KR100466886B1 - Mode Coupling Structure Between Different type Resonator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고주파 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동축 공진기와 유전체 공진기가 실장된 이종 공진기 필터에서 이종의 공진기 간의 모드 결합이 용이하도록 하는 이종 공진기의 모드 결합 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency filter, and more particularly, to a mode coupling structure of a heterogeneous resonator for facilitating mode coupling between heterogeneous resonators in a heterogeneous resonator filter mounted with a coaxial resonator and a dielectric resonator.
대역통과 필터(BPF : Band Pass Filter)는 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키고 대역 외의 신호는 감쇄시키는 특성을 갖는 수동소자로서, 저지대역에서 우수한 감쇄 특성을 갖는 것이 필수적이다.A band pass filter (BPF) is a passive device that passes only signals of a specific frequency band and attenuates out-of-band signals. It is essential to have excellent attenuation characteristics in the stop band.
대역통과 필터(BPF)는 통상 인덕터(L)와 커패시터(C)의 직렬회로 또는 병렬회로가 다단 접속된 회로로서 구현될 수 있으며, 사용하는 주파수 대역이 낮은 경우는 통상 상기 인덕터(L)와 커패시터(C)를 이용한 집중소자형을 이용하게 된다.The bandpass filter BPF may be embodied as a circuit in which a series circuit or a parallel circuit of an inductor L and a capacitor C are connected in multiple stages. When the frequency band used is low, the inductor L and the capacitor are usually used. The lumped element type using (C) is used.
그러나, 고주파(RF), 특히 마이크로웨이브(Microwave) 대역 이상에서는 집중소자형 소자를 사용할 수 없어 금속의 공동(Cavity)내에 유전체 공진기(Dielectric Resonator)를 구비한 제품들이 제안되어 다양한 이동통신 및 무선통신 시스템의 기지국과 중계기에서 송신단 또는 수신단에 사용되고 있다.However, due to the inability to use lumped elements at high frequencies (RF), especially in the microwave band, products having a dielectric resonator in a cavity of a metal have been proposed. It is used for a transmitter or a receiver in a base station and repeater of a system.
더 나아가, 스퓨리어스 모드가 다른 이종의 공진기를 사용하여 스퓨리어스(Spurious)를 상쇄시키는 경우도 있다.In addition, a spurious mode may be canceled by using a heterogeneous resonator having different spurious modes.
도 1a는 이러한 스퓨리어스 제거를 위해 종래 이종 공진기가 설치된 고주파 필터(100)의 일부를 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a의 이종 공진기 간의 에너지 결합 관계를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 1a 및 도 1b에서 이종의 공진기는 동축 공진(120)기와 유전체 공진기(110)가 결합된 구조이다.FIG. 1A is a diagram illustrating a part of a high frequency filter 100 in which a conventional heterogeneous resonator is installed to remove such spurious, and FIG. 1B conceptually illustrates an energy coupling relationship between the heterogeneous resonators of FIG. 1A. 1A and 1B, the heterogeneous resonator is a structure in which a coaxial resonator 120 and a dielectric resonator 110 are combined.
동축 공진기(120)는 λ/4 TEM 모드로서, 도 1b에 도시된 바와 같이 축 방향을 중심으로 공진기(120)의 둘레를 따라 자기장이 발생된다.The coaxial resonator 120 is a λ / 4 TEM mode, and as shown in FIG. 1B, a magnetic field is generated along the circumference of the resonator 120 about the axial direction.
유전체 공진기(110)는 TE01δ모드로서, 도 1b에 도시된 바와 같이 유전체의 상면으로부터 발생된 자기장이 하면으로 유입되는 형태로 자기장이 발생된다.The dielectric resonator 110 is a TE 01δ mode, and as shown in FIG. 1B, a magnetic field is generated such that a magnetic field generated from an upper surface of the dielectric flows into the lower surface.
양 공진기가 에너지적으로 수직으로 결합되면 에너지 전달이 0이 되어 전자기파 에너지의 결합이 이루어질 수 없다. 다시 말하면, 공진기에서 발생한 자기장이 수직 성분의 전기장을 발생시키고 발생된 전기장이 인접한 공진기에 전기장에 수직인 자기장을 발생시켜 전자기파의 전달이 이루어지는데, 양 공진기가 수직으로 결합될 경우 하나의 공진기에 의해 발생된 전기장의 방향과 인접한 공진기의 자기장의 발생 방향이 수평이 되므로 자기장이 유도될 수 없다.If both resonators are energetically coupled vertically, the energy transfer is zero and electromagnetic wave energy cannot be combined. In other words, the magnetic field generated in the resonator generates an electric field of vertical component, and the generated electric field generates a magnetic field perpendicular to the electric field in the adjacent resonator, so that electromagnetic waves are transferred. When both resonators are vertically coupled, one resonator The magnetic field cannot be induced because the direction of generation of the magnetic field of the resonator adjacent to the generated electric field is horizontal.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 모드 결합이 가능하도록 동축 공진기(120)를 누운 방향으로 배치하고 이를 볼트(125)로 고주파 필터(100)의 벽상에 고정시키게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 1, the coaxial resonator 120 is disposed in the lying direction to enable mode coupling and is fixed to the wall of the high frequency filter 100 with the bolt 125.
그러나, 이러한 종래 이종 공진기의 결합의 경우 양 공진기를 동일한 방향으로 배치할 수 없게 되므로 공간 배치가 자유롭지 못하게 되어 필터의 크기가 커지며, 볼트를 사용하여 고정시키므로 설치가 까다롭고 설치비가 증가하는 문제점이 있다.However, in the case of the combination of the conventional heterogeneous resonators, since both resonators cannot be arranged in the same direction, the space is not freely arranged, thereby increasing the size of the filter, and fixing them using bolts, which makes installation difficult and increases installation costs. .
또한, 차단 주파수에 따라 다양하게 공진기의 배치를 달리 하도록 설계가 이루어져야 하므로 다수의 동축 공진기를 사용할 경우에는 볼트의 체결이 곤란한 경우도 발생한다.In addition, since the design of the resonator must be made differently according to the cutoff frequency, when a plurality of coaxial resonators are used, it may be difficult to fasten the bolts.
따라서, 상기와 같은 종래 고주파 필터의 이종 공진기간 모드 결합의 불합리한 점을 극복하고 공간의 배치가 자유로운 이종 공진기 간의 결합 방법에 대한 요구가 높아지고 있다.Accordingly, there is an increasing demand for a coupling method between heterogeneous resonators in which the heterogeneous resonance period mode coupling of the conventional high frequency filter as described above is overcome and the space arrangement is free.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이종의 공진기를 서로 수직으로 결합한 상태에서도 모드 결합이 가능하도록 함으로써 배치가 자유롭고 공간 효율성을 높일 수 있는 고주파 필터의 이종 공진기간 모드 결합 구조를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to allow mode coupling even in a state where heterogeneous resonators are vertically coupled to each other, thereby allowing heterogeneous resonance of a high frequency filter capable of freely arranging and increasing space efficiency. It is to provide a period mode combining structure.
도 1a는 종래 이종 공진기를 포함하는 고주파 필터의 일부를 나타낸 도면이다.1A is a view showing a part of a high frequency filter including a conventional heterogeneous resonator.
도 1b는 도 1a의 이종 공진기 간의 에너지 결합 관계를 개념적으로 도시한 도면이다.FIG. 1B is a diagram conceptually illustrating an energy coupling relationship between the heterogeneous resonators of FIG. 1A.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a fourth embodiment of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따르면, 고주파 필터를 구성하는 이종 공진기 간의 모드 결합 구조에 있어서, 캐비티 영역 내에 위치한 동축 공진기, 상기 캐비티 영역과 인접한 캐비티 영역 내에 상기 동축 공진기와 수직으로 결합하도록 배치된 유전체 공진기 및 상기 동축 공진기와 상기 유전체 공진기 간의 모드를 결합이 가능하도록 모드를 변환하는 모드 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, in the mode coupling structure between heterogeneous resonators constituting a high frequency filter, the coaxial resonator located in the cavity region, the coaxial resonator in the cavity region adjacent to the cavity region And a mode coupling means for converting a mode so as to enable a mode coupling between the coaxial resonator and the dielectric resonator.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 고주파 필터를 구성하는 이종 공진기 간의 모드 결합 구조에 있어서, 캐비티 영역 내에 위치한 동축 공진기, 상기 캐비티 영역과 인접한 캐비티 영역 내에 상기 동축 공진기와 수직으로 결합하도록 배치된 유전체 공진기, 상기 동축 공진기와 평행하게 배치된 통상의 금속봉 및 상기 금속봉의 일측에 연결되고 상기 유전체 공진기의 축과 직각을 이루도록 배치된 모드 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, in a mode coupling structure between heterogeneous resonators constituting a high frequency filter, a coaxial resonator located in a cavity region and a dielectric resonator disposed to vertically couple with the coaxial resonator in a cavity region adjacent to the cavity region And a mode coupling means connected to a common metal rod arranged in parallel with the coaxial resonator, and connected to one side of the metal rod, and arranged at right angles to the axis of the dielectric resonator.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 도 2 내지 도 5의 각 실시예의 설명에서 본 발명의 특징이 아닌 부분에 대한 도시 및 설명을 생략하고, 본 발명의 핵심 부분인 이종 공진기 및 모드 결합 수단만을 도시 및 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In the description of each of the embodiments of Figures 2 to 5 will not be shown and described for the portion that is not a feature of the present invention, and only the heterogeneous resonator and mode coupling means that is a key part of the present invention will be shown and described.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a first embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 고주파 필터(1)의 캐비티 영역(50)에 소정 두께를 갖는 원기둥 형상의 유전체 공진기(3)가 배치되고, 인접한 캐비티 영역(60)에 소정 두께를 갖는 원기둥 형상의 동축 공진기(5)가 배치된다.As shown in FIG. 2, a cylindrical dielectric resonator 3 having a predetermined thickness is disposed in the cavity region 50 of the high frequency filter 1, and has a cylindrical shape having a predetermined thickness in the adjacent cavity region 60. The coaxial resonator 5 is arranged.
유전체 공진기와 동축 공진기 간에는 윈도우(80)를 통해 에너지가 전달되는데, 고주파 필터(1)의 벽면에는 두 공진기 간의 에너지 결합량을 조절하기 위한 튜닝 스크루(9)가 설치되어 있다.Energy is transferred between the dielectric resonator and the coaxial resonator through the window 80. A tuning screw 9 is provided on the wall of the high frequency filter 1 to adjust the amount of energy coupling between the two resonators.
동축 공진기(5)는 유전체 공진기(3)와 중심축이 서로 평행하도록 배치되어 있다. 즉, 에너지 결합의 관점에서 양 공진기(3, 5)는 수직으로 결합되어 있으며, 상술한 바와 같이, 이 상태에서는 에너지의 결합이 이루어질 수 없다.The coaxial resonator 5 is arranged such that the dielectric resonator 3 and the central axis are parallel to each other. That is, in view of energy coupling, both resonators 3 and 5 are vertically coupled, and as described above, no energy can be coupled in this state.
모드 결합 수단(7)은 동축 공진기(5)와 유전체 공진기(3) 간의 모드를 결합이 가능하도록 모드를 변환하는 것으로서, 일단이 동축 공진기(5)의 외면 일측에 연결되고 타단이 동축 공진기(5)의 수평면과 소정 각도를 이루도록 절곡되어 있다.The mode coupling means 7 converts the mode so that the mode between the coaxial resonator 5 and the dielectric resonator 3 can be coupled, one end of which is connected to one side of the outer surface of the coaxial resonator 5 and the other end of the coaxial resonator 5. Is bent to form a predetermined angle with the horizontal plane.
여기서, 모드 결합 수단(7)은 금속 와이어가 사용될 수 있다.Here, the mode coupling means 7 may be a metal wire.
도 2에 도시된 바와 같이, 동축 공진기(5)에서 발생된 자기장(20)은 모드 결합 수단(7)인 금속 와이어 둘레를 따라 전달되는데 금속 와이어가 동축 공진기(5)의 수평 방향에 대해 일정 각도 절곡되어 있으므로 전자기 유도에 의해 도시된 바와 같은 방향의 전기장을 발생시킨다. 유도된 전기장은 다시 유전체 공진기(3)에 자기장을 발생시켜 전자기파의 에너지 전달이 이루어진다.As shown in FIG. 2, the magnetic field 20 generated in the coaxial resonator 5 is transmitted along the circumference of the metal wire, which is the mode coupling means 7, in which the metal wire is at an angle with respect to the horizontal direction of the coaxial resonator 5. Since it is bent, it generates an electric field in the direction as shown by electromagnetic induction. The induced electric field again generates a magnetic field in the dielectric resonator 3 to transfer energy of electromagnetic waves.
즉, 모드 결합 수단(7)은 동축 공진기(5)에서 발생되는 자기장의 각도를 변화시킴으로써 동축 공진기(5)의 형상 또는 배치를 변화시키지 않고도 인접한 유전체 공진기(3)와의 모드 결합이 가능하도록 하는 것이다.In other words, the mode coupling means 7 enables mode coupling with adjacent dielectric resonators 3 without changing the shape or arrangement of the coaxial resonators 5 by changing the angle of the magnetic field generated by the coaxial resonators 5. .
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a second embodiment of the present invention.
제 2 실시예에서는 모드 결합 수단(7)의 일단은 동축 공진기(5)의 외면 일측에 연결되고 타단이 동축 공진기(5)의 외면 일측에 연결되어 고리 모양을 형성하고 있다. 따라서, 동축 공진기(5)에서 발생된 자기장이 고리 모양의 둘레를 따라 형성되어, 동축 공진기(5)에서 발생되는 자기장의 방향과 수직 방향의 자기장이 존재하므로 인접한 유전체 공진기(3)와 모드 결합이 이루어질 수 있게 된다.In the second embodiment, one end of the mode coupling means 7 is connected to one side of the outer surface of the coaxial resonator 5 and the other end is connected to one side of the outer surface of the coaxial resonator 5 to form a ring shape. Therefore, the magnetic field generated in the coaxial resonator 5 is formed along the annular circumference, so that the magnetic field in the direction perpendicular to the direction of the magnetic field generated in the coaxial resonator 5 is present. It can be done.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a third embodiment of the present invention.
제 3 실시예는 모드 결합 수단(7)이 일단은 동축 공진기(5)의 외면 일측에 연결되고 타단이 고주파 필터(1)의 내벽 일측에 연결된다는 점 외에는 상기 제 1 및 제 2 실시예와 유사하다.The third embodiment is similar to the first and second embodiments except that the mode coupling means 7 is connected at one end to one side of the outer surface of the coaxial resonator 5 and the other end to one side of the inner wall of the high frequency filter 1. Do.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이종 공진기의 모드 결합 구조를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a mode coupling structure of a heterogeneous resonator according to a fourth embodiment of the present invention.
제 4 실시예에서는 동축 공진기(5)와 나란한 방향으로 원기둥 형상의 봉(11)이 배치되고, 금속 루프(13)가 일단이 봉(11)의 상면에 연결되고 타단이 인접한 캐비티 영역(50)의 내벽 일측에 연결된다. 금속 루프(13)는 유전체 공진기(3)의 수평면과 평행하도록 배치된다.In the fourth embodiment, a cylindrical rod 11 is arranged in a direction parallel to the coaxial resonator 5, and the metal loop 13 has one end connected to the upper surface of the rod 11 and the other end adjacent to the cavity region 50. It is connected to one side of the inner wall. The metal loop 13 is arranged to be parallel to the horizontal plane of the dielectric resonator 3.
동축 공진기(5)와 봉(11) 간에는 수평 방향의 모드 결합이 이루어지므로 에너지가 동축 공진기(5)로부터 봉(11)으로 전달되고, 봉(11)으로 전달된 에너지(자기장)는 금속 루프(13)의 둘레 방향으로 발생한다.Since horizontal mode coupling is performed between the coaxial resonator 5 and the rod 11, energy is transferred from the coaxial resonator 5 to the rod 11, and the energy (magnetic field) transferred to the rod 11 is a metal loop ( 13) occurs in the circumferential direction.
금속 루프(13)는 유전체 공진기(3)와 평행하므로 금속 루프(13)와 유전체 공진기(3)는 에너지적으로 수평으로 결합된 상태이므로 정상적인 모드 결합에 의해 금속 루프(13)의 에너지가 유전체 공진기(3)로 전달될 수 있게 된다.Since the metal loop 13 is parallel to the dielectric resonator 3, the metal loop 13 and the dielectric resonator 3 are in a state of being horizontally energetically coupled, so that the energy of the metal loop 13 is reduced by the normal mode coupling. (3) can be delivered.
상기 각 실시예에서 양 공진기 간에 모드 결합을 위한 모드 결합 수단의 다양한 형태를 설명하였으나 이는 예시적인 것으로서, 본 발명은 이에 국한되지 않고 모드 결합 수단이 다양한 형태에 의해 구현될 수 있음은 물론이다.In the above embodiments, various forms of mode coupling means for mode coupling between both resonators have been described, which are exemplary, and the present invention is not limited thereto, and the mode coupling means may be implemented by various forms.
상기와 같은 본 발명에 따르면 스퓨리어스를 상쇄하면서도 공진기 배치가 자유로운 고주파 필터를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above there is an effect that can provide a high frequency filter free from the resonator arrangement while canceling the spurious.
또한, 공간 배치의 자유로움으로 인해 고주파 필터를 경량화할 수 있고, 원하는 차단 주파수 대역 및 차단 성능에 따라 설계 시에 공진기를 배치할 수 있어 설치 효율을 향상시키는 효과가 있다.In addition, due to the freedom of space arrangement, the high frequency filter can be reduced in weight, and the resonator can be arranged at design time according to a desired cutoff frequency band and cutoff performance, thereby improving installation efficiency.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
Claims (7)
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| KR1020040041052A KR100466886B1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Mode Coupling Structure Between Different type Resonator |
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| KR100466886B1 true KR100466886B1 (en) | 2005-01-24 |
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| KR1020040041052A KR100466886B1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Mode Coupling Structure Between Different type Resonator |
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Cited By (3)
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| KR100858915B1 (en) | 2007-05-07 | 2008-09-17 | 주식회사 이롬테크 | Radio frequency filter |
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| KR101388642B1 (en) * | 2007-06-26 | 2014-04-25 | 주식회사 케이엠더블유 | Filter combiner/divider |
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2004
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