KR101517680B1 - 고성능 필터링 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

고성능 필터링 장치 및 방법이 개시된다. 고성능 필터링 장치는 필터 대역의 하단에 대한 컷오프 주파수가 선정된 값을 만족하도록 하는 제1 필터와, 상기 필터 대역의 상단에 대한 컷오프 주파수가 상기 선정된 값을 만족하도록 하는 제2 필터와, 상기 하단과 상기 상단에 의해 정해지는 주파수 대역을 결정하는 출력부를 포함한다.

Description

고성능 필터링 장치 및 방법{HIGH PERFORMANCE FILTERING APPARATUS AND METHOD}
본 발명의 실시예는 성능이 열악한 필터를 이용하여, 고성능 필터링 효과를 지원하는 고성능 필터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 할당된 주파수 대역 내에서의 RF 신호 송수신을 통해 서비스를 제공한다. 한정된 주파수 자원에 의해 각 무선통신 서비스 대역은 사업자별, 서비스 종류별로 인접하여 할당되기 때문에 양질의 무선통신 서비스를 위해 상호 간섭 영향이 최소화 되도록 RF 회로 설계 기술이 필요하다. 즉, 무선통신 시스템에서 송신하는 RF 신호는 할당된 주파수 대역을 벗어나지 않도록 하여 다른 서비스 대역에 간섭을 주지 않도록 설계되어야 하고, 무선통신 시스템에서 수신하는 RF 신호는 할당된 대역 신호 외 다른 신호가 수신되지 않도록 설계되어야 한다.
이러한 무선통신 시스템은 필터(예컨대, 밴드 패스 필터(BPF))를 이용하여 할당된 주파수 대역에서의 RF 신호 송수신을 가능하게 한다.
무선통신 시스템에 이용되는 필터는 예컨대, IF SAW 필터, 캐비티(Cavity) 필터 등일 수 있다.
여기서, IF SAW 필터는 IF 주파수에서만 사용이 가능 함에 따라, 무선통신 시스템에 이용될 경우, IF 대역으로 주파수를 변환하는 회로와 함께 사용되어야 한다.
또한, 캐비티 필터는 서비스를 제공하는 RF 주파수 대역에서 사용이 가능하나, 우수한 필터 특성을 갖기 위해서는 다단계 캐비티 소자를 배치하여 노치(Notch) 기능이 추가되도록 해야 함에 따라, 필터 크기가 커진다.
따라서, 크기가 상대적으로 작고, 고성능 필터 특성을 갖는 필터가 필요하다.
본 발명의 실시예는 성능이 열악한 필터(예컨대, RF SAW 필터, 유전체 필터, LC 필터, 캐비티 필터 등)를 이용하여, 고성능 필터(예컨대, IF SAW 필터, 캐비티 필터 등)와 동등한 고성능 필터링 효과를 지원하는 고성능 필터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 고성능 필터링 장치는 필터 대역의 하단에 대한 컷오프 주파수가 선정된 값을 만족하도록 하는 제1 필터와, 상기 필터 대역의 상단에 대한 컷오프 주파수가 상기 선정된 값을 만족하도록 하는 제2 필터와, 상기 하단과 상기 상단에 의해 정해지는 주파수 대역을 결정하는 출력부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 고성능 필터링 방법은 필터 대역의 하단에 대한 컷오프 주파수가 선정된 값을 만족하도록 하는 제1 필터를 형성하고, 상기 필터 대역의 상단에 대한 컷오프 주파수가 상기 선정된 값을 만족하도록 하는 제2 필터를 형성하는 단계와, 상기 하단과 상기 상단에 의해 정해지는 주파수 대역을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성능이 열악한 필터(예컨대, RF SAW 필터, 유전체 필터, LC 필터, 캐비티 필터 등)를 이용하여, 고성능 필터(예컨대, IF SAW 필터, 캐비티 필터 등)와 동등한 고성능 필터링 효과를 지원하는 고성능 필터링 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고성능 필터를 이용하기 위한 IF 변환 과정이 불필요하고, 필터링 손실이 적어 내부 구성(예컨대, RF 회로)이 간략해 짐에 따라, 고성능 필터링 장치에 대한 비용 절감 및 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치에서 이용되는 RF SAW 필터의 필터 특성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치에서 이용되는 제1 필터의 필터 특성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치에서 이용되는 제2 필터의 필터 특성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치에서 이용되는 제1 필터 및 제2 필터를 결합한 필터의 필터 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고성능 필터링 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치(100)는 필터부(101) 및 출력부(107)를 포함할 수 있다.
필터부(101)는 n(n은 자연수)개의 필터(예컨대, 제1 필터(filter)(103) 및 제2 필터(105))를 이용하여, 입력된 신호를 필터링할 수 있다. 필터부(101)는 출력부(107)의 전단에 위치하여, 상기 입력된 신호를 필터링할 수 있다.
여기서, 제1 필터(103) 및 제2 필터(105)는 연속으로 배치될 수 있다. 이때, 제2 필터(105)는 제1 필터(103)에서 출력되는 신호를 입력받을 수 있다. 또한, 제1 필터(103) 및 제2 필터(105)는 연속으로 배치되는 것에 한정되지 않고, 필터 사이에 다른 구성부(예컨대, 감쇠기, 증폭기 등)를 위치시킬 수 있다.
제1 필터(103) 및 제2 필터(105)는 RF SAW(Radio Frequency Surface Acoustical Wave) 필터, 유전체 필터, LC(Inductor Capacitor) 필터 및 캐비티(Cavity) 필터 중 어느 하나의 필터가 갖는 필터 대역 중 임의 일단을 변형하여 형성된 것일 수 있다. 이때, 제1 필터(103) 및 제2 필터(105)는 상기 하나의 필터에서 필터 대역 중 한쪽의 필터 특성이 강화되고, 다른 한쪽의 필터 특성이 기본 특성 보다 열화되도록 변형된 것일 수 있다.
제1 필터(103)는 필터 대역의 하단에 대한 컷오프 주파수가 선정된 값을 만족하도록 한다. 구체적으로, 제1 필터(103)는 상기 선정된 값이 각도일 경우, 상기 하나의 필터에서 필터 대역의 하단 특성을 강조하여, 상기 하단과 연관되어 설정된 제1 컷오프 주파수에서의 컷오프(cut-off) 기울기를 상기 각도(예컨대, 80도) 이상으로 변형할 수 있다. 따라서, 제1 필터(103)는 제1 컷오프 주파수 이하의 대역에 해당하는 신호의 통과를 제한할 수 있다.
제1 필터(103)는 예컨대, 도 2에 도시된, 필터 특성을 갖는 RF SAW 필터에서 필터 대역의 하단 특성을 강조하여, 도 3에 도시된, 필터 특성을 갖도록 변형될 수 있다.
또한, 제2 필터(105)는 상기 필터 대역의 상단에 대한 컷오프 주파수가 상기 선정된 값을 만족하도록 한다. 구체적으로, 제2 필터(105)는 상기 선정된 값이 각도일 경우, 상기 하나의 필터에서 필터 대역의 상단 특성을 강조하여, 상기 상단과 연관되어 설정된 제2 컷오프 주파수에서의 컷오프(cut-off) 기울기를 상기 각도 이하로 변형할 수 있다. 여기서, 제2 컷오프 주파수는 제1 컷오프 주파수 보다 클 수 있다. 따라서, 제2 필터(105)는 제2 컷오프 주파수 이상의 대역에 해당하는 신호의 통과를 제한할 수 있다.
제2 필터(105)는 예컨대, 도 2에 도시된, 필터 특성을 갖는 RF SAW 필터에서 필터 대역의 상단 특성을 강조하여, 도 4에 도시된, 필터 특성을 갖도록 변형될 수 있다.
결과적으로, 필터부(101)는 제1 필터(103) 및 제2 필터(105)를 이용하여, 제1 컷오프 주파수 이하의 대역 및 제2 컷오프 주파수 이상의 대역에 해당하는 신호의 통과를 제한하고, 제1 컷오프 주파수와 제2 컷오프 주파수 사이 대역에 해당하는 신호를 통과시킬 수 있다.
필터부(101)는 제1 필터(103) 및 제2 필터(105)를 결합하여, 도 5에 도시된, 필터 특성을 갖을 수 있다.
출력부(107)는 필터부(101)를 통해, 상기 하단과 상기 상단에 의해 정해지는 주파수 대역을 결정할 수 있다.
출력부(107)는 증폭부(109) 및 부가 필터(111)를 포함할 수 있다.
증폭부(109)는 예컨대, HPA(High Power Amplifier)일 수 있으며, 상기 결정된 주파수 대역에 의해 필터링되는 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
부가 필터(111)는 증폭부(109)의 후단에 위치하여, 상기 증폭된 신호를 필터링할 수 있다. 여기서, 부가 필터(111)는 도 2와 같은 필터 특성을 갖는 저가 및 소형 구조의 유전체 필터 및 캐비티(Cavity) 필터 중 어느 하나일 수 있다.
출력부(107)는 부가 필터(111)에 의해, 필터링된 신호(또는, 증폭부에 의해 증폭된 신호)를 출력할 수 있다.
고성능 필터링 장치(100)는 제1 필터(103) 및 제2 필터(105)를 포함하는 필터부(101)를 이용하여, 할당된 특정 주파수 대역에 해당하는 신호를 통과시킴으로써, 고성능 필터링 장치(100)가 적용된 무선통신 시스템(예컨대, 기지국, 중계기, 와이파이(WiFi) AP, 이동 단말 등)에서의 신호 송수신시, 인접한 주파수 대역의 신호 간섭을 최소화할 수 있게 한다.
한편, 고성능 필터링 장치(100)는 무선통신 시스템에 포함되는 경우, 송신 신호 및 수신 신호(또는, 다운 링크 및 업 링크)와 각각 연관하여, 2개의 필터부, 증폭부, 출력부를 각각 포함할 수 있다.
또한, 고성능 필터링 장치(100)는 고성능 필터(예컨대, IF SAW 필터, 캐비티 필터 등)를 이용하기 위한 IF(Intermediate Frequency) 변환 과정이 불필요하고, 필터링 손실이 적어 내부 구성(예컨대, RF 회로)이 간략해 짐에 따라, 비용 절감 및 소형화가 가능하다.
고성능 필터링 장치(100)는 캐비티 필터를 이용하여, 제1, 2 필터(103, 105)를 구성할 경우에도, 노치(Notch) 기능이 불필요하여, 다단계 캐비티 소자를 배치하지 않아도 됨에 따라, 소형화가 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 고성능 필터링 장치(600)는 송신 신호(또는 업 링크)와 연관된 제1 필터부(601) 및 수신 신호(또는, 다운 링크)와 연관된 제2 필터부(603)를 포함할 수 있다.
제1 필터부(601)는 예컨대, 제1, 2 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 필터 및 제2 필터는 RF SAW 필터, 유전체 필터, LC 필터 및 캐비티 필터 중 어느 하나의 필터가 갖는 필터 대역 중 임의 일단을 변형하여 형성된 것일 수 있다. 이때, 제1 필터 및 제2 필터는 상기 하나의 필터에서 필터 대역 중 한쪽의 필터 특성이 강화되고, 다른 한쪽의 필터 특성이 기본 특성 보다 열화되도록 변형된 것일 수 있다.
제1 필터는 필터 대역의 하단에 대한 컷오프 주파수가 선정된 값을 만족하도록 하고, 제2 필터는 상기 필터 대역의 상단에 대한 컷오프 주파수가 상기 선정된 값을 만족하도록 한다.
예컨대, 제1 필터는 상기 선정된 값이 각도일 경우, 상기 하나의 필터에서 필터 대역의 하단 특성을 강조하여, 설정된 제1 컷오프 주파수에서의 컷오프 기울기를 상기 각도 이상으로 변형할 수 있다. 또한, 제2 필터는 상기 선정된 값이 각도일 경우, 상기 하나의 필터에서 필터 대역의 상단 특성을 강조하여, 설정된 제2 컷오프 주파수에서의 컷오프 기울기를 상기 각도 이하로 변형할 수 있다.
제1 필터부(601)는 제1 필터 및 제2 필터를 이용하여, 제1 컷오프 주파수 이하의 대역 및 제2 컷오프 주파수 이상의 대역에 해당하는 신호의 통과를 제한하고, 제1 컷오프 주파수와 제2 컷오프 주파수 사이 대역에 해당하는 송신 신호를 통과시킬 수 있다.
여기서, 제1 필터 및 제2 필터는 연속으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 필터 사이에 다른 구성부(예컨대, 감쇠기, 증폭기 등)를 위치시킬 수 있다.
제1 필터 및 제2 필터는 I/Q Modulator 후단과 PAM 전단 사이에 어느 위치에도 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 필터는 I/Q Modulator 후단에 위치하고, 제2 필터는 PAM 전단에 위치할 수 있다.
제2 필터부(603)는 제1 필터부(601)와 마찬가지로, 제1, 2 필터를 포함할 수 있다.
제2 필터부(603)는 제1 필터 및 제2 필터를 이용하여, 제1 컷오프 주파수 이하의 대역 및 제2 컷오프 주파수 이상의 대역에 해당하는 신호의 통과를 제한하고, 제1 컷오프 주파수와 제2 컷오프 주파수 사이 대역에 해당하는 수신 신호를 통과시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단계 701에서, 고성능 필터링 장치는 제1 필터 및 제2 필터를 형성한다.
고성능 필터링 장치는 필터 대역의 하단에 대한 컷오프 주파수가 선정된 값을 만족하도록 하는 제1 필터를 형성하고, 상기 필터 대역의 상단에 대한 컷오프 주파수가 상기 선정된 값을 만족하도록 하는 제2 필터를 형성한다.
이때, 고성능 필터링 장치는 RF SAW(Radio Frequency Surface Acoustical Wave) 필터, 유전체 필터, LC(Inductor Capacitor) 필터 및 캐비티(Cavity) 필터 중 어느 하나의 필터가 갖는 필터 대역 중 임의 일단을 변형하여 제1 필터 및 제2 필터 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
구체적으로, 고성능 필터링 장치는 상기 하나의 필터에서 필터 대역의 하단 특성을 강조하여, 상기 하단과 연관되어 설정된 제1 컷오프 주파수에서의 컷오프(cut-off) 기울기가 설정된 각도 이상으로 변형하여, 상기 제1 필터를 형성할 수 있다. 또한, 고성능 필터링 장치는 상기 하나의 필터에서 필터 대역의 상단 특성을 강조하여, 상기 상단과 연관되어 설정된 제2 컷오프 주파수에서의 컷오프(cut-off) 기울기가 설정된 각도 이하로 변형하여, 상기 제2 필터를 형성할 수 있다.
단계 703에서, 고성능 필터링 장치는 제1 필터 및 제2 필터를 이용하여, 입력된 신호를 필터링한다. 여기서, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터는 연속으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터에서 출력되는 신호를 입력받을 수 있다.
단계 705에서, 고성능 필터링 장치는 필터링된 신호를 증폭한다. 즉, 고성능 필터링 장치는 제1 필터 및 제2 필터에서 결정된 주파수 대역에 의해 필터링되는 신호를 증폭할 수 있다.
또한, 고성능 필터링 장치는 예컨대, 유전체 필터 및 캐비티(Cavity) 필터 중 어느 하나를 이용하여, 상기 증폭된 신호를 필터링할 수 있다.
단계 707에서, 고성능 필터링 장치는 증폭된 신호(또는, 필터링된 신호)를 출력한다.
본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치는 성능이 열악한 필터(예컨대, RF SAW 필터, 유전체 필터, LC 필터, 캐비티 필터 등)를 이용하여, 고성능 필터(예컨대, IF SAW 필터, 캐비티 필터 등)와 동등한 고성능 필터링 효과를 지원할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고성능 필터링 장치는 고성능 필터를 이용하기 위한 IF 변환 과정이 불필요하고, 필터링 손실이 적어 내부 구성(예컨대, RF 회로)이 간략해 짐에 따라, 비용 절감 및 소형화가 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 고성능 필터링 장치
101: 필터부 103: 제1 필터
105: 제2 필터 107: 출력부
109: 증폭부 111: 부가 필터

Claims (11)

  1. 필터가 갖는 필터 대역 중 하단에 대한 제1 컷오프 주파수에서의 컷오프 기울기를 선정된 각도 이상이 되도록 하여, 상기 하단의 필터 특성을, 상기 필터 대역 중 상단의 필터 특성 보다 강화하도록 변형하는 제1 필터;
    상기 필터와 연속으로 배치되는 다른 필터의 필터 대역 중 상단에 대한 제2 컷오프 주파수에서의 컷오프 기울기를 선정된 각도 이하가 되도록 하여, 상기 상단의 필터 특성을, 상기 필터 대역 중 하단의 필터 특성 보다 강화하도록 변형하는 제2 필터; 및
    상기 제1 컷오프 주파수와 상기 제2 컷오프 주파수 사이에서 정해지는 주파수 대역을 결정하는 출력부
    를 포함하는 고성능 필터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터는,
    상기 제1 필터에서 출력되는 신호를 입력받는
    고성능 필터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터는,
    RF SAW(Radio Frequency Surface Acoustical Wave) 필터, 유전체 필터, LC(Inductor Capacitor) 필터 및 캐비티(Cavity) 필터 중 어느 하나의 필터가 갖는 필터 대역 중 임의 일단을 변형하여 형성된
    고성능 필터링 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 결정된 주파수 대역에 의해 필터링되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부
    를 포함하는 고성능 필터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증폭부의 후단에 위치하여, 상기 증폭된 신호를 필터링하는 부가 필터
    를 더 포함하는 고성능 필터링 장치.
  7. 필터가 갖는 필터 대역 중 하단에 대한 제1 컷오프 주파수에서의 컷오프 기울기를 선정된 각도 이상이 되도록 하여, 상기 하단의 필터 특성을, 상기 필터 대역 중 상단의 필터 특성 보다 강화하도록 변형하는 제1 필터를 형성하는 단계;
    상기 필터와 연속으로 배치되는 다른 필터의 필터 대역 중 상단에 대한 제2 컷오프 주파수에서의 컷오프 기울기를 선정된 각도 이하가 되도록 하여, 상기 상단의 필터 특성을, 상기 필터 대역 중 하단의 필터 특성 보다 강화하도록 변형하는 제2 필터를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 컷오프 주파수와 상기 제2 컷오프 주파수 사이에서 정해지는 주파수 대역을 결정하는 단계
    를 포함하는 고성능 필터링 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 필터는,
    상기 제1 필터에서 출력되는 신호를 입력받는
    고성능 필터링 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는,
    RF SAW(Radio Frequency Surface Acoustical Wave) 필터, 유전체 필터, LC(Inductor Capacitor) 필터 및 캐비티(Cavity) 필터 중 어느 하나의 필터가 갖는 필터 대역 중 임의 일단을 변형하여 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터를 형성하는 단계
    를 포함하는 고성능 필터링 방법.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 결정된 주파수 대역에 의해 필터링되는 신호를 증폭하여 출력하는 단계
    를 더 포함하는 고성능 필터링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004537907A (ja) * 2001-07-31 2004-12-16 クゥアルコム・インコーポレイテッド 固定バンド幅フィルタを使用したプログラム可能なifバンド幅
JP2010035132A (ja) * 2008-02-05 2010-02-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd フィルタ、携帯端末及び電子部品

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