KR0164093B1 - 유전체 마이크로웨이브 필터 - Google Patents

유전체 마이크로웨이브 필터

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KR0164093B1
KR0164093B1 KR1019950039679A KR19950039679A KR0164093B1 KR 0164093 B1 KR0164093 B1 KR 0164093B1 KR 1019950039679 A KR1019950039679 A KR 1019950039679A KR 19950039679 A KR19950039679 A KR 19950039679A KR 0164093 B1 KR0164093 B1 KR 0164093B1
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정선종
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Abstract

본 발명은 유전체 마이크로웨이브 필터에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 제품의 소형화를 이룰 수 있고 감쇄특성을 향상 시킬 수 있으며 입출력 단자와 공진기 사이의 결합량을 효과적으로 조절할 수 있는 동시에 간단한 제조공정에 의해 경제적으로 제조할 수 있는 유전체 마이크로웨이브 필터에 관한 것이다.
본 발명의 유전체 마이크로웨이브 필터는 유전체 블록(11a;11b;11c;11d)의 전면(11'')에 공진기 홈(18a;18b;18c;18d)이 형성되고, 유전체 블록(11a;11b;11c;11d)의 상면(11')에 입출력 단자용 홈(19a;19b;19c;19d)이 형성되며, 유전체 블록(11a;11b;11c;11d)의 어느 한면에서 전기한 공진기 홈(18a;18b;18c;18d) 사이에 위치하도록 결합량 조절용 홈(20a;20b;20c;20d)이 형성되고, 결합량 조절용 홈(20a;20b;20c;20d)의 내벽은 도전성 금속으로 도금되어 구성된다.

Description

유전체 마이크로웨이브 필터
제1도는 종래 기술에 따른 유전체 마이크로웨이브필터의 구성도.
제2도는 종래 기술에 따른 또다른 유전체 마이크로웨이브 필터의 구성도.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이 브필터의 구성도.
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도.
제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도.
제6도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도.
제7도는 제1도, 제2도, 제3도 및 제5도에 도시된 마이크로웨이브 필터의 전기적 등가회로도.
제8도는 제4도 및 제6도에 도시된 마이크로웨이브 필터의 전기적 등가 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,1a : 유전체 블록 1',1a : 유전체 블록 상면
2,2a : 공진기 3 : 결합량 조절용 구멍
4,4a : 유전체 5,5a : 입출력 단자용 도체봉
6 : 결합량 조절용 홈 11a,11b,11c,11d : 유전체 블록
11' : 유전체 블록 상면 11'' : 유전체 블록 전면
17a,17b : 공진기 구멍 18a,18b,18c,18d : 공진기 홈
19a,19b,19c,19d : 입출력 단자용 홈
20a,20b,20c,20d : 결합량 조절용 홈
21 : 입출력 단자 접지방지용 간격
본 발명은 유전체 마이크로웨이브 필터에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 제품의 소형화를 이룰 수 있고 감쇄특성을 향상시킬 수 있으며 입출력 단자와 공진기 사이의 결합량을 효과적으로 조절할 수 있는 동시에 간단한 제조공정에 의해 경제적으로 제조할 수 있는 유전체 마이크로웨이브 필터에 관한 것이다.
일반적으로, UHF대 유전체를 이용한 마이크로웨이브 필터에는 TEM 모드 유전체 동축공진기가 주로 사용되는데, 이때 사용되는 동축공진기의 개수는 필터의 요구특성에 따라 정해지나, 보통 2개 이상의 공진기가 결합되어 형성된다.
종래 기술에 따른 유전체 마이크로웨이브 필터의 개략적인 구성을 제1도 및 제2도에 나타내었다.
제1도는 종래 기술에 따른 유전체 마이크로웨이브 필터의 구성도로서, 도시된 바와 같이,종래의 일반적인 마이크로웨이브 필터는 하나의 유전체 블록(1) 내에 2개 이상의 공진기(2)가 형성되어 일체형으로 구성되는데, 제1도의 유전체 마이크로웨이브 필터는 3개의 공진기(2)가 형성된 필터 구성을 지니고 있다.
종래의 유전체 마이크로웨이브 필터에서는, 동일한 크기의 구멍이 유전체 블록(1)의 상면(1')에서 하면까지 관통 형성되며, 전기한 구멍에는 도전성 금속으로 도금되어 단락된 1/4 파장 공진기로 동작되도록 공진기(2)가 형성된다.
또한, 첫번째 공진기(2)와마지막 공진기(2)에 입출력 단자용 도체봉(5)이 삽입되고, 입출력 단자와 공진기(2) 사이의 결합이 이루어지도록 전기한 도체봉(5)과 공진기(2) 사이에 유전체(4)가 삽입되어 형성된다.
아울러, 공진기(2)와 공진기(2) 사이의 전자장의 결합량을 적절히 조절하기 위하여 공진기(2)와 공진기(2) 사이에는 결합량 조절용 구멍(3)이 형성된다.
이때, 결합량 조절용 구멍(3)의 내벽과 유전체 블록(1)의 상면(1')을 제외한 모든 부분을 도전성 금속으로 도금된다.
전기한 종래의 마이크로웨이브 필터에서는 입력도체봉으로 입력된 신호는 입력도체봉(5)와 공진기(2) 사이에서의 전자장의 결합에 의해 전면에 위치한 공진기(2)로부터 후면에 위치한 공진기(2)로 신호의 전달이 이루어진다.
또한, 공진기(2)와 출력단자용 도체봉 유전체에 의해 출력 도체봉으로 에너지가 전달되게 된다.
이러한 필터의 구성을 빗살선(comb-line)을 사용하여 전기적 등가회로도로 나타내면 제7도와 같다.
제7도에 도시된 등가회로에서는 공진기(2)를 단락된 1/4파장 공진기(102)로 나타내었고,공진기(2)와 공진기(2) 사이의 결합은 말단이 접지에 연결된 결합선로에 의한 결합이므로 빗살선(104)으로 나타내었으며, 입출력 도체봉(5)과 공진기(2) 사이의 결합은 캐패시턴스(103)로 나타내었다.
전술한 종래의 마이크로웨이브 필터는 경합량을 조절하기 위한 결합량 조절용 구멍(3)의 내부를 공간으로 형성함으로써, 유전체 블록(1)의 유전율과의 차이에 의한 결합량의 감소를 수반하여 필터의 소형화가 가능하며, 공진기(2) 사이의 결합량은 결합량 조절용 구멍(3)의 크기를 변경함으로써 조절할 수 있다.
또한, 유전체 블록(1)의 중앙부는 전자장이 강하고 유전체 블록(1)의 전면과 후면으로 갈수록 전자장이 약하므로, 결합량을 조절하기 위한 구멍(3)의 위치를 유전체 블록(1)의 중앙부로부터 유전체 블록(1)의 전면이나 후면 방향으로 이동시킴으로써 결합량을 조절할 수 있다는 장점을 지니고 있다.
그러나, 전기한 종래의 마이크로웨이브 필터는 부품의 소형화에 따라 결합량을 조절하기 위한 구멍(3)의 크기 또는 결합량 조절용 구멍(3)의 위치이동에 의한 결합량의 조절에는 한계가 있으므로 필터의 소형화를 달성하기 어려움이 있으며, 결합량 조절용 구멍(3)이 외부로 노출되도록 구성되어 외부의 환경변화에 용이하게 변화를 받을 수 있다는 문제점을 지니고 있어, 산업상 실제적으로 사용하기에는 한계를 지지고 있었다.
또한, 공전기(2)의 내벽은 도전성 금속으로 형성하는 반면에 결합량 조절용 구멍(3)의 내벽은 도전성 금속으로 형성하지 않아, 유전체 블록(1)을 제조후 공진기(2)의 내벽을 도전성 금속으로 형성할 때 결합량 조절용 구멍(3)의 내벽을 도전성 금속으로 형성되지 않도록 유지하는 부수적인 공정이 요구되므로 제조공정이 복잡해지며, 입력측에 전달된 신호가 유전체 블록(1)의 개방면을 통하여 원하지 않는 신호의 전달이 이루어진다는 문제점을 지니고 있었다.
한편, 제2도는 종래기술에 따른 또 다른 유전체 마이크로웨이브 필터의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 제2도의 마이크로웨이브 필터는 공진기(2a) 사이의 결합량을 조절하기 위하여 유전체 블록(1a)의 전면과 후면에 유전체 블록(1a)의 상면으로부터 하면까지 관통되도록 결합량 조절용 홈(6)을 형성하고 도전성 금속으로 도금하여 구성되었으며, 전기한 마이크로웨이브 필터에 대한 전기적 등가회로를 제7도에 나타내었다.
전기한 종래의 마이크로웨이브 필터는 외부의 환경변화에 의한 영향을 줄일 수 있으므로 제조공정을 간단히 할 수 있다는 장점을 지니고 있으나, 유전체블록(1a)의 중앙부는 전자장이 강한 반면, 유전체 블록(1a)의 전면이나 후면은 전자장이 약하므로, 이러한 결합량 조절용 홈(6)을 사용한 결합량의 조절은 극히 미약하고, 부품의 소형화에는 한계가 있음은 물론, 유전체 블록(1a)의 개방면을 통하여 원하지 않는 신호의 전달이 이루어진다는 문제점은 여전히 존재한다.
최근, 통신 시스템 단말기의 소형화에 따라 부품의 소형화가 더욱 절실히 요구되고 있으며, 유전체 재료의 고유전율로 인하여 치수의 허용오차에 의한 에러보정이 증대되고 있다.
그러나, 종래의 마이크로웨이브 필터에서는 공진기 내벽은 도전성 금속으로 형성하는 반면에 결합량 조절용 구멍의 내벽은 도전성 금속으로 형성하지 않음으로써, 필터의 제조공정이 복잡하다는 문제점을 지니고 있었다.
또한, 입력측으로 입사된 신호가 유전체 블록의 개방면을 통하여 원하지 않는 신호의 전달이 이루어지므로 감쇄특성이 저하되며, 부품의 소형화에 따라 공진기 사이의 결합량 증가를 효과적으로 조절하기에는 한계를 지니고 있으므로 부품의 소형화에 장애로 작용하였다.
아울러, 결합량 조절용 구멍이 외부로 노출되어 외부의 환경변화에 용이하게 영향을 받을 수 있다는 문제점을 지니고 있으며, 품질계수의 급격한 저하를 수반하지 않으면서 에러를 보정할 필요성이 증대되고 있다.
결국, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 마이크로웨이브 필터의 제조시 소형화가 가능하고 외부환경 변화에 따른 영향을 줄일 수 있으며 품질계수의 급격한 악화없이 에러보정이 가능함을 물론, 일체형으로 형성되어 유도성 결합 및 용량성 결합을 각각 달성할 수 있는 동시에 원하지 않은 신호의 전달을 방지할 수 있으므로 감쇄특성을 향상시킬 수 있으며 필터 제조시 제조공정이 간단하여 경제적으로 필터를 제조할 수 있는 유전체 마이크로웨이브 필터를 제공함에 있다.
전기한 본 발명의 목적을 달성하는 본 발명의 유전체 마이크로웨이브 필터는, 유전체 블록의 전면에 공진기 홈이 형성되고, 유전체 블록의 상면에 입출력 단자용 홈이 형성되며, 유전체 블록의 어느 한면에서 전기한 공진기 홈 사이에 위치하도록 결합량 조절용 홈이 형성되고, 결하량 조절용 홈의 내벽은 도전성 금속으로 도금되어 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 유전체 마이크로 웨이브 필터의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 유전체 블록(11a)은 전면(11'')과 입출력 단자 접지방지용 간격(21)을 제외한 모든 부분이 도전성 금속으로 도금되고, 유전체 블록(11a)에 2개 이상의 동일한 크기의 공진기 구멍(17a)이 전면(11'')에서 배면까지 관통되어 형성되어 도전성 금속으로 도금되며, 유전체 블록(11a)의 전면(11'')에는 전기한 공진기 구멍(17a)의 일단으로부터 유전체 블록(11a)의 상면(11') 방향으로 공진기 홈(18a)이 형성되어 도전성 금속으로 도금된다.
이때, 전기한 공진기 구멍(17a)은 유전체 블록(11a)의 배면에서 접지와 연결되며, 유전체 블록(11a)의 전면(11'')에서 공진기 홈(18a)과 연결되어, 공진기 구멍(17a)과 공진기 홈(18a)은 단락된 1/4파장 공진기로 동작하게 된다.
또한, 유전체 블록(11a)의 상면(11')에 입출력 단자용 홈(19a)이 형성되어 도금됨으로써, 공진기와 입출력 결합용 커패시턴스를 형성하게 된다.
아울러, 유전체 블록(11a)의 상면(11')과 입출력 단자용 홈(19)이 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위하여 입출력 단자용 홈(19a)의 주위에 조그마한 입출력 단자 접지방지용 간격(21)이 형성되며, 유전체 블록(11a)이 전면 (11'')에 결합량을 조절하기 위한 결합량 조절용 홈(20a)이 형성되어 도금됨으로써 공진기와 공지기 사이의 결합량을 조절하게 된다.
전술한 유전체 마이크로웨이브 필터를 전기적 등가회로로 나타내면 제7도와 같다.
공진기를 단락된 1/4 파장 공진기(102)로 나타낼 수 있고, 공진기와 공진기 사이의 결합은 끝이 접지에 연결된 결합선로에 의한 결합이므로 빗살선(104)으로 나타낼 수 있으며, 입출력 단자와 공진기 사이의 결합은 캐패시턴스(103)로 나타내었다.
전기한 제3도에 도시된 마이크로웨이브 필터의 특성을 살펴보면, 전기한 마이크로웨이브 필터에서는 단락된 1/4 파장의 공진기를 공진기 구멍(17a)과 공진기 홈(18a)으로 구성함으로써, 필터의 길이를 1/4파장 보다 작게 할 수 있으므로 필터의 소형화가 가능하며, 입출력용 홈(19a)을 유전체 블록(11a)의 상면 (11')에 형성함으로써, 제1도에 도시된 종래의 필터에서와 같이 입출력 캐패시터를 위한 유전체(4)와 입출력 단자용 도체봉(5)을 별도로 제조하지 않아도 되므로, 필터의 제조공정이 간단하며 입출력 단자와 공진기 사이의 결합량을 효과적으로 제어할 수 있다.
또한, 치수의 허용오차에 의한 에러보정은 결합량 조절용 홈(20a)에서 수행함으로써, 품질계수의 급격한 저하없이 에러보정이 가능하다.
아울러, 공진기와 공진기 사이의 결합은 공진기를 형성하는 홈(18a)과 홈(18a) 사이에서는 결합이 잘 이루어지지 않는 반면에 공진기의 구멍(17a)과 구멍(17a) 사이에서 전자장의 결합이 이루어지므로, 공진기와 공진기 사이의 결합은 끝이 접지에 연결된 결합선로에 의한 결합에 해당하므로 자장에 의한 유도성 결합이 된다.
유도성 결합은 대역복의 윗부분 감쇄특성이 우수한 특성을 지니고 있으므로, 듀플렉서를 제조할 때 송신부에 전기한 구성을 지닌 필터를 사용하면 수신대역에서의 감쇄특성을 크게 할 수 있으므로, 작은 공진기를 사용하여도 큰 감쇄효과를 얻을 수 있다.
또한, 입출력 단자용 홈(19a)의 입력단자와 출력단자 사이에 접지부가 형성되어 원하지 않는 신호의 전달을 방지할 수 있으므로 필터의 특성을 향상시킬 수 있다.
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 유전체 블록의 상면(11')과 전면(11'')을 제외한 모든 부분은 도전성 금속으로 도금되며, 본 실시예에서는 공진기 사이의 결합량 조절용 홈(20b)을 유전체 블록(11b)의 전면(11'')으로부터 배면으로 관통되도록 형성하여 공진기와 공진기 사이의 결합을 공진기의 개방면 부근에서 이루어지도록 하였다.
따라서, 공진기와 공진기 사이의 결합은 끝이 개방된 결합선로에 의한 결합이므로, 전기장에 의한 용량성 결합에 해당한다.
전기한 마이크로웨이브 필터의 전기적 등가회로도를 제8도에 나타내었다.
공진기를 단락된 1/4파장 공진기(112)로 나타내었고, 공진기와 공진기 사이의 결합은 끝이 개방된 결합선로에 의한 결합이므로 커패시턴스(115)로 나타내었으며, 입출력 단자와 공진기 사이의 결합은 캐패시턴스(113)로 나타내었다.
전기한 마이크로웨이브 필터에서의 용량성 결합은 대역폭의 아래 부분 감쇄특성이 우수한 특성을 지니므로, 듀플렉서를 제조시 수신부에 전기한 구성을 지닌 마이크로웨이브 필터를 사용하면 송신대역에서의 감쇄특성을 크게 할 수 있으므로, 소형의 공진기를 사용하여도 큰 감쇄효과를 얻을 수 있다.
제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도로서, 도시된 바와같이, 유전체 블록(11c)의 상면(11')과 전면(11'')을 제외한 모든 부분을 도전성 금속으로 도금되고, 공진기 홈(18c)이 유전체 블록(11c)의 전면(11'')에 형성되어 한쪽 끝이 접지에 단락된 1/4파장 공진기로 동작한다.
또한, 공진기와 공진기 사이의 결합량 조절을 위하여 유전체의 상면(11')에 결합량 조절용 험(20c)이 형성되어, 공진기와 공진기 사이의 결합은 끝이 접지에 단락된 결합선로의 결합으로, 유도성 결합으로 된다.
전기한 마이크로웨이브 필터의 전기적 등가회로도를 제7도에 나타내었다.
본 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터에서는 입력단자와 출력단자 사이에 접지부분이 존재하므로 원하지 않는 신호의 전달을 방지할 수 있으며, 유도성 결합으로 대역폭 윗 부분의 감쇄특성이 우수한 필터를 얻을 수 있다.
제6도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터의 구성도로서, 도시된 바와같이, 유전체 블록(11d)의 상면(11')과 전면(11'')을 제외한 모든 부분이 도전성 금속으로 도금되고, 결합량 조절용 홈(20d)이 공진기의 단락 부분에 형성되어 공진기와 공진기 사이의 결합이 개방된 결합선로에 의한 용량성 결합이 되도록 구성하였다.
전기한 마이크로웨이브 필터의 전기적 등가회로도를 제8도에 나타내었다.
본 실시예에 따른 마이크로웨이브 필터는 대역폭 아랫 부분에서의 감쇄특성이 우수하다는 장점을 지니고 있다.
전술한 본 발명의 마이크로웨이브 필터는 공진기를 일자형으로 형성하지 않고 구부러지게 형성할 수 있으므로 필터의 소형화를 이룰 수 있으며, 공진기와 공진기 사이에 결합량 조절용 홈을 유도성 결합 및 용량성 결합이 이루어지도록 형성하여 대역폭의 아랫 부분이나 윗 부분의 감쇄특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 필터의 입출력 단자를 유전체 블록에 설치함으로써, 입출력단자와 공진기 사이의 결합량을 효과적으로 조절할 수 있으며, 입출력용 도체봉이나 결합량을 형성하기 위한 유전체를 별도로 형성할 필요가 없으므로 필터의 제조시 부수적인 공정이 필요없고 제조공정이 간단해지며 제조원가를 절감할 수 있다.
아울러, 결합량 조절용 홈에 의해 결합량을 효율적으로 조절할 수 있으므로, 필터에 대한 치수의 허용오차에 의한 에러보정을 품질계수의 큰 저하없이도 이룰 수 있다.
이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명의 유전체 마이크로웨이브 필터는 마이크로웨이브 필터의 제조시 소형화가 가능하고 외부환경 변화에 따른 영향을 줄일 수 있으며 품질계수의 급격한 악화없이 에러보정이 가능함을 물론, 일체형으로 형성되어 유도성 결합 및 용량성 결합을 각각 달성할 수 있는 동시에 원하지 않는 신호의 전달을 방지할 수 있으므로 감쇄특성을 향상시킬 수 있으며 필터 제조시 제조공정이 간단하여 경제적으로 필터를 제조할 수 있다는 것이 확이되었다.

Claims (3)

  1. 유전체 블록(11a;11b;11c;11d)의 전면(11'')에 공진기 홈(18a;18b;18c;18d)이 형성되고, 유전체 블록(11a;11b;11c;11d)의 상면(11')에 입출력 단자용 홈(19a;19b;19c;19d)이 형성되며, 유전체 블록(11a;11b;11c;11d)의 어느 한면에서 전기한 공진기 홈(18a;18b;18c;18d) 사이에 위치하도록 결합량 조절용 홈(20a;20b;20c;20d)이 형성되고, 상기 결합량 조절용 홈(20a;20b;20c;20d)의 내벽은 도전성 금속으로 도금되어 구성된 것을 특징으로 하는 유전체 마이크로웨이브 필터.
  2. 제1항에 있어서, 유전체 블록(11a)의 전면(11'')에서 배면까지 관통 형성되어 도전성 금속으로 도금된 2개 이상의 동일한 크기의 공진기 구멍(17a)이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 유전체 마이크로웨이브 필터.
  3. 제2항에 있어서, 유전체 블록(11a)의 상면(11')과 입출력 단자용 홈(19a)의 입출력 단자(19a)가 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위하여, 입출력 단자용 홈(19a)의 주위에 입출력 단자 접지방지용 간격(21)이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 유전체 마이크로웨이브 필터.
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