KR100360547B1 - Duplexer for stepped function - Google Patents
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Abstract
본 발명은 임피던스 차로 인해 발생되는 공진주파수를 이용하는 경사기능성 듀플렉서에 관한 것으로서,The present invention relates to a gradient functional duplexer using a resonance frequency generated by an impedance difference.
유전체블록 내에 이종의 유전율을 갖는 조성물질을 포트 쪽이 그 반대쪽에 비해 고 유전율을 갖으며 각 조성물질의 몰평균에 의한 평균유전율을 갖는 지점인 경계 부분이 전체 관통홀 길이의 1/2에서 포트 쪽으로 짧아지도록 배치함으로써 상호간 발생되는 임피던스 차이로 인해 공진주파수를 구하게 되어 적은 실장면적을 차지하면서도 고 분리도, 저 삽입손실, 초소형으로 제조될 수 있음은 물론이고 하모닉 특성이 향상될 수 있는 효과를 제공하게 된다.In the dielectric block, the composition having heterogeneous dielectric constant has a higher permittivity on the port side than the opposite side, and the boundary portion at the point having the average dielectric constant by the molar average of each composition has a pot at 1/2 of the total through hole length. By shortening the direction, the resonance frequency can be obtained due to the impedance difference generated between each other. Therefore, it occupies a small mounting area and can be manufactured with high separation, low insertion loss, and small size, and also improves the harmonic characteristics. Done.
Description
본 발명은 임피던스 차로 인해 발생되는 공진주파수를 이용하는 경사기능성 듀플렉서에 관한 것으로서, 특히 유전체블록 내에 이종의 유전율을 갖는 조성물질을 채워 상호간 임피던스 차이로 인해 공진주파수를 구할 수 있도록 함으로써 적은 실장면적을 차지하면서도 초소형으로 제조될 수 있는 경사기능성 듀플렉서에 관한 것이다.The present invention relates to a gradient functional duplexer using a resonant frequency generated by an impedance difference. In particular, a dielectric material having heterogeneous dielectric constants is filled in a dielectric block to obtain a resonant frequency due to a difference in impedance, thereby occupying a small mounting area. A tilt functional duplexer that can be manufactured in a very small size.
정보화 시대에 접어들면서 가정용 무선 전화기나 PCS 이동통신 단말기 등의 고주파 회로를 이용한 이동 통신기기의 사용이 급증하고 있다. 따라서 고주파 회로에 이용되는 부품들은 주파수의 혼선을 효과적으로 방지하며 고조파를 억제하기 위하여 설계상 많은 어려움을 수반하게 된다.In the information age, the use of mobile communication devices using high frequency circuits such as home wireless telephones and PCS mobile communication terminals is increasing rapidly. Therefore, the components used in the high-frequency circuits have a lot of difficulties in design to effectively prevent the crosstalk of the frequency and suppress the harmonics.
상기 고주파 회로에 이용되고 있는 부품 중에서 고주파 신호 중 필요한 신호만을 통과시키거나 저지시키는 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF)와 대역 저지 필터(Band elimination Filter, BEF)로 구성되어 현재 가장 널리 사용되고 있는듀플렉서는 무선기기의 프런트-엔드(Front-End) 송수신단에 쓰이고 있다.Among the components used in the high-frequency circuit, a band pass filter (BPF) and a band elimination filter (BEF) for passing or blocking only necessary signals among high-frequency signals are currently most widely used duplexers. Is used for the front-end transceiver of a wireless device.
여기서, 상기 듀플렉서는 도 1에 도시된 바와 같이 BEF용 홀(H11, H12)과 BPF용 홀(H21∼H27)이 형성되어 있고, 외부 커플링용 보어(Bore)(B11, B12, B13)와 외부 커플링 조정용 보어(B21, B22, B23)가 구비되어 있어 보어(B11∼B23)를 위한 커플링 및 각 홀(H11∼H27)간 마그네틱 커플링 작용을 통해 BPF와 BEF를 구성하고 있다.Here, the duplexer is formed with the BEF holes H11 and H12 and the BPF holes H21 to H27, as shown in FIG. 1, and the external coupling bores B11, B12, and B13 and the outer one. Coupling adjustment bores B21, B22, and B23 are provided, and BPF and BEF are formed through the coupling for the bores B11 to B23 and the magnetic coupling action between the holes H11 to H27.
또는, 상기 듀플렉서는 도 2에 도시된 바와 같이 길이의 축소 효과를 위해 단축 공진기(Foreshortened resonator)를 이용하여 유전체 블록(1) 상에 수신 필터와 송신 필터로 구성된다. 여기서, 상기 듀플렉서의 수신단은 안테나를 통해 수신된 신호가 공진기(2a, 2b, 2c, 2d)를 거쳐 수신 전극(3a)으로 필터링된 수신 신호를 전달하여 복조하는 과정을 거치고, 송신단은 송신하고자 하는 신호가 여러 과정을 거쳐 송신 전극(3b)으로 송신하여 공진기(2e, 2f, 2g, 2h)를 거쳐 필터링되어 안테나로 송신신호를 송신하는 것이다.Alternatively, the duplexer is composed of a receiving filter and a transmitting filter on the dielectric block 1 by using a foreshortened resonator for reducing the length as shown in FIG. Here, the receiving end of the duplexer is subjected to a process of demodulating the signal received through the antenna transmitted to the receiving electrode (3a) through the resonators (2a, 2b, 2c, 2d), the transmitter to transmit The signal is transmitted to the transmission electrode 3b through various processes, filtered through the resonators 2e, 2f, 2g, and 2h, and transmitted to the antenna.
상기와 같은 듀플렉서에서 필요한 신호만을 통과시키도록 하는 유전체 필터의 구현방법은 크게 일체형 필터와 공진기 결합형 필터로 나누어진다. 상기 일체형 필터는 하나의 블록으로 이루어진 유전체블록에 공진을 위한 홀(2a∼2h)이 형성되어 있고, 입출력 전극(3a, 3b) 그리고 커플링을 위한 커플링(coupling) 패턴(4a, 4b)을 형성한다. 이때, 커플링 패턴(4a, 4b) 사이에 인터디지털 캐패시턴스(inter-digital capacitance)가 존재하는데 이 캐패시턴스를 조절함으로써 공진기 사이의 커플링 값을 조절할 수 있게 된다.The implementation method of the dielectric filter to pass only the signals required by the duplexer is divided into an integrated filter and a resonator coupled filter. In the integrated filter, holes 2a to 2h for resonance are formed in a dielectric block formed of one block, and input / output electrodes 3a and 3b and coupling patterns 4a and 4b for coupling are formed. Form. At this time, an inter-digital capacitance exists between the coupling patterns 4a and 4b. By adjusting the capacitance, the coupling value between the resonators can be adjusted.
한편, 공진기 결합형 필터는 여러 개의 공진기를 커플링 보드를 통해 결합시키는 구조로 보드(board) 상에 소정의 캐패시턴스 값이 나타나도록 패턴을 형성함으로써 공진기 사이의 커플링을 조절하는 구조로 되어 있다.On the other hand, the resonator coupling type filter is a structure in which a plurality of resonators are coupled through a coupling board to form a pattern to display a predetermined capacitance value on the board (board) to control the coupling between the resonators.
그런데, 종래 경우에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 유전체 필터 특성을 구현하기 위한 표면 실장 면적이 넓으며, 하모닉(Harmonic) 특성이 좋지 않다는 문제점이 있다.However, in the conventional case, as shown in FIGS. 1 and 2, the surface mounting area for realizing the dielectric filter characteristics is large, and the harmonic characteristics are not good.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 유전체블록 내에 이종의 유전율을 갖는 조성물질을 채워 상호간 임피던스 차이로 인해 공진주파수를 구할 수 있도록 함으로써 적은 실장면적을 차지하면서도 고 분리도, 저 삽입손실, 초소형으로 제조될 수 있음은 물론이고 하모닉 특성이 향상될 수 있는 경사기능성 듀플렉서를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of which is to fill the composition having a heterogeneous dielectric constant in the dielectric block to obtain a resonant frequency due to the impedance difference between each other while occupying a small mounting area The present invention provides a gradient functional duplexer that can be manufactured with high separation, low insertion loss, and a small size, as well as improved harmonic properties.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 듀플렉서의 구성이 도시된 도면,1 is a view showing the configuration of a general duplexer according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 따른 단축 공진기를 이용한 듀플렉서의 구성이 도시된 도면,2 is a view showing the configuration of a duplexer using a uniaxial resonator according to the prior art,
도 3a는 본 발명에 따른 경사기능성 듀플렉서의 구성이 도시된 정면도,Figure 3a is a front view showing the configuration of the gradient functional duplexer according to the present invention,
도 3b는 도 3a의 측면도,3B is a side view of FIG. 3A,
도 3c는 도 3a의 단면도,3C is a cross-sectional view of FIG. 3A,
도 3d는 도 3a의 커버(cover)도,3D is a cover view of FIG. 3A;
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 경사기능성 듀플렉서의 송신 및 수신측 S-파라미터와 기존에 의한 듀플렉서의 송신 및 수신측 S-파라미터 특성이 비교 도시된 신호 파형도.4 and 5 are signal waveform diagrams comparing the transmission and reception side S-parameters of the gradient functional duplexer and the transmission and reception side S-parameters of the conventional duplexer according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
10 : 유전체블록 11a∼11g : 갭10: dielectric block 11a to 11g: gap
12 : 채널 13a, 13c : 수신 및 송신 포트12: channel 13a, 13c: receiving and sending port
13b : 안테나 포트 14a∼14c : 외부전극13b: antenna port 14a-14c: external electrode
15 : 커버 C1∼C7 : 제1 커플링패턴15: cover C1 to C7: first coupling pattern
I1∼I4 : 제2 커플링패턴 H1∼H7 : 관통홀I1 to I4: Second coupling pattern H1 to H7: Through hole
D1, D2 : 제1 및 제2 조성물질D1, D2: first and second composition
DA: 제1 및 제2 조성물질의 경계부분D A : boundary portion of the first and second compositions
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 경사기능성 듀플렉서의 제1 특징에 따르면, 전송선로가 인입되는 개방면을 제외한 나머지 면이 도전성 물질로 도포된 유전체블록과, 상기 유전체블록의 개방면에서 그 개방면과 반대방향에 위치된 면까지 공진을 위해 다수개의 홀(hole)이 관통된 공진부와, 상기 공진부의 각 홀 주위에 형성되어 각 홀간의 전자장 결합으로 신호 전달 기능을 수행하는 갭(gap)및 커플링패턴이 형성된 커플링부와, 상기 유전체블록으로 송수신되는 신호 처리를 위한 송수신 포트(port)와 안테나 포트가 설치된 송수신부와, 상기 송수신 및 안테나 포트를 상호 전기적 접속시키는 채널과, 상기 유전체블록의 일부분을 제외한 나머지 면에 형성되어 신호 차폐와 접지 기능을 수행하는 전극부와, 상기 유전체블록의 외주면에서 상기 공진부 홀의 외주면 사이의 공간을 이종의 유전율을 갖는 조성물질로 채워 각각의 유전율로 인한 임피던스 차이를 발생시키는 단차임피던스부를 포함하여 구성된다.According to a first aspect of the inclined functional duplexer according to the present invention for solving the above problems, a dielectric block coated with a conductive material on the other side of the dielectric block, except for the open side into which the transmission line is drawn, and on the open side of the dielectric block. A gap through which a plurality of holes penetrate for resonance to a surface located in a direction opposite to the open surface, and a gap formed around each hole of the resonator to perform a signal transmission function by electromagnetic field coupling between the holes; And a coupling unit having a coupling pattern formed thereon, a transceiver having a transmission / reception port and an antenna port for signal processing transmitted and received by the dielectric block, a channel for electrically connecting the transmission and reception antenna ports, and the dielectric An electrode part formed on the other surface except a part of the block to perform signal shielding and grounding functions; It is configured to include filling a space between the outer peripheral surface in the hole cliche composite material having a dielectric constant of heterogeneous parts stepped impedance to generate impedance differences caused by the respective dielectric constant.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 단차임피던스부는 송수신부가 위치된 부분의 조성 물질이 상기 송수신부와 반대 방향에 위치된 부분의 조성 물질에 비해 유전율이 일정 이상 크게 이루어진다.According to the second aspect of the present invention, the step difference impedance part has a dielectric constant greater than or equal to a predetermined amount of the composition material of the portion where the transceiver is located in the opposite direction to the composition material located in the opposite direction.
또한, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 단차임피던스부는 각 조성 물질의 몰(mol) 혼합비에 의해 정해진 평균유전율을 갖는 지점이 상기 송수신부 쪽으로 치우쳐 배치된다.Further, according to the third aspect of the present invention, the step difference impedance part is disposed to have a point having an average dielectric constant determined by the molar mixing ratio of the respective composition materials toward the transmitting and receiving part.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 전송선로가 인입되는 개방면을 제외한 나머지 면이 도전성 물질로 도포되어 있는 직육면체의 유전체블록(10)에는 상기 유전체블록(10)의 개방면에서 그 개방면과 반대방향에 위치된 면까지 공진을 위해 관통된 다수개의 관통홀(hole)(H1∼H7)과, 상기 관통홀(H1∼H7) 주위에 형성되어 각관통홀(H1∼H7)간의 커플링 캐패시턴스(coupling capacitance)를 구현하기 위해 전극 사이에 형성된 갭(gap)(11a∼11g)과, 상기 갭(11a∼11g) 주변에 상기 커플링 캐패시턴스 구현과 동시에 접지와의 직렬 캐패시턴스 구현을 도모하는 제1 커플링패턴(C1∼C7)과, 상기 캐패시턴스를 조절하여 인덕턴스(Inductance) 커플링을 구현하는 제2 커플링패턴(I1∼I4)이 형성되어 있다.As shown in FIGS. 3 to 4, the rectangular block 10 having a rectangular parallelepiped coated with a conductive material except for the open surface through which the transmission line is drawn is formed on the open surface of the dielectric block 10. Coupling capacitance between each of the through holes H1 to H7 and a plurality of through holes H1 to H7 which are penetrated for resonance up to the surface located in the opposite direction, and formed around the through holes H1 to H7. a gap 11a to 11g formed between electrodes to realize coupling capacitance, and a first capacitance to realize a series capacitance to ground at the same time as the coupling capacitance around the gaps 11a to 11g. Coupling patterns C1 to C7 and second coupling patterns I1 to I4 for adjusting inductance to implement inductance coupling are formed.
또한, 상기 유전체블록(10)의 일면에는 유전체블록(10)으로 송수신되는 신호 처리를 위한 송신 및 수신 포트(13a, 13c)와 안테나 포트(13b)가 설치되어 있고, 상기 안테나 포트(13b)와 이웃되는 면에는 상기 송신 및 수신 포트(13a, 13c)와 안테나 포트(13b)를 상호 전기적 접속시키는 채널(12)이 형성되어 있다.In addition, transmit and receive ports 13a and 13c and antenna ports 13b for signal processing transmitted and received to and from the dielectric block 10 are provided on one surface of the dielectric block 10, and the antenna port 13b and Neighboring surfaces are formed with a channel 12 for electrically connecting the transmission and reception ports 13a and 13c and the antenna port 13b to each other.
그리고, 상기 유전체블록(10)은 그 일부분을 제외한 나머지 면에 형성되어 신호 차폐와 접지 기능을 수행하는 외부전극(14a, 14b, 14c)과, 상기 유전체블록(10)의 외주면에서 상기 관통홀(H1∼H7)의 외주면 사이의 공간을 서로 다른 유전율을 갖는 제 1 및 제2 조성물질(D1, D2)로 채워 각각의 유전율로 인한 임피던스 차이를 발생시키는 단차임피던스부와, 시스템 차폐 및 접지를 위해 상기 유전체블록(10)의 일부 면을 둘러싸는 커버(15)가 더 포함되어 있다.In addition, the dielectric block 10 is formed on the other surface except for a portion thereof to perform signal shielding and grounding functions, and the through holes (14a, 14b, 14c) on the outer circumferential surface of the dielectric block 10. The gap between the outer circumferential surfaces of H1 to H7) is filled with the first and second composition materials D1 and D2 having different dielectric constants so as to generate impedance differences due to the respective dielectric constants, and for system shielding and grounding. A cover 15 surrounding a portion of the dielectric block 10 is further included.
특히, 상기 단차임피던스부는 유전체블록(10) 중에서 송신 및 수신 포트(13a, 13c), 안테나 포트(13b)가 형성되어 있는 면에는 제1 조성물질(D1)이 채워져 있고, 상기 포트(13a, 13b, 13c)가 형성되어 있는 면과 길이 방향으로 반대쪽 면에는 제2 조성물질(D2)이 채워져 있다.In particular, the step impedance unit is filled with a first composition D1 on the surface of the dielectric block 10 in which the transmission and reception ports 13a and 13c and the antenna port 13b are formed, and the ports 13a and 13b are filled. , The second composition D2 is filled on the surface opposite to the surface on which the surface 13c is formed.
그런데, 상기 제1 조성물질(D1)의 유전율이 제2 조성물질(D2)의 유전율보다크며, 상기 제1 및 제2 조성물질(D1, D2)의 몰평균에 의해 결정되는 평균유전율을 갖는 지점인 제1 조성물질(D1)과 제2 조성물질(D2)의 경계 부분(DA)은 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 포트(13a, 13b, 13c)가 형성되어 있는 면 쪽으로 치우쳐 배치되어 있다. 즉, 상기 경계 부분(DA)은 전체 관통홀(H1∼H7) 길이의 1/2보다 포트(13a, 13b, 13c) 쪽으로 짧아지도록 상기 제1 조성물질(D1)이 분포되어 있는 길이가 제2 조성물질(D2)이 분포되어 있는 길이보다 짧게 배치되게 된다.By the way, the dielectric constant of the first composition (D1) is greater than the dielectric constant of the second composition (D2), the point having an average dielectric constant determined by the mole average of the first and second composition (D1, D2) The boundary portion D A of the phosphorus first composition D1 and the second composition D2 is oriented toward the surface on which the ports 13a, 13b, and 13c are formed, as shown in FIG. 3C. . That is, the boundary portion D A has a length in which the first composition D1 is distributed such that the first composition D1 is shorter than the half of the length of the entire through holes H1 to H7 toward the ports 13a, 13b, and 13c. 2 The composition (D2) is arranged to be shorter than the length of the distribution.
따라서, 상기 단차임피던스부는 이종의 유전율을 갖는 제1 및 제2 조성물질(D1, D2)로 인해 발생되는 임피던스 차로 본 발명이 기존의 듀플렉서에 비해 더 짧은 길이로 공진주파수를 구할 수 있도록 한다.Accordingly, the step impedance unit allows the present invention to obtain a resonance frequency with a shorter length than the conventional duplexer with an impedance difference generated due to the first and second compositions D1 and D2 having heterogeneous dielectric constants.
본 발명에서 특성 임피던스(Z0)는 다음 수학식 1로 구할 수 있다.In the present invention, the characteristic impedance Z 0 may be obtained from Equation 1 below.
여기서, ε는 상대 유전 상수, D는 동축 공진기의 외부 직경, d는 동축 공진기의 내부 직경을 각각 나탄낸다.Is the relative dielectric constant, D is the outer diameter of the coaxial resonator, and d is the inner diameter of the coaxial resonator.
한편, 도 4 및 도 5에는 기존에 의한 듀플렉서의 송신 및 수신측 S-파라미터와 본 발명에 의한 듀플렉서의 송신 및 수신측 S-파라미터 특성이 도시되어 있다.4 and 5 show transmission and reception side S-parameters of the conventional duplexer and transmission and reception side S-parameters of the duplexer according to the present invention.
상기에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 단축 공진기나 부피 차에 의한 단차 임피던스 공진기보다 본 발명에 의한 듀플렉서가 고 분리도, 저 삽입손실, 하모닉 특성이 향상됨을 알 수 있다.4 and 5, it can be seen that the duplexer according to the present invention has higher separation, lower insertion loss, and harmonic characteristics than the uniaxial resonator or the stepped impedance resonator due to the volume difference.
따라서, 본 발명에 의한 듀플렉서는 기존에 비해 훨씬 적은 실장 면적을 갖으면서도 초소형으로 제조될 수 있게 된다.Therefore, the duplexer according to the present invention can be manufactured in a very small while having a much smaller mounting area than conventional.
도 4 및 도 5에서 L11과 L12는 기존 단블록 듀플렉서의 수신 및 송신측 S-파라미터를 나타내는 신호 파형이고, L21과 L22는 본 발명의 단블록 듀플렉서의 수신 및 송신측 S-파라미터를 타나내는 신호 파형이다. 그리고, Fr은 수신측 주파수, Ft는 송신측 주파수를 각각 나타내고 있다.4 and 5, L11 and L12 are signal waveforms representing the receiving and transmitting S-parameters of the existing short block duplexer, and L21 and L22 are signals representing the receiving and transmitting S-parameters of the short block duplexer of the present invention. Waveform. Fr represents a receiving side frequency, and Ft represents a transmitting side frequency.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 경사기능성 듀플렉서는 유전체블록 내에 이종의 유전율을 갖는 조성물질을 포트 쪽이 그 반대쪽에 비해 고 유전율을 갖으며 각 조성물질의 몰평균에 의한 평균유전율을 갖는 지점인 경계 부분이 전체 관통홀 길이의 1/2에서 포트 쪽으로 짧아지도록 배치함으로써 상호간 발생되는 임피던스 차이로 인해 공진주파수를 구하게 되어 적은 실장면적을 차지하면서도 고 분리도, 저 삽입손실, 초소형으로 제조될 수 있음은 물론이고 하모닉 특성이 향상될 수 있는 효과가 있다.The gradient functional duplexer of the present invention configured as described above has a composition material having a heterogeneous dielectric constant in the dielectric block, and the port side has a higher dielectric constant than the opposite side and is a point having an average dielectric constant by the molar average of each composition. By arranging the parts to be shorter from the half of the total through-hole length to the port, the resonance frequency can be obtained due to the impedance difference generated between them. Therefore, it can be manufactured with high separation, low insertion loss and small size while occupying a small mounting area. Of course, there is an effect that the harmonic properties can be improved.
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1999
- 1999-12-30 KR KR1019990067321A patent/KR100360547B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20010059791A (en) | 2001-07-06 |
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