이번에는 지난번 RFPA(기지국의 Power Amplifier)의 임피던스 매칭용으로 사용될 수 있는 Murata 커패시터에 이어, VBW Decoupling 회로에 적용할 수 있는 Murata 커패시터에 대해서 정리할 수 있도록 하겠습니다.
<VBW Decoupling 회로란?>
우선 VBW Decoupling 회로란 무엇인지에 대해서 알아보도록 하겠습니다. VBW(Video Bandwidth)는 대역폭을 의미하는데 현재 요구되는 대역폭은 점점 넓어지고 있습니다. 이때 대역폭을 넓게 하기 위해서는 반드시 Decoupling 용도의 커패시터가 필요합니다.
아래의 그림에서 5G low/mid-band sub-3의 경우 입력 신호의 대역폭이 그다지 넓지 않으므로 출력 신호 주파수 주변의 노이즈인 IMD 3,5,7을 DPD(Digital pre-distortion) 기술 만으로도 잘 제거할 수 있습니다. 하지만 입력 신호의 대역폭이 30~400MHz 수준으로 넓어지는 5G mid-band sub-6의 경우에는 IMD 노이즈도 넓어지기 때문에 DPD 기술만으로는 원하는 노이즈를 제거하기가 어렵습니다. 따라서 이런 경우에는 Decoupling 커패시터를 함께 써주는 것이 좋습니다.
<VBW Decoupling용 커패시터 종류>
VBW Decoupling 회로에는 일반적으로 Wire-bonding 방식으로 부품들이 실장이 되기 때문에 Wire-bonding이 가능한 제품이 사용됩니다. Murata 커패시터 중 Wire-bonding이 가능한 커패시터에는 GM series, RUSUB, Si-Cap/Si-IPD가 있습니다.
RUSUB는 이전에 RFPA의 임피던스 매칭용으로 사용되는 커패시터에서 소개드렸기 때문에 이번에는 GM series와 Si-Cap/Si-IPD에 대해서 소개드리도록 하겠습니다.
① GM Series
GM 시리즈는 MLCC이지만 일반적인 MLCC와는 다르게 특이하게 아래의 그림과 같이 금 도금이 되어있어 Wire-bonding이 가능합니다. 종류로는 GMA와 GMD가 있는데, GMD는 일반적인 MLCC에서 외부 전극이 금으로 되어있는 형태입니다. GMA는 조금 특이하게 MLCC와 같이 내부에 세라믹 기판이 적층되어 있기는 하지만 Si-Cap이나 RUSUB와 같이 외부 전극이 위아래로 형성되어 있어 Wire-bonding이 가능한 형태를 가지고 있습니다.
② Si-Cap / Si-IPD
Si-Cap는 이전에 다양한 테마의 기사를 통해서 소개한 적이 있는데, 가장 고주파수에서의 손실이 적은 등 성능이 우수하기 때문에 기지국 등의 통신 환경에 사용되기에 적합한 제품입니다.
일반적인 Si-Cap도 당연히 사용이 될 수 있지만, Murata에서 가장 추천하고 있는 제품은 용량(Capacitance)와 저항(Resistor) 성분이 하나의 Chip에 포함되어 있는 Silicon R+C IPD입니다.
R+C IPD는 아래의 그림과 같은 형태로 회로에 구성이 되고 있습니다.
이렇게 하나의 Chip에 저항과 용량 성분이 같이 있을 때 어떤 이점이 있는지 설명드리겠습니다. 아래의 데이터에서 Decoupling 커패시터가 아예 없을 때, 커패시터만 사용이 됐을 때 그리고 저항과 커패시터가 함께 쓰였을 때의 S21 시뮬레이션 결과를 비교하실 수가 있습니다.
앞에서 말씀드릴 것과 같이 최대 약 400MHz까지 더 넓은 VBW에서의 노이즈를 제거하기 위해서는 더 낮은 임피던스가 필요합니다. 커패시터가 아에 없을 때(빨간색) 굉장히 높은 임피던스를 가지는 것을 보실 수가 있습니다. 커패시터만 사용했을 때(노란색)는 임피던스를 줄일 수는 있지만 반공진이 발생할 수도 있습니다. 저항과 커패시터를 같이 사용했을 때(파란색)는 임피던스도 감소할 수 있고, 반공진 또한 완화할 수 있는 것을 확인할 수 있습니다.
지금까지 기지국의 PA에서 VBW회로를 구성하기 위해 사용되는 커패시터의 종류에 대해 알아보았습니다. 무라타의 다양한 Solution이 궁금하시다면 다음 컨텐츠도 많은 기대 부탁드리겠습니다! : )
written by. 한국무라타전자 기술지원팀 김태연
※그림 및 영상 출처 : 무라타 웹사이트
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<About Murata>
Murata Manufacturing Co., Ltd.는 무라타 제작소는 세라믹을 기반으로 전자부품의 개발・생산・판매를 하고 있으며 세계적인 통합전자부품 기업입니다. 독자적인 개발 및 재료 개발, 프로세스 개발, 상품 설계, 생산 기술들을 서포트하는 소프트웨어나 분석 · 평가등의 기술 기반으로 독창적인 제품을 창출해 일렉트로닉스 사회의 발전에 기여해 갈 것입니다.
