KR101422722B1 - 노치 커플링 rf 필터 - Google Patents

Abstract

노치 커플링 RF 필터가 개시된다. 노치 커플링 RF 필터는 외부와 차폐되며, 복수의 공동을 일렬로 형성하는 복수의 격벽이 설치되는 하우징, 복수의 공동에 각각 설치되어 공진이 이루어지도록 하는 복수의 공진기, 하우징의 일측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어 신호가 입력되는 입력포트, 하우징의 타측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어 신호가 출력되는 출력포트, 복수의 공진기가 병렬 배치되도록, 입력포트 및 출력포트를 각각 복수의 공진기와 연결시키는 와이어 및 복수의 공진기에서 이웃하는 공진기간에 노치 커플링을 발생시키는 복수의 커플링 프로브를 포함한다.

Description

노치 커플링 RF 필터{Notch coupling RF filter}

본 발명은 RF 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노치 커플링(notch coupling)을 이용한 RF 필터에 관한 것이다.

필터는 미리 설정된 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 기능을 하는 장치로서, 필터링하는 주파수 대역에 따라, 로우 패스 필터, 밴드 패스 필터, 하이 패스 필터 및 밴드 스탑 필터 등으로 구분된다.

필터의 중요한 특성으로는 삽입 손실과 스커트 특성이 있다. 삽입 손실이란 신호가 필터를 통과하면서 손실되는 전력을 의미하며, 스커트 특성은 필터의 통과 대역과 저지 대역이 가파른 정도를 의미한다. 위 삽입 손실과 스커트 특성은 필터의 차수에 따라 서로 트레이드 오프(Trade Off) 관계에 있다. 필터의 차수가 높아질수록 스커트 특성은 좋아지나 삽입 손실은 나빠지는 관계가 성립한다. 필터의 차수를 높이지 않으면서 필터의 스커트 특성을 개선하기 위해 노치(감쇠 극)를 형성하는 방법이 주로 사용된다. 이는 특정 주파수 대역에서 노치를 형성함으로써 필터의 차수를 높이지 않으면서 필터의 스커트 특성을 강화하는 방법이다.

노치의 형성을 위해 일반적으로 크로스 커플링 방법이 이용된다. 통상적으로 크로스 커플링은 커플링 바를 이용하여 구현되며, 커플링 바는 공동(cavity)을 정의하는 내벽에 관통되어 설치되며 연관된 공진기간의 커플링 현상을 발생시킨다.

RF 필터 중 RF 공동 필터는 공진 모드에 따라 TE 모드 공진 필터와 TM 모드 공진 필터로 구분된다. 이 중 TE 모드 공진을 하는 필터는 공진기로 유전체 공진기가 사용되고, TM 모드 공진을 하는 필터는 공진기로 금속 재질의 공진기가 사용된다. TE 모드 공진을 하는 RF 필터의 경우, 커플링 라인을 RF 필터 하우징 바닥 등에 연결하여 크로스 커플링을 수행하기도 한다.

이와 같은 종래의 노치 커플링 RF 필터는 필터의 차수에 상응하여 제한적인 개수의 노치만을 형성할 수 있으며, 높은 스커트 특성이 요구되는 경우, 많은 수의 공진기가 구비되어야 함에 따라 차수가 높아져 삽입 손실이 나빠지는 문제점이 있다.

발명의 배경기술로는 가변형 외장 노치 케이블을 갖는 유전체 공진기 대역 통과 필터에 관한 특허문헌이 있으며, 필터의 외측에 가변 가능한 노치 케이블을 구비함으로써 우수한 감쇠 특성을 얻을 수 있는 대역 통과 필터에 대하여 개시하고 있다.

KR 2000-0026761 A 2000. 05. 15

본 발명은 공진기가 직렬로 배치된 RF 필터보다 우수한 특성을 가지도록 공진기를 병렬로 배치한 노치 커플링 RF 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 노치 커플링 RF 필터가 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 노치 커플링 RF 필터는 외부와 차폐되며, 복수의 공동을 일렬로 형성하는 복수의 격벽이 설치되는 하우징, 상기 복수의 공동에 각각 설치되어 공진이 이루어지도록 하는 복수의 공진기, 상기 하우징의 일측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어 신호가 입력되는 입력포트, 상기 하우징의 타측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어 신호가 출력되는 출력포트, 상기 복수의 공진기가 병렬 배치되도록, 상기 입력포트 및 상기 출력포트를 각각 상기 복수의 공진기와 연결시키는 와이어 및 상기 복수의 공진기에서 이웃하는 공진기간에 노치 커플링을 발생시키는 복수의 커플링 프로브를 포함한다.

상기 커플링 프로브는 이웃하는 공동이 상호 연통되도록 일부분이 개방되어 형성된 윈도우를 통해 상기 이웃하는 공동의 저부면과 연결되도록 설치된다.

상기 윈도우는 상기 격벽의 상측은 남겨두고 하측의 일정 부분이 사각 형상으로 개방되어 형성된다.

상기 커플링 프로브는 와이어 형상을 가지고, 유도성 커플링을 발생시킨다.

상기 커플링 프로브는 상기 격벽에 관통되어 설치되고, 양단에 커플링판이 형성되어 상기 공진기와 이격되어 설치된다.

상기 커플링판은 T자 형상이다.

상기 커플링 프로브는 외부에 절연체로 싸여진 후 상기 격벽에 결합된다.

상기 복수의 공동은 3개이되, 상기 복수의 공진기는 상기 입력포트 및 상기 출력포트와 직접 연결되며, 일렬로 형성된 3개의 공동 중 중앙에 위치한 공동에 설치되는 제1 공진기, 상기 중앙에 위치한 공동을 제외한 나머지 공동에 설치되는 제2 공진기와 제3 공진기를 포함하고, 상기 와이어는 상기 입력포트 및 상기 출력포트를 각각 상기 제2 공진기 및 상기 제3 공진기와 연결시킨다.

본 발명은 공진기가 직렬로 배치된 RF 필터보다 우수한 특성을 가질 수 있으며, 제한된 수의 공진기를 가진 필터에서 보다 많은 수의 노치를 형성할 수 있다.

도 1은 공진기가 직렬로 배치된 RF 필터의 구조를 예시한 도면.
도 2는 도 1의 RF 필터에 대한 등가 회로를 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 RF 필터의 주파수 특성을 그래프로 나타낸 도면.
도 4는 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터의 구조를 예시한 도면.
도 5는 도 4의 3차 노치 커플링 RF 필터에 대한 등가 회로를 나타낸 도면.
도 6은 도 4의 3차 노치 커플링 RF 필터의 주파수 특성을 그래프로 나타낸 도면.
도 7은 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터의 구조를 예시한 도면.
도 8은 도 7의 3차 노치 커플링 RF 필터에 대한 등가 회로를 나타낸 도면.
도 9는 도 7의 3차 노치 커플링 RF 필터의 주파수 특성을 그래프로 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 1은 공진기가 직렬로 배치된 RF 필터의 구조를 예시한 도면이고, 도 2는 도 1의 RF 필터에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 RF 필터의 주파수 특성을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 공진기가 직렬로 배치된 RF 필터는 하우징(10), 공동(11), 다수의 공진기(20), 입력포트(30) 및 출력포트(40)를 포함한다. 여기서, 하우징(10)은 외부와 차폐되는 일정한 내부공간을 형성하는 부재로, 그 내부에 다수의 공동(11)이 형성되도록 격벽(12)을 구비한다. 공동(11)을 형성하는 격벽(12)은 이웃하는 공동(11)이 상호 연통되도록 일부분이 개방되어 윈도우(13)를 형성한다. 입력포트(30) 및 출력포트(40)는 일단이 공진기(20)의 일측면에 접촉되고, 타단이 입력포트(30) 또는 출력포트(40)와 연결되는 와이어(31)를 포함한다.

도 1에서, 입력포트(30)로 인가된 RF 신호는 각 공동(11)에 구비된 공진기(20)에 의해 공진되면서, 일측 공진기(20)에서 타측 공진기(20)로 진행하여 필터링이 된다.

도 1에 도시된 RF 필터는 크로스 커플링이 없는 4차 필터를 예시한 것으로, 통상적으로 인접한 공진기(20)간에 순차적으로 커플링이 발생한다. 이때, 공진기(20)간에 발생하는 커플링은 도 2에 도시된 바와 같이, 유도성(L) 커플링이 될 수 있다.

이와 같은, 4차의 RF 필터는 도 3에 도시된 바와 같은 주파수 특성(삽입 손실 및 스커트 특성)을 가질 수 있다. 요구 사항에 따라 더 우수한 특성을 구현하고자 하는 경우, 크로스 커플링을 적용하거나, 공진기의 수를 증가시키는 방법이 있으나, 공진기의 수를 증가시키는 경우, 차수가 증가하여 삽입 손실 특성이 악화되는 문제가 있다.

이하에서는, 전술한 4차 RF 필터와 상응하거나 그 이상의 특성을 가지는 3차 병렬 배치 RF 필터에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터의 구조를 예시한 도면이고, 도 5는 도 4의 3차 노치 커플링 RF 필터에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 4의 3차 노치 커플링 RF 필터의 주파수 특성을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터는 하우징(100), 3개의 공진기(210, 220, 230), 입력포트(300), 출력포트(400), 와이어(310, 410) 및 커플링 프로브(500)를 포함한다.

하우징(100)은 직사각 형상의 단면을 가지며 외부와 차폐되는 일정한 내부공간을 형성하는 부재로서, 그 내부에 3개의 공동(110)이 일렬로 형성되도록 격벽(120)을 구비한다. 이때, 하우징(100)의 내부에 구비된 격벽(120)에 의하여 형성된 3개의 공동(110)은 각각 정사각 형상의 단면을 가진다.

공진기(210, 220, 230)는 원기둥 형상의 부재로, 공동(110)의 측벽으로부터 일정 거리 이격되도록, 하우징(100)의 저부면에 세워진 형상으로 공동(110)의 중앙에 각각 설치된다. 공동(110)의 측벽과 공동(110)의 중앙에 위치한 공진기(210, 220, 230) 사이의 거리에 따라 커플링 값이 결정되며, 이 커플링 값은 필터의 성능을 가늠하는 척도가 되는 퀄러티값에 직접적인 영향을 미치게 되므로, 공동(110)이 정사각 형상의 단면으로 형성될 때 가장 안정적이지만, 직사각 형상이나 사각 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

입력포트(300)는 하우징(100)의 일측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어, 공동(110)의 내부에서 공진이 발생되도록 전기적인 신호가 입력된다.

출력포트(400)는 하우징(100)의 타측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어, 하우징(100)의 내부에서 발생된 전기적인 신호가 출력된다.

특히, 입력포트(300) 및 출력포트(400)는 공진기(210, 220, 230)의 병렬 배치를 위하여, 제1 공진기(210)와 직접 연결된다. 그리고, 입력포트(300) 및 출력포트(400)는 각각 와이어(310, 410)를 통해 제2 공진기(220) 및 제3 공진기(230)와 연결된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 공진기(210, 220, 230)는 병렬로 배치된다.

커플링 프로브(500)는 격벽(120)에 의하여 형성된 윈도우(130)를 통해 이웃하는 공동(110)의 저부면과 연결되도록 설치된다. 이때, 윈도우(130)는 이웃하는 공동(110)이 상호 연통되도록 격벽(120)의 일부분이 개방되어 형성되는데, 격벽(130)의 상측은 남겨두고 하측(하우징(100)의 저부면측)의 일정 부분이 사각 형상으로 개방되어 형성될 수 있다.

특히, 도 4에 도시된 커플링 프로브(500)는 와이어 형상을 가질 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 공진기(210)와 제2 공진기(220) 사이 및 제1 공진기(210)와 제3 공진기(230) 사이에 유도성(L) 커플링을 발생시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 1GHz~1.2GHz에서 노치가 형성되는 것을 확인할 수 있으며, 형성된 노치로 인하여 우측 저지 대역의 스커트 특성이 도 1 내지 도 3에서 전술한 4차 직렬 배치 RF 필터의 특성과 유사한 것을 확인할 수 있다.

도 7은 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터의 구조를 예시한 도면이고, 도 8은 도 7의 3차 노치 커플링 RF 필터에 대한 등가 회로를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 7의 3차 노치 커플링 RF 필터의 주파수 특성을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터는 하우징(100), 3개의 공진기(210, 220, 230), 입력포트(300), 출력포트(400), 와이어(310, 410) 및 커플링 프로브(500)를 포함한다.

도 7에 도시된 3차 노치 커플링 RF 필터는 커플링 프로브(500)의 구성을 제외한 나머지 구성들이 도 4의 3차 노치 커플링 RF 필터와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 7에서, 커플링 프로브(500)는 공동(110)을 형성하는 격벽(120)에 관통되어 설치된다. 커플링 프로브(500)는 양단에 커플링판이 형성되어 공진기(210, 220, 230)와 이격되어 설치된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 커플링판은 T자 형상이 될 수 있다.

커플링 프로브(500)는 금속 재질이고, 공동(110)을 형성하는 내벽(격벽(120) 포함) 역시 금속 재질이므로, 커플링 프로브(500)를 내벽과 전기적으로 격리시키기 위하여, 커플링 프로브(500)의 외부는 테프론과 같은 유전체 재질의 절연체(510)로 싸여진 후 격벽(120)에 결합될 수 있다.

특히, 도 7에 도시된 커플링 프로브(500)는 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 공진기(210)와 제2 공진기(220) 사이 및 제1 공진기(210)와 제3 공진기(230) 사이에 용량성(C) 커플링을 발생시킬 수 있다.

도 9를 참조하면, 좌측 및 우측의 양측 저지 대역에서 노치가 형성되는 것을 확인할 수 있으며, 형성된 노치로 인하여 양측 저지 대역의 스커트 특성이 도 1 내지 도 3에서 전술한 4차 직렬 배치 RF 필터의 특성과 유사한 것을 확인할 수 있다.

도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한, 공진기가 병렬로 배치된 3차 노치 커플링 RF 필터는 공진기가 직렬로 배치된 3차 RF 필터보다 우수한 특성을 가질 수 있으며, 1차 RF 필터와 동등한 통과 손실을 가지는 밴드 패스 필터로 구현될 수 있다. 또한, 공진기가 직렬로 배치된 3차 RF 필터는 1개의 노치 구현만이 가능한 반면에, 3차 노치 커플링 RF 필터는 병렬 구조로 인하여 2개의 노치 구현이 가능하다. 또한, 3차 노치 커플링 RF 필터는 병렬 구조로 인하여 3개의 패스를 가지는 다중 공진이 가능하다. 또한, 3차 노치 커플링 RF 필터는 앞서 전술한 4차 직렬 배치 RF 필터와 동일한 스커트 특성을 가지는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 하우징
110: 공동(Cavity)
120: 격벽
130: 윈도우
210: 제1 공진기
220: 제2 공진기
230: 제3 공진기
300: 입력포트
310, 410: 와이어
400: 출력포트
500: 커플링 프로브

Claims (8)

1. 외부와 차폐되며, 복수의 공동을 일렬로 형성하는 복수의 격벽이 설치되는 하우징;
   상기 복수의 공동에 각각 설치되어 공진이 이루어지도록 하는 복수의 공진기;
   상기 하우징의 일측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어 신호가 입력되는 입력포트;
   상기 하우징의 타측 외벽에 외부로 노출되도록 설치되어 신호가 출력되는 출력포트;
   상기 복수의 공진기가 병렬 배치되도록, 상기 입력포트 및 상기 출력포트를 각각 상기 복수의 공진기와 연결시키는 와이어; 및
   상기 복수의 공진기에서 이웃하는 공진기간에 노치 커플링을 발생시키는 복수의 커플링 프로브를 포함하되,
   상기 커플링 프로브는 이웃하는 공동이 상호 연통되도록 일부분이 개방되어 형성된 윈도우를 통해 상기 이웃하는 공동의 저부면과 연결되도록 설치되고,
   상기 윈도우는 상기 격벽의 상측은 남겨두고 하측의 일정 부분이 사각 형상으로 개방되어 형성되는 것을 특징으로 하는 노치 커플링 RF 필터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 커플링 프로브는 와이어 형상을 가지고, 유도성 커플링을 발생시키는 것을 특징으로 하는 노치 커플링 RF 필터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 커플링 프로브는 상기 격벽에 관통되어 설치되고, 양단에 커플링판이 형성되어 상기 공진기와 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 노치 커플링 RF 필터.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 커플링판은 T자 형상인 것을 특징으로 하는 노치 커플링 RF 필터.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 커플링 프로브는 외부에 절연체로 싸여진 후 상기 격벽에 결합되는 것을 특징으로 하는 노치 커플링 RF 필터.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 공동은 3개이되,
   상기 복수의 공진기는
   상기 입력포트 및 상기 출력포트와 직접 연결되며, 일렬로 형성된 3개의 공동 중 중앙에 위치한 공동에 설치되는 제1 공진기, 상기 중앙에 위치한 공동을 제외한 나머지 공동에 설치되는 제2 공진기와 제3 공진기를 포함하고,
   상기 와이어는 상기 입력포트 및 상기 출력포트를 각각 상기 제2 공진기 및 상기 제3 공진기와 연결시키는 것을 특징으로 하는 노치 커플링 RF 필터.

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