JP7580628B2 - セラミック導波管フィルタ - Google Patents

Description

本開示は、セラミック導波管フィルタに関する。

この部分に記述された内容は、単に本開示に関する背景情報を提供するだけであり、従来技術を構成するものではない。

近年、無線通信サービスの種類が多くなるにつれて周波数環境が複雑になっている。無線通信のための周波数は限られているので、無線通信チャネルを可能な限り隣接して周波数リソースを有効に活用する必要性がある。

多様な無線通信サービスが提供される環境では、信号干渉が発生するようになる。したがって、隣接する周波数リソース間の信号干渉を最小化するために、特定の帯域に対する帯域フィルタが必要である。

アンテナに装着される周波数フィルタの場合には、フィルタを制作した後、チューニングを行う。チューニングで最初に遂行する作業のうちの１つが超短遅延確認作業である。入力端と出力端には、それぞれ隣接する共鳴器とその間を結ぶループが存在する。入力端と出力端に形成されたループの形態及び位置などによって入力端と出力端で発生する超短遅延の値が変わる。このような超短遅延が設計値に到達してこそ所望のスカート特性とフィルタリングされる周波数帯域幅を得ることができるため、超短遅延のチューニングは非常に重要である。

空気で満たされたキャビティバンドパスフィルタの場合にはループの形態、位置又はチューニングスクリューなどで超短遅延チューニングを簡単に遂行できるのに対し、誘電体からなるセラミック導波管フィルタの場合には超短遅延を調節するためには空間的又は構造的な制約がある。

したがって、本開示は、セラミック導波管フィルタの入力端と出力端側で発生する超短遅延を調節することに主な目的がある。

さらに、本開示は、信号をフィルタリングするときに発生する不要波を減衰することに主な目的がある。

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、下の記載から通常の技術者に明確に理解されるであろう。

本開示の一実施例によると、セラミック誘電体を含む複数の共振ブロックを形成するセラミック導波管フィルタであって、セラミック導波管フィルタの外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される入力端及び出力端と、複数の共振ブロックのそれぞれの外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される複数の共振器と、入力端及び出力端のうちの少なくとも１つに隣接し、セラミック導波管フィルタの外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される１つ以上の超短遅延調節部とを含むセラミック導波管フィルタを提供する。

また、セラミック導波管フィルタの１つ以上の超短遅延調節部は、それぞれ形成された溝の深さ及び溝の幅の広さのうちの１つ以上を調節して入力超短遅延及び出力超短遅延の変化の幅を調節する。

さらに、セラミック導波管フィルタの１つ以上の超短遅延調節部は、セラミック導波管フィルタの上面又は下面のうちの少なくとも1つの面に位置する。

また、さらに複数の共振ブロックのうち、互いに隣接する共振ブロック間の領域のうちの少なくとも一部の領域にて、セラミック導波管フィルタの上面及び下面のうちの１つ以上の面に所定の深さを有する１つ以上のスロットを含む。

また、超短遅延調節部のうちの少なくとも１つ以上の超短遅延調節部の一部分が、１つ以上のスロットのうちのそれぞれ異なるスロットと重なって配置されて所定の深さの溝の形状を有する。

さらに、スロットと重なって配置された少なくとも１つ以上の超短遅延調節部は、半円形状の断面を有する。

また、１つ以上の超短遅延調節部は、円柱又はＮ角柱（Ｎは３以上の自然数）の形状を有する。

以上で説明したように、本実施例によると、セラミック導波管フィルタは、入力端と出力端に隣接する位置に、セラミック導波管フィルタの外面から所定の深さの溝を有する超短遅延調節部を配置することで、超短遅延を調節できる効果がある。

また、共振ブロック間にスロットを形成することによって不要波を減衰できる効果がある。

本開示の一実施例に係るセラミック導波管フィルタの投影斜視図である。 本開示の一実施例に係るセラミック導波管フィルタの平面図である。 本開示の一実施例に係るセラミック導波管フィルタの底面図である。 超短遅延調節部による超短遅延調節効果を説明するためのグラフである。 本開示の他の実施例に係るセラミック導波管フィルタの投影斜視図である。 スロットによる不要波減衰効果を説明するためのグラフである。

以下、本開示の一部の実施例を例示的な図面を通して詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面に表示されてもできるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意されたい。なお、本開示を説明するにあたり、関連された公知の構成又は機能についての具体的な説明が本開示の要旨を曖昧にすると判断される場合には、その詳しい説明は省く。

本開示に係る実施例の構成要素を説明するにあたり、第１の、第２の、ｉ）、ｉｉ）、ａ）、ｂ）などの符号を使用し得る。このような符号は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その符号によって該当構成要素の本質又は順番や順序等が限定されない。本明細書にてある部分がある構成要素を「含む」又は「備える」と言うとき、これは、明示的に逆となる記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

図１は、本開示の一実施例に係るセラミック導波管フィルタの投影斜視図である。

図２は、本開示の一実施例に係るセラミック導波管フィルタの平面図である。

図３は、本開示の一実施例に係るセラミック導波管フィルタの底面図である。

図１ないし図３を参照すると、セラミック導波管フィルタ１００は、入力端１３１、出力端１３２、共振ブロック１１１ないし１１８、共振器１２１ないし１２８、超短遅延調節部１４１及び１４２、及びチューニング部（図示せず）の全部又は一部を含む。セラミック導波管フィルタ１００は、図１に図示されたように六面体形態で形成されてもよいが、これに限定されず、共振器１２１ないし１２８の個数と連結形状に応じて多様な形態で形成される。セラミック導波管フィルタ１００は、一体型として、各共振ブロック１１１ないし１１８の間に段差がなく六面体の形状をして形成され、これによって制作工程を単純化して生産性を向上させることができる。セラミック導波管フィルタ１００の高さＨ１は、５．５ｍｍないし６．５ｍｍである。

入力端１３１及び出力端１３２は、セラミック導波管フィルタ１００の一面に形成され、複数の共振器１２１ないし１２８は、入力端１３１及び出力端１３２が形成される面とは異なる面に形成される。すなわち、入力端１３１及び出力端１３２は、セラミック導波管フィルタ１００の外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される。複数の共振器１２１ないし１２８は、セラミック導波管フィルタ１００の外面に所定の深さを有する溝の形態で具現され、各共振ブロックは隔壁１５０によって区分される。複数の共振器１２１ないし１２８を具現する溝は、図１に図示されたように円柱形状を有するが、これに限定されず、円柱以外に多様な形状で具現される。複数の共振器１２１ないし１２８の幅Ｗ１は、それぞれ３．５ｍｍないし４．５ｍｍの幅を有する。

入力端１３１及び出力端１３２は、セラミック導波管フィルタ１００に信号が入力され、セラミック導波管フィルタ１００を通過した信号が出力される入出力ポートである。入力端１３１及び出力端１３２は表面実装構造で形成される。また、入力端１３１及び出力端１３２に溝が形成される。入力端１３１及び出力端１３２の溝は、セラミック導波管フィルタ１００の反対面に配置された第１の又は第８の共振器１２１又は１２８に対応される位置に配置される。入力端１３１及び出力端１３２の溝の大きさは、対応される第１の又は第８の共振器１２１又は１２８の溝の大きさより小さい。入力端１３１及び出力端１３２の溝にはコネクタが挿入結合され、コネクタを構成する信号線とつながる。信号線はテフロン（登録商標）によって覆われる。

セラミック導波管フィルタ１００は、複数の共振ブロック１１１ないし１１８で構成され、各共振ブロックには１つの共振器が形成される。図１には、８個の共振ブロック１１１ないし１１８に８個の共振器１２１ないし１２８が構成されているが、共振ブロック１１１ないし１１８及び共振器１２１ないし１２８の個数はこれに制限されない。

図１にて、８個の共振器１２１ないし１２８は、それぞれ第１の共振器ないし第８の共振器１２１ないし１２８として定義される。第１の共振器１２１は、入力端１３１に対応される他面の位置に形成される。すなわち、入力端１３１が形成される位置の反対面に第１の共振器１２１の溝が所定の高さを有して形成される。

図１に図示されたセラミック導波管フィルタ１００を基準にして以下で説明する。第２の共振器１２２は第１の共振器１２１の第１の方向に延び、第３の共振器１２３は第２の共振器１２２の第２の方向に延びて形成される。第４の共振器１２４は第３の共振器１２３の第２の方向に延び、第５の共振器１２５は第４の共振器１２４の第２の方向に延びて形成される。第６の共振器１２６は第５の共振器１２５の第２の方向に延び、第７の共振器１２７は第６の共振器１２６の第３の方向に延びて形成される。第８の共振器１２８は、第７の共振器１２７の第４の方向に延びて形成される。

第８の共振器１２８は、出力端１３２に対応される他面の位置に形成される。すなわち、出力端１３２が形成される位置の反対面に第８の共振器１２８の溝が所定の高さを有して形成される。各共振器１２１ないし１２８の間は隔壁１５０で区分される。隔壁１５０が囲む空間は、内部が空のキャビティ１５１で構成される。

入力端１３１から入力された信号は、第１の共振器１２１から第８の共振器１２８まで順次通過しながらフィルタリングされて出力端１３２に出力される。すなわち、入力端を介してフィルタリングする信号が入力されると、入力された信号は、第１の共振ブロック１１１の第１の共振器１２１によって共振がなされた後、オープン区間を介してカップリングによって隣接する第２の共振ブロック１１２の第２の共振器１２２に伝達される。その後、順次各オープン区間のカップリングによって第３の共振ブロック１１３の第３の共振器１２３、第４の共振ブロック１１４の第４の共振器１２４、第５の共振ブロック１１５の 第５の共振器１２５、第６の共振ブロック１１６の第６の共振器、第７の共振ブロック１１７の第７の共振器１２７、及び第８の共振ブロック１１８の第８の共振器１２８に伝達された後、出力端を介してフィルタリングされた信号が出力される。各共振器間のカップリング構造は、インダクティブカップリング又はキャパシティブカップリングである。

ここで、第１の方向と第２の方向は互いに垂直な方向であり、第３の方向は第２の方向と直角をなしながら第１の方向の反対方向であり、第４の方向は第１の方向と直角をなしながら第２の方向の反対方向である。

図１に図示された複数の共振器１２１ないし１２８及び複数の共振ブロック１１１ないし１１８の個数及び配置形態は例示的なものであってこれに限定されない。

超短遅延調節部１４１及び１４２は、入力端１３１又は出力端１３２に隣接し、セラミック導波管フィルタ１００の外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される。超短遅延調節部１４１及び１４２の溝の深さＨ２は、０．５ｍｍないし１ｍｍである。超短遅延調節部１４１及び１４２の溝の幅Ｗ２は、１．５ｍｍないし２ｍｍである。超短遅延調節部１４１及び１４２は、１つ以上が形成される。

超短遅延調節部１４１及び１４２は、入力端１３１と出力端１３２の周りに所定の長さの溝で掘られて入力端１３１と出力端１３２で発生する信号の超短遅延を調節する。超短遅延調節部１４１及び１４２は、入力端１３１や出力端１３２から所定の長さ間隔をおいて離間されて配置されるが、配置された長さ間隔によって超短遅延が変わる。また、超短遅延は、超短遅延調節部１４１及び１４２の位置だけでなく、溝の高さや断面積の形状及び大きさに影響を受ける。すなわち、超短遅延調節部１４１及び１４２は、それぞれ形成された溝の深さに応じて入力超短遅延又は出力超短遅延の変化の幅を調節する。また、超短遅延調節部１４１及び１４２は、それぞれ形成された溝の幅の広さに応じて入力超短遅延又は出力超短遅延の変化の幅を調節する。例えば、図３に図示されたように、超短遅延調節部１４１及び１４２が円柱形状を有する場合、幅の広さ、すなわち円形断面の広さを調節して超短遅延の変化の幅を調節することができる。超短遅延調節部１４１及び１４２が円形断面ではなく多角形の断面を有する場合にも、多角形の広さを調節することで、超短遅延の変化の幅を調節することができる。

図４は、超短遅延調節部による超短遅延調節効果を説明するためのグラフである。図４（ａ）は超短遅延調節部１４１及び１４２の有無による入力超短遅延の差を示すグラフであり、図４（ｂ）は超短遅延調節部１４１及び１４２の有無による出力超短遅延の差を示すグラフである。

図４（ａ）を参照すると、セラミック導波管フィルタ１００に超短遅延調節部１４１及び１４２が含まれていないときの入力超短遅延を示すラインＡ_ｉと、セラミック導波管フィルタ１００に超短遅延調節部１４１及び１４２が含まれたときの入力超短遅延を示すラインＢ_ｉが図示されている。２６００ＭＨｚの周波数を基準として超短遅延調節部１４１及び１４２がないときには２．３５ｎｓの入力超短遅延が発生し、超短遅延調節部１４１及び１４２があるときには２．５７ｎｓの入力超短遅延が発生した。超短遅延調節部１４１及び１４２の有無によって入力超短遅延で０．２２ｎｓの差が発生した。

図４（ｂ）を参照すると、セラミック導波管フィルタ１００に超短遅延調節部１４１及び１４２が含まれていないときの出力超短遅延を示すラインＡ_０と、セラミック導波管フィルタ１００に超短遅延調節部１４１及び１４２が含まれたときの出力超短遅延を示すラインＢ_０が図示されている。２６００ＭＨｚの周波数を基準に、超短遅延調節部１４１及び１４２がないときには３．４７ｎｓの出力超短遅延が発生し、超短遅延調節部１４１及び１４２があるときには３．９７ｎｓの出力超短遅延が発生した。超短遅延調節部１４１及び１４２の有無によって入力超短遅延で０．５０ｎｓの差が発生した。

図１ないし図３には、入力端１３１及び出力端１３２に隣接する超短遅延調節部１４１及び１４２がそれぞれ一つずつ円柱の形態で配置されているが、超短遅延調節部１４１及び１４２の配置位置、形状、及び個数を変えて超短遅延を調節してもよい。すなわち、超短遅延調節部１４１及び１４２は、円柱だけでなく、Ｎ角柱（Ｎは３以上の自然数）の形態で形成されてもよく、半円の断面積を有してもよい。また、超短遅延調節部１４１及び１４２は、セラミック導波管フィルタ１００の外面から離れるほど断面積の大きさが変わる形状に形成されてもよい。

図４に図示されたグラフで確認したように、超短遅延調節部１４１及び１４２を配置することにより、入力超短遅延と出力超短遅延を調節できることを確認した。図４に図示された入力超短遅延の数値は例示的なものであり、これに制限されない。

追加的に、セラミック導波管フィルタ１００は、超短遅延調節部１４１及び１４２の形状に対応されるチューニング部（図示せず）をさらに含む。チューニング部（図示せず）は、セラミック導波管フィルタ１００を製造した後、事後的に超短遅延を調節するための構成である。チューニング部（図示せず）は、配置された超短遅延調節部１４１及び１４２の個数によって１つ以上である。チューニング部（図示せず）を用いて超短遅延調節部１４１及び１４２の空間を調節して入力超短遅延と出力超短遅延をチューニングする。

図５は、本開示の他の実施例に係るセラミック導波管フィルタの投影斜視図である。

図５を参照すると、セラミック導波管フィルタはスロット１６１、１６２及び１６３をさらに含む。ここで、スロット１６１、１６２及び１６３は、互いに隣接する共振ブロック間の領域のうちの少なくとも一部の領域に所定の深さを有するように形成され、セラミック導波管フィルタ１００の上面及び下面のうちの１つ以上の面に配置される。

図５の場合、スロット１６１、１６２及び１６３が、第１の共振ブロック１１１及び第２の共振ブロック１１２間の空間、第１の共振ブロック１１１及び第８の共振ブロック１１８間の空間、第４の共振ブロック１１４及び第５の共振ブロック間の空間、そして第７の共振ブロック１１７及び第８の共振ブロック１１８間の空間に配置される。これは例示的なものであり、スロット１６１、１６２及び１６３は、隣接する共振ブロックの間であればどこでも上面又は下面に配置される。

図５では、図面を基準に縦方向にのみスロットが形成されているが、第２の共振ブロック１１２と第３の共振ブロック１１３との間のように横方向にも形成される。スロット１６１、１６２及び１６３は、図５に図示されたように必ずしも一直線状であるべきではないので、曲線の形状などで形成されてもよい。さらに、スロット１６１、１６２及び１６３は、直角をなす形態や十字状の形態でなされてもよい。

スロット１６１、１６２及び１６３を形成するために掘られた溝の形状も制限されない。例えば、スロット１６１、１６２及び１６３の下部が平坦又は凹状であってもよい。

セラミック導波管フィルタ１００に複数のスロット１６１、１６２及び１６３が配置された場合、スロット１６１、１６２及び１６３のそれぞれの溝の深さや幅などは互いに異なってもよい。

スロット１６１、１６２及び１６３と複数の超短遅延調節部１４３ないし１４６が同じ面に配置される場合、一部が重なって配置される。図５に図示されたように、４つの超短遅延調節部１４３ないし１４６は、スロット１６１、１６２及び１６３と重なって半円断面形状を有する。このとき、４つの超短遅延調節部１４３ないし１４６の断面の形状及び重なる程度は制限されない。

本開示は、セラミック導波管フィルタ１００に１つ以上のスロット１６１、１６２及び１６３を追加的に配置することにより、不要波（spurious）成分のレベルを下げる効果をもたらす。

図６は、スロットによる不要波減衰効果を説明するためのグラフである。

図６（ａ）はセラミック導波管フィルタ１００に別途のスロット１６１、１６２及び１６３が配置されていないときにフィルタリングされる周波数成分を示すグラフであり、図６（ｂ）はセラミック導波管フィルタ１００に１つ以上のスロット１６１、１６２及び１６３が配置されたときにフィルタリングされる周波数成分を示すグラフである。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示されるグラフにて、不要波区間のうち、Ｘ区間とＹ区間を比較すると、不要波減衰効果の差を確認することができる。特に、５５００ＭＨｚないし６１００ＭＨｚの周波数成分を有する不要波を比較してみたところ、Ｘ区間ではこのような不要波の大きさが約－９ｄＢ以下に減少されたが、Ｙ区間ではこのような不要波の大きさが約－１５ｄＢ以下に減少されたことを確認することができる。スロット１６１、１６２及び１６３の配置のみで不要波のレベルが下がった。

セラミック導波管フィルタ１００では、不要波を除去するために一般にＬＰＦ（Low Pass Filter）を追加配置することもできるが、これは物理的な空間が必要であり、インピーダンスマッチングや挿入損失が増加するという欠点があった。さらに、セラミック導波管フィルタでは空間的な制約を受けるため、ＬＰＦの具現がさらに困難である。本開示では、別途のＬＰＦなしで各共振ブロック１１１ないし１１８間の境界に所定の深さで掘られたスロットを形成することで、不要波のレベルを下げる効果がある。

以上の説明は、本実施例の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本実施例の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施例の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本実施例の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

［関連出願への相互参照］
本特許出願は、本明細書にその全体が参考として含まれる、２０２１年０３月１２日付にて韓国に出願した特許出願番号第１０-２０２１-００３２４２６号に対して優先権を主張する。

１００ セラミック導波管フィルタ
１１１ 第１の共振ブロック
１１２ 第２の共振ブロック
１１３ 第３の共振ブロック
１１４ 第４の共振ブロック
１１５ 第５の共振ブロック
１１６ 第６の 共振ブロック
１１７ 第７の共振ブロック
１１８ 第８の共振ブロック
１２１ 第１の共振器
１２２ 第２の共振器
１２３ 第３の共振器
１２４ 第４の共振器
１２５ 第５の共振器
１２６ 第６の共振器
１２７ 第７の共振器
１２８ 第８の共振器
１３１ 入力端
１３２ 出力端
１４１ないし１４６ 超短遅延調節部
１５０ 隔壁
１５１ キャビティ
１６１ないし１６３ スロット

Claims (7)

1. セラミック誘電体を含む複数の共振ブロックを形成するセラミック導波管フィルタであって、
   前記セラミック導波管フィルタの外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される入力端及び出力端と、
   前記複数の共振ブロックのそれぞれの外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される複数の共振器と、
   前記入力端及び前記出力端の少なくとも1つに隣接し、前記セラミック導波管フィルタの外面に所定の深さを有する溝の形態で具現される１つ以上の超短遅延調節部と、
   を含むセラミック導波管フィルタ。
2. 前記超短遅延調節部は、
   前記超短遅延調節部の各々に形成された溝の深さ及び溝の幅の広さのうちの少なくとも１つを調節して入力超短遅延及び出力超短遅延の少なくとも1つの変化の幅を調節するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のセラミック導波管フィルタ。
3. 前記１つ以上の超短遅延調節部は、
   前記セラミック導波管フィルタの上面又は下面のうちの少なくとも1つの面に位置することを特徴とする、請求項１に記載のセラミック導波管フィルタ。
4. さらに、前記複数の共振ブロックのうち、互いに隣接する共振ブロック間の領域のうちの少なくとも一部の領域にて、前記セラミック導波管フィルタの上面及び下面のうちの１つ以上の面に所定の深さを有する１つ以上のスロットを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセラミック導波管フィルタ。
5. 前記超短遅延調節部のうちの少なくとも１つの超短遅延調節部の一部分が、前記１つ以上のスロットのうちのそれぞれ異なるスロットと重なるように配置されて所定の深さの溝の形状を有することを特徴とする、請求項４に記載のセラミック導波管フィルタ。
6. 前記スロットと重なるように配置された前記少なくとも１つの超短遅延調節部は、半円形状の断面を有することを特徴とする、請求項５に記載のセラミック導波管フィルタ。
7. 前記１つ以上の超短遅延調節部は、
   円柱又はＮ角柱（Ｎは３以上の自然数）の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のセラミック導波管フィルタ。

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