KR100394813B1 - 대역-통과 필터의 제조방법 및 대역-통과 필터 - Google Patents

Abstract

대역-통과 필터(band-pass filter)의 제조 방법은 금속막의 형상 및 금속막에 대해 입출력 결합 회로의 접속점을 선택하여, 유전체 기판에 형성되는 금속막에서 제 1 및 제 2 공진 모드가 발생하는 것을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 공진 모드 중의 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류 및 공진 전계 중의 적어도 일부를 불연속으로 형성하여, 상기 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합한다.

Description

대역-통과 필터의 제조 방법 및 대역-통과 필터{Method of producing band-pass filter and band-pass filter}

본 발명은, 대역-통과 필터에 관한 것으로, 특히 마이크로파 대역에서 밀리미터파 대역까지 작동하는 통신 장치에 사용하기 위한, 대역-통과 필터의 제조 방법 및 대역-통과 필터에 관한 것이다.

종래에는, 대역-통과 필터로써 LC 필터가 사용되어 왔다. 도 26은 종래 LC 필터의 등가 회로를 도시한다.

LC 필터는 제 1 및 제 2 공진기(101, 102)를 포함하며, 각 공진기(101, 102)에서는 캐패시터(capacitor : C)와 인덕터(inductor : L)가 서로 병렬로 접속되어 있다. 종래에는, 단일 전자 부품으로써 상기 LC 필터를 구성하기 위해서, 모놀리식(monolithic) 캐패시터와 모놀리식 인덕터가 서로 일체화되어 있다. 더욱이, 도 26에 도시된 회로 구성을 실현하기 위해서, 모놀리식 캐패시터부 및 모놀리식 인덕터부를 각각 갖는 두개의 공진기는 하나의 모놀리식 전자 부품으로써 구성된다. LC 필터에서 두개의 공진기(101, 102)는 결합 캐패시터(C1)를 거쳐 서로 결합한다.

도 26에 도시된 회로 구성을 갖는 LC 필터를 단일 부품으로 구성할 때, 다수의 도체 패턴 및 도체 패턴들을 서로 접속시키는 비아-홀(via-hole) 전극을 형성할 필요가 있다. 따라서, 요구하는 특성을 얻기 위해서는, 상기 인덕터 패턴 및 비아-홀 전극이 고정밀도로 형성되어야 한다.

상술한 바와 같이, LC 필터를 형성하기 위해서는 다수의 전자 부품이 필요하다. 따라서, LC 필터는 복잡한 구조를 가지고 있고, LC 필터의 소형화를 실질적으로 달성할 수 없다. 게다가, LC 필터의 공진 주파수는 일반적으로 f=1/2π(LC)^1/2로 표시되고, 여기에서 L은 공진기의 인덕턴스, C는 공진기의 정전용량을 표시한다. 따라서, 고주파에서 작동하는 LC 필터를 얻기 위해, 공진기의 정전용량(C)과 인덕턴스(L)의 적(積:product)을 줄일 필요가 있다. 즉, 고주파에서 작동하는 LC 필터의 제조를 위해, 공진기의 인덕턴스(L)와 정전용량(C)으로 인한 제조 오차를 줄일 필요가 있다. 따라서, 고주파에서 작동하는 공진기를 개선시키기 위해서, 상술한다수의 도체 패턴 및 비아-홀 전극의 정확도를 한층 더 강화시켜야 한다. 따라서, 고주파용 LC 필터의 개선은 매우 어렵다.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시형태는, 상기 기술적 문제가 크게 감소되고, 고주파에서 작동하며, 제조 및 소형화가 용이하며, 크기 정확도의 제어 조건이 크게 완화된 대역-통과 필터의 제조 방법 및 대역-통과 필터를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 대역-통과 필터의 제조 방법은 금속막의 형상 및 금속막에 대한 입출력 결합 회로의 접속점을 선택하는 단계를 포함하여 제공한다. 따라서 제 1 및 제 2 공진 모드가 금속막에 발생되고, 유전체 기판의 표면 또는 유전체 기판의 내부에 금속막이 형성되고, 제 1 및 제 2 공진 모드 중의 적어도 어느 하나에서 공진 전류 또는 공진 전계 중의 적어도 어느 일부는 불연속으로 형성되어 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합한다.

제 1 및 제 2 공진 모드가 결합하는 단계에서, 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류의 적어도 일부는 불연속인 것이 바람직하다.

또한, 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합하는 단계에서, 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전계의 적어도 일부는 불연속인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면 대역-통과 필터는, 하나의 유전체 기판; 유전체 기판의 표면 또는 유전체 기판의 내부에 형성되는 금속막; 금속막 주변의 제 1 및 제 2 부분에 접속하는 입출력 결합 회로; 금속막의 형상 및 입출력 결합 회로의 접속점의 위치가 선택되어, 입출력 결합 회로의 접속점을 관통하는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 형성되는 제 1 공진 모드, 및 형성된 가상 직선에 실질적으로 수직 방향으로 형성되는 제 2 공진 모드; 및 제 1 및 제 2 공진 모드가 서로 결합하기 위한 공진 전류 또는 공진 전계 중의 적어도 어느 일부를 불연속으로 형성하는 결합 장치(mechanism)를 포함하여 제조한다.

바람직하게 결합 장치는 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류의 적어도 한 부분을 불연속으로 형성하는 공진 전류 제어 장치(resonance current control mechanism)이다.

공진 전류 제어 장치는 금속막에 형성된 개구부일 것이다.

바람직하게 결합 장치는 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전계를 제어하는 공진 전계 제어 장치(resonance electric field control mechanism)이다.

공진 전계 제어 장치는 유전체 기판 층의 일부를 통해 금속막에 대향하게 배열된 공진 전계 제어 전극일 것이다.

본 발명의 다른 특징, 특성, 요소, 및 이점은 첨부한 도면을 참고로 하여 다음의 바람직한 실시형태의 기술로 명백해질 것이다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 마이크로스트립형 공진기의 평면도이고, 도 1b는 마이크로스트립형 공진기의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 마이크로스트립형 공진기의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따른 마이크로스트립형 공진기의 평면도이다.

도 4는 도 1a및 1b에 도시된 공진기의 최저 주파수 및 다음 최저 주파수를 도시하는 주파수 특성 그래프이다.

도 5는 도 2에 도시된 공진기의 최저 주파수 및 다음 최저 주파수를 도시하는 주파수 특성 그래프이다.

도 6은 도 3에 도시된 공진기의 최저 주파수 및 다음 최저 주파수를 도시하는 주파수 특성 그래프이다.

도 7은 도 1a 및 1b에 도시된 공진기의 최저 주파수에서 공진(1A)의 전계 강도 분포를 도시한다.

도 8은 도 1a 및 1b에 도시된 공진기의 다음 최저 주파수에서 공진(1B)의전계 강도 분포를 도시한다.

도 9는 도 2에 도시된 공진기의 최저 주파수에서 공진(5A)의 전계 강도 분포를 도시한다.

도 10은 도 2에 도시된 공진기의 다음 최저 주파수에서 공진(5B)의 전계 강도 분포를 도시한다.

도 11은 도 3에 도시된 공진기의 최저 주파수에서 공진(6A)의 전계 강도 분포를 도시한다.

도 12는 도 3에 도시된 공진기의 다음 최저 주파수에서 공진(6B)의 전계 강도 분포를 도시한다.

도 13은 도 1a 및 1b에 도시된 공진기의 최저 주파수에서 공진(1A)의 전계 벡터 분포를 도식적으로 보여주는 단면도이다.

도 14는 도 1a 및 1b에 도시된 공진기에서 두 공진 모드를 도식적으로 보여주는 평면도이다.

도 15는 도 2에 도시된 공진기에서 두 공진 모드를 도식적으로 보여주는 평면도이다.

도 16은 도 3에 도시된 공진기에서 두 공진 모드를 도식적으로 보여주는 평면도이다.

도 17은 도 1a 및 도 1b에 도시된 공진기에서 금속막의 단측 방향(short side)에서의 길이(L)와 최저 주파수에서 공진(1A) 및 다음 최저 주파수에서 공진(1B)의 공진 주파수와의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 18은 도 1a 및 1b에 도시된 공진기의 최저 주파수에서 공진(1A)의 공진 전류 분포를 도식적으로 보여주는 평면도이다.

도 19는 도 1a 및 1b에 도시된 공진기의 다음 최저 주파수에서 공진(1B)의 도식적 평면도이다.

도 20은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터에서 개구부 및 최저 주파수에서 공진 모드(1A)의 높은 공진 전류가 흐르는 영역 간의 관계를 보여주는 평면도이다.

도 21은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터에서 개구부 및 다음 최저 주파수에서 공진 모드(1B)의 높은 공진 전류가 흐르는 영역 간의 관계를 보여주는 평면도이다.

도 22는 도 1a 및 1b에 도시된 공진기에서 개구부가 형성될 때 얻어진, 최저 주파수에서 공진(1A) 및 다음 최저 주파수에서 공진(1B)의 변화를 도시하는 그래프이다.

도 23a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터의 변형예를 도시하는 평면도이고, 도 23b는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터의 변형예를 도시하는 단면도이다.

도 24a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터의 다른 변형예를 도시하는 평면도이고, 도 24b는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터의 다른 변형예를 도시하는 단면도이다.

도 25는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터의 주파수 특성을 도시하는 그래프이다.

도 26은 종래의 대역-통과 필터로써 LC 필터의 회로 구성을 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1 ... 공진기 2 ... 유전체 기판

2a ... 오목면 3 ... 금속막

3x ... 개구부 4 ... 접지 전극

5a, 5b ... 접속점 6 ... 공진기

7 ... 금속막 8a, 8b ...입출력 접속점

9 ... 공진기 10 ... 금속막

11a, 11b ... 접속점 21 ... 대역-통과 필터

23, 24 ... 내부전극

하기에서는, 본 발명의 바람직한 실시형태들에 따른 대역-통과 필터의 제조 방법 및 대역-통과 필터를 도면을 참조하여 기술할 것이다.

본 발명의 다양한 바람직한 실시형태의 대역-통과 필터에서, 하나의 금속막은 유전체 기판 위에 또는 유전체 기판 내부에 형성된다. 입출력 결합 회로는 금속막의 주변의 제 1 및 제 2 부분에 접속한다. 상기 구조를 갖는 공진기는, 입출력 결합 회로의 접속점 위치에 따라 공진 형태가 정해진다. 이는 도 1a~도 16을 참조하여 기술할 것이다.

상기 구조를 갖는 공진기로서, 본 발명의 발명자는 도 1~도 3에 도시된 마이크로스트립(microstrip) 구조를 갖는 공진기를 제작하고 공진 형태를 평가하였다.

특히, 도 1a 및 도 1b에 도시된 공진기(1)에서는, 유전체 기판(2)의 상면의 실질적인 중앙에 실질적인 직사각형 금속막(3)이 형성된다. 또한, 유전체 기판(2)의 하면의 실질적인 전면에는 접지 전극(4)이 형성된다. 유전체 기판(2)에서 서로 대향하는 단측(3a, 3b)의 단부에 각각 입출력 결합 회로가 접속된다. 즉, 입출력 결합 회로의 접속점(5a, 5b)은 도 1A의 원 마크로 표시된다.

도 2 및 도 3에 도시된 공진기(6, 9)는 금속막의 형상이 사방형 및 삼각형인것을 제외하고는, 상기 공진기(1)와 같은 방식으로 제조되었다. 공진기(6)에서, 금속막(7)은 실질적인 사방형의 형상이고, 입출력 결합 회로의 입출력 접속점(8a, 8b)은 사방형의 인접한 측에 위치된다. 또한, 공진기(9)에서, 금속막이 실질적인 삼각형 형상이고, 입출력 접속점(11a, 11b)이 두 인접한 측에 위치된다.

도 4~도 6은 상기 공진기(1, 6, 9)의 주파수 특성을 도시한다.

각 공진기(1, 6, 9)의 최저 주파수 대역 및 다음 최저 주파수 대역에 형성된 공진점은 도 4~도 6에 도시된다.

예를 들어, 도 4의 화살표(1A)는 공진기(1)의 최저 주파수 대역에서 나타나는 공진점을 표시하며, 화살표(1B)는 다음 최저 주파수 대역에서 나타나는 공진점을 표시한다. 유사하게, 도 5의 화살표(6A, 6B)는 공진기(6)의 최저 주파수 대역 및 다음 최저 주파수 대역에서 나타나는 공진점을 각각 표시한다. 도 6의 화살표(9A)는 공진기(9)의 최저 주파수 대역에서 나타나는 공진점을 표시하며, 화살표(9B)는 다음 최저 주파수 대역에서 나타나는 공진점을 표시한다.

상술한 각 공진기들의 두 공진 모드가 전계 시뮬레이터(simulator)(Hewlett-Packard Co.제조, stock number : HFSS)에 의해 확인되었다. 도 7~도 12는 그 결과를 도시한다. 도 7 및 도 8은 각각 공진기(1)의 공진점(1A, 1B)에서의 공진 상태(하기에서, 어떤 경우에는 공진 모드(1A 및 1B)를 말함)를 도시한다. 도 7 및 도 8은 접지 전극(4)과 각각의 공진 상태에서 높은 전계 강도가 형성되는 금속막(3) 사이의 영역을 각각 도시한다. 예를 들어, 도 7에서는, 각각의 화살표(A, B)가 가리키는 영역에서 전계 강도가 증가한다. 즉, 공진기(1)의 경우에는, 최저 주파수 대역에 나타나는 진공 모드(1A)에서 실절적인 직사각형 금속막(3)의 세로 방향으로 양 단부 의 근방에서 증가한다.

반면에, 도 8에 도시된 바와 같이, 공진 모드(1B)에서는 실질적인 직사각형 금속막(3)의 한 쌍의 장측(long side) 근방에서 전계 강도가 증가한다.

도 9 및 도 10에 도시된, 공진기(6)의 공진 모드(6A)에서는, 실질적인 사방형 금속막(7)의 긴 쪽 대각선의 양 단부의 근방에서 전계 강도가 증가한다. 공진 모드(6B)에서는, 후막 전극(7)의 짧은 쪽 대각선의 양 단부의 근방에서 전계 강도가 증가한다.

또한, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 공진기(9)의 공진 모드(9A)에서는 입출력 접속점(11a, 11b)이 배열되어 있는 측과는 다른, 실질적인 삼각형 금속막(10)의 양 단부측의 근방에서 전계 강도가 증가한다. 공진 모드(9B)에서는 입출력 접속점이 배열되어 있는 정점의 근방 및, 입출력 접속점이 배열되어 있지 않은 측의 양 단부의 근방에서 전계 강도가 증가한다.

즉, 도 7~도 12에 도시된 바와 같이, 여기된 공진 형태는 금속막(3, 7, 10)의 형태 및 입출력 접속점(5a, 5b, 8a, 8b, 11a, 11b)의 위치에 따라 다르다.

상기 공진 형태는 예를 들어 도 1의 공진기(1)를 참조하여 상세하게 기술할 것이다.

도 7에 도시된 공진기(1)의 공진 모드(1A)를 참고하여, 유전체 기판의 두께 방향에서 전계 벡터(vector)의 상태를 도 13에 도시한다. 도 7 및 도 13은, 공진기(1)의 공진 모드(1A)에서, 실질적인 직사각형 금속막(7)의 대향하는 두개의 측 사이의 간격이 되는 공진 길이에서 λ/2 공진이 발생하는 것을 보여준다.

공진기(1, 6, 9)를 참조하여, 도 7~도 12의 공진 모드들을 도 14~도 16에서 각각 화살표(1A, 1B, 6A, 6B, 9A, 9B)로 표시함으로써 도식적으로 보여준다.

즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 실질적으로 직사각형 금속막(3)을 포함하는 공진기(1)에서는, 두 쌍의 대향하는 각 측 사이의 간격이 되는 공진 길이에서 두가지 형태의 λ/2 공진이 발생된다. 또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 공진기(6)에서 실질적인 사방형 금속막(7)의 길고 짧은 각 대각선의 길이가 되는 공진 길이에서 두가지 형태의 λ/2 공진이 발생된다. 게다가, 도 16에 도시된 바와 같이, 실질적인 삼각형 금속막(10)을 포함하는 공진기(9)에서는, 입출력 접속점(11a, 11b)이 접속되는 실질적인 삼각형 금속막(7)의 코너(corner)와 입출력 접속점(11a, 11b)이 접속되지 않은 실질적인 삼각형 금속막(10)의 측 사이 거리가 되는 공진 길이에서 λ/2 공진 모드가 발생하고, 아울러 λ/2 공진 모드는 입출력 접속점이 접속되지 않은 측의 길이인 공진 길이에서 발생한다.

상술한 것처럼, 마이크로스트립 구조를 갖는 공진기(1, 6, 9)에서는, 여기된 공진 모드가 금속막의 형상 및 금속막에 대한 전력의 입출력 위치에 따라 다르다. 상기 결과에서, 공진 형태, 금속막의 형상 및 입출력 위치는 하기와 같은 관계를 가지고 있다.

특히, 공진 주파수가 서로 다른 공진 모드들은 금속막에 전력이 공급되는 제 1 및 제 2 접속점을 관통하는 가상 직선에 실질적으로 평행하게, 그리고 가상 직선에 실질적으로 수직 방향으로 형성된다. 상기 λ/2 공진 모드들은 각각 금속막의 상기 방향에서의 길이인 공진기 길이에서 발생한다.

상기 공진 모드들은 금속막의 형상에 따라 한 쌍의 측의 사이, 한 쌍의 각의 사이, 및 한 측과 한 각 사이에서 여기된다.

상기 결과를 고려하여, 본 발명의 발명자는 공진 모드(1A, 1B)의 공진 주파수에서의 변화(즉, 공진점(1A, 1B)의 변화)를 측정하였고, 도 1의 공진기(1)에서 금속막(3)의 단측 방향에서의 길이(L)가 변화될 때 얻은 결과를 도 17에 도시한다.

도 17에서, "●"는 공진 모드(1A)의 공진점을, "○"는 공진 모드(1B)의 공진점을 표시한다. 금속막의 크기에 대해서, 장측의 길이는 약 1.6㎜이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 금속막(3)의 단측 방향의 길이(L)가 약 1.0㎜~약 1.5㎜로 변할때, 공진 모드(1A)의 공진 주파수는 실질적으로 변하지 않고, 반면에 공진 모드(1B)의 공진 주파수는 점차적으로 감소하였다. 이는, 공진 모드(1B)가 금속막(3)의 단측의 길이(L)인 공진 길이(L)에서 실질적인 직사각형 금속막(3)의 단측 방향에서 생성된 λ/2 공진이라는 것을 지지한다. 즉, 금속막(3)의 단측 방향에서 공진 길이가 변할 때, 단측 방향에서의 공진 길이는 변하고, 따라서, 공진 모드(1B)에서의 공진 주파수도 변한다.

따라서, 상술한 결과를 토대로 하여, 금속막의 형상, 및 입출력 접속점의 선택이 금속막에 여기되는 공진 형태를 결정한다. 제조된 공진 형태에 대해서, 상술한 결과를 토대로 하여, 막 패턴의 형상, 및 막 패턴에 입출력의 전력의 위치 즉 입출력 결합 회로의 접속점을 선택함으로써 두개의 요구하는 공진 모드가 달성된다. 게다가, 금속막의 크기, 예를 들어, 도 17의 실질적으로 직사각형 금속막의 경우에, 공진 형태를 고려하여 직사각형 금속막의 단측 방향 길이를 제어함으로써, 요구하는 공진 주파수를 여기한다.

도 17에는, 실질적인 직사각형 금속막(3)을 갖는 공진기(1)를 도시한다. 실질적인 사방형 금속막(7)을 갖는 공진기(6), 및 실질적인 삼각형 금속막(10)을 갖는 공진기(9)는 공진기(1)와 유사하다. 금속막은 상기 형상으로만 제한되지 않는다. 즉, 상술한 바와 같이 금속막의 형상 및 입출력 결합 회로의 접속점을 선택함으로써 금속막에 형성된 공진 모드를 제어할 수 있다.

본 발명의 발명자는, 상술한 대로, 금속막의 형상 및 입출력 결합 회로의 접속점을 제어함으로써, 두 개의 공진 모드 중 적어도 어느 하나의 공진 주파수가 제어된다는 것을 발견하였다. 두 개의 공진 주파수를 서로 결합함으로써, 대역-통과 필터를 얻게된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터는 도 18~도 26을 참조하여 기술할 것이다.

도 18 및 도 19는 공진기(1)의 금속막에서 각 공진 모드(1A, 1B)에 흐르는 공진 전류를 도식적으로 보여주는 평면도이다. 도 18 및 도 19의 빗금친 영역에는 높은 공진 전류가 흐른다. 도 18 및 도 19는 소넷 소프트웨어사(SONNET SOFTWARE Co.)에서 제조된 전계 시뮬레이터 소넷(SONNET)에 의해 얻어진 결과를 도식적으로 보여준다.

전계와 전류에는 약 90°의 위상 차가 있고, 금속막에 흐르는 전류는 가장자리 집중 효과(edge-concentration effect)에 영향을 받는다. 상기 사실로부터, 도 7 및 도 8에 도시된 전계 분포를 갖는 공진 모드에서의 전류 분포는 도 18 및 도 19에 도시된 것과 동일하다는 것을 알 수 있다.

도 18 및 도 19에 도시된 결과에서, 공진 모드(1A, 1B)의 공진 전류가 높은 영역이 서로 다르다는 것을 알 수 있다. 상술한 결과는 공진기(1)에 대해서 얻은 것이다. 상술한 대로, 금속막에 여기된 최저 주파수를 갖는 공진 모드 및 다음 최저 주파수를 갖는 공진 주파수가, 각각 입출력 접속점을 관통하는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 그리고 가상 직선에 실질적으로 수직한 방향으로 발생하기 때문에, 높은 공진 전류가 흐르는 영역은 반드시 서로 다르다. 따라서, 도 18 및 도 19는 공진기(1)에 대한 결과를 보여준다. 그러나, 다른 형상 및 다른 위치에 배열된접속점을 갖는 금속막의 경우에는, 최저 공진 주파수를 갖는 공진 모드 및 다음 최저 공진 주파수를 갖는 공진 모드에서 높은 공진 전류가 흐르는 영역은 서로 반드시 다르다.

공진 모드(1A, 1B)에서 높은 공진 전류가 흐르는 영역이 서로 다르다는 사실로부터, 본 발명의 발명자는 하나의 공진 모드에 공진 전류의 흐름을 제어하는 불연속부를 형성함으로써, 불연속부에 형성된 영역의 주파수가 효과적으로 제어되고, 게다가 두 공진 모드를 결합시켜 대역-통과 필터가 제조되는 것을 발견하였다.

도 20은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터의 평면도이다. 대역-통과 필터에는, 공진기(1)의 금속막에 개구부(3x)가 형성된다. 개구부(3x)는 금속막(3)의 세로 방향에 실질적으로 평행하게 전개하여 배열된다(즉, 접속점(5a, 5b)을 지나는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 배열된다). 도 20에서, 빗금친 부분은 공진 모드(1A)에서 높은 공진 전류가 흐르는 영역이다. 즉, 개구부(3x)는 공진 모드(1A)에 높은 공진 전류가 흐르는 영역에 거의 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다.

반면, 도 21은 공진 모드(1B)에서 높은 공진 전류가 흐르는 빗금친 영역을 도식적으로 보여주는 평면도이다. 도 21에서 보시된 바와 같이, 공진 모드(1B)에서 높은 공진 전류가 형성되는 불연속부에 개구부(3x)가 형성된다. 따라서, 공진 모드(1B)의 공진 전류는 개구부(3x)에 크게 영향을 받는다. 공진 모드(1A)에서는, 불연속부가 실질적으로 공진 전류가 흐르는 영역에서 형성되고, 그러므로, 개구부(3x)는 실질적으로 변화없이 형성된다.

따라서, 금속막(3)에 개구부(3x)를 형성함으로써, 공진 전류의 불연속성 때문에 공진 모드(1B)에서의 공진 주파수만이 감소된다.

게다가, 개구부(3x)의 형상을 변화시킴으로써, 불연속부의 효과가 효과적으로 제어되고, 따라서, 공진 모드(1B)의 공진 주파수가 효과적으로 제어된다.

도 22는 개구부(3x)의 길이(L1)가 변할 때 얻은 공진 모드(1A, 1B)의 주파수 변화를 보여준다. 금속막(3)의 크기는 도 17에서 보여지는 특성과 동일하다.

도 22에서 보듯이, 개구부(3x)의 길이(L1)가 변할 때, 공진 모드(1A)의 공진 주파수는 실질적으로 변하지 않고, 공진 모드(1B)의 공진 주파수는 점차 감소되어 공진 모드(1A)의 공진 주파수에 이른다.

공진기(1)를 사용하는 대역-통과 필터(21)에서 공진 모드(1B)의 공진 주파수를 제어하는 방법이 상술되었다. 상술한 원리가 일반적으로 적용된다. 공진기(6, 9)의 경우에는, 공진기(6, 9)의 금속막과 다른 형상을 가진 금속막을 포함하는 다른 유사한 공진기들이 사용되어도 된다. 공진 전류 제어 장치(mechanism), 예를 들어, 상술한 바와 같이, 한 공진 모드에서 공진 전류의 적어도 한 부분을 불연속으로 형성하는 개구부를 형성함으로써, 한 공진 모드에서 공진 주파수는 제어된다.

실질적인 직사각형 금속막(3)의 공진 모드(1B)에서 공진 주파수가 제어되는 일례를 상술하였다. 공진 모드(1A)에서의 공진 주파수는 효과적으로 제어된다. 즉, 공진 모드(1A)에서의 공진 주파수는 개구부(3x) 대신에, 공진 모드(1A)에서 높은 공진 전류가 흐르는 영역에 연장한 개구부(3x)를 형성함으로써 제어된다.

즉, 본 발명의 다양한 바람직한 실시형태에 따르면, 금속막 주변의 제 1 및제 2 부분에 접속된 입출력 결합 회로를 갖는 공진기에서, 공진 전류 또는 공진 전계 중 적어도 일부는 불연속이며, 이에 의해 공진 모드에서 불연속 공진 주파수는 제어된다. 다시 말해, 금속막에 여기된 최저 주파수를 갖는 공진 모드, 및 다음 최저 주파수를 갖는 공진 모드에 대해서, 높은 공진 전류가 흐르는 영역이 상술한 대로 서로 다르다. 그러므로, 공진 모드들은 개별적으로 제어된다.

제 1 및 제 2 공진 모드(1A, 1B)에서 공진 전류를 제어함으로써, 두 공진 주파수가 제어된다.

또한, 불연속 공진 전류를 형성하는 불연속부는 개구부(3x)에 제한이 없다.

예를 들어, 도 23a 및 도 23b에 도시된 것처럼, 오목부(2a)는 유전체 기판(2)의 일부에서 형성되고, 금속막(3)은 오목부(2a)에 연장하도록 구성된다. 이 경우에는, 접지 전극(4)과 금속막(3) 사이의 거리가 기판(2)의 오목부(2a)가 형성된 일부에 비해 비교적 짧다. 따라서, 접지 전극(4)과 금속막(3) 사이의 거리는 불연속이고, 이에 의해 공진 모드(1B)에서 높은 공진 전계가 발생하는 영역은 불연속이다.

게다가, 도 24a 및 도 24b에 도시된 대로, 공진 전계를 제어하는 전극으로써 내부 전극(23, 24)은 유전체 기판의 내부에 형성되고, 공진 모드(1B)에서 공진 전계가 높은 기판의 일부에 배치된다. 내부 전극(23, 24)은 비아-홀 전극(25, 26)을 지나 접지 전극에 전기적으로 접속된다. 이 경우에, 공진 전계는 내부 전극(23, 24)이 형성되는 기판의 일부에서 불연속이다. 따라서, 공진 전계가 제어된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 공진 전류 또는 공진 전계 강도가 높은불연속 영역을 형성하는 일부에 불연속부가 바람직하게 배치되고, 이에 의해 공진 길이 λ/2가 조절된다.

상술한 바와 같이, 유전체 기판에 형성되는 하나의 금속막, 및 금속막 주변의 제 1 및 제 2 부분에 접속된 입출력 결합 회로를 갖는 마이크로스트립형 공진기에서는, 입출력 결합 회로의 접속점을 관통하는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 전파되는 제 1 공진 모드 및 가상 직선에 실질적으로 수직하게 전파되는 제 2 공진 모드가 발생되며, 제 1 및 제 2 공진 모드 중 적어도 하나에서 공진 전류 또는 공진 전계의 적어도 일부를 불연속으로 형성함으로써, 제 1 및 제 2 공진 모드 중 적어도 한 모드에서의 공진 주파수가 제어된다. 따라서, 상술한 대로, 형성된 불연속의 정도(degree of the discontinuity)를 제어함으로써, 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합되고, 따라서, 대역-통과 필터가 제조된다. 도 25는 상기 발견을 토대로 하여, 본 발명의 바람직한 실시형태의 예로써, 대역-통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프이다. 실선은 전달 특성을, 점선은 반사 특성을 나타낸다.

대역-통과 필터의 구체적인 구성은 다음과 같다.

유전체 기판 : εr=9.8(알루미나)의 재료로 대략 2.4×2.4㎜의 치수로 제작되는 유전체 기판을 포함하는 실질적으로 직사각형 시트 형상인 기판.

금속막 : Cu로 대략 1.6×1.2 ㎜×두께 4㎛의 치수로 제작되는 금속막.

접지 전극 : 유전체 기판의 하면 전체에 두께 약 4㎛로 형성되는 구리막.

개구부(3x) : 금속막의 중심을 통과하며 금속막의 장측에 실질적으로 평행하게 연장되고 대략 200㎛×1000㎛의 치수를 가지고 있는 개구부.

입출력 접속점의 위치 ... 금속막에 대향하는 단측에서 단측들과 하나의 장측에 의해 형성된 코너로부터 0㎜의 위치.

도 25에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시형태의 대역-통과 필터에서는, 공진 모드(1A, 1B)가 결합되고, 이로 인하여 화살표 "X"로 도시된 마이크로파 대역에서 밀리파 대역까지의 광범위한 통과-대역 폭을 얻을 수 있다.

이제까지, 대역-통과 필터는 유전체 기판에 하나의 금속막이 형성되고 유전체 기판의 하면에 접지 전극이 형성될 마이크로스트립형 공진기를 사용하여 기술하였다. 그러나, 대역-통과 필터에서는, 상술한 금속막의 형상과 입출력 결합 회로의 접속점 간의 관계를 토대로 하여, 제 1 및 제 2 공진 모드가 형성되고, 제 1 및 제 2 공진 모드에서 공진 전류 또는 공진 전계 중의 적어도 어느 일부를 불연속으로 형성함으로써 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합된다면, 마이크로스트립형 공진기의 사용으로만 제한되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서 대역-통과 필터는 3중(triplate) 구조를 가지고 있어도 된다. 따라서, 상기 금속막은 유전체 기판의 내부, 및 유전체 기판의 표면에 형성되어도 된다.

본 발명의 바람직한 실시형태의 대역-통과 필터 제조 방법에 따르면, 금속막에 대해, 금속막의 형상 및 금속막에 대한 입출력 결합 회로의 접속점은 제 1 및 제 2 공진 모드가 금속막에 형성되도록 선택된다. 즉, 제 1 및 제 2 공진 모드의 공진 형상은 금속막의 형상 및 접속점 위치 선택에 따라 결정된다. 공진 형태가 상술한 대로 결정된 제 1 및 제 2 공진 모드는, 제 1 및 제 2 공진 모드 중의 적어도어느 하나에서 공진 전류 또는 공진 전계를 제어함으로써 서로 결합한다.

본 발명의 바람직한 실시형태의 대역-통과 필터 제조 방법에 따르면, 금속막의 형상, 입출력 결합 회로의 접속점, 및 하나의 공진 모드가 다른 공진 모드에 결합되도록 적어도 하나의 공진 모드에서의 공진 전류 또는 공진 전계를 제어함으로써, 고주파 대역에서 작동하는 대역-통과 필터가 용이하게 형성된다.

게다가, 입출력 결합 회로의 접속점을 지나는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 전파되는 제 1 공진 모드, 및 가상 직선에 실질적으로 수직하게 전파되는 제 2 공진 모드가 형성되도록, 금속막의 형상 및 입출력 결합 회로의 접속점이 간단하게 선택된다. 따라서, 금속막의 형상에는 실질적인 제한이 없다. 전혀 사용되지 않은 형상을 가진 금속막을 사용하여도 대역-통과 필터가 형성된다. 입출력 결합 회로의 접속점에 대해서, 위치의 유연성이 크게 강화된다. 그 결과, 대역-통과 필터의 설계 자유도가 크게 향상된다.

게다가, 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류 및 공진 전계 중 적어도 일부를 불연속으로 형성함으로써, 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합한다. 따라서, 다른 통과-대역을 갖는 대역-통과 필터가 용이하게 제조된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 대역-통과 필터에서, 입출력 결합 회로는 유전체 기판의 표면 또는 유전체 기판의 내부에 형성된 하나의 금속막 주변의 제 1 및 제 2 부분에 접속되며, 입출력 결합 회로의 접속점을 지나는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 제 1 공진 모드가 발생하고, 가상 직선에 실질적으로 수직하게 제 2 공진 모드가 발생하며, 공진 전류 또는 공진 전계 중 적어도 일부가 불연속으로 형성되는 결합 장치가 제 1 및 제 2 공진 모드가 서로 결합하도록 제공된다. 따라서, 금속막의 형상 및 입출력 결합 회로의 접속점을 선택하고 상기 결합 장치에 의해 제 1 및 제 2 공진 모드를 결합시킴으로써 통과 대역이 원하는 주파수 대역을 달성하는 대역-통과 필터가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시형태의 대역-통과 필터에서는, 상술한 대로 하나의 금속막의 형상 및 입출력 결합 회로의 접속점만을 선택함으로써, 다른 통과-대역이 쉽게 제조된다. 따라서, 고주파 대역에서 작동될 수 있는 대역-통과 필터의 구조는 대단히 간단해진다. 또한, 제조시 크기를 정확하게 제어할 수 있다.

고주파 대역에서 작동하는 대역-통과 필터는 간단하고 저렴하게 제공된다.

상술한 결합 장치는 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류 또는 공진 전계 중 적어도 어느 하나에 불연속을 형성한다. 따라서, 결합 장치는 공진 전류의 적어도 일부를 불연속으로 형성하는 공진 전류 제어 장치가 되어도 되고, 공진 전계를 제어하는 공진 전계 제어 장치이어도 된다.

공진 전류 제어 장치의 경우에는, 금속막에 개구부가 간단히 형성된다. 그로 인해, 공진 전류 제어 장치가 쉽게 형성된다. 공진 전계 제어 장치는, 유전체 기판 층의 적어도 일부를 통해 금속막에 대향하여 공진 전계 제어 전극이 간단히 형성된다. 그로 인해, 공진 전계 제어 장치가 쉽게 형성된다.

이제까지, 바람직한 실시형태들을 기술하였지만, 당업계에 종사하는 사람들에게는 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 변경이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 결정된다.

Claims (20)

1. 유전체 기판의 표면 또는 유전체 기판의 내부에 형성되는 금속막의 형상 및 금속막에 대해 입출력 결합 회로의 접속점을 선택하여, 상기 금속막에서 제 1 및 제 2 공진 모드가 발생되는 단계; 및

   상기 제 1 및 제 2 공진 모드 중의 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류 및 공진 전계 중의 적어도 일부를 불연속으로 형성하여, 상기 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합하는 단계에서, 상기 공진 모드들 중의 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류의 적어도 일부가 불연속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진 모드가 결합하는 단계에서, 상기 공진 모드들 중의 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전계의 적어도 일부가 불연속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 상기 금속막의 형상을 실질적인 직사각형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 금속막의 형상을 실질적으로 삼각형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 금속막의 형상이 실질적인 사방형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 상기 입출력 결합 회로의 상기 접속점이 상기 실질적인 직사각형 형상인 금속막의 단측(short side)에 대향하게 선택되는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 상기 입출력 결합 회로의 상기 접속점이 상기 실질적인 삼각형 형상인 금속막의 인접한 측이 되게 선택되는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 상기 입출력 결합 회로의 상기 접속점이 상기 실질적인 사방형 형상인 금속막의 인접한 측이 되게 선택되는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터의 제조 방법.
10. 유전체 기판;

    상기 유전체 기판의 표면 또는 상기 유전체 기판의 내부에 형성된 적어도 하나의 금속막;

    상기 금속막의 주변의 제 1 및 제 2 부분에 접속되는 입출력 결합 회로로써,상기 입출력 결합 회로를 관통하는 가상 직선에 실질적으로 평행하게 전파되는 제 1 공진 모드, 및 상기 가상 직선에 실질적으로 수직하게 전파되는 제 2 공진 모드가 발생하도록, 상기 금속막의 형상 및 상기 입출력 결합 회로의 결합점의 위치가 결정되는 입출력 결합 회로; 및

    상기 제 1 및 제 2 공진 모드가 서로 결합하도록 공진 전류 또는 공진 전계 중의 적어도 일부에서 불연속으로 형성되는 결합 장치(mechanism)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 결합 장치가 상기 공진 모드들 중의 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전류의 적어도 일부를 불연속이 되게 하는 공진 전류 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 공진 전류 제어 수단이 상기 금속막에 형성된 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 결합 장치가 상기 공진 모드 중의 적어도 하나의 공진 모드에서 공진 전계를 제어하는 공진 전계 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 공진 전계 제어 수단이 상기 유전체 기판 층의 적어도 일부를 통해 금속막에 대향하도록 배열된 공진 전계 제어 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
15. 제 10 항에 있어서, 상기 공진 모드들이 다른 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
16. 제 10 항에 있어서, 상기 금속막의 형상이 실질적인 직사각형인 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
17. 제 10 항에 있어서, 상기 금속막의 형상이 실질적인 삼각형인 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
18. 제 10 항에 있어서, 상기 금속막의 형상이 실질적인 사방형인 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 입출력 결합 회로의 상기 접속점이 상기 실질적인 직사각형 금속막의 대향하는 단측의 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.
20. 제 17 항에 있어서, 상기 입출력 결합 회로의 상기 접속점이 상기 실질적인 삼각형 금속막의 인접한 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 대역-통과 필터.