KR101588874B1

KR101588874B1 - 공진기 및 이를 포함하는 필터

Info

Publication number: KR101588874B1
Application number: KR1020140037104A
Authority: KR
Inventors: 조학래; 서수덕
Original assignee: 주식회사 이너트론
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2016-01-27
Also published as: EP2924800A1; CN104953227B; EP2924800B1; KR20150113448A; CN104953227A; US20150280681A1; US9641148B2; JP2015192452A

Abstract

공진기 및 이를 포함하는 필터를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기는 유전 물질로 이루어지고, 일방향으로 관통홀이 형성된 몸체, 및 몸체의 길이 방향에 따른 양측 단면 중 적어도 일측의 단면과, 관통홀의 벽면에 형성된 도전막을 포함한다.

Description

공진기 및 이를 포함하는 필터{RESONATOR AND FILTER HAVING THE SAME}

본 발명은 공진기 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다.

무선 통신 기술의 발달로 마이크로파 또는 밀리미터파의 주파수 대역을 반송파로 사용하는 무선 통신 시스템이 다양해지고 있다. 또한, 다양한 무선 통신 시스템을 활용하여 실내외의 다양한 장소에서 손쉽게 데이터를 송수신할 수 있게 되었다.

통신 시스템에서 사용되는 통신 기기에는 다양한 RF 필터가 적용된다. RF 필터는 미리 설정된 주파수 대역의 신호만 통과시키는 장치로서, 필터링되는 주파수 대역에 따라 저역 통과 필터(low pass filter, LPF), 대역 통과 필터(band pass filter, BPF), 고역 통과 필터(high pass filter, HPF), 대역 저지 필터(band stop filter, BSF, Notch) 등으로 구분된다.

최근, 휴대 통신의 발전으로 인해 사용되는 주파수 대역이 고주파 대역으로 이동되었고 협대역 특성과 우수한 차단 특성을 동시에 구현하기 위한 공진기가 요구된다. 종래의 공진기는 저지대역(stop-band)가 매우 좁고 원하지 않는 통과대역이 주기적으로 나타나는 문제점이 있었다.

한국공개특허 제2009-0068511호

본 발명은 감쇄 특성과 대역 저지 특성을 향상시킬 수 있는 구조의 공진기 및 이를 포함하는 필터를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공진기는 유전 물질로 이루어지고, 일방향으로 관통홀이 형성된 몸체, 및 몸체의 길이 방향에 따른 양측 단면 중 적어도 일측의 단면과, 관통홀의 벽면에 형성된 도전막을 포함한다.

여기서, 몸체는 세라믹으로 형성될 수 있다.

또한, 도전막은 몸체의 길이 방향에 따른 양측 단면과 관통홀의 벽면에 도금될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 필터는 기판에 결합되고, 일방향으로 관통홀이 형성된 몸체의 길이 방향에 따른 단면 중 적어도 일측의 단면과 관통홀의 관통홀의 벽면에 형성된 도전막을 포함하는 공진기, 및 기판과 결합하여 복수의 영역으로 구획된 캐비티 내에 공진기를 수납하며, 신호의 입력 및 출력을 위한 커넥터가 결합된 하우징을 포함한다.

여기서, 하우징은 미리 설정된 크기로 천공된 캐비티를 복수의 영역으로 구획하는 복수의 격벽, 외부로부터 신호를 입력받는 입력 커넥터, 및 공진기를 통해 필터링된 신호를 외부로 출력하는 출력 커넥터를 포함할 수 있다.

또한, 하우징은 캐비티의 벽면이 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 도금될 수 있다.

이러한, 하우징은 입력 커넥터와 연결되어 입력 커넥터로부터 들어오는 신호를 공진기에 전달하며, 공진기로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 배치되는 입력 커플링 디스크, 및 공진기로부터 출력되는 신호를 출력 커넥터로 전달하며, 공진기로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 배치되는 출력 커플링 디스크를 포함할 수 있다.

또는, 하우징은 입력 커넥터 및 출력 커넥터 각각에 연결되며, 입력 커넥터로 들어오는 신호를 공진기에 전달하고 공진기로부터 출력되는 신호를 출력 커넥터로 전달하는 급전 루프를 포함할 수 있다.

한편, 하우징을 관통하여 캐비티 내로 삽입되고 공진기의 커플링 양을 조정하는 커플링 바를 더 포함할 수 있다.

또한, 하우징에 결합되고 하우징의 개방면을 덮는 커버를 더 포함할 수 있다.

또한, 커버에 결합되고 공진기의 관통홀에 삽입되어 공진 주파수를 조절하는 튜닝 스크류를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 감쇄 특성과 대역 저지 특성을 향상시킬 수 있는 구조의 공진기 및 이를 포함하는 필터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 기판에 공진기가 실장된 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 평면 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입력 커넥터와 공진기의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 커플링 바의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입력 커넥터와 공진기의 다른 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 대역 통과 특성을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 공진기 및 이를 포함하는 필터의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 내부 구조를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(10)는 공진기(110), 기판(120), 하우징(130), 커버(150) 및 튜닝 스크류(Tuning Screw)(160)를 포함한다.

우선, 공진기(110)는 도 3을 더 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기(110)는 몸체(112), 관통홀(114) 및 도전막(116)을 포함한다.

몸체(112)는 세라믹을 포함하는 유전 물질 그룹 중 적어도 하나의 혼합물 또는 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 몸체(112)는 일 방향으로 절단된 단면이 원형, 타원형 또는 다각형 중 선택된 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 몸체(112)는 절단된 단면에 직교하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 몸체(112)는 원기둥, 타원기둥 또는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 이러한, 몸체(112)는 몸체(112)를 관통하여 형성된 관통홀(114)을 포함할 수 있다.

관통홀(114)은 몸체(112)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 여기서, 관통홀(114)은 미리 설정된 직경으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 관통홀(114)은 내부에 튜닝 스크류(160)가 삽입될 수 있는 직경으로 형성될 수 있다. 또한, 관통홀(114)은 공진 주파수의 λ/4 에 상응하는 길이로 형성될 수 있다. 다만, 관통홀(114)은 몸체(112)가 고율전율의 세라믹으로 형성됨에 따라 길이가 변경될 수 있다.

도전막(116)은 몸체(112)의 길이 방향에 따른 양측 단면 중 적어도 일측의 단면에 결합될 수 있다. 또한, 도전막(116)은 관통홀(114)의 벽면에 결합될 수 있다. 여기서, 도전막(116)은 금속을 포함하는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 도전막(116)은 상기 몸체(112)에 도금되어 형성될 수 있다.

기판(120)은 도 4를 더 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 기판에 공진기가 실장된 구조를 나타낸 도면이다.

도 4를 더 참조하면, 기판(120)은 일면에 적어도 하나의 공진기(110)가 실장된다. 이때, 공진기(110)는 하우징(130)의 캐비티(Cavity)(132) 내에 수납되도록 기판(120)의 미리 설정된 위치에 실장될 수 있다. 또한, 기판(120)은 공진기(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 기판(120)은 접지 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 기판(120)은 접지를 위한 도전성 패턴(전극 포함)을 포함하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)으로 형성될 수 있다.

여기서, 기판(120)에 실장되는 공진기(110)의 개수는 신호의 필터링을 위해 미리 설정된 주파수 대역에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

하우징(130)은 도 2 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 평면 구조를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 하우징(130)은 육면체의 금속을 형성되고, 미리 설정된 크기로 천공된 캐비티(132)을 구비할 수 있다. 도 2에는 박스 형상의 하우징(130)을 도시하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(130)의 형상은 필요에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

또한, 하우징(130)은 표면이 도전성 물질로 도금될 수 있다. 예를 들면, 하우징(130)은 내부의 캐비티(132) 벽면에 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 도금될 수 있다.

또한, 하우징(130)은 하측에 배치된 기판(120)과 결합하여 복수의 영역으로 구획된 캐비티(132)의 내부에 공진기(110)를 수납할 수 있다. 여기서, 캐비티(132)는 복수의 격벽(134)에 의해 구획될 수 있다. 이때, 복수의 격벽(134)은 캐비티(132) 내의 복수의 영역이 서로 연결되도록 하우징(130)의 측벽과 미리 설정된 간격만큼 이격되는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 복수의 격벽(134)은 캐비티(132)를 복수의 영역으로 구획하기 위하여 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 즉, 복수의 격벽(134)은 하우징(130)의 일측벽에서 타측벽을 향해 돌출되거나, 타측벽에서 일측벽을 향해 돌출되도록 형성될 수 있다. 캐비티(132)의 복수의 영역 각각은 수납된 공진기(110) 간의 커플링 양을 조정하기 위해 미리 설정된 크기로 형성될 수 있다.

또한, 하우징(130)은 일측 및 타측 각각에 결합된 입력 커넥터(136) 및 출력 커넥터(138)를 포함할 수 있다. 입력 커넥터(136)는 안테나(미도시)를 통해 무선 신호를 입력받을 수 있다. 또한, 출력 커넥터(138)는 미리 설정된 주파수 대역으로 필터링된 신호를 출력할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(130)은 입력 커넥터(136)와 연결되어 입력 커넥터(136)로부터 들어오는 신호를 첫 번째 공진기(110)에 전달하는 입력 커플링 디스크(142)와, 마지막 공진기(110)로부터 신호를 출력 커넥터(138)로 전달하는 출력 커플링 디스크(144)를 포함할 수 있다. 이러한 입력 커플링 디스크(142) 및 출력 커플링 디스크(144) 각각은 하우징(130)의 캐비티(132) 내에서 입력 커넥터(136) 및 출력 커넥터(138)와 연결되며, 첫 번째 공진기(110) 및 마지막 공진기(110) 각각으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이를 통해, 입력 커플링 디스크(142) 및 출력 커플링 디스크(144) 각각은 도 2에 도시된 신호 진행 방향을 따라 원하는 대역의 신호만 통과시키도록 입출력되는 전자파를 유도할 수 있다.

한편, 하우징(130)은 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(130)을 관통하여 캐비티(132) 내로 삽입되고 커플링 양을 조정하는 커플링 바(Coupling Bar)(170)를 더 포함할 수 있다.

커플링 바(170)는 하우징(130)의 캐비티(132)을 구획하는 복수의 격벽(134) 중 미리 설정된 격벽(134)에 설치되어 복수의 공진기(110) 간의 커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제할 수 있다.

커버(150)는 하우징(130)의 상부에 결합되어 하우징(130)의 개방면을 덮는다. 여기서 커버(150)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 커버(150)는 공진 주파수를 조절하기 위해 설치된 튜닝 스크류(160)를 지지할 수 있다.

튜닝 스크류(160)는 공진기(110)의 상부에서 공진 주파수를 조절하기 위해 커버(150)에 결합될 수 있다. 여기서, 튜닝 스크류(160)는 튜닝 플레이트와 튜닝 플레이트를 상하로 이동 가능하게 하는 스크류로 구성될 수 있다. 튜닝 스크류(160)는 너트에 의해 지지되어 커버(150)에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 필터는 사각 형상의 캐비티(132)내에 원통형의 공진기(110)가 수납되어 입력 커플링 디스크(142), 공진기(110) 및 튜닝 스크류(160)가 직렬로 나열될 수 있다. 이를 통해 필터는 인가된 신호의 자속 밀도와 자화의 세기를 공진기(110)와 튜닝 스크류(160) 사이의 커패시턴스(C) 값을 조절함으로써 최적의 공진점을 갖도록 형성되는 전자계 분포를 이용하여 인가된 신호를 필터링할 수 있다.

도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입력 커넥터와 공진기의 다른 연결 구조를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터는 입력 커넥터(136)와 공진기(110)가 급전 루프(Loop)(146)를 통해 연결된다. 여기서 급전 루프(146)는 공진기(110)의 도전막(116)에 접촉된다. 이러한 급전 루프(146)는 입력 커넥터(136)로부터 들어오는 신호를 첫 번째 공진기(110)에 전달할 수 있다. 또한, 급전 루프(146)는 도 에 도시하지 않았지만 출력 커넥터(138)와 공진기(110)를 연결할 수 있다. 이러한 급전 루프(146)는 공진기(110)로부터 출력되는 신호를 출력 커넥터(138)로 전달할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 대역 통과 특성을 나타낸 그래프이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기가 적용된 필터의 실험 결과를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 미리 설정된 통과 대역(880 ~ 915MHz 대역)에서의 낮은 손실과 비교적 균일한 감쇠를 가짐을 알 수 있다. 더불어 통과 대역 이외의 대역에서 급격한 감쇠 특성을 보여주어 협대역 통과 필터로서 적용될 수 있음을 보여준다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 필터
110: 공진기
120: 기판
130: 하우징
150: 커버
160: 튜닝 스크류

Claims

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접지 기능을 수행하는 기판;
상기 기판에 결합되고, 일방향으로 관통홀이 형성된 몸체의 길이 방향에 따른 단면 중 적어도 일측의 단면과 상기 관통홀의 벽면에 형성된 도전막을 포함하는 공진기; 및
상기 기판과 결합하여 복수의 영역으로 구획된 캐비티 내에 상기 공진기를 수납하며, 신호의 입력 및 출력을 위한 커넥터가 결합된 하우징;
을 포함하는 필터.
제4항에 있어서,
상기 공진기는 상기 몸체가 세라믹으로 형성된 필터.
제4항에 있어서,
상기 하우징은
미리 설정된 크기로 천공된 상기 캐비티를 복수의 영역으로 구획하는 복수의 격벽;
외부로부터 신호를 입력받는 입력 커넥터; 및
상기 공진기를 통해 필터링된 신호를 외부로 출력하는 출력 커넥터;
를 포함하는 필터.
제6항에 있어서,
상기 하우징은 상기 캐비티의 벽면이 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 도금된 필터.
제6항에 있어서,
상기 하우징은
상기 입력 커넥터와 연결되어 상기 입력 커넥터로부터 들어오는 신호를 상기 공진기에 전달하며, 상기 공진기로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 배치되는 입력 커플링 디스크; 및
상기 공진기로부터 출력되는 신호를 상기 출력 커넥터로 전달하며, 상기 공진기로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 배치되는 출력 커플링 디스크;
를 포함하는 필터.
제6항에 있어서,
상기 하우징은
상기 입력 커넥터 및 상기 출력 커넥터 각각에 연결되며, 상기 입력 커넥터로 들어오는 신호를 상기 공진기에 전달하고 상기 공진기로부터 출력되는 신호를 상기 출력 커넥터로 전달하는 급전 루프를 포함하는 필터.
제4항에 있어서,
상기 하우징을 관통하여 상기 캐비티 내로 삽입되고 상기 공진기의 커플링 양을 조정하는 커플링 바를 더 포함하는 필터.
제4항에 있어서,
상기 하우징에 결합되고 상기 하우징의 개방면을 덮는 커버를 더 포함하는 필터.
제11항에 있어서,
상기 커버에 결합되고 상기 공진기의 관통홀에 삽입되어 공진 주파수를 조절하는 튜닝 스크류를 더 포함하는 필터.
일방향으로 관통홀이 형성된 몸체의 길이 방향에 따른 단면 중 적어도 일측의 단면과 상기 관통홀의 벽면에 형성된 도전막을 포함하는 공진기;
복수의 영역으로 구획된 캐비티 내에 상기 공진기를 수납하며, 신호의 입력 및 출력을 위한 커넥터가 결합된 하우징; 및
상기 하우징에 결합되고 상기 하우징의 개방면을 덮는 커버;
를 포함하는 필터.