KR100556621B1 - 가변 대역통과 필터 - Google Patents

Abstract

통과대역 주파수를 변경시키는 것이 가능하고 모니터링 기능을 갖도록, 입력포트와 출력포트가 설치되며 설정된 대역의 주파수만 통과시키도록 이루어지는 필터부와, 필터부에 연결되고 통과시키는 주파수의 대역을 가변시키는 가변부와, 가변부를 제어하는 전압제어부와, 전압제어부에 연결되고 제어되는 신호를 분석하는 모니터링부를 포함하는 가변 대역통과 필터를 제공한다.

대역통과 필터, 가변, 전압제어, 중계기, 고주파 신호, 모니터링, 마이크로스트립, 교체

Description

가변 대역통과 필터 {Tunable Bandpass Filter}

도 1은 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 일실시예를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 일실시예에 있어서 필터부를 마이크로스트립 형태로 구현한 상태를 설명하기 위한 회로도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 일실시예에 있어서 필터부를 봉형태로 구현한 상태를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 일싱시예에 있어서 필터부에 가변용량 다이오드를 설치한 구성을 개략적으로 나타낸 등가회로도이다.

본 발명은 가변 대역통과 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전압제어를 통하여 통과대역 주파수를 가변 제어하는 것이 가능한 가변 대역통과 필터에 관한 것이다.

일반적으로 대역통과 필터(Bandpass Filter)는 원하는 주파수대역만 선별하는 기능을 갖는 필터의 일종으로, 수신부에서는 수신되는 수많은 주파수 중에서 필요한 주파수만 선별하기 위하여 사용하고, 송신부에서는 불필요한 주파수가 발신되지 않도록 송신주파수만 선별하기 위하여 사용한다.

특히 고주파를 사용하는 RF(Radio Frequency)분야에서는 휴대폰 등의 이동통신 시스템과 방송 시스템에서 필수적으로 대역통과 필터가 사용된다.

종래 대역통과 필터의 경우에는 생산시에 고정된 일정한 대역의 주파수만 필터링하도록 구성된다. 따라서 통과대역을 변경하고자 하는 경우에는 적절한 주파수대역의 대역통과 필터로 교환하여야 한다.

본 발명은 이러한 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 전압을 제어하는 것에 의하여 통과대역 주파수를 변경시키는 것이 가능한 가변 대역통과 필터를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 모니터링 기능을 부여하여 별도의 모니터링 장비를 구입하지 않아도 되는 가변 대역통과 필터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 가변 대역통과 필터는 입력포트와 출력포트가 설치되며 설정된 대역의 주파수만 통과시키도록 이루어지는 필터부와, 상기 필터부에 연결되고 통과시키는 주파수의 대역을 가변시키는 가변부와, 상기 가변부를 제어하는 전압제어부를 포함하여 이루어진다.

또 본 발명의 가변 대역통과 필터는 상기 전압제어부에 연결되고 제어되는 신호를 분석하는 모니터링부를 더 포함하는 것도 가능하다.

상기 필터부는 마이크로스트립 형태 또는 봉형태 등으로 이루어진다.

다음으로 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 입력포트(12)와 출력포트(14)가 설치되며 설정된 대역의 주파수만 통과시키도록 이루어지는 필터부(10)와, 상기 필터부(10)에 연결되고 통과시키는 주파수의 대역을 가변시키는 가변부(20)와, 상기 가변부(20)를 제어하는 전압제어부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 필터부(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 마이크로스트립 형태로 구현하는 것도 가능하고, 도 3에 나타낸 바와 같이 봉형태로 구현하는 것도 가능하다.

상기 필터부(10)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 특정 공진주파수(설정된 공진주파수)를 갖도록 다양한 패턴의 마이크로스트립 라인(15)을 소정의 패턴으로 배열하는 것으로 구성하는 것도 가능하다.

또 상기 필터부(10)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 특정 공진주파수(설정된 공진주파수)를 갖도록 다양한 지름의 봉(16) 복수개를 소정의 간격 패턴으로 배열하는 것으로 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 필터부(10)를 봉(16) 형태로 구현하면, 필터의 특성인 Q값을 600이상으로 유지하는 것이 가능하다.

그리고 상기 필터부(10)를 봉(16) 형태로 구현하는 경우에는 주파수가 높아질수록 도체의 표면으로 전류가 흐르기 때문에 은 또는 금 등의 도전성이 우수한 금속으로 도금을 행하여 저항값(R)을 낮추는 것이 바람직하다.

상기 필터부(10)는 상기한 구성에 한정되는 것이 아니라, 일반적인 대역통과 필터에서 사용하는 다양한 구성을 적용하여 설정된 특정 주파수대역의 고주파 신호를 필터링할 수 있도록 구성하여 실시하는 것이 가능하다.

상기 가변부(20)는 도 2∼도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이 가변용량 다이오드(varactor diode)(25)를 이용하여 이루어진다.

상기 가변용량 다이오드(25)는 접합 정전용량이 역방향 바이어스의 양에 따라 변하는 소자이며, 역바이어스에 의하여 넓어진 공핍층은 비전도 특성으로 인하여 유전체와 같은 작용을 하고, 역방향 바이어스의 전압이 증가함에 따라 공핍층이 넓어지고 유전체 두께가 실질적으로 증가하여 커패시턴스가 점점 감소하게 된다. 따라서 가변용량 다이오드(25)에 인가하는 역방향 바이어스의 전압이 증가하면, 커패시턴스가 점점 감소하여 필터부(10)의 통과대역은 조금씩 증가하게 된다.

도 5에는 필터부(10)와 가변부(20)의 가변용량 다이오드(25)로 이루어지는 대역필터를 2개 이상 연속 접속(cascade) 방식으로 연결한 상태를 단순화하여 등가회로로 나타낸다.

도 5에 있어서, 가변용량 다이오드(25)에 인가하는 역방향 바이어스(역전압)를 증감시킴에 따라 결합(coupling)되는 주파수를 변화시키는 것이 가능하다.

상기와 같이 2개 이상을 연속 접속 방식으로 연결하여 사용하게 되면, 필터 링되는 주파수의 파형을 보다 샤프(sharp)하게 만드는 것이 가능하고, 원하지 않는 주파수를 효과적으로 필터링하는 것이 가능하다.

상기에서 가변부(20)에 설치하는 가변용량 다이오드(25)는 상기 필터부(10)의 마이크로스트립 라인(15) 또는 봉(16) 중의 하나 또는 2개 이상에 연결되어 설치되고, 하나의 마이크로스트립 라인(15) 또는 봉(16)에 연결되는 가변용량 다이오드(25)는 하나로 이루어지는 것도 가능하고, 2개 이상을 직렬 또는 병렬로 연결하여 이루어지는 것도 가능하다.

상기 가변용량 다이오드(25)는 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 필터부(10)의 마이크로스트립 라인(15) 또는 봉(16) 중의 어느 하나에 연결하여 설치하는 것도 가능하고, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 필터부(10)의 마이크로스트립 라인(15) 또는 봉(16) 중의 2개 이상에 연결하여 설치하는 것도 가능하다.

또 상기 가변용량 다이오드(25)는 상기 필터부(10)의 마이크로스트립 라인(15) 또는 봉(16) 중의 어느 하나에 하나씩 연결하여 설치하는 것도 가능하고, 2개 이상을 직렬 또는 병렬로 조합하여 연결 설치하는 것도 가능하다.

상기 가변부(20)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 전압제어부(30)로부터 입력되는 전력을 2개 이상으로 분기하여 상기 필터부(10)로 인가하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 가변부(20)는 분기되는 라인마다 공통적으로 저항(23), 커패시터(24), 가변용량 다이오드(varactor diode)(25) 등을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 설치한다.

상기 저항(23)은 상기 전압제어부(30)로부터 인가되는 전압의 크기를 조정하는 기능을 담당한다.

상기 커패시터(24)는 상기 전압제어부(30)로부터 과전압이 인가되는 경우 이를 충전하여 제거하므로 상기 가변용량 다이오드(25)에 과전압이 인가되는 것을 방지하고, 부족한 전압을 보충하는 기능을 담당한다.

상기 전압제어부(30)는 상기 가변부(20)의 가변용량 다이오드(25)에 역방향 바이어스(역전압)을 인가하도록 구성되고, 인가하는 역방향 바이어스(역전압)의 크기를 조절하는 것이 가능하도록 구성된다.

상기 전압제어부(30)는 제어신호에 따라 각각 설정된 주파수 대역별로 필터링이 가능하도록 대응되는 역방향 바이어스(역전압)의 크기를 선택하여 상기 가변부(20)의 가변용량 다이오드(25)에 인가하도록 이루어진다.

상기 전압제어부(30)의 구체적인 구성은 일반적으로 전압을 가변시키는 구조를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 다른 실시예는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기한 일실시예에 있어서 상기 전압제어부(30)에 연결되고 제어되는 신호를 분석하는 모니터링부(40)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 모니터링부(40)는 상기 전압제어부(30)에서 인가하는 역방향 바이어스(역전압)의 크기를 모니터링하는 것에 의하여 현재 상기 필터부(10)에서 필터링되는 주파수의 대역을 확인하는 것이 가능하다.

상기와 같이 모니터링부(40)를 연결하여 설치하게 되면, 디지털 텔레비젼 (DTV)의 방송중계기에 있어 별도로 구매하여 사용하여야 하는 RF 모니터링장비를 사용하지 않아도 된다.

상기에서 디지털 텔레비전의 방송중계기는 수신기와 송신기가 하나로 통합된 장비로 방송국과 사용자 사이의 매개 역할을 담당하며, 이를 위하여 방송국의 송신기로부터 최적으로 수신을 하여야 하고, 수신된 데이터를 방송국 송신기와 같은 최적의 신호로 앰프를 통해 재송출하여야 한다. 이와 같은 방송중계기는 방송이라는 특수한 상황이므로 24시간 지속적으로 운영되어야 하며, 어떠한 조건에서도 중단없는 방송을 보장하여야 한다. 따라서 방송중계기는 기본적으로 2중화 구조로 구성되어 고장시 수리기간 동안의 연속된 방송을 보장하며, 고장진단을 외부에서 확인 및 수리를 위한 사전작업을 할 수 있도록 원격제어가 가능해야 한다. 현재는 방송중계기와 별도로 RF 모니터링 장비를 설치하여 원격제어를 행한다.

그러나 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 다른 실시예를 방송중계기에 장착하는 경우에는 방송중계기와 별도로 RF 모니터링 장비를 설치할 필요가 없다.

그리고 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터를 방송중계기에 장착하는 경우에는 여러 주파수 대역에서도 동작이 가능하므로, 부품이나 장비의 교체없이 방송국에서 필요에 따라 송출 주파수 대역을 변경하는 것이 가능하며, 장비의 유연성을 확보하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세 한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터에 의하면, 전압제어부에서 가변부의 가변용량 다이오드에 인가되는 역방향 바이어스(역전압)을 제어하는 것에 의하여 입력되는 주파수 신호의 통과대역을 가변시키는 것이 가능하므로, 특정 시스템의 개선비용을 줄일 수 있으며, 장비의 유연성을 높일 수 있다.

또 본 발명에 따른 가변 대역통과 필터에 의하면, 필터부를 통과하는 주파수 신호의 대역에 대하여 전압제어부로부터 인가되는 역전압을 감지하는 것에 의하여 모니터링이 가능하므로, 별도의 모니터링 장비를 구입하지 않아도 되며, 원가절감이 이루어진다.

Claims (5)

1. 입력포트와 출력포트가 설치되며 설정된 대역의 주파수만 통과시키도록 이루어지고 하나이상의 마이크로스트립 라인 또는 봉으로 구현되는 필터부와, 상기 필터부의 마이크로스트립 라인 또는 봉 중 하나이상에 연결되고 통과시키는 주파수의 대역을 가변시키며 가변용량 다이오드로 이루어지는 가변부와, 상기 가변부를 제어하는 전압제어부와, 상기 전압제어부에 연결되고 제어되는 신호를 분석하는 모니터링부를 포함하고,

   상기 가변부는 상기 전압제어부로부터 입력되는 전력을 2개 이상으로 분기하여 상기 필터부의 마이크로스트립 라인 또는 봉으로 인가하도록 이루어지고,

   상기 가변부는 분기되는 라인마다 저항, 커패시터, 가변용량 다이오드를 직렬 또는 병렬로 연결하여 설치하는 가변 대역통과 필터.
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