KR101320896B1 - The Ceramic Panel Dual mode Resonators using Quasi TM110 mode and RF Dual mode Filter by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현재 상용되는 육면체 모양의 벽돌과 같은 체적이 큰 RF(Radio frequency) 전력용 필터를 판넬(Panel)형으로 소형화하는 구조를 개발하여, 성능은 같거나 좋으며, 그 크기를 대폭 줄이는 데 목적이 있다.
현재 사용되는 듀얼모드 필터(Dual mode filter), 메탈 캐비티나 세라믹 DR(dielectric resonator) 필터 등은 모두 크기가 큰 입체 구조를 가지고 있으므로, 멀티모드 공진기를 이용하더라도 체적 및 크기가 여전히 큰 육면체 또는 원주나 구(Sphere)의 형태를 갖고 있다.
본 발명에서는 Q값이 다소 떨어지더라도 판넬형 DR을 이용하여 높이를 대폭 줄여서 평판에 가까운 2차원적 필터를 만들면, 유사 TM110-mode, 혹은 Hybrid mode로서 듀얼모드로 공진하므로, 공진기 수를 반으로 줄이면서도 방열 효과를 극대화할 수 있는 구조를 개발하였다.
따라서 필터의 공진기와 공진포켓의 구조가 판넬 형태로 소형화되므로 통신 시스템의 다른 디바이스(device)들과 그 크기가 잘 어울리게 되고, 또한 기능면에서도 스펙(Specification)이 잘 맞게 함으로서 다양한 시스템에 적용이 용이하게 되도록 만들었다.The present invention has been developed to reduce the size of a commercially available hexahedron-shaped brick, such as a large-volume RF (Radio frequency) power filter to a panel type, the performance is the same or good, and aims to significantly reduce its size. There is this.
Currently, dual mode filters, metal cavities, ceramic ceramic resonator (DR) filters, etc. all have a large three-dimensional structure, so even if a multi-mode resonator is used, the cube or column is still large in volume and size. It has the shape of a sphere.
In the present invention, even if the Q value is slightly reduced, if the panel-type DR is used to significantly reduce the height to make a two-dimensional filter close to the plate, it resonates in dual mode as a similar TM110-mode or hybrid mode, reducing the number of resonators in half. A structure that maximizes the heat dissipation effect was developed.
Therefore, since the structure of the filter resonator and the resonant pocket are miniaturized in a panel form, they are well matched with other devices in the communication system, and also, in terms of function, the specifications are well suited for easy application to various systems. I made it.
Description
본 발명은 무선통신용 필터(Filter)에 관한 것으로서, 특히 현재 사용되는 메탈캐비티(Metal Cavity) 구조의 공진포켓(Resonance pocket)으로 이루어진 콤필터(Comb filter) 및 싱글(Single) 혹은 멀티모드(Multi-mode) 세라믹(Ceramic) 공진기(Resonator)를 이용한 필터를 소형화시키면서, 현재 널리 사용되는 소형 세라믹모노블럭필터(Ceramic Mono-block filter) 보다는 삽입손실(Insertion loss)을 월등히 개선한 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a filter for wireless communication, in particular, a comb filter consisting of a resonance pocket of a metal cavity structure currently used and a single filter or a single mode or multi-mode mode) A filter using a ceramic resonator, while miniaturizing the filter, is a filter that significantly improves insertion loss rather than a currently used small ceramic mono-block filter.
무선통신 시스템에서 RF필터는 필수적으로 사용되며, 현재 사용되는 필터는 그 용량이 수백 watts 정도로 대전력이고, 또한 삽입손실을 작게 하기 위하여 Q가 수천 (대략 3000이상)이 되는 공진기를 사용한다.In a wireless communication system, an RF filter is essentially used, and currently used filters use a resonator with a capacity of several hundred watts, a large power, and Q of thousands (about 3000 or more) to reduce insertion loss.
현재 널리 사용되는 대 전력 RF필터는 캐비티형 1/4파장의 전송선로 공진기를 이용한 필터 혹은 고유전율(High permittivity)을 가진 원주나 디스크(Disk)형태의 세라믹 DR(Dielectric Resonator)(610)을 이용한 필터가 대표적으로 사용된다.Currently, the widely used high power RF filter is a filter using a cavity type 1/4 wavelength transmission line resonator or a ceramic DR (Dielectric Resonator) 610 in the form of a column or disk having high permittivity. Filters are typically used.
통신 시스템의 급격한 발전에 힘입어 과거 통신장비에 비하여 통신용량이 점점 커지면서도 그 크기는 소형화를 요구하는 추세이다.Thanks to the rapid development of the communication system, the communication capacity is gradually increasing compared to the past communication equipment, but its size is in a trend to require miniaturization.
이러한 추세는 세라믹 DR필터에서도 한 개의 DR 공진기에서 2개(Dual mode), 3개(Triple mode), 4개(Quad mode)까지의 공진을 발생시켜 이용하는 멀티모드필터로 그 크기를 소형화하려는 방향으로 개발되고 있는 추세이다.This trend is a multi-mode filter that uses up to two (Dual mode), three (Triple mode), and four (Quad mode) resonances in one DR resonator even in a ceramic DR filter. It is a developing trend.
상기에서 언급한 일반적인 멀티모드필터의 DR공진기(610)는 육면체 혹은 원주나 구(球)의 도체로 된 공진포켓(640) 안에서 알루미나(Alumina)(620, 630)와 같은 다른 유전체(dielectric)를 상하에 지지하여 공진포켓의 중간에 고정 하여야 하는 문제로 인하여 그 부피 및 크기를 줄이는 데 한계가 있다.The
또한 싱글모드공진기 때와 비교하여 감당하여야 하는 RF 전력이 듀얼모드공진기에서는 2배, 트리플모드공진기에서는 3배 등으로 늘어나게 되고, 멀티모드에서는 공진기내에서 사용된 모드의 수 만큼 감당하여야 하는 전력이 늘어나게 되며, 발생하는 열도 같은 비율로 증가하기 때문에 방열이 잘 되는 구조와 그 크기를 소형화할 수 있는 구조가 매우 요구된다.
또, 현재 널리 사용되는 대전력 RF필터 즉, 캐비티형태의 도체 필터, 싱글 혹은 멀티모드 세라믹 필터는 그 부피가 큰 형태(Bulky)의 공진기(610) 및 공진포켓(640)이므로, 이러한 필터의 소형화가 요구된다.
듀얼모드 세라믹 필터에서 DR공진기를 둘러싸고 있는 공진포켓(001, 002)들 간에는 단일 공진모드만 결합이 이루어지도록 해야한다.
듀얼모드로 동작하는 한 개의 공진기에서 발생한 두 모드 사이의 모드 간 결합조정이 쉬우면서 결합량을 크게 할 수 있는 구조가 요구된다.
일반적인 세라믹을 이용한 DR공진기(610)는 공진포켓(640) 내에서 공중에 위치하기 때문에 이를 고정하기 위하여는 알루미나를 이용한 지지대(Support Bar)(620, 630)를 DR과 공진포켓의 윗면 또는 바닥면 사이에 삽입하여 고정시키고 있다(도6). 이때 DR에서 발생한 열이 지지대를 통하여 몸체(640)까지 전달하여야 하는데, 물리적인 불연속면과 구조(긴 전달 경로)에 의하여 방열구조가 좋지 않은 문제점이 야기된다.
다른 시스템 또는 부품(device)의 소형화에 따라 필터와 상호 결합시켜 사용이 용이하도록 필터도 그 크기 및 구조가 작아져야 한다.In addition, compared to the single mode resonator, the RF power to be handled is increased by 2 times in the dual mode resonator and 3 times in the triple mode resonator. Since the heat generated increases at the same rate, a structure that is well dissipated in heat and a structure capable of miniaturizing its size is very required.
In addition, the currently widely used high power RF filter, that is, the cavity type conductor filter, the single or multimode ceramic filter is bulky (Bulky)
In the dual mode ceramic filter, only the single resonance mode should be coupled between the resonant pockets (001, 002) surrounding the DR resonator.
There is a need for a structure capable of increasing the coupling amount while facilitating coordination between modes between two modes generated by one resonator operating in dual mode.
Since the
According to the miniaturization of other systems or devices, the size and structure of the filter should also be reduced to facilitate the use by being combined with the filter.
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본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 종래의 부피가 큰 RF필터를 소형의 판넬형으로 대치할 수 있는, 크기 및 구조가 작은 공진기 및 이것을 이용한 필터를 제공하는 것에 있다. An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a resonator having a small size and structure and a filter using the same, which can replace a conventional bulky RF filter in a small panel type. .
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본 발명은 상기의 문제점의 해결 방법을 고안하였으며, 해결과제 순서대로 서술하면 다음과 같다.
무선통신 시스템의 요구 스펙을 만족시키면서 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도2a, 도2b, 도2c, 도2d에 도시된 바와 같이 판넬형의 세라믹 공진기(210, 220, 230, 240)를 도체로 된 공진포켓(001, 002)의 바닥에 부착시켜서 듀얼모드로 공진시키는 형태를 개발하였다.
판넬형태이면서 필터의 삽입손실을 줄이기 위하여 전류가 흐르는 도체 면적을 증가시킨 형태의 공진기를 고안하였고, 도체판(300)은 도1a, 도2a, 도2b에서와 같이 세라믹 공진기 유전체(010)에 부착되며, 도체판의 모양은 세라믹 공진기의 유전체 형상에 따라 원형 도체판(300), 4각형 도체판(400), 8각형 도체판(800)과 같은 다양한 형상을 갖는다.
4개의 돌출부(302)를 갖는 원판(원형의 판넬)형(010) 혹은 4개의 돌출부(302)를 갖는 정사각형(또는 중심을 기준으로 대칭인 다각형)(020, 030)혹은 십자형 유전체판넬(040)을 정사각형 공진포켓(001) 혹은 원통형 공진포켓(002)의 바닥에 부착하였을 때, 그 공간에서 발생시킬 수 있는 공진모드는 TM110-mode와 비슷한 모양으로 공진하며, 이 모드를 유사 TM110-mode(Quasi TM110-mode)라 할 수 있다.
따라서 원통형 공진포켓의 경우 높이가 반경보다 훨씬 작게하여, 유사 TM110-mode를 만들면, 듀얼모드를 발생시킬 수 있고, 또한 전류가 흐르는 면적을 극대화시킬 수 있다.
이는 모노블럭 세라믹 필터에서 1/4파장 길이의 직경에 매우 작은 도체봉을 사용하기 때문에 그 봉에 전류가 모여서 흐르므로 전류가 느끼는 저항이 크고, 그라운드(Ground)와 접하는 부분에서는 아주 큰 전류가 흐르므로 1/4파장의 공진기 Q가 대단히 작지만(일반적으로 Q는 400∼800정도), 본 발명의 기술에서는 도체판(300, 400, 800) 표면을 통하여 흐르는 전류의 면적을 크게 할 수 있어, 전체 전류의 유효 저항이 매우 작기 때문에 Q가 증가(일반적으로 Q>3000)하여 필터의 삽입손실을 줄이는 데 효과적이다.
멀티모드공진기로 공진(Resonance)시키는 필터에서 판넬형의 유사 TM110-dual mode 공진기를 둘러싸고 있는 공진포켓(001, 002)들 간의 결합에서 단일 모드결합(Coupling)이 쉽게 이루어지지 않기 때문에 단일 모드결합을 위한 도체 돌출부(301) 혹은 유전체의 돌출부(302)를 이용하여 공진포켓들 간의 결합을 단일 모드결합이 이루어지도록 단순화시켰다.
결론적으로 일반적인 멀티모드필터에서 개선되어야 할 크기문제, 방열문제, Q를 증가시켜 삽입손실을 줄이는 문제와 공진포켓들 간의 단일모드결합 등의 어려운 문제들을 상기 서술과 같이 본 발명을 활용하여 해결하였다.
상기 기재에서 "Quasi TM110-mode"란, 단면이 원 혹은 정사각형인 높이가 낮은 마이크로웨이브 도체 공진포켓(001, 002) 안에 단일 유전체만 채워져 있을 때, 그 내부의 전·자장 중 전장은 Z축 방향(높이 방향)으로만 생기고(E(z축 방향)=EJ(kr)cosφ, J(kr)은 제1종 order 1의 Besssel 함수), 자장은 Z축 방향의 수직방향만 존재하는 모드가 TM110-mode이다. 본 발명에서는 고유전체와 공기층이 같이 존재하지만 전장은 Z축방향만 생긴다. 따라서 그 내부의 전장은 E=E0 F(kr)cosφ(F(kr)은 kr의 n차 급수로 된 함수) 형태로서 유사 TM110-mode로 동작하므로 본문에서 Quasi TM110-mode라 한다.
또, 듀얼 모드DR 공진기는 4개의 돌출부(302)를 갖는 평판 구조의 판넬형 공진기(210, 220, 230, 240, 430, 440, 450, 460)를 이용하므로, 이를 적용한 필터도 판넬 형태가 되어 부피 및 크기를 혁신적으로 작게 하였다.The present invention has devised a method for solving the above problems, and is described in the order of the solutions.
2A, 2B, 2C, and 2D, the panel type
In order to reduce the insertion loss of the filter in the form of a panel, a resonator of a type in which the current flowing through the conductor is increased has been devised, and the
A disk (circular panel)
Therefore, in the case of the cylindrical resonant pocket, the height is much smaller than the radius, so if a similar TM110-mode is created, a dual mode can be generated, and the area through which the current flows can be maximized.
This is because a monoblock ceramic filter uses a very small conductor rod with a diameter of 1/4 wavelength, so the current flows in the rod and the resistance felt by the current is large, and a very large current flows in the part that comes into contact with the ground. Therefore, although the quarter-wave resonator Q is very small (typically Q is about 400 to 800), in the technique of the present invention, the area of the current flowing through the surface of the
In the filter that resonates with a multi-mode resonator, single-mode coupling is not performed because coupling between the resonance pockets (001, 002) surrounding the panel-like similar TM110-dual mode resonator is not easily achieved. The coupling between the resonant pockets is simplified by using a
In conclusion, the size problem, heat dissipation problem, and the problem of reducing the insertion loss by increasing the Q and the difficult problems such as single mode coupling between resonant pockets are solved by using the present invention as described above.
"Quasi TM110-mode" in the above description, when only a single dielectric material is filled in a low-concentration microwave conductor resonant pocket (001, 002) having a circular or square cross-section, the electric field among the electric and magnetic fields therein is in the Z-axis direction. (Height direction) only (E(z-axis direction)=E J (kr)cosφ, J (kr) is the Besssel function of type 1 order 1), and the magnetic field has a mode in which only the vertical direction in the Z-axis direction exists TM110-mode. In the present invention, the high dielectric and the air layer are present together, but the electric field only occurs in the Z-axis direction. Therefore, the internal length is E=E 0 F (kr)cosφ ( F (kr) is a function of the nth series of kr) and operates in pseudo TM110-mode, so it is called Quasi TM110-mode in the text.
In addition, the dual mode DR resonator uses a panel-shaped panel resonator (210, 220, 230, 240, 430, 440, 450, 460) having four
원형(010), 4각형(020), 8각형(030), 십자형태(040)의 2차원적 유전체 공진기 판넬에 유전체의 4개의 돌출부(302)가 있는 DR과 이와 동일한 모양에 4개의 도체 돌출부(301)가 있는 형태의 도체판(300, 400, 800)을 결합한 공진기가 있는 듀얼모드 공진기에서는 돌출부(301, 302)에 의하여 공진기에서 발생하는 두 개의 모드가 완전히 분리되므로 공진포켓들 간에는 단일 모드만 결합이 되게 하였다.DR with four
듀얼모드로 동작하는 평판 구조의 DR공진기에서 x, y축 45도 선상의 대칭 형태의 4개의 원형 혹은 반원형의 형태로 작은 홀(Hole)(113)을 두어 이 홀에 도체봉(Metal Bar) 혹은 유전체봉(Dielectric Bar)(115)을 삽입하면 쉽게 공진기내에서 발생한 상호 독립적인 두 모드 사이의 모드결합이 이루어지도록 하였다.In the DR resonator of a flat plate structure operating in dual mode, a small hole (113) is placed in four circular or semi-circular shapes of 45 degrees along the x- and y-axis lines, and a conductor bar (Metal Bar) or When the
평판 구조의 DR공진기를 도체로 된 공진포켓(001, 002)의 바닥면에 직접 부착하여 방열 효과를 극대화하였다.The DR resonator of the flat plate structure was directly attached to the bottom surface of the resonant pockets (001, 002) made of a conductor to maximize the heat dissipation effect.
이러한 판넬구조의 필터는 그 크기가 작아 소형화된 다른 시스템 또는 부품과의 결합이 쉽게 되도록 구현되였다.This panel-structured filter is implemented to be easily combined with other miniaturized systems or components due to its small size.
본 발명은 종래의 부피가 큰 RF 필터를 소형 판넬형으로 대치할 수 있다.The present invention can replace the conventional bulky RF filter in a small panel type.
또한 그 판넬 필터에 사용되는 듀얼모드DR의 두께가 작은 평판 형태의 세라믹이기 때문에 대량 제작이 용이하며, 그로 인하여 생산성이 증대한다.In addition, since the dual-mode DR used in the panel filter is a flat-plate ceramic having a small thickness, mass production is easy, thereby increasing productivity.
그리고 평판이기 때문에 무선통신 시스템에서 다른 제품 및 부품(Amplifier 및 Digital circuit 등)과의 결합이 용이하다.And because of its reputation, it is easy to combine with other products and components (such as amplifiers and digital circuits) in wireless communication systems.
따라서 통신 시스템의 급격한 소형화 추세에 대한 파급 효과가 대단히 크다.Therefore, the ripple effect of the rapid miniaturization trend of the communication system is very great.
도1a은 마이크로스트립 선로형 공진기를 이용한 4-pole 필터 구조도면
도1b는 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형 공진기를 이용한 4-pole 필터 구조 도면
도2a는 마이크로스트립선로형 공진기 구조 도면
도2b는 스트립 선로형 공진기 구조 도면
도2c는 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형 공진기 구조 도면
도2d는 공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형 공진기구조 도면
도3는 유사 TM110 mode를 발생시키는 조건의 도체공진 포켓 도면
도4는 판넬형 세라믹 공진기의 다양한 구조 도면
도5a는 유사 TM110 mode 공진기 E, H field 분포 도면에 있어서 사각Pocket
도5b는 유사 TM110 mode 공진기 E, H field 분포 도면에 있어서 원형Pocket
(DR 윗면 금속판)
도5c는 유사 TM110 mode 공진기 E, H field 분포 도면에 있어서 사각Pocket
(DR 윗면 금속판)
도6는 현재 널리 사용되는 세라믹 공진기의 구조 도면
도7는 마이크로스트립선로형 공진기를 이용한 4-pole 듀얼모드 2개 Pocket 필터의 컴퓨터 시뮬레이션(Simulation) 결과 도면1A is a diagram of a 4-pole filter structure using a microstrip line type resonator.
Figure 1b is a 4-pole filter structure diagram using a microwave cavity type resonator with an air gap
Figure 2a is a structural diagram of a microstrip line type resonator
2B is a structural diagram of a strip line type resonator
Figure 2c is a structure diagram of a microwave cavity type resonator with an air gap
Figure 2d is a microwave cavity type resonator structure diagram without air gap
Figure 3 is a conductor resonance pocket diagram of conditions that generate a similar TM110 mode
4 is a view showing various structures of a panel type ceramic resonator.
Figure 5a is a rectangular pocket in the similar TM110 mode resonator E, H field distribution diagram
Fig. 5b is a circular pocket in a similar TM110 mode resonator E, H field distribution diagram.
(DR top metal plate)
Figure 5c is a rectangular pocket in the similar TM110 mode resonator E, H field distribution diagram
(DR top metal plate)
6 is a structural diagram of a ceramic resonator widely used at present.
7 is a computer simulation (Simulation) of the 4-pole dual-mode two Pocket filter using a microstrip line type resonator
본 발명의 핵심은 종래의 벽돌과 같은 육면체 형태의 큰 RF필터를 얇은 평판(Flat panel)형태로 구현한 소형화된 필터로 개략적인 형태는 도1a, 도1b와 같다.The core of the present invention is a miniaturized filter that implements a large RF filter in the form of a hexahedron, such as a conventional brick, in the form of a thin flat panel. The schematic form is shown in FIGS. 1A and 1B.
본 발명에 적용한 판넬 세라믹 듀얼모드 공진기를 가진 4-pole필터의 구조는 도체판(300)을 사용한 형태가 도1a이고, 도체판을 사용하지 않은 경우는 도1b 이다.The structure of the 4-pole filter having a panel ceramic dual mode resonator applied to the present invention is in the form of using the
본 발명을 구현하기 위한 대표적 필터의 구조는 도1a과 같으며, 그것의 컴퓨터 시뮬레이션 특성은 도7과 같다.The structure of a representative filter for implementing the present invention is shown in Fig. 1A, and its computer simulation characteristics are shown in Fig. 7.
판넬 구조의 필터가 되기 위하여 본 발명에서 적용되는 듀얼모드 공진기는 고유전율 세라믹 판넬로 구현하였으며, 그 구조는 다음과 같이 4가지 유형으로 구현 할 수 있다.The dual-mode resonator applied in the present invention was implemented as a high-permittivity ceramic panel to be a filter of a panel structure, and the structure can be implemented in four types as follows.
마이크로스트립선로형 판넬 세라믹 공진기Microstrip line type panel ceramic resonator
● (Microstrip line type Resonator. #1) ; 도2a● (Microstrip line type Resonator. #1); Figure 2a
스트립선로형 판넬 세라믹 공진기Strip line type panel ceramic resonator
● (Strip line type Resonator. #2) ; 도2b● (Strip line type Resonator. #2); Figure 2b
공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기Microwave cavity type panel ceramic resonator with air gap
● (Microwave cavity type Resonator with air gap.#3) ; 도2c● (Microwave cavity type Resonator with air gap.#3); Figure 2c
공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형 파넬 세라믹 공진기Microwave cavity type panel ceramic resonator without air gap
● (Microwave cavity type Resonator without air gap. #4) ;도2d● (Microwave cavity type Resonator without air gap. #4); Figure 2d
상기 4가지 유형의 듀얼모드판넬 공진기는 Q면에서 다소 차이를 갖고 있지만, Q>3000인 특성을 갖고 있어, 무선통신용 필터 및 유사분야의 어떠한 필터에도 적용할 수 있으며, 이 판넬 공진기를 두 가지 형태의 도체로 된 공진포켓 즉, 원통형공진포켓(002) 또는 단면이 정사각형인 공진포켓(001) 중 어느 공진포켓에 넣어서도 필터를 만들 수 있다.The above four types of dual mode panel resonators have some differences in the Q plane, but they have the characteristics of Q>3000, so they can be applied to filters for wireless communication and any filters in similar fields. A filter can be made by inserting it into any of the resonance pockets of the conductor, that is, the
또한 상기 4가지 유형의 공진기는 판넬의 모양으로서 4개의 돌출부(302)를 갖는 원형, 4개의 돌출부(302)를 갖는 사각형, 4개의 돌출부(302)를 갖는 팔각형, 십자형 등이 x, y축(높이를 z 축으로 함)에 대하여 대칭구조를 갖는 도4와 같은 판넬형태의 공진기를 듀얼모드 공진기로 사용할 수 있다.In addition, the four types of resonators have the shape of a panel, such as a circle having four
도1a와 도1b는 2개의 공진기를 이용한 4-pole 필터로서 2단으로 연결된 공진기를 이용한 필터 구현방법의 예로, 그 공진기를 정사각형의 도체 공진포켓(001)에 장착시킨 필터이지만, 원통형의 도체 공진포켓(002)에 사용할 수 있으며 또한 도2a, 도2b, 도2c, 도2d의 4가지 공진기 형태 중 어느 것으로도 구현이 가능하며, 공진기 모양도 도4와 같이 다양하게 적용될 수 있다.1A and 1B are four-pole filters using two resonators, as an example of a filter implementation method using a resonator connected in two stages, but a filter in which the resonators are mounted in a square
판넬 세라믹 공진기 #1(210)을 적용할 경우 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 하측면은 공진포켓(001) 바닥면 그라운드에 부착되고, 공진기 유전체(010)의 상측면은 도체판(300)과 부착되며, 그 도체판과 공진포켓의 상측면 사이에는 얇은 공기층(Air gap)(200)이 있으며, 도2a와 같이 도체판(300)에 있는 5개의 홀(113, 114)과 공진기 유전체의 5개의 홀(113, 114)의 위치 및 크기가 동일하여야 한다.When the panel ceramic resonator #1 210 is applied, the lower surface of the
판넬 세라믹 공진기#2(220)를 적용할 경우 하측 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 하측면과 상측 공진기 유전체(010)의 상측면 모두는 공진포켓(001)의 윗면과 바닥면의 그라운드에 부착되고, 공진기의 중간도체(300)는 상측 및 하측 공진기 유전체(010) 사이에 부착되어 있으며, 도2b와 같이 두 개의 공진기 유전체(010)와 중간도체(300)의 5개의 홀(113, 114)이 위치 및 크기가 동일 하여야 한다.When the panel ceramic resonator #2 220 is applied, both the lower surface of the
판넬 세라믹 공진기 #3(230)을 적용할 경우 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 하측면은 공진포켓(001) 바닥면 그라운드에 부착되고, 공진기 유전체(010)의 상측면과 공진포켓의 상측면 사이에는 얇은 공기층(200)이 존재하며 도2c와 같다.When the panel ceramic resonator #3 (230) is applied, the lower surface of the resonator dielectric (010) having four protrusions (302) is attached to the bottom surface of the resonant pocket (001), and the upper surface of the resonator dielectric (010) There is a
판넬 세라믹 공진기 #4(240)을 적용할 경우 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 상측면, 하측면 모두는 공진포켓(001) 윗면과 바닥면의 그라운드에 부착되는 구조이고 도2d와 같다.When the panel ceramic resonator #4 (240) is applied, both the upper and lower surfaces of the
판넬 세라믹 공진기의 4가지 유형(210, 220, 230, 240)에 대하여 x, y축 45도 선상의 대칭 형태의 4개의 원형홀(113) 혹은 판넬 세라믹 공진기의 끝면에서 한쪽이 열린 4개의 원형홀(113)이 도4와 같이 형성되어 있으며, 이것들은 공진기내에서 생긴 상호 독립적이고 직교하는 듀얼모드(Orthogonal Dual mode) 사이에 모드결합이 생기게 하며 또한 그 양을 조절하기 위하여 사용된다.Four circular holes (113) of symmetrical shape on the x- and y-axis 45-degree lines for four types of panel ceramic resonators (210, 220, 230, and 240), or four circular holes open at one end of the panel ceramic resonator (113) is formed as shown in Fig. 4, and these are used to control the amount of mode coupling between mutually independent and orthogonal dual modes generated in a resonator.
이러한 4개의 홀(113)은 판넬 세라믹 공진기의 중심에서 떨어진 거리에 따라 모드결합의 세기가 달라지므로 필터의 통과 대역폭 등에 따라서 중심에서 떨어지는 위치와 거리가 바뀌지만, 반드시 대칭형으로 놓여져야 한다.Since the intensity of the mode coupling varies depending on the distance away from the center of the panel ceramic resonator, the positions and distances away from the center change depending on the pass bandwidth of the filter, but must be placed symmetrically.
판넬 세라믹 공진기 중심부에 위치한 홀(114)에서는 전장(E-field)이 제로(Zero)가 되기 때문에 도체나 부도체 등의 스크류(Screw)를 삽입하여 공진기를 공진포켓에 고정할 수 있으며 또한 불필요한 다른 스퓨리어스 모드(Spurious mode)를 제거할 수 있는 기능을 한다.In the
상기 4개의 모드결합을 위한 홀(113)과 판넬 세라믹 공진기 중심에 위치한 고정용 홀(114)의 역할은 판넬 세라믹 공진기의 4가지 유형(도2a, 도2b, 도2c, 도2d)에서도 동일하게 적용된다.The roles of the four
또한 4개 모드결합용 홀중 임의의 하나 혹은 판넬 세라믹 공진기의 중심에서 대각선으로 보는 임의의 2개의 홀을 택하여 도체봉(115) 혹은 유전체봉(115)을 삽입하여 상하로 움직이면 판넬 세라믹 공진기내에서 발생된 상호 독립적인 두 모드사이의 결합량이 조절된다.In addition, if one of the four mode coupling holes or any two holes viewed diagonally from the center of the panel ceramic resonator are selected and the
원형 도체판(300), 4각형 도체판(400), 8각형 도체판(800)에서의 4개의 도체 돌출부(301) 및 원판형 공진기 유전체(010), 4각형 공진기 유전체(020), 8각형 공진기 유전체(030)에서의 4개의 세라믹돌출부(302)는 세라믹 공진기가 듀얼모드로 공진 시 각모드의 공진 주파수를 조절하면서 공진특성을 강하게 분리시키고, 각 공진포켓들 간의 결합량을 조절할 수 있는 기능을 갖고 있는 구조이다.Four
도1a, 도1b에서 듀얼모드로 공진하는 각 공진포켓들 간의 결합 시에는 반드시 한 개의 모드만 결합되어야 하기 때문에 각 공진포켓 사이에 한 개의 모드만 통과할 수 있는 윈도우(Window)를 만들고, 그 윈도우 쪽에 판넬 세라믹 공진기의 돌출부(301, 302)가 위치하게 하며, 이때 도1b에서와 같이 유전체 공진기만 있는 경우에는 결합을 강하게 유도하기 위한 도체(125)가 유전체 돌출부끝에 부착되어 있다. 이때 그 결합량은 조절봉(117)을 윈도우에 삽입하여 조절(Tuning) 할 수 있다.1A and 1B, when combining between resonant pockets that resonate in dual mode, only one mode must be combined, thereby creating a window through which only one mode can pass between each resonant pocket. The
한 개의 판넬 세라믹 공진기에 공진되는 두 개의 공진 주파수 조정은 공진포켓들 간의 결합에 사용된 돌출부의 반대쪽 돌출부(301, 302)에서 주파수 조정봉(Frequency Tuning Bar)(112)을 상하로 움직여서 공진 주파수 상세 조정(Reasonance frequency fine tuning)이 가능해 진다.
또한, 상기 4개의 도체 돌출부(301) 혹은 4개의 유전체 돌출부(302)에 의한 공진포켓들 간의 결합량 조정과 공진 주파수 상세 조정기능은 4가지 유형의 판넬 세라믹 공진기(도2a, 도2b, 도2c, 도2d)에서도 동일하게 적용된다.
판넬 세라믹 공진기를 이용한 다단의 필터 입·출력포트(Input/Output port)(120)에서도 각 공진포켓 사이에 한 개의 모드만 통과할 수 있는 결합 방법(조절봉(117)과 동일하게 돌출부와 입·출력포트의 커넥터(Connector) 사이에서도 조절봉(117)을 이용한 동일한 결합량 조절 방법이 사용될 수 있다.Adjusting the two resonant frequencies that are resonated in one panel ceramic resonator, adjust the resonant frequency in detail by moving the frequency tuning bar (112) up and down at the opposite protrusions (301, 302) of the protrusions used for coupling between the resonant pockets. (Reasonance frequency fine tuning) becomes possible.
In addition, the adjustment of the amount of coupling between the resonant pockets by the four
In a multi-stage filter input/
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001 : 단면이 정4각형인 공진포켓
002 : 단면이 원형인 공진포켓
010 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 원판형(원형의 판넬) 공진기 유전체
020 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체
030 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체
040 : 십자형 공진기 유전체
112 : 주파수 tuning 봉
113 : 모드 결합용 홀
114 : 공진기 고정용 홀
115 :듀얼모드간 결합 tuning 봉
117 :포켓사이 및 In/Output connector와 공진기 사이의 결합 tuning 봉
120 : In/Output connector
125 : 결합을 강하게 유도하기 위한 도체
200 : 공진기와 포켓 사이의 공기층(Air gap)
210 : 마이크로스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기
220 : 스트립 선로형판넬 세라믹 공진기
230 : 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형판넬 세라믹 공진기
240 : 공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형판넬 세라믹 공진기
300 : 세라믹 판넬 공진기의 유전체와 동일한 평면 모양으로 부착되는 원형도체판
301 : 도체 돌출부
302 : 유전체 돌출부
400 :세라믹 판넬 공진기의 유전체와 동일한 평면 모양으로 부착되는 정4각형 도체판
410 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
420 : (410)의 모드결합용 홀(113)이 가장자리에 있는 판넬형 세라믹 공진기
430 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체(020)과 정4각형 도체판(400)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
440 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체(030)와 8각형 도체판(800)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
450 : 십자형 공진기 유전체(040)를 사용한 판넬형 세라믹 공진기
460 : 십자형 공진기 유전체(040)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
610 : 디스크형 세라믹 공진기
620, 630 : 세라믹 공진기를 지지하기 위한 다른 세라믹 지지대
640 : 일반적인 육면체 공진포켓
800 : 세라믹 판넬 공진기의 유전체와 동일한 평면 모양으로 부착되는 8각형 도체판001: Resonant pocket with a regular square cross section
002: Resonant pocket with circular cross section
010: Disc-shaped (circular panel) resonator dielectric with four
020: regular tetragonal resonator dielectric with four
030: Octagonal resonator dielectric with four
040: cross-shaped resonator dielectric
112: frequency tuning rod
113: Mode combination hole
114: hole for fixing the resonator
115: Combined tuning rod between dual modes
117: Coupling tuning rod between pocket and between In/Output connector and resonator
120: In/Output connector
125: conductor for inducing a strong bond
200: air gap between the resonator and the pocket
210: microstrip line type panel ceramic resonator
220: strip line type panel ceramic resonator
230: microwave cavity type panel ceramic resonator with air gap
240: microwave cavity type panel ceramic resonator without air gap
300: circular conductor plate attached in the same plane shape as the dielectric of the ceramic panel resonator
301: conductor protrusion
302: dielectric protrusion
400: regular square conductor plate attached in the same plane shape as the dielectric of the ceramic panel resonator
410: panel type ceramic resonator using a
420: Panel-type ceramic resonator with a
430: Panel-shaped ceramic resonator using a regular quadrangular resonator dielectric 020 and four square conductor plates 400 having four
440: Panel type ceramic resonator using octagonal resonator dielectric 030 and octagonal conductor plate 800 having four
450: Panel type ceramic resonator using cross-shaped resonator dielectric (040)
460: panel type resonator using a
610: disc type ceramic resonator
620, 630: another ceramic support for supporting the ceramic resonator
640: general cube resonance pocket
800: octagonal conductor plate attached in the same plane shape as the dielectric of the ceramic panel resonator
Claims (8)
x, y축(z축은 높이 방향)에 대하여 대칭구조를 갖고 있는 상기 6개의 판넬형 세라믹 공진기(410), (420), (430), (440), (450), (460)중의 어느 하나를 사용할 경우, 이것을 정사각형의 도체공진 포켓(001) 또는 원통형의 도체 공진포켓(002) 내의 바닥 중앙에 부착하여 Quasi TM110-mode의 듀얼모드로 공진시키는 것을 특징으로 하는 공진기(210, 220, 230, 240) 구조.A panel-type ceramic resonator having a thin high dielectric constant, a disk-shaped resonator dielectric 010 having four dielectric protrusions 302 disposed at equal intervals around it, and four conductor protrusions disposed at equal intervals around it ( Panel-type ceramic resonator 410 using circular conductor plate 300 having 301, and panel-type ceramic resonator 410 having four dielectric protrusions 302 and four conductor protrusions 301. (113) The panel-type ceramic resonator 420 at the edge, and the regular quadrangular resonator dielectric 020 having four dielectric protrusions 302, one at the center of each side, and all four at the center of each side. A panel-type ceramic resonator 430 using a regular square conductor plate 400 having a conductor protrusion 301, and an octagonal resonator dielectric 030 having four dielectric protrusions 302 disposed at equal intervals around it, and A panel-type ceramic resonator 440 using an octagonal conductor plate 800 having four conductor protrusions 301 disposed at equal intervals around it, a panel-type ceramic resonator 450 using a cross-shaped resonator dielectric 040, and , As a panel type ceramic resonator 460 using a cross-shaped resonator dielectric 040 and a circular conductor plate 300,
Any of the six panel-type ceramic resonators 410, 420, 430, 440, 450, 460 having a symmetrical structure with respect to the x and y axes (the z-axis is in the height direction) When using, resonator 210, 220, 230, characterized in that to resonate in the dual mode of Quasi TM110-mode by attaching it to the center of the bottom of the square conductor resonance pocket (001) or cylindrical conductor resonance pocket (002) 240) Structure.
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기의 유전체(010, 020, 030, 040)의 하측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 바닥면 그라운드에 부착되고,
유전체(010) 또는 (040)의 상측면은 도체판(300)에, 유전체(020)의 상측면은 도체판(400)에, 유전체(030)의 상측면은 도체판(800)에 각각 부착되며, 그 도체판과 공진포켓의 상측면 사이에는 얇은 공기층(Air gap)(200)을 갖게 하여, 마이크로스트립선로형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(210) 구조.According to claim 1,
To operate in Quasi TM110 dual mode, the lower side of the dielectric (010, 020, 030, 040) of the panel type ceramic resonator having four protrusions 302 is attached to the ground of the bottom of the resonance pocket (001) or (002). Become,
The upper surface of the dielectric 010 or 040 is attached to the conductor plate 300, the upper surface of the dielectric 020 is attached to the conductor plate 400, and the upper surface of the dielectric 030 is attached to the conductor plate 800, respectively. The structure of the resonator 210 is characterized in that it has a thin air layer 200 between the conductor plate and the upper side of the resonant pocket, and operates in a microstrip line type.
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기의 유전체(010, 020, 030, 040)는 각각 상측유전체와 하측유전체로 이루어지고, 하측 유전체의 하측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 바닥면 그라운드에 부착되고, 상측 유전체의 상측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 윗면 그라운드에 부착되며,
판넬형 세라믹 공진기의 유전체(010, 020, 030, 040)에 있어서, 유전체(010) 또는 (040)의 상측유전체와 하측유전체 사이에는 도체판(300)이 부착되어 있고, 유전체 (020)의 상측유전체와 하측유전체 사이에는 도체판(400)이 부착되어 있으며, 유전체(030)의 상측유전체와 하측유전체 사이에는 도체판(800)이 각각 부착되어 있어 스트립 선로형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(220) 구조.According to claim 1,
To operate in Quasi TM110 dual mode, the dielectrics (010, 020, 030, 040) of the panel-type ceramic resonator having four protrusions 302 are composed of upper and lower dielectrics, respectively, and the lower side of the lower dielectric is a resonance pocket. The bottom surface of (001) or (002) is attached to the ground, and the top surface of the upper dielectric is attached to the top surface of the resonant pocket (001) or (002),
In the dielectric (010, 020, 030, 040) of the panel type ceramic resonator, a conductor plate (300) is attached between the upper and lower dielectrics of the dielectric (010) or (040), and the upper side of the dielectric (020) A conductor plate 400 is attached between the dielectric and the lower dielectric, and a conductor plate 800 is attached between the upper dielectric and the lower dielectric of the dielectric 030, respectively, so that the resonator is characterized by operating in a strip line type ( 220) Structure.
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기 유전체(010, 020, 030, 040)의 하측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 바닥면 그라운드에 부착되고, 공진기 유전체(010, 020, 030, 040)의 상측면과 공진포켓(001) 또는 (002)의 상측면 사이에는 얇은 공기층(Air gap)(200)을 갖게 하여, 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(230) 구조.According to claim 1,
To operate in Quasi TM110 dual mode, the lower surface of the panel type ceramic resonator dielectric (010, 020, 030, 040) having four protrusions 302 is attached to the bottom surface ground of the resonance pocket 001 or (002) , Between the upper surface of the resonator dielectric (010, 020, 030, 040) and the upper surface of the resonant pocket (001) or (002) to have a thin air layer (Air gap) 200, there is an air gap (Air gap) Resonator 230 structure, characterized in that operating in the microwave cavity type.
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기 유전체(010, 020, 030, 040)의 상측면과 하측면이 공진포켓(001) 또는 (002)의 상측면과 바닥면 그라운드에 부착되어, 공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(240) 구조.According to claim 1,
In order to operate in Quasi TM110 dual mode, the upper and lower surfaces of the panel-type ceramic resonator dielectric (010, 020, 030, 040) having four protrusions 302 and the upper surface of the resonance pocket (001) or (002) The structure of the resonator 240, which is attached to the ground of the bottom surface and operates in a microwave cavity type without an air gap.
4개의 돌출부(302)를 갖는 상기 6개의 판넬형 세라믹 공진기(410, 420, 430, 440, 450, 460)의 각각의 형태가 마이크로스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(210), 스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(220), 공기층이 있는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(230) 및 공기층이 없는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(240)의 4가지 유형으로, 공진기 내에서 생긴 상호 독립적이고 직교하는 듀얼 모드(Dual mode) 사이에 모드결합이 생기게 하며 또한 그 양을 조절하기 위하여 공진기의 x, y축 45도 선상에 존재하는 대칭 형태의 4개의 원형 홀(113) 혹은 판넬형 세라믹 공진기의 끝면에서 한쪽이 열린 4개의 원형 홀(113)이 판넬형 세라믹 공진기에 있는 구조와 판넬형 세라믹 공진기 중심의 전장(E-field)이 제로(Zero)가 되어 도체나 부도체 등의 스크류(Screw)를 삽입하여 공진기를 공진포켓에 고정할 수 있는 홀(114)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공진기 구조.A panel-type ceramic resonator having a thin high dielectric constant, a disk-shaped resonator dielectric 010 having four dielectric protrusions 302 disposed at equal intervals around it, and four conductor protrusions disposed at equal intervals around it ( Panel-type ceramic resonator 410 using circular conductor plate 300 having 301, and panel-type ceramic resonator 410 having four dielectric protrusions 302 and four conductor protrusions 301. (113) The panel-type ceramic resonator 420 at the edge, and the regular quadrangular resonator dielectric 020 having four dielectric protrusions 302, one at the center of each side, and all four at the center of each side. A panel-type ceramic resonator 430 using a regular square conductor plate 400 having a conductor protrusion 301, and an octagonal resonator dielectric 030 having four dielectric protrusions 302 disposed at equal intervals around it, and A panel-type ceramic resonator 440 using an octagonal conductor plate 800 having four conductor protrusions 301 disposed at equal intervals around it, a panel-type ceramic resonator 450 using a cross-shaped resonator dielectric 040, and , As a panel type ceramic resonator 460 using a cross-shaped resonator dielectric 040 and a circular conductor plate 300,
Each of the six panel type ceramic resonators 410, 420, 430, 440, 450, and 460 having four protrusions 302 has a microstrip line type panel ceramic resonator 210 and a strip line type panel ceramic resonator. (220), four types of microwave cavity type panel ceramic resonator 230 with air layer and microwave cavity type panel ceramic resonator 240 without air layer, mutually independent and orthogonal dual mode generated in the resonator To form a mode coupling between them, and to control the amount, four circular holes 113 in a symmetrical shape existing on the x- and y-axis 45-degree lines of the resonator, or four circular one-side open at the end face of the panel-type ceramic resonator The structure in which the hole 113 is in a panel type ceramic resonator and the E-field in the center of the panel type ceramic resonator becomes zero, thereby inserting screws such as conductors or non-conductors to fix the resonator to the resonance pocket. Resonator structure, characterized in that it comprises a hole (114) that can be.
4개의 돌출부(302)를 갖는 상기 6개의 판넬형 세라믹 공진기(410, 420, 430, 440, 450, 460)의 각각의 형태가 마이크로스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(210), 스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(220), 공기층이 있는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(230) 및 공기층이 없는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(240)의 4가지 유형으로 적용 시, 이러한 세라믹 공진기에서 발생하는 듀얼모드 공진의 각 모드 공진 주파수를 조절하면서 공진특성을 강하게 분리시키고, 각 공진포켓들 간의 결합량을 조절할 수 있는 기능을 갖고 있는 4개의 도체 돌출부(301)와 4개의 세라믹 돌출부(302)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공진기 구조.A panel-type ceramic resonator having a thin high dielectric constant, a disk-shaped resonator dielectric 010 having four dielectric protrusions 302 disposed at equal intervals around it, and four conductor protrusions disposed at equal intervals around it ( Panel-type ceramic resonator 410 using circular conductor plate 300 having 301, and panel-type ceramic resonator 410 having four dielectric protrusions 302 and four conductor protrusions 301. (113) The panel-type ceramic resonator 420 at the edge, and the regular quadrangular resonator dielectric 020 having four dielectric protrusions 302, one at the center of each side, and all four at the center of each side. A panel-type ceramic resonator 430 using a regular square conductor plate 400 having a conductor protrusion 301, and an octagonal resonator dielectric 030 having four dielectric protrusions 302 disposed at equal intervals around it, and A panel-type ceramic resonator 440 using an octagonal conductor plate 800 having four conductor protrusions 301 disposed at equal intervals around it, a panel-type ceramic resonator 450 using a cross-shaped resonator dielectric 040, and , As a panel type ceramic resonator 460 using a cross-shaped resonator dielectric 040 and a circular conductor plate 300,
Each of the six panel type ceramic resonators 410, 420, 430, 440, 450, and 460 having four protrusions 302 has a microstrip line type panel ceramic resonator 210 and a strip line type panel ceramic resonator. (220), when applied to the four types of microwave cavity type panel ceramic resonator 230 with an air layer and microwave cavity type panel ceramic resonator 240 without an air layer, each mode resonance of dual mode resonance occurring in such a ceramic resonator The resonator is characterized by having four conductor protrusions 301 and four ceramic protrusions 302, which have a function of separately separating resonance characteristics while adjusting the frequency and controlling the amount of coupling between the respective resonance pockets. rescue.
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