KR101188561B1 - 높은 감쇠 특성을 가지는 ｒｆ 캐비티 필터 - Google Patents

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Abstract

높은 감쇠 특성을 가지는 RF 캐비티 필터가 개시된다. 개시된 필터는 입력 커넥터와 결합되는 제1 캐비티, 상기 제1 캐비티와 수직 방향으로 연결되는 제2 캐비티, 상기 제2 캐비티와 수평 방향으로 연결되며 출력 커텍터와 결합되는 제3 캐비티 및 상기 제3 캐비티와 수직 방향으로 결합되는 제4 캐비티를 포함하여 2X2 매트릭스 구조를 형성하는 박스 섹션 토폴로지부; 상기 제2 캐비티와 결합되는 적어도 하나의 제1 확장 캐비티; 상기 제4 캐비티와 결합되는 적어도 하나의 제2 확장 캐비티; 및 각 캐비티에 수용되는 공진기를 포함하되, 대각선 관계인 상기 제2 캐비티 및 상기 제4 캐비티 사이의 격벽에는 인덕티브 커플링을 위한 슬릿이 형성된다.

Description

높은 감쇠 특성을 가지는 ＲＦ 캐비티 필터{RF Cavity Filter with High Attenuation Characteristic}
본 발명의 실시예들은 RF 캐비티 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 감쇠 특성을 가지는 RF 캐비티 필터에 관한 것이다.
이동통신의 발달과 더불어 필터, 듀플렉서, 멀티플렉서 등과 같은 RF 장비들에 대한 요구가 급증하고 있다. RF 장비들은 이동통신 시스템의 기지국 등과 같은 곳에서 신호의 필터링, 신호의 분리 및 전달에 이용된다.
RF 필터는 특정 주파수 대역의 신호를 통과시키기 위한 장치로서 이동통신 시스템의 기지국과 같이 하이 파워가 요구되는 장치에는 캐비티 구조를 가진 캐비티 필터가 주로 사용된다.
이동통신 시스템은 점차 고감도의 송수신 성능을 요구하고 있으며 양호한 통화 품질 및 데이터 전송은 필수적으로 요구되고 있다. 따라서, 기지국과 같은 이동통신 시스템에 설치되는 필터는 저손실을 가지면서 불요파를 확실하게 제거할 수 있는 가파른 감쇠 특성을 가질 필요가 있다.
이와 같은 감쇠 특성의 확보를 위해 가장 일반적으로 사용되는 방식은 트랜스미션-제로(Transmission-zero)를 형성하여 감쇠 특성을 향상시키는 것이다.
기존에 알려진 양호한 감쇠 특성을 가지는 필터 토폴로지 중 하나로 박스 섹션(Box Section) 토폴로지 구조가 있다.
도 1은 종래의 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터의 일례를 도시한 도면으로서 간접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터의 일례를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 간접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 박스 섹션 토폴로지부(100), 박스 섹션 토폴로지부(100)와 입력 커넥터(150) 사이에 구비되는 제1 확장 캐비티(120), 박스 섹션 토폴로지부(100)와 출력 커넥터(152) 사이에 구비되는 제2 확장 캐비티(122)를 포함할 수 있다.
박스 섹션 토폴로지부(100)는 2X2 매트릭스 구조이며, 입력 신호가 인가되는 제1 캐비티(110), 상기 제1 캐비티(110)와 수직 방향으로 연결되는 제2 캐비티(112), 제2 캐비티(112)와 수평 방향으로 연결되는 제3 캐비티(114) 및 제3 캐비티와 수직 방향으로 연결되는 제4 캐비티(116)를 포함한다.
제1 캐비티(110) 및 제2 캐비티(112) 사이에는 제1 커플링 윈도우(170)가 형성되고, 제2 캐비티(112)와 제3 캐비티(114) 사이에는 제2 커플링 윈도우(172)가 형성된다.
제1 캐비티(110) 및 제4 캐비티(116)는 격벽(130)에 의해 막힌 구조이며, 제1 캐비티(110) 및 제4 캐비티(116) 사이의 격벽(130)을 관통하는 커플링 바(140)가 설치된다.
박스 섹션 토폴로지부(100)는 제1 캐비티(110) 및 제4 캐비티(116) 사이의 크로스 커플링에 의한 트랜스미션 제로와 제3 캐비티(114)와 제4 캐비티(116)의 상호 작용에 의한 트랜스미션 제로를 형성하여 양호한 감쇠 특성을 가지도록 한다.
도 1에 도시된 간접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 입력 커넥터와 제1 캐비티 사이에 구비되는 제1 확장 캐비티의 수 및 출력 커넥터와 제3 캐비티 사이에 구비되는 제2 확장 캐비티의 수를 조절함으로써 필요한 감쇠 특성을 확보할 수 있으며, 도 1에는 하나의 제1 확장 캐비티(120) 및 제2 확장 캐비티(122)를 포함하는 구조가 도시되어 있다.
각 캐비티에는 원통 형태의 공진기가 설치되며 공진기 및 캐비티의 사이즈 및 형태에 따라 필터의 공진 주파수가 설정된다.
도 2는 종래의 직접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터의 일례를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 직접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 박스 섹션 토폴로지부(200), 박스 섹션 토폴로지부(200)의 제2 캐비티(212)와 결합되는 제1 확장 캐비티(220), 박스 섹션 토폴로지부(200)의 제4 캐비티(216)와 결합되는 제2 확장 캐비티(222)를 포함할 수 있다.
박스 섹션 토폴로지부(200)는 입력 커넥터(250)와 결합되는 제1 캐비티(210), 제1 캐비티(210)와 수직 방향으로 연결되는 제2 캐비티(212), 제2 캐비티(212)와 수형 방향으로 연결되며 출력 커넥터(252)와 결합되는 제3 캐비티(214) 및 제3 캐비티(214)와 수직 방향으로 연결되는 제4 캐비티(216)를 포함한다.
제1 캐비티(210) 및 제4 캐비티(216)는 격벽(230)에 의해 막힌 구조이며 제1 캐비티(210) 및 제4 캐비티(216) 사이의 격벽(230)을 관통하는 커플링 바(240)가 설치된다.
도 2에 도시된 직접 커플링에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 제1 확장 캐비티(220) 및 제2 확장 캐비티(222)가 결합되는 구조가 도 1에 도시된 간접 커플링에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터와 상이하다.
도 1 및 도 2에 도시된 박스 섹션 토폴로지를 가지는 캐비티 필터는 종래의 일반적인 캐비티 필터에 비해 비교적 양호한 감쇠 특성을 가질 수 있으나, 이동통신의 발달과 더불어 더욱 높은 감쇠 특성이 요구되고 있으며, 결국 더 많은 캐비티를 요구하게 되어 필터의 사이즈가 증가되는 주요한 요인 중 하나가 되고 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 필터의 사이즈를 증가시키지 않으면서 보다 높은 감쇠 특성을 가지는 RF 필터를 제안한다.
또한, 본 발명은 변형된 박스 섹션 토폴로지를 통해 개선된 감쇠 특성을 가지는 RF 필터를 제안한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 입력 커넥터와 결합되는 제1 캐비티, 상기 제1 캐비티와 수직 방향으로 연결되는 제2 캐비티, 상기 제2 캐비티와 수평 방향으로 연결되며 출력 커텍터와 결합되는 제3 캐비티 및 상기 제3 캐비티와 수직 방향으로 결합되는 제4 캐비티를 포함하여 2X2 매트릭스 구조를 형성하는 박스 섹션 토폴로지부; 상기 제2 캐비티와 결합되는 적어도 하나의 제1 확장 캐비티; 상기 제4 캐비티와 결합되는 적어도 하나의 제2 확장 캐비티; 및 각 캐비티에 수용되는 공진기를 포함하되, 대각선 관계인 상기 제2 캐비티 및 상기 제4 캐비티 사이의 격벽에는 인덕티브 커플링을 위한 슬릿이 형성되는 높은 감쇠 특성을 가지는 RF 캐비티 필터가 제공된다.
상기 제1 캐비티 및 상기 제4 캐비티 사이에는 격벽이 설치되고 상기 격벽을 관통하는 커플링 바가 구비되어 제1 캐비티 및 제4 캐비티 사이의 크로스 커플링이 이루어진다.
상기 슬릿은 상기 격벽의 상부에 형성된다.
상기 캐비티 필터의 커버에 의해 상기 슬릿의 상부 경계면이 형성된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 캐비티, 상기 제1 캐비티와 수평 방향으로 연결되는 제2 캐비티, 상기 제2 캐비티와 수직 방향으로 연결되는 제3 캐비티 및 상기 제3 캐비티와 수평 방향으로 결합되는 제4 캐비티를 포함하여 2X2 매트릭스 구조를 형성하는 박스 섹션 토폴로지부; 상기 제1 캐비티와 입력 커넥터 사이에 구비되는 적어도 하나의 제1 확장 캐비티; 상기 제3 캐비티와 출력 커넥터 사이에 구비되는 적어도 하나의 제2 확장 캐비티 ; 및 각 캐비티에 수용되는 공진기를 포함하되, 대각선 관계인 상기 제1 캐비티 및 상기 제3 캐비티 사이의 격벽에는 인덕티브 커플링을 위한 슬릿이 형성되는 높은 감쇠 특성을 가지는 RF 캐비티 필터가 제공된다.
본 발명에 의하면, 필터의 사이즈를 증가시키지 않으면서 보다 높은 감쇠 특성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터의 일례를 도시한 도면으로서 간접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터의 일례를 도시한 도면.
도 2는 종래의 직접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터의 일례를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 급전에 의한 박스 토폴로지를 가지는 RF 캐비티 필터의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 급전에 의한 박스 토폴로지를 가지는 RF 캐비티 필터의 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕티브 커플링 발생을 위한 슬릿의 일례를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 급전에 의한 박스 토폴로지를 가지는 RF 캐비티 필터의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 간접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 박스 섹션 토폴로지부(300), 박스 섹션 토폴로지부(300)와 입력 커넥터(350) 사이에 구비되는 제1 확장 캐비티(320), 박스 섹션 토폴로지부(300)와 출력 커넥터(352) 사이에 구비되는 제2 확장 캐비티(322)를 포함할 수 있다.
박스 섹션 토폴로지부(300)는 2X2 매트릭스 구조이며, 입력 신호가 인가되는 제1 캐비티(310), 상기 제1 캐비티(110)와 수평 방향으로 연결되는 제2 캐비티(312), 제2 캐비티(312)와 수직 방향으로 연결되는 제3 캐비티(114) 및 제3 캐비티(314)와 수평 방향으로 연결되는 제4 캐비티(316)를 포함한다.
제3 캐비티(314) 및 제4 캐비티(316)는 격벽(330)에 의해 막힌 구조이며, 제3 캐비티(314) 및 제4 캐비티(316) 사이의 격벽(330)을 관통하는 커플링 바(340)가 설치된다.
제1 확장 캐비티(320)는 입력 커넥터(350) 및 박스 섹션 토폴로지부(300)의 제1 캐비티(310) 사이에 구비되며, 제2 확장 캐비티(322)는 출력 커넥터(352) 및 박스 섹션 토폴로지부(300)의 제3 캐비티(314) 사이에 구비된다.
도 3에는 하나의 제1 확장 캐비티(320) 및 제2 확장 캐비티(322)가 구비되어 총 6개의 캐비티가 구비된 캐비티 필터가 도시되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과하며 제1 확장 캐비티(320) 및 제2 확장 캐비티(322)의 수를 조절하여 전체적인 캐비티의 수가 조절될 수 있다.
도 3에 도시된 RF 필터에서 캐비티의 수는 필터의 차수와 연관되며, 필터의 차수가 높아질수록, 즉 캐비티 수가 증가할수록 보다 양호한 감쇠 특성이 확보될 수 있으나 필터의 사이즈와는 트레이드 오프 관계에 있다.
각각의 캐비티에는 공진기가 수용되며, 공진기 및 캐비티의 사이즈 및 형상에 의해 필터의 공진 주파수가 결정된다.
박스 섹션 토폴로지부(300)에는 세 개의 트랜스미션 제로를 형성하기 위한 구조가 포함된다. 첫번째 트랜스미션 제로는 제3 캐비티(314) 및 제4 캐비티(316) 사이의 커플링 바(340)에 의해 크로스 커플링이 발생하면서 형성될 수 있다. 커플링 바(340)는 금속 재질로 이루어지며, 전도성 재질인 격벽(330)에 전기적으로 접촉되지 않도록 격벽과의 결합 부위는 유전체 재질로 이루어진다.
두번째 트랜스미션 제로는 제1 캐비티(310) 및 제4 캐비티(316)의 상호 작용에 의해 발생한다.
상술한 종래의 박스 섹션 토폴로지부에서 발생하는 트랜스미션 제로 외에 본 발명에서는 인덕티브 커플링에 의한 추가적인 트랜스미션 제로를 형성하여 보다 향상된 감쇠 특성을 가지도록 한다.
본 발명에서는 박스 섹션 토폴로지에서 서로 대각선 관계인 제1 캐비티(310) 및 제3 캐비티(314) 사이의 인덕티브 커플링을 발생시켜 트랜스미션 제로를 형성한다.
제1 캐비티(310) 및 제3 캐비티(314)의 인덕티브 커플링은 제1 캐비티(310) 및 제3 캐비티(314)를 차폐하는 격벽(390)에 슬릿(395)을 형성하여 이루어지도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕티브 커플링 발생을 위한 슬릿의 일례를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 슬릿(500)은 격벽의 상부에 형성되며 필터의 커버(510)가 슬릿(500)의 경계면 중 하나가 된다.
트랜스미션 제로를 형성하기 위한 일반적인 캐비티간 커플링에 비해 작은 커플링이어야 한다. 격벽의 상부에 슬릿(500)을 형성하는 것은 상부에 슬릿이 형성될 때 비교적 슬릿이 크게 형성되더라도 미세한 인덕티브 커플링이 가능하기 때문이다. 격벽의 하부에 슬릿을 형성하게 될 경우 커플링 량이 커져 보다 작은 크기의 슬릿이 요구되며 이는 가공을 어렵게 하는 원인이 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박스 섹션 토폴로지를 가지는 RF 캐비티 필터는 슬릿에 의한 인덕티브 커플링을 통해 추가적인 트랜스미션 제로를 형성함으로써 필터의 사이즈를 증가시키지 않으면서 보다 양호한 감쇠 특성을 가지는 것을 가능하게 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 급전에 의한 박스 토폴로지를 가지는 RF 캐비티 필터의 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 커플링 구조에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 박스 섹션 토폴로지부(400), 박스 섹션 토폴로지부(400)의 제2 캐비티(412)와 결합되는 제1 확장 캐비티(420), 박스 섹션 토폴로지부(400)의 제4 캐비티(416)와 결합되는 제2 확장 캐비티(422)를 포함할 수 있다.
박스 섹션 토폴로지부(400)는 입력 커넥터(450)와 결합되는 제1 캐비티(410), 제1 캐비티(410)와 수직 방향으로 연결되는 제2 캐비티(412), 제2 캐비티(412)와 수형 방향으로 연결되며 출력 커넥터(452)와 결합되는 제3 캐비티(414) 및 제3 캐비티(414)와 수직 방향으로 연결되는 제4 캐비티(416)를 포함한다.
제1 캐비티(410) 및 제4 캐비티(416)는 격벽(430)에 의해 막힌 구조이며 제1 캐비티(410) 및 제4 캐비티(416) 사이의 격벽(430)을 관통하는 커플링 바(440)가 설치된다.
도 4에는 하나의 제1 확장 캐비티(420) 및 제2 확장 캐비티(422)가 구비되어 총 6개의 캐비티가 구비된 캐비티 필터가 도시되어 있으나, 제1 확장 캐비티(420) 및 제2 확장 캐비티(422)의 수가 요구되는 감쇠 특성에 따라 조절될 수 있다는 점은 도 3에 도시된 간접 급전에 의한 필터와 동일하다.
도 4에 도시된 직접 커플링에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터는 제1 확장 캐비티(420) 및 제2 확장 캐비티(422)가 결합되는 구조가 도 3에 도시된 간접 커플링에 의한 박스 섹션 토폴로지를 가지는 필터와 상이하며 본 발명의 핵심 구조가 구비되는 박스 섹션 토폴로지의 구조는 도 3에 도시된 간접 급전에 의한 필터와 동일하다.
도 4에 도시된 필터의 박스 섹션 토폴로지부(400)에도 세 개의 트랜스미션 제로를 형성하기 위한 구조가 포함되며, 첫번째 트랜스미션 제로는 제1 캐비티(410) 및 제4 캐비티(416) 사이의 커플링 바(440)에 의해 크로스 커플링이 발생하면서 형성되며, 두번째 트랜스미션 제로는 제4 캐비티와 제2 확장 캐비티간의 상호 작용 또는 제2 캐비티와 제1 확장 캐비티간의 상호 작용에 의해 형성된다.
위와 같은 일반적인 박스 섹션 토폴로지에서 발생하는 트랜스미션 제로 이외에도 박스 섹션 토폴로지에서 서로 대각선 관계인 제2 캐비티(412) 및 제4 캐비티(414) 사이의 인덕티브 커플링을 발생시켜 트랜스미션 제로를 형성한다.
제2 캐비티(412) 및 제4 캐비티(414)의 인덕티브 커플링은 제1 캐비티(410) 및 제3 캐비티(414)를 차폐하는 격벽(490)에 슬릿(495)을 형성하여 이루어지도록 한다는 점에서 도 3의 실시예와 동일하며, 그 구체적인 형태 역시 도 5와 동일하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 입력 커넥터와 결합되는 제1 캐비티, 상기 제1 캐비티와 수직 방향으로 연결되는 제2 캐비티, 상기 제2 캐비티와 수평 방향으로 연결되며 출력 커텍터와 결합되는 제3 캐비티 및 상기 제3 캐비티와 수직 방향으로 결합되는 제4 캐비티를 포함하여 2X2 매트릭스 구조를 형성하는 박스 섹션 토폴로지부;
    상기 제2 캐비티와 결합되는 적어도 하나의 제1 확장 캐비티;
    상기 제4 캐비티와 결합되는 적어도 하나의 제2 확장 캐비티; 및
    각 캐비티에 수용되는 공진기를 포함하되,
    대각선 관계인 상기 제2 캐비티 및 상기 제4 캐비티 사이의 격벽에는 인덕티브 커플링을 위한 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 캐비티 및 상기 제4 캐비티 사이에는 격벽이 설치되고 상기 격벽을 관통하는 커플링 바가 구비되어 제1 캐비티 및 제4 캐비티 사이의 크로스 커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 격벽의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캐비티 필터의 커버에 의해 상기 슬릿의 상부 경계면이 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  5. 제1 캐비티, 상기 제1 캐비티와 수평 방향으로 연결되는 제2 캐비티, 상기 제2 캐비티와 수직 방향으로 연결되는 제3 캐비티 및 상기 제3 캐비티와 수평 방향으로 결합되는 제4 캐비티를 포함하여 2X2 매트릭스 구조를 형성하는 박스 섹션 토폴로지부;
    상기 제1 캐비티와 입력 커넥터 사이에 구비되는 적어도 하나의 제1 확장 캐비티;
    상기 제3 캐비티와 출력 커넥터 사이에 구비되는 적어도 하나의 제2 확장 캐비티 ; 및
    각 캐비티에 수용되는 공진기를 포함하되,
    대각선 관계인 상기 제1 캐비티 및 상기 제3 캐비티 사이의 격벽에는 인덕티브 커플링을 위한 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 캐비티 및 상기 제4 캐비티 사이에는 격벽이 설치되고 상기 격벽을 관통하는 커플링 바가 구비되어 제3 캐비티 및 제4 캐비티 사이의 크로스 커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 격벽의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캐비티 필터의 커버에 의해 상기 슬릿의 상부 경계면이 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 캐비티 필터.
KR1020100134857A 2010-12-24 2010-12-24 높은 감쇠 특성을 가지는 ｒｆ 캐비티 필터 KR101188561B1 (ko)

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