KR20030052677A - Package of microwave filter and low noise amplifier as a unit, and device for tuning the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지 및 그 튜닝장치를 제공하기 위한 것으로서, 초전도 필터를 고정시키는 패키지와 LNA를 고정시키는 패키지가 일체형으로 형성하고, 인터커넥션 라인을 통해 LNA와 초전도 필터를 연결하여 초전도 필터를 통해 RF 신호를 튜닝하고, 튜닝과 동시에 LNA를 통해 증폭되도록 동작시킴으로써, 필터의 출력단과 LNA의 입력단의 중간 RF 케이블과 SMA 커넥터를 제거하여 RF 패스의 경로에 의한 손실을 줄이고, 필터와 LNA의 입출력 단자 사이에 부정합에 의한 반사 손실을 방지하여 노이즈가 감소되고 우수한 필터 특성을 갖는 시스템을 제공한다.The present invention provides a superconducting filter, an LNA integrated package, and a tuning device thereof, wherein a package for fixing the superconducting filter and a package for fixing the LNA are integrally formed, and the LNA and the superconducting filter are connected through an interconnection line. By tuning the RF signal through the filter and operating it to be amplified by the LNA at the same time, it eliminates the intermediate RF cable and SMA connectors at the filter's output and the LNA's input, reducing the loss of RF path paths. By preventing the reflection loss caused by mismatch between the input and output terminals, the noise is reduced to provide a system having excellent filter characteristics.
Description
본 발명은 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지 및 그 튜닝장치에 관한 것으로, 특히 우수한 정합특성을 갖고 저온에서 동작하는 초전도 필터와 LNA의 일체형 패키지 및 그 튜닝장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting filter, an LNA integrated package, and a tuning device thereof, and more particularly, to an integrated package of a superconducting filter, an LNA, and a tuning device thereof having excellent matching characteristics and operating at low temperature.
이동통신의 발달과 더불어 향후 IMT-2000 시스템의 도입을 앞두고 있는 시점에서 기존의 기지국 장비로써는 현재의 통신 서비스를 감당하기는 힘들다.With the development of mobile telecommunications and the introduction of IMT-2000 system in the future, it is difficult for existing base station equipment to meet current telecommunications services.
이에 기존의 셀(cell) 플랜을 전면 수정하고 새로운 기지국들을 설립해야 하므로 이것은 막대한 통신시장의 수요를 산출하게 된다. 이러한 시점에서 두각을 보이고 있는 분야중의 하나로써 고온 초전도 필터를 이용한 RF 프론트-앤드 대역통과 필터 시스템이 있다.This requires a complete revision of the existing cell plan and the establishment of new base stations, which in turn creates a huge demand for the telecommunications market. One of the areas that stands out at this point is the RF front-end bandpass filter system using high temperature superconducting filters.
고온초전도 시스템에서 가장 중요한 부분 중의 하나가 초전도 필터이다.One of the most important parts of a high temperature superconducting system is the superconducting filter.
초전도 필터는 매우 작은 잡음지수에 의해 우수한 선택도(selectivity)를 가짐으로써 기지국의 사용용량의 증가라든지 단말기 송신 출력의 감소, FER의 증가, 셀용량(cell coverage) 증가 등 여러 우수한 장점을 가진다.The superconducting filter has excellent selectivity due to a very small noise figure, and thus has various advantages such as an increase in the use capacity of the base station, a decrease in the terminal transmission power, an increase in the FER, and an increase in cell coverage.
그러나 이러한 초전도 필터는 상업적 측면에서 볼 때 필터의 삽입손실은 우수하나, 반사손실의 특성이 아직까지 기존의 필터에 미치지 못한다.However, the superconducting filter has excellent insertion loss from commercial point of view, but the characteristics of return loss do not reach the existing filter.
이것은 초전도 필터의 복잡한 제작 프로세스에 의해 여러 제작변수가 존재하기 때문으로, 이로 인한 위험요소를 최소화하기 위해서 일반적으로 필터 튜닝 과정을 거치게 된다.This is because there are many manufacturing variables due to the complicated manufacturing process of the superconducting filter, so that the filter tuning process is generally performed to minimize the risks.
기존의 필터도 튜닝 과정을 갖기는 하지만 방법적인 면에서 초전도 필터와는 많은 차이점을 가진다.Existing filters also have a tuning process, but they differ in many ways from superconducting filters.
이러한 초전도 필터를 튜닝하기 위해서는 극저온 유지가 필요하므로, 극저온 냉동기에 필터를 장착한 후 필터를 튜닝해야 하고, 이것은 매우 많은 시간을 소요하며, 또한 튜닝을 하는 것도 불편하다.In order to tune such a superconducting filter, cryogenic maintenance is required, so the filter must be tuned after the filter is mounted in the cryogenic freezer, which is very time-consuming and inconvenient to tune.
그러므로 얼마나 안전하고 확실하게 튜닝을 할 수 있는가와 튜닝 후 얼마나 정합 상태가 잘 유지되는가가 매우 중요하다.Therefore, how safe and secure the tuning is and how well it is maintained after tuning is very important.
현재는 초전도 필터는 따로 튜닝하고 LNA 역시 따로 만든 후에 둘을 결합하는 방식으로 되어 있다.Currently, superconducting filters are tuned separately and LNAs are made separately and then combined.
그런데 이렇게 극저온 냉동기에 필터만 장착하고 튜닝을 하는 것은 다음과 같은 문제점을 가지게 된다.However, only the filter mounted on the cryogenic freezer and tuning has the following problems.
즉, 튜닝한 필터를 시스템에 장착하는 경우, 필터의 다음단에 LNA에 오게 되는데, 필터와 LNA 사이를 일반 SMA 커넥터와 RF 케이블을 사용하여 연결하는 경우 불필요한 여러 경로가 부가된다.That is, when the tuned filter is installed in the system, the LNA is next to the filter. When the filter and the LNA are connected by using a general SMA connector and an RF cable, unnecessary paths are added.
이때 문제점으로 나타날 수 있는 것이 반사손실 특성의 변화이며, 이러한 현상의 원인은 다음과 같다.At this time, the problem may be a change in the return loss characteristics, the causes of the phenomenon are as follows.
첫째, LNA의 특성과 더불어 초전도 시스템상의 여러 RF 케이블이나 RF 커넥터 등에 의한 손실이다.First of all, the loss of LNA is caused by various RF cables or RF connectors in the superconducting system.
둘째, 상기의 원인보다 중용한 초전도 필터와 LNA의 결합에서 발생되는 임피던스 부정합에 의한 손실이다.Second, the loss due to impedance mismatch generated in the coupling of the superconducting filter and the LNA which is more important than the above causes.
그리고, 초전도 필터에서 반사손실 특성은 각 공진기 상의 L, C 값이나, 외부 Q값 등의 변화에 많은 영향을 받는다.In the superconducting filter, the return loss characteristic is greatly influenced by changes in the L and C values and the external Q values on each resonator.
이러한 사실에서 볼 때, 초전도 필터의 튜닝시 50Ω-SMA 커넥터가 계측기에 바로 연결되어 나타나는 임피던스 정합과, 필터 출력단의 50Ω-SMA 커넥터가 RF 커넥터나 RF 케이블에 의해 LNA의 입력단에 연결되는 경우에, 필터 출력단이 받아들이는 RF 특성은 많은 차이를 가지게 되므로 결과적으로 반사손실의 특성이 달라진다.In this fact, when the superconducting filter is tuned, the impedance matching that appears when the 50Ω-SMA connector is connected directly to the instrument, and when the 50Ω-SMA connector at the filter output is connected to the input of the LNA by an RF connector or an RF cable, The RF characteristics accepted by the filter output stage have a lot of difference, and as a result, the characteristics of return loss are different.
이에 따라 필터와 LNA의 입출력 단자의 고유한 50 ohm 정합이 완전하지 못하게 되므로 필터가 LNA를 통과한 후의 신호는 이미 기존의 튜닝된 필터가 보이던 정합 상태를 유지하지 못하게 되며, 이것은 결과적으로 기존의 초전도 필터의 우수한 특성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다.As a result, the inherent 50 ohms match between the filter and the input and output terminals of the LNA will be incomplete, so the signal after the filter has passed through the LNA will not maintain the match that the previously tuned filter would have seen. It can act as a factor that hinders the excellent characteristics of the filter.
본 발명에 따른 목적은 RF 프론트-앤드용 초전도 필터 시스템에서 시스템의 내부에 사용되는 RF 패스의 손실 경로를 줄임으로서, 초전도 필터와 LNA 디바이스 간의 입출력 임피던스를 정합(matching) 손실을 줄여 초전도 필터의 튜닝 특성이 변화되는 현상을 방지하는 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지 및 그 튜닝장치를 제공하는데 있다.The objective according to the present invention is to reduce the loss path of the RF path used inside the system in the superconducting filter system for the RF front-end, thereby reducing the matching loss of the input and output impedance between the superconducting filter and the LNA device to tune the superconducting filter. The present invention provides a superconducting filter, an LNA integrated package, and a tuning device for preventing a characteristic change.
본 발명에 따른 다른 목적은 RF 프론트-앤드용 초전도 필터 시스템에서 초전도 필터와 LNA를 함께 패키징하고 튜닝 및 증폭을 행하여 초전도 필터의 반사손실 특성을 방지함으로써 정합손실을 줄이며, 시스템의 전체적인 노이즈 요인을 감소시키며, 또한 간단한 초전도 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to package, tune and amplify the superconducting filter and the LNA together in the RF front-end superconducting filter system to reduce the matching loss by preventing the return loss characteristics of the superconducting filter, and reduce the overall noise factor of the system. It also provides a simple superconducting system.
도1은 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지의 평면도 및 단면도를 도시한 것이다.1 is a plan view and a cross-sectional view of a superconducting filter and LNA integrated package according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지의 튜닝장치의 평면도 및 단면도를 도시한 것이다.Figure 2 shows a plan view and a cross-sectional view of the tuning device of the superconducting filter and LNA integrated package according to the present invention.
도3a는 초전도 필터와 LNA를 일체형으로 패키징하지 않고, 초전도 필터만을 튜닝한 결과를 도시한 그래프이다.3A is a graph showing a result of tuning only the superconducting filter without integrally packaging the superconducting filter and the LNA.
도3b는 상기 도3a의 초전도 필터만을 튜닝한 신호를 실제 초전도 시스템에 장착한 후의 출력결과를 도시한 그래프이다.FIG. 3B is a graph showing an output result after mounting a signal in which only the superconducting filter of FIG. 3A is tuned to the actual superconducting system.
도4a는 본 발명에 따라 초전도 필터와 LNA를 일체형으로 패키징하고, LNA를 동작시키면서 초전도 필터를 튜닝한 결과를 도시한 그래프이다.4A is a graph showing the results of tuning a superconducting filter and LNA integrally packaged and tuning the superconducting filter while operating the LNA according to the present invention.
도4b는 상기 도4a의 초전도 필터를 튜닝한 결과를 실제 초전도 시스템에 장착한 후의 출력결과를 도시한 그래프이다.FIG. 4B is a graph showing an output result after mounting the result of tuning the superconducting filter of FIG. 4A to the actual superconducting system.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 초전도 필터 20 : 저잡음 증폭기(LNA)10: superconducting filter 20: low noise amplifier (LNA)
30 : 인터커넥션 라인 30-1 : 와이어30: interconnection line 30-1: wire
40 : 캡(cap) 50 : 극저온 냉동기40: cap 50: cryogenic freezer
60 : 튜닝부 70 : 전원공급부60: tuning unit 70: power supply unit
80 : 네트워크 분석기 100 : 일체형 패키지80: network analyzer 100: all-in-one package
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지의 특징은 초전도 필터; 상기 초전도 필터 옆단에 위치한 저잡음 증폭기(LNA); 상기 초전도 필터와 LNA를 와이어 본딩(gold wire bonding)에 의해 전기적으로 연결하는 인터커넥션 라인; 상기 초전도 필터 및 LNA를 패키징하는 캡(cap)을 포함하여 구성되는데 있다.Features of the superconducting filter and LNA integrated package according to the present invention for achieving the above object is a superconducting filter; A low noise amplifier (LNA) positioned next to the superconducting filter; An interconnection line electrically connecting the superconducting filter and the LNA by gold wire bonding; It is configured to include a cap (cap) for packaging the superconducting filter and LNA.
상기 와이어 본딩은 Au로 이루어지고, 상기 캡(cap)은 상기 초전도 필터와 상기 LNA를 개별적으로 패키징하며, 상기 인터커넥션 라인에 의해 상기 초전도 필터 및 LNA는 50Ω 정합된다.The wire bonding is made of Au, the cap individually packages the superconducting filter and the LNA, and the superconducting filter and the LNA are 50Ω matched by the interconnection line.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지의 튜닝장치의 특징은 인터커넥션 라인에 의해 초전도 필터와 상기 초전도 필터 옆단에 위치한 저잡음 증폭기(LNA)가 전기적으로 연결되고, 캡에 의해 하나로 패키징된 일체형 패키지; 그 내부에 상기 일체형 패키지를 내부에 극저온 냉동기; 상기 LNA 및 초전도 필터에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 LNA를 동작시키면서 상기 초전도 필터를 튜닝하는 튜닝부를 포함하여 구성되는데 있다.Features of the tuning device of the superconducting filter and LNA integrated package according to the present invention for achieving the above object is a superconducting filter and a low noise amplifier (LNA) located next to the superconducting filter by an interconnection line is electrically connected, the cap An integrated package packaged into one by; A cryogenic freezer inside the integrated package therein; A power supply unit supplying power to the LNA and a superconducting filter; It comprises a tuning unit for tuning the superconducting filter while operating the LNA.
상기 초전도 필터의 출력신호 및 LNA의 출력신호를 출력하여 분석하는 네트워크 분석기를 더 포함하여 구성된다.And a network analyzer for outputting and analyzing the output signal of the superconducting filter and the output signal of the LNA.
상기 초전도 필터 및 LNA는 그 사이에 위치한 인터커넥션 라인에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 인터커넥션 라인은 초전도 필터와 LNA를 와이어 본딩(gold wire bonding)에 의해 전기적으로 연결하며, 상기 와이어 본딩은 Au로 이루어진다.The superconducting filter and the LNA are electrically connected by an interconnection line interposed therebetween, the interconnection line electrically connecting the superconducting filter and the LNA by gold wire bonding, the wire bonding being Au. Is done.
상기 캡(cap)은 상기 초전도 필터와 상기 LNA를 개별적으로 패키징하며, 상기 인터커넥션 라인에 의해 상기 초전도 필터 및 LNA는 50Ω 정합한다.The cap individually packages the superconducting filter and the LNA, and the superconducting filter and the LNA are 50Ω matched by the interconnection line.
본 발명의 특징에 따르면, 초전도 필터를 고정시키는 패키지와 LNA를 고정시키는 패키지가 일체형으로 형성하고, 인터커넥션 라인을 통해 LNA와 초전도 필터를 연결하여 필터의 출력단과 LNA의 입력단의 중간 RF 케이블과 SMA 커넥터를 제거하여 RF 패스에 의한 손실을 줄일 수 있고, 따라서 RF 케이블과 SMA 커넥터에 의해 기존의 필터와 LNA의 입출력 단자 사이에 부정합에 근거한 신호의 반사손실을 방지한다.According to a feature of the present invention, a package for fixing the superconducting filter and a package for fixing the LNA are integrally formed, and the intermediate RF cable and the SMA at the output terminal of the filter and the input terminal of the LNA are connected by connecting the LNA and the superconducting filter through an interconnection line. By eliminating the connector, the loss caused by the RF path can be reduced, thus preventing the return loss of the signal based on mismatch between the existing filter and the input / output terminals of the LNA by the RF cable and the SMA connector.
그리고, LNA와 초전도 필터의 패키징으로 인해 L, C, 외부 Q 등의 내부 변수에 민감한 초전도 필터의 반사손실 특성의 변화를 방지할 수 있기 때문에 LNA와 초전도 필터의 부정합을 방지하고, 부정합에 근거한 신호의 반사손실도 줄일 수 있다.In addition, the packaging of the LNA and the superconducting filter prevents a change in the return loss characteristic of the superconducting filter sensitive to the internal variables such as L, C, and external Q, thereby preventing the LNA and the superconducting filter from mismatching and the signal based on mismatching. The return loss can also be reduced.
상기 초전도 필터에 의해 튜닝된 신호가 LNA로 입력되면 노이즈가 감소되고 우수한 필터 특성을 출력하여 초전도 시스템을 제공할 수 있다.When the signal tuned by the superconducting filter is input to the LNA, noise may be reduced and excellent filter characteristics may be output to provide a superconducting system.
또한 극저온 냉동기 안에(flange 등을 통하여) LNA에 직접 전원을 공급하면서 동시에 튜닝을 실시하여 LNA를 동작시켜, 초전도 필터를 통해 RF 신호를 튜닝하고, 튜닝과 동시에 LNA를 통해 증폭되도록 함으로서 반사손실이 감소된 초전도 시스템의 우수한 여과특성을 갖는 초전도 시스템을 제공하고, 초전도 필터 및 LNA의 캡을 독립시켜 형성하여 초전도 필터와 LNA의 결합이 용이하게 하며, 초전도 시스템의 조작을 간편하게 한다.In addition, the LNA is operated by simultaneously powering the LNA in a cryogenic freezer (via flange, etc.) and operating the LNA to tune the RF signal through the superconducting filter and reduce the return loss by tuning and amplifying the LNA. It provides a superconducting system having excellent filtration characteristics of the superconducting system, the superconducting filter and the LNA cap is formed independently to facilitate the coupling of the superconducting filter and the LNA, simplifying the operation of the superconducting system.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지 및 그 튜닝장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the superconducting filter, the LNA integrated package, and the tuning apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 초전도 시스템의 구현에 있어서, 초전도 필터의 성능을 향상시키기 위한 방안의 일환으로써 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지를 구현하였으며, 튜닝방법으로는 극저온 냉동기 내부에서 LNA를 동작시키면서 초전도 필터의 튜닝을 실시하는 것을 제안한다.In the present invention, the superconducting filter and the LNA integrated package are implemented as part of a method for improving the performance of the superconducting filter in the implementation of the superconducting system, and the tuning method performs the tuning of the superconducting filter while operating the LNA in the cryogenic refrigerator. Suggest to do.
도1은 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지의 평면도 및 단면도를 도시한 것이다.1 is a plan view and a cross-sectional view of a superconducting filter and LNA integrated package according to the present invention.
도1에 도시한 바와 같이, 일체형 패키지(100)는 패키지의 홈에 형성된 초전도 필터(10)와, 상기 초전도 필터(10) 옆단에 위치한 저잡음 증폭기(LNA)(20)와, 상기 초전도 필터(10)와 LNA(20)를 와이어(30-1) 본딩(gold wire bonding)에 의해 전기적으로 연결하는 인터커넥션 라인(30)과, 상기 초전도 필터(10) 및 LNA(20)를 패키징하는 캡(cap)(40)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the integrated package 100 includes a superconducting filter 10 formed in a groove of a package, a low noise amplifier (LNA) 20 positioned next to the superconducting filter 10, and the superconducting filter 10. ) And an interconnection line 30 for electrically connecting the LNA 20 to each other by gold wire bonding, and a cap for packaging the superconducting filter 10 and the LNA 20. 40).
도1의 상단의 도면에서, 오른쪽은 초전도 필터(10)를 패키징한 것이고, 왼쪽은 LNA(20)를 패키징한 것으로, 둘 사이에 50Ω 라인을 가지는 인터커넥션 라인(30)을 첨가한 후 양쪽을 골드 와이어(30-1) 본딩(gold wire bonding)함으로써 최대한 50Ω으로 정합시킨다.In the top view of FIG. 1, the right side is a package of a superconducting filter 10, the left side is a package of an LNA 20, and both sides are added after an interconnection line 30 having a 50 Ω line therebetween. The gold wire 30-1 is bonded (gold wire bonding) to match as much as 50Ω.
상기 초전도 필터(10)와 상기 LNA(20)는 개별적으로 패키징되어 초전도 필터(10)와 LNA(20)의 결합이 용이하며 각각의 소자의 조작을 간편하게 한다.The superconducting filter 10 and the LNA 20 are individually packaged to facilitate the coupling of the superconducting filter 10 and the LNA 20 and to simplify the operation of each device.
도2는 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지의 튜닝장치의 평면도 및 단면도를 도시한 것이다.Figure 2 shows a plan view and a cross-sectional view of the tuning device of the superconducting filter and LNA integrated package according to the present invention.
기존의 초전도 필터 튜닝 방식에서 극저온 냉동기 안에 초전도 필터만을 장착하고 튜닝을 실시하는 것과는 달리, 초전도 필터의 다음단에 위치하는 LNA를 같이 장착하고 튜닝하는 방법을 사용한다.Unlike the conventional superconducting filter tuning method, only the superconducting filter is mounted and tuned in the cryogenic freezer, and the LNA located in the next stage of the superconducting filter is mounted and tuned together.
도2에 도시한 바와 같이, 상기 도1의 인터커넥션 라인(30)에 의해 초전도 필터(10)와 상기 초전도 필터(10) 옆단에 위치한 LNA(20)가 전기적으로 연결되고, 캡(40)에 의해 하나로 패키징된 일체형 패키지(100)와, 그 내부에 상기 일체형 패키지(100)를 내부에 극저온 냉동기(50)와, 상기 LNA(20) 및 초전도 필터(10)에 전원을 공급하는 전원공급부(70)와, 상기 LNA(20)를 동작시키면서 상기 초전도 필터(10)를 튜닝하는 튜닝부(60)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the interconnect line 30 of FIG. 1 is electrically connected to the superconducting filter 10 and the LNA 20 positioned next to the superconducting filter 10 and connected to the cap 40. An integrated package 100 packaged by one, and the integrated package 100 therein, the cryogenic freezer 50 therein, the power supply unit 70 for supplying power to the LNA 20 and the superconducting filter 10. ) And a tuning unit 60 for tuning the superconducting filter 10 while operating the LNA 20.
그리고, 상기 초전도 필터(10)의 출력신호 및 LNA(20)의 출력신호를 출력하여 분석하는 네트워크 분석기(80)를 더 포함하여 구성된다.The network analyzer 80 further outputs and analyzes the output signal of the superconducting filter 10 and the output signal of the LNA 20.
상기 인터커넥션 라인(30)은 LNA(20)의 특성과 더불어 초전도 시스템 상의여러 RF 케이블이나 RF 커넥터 등에 경로를 최소화하여 경로에 의한 반사손실을 줄인다.The interconnection line 30 reduces the return loss due to the path by minimizing the path to the various RF cables or RF connectors on the superconducting system together with the characteristics of the LNA 20.
또한, 상기 LNA(20)와 초전도 필터(10)와의 경로의 최소화로 인해 초전도 필터(10)와 LNA의 결합에서 발생되는 임피던스 부정합에 의한 손실을 줄인다.In addition, due to the minimization of the path between the LNA 20 and the superconducting filter 10, the loss due to impedance mismatch generated in the coupling of the superconducting filter 10 and the LNA is reduced.
그리고, 초전도 필터(10)는 L, C 값 및 외부 Q 값 등 내부 변수에 의해 매우 민감하게 반사손실이 특성이 달라지는데, 이러한 초전도 필터(10)와 LNA(20)를 일체화하여 패키지를 형성함으로써 초전도 필터(10)의 L, C 값 및 외부 Q 값 등 내부 변수의 변동을 방지하여 반사손실 특성의 변화를 방지한다.In addition, the superconducting filter 10 has highly sensitive reflection loss characteristics due to internal variables such as L, C, and external Q values. Superconductivity is achieved by forming a package by integrating the superconducting filter 10 and the LNA 20. It is possible to prevent variations in internal variables such as L, C and external Q values of the filter 10 to prevent changes in return loss characteristics.
그리고 이러한 초전도 필터(10)와 LNA(20)를 일체화하여 패키지를 형성함으로써 초전도 시스템을 구현하는 경우에도 결합이 간편해지고 극저온 냉동기(50)의 내부 공간이 감소될 수 있는 장점을 가지게 된다.In addition, since the superconducting filter 10 and the LNA 20 are integrally formed to form a package, even when the superconducting system is implemented, the coupling becomes simple and the internal space of the cryogenic freezer 50 may be reduced.
도3a는 초전도 필터와 LNA를 일체형으로 패키징하지 않고, 초전도 필터만을 튜닝한 결과를 도시한 그래프이고, 도3b는 상기 도3a의 초전도 필터만을 튜닝한 신호를 실제 초전도 시스템에 장착한 후의 출력결과를 도시한 그래프이다.FIG. 3A is a graph showing a result of tuning only the superconducting filter without integrally packaging the superconducting filter and the LNA, and FIG. 3B is a graph showing the output result after mounting the signal of only the superconducting filter of FIG. 3A to the actual superconducting system. It is a graph shown.
도3a 및 도3b에 도시한 바와 같이, 도3a와 도3b에서 반사손실 특성이 많은 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the reflection loss characteristics show a large difference in FIGS. 3A and 3B.
도4a는 본 발명에 따라 초전도 필터와 LNA를 일체형으로 패키징하고, LNA를 동작시키면서 초전도 필터를 튜닝한 결과를 도시한 그래프이고, 도4b는 상기 도4a의 초전도 필터를 튜닝한 결과를 실제 초전도 시스템에 장착한 후의 출력결과를 도시한 그래프이다.Figure 4a is a graph showing the results of tuning the superconducting filter and the LNA integrally packaged, the superconducting filter while operating the LNA in accordance with the present invention, Figure 4b is the actual superconducting system of the result of tuning the superconducting filter of Figure 4a This is a graph showing the output result after it is attached to.
따라서 도4a는 실제 초전도 시스템을 구성하여 측정한 결과인 도4b와 비교하여 볼 때, 두 결과가 거의 유사함을 확인할 수 있으며, 이는 도3a 및 도3b 에 비해 초전도 필터 출력신호와 이 신호가 LNA를 거쳐 출력된 신호와의 손실을 줄여 오차를 최소화하는 효과가 있다.Therefore, FIG. 4A shows that the two results are almost similar to those of FIG. 4B, which is a result of configuring and measuring an actual superconducting system, which is a superconducting filter output signal and LNA as compared to FIGS. 3A and 3B. By reducing the loss with the signal output through the effect is minimized the error.
일반적으로 필터의 반사손실이 -20dB 가까이 정합 되어진 경우에도 -20dB의 LNA와 연결되면 약 3~4dB의 특성열화가 발생한다.In general, even if the return loss of the filter is matched near -20dB, the characteristic degradation of about 3 ~ 4dB occurs when connected to the LNA of -20dB.
그러나 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형의 경우에는 각각 제작된 초전도 필터와 LNA를 RF 커넥션하는 기존의 경우와는 달리 필터의 출력단과 LNA의 입력단의 특성을 함께 고려하여 튜닝을 할 수 있기 때문에 특성열화를 최소화시킬 수 있게 된다는 장점을 가진다.However, the superconducting filter and the LNA integrated type according to the present invention can be tuned in consideration of the characteristics of the output terminal of the filter and the input terminal of the LNA, unlike the conventional case of RF connection between the superconducting filter and the LNA manufactured, respectively. The advantage is that the deterioration can be minimized.
그러므로 초전도 필터와 LNA를 일체형 패키지를 사용하고, LNA를 동작시키면서 초전도 필터를 튜닝하는 방식은 초전도 시스템의 성능을 우수하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템을 체결하는 데에도 더욱 간편해지며 불필요한 RF 패스를 제거함으로써 해당 경로의 신호의 손실을 줄인다.Therefore, the superconducting filter and LNA using an integrated package, and the method of tuning the superconducting filter while operating the LNA not only maintains the performance of the superconducting system well, but also makes the system simpler and eliminates unnecessary RF paths. This reduces the loss of signal along that path.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 초전도 필터와 LNA 일체형 패키지 및 그 튜닝장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the superconducting filter, the LNA integrated package, and the tuning apparatus according to the present invention have the following effects.
RF 프론트-앤드용 초전도 필터 시스템에서, 필터와 LNA 사이의 신호 경로를 줄임으로써, 기존의 각각 튜닝된 필터와 LNA를 서로 연결할 경우 발생되는 두 디바이스 사이의 입출력 단자에서의 부정합에 의한 S-파라미터의 특성 저하를 방지 및상기 부정합에 의한 초전도 필터의 튜닝 특성이 변화되는 현상을 방지하고, 일정양의 케이블 손실을 줄인다.In a superconducting filter system for an RF front-end, by reducing the signal path between the filter and the LNA, the S-parameters of the S-parameters due to mismatches in the input and output terminals between the two devices, which are generated when the respective tuned filter and the LNA are connected to each other, It prevents the deterioration of characteristics and prevents a phenomenon in which the tuning characteristics of the superconducting filter due to the mismatch are changed, and reduces a certain amount of cable loss.
그리고, 필터와 LNA를 일체화하여 패키징하여 더욱 간소화된 시스템을 구현 및 필터의 반사손실 특성의 변화를 방지하여 결과적으로 상기 부정합에 의한 초전도 필터의 튜닝 특성이 변화되는 현상을 방지하고, 이로인해 우수한 필터 특성을 제공한다.In addition, by integrating and packaging the filter and the LNA, a more simplified system can be realized, and a change in the return loss characteristic of the filter can be prevented. As a result, a phenomenon in which the tuning characteristic of the superconducting filter due to the mismatch is changed can be prevented. Provide the characteristics.
또한 필터의 튜닝시 극저온 냉동기 안에 (flange 등을 통하여) LNA에 직접 전원을 공급하면서 튜닝을 실시하여 초전도 시스템의 우수한 여과특성을 갖는 초전도 시스템을 제공하고, 초전도 필터 및 LNA의 캡을 독립시켜 형성하여 초전도 필터와 LNA의 결합이 용이하게 하며, 초전도 시스템의 조작을 간편하게 한다.In addition, the filter is tuned while directly supplying power to the LNA (via flange, etc.) during the tuning of the filter to provide a superconducting system having excellent filtration characteristics of the superconducting system, and independently forming the superconducting filter and the cap of the LNA. The combination of the superconducting filter and the LNA is easy and the operation of the superconducting system is simplified.
고온초전도 필터와 LNA가 일체형으로 구성된 패키지로써 LNA를 동작시키면서 초전도 필터를 튜닝하는 방식을 도입하여 초전도 시스템의 성능을 우수하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템을 체결하는 데에도 더욱 간편해지며 불필요한 RF 패스를 제거함으로써 해당 경로의 신호의 손실을 줄일 수 있다.A package consisting of a high temperature superconducting filter and an LNA is an integrated package that not only maintains the performance of the superconducting system by operating the LNA, but also makes it easier to fasten the system and eliminates unnecessary RF paths. Elimination can reduce the loss of signal along that path.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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