KR100896194B1 - 주파수 튜너블 필터 - Google Patents

Abstract

주파수 튜너블 필터가 개시된다. 개시된 필터는 슬라이딩 부재의 슬라이딩을 이용한 튜너블 필터로서, 다수의 캐비티에 수용되는 공진기; 및 상기 공진기에 상응하여 상기 슬라이딩 부재의 하부에 결합되어 공진기 위에 구비되는 금속 튜닝 엘리먼트를 포함하되, 상기 공진기 상부 및 상기 튜닝 엘리먼트 하부 중 적어도 하나에는 테이퍼가 형성된다. 개시된 필터에 의하면, 보다 넓은 튜닝 범위를 확보할 수 있다.

금속, 튜닝, 슬라이딩

Description

주파수 튜너블 필터{Frequency Tunable Filter}

본 발명은 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필터의 중심 주파수 및 대역폭과 같은 필터 특성을 가변시킬 수 있는 튜너블 필터에 관한 것이다.

필터는 입력되는 주파수 신호 중 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 장치로서 다양한 형식으로 구현되고 있다. RF 필터의 대역 통과 주파수는 필터의 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분에 의해 정해지며, 필터의 대역 통과 주파수를 조절하는 작업을 튜닝이라 한다.

이동통신 시스템과 같은 통신 시스템에서 사업자들에게는 임의의 주파수 대역이 할당되며, 할당된 주파수 대역을 여러 개의 채널로 나누어 사용한다. 종래의 경우 통신 사업자들은 각 주파수 대역에 맞는 필터를 별도로 제작하여 사용하였다.

그러나, 근래에 들어, 통신 환경이 급변하면서 필터의 장착 초기 환경과 달리 중심 주파수 및 대역폭과 같은 특성이 가변될 필요성이 있었다. 이러한 특성 가변을 위해 튜너블 필터가 이용된다.

도 1은 종래의 튜너블 필터의 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 튜너블 필터는 하우징(100), 입력 커넥터(102), 출 력 커넥터(104), 커버(106), 다수의 캐비티(108) 및 공진기(110)를 포함한다.

RF 필터는 입력되는 주파수 신호 중 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 장치로서 다양한 형식으로 구현되고 있다.

필터 내부에는 다수의 월이 형성되어 있으며 다수의 월에 의해 각각의 공진기가 수용되는 캐비티(108)가 정의된다. 커버(106)에는 하우징(100)과 커버(106)를 결합하기 위한 결합 홀 및 튜닝 볼트(112)가 구비된다.

튜닝 볼트(112)는 커버(106)에 결합되어 하우징 내부로 관통한다. 튜닝 볼트(112)는 공진기에 대응하는 위치 또는 캐비티 내부의 소정의 위치에 상응하여 커버(106)에 배치된다.

RF 신호는 입력 커넥터(102)에 의해 입력되어 출력 커넥터(104)로 출력하며 RF 신호는 각 캐비티에 형성되어 있는 커플링 윈도우를 통해 진행한다. 각 캐비티(108) 및 공진기(110)에 의해 RF 신호의 공진 현상이 발생하며, 공진 현상에 의해 RF 신호를 필터링한다.

도 1과 같은 종래의 튜너블 필터에서 주파수 및 대역폭에 대한 튜닝은 튜닝 볼트에 의해 이루어진다.

도 2는 종래의 튜너블 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 튜닝 볼트(112)는 커버(106)로부터 관통되어 공진기 상부에 위치된다. 튜닝 볼트(112)는 금속 재질로 이루어지며 커버와 나사 결합에 의해 고정된다.

따라서, 튜닝 볼트(112)는 회전에 의해 공진기와의 거리가 조절될 수 있으며 공진기(110)와 튜닝 볼트(112)와의 거리를 가변함으로써 튜닝이 이루어진다. 튜닝 볼트(112)는 수작업에 의해 회전될 수도 있으며, 튜닝 볼트의 회전을 위한 별도의 튜닝 머신이 이용될 수도 있다. 적절한 위치에서 튜닝이 이루어진 경우 너트에 의해 튜닝 볼트가 고정된다.

도 3은 튜닝 볼트의 회전에 의해 튜닝이 이루어지는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 튜닝 볼트와 공진기 사이에는 캐패시턴스(C)가 형성된다. 캐패시턴스는 두 개의 금속 사이의 유전율, 단면적 및 거리에 의해 가변되는 물리량으로서, 거리는 튜닝 볼트와 공진기 사이의 거리에 해당된다.

즉, 튜닝 볼트의 회전에 의해 튜닝 볼트와 공진기 사이의 거리가 변경됨으로써 캐패시턴스 역시 변경된다. 캐패시턴스는 필터의 주파수를 결정하는 하나의 파라미터로서 캐패시턴스의 변화에 의해 필터의 중심 주파수가 변경될 수 있다.

상술한 바와 같은 종래의 튜너블 필터는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 수작업에 의해 튜닝이 이루어질 경우 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 수작업에 의한 튜닝 시 튜닝 볼트를 일일이 회전시켜야 하며 이러한 회전 작업은 상당한 시간을 요구하였다.

둘째, 다수의 공진기가 구비될 경우 각각 개별적으로 튜닝을 하여야 하는 문제점이 있었다. 특히 수작업에 의해 튜닝이 이루어질 경우 다수의 공진기에 상응하는 다수의 튜닝 볼트에 대해 일일이 튜닝을 하여야 하는 바 작업이 번거롭고 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었으며 이는 제조 원가를 상승시키는 요인으로 작 용하였다.

셋째, 튜닝 볼트는 소정 위치에서 튜닝이 이루어진 후 이를 적절히 고정하는 것이 어려운 문제점이 있었다. 기존의 회전 방식에 의한 튜닝에 의할 경우, 튜닝 볼트와 공진기 사이의 위치가 설정된 후 이를 고정하여야 하는데 고정 작업에서 튜닝 볼트가 미세하게 회전함으로써 튜닝이 틀어지는 문제점이 있었으며 이를 위해 별도의 튜닝 볼트 고정 수단을 구비하여야 하였다.

넷째, 기존의 튜닝 볼트에 의한 튜닝은 파워 문제 등으로 인해 넓은 튜닝 범위를 확보하기 어려운 문제점이 있었다. 전술한 바와 같이, 튜닝 볼트에 의한 튜닝은 공진기와 튜닝 볼트 사이의 거리를 조절함으로써 이루어지는데 이 거리가 충분히 확보되지 않는 경우 원하는 튜닝 범위에서 튜닝을 할 수 없었다. 특히, 튜닝 볼트와 공진기 사이의 거리가 가까울 경우 파워에 문제가 발생하며 이는 종래의 필터에서 넓은 튜닝 범위를 확보할 수 없는 주요한 요인으로 작용하였다. 근래에 들어 필터의 소형화는 계속적으로 요구되는 사항이며 필터가 소형화될수록 튜닝 볼트에 의한 튜닝을 이용할 경우 넓은 튜닝 범위 확보가 더욱 어려워진다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 다수의 공진기에 일괄적으로 튜닝이 이루어질 수 있는 슬리이딩 방식의 주파수 튜너블 필터를 제안한다.

본 발명의 또 다른 목적은 튜닝 시간을 감소시키고 제조 원가를 절감할 수 있는 주파수 튜너블 필터를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보다 넓은 튜닝 범위를 확보할 수 있는 슬라이딩 방식의 튜너블 필터를 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 슬라이딩 부재의 슬라이딩을 이용한 튜너블 필터로서, 다수의 캐비티에 수용되는 공진기; 및 상기 공진기에 상응하여 상기 슬라이딩 부재의 하부에 결합되어 공진기 위에 구비되는 금속 튜닝 엘리먼트를 포함하되, 상기 공진기 상부 및 상기 튜닝 엘리먼트 하부 중 적어도 하나에는 테이퍼가 형성되는 주파수 튜너블 필터가 제공된다.

상기 금속 튜닝 엘리먼트의 하부에 형성되는 테이퍼 방향과 상기 공진기 상부에 형성되는 테이퍼 방향은 동일할 수 있다.

상기 금속 튜닝 엘리먼트의 하부에 형성되는 테이퍼 방향과 상기 공진기 상부에 형성되는 테이퍼 방향은 서로 반대일 수 있다.

상기 금속 튜닝 엘리먼트가 복수개일 경우, 상기 복수의 금속 튜닝 엘리먼트 중 적어도 일부에 대한 테이퍼 각도는 상이하다.

상기 슬라이딩 부재의 상부에는 상기 금속 튜닝 엘리먼트에 접지 전압을 제공하기 위한 접지 부재가 결합되며, 상기 접지 부재는 상기 금속 튜닝 엘리먼트와 전기적으로 결합될 수 있다.

상기 접지 부재는 필터의 커버에 전기적으로 접촉한다.

본 발명은 다수의 공진기에 일괄적으로 튜닝이 이루어질 수 있으며, 튜닝 시간을 감소시키고 제조 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 튜닝 범위를 넓게 확보할 수 있으며, 튜닝 후 튜닝 상태의 고정이 용이하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 주파수 튜너블 필터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 튜너블 필터의 분해 사시도를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 튜너블 필터는 하우징(400), 커버(402), 튜닝 볼트(404), 다수의 캐비티(406), 다수의 공진기(408), 입력 커넥터(410), 출력 커넥터(412), 슬라이딩 부재(414) 및 슬라이딩 부재(414)에 결합되는 금속 튜닝 엘리먼트(416)를 포함할 수 있다.

하우징(400)은 필터 내부의 공진기 등의 구성 요소를 보호하고 전자기파의 차폐 역할을 수행한다. 하우징(400)은 알루미늄 재질로 베이스를 형성하고 이에 은도금을 한 하우징이 사용될 수 있다. 통상적으로 필터, 도파관과 같은 RF 장비에는 손실을 최소화하기 위해 전기 전도도가 뛰어난 은도금을 사용한다. 근래에 들어 내식성과 같은 특성 향상을 외에 은도금 이외의 도금법이 사용되기도 하며, 이러한 도금법을 사용한 하우징이 사용될 수도 있다.

커버(402)는 하우징 상부에서 하우징과 결합되며, 다수의 체결홀(미도시)을 통해 하우징과 나사 결합에 의해 결합될 수 있다. 커버(402)에는 튜닝 볼트(404)를 위한 홀이 형성되어 있으며, 상기 홀을 통해 튜닝 볼트(404)는 커버에서 하우징 내부로 관통된다. 상기 홀에는 나사산이 형성되어 있어 튜닝 볼트(404)는 회전에 의해 관통되는 깊이가 가변될 수 있다.

튜닝 볼트(404)가 커버에 결합되는 위치는 필터 내부의 공진기(408)의 위치에 상응한다. 일반적으로, 튜닝 볼트(404)는 공진기의 센터 위치에 대응하도록 커버에서의 위치가 설정되나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 공진기의 센터가 아닌 공진기의 센터에서 소정 간격만큼 치우쳐진 위치에 대응되도록 설치되는 것이 바람직하다. 물론, 튜닝 볼트의 위치가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 종래와 같이 공진기의 센터에 대응되도록 설치되어도 무방하며 튜닝 볼트(404)의 위치와 관련해서는 후에 튜닝 슬라이딩 바에 대한 설명과 관련하여 추가적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예는 슬라이딩 방식에 의한 튜닝을 제안하는 것으로서 튜닝 볼트(404)는 생략되어도 무방한 구성 요소이다. 다만, 필터 제조사에서 초기 튜닝 시 튜닝 볼트(404)에 의해 초기 튜닝이 이루어지고 후에 사용자에 의한 튜닝은 후술할 슬라이딩 방식에 의해 이루어질 수 있는 바, 튜닝 볼트(404)에 의한 튜닝과 후술할 슬라이딩 방식에 의한 튜닝이 함께 사용될 수도 있다. 아울러, 두 가지 방식의 튜닝이 함께 사용될 경우 튜닝 범위를 확대시킬 수도 있다.

튜닝 볼트(404)는 종래와 같이 회전에 의해 공진기(408)와의 거리가 조절될 수 있으며, 기계적 회전 및 수동 회전이 모두 가능하다. 튜닝 볼트(404)는 튜닝 완료 후 너트 또는 기타의 공지된 다양한 고정 수단을 통해 공진기(408)와의 거리가 고정될 수 있다.

필터 내부에는 다수의 격벽들이 형성되어 있으며, 이러한 격벽들은 필터의 하우징(400)과 함께 공진기들(408)이 수용되는 캐비티를 정의한다. 캐비티 및 공진기의 수는 필터의 차수와 연관되어 있으며, 도 4에는 차수가 8인, 즉 공진기가 8개인 경우가 도시되어 있다. 필터의 차수는 삽입 손실 및 스커트 특성과 연관되어 있다. 필터의 차수가 높아질수록 스커트 특성은 높아지나 삽입 손실은 나빠지는 트레이드 오프 관계가 있으며, 요구되는 삽입 손실 및 스커트 특성에 의해 필터의 차수가 설정된다. 도 4에는 디스크형 공진기가 도시되어 있으나 원통형 공진기 등 다양한 형태의 공진기가 사용될 수 있다.

격벽 중 일부에는 RF 신호의 진행 방향에 상응하여 커플링 윈도우가 형성된다. 캐비티 및 공진기에 의해 공진이 되는 RF 신호는 커플링 윈도우를 통해 다음 캐비티로 진행한다.

커버와 공진기(408) 사이에는 슬라이딩 부재(414)가 설치된다. 슬라이딩 부재(414)는 공진기가 서있는 방향에 직교하는 방향 즉 수평 방향으로 슬라이딩 가능하도록 설치된다. 슬라이딩 부재(414)는 모터를 이용하여 자동화된 방식으로 슬라이딩 될 수도 있으며 사용자가 수작업에 의해 슬라이딩시킬 수도 있다. 슬라이딩 부재(414)의 설치 구조는 별도의 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

슬라이딩 부재(414)는 필터에 형성되어 있는 격벽들 및 필터 끝단에 형성된 턱(450)에 의해 지지될 수 있다.

슬라이딩 부재(414)의 개수는 필터에 형성되어 있는 공진기 라인 수에 상응할 수 있다. 도 4에는 각 라인에 4개의 공진기가 분포하는 2개의 공진기 라인을 가지는 필터가 도시되어 있으며, 슬라이딩 부재(414)의 개수는 이에 상응하여 2개일 수 있다.

각 슬라이딩 부재(414)에는 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 결합된다. 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 슬라이딩 부재(414)와 대향하는 공진기의 위치에 상응하여 슬라이딩 부재(414)에 결합된다.

도 4에서, 하나의 슬라이딩 부재의 하부에는 4개의 공진기가 있으며, 따라서 하나의 슬라이딩 부재에는 4개의 금속 엘리먼트가 결합된다. 또한, 결합되는 금속 엘리먼트의 간격은 공진기 사이의 간격에 상응한다.

금속 튜닝 엘리먼트(430)가 결합된 슬라이딩 부재(414)는 필터의 튜닝에 사용된다. 전술한 바와 같이, 종래의 필터의 튜닝은 튜닝 볼트를 이용하였다. 튜닝 볼트에 의한 회전 방식의 튜닝은 튜닝이 번거로울 뿐만 아니라 개별적인 튜닝으로 인해 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 결합된 슬라이딩 부재에 의해 튜닝을 수행함으로써 보다 간소하면서 일괄적인 튜닝이 가능하다.

슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩에 상응하여 결합된 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 위치도 가변된다. 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 공진기(408)와의 상호 작용에 의해 캐패시턴스를 형성하며 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 위치가 변경될 경우 캐패시턴스가 변경된다.

즉, 금속 튜닝 엘리먼트와 공진기와의 위치 관계를 가변시킴으로써 캐패시턴스를 변경시켜 주파수를 튜닝할 수 있게 된다.

슬라이딩 부재가 복수개일 경우, 슬라이딩 부재는 독립적으로 슬라이딩 될 수도 있으며 하나의 모터에 의해 일괄적으로 슬라이딩될 수도 있다. 일괄적으로 슬라이딩 될 경우 필터의 모든 공진기에 대한 일괄적인 튜닝이 가능하며, 독립적으로 슬라이딩 되더라도 기존의 튜닝 볼트에 의한 튜닝보다 튜닝 효율은 현저히 증가한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 하부 평면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 상부 평면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 슬라이딩 부재에는 소정 간격으로 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 결합되어 있으며, 전술한 바와 같이 금속 튜닝 엘리먼트들의 간격은 공진기 사이의 간격에 상응한다.

금속 재질로 튜닝 엘리먼트를 구현함으로써 공진기(408)와 금속 튜닝 엘리먼트(430) 사이의 거리 및 공진기(408)와 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 겹치는 면적에 의해 캐패시턴스 값이 결정된다.

도 6을 참조하면, 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 형상은 직사각형에서 모서리 한단이 깍인 형태이다. 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 형상은 직사각형 또는 원형이어도 무방하며 다양한 형태로 설정될 수 있다.

금속 튜닝 엘리먼트(430)의 두께는 비교적 얇은 것이 바람직하며, 공진기와 최대한 많은 부분이 겹칠 수 있도록 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 폭은 슬라이딩 부재의 폭보다 넓은 것이 바람직하다.

도 5 내지 도 8에서, 슬라이딩 부재의 일단에는 두 개의 결합 홀(500, 502)이 형성되어 있다. 결합 홀(500, 502)은 슬라이딩 부재(414)가 모터에 의해 슬라이딩될 경우 모터에 의해 슬라이딩되는 구동부와 결합을 하기 위한 결합 홀이다. 슬라이딩 부재와 모터와의 결합 관계는 후에 별도의 도면을 통해 설명할 것이며, 결합 홀(500, 502)을 통해 구동부와 슬라이딩 부재가 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 결합 홀(500, 502)에는 나사산이 형성되어 있으며, 나사 결합에 의해 슬라이딩 부재가 결합될 수 있다.

슬라이딩 부재(414)의 타단에는 홀이 형성될 필요는 없으며 자유롭게 슬라이딩 가능하도록 특정 구조물에 걸칠 수 있도록만 필터에 설치될 수 있다. 예를 들어, 필터의 끝단에 슬라이딩 부재가 걸칠 수 있는 턱을 형성하는 방법이 이용될 수 있다.

슬라이딩 부재(414)에는 다수의 장(長) 홀(504, 506, 508, 510)이 형성되어 있다. 장 홀(504, 506, 508, 510)은 튜닝 볼트에 의한 튜닝과 슬라이딩 부재에 의한 튜닝이 함께 이루어질 경우, 튜닝 볼트의 자유로운 튜닝을 위해 형성된 홀이다. 튜닝 볼트가 관통될 때 홀(504, 506, 508, 510, 512)이 형성되지 않으면 슬라이딩 부재에 의해 막히므로 슬라이딩 부재에 이를 방지하기 위한 홀이 형성되는 것이다.

다수의 장 홀(504, 506, 508, 510, 512)은 커버로부터 관통되는 튜닝 볼트의 위치에 상응하여 그 위치가 설정된다. 튜닝 볼트의 간격이 공진기 사이의 간격에 상응하므로 장 홀의 간격은 공진기 간격 및 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 간격에 상응하다고도 할 수 있다. 물론, 장 홀(504, 506, 508, 510), 공진기(408), 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 간격은 서로 무관하게 설정될 수도 있다.

튜닝 볼트가 관통될 때 홀(504, 506, 508, 510, 512)이 형성되지 않으면 슬라이딩 부재에 의해 막히므로 슬라이딩 부재에 이를 방지하기 위한 홀이 형성되는 것이다.

장 홀(504, 506, 508, 510, 512)이 튜닝 볼트의 사이즈에 상응하여 원형이 아닌 긴 홀의 형태인 것은 슬라이딩 부재가 슬라이딩 할 때 홀을 관통하는 튜닝 볼트에 의해 영향을 받지 않기 위함이다. 즉, 장 홀(504, 506, 508, 510, 512)의 길이는 슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩 범위에 의해 결정된다.

도 7을 참조하면, 슬라이딩 부재(414)의 상부에는 접지 부재(520)가 결합된다. 접지 부재(520)의 개수 및 접지 부재(520)의 위치는 금속 튜닝 엘리먼트(430) 에 상응한다. 바람직하게는 접지 부재(520)는 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 대향하는 위치에 결합된다.

접지 부재(520)는 금속 튜닝 엘리먼트(430)와 전기적으로 결합되며, 금속 튜닝 엘리먼트에 접지 전위를 제공한다. 접지 부재(520)는 접지 전위를 가지고 있는 커버와 전기적으로 접촉되며, 이에 따라 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 접지 전위를 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 접지 부재(520)와 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 나사 결합에 의해 전기적으로 결합된다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 슬라이딩 부재에는 접지 부재(420)와 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 나사 결합을 위한 홀이 형성되어 있으며, 상기 홀을 통해 금속 튜닝 엘리먼트(430)와 접지 부재(520)에 대한 나사 결합이 이루어진다. 도 8을 참조하면, 두 개의 나사(530, 532)에 의해 접지 부재(520) 및 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 결합된 경우가 도시되어 있다.

캐패시턴스를 가변시켜 튜닝을 수행할 때, 캐패시턴스는 단면적, 거리 및 유전율에 의해 변화된다. 본 발명은 유전율은 고정적으로 유지하되 단면적 및 거리를 변화시켜 캐패시턴스를 가변시키는 실시예에 관한 것이며, 이때 공진기에 대응하여 캐패시턴스를 발생시키는 금속 물질은 접지 전위를 가질 필요가 있다.

본 발명의 실시예에서는 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 결합된 슬라이딩 부재의 상부에 접지 부재(520)를 설치하고 접지 부재(520)와 금속 튜닝 엘리먼트(430)를 결합시켜 접지 전위를 제공한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 슬라이딩 부재에 결합되는 튜닝 엘리먼트로 금속이 사용되더라도 안정적인 캐패시턴스의 형성 및 캐패시턴스의 가변이 가능하다.

전술한 바와 같이, 접지 부재(520)는 접지 전위를 가지는 커버에 접촉하는데, 커버와의 접촉 시의 마찰력으로 인해 슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩 동작이 영향을 받을 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 접지 부재(520)가 커버에 접촉하더라도 마찰력으로 인한 슬라이딩 동작의 저해를 최소화할 수 있는 구조를 제안한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 접지 부재(520)는 판 스프링의 형태로 구현된다. 도 8을 참조하면, 접지 부재(520)는 탄성력을 가지는 복수의 날개부(520a)가 형성되는 판 스프링 구조를 가지고 있다.

상기 날개부(520a)는 커버의 하부에 전기적으로 접촉하며, 탄성력을 가지고 있으므로 커버의 하부에 안정적으로 접촉한다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버와 접지 부재의 접촉 상태를 도시한 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 탄성력을 가지는 날개부(520a)의 끝 단은 필터의 커버 하부에 접촉한다. 비교적 작은 면적을 가지는 날개부의 끝 단만이 커버의 하부에 접촉하므로 슬라이딩 시 슬라이딩 부재의 마찰력이 최소화될 수 있다.

또한, 날개부(520a)가 탄성력을 가지고 있기 때문에 적은 면적에 대해 접촉이 이루어지더라도 슬라이딩 동작 시 커버의 하부와 접지 부재는 안정적인 접촉 상태를 유지한다.

도 8에는 8개의 날개부(520a)가 형성된 접지 부재가 도시되어 있으나, 날개 부의 크기 및 개수는 필터의 구조에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

한편, 도 9를 참조하면, 커버의 하부에는 슬라이딩 부재에 상응하는 가이드 홈(900)이 형성되어 있다. 슬라이딩 부재가 복수개일 경우 각 슬라이딩 부재에 상응하여 가이드 홈(900)이 형성될 수 있다. 슬라이딩 부재는 가이드 홈(900)에 삽입되어 슬라이딩한다.

가이드 홈(900)은 슬라이딩 부재가 이동 시 미리 설정된 슬라이딩 방향으로만 이동하고 다른 방향으로 이동하지 못하도록 가이드하는 기능을 한다. 필터의 전체적인 체적을 줄이기 위해 도 9에는 가이드 수단이 홈으로 형성되어 있는 경우가 도시되어 있으며, 반드시 홈에 의해 가이드가 이루어지는 것에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 홈과 슬라이딩 부재의 삽입 상태를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 적절한 가이드가 이루어질 수 있도록 가이드 홈(900)의 넓이는 슬라이딩 부재(414)의 넓이에 상응하며, 가이드 홈의 깊이 역시 슬라이딩 부재(414)의 두께에 상응한다.

슬라이딩 부재가 여러 개일 경우, 커버의 하부는 가이드 홈이 형성된 영역과 형성되지 않은 영역이 교대로 반복된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 부재(414)에 결합된 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 슬라이딩 부재(414)에 비해 폭이 넓으며, 이로 인해 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 커버에서 가이드 홈이 형성되지 영역과 마찰을 일으킬 수 있다.

이러한 마찰을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 튜닝 엘리먼트의 위치에 상응하여 커버의 하부에서 가이드 홈이 형성되지 않은 영역에 얇은 마찰 방지 홈(1100)이 형성된다.

마찰 방지 홈(1100)은 금속 튜닝 엘리먼트(430)와 커버 하부와의 마찰을 방지하기 위한 것이므로 최대한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 마찰 방지 홈(1100)은 슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩 범위에 상응하여 그 길이가 설정된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 마찰 방지 홈(1100)은 슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩 시에도 마찰이 발생하지 않도록 길게 형성되어 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜너블 필터 중 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 하나의 캐비티에는 공진기(408)가 설치된다. 공진기는 나사 결합에 의해 필터의 하부에 고정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 12에는 원반형태의 공진기가 도시되어 있으나 공진기의 형태는 다양하게 변경될 수 있다.

공진기 위에는 슬라이딩 부재(414)가 놓여있다. 슬라이딩 부재(414)의 장 홀을 통해 튜닝 볼트(404)가 관통된다. 통상적으로 튜닝 볼트는 공진기 중앙부로 관통되나 도 12에는 공진기에 약간 우측으로 치우친 위치로부터 관통된다.

이와 같이 튜닝 볼트(404)를 공진기 중앙에서 약간 우측으로 치우쳐서 관통시킨 것은 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 슬라이딩 범위를 고려한 것이다. 금속 튜닝 엘리먼트(430)가 공진기 중앙 위치까지 슬라이딩 가능할 경우 튜닝 볼트가 방해막이 될 수 있으므로 튜닝 볼트를 약간 우측으로 치우치도록 한 것이다. 금속 튜닝 엘리먼트(430)의 슬라이딩에 문제가 없을 경우 튜닝 볼트는 공진기 중앙으로 관통되어도 무방하다.

또한, 전술한 바와 같이 튜닝 볼트는 구비되지 않고 슬라이딩 부재(414)만에 의한 튜닝도 가능하다. 튜닝 볼트가 함께 구비될 경우, 튜닝 볼트는 초기 튜닝에만 이용될 수도 있고 초기 세팅 후에 슬라이딩 부재(414)와 함께 튜닝에 이용될 수도 있다.

슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩에 따라 이에 결합된 금속 튜닝 엘리먼트(430)도 함께 슬라이딩된다. 금속 튜닝 엘리먼트의 이동에 따라 공진기의 상부와 금속 튜닝 엘리먼트가 겹치는 범위가 달라지며 이에 따라 단면적이 파라미터인 캐패시턴스값이 변경된다.

도 12에서, 슬라이딩 부재가 오른쪽으로 슬라이딩될 경우, 금속 튜닝 엘리먼트(430)와 공진기(408) 사이에 캐패시턴스를 발생시키는 단면적은 증가할 것이며 이로 인해 캐패시턴스가 증가할 것이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜너블 필터 중 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면이다.

도 13을 참조하면, 도 4 내지 도 12에 도시된 금속 튜닝 엘리먼트와는 달리, 도 13의 금속 튜닝 엘리먼트(430)는 공진기와 대향하는 하부면이 소정 각도로 테이퍼된 형태이다. 또한, 공진기의 상부면도 소정 각도로 테이퍼된 형태이다.

도 13에는 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기의 테이퍼 형태가 동일한 경우가 도시되어 있으나 페이터 형태는 바뀌어도 무방하다. 예를 들어, 금속 튜닝 엘리먼트 의 하부면은 위에서 아래로 올라가도록 테이퍼를 형성하나 공진기의 상부면은 위에서 아래로 내려가도록 테이퍼를 형성할 수도 있을 것이다. 또한, 테이퍼의 각도 역시 다양하게 설정될 수 있을 것이다. 또한, 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기 어느 하나에만 테이퍼를 형성하는 실시예 역시 본 발명의 범주에 포함될 것이다.

이와 같이 금속 튜닝 엘리먼트(430) 및 공진기(408) 상부에 테이퍼를 형성하는 것은 보다 넓은 튜닝 범위를 확보하기 위해서이다. 종래의 튜닝 볼트에 의한 튜닝은 공진기와 튜닝 볼트 사이에 확보될 수 있는 거리에 의해 튜닝 범위가 결정되었으며, 높이가 낮은 필터가 요구될 경우 튜닝 범위는 극히 제한될 수 밖에 없었다.

본 발명의 일 실시예에 슬라이딩 방식에 의한 튜너블 필터가 사용될 경우 종래의 튜닝 볼트에 비해 넓은 튜닝 범위 확보가 가능하나, 도 13과 같이 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기의 형상을 변경할 경우 보다 넓게 튜닝 범위를 확보할 수 있다.

넓은 튜닝 범위를 확보하려면 캐패시턴스 변화량을 크게 가져갈 필요가 있으며, 도 13과 같이 금속 튜닝 엘리먼트(430) 및 공진기(408)에 슬로프를 형성할 경우 단면적뿐만 아니라 거리가 변화되므로 보다 많이 캐패시턴스량을 변화시킬 수 있으며 이로 인해 보다 넓은 튜닝 범위가 확보될 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 튜너블 필터 중 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 공진기의 상부에 원뿔대 형태로 테이퍼가 형성되어 있다. 이와 같은 구조로 테이퍼를 형성할 경우, 테이퍼 형성이 보다 용이해져 제조 단가 를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 14와 같은 구조 역시 튜닝 범위를 극대화하기 위한 구조이며, 도 13 및 도 14의 구조를 응용한 다양한 구조의 공진기 및 금속 튜닝 엘리먼트가 본 발명의 범주에 포함될 수 있을 것이다.

도 15는 테이퍼가 형성된 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우와 평평한 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우의 정전 용량 변화를 도시한 도면이고 도 16은 테이퍼가 형성된 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우와 평평한 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우의 공진 주파수 변화를 도시한 도면이다.

도 15를 참조하면, 테이퍼가 형성된 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우에 정전 용량 변화율이 큰 것을 확인할 수 있으면, 도 16을 참조하면 정전 용량 변화율에 상응하여 공진 주파수 변화율도 테이퍼가 형성된 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우에 더 큰 것을 확인할 수 있다.

도 17 및 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재와 이를 슬라이딩시키는 구동부와의 결합 관계를 도시한 도면이다.

도 17을 참조하면, 구동부는 모터(1700), 모터와 결합되는 스크류(1702), 상기 스크류(1702)와 결합되는 중간 부재(1704)를 포함한다.

모터(1700)는 회전력을 제공하며, 모터(1700)의 회전력은 스크류(1702)에 제공된다. 스크류(1702)는 모터(1700)의 회전 운동을 수평운동으로 전환한다. 중간 부재(1704)에는 스크류(1702)가 결합되기 위한 나사홀이 형성되어 있으며, 스크 류(1702)의 회전에 상응하여 중간 부재(1704)는 좌우의 수평방향으로 움직인다.

중간 부재(1704)의 상부에는 슬라이딩 부재(414)와 결합하기 위한 결합홀(1706)이 형성되어 있다. 상기 중간 부재의 상부에 형성된 결합홀(1706)은 슬라이딩 부재의 일단에 형성되는 결합홀에 대응되며 두 개의 홀에는 나사산이 형성되어 있어 나사 결합에 의해 중간 부재(1704)와 슬라이딩 부재(414)가 결합될 수 있다. 물론, 결합 방식이 나사 결합에 한정되는 것은 아니며 다양한 결합 방식이 사용될 수 있을 것이다.

슬라이딩 부재(414)의 한단은 중간 부재(1704)와 결합되나 타 단은 고정되지 않으며 이는 자유로운 슬라이딩을 위해서이다. 일례로, 도 4를 참조하면, 슬라이딩 부재(414)의 타단은 필터에 형성된 턱(450)에 걸쳐질 수 있으며, 이때 턱은 슬라이딩 부재(414)의 슬라이딩 범위를 감안하여 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구동부는 필터에 내장될 수도 있으며, 외부에 구비될 수도 있다. 외부에 구비될 경우 슬라이딩 부재의 일부는 외부로 돌출되어 구동부의 중간 부재와 결합될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 튜너블 필터의 구조를 도시한 도면.

도 2는 종래의 튜너블 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면.

도 3은 튜닝 볼트의 회전에 의해 튜닝이 이루어지는 원리를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 튜너블 필터의 분해 사시도를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 사시도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 하부 평면도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 단면도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재의 상부 평면도.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버와 접지 부재의 접촉 상태를 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 홈과 슬라이딩 부재의 삽입 상태를 도시한 도면.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜너블 필터 중 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜너블 필터 중 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 튜너블 필터 중 하나의 캐비티에 대한 단면도를 도시한 도면.

도 15는 테이퍼가 형성된 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우와 평평한 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우의 정전 용량 변화를 도시한 도면.

도 16은 테이퍼가 형성된 금속 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우와 평평한 튜닝 엘리먼트 및 공진기를 사용할 경우의 공진 주파수 변화를 도시한 도면.

도 17 및 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩 부재와 이를 슬라이딩시키는 구동부와의 결합 관계를 도시한 도면.

Claims (8)

1. 슬라이딩 부재의 슬라이딩을 이용한 튜너블 필터로서,

   다수의 캐비티에 수용되는 공진기; 및

   상기 공진기에 상응하여 상기 슬라이딩 부재의 하부에 결합되어 공진기 위에 구비되는 금속 튜닝 엘리먼트를 포함하되,

   상기 공진기 상부 및 상기 튜닝 엘리먼트 하부 중 적어도 하나에는 테이퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 금속 튜닝 엘리먼트의 하부에 형성되는 테이퍼 방향과 상기 공진기 상부에 형성되는 테이퍼 방향은 동일한 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금속 튜닝 엘리먼트의 하부에 형성되는 테이퍼 방향과 상기 공진기 상부에 형성되는 테이퍼 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 금속 튜닝 엘리먼트가 복수개일 경우, 상기 복수의 금속 튜닝 엘리먼트 중 적어도 일부에 대한 테이퍼 각도는 상이한 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공진기가 복수개일 경우, 상기 복수의 공진기 중 적어도 일부에 대한 테이퍼 각도는 상이한 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 공진기의 상부는 원뿔대 형상이 되도록 테이퍼가 형성되는 주파수 튜너블 필터.
7. 제1항에 있어서,

   상기 슬라이딩 부재의 상부에는 상기 금속 튜닝 엘리먼트에 접지 전압을 제공하기 위한 접지 부재가 결합되며, 상기 접지 부재는 상기 금속 튜닝 엘리먼트와 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.
8. 제7항에 있어서,

   상기 접지 부재는 필터의 커버에 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 주파수 튜너블 필터.

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