KR100624048B1

KR100624048B1 - 유전체필터

Info

Publication number: KR100624048B1
Application number: KR1020000003552A
Authority: KR
Inventors: 사노카주히사; 미야시타메이지
Original assignee: 도꼬가부시끼가이샤
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2006-09-18
Also published as: DE60011482T2; CN1151580C; US20020039058A1; EP1024548B1; US6556106B1; TW463414B; EP1363349A1; US6566986B2; KR20000057804A; EP1024548A1; DE60020752D1; DE60020752T2; EP1363349B1; CN1266289A; DE60011482D1

Abstract

3GHz 이상의 고주파 대역에서 이용할 수 있고, 소형, 박형의 유전체필터를 얻는다.

직방체의 유전체를 3개 이상 접합한 구조로 하고, 입출력단의 유전체의 한 표면에 섬형상의 입출력 전극을 형성하며, 그 주위와 접합면을 제외한 표면에 어스전극을 형성한다. 중간 유전체가 인접하는 끝면에서 인접 유전체와 접합시켜서 배열이 구부러진 형상으로 된다. 접합면에서 공진기를 결합시켜서 필터특성을 얻는데, 여기에 도체막을 형성하여 결합을 조정할 수 있다.

Description

유전체필터{DIELECTRIC FILTER}

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 분해사시도.

도 2는 본 발명에 의한 유전체필터의 특성의 설명도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 유전체필터의 특성의 설명도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는, (a)는 평면도, (b)는 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 유전체필터의 특성의 설명도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는, (a)는 평면도, (b)는 사시도.

도 8은 본 발명에 의한 유전체필터의 특성의 설명도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는, (a)는 평면도, (b)는 사시도.

도 10은 본 발명에 의한 유전체필터의 특성의 설명도.

(부호의 설명)

11,12,13,51,52,53 : 유전체

31 : 유전체(블럭)

14,15,34,35,54,55 : 입출력전극

16,17,18,36,56,57,58 : 어스도체

19,20,59 : 도체스트립

39,40 : 관통구멍

99 : 슬릿

본 발명은 3GHz 이상의 고주파대역에서의 이용에 적합한 소형 유전체필터에 관한 것이다.

이동체통신기기의 보급에 따라, 현재 사용되고 있는 주파수대역보다도 높은 주파수의 이용이 검토되고 있다. 지금까지의 이동체통신에서는 2GHz대 정도까지의 주파수가 이용되고 있고, 이동국에 이용되는 필터로서는 유전체동축공진기를 조합한 것이 주로 이용되어 왔다.

그러나, 이 유전체동축공진기를 3GHz 이상의 주파수대에서 사용할 경우에는, 주파수에 의해서 규정되어 축방향의 길이를 작게 할 필요가 있고, 그것에 의해 극단적으로 얇아지게 되고, 입출력결합을 얻는 것이 어렵게 된다. 또한, 높은 Q를 확보하기 위해서는 유전체의 외경을 크게 하지 않으면 안된다. 예를들면, 5GHz의 주파수에서 요구되는 Q를 확보하기 위해서는 십수mm의 외경이 필요하게 된다. 이것은, 전자부품의 소형화의 요구에 역행하는 것으로 실용적이지 못하다. 동축 TEM모드에 대체하여 TE모드의 공진기를 이용하는 것이 고려되고 있지만, 구조가 대형화되어 버림과 동시에 입출력결합구조도 복잡하게 되어 버린다.

본 발명은 3GHz에서 30GHz로 일컫는 고주파대역에서 충분한 필터특성이 얻어지고, Q가 높으면서 또한 소형화, 박형화의 요구에 맞춘 유전체필터를 제공하는 것이다.

본 발명은 이제까지의 구조와는 완전히 다른 구조를 채용하는 것에 의해서, 상기의 과제를 해결하는 것이다.

즉, 3개 이상의 직방체의 유전체가 일직선방향으로 접합되는 유전체필터에 있어서, 양단의 유전체의 한 표면에 섬형상의 도체막에 의한 입출력전극을 구비하고, 양단의 유전체에는 그들 입출력전극과 분리절연되고 그들 표면의 나머지의 거의 전면과 접합면을 제외한 다른 표면의 전면에 형성된 어스전극을 구비하며, 중간 유전체에는 접합면을 제외한 표면의 전면에 형성된 어스전극을 구비하거나, 유전체의 접합면의 적어도 한쪽의 일부에 어스전극에 접속된 도체막을 구비한 것을 특징으로 가지는 것이다.

유전체블록에 3소자 이상의 공진기를 일체로 형성하여도 좋고, 그 경우에는 공진기 사이에 관통구멍을 형성한다.

(발명의 실시형태)

본 발명에 의한 유전체필터의 공진모드의 해석은 아직 완전히는 행해지고 있지는 않지만, 도파관에 가까운 작용을 다하고 있는 것으로 고려된다. 입출력결합 구조로서 유전체의 한 표면의 섬형상의 전극막을 이용하고, 유전체의 접합면 또는 내부에서 공진기 사이의 결합이 발생되어 필터특성을 나타내는 것으로 고려된다.

(실시예)

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 분해사시도로서, 유전체필터의 조립전의 상태를 나타내는 것이다. 이 예에서는, 3개의 유전체공진기를 접합한 것을 나타내고 있다. 양단에 6.41×6.0×2.5mm로 유전률이 37인 직방체의 유전체(11,13)를 배치하고, 그 6.41×6.0mm의 표면의 중앙부에 1.4×1.4mm의 섬형상의 도체막(14,15)을 형성했다. 이것의 도체막(14,15)과 0.5mm의 간격을 두고, 이들 도체막(14,15)을 둘러싼 도체막(16,17)을 형성함과 동시에, 접합면을 제외한 다른 표면에도 전면에 도체막을 형성하고, 도체막(16,17)과 접속하여 어스전극으로 한다.

중간 유전체공진기(12)는 5.75×6.0×2.5mm의 크기로 하고, 접합면 이외의 전면에 도체막(18)을 형성하여 어스도체로 한다. 유전체(11,12,13)의 접합부는 유전체가 노출되어 있지만, 공진기 사이의 결합을 조정하기 위하여 입출력전극이 형성된 표면으로부터 대향하는 표면으로 연장되는 도체스트립(19,20)을 형성한다. 이 예에서는 2.0mm폭으로 접합면의 중앙부에 형성했다. 이 도체스트립은 양단의 유전체공진기(11,13)와 그것에 접합되는 중간 유전체공진기(12)의 각각의 접합면에 있어서, 2개의 공진기 중 어느 한쪽의 접합면에 설치되어 있으면 좋다. 예를들어 이 예에서는 공진기(11)에는 설치하지 않아도 좋고, 또한 공진기(12)의 도시되지 않은 접합면에도 설치하지 않아도 좋다. 이와같이, 도체막은 접합면의 적어도 한쪽에 설치하면 좋다.

도 2는 도 1에 나타낸 유전체를 접합하여 얻어진 유전체필터의 특성의 설명도이다. 중심주파수가 5.81GHz, 3dB 대역폭이 184MHz, 피크점의 삽입손실이 0.77dB로 되어 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도로서, 한 개의 유전체블록에 일체로 3개의 유전체공진기를 구성한 것이다. 19.22×6.00×2.50mm의 크기로 유전률이 37인 유전체블록(31)의 19.22×6.00mm의 표면의 양단에 입출력전극(34,35)을 형성하고, 중앙에 입출력전극을 가지지 않는 유전체공진기를 배치하고, 그것 사이에 결합조정을 위하여 관통구멍(39,40)을 형성한 것이다.

관통구멍(39,40)은 유전체블록(31)의 길이방향의 끝면에서 6.37mm의 위치에 1.6×0.5mm의 치수로 각각 형성했다. 이것에 의해서 중앙의 유전체공진기의 크기는 5.48×6.00mm로 된다. 양단의 유전체의 표면에 1.4×1.4mm의 입출력전극(34,35)을 형성하고, 0.5mm의 간격을 두고 주위에 어스도체로 되는 도체막(36)을 그 표면의 나머지 거의 전면과 다른 표면의 전면에 형성했다.

도 4는 도 3에 나타낸 유전체블록에서 얻어진 유전체필터의 특성의 설명도이다. 중심주파수가 5.80GHz, 3dB 대역폭이 163MHz, 피크점의 삽입손실이 0.82dB로 되어 있다.

도 3에 표시한 예에서는 공진기 사이의 관통구멍에 의해서 결합을 조정하고 있지만, 유전체블록의 측면에 형성한 홈에 의해서도 결합조정을 할 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 접합에 의한 경우에는 스트립도체에 대체해서 양측에 도체막을 형성하여 중앙부에 유전체를 노출시키도록 하여도 좋다.

상기의 예에서도 나타낸 바와 같이, 양단의 공진기를 구성하는 유전체의 치수와, 중앙의 공진기를 구성하는 유전체의 치수는 다르게 할 필요가 있다. 이것은, 실효적인 유전률이 다르기 때문으로서 양단의 유전체의 크기를 크게 할 필요가 있다.

유전체공진기의 배열은 상기의 예에 한하지 않고, 중간에서 구부린 구조를 채용하는 것도 가능하다, 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는, (a)는 평면도이고, (b)는 분해사시도로서 유전체필터의 조립전의 상태를 나타내는 것이다. 이 예에서는 3개의 유전체공진기를 접합한 것을 나타내고 있다. 양단에는 11.8×10.0×3.0mm의 직방체의 유전체공진기(51,52)를 배치하고, 직경 4mm의 원형으로 섬형상의 도체막(54,55)을 형성했다. 이들 섬형상의 도체막(54,55)과 0.5mm의 간격을 두고, 이들 도체막(54,55)을 둘러싸는 도체막(56,57)을 형성함과 아울러, 접합면을 제외한 다른 표면에도 전면에 도체막을 형성하고, 도체막(56,57)과 접속하여 어스전극으로 한다.

중간 유전체공진기(53)는 10.0×10.0×3.0mm의 크기로 하고, 접합면이외의 전면에 도체막(58)을 형성하여 어스도체로 한다. 유전체공진기(53)는 인접하는 끝면으로부터 유전체공진기(51,52)와 접합된다. 유전체(51,52,53)의 접합부는 유전체가 노출되어 있지만, 공진기 사이의 결합을 조정하기 위하여 입출력전극이 형성된 표면에서 대향하는 표면으로 연장되는 도체스트립(59,60)을 형성한다. 이 예에서는 3.40mm폭으로 접합면의 중앙부에 형성했다. 이 도체스트립은 양단의 유전체공진기(51,52)와 그것에 접합되는 중간 유전체공진기(53)의 각각의 접합면에 있어서, 2개의 공진기 중 어느 한쪽의 접합면에 설치되면 좋다. 예를들어, 이 예에서는 공진기(51)에는 설치하지 않아도 좋고, 또한 공진기(52)의 도시되지 않은 접합면에도 설치하지 않아도 좋다. 이와같이, 도체막은 접합면의 적어도 한쪽에 설치하면 좋다.

도 6은 도 5에 표시된 유전체를 접합하여 얻어진 유전체필터의 특성의 설명도이다. 중심주파수가 3.41GHz, 3dB 대역폭이 99.1MHz, 피크점의 삽입손실이 0.83dB로 되어 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 평면도와 사시도로서, 4개의 유전체공진기를 접합하고, 입출력단의 유전체공진기가 인접하도록 배치된 것이다. 입출력단의 유전체공진기는 11.2×10.0×3.0mm로 하고, 중간의 2개는 10.0×9.5mm로 했다. 결합조정용의 도체막 중 중간 유전체공진기 사이는 3.8mm폭으로 하고, 입출력단과 중간 공진기 사이는 3.4mm폭으로 했다.

도 8은 도 7에 나타낸 유전체를 접합하여 얻어진 유전체필터의 특성의 설명도이다. 중심주파수가 3.50GHz, 3dB 대역폭이 110.2MHz, 피크점의 삽입손실이 1.05dB로 되어 있다.

도 9는 도 7에 나타낸 것과 동일한 크기의 유전체공진기를 4소자 접속하고, 입출력단의 공진기(91,92)를 용량결합시킨 것이다. 즉, 입출력단의 공진기(91,92)의 접합면에 유전체가 노출되는 슬릿(99)을 형성한 것이다. 슬릿의 폭을 0.005mm로 한 경우의 특성을 도 10에 나타낸다. 중심주파수, 3dB 대역폭이나 삽입손실에는 변화가 없고, 통과대역의 양측에 감쇠극(P₁,P₂)이 형성되고, 급준한 감쇠특성이 얻어졌다.

이 슬릿(99)에 의해서 유전체공진기 사이가 용량결합되고, 유극성을 나타내게 된다. 이와 같이 유전체공진기가 구부러지도록 하여 접합한 구조를 채용한다면, 입출력단이 인접하고, 특별의 소자를 부가하지 않고 결합시킬 수 있다.

상기의 예에서도 나타낸 바와같이, 양단의 공진기를 구성하는 유전체의 치수와 중간 공진기를 구성하는 유전체의 치수는 다르게 할 필요가 있다. 이것은, 실효적인 유전률이 다르기 때문으로서, 양단의 공진기의 크기를 크게 할 필요가 있다. 또한, 상기 실시예에 있어서의 유전체의 비유전률은 어느 쪽도 37이다.

본 발명에 의하면, 3GHz 이상의 주파수대역에서 이용할 수 있고, 소형, 박형의 유전체필터가 얻어진다. 또한, 직방체의 유전체의 표면에 도체막을 형성하는 것만으로 제조할 수 있으므로, 제조가 용이하고 저렴한 유전체필터가 얻어진다.

또한, 유전체공진기의 배치에 의해서 입출력단의 유전체공진기를 용량결합시킬수 있고, 그 결합상태의 조정도 용이하므로, 감쇠극이 나타나는 주파수를 임의로 설정할 수 있다.

Claims

양단의 입출력유전체와, 1개이상의 중간 유전체가 일직선방향으로 접합되어 이루어진 유전체필터에 있어서,

상기 입출력유전체는 한 표면에 섬형상의 도체막에 의한 입출력전극을 구비하고, 또한 상기 입출력전극과 분리절연되어 입출력전극의 주위를 제외한 나머지의 전면과 상기 중간 유전체와의 접합면을 제외한 다른 표면의 전면에 어스전극을 구비하고,

상기 중간 유전체는 접합면을 제외한 표면의 전면에 형성된 어스전극을 구비하고,

상기 입출력유전체 또는 상기 중간 유전체를 포함하는 2개의 유전체의 접합면에는 대향하는 2개의 표면의 어스 전극 중 적어도 한쪽과 접속되는 도체스트립을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체필터.
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직방체의 유전체블록에 3개 이상의 유전체공진기가 일체로 형성된 유전체필터에 있어서,

유전체블록의 길이방향의 양단의 유전체공진기는 동일 표면에 섬형상으로 형성된 도체막에 의한 입출력전극을 구비하고, 또한 상기 입출력전극의 도체막과 분리절연되어 입출력전극의 주위를 제외한 나머지의 전면과 다른 표면의 전면에 형성된 도체막에 의한 어스전극을 구비하고,

상기 양단의 유전체공진기 이외의 중간 유전체공진기는 표면 전체에 도체막에 의한 어스전극을 구비하며,

상기 양단의 유전체 공진기 또는 상기 중간 유전체공진기를 포함하는 2개의 유전체공진기 사이에 상기 입출력전극이 형성된 표면으로부터 대향하는 표면으로 연장되는 관통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체필터.
양단의 입출력유전체와, 1개이상의 중간 유전체가 접합되어 이루어진 유전체필터에 있어서,

상기 입출력유전체는 한 표면에 섬형상의 도체막에 의한 입출력전극을 구비하고, 또한 상기 입출력전극과 분리절연되어 입출력전극의 주위를 제외한 나머지의 전면과 상기 중간 유전체와의 접합면을 제외한 다른 표면의 전면에 형성된 어스전극을 구비하고,

상기 중간 유전체는 접합면을 제외한 표면의 전면에 형성된 어스전극을 구비하며,

상기 입출력유전체 또는 상기 중간 유전체를 포함하는 2개의 유전체의 접합면에는 대향하는 2개의 표면의 어스전극 중 적어도 한쪽과 접속되는 도체스트립을 구비하고, 또한

상기 1개이상의 중간 유전체는 한변을 사이에 둔 2개의 접합면에서 인접하는 유전체와 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체필터.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 도체스트립은 도체막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체필터.
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