KR101242950B1 - 대역폭 조절이 가능한 다중 모드 필터 - Google Patents

Abstract

대역폭 조절이 가능한 다중 모드 필터가 개시된다. 개시된 필터는 다수의 캐비티; 다수의 캐비티 중 연속하는 제1 캐비티 및 제2 캐비티 사이의 벽부에 형성되는 윈도우; 상기 윈도우를 관통하여 설치되며 금속 재질로 이루어지고 제1 커플링부가 상기 제1 캐비티에 수용된 제1 공진기 위에 위치하며 제2 커플링부가 상기제2 캐비티에 수용된 제2 공진기 위에 위치하는 커플링 플레이트; 커버를 통해 상기 제1 캐비티 내부로 삽입되며 상기 커플링 플레이트의 제1 커플링부 위에 위치하고 삽입 깊이가 조절되는 제1 조절 볼트; 및 상기 커버를 통해 상기 제2 캐비티 내부로 삽입되며 상기 커플링 플레이트의 제2 커플링부 위에 위치하고 삽입 깊이가 조절되는 제2 조절 볼트를 포함한다. 개시된 필터에 의하면, 전계 커플링 방식을 통해 대역폭 조절이 가능하면서 광대역 특성을 확보할 수 있으며, 가공 공차 발생 시에도 용이하게 커플링량을 조절할 수 있는 장점이 있다.

Description

대역폭 조절이 가능한 다중 모드 필터{Multi Mode Filter Enabling Adjustment of Bandwidth}

본 발명의 실시예들은 다중 모드 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대역폭 조절이 가능한 다중 모드 필터에 관한 것이다.

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

기지국과 같은 하이 파워를 요구하는 장치에서는 필터의 내부에 다수의 캐비티를 형성하고 각 캐비티에 공진기를 설치하는 캐비티 필터가 많이 이용되고 있다.

캐비피 필터를 포함하는 필터의 중요한 특성 하나는 스커트 특성 및 삽입 손실이다. 필터의 특성 그래프에서 통과 대역의 기울기에 대응되는 특성이며, 삽입 손실은 필터의 입출력에 대한 손실을 나타내는 특성이다.

스커트 특성은 필터의 폴 수가 많을수록 양호해지는 특성이 있으나, 삽입 손실은 이에 반비례하는 바, 스커트 특성과 삽입 손실은 서로 트레이드 오프 관계에 있으며, 이를 적절히 고려하여 필터의 폴 수를 결정한다.

캐비티 필터에서 필터의 폴 수는 캐비티의 수에 대응되며, 캐비티의 수는 필터의 사이즈와 직접적으로 연관된다.

이동통신의 발달에 따라 필터의 사용 용도는 확정되고 있으며, 필터의 소형화 및 고성능화는 계속적으로 요구되고 있으며, 이와 같은 요구에 대응하여 개발된 필터 중 하나가 다중 모드 필터이다.

다중 모드 필터는 단일 공진기에서 단일 공진모드를 이용하는 싱글 모드 필터와는 달리 단일 공진기에서 다수의 공진 모드를 이용하는 필터로서 싱글 모드 필터에 비해 그 사이즈가 소형화될 수 있고 고성능을 발휘하는 장점이 있다. 예를 들어, 듀얼 모드 필터의 경우 싱글 모드 필터에 비해 1/2의 캐비티 수를 요구하므로 소형화된 필터의 제작이 가능하다.

그런데, 종래의 다중 모드 필터는 윈도우를 통한 자계 커플링 방식에 의존하고 있어서 그 대역폭이 협소하며 캐비티간 커플링량 조절이 불가능하여 가공 공차가 발생할 경우 원하는 대역폭에 맞는 필터를 제작하기 어려운 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 대역폭이 조절이 가능한 다중 모드 필터를 제안한다.

또한, 본 발명은 전계 커플링 방식을 통해 대역폭 조절이 가능하면서 광대역 특성을 확보할 수 있는 다중 모드 필터를 제안한다.

또한, 본 발명은 가공 공차 발생 시에도 용이하게 커플링량을 조절하여 생산성을 높일 수 있는 다중 모드 필터를 제안한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 다수의 캐비티; 다수의 캐비티 중 연속하는 제1 캐비티 및 제2 캐비티 사이의 벽부에 형성되는 윈도우; 상기 윈도우를 관통하여 설치되며 금속 재질로 이루어지고 제1 커플링부가 상기 제1 캐비티에 수용된 제1 공진기 위에 위치하며 제2 커플링부가 상기제2 캐비티에 수용된 제2 공진기 위에 위치하는 커플링 플레이트; 커버를 통해 상기 제1 캐비티 내부로 삽입되며 상기 커플링 플레이트의 제1 커플링부 위에 위치하고 삽입 깊이가 조절되는 제1 조절 볼트; 및 상기 커버를 통해 상기 제2 캐비티 내부로 삽입되며 상기 커플링 플레이트의 제2 커플링부 위에 위치하고 삽입 깊이가 조절되는 제2 조절 볼트를 포함하는 다중 모드 필터가 제공된다.

상기 커플링 플레이트는 상기 커버를 관통하여 삽입되며 플라스틱 재질로 이루어지는 결합 볼트에 결합되어 고정된다.

상기 윈도우는 'T'자 형상인 것이 바람직하다.

상기 제1 조절 볼트 및 제2 조절 볼트의 외주면에는 나사산이 형성되어 있으며 회전에 의해 삽입 깊이가 조절된다.

상기 커플링 플레이트는 상기 제1 커플링부 및 상기 제2 커플링부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 캐비티; 제2 캐비티; 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티에 설치되는 커플링 플레이트; 상기 제1 캐비티에 수용되는 제1 공진기; 상기 제2 캐비티에 수용되는 제2 공진기; 커버를 관통하여 상기 제1 캐비티에 삽입되며 삽입 깊이가 조절 가능한 제1 조절 볼트; 및 상기 커버를 관통하여 상기 제2 캐비티에 삽입되며 삽입 깊이가 조절 가능한 제2 조절 볼트를 포함하되, 상기 커플링 플레이트는 상기 제1 공진기 위에 소정 거리 이격되어 구비되는 제1 커플링부 및 상기 제2 공진기 위에 소정 거리 이격되어 구비되는 제2 커플링부를 포함하는 다중 모드 필터가 제공된다.

본 발명에 의하면, 전계 커플링 방식을 통해 대역폭 조절이 가능하면서 광대역 특성을 확보할 수 있으며, 가공 공차 발생 시에도 용이하게 커플링량을 조절할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 단면도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 투시 사시도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 사시도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 평면도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 플레이트의 구조를 도시한 도면.
도 6은 두 개의 캐비티(200, 202) 사이에 형성되는 벽부를 식별할 수 있도록 도시된 투시 사시도.
도 7은 벽부에 형성된 윈도우의 정면도를 도시한 도면.
도 8은 조절 볼트의 삽입 깊이가 변화되는 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 단면도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 투시 사시도를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 사시도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터의 평면도를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4에는 설명의 편의를 위해 두 개의 캐비티를 가지는 다중 모드 필터가 도시되어 있으나, 본 발명의 구조가 더 많은 캐비티를 가지는 다중 모드 필터에 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 필터는 캐비티(200, 202), 공진기(210, 212), 커버(220), 입력 커넥터(222), 출력 커넥터(224), 제1 조절 볼트(230), 제2 조절 볼트(232), 결합 볼트(234), 스트립 플레이트(240), 커플링 윈도우(250), 하우징(260), 제1 섭동 볼트(280) 및 제2 섭동 볼트(282)를 포함할 수 있다.

도 2의 투시 사시도는 본 발명의 구조를 용이하게 파악할 수 있도록 하우징(260) 및 커버(220)가 제외된 상태의 투시 사시도이며, 도 3의 단면도는 필터의 센터 라인에서의 단면도여서 단면도에 제1 섭동 볼트(280) 및 제2 섭동 볼트(282)는 도시되어 있지 않다.

캐비티(200, 202)는 주파수 공진을 위해 캐비티 필터에 형성되는 공간이며 도 1 내지 도 4에는 원통 형상을 가지는 캐비티가 도시되어 있으나 캐비티의 형상은 예를 들어 직육면체 형태와 같이 다르게 설정될 수 있다.

각각의 캐비티(200, 202)에는 공진기(210, 212)가 수용된다. 공진기(210, 212)는 다중 모드 필터에서 각 모드에서의 신호의 공진을 위해 구비되는 구성요소로서 공진기(210, 212)의 크기 및 형태는 공진 주파수에 의해 결정된다.

도 1 내지 도 4와 같이 원통형 공진기가 사용되는 구조에서 제1 캐비티(200) 및 제1 공진기(210)에는 제1 모드와 이에 직교하는 제2 모드가 발생하며, 제2 캐비티(202) 및 제2 공진기(212)에는 제3 모드와 이에 직교하는 제4 모드가 발생한다.

도시된 각 모드의 화살표 방향은 각 모드에 의해 발생하는 전계의 방향을 의미한다.

제1 캐비티(200) 및 제1 공진기(210)에서 발생하는 제2 모드는 제2 캐비티(202) 및 제2 공진기(212)의 제3 모드에 대응되며, 제1 캐비티(200) 및 제1 공진기(210)의 제1 모드는 제2 캐비티(202) 및 제2 공진기(212)의 제4 모드에 대응된다.

이중 모드 필터가 각 모드에서 서로 다른 공진 주파수로 공진하려면 모드간 커플링을 발생시켜야 한다. 즉, 제1 모드 및 제2 모드간 커플링을 발생시켜야 하고 제3 모드 및 제4 모드간 커플링을 발생시켜야 하는 것이다.

서로 직교하는 두 개의 모드는 서로간의 상관 관계가 없어 독립적이며 두 개의 모드간 커플링 값은 0이다. 모드간 커플링을 발생시키기 위해서는 필터 내에 섭동 구조가 형성되어야 한다.

본 발명에서는 섭동 볼트(280, 282)를 통해 섭동 구조를 형성한다. 제1 섭동 볼트(280) 및 제2 섭동 볼트(282)는 제1 모드 및 제2 모드 방향과 대각선 방향을 가지는 라인상에 커버(220)를 관통하여 삽입된다.

각각의 캐비티(200, 202)에 섭동 볼트(280, 282)를 삽입함으로써 모드간 독립성은 깨지고 이를 통해 모드간 커플링이 이루어짐으로써 각각 다른 모드에서 공진하는 이중 모드 공진이 가능하게 되는 것이다.

삽입 볼트(280, 282)를 이용한 섭동 구조는 일 실시예에 불과하며 다른 알려진 섭동 구조가 적용되어 모드간 커플링을 발생시킬 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

통신 기술의 발전에 따라 점차 광대역 특성을 가지는 필터가 요구되고 있으며, 제품 가공 공차 등으로 인해 필요에 따라 대역폭을 튜닝할 수 있는 필터가 요구되고 있다.

필터의 통과 대역은 캐비티간의 커플링량을 조절함으로써 이루어질 수 있으나, 윈도우를 통한 커플링인 자계 커플링에 의존하는 종래의 이중 모드 필터로는 캐비티간 커플링량을 조절하기 어려운 문제점이 있었으며 광대역 특성을 확보하기도 어려운 문제점이 있었다.

본 발명에서는 스트립 플레이트(240) 및 두 개의 조절 볼트(230, 232를 통해 캐비티간 커플링량을 조절하여 필터의 대역폭을 튜닝하고 전계 커플링에 의해 광대역 확보가 가능하도록 한 필터가 제공된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 플레이트의 구조를 도시한 도면으로서, 스트립 플레이트(240)는 제1 공진기(210)의 위에 소정 거리 이격되어 놓여지는 제1 커플링부(240a), 제2 공진기(212) 위에 소정 거리 이격되어 놓여지는 제2 커플링부(240b) 및 제1 커플링부(240a) 및 제2 커플링부(240b)를 연결하는 연결부(240c)를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 5에서 연결부(240c)가 절곡 구조로 도시되어 있으나 연결부(230c)의 구조가 이에 한정될 필요는 없으며 선형 구조여도 무방하다.

스트립 플레이트(240)는 커버를 관통하여 필터 내부로 삽입되는 결합 볼트(234)에 의해 고정된다. 결합 볼트(234)는 비전도성 재질로 이루어지며 스트립 플레이트(240)는 접지 또는 공진기와 전기적으로 이격된 상태로서 전기적으로 플로팅 상태이다.

도 6은 두 개의 캐비티(200, 202) 사이에 형성되는 벽부를 식별할 수 있도록 도시된 투시 사시도이며, 도 7은 벽부에 형성된 윈도우의 정면도를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 캐비티(200) 및 제2 캐비티(202) 사이에는 벽부(270)가 형성되며, 벽부(270)에는 윈도우(250)가 형성된다. 스트립 플레이트(240)는 벽부(270)에 형성된 윈도우(250)를 관통하여 위치한다.

스트립 플레이트(240)는 캐비티간 전계 커플링을 가능하게 하여 광대역 특성을 확보할 수 있도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 윈도우(250)는 'T'자 형태인 것이 바람직하다. 'T' 자형 윈도우(250)를 통해 제1 모드 및 제4 모드간 자계 커플링이 이루어질 수 있으며, T형 윈도우에서 세로 파트에 의해 주요하게 자계 커플링이 이루어진다. 또한, T형 윈도우에서 가로 파트는 스트립 플레이트가 관통하기 위한 홀로 동작한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 필터에서 스트립 플레이트(240)는 스트립 플레이트의 길이 방향과 동일한 전계 방향을 가지는 제2 모드 및 제3 모드의 커플링을 조절하기 위한 구성 요소이다.

스트립 플레이트(240)의 제1 커플링부(240a)와 제2 커플링부(240b)는 공진기와 전자기적 커플링이 가능한 거리로 이격되며 제1 커플링부(240a)와 제1 공진기(210)의 이격거리와 제2 커플링부(240b)와 제2 공진기(212)의 이격 거리는 동일한 것이 바람직하다.

각각의 캐비티(200, 202)에는 조절 볼트(230, 232)가 커버(220)를 관통하여 삽입된다. 조절 볼트(230, 232)의 위치는 스트립 플레이트(240)의 커플링부(240a, 240b)의 위치에 상응한다. 조절 볼트는 금속 재질로 이루어진다.

조절 볼트(230, 232)는 커플링부(240a, 240b)의 위에 위치하도록 삽입된다. 즉, 제1 조절 볼트(230)는 종단이 스트립 플레이트(240)의 제1 커플링부(240a) 위에 위치하며, 제2 조절 볼트(232)는 종단이 스트립 플레이트(240)의 제2 커플링부(240b) 위에 위치한다.

조절 볼트(230, 232)의 외주면에는 나사산이 형성되고, 조절 볼트가 삽입되기 위한 커버(220)의 홀의 내주면에도 나사산이 형성되어 조절 볼트(230, 232)는 회전에 의해 삽입 깊이가 조절될 수 있는 구조를 가진다.

제1 조절 볼트(230)의 회전에 의해 제1 조절 볼트(230)와 제1 커플링부(240a) 사이의 거리가 조절되고 제2 조절 볼트(232)의 회전에 의해 제2 조절 볼트(232)와 제2 커플링부(240b) 사이의 거리가 조절된다. 이와 같은 거리 조절에 의해 캐비티간 커플링량이 조절될 수 있으며 이를 통해 필터가 처리 가능한 대역폭이 변경될 수 있다.

조절 볼트들(230, 232)과 스트립 플레이트(240)의 커플링부(240a, 240b)의 거리가 가까워질수록 이격된 갭 사이의 전계는 더욱 집중하게 되며 이로 인해 커플링 값은 증가하게 된다. 반대로 조절 볼트들(230,232)과 스트립 플레이트(240)의 커플링부(240a, 240b)의 거리가 멀어질수록 커플링 값은 감소하게 된다.

도 8은 조절 볼트의 삽입 깊이가 변화되는 일례를 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 회전을 통해 조절 볼트의 삽입 깊이가 조절되면서 스트립 플레이트와의 간격이 조절되는 것을 확인할 수 있다.

본 실시예에서는 나사산 구조를 이용하여 회전에 의해 삽입 깊이가 조절되는 경우에 대해 설명하였으나 삽입 깊이의 조절이 가능한 다른 구조를 사용할 수도 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

또한, 본 실시에에서는 두 개의 캐비티를 가진 다중 모드 필터를 예로 하여 설명하였으나 보다 많은 캐비티를 가지는 필터에 적용될 수도 있으며, 본 발명의 커플링 조절 구조가 다수의 캐비티 중 일부의 캐비티에만 적용될 수 있다는 점 역시 당업자에게 있어 자명할 것이다.

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 (10)

1. 다수의 캐비티;
   다수의 캐비티 중 연속하는 제1 캐비티 및 제2 캐비티 사이의 벽부에 형성되는 윈도우;
   상기 윈도우를 관통하여 설치되며 금속 재질로 이루어지고 제1 커플링부가 상기 제1 캐비티에 수용된 제1 공진기 위에 위치하며 제2 커플링부가 상기제2 캐비티에 수용된 제2 공진기 위에 위치하는 커플링 플레이트;
   커버를 통해 상기 제1 캐비티 내부로 삽입되며 상기 커플링 플레이트의 제1 커플링부 위에 위치하고 삽입 깊이가 조절되는 제1 조절 볼트; 및
   상기 커버를 통해 상기 제2 캐비티 내부로 삽입되며 상기 커플링 플레이트의 제2 커플링부 위에 위치하고 삽입 깊이가 조절되는 제2 조절 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 커플링 플레이트는 상기 커버를 관통하여 삽입되며 플라스틱 재질로 이루어지는 결합 볼트에 결합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 윈도우는 'T'자 형상인 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 조절 볼트 및 제2 조절 볼트의 외주면에는 나사산이 형성되어 있으며 회전에 의해 삽입 깊이가 조절되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 커플링 플레이트는 상기 제1 커플링부 및 상기 제2 커플링부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
6. 제1 캐비티;
   제2 캐비티;
   상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티에 설치되는 커플링 플레이트;
   상기 제1 캐비티에 수용되는 제1 공진기;
   상기 제2 캐비티에 수용되는 제2 공진기;
   커버를 관통하여 상기 제1 캐비티에 삽입되며 삽입 깊이가 조절 가능한 제1 조절 볼트; 및
   상기 커버를 관통하여 상기 제2 캐비티에 삽입되며 삽입 깊이가 조절 가능한 제2 조절 볼트를 포함하되,
   상기 커플링 플레이트는 상기 제1 공진기 위에 소정 거리 이격되어 구비되는 제1 커플링부 및 상기 제2 공진기 위에 소정 거리 이격되어 구비되는 제2 커플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 사이에 구비되는 벽부에는 윈도우가 형성되며, 상기 커플링 플레이트는 상기 윈도우를 관통하여 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티에 설치되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 윈도우는 'T' 자 형상인 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
9. 제6항에 있어서,
   상기 제1 조절 볼트 및 제2 조절 볼트의 외주면에는 나사산이 형성되어 있으며 회전에 의해 삽입 깊이가 조절되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.
10. 제6항에 있어서,
    상기 커플링 플레이트는 상기 제1 커플링부 및 상기 제2 커플링부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 필터.

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