KR101257599B1 - 윈도우 구조를 가지는 알에프 신호 멀티플렉싱 장치 - Google Patents

윈도우 구조를 가지는 알에프 신호 멀티플렉싱 장치 Download PDF

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Abstract

하나의 외부 커플링(루프)을 사용하여 입력된 RF 신호를 다수의 필터들로 커플링시키는 RF 신호 멀티플렉싱 장치가 개시된다. 상기 멀티플렉싱 장치는 커넥터, 복수의 제 1 공진기들을 가지는 제 1 필터, 복수의 제 2 공진기들을 가지는 제 2 필터 및 상기 제 1 공진기들 중 하나로부터 길이 연장된 연장부를 포함한다. 여기서, 상기 커넥터를 통하여 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기로 입력된 RF 신호는 상기 연장부를 통하여 상기 2 공진기들 중 상기 제 1 공진기에 해당하는 제 2 공진기로 커플링되며, 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 윈도우가 형성된다.

Description

윈도우 구조를 가지는 알에프 신호 멀티플렉싱 장치{RF SIGNAL MULTIPLEXING DEVICE HAVING WINDOW STRUCTURE}
본 발명은 하나의 외부 커플링(루프)을 사용하여 입력된 RF 신호를 다수의 필터들로 커플링시키는 RF 신호 멀티플렉싱 장치에 관한 것이다.
RF 신호 멀티플렉싱 장치는 복수의 필터들을 포함하여 입력된 RF 신호를 필터링하는 장치를 의미하여, 일반적으로 아래의 도 1에 도시된 구조를 가진다.
도 1은 일반적인 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 멀티플렉싱 장치의 등가 회로 및 S 파라미터 특성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, RF 신호 멀티플렉싱 장치는 하우징(100), 공통 커넥터(102), 출력 커넥터들(104 및 106), 제 1 공진기들(112a 내지 112n)로 이루어진 제 1 필터, 제 2 공진기들(114a 내지 114n)으로 이루어진 제 2 필터, 격벽들(116 및 118)에 의해 정의된 캐비티들(108 및 110) 및 전달부(120)를 포함한다.
공통 커넥터(102)를 통하여 입력된 RF 신호는 전달부(120)를 통하여 제 1 공진기(112a) 및 제 2 공진기(114a)로 전달된다. 여기서, 전달부(120)는 제 1 공진기(112a) 및 제 2 공진기(114a) 모두에 전기적으로 연결되며, 즉, 상기 멀티플렉싱 장치는 2개의 외부 커플링(루프)을 사용한다. 결과적으로, 루프 정션(Loop Junction)이 많아서 상호 변조 왜곡(PIMD)이 증가할 수 있다.
또한, 상기 제 1 필터의 제 1 공진기들(112a 내지 112n)과 상기 제 2 필터의 제 2 공진기들(114a 내지 114n) 사이에 모두 격벽(116)이 존재하여 캐비티(108 및 110)을 배치하는 데 제약이 많았다.
본 발명은 PIMD를 감소시키면서 캐비티의 배치에 제약이 적은 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉싱 장치는 커넥터; 복수의 제 1 공진기들을 가지는 제 1 필터; 복수의 제 2 공진기들을 가지는 제 2 필터; 및 상기 제 1 공진기들 중 하나로부터 길이 연장된 연장부를 포함한다. 여기서, 상기 커넥터를 통하여 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기로 입력된 RF 신호는 상기 연장부를 통하여 상기 2 공진기들 중 상기 제 1 공진기에 해당하는 제 2 공진기로 커플링되며, 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 윈도우가 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플렉싱 장치는 커넥터; 복수의 제 1 공진기들을 가지는 제 1 필터; 및 복수의 제 2 공진기들을 가지는 제 2 필터를 포함한다. 여기서,상기 커넥터를 통하여 상기 제 1 공진기들 중 하나로 입력된 RF 신호가 커플링을 통하여 해당 제 2 공진기로 전송되며, 상기 RF 신호가 입력되는 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 윈도우가 형성된다.
본 발명에 따른 본 발명의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 공통 커넥터에 근접한 제 1 공진기를 이용하여 RF 신호를 해당 제 2 공진기로 커플링시키며, 즉 1개의 외부 커플링을 사용한다. 또한, 제 1 공진기와 제 2 공진기 사이에 격벽이 존재하지 않고 윈도우가 형성된다. 따라서, 캐비티를 배치하는 데 제약이 적고 상호 변조 왜곡이 감소할 수 있다.
도 1은 일반적인 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 멀티플렉싱 장치의 등가 회로 및 S 파라미터 특성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 RF 신호 멀티플렉싱 장치의 등가 회로 및 S 파라미터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 예를 들어 안테나를 통하여 입력된 RF 신호를 필터링(Filtering)하는 복수의 필터들을 포함하며, 필터링된 RF 신호를 출력 포트들을 통하여 다른 소자들로 전송한다. 여기서, 상기 필터들은 독립적으로 동작하나, 공통 커넥터를 통하여 RF 신호를 입력받는다. 예를 들어, 제 1 필터는 상기 입력된 RF 신호를 필터링하여 제 1 주파수 대역의 신호만을 통과시킬 수 있고, 제 2 필터는 상기 입력된 RF 신호를 필터링하여 제 2 주파수 대역의 신호만을 통과시킬 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 본 발명의 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 2개의 필터들을 포함하는 듀플렉서(Duplexer)로 가정하고 상기 멀티플렉싱 장치의 구조 및 동작을 살펴보겠다. 또한, 상기 필터들은 특별한 구조로 제한되지는 않으며, 버터워스(Butterworth) 필터 설계 방법, 체비쉐프(Chebyshev) 필터 설계 방법, 베셀(Vessel) 필터 설계 방법 등과 같은 다양한 필터 설계 방법을 통하여 개별적으로 설계될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 RF 신호 멀티플렉싱 장치의 등가 회로 및 S 파라미터를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 하우징(300), 공통 커넥터(302), 출력 커넥터들(304 및 306), 제 1 필터 및 제 2 필터를 포함한다.
하우징(300)은 금속으로 이루어져 도전성을 가질 수 있으며, 하우징(300)의 일측면에는 공통 커넥터(302)가 연결되고, 반대 측면에는 출력 커넥터들(304 및 306)이 장착된다.
또한, 하우징(300)의 내부에는 격벽들(318 및 320)에 의해 캐비티들(Cavities, 308 및 310)이 정의된다.
공통 커넥터(302)는 예를 들어 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 상기 제 1 필터 및 상기 제 2 필터로 전달하는 역할을 수행하며, 상기 제 1 필터 및 상기 제 2 필터를 위해 공통으로 사용된다.
상기 제 1 필터는 순차적으로 배열된 제 1 공진기들(312a 내지 312n)을 포함하며, 제 1 공진기들(312a 내지 312n)은 각기 유전체 공진기일 수 있다. 이러한 제 1 필터는 도 4(A)에 도시된 바와 같이 RLC 회로(404)로 표현될 수 있다.
상기 제 2 필터는 상기 제 1 필터와 독립적으로 배열되고 동작하고, 순차적으로 배열된 제 2 공진기들(314a 내지 314n)을 포함하며, 제 2 공진기들(314a 내지 314n)은 각기 유전체 공진기일 수 있다. 이러한 제 2 필터는 도 4(A)에 도시된 바와 같이 RLC 회로(408)로 표현될 수 있다. 또한, 도 3에서는 제 2 공진기들(314a 내지 314n)의 수가 제 1 공진기들(312a 내지 312n)의 수와 동일한 것으로 도시하였으나, 다르게 설계될 수도 있다.
연장부(316)는 제 1 공진기들(312a 내지 312n) 중 공통 커넥터(302)와 가장 근접한 위치에 존재하는 제 1 공진기(312a)로부터 길이 연장되어 제 1 공진기(312a)로부터 제 2 공진기(314a)로의 RF 신호 커플링이 원활하게 이루어지도록 한다. 도 4(A)에 도시된 바와 같이 상기 제 1 필터의 인덕터(402)의 인덕턴스는 연장부(316)가 없는 제 1 필터에 비하여 a만큼 감소시킬 수 있으며, 즉 (L2-a)의 인덕터를 가지며, 상기 제 2 필터의 인덕터(406)의 인덕턴스는 연장부(316)가 없는 제 2 필터에 비하여 a만큼 증가할 수 있으며, 즉 (L1+a)를 가진다. 즉, L2값에서 a만큼 L1에 분산된다. 여기서, a는 상기 RF 신호 멀티플렉싱 장치의 사용 주파수 및 대역폭에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공통 커넥터(302)와 연결된 또는 공통 커넥터(302)로부터 연장된 전달부(324)가 연장부(316)와 전기적으로 연결된다. 결과적으로, 공통 커넥터(302) 및 전달부(324)를 통하여 입력된 RF 신호가 연장부(316)를 통하여 제 1 공진기(312a)로 전달된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 공진기(312a)가 연장부(316)를 포함한 일체형 구조를 가질 수 있으며, 그 결과 다른 제 1 공진기들(312)과 다른 형상을 가지게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전달부(324)는 연장부(316)가 아닌 제 1 공진기(312a)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 제 1 필터와 상기 제 2 필터의 배열 관계를 살펴보면, 제 1 공진기들(312a 내지 312n) 중 제 1 공진기(312a)를 제외한 나머지 제 1 공진기들과 제 2 공진기들(314a 내지 314n) 중 제 2 공진기(314a)를 제외한 나머지 제 2 공진기들 사이에는 격벽(318)이 존재한다. 물론, 제 1 공진기들(312a 내지 312n) 사이에 격벽이 존재할 수 있고, 제 2 공진기들(314a 내지 314n) 사이에 격벽(320)이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공진기(312a)와 해당 제 2 공진기(314a) 사이에는 어떠한 격벽도 존재하지 않으며, 즉 도 3에 도시된 바와 같이 윈도우가 형성된다. 따라서, 캐비티(310)를 배치하거나 제 2 공진기(314a)를 배치하는 데 제약이 적어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공진기(312a)는 공통 커넥터(302)로부터 입력된 RF 신호를 제 2 공진기(314a)로 전달하기는 하나 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제 2 필터의 극(Pole)으로는 동작하지 않는다.
이하, RF 신호의 전달 과정을 살펴보겠다.
공통 커넥터(302)에 해당하는 회로(400)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 인덕터(402)에 전류가 흘러 루프를 이루면서 자계를 형성하게 되고, 이 자계의 유도성 결합에 의해 전자계(RF 신호)가 제 1 공진기(312a)에 해당하는 RLC 회로(404a)로 전달되어 공진이 발생하고 에너지가 축적된다.
이어서, RF 신호는 제 1 공진기(312a)로부터 제 2 공진기(314a)로 커플링되며, 그 결과 제 2 공진기(314a)에 해당하는 RLC 회로(408a)에 공진이 발생한다.
계속하여, RF 신호는 제 1 공진기(312a) 후단의 제 1 공진기들을 통과하며, 그 결과 출력 커넥터(304)에 해당하는 회로(410)를 통하여 필터링된 RF 신호가 출력된다. 또한, RF 신호는 제 2 공진기(314a) 후단의 제 2 공진기들을 통과하며, 그 결과 출력 커넥터(306)에 해당하는 회로(412)를 통하여 필터링된 RF 신호가 출력된다.
이러한 동작을 수행하는 제 1 필터와 제 2 필터의 S 파라미터 특성을 도 4(B)를 참조하여 살펴보면, 공진기들(312 및 314)에 해당하는 극들이 발생됨을 확인할 수 있고, 상기 제 2 필터의 S 파라미터에서 제 1 공진기(312a)에 해당하는 극이 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 제 1 공진기(312a)는 공통 커넥터(302)를 통하여 입력된 RF 신호를 제 2 공진기(314a)로 전달시키나 극으로는 기능하지 않는다.
정리하면, 본 실시예의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 제 1 필터의 공진기들(312a 내지 312n) 중 첫번째 단에 위치하는 제 1 공진기(312a)를 RF 신호를 제 2 공진기(314a)로 전달시키는 공진기로 활용한다. 즉, 상기 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 (L2-a)의 하나의 외부 커플링(루프)을 사용한다.
종래의 RF 신호 멀티플렉싱 장치와 본 발명의 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 비교하겠다.
종래의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 2개의 외부 커플링(루프)을 사용하였고, 첫번째 단에 위치하는 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에 격벽이 존재하여 해당 캐비티를 배치하는 데 제약이 있었다. 또한, 공통 커넥터가 상기 제 1 공진기 및 상기 제 2 공진기에 모두 전기적으로 연결되어 RF 신호를 각기 전달하므로, 상상호 변조 왜곡(PIMD)이 증가할 수 있었다.
반면에, 본 발명의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 제 1 공진기(312a)를 이용하여 RF 신호를 제 2 공진기(314a)로 커플링시키며, 즉 1개의 외부 커플링을 사용한다. 또한, 제 1 공진기(312a)와 제 2 공진기(314a) 사이에 격벽이 존재하지 않고 윈도우가 형성된다. 따라서, 캐비티를 배치하는 데 제약이 적고 상호 변조 왜곡이 감소할 수 있다. 특히, 본 발명의 멀티플렉싱 장치는 RF 신호 커플링을 위한 별도의 공진기를 사용하지 않고 상기 제 1 필터의 제 1 공진기(312a)를 사용하므로, 캐비티 배치의 제약을 감소시키고 상호 변조 왜곡을 감소시키면서도 그의 사이즈를 증가시키지 않을 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 신호 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이다.
도 5(A)를 참조하면, 본 실시예의 RF 신호 멀티 플렉싱 장치는 트리플렉서(Triplexer)이며, 공통 커넥터에 해당하는 회로(500)를 통하여 입력된 RF 신호를 제 1 공진기(502)를 통하여 제 2 공진기 및 제 3 공진기로 커플링시킨다. 이러한 RF 신호 멀티플렉싱 장치의 S 파라미터 특성은 도 5(B)에 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공진기(502)와 해당 제 2 공진기 및 제 3 공진기 사이에는 격벽이 존재하지 않고 윈도우들이 형성될 수 있다. 즉, 제 1 공진기(502)와 해당 제 2 공진기 사이에 윈도우가 형성되고, 상기 제 2 공진기와 해당 제 3 공진기 사이에 윈도우가 형성된다.
정리하면, 본 발명의 RF 신호 멀티플렉싱 장치는 적어도 2개의 필터들을 포함하며, 도 4(B) 및 도 5(B)에 도시된 바와 같이 원하는 극들을 실현할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
300 : 하우징 302 : 공통 커넥터
304, 306 : 출력 커넥터 308, 310 : 캐비티
312 : 제 1 공진기 314 : 제2 공진기
316 : 연장부 318, 320 : 격벽
322 : 윈도우 324 : 전달부

Claims (7)

  1. 커넥터;
    복수의 제 1 공진기들을 가지는 제 1 필터;
    복수의 제 2 공진기들을 가지는 제 2 필터; 및
    상기 제 1 공진기들 중 하나로부터 길이 연장된 연장부를 포함하되,
    상기 커넥터를 통하여 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기로 입력된 RF 신호는 상기 연장부를 통하여 상기 2 공진기들 중 상기 제 1 공진기에 해당하는 제 2 공진기로 커플링되며, 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 윈도우가 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기는 상기 제 1 공진기들 중 상기 커넥터와 제일 가까이 위치한 공진기이고, 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 격벽이 존재하지 않으며, 다른 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 격벽이 존재하는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 RF 신호를 전달하는 전달부가 상기 커넥터로부터 상기 연장부로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연장부와 연결된 제 1 공진기는 상기 제 2 필터의 극(Pole)으로 기능하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.
  5. 커넥터;
    복수의 제 1 공진기들을 가지는 제 1 필터; 및
    복수의 제 2 공진기들을 가지는 제 2 필터를 포함하되,
    상기 커넥터를 통하여 상기 제 1 공진기들 중 하나로 입력된 RF 신호가 커플링을 통하여 해당 제 2 공진기로 전송되며, 상기 RF 신호가 입력되는 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 윈도우가 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 RF 신호가 입력되는 제 1 공진기는 상기 제 1 공진기들 중 상기 커넥터와 제일 가까운 위치에 존재하는 공진기이고, 상기 제일 가까운 위치에 존재하는 제 1 공진기와 해당 제 2 공진기 사이에는 격벽이 존재하지 않으며, 다른 제 1 공진기들과 해당 제 2 공진기들 사이에는 각기 격벽이 존재하고, 상기 제일 가까운 위치에 존재하는 제 1 공진기는 상기 제 2 필터의 극으로 기능하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 멀티플렉싱 장치는,
    복수의 제 3 공진기들을 가지는 제 3 필터를 더 포함하되,
    상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터 및 상기 제 3 필터는 순차적으로 배열되고, 상기 RF 신호가 입력되는 제 1 공진기에 해당하는 제 2 공진기와 해당 제 3 공진기 사이에는 격벽이 존재하지 않고 윈도우가 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 장치.


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