KR100792341B1 - 중계기용 ｓａｗ 필터 장치 - Google Patents

Abstract

중계기용 필터 소자로는 사용되지 않던 SAW 필터를 이용하여 중계기용 필터 장치를 개시한다. 이를 위하여, 본 발명에 따라 대역 통과 필터에 매칭 블록을 추가하여 통과 대역의 위치를 조절함으로써 가이드(Guide) 대역의 분리(isolation) 특성을 향상시키는 매칭 수단을 포함하는 중계기용 필터 장치에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 SAW 필터로 구성되고, 상기 SAW 필터는 다단으로 구성된다. 따라서, 단말기용 필터 소자로 사용되며, 중계기용 필터 소자로는 사용되지 않던 SAW 필터를 이용하여 중계기용 필터부를 구성함으로써, 소자의 크기를 줄이고 비용을 줄이며 소비 전력을 낮추면서도 특성은 유지할 수 있도록 한다.

중계기, SAW 필터

Description

중계기용 ＳＡＷ 필터 장치{SAW FILTER APPARATUS FOR REPEATER}

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 유전체 필터의 특성을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 경로의 SAW 필터 매칭을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 경로의 SAW 필터 매칭을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀플렉서(400)의 매칭을 나타내는 도면.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기용 SAW 필터 장치의 특성을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명*

200, 300: SAW 필터

250, 350, 450, 470: LC 매칭 회로

400: 듀플렉서

본 발명은 중계기용 대역 통과 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중계기용 SAW 필터 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 중계기에 사용되는 필터는 파장에 따른 공진을 이용하는 구조적 필터가 사용되며, 이러한 구조적 필터는 유전체 세라믹 필터를 그 예로 들 수 있다. 최근에는 이러한 유전체 세라믹 필터에 적용되는 유전체를 고유전율을 가진 것을 이용함으로써 신호의 전기적 파장을 줄여 그 크기를 줄이고 있다.

한편, 중계기에 사용되는 필터의 구현 방식은 컴블라인(combline)이라 불리우는 단위 파장 공진기를 이용하는 경우가 많다. 이러한 방식은 별개의 컴블라인을 각각 연결하는 방식과 하나의 유전체 블록으로 구현하는 모노블럭 방식이 있다. 그 외에 세라믹 내에 다층 패턴을 이용하여 만드는 세라믹 칩 필터 등이 있으며, 이는 간단히 대역 통과 필터를 구현하는 일종의 고성능 공진기로 간주된다.

상술한 바와 같은 종래기술에 따라 고유전율의 유전체 필터를 적용할 경우 샤프한 스커트 특성(통과 대역과 저지 대역의 구분 정도)을 얻을 수 있고, 송수신 경로에 따른 높은 신호 분리(isolation) 특성을 얻을 수 있어 공진을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 유전체 필터의 특성을 나타내는 도면으로서, 도 1a와 도 1b와 같이, 상기 유전체 필터의 특성이 통과 대역과 저지 대역의 구분이 명확한 것을 확인할 수 있고, 도 1c와 같이, 경로별 통과 대역이 기준치 이상 영역에서 서로 겹치지 않아 발진의 위험이 없음을 확인할 수 있다.

그러나, 상술한 고유전율을 유전체 필터는 그 특성을 균일하게 유지하도록 설계하는 것이 어렵고, 구조가 복잡하여 제조가 어려우며, 일정 한계 이하로 부피를 줄이는 것이 어려워 적용되는 제품의 부피를 줄이기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 그 제조 비용도 높으며, 대량 생산되지 않는 중계기라는 특성상 개별 제품의 제조에 대한 부담이 크고, 범용 제품의 선택 폭이 작아 비용이 높아지거나 선택할 수 있는 범용 제품의 규격에 맞추어 중계기의 설계가 이루어지는 경우도 발생한다.

특히, 이러한 중계기에 사용되는 필터를 구현하기 위해서 최근에는 컴퓨터 시뮬레이터와 설계 도구의 발전으로 3D 모델링 장치를 이용하여 설계되는 경우도 많지만, 입출력 포트 조건을 조심스럽게 설정해야 하는 설계상 어려움은 그대로이다.

따라서, 본 발명의 목적은 단말기용 필터 소자로 사용되며, 중계기용 필터 소자로는 사용되지 않던 SAW 필터를 이용하여 중계기용 필터 장치를 제공하는 데 있다.

이를 위하여, 본 발명에 따라 대역 통과 필터에 매칭 블록을 추가하여 통과 대역의 위치를 조절함으로써 가이드(Guide) 대역의 분리(isolation) 특성을 향상시키는 매칭 수단을 포함하는 중계기용 필터 장치에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 SAW 필터로 구성되고, 상기 SAW 필터는 다단으로 구성된다.

여기서, 상기 매칭 수단은, 인덕터와 커패시터가 결합된 LC 매칭 회로이고, 상기 중계기가 순방향(forward path)으로 동작하는 경우, 상기 SAW 필터의 입력단에 상기 매칭 수단을 부가하며, 상기 중계기가 역방향(reverse path)으로 동작하는 경우, 상기 SAW 필터의 출력단에 상기 매칭 수단을 부가한다.

이하에서는, 첨부도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였다.

SAW 필터는 압전기판의 기계적 진동을 이용한 통신용 필터로 사용되며 이동통신 단말기에 적용되고 있다. 이러한 SAW 필터의 원리는 압전기판 위에 빗살무늬 형의 금속판을 양쪽에 두 개씩 어긋나게 배치하고, 한쪽 방향에서 전기적 신호를 입력하면 압전기판 위에 SAW(표면탄성파)가 발생하게 된다. 그 표면탄성파라고 불리는 기계적인 진동은 반대편에서 다시 전기적인 신호로 변환되게 되는데, 여기서 압전기판 자체의 표면탄성파 주파수와 입력된 전기적 신호의 주파수가 다르면 신호가 전달되지 않고 소실된다.

즉, 필터 자체가 가진 기계-물질적 주파수와 같은 주파수만 통과시키는 BPF(대역통과필터)가 된다. SAW 필터는 인위적인 LC 공진의 원리를 이용한 필터에 비해 통과시키는 대역폭이 굉장히 좁아서, 필요 없는 주파수의 신호를 거의 완벽하게 걸러낸다.

그러므로, 좁은 대역폭으로 원하는 신호의 주파수만 정확하게 골라내려는 경우라면 SAW 필터가 가장 특성이 좋다. 또한 유사 성능의 세라믹 필터 류에 비해서 크기도 현저히 작다.

SAW 필터를 시스템에서 많이 쓰는 이유는 같은 특성을 얻기 위해 필터를 만들었을 때 SAW 필터의 크기가 가장 작기 때문이며, 스커트 특성이나 분리(isolation) 특성은 LC 필터, 유전체 필터에 비해 그리 좋지 않다.

또한, SAW 필터는 단말기용으로 수많은 제조사에서 다양한 범용 소자들이 제조되고 있어 특성을 고려한 소자 선택의 폭이 넓고, 대량 생산에 의해 가격이 저렴한 특징이 있다. 따라서, 이를 적용하는 본 발명은 이러한 특징을 그대로 승계한다.

본 발명은 크게 SAW 필터에 LC 매칭 블록을 추가하여 통과 대역의 위치를 조절함으로써 가이드(Guide) 대역의 분리(Isolation) 특성을 향상시키는 매칭 수단과, SAW 필터의 단수를 증가시켜 필터의 스커트 특성을 향상시키도록 하는 단수 증가 수단을 병용한다.

이때, 일반적인 LC필터는 단수를 증가시켜 필터의 차수를 높이면 스커드 특성은 좋아지는 대신 신호 감쇄가 발생할 수 있으나, SAW 필터는 기계적인 통과 대역을 가지는 특성이 있어 다단 구성하더라도 신호 감쇄는 크게 발생되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 경로의 SAW 필터 매칭을 나타낸 도면으로써, SAW 필터(200)의 출력단에 LC 매칭 회로(250)를 부가하여 대역의 분리 특성을 향상시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 경로의 SAW 필터 매칭을 나타내는 도면으로써, SAW 필터(300)의 입력단에 LC 매칭 회로(350)를 부가하여 대역의 분리 특성을 향상시킨다.

이와 더불어, 중계기에 적용할 경우에, 도 4에 도시한 바와 같은 듀플렉서(400)의 안테나와 수신 선로에 LC 매칭회로(450, 470)를 각각 부가하여 듀플렉서(400)와 SAW 필터(300)의 분리 특성을 더욱 향상시킨다. 이때, L과 C는 인턱터와 커패시터를 나타낸다.

특히, 상술한 바와 같이 구성된 각 매칭된 SAW 필터들을 다단으로 구성하면 스커트 특성이 더욱 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 단말기용 SAW 필터를 이용하여 중계기용 SAW 필터 회로를 구성한 경우의 특성은 다음 도 5a 내지 도 5c와 같으며, 이를 통해 스커트 특성 및 분리(Isolation) 특성이 유전체 세라믹 필터를 적용한 경우와 크게 상이하지 않음을 알 수 있다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 또는 수정이 가능하다는 것을 알 것이다.

따라서, 본 발명에 따르면, 단말기용 필터 소자로 사용되며, 중계기용 필터 소자로는 사용되지 않던 SAW 필터를 이용하여 중계기용 필터부를 구성함으로써, 소 자의 크기를 줄이고 비용을 줄이며 소비 전력을 낮추면서도 특성은 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 다양한 종류의 상용 제품군이 양산 가능한 상태로 시장에 퍼져 있고 그 특성을 나타내는 다양한 데이터 시트가 공개되어 있어 원하는 특성에 근접한 SAW 필터 소자를 결정하여 안정적으로 공급 받을 수 있어 부품의 수급이 용이하고, 소자 개발에 필요한 비용이 감소하며, 중계기를 양산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부품 수급 및 특성에 따른 선택이 용이한 단말기용 SAW 필터를 적용하면서 원하는 중계기용 필터 특성을 얻기 위해 비교적 간단한 매칭 수단 및 스커드 수단을 적용함으로써 원하는 통과 대역 특성, 스커트 특성 및 분리(Iolation) 특성을 결정할 수 있으므로, 특성 조절 및 초기 설계가 양호하고 디버깅이 용이한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 대역 통과 필터에 매칭 블록을 추가하여 통과 대역의 위치를 조절함으로써 가이드(Guide) 대역의 분리(isolation) 특성을 향상시키는 매칭 수단을 포함하는 중계기용 필터 장치에 있어서,

   상기 대역 통과 필터는 SAW 필터로 구성되고,

   상기 SAW 필터는 다단으로 구성되며,

   상기 매칭 수단은 인덕터와 커패시터가 결합된 LC 매칭 회로인 것을 특징으로 하는 중계기용 필터 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 중계기가 순방향(forward path)으로 동작하는 경우, 상기 SAW 필터의 입력단에 상기 매칭 수단을 부가하는 것을 특징으로 하는 중계기용 필터 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 중계기가 역방향(reverse path)으로 동작하는 경우, 상기 SAW 필터의 출력단에 상기 매칭 수단을 부가하는 것을 특징으로 하는 중계기용 필터 장치.

Images