KR100404971B1 - 다층 유전체 에버네선트 모드 도파관 필터 - Google Patents

다층 유전체 에버네선트 모드 도파관 필터 Download PDF

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities

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Abstract

본 발명은 마이크로 웨이브 주파수에서 최소 삽입 손실과 높은 선택도를 갖는 매유 좁은 대역폭을 얻을 수 있는 통공기술을 이용한 공진기(10a, 11a)를 갖는 다층 유전체 에버네선트 모드 도파관 필터(100)를 제공한다. 또한 공진기(10a, 11a)는 피드 포스트(1, 2)로서 사용될 수 있다. 이러한 필터(100)의 전형적인 구성은 높은 유전상수의 세라믹을 갖는 연질기재의 다층 유전체로 제조된다. 전형적으로 이 필터(100)는 기존의 다른 필터 보다 적은 공간을 차지한다. 전형적인 구성은 1㎓의 중심주파수에서 작동하나 약 0.5㎓∼60㎓와 같은 다른 중심 주파수에서 작동될 수도 있다. 필터(100)의 주연부는 통공 또는 도급된 슬로트에 의하여 한정될 수 있다.

Description

다층 유전체 에버네선트 모드 도파관 필터 {MULTILAYER DIELECTRIC EVANESCENT MODE WAVEGUIDE FILTER}
지난 십 여년간 무선통신 시스템은 무엇보다도 소형화 되면서 성능이 개선되고 높은 주파수에서 작동되며 대역폭에서 증가를 가져왔고 주어진 출력에서 전력 소모가 낮아졌으며 기계적으로도 견고하게 구성되는 등 기술적으로 크게 발전되었다. 양질의 통신시스템을 추구하는 경향은 이들 시스템의 제조자에게는 꾸준히 증가하는 수요를 맞게 한다.
오늘날, 인공위성, 군용 및 기타 컷팅-엣지 디지털 통신시스템의 수요는 전형적으로 약 500㎒로부터 약 60㎓ 이상의 주파수에서 작동하는 마이크로 웨이브 기술에 부합된다. 대부분의 이들 시스템은 마이크로 웨이브 신호에 존재하는 잡음 또는 기타 원치 않는 주파수를 감쇠시키는 대역필터를 이용한다.
협대역용으로 널리 사용되는 필터는 전형적으로 VHF로부터 L 대역의 주파수를 이용하는 분야에 사용되는 SAW(탄성표면파) 필터이다. SAW 필터는 정전감응성을 갖는 결점이 있으며 높은 주파수에서 이들은 손실을 보이는 결점을 갖는다. 예를 들어, 결합비효율성, 저항손실 및 임피던스 부정합에 의하여, SAW 필터는 약 0.8㎓ 이상의 주파수에서 상당한 손실이 있다. 수 ㎓와 같은 더 높은 주파수에서, SAW 필터는 초미세 전극구조로 한정된다.
전형적으로 달리 이용되는 대역필터는 에버네선트 모드 도파관을 이용한다. 에버네선트 모드 도파관은 임의의 단면 형상을 가지고 적어도 하나의 공진기를 갖는 전도관을 갖는다. 단면의 크기는 대상이 되는 작동 주파수에서 파동전파가 이루어지도록 하는 한편 다른 주파수는 신속히 감쇠하도록 선택된다. 에버네선트 모드 도파관의 단면길이는 인덕터의 π 또는 t 단면으로서 나타내며 그 값은 단면길이, 유전상수 및 관단면의 함수이다. 공진 포스트가 이것이 에버네선트 모드 도파관의 넓은 벽으로 침투될 수 있도록 삽입되어 도파관의 대향된 전도벽 사이에 분로 용량성 요소를 형성한다. 이러한 분로 인덕턴스와 분로 캐패시턴스의 조합은 공진을 형성한다. 도파관을 따라 여러 장소에 다수의 공진기 포스트를 배치함으로서 다중공진이 이루어져 광범위한 대역기능을 발휘한다. 이와 같이 구성되는 필터는 집중유도성 및 용량성 대역필터와 같은 마이크로 웨이브용 필터이다.
현재 사용되고 있는 에버네선트 모드 도파관은 특히 중심작동 주파수는 감소함에 따라서 크기와 무게가 비교적 크고 무겁다. 이러한 제약은 필터의 중심 주파수가 감소함에 따라서 공진기의 높은 무부하 양호도(Q)와 실제의 부하용량을 얻는데 필요한 도파관 단면 크기가 증가하기 때문이다. 무부하의 Q는 삽입 손실량과 필터의 대역폭에 반비례한다. 따라서, 고선택도의 저손실 필터에 있어서는 높은 무부하 공진기 Q 값이 바람직하며 그 결과로 중심 주파수의 감소에 따라 성능을 유지하기 위하여 물리적으로 크기가 큰 도파관이 필요하게 된다.
전형적으로 도파관에 공진기 포스트를 구성하는데 튜닝 스크류가 사용된다. 튜닝 스크류의 단면과 도파관 벽 사이의 갭이 분로 캐패시턴스를 형성한다. 공기 유전형 도파관에 있어서는 스크류의 물리적인 직경이 도파관의 모드성능을 방해하지 않도록 충분히 작아야 하므로 성취될 수 있는 실제의 분로 캐패시턴스의 양이 물리적으로 제한된다. 예를 들어, 튜닝 스크류를 이용하는 협대역필터는 제조비용이 많이 들거나 스크류 나선의 정밀성과 같은 관련된 물리적인 허용 공차가 작아야 하므로 튜닝이 어렵다. 다른 제약은 튜닝 스크류의 단부면과 도파관 벽 사이의 허용가능한 물리적인 근접에 있다. 요구된 정밀성에 의하여 0.025㎜ 이하의 물리적인 근접을 위한 공진기 포스트로서 적절히 기능을 발휘하는 튜닝 스크류 기구를 제조하기 어렵거나 비용이 많이 든다. 다른 한편으로, 무부하 공진기 Q 값과 부하 캐패시턴스 모두를 증가시킬 수 있는 유전체 충전형 도파관은 이를 제조하고 동조시키는데 물리적으로 어려움이 있어 통상적으로 사용되지 않는다.
더욱이 튜닝 스크류를 이용하는 도파관 필터는 다층기재 구조물상에서 다른 구성요소와 공간을 공유할 수 없으므로 통상 별개의 유니트로 제조된다. 따라서, 마이크로 웨이브 회로는 일체화된 도파관 필터를 가질 수 없고 별도 제조되는 별개의 도파관 필터에 연결된다. 별개의 구성요소의 제조와 이러한 제조에 이은 연결작업은 최종 제품의 비용, 크기, 무게 및 견고도가 증가하는 결과를 가져온다.
본 발명은 에버네선트 모드 도파관 대역필터에 관한 것이다. 특히 본 발명은 전형적으로 마이크로 웨이브 주파수에서 작동하고 최소 삽입손실과 고선택도를 갖는 매우 좁은 대역폭을 얻기 위하여 공진기에 대한 통공기술을 이용하는 필터의 구조에 관한 것이다.
도 1a는 필터의 단면이 인덕터의 t 네트워크를 이용하여 구성된 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태를 보인 회로도.
도 1b는 필터의 단면이 인덕터의 π 네트워크를 이용하여 구성된 도 1a에서 보인 에버네선트 모드 도파관 필터의 회로도.
도 2는 도 1a 및 도 1b에서 보인 에버네선트 모드 도파관 필터의 조립도.
도 3a는 0.9%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 반사 감쇠량 대 주파수의 성능곡선도.
도 3b는 0.9%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 전송량 대 주파수의 성능곡선도.
도 3c는 0.9%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 정규 크기 대 주파수의 성능곡선도.
도 3d는 0.9%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 그룹 지연 대 주파수의 성능곡선도.
도 4a는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 반사 감쇠량 대 주파수의 성능곡선도.
도 4b는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 전송량 대 주파수의 성능곡선도.
도 4c는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 정규 크기 대 주파수의 성능곡선도.
도 4d는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 우선 실시형태에서 그룹지연 대 주파수의 성능곡선도.
도 5a는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 접착되지 않은 제 1, 제 2 및 제 3 층을 보인 측면도.
도 5b는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 접착되지않은 제 1, 제 2 및 제 3 층을 보인 평면도.
도 5c는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 접착되지 않은 제 1, 제 2 및 제 3 층을 보인 저면도.
도 6a는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 접착되지 않은 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 층을 보인 측면도.
도 6b는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 접착되지않은 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 층을 보인 평면도.
도 6c는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 접착되지 않은 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 층을 보인 저면도.
도 7a는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 되지않은 제 8 층을 보인 측면도.
도 7b는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 되지않은 제 8 층을 보인 평면도.
도 7c는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 되지않은 제 8 층을 보인 저면도.
도 8a는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 세라믹 플레이트를 보인 측면도.
도 8b는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 세라믹 플레이트를 보인 평면도.
도 9a는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리 되지않은 제 9 층을 보인 측면도.
도 9b는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리되지 않은 제 9 층을 보인 평면도.
도 9c는 0.3%의 기능 대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 마무리되지 않은 제 9 층을 보인 저면도.
도 10a는 도 8a로부터 한 플레이트의 배치상태를 절결하여 보인 0.3%의 기능대역폭을 갖는 9 층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 완성된 조립체의 측면도.
도 10b는 도 8a로부터 한 플레이트의 배치상태를 절결하여 보인 0.3%의 기능대역폭을 갖는 9층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 완성된 조립체의 평면도.
도 10c는 도 8a로부터 한 플레이트의 배치상태를 절결하여 보인 0.3%의 기능대역폭을 갖는 9층형의 에버네선트 모드 도파관 필터의 완성된 조립체의 저면도.
도 11a는 개방형 에버네선트 모드 도파관 필터의 조립도.
도 11b는 도 11a에서 보인 개방형 에버네선트 모드 도파관 필터의 회로도.
도 12a는 내부 마이크로 스트립 파워피드를 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 조립도.
도 12b는 도 12a에서 보인 내부 마이크로 스트립 파워피드를 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터의 회로도.
도 13a는 필터의 부분이 인덕터의 t 네트워크를 이용하여 구성된 에버네선트 모드 도파관 필터의 다른 우선 실시형태의 회로도.
도 13b는 필터의 부분이 인덕터의 π 네트워크를 이용하여 구성된 도 13a의 에버네선트 모드 도파관필터의 회로도.
도 14는 도 13a 및 도 13b에서 보인 에버네선트 모드 도파관 필터의 조립도.
도 15는 주연부를 형성하기 위하여 접지형 통공을 이용한 에버네선트 모드 도파관 필터의 단면도.
도 16은 주연부를 형성하기 위하여 접지형 통공의 격자를 이용한 에버네선트 모드 도파관 필터의 측면도.
도 17a는 도 16에서 보인 에버네선트 모드 도파관 필터의 중간층을 보인 평면도.
도 17b는 도 17a에서 보인 중간층에 인접한 도 16에서 보인 에버네선트 모드 도파관 필터의 중간층의 평면도.
도 18은 주연부를 형성하기 위하여 접지형 슬로트를 이용한 에버네선트 모드 도파관 필터의 단면도.
본 발명은 마이크로 웨이브 주파수에서 최소의 삽입손실과 높은 선택도를 갖는 매우 좁은 협대역폭을 얻을 수 있는 다층 유전체 에버네선트 모드 도파관 필터에 관한 것이다. 이러한 필터의 전형적인 구성은 높은 유전 상수의 세라믹과 통공기술을 이용하여 연질기재의 다층 유전체로 제조된다.
본 발명의 목적은 다층 기술을 이용하여 제조가 용이한 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전통적인 마이크로 웨이브 대역필터에 비하여 단면 크기가 작은 반면에 공진기의 등가 무부하 Q를 유지할 수 있는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 동일한 단면 크기를 갖는 전통적인 공기 충전형 도파관에 비하여 낮은 컷오프 주파수와 증가된 무부하 Q를 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통상적인 도파관 구성에서 전형적으로 나타나는 전기적이고 기계적인 제약을 제거하기 위한 에버네선트 모드 도파관필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광범위한 주파수에서 작동토록 제조될 수 있는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 필터에 비하여 우수한 전력조정능력을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 크기가 작으며 정전 감응성을 갖지 않는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 온도 안정성을 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 튜닝 스크류로 실현될 수 있는 것 보다 현저히 큰 용량값을 갖는 캐패시터를 형성하기 위하여 낮은 유전상수 물질내에 유전상수가 큰 세라믹을 매입함으로서 튜닝 스크류의 필요성을 없앤 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유전체 충전물질의 둘레에 도파관의 전도성 벽을 형성할 수 있도록 전기도금기술을 이용하는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필터의 주연부를 한정하기 위하여 통공기술을 이용하는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필터의 주연부를 한정하기 위하여 슬로트를 이용하는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 피드 포스트(feed post)로서 통공을 이용하는 에버네선트 모드 도파관 필터를 제공하는데 있다.
다음의 도면은 기재층에 구리 엣칭부분 및 통공을 포함하는 회로 패턴을 보이고 있다. 비록 통공과 같은 일부 구성은 설명을 간명히 하기 위하여 확대 도시되어 있으나 이들 도면은 본 발명의 우선 실시형태로서 여러 구성의 형상과 상대위치는 정확히 도시되어 있다.
발명의 작동
도 1a와 도 1b에서, 유전 손실을 고려하지 않은 2차(n=2) 에버네선트 모드 도파관 필터(100)의 우선 실시형태의 회로를 보이고 있다. 도 1a와 도 1b는 동일한 에버네선트 모드 도파관 필터(100)을 달리 표현한 것으로, 본 발명의 기술분야의 전문가라면 도파관부(4)(5)(6)(7)(8)를 나타내는 인덕터의 t 네트워크가 인덕터의 π 네트워크로 용이하게 변환시킬 수 있음을 알 것이다. 필터(100)의 조립도가 도 2에 도시되어 있다. 우선 실시형태에 있어서, 신호가 입력 TEM 전송라인으로부터 통공의 형태인 피드 포스트(1)로 유도공급 되므로서 도파관 대역필터(100)의 주요 TE10에버네선트 모드를 여기시킨다. 도파관 대역필터(100)의 도파관부(4)(5)(6)(7)(8)는 유도 t 또는 π 부분을 형성하고 필터요소를 구성한다. 우선 실시형태에 있어서, 도파관 대역필터(100)는 단락되었으며, 저항(3a)(9a)은 단부 전도벽(3b)(9b)의 시이트 저항을 구성한다(다른 실시형태에서 도 11a 및 도 11b의 도파관 대역필터 100과 같은 단부 개방형 도파관은 폐쇄 단부를 가지지 않는다). 공진기 통공(10A)(11A)이 캐패시터(10B)(11B)가 요구된 형상계수를 얻기 위하여 유도부(5)(6)(7)와 함께 공진을 형성하도록 도파관 대역필터(100)에 삽입된다. 요구된 형상계수는 요구된 필터성능 특성에 따라 달라지고 전형적으로 60db 대역폭∼6db 대역폭의 비율로 한정된다. 통공의 형태인 피드 포스트(2)는 신호를 출력 TEM 전송라인에 전달한다.
발명의 물리적 구성
우선 실시형태에서 도파관 대역필터(100)는 약 1∼100의 유전율을 갖는 연질기재의 PTFE 라미네이트로 구성되는 다층 구조물로 제조된다. 이러한 라미네이트는전형적으로 약 3∼10의 유전율을 갖는 것을 상업적으로 입수할 수 있다. 이러한 다층 구조물을 구성하는 방법은 다음과 같다.
우선 실시형태에서, 피드 포스트(1)(2)는 전도벽(112)으로부터의 TEM 라인으로부터 도파관 대역필터(100)의 전도벽(114)로 연장되거나, 또는 다른 우선 실시형태에서, 루프형 피이드 구조물이 사용되고 피드 포스트(1)가 전도벽(3b)으로부터 전도벽(112) 또는 전도벽(114)으로 연장되고 피드 포스트(2)는 전도벽(9a)으로부터 전도벽(112) 또는 전도벽(114)으로 연장된다. 도파관 대역필터(100)는 전도벽(3a)(9a)에서 단락되어 있다. 입력 및 출력 피드라인(도시하지 않았음)은 예를 들어 동축라인 또는 면취용 인쇄 스트립일 수 있다. 공진기 통공(10A)(11A)은 도파관 대역필터(100)의 상부 전도벽(112)으로부터 연장되어 각각 캐패시터(10B)(11B)의 상부 전극(10C)(11C)에서 끝난다. 캐패시터(10B)(11B)는 도파관(110)의 하부 전도벽(114)에 단락된다. 공진기 통공(10A)(11A)은 우선 실시형태에서 5:1인 높은 종횡비로 제조된다.
전도벽(3b)(9b)(112)(114)은 전도벽(112)의 장변부로부터 전도벽(114)의 장변부로 연장된 전도성 측멱과 함께 도파관 대역필터(100)의 전체 표면영역을 전기도금함으로서 형성된다. 그러나 다른 우선 실시형태에서는 일부의 벽, 예를 들어 상부 전도벽(112)과 하부 전도벽(114)은 전기도금이 요구되지 않는 전도성 물질로 구성될 수 있다.
우선 실시형태에서, 도파관 대역필터(100)는 다층 유전물질을 포함한다. 다른 우선 실시형태에서, 도파관 대역필터(100)의 내부 물질이 제거되고 부하물질로작용하는 공기 또는 다른 기체로 대체된다.
도파관 대역필터(100)의 여러 치수는 다음의 식으로부터 계산된다. 우선 실시형태에서, 단면 크기는 무부하 공진기 Q의 규정된 값에 대하여 계산된다. 단면 크기는 예를 들어 더블 릿지형 도파관(double ridged waveguides)과 같은 다른 요구된 형상에 일치하도록 수정될 수 있다. 공진기 간격은 인덕턴스의 함수로서 에버네선트 모드부분에 대한 수정된 등식을 이용하여 계산된다.
비록 요구된 필터가 상이한 방법에 따라 구성되거나 고차원을 갖는 것으로 구성될 수 있으나, 간단한 2차 필터를 설계하기 위하여 다음의 계산이 이용되었다. 관련된 계산을 단순화 하고 실질적으로 대칭인 대역필터를 얻기 위하여, 도파관 대역필터(100)는 물리적으로 대칭이 되게 설계된다(예를 들어, 이 우선 실시형태에서, 캐패시터 10B, 11B는 동일한 유전상수와 동일한 캐패시턴스를 갖는다. 그러나 다른 우선 실시형태에서 캐패시터 10B, 11B는 고유 유전상수를 가지고 상이한 캐패시턴스를 갖는다).
인덕터의 π 또는 t 네트워크는 도파관 대역필터(100)의 길이를 결정하는데 이용된다. 예를 들어 도 1b에서 보인 π 네트워크에 있어서, 인덕턴스 값은 다음과 같다.
과
인덕터의 π 네트워크는 인덕터의 t 네트워크로 용이하게 변환될 수 있다. 다음의 등식들은 도 1a에서 보인 바와 같이 t 네트워크에 기초하는 모델에 적용된다. 인덕터의 t 네트워크에서 인덕턴스 값은 다음과 같다.
과
여기에서 ℓ은 인덕터 단면의 길이이고 도파관 대역필터(100)의 복합 전파상수는 다음과 같다.
a = 도파관의 폭
b = 도파관의 높이
c = 광속
εr= 도파관의 유전상수
f c = 컷오프 주파수
다른 우선 실시형태에서, 기체는 부하물질로서 사용되며 다음과 같다.
μ r = 매체의 상대투자율
도파관부(6)의 길이(이는 공진기 통공 10A의 중심과 공진기 통공 11A의 중심 사이의 거리이다)는 다음과 같이 선택된다.
여기에서,
또한 여기에서 bw는 백분율 1db 대역폭이고 λc는 도파관 컷오프 파장이다.
캐패시터(10B)(11B)는 다음과 같이 선택된다.
여기에서L shunt 는 상기 등식으로 주어지는 바와 같은 도파관 대역필터(100)의 부분의 분로 인덕턴스이고, ω0는 도파관 대역필터(100)의 요구된 주파수이다.
도파관 대역필터(100)의 길이의 무부하 Q는 다음과 같이 계산된다.
여기에서,
그리고 tanδ는 유전체 충전물질의 손실 탄젠트이고, ω는 래디얼 주파수이며, σ는 특정 도파관 도체(전형적으로 구리)의 전도도이다. 절연체 기술분야의 전문가이면 잘 알 수 있는 바와 같이, 높은 주파수에서는 유전손실의 증가가 필터의 삽입 손실의 증가 원인이 된다. π 또는 t 모델의 각 인덕터는 이들 손실을 고려하여 각 인덕터에 직렬로 저항을 삽입함으로서 수정되어야 한다. 어느 특정한 인덕터 L의 손실을 고려하여 요구된 저항의 값은 다음과 같다.
마찬가지로 각 캐패시터는 그 유한 Q를 고려하여 각 캐패시터에 병렬로 저항을 삽입함으로서 수정되어야 한다. 어느 특정한 캐패시터 C(즉, 캐패시터 10B 또는 캐패시터 11B)의 손실을 고려하여 요구된 저항의 값은 다음과 같다.
여기에서,
그리고 이는 캐패시터 유전체의 손실 탄젠트이다.
피드 포스트(1)(2)와 공진기 통공(10A)(11A)은 도 1a 및 도 1b에서 보인 바와 같이 집중 인덕터로서 구성될 수 있다. 통공의 인덕턴스는 라운드 와이어 인덕턴스로서 구성될 수 있다. 값은 다음의 등식을 이용하여 계산된다.
여기에서,
d= 통공의 직경 (㎝)
l= 통공의 길이 (㎝)
여기에서 0 < x < 100 이다. x가 크면 T(x)는 제로에 가깝다.
피드 포스트(1)(2)와 공진기 통공(10A)(11A)의 직경은 약 a/5 가 되도록 설계된다. 캐패시터 물질의 선택, 도파관 충전체 유전상수 εr및 도파관 대역필터(100)의 단면 크기는 요구된 주파수에서 유리한 무부하 Q(상기 등식에 의하여 주어진 바와 같이)를 얻고 도파관 대역필터(100)에 대한 저지레벨 및 저지대역폭과 같은 요구된 스톱밴드(stopband) 성능을 얻을 수 있도록 선택된다.
피드 포스트(1)의 중심과 전도벽(3b) 사이의 거리(도파관부 4의 길이), 피드 포스트(2)의 중심과 전도벽(9b) 사이의 거리(도파관부 8의 길이), 피드 포스트(1)의 중심과 공진기 통공(10A)의 중심 사이의 거리(도파관부 5의 길이)와, 공진기 통공(11A)의 중심과 피드 포스트(2)의 중심 사이의 거리(도파관부 7의 길이)는 주로 경험적으로 선택되고 성능의 개선을 위하여 최적화 된다. 예를 들어, 시작점으로서 도파관부(5)(6)(7)는 길이가 같게 선택되는 반면에 도파관부(4)(8)는 a/2가 되게 선택된다.
이들 길이와 L 및 C에 대한 값은 최적화루틴을 이용하여 더욱 최적화 된다. 에로 최소화 방법을 이용하는 HPEESOF 사의 선형회로 시뮬레이터 Touchstone에 포함되는 것 중의 하나인 옵티마이저(optimizer)가 물리적인 제약, 실현가능성 및 관련요소의 파라메타를 고려하여 성능을 개선할 수 있다.
상기 언급된 단계를 이용하여 유리한 결과를 얻을 때, 물리적인 모델이 설계되고 Sonnet Software 사의 MicroStripes과 같은 전파 3차원 필드 솔버(full-wave 3-dimentional field solver)를 이용하여 모사된다.
캐패시터(10B)(11B)는 우선 실시형태에서 평행판의 형태이고 저손실 탄젠트값을 가지고 약 30~80의 유전 상수값을 갖는 세라믹으로 제조된다. 그러나, 상업적으로 입수가능하다면 1∼500의 다른 유전 상수값을 갖는 것을 사용할 수도 있다. 캐패시터(10B)(11B)의 크기는 등식 C=ε*(표면적)/(세라믹 두께)로부터 계산된다(여기에서 ε은 세라믹 매체의 유전율이다). 우선 실시형태에서, 캐패시터(10B) (11B)는 하측의 전도벽(114)에 일측부가 접착되기 전에 양측면이 전기 도금된 유전체 퍽(dielectric pucks)이다. 다른 우선 실시형태에서, 높은 주파수에 대하여 요구된 부하 캐패시턴스의 양은 작으므로 소형의 캐패시터가 사용되거나 세라믹 대신에 공기가 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 캐패시터(10B)(11B)는 다층형이거나 바락터형(varactor type) 또는 FET-형 또는 MEMS 기술과 같은 능동소자이다.
본 발명의 제조
다음은 0.3%의 부분 대역폭을 갖는 본 발명의 우선 실시형태를 구성하는데 이용된 방법의 단계적 설명이다. 이러한 우선 실시형태의 크기는 예를 들어 도 3a, 3b, 3c, 3d에서 보인 성능곡선을 제공하기 위하여 수정될 수 있다. 그러나, 이러한 특정 실시형태의 성능곡선은 도 4a, 4b, 4c, 4d에 도시되어 있다. 우선 실시형태에서, 도파관 대역필터(100)는 미국 코넥티커트주의 로저스에 소재하는 로저스 코포레이션으로부터 입수할 수 있고 다음의 단계에 의하여 제조되는 다층 구조물을 구성할 수 있도록 접착되는 약 10.2의 유전상수를 갖는 R03010 물질과 같은 9개 기재층의 적층체로 구성된다. 각 층은 길이가 약 2.576㎝ 이고 폭이 0.610㎝ 이다. 전형적으로 하나의 기재판넬상에서 어레이 형태로 한번에 수 백개의 회로가 제조된다. 따라서, 전형적인 마스크는 동일한 패턴의 어레이를 갖는다. 어레이의 각 요소사이의 적당한 간격은 적어도 약 6㎜ 이다.
아조립체(500)
도 5a에서, 구리 피복형이고 두께가 1.3㎜이며 50 Ohm의 유전체인 층(501)(502)과 구리피복형이고 두께가 0.25㎜이며 50 Ohm의 유전체인 층(503)이 200 PSI의 압력을 가하면서 40분동안 실온에서 240℃까지 온도를 올리고 45분동안 375℃까지 온도를 올리며 이 375℃에서 15분동안 온도를 유지하고 다시 90분동안 실온으로 온도를 낮추는 과정에서 아조립체(500)를 형성토록 용착된다. 다음으로 직경이 약 0.61㎜인 4개의 통공이 도 5b와 도 5c에서 보인 바와 같이 천공된다. 아조립체(500)는 나트륨 엣칭된다. 다음으로 아조립체(500)가 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 아조립체(500)는 1시간 동안 149℃에서 진공소성된다. 아조립체(500)가 먼저 무전해방법으로 구리 종자층을 형성하고 전해방법으로 0.013㎜∼0.025㎜ 두께의 구리판을 제공토록 구리로 도금된다. 아조립체(500)는 적어도 1분동안 탈염수로 세척된다. 아조립체(500)는 5분동안 90℃로 가열되고 포토레지스터로 라미네이팅된다. 마스크가 사용되고 포토레지스터가 도 5c에서 보인 패턴을 얻기 위하여 적당한 노광기구를 이용하여 현상된다. 아조립체(500)의 저면이 구리엣칭된다. 아조립체(500)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 아조립체(500)는 다시 1시간동안 149℃로 진공소성된다.
아조립체(600)
도 6a에서, 구리 피복형이고 두께가 0.25㎜이며 50 Ohm의 유전체인 층(601)(602)과 구리피복형이고 두께가 1.3㎜이며 50 Ohm의 유전체인 층(603)(604)이 200 PSI의 압력을 가하면서 40분동안 실온에서 240℃까지 온도를 올리고 45분동안 375℃까지 온도를 올리며 이 375℃에서 15분동안 온도를 유지하고 다시 90분동안 실온으로 온도를 낮추는 과정에서 아조립체(600)를 형성토록 용착된다. 다음으로 직경이 약 0.61㎜인 4개의 통공이 도 6b와 도 6c에서 보인 바와 같이 천공된다. 아조립체(600)는 나트륨 엣칭된다. 다음으로 아조립체(600)가 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 아조립체(600)는 1시간 동안 149℃에서 진공소성된다. 아조립체(600)가 먼저 무전해 방법으로 구리 종자층을 형성하고 전해방법으로 0.013㎜∼0.025㎜ 두께의 구리판을 제공토록 구리로 도금된다. 아조립체(600)는 적어도 1분동안 탈염수로 세척된다. 아조립체(600)는 5분동안 90℃로 가열되고 포토레지스터로 라미네이팅된다. 마스크가 사용되고 포토레지스터가 도 6b 및 6c에서 보인 패턴을 얻기 위하여 적당한 노광기구를 이용하여 현상된다. 아조립체(600)의 상면과 저면이 구리 엣칭된다. 아조립체(600)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 아조립체(600)는 다시 1시간동안 149℃로 진공소성된다.
층(700)
도 7a, 7b, 7c에서, 직경이 약 0.61㎜인 두개의 통공이 도 7b와 7c에서 보인 바와 같이 층(700)에 천공되며, 이 층은 구리 피복형이고 두께가 0.25㎜ 이며 50 Ohm의 유전체이다. 층(700)은 나트륨 엣칭된다. 다음으로 층(700)은 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 그리고 층(700)은 1시간동안 149℃로 진공소성된다. 층(700)은 먼저 무전해 방법을 이용하고 이어서 전해방법을 이용하여 0.013∼0.025㎜ 두께로 구리도금된다. 층(700)이 적어도 1분동안 탈염수로 세척된다. 1.5㎜×1.5㎜ 크기의 두 슬로트가 도 7a 및 7b에서 보인 바와 같이 가공된다. 층(700)은 5분동안 90℃로 가열되고 포토레지스터로 라미네이팅된다. 마스크가 사용되고 포토레지스터가 도 7b 및 7c에서 보인 패턴을 얻기 위하여 적당한 노광기구를 이용하여 현상된다. 층(700)의 상면과 저면이 구리 엣칭된다. 층(700)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 층(700)는 다시 1시간동안 149℃로 진공소성된다.
플레이트(800)
도 8a 및 8b에서, 유전상수가 약 80이고 1.5㎜의 길이와 1.5㎜의 폭 그리고 0.25㎜의 두께를 갖는 두 세라믹 기재로 구성되는 플레이트(800)가 나트륨 엣칭된다(도 8a 과 8b에서 하나의 플레이트 800의 측면과 평면을 보이고 있다). 다음으로 플레이트(800)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 그리고 플레이트(800)는 1시간동안 149℃로 진공소성된다. 플레이트(800)는 먼저 무전해방법을 이용하고 이어서 전해방법으로 0.013∼0.025㎜의 두께로 구리도금된다. 플레이트(800)는 적어도 1분동안 탈염수로 세척된다. 플레이트(800)는 드릴링과 밀링, 다이아몬드 톱 또는 EXCIMER 레이저를 이용하는 방법을 포함하는 패널분할방법을 이용하여 분할된다. 플레이트(800)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 탈염수로 세척된다. 플레이트(800)는 1시간동안100℃로 다시 진공소성된다.
층(900)
도 9a, 9b, 9c에서, 직경이 약 0.61㎜인 두개의 통공과 직경이 약 0.79㎜인 두개의 통공이 도 9b와 9c에서 보인 바와 같이 구리 피복형이고 두께가 0.25㎜ 이며 50 Ohm의 유전체인 층(700)에 천공된다. 약 4.88㎜×0.79㎜의 크기를 갖는 4개의 슬로트가 도 9b 및 도 9c에서 보인 바와 같이 가공된다. 층(900)은 나트륨 엣칭된다. 다음으로 층(900)은 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 그리고 층(900)은 1시간동안 149℃로 진공소성된다. 층(900)은 먼저 무전해방법을 이용하고 이어서 전해방법을 이용하여 0.013∼0.025㎜ 두께로 구리도금된다. 층(900)이 적어도 1분동안 탈염수로 세척된다. 층(900)은 5분동안 90℃로 가열되고 포토레지스터로 라미네이팅된다. 마스크가 사용되고 포토레지스터가 도 9b에서 보인 패턴을 얻기 위하여 적당한 노광기구를 이용하여 현상된다. 층(900)의 상면이 구리엣칭된다. 층(900)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 층(900)는 다시 1시간동안 149℃로 진공소성된다.
조립체(1000)
도 10a, 10b 및 10c에서, 아조립체(500), 아조립체(600), 층(700), 플레이트(800)(하나의 플레이트 800의 배치상태가 도 10a 및 10b에서 절결되어 표시되어 있으며 다른 플레이트 800은 대층으로 배치된다)와, 층(900)이 200 PSI의 압력을 가하면서 40분동안 실온에서 240℃까지 온도를 올리고 45분동안 375℃까지온도를 올리며 이 375℃에서 15분동안 온도를 유지하고 다시 90분동안 실온으로 온도를 낮추는 과정에서 조립체(1000)를 형성토록 용착된다. 다음으로 조립체(1000)는 도 10b에서 보인 바와 같이 약 6.4㎜의 깊이로 변부를 따라 가공된다. 조립체(1000)는 나트륨 엣칭된다. 다음으로 조립체(1000)가 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 조립체(1000)는 1시간 동안 149℃에서 진공 소성된다. 조립체(1000)가 먼저 무전해방법을 이용하고 이어서 전해방법으로 0.013㎜∼0.025㎜ 두께로 구리도금된다. 이러한 과정에서는 조립체(900)의 변부 둘레의 테두리가 도금되지 않도록 하여 조립체(1000)의 상부와 조립체(1000)의 하부가 단락되지 않도록 주의하여야 한다. 조립체(1000)가 적어도 1분동안 탈염수로 세척된다. 조립체(1000)는 5분동안 90℃로 가열되고 포토레지스터로 라미네이팅된다. 마스크가 사용되고 포토레지스터가 도 9b에서 보인 패턴을 얻기 위하여 적당한 노광기구를 이용하여 현상된다. 조립체(1000)의 상면이 구리 엣칭된다. 조립체(1000)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 조립체(1000)는 주석 도금되고 주석 도금층은 과잉 도금된 부분을 제거하가 위하여 융점까지 가열된다. 이러한 도금과정에서는 아조립체(500), 아조립체(600) 및 층(700)이 도금피복되는 동안에 층(900)은 저면에 가까운 부분이 도금되지 않도록 주의하여야 한다. 조립체(1000)가 분할된다. 조립체(1000)는 15분동안 알코올로 세척되고 15분동안 21℃의 온도를 갖는 탈염수로 세척된다. 조립체(1000)가 다시 1시간동안 100℃의 온도에서 진공 소성되어 물리적인 실시형태의 도파관(100)을 얻는다.
다층구조의 폴리테트라플루오로에틸렌 세라믹/유리(PTFE 복합체)를 제조하는 기술분야의 전문가라면 상기 언급된 수치(예를 들어 크기, 온도, 시간)는 근사값이고 달라질 수 있음을 이해할 것이며 또한 일부 단계는 다른 수순으로 수행됨을 이해할 것이다.
다른 우선 실시형태에 있어서, 도파관 대역필터(100)는 저온 코파이어드 세라믹(LTCC)과 같은 다른 다층기술을 이용하여 제조된다.
또 다른 우선 실시형태에 있어서, 도파관 대역필터(100)는 사출성형방법으로 제조된다. 하나의 패널이 몰드내의 다수의 캐비티를 포함할 수 있다. 도파관 대역필터(100)의 동체를 형성토록 몰드내에 재료가 사출된다. 동체의 전기도금 또는 다른 수단이 전도벽(3b)(9b)(112)(114)을 형성토록 사용된다.
발명의 성능
본 발명의 우선 실시형태에서, 중심주파수는 UHF로부터 밀리미터 주파수까지의 범위를 가질 수 있다. 통과대역 십입 손실은 약 0.1db로부터 약 10db까지 이다. 또한 VSWR(전압정재파비)는 2:1 이하이다. 본 발명의 대형 설비는 수 백 와트의 신호를 필터링 할 수 있다. 최대값으로부터 출력의 1db 드롭 이하를 갖는 대역폭을 약 0.1%로부터 멀티-옥타브의 범위에서 얻을 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 최대값으로부터 1db 이하의 출력드롭이 0.999㎓∼1.001㎓에서 이루어지는 1㎓ 신호를 필터링 하는데 사용될 수 있다. 끝으로, 본 발명은 광범위한 온도범위에서 작동될 수 있으나 최소의 성능저하를 보이는 약 -55℃로부터 +125℃까지의 온도에서 작동토록 시험되었다. 본 발명의 상기 언급된 작동과 본 발명의 물리적인 구성에 기초하여 본문에 기술된 여러 실시형태의 설계와 구성은 도파관 대역필터의 설계 및 구성의 분야에 전문가라면 명백할 것이다.
도 3a, 3b, 3c, 3d에서, 0.9%의 부분 대역폭을 갖는 본 발명의 우선 실시형태에 대한 성능곡선이 도시되어 있다. 이러한 특정 실시형태는 다음의 실체화된 크기를 갖는다. 즉, 전체 크기는 6.1㎜×6.1㎜×20.5㎜ 이고, 도파관부(4)(8)의 길이는 각각 3.175㎜ 이며, 도파관부(5)(7)의 길이는 각각 2.87㎜ 이고, 도파관부(6)의 길이는 8.43㎜ 이다.
도표(310)는 주파수 범위 0.7㎓∼1.3㎓의 주파수에 대한 데시벨 단위의 반사감시량(312)과 전송량(314)을 보이고 있다. 도표(320)는 주파수 범위 0.99㎓∼1.01㎓의 주파수에 대한 데시벨 단위의 전송량(322)을 보이고 있다. 도표(330)는 주파수 범위 0㎓∼4㎓의 주파수에 대한 데시벨(반송 주파수에 대하여 정규화된 데시벨)단위의 정규크기(332)를 보이고 있다. 도표(340)는 주파수 범위 0.95㎓∼1.05㎓의 주파수에 대한 나노초 단위의 그룹지연(342)을 보이고 있다.
도 4a, 4b, 4c, 4d에서, 조립체(1000)에 대한 상기 언급된 방법으로 제조되고 0.3%의 부분 대역폭을 갖는 본 발명의 우선 실시형태에 대한 성능곡선이 설명된다. 이러한 특정 실시형태는 다음의 실체화된 크기를 갖는다. 즉, 전체 크기는 6.1㎜ × 6.1㎜ × 20.5㎜ 이고, 도파관부(4)(8)의 길이는 각각 3.175㎜ 이며, 도파관부(5)(7)의 길이는 각각 4.37㎜ 이고, 도파관부(6)의 길이는 10.7㎜ 이다.
도표(410)는 주파수 범위 0.7㎓∼1.3㎓의 주파수에 대한 데시벨 단위의 반사감시량(412)과 전송량(414)을 보이고 있다. 도표(420)는 주파수 범위0.995㎓∼1.005㎓의 주파수에 대한 데시벨 단위의 전송량(422)을 보이고 있다. 도표(430)는 주파수 범위 0㎓∼4㎓ 주파수에 대한 데시벨 단위의 정규크기(432)를 보이고 있다. 도표(440)는 주파수 범위 0.99㎓∼1.01㎓의 주파수에 대한 나노초 단위의 그룹지연(442)을 보이고 있다.
직접 피드 공진기 통공
다른 실시형태에서, 공진기 통공은 피드 포스트로서 사용되어 피드 포스트로서만 작용하는 부가적인 통공의 필요성을 배제할 수 있다. 도 13a 및 13b에서는 유전손실을 고려하지 않은 2차 에버네선트 모드 도파관 필터(1300)의 우선 실시형태의 회로도가 도시되어 있다. 도 13a 및 13b는 동일한 에버네선트 모드 도파관 필터(1300)를 달리 표현한 것으로, 아날로그 회로의 설계에 전문가라면 도파관(4)(6)(8)을 나타내는 인덕터의 t 네트워크가 인덕터의 π 네트워크로 용이하게 전환될 수 있음을 이해할 것이다. 이 필터(1300)의 조립도는 도 14에 도시되어 있다. 우선 실시형태에서, 신호는 입력 TEM 전송라인으로부터 공진기 통공(10A)으로 유도적으로 공급되어 주요 TE10에버네선트 모드의 도파관 필터(1300)를 여기시킨다. 도파관 필터(1300)의 도파관부(4)(6)(8)는 유도 t 또는 π 부분을 형성하고 필터요소를 구성한다. 도파관 대역필터(1300)가 단락된 우선 실시형태에서, 저항(3a)(9a)은 단부 전도벽(3b)(9b)의 시이트 저항을 구성한다(다른 우선 실시형태에서 단부 개방형 도파관은 차폐된 단부를 가지지 않는다). 공진기 통공(10A)(11A)은 캐패시터(10B)(11B)가 요구된 형상계수를 얻기 위하여 도파관부(6)와 공진을 형성토록 도파관 대역필터(1300)에 삽입된다. 요구된 형상계수는 요구된 필터성능 특성에 따라 달라질 수 있으며 전형적으로 60db 대역폭 대 6db 대역폭의 비로서 정의된다. 공진기 통공(11A)는 신호를 출력 TEM 전송라인에 전달한다.
통공 또는 슬로트에 의하여 한정된 도파관필터 주연부
또 다른 실시형태에서, 도파관 필터의 주연부는 통공에 의하여 한정된다. 도 15에서, 도 13a 및 13b의 회로를 구체화한 에버네선트 모드 도파관 필터가 도시되어있다. 유전체 물질(1570) 내에 배치된 통공(1530)은 점선으로 보인 요구된 도파관 주연부(1580)를 형성한다. 통공(1530)은 도파관 주연부(1580)에 접선방향으로 배치되고 임의의 직경을 가질 수 있으나 우선 실시형태에서 그 직경은 0.61㎜ 이다. 통공(1530)은 이들을 전도벽(112)과 전도벽(114)(도 15에는 도시하지 않았음)에 연결함으로서 접지된다. 두 인접한 통공의 변부 사이의 간격(1590)은 거의 제로로부터 약 λ/8 이며, 여기에서 λ는 유전체 물질에서 전파되는 신호의 파장이며 다음의 등식으로 주어진다.
우선 실시형태에서, 간격(1590)은 약 λ/16 이다.
도파관 필터의 주연부를 한정하는 통공은 또한 격자형태로 배치될 수 있다. 다른 우선 실시형태에서 통공 또는 슬로트의 격자는 도 16에서 4개의 기재층을 갖는 우선 실시형태로 보인 바와 같이 다수의 기재층상에 배치된다. 이러한 우선 실시형태에서, 통공 또는 슬로트(1680)를 기재층(1672)(1674)(1676)(1678)에 연결하기 위하여 금속화 방법이 이용된다. 기재층(1672)의 평면도가 도 17a에 도시되어있으며 기재층(1674)의 평면도가 도 17b에 도시되어 있다. 통공 또는 슬로트(1680)에 관련하여 인쇄 스트립 또는 연결패드가 사용될 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 도파관 필터의 주연부는 도금된 슬로트에 의하여 한정된다.
도 18에서, 도 13a 및 13b의 회로를 구체화한 에버네선트 모드 도파관 필터가 도시되어 있다. 유전체 물질(1870) 내에 배치된 도금 슬로트(1840)은 점선으로 보인 요구된 도파관 주연부(1880)를 형성한다. 도금 슬로트(1840)은 도파관 주연부(1880)에 접선방향으로 배치되고 임의의 두께를 가질 수 있으나 우선 실시형태에서 그 두께는 0.61㎜ 이고 길이는 2.54㎜ 이다. 도금 슬로트(1840)는 이들을 전도벽(112)과 전도벽(114)(도 18에는 도시하지 않았음)에 연결함으로서 접지되는 것이 좋다. 두 인접한 도금 슬로트의 변부 사이의 간격(1890)은 거의 제로로부터 약 λ/8 이며, 여기에서 λ는 유전체 물질에서 전파되는 신호의 파장이며 다음의 등식으로 주어진다.
우선 실시형태에서, 간격(1590)은 약 λ/16 이다.
상기 언급된 우선 실시형태에서, 조립체(1000)는 분할되어 다른 회로에 물리적으로 부착되어야 하는 독립된 도파관 필터를 얻는다. 통공 또는 도금된 슬로트에 의하여 한정된 주연부를 갖는 도파관 필터의 이점은 이것이 다층구조의 마이크로 웨이브 회로를 설계하는 기술분야의 전문가에게는 명백한 방법으로 동일한 기재상에서 다른 구성요소와 조합될 수 있다는 점이다.
다른 실시형태
에버네선트 모드 도파관 필터의 기술분야의 전문가라면 에버네선트 모드 도파관 필터에 전력을 공급하는 다른 방법에 대하여서 명백히 알고 있을 것이다. 예를 들어, 피드 포스트(1)(2)는 상기 다른 우선 실시형태에서 언급된 바와 같은 루프-타입일 수 있다. 피드 포스트(1)(전도벽 3b과 도파관부 4와 함께) 또는 피드 포스트(2)(전도벽 9b과 도파관부 8과 함께)는 통상적인 방법으로 작동하는 도파관으로 대체할 수 있음이 명백하다. 예를 들어, 도 11a에서, 도파관(115)(116)은 도파관 대역필터(110)에 대하여 그리고 이로부터 전력을 전달하는데 사용될 수 있다. 도 11b에는 유도 분류기(117)(118)를 갖는 무손실 모델의 도파관 대역필터(110)의 회로를 보이고 있다. 또한 도 12a에서는 도파관 대역필터(120)에 대하여 그리고 이로부터 전력을 전달하기 위하여 마이크로 스트립(121)(122)이 사용될 수 있다. 도 12b에는 각각 캐패시터(125)(126)가 인덕터(127)(128)에 직렬로 연결된 무손실 모델의 도파관 대역필터(120)의 회로를 보이고 있다. 에버네선트 모드 도파관 필터의 설계분야의 전문가라면 도파관 대역필터(100)(110)(120)의 특징들이 혼합되고 그러면서도 쌍방향 필터로서 작동될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 이들 필터중의 어떤 것에는 지연라인이 구비될 수 있다. 아울러, 비록 우선 실시형태에서 도파관 대역필터(100)(110)(120)가 사각형의 단면을 가지나 다른 실시형태에서는 예를 들어 원통형 또는 다각형과 같은 다른 형상을 갖는 필터를 포함할 수 있다.
다층구조의 코파이어드 세라믹 분야의 전문가라면 도파관 필터가 저온 코파이어드 세라믹(LTCC)을 이용하여 구성될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 당해 기술분야에서 도파관 필터가 LTCC로 구성될 수 있는 것이 알려져 있다. 또한 공진기가 단일 통공으로 구성되는 것도 알려져 있다.
이상은 본 발명이 그 실시형태에 적용하여 도시되고 설명되었으며 새로운 특징이 지적되고 있지만, 본 발명은 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 그 내용의 일부가 생략되거나 대체될 수 있으며 변경될 수도 있다. 본 발명에 있어서 본 발명을 구성하고 있는 요소들의 조합과 동일한 결과를 얻기 위하여 동일한 방법으로 수행되는 단계들이 본 발명의 범위에 포함되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구범위에 의하여서만 한정되어야 할 것이다.

Claims (40)

  1. 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 이 도파관 필터가 다수의 전도성 도파관 벽과, 통공구조와 상부 전극 및 하부 전극을 갖는 캐패시터로 구성되는 하나 이상의 공진기로 구성되고, 상기 통공이 상기 전도성 도파관 벽의 하나로부터 상기 캐패시터의 상부 전극으로 연장되며 상기 캐패시터의 하부 전극이 상기 다른 다수의 전도성 도파관 벽에 단락됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터가 다층구조로 접착되는 폴리테트라플루오로에틸렌 복합기재로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터가 제 1 유전체 물질을 포함하고, 상기 캐패시터가 제 2 유전체 물질에 인접하며, 상기 제 1 유전체 물질이 상기 제 2 유전체 물질과는 상이함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에버네선트 모드 도파관 필터가 약 500㎒∼약 60㎓의 중심 주파수를 가짐을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 필터가 침투성 기체를 함유함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 필터가 사출성형방법을 이용하여 제조됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 에버네선트 모드 도파관 필터내에 있고 하나 이상의 상기 다수의 전도성 도파관 벽으로부터 연장된 둘 이상의 피드 통공구조를 포함함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 전도성 도파관 벽이 면적을 갖는 하나 이상의 개방단부를 갖는 구조를 한정하고 상기 개방단부에 인접한 도파관의 단면적이 상기 개방단부의 상기 면적보다 큼을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  9. 제 1 항에 있어서, 일부가 상기 에버네선트 모드 도파관 필터의 내측으로 연장된 하나 이상의 마이크로 스트립을 포함함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 공진기가 다수의 공진기이고, 상기 하나 이상의 공진기의 상기 각 캐패시터가 특정한 유전상수를 가짐을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  11. 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 이 도파관 필터가 도파관을 제공하는 전도벽 수단과 캐패시터 수단에 연결된 통공수단으로 구성되는 공진수단으로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 도파관이 다층구조로 접착되는 폴리테트라플루오로에틸렌 복합기재로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 캐패시터 수단이 제 1 유전상수를 갖는 제 1 유전체 물질 수단으로 구성되고, 상기 캐패시터 수단이 제 2 유전상수를 갖는 제 2 유전체 물질 수단에 인접하며, 상기 제 1 유전상수가 상기 제 2 유전상수와는 상이함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 에버네선트 모드 도파관 필터가 약 500㎒∼ 약 60㎓의 중심 주파수를 가짐을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 전도벽 수단이 침투성 기체수단을 수용함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 필터가 사출 성형방법을 이용하여 제조됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 에버네선트 모드 도파관 필터내의 하나 이상의 두 피드 통공수단을 포함함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 전도벽 수단이 면적을 갖는 하나 이상의 개방단부를 제공하고, 상기 개방단부가 전파 도파관 수단에 인접하며, 상기 전파 도파관 수단이 상기 하나 이상의 개방단부의 하나의 상기 면적 보다 큰 단면적을 제공함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 전도벽 수단에 의하여 형성된 캐비티 내에 일부가 연장된 하나 이상의 마이크로 스트립을 포함함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 공진수단이 다수의 공진기로 구성되고, 상기 캐패시터 수단이 특정한 유전상수를 갖는 다수의 캐패시터로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  21. 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 이 도파관 필터가 다수의 전도성 도파관 벽과, 각각 통공구조와 상부 전극 및 하부 전극을 갖는 캐패시터로 구성되는 둘 이상의 공진기로 구성되고, 상기 통공이 피드 포스트이며 상기 전도성 도파관벽의 하나로부터 상기 캐패시터의 상부 전극으로 연장되고 상기 캐패시터의 하부 전극이 상기 다른 다수의 전도성 도파관 벽에 단락됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 필터가 다층구조로 접착되는 폴리테트라플루오로에틸렌 복합기재로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 캐패시터가 제 1 유전체 물질을 포함하고, 상기 캐패시터가 제 2 유전체 물질에 인접하며, 상기 제 1 유전체 물질이 상기 제 2 유전체 물질과는 상이함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 캐패시터가 제 1 유전체 물질을 포함하고, 상기 캐패시터가 제 2 유전체 물질에 인접하며, 상기 제 1 유전체 물질이 상기 제 2 유전체 물질과 동일함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 에버네선트 모드 도파관 필터가 약 500㎒∼약 60㎓의 중심 주파수를 가짐을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 필터가 침투성 기체를 함유함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 필터가 성형방법을 이용하여 제조됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 성형방법이 사출성형방법임을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  29. 주연부를 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 이 도파관 필터가 다수의 전도성 도파관 벽과, 제 1 통공과 상부 전극 및 하부 전극을 갖는 캐패시터로 구성되는 하나 이상의 공진기로 구성되고, 상기 제 1 통공이 상기 전도성 도파관 벽의 하나로부터 상기 캐패시터의 상부 전극으로 연장되며 상기 캐패시터의 하부 전극이 상기 다른 다수의 전도성 도파관 벽에 단락되고, 상기 주연부가 부가적인 통공에 의하여 한정됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  30. 주연부를 갖는 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 이 도파관 필터가 다수의 전도성 도파관 벽과, 통공과 상부 전극 및 하부 전극을 갖는 캐패시터로 구성되는 하나 이상의 공진기로 구성되고, 상기 통공이 상기 전도성 도파관 벽의 하나로부터 상기 캐패시터의 상부 전극으로 연장되며 상기 캐패시터의 하부 전극이 상기 다른 다수의 전도성 도파관 벽에 단락되고, 상기 주연부가 도금된 슬로트에 의하여 한정됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  31. 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 도파관을 제공하는 전도벽 수단, 캐패시터 수단에 연결된 통공수단으로 구성된 공진수단과, 상기 통공수단으로 구성되는 피드 포스트 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 도파관이 다층구조로 접착되는 폴리테트라플루오로에틸렌 복합기재로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 캐패시터 수단이 제 1 유전상수를 갖는 제 1 유전체 물질 수단으로 구성되고, 상기 캐패시터 수단이 제 2 유전상수를 갖는 제 2 유전체 물질 수단에 인접하며, 상기 제 1 유전상수가 상기 제 2 유전상수와는 상이함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  34. 제 31 항에 있어서, 상기 캐패시터 수단이 제 1 유전상수를 갖는 제 1 유전체 물질 수단으로 구성되고, 상기 캐패시터 수단이 제 2 유전상수를 갖는 제 2 유전체 물질 수단에 인접하며, 상기 제 1 유전상수가 상기 제 2 유전상수와 동일함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 에버네선트 모드 도파관 필터가 약 500㎒∼약 60㎒의 중심 주파수를 가짐을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  36. 제 31 항에 있어서, 상기 전도벽 수단이 침투성 기체를 수용함을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  37. 제 31 항에 있어서, 상기 필터가 성형방법을 이용하여 제조됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  38. 제 31 항에 있어서, 상기 성형방법이 사출성형방법임을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  39. 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 도파관 주연부를 제공하기 위한 제 1 통공수단과, 캐패시터 수단에 연결된 제 2 통공수단으로 구성되는 공진수단으로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
  40. 에버네선트 모드 도파관 필터에 있어서, 도파관 주연부를 제공하기 위한 도금된 슬로트 수단과, 캐패시터 수단에 연결된 공 수단으로 구성된 공진 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 에버네선트 모드 도파관 필터.
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