KR100812064B1 - 양방향 표면 탄성파 필터 - Google Patents

양방향 표면 탄성파 필터 Download PDF

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Abstract

양방향 표면 탄성파 필터가 개시되어 있다. 본 발명은, 빗형 구조를 가지며 입력단으로부터 인입되는 이동 통신 신호를 처리하여 표면 탄성파를 생성하고, 상기 생성한 표면 탄성파의 통과 주파수 대역으로 필터링하는 입력 변환기와 상기 입력 변환기와 동일한 빗형 구조를 가지며 상기 입력 변환기의 좌우에 대칭되도록 각각 하나씩 배치되고, 상기 입력 변환기로부터 수신된 상기 표면 탄성파를 출력단으로 전송하는 출력 변환기를 포함하여 구성함으로써 표면 탄성파의 손실을 최소화할 수 있다.
이동 통신, 탄성파, 빗형, 양방향

Description

양방향 표면 탄성파 필터{SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER OF TRANSMITTING SIGNAL TWO DIRECTION}
도 1은 종래의 표면 탄성파 필터의 개략적인 전극 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 표면 탄성파 필터의 변환기의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판
120 : 입력 변환기
140, 150 : 출력 변환기
본 발명은 IF 표면 탄성파 필터의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기울어진 전극을 갖는 표면 탄성파 필터(SAW FILTER)의 구조를 변경하여 손실을 최소화하기 위한 양방향 표면 탄성파 필터에 관한 것이다.
일반적으로 표면 탄성파 필터는 이동 통신에 전반적으로 사용되며, 이중 중계기 용으로 사용되는 표면 탄성파 필터는 주파수 환경으로 인하여 사업자 간의 간 섭을 최소화할 수 있도록 높은 선택도의 표면 탄성파 필터 특성이 요구된다.
이를 위하여 손실이 크더라도 타 사업자와의 간섭을 줄일 수 있는 멀티스트립 커플러(Multistrip Coupler) 구조를 갖는 표면 탄성파 필터를 사용하여 왔다. 이러한 멀티스트립 커플러 구조를 갖는 표면 탄성파 필터는 많은 전극을 삽입하는 것이 가능하여 현재까지 이동 통신 시스템에서 특히, 중계기 시스템에 널리 사용되고 있다.
하지만, 멀티스트립 커플러 구조를 갖는 표면 탄성파 필터는 전달되는 표면 탄성파가 원하지 않는 곳으로 전달되어 많은 손실이 발생한다는 단점이 있어 왔다. 따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 빗살 구조의 표면 탄성파 필터를 구현하였다.
도 1을 참조하면, 입력 변환기(12)에서 출력되는 표면 탄성파가 모두 출력 변환기(14)로 전송되는 것이 아니라, 입력 변환기(12)의 구조적인 문제로 인하여 참조 번호 16 및 18과 같이 원하지 않는 곳으로 표면 탄성파가 전달된다는 문제점이 있어 왔다. 또한, 도 1에 도시된 표면 탄성파 필터에서는 출력 쪽과 반대되는 방향으로 표면 탄성파의 손실이 발생한다는 문제점도 있어 왔다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 표면 탄성파 필터(SAW FILTER)의 구조를 변경하여 표면 탄성파의 손실을 최소화하는 양방향 표면 탄성파 필터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 양방향 표면 탄성파 필터는,
빗형 구조를 가지며 입력단으로부터 인입되는 이동 통신 신호를 처리하여 표면 탄성파를 생성하고, 상기 생성한 표면 탄성파의 통과 주파수 대역으로 필터링하는 입력 변환기; 및 상기 입력 변환기와 동일한 빗형 구조를 가지며 상기 입력 변환기의 좌우에 대칭되도록 각각 하나씩 배치되고, 상기 입력 변환기로부터 수신된 상기 표면 탄성파를 출력단으로 전송하는 출력 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 표면 탄성파 필터의 변환기 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이동 단말기에서 사용되는 표면 탄성파 필터(Surface Acoustic Wave Filter; SAW 필터)는 70~160 MHz 대역의 IF(Intermediate Frequency) 필터로서, 안테나로부터 들어온 신호는 LNA(Low Noise Amplifier; 미도시)에 의해 증폭된 후 표면 탄성파 필터를 통해 해당 채널로 필터링 된다. 이때, 상기 표면 탄성파 필터는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)의 역할을 수행한다.
부언하면, LNA 단의 비선형(Non-Linearity) 특성에 기인하여 수신기의 상호 변조 현상이 발생한다. 따라서, LNA 단에 의해 증폭되는 비선형 특성에 의해 신호가 상호 변조되어 원하는 신호의 주파수 대역을 침범하게 되므로 LNA 단에 표면 탄 성파 필터를 배치하여 이를 제거한다.
이를 위하여, 본원 발명에서 제시하는 양방향 표면 탄성파 필터는 압전 기판(Piezoelectric Substrate; 100)에 구현되며, 하나의 입력 변환기(Input Inter-digital Transducer; 120), 상기 입력 변환기의 양측에 각각 설치된 출력 변환기(140, 150), 및 상기 출력 변환기(140, 150)로부터 출력되는 표면 탄성파를 흡수하기 위한 흡수부(160)를 포함하여 구성된다.
양방향 표면 탄성파 필터의 입력 변환기(120) 및 출력 변환기(140, 150)는 모두 소정의 각도를 갖는 다수의 빗형 구조를 갖는다. 이 빗형 구조를 갖는 입력 변환기(120) 및 출력 변환기(140, 150)는 모두 LiNbO3 등의 압전성 소재를 가지고 있어, 전계를 가하면 왜곡이 발생하고 왜곡이 가해지면 전계가 생기도록 구현되어 있다. 즉, 상기 빗형 구조를 갖는 변환기(120)에 교류 전압을 가하면 압전 효과에 의해 표면 탄성 파동이 생겨 출력 변환기(140, 150)로 전송된다.
또한, 양방향 표면 탄성파 필터의 빗형 구조는 (+) 또는 (-) 전극을 각각 띄는 2개의 금속판 및 상기 금속판에 기울어진 형태를 갖는 다수의 금속 바를 포함하여 구성된다. 상기 금속 바의 기울기는 표면 탄성파 필터의 통과 대역 및 대역의 특성에 따라 상이하게 구현된다. 또한, 표면 탄성파 필터에서 입력 변환기(120) 및 출력 변환기(140, 150)의 전극 수 즉, 금속 바의 개수가 많고 적음에 따라 선택도가 결정된다. 즉, 상기 표면 탄성파 필터에서 금속 바의 개수가 많은 경우 높은 선택도를 구현할 수 있으며, 금속 바의 개수가 적은 경우 그만큼 낮은 선택도를 구현 할 수 있다.
부언하면, 양방향 표면 탄성파 필터의 입력단으로부터 인입되는 이동 통신 신호를 입력 변환기(120)가 표면 탄성파로 변환하여 표면 탄성파의 통과 주파수 대역으로 필터링한다. 그 후, 입력 변환기(120)는 좌우 대칭으로 배열된 출력 변환기(140, 150)로 상기 필터링된 표면 탄성파를 양방향으로 전송한다.
출력 변환기(140, 150)는 상기 입력 변환기(120)로부터 수신된 상기 이동 통신 신호를 필터링하여 출력단으로 전송한다.
이때, 상기 입력 변환기(120) 및 상기 출력 변환기(140, 150)는 모두 동일한 빗형 구조를 가지며 빗형 구조에서 빗형을 구현하고 있는 금속 바(Metal Bar)의 기울기는 변환기의 중심부에서 외각으로 갈수록 기울기의 각도가 증가한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 작동 상태에 대하여 설명한다.
안테나로부터 들어온 이동 통신 신호는 LNA(Low Noise Amplifier)에 의해 증폭된 후 대역 통과 필터(Band Pass Filter)의 역할을 수행하는 표면 탄성파 필터를 통해 해당 채널로 필터링 된다. 부언하면, 표면 탄성파 필터는 균일한 주기를 갖는 전극으로 채널을 형성할 수 있는데, 각 채널별로 중심 주파수가 다른 일반적인 표면 탄성파 필터의 특성을 가질 수 있기 때문에 중심 주파수가 다른 여러 개의 특성을 합하여 통과 대역을 만드는 것이 가능하다.
이때 LNA를 통과한 이동 통신 신호가 입력 변환기(120)에 입력되면 상기 입력 변환기(120)는 빗형 구조를 통해 표면 탄성 파동을 생성하고, 그로 인하여 소정의 주파수 대역으로 필터링한다. 필터링된 신호는 상기 입력 변환기(120)의 좌우에 위치한 두 개의 출력 변환기(140, 150)로 인입된다. 입력 변환기(120)에서 일 방향으로 출력되는 신호를 상기 입력 변환기의 일 측에 구비된 출력 변환기에서 수신하는 것보다 상기 입력 변환기(120)의 좌우에서 구현된 출력 변환기가 양 방향으로 출력되는 신호를 수신하는 것이 보다 손실을 감소시키며 선택도도 높아진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 양방향 표면 탄성파 필터에 의하면, 기존의 빗형 표면 탄성파 필터보다 많은 전극을 구현하더라도 같은 전극의 숫자 대비하여 표면 탄성파가 출력 쪽으로 보다 잘 전달되어 표면 탄성파의 손실을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 종래의 빗형 표면 탄성파 필터의 경우 출력 쪽과 반대되는 방향으로의 손실이 발생하였지만, 본 발명의 양방향 빗형 구조의 표면 탄성파 필터는 입력에서 발생한 표면 탄성파를 양쪽에 위치한 출력 변환기에서 수신하므로 표면 탄성파의 손실이 최소화가 된다는 효과가 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

Claims (3)

  1. 빗형 구조를 가지며 입력단으로부터 인입되는 이동 통신 신호를 처리하여 표면 탄성파를 생성하고, 상기 생성한 표면 탄성파의 통과 주파수 대역으로 필터링하는 입력 변환기; 및
    상기 입력 변환기와 동일한 빗형 구조를 가지며 상기 입력 변환기의 좌우에 대칭되도록 각각 하나씩 배치되고, 상기 입력 변환기로부터 수신된 상기 표면 탄성파를 출력단으로 전송하는 출력 변환기를 포함하고,
    상기 입력 변환기 및 상기 출력 변환기는,
    대칭되는 방향에 놓인 2 개의 전극으로 형성되어 하나의 전극이 양의 전극인 경우 타 전극은 음의 전극을 가지며 신호가 입출력되는 금속판; 및
    상기 입력 변환기 및 상기 출력 변환기의 중심에서 외각으로 갈수록 증가하는 기울기를 갖으면서 상기 금속판에 부착되어 상기 표면 탄성파를 생성 및 출력하는 금속 바(Bar)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 표면 탄성파 필터.
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