KR100706532B1 - λ/2형 ＳＩＲ 공진기를 이용한 듀얼 대역 통과 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 대역 통과 필터에 관한 것으로, 특히 4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상을 가지는 λ/2형 SIR 공진기를 이용하여 적은 수의 공진기로도 좋은 주파수 통과 특성 및 스커트 특성을 나타내는 듀얼 대역 통과 필터에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상을 갖는 마이크로 스트립 선로로 이루어진 제1 및 제2 λ/2형 SIR(stepped impedance resonator) 공진기; 각각 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기에 전자기 신호를 공급하고, 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기를 통해 상기 공급된 전자기 신호를 방출하는 마이크로 스트립 선로로 이루어진 제1 및 제2 급전부를 포함하는 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 대역 통과 필터를 제공한다.
듀얼 통과 대역 필터, SIR 공진기
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 통과 대역 필터의 λ/2형 SIR 공진기를 설명하기 위한 λ/2형 SIR 공진기의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 통과 대역 필터의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 대역 통과 필터의 주파수 전달 특성을 도시한 그래프이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 듀얼 통과 대역 필터 10,11,12: λ/2형 SIR 공진기
20,21,22: 급전기 100,300: 종단부
200: 중앙부
본 발명은 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 대역 통과 필터에 관한 것으로, 특히 4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상을 가지는 λ/2 형 SIR 공진기를 이용하여 적은 수의 공진기로도 좋은 주파수 통과 특성 및 스커트 특성을 나타내는 듀얼 대역 통과 필터에 관한 것이다.
이동통신 기술의 비약적인 발전과 이동통신단말기의 광범위한 보급으로 인해 이동통신 서비스 가입자들의 다양한 서비스에 대한 요구는 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여, 하나의 이동통신단말기로 다중 대역을 통해 다양한 서비스를 받을 수 있게 해주는 RF 송, 수신기에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이를 위해 종래의 이동통신단말기는 RF 입력단에 스위치를 사용하여 이동통신단말기의 RF 송, 수신기가 원하는 대역에서 동작하도록 하는 기술이 사용되고 있으나, 이러한 기술은 회로 소자수의 증가 및 이에 따른 회로 크기의 증가와 전력 소모량 증가를 유발하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, λ/2형 SIR 공진기를 이용하여 적은 수의 공진기로도 좋은 대역 통과 특성 및 스커트 특성을 갖는 대역 통과 필터를 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상, 하면을 갖고 절연체로 이루어진 기판, 상기 기판의 하면에 위치하는 전도체로 이루어진 접지 판, 상기 기판의 상면에 위치하는 마이크로 스트립 선로(micro strip line)들을 포함하는 듀얼 대역 통과 필터로, 4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상을 갖는 상기 마이크로 스트립 선로로 이루어진 제1 및 제2 λ/2형 SIR(stepped impedance resonator) 공진기; 각각 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기에 전자기 신호를 공급하고, 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기를 통해 상기 공급된 전자기 신호를 방출하는 상기 마이크로 스트립 선로로 이루어진 제1 및 제2 급전부를 포함하되, 상기 제1 및 제2 공진기는 동축선에 대해 대칭으로 이격되게 배치되어 전기적으로 결합되고, 전기적으로 결합되는 상기 각 공진기의 직선변은 일단이 개방되고 타단은 인접한 직선변과 연결되어 길이가 λ/8이며, 상기 제1 급전부는 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기를 전기적으로 결합하는 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기의 직선변으로부터 상기 개구부를 통해 이격된 다른 직선변을 통해 전자기 신호를 공급하고, 상기 제2 급전부는 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기을 전기적으로 결합하는 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기의 직선변으로부터 상기 개구부를 통해 이격된 다른 직선변을 통해 상기 전자기 신호 중 1차 공진 주파수 성분 및 2차 공진 주파수 성분을 포함하는 전자기 신호를 방출하는 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 대역 통과 필터인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 통과 대역 필터의 λ/2형 SIR 공진기를 설명하기 위한 λ/2형 SIR 공진기의 개념도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 λ/2형 SIR(stepped impedance resonator) 공진기(2)는 두 개의 종단부(100,300)와 상기 종단부(100,300)에 비해 상대적으로 너비가 작은 중앙부(200)로 이루어진다. 상기 각 종단부(100,300)는 각각 전기적인 길이가 Θ2이고 임피던스가 Z2이며, 상기 중앙부(200)는 전기적인 길이가 2Θ1이고 임피던스가 Z1이다.
일반적인 UIR(uniform impedance resonator) 공진기는 해당 UIR 공진기의 기본 공진 주파수, 즉 1차 공진 주파수에서 주파수 특성이 피크치를 나타낼 뿐만 아니라 상기 1차 공진 주파수의 배음 주파수(harmonic frequency), 예를 들어 제1 배음 주파수(first harmonic frequency)에서도 피크치를 나타낸다. 즉, 주파수 특성 그래프 상에서 2번 째 피크치를 나타내는 주파수, 즉 2차 공진 주파수가 상기 제1 배음 주파수에서 나타난다.
상기 λ/2형 SIR 공진기(2)는 상기 UIR 공진기와 달리 상기 종단부들(100,300)의 너비를 조절하여 상기 UIR 공진기에 비해 전체 길이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 2차 공진 주파수의 위치를 조절할 수 있다. 상기 λ/2형 SIR 공진기의 1차 공진 주파수 및 2차 공진 주파수 간의 관계는 하기 수학식 1에 의해 나타낼 수 있다. 먼저, 상기 Θ1, 상기 Θ2는 같다고 가정한다.
여기서, fo는 1차 공진 주파수, fs는 2차 공진 주파수, Θo는 1차 공진 주파수에 대한 λ/2형 SIR 공진기의 전기적인 길이, Θs는 2차 공진 주파수에 대한 λ/2형 SIR 공진기의 전기적인 길이, Rz은 λ/2형 SIR 공진기의 임피던스 비, 즉 Z2/Z1이다.
상기 λ/2형 SIR 공진기(2)는 상기 종단부(100,300) 및 상기 중앙부(200)의 너비를 조절하여 상기 1차 공진 주파수의 상기 2차 공진 주파수에 대한 상대적인 위치를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 통과 대역 필터의 평면도이다.
먼저, 상기 듀얼 통과 대역 필터(1)는 상, 하면을 갖고 절연체로 이루어진 기판(미도시), 상기 기판의 하면에 위치하는 전도체로 이루어진 접지 판(미도시), 상기 기판의 상면에 위치하는 마이크로 스트립 선로(micro strip line)들(10,20)을 포함한다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 통과 대역 필터(1)는 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기(11,12)와 제1 및 제2 급전부(21,22)를 포함한다.
상기 제1 λ/2형 SIR 공진기(11)는 4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상을 갖는 상기 마이크로 스트립 선로로 이루어진다.
상기 제2 λ/2형 SIR 공진기(12)는 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기(11)와 동일한 형상을 가진다. 특히, 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기(12)는 동축선에 대해 대칭으로 이격되게 배치되어 전기적으로 결합되고, 전기적으로 결합되는 상기 각 λ/2형 SIR 공진기(11,12)의 직선변은 일단이 개방되고 타단은 인접한 직선변과 연결되며 길이가 λ/8이다.
상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기(11,12)는 변형된 헤어 핀-콤(hairpin-comb) 구조 형태를 갖는다. 일반적인 헤어 핀-콤 구조를 갖는 필터는 헤어 핀(hair-pin) 구조를 갖는 필터와 달리 결합되는 부분의 길이가 파장의 λ/4가 될 때, 상기 파장에 대응되는 주파수에서 트랜즈미션 지로(transmission zero)가 나타나는 특징을 가지고 있다. 이러한 특징으로 일반 스트립 필터의 경우 불요파를 없애는데 효과적으로 이용할 수 있지만, 마이크로 스트립 형태의 필터를 사용하는 경우, 상기 결합되는 부분의 우수 모드와 기수 모드의 전파 속도 차이 때문에 상기 트랜즈미션 지로는 상기 파장에 대응되는 주파수보다 낮은 주파수에서 발생하게 된다.
상기 듀얼 통과 대역 필터(1)는 상기 λ/2형 SIR 공진기(11,12)의 1차 공진 주파수와 2차 공진 주파수를 듀얼 통과 대역으로 이용하고 상기 1차 공진 주파수와 2차 공진 주파수 사이에 상기 트랜즈미션 지로를 갖게 함으로써 적은 수의 공진기로도 좋은 스커트 특성(skirt characteristic)을 갖는다.
상기 1차 공진 주파수 및 상기 2차 공진 주파수의 위치는 상술한바와 같이 상기 λ/2형 SIR 공진기(11,12)의 길이 및 너비를 조절하여 결정할 수 있으며, 이는 공지된 기술인바 이하 상세한 설명을 생략한다.
또한, 상기 듀얼 통과 대역 필터(1)는 상기 4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상으로 인하여, 상기 2차 공진 주파수를 포함하는 대역에서도 좋은 주파수 통과 특성을 갖는다.
상기 제1 급전부(21)는 외부 전원 장치로부터 전자기 신호를 입력받아, 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기(11,12)를 전기적으로 결합하는 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기(11,12)의 직선변으로부터 상기 개구부를 통해 이격된 다른 직선변을 통해 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기(11)에 상기 입력된 전자기 신호를 공급한다.
상기 제2 급전부(22)는 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기(12)를 통해 상기 공급된 전자기 신호를 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기(11,12)을 전기적으로 결합하는 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기(12)의 직선변으로부터 상기 개구부를 통해 이격된 다른 직선변을 통해 상기 공급된 전자기 신호를 방출한다. 특히, 상기 제2 급전부(22)는 상기 제1 급전부(21)로부터 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기(11,12)에 공급된 전자기 신호 중 1차 공진 주파수 성분 및 2차 공진 주파수 성분을 포함하는 전자기 신호를 방출한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 대역 통과 필터의 주파수 전달 특성을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 대역 통과 필터(1)는 약 2.2 GHz에 1차 공진 주파수를 가지고, 약 5.2 GHz에 2차 공진 주파수를 가진다.
상기 듀얼 대역 통과 필터(1)는 그 형상으로 인해 일반적인 헤어 핀-콤 필터에 비해 2차 공진 주파수를 포함하는 대역에서 좋은 주파수 통과 특성을 보이며, 상기 1차 공진 주파수 및 상기 2차 공진 주파수 사이에 트랜스미션 지로를 갖기 때문에 좋은 스커트 특성을 가지고 있다. 도 3에 도시된 그래프의 경우, 약 2.8 GHz에 트랜즈미션 지로를 가진다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 있는 변형된 헤어 핀-콤(hairpin-comb) 구조 형태를 갖는 λ/2형 SIR 공진기를 이용하여 적은 수의 공진기로도 좋은 대역 통과 특성 및 스커트 특성을 갖는 대역 통과 필터를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 SIR(stepped impedance resonator) 구조를 이용하여, 불필요하게 나타나는 1차 공진 주파수의 배음 주파수를 원하는 주파수로 이동시켜 이용가능하게 함으로써 배음 주파수에 의한 악영향을 없앨 뿐만 아니라 1 개의 필터로 듀얼 공진 효과를 얻을 수 있다.
Claims (1)
- 상, 하면을 갖고 절연체로 이루어진 기판, 상기 기판의 하면에 위치하는 전도체로 이루어진 접지 판, 상기 기판의 상면에 위치하는 마이크로 스트립 선로(micro strip line)들을 포함하는 듀얼 대역 통과 필터로,4 개의 직선변으로 이루어지고 개구부를 갖는 개방 루프 형상을 갖는 상기 마이크로 스트립 선로로 이루어진 제1 및 제2 λ/2형 SIR(stepped impedance resonator) 공진기;각각 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기에 전자기 신호를 공급하고, 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기를 통해 상기 공급된 전자기 신호를 방출하는 상기 마이크로 스트립 선로로 이루어진 제1 및 제2 급전부를 포함하되,상기 제1 및 제2 공진기는 동축선에 대해 대칭으로 이격되게 배치되어 전기적으로 결합되고, 전기적으로 결합되는 상기 각 공진기의 직선변은 일단이 개방되고 타단은 인접한 직선변과 연결되어 길이가 λ/8이며,상기 제1 급전부는 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기를 전기적으로 결합하는 상기 제1 λ/2형 SIR 공진기의 직선변으로부터 상기 개구부를 통해 이격된 다른 직선변을 통해 전자기 신호를 공급하고,상기 제2 급전부는 상기 제1 및 제2 λ/2형 SIR 공진기을 전기적으로 결합하는 상기 제2 λ/2형 SIR 공진기의 직선변으로부터 상기 개구부를 통해 이격된 다른 직선변을 통해 상기 전자기 신호 중 1차 공진 주파수 성분 및 2차 공진 주파수 성 분을 포함하는 전자기 신호를 방출하는 것을 특징으로 하는 λ/2형 SIR 공진기를 이용한 듀얼 대역 통과 필터.
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