KR100252006B1 - 유전체 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 BEF형 유전체 필터에 관한것으로, 각각이 서로 디지탈 결합한 두개의 공진선로가 1단을 이루는 BEF가 복수단을 이루고 있고, 디지탈 방식이나 콤 라인 방식으로 π/2 전기각(θ)에서 서로 이상(移相) 결합된 BEF형 유전체 필터가 하나의 유전체 블럭안에 형성되어 있다. 또한, 상호 디지탈 방식이나 콤 라인 방식으로 π/2 전기각(θ)에서 BEF형 유전체 필터의 입출력 공진선로에 이상(移相) 결합되어 있는 입출력 공진선로도 제공된다.

Description

유전체 필터
제 1도는 본 발명의 첫번째 구현예에 따른 대역 소거 필터(Band elimination filter, BEF)형 유전체 필터(dielectric filter)의 사시도이다.
제 2도는 본 발명의 첫번째 구현예에 따른 BEF형 유전체 필터의 등가 회로도이다.
제 3도는 본 발명의 두번째 구현예에 따른 BEF형 유전체 필터의 사시도이다.
제 4도는 본 발명의 두번째 구현예에 따른 BEF형 유전체 필터의 등가 회로도이다.
제 5도는 본 발명의 세번째 구현예에 따른 BEF형 유전체 필터의 사시도이다.
제 6도는 본 발명의 세번째 구현예에 따른 BEF형 유전체 필터의 등가 회로도이다.
제 7도는 종래예의 BEF형 유전체 필터의 사시도이다.
제 8도는 종래예의 BEF형 유전체 필터의 회로구성도이다.
제 9도는 종래예의 유전체 필터의 등가 회로도이다.
제 10도는 제 7도에서 X-X선을 따라 절단한 단면에서의 등가 회로의 설명도이다.
제 11도는 종래예의 BEF형 유전체 필터의 입력 임피던스(input impendence)특성도이다.
제 12도는 종래예의 BEF형 유전체 필터의 감쇠(attenuation)특성도이다.
제 13도는 종래예의 BEF형 유전체 필터를 사용한 안테나 공용기(antanna coupler)의 회로 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1~5 : 공진선로 2a, 5a : 전극단자
1b, 2b, 3b, 4b, 5b : 유전체소자 10, 20 : 유전체 블럭
본 발명은 유전체 필터에 관한것이고, 보다 상세하게는 이동 통신 기기등에 사용되는 대역 소거 필터(band climination filter)형 유전체 필터에 관한 것이다.
제 7도는 두개가 서로 디지탈 방식으로 결합된 공진선로(resonant line)를 포함하는 종래예의 1단 대역 소거 필터(이하 " 1단 BEF "라 한다)의 구조를 나타낸 것이다. 제 7도에 나타낸 바와 같다. 1단 BEF를 형성하기 위해서, λ/4 공진선로 11a와 11b는 유전체 블럭(dielectric block) 20개에서 개방단과 단락단(short circuit ends)이 서로 반대 방향으로 배열되어지도록 디지탈 결합을 한다. 또한, 제 8도는 1단 BEF의 회로구성도를 나타낸것이고, 제 9도는 등가 회로도, 제 10도는 제 7도에서 X-X선을 따라 절단한 횡단면도로 등가회로가 어떻게 형성되었는지를 보여준다.
제 10도에 나타낸 바와 같이, 단위 길이 자기 용량(unit length self capacitances) C11은 공진선로 11a와 외도체(extenal conductor)의 사이, 그리고 공진선로 11b와 외도체의 사이에서 각각 형성되어진다. 그리고, 선로간 상호 용량(inter-line mutual capacitance) C12는 공진선로 11a 와 11b사이에서 형성되어 진다.
제 8도에서부터 제 10도에서 사용된 참고 부호는 다음의 의미를 갖는다.
제 9도의 등가회로에서, 입력 (또는 출력) 과 접지사이에, 짝수 모드에서의 특성 임피던스 Ze는 결합 특성 임피던스 Zk와 짝수 모드에서의 특성 임피던스 Ze로 이루어진 직렬 회로에 병렬로 접속되어 있다.
나아가, 제 11도는 1단 BEF의 입력 임피던스 특성을 나타내고, 제 12도는 감쇠특성을 나타낸다.
제 12도에서 나타낸 트랩 주파수 fT는 다음과 같은 식으로 표현한다.
제 11도와 제 12도에 나타낸 바와 같이, 트랩 주파수 fT에서 임피던스는 제로이다.
이것은 반사위상(reflective phase)이 단락(short)을 이루기 때문이다.
그러나, 송수신측에서 그와 같은 특성을 갖는 1단 BEF를 사용하여 안테나 공용기(antanna coupler)를 만드는 것은 불가능하다. 즉, 제 11도에서 나타낸것과 같이 송신측 필터에서부터 볼때, 예를들면, 수신측 필터의 임피던스는 송신측 필터의 통과 주파수 대역에서 제로가되서 신호가 안테나에 전달되지 않는다. 동일한 문제는 송신측 필터의 임피던스가 수신측 필터의 통과 주파수 대역에서 제로가 되는 경우에도 존재할 수 있다.
제 13도에 나타낸 바와 같이, 1단 BEF를 사용한 안테나 공용기의 경우 이상선(phase shifting line)은 일반적으로 송신측 TX나 수신측 RX에 설치 되어져야만 한다. 이것은 부품의 수를 증가시키고, 따라서 안테나 공용기의 값도 오르게하는 원인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 생산성이 좋은 동시에 소형이면서, 부품의 수도 적은 유전체 필터를 만드는 것이다.
본 발명에 따르면, 각각이 상호 디지탈(inter-digital) 방식 또는 콤 라인(comb-line) 방식으로 π/2전기각에서 서로 이상(移相) 결합(phase-shifting-coupled)하기 위해서, 서로 디지탈 결합한 한쌍의 공진선로로 이루어지고 하나의 유전체 블럭안에 설치된 복수개의 1단의 대역 소거("BEF")형 유전체 필터로서, 상기 BEF형 유전체 필터의 입력 공진선로로나 출력 공진선로가 π/2 전기각에서 상호 디지탈 방식 또는 콤 라인 방식으로 BEF형 유전체 필터의 입출력 공진선로에 이상 결합된 것을 특징으로 하는 BEF형 유전체 필터가 제공된다.
또한, BEF형 유전체 필터에서, 공진선로의 개방단은 유전체 블럭의 말단, 공진선로 홀의 개구 근처, 또는 공진선로 홀의 개구단에서 이루워 진다.
따라서, 본 발명에 의하면, 서로 디지탈 결합한 2개의 공진선로형 BEF들이 복수단을 이룬 BEF형 유전체 필터의 입력 또는 출력측에 π/2 전기각에서 이상(移相) 결합된(phase-shifting-coupled) 입출력용 공진선로로서, 상기 두개의 공진선로가 서로 상호 디지탈 방식으로 결합되어있는 입출력용 공진선로가 제공된다. 따라서, 본 발명에 따르는 유전체 필터를 안테나 공용기에 사용한다면, 송신측 필터로 부터 보았을때, 예를들면, 수신측 필터의 임피던스는 송신측 필터의 통과 주파수 대역에서 무한대가 되고, 이에의해 유전체 블럭안에 통합되어 일체로 구성되어 있는 유전체 필터를 안테나 공용기용으로 사용하는것이 가능해진다.
본 발명의 목적, 특징, 장점들은 이하에서 구현예들의 도면을 참조하여 더 명백하게 설명되어 질 것이다.
제 1도는 본 발명의 첫번째 구현예에 따른 2단으로 이루워진 BEF형 유전체 필터를 나타낸것이다. 제 1도에서 직사각형의 유전체 블럭 10은 한 말단에서부터 그 말단의 반대방향에 위치한 다른 말단에까지 이어져 있고, 서로 근접해 있는 4개의 공진선로 1~4를 위한 관통 공진선로 홀을 가지고 있다. 또한, 공진선로 3의 아래에는 비슷하게 유전체 블럭 10의 한 말단에서 부터 그 반대 방향의 말단에 까지 이어져 있는 출력 공진선로 5를 위한 관통 공진선로 홀이 있다. 유전체 블럭 10은 또한 그것의 외면에 외도체(external conductor)를 가지고 있고, 각각의 관통 공진선로 홀들은 내도체(internal conductor)를 포함한다. 이와같은 외도체와 내도체들은, 나중에 설명될 경우를 제외하고, 유전체 블럭 10의 반대 방향의 다른 말단에서 전기적으로 서로 접속되어져 있다.
즉, 유전체 블럭 10의 한 말단상에는, 공진선로 2와 5의 내도체들이, 유전체 소지(素地)(dielectric bare surface) 2b와 5b에 의해서 외도체로부터 전기적으로 절연되어있고, 바닥면에까지 이어져 있는 전극 단자 2a와 5a에 각각 접속되어있다. 공진선로 4의 내도체는 유전체 블럭 10의 한 말단에 대응하는 공진선로 홀의 개구, 또는 개구에 근접한 곳에 위치한 원형의 유전체 소지(素地) 4b에 의해 두부분으로 나누어 진다. 또, 공진선로 1과 3의 내도체들은 유전체 블럭 10의 반대 방향에 위치한 다른 외면에 대응하는 공진선로 홀의 개구에 위치하거나, 또는 개구에 근접한 곳에 위치한 원형의 유전체 소지(素地) 1b와 3b에 의해 두부분으로 나누워 진다. 상기 유전체 소지(素地) 2b, 5b, 1b 및 3b들은 각각 λ/4 공진선로에 대응하는 개방단으로 이루워져 있다.
공진선로 1과 2, 그리고 공진선로 3과 4는 각각 1단으로 이루워진 BEF 12와 34를 이루기 위해서 쌍을 이루어 상호 디지탈 결합을 하고 있다. 또, 제 2도에서 나타낸 것과 같이, 상기의 BEF들 12와 34는 최종적으로 2단 BEF형 유전체 필터를 이루기 위해서 공진선로 2와 3사이에서 π/2 전기각(θ)으로 상호 디지탈 결합을 한다.
공진선로 5도 비슷하게 π/2 전기각(θ)에서 공진선로 3과 서로 디지탈 결합을 하기 때문에, 제 2도에 나타낸것과 같이 전기적 등가회로가 된다. 따라서, 공진선로 5를 갖지 않는 종래예의 출력은 그것의 임피던스가 제로 부근이 된다. 반면에, π/2 이상기(phase shifter)로써의 기능을 갖는 공진선로 5를 부가시킴으로써 출력을 무한대 부근까지 올릴 수 있다. 그리고, 전극 단자(electrode terminal) 2a와 5a는 입출력 단자로 작용한다.
첫번째 구현예에 따른 BEF형 유전체 필터는 대역 통과 필터(band-pass-filter, BPF)의 기능을 가지면서, 원하는 통과 주파수 대역 이외에서 감쇠 특성을 가지므로, 안테나 공용기용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 두번째 구현예는, 제 3도를 참고로 하여 설명한다. 제 3도에서는 4단으로 이루워진 콤 라인 결합(comb-line-coupled) BEF형 유전체 필터를 나타낸다. 제 3도에서, 직사각형의 유전체 블럭 20은 한 말단에서부터 그 말단의 반대 방향에 위치한 다른 말단에 까지 이어져 있고, 전부 9개인 공진선로 21a~25a, 21b~24b를 위한 원통 모양의 관통 공진선로 홀을 가지고 있다. 관통 공진선로 홀들은 횡 2열, 종 5열로 기하학적으로 근접하게 놓여져 있다. 공진선로 21a~25a를 위한 관통 공진선로 홀들은 아랫줄에 놓여져 있고, 공진선로 21b~24b를 위한 관통 공진선로 홀들은 윗줄에 놓여져있다.
유전체 블럭 20의 한쪽 말단(그림에서 앞면)에서, 아랫줄의 공진선로 21a~24a는 개방단을 갖고 있고, 윗줄의 공진선로 21b~24b와 아랫줄의 25a는 단락단(short0circuit ends)을 형성한다. (그림에서 어두운 부분은 피복되지 않은 유전체 물질을 나타내고, 밝은 부분은 유전체 물질을 덮은 도체를 나타낸다.) 또, 다른 말단(그림에서 배면)에서, 아랫줄의 공진선로 21a~24a에는 단락단(short-circuit ends)있고, 윗줄의 공진선로 21b~24b와 아랫줄의 공진선로 25a는 개방단을 가지고 있다. 유전체 블럭 20의 외면은, 상기에서 언급한 개방단면을 제외하고는 외도체들로 덮여있다. 그리고, 공진선로 21a~25a와 21b~24b의 관통 공진선로 홀에는 내도체들이 설치되어 있다.
상하로 쌍을 이룬 공진선로 21a와21b, 22a와 22b, 23a와 23b, 24a와 24b는 각각 1단으로 이루워진 대역 소거 필터("BEF") 21, 22, 23 및 24들을 형성할 수 있도록 상호 디지탈 쌍 결합을 한다. 상기 21, 22, 23 및 24 BEF들중 서로 인접해 있는 것끼리는 잘 알려진 방식으로 서로 콤 라인(comb-line) 결합을 한다.
공진선로 24a에 인접해있는 공진선로 25a는 π/2 전기각(θ)에서 상호 디지탈 결합을 한다. 이 구현예에 따른 유전체 필터의 입출력 접속은 공진선로 21a와 25a에 의해서 이루워진다. 제 4도는 등가회로를 나타낸다. 제 4도에서 나타낸 것과 같이, 1단 BEF들은 각각 (Ze,θ)와 (Zk, θ)가 직렬 접속해서 이루워진 병렬분기(parallel branch)들과 (Ze,θ)가 단락 송신 선(short transmission line) (Zk, θ)를 통해 접속되어 이루워진 병렬분기들로 각각 이루워져 있다.
두번째 구현예의 효과는 상기에서 설명한 첫번째 구현예의 효과와 같다. 따라서, 그것에 대한 설명은 생략하였다.
세번째 구현예는 제 5도를 참고로하여 설명한다. 세번째 구현예를 나타내는 제 5도와 두번째 구현예를 나타내는 제 3도와의 차이는 마지막단 공진선로 24a와 출력 공진선로 25a가 π/2 위상각(θ)에서 서로 콤 라인(comb-line)결합을 한다는 것이다. 세번째 구현예에서, 두번째 구현예와 동일한 번호에 대한 설명은 생략하겠다. 제 6도는 세번째 구현예의 등가회로를 보여준다. 세번째 실시에의 효과는 상기에서 설명한 첫번째 구현예의 효과와 같으므로 설명은 생략하겠다.
상기 구현예에서는, 비록 π/2 이상기(phase-shifter)로써의 기능을 갖는 출력 공진선로가 단지 유전체 필터의 출력측에 부가되었을지라도, π/2 이상기(phase-shifter)로써 작용하는 이 공진선로를 유전체 필터의 입력측에 부과시키는것이 가능하다. 또한, 특별한 언급이 없는한, 종래의 공지된 입출력 구조들도 본 발명에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상호 쌍을 이루어 디지탈 결합되어 유전체 블럭 내부에 하나의 BEF를 이룬 두개의 공진선로 뿐만아니라, π/2 전기각(θ)에서 이상(移相) 결합(phase-shifting-coupled)을 하는 입출력 공진선로가 제공되어진다. 따라서, 수신측 필터의 임피던스는 송신측 필터의 통과 주파수 대역에서 무한대의 값을 가지므로, 예를 들면, 유전체 블럭안에 통합되어 일체로 구성되어 있는 유전체 필터는 안테나 공용기용으로 사용될 수 있다.
나아가, BEF로서의 공진선로, π/2 이상 결합용으로써의 입출력 공진선로, 그리고 상기에서 언급한 다른 구조들도 하나의 유전체 블럭안에 일체로 형성되어져 있기때문에, 생산성을 향상시키기 위해서, 부품의 수를 줄이고 소형화 시키는 것이 가능하다. 또한, 성형 과정(molding process)에 의해서 필터를 만드는 것도 가능 하여서, 높은 수치의 정확성을 얻을 수 있고, 전기적 특성이 균일해지며, 높은 생산률을 얻을수 있다. 그리고 나아가서 생산비를 줄일수도 있다.
앞서 상술한 것들은, 단지 본 발명의 바람직한 구현예에 관한 것이며, 개시의 목적으로 사용된 본 발명의 구현예의 모든 변화와 수정까지도 발명의 취지와 영역에서 벗어나지 않는한 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야만 한다.

Claims (3)

  1. 각각 상호 디지탈 결합한 한쌍의 공진선로로 이루워진 복수개의 1단 대역-소거필터(band elimination filter. BEF)로서, 상기 1단 BEF는 하나의 유전체 블록 안에서 서로 공간적으로 떨어져 있고, π/2 전기각(θ)에서 서로 이상 결합(phase-shifting-coupled)되어 있는 복수개의 1단 대역-소거필터와;
    π/2 전기각(θ)에서 상기 BEF형 유전체 필터의 선택된 공진선로에 이상(移相,phase-shifting) 결합된 부가적인 공진선로를 포함하며,
    상기 부가적인 공진선로는 입력 또는 출력선로이며, 상기 BEF형 유전체 필터의 임피던스를 조절하며,
    상기 부가적인 공진선로의 개방단이 상기 유전체 블럭의 한쪽 말단에 형성되어 있음을 특징으로 하는 BEF형 유전체 필터.
  2. 각각 상호 디지탈 결합한 한쌍의 공진선로로 이루워진 복수개의 1단 대역-소거필터(band elimination filter. BEF)로서, 상기 1단 BEF는 하나의 유전체 블록 안에서 서로 공간적으로 떨어져 있고, π/2 전기각(θ)에서 서로 이상 결합(phase-shifting-coupled)되어 있는 복수개의 1단 대역-소거필터와;
    π/2 전기각(θ)에서 상기 BEF형 유전체 필터의 선택된 공진선로에 이상(移相, phase-shifting) 결합된 부가적인 공진선로를 포함하며,
    상기 부가적인 공진선로는 입력 또는 출력선로이며, 상기 BEF형 유전체 필터의 임피던스를 조절하며,
    상기 부가적인 공진선로의 개방단이 공진선로 홀의 개구와 공간적으로 떨어져서 형성되어 있음을 특징으로 하는 BEF형 유전체 필터.
  3. 각각 상호 디지탈 결합한 한쌍의 공진선로로 이루워진 복수개의 1단 대역-소거필터(band elimination filter. BEF)로서, 상기 1단 BEF는 하나의 유전체 블록 안에서 서로 공간적으로 떨어져 있고, π/2 전기각(θ)에서 서로 이상 결합(phase-shifting-coupled)되어 있는 복수개의 1단 대역-소거필터와;
    π/2 전기각(θ)에서 상기 BEF형 유전체 필터의 선택된 공진선로에 이상(移相, phase-shifting) 결합된 부가적인 공진선로를 포함하며,
    상기 부가적인 공진선로는 입력 또는 출력선로이며, 상기 BEF형 유전체 필터의 임피던스를 조절하며,
    상기 부가적인 공진선로의 개방단이 공진선로 홀의 개구단에 형성되어 있음을 특징으로 하는 유전체 필터.
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