KR100363790B1 - 일체형 유전체 듀플렉서 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인접하지 않는 공진홀간에도 인터-커플링을 형성하도록 커플링패턴을 형성하여 필터의 사이즈 증가 없이 원하는 감쇄특성을 얻을 수 있는 일체형 유전체 듀플렉서 필터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 일체형 유전체 듀플렉서 필터는 서로 대향하는 상면과 하면 및 상기 상면과 하면 사이를 연결하는 다수의 측면으로 이루어진 유전체 블럭과, 상기 유전체 블럭의 하면과 측면의 적어도 일부분에 형성되는 접지전극과, 상기 유전체블럭의 상면과 하면을 대략 평행하게 관통하며 그 내부의 적어도 일부분이 도전물질로 도포되어 공진기를 형성하는 복수의 공진홀과, 상기 접지전극과 단락되며 신호의 입출력을 위해 형성되는 유전체 블럭상에 형성되는 하나 이상의 입출력패턴과, 상기 일렬로 배열된 셋이상의 공진홀의 주변에 내부 도전물질과 연결되도록 형성되고 한점이상에서 서로 인접하는 다수의 인터커플링패턴을 포함하여 이루어진다.

Description

일체형 유전체 듀플렉서 필터{MONOBLOCK DIELECTRIC DUPLEXER FILTER}

본 발명은 이동통신기기에 주로 사용되는 일체형 유전체 듀플렉서 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바로 인접해 있지 않은 공진기간에 직접적인 인터-커플링패턴을 형성하여 사이즈 증가없이 감쇄특성 및 삽입손실을 만족시킬 수 있는 일체형 유전체 듀플렉서 필터에 관한 것이다.

일반적으로, 듀플렉서 필터(duplexer filter)는 하나의 안테나를 통해 수신과 송신을 동시에 수행할 수 있도록 하는 기능을 제공하는 것으로, 각각 수신주파수와 송신주파수에 대해서 통과특성을 갖는 수신단 필터와 송신단 필터로 구성된다. 그리고, 일체형 유전체 듀플렉서는 상기 수신단 필터와 송신단 필터가 하나의 유전체 블록에 함께 구성된 것으로서, 기본적으로 도 1과 같은 구조를 가진다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 일체형 유전체 듀플렉서는 서로 대향하는 6면을 갖는 유전체블록(100)에 한 면(101)을 제외한 나머지 면에 도전물질을 도포하고, 상기 도전물질이 도포되지 않은 개방면(101)에서 그에 대향하는 면을 관통하여 서로 일정한 간격으로 평행하게 배열되고, 그 내부표면이 도전물질로 도포되어 있는 다수의 공진홀(h1∼h6)을 형성하는데, 이때, 일렬로 배열된 일부 공진홀(h1∼h3)이 송신필터의 공진기를 형성하고, 나머지 공진홀(h4∼h6)이 수신필터의 공진기를 형성한다. 그리고, 상기 상기 송신용 공진홀(h1∼h3)과 수신용 공진홀(h4∼h6)의 사이에 안테나단자용 도체패턴(P2)를 형성하고, 수신영역과 송신영역 각각의 다른 쪽 끝에 각각 수신단과 송신단에 연결될 송/수신단자용 도체패턴(P1,P3)을 형성하고, 각 공진홀(h1~h6)의 주위에 커플링용 도체패턴(P4)를 형성하여 이루어진다.상기 개방면(101)을 제외한 나머지 면에 형성된 도전물질은 접지전극이 된다.

그런데, 현재 이동통신용 휴대용 단말기의 수요가 계속적으로 증가하면서, 국내외 업체간에 경쟁이 더욱 치열해져, 단말기는 점점 더 소형화 및 고성능화되어 가고 있다. 이에 따라서, 휴대용 단말기의 주요 구성수단인 듀플렉서의 소형화 및 성능개선도 요구되는데, 듀플렉서가 더 소형화될 수 록 삽입손실(INSERTION LOSS)이나 감쇄(ATTENUATION) 특성은 나빠지게 되므로, 이를 해결하는 것이 소형화의 주요 과제라 할 수 있다.

종래의 일체형 유전체 듀플렉서는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 개방면(101)상에서 각 공진홀(h1∼h6)의 주위에 그 내부표면에 도포된 도전물질과 연결되는 커플링용 도체패턴(21,23,25∼28)을 형성하고, 이 도체패턴(21,23,25∼28)의 전극면을 조절함으로서 원하는 커플링을 구성하게 한다.

그리고, 이때, 송신영역은 수신영역에 비하여 상대적으로 주파수가 낮으므로, 각 공진홀을 둘러싼 커플링용 패턴의 면적이 커지게 된다. 따라서 송신영역을 구성하는 커플링의 양이 수신영역에 비하여 적으므로 송신영역 내의 공진홀(h1∼h3) 주변에 형성된 커플링패턴(21,23,25) 사이에 유전체블럭(100)의 측면(102)에 형성된 접지전극과 연결되는 도체패턴(22, 24)을 형성하여, 커플링의 양을 조절함으로서 원하는 송신신호에 대한 통과대역특성 및 감쇄특성을 얻는다.

그리고, 수신영역에서는 각 공진홀(h4∼h6)을 둘러싸며 형성된 커플링용 도체패턴(26, 27, 28)의 면적을 통해서 공진주파수를 조정하면서, 인접한 공진홀(h4∼h6)간에 형성된 커플링 캐패시턴스에 의해 감쇄특성이 조정된다.

상기와 같이 커플링이 구성되는 종래의 일체형 유전체 듀플렉서의 등가회로도는 도 3과 같이 나타낼 수 있다. 도 3에는 수신영역에 대한 등가회로도를 도시하였으며, 송신영역에서도 동일한 등가회로가 적용될 수 있으므로 생략한다.

일체형 유전체 듀플렉서는 유전체블럭 자체에서 공진주파수가 형성되고 커플링(coupling)이 일어나게 되는데, 이때 공진주파수와 커플링을 공진홀(h4∼h6)을 둘러싼 도체패턴(21~28)에 의해 커플링양을 조절하여 원하는 감쇄특성을 얻게 된다. 도 3에서, 31~33은 상기 유전체 듀플렉서 필터에서 구성되는 공진주파수를 만들어내는 공진기에 해당하는 것이고, 34, 35는 공진홀(h4~h6)간의 전자계(eletro-magnetic) 결합에 의해서 형성되는 커플링요소를 나타내는 것이고, 상기 공진기(31~33)에 각각 병렬로 연결되는 캐패시턴스(C5~C7)은 상기 도 2와 같이 각 공진홀(h4~h6)과 개방면에 도체패턴들(26~28)간의 커플링결합에 의해 나타나는 주파수조절요소이고, 상기 캐패시턴스(C2,C3)는 각 공진홀(h3~h6)을 둘러싼 도체패턴(26~28)끼리의 커플링결합에 의해 나타나는 캐패시턴스이고, 그 외, 캐패시턴스(C1,C2)는 입,출력용 도체패턴(P1~P3)과의 인-아웃(in-out) 캐패시턴스이다.

이와 같이 형성되는 유전체 듀플렉서 필터에서는 좋은 감쇄특성 및 삽입손실을 얻기 위해서 공진홀의 수를 증가시키거나, 유전체 듀플렉서 필터의 크기, 즉 상기 개방면과, 마주보는 면까지의 길이를 증가시켜야 하기 때문에, 원하는 특성을 얻기 위해서는 듀플렉서 사이즈가 커지고, 듀플렉서를 더 소형화시키고자 하는 경우에는 특성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,인접하지 않는 공진홀간에 인터-커플링을 형성하여 듀플렉서의 크기 증가 없이 원하는 감쇄특성 및 삽입손실을 얻을 수 있는 일체형 유전체 듀플렉서 필터를 제공하는 것이다.

도 1은 일체형 유전체 듀플렉서의 기본 구조를 보이는 사시도이다.

도 2는 종래의 일체형 유전체 듀플렉서 필터를 도시한 측면도이다.

도 3은 종래 일체형 유전체 듀플렉서 필터의 등가회로도이다.

도 4는 본 발명에 의한 일체형 유전체 듀플렉서를 보이는 측면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 일체형 유전체 듀플렉서의 등가회로도이다.

도 6은 종래와 본 발명에 의한 구현된 일체형 유전체 듀플렉서의 특성을 비교한 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 유전체 블록

101 : 개방면

h1 ~ h6 : 공진홀

P1, P3 : 입출력전극

P2 : 안테나전극

21~25, 41~43 : 커플링용 도체패턴

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명에 의한 일체형 유전체 듀플렉서 필터는 서로 대향하는 상면과 하면 및 상기 상면과 하면 사이의 측면으로 이루어지고, 상기 하면과 측면의 적어도 일부분이 도전물질로 도포된 유전체 블럭과,

상기 유전체블럭의 상면과 하면을 대략 평행하게 관통하며 그 내부의 적어도 일부분이 도전물질로 도포되어 공진기를 형성하는 복수의 공진홀과,

상기 유전체블럭의 도전물질이 도포되지 않은 부분에 신호의 입출력을 위해 형성되는 하나 이상의 입출력패턴과,

상기 복수의 공진홀중 일렬로 배열된 셋이상의 공진홀 주변에 내부 도전물질과 연결되고 적어도 한 부분에서 서로 인접하도록 형성되는 다수의 인터커플링패턴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 일체형 유전체 듀플렉서 필터의 구성 및 작용을 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 일체형 유전체 듀플렉서 필터의 개방면을 도시한 정면도이다.

본 발명에 의한 일체형 유전체 듀플렉서 필터는 상기 도 4에는 도시되어 있지 않지만, 서로 대향하는 6면을 갖는 유전체블록에 한 면, 상기 도 4에 도시된 개방면(101)을 제외한 다른 면에 도전물질을 도포하고, 상기 도전물질이 도포되지 않은 개방면(101)에서 그에 대향하는 면을 관통하여 서로 일정한 간격으로 평행하게 배열되도록 다수의 공진홀(h1~h6)을 형성하고, 상기 공진홀(h1~h6)의 내부면은 도전물질로 도포한다. 이때, 일렬로 배열된 일부 공진홀(h1∼h3)이 송신필터의 공진기를 형성하고, 나머지 공진홀(h4∼h6)이 수신필터의 공진기를 형성한다.

그리고, 상기와 같이 송신용 공진홀(h1∼h3)과 수신용 공진홀(h4∼h6)이 형성된 개방면(101)에 있어서, 송신용 공진홀(h1∼h3)과 수신용 공진홀(h4∼h6)의 사이에 안테나단자에 연결될 안테나전극용 도체패턴(P2)을 형성하고, 수신영역과 송신영역 각각의 다른 쪽 끝에 각각 수신단과 송신단에 각각 연결되어, 송수신신호를 입출력하기 위한 입출력전극용 도체패턴(P1, P3)을 형성하고, 송신용 공진홀(h1∼h3)의 주변에는 홀의 내부전극과 연결되는 직사각형형태의 커플링용 도체패턴(21,23,25)을 형성하고, 상기 커플링용 도체패턴(21,23,25)의 사이에 상기 유전체블럭의 다른 면에 도포된 접지전극과 연결되는 커플링용 도체패턴(22, 24)을 형성하고, 상기 수신용 공진홀(h4∼h6)의 주위에는 홀 내부의 내부전극과 연결되며 서로 적어도 한부분이 인접하게 되는 셋 이상의 인터커플링용 도체패턴(41∼43)을 형성하여 구성한다.

이때, 상기 세 개의 인터커플링용 도체패턴(41∼43)은 어느 한 부분에서 서로 인접하는 것으로, 일정하지 않은 형태로 형성된다. 즉, 가운데 공진홀(h5)에 형성된 도체패턴(42)을 사이에 두고, 다른 커플링패턴(41, 43)이 좌, 우에 위치한 것이 아니라, 세 개의 커플링패턴(41∼43)들이 서로 직접 접할 수 있는 부분 A가 존재한다.

따라서, 상기 인터커플링용 도체패턴(h4)와 인터커플링용 도체패턴(h6)간에 커플링 캐패시턴스가 형성될 수 있게 된다.

상기 도 4에 도시한 유전체 듀플렉서 필터에서 수신단의 등가회로를 도 5에 도시한다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부 표면에 도전물질이 도포되고 일단이 단락된 각 공진홀(h4∼h6)에 의해서 형성된 공진기(51~53) 각각의 사이에 있어서, 상기 인접한 공진홀(h4와 h5, h5와 h6)간에 그 전자계결합에 의한 커플링요소(54, 55)가 형성되고, 상기 각 공진홀(h4~h6)의 주위에 형성된 인터커플링용 도체패턴(41~43)들이 서로 전기적인 결합을 하여 커플링캐패시턴스(C2,C3,C8)가 형성된다.

상기 등가회로에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 유전체 듀플렉서 필터에서는 인접하지 않은 두 공진기(51,53)가 커플링캐패시턴스(C8)에 의해서 직접 연결된다. 상기 커플링캐패시턴스(C8)은 기존의 감쇄극외에 별도의 감쇄극을 형성하여 저지대역의 감쇄특성을 향상시킨다.

따라서, 본 발명에 따른 유전체 듀플렉서 필터의 수신단은 도 6에 도시한 바와 같이, 종래의 유전체 듀플렉서 필터에 비하여, 송신단과 인접한 통과대역보다 낮은 주파수영역에서 더 높은 감쇄특성을 나타내는 것을 알 수 있다.

즉, 상기에서, 61은 종래 유전체 듀플렉서 필터에서의 수신단의 주파수특성이고, 62는 본 발명에 따른 유전체 듀플렉서 필터에 있어서 수신단의 주파수특성을보인 것이다.

이때, 상기와 같이 본 발명에 따른 유전체 듀플렉서 필터가 인터커플링용 도체패턴에 의해서, 공진홀의 수를 증가시키거나 유전체블럭의 크기를 증가시키지 않고도, 저지대역의 감쇄특성을 향상시켜, 유전체 듀플렉서 필터의 감쇄특성 및 삽입손실을 향상시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 유전체듀플렉서는 인접하지 않은 공진홀간을 전자적으로 결합시킴으로서, 저지대역의 감쇄특성을 향상시키고, 듀플렉서필터의 사이즈 증가없이 소정의 감쇄특성 및 삽입손실을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 서로 대향하는 상면과 하면 및 상기 상면과 하면 사이를 연결하는 측면으로 이루어지고, 상기 하면과 측면의 적어도 일부분이 도전물질로 도포된 유전체 블럭과,

   상기 유전체블럭의 상면과 하면을 대략 평행하게 관통하여, 일렬로 배열되며, 그 내부의 적어도 일부분이 도전물질로 도포되는 복수의 공진홀과,

   상기 유전체블럭의 도전물질이 도포되지 않은 부분에 신호의 입출력을 위해 형성되는 하나 이상의 입출력패턴과,

   상기 복수의 공진홀중 일렬로 배열된 셋 이상의 일부 공진홀 주변에 형성되고, 공진홀 내부의 도전물질과 연결되며, 어느 한부분에서 서로 접하도록 형성된 다수의 인터커플링용 도체패턴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체 듀플렉서 필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 일체형 유전체 듀플렉서 필터는

   상기 다수의 공진홀이 수신필터단을 형성하는 수신용 공진홀와, 송신필터단을 형성하는 송신용 공진홀로 구분되고,

   상기 인터커플링 패턴은 수신용 공진홀들에 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체 듀플렉서 필터.