KR100390352B1

KR100390352B1 - 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터

Info

Publication number: KR100390352B1
Application number: KR10-2001-0002381A
Authority: KR
Inventors: 장세주; 남상우
Original assignee: 센티스 주식회사; 남상우; 장세주
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2003-07-07
Also published as: KR20020061135A

Abstract

입력단공진기와 출력단공진기를 결합시킴과 동시에 다르게 설계된 공진기를 선택적으로 조합한 짝수 또는 홀수개의 공진기를 더 결합시킴으로써 고차모드 고조파의 제거 및 스톱밴드에서 스커트 주파수특성을 향상시킨 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터에 대해 개시한다.

본 발명의 유전체필터는, 신호의 입력이 이루어지는 입력단이 결합되는 입력단공진기; 신호의 출력이 이루어지는 출력단이 결합되는 출력단공진기; 및 상기 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합되는 적어도 하나 이상의 중간공진기;를 포함하여 이루어짐과 동시에 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 서로 결합시켜서 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 듀플렉서 유전체필터는, 소자와의 입출력을 수행하는 안테나단과 결합하는 송신측 입력단공진기; 상기 송신측 입력단공진기에 결합됨과 동시에 소자로의 결합을 수행하는 송신단과 결합되는 송신측 출력단공진기; 상기 송신측 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합하는 적어도 하나 이상의 송신측 중간공진기;로 이루어지며 상기 송신측 입력단공진기와 송신측 출력단공진기가 서로 결합되어 있는 제1 유전체필터: 및 상기 안테나단과 결합하는 수신측 출력단공진기; 상기 수신측 출력단공진기에 결합됨과 동시에 수신단과 결합하는 수신측 입력단공진기; 상기 수신측 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합하는 적어도 하나 이상의 수신측 중간공진기;로 이루어지며 상기 수신측 입력단공진기와 수신측 출력단공진기가 서로 결합되어 있는 제2 유전체필터:를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 공진기의 조합에 의해 고차모드 고조파를 제거하고, 스푸리어스 주파수특성을 향상시킬 수 있으며, 패스밴드 필터에서 양쪽 트랜지션 밴드 모두에서 예리한 커트오프 주파수특성을 얻을 수 있으며, 선택적으로 어느 한쪽에서만 더욱 예리한 커트오프 주파수특성을 얻을 있을 뿐만 아니라 일립틱 함수 필터의 이론에 적합한 필터를 제조할 수 있다. 또한, 길게 일렬로 나열시켜 결합하던 필터를 지양하여 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터를 더욱 소형화시킬 수 있다.

Description

유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터{A dielectric filter and duplexer dielectric filter}

본 발명은 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터에 관한 것으로, 특히 입력단공진기와 출력단공진기를 결합시킴과 동시에 다르게 설계된 공진기를 선택적으로 조합한 짝수 또는 홀수개의 공진기를 더 결합시킴으로써 고차모드 고조파의 제거 및 스톱밴드에서 스커트 주파수특성을 향상시킨 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터에 관한 것이다.

통신기기에서의 필터의 역할은 원하는 주파수대역의 신호를 선택하는 것이고, 가장 이상적인 필터는 그 원하는 주파수대역의 신호만을 손실없이 통과시키고 나머지 신호는 전부 제거하는 필터이다. 따라서 필터의 가장 중요한 특성은 신호 통과 대역(Signal Pass Band) 즉, 주파수대역의 신호만을 손실없이 통과시키는 인밴드(IN BAND) 특성과, 나머지 주파수대역을 제거하는 아웃밴드(OUT BAND) 특성을 모두 만족하는 것이다.

휴대용 통신기기에 사용되는 유전체필터는 일반적으로 2개 이상의 유전체공진기(Dielectric Resonators), 예를 들면 특정한 주파수에서 공진하는 동축형공진기(Coaxial Resonator)나 또는 요각형공진기(Re-entrant Resonator)를 결합하여 만든다. 이 유전체필터는 필터를 구성한 공진기 수와 결합 방법에 의해 주로 필터의 특성인 밴드폭(Bandwidth), 삽입손실(Insertion loss), 스커트와 스푸리어스 주파수특성(Skirt and Spurious frequency responses) 등이 결정된다.

도 1은 휴대용 단말기에 일반적으로 사용되는 듀플렉서 유전체필터의 주파수특성을 나타낸 그래프이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 현재 시중에서 사용되는 휴대용 단말기에 사용되는 유전체 듀플렉서 필터의 일반적인 주파수특성으로서, 이 듀플렉서 유전체필터의 공진기 배열이 송신단(Tx)공진기와 수신단(Rx)공진기에 각각 하나씩의 스톱밴드공진기만 결합할 수 있어서, 송신단과 수신단의 한쪽의 스톱밴드 대역에서만 예리한 커트오프 주파수특성을 나타내고 있다. 보통, 패스밴드 필터에서 양쪽 트랜지션 밴드 모두에서 예리한 커트오프 주파수특성을 얻으려면 패스밴드 필터의 입력단공진기와 출력단공진기 각각에 대해 하나씩의 스톱밴드공진기가 필요하게 된다. 즉, 양측에 더해지는 적어도 2개의 스톱밴드공진기가 필요하게 되는 것이다.

이와 같은 구성에 의해 인밴드 특성 중 스톱밴드 대역에서의 커트오프 주파수특성은 위에서 이미 설명한 대로 스톱밴드공진기를 입력단공진기와 출력단공진기 각각에 하나씩 더 결합함으로써 크게 향상시킬 수 있다. 그런데, 이로 인해 삽입손실이 높아지는 단점이 있다.

또한, 입력단공진기와 출력단공진기를 포함하여 이들 사이에 일반적으로 같은 종류의 공진기를 결합시켜 유전체필터 또는 듀플렉서 유전체필터를 제작하게 되는데, 이 경우에 같은 공진기들을 같은 방향으로만 결합(coupling)시킴으로써 원하는 주파수대역 뿐만 아니라 불필요한 고차모드 고조파들이 출력단에 나타나는 문제점이 있다. 이 고차모드 고조파는 주위의 다른 시스템 뿐만 아니라 스스로 에게도 장해 요소가 되는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 입력단공진기와 출력단공진기를 결합시킴과 동시에 다르게 설계된 공진기를 선택적으로 조합한 짝수 또는 홀수개의 공진기를 더 결합시킴으로써 고차모드 고조파의 제거 및 스톱밴드에서 스커트 주파수특성을 향상시킨 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터를 제공하는데 있다.

구체적으로, 본 발명은 고차모드 고조파의 제거 및 스푸리어스 주파수특성의 향상을 위해 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터를 구성하는 공진기의 종류 및 조합방법을 변화시키거나, 전기적으로 공진기간의 결합방향을 변화시킴으로써 아웃밴드 특성을 향상시키고자 한다.

또한, 본 발명은 스톱밴드 대역에서 커트오프 주파수특성을 향상시키고 삽입손실을 낮추기 위해 일립틱 함수 필터 이론을 적용시켜 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터를 구성함으로써 인밴드 특성을 향상시키고자 한다.

도 1은 휴대용 단말기에 일반적으로 사용되는 듀플렉서 유전체필터의 주파수특성을 나타낸 그래프,

도 2는 일립틱 함수 필터의 개념을 설명하기 위한 4-폴 필터의 개략도,

도 3a 및 도 3b는 공진기간의 포지티브 커플링 또는 네가티브 커플링을 이루기 위한 공진기간의 결합방법 및 이에 따른 자기장 상태도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 의한 4-폴 필터를 나타낸 도면,

도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 의해 확장된 8-폴 필터를 나타낸 도면,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제1 실시예에 대한 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 4-폴 필터를 나타낸 도면,

도 6은 도 4에서 제시한 4-폴 필터의 주파수특성을 나타낸 그래프,

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 의한 일체형 4-폴 필터를 나타낸 도면,

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2 실시예에 대한 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 일체형 4-폴 필터를 나타낸 도면,

도 9a 및 도 9b는 도 7에서 제시한 일체형 4-폴 필터에 인덕티브 커플링 홈을 적용시키고 있는 상태를 나타낸 도면,

도 10a 및 도 10b는 도 8에서 제시한 일체형 4-폴 필터에 인덕티브 커플링 홈을 적용시키고 있는 상태를 나타낸 도면,

도 11a 및 도 11b는 어느 한쪽에서만 예리한 커트오프 상쇄비를 갖는 필터의 주파수특성을 개략적으로 나타낸 도면,

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 제3 실시예에 의한 3-폴 필터 및 전자기장방향을 개략적으로 나타낸 도면,

도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제3 실시예에 대한 적용례로서, 결합방향을 물리적으로 변화시킨 공진기를 포함하는 3-폴 필터를 나타낸 도면,

도 14 내지 도 17은 도 12 및 도 13에서 제시한 3-폴 필터의 주파수특성을 각각 나타낸 그래프,

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 제4 실시예에 의한 일체형 3-폴 필터를 나타낸 도면,

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 제4 실시예에 대한 제1 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 일체형 3-폴 필터를 나타낸 도면,

도 20 내지 도 22는 본 발명의 제4 실시예에 대한 제2 적용례로서, 변형된 공진기를 포함하는 일체형 3-폴 필터를 나타낸 평면도,

도 23a 내지 도 23c는 본 발명의 제5 실시예로서, 도 7 및 도 8에서 제시한 4-폴 필터를 응용한 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 24a 내지 도 24c는 본 발명의 제5 실시예에 대한 제1 적용례로서, 일부분이 물리적으로 격리된 일체형 듀플렉서 필터를 나타낸 도면,

도 25a 내지 도 25c는 본 발명의 제5 실시예에 대한 제2 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 갖는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 26a 내지 도 26c는 본 발명의 제5 실시예에 대한 제3 적용례로서, 제2 적용례에서 일부분이 물리적으로 격리된 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 27a 및 도 27b는 본 발명의 제6 실시예로서, 도 18에서 제시한 3-폴 필터를 응용한 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 28a 및 도 28b는 본 발명의 제6 실시예에 대한 제1 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 29 및 도 30은 본 발명의 제6 실시예의 제2 적용례로서, 다르게 설계된 공진기가 서로 다르게 조합된 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 31a 및 도 31b는 본 발명의 제6 실시예에 대한 제3 적용례로서, 변형된 공진기를 포함하는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면,

도 32 내지 도 34는 제6 실시예의 제3 적용례에 대해 다르게 설계된 공진기를 서로 다르게 조합함과 동시에 송수신단전극 및 커플링전극이 변형된 경우를 나타낸 도면,

도 35a 내지 도 35e는 서로 다르게 설계된 공진기의 조합과 송수신단전극 및 커플링전극의 변형된 경우에 대해 설명하기 위해 홀수로 이루어질 수 있는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

#1, #2, #3, #4 : 공진기

GE : 공통전극 CE : 커플링전극

IE : 입력단전극 OE : 출력단전극

ICG : 인덕티브 커플링 홈 AE : 안테나전극

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유전체필터는, 신호의 입력이 이루어지는 입력단이 결합되는 입력단공진기; 신호의 출력이 이루어지는 출력단이 결합되는 출력단공진기; 및 상기 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합되는적어도 하나 이상의 중간공진기;를 포함하여 이루어짐과 동시에 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 서로 결합시켜서 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 중간공진기는 적어도 두 개 이상으로 구성되며, 상기 중간공진기의 구성개수가 짝수일 경우에 상기 입력단공진기와 출력단공진기가 서로 반대 방향으로 결합하고, 상기 중간공진기의 구성개수가 홀수일 경우에 상기 입력단공진기와 출력단공진기가 동일한 방향으로 결합하여 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 네가티브 결합이 이루어진다. 또한, 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 인덕터 커플링 홈을 형성시키는 것도 바람직하다.

한편, 상기 공진기들 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 다르게 설계된 것이 바람직하다. 또한, 상기 중간공진기 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 비교하여 결합 방향이 반대인 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 공진기간의 커플링을 위해 상기 공진기간 접합면에 아이리스(IRIS)를 형성시키거나, 상기 공진기들 사이의 결합을 위해, 상기 공진기들 각각에 커플링전극을 일면 또는 타면에 선택적으로 패터닝하고, 상기 패터닝된 부분을 제외한 영역을 공통전극으로 도포하여 일체형으로 형성시키기도 한다. 이 때, 상기 공진기들이 일체형으로 형성될 경우에는,

입력단공진기의 상면 또는 저면에서 선택된 어느 일면에 입력단전극 및 제1 커플링전극을 형성시키고, 상기 제1 커플링전극과 결합함과 동시에 인접하는 커플링전극과 결합하여 연속적인 커플링이 이루어지도록 다수개로 이루어진 각각의 공진기영역에 패터닝된 커플링전극들을 연속적으로 배열하고, 상기 연속적으로 배열된 커플링전극에서 어느 하나의 커플링전극과 결합될 수 있도록 출력단공진기의 상면 및 저면에 선택적으로 제2 커플링전극 및 출력단전극을 형성시키며, 측면은 공통전극으로 도포시켜서 일체형으로 이루어진 것이 바람직하다.

이 때, 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합에 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 다른 공진기 간에 형성된 커플링전극과의 관계에서 상기 입력단공진기와 출력단공진기에 각각 형성된 커플링전극 간의 거리를 멀게하거나 상호 대향 면적을 감소시킨다.

또한, 상기 중간공진기의 커플링전극이 상기 입력단공진기 및 출력단공진기에 형성된 커플링전극과 커플링을 조절할 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 포함한 측면에서부터 테이퍼지게 형성시키거나 반원형으로 형성시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 공진기는 연속적으로 2개의 열블록 또는 2개의 횡블록으로 배열되는 4개의 공진기를 포함하는데, 상기 4개의 공진기가 입력단공진기인 제1 공진기, 제2 공진기, 제3 공진기 및 출력단공진기인 제4 공진기로 이루어질 경우에, 상기 제1 공진기는 제2 공진기와 결합하고, 제2 공진기는 제3 공진기와 결합하고, 제3 공진기는 제4 공진기와 결합하고, 제4 공진기는 제1 공진기와 결합하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 듀플렉서 유전체필터는, 소자와의 입출력을 수행하는 안테나단과 결합하는 송신측 입력단공진기; 상기 송신측 입력단공진기에 결합됨과 동시에 소자로의 결합을 수행하는 송신단과 결합되는 송신측 출력단공진기; 상기 송신측 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합하는 적어도 하나 이상의 송신측 중간공진기;로 이루어지며 상기 송신측 입력단공진기와 송신측 출력단공진기가 서로 결합되어 있는 제1 유전체필터: 및 상기 안테나단과 결합하는 수신측 출력단공진기; 상기 수신측 출력단공진기에 결합됨과 동시에 수신단과 결합하는 수신측 입력단공진기; 상기 수신측 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합하는 적어도 하나 이상의 수신측 중간공진기;로 이루어지며 상기 수신측 입력단공진기와 수신측 출력단공진기가 서로 결합되어 있는 제2 유전체필터:를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 송수신측 중간공진기는 적어도 두 개 이상으로 구성되며, 상기 중간공진기의 구성개수가 짝수일 경우에 상기 송수신측 입력단공진기와 출력단공진기가 서로 반대 방향으로 결합하고, 상기 중간공진기의 구성개수가 홀수일 경우에 상기 입력단공진기와 출력단공진기가 동일한 방향으로 결합하여 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 네가티브 결합이 이루어진다. 또한, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 송수신측 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 인덕터 커플링 홈을 형성시켜서 이루어진 것이 바람직하다.

한편, 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 공진기들 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 다르게 설계된 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 중간공진기 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 비교하여 결합 방향이 반대인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 공진기들 사이의 결합을 위해, 상기 공진기들 각각에 커플링전극을 일면 또는 타면에 선택적으로 패터닝하고, 상기 패터닝된 부분을 제외한 영역을 공통전극으로 도포하여 일체형으로 형성시키는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 공진기들이 일체형으로 형성될 경우에는,

송신단전극과 결합하는 송신측 입력단공진기의 상면 및 저면에 선택적으로 제1 커플링전극을 형성시키고, 상기 제1 커플링전극과 결합하는 적어도 하나 이상의 중간공진기의 일면에 제2 커플링전극을 형성시키고, 상기 제2 커플링전극 및 제1 커플링전극과 동시에 결합할 수 있도록 송신측 출력단공진기의 일면에 제3 커플링전극을 형성시키며, 상기 제1 커플링전극 및 제3 커플링전극을 서로 결합시킨 송신측 유전체필터를 일체형으로 형성시키고; 수신단전극과 결합하는 수신측 출력단공진기의 상면 및 저면에 선택적으로 제4 커플링전극을 형성시키고, 상기 제4 커플링전극과 결합하는 적어도 하나 이상의 중간공진기의 일면에 제5 커플링전극을 형성시키고, 상기 제5 커플링전극 및 제4 커플링전극과 동시에 결합할 수 있도록 수신측 입력단공진기의 일면에 제6 커플링전극을 형성시키며, 상기 제4 커플링전극 및 제6 커플링전극을 서로 결합시킨 수신측 유전체필터를 일체형으로 형성시키고; 상기 송신측 유전체필터와 수신측 유전체필터를 결합시켜 그 접합면상의 일면에 제3 커플링전극 및 제6 커플링전극과 결합이 이루어지는 안테나전극을 형성시키고,그 접합면상의 타면에 상기 송신측 유전체필터와 수신측 유전체필터의 결합을 방지하는 공통전극을 형성시키고; 측면은 공통전극으로 도포시켜서 일체형으로 이루어진 것이 바람직하다. 이 때, 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 다른 공진기에 형성된 커플링전극과의 관계에서 상기 입력단공진기와 출력단공진기에 각각 형성된 커플링전극의 거리를 멀게하거나 상호 접촉 면적을 감소시킨다. 또한, 상기 송신측 유전체필터 및 수신측 유전체필터에 구성된 중간공진기의 커플링전극이 상기 입력단공진기 및 출력단공진기에 형성된 커플링전극과 커플링을 조절할 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 포함한 측면에서부터 테이퍼지게 형성시키거나 반원형으로 형성시킨다.

그리고, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 공진기는 연속적으로 2개의 열블록 및 2개의 횡블록으로 배열되는 4개의 공진기를 포함하는데, 상기 4개의 공진기가 입력단공진기인 제1 공진기, 제2 공진기, 제3 공진기 및 출력단공진기인 제4 공진기로 이루어질 경우에, 상기 제1 공진기는 제2 공진기와 결합하고, 제2 공진기는 제3 공진기와 결합하고, 제3 공진기는 제4 공진기와 결합하고, 제4 공진기는 제1 공진기와 결합하도록 이루어진 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

먼저, 본 발명의 도면 설명에 있어서, 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 참조번호를 부여하고, 동일한 개념이 중복 및 반복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 일립틱 함수 필터의 개념을 설명하기 위한 4-폴 필터의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 4개로 이루어진 공진기(#1, #2, #3, #4)일 경우에, 일립틱 함수 필터의 이론에 따라 한층 진보된 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터를 설계하고자 한다면, 상기 4-폴 필터의 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4) 사이에 네가티브 커플링, -k(1,4)을 이루여야 한다. 이 일립틱 함수 필터가 삽입손실을 향상, 즉 낮추면서 트랜지션 밴드에서 높은 비율의 예리한 커트오프 응답을 나타낸다는 것은 이미 이론과 실험으로 잘 증명되고 알려져 있다.

도 3a 및 도 3b는 공진기간의 포지티브 커플링 또는 네가티브 커플링을 이루기 위한 공진기간의 결합방법 및 이에 따른 자기장 상태도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 두 개의 공진기(#1, #2)가 같은 방향으로 결합된 경우에는 아이리스(IRIS)를 통해 두 공진기(#1, #2) 사이에서 포지티브 커플링, k(1, 2)이 이루어지고, 두 개의 공진기(#1', #2')가 서로 다른 방향으로 결합된 경우에는 아이리스(IRIS)를 통해 두 공진기(#1', #2') 사이에서 네가티브 커플링, -k(1', 2')이 이루어지게 된다.

이와 같이, 유전체필터에서 일립틱 함수 이론을 응용하여 일립틱 함수 필터를 만들려면, 우선 입력단공진기와 출력단공진기가 서로 결합할 수 있도록 공진기들이 배열되어야 하고, 또한 이들을 결합하는 적당한 결합 방법을 찾아야 한다. 게다가 또 다른 요구조건으로는 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 일립틱 커플링은 네가티브 커플링이여야 한다는 것이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 의한 4-폴 필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 4a는 4-폴 필터의 사시도, 도 4b는 4-폴 필터의 평면도, 도 4c는 4-폴 필터의 저면도를 각각 나타내고 있다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 제1 실시예에서는 4개의 동축형공진기(#1, #2, #3, #4)로 구성하여 그들 각각을 서로 접합시키고 있다. 이 때, 본 발명의 특징으로서 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)가 서로 결합되어 있으며, 상기 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4) 사이의 결합은 약한 결합을 하고 있다. 즉, 도 3에서 설명한 일립틱 네가티브 결합을 하고 있는 것이다. 이 일립틱 네가티브 결합을 이루기 위해서는 본 실시예에서와 같이 짝수개의 공진기로 이루어진 경우에는 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)를 서로 반대 방향으로 결합시켜야 한다.

여기서, 상기한 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#4)의 입출력 관계에 있어서, 입력단공진기(#1)에서 출력단공진기(#4)의 기능을 수행할 수 있음은 주지의 사실이며, 이에 따라 출력단공진기(#4)는 입력단공진기(#1)의 기능을 수행하게 된다.

이와 같이 구성된 4-폴 필터에 의하면, 적어도 하나의 공진기(#4)의 결합 방향이 반대로 결합됨에 따라 제2 고조파를 포함하는 고차모드 고조파를 억제할 뿐만 아니라 본 발명이 이루고자 하는 일립틱 함수 필터 이론에 의한 네가티브 일립팁 커플링, -k(1,4)을 이룰 수 있다.

도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 의해 확장된 8-폴 필터를 나타낸 도면이다. 상기 제1 실시예에서는 정방형 형태의 4-폴 필터에 대해 제시하고 있으나, 도 4d에 도시된 바와 같이, 확장된 8-폴 필터는 2개의 공진기가 결합하여 형성된 종블록을다수개 횡방향으로 나열하여 N-폴 필터를 구성할 수 있고, 2개의 공진기가 결합하여 형성된 횡블록을 다수개 종방향으로 나열하여 N-폴 필터를 구성할 수도 있다. 즉, 상기 종블록은 각 공진기에 형성된 공진기홀의 동축방향과 직각방향으로 각 공진기의 측면으로 결합된다. 이 때, 종블록과 횡블록은 관찰위치에 따른 구분이므로 본 실시예에서는 종블록에 대해서만 설명하기로 한다. 8개의 공진기(#1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8)로 구성된 필터에서, 예를 들어, 참조부호 #1이 입력단공진기로서 동작한다면, 일례로 #1에서 #2로, #2 →#3 →#4 →#5 →#6 →#7 →#8 순으로 커플링이 이루어질 수 있다. 이와 같이 상기 #8은 출력단공진기로서 동작하게 된다.

물론, 상기 입력단공진기와 출력단공진기의 역할은 임의로 결정되는데, 즉, 본 필터를 6-폴 필터(#1, #2, #3, #4, #5, #6)로 형성시켜 참조부호 #1이 입력단공진기로서 동작한다면, 일례로 #1에서 #2로, #2 →#3 →#4 →#5 →#6 순으로 커플링이 이루어질 수 있다. 즉, #6이 출력단공진기로서 동작하게 된다. 또한, 본 필터를 4-폴 필터(#1, #2, #3, #4)로 형성시켜 참조부호 #1이 입력단공진기로서 동작한다면, 일례로 #1에서 #2로, #2 →#3 →#4 순으로 커플링이 이루어질 수 있다. 즉, #4가 출력단공진기로서 동작하게 된다. 상기한 4-폴 필터의 경우에는 입력단공진기와 출력단공진기가 직접 인접하게 되므로 이에 약한 결합을 이루고자 할 경우에는 상기 입력단공진기와 출력단공진기에서 다른 공진기 간의 결합보다 약한 결합을 시킬 수 있는 일립틱 함수 필터를 구성할 수 있게 된다. 그러나, 상기한 커플링과정이 이루어지는 6-폴 필터, 8-폴 필터, 그 이상의 N-폴 필터의 경우에는 입력단공진기와 출력단공진기에서 약한 결합을 위해서는 적어도 두 개의 약한 결합이 이루어져야만 일립틱 함수 필터 구성이 가능하게 된다. 그러므로 본 실시예에서는 입력단공진기와 출력단공진기 사이에서 약한 결합을 이루고 소형화 등을 고려하여 주로 4-폴 필터와 후술하는 3-폴 필터 위주로 설명하게 될 것이다. 또한, 4-폴 필터의 커플링과정에서 알 수 있듯이, 일립틱 함수 필터의 이론이 적용되면서 #1에서 #2로, #2 →#3 →#4 순으로 커플링이 이루어지는 경우가 이상적이라면, 6-폴 필터, 8-폴 필터, 그 이상의 N-폴 필터의 경우에 참조부호 #1이 입력단공진기로서 동작한다면, #1에서 #4로, #4 →#5 →#8 →#7 →#6 →#3 →#2 순으로 커플링이 이루어져 #2가 출력단공진기 역할을 수행하는 것이 바람직할 것이다. 이에 따라 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#2)가 직접 결합하는 결과로 이어질 수 있다. 이는 유전체필터 뿐만 아니라 듀플렉서 유전체필터에도 동일하게 적용된다. 또한, 본 실시예에서는 분리된 유전체필터를 예로 들었으나 기본 개념은 일체형에도 동일하게 적용된다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제1 실시예에 대한 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 4-폴 필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 4-폴 필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 제1 실시예에 대한 본 적용례에서는 3개의 동축형공진기(#1, #3, #4)와 1개의 요각형공진기(#2)로 구성하여 그들 각각을 서로 접합시키고 있다. 이 때, 본 발명의 특징으로서 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)가 서로 결합되어 있으며, 상기 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4) 사이의 결합은 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합을하고 있다. 또한, 짝수개의 공진기로 이루어져 있으므로 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)를 서로 반대 방향으로 결합시키고 있다. 이하, 도 4에서 제시한 필터와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 4-폴 필터에 의하면, 적어도 하나의 공진기의 결합 방향이 반대로 결합됨에 따라 제2 고조파를 포함하는 고차모드 고조파를 억제할 뿐만 아니라 본 발명이 이루고자 하는 일립틱 함수 필터 이론에 의한 네가티브 일립팁 커플링, -k(1,4)을 이룰 수 있으며, 다르게 설계된 공진기를 필터에 포함시킴으로써 스푸리어스 주파수특성을 향상시킬 수 있다.

상기 도 4와 도 5에서 설명한 바와 같이, 4개의 공진기, 즉 짝수개의 공진기로 구성된 유전체필터의 경우에는 상기한 바와 같이 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)가 서로 반대 방향으로 결합되어야 한다. 또한, 이들 각각의 공진기가 커플링이 이루어지기 위해서는 공진기가 접하는 접합면에 틈(aperture)을 형성시킨 아이리스(IRIS) 커플링을 응용하여 상호 커플링을 형성시켜야 한다. 특히, 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4) 사이에서 약한 결합이 이루어지기 위해 이들 접합면에 형성된 틈은 다른 공진기와의 접합면에 형성된 틈보다 작게 형성시켜야 이를 성취할 수 있다.

한편, 도면으로 도시는 되지 않았으나, 4-폴 필터는 그 구성상 이미 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)의 결합 방향이 이미 반대로 되어 있으므로 굳이 상기 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#4)를 제외한 공진기에서 결합 방향을 바꿀 필요는 없으나, 필요에 따라 변형된 필터에 적용될 수 있으므로 상기입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#4)를 제외한 공진기의 결합 방향을 임의로 바꿀 수 있다.

도 6은 도 4에서 제시한 4-폴 필터의 주파수특성을 나타낸 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 패스밴드 양쪽의 트랜지션 밴드에서 높은 비율로 커트오프 감소가 뚜렷이 나타나 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 의한 일체형 4-폴 필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 4-폴 필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다.

이하에서 설명되는 일체형 유전체필터는, 설명의 편의상 서로 구분된 공진기 각각이 결합되어 일체형 유전체필터를 형성하고 있다는 가정에서 설명이 이루어진다.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 상기한 도 4 및 도 5에서 제시한 4-폴 필터와 다른점은 4개의 공진기(#1, #2, #3, #4)가 접합되어 일체형으로 형성되어 있다는 것이다. 구체적으로 4개의 동축형공진기(#1, #2, #3, #4)로 이루어져 있다. 이 일체형 4-폴 필터는, 그 측면이 공통전극(GE)으로 도포되어 있으며, 상기 각각의 동축형공진기들이 서로 결합할 수 있도록 상면 및 저면에 선택적으로 커플링전극(CE) 및 공통전극(GE)이 도포되어 있다. 구체적으로 일체형 4-폴 필터의 상면은, 입력단공진기(#1) 영역에 입력단전극(IE) 및 커플링전극(CE)이 형성되어 있으며, 이를 제외한 영역은 공통전극(GE)으로 도포되어 있다. 한편, 그 저면은 각 공진기간의 커플링을 위한 커플링전극(CE)을 각 공진기 영역에 형성시키고 있으며,출력단공진기(#4) 영역에 출력단전극(OE)이 패터닝되어 있다. 이에 따라 입력단공진기(#1)에 형성된 커플링전극(CE)과 출력단공진기(#4)에 형성된 커플링전극(CE)이 서로 반대 면상에 위치하게 된다.

이와 같이 일체형 유전체필터의 구조에 의해 각 공진기간의 결합은 커플링전극(CE)을 통해 이루어지게 된다. 또한, 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4) 사이에 약한 결합, 즉 일립틱 네가티브 결합은 두 공진기 사이의 커플링전극 사이의 거리를 조정하거나 마주보는 면적을 조정함으로써 얻을 수 있다.

이 때, 입력단전극(IE) 및 출력단전극(OE)은 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#4)에 형성된 커플링전극(CE)과 각각 별도로 독립되어 인쇄되어 있다. 여기서, 상기 입력단전극(IE) 및 출력단전극(OE)이 요각형공진기에 형성될 경우에 상기 요각형공진기에 형성된 커플링전극과 일체형을 형성되는 것이 바람직하고, 상기한 바와 같이 입력단공진기에 형성된 커플링전극에만 커플링이 이루어질 수도 있고, 입력단공진기와 스톱밴드공진기에 동시에 커플링이 이루어질 수 있게 이들 사이에 형성되기도 하며, 커플링전극과의 결합세기를 조정하기 위해 일자형, 장부촉 끼움형 등의 모양으로 변형될 수 있다. 상기 입력단전극과 출력단전극의 변형은 이하 진행되는 실시예들에 모두 적용될 수 있으며, 듀플렉서 유전체필터에도 동일하게 적용된다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2 실시예에 대한 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 일체형 4-폴 필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 8a, 도 8b 및 도 8c는 4-폴 필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다.도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상기 제2 실시예에 대한 본 적용례에서는 3개의 동축형공진기(#2, #3, #4)와 1개의 요각형공진기(#1)가 서로 접합되어 일체형으로 형성되어 있다. 이의 구체적인 형태는 도 7에서 설명한 형태가 적용되므로 중복되는 설명은 생략한다.

한편, 입력단공진기(#1) 영역에 형성된 입력단전극(CㆍIE)과 커플링전극(CㆍIE)이 일체로 형성되어 있다.

한편, 도 7과 도 8에서 도시되지는 않았으나, 4-폴 필터는 그 구성상 이미 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#4)의 결합 방향이 이미 반대로 되어 있으므로 굳이 상기 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#4)를 제외한 공진기에서 결합 방향을 바꿀 필요는 없으나, 필요에 따라 변형된 필터에 적용될 수 있도록 상기 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#4)를 제외한 공진기의 결합 방향을 임의로 바꿀 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에서 제시한 유전체필터는 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 약한 결합을 위해 아이리스 홈의 크기로 조절하고 있으나, 본 제2 실시예에서는 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 약한 결합을 위해 인덕티브 커플링 홈(Inductive Coupling Groove ; 이하, ICG라 함)을 이용하여 얻을 수 있는데 이는 도 9 및 도 10에 잘 도시되어 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 7에서 제시한 일체형 4-폴 필터에 인덕티브 커플링 홈을 적용시키고 있는 상태를 나타낸 도면이고, 도 10a 및 도 10b는 도 8에서 제시한 일체형 4-폴 필터에 인덕티브 커플링 홈을 적용시키고 있는 상태를 나타낸 도면이다. 도 9a 및 도 9b와 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 인덕티브 커플링 홈(ICG)은 작은 홈으로서, 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#2) 사이에 위치하게 되는데, 이 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#2)에 의해 형성된 접합면 상의 어느 위치에도 형성시킬 수 있으므로 편리하게 적용시킬 수 있다.

여기서, 도 7과 도 8의 주파수특성은 도 4와 도 5의 주파수특성에 준한다.

한편, 상기 도 4 내지 도 8에서 제시한 필터에 의한 주파수특성에 있어서, 때로는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 어느 한쪽에서만 예리한 커트오프 감소비를 갖는 필터를 필요로 하는 경우가 발생할 수 있다. 이는 다음에서 설명하는 3-폴 필터를 통해 이룰 수 있다.

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 제3 실시예에 의한 3-폴 필터 및 전자기장방향을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 12a, 도 12b 및 도 12c는 3-폴 필터의 사시도, 정면도 및 3-폴 필터의 전자기장 방향을 나타낸 개념도이다. 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 본 제3 실시예에서는 3개의 동축형공진기(#1, #2, #3)로 구성하여 그들 각각을 서로 접합시키고 있다. 이 때, 본 발명의 특징으로서 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#3)가 서로 결합되어 있으며, 상기 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#3) 사이의 결합은 다른 공진기간의 아이리스보다 작은 아이리스를 이용하여 약한 결합을 하고 있다. 또한, 도 12c에 도시된 바와 같이 일립틱 네가티브 결합을 하고 있는 것이다. 이 일립틱 네가티브 결합을 이루기 위해서는 본 실시예에서와 같이 홀수개의 공진기로 이루어진 경우에는 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#3)를 서로 같은 방향으로 결합시켜야 한다.

이와 같이 구성된 3-폴 필터에 의하면, 본 발명이 이루고자 하는 일립틱 함수 필터 이론에 의한 네가티브 일립팁 커플링, -k(1,3)을 이룰 수 있다.

이 때, 상기 3-폴 필터는 각각의 동축형공진기 사이의 결합은 아이리스 결합을 이용하고 있다.

도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제3 실시예에 대한 적용례로서, 결합방향을 물리적으로 변화시킨 공진기를 포함하는 3-폴 필터를 나타낸 도면이다. 도 13a, 도 13b 및 도 13c는 3-폴 필터의 사시도, 정면도 및 3-폴 필터의 전자기장 방향을 나타낸 개념도이다. 도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 본 적용례의 3-폴 필터는 3개의 동축형공진기(#1, #2, #3)로 이루어져 있고, 각각의 동축형공진기 간의 결합은 아이리스(IRIS) 결합을 이용하고 있다. 이 때, 도 12에서 제시한 3-폴 필터와 다른점은 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#3)에 결합하는 공진기의(#2) 결합 방향이 거꾸로 되어 있다는 것이다. 이에 따라 아웃밴드 특성인 스푸리어스 주파수특성이 좋아짐을 짐작할 수 있다.

도 12 및 도 13에서 제시한 3-폴 필터에서는 동축형공진기만을 이용하고 있으나, 요각형공진기로 3-폴 필터를 구성할 수 있으며, 3-폴 필터를 구성하는 적어도 하나의 공진기가 다르게 설계되어질 수도 있다.

여기서, 상기한 3-폴 필터는 필터를 구성하는 공진기 수가 홀수일 경우에 나타나는 편리함을 이용한 것이다. 즉, 홀수의 공진기들로 이루어진 3-폴 필터는 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 네가티브 일립틱 커플링, -k(1, 3)를 얻기 위해, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 입력단공진기와 출력단공진기가 동일한방향으로 결합되어 있어야 한다. 즉, 상기한 4-폴 필터와 같이 입력단공진기와 출력단공진기의 방향을 거꾸로 할 필요가 없다는 것이다. 이와 같이, 입력단공진기와 출력단공진기의 전장과 자장의 방향이 홀수의 공진기로 구성된 필터에서는 공진기의 방향을 바꾸지 않아도 네가티브 일립틱 커플링을 형성시킬 수 있다. 도 12c 및 도 13c에 짐작할 수 있듯이, 입력단공진기 및 출력단공진기에서 어느 하나의 공진기의 방향을 바꿀 경우에는 네가티브 일립틱 커플링을 파손하는 결과를 가져 온다.

도 14 내지 도 17은 도 12 및 도 13에서 제시한 3-폴 필터의 주파수특성을 각각 나타낸 그래프이다. 도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 패스밴드의 한쪽의 트랜지션 밴드에서 높은 커트오프 상쇄비를 확실하게 나타내고 있을 뿐만 아니라 공진기의 결합 방향을 바꿈으로써 스푸리어스 주파수특성이 향상됨을 알 수 있다.

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 제4 실시예에 의한 일체형 3-폴 필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 18a 및 도 18b는 3-폴 필터의 사시도 및 평면도를 각각 나타내고 있다. 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 상기한 도 12 및 도 13에서 제시한 3-폴 필터와 다른점은 3개의 공진기(#1, #2, #3)가 접합되어 일체형으로 형성되어 있다는 것이다. 구체적으로 3개의 동축형공진기(#1, #2, #3)로 이루어져 있다. 이 일체형 3-폴 필터는, 그 측면이 공통전극(GE)으로 도포되어 있으며, 상기 각각의 동축형공진기들이 서로 결합할 수 있도록 그 상면에 커플링전극(CE)이 패터닝되어 있다. 또한, 입력단공진기(#1) 영역에 입력단전극(IE)이 형성되어 있으며, 출력단공진기(#3) 영역에 출력단전극(OE)이 형성되어 있다. 한편, 저면은 공통전극으로도포되어 있다. 이와 같이, 일체형 3-폴 필터는 입력단공진기(#1)에 형성된 커플링전극(CE), 출력단공진기(#3)에 형성된 커플링전극(CE), 이들과 결합하는 공진기(#2)의 커플링전극(CE)이 서로 같은 상면에 위치하게 된다. 이와 같이 일체형 유전체필터의 구조에 의해 각 공진기간의 결합은 커플링전극(CE)을 통해 이루어지게 된다.

또한, 입력단공진기(#1)와 출력단공진기(#3) 사이에 약한 결합, 즉 일립틱 네가티브 결합은 두 공진기 사이의 커플링전극 사이의 거리를 조정하거나 마주보는 면적을 조정함으로써 얻을 수 있다.

이 때, 입력단전극(IE) 및 출력단전극(OE)은 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#3)에 형성된 커플링전극(CE)과 각각 별도로 독립되어 인쇄되어 있다.

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 제4 실시예에 대한 제1 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 일체형 3-폴 필터를 나타낸 도면이다. 본 제1 적용례에 의한 일체형 3-폴 필터는 입출력단공진기(#1, #3)가 요각형공진기와, 이들과 결합하는 동축형공진기(#2)로 이루어져 있다. 또한, 입력단전극(CㆍIE) 및 출력단전극(CㆍOE)이 입출력단공진기(#1, #3)에 형성된 커플링전극(CㆍIE, CㆍOE)과 각각 일체로 형성되어 있다.

도 20 내지 도 22는 본 발명의 제4 실시예에 대한 제2 적용례로서, 변형된 공진기를 포함하는 일체형 3-폴 필터를 나타낸 평면도이다. 도 20 내지 도 22를 참조하면, 본 제2 적용례의 특징으로는 입출력단공진기(#1, #3)에 결합되는 공진기(#2)의 형상이 입출력단공진기(#1, #3)와의 결합면에서부터 테이퍼지게 형성되어 있다는 것이다. 이는 입력단공진기(#1) 및 출력단공진기(#3)에 형성된 커플링전극(CE)과의 결합을 쉽게 하기 위함이다. 또한, 필터의 파우더 성형을 쉽게 할 수 있다. 본 실시예에서는 테이퍼진 경우에 대해 설명하고 있으나, 반원형태로 제작하여 제조공정을 더욱 용이하게 할 수도 있다.

여기에, 상기한 과정에서 유추할 수 있듯이, 그 구성에 있어 동축형공진기와 요각형공진기를 조합하여 일체형 3-폴 필터를 형성시킬 수 있으며, 요각형공진기의 경우에는 커플링전극이 입력단전극 또는 출력단전극과 결합될 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 약한 결합을 위해 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 인덕티브 커플링 홈을 형성시킬 수도 있다.

이하, 듀플렉서 유전체필터에 대해 설명한다. 이 듀플렉서 유전체필터의 설명에 있어서 상기 제1 실시예에서 제시한 유전체필터를 응용하여 각각의 공진기가 접합된 형태에서부터 설명하여야 하지만, 가장 바람직하고 그 제작의 용이성 등을 고려하여 일체형 듀플렉서 유전체필터에 대해서만 설명하기로 한다. 물론, 상기 제1 실시예에서 사용된 유전체필터가 듀플렉서 필터에 응용될 수 있음은 주지의 사실이다.

도 23a 내지 도 23c는 본 발명의 제5 실시예로서, 도 7 및 도 8에서 제시한 4-폴 필터를 응용한 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 23a, 도 23b 및 도 23c는 일체형 듀플렉서 유전체필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다. 도 23a 내지 도 23c를 참조하면, 본 제5 실시예에서제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터는 상기 제2 실시예에서 제시한 4-폴 필터 두 개를 일체형으로 결합시킨 형태로 되어 있다. 이 때, 상기 4-폴 필터 두 개가 결합됨에 따라 결합되는 접합면에는 입출력공진기(#1, #1')가 선택적으로 접합되게 되는데, 이 때 선택적으로 접합되는 공진기에 형성된 커플링전극(CE)들 사이에 안테나전극(AE)을 상면에 형성시키고 있다. 또한, 그 저면에는 각 공진기 사이의 커플링을 위한 커플링전극(CE)이 각각의 공진기에 형성되어 있으며, 송신단(Tx)에 연결되는 4-폴 필터(#1, #2, #3, #4)와 수신단(Rx)에 연결되는 4-폴 필터(#1', #2', #3', #4') 사이에 양쪽 필터의 결합을 방지하기 위해 공통전극(GE)을 형성시키고 있다. 그리고, 상면의 일부, 즉 커플링전극(CE)과 안테나전극(AE)을 제외한 영역과 측면은 공통전극(GE)으로 도포되어 있다.

도 24a 내지 도 24c는 본 발명의 제5 실시예에 대한 제1 적용례로서, 일부분이 물리적으로 격리된 일체형 듀플렉서 필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 24a, 도 24b 및 도 24c는 일체형 듀플렉서 유전체필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다. 도 24a 내지 도 24c를 참조하면, 본 제1 적용례에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터와 상기 도 23에서 제시한 필터와 다른점은 송신단(Tx)이 연결된 4-폴 필터와 수신단(Rx)이 연결된 4-폴 필터의 접합면에서 안테나전극(AE)이 형성된 영역을 제외한 영역에 격리틈(Isolation Gap ; IG)을 형성시키고 있다는 것이다. 이는 상기한 도 23의 저면에 형성된 공통전극에 의한 분리에 비교하여 물리적으로 분리가 이루어지고 있음을 알 수 있다.

도 25a 내지 도 25c는 본 발명의 제5 실시예에 대한 제2 적용례로서, 다르게설계된 공진기를 갖는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 25a, 도 25b 및 도 25c는 일체형 듀플렉서 유전체필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다. 도 25a 내지 도 25c를 참조하면, 본 제2 적용례에서 제시한 일체형 듀플렉서 필터는 송신단(Tx) 및 수신단(Rx)에 연결되는 4-폴 필터 각각에 서로 다르게 설계된 공진기(#1, #1')를 포함시키고 있다. 즉, 각각의 4-폴 필터는 3개의 동축형공진기((#2, #3, #4), (#2', #3', #4'))와 1개의 요각형공진기(#1, #1')로 이루어져 있다. 또한, 본 제2 적용례에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터가 제1 적용례에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터와 다른점은 요각형공진기가 양측 필터의 접합면에 위치함에 따라 안테나전극(CㆍAE)이 요각형공진기에 형성된 커플링전극(CㆍAE)과 일체형으로 형성되어 있다는 것이다.

도 26a 내지 도 26c는 본 발명의 제5 실시예에 대한 제3 적용례로서, 제2 적용례에서 일부분이 물리적으로 격리된 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 26a, 도 26b 및 도 26c는 일체형 듀플렉서 유전체필터의 사시도, 평면도 및 저면도를 각각 나타내고 있다. 도 26a 내지 도 26c를 참조하면, 본 제3 적용례에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터가 상기 도 25에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터와 다른점은 송신단(Tx)이 연결된 4-폴 필터와 수신단(Rx)이 연결된 4-폴 필터의 접합면에서 안테나전극(AE)이 형성된 영역을 제외한 영역에 격리틈(IG)을 형성시키고 있다는 것이다. 이는 상기한 도 25의 공통전극에 의한 분리에 비교하여 물리적으로 분리가 이루어지고 있음을 알 수 있다.

이미 설명한 바와 같이 한쪽의 스톱밴드에서만 예리한 커트오프 감소비가 요구될 때에는 다음과 같은 일체형 듀플렉서 유전체필터를 구성할 수 있다.

도 27a 및 도 27b는 본 발명의 제6 실시예로서, 도 18에서 제시한 3-폴 필터를 응용한 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 도 27a 및 도 27b를 참조하면, 본 실시예에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터는, 상기 제4 실시예에서 제시한 3-폴 필터 두 개를 일체형으로 결합시킨 형태로 되어 있다. 이 때, 상기 3-폴 필터 두 개가 결합됨에 따라 결합되는 접합면에는 입출력공진기(#1, #1')가 선택적으로 접합되게 되는데, 이 때 선택적으로 접합되는 공진기에 형성된 인접한 커플링전극(CE) 사이에 안테나전극(AE)을 형성시키고 있다. 상기 3-폴 필터의 특성상 그 상면에 커플링전극(CE)이 형성되게 되며, 이에 따라 그 저면 및 측면은 공통전극(GE)으로 도포되게 된다.

도 28a 및 도 28b는 본 발명의 제6 실시예에 대한 제1 적용례로서, 다르게 설계된 공진기를 포함하는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 도 28a 및 도 28b를 참조하면, 본 제1 적용례가 상기 도 27에서 제시한 일체형 듀플렉서 유전체필터와 다른점은 송신단(Tx) 및 수신단(Rx)에 연결되는 3-폴 필터 각각에 선택적으로 서로 다르게 설계된 필터를 포함시키고 있다는 것이다. 즉, 각각의 3-폴 필터는 2개의 동축형공진기와 1개의 요각형공진기로 이루어져 있다. 또한, 요각형공진기가 송수신단공진기로서 동작할 경우에는 송수신단전극(CㆍTE)이 요각형공진기에 형성된 커플링전극(CㆍTE)과 일체형으로 형성되어 있다는 것이다.

도 29 및 도 30은 본 발명의 제6 실시예의 제2 적용례로서, 다르게 설계된 공진기가 서로 다르게 조합된 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 도29 및 도 30을 참조하면, 동축형공진기와 요각형공진기가 조합되는 경우가 송신단(Tx) 및 수신단(Rx)에 연결되는 3-폴 필터 각각에서 모든 공진기에 적용될 수 있음을 보여주고 있다. 또한, 송수신단전극이 요각형공진기에 형성된 커플링전극과 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있음을 나타내고 있다.

도 31a 및 도 31b는 본 발명의 제6 실시예에 대한 제3 적용례로서, 변형된 공진기를 포함하는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이, 본 제3 적용례는 상기한 제4 실시예의 제2 적용례에서 제시한 3-폴 필터 두 개를 일체형으로 결합시킨 형태로 되어 있다.

도 32 내지 도 34는 제6 실시예의 제3 적용례에 대해 다르게 설계된 공진기를 서로 다르게 조합함과 동시에 송수신단전극 및 커플링전극이 변형된 경우를 나타낸 도면이다. 이하, 제6 실시예에 대한 제1 적용례, 제2 적용례 및 제3 적용례가 모두 적용되므로 도 32 내지 도 34의 도면설명은 생략한다.

도 35a 내지 도 35e는 서로 다르게 설계된 공진기의 조합과 송수신단전극 및 커플링전극의 변형된 경우에 대해 설명하기 위해 홀수로 이루어질 수 있는 일체형 듀플렉서 유전체필터를 나타낸 도면이다. 도 35a 내지 도 35e에 도시된 바와 같이, 제6 실시예 및 적용례들에서 제시한 필터를 응용하여 다수의 홀수개 공진기로 구성된 듀플렉서 필터를 구성할 수 있음을 주지시키고 있다. 이는 제6 실시예에서 설명한 모든 경우가 적용되므로 중복설명은 피한다. 단, 이와 같은 듀플렉서 유전체필터에 횡 또는 열의 형태의 블록으로 다수개의 공진기가 첨가될 수 있음을 암시하고 있다. 또한, 이는 유전체필터에도 동일하게 적용된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터는, 공진기의 조합에 의해 고차모드 고조파를 제거하고, 스푸리어스 주파수특성을 향상시킬 수 있으며, 패스밴드 필터에서 양쪽 트랜지션 밴드 모두에서 예리한 커트오프 주파수특성을 얻을 수 있으며, 선택적으로 어느 한쪽에서만 더욱 예리한 커트오프 주파수특성을 얻을 있을 뿐만 아니라 일립틱 함수 필터의 이론에 적합한 필터를 제조할 수 있다. 또한, 길게 일렬로 나열시켜 결합하던 필터를 지양하여 유전체필터 및 듀플렉서 유전체필터를 더욱 소형화시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims

신호의 입력이 이루어지는 입력단이 결합되는 입력단공진기;

신호의 출력이 이루어지는 출력단이 결합되는 출력단공진기; 및

상기 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합되는 적어도 하나 이상의 중간공진기;

를 포함하여 이루어짐과 동시에 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 서로 결합시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항에 있어서, 상기 중간공진기는 적어도 두 개 이상으로 구성되며, 상기 중간공진기의 구성개수가 짝수일 경우에 상기 입력단공진기와 출력단공진기가 서로 반대 방향으로 결합하고, 상기 중간공진기의 구성개수가 홀수일 경우에 상기 입력단공진기와 출력단공진기가 동일한 방향으로 결합하여 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 네가티브 결합을 이루는 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항에 있어서, 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 인덕터 커플링 홈을 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항에 있어서, 상기 공진기들 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 다르게 설계된 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 중간공진기 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 비교하여 결합 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항에 있어서, 상기 공진기간의 커플링을 위해 상기 공진기간 접합면에 아이리스(IRIS)를 형성시킨 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항에 있어서, 상기 공진기들 사이의 결합을 위해, 상기 공진기들 각각에 커플링전극을 일면 또는 타면에 선택적으로 패터닝하고, 상기 패터닝된 부분을 제외한 영역을 공통전극으로 도포하여 일체형으로 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 7 항에 있어서, 상기 공진기들이 일체형으로 형성될 경우에는,

입력단공진기의 상면 또는 저면에서 선택된 어느 일면에 입력단전극 및 제1 커플링전극을 형성시키고, 상기 제1 커플링전극과 결합함과 동시에 인접하는 커플링전극과 결합하여 연속적인 커플링이 이루어지도록 다수개로 이루어진 각각의 공진기영역에 패터닝된 커플링전극들을 연속적으로 배열하고, 상기 연속적으로 배열된 커플링전극에서 어느 하나의 커플링전극과 결합될 수 있도록 출력단공진기의 상면 및 저면에 선택적으로 제2 커플링전극 및 출력단전극을 형성시키며, 측면은 공통전극으로 도포시켜서 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합에 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 다른 공진기 간에 형성된 커플링전극과의 관계에서 상기 입력단공진기와 출력단공진기에 각각 형성된 커플링전극 간의 거리를 멀게하거나 상호 대향 면적을 감소시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 7 항에 있어서, 상기 중간공진기의 커플링전극이 상기 입력단공진기 및 출력단공진기에 형성된 커플링전극과 커플링을 조절할 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 포함한 측면에서부터 테이퍼지게 형성시키거나 반원형으로 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 1 항에 있어서, 상기 공진기는 연속적으로 2개의 열블록 또는 2개의 횡블록으로 배열되는 4개의 공진기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 11 항에 있어서, 상기 4개의 공진기가 입력단공진기인 제1 공진기, 제2 공진기, 제3 공진기 및 출력단공진기인 제4 공진기로 이루어질 경우에, 상기 제1공진기는 제2 공진기와 결합하고, 제2 공진기는 제3 공진기와 결합하고, 제3 공진기는 제4 공진기와 결합하고, 제4 공진기는 제1 공진기와 결합하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
소자와의 입출력을 수행하는 안테나단과 결합하는 송신측 입력단공진기;

상기 송신측 입력단공진기에 결합됨과 동시에 소자로의 결합을 수행하는 송신단과 결합되는 송신측 출력단공진기;

상기 송신측 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합하는 적어도 하나 이상의 송신측 중간공진기;

로 이루어지며 상기 송신측 입력단공진기와 송신측 출력단공진기가 서로 결합되어 있는 제1 유전체필터: 및

상기 안테나단과 결합하는 수신측 출력단공진기;

상기 수신측 출력단공진기에 결합됨과 동시에 수신단과 결합하는 수신측 입력단공진기;

상기 수신측 입력단공진기 및 출력단공진기와 결합하는 적어도 하나 이상의 수신측 중간공진기;

로 이루어지며 상기 수신측 입력단공진기와 수신측 출력단공진기가 서로 결합되어 있는 제2 유전체필터:

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 13 항에 있어서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 송수신측 중간공진기는 적어도 두 개 이상으로 구성되며, 상기 중간공진기의 구성개수가 짝수일 경우에 상기 송수신측 입력단공진기와 출력단공진기가 서로 반대 방향으로 결합하고, 상기 중간공진기의 구성개수가 홀수일 경우에 상기 입력단공진기와 출력단공진기가 동일한 방향으로 결합하여 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 네가티브 결합을 이루는 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 13 항에 있어서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 송수신측 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이에 인덕터 커플링 홈을 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 13 항에 있어서, 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 공진기들 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 다르게 설계된 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 13 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 중간공진기 중에서 적어도 하나는 다른 공진기와 비교하여 결합 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 13 항에 있어서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 공진기들 사이의 결합을 위해, 상기 공진기들 각각에 커플링전극을 일면 또는 타면에 선택적으로 패터닝하고, 상기 패터닝된 부분을 제외한 영역을 공통전극으로 도포하여 일체형으로 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 18 항에 있어서, 상기 공진기들이 일체형으로 형성될 경우에는,

송신단전극과 결합하는 송신측 입력단공진기의 상면 및 저면에 선택적으로 제1 커플링전극을 형성시키고, 상기 제1 커플링전극과 결합하는 적어도 하나 이상의 중간공진기의 일면에 제2 커플링전극을 형성시키고, 상기 제2 커플링전극 및 제1 커플링전극과 동시에 결합할 수 있도록 송신측 출력단공진기의 일면에 제3 커플링전극을 형성시키며, 상기 제1 커플링전극 및 제3 커플링전극을 서로 결합시킨 송신측 유전체필터를 일체형으로 형성시키고;

수신단전극과 결합하는 수신측 출력단공진기의 상면 및 저면에 선택적으로 제4 커플링전극을 형성시키고, 상기 제4 커플링전극과 결합하는 적어도 하나 이상의 중간공진기의 일면에 제5 커플링전극을 형성시키고, 상기 제5 커플링전극 및 제4 커플링전극과 동시에 결합할 수 있도록 수신측 입력단공진기의 일면에 제6 커플링전극을 형성시키며, 상기 제4 커플링전극 및 제6 커플링전극을 서로 결합시킨 수신측 유전체필터를 일체형으로 형성시키고;

상기 송신측 유전체필터와 수신측 유전체필터를 결합시켜 그 접합면상의 일면에 제3 커플링전극 및 제6 커플링전극과 결합이 이루어지는 안테나전극을 형성시키고, 그 접합면상의 타면에 상기 송신측 유전체필터와 수신측 유전체필터의 결합을 방지하는 공통전극을 형성시키고;

측면은 공통전극으로 도포시켜서 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 입력단공진기와 출력단공진기 사이의 결합이 다른 공진기 간의 결합과 비교하여 약한 결합이 될 수 있도록 다른 공진기에 형성된 커플링전극과의 관계에서 상기 입력단공진기와 출력단공진기에 각각 형성된 커플링전극 간의 거리를 멀게하거나 상호 대향 면적을 감소시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제 19 항에 있어서, 상기 송신측 유전체필터 및 수신측 유전체필터에 구성된 중간공진기의 커플링전극이 상기 입력단공진기 및 출력단공진기에 형성된 커플링전극과 커플링을 조절할 수 있도록 상기 입력단공진기와 출력단공진기를 포함한 측면에서부터 테이퍼지게 형성시키거나 반원형으로 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 13 항에 있어서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해,상기 공진기는 연속적으로 2개의 열블록 및 2개의 횡블록으로 배열되는 4개의 공진기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.
제 22 항에 있어서, 상기 제1 유전체필터 및 제2 유전체필터 각각에 대해, 상기 4개의 공진기가 입력단공진기인 제1 공진기, 제2 공진기, 제3 공진기 및 출력단공진기인 제4 공진기로 이루어질 경우에, 상기 제1 공진기는 제2 공진기와 결합하고, 제2 공진기는 제3 공진기와 결합하고, 제3 공진기는 제4 공진기와 결합하고, 제4 공진기는 제1 공진기와 결합하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉서 유전체필터.