KR101684061B1 - 멀티플렉서 및 멀티플렉서용 저역통과필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 주파수 대역의 필터링에 분포정수형으로 형성된 저역통과필터를 사용하고, 높은 주파수 대역에 커패시터를 사용하여 낮은 주파수 대역에서 발생하는 하모닉을 제거한다.
또한, 저역통과필터의 일단에 위치하는 커패시터 요소의 크기, 지름 또는 형태를 다른 커패시터 요소들과 다르게 하여 일단에 위치하는 커패시터 요소의 커패시턴스 값을 다른 커패시터 요소들의 커패시턴스 값보다 작게 형성하여 주파수 간의 위상 매칭을 잘 이루어지게 한다.
이로 인하여, 하나의 멀티플렉서로 종래의 멀티플렉서가 구현할 수 있던 주파수의 대역보다 넓은 범위의 주파수 대역을 이용할 수 있도록 하여 통신 시스템에 필요한 장치와 설비의 간소화와 간소화에 따른 비용의 절감을 이룰 수 있는 저역통과필터 및 그를 이용한 멀티플렉서에 관한 것이다.

Description

멀티플렉서 및 멀티플렉서용 저역통과필터{Muliplexer and low pass filter for the same}
본 발명의 일 실시예는 멀티플렉서 및 멀티플렉서용 저역통과필터에 관한 것이다.
멀티플렉서(Multiplexer)는 데이터 통신에서, 여러 개의 데이터 전송 회선을 다중화하여 고속화하기 위한 장치로써, 여러 개의 입력선 중에서 하나를 선택하여 단일 출력선으로 연결하거나, 하나의 입력선으로 수신한 데이터를 여러 개의 출력선으로 연결하여 기지국과 사용자 단말기간의 통신 시스템을 연결하는 조합회로이다. 간단히 ‘먹스’라 하기도 한다. 또한, 다중 입력 데이터를 단일 출력할 수 있기 때문에 데이터 셀렉터(Data Selector)라 하기도 한다.
종래에는 19.2kbps에서 56kbps급까지 지원, 데이터를 전송할 수 있는 STDM(Statistical Time Division Multiplexer)가 많이 이용되었으나, 음성과 데이터를 함께 구현하지 못한다는 단점으로 인하여 최근에는 고속전송 구간의 확보는 물론 전화, 팩스 또는 화상회의 시스템 등 각종 통신망을 데이터 통신망과 결합시켜 혼합 운용해주는 T1급 먹스가 일반화되었다.
멀티 플렉서는 넓은 범위의 주파수 대역을 처리하는바, 멀티 플렉서가 처리하는 주파수 대역 중 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역의 차이가 2배가 되는 경우에는 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역 사이에 간섭이 일어날 수 있으며, 이로 인하여 낮은 주파수 대역을 멀티 플렉서가 처리함에 있어서 하모닉이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 주된 목적은 다양한 주파수 대역을 처리함에 있어서 발생할 수 있는 주파수 대역간 간섭을 최소화하여 낮은 주파수 대역에서 발생할 수 있는 하모닉을 제거할 수 있는 멀티 플렉서 및 그에 사용되는 저역 통과 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 주파수 대역을 통과시키는 멀티플렉서는, 하나의 입출력단과, 서로 다른 범위의 주파수를 입출력하는 복수 개의 커넥터로 이루어지는 채널군이 상호 이격되어 구비되는 하우징, 상기 하우징 내부의 일측에 설치되어 상기 입출력단과 전기적으로 연결되고, 분포정수형으로 형성되는 저역통과필터, 상기 저역통과필터와 병렬하게 설치되며 상기 입출력단과 상기 저역통과필터가 연결되는 접점에 전기적으로 연결되는 공통 커패시터 및 상기 하우징 내부에 복수 개의 공동들을 형성하고, 상기 공동들 각각에 공진기가 구비되며, 일부는 상기 저역통과필터와 상기 채널군 사이에 전기적으로 연결되어 제공되며, 나머지는 상기 공통 커패시터와 상기 채널군 사이에 전기적으로 연결되어 제공되는 캐비티 필터를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐비티 필터는, 상부에서 하부 방향으로 홈을 형성하여 상기 공동을 구비하고, 상기 공동들은 복수 개의 행과 복수 개의 열로 배열되게 형성하고, 상기 공동들 중 상기 행또는 상기 열의 양단에 위치하는 공동들은 신호 전송 경로에 대응하여 상호 연결하도록 복수 개의 연결통로를 형성하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연결통로들 각각은 내부에 상기 양단에 위치하는 공동들 간에 신호전송을 위한 전송선로가 삽입 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저역통과필터를 통과하는 주파수 대역은 상기 공통 커패시터를 통과하는 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저역통과필터는 원판 형상의 용량성 도체로 형성되는 복수 개의 커패시터 요소 및 상기 커패시터 요소를 연결하고, 막대 형태로 형성되는 복수 개의 인덕터 요소를 구비하고 복수 개의 상기 커패시터 요소와 복수개의 상기 인덕터 요소가 서로 교대로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저역통과필터의 일단과 타단은 상기 커패시터 요소로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 크기, 지름 또는 형태를 다른 상기 커패시터 요소들의 크기, 지름 또는 형태와 다르게 형성하여 상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 커패시턴스 값을 다른 상기 커패시터 요소들의 커패시턴스 값보다 작도록 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 상기 형태는 일측면에 중심부에 돌출부가 형성된 경사면으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 공통 커패시터는, 동축선로, 상기 동축선로의 외주부와 이격된 공간을 갖는 외부도체 및 상기 이격된 공간을 채우는 유전체로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유전체는 테플론으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터와 T-결합으로 연결된 멀티플렉서용 저역통과필터는, 원판 형상의 용량성 도체로 형성되는 복수 개의 커패시터 요소 및 상기 커패시터 요소를 연결하고, 막대 형태로 형성되는 복수 개의 인덕터 요소를 구비하고, 복수 개의 상기 커패시터 요소와 복수 개의 상기 인덕터 요소가 서로 교대로 배치되며, 상기 커패시터와 연결되는 상기 커패시터 요소는 상기 저역통과필터의 컷오프 주파수에 의해 결정되는 커패시턴스 값보다 더 작은 커패시턴스 값을 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저역통과필터의 일단과 타단은 상기 커패시터 요소로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 커패시터와 연결되는 상기 커패시터 요소는 그 크기, 지름 또는 형태를 다른 상기 커패시터 요소들과 다르게 형성하여 상기 커패시터와 연결되는 상기 커패시터 요소의 커패시턴스 값이 다른 상기 커패시터 요소들의 커패시턴스 값보다 작을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 상기 형태는 일측면에 중심부에 돌출부가 형성된 경사면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 처리함에 있어서 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 구분하여 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역 사이의 간섭을 최소화하여 낮은 주파수 대역에서 발생할 수 있는 하모닉을 제거할 수 있으며, 저역통과필터와 공통 캐패시터의 T 정합시 위상 매칭이 잘 이루어지도록 하는 멀티플렉서를 사용하여 하나의 멀티플렉서를 매개로 넓은 주파수 대역의 통신이 가능하도록 하여 통신 시스템을 구현하는데 있는 회로 및 장치의 간소화와 이에 따른 비용의 절감을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저역통과필터를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 커패시터를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 멀티플렉서를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서의 사시도이다.
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 포함할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호일 수 있다.
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 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)는 하우징(110), 하나의 입출력단(120), 적어도 하나 이상의 커넥터(131, 132)로 이루어지는 채널군(130), 저역통과필터(140), 공통 커패시터(150) 및 캐비티 필터(160)으로 이루어질 수 있다.
하우징(110)에는 하나의 입출력단(120)과 채널군(130)이 상호 이격되어 구비될 수 있다. 입출력단(120)과 채널군(130) 각각은 주파수를 입력받거나 출력할 수 있다. 여기서, 채널군(130) 각각은 낮은 주파수 커넥터(131)들, 높은 주파수 커넥터(132)들로 이루어질 수 있다. 각각의 커넥터(131, 132)는 적어도 하나 이상 제공될 수 있고, 각각의 커넥터(131, 132)들은 서로 다른 주파수 대역을 입출력할 수 있다. 예를 들어, 낮은 주파수 커넥터(131)는 700MHz 내지 1000MHz의 주파수 대역을 입출력할 수 있고, 높은 주파수 커넥터(132)는 1700MHz 내지 2600MHz의 주파수 대역을 입출력할 수 있다.
저역통과필터(140)는 하우징(110) 내부의 일측에 설치되고, 입출력단(120)과 낮은 주파수 커넥터(131)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 저역통과필터(140)는 서로 교대로 배치되는 복수 개의 커패시터 요소와 복수 개의 인덕터 요소로 구비되어 분포정수형으로 형성될 수 있다. 여기서, 커패시터 요소는 원판 형상의 용량성 도체로 이루어져 저 임피던스부로써 동작할 수 있다. 인덕터 요소는 커패시터 요소를 연결하며 막대 형태로 이루어져 고 임피던스부로써 동작할 수 있다.
또한, 저역통과필터(140)를 통과하는 주파수 대역은 공통 커패시터(150)를 통과하는 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역, 예를 들면, 700MHz 내지 1000MHz의 주파수 대역을 통과시킬 수 있다. 그리고, 공통 커패시터(150)를 통과하는 주파수 대역은 저역통과필터(140)를 통과하는 주파수 대역보다 높은 주파수 대역, 예를 들면, 1700MHz 내지 2600MHz의 주파수 대역을 통과시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)는 멀티플렉서(100)를 통과하는 주파수 대역 중 낮은 주파수 대역은 저역통과필터(140)을 사용하여 통과시키고, 높은 주파수 대역은 공통 커패시터(150)을 사용하여 통과시킴으로써, 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역 간의 간섭을 최소화할 수 있으며, 상기 간섭으로 인하여 낮은 주파수 대역에서 발생할 수 있는 하모닉을 제거할 수 있다.
즉, 멀티플렉서(100)는 넓은 범위 주파수 대역을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이 멀티플렉서(100)는 낮은 주파수 대역인 700MHz 내지 1000MHz의 주파수 대역과 높은 주파수 대역인 1700MHz 내지 2600MHz의 주파수 대역을 통과시킬 수 있다. 멀티플렉서(100)를 통과하는 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역 사이에는 간섭이 발생할 수 있으며, 특히 그들 사이의 주파수가 2배 차이나는 경우에는 간섭이 현저히 발생하여 낮은 주파수 대역에서 하모닉이 발생할 수 있다. 일 예로서, 멀티플렉서(100)가 처리하는 높은 주파수 대역 중 1800MHz는 낮은 주파수 대역 중 900MHz와 주파수가 2배가 차이가 나며, 900MHz 주파수 대역이 멀티플렉서(100)를 통과하는 경우에 하모닉이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)는 서로 간의 주파수 차이가 2배 이상인 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 처리함에 있어서, 낮은 주파수 대역은 분포 정수형 저역통과필터(140)를 통과하게 하고, 높은 주파수 대역은 공통 커패시터(150)를 통과하게 함으로써, 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역 간의 간섭을 최소화하여 낮은 주파수 대역에서의 하모닉 발생을 억제할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터(200)를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 저역통과필터(200)는 분포 정수형 필터로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 저역통과필터(200)는 원통 형상의 복수개의 커패시터 요소(210, 220, 240)와 막대 형상의 복수개의 인덕터 요소(230)로 이루어질 수 있다. 복수 개의 커패시터 요소(210, 220, 240)와 인덕터 요소(230)는 서로 교대로 배치되며, 저역통과필터(200)의 일단과 타단에는 각각 커패시터 요소(210, 240)가 배치될 수 있다. 저역통과필터(200)의 일단과 타단에 배치되는 커패시터 요소(210, 240)에는 돌출부(211)가 형성될 수 있다. 돌출부(211)는 입출력단(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
커패시터 요소들(210, 220, 240)은 각각이 원판 형상의 용량성 도체로 형성될 수 있다. 인덕터 요소들(230)은 커패시터 요소들(210, 220, 240)의 직경보다 작은 막대 형태로 형성되며, 커패시터 요소들(210, 220, 240)을 연결할 수 있다. 커패시터 요소들(210, 220, 240)은 인덕터 요소들(230) 보다 임피던스 값이 더 작으므로, 분포 정수형 저역통과필터(200)에서 커패시터 요소들(210, 220, 240)은 저 임피던스부로 동작하며, 인덕터 요소들(230)은 고 임피던스부로 동작할 수 있다.
도 2에 도시된 분포 정수형 저역통과필터(200)는 커패시터 요소(210, 220a, 220b, 220c, 240) 5개와 인덕터 요소(230a, 230b, 230c, 230d) 4개로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 분포 정수형 저역통과필터(200)의 컷오프 주파수에 따라 커패시터 요소와 인덕터 요소의 크기와 개수가 정해질 수 있다.
즉, 분포 정수형 저역통과필터(140)는 그 컷오프(cutoff) 주파수에 따라 커패시터 요소와 인덕터 요소의 총 개수 및 커패시터 요소의 커패시던스 값과 인덕터 요소의 인덕턴스 값이 이론적으로 정해진다. 예를 들어 분포 정수형 저역통과필터(140)의 컷오프 주파수가 1.4GHz인 경우에는 도 2에 도시된 분포 정수형 저역통과필터(200)는 커패시터 요소(210, 220a, 220b, 220c, 240) 5개와 인덕터 요소(230a, 230b, 230c, 230d) 4개일 수 있으며, 커패시터 요소(210, 220a, 220b, 220c, 240) 각각의 커패시턴스 값 및 인덕터 요소(230a, 230b, 230c, 230d) 각각의 인덕턴스 값이 이론적으로 결정되어, 이에 따라 커패시터 요소(210, 220a, 220b, 220c, 240) 각각의 직경 및 높이가 정해지며, 인덕터 요소(230a, 230b, 230c, 230d) 각각의 직경 및 길이가 정해질 수 있다.
0.01 db 리플
gn
n차		 g1 g2 g3 g4
1차 0.0960 1.0000
2차 0.4488 0.4077 1.1007
3차 0.6291 0.9702 0.36291 1.0000
표 1은 분포 정수형 저역통과필터(140)의 차단주파수를 1로 설정하고, 그 때의 분포 정수형 저역통과필터(140)의 프로토타입 g0의 값을 1로 설정하며, 분포 정수형 저역통과필터(140)의 통과대역의 주파수가 0.01db의 리플을 갖도록 설정한 경우, 분포 정수형 저역통과필터(140)의 각 차수에 상응하는 프로토타입(gn) 값을 나타낸 표이다. 상기 프로토타입(gn)의 값의 연산방법은 일반적인 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
표 1에 나타난 바와 같이, 분포 정수형 저역통과필터(140)의 차단주파수, 프로토타입 값, 및 분포 정수형 저역통과필터(140)의 통과대역의 주파수를 기설정하면, 각 차수에 상응하는 커패시터 요소(210, 220, 240)의 커패시턴스 값 및 인덕터 요소(230a, 230b, 230c, 230d)의 인덕턴스 값을 결정할 수 있다. 이와 같이 설정된 커패시터 요소(210, 220, 240) 및 인덕터 요소(230a, 230b, 230c, 230d)를 이용하여 분포 정수형 저역통과필터(140)를 설계할 수 있다.
분포 정수형 저역통과필터(140)를 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)를 사용함에 있어서, 저역통과필터(140)는 공통 커패시터(150)와 T-결합(T-Junction)으로 연결될 수 있다. 즉, 저역통과필터(140)의 일단인 커패시터 요소(210)는 공통 커패시터(150)와 T-결합하여 하나의 입출력단(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 저역통과필터(140)와 공통 커패시터(150)가 T-결합하는 경우, 저역통과필터(140)의 일단인 커패시터 요소(210)와 공통 커패시터(150)가 연결되며, 상기 커패시터 요소(210)와 공통 커패시터(150) 사이의 위상 매칭이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터(140)는 공통 커패시터(150)와 T-결합하는 저역통과필터(140)의 일단에 위치하는 커패시터 요소(210)의 커패시터 값을 상술한 커패시터 요소(210)의 이론값보다 작게하여 커패시터 요소(210)와 공통 커패시터(150) 사이의 위상 매칭을 이룰 수 있다. 보다 상세하게는 상술한 바와 같이 분포 정수형 저역통과필터(140)는 분포 정수형 저역통과필터(140)의 컷오프 주파수에 따라 커패시터 요소와 인덕터 요소의 총 개수와 그들 각각의 커패시턴스 값 및 인덕턴스 값이 이론적으로 정해지는데, 이론적으로 정해진 값에 의해 형성된 분포 정수형 저역통과필터의 일단에 위치하는 커패시터 요소와 공통 커패시터가 T-결합함에 있어서, 위상 매칭이 이루어지 않으나, 공통 커패시터와 T-결합하는 분포 정수형 저역통과필터의 일단에 위치하는 커패시터 요소의 커패시턴스 값을 상술한 이론적 커패시턴스 값보다 작게 하는 경우에는 상기 위상 매칭이 잘 이루어진다.
공통 커패시터와 T-결합하는 분포 정수형 저역통과필터의 일단에 위치하는 커패시터 요소(210)의 커패시턴스 값을 이론적 커패시턴스 값보다 작게 하기 위해 일 실시예로서 저역통과필터(200)의 일단의 커패시터 요소(210)의 크기 또는 지름을 이론적으로 결정되는 커패시턴스의 크기 또는 지름보다 작게 형성할 수 있다. 이론적으로 결정되는 분포 정수형 저역통과필터는 커패시터 요소와 인덕터 요소가 대칭적으로 배치된다. 예를 들면, 도 2에서와 같이 커패시터 요소가 5개인 경우 중심에 위치하는 커패시터 요소(220b)를 중심으로 커패시터 요소(220b)에 인접한 인덕터 요소들(230b, 230c)는 서로 동일한 인덕턴스 값을 가지며, 인덕터 요소들(230b, 230c) 외곽에 위치하는 인턱터 요소들 또한 서로 동일한 인덕터스 값을 가지게 된다. 그러나, 이론적으로 인턱터 요소들(210, 240)이 동일한 크기를 가지면서 동일한 커패시턴스 값을 갖는다면, 공통 커패시터(150)와 T-결합하는 인덕터 요소(210)는 위상 매칭이 이루어지지 않는바, 공통 커패시터(150)와 T-결합하는 인덕터 요소(210)는 공통 커패시터(150)와의 위상 매칭을 위해 이론적 커패시턴스 값을 갖는 인턱터 요소(240)보다 높이나 지름을 작게 하여 더 작은 커패시턴스 값을 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 공통 커패시터(150)와 T-결합하는 분포 정수형 저역통과필터(200)의 일단에 위치하는 커패시터 요소(210)를 타단에 위치하는 커패시터 요소(240)보다 그 높이나 지름을 작게하여 형성하여 커패시터 요소(210)의 커패시턴스 값을 이론적으로 정해지는 커패시턴스 값(또는 타단에 위치하는 커패시터 요소(240)의 커패시턴스 값)를 작게 함으로써 위상 매칭이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저역통과필터(300)를 나타내는 도면이다. 저역통과필터(300)는 일단과 타단에 커패시터 요소(310, 330)가 배치될 수 있다. 여기서 일단에 배치되는 커패시터 요소(310)는 중심부에 돌출부(311)가 형성되어 입출력단(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
저역통과필터(300)는 일단과 타단에 배치되는 커패시터 요소(310, 340)를 제외한 나머지가 저역통과필터(300)의 중심을 기준으로 대칭형태로 형성될 수 있다.
커패시터 요소(310, 320, 340)은 각각이 원판 형상의 용량성 도체로 형성함으로써 저 임피던스부로 동작할 수 있다. 또한, 인덕터 요소(330)는 커패시터 요소(310, 320, 340)를 연결하는 막대 형태로 형성함으로써 고 임피던스부로 동작할 수 있다.
저역통과필터(300)의 일단에 배치되는 커패시터 요소(310)는 공통 커패시터(150)와 T-결합하며, 그 외측면이 경사를 갖도록 형성됨으로써 상술한 바와 같이 이론적인 커패시턴스 값보다 작게 되며, 이에 따라 공통 커패시터(150)와의 위상 매칭이 용이하게 이루어질 수 있다. 공통 커패시터(150)는 저역통과필터(140)와 병렬하게 설치되며, 입출력단(120)과 저역통과필터(140)가 연결되는 접점(141)과 높은 주파수 대역 채널군(132)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로서, 공통 커패시터(150)는 그 일단이 저역통과필터(140)의 일단에 배치되는 커패시터 요소(210)와 T-결합에 의해 입출력단(120)과 연결되며, 그 타단은 높은 주파수 대역을 처리하는 필터(162)들과 연결될 수 있다.
저역통과필터(140)를 통과하는 주파수 대역보다 높은 주파수 대역, 예를 들면, 1700MHz 내지 2600MHz의 주파수 대역은 높은 주파수 대역 채널군(132)을 통해 입력되며, 상기 주파수 대역은 각각의 채널군(132)과 연결된 필터(162)를 지나 공통 커패시터(150)를 통과하여 입출력단(120)으로 전송될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 커패시터(150)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면 공통 커패시터(150)는 동축선로(151), 동축선로(151)의 외주부와 이격된 공간을 갖는 외부도체(152) 및 상기 이격된 공간을 채우는 유전체(153)으로 이루어질 수 있다. 여기서 유전체(153)는 테플론(Teflon)으로 이루어질 수 있다.
공통 커패시터(150)는 저역통과필터(140)를 통과하는 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 저역통과필터(140)를 통과하는 주파수 대역은 700MHz~1000MHz 범위이고, 공통 커패시터(150)를 통과하는 주파수 대역은 1700MHz~2600MHz 범위일 수 있다. 전술한 바와 같이 높은 주파수 대역을 공통 커패시터(150)을 사용하여 통과시키고, 낮은 주파수 대역을 저역통과필터(140)를 사용하여 통과시킴으로써, 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역 간의 간섭을 최소화할 수 있으며, 상기 간섭으로 인하여 낮은 주파수 대역에서 발생할 수 있는 하모닉을 제거할 수 있다.
종래의 멀티플렉서는 다양한 대역의 주파수를 하나로 묶어 구현하였기 때문에 낮은 주파수와 높은 주파수간의 간섭이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 낮은 주파수가 멀티플렉서를 통과하면서하모닉이 발생하기 때문에 종래의 멀티플렉서가 입출력할 수 있는 주파수의 대역이 제한되었다
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)는 전술한 바와 같이 저역통과필터(140)와 공통 커패시터(150)를 사용하여 낮은 주파수 대역, 예를 들면, 700MHz~1000MHz 범위의 주파수 대역은 저역통과필터(140)를 사용하여 통과시키고, 높은 주파수 대역, 예를 들면, 1700MHz~2600MHz 범위의 주파수 대역은 공통 커패시터(150)를 사용하여 통과시킴으로써 낮은 주파수 대역이 멀티플렉서(100)를 통과하며 발생하는 하모닉을 제거할 수 있다.
또한, 멀티플렉서(100)를 구현하는데 있어서, 저역통과필터(140)와 공통 커패시터(150)는 T-결합으로 연결한다. 이 경우, 저역통과필터(140)와 공통 커패시터(150)는 컷오프 주파수에 따라 미리 정해지는 커패시턴스 값이 존재한다. 이를 그대로 사용하게 될 경우, 저역통과필터(140)와 공통 커패시터(150)의 접점(141)에서 위상 매칭이 잘 이루어지지 않는다. 이때, 위상 매칭이 잘 이루어지도록 하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)는 저역통과필터(140)의 일단에 배치되는 커패시터 요소(210, 310)의 커패시턴스 값을 컷오프 주파수에 따라 미리 정해지는 커패시턴스 값보다 작게 할 수 있으며, 일 예로서 커패시터 요소(210, 310)의 크기 또는 지름을 그 대칭이 되는 다른 커패시터 요소보다 작게 하거나, 커패시터 요소(210, 310)의 형태를 그 대칭이 되는 커패시터 요소와 다르게 형성할 수 있다.
이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(100)는 종래의 멀티플렉서보다 넓은 범위의 주파수 대역, 특히 주파수 대역 사이의 주파수가 2배가 나는 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 통과시킬 수 있고, 이에 따라 통신 시스템을 구성하는 장비들의 간소화와 간소화에 따른 비용의 절감을 이룰 수 있다.
저역통과필터(140)과 낮은 주파수 대역 채널군(131) 사이에 배치되는 필터(161), 및 공통 커패시터(150)와 높은 주파수 대역 채널군(132) 사이에 배치되는 필터(162)는 캐비티 필터(160)일 수 있다.
캐비티 필터(160)는 하우징(110) 내부에 복수 개의 공동들을 형성하고, 상기 공동들 각각에 공진기가 구비되며, 일부는 저역통과필터(140)와 낮은 주파수 대역 채널군(131) 사이에 전기적으로 연결되어 제공되며, 나머지는 공통 커패시터(150)와 높은 주파수 대역 채널군(132) 사이에 전기적으로 연결되어 제공될 수 있다.
캐비티 필터(160)는 상부에서 하부 방향으로 홈을 형성하여 상기 공동을 구비하고, 상기 공동들은 복수 개의 행과 복수 개의 열로 배열되게 형성될 수 있다. 상기 공동들 중 상기 행 또는 상기 열의 양단에 위치하는 공동들은 신호 전송 경로에 대응하여 상호 연결하도록 복수 개의 연결통로를 형성할 수 있다.
여기서 상기 연결통로들의 각각은 내부에 상기 양단에 위치하는 공동들 간에 신호전송을 위한 전송선로가 삽입 설치될 수 있다.
도 5는 캐비티 필터를 이용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플렉서(400)를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 멀티플렉서(400)의 사시도이다. 보다 상세하게는 도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(400)의 평면도이고,도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(400)의 저면도이다.
도 5(a)와 도 5(b)를 참조하면 멀티플렉서(400)는 하우징(410), 하우징(410)에 의해 서로 이격되어 있는 하나의 입출력단(420)과 서로 다른 대역의 주파수를 입출력하는 커넥터(431, 432, 433, 434, 441, 442, 443, 444)로 이루어지는 채널군(430, 440), 캐비티 필터(470), 저역통과필터(450), 및 공통 커패시터(460)로 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면 멀티플렉서(400)는 하우징(410), 하우징(410)에 의해 서로 이격되어 있는 하나의 입출력단(420)과 서로 다른 대역의 주파수를 입출력하는 커넥터(431, 432, 433, 434)로 이루어지는 채널군(430), 캐비티 필터(470), 저역통과필터(450), 및 공통 커패시터(미도시)로 이루어질 수 있다.
캐비티 필터(470)는 하우징(410)의 바깥면에서 수직하게 미리 정해져있는 깊이로 절삭하여 공동(471)을 형성하고, 공동(471)의 중심에는 공동(471)이 형성된 방향으로 공진기(472)를 구비하여 제공된다. 또한, 각각의 공동(471)들은 입출력단(420)으로부터 채널군(430, 440)의 방향으로 서로 인접해 있는 공동(471)끼리 연결될 수 있다.
캐비티 필터(470)의 일부는 저역통과필터(450)와 낮은 주파수 대역 채널군(430)의 사이에 전기적으로 연결되고, 캐비티 필터(470)의 일부를 제외한 나머지는 공통 커패시터(460)와 높은 주파수 대역 채널군(440)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서(400)은 낮은 주파수 대역에 저역통과필터(450)와 높은 주파수 대역에 공통 커패시터(460)를 사용하여 주파수를 통과시킴으로써 낮은 주파수 대역이 멀티플렉서(400)를 통과하며 생성시키는 하모닉 발생을 제거할 수 있다.
또한, 저역통과필터(450)와 공통 커패시터(460)는 T-결합으로 연결될 수 있으며, 이 경우 저역통과필터(450)와 공통 커패시터(460)는 컷오프 주파수에 따라 미리 정해지는 커패시턴스 값이 존재한다. 이를 그대로 사용하게 될 경우, 저역통과필터(450)와 공통 커패시터(460)의 접점에서 위상 매칭이 잘 이루어지지 않는바, 이때 위상 매칭이 잘 이루어지도록 하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플렉서(400)는 저역통과필터(450)의 일단에 배치되는 커패시터 요소(210, 310)의 커패시턴스 값을 컷오프 주파수에 따라 미리 정해지는 커패시턴스 값보다 작게 할 수 있으며, 일 예로서 커패시터 요소(210, 310)의 크기 또는 지름을 그 대칭이 되는 다른 커패시터 요소보다 작게 하거나, 커패시터 요소(210, 310)의 형태를 그 대칭이 되는 커패시터 요소와 다르게 형성할 수 있다.
이로써 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플렉서(400)는 종래의 멀티플렉서보다 넓은 범위의 주파수 대역, 특히 주파수 대역 사이의 주파수가 2배가 나는 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 통과시킬 수 있고, 이에 따라 통신 시스템을 구성하는 장비들의 간소화와 간소화에 따른 비용의 절감을 이룰 수 있다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
100, 400: 멀티플렉서
200, 300: 저역통과필터
150: 공통 커패시터
160, 470: 캐비티 필터

Claims (14)

  1. 서로 다른 주파수 대역을 통과시키는 멀티플렉서에 있어서,
    하나의 입출력단과, 서로 다른 범위의 주파수를 입출력하는 복수 개의 커넥터로 이루어지는 채널군이 상호 이격되어 구비되는 하우징;
    상기 하우징 내부의 일측에 설치되어 상기 입출력단과 전기적으로 연결되고, 분포정수형으로 형성되는 저역통과필터;
    상기 저역통과필터와 병렬하게 설치되며 상기 입출력단과 상기 저역통과필터가 연결되는 접점에 전기적으로 연결되는 공통 커패시터; 및
    상기 하우징 내부에 복수 개의 공동들을 형성하고, 상기 공동들 각각에 공진기가 구비되며, 일부는 상기 저역통과필터와 상기 채널군 사이에 전기적으로 연결되어 제공되며, 나머지는 상기 공통 커패시터와 상기 채널군 사이에 전기적으로 연결되어 제공되는 캐비티 필터; 를 포함하며,
    상기 저역통과필터는 원판 형상의 용량성 도체로 형성되는 복수 개의 커패시터 요소; 및
    상기 커패시터 요소를 연결하고, 막대 형태로 형성되는 복수 개의 인덕터 요소; 를 구비하고 복수 개의 상기 커패시터 요소와 복수개의 상기 인덕터 요소가 서로 교대로 배치되고,
    상기 저역통과필터의 일단과 타단은 상기 커패시터 요소로 이루어지며,
    상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 크기, 지름 또는 형태를 다른 상기 커패시터 요소들의 크기, 지름 또는 형태와 다르게 형성하여 상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 커패시턴스 값을 다른 상기 커패시터 요소들의 커패시턴스 값보다 작도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티 필터는;
    상부에서 하부 방향으로 홈을 형성하여 상기 공동을 구비하고, 상기 공동들은 복수 개의 행과 복수 개의 열로 배열되게 형성하고, 상기 공동들 중 상기 행 또는 상기 열의 양단에 위치하는 공동들은 신호 전송 경로에 대응하여 상호 연결하도록 복수 개의 연결통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연결통로들 각각은 내부에 상기 양단에 위치하는 공동들 간에 신호전송을 위한 전송선로가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저역통과필터를 통과하는 주파수 대역은 상기 공통 커패시터를 통과하는 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 상기 형태는 일측면에 중심부에 돌출부가 형성된 경사면으로 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 공통 커패시터는, 동축선로;
    상기 동축선로의 외주부와 이격된 공간을 갖는 외부도체; 및
    상기 이격된 공간을 채우는 유전체; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 유전체는 테플론으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  11. 커패시터와 T-결합으로 연결된 멀티플렉서용 저역통과필터에 있어서,
    원판 형상의 용량성 도체로 형성되는 복수 개의 커패시터 요소; 및
    상기 커패시터 요소를 연결하고, 막대 형태로 형성되는 복수 개의 인덕터 요소; 를 구비하고,
    복수 개의 상기 커패시터 요소와 복수 개의 상기 인덕터 요소가 서로 교대로 배치되며,
    상기 커패시터와 연결되는 상기 커패시터 요소는 상기 저역통과필터의 컷오프 주파수에 의해 결정되는 커패시턴스 값보다 더 작은 커패시턴스 값을 가지며,
    상기 저역통과필터의 일단과 타단은 상기 커패시터 요소로 이루어지고,
    상기 커패시터와 연결되는 상기 커패시터 요소는 그 크기, 지름 또는 형태를 다른 상기 커패시터 요소들과 다르게 형성하여 상기 커패시터와 연결되는 상기 커패시터 요소의 커패시턴스 값이 다른 상기 커패시터 요소들의 커패시턴스 값보다 작도록 하는 것을 특징으로 하는 저역통과필터.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 일단 또는 타단의 상기 커패시터 요소의 상기 형태는 일측면에 중심부에 돌출부가 형성된 경사면으로 형성하는 것을 특징으로 하는 저역통과필터.
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