KR101322286B1 - 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관 - Google Patents

수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관에 관한 것으로, 고주파 신호 송신을 위한 도파관(waveguide)에서 원하는 형태의 신호 파형만을 통과시키고, 원하지 않는 신호 파형을 필터링하기 위한 대역 저지 필터를 구성하는 송신기 도파관에 있어서, 원하는 신호만을 필터링하기 위해 설계된 도체 구조물을 송신기 도파관의 출력단 내측에 형성시키기 위해 출력단 내측에 형성될 상기 도체 구조물에 상응하는 코어를 출력단 내부에 삽입한 후 도체 구조물 용융물을 주입하여 성형된 것을 특징으로 한다.

Description

수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관{Receive band stop filter waveguide integrated transmitter}
본 발명은 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 수신 대역 저지 필터를 내장시켜 비용절감을 실현할 수 있고, 기능성을 향상시킨 필터 일체형 송신기 도파관에 관한 것이다.
저주파수 대역에서는 신호를 전송할 때 구리선에 의한 전송로가 사용되지만, 마이크로파가 되면 선로 저항이 증가하고, 주위 절연물 등의 유전체 손실도 증가하므로 전송 손실이 많아져서 사용하기 어려운 문제점이 있다.
도파관은 마이크로파 이상의 높은 주파수 대역의 신호를 전송하기 위한 전송로이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 도파관은 속이 빈 금속판으로 전파를 가두어 넣고 전송하므로 저항손실이 적고, 관 내부는 공기로 채워져 있어서 유전체 손실도 적다. 도파관의 형상은 직사각형이나 원형이 많고, 도파관 자체가 일종의 필터로 크기에 따라 전송이 가능한 주파수가 표준 데이터로 정해져 있으며, 대전력 회로나 무선 송수신기의 내부와 안테나 사이의 고주파 회로에 사용되는 것이 보통이다. 도파관에서 전송되는 주파수는 도파관의 크기에 따라 결정된다. 전자파의 파장은 파의 실제 진행 길이로 빛의 속도를 주파수로 나눈 것이며, 파장(λ)이 2배의 가로(A) 면보다 작은 경우는 전파는 세로(B) 면을 반사하면서 전송되어지지만 반파장의 신호가 가로 면과 같아지면 전자파가 제자리에서 반사만 되는 형상이 되어 관을 타고 전파가 진행하지 못한다.
λ=(3*1010 cm/s)/주파수
파장은 도파관 크기가 파장의 절반 이하에서의 전파는 진행하지 않고, 이때의 주파수를 차단주파수(Fc)라고 한다. 그래서 도파관은 일종의 고역필터처럼 작용한다.
도 2는 도파관 형태를 도시한 것으로, (a)는 사각형도파관, (b)은 원형의 도파관을 나타낸 것이다.
필터란, 원하는 형태의 신호 파형만 통과시키고, 원하지 않는 파형들을 필터링 하는 전자 회로로 대역 저지 필터(BRF)는 모든 주파수 대역은 잘 통과시키면서 특정 대역의 주파수만 통과시키지 않는다. 대역 저지 필터를 설계하는 방법은 여러 가지가 있으나, 대전력이 요구되는 위성통신이나 주파수가 높은 이동통신에는 도 3에 도시된 바와 같이 도파관 형태의 대역 저지필터를 사용한다.
아래 <표 1>은 도파관의 표준 데이터이다. EIA(Electronic Industry Association)에서 제정한 표기법으로 W은 도파관, R은 구형, C는 원형을 의미한다.

EIA 표기
내부 크기(mm*mm)
사용 주파수(GHz)
차단 주파수(GHz)

WR-187
47.55*22.15
3.95~5.85
3.155

WR-159
40.39*20.19
4.64~7.05
3.714

WR-137
34.85*15.8
5.85~8.2
4.304

WR-75
19.05*9.53
9.84~15
7.874

WR-42
10.7*4.3
18~26.5
14.058

WR-28
7.11*3.56
26.5~40
21.097
종래에는 대역 저지 필터를 표 1에 나타낸 표준 도파관에 연결하여 표준 사용 주파수 내에서도 원하는 주파수 대역을 다시 필터링하여 송/수신기의 신호에 대한 간섭을 억제하여 통신의 성능을 개선하였다.
하지만, 연결구조를 통해 송신기에서 타 기기로 주파수를 전송하기 위한 대역 저지 필터의 경우 시스템의 소형과, 저가격화, 설치 단순화로 인해 시스템 업체들이 사용하기를 꺼려하며, 고가의 삽입형 대역 저지 도파관 필터는 조립 오차, 가공 오차, 시스템 오차 등으로 필터로서의 특성을 잘 나타내기가 힘든 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 도파관에 적용될 필터의 설치 구조를 개선하여 조립오차, 가공오차 등의 문제를 해결함과 동시에 소형화, 설치 단순화를 통해 저비용으로 수신 대역 저지 필터를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은 출력단에 대역 저지 필터가 일체화된 대역 저지 필터를 구비한 송신기 도파관을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고주파 신호 송신을 위한 도파관(waveguide)에서 원하는 형태의 신호 파형만을 통과시키고, 원하지 않는 신호 파형을 필터링하기 위한 대역 저지 필터를 구성하는 송신기 도파관에 있어서, 원하는 신호만을 필터링하기 위해 설계된 도체 구조물을 송신기 도파관의 출력단 내측에 형성시키기 위해 출력단 내측에 형성될 상기 도체 구조물에 상응하는 코어를 출력단 내부에 삽입한 후 도체 구조물 용융물을 주입하여 성형된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, 다이캐스팅(die casting)을 통해 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, 복수의 도체 구조물을 형성하여 주파수 대역을 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, 단면적 크기를 제어하여 통과 주파수 대역과 감쇠하고자 하는 수신 대역을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, 복수의 도체 구조물 거리를 변경하여 통과 주파수 대역의 전송 손실을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, 3개 또는 4개의 도체 구조물로 각각 형성되는 일측에서 부터 타측까지 각각 A, B, C 또는 A, B, C, D의 도체 구조물로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, WR-75 표준 도파관 규격에서 송신대역 13.75 ~ 14.5GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 3.55mm * 9.5mm, B 도체 구조물의 단면적은 2.86mm * 6.01mm, C 도체 구조물의 단면적은 4.89mm * 2.1mm D 도체 구조물의 단면적은,(12.65mm * 1.75mm + 3.55mm * 5.35mm + 4.85mm * 2.4mm)의 면적을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, WR-75 표준 도파관 규격에서 송신대역 12.75GHz ~ 13.25GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 2.7mm * 9.5mm, B 도체 구조물의 단면적은 5.2mm * 5.7mm, C 도체 구조물은 5.85mm * 2.2mm, D 도체 구조물은 (10.35mm * 1.75mm + 2.7mm * 5.35mm + 4.5mm * 2.4mm)의 면적을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도체 구조물은, WR-137 표준 도파관 규격에서 송신대역 5.85GHz ~ 7.025GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 5.38mm * 5.43mm, B 도체 구조물의 단면적은 5.32mm * 15.73mm, C 도체 구조물의 단면적은 10.84mm * 9.73mm 인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 주파수를 이용한 무선 통신에서 한정된 주파수 자원으로 인해 주파수 할당 등의 문제로 송신과 수신 주파수 사이의 대역폭이 줄어들면서 송수신 간의 간섭을 줄여 통신 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
따라서, 수신 대역 저지 필터를 송신기 출력단에 일체로 구성시킴으로써 시스템 간소화, 저비용화, 설치 단순화 등을 실현할 수 있는 이점이 있고, 수신 대역의 잡음뿐 아니라 송신기에서 억제해야 할 반송 주파수도 같이 줄일 수 있어 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 송신기 출력단 내부에 일체로 형성되는 필터는 슬라이드 코어 형태로 설계하여 사출함으로써 제품의 특성이 안정적이고, 조립이 단순하다.
또한, 동일한 도파관을 사용하는 송신기에서 수신기의 사용 주파수 대역이 달라져도 슬라이드 코어를 다르게 설계하여 필터를 형성함으로써 다양한 송신기에 용이하게 적용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 송신기 설계 시 내부 필터의 통과 대역을 넓게 설계할 수 있기 때문에 송신기의 통과 대역 평탄도를 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 구형 도파관의 구조를 간략히 나타낸 도면,
도 2는 종래 도파관 종류에 따른 도파관 형태를 나타낸 도면,
도 3은 종래기술에 따른 삽입형 대역 저지 도파관 필터를 도시한 도면,
도 4는 도파관의 표준 규격에 따른 WR-75의 출력단을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따라 송신대역 13.75GHz ~ 14.5GHz WR-75의 일체형 도파관의 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 송신대역 12.75GHz ~ 13.25GHz WR-75의 일체형 도파관의 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 WR-137 일체형 도파관의 구조를 도시한 도면,
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 필터 일체형 도파관 제조를 위한 코어의 형태를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관은, 고주파 신호 송신을 위한 도파관(waveguide)에서 원하는 형태의 신호 파형만을 통과시키고, 원하지 않는 신호 파형을 필터링하기 위한 대역 저지 필터를 구성하는 송신기 도파관에 있어서, 원하는 신호만을 필터링하기 위해 설계된 도체 구조물(110)을 송신기 도파관의 출력단(100) 내측에 형성시키기 위해 출력단 내측에 형성될 상기 도체 구조물에 상응하는 코어(200)를 출력단 내부에 삽입한 후 도체 구조물 용융물을 주입하여 성형된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관은 송신기 출력단(100) 내측으로 주파수 대역을 필터링 할 수 있는 대역 저지 필터(도체 구조물)를 일체로 형성시켜 전송하는 주파수 대역을 제어할 수 있는 것이다. 즉, 도파관 내부에 형성되는 상기 도체 구조물(110) 크기와 간격을 제어하여 다양한 필터로 설계할 수 있는 것을 주요 기술적 요지로 한다.
도 4는 도파관의 표준 규격에 따른 WR-75의 출력단을 도시한 도면이다. 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 송신기 출력단과 수신기 사이에 기 제작된 대역 저지 필터를 삽입함으로써 해당 주파수를 필터링 하였다. 하지만, 본 발명에서는 도 4에 도시된 송신기 출력단 내부에 필터를 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.
주파수 대역을 관용상 여러 가지로 나누어 분류 하는데, WR-75는 ku-band 대역에서 주로 사용하며, 이 밴드의 수신 대역은 10.950GHz ~ 12.2GHz이다.
도 5는 본 발명에 따라 송신대역 13.75GHz ~ 14.5GHz WR-75의 일체형 도파관의 구조를 도시한 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이 송신기 출력단의 도파관 관내에 복수의 도체 구조물(110)을 형성하여 전송하는 주파수 대역을 차단할 수 있다. 도 5는 수신 대역 주파수를 감쇠시키기 위해 EIA 표준 WR-75에 송신기 출력단에 도체 구조물을 일체로 형성한 것으로, 도체 구조물은 도체a(A), 도체b(B), 도체c(C), 도체d(D)로 각각 형성되며, 각 도체 구조물은 송신 대역 주파수에 따라 도체 단면적 크기와 도체간의 거리가 결정된다. 도 6은 본 발명에 따른 송신대역 12.75GHz ~ 13.25GHz WR-75의 일체형 도파관의 구조를 도시한 도면이다. 도체 단면적 A ~D까지의 면의 크기를 조절하여 통과시키고 싶은 송신 대역 주파수의 전송 손실을 최소화하면서 감쇠하고자 하는 수신 주파수 대역을 변경할 수 있다. 도 7은 본 발명에 따른 WR-137 일체형 도파관의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도체 구조물에서 A 도체와 C 도체의 거리를 조절하여 통과시키고 싶은 송신 주파수 대역의 전송 손실을 줄인다. 거리가 가까워지면 송신 대역 주파수가 올라가고 거리가 멀어지면 송신 대역 주파수가 내려간다. B 도체와 C 도체를 변경하여 밴드 저지 필터의 특성을 살려 감쇠하고자 하는 반송 주파수 및 수신 주파수 대역을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로 도체 구조물은 크게 4개의 구조물로 형성되어 주파수 대역을 결정하는 것으로 구성하였지만, 이는 주파수 대역에 따라 다양하게 설계될 수 있음은 물론이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 필터 일체형 도파관 제조를 위한 코어의 형태를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 도체 구조물을 도파관에 일체로 형성시키기 위해서는 주물 형태로 도체 구조물을 제작하는데, 이를 위해서 도체 구조물 설계에 따라 결정된 코어를 별도로 제작한 후 코어를 도파관 내측에 삽입한 후 도체 구조물을 형성시킨다. 상기 도체 구조물은 금속재 재료이며, 슬라이드 형태의 코어를 내부에 삽입한 후 다이캐스팅을 통해 형성하는 것이 바람직하다.
바람직한 예로 3개 또는 4개의 도체 구조물로 각각 형성되는 일측에서부터 타측까지 각각 A, B, C 또는 A, B, C, D의 도체 구조물로 형성되며, 상기 도체 구조물은, WR-75 표준 도파관 규격에서 송신대역 13.75 ~ 14.5GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 3.55mm * 9.5mm, B 도체 구조물의 단면적은 2.86mm * 6.01mm, C 도체 구조물의 단면적은 4.89mm * 2.1mm, D 도체 구조물의 단면적은,(12.65mm * 1.75mm + 3.55mm * 5.35mm + 4.85mm * 2.4mm)의 면적을 가진다.
WR-75 표준 도파관 규격에서 송신대역 12.75GHz ~ 13.25GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 2.7mm * 9.5mm, B 도체 구조물의 단면적은 5.2mm * 5.7mm, C 도체 구조물은 5.85mm * 2.2mm, D 도체 구조물은 (10.35mm * 1.75mm + 2.7mm * 5.35mm + 4.5mm * 2.4mm)의 면적을 가진다.
WR-137 표준 도파관 규격에서 송신대역 5.85GHz ~ 7.025GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 5.38mm * 5.43mm, B 도체 구조물의 단면적은 5.32mm * 15.73mm, C 도체 구조물의 단면적은 10.84mm * 9.73mm의 면적을 가진다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 송신기 출력단에 일체로 형성되는 필터는 슬라이드 코어 형태로 설계하여 사출함으로써 제품의 특성이 안정적이고 조립이 단순하며 결과적으로 효율적인 도파관을 구성할 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 대역 저지 필터
100 : 도파관 출력단
110 : 도체 구조물
111 : 도체a
112 : 도체b
113 : 도체c
114 : 도체d
200 : 코어

Claims (9)

  1. 고주파 신호 송신을 위한 도파관(waveguide)에서 원하는 형태의 신호 파형만을 통과시키고, 원하지 않는 신호 파형을 필터링하기 위한 대역 저지 필터를 구성하는 송신기 도파관에 있어서,
    원하는 신호만을 필터링하기 위해 설계된 도체 구조물을 송신기 도파관의 출력단 내측에 형성시키기 위해 출력단 내측에 형성될 상기 도체 구조물에 상응하는 코어를 출력단 내부에 삽입한 후 도체 구조물 용융물을 주입하여 성형되는 다이캐스팅(die casting)을 통해 형성되며,
    상기 도체 구조물은 금속재 재료이고, 슬라이드 형태의 코어를 내부에 삽입한 후 다이캐스팅을 통해 성형할 때 3개 또는 4개의 도체 구조물로 형성하여 주파수 대역을 결정하되, 도체 구조물의 단면적 크기를 제어하여 통과 주파수 대역과 감쇠하고자 하는 수신 대역이 제어되고,
    상기 복수의 도체 구조물 거리를 변경하여 통과 주파수 대역의 전송 손실을 제어되며,
    상기 복수의 도체 구조물은 3개 또는 4개의 도체 구조물로 각각 형성되되, 일측에서부터 타측까지 각각 A, B, C 또는 A, B, C, D의 도체 구조물로 형성되고,
    상기 도체 구조물은, WR-75 표준 도파관 규격에서 송신대역 13.75 ~ 14.5GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 3.55mm * 9.5mm, B 도체 구조물의 단면적은 2.86mm * 6.01mm, C 도체 구조물의 단면적은 4.89mm * 2.1mm D 도체 구조물의 단면적은,(12.65mm * 1.75mm + 3.55mm * 5.35mm + 4.85mm * 2.4mm)의 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 고주파 신호 송신을 위한 도파관(waveguide)에서 원하는 형태의 신호 파형만을 통과시키고, 원하지 않는 신호 파형을 필터링하기 위한 대역 저지 필터를 구성하는 송신기 도파관에 있어서,
    원하는 신호만을 필터링하기 위해 설계된 도체 구조물을 송신기 도파관의 출력단 내측에 형성시키기 위해 출력단 내측에 형성될 상기 도체 구조물에 상응하는 코어를 출력단 내부에 삽입한 후 도체 구조물 용융물을 주입하여 성형되는 다이캐스팅(die casting)을 통해 형성되며,
    상기 도체 구조물은 금속재 재료이고, 슬라이드 형태의 코어를 내부에 삽입한 후 다이캐스팅을 통해 성형할 때 3개 또는 4개의 도체 구조물로 형성하여 주파수 대역을 결정하되, 도체 구조물의 단면적 크기를 제어하여 통과 주파수 대역과 감쇠하고자 하는 수신 대역이 제어되고,
    상기 복수의 도체 구조물 거리를 변경하여 통과 주파수 대역의 전송 손실을 제어되며,
    상기 복수의 도체 구조물은 3개 또는 4개의 도체 구조물로 각각 형성되되, 일측에서부터 타측까지 각각 A, B, C 또는 A, B, C, D의 도체 구조물로 형성되고,
    상기 도체 구조물은, WR-75 표준 도파관 규격에서 송신대역 12.75GHz ~ 13.25GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 2.7mm * 9.5mm, B 도체 구조물의 단면적은 5.2mm * 5.7mm, C 도체 구조물은 5.85mm * 2.2mm, D 도체 구조물은 (10.35mm * 1.75mm + 2.7mm * 5.35mm + 4.5mm * 2.4mm)의 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관.
  9. 고주파 신호 송신을 위한 도파관(waveguide)에서 원하는 형태의 신호 파형만을 통과시키고, 원하지 않는 신호 파형을 필터링하기 위한 대역 저지 필터를 구성하는 송신기 도파관에 있어서,
    원하는 신호만을 필터링하기 위해 설계된 도체 구조물을 송신기 도파관의 출력단 내측에 형성시키기 위해 출력단 내측에 형성될 상기 도체 구조물에 상응하는 코어를 출력단 내부에 삽입한 후 도체 구조물 용융물을 주입하여 성형되는 다이캐스팅(die casting)을 통해 형성되며,
    상기 도체 구조물은 금속재 재료이고, 슬라이드 형태의 코어를 내부에 삽입한 후 다이캐스팅을 통해 성형할 때 3개 또는 4개의 도체 구조물로 형성하여 주파수 대역을 결정하되, 도체 구조물의 단면적 크기를 제어하여 통과 주파수 대역과 감쇠하고자 하는 수신 대역이 제어되고,
    상기 복수의 도체 구조물 거리를 변경하여 통과 주파수 대역의 전송 손실을 제어되며,
    상기 복수의 도체 구조물은 3개 또는 4개의 도체 구조물로 각각 형성되되, 일측에서부터 타측까지 각각 A, B, C 또는 A, B, C, D의 도체 구조물로 형성되고,
    상기 도체 구조물은, WR-137 표준 도파관 규격에서 송신대역 5.85GHz ~ 7.025GHz를 구현하기 위해 A 도체 구조물의 단면적은 5.38mm * 5.43mm, B 도체 구조물의 단면적은 5.32mm * 15.73mm, C 도체 구조물의 단면적은 10.84mm * 9.73mm 인 것을 특징으로 하는 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관.
KR1020110093690A 2011-09-16 2011-09-16 수신 대역 저지 필터 일체형 송신기 도파관 KR101322286B1 (ko)

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