KR101645671B1 - 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 필터 - Google Patents

스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 열로 배치되는 스텝 임피던스 공진소자를 포함하여 구성되는 필터에 있어서, 다른 열에 배치되는 스텝 임피던스 공진소자와 서로 교차 배열되도록 구성함으로써, 종래의 고주파 특성을 유지하면서도 그 크기와 무게, 제작 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 고주파 필터에 관한 것이다.
본 발명은 내부에 공동을 형성하는 하우징; 및 상기 공동에 내장되는 구형파(square wave) 형상의 도전성 벽면(wall) 및 복수의 단위 공진소자를 포함하여 구성되며, 상기 복수의 단위 공진소자 중 일부는 상기 벽면을 기준으로 일측에 위치하여 제1 공진소자열을 형성하고, 나머지 단위 공진소자 중 일부 또는 전부는 상기 벽면을 기준으로 타측에 위치하여 제2 공진소자열을 형성하며, 상기 구형파 형상의 벽면이 상면과 측면, 하면을 포함하는 우물 구조가 복수 개 연결된 것이라고 보았을 때, 상기 제1 공진소자열 및 제2 공진소자열의 단위 공진소자들은 각각 상기 벽면의 우물 구조의 하면에 부착되면서, 제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자들이 서로 교차하는 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고주파 필터를 개시하는 효과를 갖는다.

Description

스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 필터 {High frequency filter with cross-arranged step impedance resonator}
본 발명은 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 열로 배치되는 스텝 임피던스 공진소자를 포함하여 구성되는 필터에 있어서, 다른 열에 배치되는 스텝 임피던스 공진소자와 서로 교차 배열되도록 구성함으로써, 종래의 고주파 특성을 유지하면서도 그 크기와 무게, 제작 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 고주파 필터에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발달과 함께, 다양한 무선 통신 환경 및 서비스에 대한 보다 다양한 규격의 고주파 소자들이 사용되고 있으며, 그 대표적인 예로서 필터(filter)와 듀플렉서(duplexer)를 들 수 있다. 필터는 인접 채널 혹은 인접 대역의 신호가 유입되어 잡음으로서 작용하는 것을 방지하는 기능을 수행하며, 또한 듀플렉서는 필터의 일종으로서 송신 대역과 수신 대역을 분리하여 필터링함으로써 하나의 송수신 안테나에서 송수신되는 신호를 송신 신호와 수신 신호로 분리해 주는 기능을 수행하게 된다. 이러한 필터 및 듀플렉서는 통신 시스템의 구성을 위한 필수적인 부품으로서 다양한 무선 통신 시스템에서 사용되고 있다.
상기 필터와 듀플렉서를 구성하기 위해서는 통상 복수의 공진기(resonator)를 연결하여 사용하게 되는데, 이때 요구되는 규격에 따라 다양한 구조의 공진기가 사용되게 된다. 예를 들어, 송신단에서 사용되는 고주파 필터를 구성하기 위하여 공동(cavity) 구조의 공진기를 사용하는 캐비티 필터, 도파관(wave guide) 구조의 공진기를 사용하는 도파관 필터 등을 들 수 있다. 상기 캐비티 필터나 도파관 필터는 전자기장의 분포를 조정하여 공진 특성을 구현하므로, 높은 전력의 신호에 대해서도 안정적인 동작이 가능하다는 장점이 있으나, 동작 주파수의 파장에 비례하여 공진기의 크기가 커지게 되는 문제점을 가지고 있어 소형화에 어려움이 따르게 된다. 나아가, 상기 공진기는 통상 금속 등의 재질로 구현되므로 그 부피에 비례하여 상당한 무게를 가지게 된다.
상기와 같은 공진기의 크기, 부피 및 무게를 줄이기 위하여 다양한 기술들이 시도되었다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0693203호(2007.3.5.공고)에서는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 공동 내에 위치하는 공진소자로서 스텝 임피던스 공진소자를 사용하여 소형화한 공진기의 구조를 개시하고 있다. 공동 내 공진소자(10)의 직경이 일정한 경우 도파관 구조의 특성 임피던스(characteristic impedance)가 단일한 값을 가지게 되므로 단일 임피던스 공진소자(Uniform Impedance Resonator, UIR)라고 부르는 반면, 상기 공진 소자(10)의 상부에 디스크를 추가하거나 공진 소자(10)의 직경 등에 변화(step)를 주는 등의 방법으로 도파관 구조의 특성 임피던스가 변경되는 경우를 스텝 임피던스 공진소자(Step Impedance Resonator, SIR)라고 부른다.
또한, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 스텝 임피던스 공진소자(SIR)를 복수개 연결하여 필터나 듀플렉서를 구성함으로써 그 크기와 부피를 줄이는 방안도 고려할 수 있겠으나, 다양한 무선 통신 시스템의 환경 및 규격에 따라 보다 소형화된 필터 및 듀플렉서의 구조가 요구되고 있는 현실이다.
나아가, 상기와 같이 듀플렉서나 필터를 제작하기 위해서는 알루미늄 등의 금속 원자재를 기계적 가공 공정을 거쳐 제작하게 되는 바, 그 크기 및 부피가 증가함에 따라 원자재 비용 및 가공 시간이 늘어나게 되어 제작 비용도 증가하게 되므로, 필터와 듀플렉서를 더욱 소형화, 경량화할 수 있는 구조에 대한 요구가 지속되고 있는 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 종래 기술에 따른 필터 및 듀플렉서와 비교할 때 그 고주파 특성은 유지하면서도 크기와 무게, 제작 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 고주파 필터 및 듀플렉서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 고주파 필터는 내부에 공동을 형성하는 하우징; 및 상기 공동에 내장되는 구형파(square wave) 형상의 도전성 벽면(wall) 및 복수의 단위 공진소자를 포함하여 구성되며, 상기 복수의 단위 공진소자 중 일부는 상기 벽면을 기준으로 일측에 위치하여 제1 공진소자열을 형성하고, 나머지 단위 공진소자 중 일부 또는 전부는 상기 벽면을 기준으로 타측에 위치하여 제2 공진소자열을 형성하며, 상기 구형파 형상의 벽면이 상면과 측면, 하면을 포함하는 우물 구조가 복수 개 연결된 것이라고 보았을 때, 상기 제1 공진소자열 및 제2 공진소자열의 단위 공진소자들은 각각 상기 벽면의 우물 구조의 하면에 부착되면서, 제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자들이 서로 교차하는 형상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 단위 공진소자는 제1 임피던스부 및 제2 임피던스부를 포함하는 스텝 임피던스 공진소자일 수 있다.
또한, 상기 제2 임피던스부는 상기 벽면의 우물 구조의 하면에 부착되는 측의 반대측 종단에 위치하며 평판 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 2 임피던스부는 상기 우물 구조의 하면의 면적보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
또한, 고주파 신호의 입출력을 위한 3개의 컨넥터를 더 포함하고, 상기 3개의 컨넥터 중 제1 컨넥터는 수신 신호의 출력에 사용되고, 제2 컨넥터는 송신 신호의 입력에 사용되며, 제3 컨넥터는 송신 신호 및 수신 신호의 입출력에 사용되어 듀플렉서로서 동작할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 본체를 형성하는 프레임과 상기 프레임을 덮어 공동을 폐쇄하는 커버를 포함하여 구성되며, 상기 벽면은 상기 프레임과 일체형으로 제작될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 열로 배치되는 스텝 임피던스 공진소자를 포함하여 구성되는 필터 및 듀플렉서에 있어서, 다른 열에 배치되는 스텝 임피던스 공진소자들을 서로 교차 배열되도록 구성함으로써, 그 고주파 특성은 유지하면서도 크기와 무게, 제작 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 필터 및 듀플렉서를 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스텝 임피던스 공진소자의 예시도이다.
도 2는 스텝 임피던스 공진소자를 사용하는 듀플렉서의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 필터의 구조도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서의 크기 비교도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서의 크기 비교도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서 샘플의 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서 의 S 파라미터 측정 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 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, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 종래기술에 따라 고주파 필터를 구성하는 경우 그 크기를 소형화하는데 한계가 있고, 이에 따라 필터의 부피와 무게가 증가할 수 있으며, 나아가 상기 필터를 가공하기 위한 제작 비용이 늘어날 수 있다는 문제점에 착안하여, 복수의 열로 배치되는 스텝 임피던스 공진소자를 포함하여 필터를 구성하되 다른 열의 스텝 임피던스 공진소자들을 서로 교차 배열되도록 구성함으로써, 고주파 특성은 유지하면서도 크기와 무게, 제작 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 필터를 제공하는 효과를 가진다.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 필터에 대하여, 첨부된 각 도면을 참조하여 자세하게 검토한다.
먼저, 도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 듀플렉서(300)를 설명하기 위한 도면을 보여주고 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 듀플렉서(300)는 내부에 공동을 형성하는 하우징(310) 및 상기 공동에 내장되는 구형파(square wave) 형상의 도전성 벽면(wall)(330) 및 복수의 단위 공진소자(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 복수의 단위 공진소자(320) 중 일부는 상기 벽면(330)을 기준으로 일측에 위치하여 제1 공진소자열(도 3(b)에서 (A))을 형성하고, 나머지 단위 공진소자(320) 중 일부 또는 전부는 상기 벽면(330)을 기준으로 타측에 위치하여 제2 공진소자열(도 3(b)에서 (B))을 형성하며, 상기 구형파 형상의 벽면(330)이 상면과 측면, 하면을 포함하는 우물 구조가 복수 개 연결된 것이라고 보았을 때, 상기 제1 공진소자열 및 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들은 각각 상기 벽면(330)의 우물 구조의 하면에 부착되면서, 제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들이 서로 교차하는 형상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 도 3을 앞서 살핀 도2와 비교하여 보면, 도 2에서는 공진소자의 종단에 디스크 형상을 포함하여 공진소자의 크기를 줄인 스텝 임피던스 공진소자를 사용하여 듀플렉서를 구성함으로써, 크기 및 부피가 줄어든 듀플렉서를 예시하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 여기에 그치지 않고, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 단위 공진소자를 서로 교차하여 배치함으로써 듀플렉서의 크기 및 부피를 더욱 소형화하도록 하였다.
도 3을 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 공진소자열(도 3(b)의 (A))은 듀플렉서의 수신 신호에 대한 필터링 작용을 하게 되고, 제2 공진소자열(도 3(b)의 (B))은 듀플렉서의 송신 신호에 대한 필터링 작용을 하게 되며, 상기 수신 신호는 제1 컨넥터(도 3(b)의 (C))를 통해 수신단으로 전달되고, 송신단으로부터의 송신 신호는 제2 컨텍터(도 3(b)의 (D))를 통해 안테나로 전달되며, 제3 컨넥터(도 3(b)의 (E))는 상기 송신 신호 및 수신 신호를 안테나 등으로 연결해 주게 된다.
이때, 상기 단위 공진소자(320)로서 벽면 등 주변 구조물과 함께 제1 특성 임피던스 값을 가지는 제1 임피던스부 및 제2 특성 임피던스 값을 가지는 제2 임피던스부를 포함하여 구성되는 스텝 임피던스 공진소자를 사용할 수 있다.
스텝 임피던스 공진소자를 포함하는 공진기의 특성 임피던스는 스텝 임피던스 공진소자의 직경에 반비례하고, 상기 스텝 임피던스 공진소자를 둘러싸는 주변 구조물의 직경에 비례하게 되는데, 이를 수식으로 나타내면 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014123941436-pat00001
여기서, Z1은 제1 임피던스부의 특성 임피던스 값이고, Z2는 제2 임피던스부의 특성 임피던스 값이며, b는 주변 구조물의 직경이고, a1과 a2는 각각 제1 임피던스부 및 제2 임피던스부의 직경을 가리킨다.
여기서 상기 제1 임피던스부 측이 접지되고, 제2 임피던스부 측이 개방 종단되는 경우, 스텝 임피던스 공진소자와 주변 구조물이 구성하는 전송선로 모델의 임피던스(Rz = Z2/Z1)을 작게 함으로써, 스텝 임피던스 공진소자의 길이를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 스텝 임피던스 공진소자의 개방 종단된 제2 임피던스부의 특성 임피던스(Z2)를 단락 종단된 제1 임피던스부의 특성 임피던스(Z1) 보다 상당히 작은 값을 가지도록 하여야 한다. 이에 따라, 넓은 평판 형상이나 디스크 등 큰 직경을 가지는 제2 임피던스부를 사용함으로써, 단위 공진소자(320)의 크기를 줄일 수 있게 된다.
나아가, 일반적인 공진기의 공진주파수(f 0 )는 공진기의 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)에 대하여, 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. 아래의 수학식 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 공진기의 공진 주파수를 낮추기 위해서는 공진기의 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C) 값이 높이는 것이 필요하다.
[수학식 3]
Figure 112014123941436-pat00002
그런데, 통상적 공진소자의 길이가 줄어들면 인덕턴스(L) 값이 작아지게 되므로, 공진소자의 크기가 줄어드는 경우 통상적으로 공진기의 공진 주파수는 높아지게 된다. 따라서, 공진기의 공진 주파수를 유지하면서도 공진기의 크기를 줄이기 위해서는, 공진기의 인덕턴스(L) 값을 유지시키거나, 공진기의 커패시턴스(C) 값을 더욱 크게 하여야 한다. 즉, 공진기의 커패시턴스(C) 값을 크게 하여 줌으로써, 공진기의 크기를 더욱 줄일 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명에서는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 넓은 평판 형상이나 디스크 등 큰 직경을 가지는 제2 임피던스부를 하우징에 근접시킴으로써, 상기 제2 임피던스부와 하우징 간의 커패시턴스(C) 값을 크게 하도록 하였다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서 상기 제2 임피던스부의 형상은 소형화된 하우징의 형상을 고려하여 좌우로 길쭉한 형상을 사용하였다.
나아가, 본 발명에서는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 구형파(square wave) 형상의 도전성 벽면(wall)(330)을 사용하여 제1 공진소자열 및 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들이 서로 교차하면서 배열되도록 함으로써, 필터의 크기 및 부피를 보다 획기적으로 줄일 수 있도록 하였다.
즉, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 상면과 측면, 하면을 포함하는 우물 구조가 복수 개 연결되면서 구형파 형상의 벽면을 구성한다고 하고, 상기 제1 공진소자열은 상기 벽면의 일측에 위치하고, 상기 제2 공진소자열은 상기 벽면의 타측에 위치한다고 할 때, 상기 제1 공진소자열의 단위 공진소자(320)들은 상기 벽면의 일측에서 바라보았을 때, 우물 구조의 하면에 순차적으로 부착되도록 하고, 상기 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들은 상기 벽면의 타측에서의 우물 구조 하면에 순차적으로 부착되도록 함으로써, 상기 제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들이 서로 교차하는 형상으로 배치되도록 하게 된다. 이에 따라, 상기 제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들이 서로 밀집하여 배치됨으로써, 필터의 크기 및 부피를 더욱 획기적으로 소형화할 수 있게 된다.
도 3 내지 도 5에서는 앞서 살핀 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 듀플렉서를 제작하기 위한 다양한 구조를 예시하고 있다. 도 3에서는 하우징(310)이 본체를 형성하는 프레임(312)과 상기 프레임(312)을 덮어 공동을 폐쇄하는 커버(314)를 포함하여 구성되며, 이때 프레임은 바닥면을 포함하여 일체형으로 제작되고, 또한 상기 벽면(330)도 상기 프레임(312)와 일체형으로 제작되는 구조를 예시하고 있다. 도 3과 같은 구조로 제작하는 경우, 가장 간단한 구조로 제작이 가능하므로 제작 시간 및 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
반면, 도 4에서는 상기 프레임의 4측면 중 1측면이 분리된 구조로 제작되는 경우를 예시하고 있다. 또한, 도 5에서는 상기 도4의 구조에서 바닥면이 분리되어 제작되는 경우를 예시하고 있다. 도 4 및 도 5와 같은 구조로 제작하는 경우에는 각 구성 부분들의 형상을 보다 단순하게 할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
상기 단위 공진소자(320)들을 상기 벽면(330)의 우물 구조의 하면에 부착시킴에 있어, 스크류 등을 사용하거나, 솔더링(soldering)이나 용접을 사용하는 등, 전기적으로 도전성을 유지하면서 기계적으로 안정적인 구조를 이룰 수 있는 방법이라면 특별한 제한없이 적용이 가능하다.
또한, 상기 단위 공진소자(320) 상부 또는 상기 단위 공진소자(320) 사이에는 상기 단위 공진소자(320)의 커플링 등 전기적 특성을 조절할 수 있는 튜닝 스크류 등의 튜닝 조절 수단이 사용될 수도 있다.
도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 필터의 구조도를 예시하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이 듀플렉서는 필터의 일종이고, 복수의 단위 공진기(320)를 연결하여 필터링 구조를 형성한다는 점에서 유사한 방식으로 구현이 가능하다는 점에서, 앞서 설명한 바와 유사한 방식으로 필터를 구성하는 것도 가능하게 된다.
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부에 공동을 형성하는 하우징(310), 상기 공동에 내장되는 구형파(square wave) 형상의 도전성 벽면(wall)(330) 및 복수의 단위 공진소자(320)를 포함하여 필터를 구성하되, 상기 복수의 단위 공진소자(320) 중 일부는 상기 벽면(330)을 기준으로 일측에 위치하여 제1 공진소자열을 형성하고, 나머지 단위 공진소자 중 일부 또는 전부는 상기 벽면을 기준으로 타측에 위치하여 제2 공진소자열을 형성하며, 상기 구형파 형상의 벽면(330)이 상면과 측면, 하면을 포함하는 우물 구조가 복수 개 연결된 것이라고 보았을 때, 상기 제1 공진소자열 및 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들은 각각 상기 벽면의 우물 구조의 하면에 부착되면서, 제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자(320)들이 서로 교차하는 형상으로 배치되도록 하여 필터를 구성함으로써, 크기 및 부피를 획기적으로 줄어든 필터를 구현할 수 있게 된다.
도 7과 도 8에서는 본 발명의 일 실시예로서 설계된 듀플렉서의 크기를 예시하고 있다. 먼저 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 700MHz 대역 듀플렉서의 설계 치수를 예시하고 있다. 도 7(a)에서는 도 2에서 도시한 구조를 사용하여 700MHz 듀플렉서를 설계하는 경우의 설계 치수를 보여주고 있는데, 이때의 크기는 180mm x 110mm x 20mm이었다.
이에 대하여 도 7(b)에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 설계한 700MHz 듀플렉서의 설계 치수를 보여주고 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 설계 치수는 141mm x 73mm x 18mm이었다.
이를 부피로 환산하여 보면, 도 7(a)의 경우는 396,000mm2인 반면, 도 7(b)의 경우는 185,274mm2이 되므로, 부피 기준으로 약 53%가 줄어들었음을 확인할 수 있다.
또한, 도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 2.1GHz 대역 듀플렉서의 설계 치수를 예시하고 있다. 도 8(a)에서는 도 2에서 도시한 구조를 사용하여 2.1GHz 듀플렉서를 설계하는 경우의 설계 치수를 보여주고 있는데, 이때의 크기109mm x 56mm x 15mm이었다.
이에 대하여 도 8(b)에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 설계한 2.1GHz 듀플렉서의 설계 치수를 보여주고 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 설계 치수는 98.7mm x 42.3mm x 15mm이었다.
이를 부피로 환산하여 보면, 도 8(a)의 경우는 91,560mm2인 반면, 도 8(b)의 경우는 약 62,625mm2이 되므로, 부피 기준으로 약 32%가 줄어들었음을 확인할 수 있다.
도 7 및 도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 듀플렉서를 구성함으로써, 듀플렉서의 크기 및 부피를 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 듀플렉서(300)의 샘플 사진을 예시하고 있으며, 도 10에서는 상기 듀플렉서 샘플의 S 파라미터 측정치 그래프를 보여주고 있다.
보다 구체적으로 도 10(a)에서는 2.1GHz 대역 듀플렉서의 송신 신호 대역에서의 S 파라미터 측정 그래프를 도시하고 있고, 도 10(b)에서는 2.1GHz 대역 듀플렉서의 수신 신호 대역에서의 S 파라미터 측정 그래프를 도시하고 있다.
도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 2.1GHz 주파수 대역의 송수신 신호 대역에 대하여 설계된 특성에 따라 양호한 송수신 특성을 구현하고 있음을 확인할 수 있었다. 나아가, 고온 환경에서 상기 필터를 동작시키는 경우에도 안정적으로 필터링 동작이 이루어짐을 확인할 수 있었다.
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 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300 : 스텝 임피던스 공진소자가 교차 배열되는 고주파 듀플렉서
310 : 하우징
312 : 프레임
314 : 커버
320 : 단위 공진소자
330 : 벽면

Claims (6)

  1. 내부에 공동을 형성하는 하우징; 및
    상기 공동에 내장되는 구형파(square wave) 형상의 도전성 벽면(wall) 및 복수의 단위 공진소자를 포함하여 구성되며,
    상기 복수의 단위 공진소자 중 일부는 상기 벽면을 기준으로 일측에 위치하여 제1 공진소자열을 형성하고,
    나머지 단위 공진소자 중 일부 또는 전부는 상기 벽면을 기준으로 타측에 위치하여 제2 공진소자열을 형성하며,
    상기 구형파 형상의 벽면이 상면과 측면, 하면을 포함하는 우물 구조가 복수 개 연결된 것이라고 보았을 때,
    상기 제1 공진소자열 및 제2 공진소자열의 단위 공진소자들은 각각 상기 벽면의 우물 구조의 하면에 부착되면서,
    제1 공진소자열과 제2 공진소자열의 단위 공진소자들이 서로 교차하는 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고주파 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위 공진소자는 제1 임피던스부 및 제2 임피던스부를 포함하는 스텝 임피던스 공진소자인 것을 특징으로 하는 고주파 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 임피던스부는 상기 벽면의 우물 구조의 하면에 부착되는 측의 반대측 종단에 위치하며 평판 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 고주파 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 임피던스부는 상기 우물 구조의 하면의 면적보다 넓은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 고주파 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    고주파 신호의 입출력을 위한 3개의 컨넥터를 더 포함하고,
    상기 3개의 컨넥터 중 제1 컨넥터는 수신 신호의 출력에 사용되고, 제2 컨넥터는 송신 신호의 입력에 사용되며, 제3 컨넥터는 송신 신호 및 수신 신호의 입출력에 사용되어 듀플렉서로서 동작하는 것을 특징으로 하는 고주파 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 본체를 형성하는 프레임과 상기 프레임을 덮어 공동을 폐쇄하는 커버를 포함하여 구성되며,
    상기 벽면은 상기 프레임과 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 고주파 필터.
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