KR100397726B1

KR100397726B1 - 유전체 공진기, 필터, 듀플렉서 및 통신 장치

Info

Publication number: KR100397726B1
Application number: KR10-2001-0016887A
Authority: KR
Inventors: 사이토겐지; 구보히로유키; 와카마츠히로키
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2003-09-13
Also published as: DE60137815D1; US20010043132A1; US6472955B2; KR20010095161A; CN1319917A; JP3506121B2; CN1203570C; JP2001345610A; EP1148574A2; EP1148574A3; EP1148574B1

Abstract

본 발명에 따른 유전체 공진기는 전기전도성 재료로 이루어지는 캐버티 부재 및 이 캐버티 부재내에 배치된 유전체 코어를 포함한다. 본 발명에서는, 재료 코스트 및 제조 코스트를 증대시키지 않고, 유전체 코어와 캐버티 부재간의 접합 부분에서의 열사이클 피로에 대한 내구성이 향상된다.

본 발명의 구성에 따르면, 유전체 코어의 각 단면 또는 유전체 코어의 각 플랜지부의 단면에 전극을 형성한다. 각 단면을 덮는 피복부를 가짐과 아울러, 플랜지부의 외측 단부를 따라서 굴곡시킨 스프링부를 갖는 금속박을, 전기전도성 접착제를 사용하여 상기 단면에 금속박의 피복부를 접합함으로써, 유전체 코어에 접합한다. 그 후, 금속박의 스프링부를 캐버티 벽의 내면에 솔더링한다. 금속박은 캐버티 벽의 내면측으로 돌출하는 돌출부를 가지며, 이 돌출부의 내측에 접착제를 충전한다. 또한 상술한 유전체 공진기를 사용하여 필터, 듀플렉서 및 통신 장치를 형성한다.

Description

유전체 공진기, 필터, 듀플렉서 및 통신 장치{Dielectric resonator, filter, duplexer, and communication device}

본 발명은 유전체 코어와 캐버티를 포함하는 유전체 공진기에 관한 것이다.또한 본 발명은 이와 같은 유전체 공진기를 사용한 필터와 듀플렉서, 및 이와 같은 필터 또는 듀플렉서를 포함하는 통신 장치에 관한 것이다.

종래에는, 캐버티내에 배치된 유전체 코어를 포함하는 소형의 유전체 공진기가, 마이크로파 대역에 있어서 비교적 높은 전력을 취급하는 것이 가능하다.

예를 들면, TM 모드를 이용하는 유전체 공진기는 표면에 전극막이 피복된 금속 또는 세라믹으로 이루어진 캐버티 부재의 캐버티에, 유전체 세라믹으로 이루어지는 유전체 코어를 배치함으로써 형성된다.

도 18, 도 19a 및 도 19b에 종래의 유전체 공진기의 구성예를 나타낸다. 도 18는 분해사시도이고, 도 19a는 상면도, 도 19b는 단면도이다. 이 예에서는, 유전체 공진기가 다음과 같이 형성된다. 금속제의 캐버티 부재의 본체(1)에, 양 단면 각각에 전극을 형성한 유전체 코어(3)를 삽입하고, 유전체 코어(3)의 양 단면을 솔더(6)에 의하여 캐버티 부재의 본체(1)의 내면에 접속한다(도 19a 및 도 19b 참조). 그 후, 캐버티 부재의 본체(1)의 개구를 캐버티 뚜껑(2)으로 막는다.

상기와 같이 캐버티 부재의 내면에 유전체 코어의 양 단면을 접합시키는 구조에서는, 유전체 코어의 선팽창계수와 캐버티 부재의 선팽창계수의 차가 크면, 열사이클 피로에 의하여 유전체 코어와 캐버티 부재간의 접합 부분이 열화되고, 따라서 충분히 높은 신뢰성을 얻을 수 없다.

상기 문제점을 회피하기 위한 한가지 공지의 기술은 유전체 코어와 캐버티 부재를 모놀리식 몰딩 공정에 의하여 형성하는 것이다. 이 구조에서는, 유전체 코어와 캐버티 부재가 동일한 세라믹 재료로 형성되므로, 상기 열사이클 피로에 의한 문제는 본질적으로 생기지 않는다.

그런데, 유전체 코어와 캐버티 부재를 모놀리식 몰딩하여 형성하는 구조에서는, 대부분의 캐버티 부재를 유전성으로 할 필요는 없음에도 불구하고, 유전체 세라믹으로 형성한다. 따라서, 재료 코스트가 증가한다. 게다가 복잡한 금형이 필요하므로 제조 코스트도 높아진다.

본 출원인에 의하여 출원된 일본 특허출원 평11-283037호에는, 캐버티내에 유전체 코어와 함께 도체봉을 배치하여, 유전체 코어와 관련된 공진 모드와 동축(반동축) 공진 모드를 모두 사용하도록 한 공진기가 개시되어 있다. 그러나, 이 구조에서는, 알루미늄 등의 통상의 금속 재료로 이루어지는 캐버티 부재의 선팽창계수와 유전체 코어의 선팽창계수간에 큰 차이가 있기 때문에, 상술한 바와 같이 유전체 코어와 캐버티 부재간의 접합 부분에서 충분히 높은 신뢰성을 확보할 수 없다. 유전체 코어를 형성하기 위한 유전체 세라믹 재료와 유사한 선팽창계수를 갖는 금속 재료를 사용하여 캐버티 부재를 형성하면, 상기의 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 캐버티 부재의 재료 코스트가 증가하고 또한 캐버티 부재를 제조하는데 필요한 제조 코스트가 높아진다는 문제를 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 재료 코스트 및 제조 코스트를 증대시키지 않고 제조할 수 있으며, 또한 전기전도성 캐버티 부재 및 이 캐버티 부재내에 배치되는 유전체 코어간의 접합 부분에서의 열사이클 피로에 대해 높은 내구성을 갖는 유전체 공진기를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 이와 같은 유전체 공진기를사용한 필터 및 듀플렉서를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 이와 같은 필터 또는 듀플렉서를 포함하는 통신 장치를 제공하는데 있다.

도 1a∼도 1c는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유전체 공진기의 구성 부품들을 나타내는 사시도이다.

도 1d는 도 1b의 선 A-A'을 따른 단면도이다.

도 2는 상기 유전체 공진기의 분해 사시도이다.

도 3은 상기 유전체 공진기의 단면도이다.

도 4a∼도 4c는 상기 유전체 공진기에 있어서 각종 공진 모드의 전자계 분포의 예를 나타낸 도이다.

도 5는 상기 유전체 공진기에 있어서 2개의 공진 모드간의 결합을 나타낸 도이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유전체 공진기의 사시도 및 단면도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유전체 공진기에 사용되는 유전체 코어의 사시도이다.

도 8은 도 7에 나타낸 상기 유전체 공진기의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 유전체 공진기의 사시도이다.

도 10a∼도 10c는 3개의 유전체 공진기의 구성을 나타낸 상면도이다.

도 11은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유전체 공진기에 사용되는 유전체 코어 및 금속박을 나타내는 사시도이다.

도 12는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유전체 공진기에 사용되는 유전체 코어 유닛을 나타내는 사시도이다.

도 13은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유전체 공진기에 사용되는 유전체 코어 유닛 및 캐버티 부재를 나타내는 사시도이다.

도 14는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유전체 공진기의 캐버티내에 유전체 코어 유닛이 장착된 상태를 나타낸 도이다.

도 15는 필터의 구성예를 나타낸 도이다.

도 16은 듀플렉서의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 17은 통신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 18은 종래의 유전체 공진기의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 19는 상기 종래의 유전체 공진기의 상면도 및 단면도이다.

(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)

1: 캐버티 부재 본체

2: 캐버티 뚜껑

3: 유전체 코어

3f: 플랜지부

3h: 구멍

4: 도체봉

5: 금속박

5a: 돌출부

5c: 피복부

5f: 스프링부

5h: 개구

6: 솔더

7: 접착제

8a, 8b: 동축 커넥터

9a, 9b, 10: 결합 루프

11: 오목부

12: 나사

13: 고정 부재

14: 구멍

20: 유전체 코어 유닛

h: 결합조정용 구멍

본 발명의 한 양태에 따르면, 단면에 전극이 형성된 유전체 코어; 전기전도성 캐버티 부재; 및 단면에 접합되는 접합면 및 굴곡 스프링부를 갖는 전기전도성 박(foil);을 포함하는 유전체 공진기로, 상기 박의 접합면은 전기전도성 접착제에 의해 유전체 코어의 단면에 접합되며, 상기 박의 스프링부는 전기전도성 접착제에 의해 캐버티 부재의 내면에 접합되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기가 제공된다.

본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 유전체 코어는 단면에 형성된 플랜지부를 포함하며, 전기전도성 박은 플랜지부의 단면을 덮는 피복부를 포함하며, 전기전도성 박의 스프링부는 플랜지부의 단부를 따라서 피복부를 굴곡하여 형성된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 단면에 전극이 형성된 유전체 코어; 전기전도성 캐버티 부재; 및 중앙부가 한쪽으로 돌출된 전기전도성 박(foil);을 포함하는 유전체 공진기로, 상기 박의 돌출부는 전기전도성 접착제에 의해 유전체 코어의 단면에 접합되며, 상기 박의 스프링부는 전기전도성 접착제에 의해 캐버티 부재의 내면에 접합되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기가 제공된다.

상술한 바와 같은 구조에서, 유전체 코어의 단면이 캐버티 벽의 내면에 직접 접합되지 않고, 전기전도성 박에 의하여 탄성적으로 접합된다. 그 결과, 유전체 코어의 선팽창계수와 캐버티 부재의 선팽창계수의 차이에 의한 일그러짐은 탄성을 갖는 박에 의해 흡수되며, 따라서 유전체 코어와 캐버티 부재간의 접합부에 열사이클 피로가 생기지 않는다.

본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 돌출부로 둘러싸인 공간에 접착제를 삽입하여, 유전체 코어의 단면과 캐버티 부재간의 전기적 접속이 전기전도성 박에 의하여 달성되며, 이들간의 기계적 접속이 상기 박 및 접착제에 의하여 달성된다. 유전체 코어의 단면 전극과 캐버티 부재는 전기전도성 박에 의하여 서로 전기적으로 접속되기 때문에, 전계가 접착제에 들어오지 못하며, 따라서 열화가 생기지 않는다.

본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 캐버티 부재가 돌출부로 둘러싸인 공간으로 통하는 구멍을 가지며, 구멍 및 상기 돌출부로 둘러싸인 공간에 접착제가 충전된다. 이에 따라서, 캐버티의 외측으로부터 접착제를 용이하게 주입하는 것이 가능하다. 게다가, 경화된 접착제가 각 구멍에 끼워지고, 따라서 캐버티 부재, 박 및 유전체 코어간의 접합 강도가 증대된다.

본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 유전체 코어의 단면에 요철부를 형성한다. 이에 따라서, 유전체 코어의 단면과 접착제간의 전단 방향의 접합 강도가 증가한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상술한 구조 중의 하나를 갖는 유전체 공진기; 및 유전체 공진기의 공진 모드와 전자계적으로 결합하며, 입출력 단자로서 기능하는 결합 구조물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상술한 구조중의 한 유전체 공진기를 복수개 형성하여 된 필터; 및 복수의 유전체 공진기중에서 2개의 공진기와 결합하여, 공통의 안테나용 입출력 단자로서 기능하는 결합 구조물;을 포함하는 듀플렉서를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상술한 필터 또는 듀플렉서를 포함하는 통신 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조로 한 이하의 본 발명의 실시형태의 설명으로부터 자명해질 것이다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소 및 부품을 나타낸다.

(발명의 실시형태)

이하에서는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유전체 공진기의 구성을 도 1a 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 1a∼도 1c는 유전체 공진기의 구성 부품들을 나타내는 사시도이다. 도 1a는 유전체 세라믹으로 이루어지며 외형이 직육면체인 유전체 코어(3)를 나타낸다. 유전체 코어(3)의 중앙에는 원형 구멍이 형성되며, 유전체 코어(3)의 양 단면에는 은 전극막이 형성된다.

도 1b는 Cu 박 또는 Ag도금된 Cu 박 등의 재료를 포함하는 금속박(5)을 나타낸다. 금속박(5)의 중앙부가 한쪽으로 돌출하여, 돌출부가 실질적으로 평면을 형성하고, 주변부가 실질적으로 다른 평면을 형성한다. 도 1d는 도 1b의 선 A-A'를 따른 단면도이다. 여기서, "중앙부"란, 주변부 이외의 부분을 설명하기 위해 사용된다. 중앙부는 의미이며, 반드시 정확한 중앙에 위치하는 것은 아니다.

도 1c는 알루미늄 등의 금속에 Ag를 도금하여 형성된 캐버티 부재를 나타낸다. 캐버티 부재는 본체(1) 및 캐버티 뚜껑(2)를 포함한다. 캐버티 부재의 본체(1)에, 본체(1)의 바닥면의 중앙으로부터 연장되도록 도체봉(4)이 형성된다. 도체봉(4)은 본체(1)로부터 분리하여 형성해도 되고, 본체(1)와 일체적으로 형성해도 된다.

도 2는 캐버티 부재에 유전체 코어를 조합한 상태를 나타내는 사시도, 도 3은 그 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 유전체 코어(3)의 각 단면에 금속박(5)의 돌출부를 접합(예를 들면 솔더링)한다. 이 유전체 코어(3)를 하기와 같이 캐버티내에 장착한다. 먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이, 양 단면에 금속박을 솔더링한 유전체 코어(3)를, 도체봉(4)이 유전체 코어의 구멍에 삽입되도록 하여, 캐버티 부재의 본체(1)에 삽입한다. 유전체 코어가 소정 높이에 오면, 금속박(5)의 주변부를 캐버티 부재의 본체(1)의 내면에 접합(예를 들면 솔더링)한다. 또한, 유전체 코어를 캐버티 부재의 본체(1)에 삽입하기 전에, 각 금속박(5)의 오목부(내면)에 접착제(7)를 배치하고, 유전체 코어를 캐버티 부재의 본체(1)에 삽입한 후에, 열을 가하여 접착제(7)를 경화시킴으로써, 각 금속박(5)의 내면 및 유전체 코어(3)의 각 단면을 캐버티 부재의 본체(1)의 내면에 접속한다.

접착제로서는, 에폭시 등의 전기전도성 접착제 또는 Ag 함유 실리콘 접착제 등을 사용할 수 있다. 특히 고무를 함유하는 에폭시 접착제는 높은 신뢰성을 얻는데 바람직하다. 또한, 전기전도성 접착제는 방열성이 높기 때문에, 내열성이 향상된다.

그 후, 캐버티 부재의 본체(1)의 개구단을, 도 3에 나타낸 바와 같이 캐버티뚜껑(2)으로 솔더링에 의해, 또는 나사를 사용하여 막음으로써, 완전한 유전체 공진기를 구성한다.

도 3에 있어서, 접착제(7)에 의한 접합을 먼저 행하고, 그 후 각 금속박(5)의 주변부를 캐버티 부재의 본체(1)의 내벽에 솔더링해도 된다.

도 1∼도 3에 나타낸 예에서는, 각 금속박(5)의 돌출부에 개구가 형성되어 있어서, 유전체 코어(3)의 단면에 금속박(5)을 솔더링할 때, 유전체 코어(3)의 단면의 전극이 부분적으로 노출되고, 이에 따라서 솔더링을 용이하고 더욱 확실하게 행할 수 있다. 또한 각 금속박(5)의 개구를 통하여 유전체 코어(3)의 각 단면과 캐버티 부재의 본체(1)의 내면이 접착제(7)에 의하여 직접 접합되기 때문에, 이들간의 접착 강도를 높일 수 있다.

그러나, 금속박(5)의 개구는 반드시 필요한 것은 아니다. 금속박(5)이 개구를 갖지 않는 경우, 유전체 코어의 단면에 금속박(5)을 솔더링할 수 있으며, 또한 금속박(5)의 오목부(내면)측을 캐버티 부재의 본체(1)의 내벽면에 접합함으로써, 금속박(5)에 의하여 캐버티 부재의 본체(1)의 내면에 유전체 코어(3)를 접착고정할 수 있다.

또한, 상기 접착제(7)도 반드시 필요한 것은 아니다. 접착제(7)를 사용하지 않는 경우, 금속박(5)의 두께를 늘려서 적당한 강성을 갖게 해도 된다. 금속박(5)은 중앙부가 돌출되어 상기 돌출부와 주변부가 각각 평면을 형성하는, 접시형상을 가지며, 박이 두께가 얇더라도 전체적으로 비교적 높은 강성을 얻을 수 있다. 한편, 금속박(5)은 적당한 정도의 탄성을 가지고 있어서, 유전체 코어의 선팽창계수와 캐버티 부재의 선팽창계수간의 차에 의한 일그러짐(distortion)을 흡수한다. 이러한 탄성은 유전체 코어의 사이즈 변동도 흡수한다.

도 4a∼도 4c는 상기 유전체 공진기의 각종 모드의 전자계 분포의 예를 나타내고 있다. 도면에서, 실선 화살표는 전계 벡터를 나타내고, 파선 화살표는 자계 벡터를 나타낸다. 도 4a는 유전체 코어(3) 및 캐버티 부재에 있어서 TM 모드의 전자계 분포를 나타낸다. 이 모드에서는, 전계 벡터가 유전체 코어(3)의 세로 방향에 평행한 방향을 향하고, 자계 벡터가 유전체 코어(3)의 세로 방향에 수직인 면에 루프(loop)를 형성한다. 유전체 코어는 직사각형 형상을 갖지만, 여기에서는 상기 모드를 설명하기 위하여 원주 좌표계를 사용하며, h를 전파 방향으로 취하고, θ를 전파 방향에 수직인 면의 각도를 나타내기 위하여 취하고, r을 전파 방향에 수직인 면의 방사 방향으로 취한다. 각 방향의 전계 분포의 파의 수를 TMθrh로 나타내면, 현 모드는 TM010 모드로 표현할 수 있다. 이 모드는 TM010 모드와 유사하지만, 유전체 코어가 원주가 아니며, 또한 유전체 코어(3)의 중앙에 도체봉(4)이 형성되기 때문에, 약간의 차이가 있다. 따라서, 여기에서는 이 모드를 "준 TM 모드"라 한다.

도 4b는 캐버티 부재 및 도체봉에 의해 형성되는 반동축 공진기 모드를 나타내는 상면도이고, 도 4c는 그 정면도이다. 이 모드에서, 전계 벡터는 도체봉으로부터 캐버티 부재의 내벽을 향하고, 자계 벡터는 도체봉을 따라서 루프를 형성한다. 이와 같은 반동축 공진기에서는, 통상의 반동축 공진기와 달리, 유전체 코어(3)가 제공되어 있으며, 또한 도체봉(4)의 꼭대기와 캐버티 부재의 천정벽 사이에 갭이형성된다. 따라서, 여기에서는 이 모드를 "준 TEM 모드"라 한다.

도 5는 상기 2개의 모드를 서로 결합시키기는데 사용할 수 있는 구조의 예를 나타낸다. 도 5는 상기 구조의 상면도로, 캐버티 뚜껑은 도시되어 있지 않다. 도 5에 잇어서, 준 TEM 모드의 전계 벡터 E_TEM은 도체봉(4)으로부터 방사 방향으로 향하고, 준 TM 모드의 전계 벡터 E_TM은 유전체 코어(3)의 길이 방향으로 향한다. 따라서, 유전체 코어(3)의 한 단부로부터 중앙부(도체봉(4)이 배치된 부분)까지 유전체 코어의 세로 방향을 따라서 연장되는 영역에서의 전계 강도와, 중앙부로부터 유전체 코어(3)의 다른 단부까지의 영역에서의 전계 강도간의 밸런스를 깨뜨림으로써, 이들 양 모드를 서로 결합시킬 수 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이 결합조정용 구멍(h)를 형성하여, 결합조정용 구멍 부근의 전계 강도의 대칭성을 깨뜨리며, 이에 따라서 준 TEM 모드와 준 TM 모드를 서로 결합시킨다. 결합조정용 구멍(h)의 크기(내부직경 또는 깊이)에 의하여 결합량이 정해진다.

이상과 같이 하여, 준 TM 모드와 준 TEM 모드의 공진 모드를 이용하여 유전체 공진기를 구성한다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유전체 공진기의 구성을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하겠다. 도 6a는 캐버티 뚜껑을 떼낸 유전체 공진기의 사시도이고, 도 6b는 그 단면도이다. 이 제 2 실시형태에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 상기 제 1 실시형태에 따른 유전체 공진기와는 달리, 캐버티 부재의 본체(1)에, 각 금속박(5)의 돌출부의 내면과 캐버티 부재의 본체(1)의 내면으로 둘러싸인 공간과 통하는, 즉 각 금속박(5)의 돌출부의 내측과 통하는 구멍(14)을 형성한다.

이 유전체 공진기는 다음과 같이 조립된다. 먼저, 양 단면에 금속박(5)을 솔더링한 유전체 코어(3)를 캐버티 부재의 본체(1)내에 삽입하고, 유전체 코어(3)를 소정의 높이로 임시 고정한다. 유전체 코어(3)를 그 높이로 유지하면서, 각 금속박(5)의 주변부를 캐버티 부재의 본체(1)의 내면에 솔더링한다. 그 후, 캐버티 부재의 본체(1)의 외측으로부터 구멍(14)을 통하여 접착제(7)를 공간내에 주입하고, 접착제를 경화시킨다. 이 때, 각 구멍(14)의 내측에도 접착제(7)가 충전된다.

이러한 구조에서, 경화된 접착제(7)가 각 구멍(14)에 끼워지고, 따라서 유전체 코어(3)와 캐버티 부재의 본체(1)간의 접합 강도가 증대된다.

도 6a에 나타낸 바와 같이, 접착제를 주입하는 복수의 구멍(14)을 각 공간에 대하여 형성하면, 통기성이 얻어지며, 따라서 각 공간내로 접착제를 아주 빠르게 더욱 확실하게 충전할 수 있다. 상술한 공간은 반드시 접착제로 완전히 충전될 필요는 없으며, 공간은 부분적으로 충전되지 않아도 된다. 요컨데, 경화된 접착제가 금속박(5)의 돌출부의 내면과 캐버티 부재의 본체(1)의 내면 사이에 충분한 접합 강도를 제공하면 된다.

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유전체 공진기의 구성을 도 7a, 도 7b 및 도 8을 참조하여 설명하겠다.

도 7a 및 도 7b는 유전체 코어의 각 단면에 오목부(11)가 형성된 유전체 코어의 2가지 예를 사시도의 형태로 나타낸다.

도 8은 도 7에 나타낸 어느 한 유전체 코어를 캐버티내에 장착한 상태를 나타낸 단면도이다. 이 유전체 공진기는 다음과 같이 조립된다. 먼저, 유전체 코어(3)의 양 단면 각각에 금속박(5)을 솔더링하고, 얻어진 유전체 코어(3)를 개구를 통하여 캐버티 부재의 본체(1)에 삽입한다. 유전체 코어(3)를 소정의 높이로 임시 고정한다. 그 높이로 유전체 코어(3)를 유지하면서, 금속박(5)의 주변부를 캐버티 부재의 본체(1)의 내벽에 솔더링한다. 다시 캐버티 부재의 본체(1)에 형성한 구멍을 통하여 접착제(7)를 주입함으로써, 유전체 코어(3) 및 금속박(5)을 캐버티 부재의 본체(1)에 접착고정한다. 이 때, 유전체 코어(3)의 양 단면에 형성된 오목부(11)의 내측에도 접착제(7)가 충전되기 때문에, 유전체 코어(3)와 경화된 접착제(7)간의 변위에 대한 기계적 강도가 강화된다.

다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 유전체 공진기의 구성을 도 9를 참조하여 설명하겠다.

각 금속박(5)의 주변부를 캐버티 부재의 내면에 솔더링한 이전의 실시형태와 달리, 제 4 실시형태에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이 각 금속박(5)의 주변부를 나사(12)를 사용하여 캐버티 부재의 본체(1)에 고정한다. 즉 도 9에 나타낸 바와 같이, 각 금속박(5)의 주변부 및 캐버티 부재의 본체(1)의 벽면에, 나사를 통과시키기 위한 복수의 구멍을 미리 형성하고 있으며, 나사(12) 및 유전체 코어(3)의 단면 형상에 상응하는 직사각형 링형상을 갖는 2개의 고정 부재(13)를 사용하여, 캐버티 부재의 본체(1)의 벽면에 2개의 금속박(5)을 고정한다.

이 유전체 공진기는 다음과 같이 조립된다. 먼저, 유전체 코어(3)를 2개의링형상 고정 부재(13)에 삽입한다. 그 후, 유전체 코어(3)의 양 단면 각각에 금속박(5)을 솔더링한다. 얻어진 유전체 코어(3)를 캐버티 부재의 본체(1)에 배치하고, 외측에서부터 고정 부재(13)에 나사(12)를 삽입하여, 금속박(5)을 고정한다.

본 실시형태 및 이전의 실시형태에서는, 유전체 코어의 단면에 솔더링에 의하여 금속박을 접합하였으나, 전기전도성 접착제 또는 그밖의 전기전도성 접합 재료를 사용하여 접합해도 된다.

본 실시형태 및 이전의 실시형태에서는, 유전체 코어를 직육면체 형상으로 형성하였으나, 이 유전체 코어를 다각기둥 또는 원기둥 형상으로 형성해도 된다.

도 10a∼도 10c는 유전체 공진기의 구성의 다른 3가지 예를 나타낸 도로, 캐버티 뚜껑을 도시하지 않은 상면도의 형태로 나타낸다.

도 10a에 나타낸 예에서는, 유전체 코어(3)는 2개의 교차된 유전체 기둥을 포함하며, 4개의 단면 각각에 전극막을 형성하고, 각 단면에 금속박(5)을 솔더링하고 있다. 각 금속박(5)의 주변부와 캐버티 부재의 본체(1)의 내면간의 전기적 접속 및 유전체 코어(3)와 금속박(5)의 캐버티 부재의 본체(1)에 대한 기계적 접속은 도 1a∼도 9를 참조하여 설명한 기술중의 하나에 의하여 행한다. 본 실시형태에 따른 구조에서는, 2개의 준 TM 모드와 1개의 준 TEM 모드를 이용한 유전체 공진기를 구성할 수 있다.

도 10b에 나타낸 예에서는, 캐버티내에 도체봉을 형성하지 않고, 또한 유전체 코어(3)에 도체봉(3)이 통과하는 구멍도 형성하지 않고, 단순히 유전체 코어(3)를 캐버티 부재의 본체(1)내에 장착한다. 이 구조에 의하여, 단일의 TM 모드를 이용한 유전체 공진기를 구성할 수 있다.

도 10c에 나타낸 예에서는, 캐버티에 도체봉을 배치하지 않고, 캐버티에 십자 형상의 유전체 코어(3)를 장착한다. 이 구조에 의하여 2개의 TM 모드를 이용한 유전체 공진기를 구성할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유전체 공진기의 구성을 도 11∼도 14를 참조하여 설명하겠다.

도 11은 유전체 코어와 금속박의 형상을 나타낸 사시도이다. 유전체 코어(3)는 중앙에 원형 구멍(3h)이 형성된 직육면체 부분과, 이 직육면체 부분의 양 단으로부터 연장되는 플랜지부(3f)를 포함한다. 이 유전체 코어는 모놀리식 몰딩에 의하여, 또는 직육면체 부분과 플랜지부를 서로 접합시킴으로써, 제조할 수 있다. 각 플랜지부(3f)의 단면은 도포 및 베이킹에 의하여 형성된 Ag 전극막으로 피복되어 있다.

각 금속박(5)은 유전체 코어의 대응하는 플랜지부의 단면을 덮는 피복부(5c), 스프링부(5f), 개구(5h), 및 돌출부(5a)를 포함한다.

스프링부(5f)는 대응하는 플랜지부(3f)를 피복부(5c)에 의해 피복하면서 금속박(5)을 플랜지부(3f)에 부착할 때, 플랜지부(3f)의 외측 단부가 스프링부(5f)에 의하여 피복되도록, 금속박(5)을 굴곡하여 형성한다.

돌출부(5a)는 먼저 개구(5h)의 4개의 각 코너로부터 피복부(5c)를 대각선 방향으로 부분적으로 절단하여 4개의 판을 형성하고, 그 후 얻어진 4개의 판을 캐버티의 내벽면을 향하게 될 측을 향하여 돌출시켜서 형성된다.

도 12는 상술한 유전체 코어와 금속박을 포함하는 유전체 코어 유닛을 나타내는 사시도이다.

이 유전체 코어 유닛은 유전체 코어의 2개의 플랜지부의 단면에 금속박의 피복부를 각각 솔더링하여 조립된 것이다. 이 솔더링은 먼저 유전체 코어의 2개의 플랜지부의 단면 또는 금속박의 피복부, 또는 단면 및 피복부 양쪽에 솔더 페이스트를 도포하고, 그 후 전체를 가열함으로써 행해진다. 또는, 각 금속박의 피복부의 주변 영역에 형성한 8개의 구멍을 통하여 솔더링 인두를 사용하여 솔더링을 행해도 된다.

도 13은 유전체 유닛이 캐버티 부재에 실장된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 14는 그 주요부를 나타내는 단면도이다. 단, 캐버티의 개구를 덮는 캐버티 뚜껑은 도 13 및 도 14에 도시되어 있지 않다.

캐버티 부재의 본체(1)는 다이 캐스팅 기술을 사용하여 알루미늄으로 이루어진다. 캐버티 부재의 본체(1)의 내외면에 Ag 전극막이 피복된다. 이 예에서는, 캐버티 부재의 본체(1)가 4개의 유전체 코어 유닛이 장착되는 4개의 캐버티를 갖는다. 캐버티 부재의 본체내에 유전체 코어 유닛을 완전히 삽입하면, 도 14에 나타낸 바와 같이, 각 금속박의 하측 단부의 스프링부가 각 캐버티의 바닥면에 형성된 대응하는 단차부(1s)에 접촉하여, z 방향(각 유전체 코어가 삽입된 방향)으로 각 유전체 코어를 위치결정한다. 또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 각 금속박의 좌우측의 스프링부가 캐버티 벽의 내면의 z축 방향으로 연장되는 단차부(1t)에 접촉하여, x 방향(복수의 유전체 코어 유닛이 배열된 방향)으로 각 유전체 코어를 위치결정한다. 게다가, 도 14에 나타낸 바와 같이, 2개의 금속박의 스프링부(5f) 및 돌출부(5a)가, 대향하는 캐버티 벽의 내면에 각각 접촉하여, y 방향(유전체 코어의 세로 방향)으로 각 유전체 코어 유닛을 위치결정한다. 결국, 금속박의 스프링부가 각 유전체 코어 유닛(20)을 대응하는 캐버티내에서 x, y, z 방향으로 지지한다. 따라서, 각 유전체 코어가 플로팅(floating)된 형태로 캐버티내에 고정된다.

유전체 코어 유닛은 다음과 같이 상기 캐버티 부재의 본체내에 실장된다. 먼저, 도 12에 나타낸 상태의 유전체 코어 유닛에 대하여, 각 금속박의 스프링부의 소정 면(솔더링할 면) 또는 캐버티 벽의 내면의 소정 영역(솔더링할 위치), 또는 스프링부의 소정 면 및 캐버티 벽의 내면의 소정 영역 양쪽에 솔더 페이스트를 도포한다. 그 후, 도 13에 나타낸 바와 같이, 4개의 유전체 코어 유닛을 대응하는 캐버티 내에 삽입하고, 전체를 가열함으로써, 솔더링을 행한다. 솔더링을 완료한 후, 도 13에 나타낸 캐버티 벽의 내면에 형성된 홈(g)을 통하여 접착제를 주입한다. 각 홈(g)의 하측 단부는 대응하는 캐버티에 유전체 코어 유닛이 삽입되었을 때, 각 홈(g)의 하측 단부가 대응하는 금속박의 개구에 위치하도록, 소정의 높이로 형성된다. 이에 따라서, 돌출부(5a)의 내측에 접착제를 충전한다. 그 후, 접착제를 경화시킨다. 돌출부(5a)로 둘러싸인 각 공간에 반드시 접착제를 완전히 충전할 필요는 없다. 유전체 코어 유닛 및 금속박이 캐버티 벽의 내면에 견고하게 접착되기에 충분할 정도로, 접착제를 상기 공간내에 삽입하면 된다.

이와 같은 구조에 의하여, 대응하는 캐버티에 각 유전체 코어 유닛을 전기적 및 기계적으로 지지하는 것이 가능하다. 또한, 유전체 코어 유닛(3)의 플랜지부가스프링부 및 경화된 접착제에 의하여 캐버티 부재(1)의 내측에서 탄성적으로 지지되기 때문에, 각 유전체 코어 유닛과 캐버티 부재간의 열응력이 감소된다. 또한, 각 유전체 코어 유닛과 캐버티간의 사이즈 차이가 스프링부에 의해 흡수되며, 따라서 접합부에 과도한 응력이 생기지 않는다. 게다가, 유전체 코어의 플랜지 사이즈가 고정되면, 금속박과 캐버티 부재를 표준화시킬 수 있다. 그 결과, 요구되는 특성에 따라서 유전체 코어의 플랜지부 이외의 사이즈를 수정하는 것만으로, 동일한 금속박과 동일한 캐버티 부재를 이용하여, 각종 특성이 다른 유전체 공진기를 형성할 수 있다.

도 14에 나타낸 예에서는, 캐버티내에 도체봉(4)을 배치함으로써, 제 1 실시형태를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 유전체 공진기를 준 TEM 모드로 동작하게 한다. 또한, 유전체 코어(3)와 캐버티 부재(1)를 조합함으로써, 공진기를 준 TM 모드로 동작하게 한다.

도체봉(4)의 꼭대기부의 직경을 늘려서, 캐버티 뚜껑과 대향하는 면적을 늘림으로써, 도체봉(4)과 캐버티 뚜껑간의 용량을 증가시킨다. 도체봉(4)의 바닥부에는 높은 전류가 집중된다. 전류 집중에 기인한 문제점들을 회피하기 위하여, 도체봉(4)의 바닥부의 직경도 늘린다. 그 결과, 손실이 감소된다. 도체봉(4)의 꼭대기부와 바닥부 이외의 부위의 직경은 캐버티의 내부 사이즈에 따라서 최적의 특성이 얻어지도록 정해진다. 따라서, 전체적으로 사이즈 및 손실이 최소화된다. 도체봉(4)의 꼭대기부는 라운딩되도록 형성해도 되며, 이에 따라서 도체봉의 꼭대기부에서의 전계 집중을 완화하고 최대 허용 전력을 증대시킬 수 있다.

도 13에 나타낸 예에서는, 4개의 유전체 코어 유닛을 사용하여 8개의 공진기를 형성한다. 인접하는 공진기를 차례로 서로 결합시킴으로써, 복수단의 공진기를 포함하는 필터를 얻을 수 있다. 인접하는 공진기를 서로 결합시키는 방법은 주지의 것이며, 따라서 여기에서는 상세히 설명하지 않는다.

도 11∼도 14를 참조하여 상기에서 설명한 예에서는, 유전체 코어 유닛이 플랜지부를 갖는다. 또는, 플랜지부를 갖지 않는, 단순한 각기둥 또는 원기둥 형상의 유전체 코어를 포함하는 유전체 공진기에, 도 11∼도 14를 참조하여 설명한 금속박을 적용해도 된다. 이 경우에는, 도 11 등에 나타낸 금속박(5)의 중앙에 유전체 코어의 각 단면을 접합시키면 된다. 또는, 금속박을, 유전체 코어의 단면의 칫수에 상응하는 칫수를 갖도록 형성해도 된다. 더욱 상세하게는, 이 경우, 금속박의 스프링부는 금속박이 유전체 코어의 단면의 외측 단부를 따라서 굴곡되도록, 유전체 코어의 단면에 대한 접합된 접합면의 단부를 따라서 금속박을 굴곡시킴으로써 형성해도 된다.

다음으로, 필터의 구성예를 도 15를 참조하여 설명하겠다. 도 15에서, 캐버티는 이점 쇄선으로 표시된다. 도체봉(4a, 4b)의 꼭대기부는 캐버티 벽의 내면으로부터 이격되어 있다. 이 구조에서, 도체봉(4a)과 그 주위의 캐버티의 조합체가 준 TEM 모드의 공진기로서 작용하고, 유전체 코어(3a)와 주위의 캐버티의 조합체가 준 TM 모드의 공진기로서 작용한다. 마찬가지로, 도체봉(4b)과 그 주위의 캐버티의 조합체가 준 TEM 모드의 공진기로서 작용하고, 유전체 코어(3b)와 주위의 캐버티의 조합체가 준 TM 모드의 공진기로서 작용한다. 각 동축 커넥터(8a, 8b)의 중심 도체는 결합 루프(9a, 9b)에 의하여 대응하는 캐버티의 내측과 결합한다. 결합 루프(9a, 9b)는 이들 결합 루프(9a, 9b)가 상기 TM 모드의 자속과 쇄교(鎖交)하지만, 상기 TEM 모드의 자속과 실질적으로 쇄교하지 않도록 배치된다. 따라서, 결합 루프(9a, 9b)는 상기 TM 모드와 자기적으로 결합한다.

도 5에 도시된 결합 조정용 구멍(h)과 유사한 결합 조정용 구멍(ha, hb)은 준 TM 모드와 준 TEM 모드를 서로 결합시키기 위하여 제공된다. 게다가, 인접하는 2개의 캐버티 사이의 벽에 창이 형성되고, 그 창을 가로질러 연장되도록 결합 루프(10)가 배치된다. 결합 루프(10)는 그 루프면이 준 TM 모드의 자속과 쇄교하지 않고 준 TEM 모드의 자속과 쇄교하는 방향을 향하도록 배치된다. 따라서, 결합 루프(10)는 2개의 캐버티내에서 준 TEM 모드와 자기적으로 결합한다. 그 결과, 동축 커넥터(8a)로부터 동축 커넥터(8b)를 향하여 준 TM 모드→준 TEM 모드→준 TEM 모드→준 TM 모드의 순서로 결합한다. 따라서, 필터는 전체적으로 4단의 공진기로 이루어지는 대역통과필터로서 작용한다.

듀플렉서의 구성예를 도 16에 나타낸다. 도 16에 나타낸 구성에서는, 송신 필터 및 수신 필터로서 도 15를 참조하여 설명한 필터 등을 사용할 수 있다. 송신 필터는 송신 신호 주파수를 통과시키고, 수신 필터는 수신 신호 주파수를 통과시킨다. 송신 필터의 출력 포트와 수신 필터의 입력 포트가 서로 접속된 노드의 위치는 상기 노드로부터 송신 필터의 최종단의 공진기의 유효 단락면까지의 전기 길이가 수신 신호 주파수의 1/4 파장의 홀수배와 같게 되며, 또한 상기 노드로부터 수신 필터의 처음단의 공진기의 유효 단락면까지의 전기 길이가 송신 신호 주파수의 1/4파장의 홀수배와 같아지도록 선택되며, 이에 따라서, 송신 신호와 수신 신호를 서로 확실하게 분리시킨다.

마찬가지 방법으로, 공통 포트와 개별 포트 사이에 복수의 유전체 필터를 배치함으로써, 다이플렉서 또는 멀티플렉서를 구성할 수 있다.

도 17은 상기 듀플렉서를 사용한 통신 장치의 구성예를 나타낸다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 송신 필터의 입력 포트에 송신 회로를 접속하고, 수신 필터의 출력 포트에 수신 회로를 접속하고, 듀플렉서의 입출력 포트에 안테나를 접속함으로써, 고주파부를 형성한다.

게다가, 다이플렉서, 멀티플렉서, 합성기, 전력 분배기 등의 회로 소자를 상술한 유전체 공진기를 사용하여 구성해도 되며, 이들 회로 소자를 사용하여 소형의 통신 장치를 실현할 수 있다.

상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 큰 이점을 갖는다. 즉, 유전체 코어의 단면이 캐버티 벽의 내면에 직접 접합되지 않고, 전기전도성 박에 의하여 탄성적으로 접합되기 때문에, 유전체 코어의 선팽창계수와 캐버티 부재의 선팽창계수의 차이에 의한 일그러짐은 박에 의해 흡수되며, 따라서 유전체 코어와 캐버티 부재간의 접합부에 열사이클 피로가 생기지 않는다. 그 결과, 특성이 안정화되고, 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 유전체 코어의 단부에 플랜지부가 형성되고, 전기전도성 박이 플랜지부의 단면을 덮는 피복부를 가지며, 전기전도성 박에, 플랜지부의 단부를 따라서 피복부를 굴곡시켜서 스프링부를 형성한다. 그 결과, 유전체 코어의 단면의 중앙에서 떨어진 넓은 영역에 걸쳐서, 유전체 코어 및 금속박이 전기전도성 접합 재료에 의해 캐버티 벽의 내면에 접합된다. 솔더 또는 전기전도성 접착제 등의 전기전도성 접합 재료는 전류가 통과되면 노이즈를 발생시킨다. 그러나, 접합부가 유전체 코어의 중심으로부터 떨어진 위치에 있고, 또한 접합부의 전류 밀도가 낮아지기 때문에, 유전체 공진기에 의해 발생하는 노이즈는 적어진다.

또한, 본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 상기 돌출부로 둘러싸인 공간에 접착제를 삽입하는 경우, 유전체 코어의 단면과 캐버티 부재간의 전기적 접속이 상기 전기전도성 박에 의해 행해지며, 기계적인 접합이 상기 박 및 접착제 양자에 의하여 행해진다. 그 결과, 더욱 신뢰성있는 전기적 및 기계적인 접속이 얻어지고, 더욱 안정된 특성이 달성된다. 유전체 코어의 단면 전극과 캐버티 부재는 전기전도성 박에 의하여 서로 전기적으로 접속되어 있으므로, 전계가 접착제에 들어오지 못하며, 따라서 열화가 생기지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 캐버티 부재가 각 금속박의 돌출부로 둘러싸인 공간과 통하는 구멍을 가지므로, 캐버티 부재의 외측으로부터 접착제를 주입하는 것이 용이해진다. 게다가, 경화된 접착제가 상기 구멍과 맞춰져서, 캐버티 부재와 박 및 유전체 코어의 접합 강도가 높아진다.

또한, 본 발명에 따른 유전체 공진기에서는, 유전체 코어의 단면에 요철부가 형성되기 때문에, 유전체 코어의 단면과 상기 접착제의 전단 방향의 접합 강도가증가한다. 이에 따라서, 유전체 코어와 캐버티 부재간의 위치 변동을 방지할 수 있으며, 신뢰성이 더욱 높아진다.

게다가, 본 발명에 따르면, 상기 필터 또는 듀플렉서를 사용하여 신뢰성이 높고 안정성이 높은 통신 장치가 얻어진다.

이상 구체적인 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 본 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자라면 다른 여러가지 변형 및 수정이 가능하다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시된 것에 국한되지 않는다.

Claims

단면에 전극이 형성된 유전체 코어;

전기전도성 캐버티 부재; 및

상기 단면에 접합되는 접합면 및 굴곡 스프링부를 갖는 전기전도성 박(foil);을 포함하는 유전체 공진기로,

상기 박의 접합면은 상기 유전체 코어의 단면에 접합되며,

상기 박의 스프링부는 상기 캐버티 부재의 내면에 접합되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 유전체 코어는 단면에 형성된 플랜지부를 포함하며, 상기 전기전도성 박은 상기 플랜지부의 단면을 덮는 피복부를 포함하며, 상기 전기전도성 박의 스프링부는 상기 플랜지부의 외측 단부를 따라서 굴곡된 상기 피복부의 일부분을 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전기전도성 박은 개구, 및 상기 캐버티 부재의 내면을 향하여 상기 개구 주위의 상기 전기전도성 박을 부분적으로 돌출시켜서 형성된 돌출부를 가지며, 상기 돌출부로 둘러싸인 공간에 접착제가 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 3항에 있어서, 상기 유전체 코어의 단면은 상기 돌출부로 둘러싸인 공간과 통해 있는 리세스를 가지며, 상기 리세스에 상기 접착제가 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
단면에 전극이 형성된 유전체 코어;

전기전도성 캐버티 부재; 및

중앙부가 한쪽으로 돌출된 전기전도성 박(foil);을 포함하는 유전체 공진기로,

상기 박의 돌출부는 상기 유전체 코어의 단면에 접합되며,

상기 박의 주변부는 상기 캐버티 부재의 내면에 접합되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 5항에 있어서, 상기 돌출부로 둘러싸인 공간에 접착제가 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 6항에 있어서, 상기 캐버티 부재는 상기 돌출부로 둘러싸인 공간으로 통하는 구멍을 가지며, 상기 구멍 및 상기 돌출부로 둘러싸인 공간에 접착제가 충전되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 유전체 코어는 단면에 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 1항 또는 제 5항에 기재된 유전체 공진기를 포함하는 필터로,

상기 유전체 공진기에 전자계적으로 결합된 입출력 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 9항에 기재된 필터를 포함하는 통신 장치로,

상기 필터에 접속된 송신 회로 및 수신 회로 중의 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제 9항에 기재된 한쌍의 필터를 포함하는 듀플렉서로,

상기 각 필터는 상기 입출력 단자를 한쌍 가지며, 상기 각 필터의 각 단자는 공통의 안테나 단자에 접속되며, 상기 각 필터의 다른 단자는 상기 듀플렉서의 송신 입력 단자 및 수신 출력 단자에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
제 11항에 기재된 듀플렉서를 포함하는 통신 장치로,

상기 송신 입력 단자에 접속된 송신 회로 및 상기 수신 출력 단자에 접속된 수신 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.