KR100916741B1 - 하이브리드 필터를 포함하는 전송기 - Google Patents

Abstract

원하는 주파수대역만을 정확하게 선택하여야 하고, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하고, Q값이 크며 군지연(group delay)이 작은 대역통과 필터를 구비하고, 대역통과 필터와 저대역 필터가 적절한 임피던스 매칭을 이루는 하이브리드 필터를 포함하는 전송기를 제공한다. 그 전송기는 저역통과 필터(LPF; Low Pass Filter)와 대역통과 필터(BPF; Band Pass Filter)를 모두 구비하는 하이브리드 필터를 포함하며, 대역통과 필터는 대역통과 필터는 유전체를 포함하는 공진기를 이용한 필터 및 표면탄성파를 이용하는 필터 중에서 선택된 어느 하나이거나 이들의 조합이다.

하이브리드 필터, 대역통과 필터, 저역통과 필터, 전송기

Description

하이브리드 필터를 포함하는 전송기{Transmitter having hybrid filter}

본 발명은 통신용 소자인 전송기에 관한 것으로, 특히 저역통과 필터(LPF; Low Pass Filter)와 대역통과 필터(BPF; Band Pass Filter)를 모두 구비하는 하이브리드 필터를 포함하는 전송기에 관한 것이다.

최근 통신기술의 발달로 인하여, 다양한 주파수를 선택할 수 있는 다양한 필터가 활용되고 있다. 특히, RF(Radio Frequency)와 같은 고주파 영역을 적용하는 시스템에서 필터의 역할은 절대적이다.

한편, 각기 서로 다른 선로로 전송되는 고주파의 고역신호와 저주파의 저역신호를 손실없이 두 신호를 처리하여 하나의 선로를 통하여 모두 전송하기 위해서는 하이브리드 필터가 필요하다. 구체적으로, 75Ω의 임피던스값을 사용하는 저대역 필터와 50Ω의 임피던스값을 사용하는 고대역 필터를 하이브리드하여 사용할 수 있다.

고대역 필터는 원하는 주파수대역만을 정확하게 선택하여야 하고, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하여야 한다. 또한, 저항과 인덕턴스의 비인 Q값이 가능한 한 크고, 군지연(group delay)이 작아야 한다. 필요에 따라, 저대역 필터와 적절한 임피던스 매칭이 이루어져야 한다. 그런데, 종래의 하이브리드 필터는 단지 인덕턴스와 커패시턴스의 배열로 이루어져 있으므로, 위와 같은 고대역 필터의 특성을 만족하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 원하는 주파수대역만을 정확하게 선택하여야 하고, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하고, Q값이 크며 군지연(group delay)이 작은 대역통과 필터를 구비하고, 대역통과 필터와 저대역 필터가 적절한 임피던스 매칭을 이루는 하이브리드 필터를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전송기는 고대역 주파수가 입력되는 고대역 단자와, 상기 고대역 단자와 공간적으로 분리되어 위치하여 저대역 주파수가 입력되는 저대역 단자를 포함한다. 또한, 상기 고대역 단자와 전기적으로 연결되어 고대역의 주파수를 선택하는 대역통과 필터와, 상기 저대역 단자 및 상기 대역통과 필터와 전기적으로 연결되어 저대역의 주파수를 선택하는 저대역 필터 및 상기 대역통과 필터와 저대역 필터 사이에 전기적으로 연결되고 어느 하나의 주파수를 전달하기 위한 공통단자를 포함한다. 이때, 상기 대역통과 필터는 유전체를 포함하는 공진기를 이용하는 필터 또는 표면탄성파를 이용하는 필터 중에서 선택된 어느 하나이거나 이들의 조합이다.

나아가, 상기 대역통과 필터 내에는 상기 저대역 필터와 임피던스 매칭을 위한 선로를 더 포함할 수 있다.

위에서 설명한 본 발명의 하이브리드 필터를 포함하는 전송기는 대역통과 필터와 저대역 필터를 서로 결합하여 사용함으로써, 주파수대역만을 정확하게 선택하여야 하고, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하고, Q값이 크며 군지연(group delay)이 작은 대역통과 필터를 구비하고, 대역통과 필터와 저대역 필터가 적절한 임피던스 매칭을 이루는 하이브리드 필터를 제공할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 필터를 포함하는 전송기를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 하이브리드 필터는 케이스(160) 내에 장착되고, 케이스(160)의 양측에는 도시된 바와 같이 저대역 단자(150) 및 고대역 단자(140)가 공통단자(100)와 마주보도록 배치되어 있다.

저대역 단자(150)는 저대역 필터(130)와 전기적으로 연결되며, 저주파의 저 대역 신호를 전달한다. 저대역 필터(130)는 고주파 잡신호를 걸러내어 저주파에 필요한 신호만을 골라낼 때 사용한다. 이를 위해, 저대역 필터(130)는 인덕턴스와 커패시턴스가 럼프(lumped)된 형태로 구성될 수 있다. 저대역 필터(130)는 통상적으로 75Ω의 임피던스값을 사용한다.

고대역 단자(140)는 본 발명의 대역통과 필터(120)와 전기적으로 연결되며, 고주파의 고대역 신호를 전달한다. 이때, 대역통과 필터(120)는 특정한 대역의 주파수를 선택하기 위한 필터이다. 대역통과 필터는 잘 알려진 바와 같이 원하는 주파수 대역만 정확하게 골라낸다. 대역통과 필터(120)는 통상적으로 50Ω의 임피던스값을 사용한다.

본 발명의 실시예에 의한 대역통과 필터(120)는 다양한 형태가 존재할 수 있다. 하지만, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하고, Q값이 크며, 군 지연이 작은 고대역 필터로서 공진(resonance)을 이용한 필터가 바람직하다. 구체적으로, 파장에 따른 공진을 이용하는 구조적인 필터와 공진현상을 직접적으로 이용하는 필터를 사용할 수 있다.

파장에 따른 공진을 이용하는 구조적인 필터는 고유전체의 유전체 세라믹을 이용하여 신호의 전기적 파장을 줄이는 방식의 단위파장의 공진기를 이용하는 것과 세라믹 내에 다층 패턴을 이용하여 제조하는 칩 필터 등이 있다. 여기서, 구조적인 필터는 단위파장의 공진기와 칩 필터를 포함하도록 지칭한 것이다. 단위파장의 공진기를 하나하나 연결할 수도 있고, 하나의 유전체 블록으로 구현하는, 예컨대 모노블럭 방식으로 만들 수 있다. 구조적인 필터 중에서 본 발명의 하이브리드 필터 에 적합한 것은 유전체 세라믹을 이용한 것이다.

유전체를 이용하는 이유는 본 발명에서 요구하는 특성 즉, 주파수대역만을 정확하게 선택하여야 하고, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하고, Q값이 크며 군지연(group delay)이 작고, 제조방법이 용이하기 때문이다.

공진 현상을 직접 이용하는 경우는 도파관(waveguide) 필터가 있다. 도파관은 금속블럭을 이용한 캐비티(cavity) 방식과 유전체를 삽입하는 세라믹 방식이 있다. 구체적으로 도파관에 구멍을 뚫고 금속물질을 삽입하여 도파관의 진행모드 주파수별로 다른 영향을 주어 주파수의 선택성을 부여한다. 도파관 필터는 상대적으로 대전력을 사용하는 경우에 널리 응용될 수 있다. 도파관 필터 중에서 본 발명의 하이브리드 필터에는 유전체를 삽입하는 세라믹 필터가 유용하다.

유전체를 이용하는 이유는 본 발명에서 요구하는 특성 즉, 주파수대역만을 정확하게 선택하여야 하고, 삽입손실이 적으며, 스커트(skirt) 특성이 우수하고, Q값이 크며 군지연(group delay)이 작고, 제조방법이 용이하기 때문이다.

선택적으로, 본 발명의 대역통과 필터는 작은 크기로 구현이 가능한 표면 탄성파(surface acoustic) 필터를 이용할 수 있다. 표면 탄성파 필터는 압전물질 표면에 빗살모양의 전극을 어긋나게 배치하여 표면 탄성파를 발생시키고, 그 탄성 주파수와 동조되는 특정 주파수만 통과하고 나머지 주파수는 감쇄하는 원리를 이용한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 필터를 나타내는 블럭도이고, 도 3은 하이브리드 필터로 구현된 하나의 사례를 나타낸 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하이브리드 필터는 고대역 단자(200)와 대역통과 필터(210)로 이루어진 고대역 부분과 저대역 단자(240)와 저대역 필터(230)로 이루어진 저대역 부분이 서로 전기적으로 연결되고 공통단자(220)에 의해 외부로 신호가 전송된다.

고대역 단자(200)는 고대역 주파수가 입력되는 부분으로 필요에 따라 증폭기를 통하여 입력될 수 있고, 저대역 단자(240)는 저대역 주파수가 입력되는 부분으로 증폭기를 통하여 입력될 수 있다. 대역통과 필터(210)는 도 1에서 설명한 바와 같이 공진 또는 표면 탄성파를 이용하는 필터이고, 저대역 필터(230)는 단순히 고주파 잡음을 차단하는 저역통과 필터이다.

도 3에 의하면, 고대역 필터(210)는 마이크로 스트립 형태와 같이 전체를 접지하고, 저대역 필터(230)는 인덕턴스(L1, L2, L3)와 커패시턴스(C1, C2, C3)가 럼프된 형태로 배열되고, 대역저지(band stop)를 위하여 인덕턴스(L4)와 커패시턴스(C4)의 병렬공진회로를 이용할 수 있다.

한편, 대역통과 필터(210)와 저대역 필터(230)의 임피던스를 매칭(matching)을 하는 것이 바람직하다. 임피던스 매칭을 위하여, 통상적으로 대역통과 필터(210) 내에 1/4 파장 변환기나 스터브(stub) 형태의 매칭을 이용할 수 있다. 다만, 임피던스 매칭은 임피던스가 달라서 발생하는 반사손실을 최소화하는 것이므로, 반사손실이 크지 않다면 별도의 임피던스 매칭을 적용하지 않을 수도 있다. 다시 말해, 고대역 부분과 저대역 부분과의 반사손실이 문제가 되지 않은 경우에는 별도의 임피던스 매칭을 하지 않을 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 필터를 포함하는 전송기를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 필터를 나타내는 블럭도이고, 도 3은 하이브리드 필터로 구현된 하나의 사례를 나타낸 회로도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100, 220; 공통단자 120, 210; 대역통과 필터

130, 230; 저대역 필터 140, 200; 고대역단자

150, 240; 저대역단자

Claims (2)

1. 고대역 주파수가 입력되는 고대역 단자(140);

   상기 고대역 단자(140)와 공간적으로 분리되어 위치하여 저대역 주파수가 입력되는 저대역 단자(150);

   상기 고대역 단자(140)와 전기적으로 연결되고, 50Ω의 임피던스값을 사용하여 고대역의 주파수를 선택하는 대역통과 필터(120);

   상기 저대역 단자(150) 및 상기 대역통과 필터(120)와 전기적으로 연결되고, 75Ω의 임피던스값을 사용하여 저대역의 주파수를 선택하는 저대역 필터(130); 및

   상기 대역통과 필터(120)와 저대역 필터(130) 사이에 전기적으로 연결되고 어느 하나의 주파수를 전달하기 위한 공통단자(100); 및

   상기 저대역필터(130)에 연결되어 대역저지를 위하여 인덕턴스와 커패시턴스로 이루어진 병렬공진회로를 포함하고,

   상기 대역통과 필터(120)는 유전체를 포함하는 공진기를 이용하는 필터이고, 상기 저대역필터(130)는 인덕턴스와 커패시턴스의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 필터를 포함하는 전송기.
2. 제1항에 있어서, 상기 대역통과 필터(120) 내에는 상기 저대역 필터(130)와 임피던스 매칭을 위한 선로를 더 포함하는 특징으로 하는 하이브리드 필터를 포함하는 전송기.

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