KR101357027B1 - 리엔트런트 캐비티형 유전체 공진기를 이용한 듀얼 모드 유전체 공진기 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유전체 공진기 필터에 관한 것으로서, 특히 리엔트런트 캐비티형 유전체 공진기를 통해 필터의 소형화는 물론 높은 Q 값을 얻을 수 있고, 그 유전체 공진기들 사이의 커플링(coupling) 양을 용이하게 조절할 수 있는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 캐비티가 형성되고, 격벽에 윈도우가 형성되고, 캐비티들 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 출력하는 입력 및 출력커넥터가 구비된 하우징과, 그 하우징의 캐비티 바닥면에 각각 하면이 부착되며 상면에 리엔트런트가 형성된 유전체 공진기와, 하우징의 윈도우 상에 장착되어 유전체 공진기들의 커플링 양을 조절하는 커플링부재 및 유전체 공진기들의 리엔트런트에 각각 삽입 장착되는 컵형 도체판을 포함하는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터를 개시한다.
이를 위해 본 발명에서는 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 캐비티가 형성되고, 격벽에 윈도우가 형성되고, 캐비티들 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 출력하는 입력 및 출력커넥터가 구비된 하우징과, 그 하우징의 캐비티 바닥면에 각각 하면이 부착되며 상면에 리엔트런트가 형성된 유전체 공진기와, 하우징의 윈도우 상에 장착되어 유전체 공진기들의 커플링 양을 조절하는 커플링부재 및 유전체 공진기들의 리엔트런트에 각각 삽입 장착되는 컵형 도체판을 포함하는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터를 개시한다.
Description
본 발명은 유전체 공진기 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리엔트런트(reentrant) 캐비티형(cavity Type) 유전체 공진기를 이용하여 필터의 소형화는 물론 높은 Q(quality factor) 값을 얻을 수 있고, 유전체 공진기들 사이의 커플링(coupling) 양을 용이하게 조절할 수 있는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터에 대한 것이다.
무선 이동통신 서비스의 급속한 성장으로 인해 각종 통신기기에 대한 수요가 급증하고 있으며, 무선 이동통신에 사용되는 통신기기의 무선 송수신 시스템을 구성하는 RF 부품으로는 안테나, 전력증폭기, 듀플렉서, 대역 통과 필터, 방향성 결합기, 전력 분배기/합성기 등이 있다.
이 중에서 대역 통과 필터는 RF 및 마이크로웨이브 시스템을 통해 입력되는 신호와 출력되는 신호를 손실이 적은 값으로 통과시키고 통과 대역 이외의 부분을 제거하는 역할을 하며, 또 인접통신 채널에 장애가 되는 소음방사를 억제하고, 원하는 신호만 수신하기 위해서 높은 주파수 선택도가 요구된다.
이러한 대역 통과 필터 중에서 기지국이나 중계기 등 무선통신 시스템에 사용되는 부품은 주로 도체를 이용한 캐비티(cavity) 필터나 비유전율(relative dielectric constant)이 큰 유전체 공진기(Dielectric Resonator)를 이용한 유전체 공진기 필터가 주로 사용되고 있다.
특히 유전체 공진기 필터는 유전체 공진기의 높은 유전상수로 인해 대부분의 전자계가 유전체 내부에 갇히기 때문에 도체 손실이 매우 작고, 이에 따라 캐비티 필터(cavity filter)보다 높은 Q(quality factor) 값을 얻을 수 있고, 유전체 공진기가 갖는 높은 온도 안정성 때문에 온도에 대한 안정도 특성을 갖는 필터를 제작할 수 있다.
또한, 동일한 주파수대에서 동작하는 다른 필터에 비해 상대적으로 크기가 작기 때문에 최근 들어 절실히 요구되는 소형화 및 경량화에도 적합하며, 다양한 모드의 형성으로 듀얼 모드(Dual Mode)의 구현이 가능하다.
한편, 유전체 공진기 필터는 그 구조에 따라 크게 TM(Transverse Magnetic) 모드, TE(Transverse Electric) 모드, HEM(hybrid ElectroMagnetic) 모드 등으로 구분할 수 있으며, 이 중에서 Q 특성이 뛰어난 기술로는 미국특허 제7,106,152호 등에 개시된 바 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 기존의 듀얼 모드를 갖는 4-Pole형 유전체 공진기 필터 구조를 살펴보면, 도체 하우징(10)의 공동(cavity) 내부의 중심에 디스크 형태의 유전체 공진기(12)가 알루미나와 같은 다른 유전체 지지대(13)에 의해 각각 고정 설치되어 있고, 캐비티(11)는 유전체 공진기(12)들 간의 커플링을 연속적으로 형성하기 위해 소정 크기의 윈도우가 형성된 칸막이에 의해 구획되며, 그 윈도우에는 커플링 양을 미세하게 조정 가능하도록 커플링 나사(15)가 커버를 통해 설치되어 있다.
그리고 유전체 공진기(12)의 상단부에는 튜닝용 홈이 형성될 수 있으며, 이 홈에 대응되는 위치의 커버(16)에는 공진 주파수를 미세하게 조절하기 위한 튜닝 나사(14)가 고정용 너트와 함께 설치되어 있다.
또한, 하우징(10)의 양측면에는 외부로부터 주파수를 입력하기 위한 입력커넥터(18)와 내부에서 필터링된 주파수를 출력하기 위한 출력커넥터(19)가 장착되며, 입력커넥터(18)는 입력급전루프와 접속되고 출력커넥터(19)는 출력급전루프와 접속되는 데 입력급전루프는 입력커넥터(18)로부터 들어오는 신호를 첫 번째 유전체 공진기(12-1)에 전달하는 역할을 하고, 출력급전루프는 마지막 유전체 공진기(12-4)로부터의 신호를 출력커넥터(19)로 전달하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 종래 구조의 듀얼 모드 유전체 공진기 필터는 유전체 공진기의 부피가 주파수에 반비례하여 매우 커지는 싱글 모드 방식에 비해 유전체 공진기의 개수와 캐비티의 개수를 절반으로 줄일 수 있기 때문에 필터의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있는 장점이 있다.
즉, 싱글 모드 방식은 한 개의 유전체 공진기에서 하나의 공진기 효과만을 발생하는데 반하여 듀얼 모드 방식에서는 한 개의 유전체 공진기에서 두 개의 공진기 효과를 얻을 수 있다.
그러나 이는 유전체 지지대(13)를 하우징의 캐비티(11) 내에 고정해야 하는 구조적 특성상 기구적으로 그 부피 및 크기를 줄이는데 제약이 따를 수밖에 없는 데다 삽입손실을 작게 유지하면서 소형화하기에는 한계가 있다.
또한, 종래의 유전체 공진기 필터는 윈도우의 크기에 따라 각 캐비티에 장착된 유전체 공진기 간의 커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제하고 있는데 광대역 특성을 구현하기 위해 윈도우 폭을 넓힐 경우 스퓨리어스(spuroius)나 너치(notch)와 같은 비정상적인 신호가 발생하는 문제점이 있다.
한편, 무선통신시스템에 현재 널리 적용되고 있는 RRH(Remote radio head)의 경우 2개의 송신경로와 2개의 수신경로로 구성된다. 이와 같은 구조의 RRH는 송신과 수신 신호를 분리하는 필터로 듀플렉서, 신호를 증폭하는 전력증폭기, 송신 및 수신 신호처리를 위한 디지털보드, 전원공급기, 송신 및 수신 주파수 변환 기능을 갖는 트랜시버와 이러한 모듈을 수용하고 신호를 증폭하는 전력증폭기에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열핀을 포함하는 함체로 이루어진다.
그리고 함체는 상부와 하부 두 개의 구획으로 나뉘며 하부에는 송수신 신호를 분리하는 듀플렉서가 위치하고, 상부에는 듀플렉서를 제외한 상기에서 언급한 모든 모듈이 위치하여 전체적인 부피 및 크기가 증가하게 된다. 함체 내부의 하부에 듀플렉서만 위치시키는 이유는 주로 그 크기와 부피 때문이다.
현재 상용화되는 듀플렉서는 송신용 필터와 수신용 필터를 하나의 모듈로 구성한 제품인데 일반적으로 RRH에는 캐비티 필터 또는 TE모드 유전체 필터가 널리 사용된다. 또 필터는 각각의 송신과 수신경로에 최소 5개 이상의 다수의 공진기로 구성되며, 각각의 공진기는 시스템에서 요구하는 삽입손실을 만족시키기 위해서 보편적으로 3000 이상의 품질계수(Quality factor)를 갖도록 설계하므로 그 부피가 매우 커질 수밖에 없고, 이러한 이유로 함체 내부의 하부 전체를 사용할 수밖에 없는 문제점이 있다.
일반적으로 캐비티 필터의 크기는 동축 공진기(Coaxial resonator) 구조의 크기에 따라 결정되며, 그 품질계수는 아래와 같은 수식으로 공진기 구조와 관계된다.
여기서, a는 공진기 지름, b는 캐비티 지름, 그리고 δ는 표피두께(skin depth)이다.
박도영, 유전체 공진기 전자기 분포 특성 연구 및 이중 모드 대역 통과 필터의 구현(서강대학교 대학원 석사학위 논문, 2003).
김주영 외 3명, 원통형 유전체 공진기 필터 특성 연구(대한전자공학회, 하계종합학술대회 논문집 제25권 제1호, 2002).
맹주승, 온도 안정성을 고려한 유전체 공진기 대역 통과 필터 설계에 관한 연구(순천향대학교 대학원 석사학위 논문, 2003).
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 감안 및 문제점의 해결에 역점을 두어 높은 Q(quality factor) 값 특성을 유지하면서도 필터의 크기는 소형화함으로써 생산원가를 절감할 수 있고, 아울러 유전체 공진기의 커플링(coupling) 양 조절이 용이한 듀얼 모드 유전체 공진기 필터를 개발하고자 부단한 노력을 기울여 예의 연구하던 중 본 발명을 창안하여 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 기술적 과제 및 목적은 외형의 부피 및 크기를 줄이면서 높은 Q 값을 얻을 수 있도록 하는 유전체 공진기 필터를 제공하는 데 있는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제 및 목적은 커플링 양을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 유전체 공진기 필터를 제공하는 데 있는 것이다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 해결 및 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 양태는, 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 캐비티가 형성되고, 격벽에 윈도우가 형성되고, 캐비티들 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 출력하는 입력 및 출력커넥터가 구비된 하우징과, 그 하우징의 캐비티 바닥면에 각각 하면이 부착되며 상면에 리엔트런트가 형성된 유전체 공진기와, 하우징의 윈도우 상에 장착되어 유전체 공진기들의 커플링 양을 조절하는 커플링부재 및 유전체 공진기들의 리엔트런트에 각각 삽입 장착되는 컵형 도체판을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터를 제공한다.
이로써 본 발명은 필터링 특성의 저하 없이 외형의 크기를 줄여 원가의 절감 및 장착의 효율성을 향상시키는 유전체 공진기 필터를 구현할 수 있고, 이로 인해 필터를 실장하는 무선중계 장치의 전체적인 부피 및 크기를 줄일 뿐만 아니라 무선중계 장치 내에 실장되는 각종 통신 시스템 모듈의 배치 및 함체의 공간효율성을 극대화하여 집적도를 향상시키고, 아울러 무선중계 장치의 소형화, 경량화 및 슬림화는 물론 원가 절감을 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 양태로, 상기 유전체 공진기는 그 리엔트런트의 바닥면을 통과하는 중공부가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 도체판의 외주연에는 듀얼 모드 결합을 유도하는 절개홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 유전체 공진기와 도체판은 그 내부를 관통하는 고정부재에 의해 상기 하우징의 캐비티 바닥면에 고정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 커플링부재는 상기 유전체 공진기들의 자계 벽면과 각각 대향하도록 장착된 한 쌍의 루프와, 상기 루프들 사이에 고정 형성된 조정관 및 상기 조정관의 내부로 삽입 및 인출되면서 상기 유전체 공진기들의 커플링 양을 조절하는 스크류로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 커플링부재는 상기 유전체 공진기들의 자계 벽면과 대향하도록 장착되고, 내부에 조절구멍이 형성된 커패시터 도체와, 상기 도체의 조절구멍으로 삽입 및 인출되면서 상기 유전체 공진기들의 커플링 양을 조절하는 스크류로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 커플링부재는 상기 유전체 공진기들의 전계 벽면과 대향하도록 장착되어 상호 용량결합시키는 커패시터 도체와, 상기 커패시터 도체와의 간격 조절에 의해 상기 유전체 공진기들의 커플링 양을 조절하는 스크류로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로, 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 캐비티가 형성되고, 격벽에 윈도우 및 그 윈도우와 소정의 간격을 두고 노치 특성을 구현하기 위한 노치윈도우가 형성되고, 캐비티들 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 출력하는 입력 및 출력커넥터가 구비된 하우징과, 이 하우징의 캐비티 바닥면에 각각 하면이 부착되며, 상면에 리엔트런트가 형성된 유전체 공진기와, 하우징에 장착되어 듀얼 모드의 주파수를 조정하는 적어도 하나 이상의 튜닝봉과, 유전체 공진기들의 리엔트런트에 각각 삽입 장착되는 컵형 도체판 및 노치윈도우 상에 장착되어 유전체 공진기들 간의 신호를 커플링하여 노치 특성을 발생시키는 노치발생부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터를 제공한다.
상기와 같은 기술적 과제의 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 필터링 특성의 저하 없이 제작이 용이한 형태 및 크기로 줄여 생산원가의 절감 및 장착의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 필터를 실장하는 무선중계 장치의 전체적인 부피 및 크기를 줄일 뿐만 아니라 무선중계 장치 내에 실장되는 각종 통신 시스템 모듈의 배치 및 함체의 공간효율성을 극대화하여 집적도를 향상시키는 등 무선중계 장치의 소형화, 경량화 및 슬림화는 물론 생산성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 캐비티들 간의 정전결합이 용이하고 필터의 특성 저하 및 특정 형태에 구애됨 없이 다양한 형태로 제작 가능하여 설치 작업의 용이성 및 범용성을 제고할 수 있다.
게다가 본 발명은 유전체 공진기는 변화됨 없이 도체판의 지름 등의 크기 변경만으로도 듀얼 모드 결합과 공진 주파수 조정이 가능하므로 한 종류의 유전체 공전기를 이용하여 여러 밴드의 필터를 제작할 수 있는 등 호환성 및 생산성이 매우 우수한 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 기술에 따른 유전체 공진기 필터의 일례를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 유전체 공진기 필터를 개략적으로 나타낸 입체 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝혀둔다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 유전체 공진기 필터는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 하우징(100), 유전체 공진기(200), 커플링부재(300) 및 도체판(500)을 포함하여 구성되어 있다.
먼저, 하우징(100)은 내부가 소정의 간격으로 격벽(110)에 의해 구획되어 일정 형상의 캐비티(120)를 순차적으로 적어도 둘 이상 갖는 도체로 이루어지고, 그 격벽(110)에는 인덕턴스와 커패시터를 조절하여 전파 경로를 제공하고, 인접 유전체 공진기(200)들 간의 커플링 양을 조정하기 위한 윈도우(130)가 형성되어 있다.
그리고 하우징(100)의 양측에는 캐비티(120)들의 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 유도된 전계를 출력하는 입력 및 출력커넥터(140)(150)가 구비되어 있다.
즉, 입력커넥터(140)는 외부로부터 주파수를 입력하기 위해 유전체 공진기(200)의 자계 벽면들 중 커플링부재(300)와 대향하는 자계 벽면과 반대쪽의 하우징(100)에 장착되어 캐비티(120)와 연결되며, 출력커넥터(150)는 내부에서 필터링된 주파수를 출력하기 위해 유전체 공진기(200)의 자계 벽면들 중 커플링부재(300)와 대향하는 자계 벽면과 반대쪽의 하우징(100)에 장착되어 캐비티(120)와 연결된다.
예를 들어, 캐비티(120)의 평단면 형상이 사각형일 경우 입력 및 출력커넥터(140)(150)는 캐비티(120)의 어느 한쪽 모서리 상에 배치된다.
또한, 입력 및 출력커넥터(140)(150)는 각각 급전루프와 접속되며, 입력급전루프는 입력커넥터(140)로부터 들어오는 신호를 첫 번째 유전체 공진기(200)에 전달하고, 출력급전루프는 마지막 유전체 공진기(200)로부터 캐비티(120)를 통과하여 필터링된 신호를 수신하여 출력커넥터(150)를 통해 외부로 전달한다.
즉, 급전루프는 하우징의 캐비티(120) 내에서 입력 및 출력커넥터(140)(150)와 각각 연결되며, 원하는 대역의 신호만 통과시키도록 입출력되는 전자파를 유도한다.
여기서, 캐비티(120)의 형상은 정사각형 공동이나 원형 공동과 같이 등대칭성을 갖는 육면체나 원기둥 형태로 형성될 수 있고, 내부는 전기적 성능을 안정화하고 전도성을 최대화하기 위해 은도금 처리할 수 있다.
또한, 하우징(100)은 그 개구면을 개폐하는 덮개(101)를 포함할 수 있다. 이 경우 하우징(100)과 그 덮개(101)는 상호 대응하는 위치에 다수의 나사구멍을 형성하여 나사 결합방식으로 결합할 수 있고, 혹은 용접이나 납땜, 접착제 등의 방법으로 고정할 수도 있다.
유전체 공진기(200)는 하면이 하우징의 캐비티(120) 바닥면에 각각 부착되어 순차적으로 연결되며, 원기둥형의 사방 외주연에 캐비티(110)들 간의 모드 결합을 유도하는 자계가 형성된다.
즉, 유전체 공진기(200)는 E-field와 H-field가 x축, y축에 동일한 패턴으로 형성된다. x축에 생긴 모드를 x축 모드, y축에 생긴 모드를 y축 모드라 하면 두 모드는 90도의 각도를 유지하므로 독립적 모드(Orthogonal mode)가 된다.
여기서, 유전체 공진기(200)가 x축 및 y축으로 대칭구조를 갖게 하면 두 모드 사이 결합이 생기지 않는다. 유전체 공진기(200)의 x축과 y축의 대칭성 파괴(Perturbation)를 만들면 유전체 공진기(200) 내에서 공진하는 x축 모드와 y축 모드는 서로 결합이 일어난다.
그리고 유전체 공진기(200)의 상면에는 도체판(500)을 삽입 결합하기 위한 리엔트런트(210)가 마치 오목하게 들어간 형상(reentrant cavity type)으로 형성되어 있고, 하면은 은 또는 동으로 얇은 막을 입힌 후 하우징의 캐비티(120) 바닥면과 솔더링하여 상호 긴밀하게 밀착 결합함으로써 대전력 통과 시 등에 유전체 공진기(200) 내에서 발생하는 열을 한층 원활하게 방열시키는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 경우에 따라 유전체 공진기의 리엔트런트(210)의 표면만을 도체화(metalized)하여 공진 주파수를 조정할 수도 있다.
그리고 유전체 공진기(200)의 중심축 상에는 중공부(220)가 형성될 수 있고, 이 경우 중공부(220)의 중앙 부분에서는 전장(E-field)이 0(zero)이 되기 때문에 유전체 또는 도체 볼트 등의 고정부재(700)를 이용하여 하우징의 캐비티(120) 바닥면에 고정할 수도 있으며, 또 불필요한 다른 스퓨리어스 모드를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 입출력 단에서의 결합계수를 증대시킬 수 있고, 아울러 x, y 축 모드의 공진 주파수에서 공진할 때 Q 값을 증가시킬 수 있다.
커플링부재(300)는 유전체 공진기(200)들 간의 결합량을 조절 및 에너지를 전달하는 기능을 수행하기 위해 유전체 공진기(200)들의 벽면들과 대향하도록 하우징의 캐비티(120)들 사이의 윈도우(130) 상에 장착되어 있다.
여기서, 커플링부재(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유전체 공진기(200)들의 자계 벽면과 각각 대향하도록 하우징(100)에 장착된 한 쌍의 루프(310)와, 이 루프(310)들 사이에 고정 형성된 조절관(320) 및 하우징(100)의 윈도우(130) 상에 나사결합방식으로 배치되어 하우징(100)의 상면 또는 하면에서 그 조임 및 풀림 방향에 따라 상하로 이동하여 조절관(320)의 내부로 삽입 및 인출되면서 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 스크류(330)로 이루어질 수 있다.
즉, 스크류(330)는 조절관(320)과 동일한 축상에 위치하여 유전체 공진기(200) 내에서 상호 독립적이면서 직교하게 발생하는 듀얼 모드 사이에 모드 결합이 일어나도록 하며, 또 윈도우(130)의 유도성 및 용량성 커플링 양과 듀얼 모드 간의 결합량을 미세하게 조절하게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따른 커플링부재(300')는 유전체 공진기(200)들의 자계 벽면과 대향하도록 장착되고, 내부에 조절구멍(351)이 형성된 커패시터 도체(350)와, 하우징(100)의 윈도우(130) 상에 나사결합방식으로 배치되어 하우징(100)의 상면 또는 하면에서 그 조임 및 풀림 방향에 따라 도체(350)의 조절구멍(351)으로 삽입 및 인출되면서 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 스크류(352)로 이루어질 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시 예에 따른 커플링부재(300")는 유전체 공진기(200)들의 전계 벽면과 대향하도록 장착되어 상호 용량결합시키는 커패시터 도체(360)와, 하우징(100)의 윈도우(130) 상에 나사결합방식으로 배치되어 하우징(100)의 상면 또는 하면에서 그 조임 및 풀림 방향에 따른 커패시터 도체(360)와의 간격 조절에 의해 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 스크류(361)로 이루어질 수도 있다.
즉, 스크류(361)는 하우징(100)의 하면에서 그 회전에 따라 도체(360)와의 간격이 조절되는 형태로 장착함으로써 커플링 양을 조절할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 6에서는 도체나 유전체 등으로 이루어져 듀얼 모드의 공진 주파수, 인덕턴스 또는 커패시턴스를 미세하게 조정하기 위한 튜닝봉의 도시를 생략하였으나, 이는 회전방향에 따라 하우징(100)의 상면 또는 하면 상에서 상하로 이동 가능한 스크류 결합방식으로 적어도 하나 이상 구비될 수 있음은 물론이다.
도체판(500)은 유전체 공진기(200)의 지름보다 작은 지름을 갖는 마치 원형 컵과 같은 형상으로 이루어져 유전체 공진기(200)의 상면에 형성된 리엔트런트(210)와 동축 상에 삽입 장착되어 있다.
즉, 도체판(500)은 유전체 공진기의 리엔트런트(210) 표면과 밀착되도록 그 리엔트런트(210)의 형상과 대응 및 상응하게 형성되어 그 내부의 고정구멍(510)을 관통하여 결합되는 고정부재(700)에 의해 리엔트런트(210)에 완전히 삽입된 상태로 유전체 공진기(200)와 함께 하우징의 캐비티(120) 바닥면 상에 고정될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 도체판(500)은 듀얼 모드 결합을 유도 및 주파수를 변경할 수 있도록 그 외주연에 절개홈(520)이 형성될 수도 있다. 이 경우 듀얼 모드의 주파수를 조정하는 적어도 하나 이상의 튜닝봉(400)을 유전체 공진기(200)와 인접하도록 하우징(100)에 나사결합 방식으로 장착할 수 있다.
즉, 도체판(500)에 비대칭적으로 형성된 절개홈(520)과 유전체 공진기(200)의 자계 벽면과 인접하여 장착된 튜닝봉(400)을 통해 섭동을 야기함으로써 중첩되어 있는 듀얼 모드를 결합 및 공진 주파수를 조정할 수 있다.
여기서, 단일 공진기 내에서 형성되는 듀얼 모드 간의 결합대역폭은 도체판(500)의 부분적인 절단 모양과 위치에 따라 결정된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징의 격벽(110)에는 캐비티(120) 공간에 분포하는 전계를 모아 노치(notch) 특성을 구현하기 위해 윈도우(130)와 소정의 간격을 두고, 바람직하게는 하우징의 격벽(110) 가운데 부분에 노치윈도우(160)를 형성하고, 이 노치윈도우(160) 상에 유전체 공진기(200)들 간의 신호를 병렬적으로 커플링하여 노치를 발생시키는 노치발생부재(600)를 장착할 수 있다. 이 경우에도 튜닝봉(400)은 유전체 공진기(200)의 자계 벽면과 인접하도록 하우징의 캐비티(120) 내에 적어도 하나 이상으로 장착할 수 있다.
즉, 안테나 또는 증폭기로부터 입력된 신호는 입력커넥터(140)를 통해 급전 루프로 인가된 다음 첫 번째 유전체 공진기(200)에 전위와 전류 흐름을 발생시켜 캐비티(120) 사이에 전계(Electric Field)와 자계(Magnetic Field)를 형성하며, 이 전자계 성분은 첫 번째 윈도우(130)을 통해 다음 유전체 공진기(200)로 전달되고, 이러한 과정을 거쳐 출력 신호로 나가게 된다. 이때, 각 유전체 공진기(200)를 통과하는 신호 주파수는 캐비티(120)와 유전체 공진기(200) 사이의 간격과 길이에 의한 인턱턴스(inductance) 값, 튜닝봉(400)과 유전체 공진기(200)의 간격에 의한 커패시턴스(capacitance) 값에 따라 결정되며, 윈도우(130)의 설정에 따라 주파수 통과대역이 결정된다.
한편, 도 7에서는 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 커플링부재의 도시를 생략하였으나, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 다양한 실시 형태의 커플링부재가 하우징의 윈도우(130) 상에 구비될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 유전체 공진기 필터는 필터링 특성의 저하 없이 크기를 줄여 원가의 절감 및 장착의 효율성을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 필터를 실장하는 무선중계 장치의 전체적인 부피 및 크기를 줄여 무선중계 장치의 소형화, 경량화 및 슬림화는 물론 생산원가 절감을 도모할 수 있다.
그뿐만 아니라 유전체 공진기는 변화됨 없이 도체판(500)의 지름과 같은 크기 변경만으로도 듀얼 모드 결합과 공진 주파수 조정이 가능하므로 한 종류의 듀얼 모드 유전체 공진기(200)를 이용하여 여러 밴드의 필터를 제작할 수 있다.
또한, 종래와 같이 평면상에서 볼 때 하우징(100)의 캐비티(120)를 정방형인 구조에서 벗어나 직사각형 형태로도 쉽게 배열할 수 있다. 이에 따라 필터의 중요한 설계 사항인 평면 구조를 한층 특정 형태에 구애됨 없이 자유로이 설계할 수 있는 등 크기나 형상 등의 설계가 용이할 수 있다.
특히 RRH와 같은 함체 구조를 갖는 무선통신시스템에 적용할 경우 그 함체의 하부 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있음은 물론 함체의 하부에 필터 모듈 이외의 RRH 구성 모듈을 용이하게 배치할 수 있으므로 전체적인 시스템의 부피 및 크기를 대폭 개선할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백하다.
그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.
100: 하우징 110: 격벽
120: 캐비티 130: 윈도우
140: 입력커넥터 141: 입력급전루프
150: 출력커넥터 151: 출력급전루프
160: 노치윈도우 200: 유전체 공진기
210: 리엔트런트 220: 중공부
300: 커플링부재 310: 루프
320: 조절관 350/360: 커패시터 도체
400: 튜닝봉 500: 도체판
510: 고정구멍 520: 절개홈
600: 노치발생부재
120: 캐비티 130: 윈도우
140: 입력커넥터 141: 입력급전루프
150: 출력커넥터 151: 출력급전루프
160: 노치윈도우 200: 유전체 공진기
210: 리엔트런트 220: 중공부
300: 커플링부재 310: 루프
320: 조절관 350/360: 커패시터 도체
400: 튜닝봉 500: 도체판
510: 고정구멍 520: 절개홈
600: 노치발생부재
Claims (8)
- 격벽(110)에 의해 적어도 둘 이상의 캐비티(120)가 형성되고, 상기 격벽(110)에 윈도우(130)가 형성되고, 상기 캐비티(120)들 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 출력하는 입력 및 출력커넥터(140)(150)가 구비된 하우징(100);
상기 하우징의 캐비티(120) 바닥면에 각각 하면이 부착되며, 상면에 리엔트런트(210)가 형성된 유전체 공진기(200);
상기 윈도우(130) 상에 장착되어 상기 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 커플링부재(300); 및
상기 유전체 공진기들의 리엔트런트(210)에 각각 삽입 장착되는 컵형 도체판(500);
을 포함하는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 커플링부재(300)는 상기 유전체 공진기(200)들의 자계 벽면과 각각 대향하도록 장착된 한 쌍의 루프(310)와;
상기 루프(310)들 사이에 고정 형성된 조절관(320); 및
상기 조절관(320)의 내부로 삽입 및 인출되면서 상기 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 스크류(330);
로 이루어진 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 커플링부재(300)는 상기 유전체 공진기(200)들의 자계 벽면과 대향하도록 장착되고, 내부에 조절구멍(351)이 형성된 커패시터 도체(350)와;
상기 도체(350)의 조절구멍(351)으로 삽입 및 인출되면서 상기 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 스크류(352);
로 이루어진 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 커플링부재(300)는 상기 유전체 공진기(200)들의 전계 벽면과 대향하도록 장착되어 상호 용량결합시키는 커패시터 도체(360)와;
상기 커패시터 도체(360)와의 간격 조절에 의해 상기 유전체 공진기(200)들의 커플링 양을 조절하는 스크류(361);
로 이루어진 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 격벽(110)에 의해 적어도 둘 이상의 캐비티(120)가 형성되고, 상기 격벽(110)에 윈도우(130) 및 상기 윈도우(130)와 소정의 간격을 두고 노치 특성을 구현하기 위한 노치윈도우(160)가 형성되고, 상기 캐비티(120)들 내측으로 각각 급전루프를 형성하여 일정 주파수를 입력 및 출력하는 입력 및 출력커넥터(140)(150)가 구비된 하우징(100);
상기 하우징의 캐비티(120) 바닥면에 각각 하면이 부착되며, 상면에 리엔트런트(210)가 형성된 유전체 공진기(200);
상기 유전체 공진기(200)와 인접하도록 상기 하우징(100)에 장착되어 듀얼 모드의 주파수를 조정하는 적어도 하나 이상의 튜닝봉(400);
상기 유전체 공진기들의 리엔트런트(210)에 각각 삽입 장착되는 컵형 도체판(500); 및
상기 노치윈도우(160) 상에 장착되어 상기 유전체 공진기(200)들 간의 신호를 커플링하여 노치 특성을 발생시키는 노치발생부재(600);
를 포함하는 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 제5항에 있어서,
상기 도체판(500)은 외주연에 듀얼 모드 결합을 유도하는 절개홈(520)이 형성된 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 유전체 공진기(200)는 그 리엔트런트(210)의 바닥면을 통과하는 중공부(220)가 형성된 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
- 제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 유전체 공진기(200)와 도체판(500)은 그 내부를 관통하는 고정부재(700)에 의해 상기 하우징의 캐비티(120) 바닥면에 고정된 듀얼 모드 유전체 공진기 필터.
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|---|---|---|---|
| KR1020130002910A KR101357027B1 (ko) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | 리엔트런트 캐비티형 유전체 공진기를 이용한 듀얼 모드 유전체 공진기 필터 |
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| KR1020130002910A KR101357027B1 (ko) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | 리엔트런트 캐비티형 유전체 공진기를 이용한 듀얼 모드 유전체 공진기 필터 |
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|---|---|
| KR101357027B1 true KR101357027B1 (ko) | 2014-02-04 |
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| KR1020130002910A KR101357027B1 (ko) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | 리엔트런트 캐비티형 유전체 공진기를 이용한 듀얼 모드 유전체 공진기 필터 |
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