 성능 향상과 함께 크기의 소형화도 이룰 수 있음을 알 수 있다. In conclusion, the size of the planar helical resonator proposed in the present invention is about 4/10 the size of less than half the size of the conventional miniaturized hairpin resonator.

이는 1/4파장의 길이가 필요했던 기존의 평면형 공진기 구조에서와는 달리 평면형 헬리컬 공진기 구조에서는 그 정상파가 기판의 윗면과 아랫면에 1/2씩 분포하게 됨으로 인하여 공진을 위한 정상파가 한쪽 면에 1/8파장의 길이만 있으면 공진이 생기게 됨으로서 얻게 되는 부수적인 효과이다. This is different from the conventional planar resonator structure, which required 1/4 wavelength length. In the planar helical resonator structure, the stationary wave is distributed on the upper and lower sides of the substrate by 1/2, so the standing wave for resonance is 1/8 on one side. If the length of the wavelength is only a side effect of the resonance is obtained.

도 4에 본 발명에 따른 평면형 헬리컬 공진기 구조의 산란계수와 기존의 많이 사용되고 있는 평면형 공진기인 소형화된 헤어핀 공진기의 산란계수를 비교하여 나타내었다.4 shows the scattering coefficient of the planar helical resonator structure according to the present invention and the scattering coefficient of the miniaturized hairpin resonator which is a conventional planar resonator.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 평면형 헬리컬 공진기의 경우 손 실의 척도를 보여주는 품질계수(Q-factor)는 160으로 그 값이 62정도인 헤어핀 공진기의 경우에 비해서 3배정도 높게 측정됨을 알 수 있었다.As can be seen in Figure 4, the planar helical resonator of the present invention, the quality factor (Q-factor) showing a measure of loss is 160, which is about 3 times higher than that of the hairpin resonator whose value is about 62. Could.

이러한 구조의 평면형 헬리컬 공진기 구조를 발진기의 공진기로 사용하여 위상잡음을 향상시킨 발진기의 제작을 위한 회로의 레이아웃을 도 5에 나타내었다.The layout of a circuit for fabricating an oscillator with improved phase noise using the planar helical resonator structure having such a structure as an oscillator resonator is shown in FIG. 5.

발진기의 게이트 부분에 본 발명의 공진기를 위치시키고 공진기의 저항을 보상하여 발진을 시작하고 유지시켜 주기 위한 증폭기 단을 트랜지스터를 이용하여 제작하였다. 트랜지스터의 소스 단에 스터브를 달아서 게이트 단에 부성저항이 생기도록 제작하였고, 발진기의 출력은 트랜지스터의 드레인 단에 커넥터를 연결하여 스펙트럼 분석기를 통하여 측정하였다. An amplifier stage was fabricated by using a transistor to position the resonator of the present invention in the gate portion of the oscillator and to compensate for the resistance of the resonator to start and maintain the oscillation. A stub was attached to the source terminal of the transistor to produce a negative resistance at the gate terminal. The output of the oscillator was measured through a spectrum analyzer by connecting a connector to the drain terminal of the transistor.

회로의 DC 바이어스는 래디얼 스터브(radial stub)와 고임피던스 라인을 이용하였고, 인터-디지털 캐패시터(inter-digital capacitor)를 출력단에 달아서 DC전압이 출력단에 직접 가해지는 것을 방지하였다.The DC bias of the circuit used a radial stub and a high impedance line, and an inter-digital capacitor was attached to the output to prevent the DC voltage from being applied directly to the output.

초고주파 공학에서의 통상의 캐패시터는 칩의 형태로 이루어져 있으며, 납땜 등의 공정으로 기판에 부착된다. 그러나 이러한 통상의 캐패시터의 경우 납땜 등에서 기인한 회로소자 값의 오차 등이 있을 수 있고 공정 또한 불편하다. Conventional capacitors in microwave engineering are in the form of chips and are attached to a substrate by a soldering process. However, in the case of such a conventional capacitor, there may be an error of a circuit element value due to soldering or the like, and the process is also inconvenient.

이를 개선하기 위해 최근에 개발된 것이 도 6과 같은 모양의 평면형 인터-디지털 캐패시터이다. 이는 기존의 CPW기판에 도 6과 같은 모양의 금속 패턴을 에칭공정을 통하여 구현하게 되는데, 이 경우 캐패시턴스는 가운데 꾸불꾸불한 모양의 갭에서 전자기파가 커플링(coupling)되는 정도로 구현하게 되고, 납땜공정이 필요 하지 않게 되므로 좀더 간단하고 공정 오차도 줄일 수 있는 새로운 캐패시터이다(https://www.imst.de/coplan/online_manual/c_idc.html).Recently developed to improve this is a planar inter-digital capacitor of the shape as shown in FIG. This is realized through the etching process of the metal pattern of the shape as shown in Figure 6 on the existing CPW substrate, in this case, the capacitance is implemented to the extent that electromagnetic waves are coupled (coupling) in the gap of the sinuous shape, the soldering process This eliminates the need for a new capacitor that is simpler and reduces process errors (https://www.imst.de/coplan/online_manual/c_idc.html).

도 7에 본 발명에 따라 제작된 발진기의 출력 스펙트럼을 나타내었다. 발진주파수는 5.34 GHz이고 위상잡음은 1MHz offset에서 -112 dBc/Hz로 측정되었다.Figure 7 shows the output spectrum of the oscillator manufactured according to the present invention. The oscillation frequency was 5.34 GHz and the phase noise was measured at -112 dBc / Hz at 1 MHz offset.

도 8에는 본 발명의 공진기 구조를 사용하지 않고 제작한 발진기의 출력 스펙트럼을 나타내었다.8 shows an output spectrum of an oscillator manufactured without using the resonator structure of the present invention.

도 8에 나타낸 바와 같이, 같은 바이어스 조건에서 1MHz 오프셋(offset)에서의 발진기의 위상 잡음은 -101.44 dBc/Hz도 측정되어 본 발명의 공진기 구조를 발진기의 공진기로 적용하였을때 대략 11 dB의 성능 향상이 있음을 알 수 있다.As shown in Fig. 8, the phase noise of the oscillator at a 1 MHz offset under the same bias condition is also measured at -101.44 dBc / Hz, which improves the performance of approximately 11 dB when the resonator structure of the present invention is applied to the oscillator resonator. It can be seen that.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below Or it may be modified.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 발진기에서 발진주파수를 선택해주는 역할을 하는 공진기를 제작공정이 간단한 평면형 헬리컬 공진기 구조로 대체하여 발진기의 위상잡음을 감소시킬 수 있게 된다. 이러한 본 발명은 무선 송수신 기기의 고효율 신호 발생회로에 이용가능하다.As described above, the present invention can reduce the phase noise of the oscillator by replacing the resonator that selects the oscillation frequency in the oscillator by a planar helical resonator structure with a simple manufacturing process. The present invention can be used in a high efficiency signal generation circuit of a wireless transceiver.

Claims (8)

그 가운데에 금속 라인이 형성되고 상기 금속 라인의 양측으로 소정의 간격을 두고 제1, 제2 접지 금속판이 형성된 CPW(Coplanar Waveguide) 전송선에서, 상기 금속 라인과 제1, 제2 접지 금속판 사이에 공진기 형성을 위한 공간을 형성하고, 이 공간에 양측 끝단이 오픈된 복수개의 링이 전체적으로 헬리컬한 구조를 갖도록 서로 연결되어 배치된 것 특징으로 하는 평면형 헬리컬 공진기.A resonator between the metal line and the first and second ground metal plates in a CPW (Coplanar Waveguide) transmission line having a metal line formed therein and having first and second ground metal plates formed at predetermined intervals on both sides of the metal line. A planar helical resonator, comprising: a space for forming, wherein a plurality of rings having open ends at both ends thereof are connected to each other so as to have a helical structure as a whole. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 라인과 제1 접지판 사이에 형성되는 공간과 상기 금속 라인과 제2 접지판 사이에 형성되는 공간은 서로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 평면형 헬리컬 공진기.The planar helical resonator of claim 1, wherein a space formed between the metal line and the first ground plate and a space formed between the metal line and the second ground plate are symmetrically formed. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 라인과 제1 접지판 사이에 제1, 제2 공간이 형성되고, 상기 금속 라인과 제2 접지판 사이에 제3, 제4 공간이 상기 제1, 제2 공간과 서로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 평면형 헬리컬 공진기.3. The method of claim 2, wherein first and second spaces are formed between the metal line and the first ground plate, and third and fourth spaces are formed between the metal line and the second ground plate. Planar helical resonator, characterized in that is formed symmetrically with each other. 제 1 항에 있어서, 상기 공간에 헬리컬 구조로 배치되는 링은 The ring of claim 1, wherein the ring is disposed in the space in a helical structure. 링 사이에 형성되는 관통공을 연결하는 금속에 의해 서로 연결되어 헬리컬 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 평면형 헬리컬 공진기.Planar helical resonator, characterized in that arranged in a helical structure connected to each other by a metal connecting the through-holes formed between the ring. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 링은 2개인 것을 특징으로 하는 평면형 헬리컬 공진기.2. The planar helical resonator of claim 1, wherein the plurality of rings are two. 제 5 항에 있어서, 상기 링은 전체 4/4중 1/4이 오픈된 형상인 것을 특징으로 하는 평면형 헬리컬 공진기.6. The planar helical resonator according to claim 5, wherein the ring has an open shape in a quarter of a quarter of the rings. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 공진기를 이용한 초고주파 발진기.A high frequency oscillator using the resonator of any one of claims 1 to 6. 제 7 항에 있어서, 그 출력단에 인터-디지털 캐패시터(inter-digital capacitor)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초고주파 발진기.8. The high frequency oscillator according to claim 7, wherein an output terminal further comprises an inter-digital capacitor.
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