KR101364770B1 - 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로스트립 대역 통과 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접 급전 방식 시 차단 대역에서의 삽입 손실이 낮게 하고, 이중 급전의 간격을 조절하여 차단 대역의 삽입 손실 특성을 개선할 수 있는 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터에 관한 것으로, 접 급전 구조에서의 차단 대역에서의 삽입 손실 특성을 향상시킴으로써 원하지 않는 주파수 대역에서의 신호를 효과적으로 차단시킬 수 있는 효과를 제공하며, 단지 이중 급전의 간격을 조정함으로써 차단 특성을 개선할 수 있기 때문에 공진기의 구조를 변화시킬 필요가 없어 보다 효율적인 필터 설계가 가능한 효과를 제공한다.

Description

이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터{Dual-mode microstrip band pass filter with dual feed}

본 발명은 마이크로스트립 대역 통과 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접 급전 방식 시 차단 대역에서의 삽입 손실을 줄이고, 이중으로 급전을 하고, 이중 급전의 간격을 조절하여 차단 대역의 조절을 용이하게 하며, 차단 대역의 삽입 손실 특성을 개선할 수 있는 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터에 관한 것이다.

최근, 대부분의 전자기기에 무선 통신 기술이 적용되고 있고, 기존의 유선통신 또한 무선통신으로 대체되는 추세이다. 이에 따라 초광대역 통신(Ultra Wide Band, UWB), 초고속 무선랜(Wireless LAN), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 여러 무선통신기술이 개발되고 있고, 또한 이 통신 기술에 쓰이는 무선 소자들의 성능도 급속히 발전해 가고 있다. 통신 기술 및 성능 발전의 가속화와 함께 무선 통신 소자 및 기기들의 소형화, 경량화 등에 대한 발전도 동시에 급격히 빨라지고 있다.

이러한 무선 통신 소자 및 기기들의 소형화 및 경량화를 위해 무선주파수 통신 소자로서 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터가 개발되어 적용되고 있는 추세이다. 통상, 이러한 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 정사각형 마이크로스트립 패치, 원형 패치, 원형 링, 사각 링 등의 공진기를 이용하여 구현되고, 공진기의 일부를 제거 또는 스터브를 추가함으로써 하나의 공진기로 이중 모드 동작을 수행한다.

도 1은 일반적인 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면 일반적인 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 사각패치(10)와 2개의 단일 급전부(21, 22)를 포함한다. 상기 사각패치(10)는 이중 공진(또는 "이중모드"라 함)을 위해 사각패치(10)의 일측 모서리를 상기 모서리에 대해 대칭적으로 제거한 이중 공진부(11)와, 소형화를 위한 슬롯(12)을 포함한다.

상기 단일 급전부(21) 및 단일 급전부(22) 중 하나는 입력포트로 사용되고, 나머지 하나는 출력포트로 사용된다.

이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 상기 도1과 같이 구성되어 직접 급전을 하거나, 전자기 결합 구조를 이용하여 급전을 하며, 높은 선택도를 갖는 대역 통과 필터 구현에 많이 활용되고 있다.

그러나 종래 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 직접 급전 방식에서 차단 대역에서의 삽입 손실이 큰 문제점이 있었다.

또한, 종래 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 전자기 결합 구조의 급전 시 직접 급전보다 전달되는 에너지가 적으므로 차단 대역의 삽입 손실 특성이 나쁜 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 직접 급전 방식 시 차단 대역에서의 삽입 손실을 줄이고, 이중으로 급전을 하고, 이중 급전의 간격을 조절하여 차단 대역의 조절을 용이하게 하며, 차단 대역의 삽입 손실 특성을 개선할 수 있는 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중모드 마이크로 스트립 대역 통과 필터는, 내측이 대칭되도록 하는 대각선의 일측 끝 부분을 상기 대각선을 기준으로 대칭되는 형상으로 제거 또는 부가된 이중 공진부와, 상기 대각선을 기준으로 양측이 대칭적으로 구성되는 슬롯을 구비하는 패치와, 상기 이중 공진부가 상기 대각선을 기준으로 대칭 및 수직으로 구성되어 입력되는 신호를 분기하여 이중 급전시키고 대역 통과 필터링 된 상기 신호를 출력하는 입출력 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 입출력 포트는, 상기 신호를 입력받는 베이스 급전부와, 상기 베이스 급전부를 통해 전송되는 상기 신호를 분기하여 상기 패치로 전송하는 두 개의 분기 급전부를 포함하는 입력 이중 급전부와, 상기 패치에서 상기 입력 이중 급전부와 수직되는 위치에 형성되어 상기 패치를 통해 이중 공진 대역 통과 필터링 된 상기 신호를 출력하는 출력 단일 급전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 입출력 포트는, 상기 신호를 입력받는 베이스 급전부와, 상기 베이스 급전부를 통해 전송되는 상기 신호를 분기하여 상기 패치로 전송하는 두 개의 분기 급전부를 구비하는 입력 이중 급전부와, 상기 패치에서 상기 이중 급전부와 수직되는 위치에 형성되어 상기 패치를 통해 이중 공진 대역 통과 필터링 된 신호를 분기하여 입력받는 두 개의 분기 급전부와 상기 두 개의 분기 급전부를 통해 전송되는 필터링된 상기 신호를 결합하여 출력하는 베이스 급전부를 구비하는 출력 이중 급전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 두 개의 분기 급전부 사이의 거리 조절에 의해 차단 대역이 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 이중 공진부는 삼각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 슬롯은 십자형상, 엑스자 형상, 원형, 또는 사각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 패치는 사각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 직접 급전 구조에서의 차단 대역에서의 삽입 손실 특성을 향상시킴으로써 원하지 않는 주파수 대역에서의 신호를 효과적으로 차단시킬 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 단지 이중 급전의 간격을 조정함으로써 차단 특성을 개선할 수 있기 때문에 공진기의 구조를 변화시킬 필요가 없어 보다 효율적인 필터 설계가 가능한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 차단 목적에 맞춰 급전 간격을 조정함으로써 보다 다양한 필터 특성을 얻을 수 있는 효과를 가지며, 필요에 따라서는 고조파 성분에 의한 제2통과 대역을 억제시킬 수도 있는 효과를 가진다.

도 1은 일반적인 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 적용되는 패치의 형상을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터의 슬롯 형상들을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터와 종래 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터의 주파수에 따른 S 파라미터 특성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터의 이중 급전 구조의 간격 변화에 따른 S 파라미터 특성을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 실시예들을 참조하여, 본 발명의 이중 급전을 가지는 마이크로스트립 이중 모드 대역 통과 필터의 구성 및 동작을 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 적용되는 패치의 형상을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터의 슬롯 형상들을 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터는 패치(10)와 입출력 포트를 포함한다.

패치(10)는 도 4의 (가) 및 (다)와 같이 원형 및 원 링형, (나) 및 (라)와 같이 사각형 및 사각 링형, (마)와 같이 클로바 형으로 다양하게 형성될 수 있으며 이중 공중부(11)를 기준으로 형성되는 대각선(또는 "반지름" 이하 통일하여 "대각선"이라 함)(1)을 기준으로 대칭적으로 구성된다. 그러나 이하 설명에서는 패치(10)가 사각형인 경우를 예를 들어 설명한다.

본 발명에 적용되는 사각패치(10)는 이중 공진 모드(또는 "이중 모드"라 함)로 동작하기 위해 입출력 포트가 형성되지 않는 두 변을 가지는 사각형의 모서리를 대각선(1)에 대해 대칭적인 형상으로 제거되거나 부가된 이중 공진부(11)를 포함하고, 상기 대각선(1)에 대해 대칭적으로 중심부에 형성되는 슬롯(12)을 포함한다. 상기 이중 공진부(11)의 형상은 도 2 내지 도 4에서 보이는 바와 같이 삼각형 형상이 될 수도 있고, 사각형 형상이 될 수도 있을 것이다. 즉, 이중 공진부(11)의 형상은 대각선(1)에 대해 대칭인 어떠한 형상도 가능하다.

슬롯(12)의 형상은 도 5의 (가)에 나타낸 바와 같이 십자 형상으로 구성될 수도 있고, (나)와 같이 사각패치(10)에서 이중 공진부(11)를 제거한 형상에 대응하는 형상으로 구성될 수도 있으며, (다)와 같이 원형으로 구성될 수도 있다. 이 외에도 슬롯(12)은 엑스자(X) 형상 등이 될 수도 있을 것이다.

상기 입출력 포트는 도 2의 제1실시예에서와 같이 90도의 각도로 사각 패치(10)의 두 변 각각에 구성되는 두 개의 이중 급전부(30, 40)로 이루어질 수도 있고, 도 3의 제2실시예에서와 같이 단일 급전부(20)와 이중 급전부(30)로 구성될 수도 있을 것이다. 패치가 원형인 경우에도 상기 입력 포트와 출력 포트는 90의 각도로 구성되어야 한다.

제1실시예의 경우 이중 급전부(30)가 입력 포트(또는 "입력 이중 급전부"라 함)로, 이중 급전부(40)가 출력 포트(또는 "출력 이중 급전부"라 함)로 동작하도록 구성될 수도 있고, 이중 급전부(40)가 입력 이중 급전부로 이중 급전부(30)가 출력 이중 급전부로 동작하도록 구성될 수도 있다.

제2실시예의 경우도 마찬가지로, 단일 급전부(20)가 출력 포트가 될 수도 있고, 입력 포트가 될 수도 있을 것이다.

이중 급전부(30, 40)는 신호를 입력받거나 출력하는 베이스 급전부(31, 41)와, 상기 베이스 급전부(31, 41)를 통해 전송되는 상기 신호를 분기하여 상기 사각패치(10)로 전송하거나 사각 패치(10)에 급전되어 필터링된 신호를 입력받는 두 개의 분기 급전부(33)로 구성된다.

상기 두 개의 분기 급전부(33) 사이의 거리에 따라 이중 공진 모드 대역 통과 필터 특성이 달라진다. 상기 각 이중 급전부(30, 40)의 두 개의 분기 급전부(33)는 도 2 및 도 3과 같이 'ㄷ'자 형상으로 구성될 수도 있고, 'V"자 형상으로 형성될 수도 있을 것이다.

상기 이중 공진 모드 대역의 대역 통과 필터 특성은 하기의 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터와 종래 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터의 주파수에 따른 S 파라미터 특성을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 이중 급전을 갖는 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터의 이중 급전 구조의 간격 변화에 따른 S 파라미터 특성을 나타낸 도면이다. 도면에 참조된 부호 501은 일반적인 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터의 S 파라미터 특성을 나타낸 곡선이고, 502는 본 발명에 따른 마이크로스트립 이중모드 대역 통과 필터의 S 파라미터 특성을 나타낸 곡선이며, 503은 이중모드의 차단 대역을 나타낸 것이다.

도 6에서 보이는 바와 같이 본 발명의 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 503의 주파수 대역에서 일반적인 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터에 비해 차단 특성이 좋음을 알 수 있다.

또한, 도 7에서 보이는 바와 같이 본 발명의 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 분기 급전부(31)의 간격(Wf)의 조절에 의해 도 7의 601 영역에서 보이는 바와 같이 그 차단 대역을 용이하게 조절할 수 있음을 알 수 있으며, 도 7의 602 영역에서 보이는 바와 같이 이중 대역의 두 번째 대역(고주파 대역)의 S(S21) 파라미터의 dB를 용이하게 조절할 수 있음을 알 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터는 입출력 포트 중 적어도 하나를 이중 급전부(30 또는 40)로 구성함으로써 대역 통과 필터의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 패치 11: 이중 공진부
12: 슬롯 20, 21, 22: 단일 급전부
30, 40: 이중 급전부 31, 41: 베이스 급전부
33, 43: 분기 급전부

Claims (7)

1. 내측이 대칭되도록 하는 대각선의 일측 끝 부분을 상기 대각선을 기준으로 대칭되는 형상으로 제거 또는 부가된 이중 공진부와, 상기 대각선을 기준으로 양측이 대칭적으로 구성되는 슬롯을 구비하는 패치와,
   상기 이중 공진부가 상기 대각선을 기준으로 대칭 및 수직으로 구성되어 입력되는 신호를 분기하여 이중 급전시키고 대역 통과 필터링 된 상기 신호를 출력하는 입출력 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 입출력 포트는,
   상기 신호를 입력받는 베이스 급전부와, 상기 베이스 급전부를 통해 전송되는 상기 신호를 분기하여 상기 패치로 전송하는 두 개의 분기 급전부를 포함하는 입력 이중 급전부와,
   상기 패치에서 상기 입력 이중 급전부와 수직되는 위치에 형성되어 상기 패치를 통해 이중 공진 대역 통과 필터링 된 상기 신호를 출력하는 출력 단일 급전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 입출력 포트는,
   상기 신호를 입력받는 베이스 급전부와, 상기 베이스 급전부를 통해 전송되는 상기 신호를 분기하여 상기 패치로 전송하는 두 개의 분기 급전부를 구비하는 입력 이중 급전부와,
   상기 패치에서 상기 이중 급전부와 수직되는 위치에 형성되어 상기 패치를 통해 이중 공진 대역 통과 필터링 된 신호를 분기하여 입력받는 두 개의 분기 급전부와 상기 두 개의 분기 급전부를 통해 전송되는 필터링된 상기 신호를 결합하여 출력하는 베이스 급전부를 구비하는 출력 이중 급전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 두 개의 분기 급전부 사이의 거리 조절에 의해 차단 대역이 조절되는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 이중 공진부는 삼각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로스트립 대역 통과 필터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 슬롯은 십자형상, 엑스자 형상, 원형, 또는 사각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로 스트립 대역 통과 필터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 패치는 사각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중모드 마이크로 스트립 대역 통과 필터.

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