KR100258890B1 - 일체형 유전체 필터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 기기용 대역통과 필터 분야에서 이용되고, 단계적인 임피던스 공진기를 적용한 일체형 유전체 필터 및 그 제조방법( Block type dielectric filter ＆ the manufacturing method )에 관한 것으로서,

직육면체 형태의 유전체 블록에 전면에서 후면방향으로 관통하고 서로 평행한 2개의 원통형 공진홀(hole)을 2단계의 직경을 갖도록 형성하고, 상기 유전체 블록의 후면에는 각 공진홀이 대향되는 에지(edge)부분에서부터 유전체 블록의 일부가 제거되어 서로 연결됨으로써 커플링 인덕턴스를 형성시키는 사각홈을 형성시키는 제1 과정과,

상기 제1 과정의 유전체 블록에 마스킹 패턴을 형성하여 전극 형성을 위한 무전해 도금을 수행하여 입출력 포트를 형성하는 동시에 입출력 임피던스의 조절을 위한 임피던스 매칭갭을 형성하는 제2 과정과,

유전체 블록의 전면에 대한 표면연마 공정을 수행하여 중간주파수를 조정하고 개방면을 형성시키는 제3 과정으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

일체형 유전체 필터 및 그 제조방법

본 발명은 일체형 유전체 필터 및 그 제조방법( Block type dielectric filter ＆ the manufacturing method )에 관한 것으로써, 특히 이동통신 기기용 대역통과 필터 분야에서 이용되는 일체형 유전체 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

유전체 필터의 구현방법은 크게 일체형 필터와 공진기 결합형 필터로 나누어진다. 상기 일체형 필터는 하나의 블록으로 이루어진 유전체 몸통에 공진홀이 형성되어 있고, 입출력 전극 그리고 커플링을 위한 커플링(coupling) 패턴을 입출력 전극이 형성된 면에 근접하여 형성한다. 이때, 입출력 전극과 커플링 패턴 사이에 인터디지털 캐패시턴스(interdigital capacitance)가 존재하는데 이 캐패시턴스를 조절함으로써 공진기 사이의 커플링 값을 조절할 수 있게 된다.

한편, 공진기 결합형 필터는 여러개의 공진기를 커플링보드를 통해 결합시키는 구조로써 보드상에 소정의 캐패시턴스값이 나타나도록 패턴을 형성함으로써 공진기 사이의 커플링을 조절하는 구조로 되어 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 일체형 유전체 필터의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 유전체 필터는 은 전극이 도포되어 있고, 전면에서 후면방향으로 관통하는 두 개의 원통형 공진홀(110,112)이 평행하게 형성된 유전체 블록(100)으로 형성된다. 이때, 참조번호 130은 상기 유전체 블록(100)에서 원통형 공진홀(110,112)이 형성된 방향과 일치하는 방향으로 은 전극을 벗겨 내어 형성함으로써 등가회로상에서 용량성 결합을 위한 커플링 캐패시터의 역할을 하는 커플링갭을 나타내고, 참조번호 140 및 142는 상기 유전체 블록(100)의 좌우측 상단모서리에서 소정의 패턴으로 은 전극을 벗겨 내어 형성함으로써 등가회로상에서 입출력 임피던스의 조절을 위한 캐패시터의 역할을 하는 임피던스 매칭갭을 나타내고, 참조번호 120 및 122는 상기 임피던스 매칭갭(140,142)에 둘러싸인 모서리에서 은 전극이 벗겨지지 않은 부분으로서 입출력포트를 나타낸다.

상기한 바와 같은 종래의 제1 실시예에 의한 유전체 필터는 유전체 블록(100)에 은 전극층을 도포한 후 3차원 형태의 기계적 가공에 의해 구현되기 때문에 제조상의 문제점이 발생되며, 커플링 캐패시턴스의 조절이 용이하지 않아 필터의 전달특성 제어가 어렵게 되는 문제점이 있다.

한편, 도 2는 종래 기술에 의한 일체형 유전체 필터의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래 유전체 필터는 은 전극이 도포되어 있고, 전면에서 후면방향으로 관통하는 두 개의 원통형 홀(210,212)이 평행하게 형성된 유전체 블록(200)으로 형성된다. 이때, 참조번호 230 및 232는 상기 유전체 블록(200)의 전면에서 원통형 홀(210,212)과 소정의 간격을 두고 도우넛 형태로 형성된 커플링 패턴을 나타내고, 참조번호 220 및 222는 상기 유전체 블록(200)의 전면 상단모서리에서 상기 커플링 패턴(230,232)과 연결되는 입출력포트를 나타낸다. 이때, 상기 유전체 블록(200)의 전면은 은 전극이 디핑되어 있지 않고, 상기 입출력 포트(220,222)의 주변은 소정의 패턴으로 은 전극이 벗겨져 있다.

상기한 바와 같은 종래의 제2 실시예에 의한 유전체 필터는 유전체 블록(200)에 은 전극층을 도포한 후 전면을 표면 연마에 의해 은 전극층을 제거하여 개방면을 형성하고, 스크린 프린팅 방법으로 커플링 패턴 및 입출력 포트(220,222)를 구현하기 때문에 제조공정이 복잡해지는 문제점이 발생되며, 커플링 캐패시턴스의 정확한 조절이 용이하지 않게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 그 목적은 공진홀의 직경을 전반부와 후반부가 서로 다르게 형성시킴으로써 고조파(harmonic) 성분을 억제할 수 있는 일체형 유전체 필터를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유전체 블록의 후면 단락면에 유도성 결합을 위하여 공진홀의 에지 부분을 연결하는 홈을 형성시킴으로써 상위 밴드(upper band)에서의 감쇄특성을 향상시킬 수 있는 일체형 유전체 필터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 성형 몰드, 마스킹 공정 및 도금에 의해 입출력 포트 및 커플링 캐패시턴스 패턴을 형성함으로써 기계적 가공이 필요없도록 하여 제조공정을 간단히 할 수 있는 일체형 유전체 필터의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 종래 기술에 의한 유전체 필터의 제 1 실시예를 나타낸 사시도,

도 2 는 종래 기술에 의한 유전체 필터의 제 2 실시예를 나타낸 사시도,

도 3 은 본 발명에 의한 일체형 유전체 필터를 나타낸 사시도,

도 4 는 본 발명에 의한 일체형 유전체 필터의 등가회로,

도 5는 본 발명의 주파수 특성을 나타내는 그래프.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

300 : 유전체 블록 310,320 : 공진홀

330 : 사각홈 340,342 : 입출력 포트

350,352 : 임피던스 매칭갭

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 전면을 제외한 나머지 면에 전극층이 형성된 직육면체 형태의 유전체 블록과, 상기 유전체 블록의 전면에서 후면방향으로 관통하도록 평행하게 형성된 2개의 원통형 공진홀(hole)과, 상기 유전체 블록의 좌우측면 상단모서리 영역에 소정의 패턴으로 형성된 입출력 포트와, 상기 입출력 포트를 이루는 전극층이 유전체 블록의 다른 부분 전극층과 분리되도록 전극층의 일부를 벗겨내어 형성하고 입출력 임피던스의 조절을 위한 캐패시터의 역할을 하는 임피던스 매칭갭으로 이루어지는 일체형 유전체 필터에 있어서,

상기 유전체 블록의 후면에는 각 공진홀이 대향되는 에지(edge)부분에서부터 유전체 블록의 일부가 제거되어 서로 연결됨으로써 커플링 인덕턴스를 형성시키는 사각홈이 형성되고, 상기 각 공진홀은 두 단계의 직경으로 된 것을 특징으로 하는 일체형 유전체 필터을 제공한다.

이때, 상기 공진홀은 전반부의 직경이 후반부의 직경보다 더 큰 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 직육면체 형태의 유전체 블록에 전면에서 후면방향으로 관통하고 서로 평행한 2개의 원통형 공진홀(hole)을 2단계의 직경을 갖도록 형성하고, 상기 유전체 블록의 후면에는 각 공진홀의 에지(edge)를 연결시키는 사각홈을 형성시키는 제1 과정과,

상기 제1 과정의 유전체 블록에 마스킹 패턴을 형성하여 전극 형성을 위한 무전해 도금을 수행하여 입출력 포트를 형성하는 동시에 입출력 임피던스의 조절을 위한 임피던스 매칭갭을 형성하는 제2 과정과,

유전체 블록의 전면에 대한 표면연마 공정을 수행하여 중심 주파수를 조정하고 개방면을 형성시키는 제3 과정으로 이루어지는 일체형 유전체 필터의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 일체형 유전체 필터 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 유전체 블록을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 등가회로도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면 본 발명의 일체형 유전체 필터는, 전면에서 후면방향으로 관통하도록 평행한 2개의 원통형 공진홀(hole)(310,320)이 형성된 직육면체 형태의 유전체 블록(300)으로 이루어진다. 이때, 상기 공진홀(310,320)은 두 단계의 직경을 갖도록 형성되는데 전반부의 직경이 후반부의 직경보다 더 크게 형성된다.

또한, 상기 유전체 블록(300)에는 그 전면에 전극층이 없는 개방면이 형성되고 그 후면에 전극층이 있는 단락면이 형성되는데, 상기 단락면에서는 각 공진홀(310,320)의 에지(edge)로부터 연장되어 서로 연결되도록 유전체 블록(300)의 일부가 제거되어 유도성 결합을 위한 커플링 인덕터(L)를 형성시키는 사각홈(330)이 형성되어 있다. 또한, 상기 유전체 블록(300)의 좌우측면 상단모서리 영역에 소정의 패턴으로 입출력 포트(340,342)가 형성되며, 상기 입출력 포트(340,342)가 유전체 블록(300)의 다른 부분과 분리되도록 하고 입출력 임피던스의 조절을 위한 캐패시터(C1,C2)의 역할을 하는 임피던스 매칭갭(350,352)이 형성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 유전체 필터의 제조공정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전면에서 후면방향으로 관통하고 서로 평행한 2개의 원통형 공진홀(310,320)과, 후면 즉 단락면에서 각 공진홀(310,320)의 에지(edge)가 연결되도록 형성된 사각홈(330)을 갖는 직육면체 형태의 유전체 블록(300)을 성형 몰드로 형성한다. 이때, 상기 공진홀(310,320)은 두 단계의 직경을 갖도록 형성되는데 전반부의 직경이 후반부의 직경보다 더 크게 형성된다.

그후, 상기 유전체 블록(300)에 마스킹 패턴을 형성하여 전극 형성을 위한 무전해 도금을 수행하여 입출력 포트(340,342) 및 임피던스 매칭갭(350,352)을 형성한다. 상기 무전해 도금은 구리(copper)를 이용한다. 이때, 유전체 블록(300)의 후면 즉 단락면에 유도성 결합을 위한 인덕티브 커플링 패턴(inductive coupling pattern)이 형성된다.

그후, 유전체 블록(300)의 전면에 대한 표면연마(lapping) 공정을 수행하여 중심 주파수를 조정하고 개방면을 형성시킴으로써 일체형 유전체 대역통과 필터가 구현된다.

상기에서 2개의 공진홀(310,320)은 등가회로 상에서 LC 병렬 공진회로를 의미하고, 전극의 형성된 사각홈(330)은 등가회로 상에서 커플링 인덕터(L)의 기능을 하는데 인덕턴스 값은 사각홈의 깊이에 의해 결정된다. 그는 성형 몰드할 때 상기 사각홈(330)의 깊이를 조절함으로써 커플링 인덕턴스를 결정한다. 결국, 본 발명은 커플링 캐패시턴스의 미세 조정이 가능하여 필터의 전달특성 최적화가 가능하고, 공진홀(310,320)의 직경을 단계적으로 형성함으로써 고조파(harmonic) 성분을 억제할 수 있다.

도 5는 본 발명의 주파수 특성을 나타내는 그래프로서, 삽입손실(insertion loss)은 거의 0 dB에 근사하며, 중심주파수 및 대역폭은 설계치와 일치하고, 저지대역에서의 감쇄 특성이 양호함을 알 수 있다. 특히, 상위 밴드에서의 감쇄특성이 양호하다.

상기와 같이 상위 밴드에서의 감쇄특성이 양호하기 때문에 본 발명은 송신단의 대역통과 필터로 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일체형 유전체 필터 및 그 제조방법은, 커플링 인덕턴스의 구현 및 조절이 용이하게 이루어지기 때문에 필터의 전달특성을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공진홀의 직경을 단계적으로 형성하기 때문에 고조파(harmonic) 성분을 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 성형과 도금 및 마스킹 공정에 의해 커플링 인덕턴스 패턴과 입출력 포트를 형성하기 때문에 스크린 프린팅 및 기계적 가공이 필요없어서 제조공정이 간단하게 되고 제품의 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전면을 제외한 나머지 면에 전극층이 형성된 직육면체 형태의 유전체 블록과, 상기 유전체 블록의 전면에서 후면방향으로 관통하도록 평행하게 형성된 2개의 원통형 공진홀(hole)과, 상기 유전체 블록의 좌우측면 상단모서리 영역에 소정의 패턴으로 형성된 입출력 포트와, 상기 입출력 포트를 이루는 전극층이 유전체 블록의 다른 부분 전극층과 분리되도록 전극층의 일부를 벗겨내어 형성하고 입출력 임피던스의 조절을 위한 캐패시터의 역할을 하는 임피던스 매칭갭으로 이루어지는 일체형 유전체 필터에 있어서,

   상기 유전체 블록의 후면에는 각 공진홀이 대향되는 에지(edge)부분에서부터 유전체 블록의 일부가 제거되어 서로 연결됨으로써 커플링 인덕턴스를 형성시키는 사각홈이 형성되고, 상기 각 공진홀은 두 단계의 직경으로 된 것을 특징으로 하는 일체형 유전체 필터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공진홀은 전반부의 직경이 후반부의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 일체형 유전체 필터.
3. 직육면체 형태의 유전체 블록에 전면에서 후면방향으로 관통하고 서로 평행한 2개의 원통형 공진홀(hole)을 2단계의 직경을 갖도록 형성하고, 상기 유전체 블록의 후면에는 각 공진홀의 에지(edge)를 연결시키는 사각홈을 형성시키는 제1 과정과,

   상기 제1 과정의 유전체 블록에 마스킹 패턴을 형성하여 전극 형성을 위한 무전해 도금을 수행하여 입출력 포트를 형성하는 동시에 입출력 임피던스의 조절을 위한 임피던스 매칭갭을 형성하는 제2 과정과,

   유전체 블록의 전면에 대한 표면연마 공정을 수행하여 중심 주파수를 조정하고 개방면을 형성시키는 제3 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체 필터의 제조방법.

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