KR100397742B1 - 듀얼 모드 대역통과 필터 - Google Patents

듀얼 모드 대역통과 필터 Download PDF

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KR100397742B1
KR100397742B1 KR10-2001-0041931A KR20010041931A KR100397742B1 KR 100397742 B1 KR100397742 B1 KR 100397742B1 KR 20010041931 A KR20010041931 A KR 20010041931A KR 100397742 B1 KR100397742 B1 KR 100397742B1
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 높은 설계 유연성을 가지며 크기면에서 축소될 수 있는 듀얼 모드 대역통과 필터를 제공한다.
듀얼 모드 대역통과 필터는 유전체 기판의 위에 또는 그 내에 형성된 프레임-형상 전극 패턴을 갖는다. 한 쌍의 입출력 회로들이 프레임-형상 전극 패턴에 결합된다. 프레임-형상 전극 패턴의 평판 형상과 선폭은 두 개의 생성된 공진 모드들이 서로 결합될 수 있도록 구성된다.

Description

듀얼 모드 대역통과 필터 { Dual-mode band-pass filter }
본 발명은 마이크로파에서 밀리미터파까지 작동되는 통신 장치에 대역 필터로서 이용되기 위하여 듀얼 모드 대역통과 필터의 대역폭을 조절하는 방법, 그리고 그 듀얼 모드 대역통과 필터에 관한 것이다.
지금까지, 고주파 영역에서 이용되는 대역통과 필터들로서, 다양한 종류의 대역통과 필터들이 제안되어 왔다(『소형화 듀얼 모드 마이크로스트립 필터들』, J.A. Curtis and S.J. Fiedziuszko, 1991 IEEE MTT-S Digest, 등).
도 13 및 14는, 각각 종래의 듀얼 모드 대역통과 필터들을 보여주는 구성도들이다.
도 13의 대역통과 필터(200)에서, 원형 전도막(201)은 유전체 기판(도시되지 않음) 위에 형성된다. 입출력 결합 회로(202) 및 입출력 결합 회로(203)은 그들 사이에 90°의 각을 이루도록 전도막(201)에 결합된다. 상단 돌출부(204)는 입출력 결합 회로(203)가 배치된 위치에 대하여 45°의 중심각을 형성하는 자리에 형성된다. 그에 따라, 다른 공진 주파수들을 갖는 두 개의 공진 모드들이 결합되고, 그에 따라 대역통과 필터(200)는 듀얼 모드 대역통과 필터로서 작동한다.
또한, 도 14의 듀얼 모드 대역통과 필터(210)에서, 거의 직사각형의 전도막 (211)이 유전체 기판 위에 형성된다. 입출력 결합 회로들(212, 213)은 서로 90°의 각을 이루도록 전도막(211)에 결합된다. 또한, 입출력 결합 회로(213)에 대하여 135°에 위치한 모서리 부분이 제거되어 있다. 제거된 부분(211a)에 의해서, 두 개의 공진 모드들의 공진 주파수들이 서로 다르게 된다. 두 개의 공진 모드들은 서로 결합되며, 그에 따라, 대역통과 필터(210)가 듀얼 모드 대역통과 필터로서 작동한다.
또한, 원형의 전도막 대신에 원형의 링-형상 전도막을 이용한 듀얼 모드 대역통과 필터가 제안되어 왔다(일본 특허공개공보 No. 9-13961, 일본 특허공개공보 No. 9-162610, 등). 즉, 도 13에 도시된 듀얼 모드 대역통과 필터의 구성과 마찬가지로, 원형의 링-형상 링-전송선이 사용되고 입출력 결합 회로들이 그들 사이에 90°의 중심각을 형성하도록 배치되고, 더욱이, 상단 돌출부가 링-형상 전송선 부분에 형성된 듀얼 모드 필터가 기술되어 있다.
도 13 및 14에 나타난 종래의 듀얼 모드 대역통과 필터들 각각에서, 하나의 전도막 패턴의 형성에 의해 2단의 대역통과 필터가 생성될 수 있다. 따라서, 대역통과 필터들이 소형화 될 수 있다.
그러나, 원형 또는 사각형의 전도막 패턴의 구성에서, 전술한 특정 각으로 서로 분리된 입출력 결합 회로들이 결합된다. 그에 따라, 결합 정도를 확장하는것이 불가능한 결함이 발생하고, 광 전송 대역이 얻어질 수 없다.
더욱이, 도 13의 대역통과 필터에서, 전도막(201)은 원형의 형상을 갖는다. 도 14의 대역통과 필터에서, 전도막(211)은 거의 사각형의 형상을 갖는다. 즉, 전도막들은 형상으로 제한된다. 따라서, 설계 유연성이 낮다는 문제가 발생한다.
더욱이, 전술한 대역통과 필터들 각각은 오직 하나의 공진 모드의 주파수 대역을 갖는다. 따라서, 원형 또는 사각형 전도막 형상들의 제한에 의해 선택적으로 주파수 대역을 조절하는 것이 어렵다.
본 발명의 목적은 종래의 전술한 종래의 기술적 결함들을 제거될 수 있는, 소형화가 달성되고, 크기의 축소 및 광 대역폭의 실현이 이루어지고, 설계 유연성이 높아지는 듀얼 모드 대역통과 필터의 대역폭을 조절하는 방법과, 그 듀얼 모드 대역통과 필터를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 외관을 보여주는 사시도,
도 2는 제 1 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요부분을 모식적으로 보여주는 평면도,
도 3은 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프,
도 4는 입출력 결합 회로들의 결합점들이 변화할 때에 기인하여 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성의 변화를 보여주는 그래프,
도 5는 직사각형 프레임-형상 금속막의 선폭이 변화할 때에 기인하여 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프,
도 6은 한 쌍의 변들을 따른 부분의 선폭이 변화할 때에 기인하여 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프,
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요부분을 모식적으로 보여주는 평면도,
도 8은 제 2 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프,
도 9는 제 3 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요부분을 모식적으로 보여주는 평면도,
도 10은 본 발명은 제 3 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프,
도 11은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요부분을 모식적으로 보여주는 평면도,
도 12는 제 4 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프,
도 13은 종래의 듀얼 모드 대역통과 필터의 일 예를 모식적으로 도시한 평면도,
도 14는 종래의 듀얼 모드 대역통과 필터의 다른 예를 모식적으로 도시한 평면도, 및
도 15는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요부분을 모식적으로 보여주는 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1, 11, 21, 31, 41 : 듀얼 모드 대역통과 필터
2 : 유전체 기판
2a : 상면
3, 13, 23, 33, 43 : 프레임-형상 전극 패턴
3a∼3d, 13a∼13d, 23a∼23d, 33a∼33d, 43a∼43d :선-형상 전극
4 : 접지 전극
5, 6, 45, 46 : 입출력 결합 회로
23e, 23f : 오목면들
33e, 33f, 33g, 33h : 정점
47 : 모서리 부분
본 발명에 따르면, 유전체 기판과; 유전체 기판의 한 주면 위 또는 유전체 기판 내의 높은 위치에 형성되며, 서로 접속되는 시작점에서 종료점까지 거의 일정한 선폭을 갖는 선-형상 전극인 프레임-형상 전극 패턴과; 유전체 기판의 일 부분을 통하여 프레임-형상 전극 패턴과 대향하도록 유전체 기판 내 또는 유전체 기판의 한 주면 위에 형성되는 접지 전극; 및 프레임-형상 전극 패턴에 결합되는 입출력 결합 회로 전극들;을 포함하고, 정전용량 로딩부와 인덕턴스 로딩부 중 적어도 하나가 선-형상 전극의 일 부분 위에 형성되어, 서로 다른 공진 주파수들을 가지며프레임 형상 전극에서 생성되는 두 개의 공진 모드들이 서로 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터가 제공된다.
바람직하게는, 프레임-형상 전극 패턴은 네 변들을 갖는 직사각형 또는 마름모꼴의 전극 패턴을 갖는다.
또한, 바람직하게는, 네 변들 중 이웃한 두 변들의 전극 폭들은 서로 다르며, 네 변들 중 대향하는 두 변들의 전극 폭들은 같다. 정전용량 로딩부로서 기능하는 볼록면들 또는 인덕턴스 로딩부로서 기능하는 오목면들이 네 변들 중 대향하는 두 변들에 형성될 수 있다. 나아가, 네 변들 중 이웃한 두 변들의 전극 길이는 서로 다를 수 있고, 그 중 대향하는 두 변들의 전극 길이는 같다. 네 변들 중 적어도 한 변을 포함하는 전극은 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 직사각형 또는 마름모꼴의 네 모서리 부분들 중 적어도 한 모서리 부분은 굽힘처리 또는 곡선처리된다.
( 본 발명의 바람직한 실시형태 )
이하에서, 본 발명은 뒤따르는 듀얼 모드 대역통과 필터의 구체적인 실시형태들의 도면을 참조한 기술로부터 명확해질 것이다.
( 제 1 실시형태 )
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터를 도시한 사시도이다. 도 2는 필터의 중요부분을 모식적으로 도시한 평면도이다.
듀얼 모드 대역통과 필터(1)는 직사각형 평판 형상의 유전체 기판(2)을 갖는다. 이 실시형태에서, 유전체 기판(2)은 비유전율= 6.27 이고, 바륨(Ba), 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)들의 산화물들을 주성분으로 함유하는 세라믹 물질로 제조된다. 이 실시형태와 뒤따르는 실시형태들에서, 유전체 기판(2)을 형성하는 유전체 물질로서, 합성 수지 - 예를 들어 불소 수지 - 와 같은 적합한 유전체 물질들과 다른 세라믹 물질들이 사용될 수 있다.
유전체 기판(2)의 두께는 특정한 제한을 두지 않는다. 이 실시형태에서는, 두께는 300 ㎛로 설정되어 있다.
프레임-형상 금속막은 유전체 기판(2)의 상면(2a) 위에 형성되어 공진기를 형성한다. 그 시작점에서 종료점까지 실질적으로 일정한 선폭을 갖는 선-형상 전극인 프레임-형상 전극 패턴(3)은 유전체 기판(2)의 상면(2a) 위에 부분적으로 형성되고, 시작점이 종료점에 접속되는 직사각형의 링-형상을 갖는다. 이 실시형태에서, 외부 형상은 2.0 ×2.0 ㎜의 정방형이다. 한 쌍의 대향하는 변들(3a, 3b)과 다른 쌍의 대향하는 변들(3c, 3d)의 선-형상 전극들의 선폭은 다르다. 즉, 변들 (3a, 3b)에 대한 선폭은 200 ㎛이고, 변들(3c, 3d)에 대한 선폭은 100 ㎛이다. 특히, 선폭은 직사각형의 프레임-형상 금속막의 각 변에 따른 금속막 부분의 폭 방향에서의 크기이다.
이 실시형태에서, 변들(3a, 3b)에 대한 선폭은 200 ㎛이고, 각 변들(3c, 3d)에 따른 부분의 선폭은 100 ㎛이다. 즉, 전극 패턴(3)에서 야기되는 두 공진 모드들을 결합하는 목적을 위하여, 변들(3a, 3b)과 변들(3c, 3d) 사이에서 선폭들은 다르게 설정된다. 바꾸어 말하면, 공진기를 형성하기 위하여 프레임-형상 전극 패턴(3)에서 야기되는 다른 공진 주파수들을 갖는 두 공진 모드들을 위하여 변들(3a, 3b)에 따른 부분의 선폭들과 변들(3c, 3d)에 따른 부분의 선폭들이 선택되고, 두 공진 모드들은 서로간에 퇴화-결합되어 대역통과 필터를 생산한다. 이것은 구체적인 실험 데이타들에 근거하여 후에 기술될 것이다.
또한, 접지 전극(4)은 유전체 기판(2)의 하면 전체에 걸쳐 형성된다. 입출력 결합 회로 전극들(5, 6)이 그들 사이에 소정의 갭을 갖는 전극 패턴(3)을 향해 각각 배열된다. 이 실시형태에서, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 입출력 결합회로 전극들(5, 6)은 소정의 갭들을 통하여 유전체 기판(2)의 상면 위의 전극 패턴(3)의 한 쌍의 변들(3c, 3d)을 향해 금속막으로 제조되어 각각 배열된다. 즉, 입출력 결합 회로 전극들(5, 6)은 전극 패턴(3)에 용량-결합된다. 입출력 결합 회로 전극들(5, 6)의 노드들은 각각 변(3a)의 양단에서 50 ㎛ 거리의 변들(3c, 3d)의 위에 위치한다.
이 실시형태에서, 입력 전압은 입출력 결합 회로들(5, 6) 중 하나와 접지 전극(4) 사이에 인가되고, 따라서, 출력 전압은 입출력 결합 회로들(5, 6) 중 다른 하나와 접지 전극(4) 사이에서 얻어진다. 이 경우에, 프레임-형상 전극 패턴(3)이 전술한 형상을 갖기 때문에, 공진기들을 구성하는 프레임-형상 전극 패턴(3)에서 생성되는 두 공진 모드들이 서로 결합되며, 그에 의해 필터는 듀얼 모드 대역통과 필터로써 작동한다.
도 3은 본 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터(1)의 주파수 특성을 보여주는 그래프이다. 도 3에서, 실선 A는 반사특성을 나타내고, 파선 B는 전송특성을 나타낸다. 이 실시형태에서, 도 3에 나타난 바와 같이, 화살표 C에 의해 표시된대역이 전송 대역인 대역통과 필터가 형성된다.
특히, 프레임-형상 전극 패턴(3)이 위에서 전술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 두 공진 모드들은 서로 결합되며, 그러므로 듀얼 모드 대역통과 필터를 위해 요구되는 특성이 얻어질 수 있다. 특히, 입력 전압이 인가될 때, 변들(3a, 3b)을 통하여 통과하는 방향에서 전파되는 공진 모드와 변들(3c, 3d)을 통하여 통과하는 방향에서 전파되는 공진 모드가 생성된다. 이 실시형태에서, 변들(3a, 3b)에 따른 부분의 선폭들과 변들(3c, 3d)에 따른 부분의 선폭들이 선별되며, 두 공진 모드들은 서로에게 퇴화-결합된다. 바꾸어 말하면, 프레임-형상 전극 패턴(3)의 변들(3a, 3b)에 따른 방향에서 인덕턴스(L)의 부하가 걸린다. 전술한 공진 모드들 중 하나에서 공진 전류가 흐르는 부분은 좁다. 그러므로, 이 모드에서 공진 주파수는 이동되어 두 공진 모드들이 서로에게 퇴화-결합된다. 따라서, 위의 인덕턴스 (L)의 부하를 수단으로 하여 대역폭 C가 조절될 수 있다.
위에서 기술된 바와 같이, 본 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터에서, 프레임-형상 전극 패턴(3)의 선폭들은 두 공진 모드들이 변들(3a, 3b)에 따른 부분과 변들(3c, 3d)에 따른 부분 서로간에 결합될 수 있도록 조정된다. 따라서, 대역통과 필터에 요구되는 특성이 쉽게 얻어질 수 있고, 나아가 위와 같은 선폭들의 크기를 조정함에 의해 대역폭 C가 쉽게 조절될 수 있다.
더욱이, 이 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터에서, 도 3에 나타난 주파수 특성의 감쇠극 D는 입출력 회로들(5, 6)의 결합지점을 변경함으로써 이동될 수 있다. 도 4는 입출력 회로들(5, 6)의 결합지점이 변경되었을 때 얻어지는 주파수 특성을 도시한다. 도 4에서, 일점쇄선 E 및 실선 F는 입출력 결합 회로 전극들의 결합지점들이 변들(3c, 3d) 위에서 변들(3c, 3d)을 따라 400 ㎛ 위쪽으로 이동될 때의 반사특성과 전송특성을 나타낸다. 비교 면에서, 도 3에서 일점쇄선 G 및 파선 H는 반사특성 및 전송특성을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 입출력 회로들(5, 6)의 결합지점들의 위치를 변경함으로써 중심 주파수의 대역폭은 쉽게 조절될 수 있다.
또한, 도 5는 변들(3a, 3b)을 따른 부분의 선폭들이 전술한 실시형태의 경우와 같고, 변들(3c, 3d)을 따른 부분의 선폭들이 80 ㎛, 100 ㎛(도 3의 실시형태와 동일) 및 120 ㎛인 경우의 반사특성과 전송특성을 보여준다.
도 5에 도시된 바와 같이, 선폭들을 변경함으로써 대역폭이 쉽게 조절될 수 있다.
도 6은 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터의 프레임-형상 전극 패턴(3)의 종횡비(fineness ratio)가 변화될 때 얻어지는 주파수 특성의 변화를 도시한다. 도 6은 변들(3a, 3b)의 길이가 일정하고, 즉 2 ㎜이고, 변들(3c, 3d)의 길이가 1.4 ㎜, 1.7 ㎜ 및 2.0 ㎜인 경우 얻어지는 반사특성과 전송특성을 보여준다. 이 경우에, 변들(3a, 3b)을 따른 부분의 선폭은 200 ㎛이고, 변들(3c, 3d)을 따른 부분의 선폭은 200 ㎛이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종횡비가 1에 접근할 때, 즉 정방형의 프레임-형상 금속막이 제 1 실시형태에서와 같이 이용될 때, 두 모드의 공진 주파수들은 차차 접근한다. 바꾸어 말하면, 제 1 실시형태에서와 같은 인덕턴스의 부하를 이용하고, 프레임-형상 전극 패턴의 선폭들을 변경함으로써 듀얼 모드 대역통과 필터가 형성되는 것을 도 6의 특성의 변화가 뒷받침한다.
위에서 기술된 바와 같이, 이 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터(1)에서, 프레임-형상 전극 패턴(3)에서 선폭의 크기를 조정함으로써 대역폭이 쉽게 조절될 수 있으며, 나아가, 입출력 결합지점들의 위치를 변경함으로써 감쇠극의 주파수가 쉽게 조절될 수 있다.
따라서, 고도의 설계 유연성을 갖는 대역통과 필터가 형성될 수 있다.
이에 더하여, 금속막(3)에 연관된 입출력 결합 회로 전극들(5, 6)의 결합지점의 위치들이 전극 패턴(3)의 중심에서 90°의 각으로 형성되도록 배열되는 것이 항상 필요한 것은 아니다.
이 실시형태에서, 두 대향하는 변들을 포함하는 선-형상 전극들에 인덕턴스 부하 성분을 부가함으로써 다른 공진 주파수들을 갖는 두 공진 모드들이 서로에게 결합된다. 마찬가지로, 두 대향하는 변들에 정전용량 성분을 부가함으로써 다른 공진 주파수들을 갖는 두 공진 모드들이 서로에게 결합된다.
( 제 2 실시형태 )
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요 부분을 모식적으로 보여주는 평면도이다. 제 2 실시형태에서, 필터는 제 1 실시형태의 프레임-형상 전극 패턴의 형상이 다른 점을 제외하고는 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터(1)와 같은 방식으로 구성되어 있다. 특히, 제 2 실시형태에서, 프레임-형상 전극 패턴(13)의 한 쌍의 변들(13a, 13b)에 직각을 이루는프레임-형상 전극 패턴(13)의 다른 쌍의 변들(13c, 13d)은 각각 상대적으로 두꺼운 선폭 부분들(13c1, 13d1)과 상대적으로 좁은 선폭 부분들(13c2, 13d2)을 갖는다. 더욱 구체적으로는, 변들(13a 내지 13d)의 길이는 2.0 ㎜이고, 변들(13a, 13b)을 따른 부분의 선폭은 200 ㎛이다. 변들(13c, 13d)을 따른 부분에 있어서, 상대적으로 두꺼운 선폭 부분들(13c1, 13d1)의 선폭은 200 ㎛이고, 상대적으로 좁은 선폭 부분들(13c2, 13d2)의 선폭은 50 ㎛이다. 또한, 상대적으로 두꺼운 선폭 부분들(13c1, 13d1)의 길이는 600 ㎛이고, 상대적으로 좁은 선폭 부분들(13c2, 13d2)의 길이는 1000 ㎛이다. 즉, 프레임-형상 전극 패턴(13)의 한 쌍의 변들(13c, 13d)에 있어서, 정전용량 부하가 걸리는 부분들(13c1, 13d1)과 인덕턴스 부하가 걸리는 부분들 (13c2, 13d2)이 형성된다.
도 8은 이 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터(11)의 주파수 특성을 나타낸다. 도 8에서, 파선 및 실선은 각각 반사특성 및 전송특성을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 프레임-형상 전극 패턴의 선폭이 변경된다. 상대적으로 두꺼운 선폭 부분들(13c1, 13d1)과 상대적으로 좁은 선폭 부분들(13c2, 13d2)을 형성하는 변들의 부분의 폭을 줄임으로써 대역통과 필터로써의 특성이 또한 얻어질 수 있다. 바꾸어 말하면, 이 실시형태의 프레임-형상 전극 패턴에서 생성되고 서로 결합되는 두 공진 모드들을 제공하는 본 발명에 따른 프레임-형상 전극 패턴의 선폭과 형상은 다양한 방식으로 변형될 수 있다.
( 제 3 실시형태 )
도 9는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요 부분을 모식적으로 도시한 평면도이다. 제 3 실시형태에서, 프레임-형상 전극 패턴 (23)의 한 쌍의 변들(23c, 23d)에 오목면들(23e, 23f)이 형성된다. 변들(23a, 23b)을 따른 부분에서의 선폭은 변들(23c, 23d)을 따른 부분에서의 선폭과 동일하며, 즉, 선폭은 200 ㎛이다.
이 실시형태에서, 오목면들(23e, 23f)이 형성되기 때문에, 변들(23c, 23d)을 통하여 통과되는 방향에서 전파되는 공진 전류는 억제되며, 따라서, 두 공진 모드들은 서로에게 결합된다. 즉, 대역통과 필터에 필요한 특성이 얻어질 수 있다. 도 10은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여준다. 파선 및 실선은 각각 반사특성과 전송특성을 나타낸다. 오목면들 (23e, 23f)의 폭 X가 400 ㎛이고, 깊이 Y가 700 ㎛인 경우의 특성이 얻어진다(도 10을 참조).
도 10에 도시된 바와 같이, 제 3 실시형태에서 또한 두 공진 모드들이 서로에게 결합되고, 따라서 대역통과 필터에 필요한 특성이 얻어진다.
( 제 4 실시형태 )
도 11은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 중요 부분을 모식적으로 도시한 평면도이다.
제 4 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터(31)에서, 직사각형의 전극 패턴을 대신하여 마름모꼴의 외형을 갖는 전극 패턴(33)이 제공된다. 다른 관점에서는,제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터(1)의 구성과 동일하다.
이 실시형태에서, 입출력 결합 회로 전극들(5, 6)은 프레임-형상 전극 패턴(33)의 변들(33a, 33b)의 부분에 정전용량-결합된다. 변들(33a, 33b, 33c 및 33d)은 그 선폭이 도 11의 가로방향에서 양단부에 위치한 정점(33e, 33f)을 향하여 점점 얇게 형성되도록 기울어져 있다. 위에서 기술한 바와 같이, 변들(33a 내지 33d)을 따른 부분들의 선폭들이 차차 변경되도록 제조되어 테이퍼진 전극을 형성한다. 따라서, 두 공진 모드들은 서로에게 결합되고, 대역통과 필터에 필요한 특성이 얻어질 수 있다.
전술한 바와 같이 선폭들의 점진적 변경이 선택되고, 그에 따라 정점들(33e, 33f)을 통하여 통과되는 방향에서 전파되는 공진 모드와 다른 정점들(33g, 33h)을 통하여 통과되는 방향에서 전파되는 공진 모드가 서로에게 결합된다.
도 12는 제 4 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 주파수 특성을 보여주는 그래프이다. 파선 및 실선은 각각 반사특성과 전송특성을 나타낸다.
전극 패턴(33)과 관련하여, 정점들(33e, 33f)을 통하여 통과되는 방향에서의 크기가 2.4 ㎜이고, 정점들(33g, 33h)을 통하여 통과되는 방향에서의 크기가 2.4 ㎜이고, 정점들(33e, 33f)의 선폭이 100 ㎛이고, 정점들(33g, 33h)의 선폭이 200 ㎛인 경우에 도 12의 특성이 얻어진다.
도 12에 도시된 바와 같이, 이 실시형태에서 또한, 서로 다른 공진 주파수들을 갖는 두 공진 모드들은 결합되고, 따라서 대역통과 필터에 필요한 특성이 얻어질 수 있다.
또한 제 4 실시형태에서, 제 1 실시형태에서와 마찬가지로 전극 패턴(33)의 선폭과 형상을 변경함으로써 두 공진 모드들은 서로에게 결합된다. 따라서, 입출력 회로들(5, 6)의 결합지점을 이동함으로써 감쇠극의 주파수가 조절될 수 있다. 더욱이, 선폭과 형상을 변경함으로써 대역폭이 쉽게 조절될 수 있다. 나아가, 입출력 회로들(5, 6)이 항상 금속막(33)의 중심에 대하여 90°의 중심각을 형성하도록 배열될 필요는 없다. 따라서, 제 1 실시형태와 같이, 대역통과 필터에 대한 설계 유연성이 두드러지게 향상될 수 있다.
( 제 5 실시형태 )
도 15는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터의 평면도이다. 제 1 실시형태의 듀얼 모드 대역통과 필터와 마찬가지로, 듀얼 모드 대역통과 필터(41)는 네 개의 선-형상 전극들(43a 내지 43d)을 갖는 프레임-형상 전극 패턴(43)을 갖는다. 입출력 결합 회로 전극들(45, 46)은 커패시터를 통하여 선-형상 전극(43c, 43d)에 각각 결합되어 있다.
만약 프레임-형상 전극 패턴이 원형인 경우, 원의 내측단과 외측단을 흐르는 전류의 속도는 서로 다르다. 즉, 전류 속도의 차이는 고주파 신호의 손실을 야기한다. 그와 반대로, 이 실시형태에서, 전극 패턴(43)은 네 개의 선-형상 전극들을 갖는 직사각형의 전극 패턴이기 때문에, 네 변들의 내측과 외측을 흐르는 전류의 속도는 동일하다. 이 부분에서, 실질적으로 고주파 무손실이 야기된다.
프레임-형상 전극 패턴(43)의 네 모서리는 굽힘처리 되며, 따라서 개개의 모서리 부분들의 외측 형상이 다각화된다. 그에 따라, 고주파 신호가 쉽게 전송될수 있다. 즉, 프레임-형상 전극 패턴의 내/외측단의 전류 속도간 차이는 이 모서리 부분에서 조정될 수 있다.
네 모서리 부분들(47)은 곡선처리 될 수 있으며, 따라서 외측단이 곡선 형상을 할 수 있다.
모서리 부분들(47)의 외측단이 굽힘처리된 경우에, 그에 상당하는 부분의 정전용량이 변경된다. 따라서, 공진 주파수가 약간 향상된다. 그러나, 삽입손실은 충분히 줄어들며, 따라서 대역통과 필터에 필요한 특성이 증가된다. 즉, 외측단의 굽힘처리(bend-working)는 신호 손실을 만족스럽게 증가시킨다.
본 발명의 듀얼 모드 대역통과 필터에서, 프레임-형상 전극 패턴의 선폭과 형상이 선택되며, 따라서 공진기를 구성하는 프레임-형상 전극 패턴에서 생성되는 두 공진 모드들이 서로에게 결합될 수 있다. 그러므로, 입출력 결합 회로 전극들을 통하여 입력 전압이 인가될 때, 프레임-형상 전극 패턴에서 생성되는 두 공진 모드들은 결합된다. 따라서, 대역통과 필터에 필요한 특성이 얻어질 수 있다. 이 경우에, 입출력 결합 전극 회로들의 결합지점들의 위치를 조정함으로써 감쇠극이 쉽게 조절될 수 있다. 더욱이, 프레임-형상 전극 패턴의 선폭과 형상을 변경함으로써, 즉 선-형상 전극들에 정전용량 및 인덕턴스 성분을 부가함으로써, 대역폭이 쉽게 조절될 수 있다. 나아가, 금속막에 관련된 입출력 회로들의 결합지점들의 위치들이 특별하게 한정되지 않는다.
따라서, 요구되는 대역폭과 주파수 특성이 쉽게 실현될 수 있으며, 듀얼 모드 대역통과 필터에 대한 설계 유연성이 두드러지게 확장될 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼 모드 대역통과 필터는 공진기를 구성하는 프레임-형상 전극 패턴에서 생성되는 두 공진 모드들이 결합되기 위하여, 프레임-형상 전극 패턴의 선폭과 형상을 선택적으로 구성함으로써, 입출력 결합 회로들에서 입력 전압이 인가되는 경우에 프레임-형상 전극 패턴에서 생성되는 두 공진 모드들이 결합되는 대역통과 필터의 특성을 얻는다. 이 경우 입출력 결합 회로들의 결합지점을 변경함으로써 감쇠극을 쉽게 조정할 수 있으며, 프레임-형상 전극 패턴의 선폭과 형상을 변경함으로써 대역폭을 쉽게 조정할 수 있다.

Claims (7)

  1. 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 한 주면 위 또는 상기 유전체 기판 내의 높은 위치에 형성되며, 서로 접속되는 시작점에서 종료점까지 거의 일정한 선폭을 갖는 선-형상 전극인 프레임-형상 전극 패턴;
    상기 유전체 기판의 일 부분을 통하여 상기 프레임-형상 전극 패턴과 대향하도록 상기 유전체 기판 내 또는 상기 유전체 기판의 한 주면 위에 형성되는 접지 전극; 및
    상기 프레임-형상 전극 패턴에 결합되는 입출력 결합 회로 전극들;을 포함하고,
    정전용량 로딩부와 인덕턴스 로딩부 중 적어도 하나가 상기 선-형상 전극의 일 부분 위에 형성되어, 서로 다른 공진 주파수들을 가지며 프레임 형상 전극에서 생성되는 두 개의 공진 모드들이 서로 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임-형상 전극 패턴은 네 변들을 갖는 직사각형 또는 마름모꼴의 전극 패턴인 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 네 변들 중 이웃한 두 변들의 전극 폭들은 서로 다르며, 대향하는 두 변들의 전극 폭들은 서로 같은 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 정전용량 로딩부 또는 상기 인덕턴스 로딩부는 상기 네 변들 중 대향하는 두 변들에 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 네 변들 중 이웃한 두 변들의 전극 길이들은 서로 다르며, 대향하는 두 변들의 전극 길이들은 서로 같은 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 네 변들 중 적어도 한 변을 포함하는 전극은 테이퍼 진 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
  7. 제 2 항에 있어서, 직사각형 또는 마름모꼴 전극 패턴의 네 모서리 부분들 중 적어도 하나의 모서리 부분은 굽힘처리(bend-worked) 또는 곡선처리(R-worked)된 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 대역통과 필터.
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