KR101740292B1 - 대역폭 조정을 위한 방법 및 구조물을 갖는 유전체 도파관 필터 - Google Patents

대역폭 조정을 위한 방법 및 구조물을 갖는 유전체 도파관 필터 Download PDF

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Abstract

세라믹 도파관 필터의 대역폭을 조정하는 구조물 및 방법은, 일 실시예에서, 각각의 스텝들과 모노블록과 각각의 스텝들을 관통해 연장하는 개개의 입력/출력 관통-구멍들을 형성하는 유전체 세라믹 재료의 모노블록을 포함한다. 일 실시예에서, 스텝들은 모노블록의 노치(notch)들에 의해 형성되고 입력/출력 관통구멍들은 노치에서 종료하는 구멍들을 형성한다. 세라믹 도파관 필터의 대역폭은 입력/출력 관통-구멍들의 직경 및/또는 모노블록의 외면에 대한 스텝들의 방향 및 높이/두께를 조정함으로써 조정될 수 있다.

Description

대역폭 조정을 위한 방법 및 구조물을 갖는 유전체 도파관 필터{Dielectric waveguide filter with structure and method for adjusting bandwidth}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 발명의 명칭이 "대역폭 조정을 위한 방법 및 구조물을 갖는 유전체 도파관 필터"이고, 2010년 5월 17일자 출원된 미국 임시 특허출원 제 61/345,382호의 출원일의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 명시적으로 포함되며 그 안에 인용된 모든 참고문헌도 포함된다.
본 발명은 일반적으로 유전체 도파관 필터들에 대한 것이고, 보다 상세하게는, 유전체 도파관 필터의 대역폭을 조정하기 위한 구조물 및 방법에 대한 것이다.
세라믹 유전체 도파관 필터들은 당업계에 공지되어 있다. 오늘날의 전자산업계에서, 세라믹 유전체 도파관 필터들은 모든 공진기들이 통과대역(passband) 주파수들로 조정되는 "전극(all pole)" 구성을 사용하여 전형적으로 설계된다. 이러한 타입의 설계로, 통과대역 밖의 감쇠를 증가시키는 한가지 방식은 공진기들의 개수를 증가시키는 것이다. 도파관 필터에서 극들의 개수는 통과대역 삽입 손실과 저지대역(stopband) 감쇠와 같은 중요한 전기 특성들을 결정한다. 공진 셀(cell)들 또는 공진기들로도 알려진, 공진 공동(cavity)들의 길이 및 폭은 도파관 필터의 중심 주파수를 설정하는 것을 돕는다.
Heine 등의 미국 특허 제 5,926,079호는 5개의 공진기들이 모노블록의 길이를 따라 길이방향으로 직렬로 이격되고 전기 신호가 통과대역을 형성하기 위해 연이은 공진기들을 직렬로 흐르는 종래기술의 세라믹 유전체 모노블록 도파관 필터를 보인다. Heine 등의 미국 특허 제 5,926,079호에 공개된 타입의 도파관 필터들은 예를 들어, Green 등의 미국 특허 제 4,692,726호에 공개된 타입의 관통-구멍 공진기들을 갖는 전통적인 유전체 모노블록 필터들과 같은 타입의 필터링 응용예들에 대해 사용된다. 도파관 필터들에 대한 한가지 전형적인 응용예는 휴대폰 망을 위한 기지국 송수신기들에 사용하는 것이다.
예를 들어, Heine 등의 미국 제 5,926,079호에 공개된 세라믹 도파관 필터와 같은 세라믹 도파관 필터의 길이 및 폭이 도파관 필터의 통과대역 주파수를 정의하고 결정하며, 도파관 필터의 높이/두께는 도파관 필터 공진기들의 무부하(unloaded) "Q" 즉, 도파관 필터의 통과대역에서 삽입 손실을 결정함이 또한 잘 알려져 있다. Heine 등의 미국 제 5,926,079호에서, 모노블록에 정의된 인접한 슬롯(slot)들의 관계 및 공진기들 사이에 형성된 모노블록 브리지 영역들의 중앙의 막힌 입력/출력 구멍들의 위치결정은 도파관 필터의 필수적인 외부 커플링 대역을 제공한다.
그러나, 제조 공정 중에 막힌 입력-출력 구멍들의 도금(plating)은 신뢰성이 없음이 입증되었고 예측할 수 없는 필터 성능을 불러올 수 있다. 도금된 입력/출력 관통-구멍들의 사용은 예를 들어, 미국 특허출원 공보 제 2010/0024973호에 공개된 타입의 도파관 지연 라인들의 비교적 얇은 공진기들을 포함하는 특정 응용예들에 만족스럽다고 입증되었다. 그러나, 두꺼운 도파관 필터들과 함께 사용될 때, 도금된 입력/출력 관통-구멍들과 커플링하는 것은 외부 대역폭을 지나치게 좁은 대역 필터들로 제한한다.
그러므로 본 발명은 도파관 필터의 삽입 손실의 증가없이 도금된 입력/출력 관통-구멍들을 포함하는 두꺼운 도파관 필터에서 필요한 외부 대역폭을 제공하기 위한 새롭고 신규한 구조물 및 방법에 대한 것이다.
본 발명은 일반적으로 복수의 외부 표면들을 포함하는 유전체 재료의 모노블록과 모노블록의 외부 표면들 중 하나로부터 이격된 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 스텝(step), 및 모노블록을 관통해 연장하는 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍을 포함하는 도파관 필터에 대한 것이고, 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍은 적어도 하나의 스텝의 외부 표면과 모노블록의 외부 표면들 중 하나의 제 1 및 제 2 구멍들을 형성한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 스텝의 외부 표면은 모노블록의 외부 표면들 중 하나로부터 내측으로 연장하고 모노블록에 노치(notch)를 형성하고 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍의 제 2 구멍은 노치에서 끝난다.
일 실시예에서, 도파관 필터는 모노블록에 형성된 RF 신호 브리지를 추가로 포함하고 RF 신호 브리지는 노치를 갖는 모노블록의 영역에 위치하여 션트 제로(shunt zero)를 형성한다.
일 실시예에서, 모노블록은 제 1 단부(end) 표면을 포함하는 제 1 단부 부분을 포함하고, 노치가 제 1 단부 부분에 형성되고, RF 신호 브리지가 제 1 단부 표면과 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍 사이의 모노블록에 위치한다.
일 실시예에서, RF 신호 브리지는 모노블록으로 연장하고 노치에서 끝나는 슬릿(slit)에 의해 형성된다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 스텝의 외부 표면은 모노블록의 외부 표면들 중 하나로부터 외측으로 연장한다.
일 특정 실시예에서, 본 발명은 전도성 외부 표면, 적어도 제 1 및 제 2 스텝들, 및 상기 제 1 및 제 2 스텝들을 통해 연장하고 제 1 및 제 2 스텝들 각각과 모노블록의 외부 표면에 각각의 반대편의 제 1 및 제 2 구멍들을 형성하는 적어도 제 1 및 제 2 입력/출력 관통-구멍들을 포함하는 도파관 필터에 대한 것이다.
제 1 및 제 2 스텝들은 모노블록에 형성된 각각의 제 1 및 제 2 노치들에 의해 형성되고 제 1 및 제 2 입력/출력 관통-구멍들의 제 2 구멍들은 각각 제 1 및 제 2 노치들에서 종료한다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 노치들은 모노블록의 각각의 대향된 제 1 및 제 2 단부 부분들에 형성되고 복수의 RF 신호 브리지들은 복수의 공진기들을 형성하도록 이격된 관계로 모노블록의 길이를 따라 연장한다.
또한, 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 단부 부분들은 각각의 제 1 및 제 2 단부 표면들을 포함하고 복수의 RF 신호 브리지들과 제 1 입력/출력 관통-구멍 중 하나가 모노블록의 제 1 단부 부분에 위치하고 제 1 노치는 복수의 RF 신호 브리지들 중 하나가 제 1 션트 제로를 형성하도록 제 1 입력/출력 관통-구멍과 제 1 단부 표면 사이에 위치하는 관계로 그 안에 형성된다.
일 실시예에서, 제 1 노치는 제 2 노치보다 큰 길이를 갖는다.
또한, 본 발명은 적어도 하기의 단계들을 포함하는 도파관 필터의 대역폭을 조정하는 방법에 대한 것이다: 외부 표면, 적어도 제 1 단계, 및 모노블록을 통해 연장하고 모노블록의 외부 표면과 제 1 스텝의 각각의 구멍들에서 각각 종료하는 적어도 제 1 입력/출력 관통-구멍을 포함하는 유전체 재료의 모노블록을 제공하고; 도파관 필터의 대역폭을 조정하기 위해 모노블록의 외부 표면에 대해 스텝의 높이를 조정한다.
모노블록에 형성된 노치에 의해 스텝이 형성되는 실시예에서, 스텝의 높이를 조정하는 단계는 노치의 높이를 조정하는 단계를 포함한다.
스텝이 모노블록 상의 돌출부에 의해 형성되는 실시예에서, 스텝의 높이를 조정하는 단계는 돌출부의 높이를 조정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은 도파관 필터의 대역폭을 조정하기 위해 제 1 입력/출력 관통-구멍의 직경을 조정하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 장점들과 특징들은 본 발명의 양호한 실시예들의 하기의 상세한 설명, 첨부한 도면들, 및 첨부한 청구범위로부터 보다 쉽게 명백해진다.
본 발명은 도파관 필터의 삽입 손실의 증가없이 도금된 입력/출력 관통-구멍들을 포함하는 두꺼운 도파관 필터에서 필요한 외부 대역폭을 제공한다.
본 발명이 상기 및 다른 특징들은 첨부한 도면들의 하기의 설명에 의해 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 유전체 도파관 필터의 일 실시예의 확대 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 세라믹 유전체 도파관 필터의 확대 수직단면도.
도 2a는 외측으로 돌출하는 단부 스텝을 포함하는 세라믹 유전체 도파관 필터의 다른 실시예의 확대, 파단, 수직 단면도.
도 3은 그 일단부에 션트 제로를 포함하는 본 발명에 따른 세라믹 유전체 도파관 필터의 다른 실시예의 확대 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 세라믹 유전체 도파관 필터의 확대 수직 단면도.
도 5는 도 1, 도 2 및 도 2a에 도시된 세라믹 유전체 도파관 필터에 형성된 스텝들의 방향 및 사이즈(높이/두께)의 변화에 반응하여 도 1, 도 2, 및 도 2a에 도시된 타입의 세라믹 도파관 필터의 커플링 또는 외부 대역폭(MHz)의 변화를 예시하는 그래프.
도 6은 도 1 및 도 2에 도시된 세라믹 유전체 도파관 필터에 형성된 입력/출력 관통-구멍들의 직경의 변화에 반응하여 도 1 및 도 2에 도시된 타입의 세라믹 유전체 도파관 필터의 커플링 또는 외부 대역폭(MHz)의 변화를 예시하는 그래프.
도 7은 도 1 및 도 2에 도시한 세라믹 유전체 도파관 필터의 성능을 표현하는 그래프.
도 8은 통과대역 위에 구성된 션트 제로(즉, 상부측 션트 제로)를 갖는 도 3 및 도 4에 도시된 세라믹 유전체 도파관 필터의 성능을 나타내는 그래프.
도 9는 통과대역 아래에 구성된 션트 제로(즉, 하부측 션트 제로)를 갖는 도 3 및 도 4에 도시된 세라믹 유전체 도파관 필터의 성능을 나타내는 그래프.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 세라믹 유전체 도파관 필터(100)의 일 실시예를 예시하고 이는 일반적으로 평행6면체-형상 모노블록(101)으로부터 만들어지고, 예를 들어 세라믹과 같은 임의의 적절한 유전체 재료를 포함하고, 반대편의 종방향 상부 및 하부 수평 외부 표면(102, 104)들, 반대편의 종방향 측면 수직 외부 표면(106, 108)들, 및 반대편의 횡방향 측면 수직 외부 단부 표면(110, 112)들을 갖는다.
모노블록(101)은 복수의 공진기 섹션(114, 116, 118, 120, 122)(공동 또는 셀 또는 공진기로도 불림)을 포함하고 이들은 모노블록(101)의 길이를 따라 종방향으로 이격되어 있고 모노블록(101)의 표면(102, 104, 106, 108)들에 절취된 복수의 이격된 수직 슬릿 또는 슬롯(124, 126)에 의해 서로 분리되어 있다.
슬릿(124)들은 이격되고 평행한 관계로 모노블록(101)의 측면(106)의 길이를 따라 연장한다. 각각의 슬릿(124)은 측면(106), 및 반대편의 상부 및 하부 수평 표면(102, 104)들을 통해 절취되고 부분적으로 모노블록(101)의 몸체를 통해 절취된다. 슬릿(126)들은 측면(106)에 형성된 각각의 슬릿(124)들과 반대편에 있고 같은 평면인 관계로 및 이격되고 평행한 관계로 모노블록(101)의 반대편 측면(108)의 길이를 따라 연장한다. 각각의 슬릿(126)은 측면(108), 및 반대편의 상부 및 하부 수평 표면(102, 104)들을 통해 절취되고 부분적으로 모노블록(101)의 몸체를 통해 절취된다.
이들의 반대편에 있고, 이격되고, 같은-평면의 관계 덕분에, 슬릿(124, 126)들은 각각의 공진기(114, 116, 118, 120, 122) 사이에 연장하고 이들을 상호 연결하는 모노블록(101)의 복수의 일반적으로 중심에 위치한 RF 신호 브리지(128, 130, 132, 134)를 함께 형성한다. 도시된 실시예에서, 각각의 RF 신호 브리지(128, 130, 132, 134)들의 폭은 반대편의 슬릿(124, 126)들 사이의 거리에 의존하고, 도시된 실시예에서, 모노블록(101)의 폭의 약 1/3이다.
비록 어느 도면에도 도시하지 않았지만, 슬릿(124, 126)들의 두께 또는 폭과 슬릿(124, 126)들이 측면(106, 108)들 중 각각의 하나로부터 모노블록(101)의 몸체로 연장하는 깊이 또는 거리는 RF 신호 브리지(128, 130, 132, 134)들의 폭과 길이가 도파관 필터(100)의 전기적 커플링과 대역폭의 제어, 즉, 도파관 필터(100)의 성능 특징들을 제어할 수 있도록 따라서 변하도록 특정 응용예에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 한다.
도파관 필터(100), 보다 상세하게는 그 모노블록(101)은 각각 반대편의 단부 스텝들 또는 노치(136, 138)들을 부가적으로 포함하며 형성하고, 이들은 각각 그로부터 유전체 세라믹 재료가 제거되거나 없는 모노블록(101)의 반대편의 측면 단부 표면(110, 112), 반대편의 측면(106, 108)들, 하부 표면(104)의 일반적으로 L자-형상의 오목하거나 홈을 갖거나 견부를 갖거나(shouldered) 노치를 갖는 영역 또는 섹션을 포함한다.
달리 말하면, 도 1 및 도 2의 실시예에서, 제 1 및 제 2 스텝(136, 138)들은 모노블록(101)의 나머지의 높이(b; 도 2)보다 작은 높이(a; 도 2)를 갖는 모노블록(101)의 반대편의 단부 섹션들 또는 영역(170, 172)들에 의해 및 그 안에 형성된다.
또 다른 식으로 설명하면, 도 1 및 도 2의 실시예에서, 각각의 스텝(136, 138)은 모노블록(101)에 형성된 각각의 단부 공진기(114, 122)들의 일반적으로 L자-형상 오목한 또는 노치를 갖는 부분을 포함하고 이는 모노블록(101)의 하부 표면(104)에 위치하거나 그 내측으로 향해지고 그로부터 이격되고 평행한 제 1 일반적으로 수평인 표면 또는 천장(140)과, 모노블록(101)의 각각의 측면 단부 표면(110, 112)에 위치하거나 그 내측으로 향하고 그로부터 이격되고 평행한 제 2 일반적으로 수직인 표면 또는 벽(142)을 포함한다.
도파관 필터(100), 보다 상세하게는, 그 모노블록(101)은 모노블록(101)의 몸체를 통해 연장하는, 보다 상세하게는 모노블록(101)의 상부 표면(102)과 각각의 스텝(136, 138)들의 표면(140) 사이에 및 이에 일반적으로 직각인 관계로 모노블록(101)에 형성된 각각의 단부 공진기(114, 122)들의 몸체를 통해 연장하는 각각의 제 1 및 제 2 관통-구멍(146, 148)의 형태인 제 1 및 제 2 전기 RF 신호 입력/출력 전극들을 부가적으로 포함한다. 보다 상세하게는, 각각의 일반적으로 원통-형상의 입력/출력 관통-구멍(146, 148)이 모노블록(101)의 각각의 횡방향 측면 단부 표면(110, 112)으로부터 이격되고 이에 일반적으로 평행하고 모노블록 상부 표면(102)과 스텝 표면(140)에 위치하고 종료하는 각각의 일반적으로 원형 구멍(150, 152)들을 각각 형성한다.
도 1 및 도 2의 실시예에서, RF 신호 입력/출력 관통-구멍(146)은 스텝 벽 또는 표면(142)과 측면 단부 표면(110)으로부터 일반적으로 이격되고 평행한 관계로 및 그 사이에서 모노블록(101)의 내부를 통해 연장하고 이에 놓이고 위치결정되고 RF 신호 입력/출력 관통 구멍(148)은 스텝 벽 또는 표면(142)과 측면 단부 표면(112)으로부터 일반적으로 이격되고 평행한 관계로 및 그 사이에서 모노블록(101)의 내부를 통해 연장하고 이에 놓이고 위치결정된다.
모노블록(101)의 모든 외부 표면(102, 104, 106, 108, 110, 112)들과 입력/출력 관통-구멍(146, 148)들의 내부 표면들은 각각의 입력/출력 관통-구멍(146, 148)들의 구멍(152)들을 둘러싸는 모노블록 상부 표면(102) 상의 각각의 코팅되지 않은(노출된 세라믹) 일반적으로 원통형 영역 또는 링(154, 156)들을 제외하고는 예를 들어, 은과 같은 적절한 전도성 재료로 커버된다. 비록 어느 도면에도 도시되지 않지만, 영역(154, 156)들은 각각의 스텝(136, 138)들의 수평 표면 또는 천장(140)의 각각의 입력/출력 관통-구멍(146, 148)들에 의해 형성된 구멍(150)들을 대신에 둘러쌀 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명에 따라, 입력/출력 관통-구멍(146, 148)들 포함하는 모노블록(101)의 각각의 영역들(감소된 높이의 각각의 단부 공진기(114, 122)를 갖는 모노블록(101)의 영역들)에만 각각의 스텝(136, 138) 중 하나 또는 모두의 도파관 필터를 추가하는 것은 모노블록 높이의 감소가 모노블록(101)의 작은 부분에만 제한되었기 때문에 필터(100)의 외부 대역폭/커플링/Q 값(즉, 필터의 내부 대역폭보다 비례적으로 높은 값을 갖고 2개의 단부 공진기(114, 122)의 대역폭에 의존하는 통과 주파수 대역 필터들의 디자인 및 성능의 중요 매개변수)이 필터(100)의 삽입 손실에 최소의 영향으로 조정될 수 있게 한다.
각각의 입력/출력 관통-구멍(146, 148)의 영역에만 각각의 스텝(136, 138) 중 하나 또는 모두를 추가하는 것은 유익하게는 모노블록(101)이 제조하기 보다 어려운 미국 특허 제 5,926,079호에 공개된 막힌 구멍(blind hole)들과 같이 부분적으로만 관통하는 것보다 모노블록(101)을 완전히 관통해 연장하는 입력/출력 관통-구멍들을 갖게 제조될 수 있게 한다.
또한, 비록 도 1 및 도 2가 그로부터 유전체 재료가 제거되거나 또는 없는 모노블록(101)의 각각의 오목하거나 노치를 갖는 단부 영역 또는 섹션들(즉, 모노블록(101)의 표면(104)으로부터 모노블록의 몸체로 향하고 내측으로 연장하는 모노블록(101)의 나머지의 높이/두께보다 감소된 높이/두께의 모노블록(101)의 "한 단계 내려가거나(step down)" "한 단계 들어간(step in)")에 의해 형성된 각각의 스텝(136, 138)을 갖는 도파관 필터(100)를 예시하지만, 본 발명은 예를 들어, 도 2a에 도시한 도파관 필터 실시예(100a)에 예시된 돌출부(138a)와 같은 돌출부로 노치(136, 138)들 중 하나 또는 모두가 대체 또는 교환된 다른 도파관 필터 실시예를 포괄하는 것으로 이해해야 한다.
보다 상세하게는, 도 2a에서, 스텝은 모노블록(101)의 나머지의 높이(b; 도 2a)보다 큰 높이(a; 도 2a)를 갖는 모노블록(101a)의 단부 영역 또는 섹션(172a)(즉, 모노블록(101a)의 하부 수평 종방향 표면(104a)을 향하고 그로부터 외측으로 돌출한 모노블록(101a)의 나머지의 두께/높이에 대해 증가된 두께/높이의 "한 단계 올라가거나" "한 단계 나간" 영역 또는 돌출부(138a))에 의해 형성된다.
그러므로, 보다 상세하게는, 모노블록(101a)은 모노블록(101a)의 측면 단부 표면(112a), 반대편의 측면(도시않음)들, 하부 표면(104a)의 외측으로 연장하는 견부를 갖는 영역 또는 섹션을 포함하는 단부 스텝 또는 돌출부(138a)를 포함하여 형성한다. 다른 방식으로 말하면, 스텝(138a)은 모노블록(101a)의 외측에 견부를 갖는 부분을 포함하고, 보다 상세하게는 모노블록(101a)의 하부 표면(104a)에 위치하거나 바깥쪽으로 향하고 그로부터 이격되고 평행한 제 1 일반적으로 수평인 외부 표면(140a)과, 모노블록(101a)의 각각의 측면 단부 표면(112a)에 위치하거나 내측을 향하고 그로부터 이격되고 평행한 제 2 일반적으로 수직인 표면 또는 벽(142a)을 포함하는 단부 공진기(122a)의 외측에 견부를 갖는 부분을 포함한다.
도파관 필터(100a), 보다 상세하게는, 그 모노블록(101a)은 모노블록(101a)의 몸체를 통해 연장하는, 보다 상세하게는, 모노블록(101a)의 상부 표면(102a)과 스텝(138a)의 표면 사이에서 이에 대해 일반적으로 직각인 관계로 단부 공진기(122a)의 몸체를 통해 연장하는 제 1 관통-구멍(148a)의 형태의 전기적 RF 신호 입력/출력 전극을 부가적으로 포함한다. 보다 더 상세하게는, 일반적으로 원통-형상의 입력/출력 관통-구멍(148a)이 모노블록(101a)의 횡방향 측면 단부 표면(112a)으로부터 이격되고 이에 일반적으로 평행하고 모노블록 상부 표면(102a)과 스텝 표면(140a)에 각각 위치하고 여기서 종료하는 각각의 일반적으로 원형인 구멍(150a, 152a)들을 형성한다.
그러므로, 도 2a의 실시예에서, RF 신호 입력/출력 관통-구멍(148a)은 스텝 벽 또는 표면(142a)과 측면 단부 표면(112a) 사이에서 이로부터 일반적으로 이격되고 평행한 관계로 모노블록(101a)의 내부에 놓이고 위치결정되고 이를 통해 연장한다.
도 2a의 실시예에 따라, 입력/출력 관통-구멍(148a)을 포함하는 모노블록(101a)의 영역에만 외향 스텝 또는 돌출부(138a)의 도파관 필터를 포함하는 것은 필터(100a)의 외부 대역폭/커플링이 필터(100a)의 삽입 손실에 최소의 영향으로 조정될 수 있게 하는데 왜냐하면 모노블록 높이/두께의 증가가 모노블록(101a)의 작은 부분으로만 제한되었기 때문이다.
또한, 입력/출력 관통-구멍(148a)의 영역에 스텝(138a)을 추가하면 유익하게는 모노블록(101a)이 보다 제조하기 어려운 미국 특허 제 5,926,079호에 공개된 막힌 구멍들과 같이 부분적으로만 관통하는 것보다 모노블록(101a)을 완전히 관통해 연장하는 입력/출력 관통-구멍들을 갖게 제조될 수 있게 한다.
그러므로, 본 발명에 따라, 도파관 필터의 외부 대역폭은 초기에는 도 1 및 도 2에 예시된 도파관 필터(100)의 제 1 및 제 2 "한 단계 내려간" 또는 "한 단계 들어온" 스텝(136, 138)의 사이즈(즉, 깊이 또는 두께)를 증가시키거나 감소시켜 또는 도 2a에 도시한 "한 단계 올라간" 또는 "한 단계 나간" 스텝(138a)의 사이즈(즉, 높이)를 증가시키거나 감소시켜 조정될 수 있다.
도 5는 Ds/b의 함수로 2.1 GHz 도파관 필터(100)의 외부 대역폭(Ext BW(MHz))의 모사된 변화를 예시 및 표현하는 그래프이고: 여기서 Ds(도 2 및 도 2a)는 도 1 및 도 2에 도시한 도파관 필터(100)의 "한 단계 내려간" 또는 "한 단계 들어온" 스텝(136, 138)들의 깊이/두께 또는 도 2a에 도시하고 상술한 다른 실시예의 "한 단계 올라간" 또는 "한 단계 나간" 스텝(138a)의 높이이고; b는 모노블록(101)의 높이/두께이다. 상세하게는, x축을 따라 연장하는 음의 값들은 다양한 높이/두께의 음의 "한 단계 내려간" 또는 "한 단계 들어간" 스텝들을 표현하고 양의 값들은 다양한 높이의 양의 "한 단계 올라간" 또는 "한 단계 나간" 스텝들을 나타낸다는 것을 주목해야 한다.
본 발명은 즉, 제 1 및 제 2 입력/출력 관통-구멍(146, 148)들 중 하나 또는 모두의 직경을 조정/변경하여 도파관 필터(100)의 외부 대역폭을 조정하기 위한 다른 독립적인 수단을 또한 포함하고 제공한다.
도 6은 d/b의 함수로 2.1 GHz 도파관 필터(100)의 외부 대역폭(ExtBW(MHz))의 모사된 변화를 예시 및 나타내는 그래프이고: 여기서 d는 입력/출력 관통-구멍(146, 148)들의 직경이고; b는 모노블록(101)의 높이/두께이다. 상세하게는, x축을 따라 백분율(%)로 표현된 값들은 모노블록(101)의 총 높이/두께(b)의 약 6.25%로부터 모노블록(101)의 총 높이/두께(b)의 약 18.75%로 증가하는 관통-구멍들을 표현한다는 것을 주목해야 한다.
비록 어떤 세부사항도 설명하지 않았지만, 도파관 필터(100)의 성능이 스텝들 또는 노치(136, 138)들 중 하나 또는 모두의 길이를 조정하여 조정될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
도 7은 도 1 및 도 2에 도시한 도파관 필터(100)의 실제 성능(즉, 라인(162))을 나타내는 그래프이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 세라믹 유전체 도파관 필터(1100)의 제 2 실시예를 예시하고 이는 RF 신호 브리지(1136)와 입력/출력 관통-구멍(1148)과 조합하여 하기에 상술하는 바와 같이 필터(1100)의 일단부에서 션트 제로(1180)를 형성하는 필터(1100)의 일단부에서 스텝 또는 노치(1138)를 포함한다.
세라믹 도파관 필터(1100)는, 도파관 필터(100)와 유사한 방식으로, 반대편의 종방향 상부 및 하부 수평 외부 표면(1102, 1104)들, 반대편의 종방향 측면 수직 외부 표면(1106, 1108)들, 및 반대편의 횡방향 측면 수직 외부 단부 표면(1110, 1112)들을 갖는 유전체 세라믹 재료의 일반적으로 평행6면체-형상 모노블록(1101)으로부터 만들어진다.
모노블록(1101)은 상술한 RF 신호 브리지(128 내지 136)들과 유사한 구조 및 기능이고 각각의 공진기(1114, 1116, 1118, 1120, 1122)들 사이에서 연장하고 이들을 상호 연결하는, 모노블록(1101) 상의 복수의 일반적으로 중앙에 위치한 RF 신호 브리지(1128, 1130, 1132, 1134, 1135)들을 형성하도록, 슬릿들 또는 슬롯(124, 126)들에 대해 상술한 바와 같은 방식으로 따라서 여기에 참고로 포함되는, 모노블록(1101)의 표면(1102, 1104, 1106, 1108)들에 절취된 복수의 이격된 수직 슬릿들 또는 슬롯(1124, 1126)들에 의해 서로 이격되고 모노블록(1101)의 길이를 따라 종방향으로 이격된 복수의 공진기 섹션(1114, 1116, 1118, 1120, 1122, 1123)(공동 또는 셀 또는 공진기들로도 불림)을 포함한다.
도파관 필터(1100), 보다 상세하게는, 그 모노블록(1101)은 각각의 단부 스텝들 또는 노치(1136, 1138)들을 부가적으로 포함하고 형성하고, 이는 그로부터 유전체 세라믹 재료가 제거되거나 없는 모노블록(1101)의 반대편의 측면 단부 표면(1110, 1112)들, 반대편의 측면(1106, 1108)들, 하부 표면(1104)의 일반적으로 L자-형상의 오목하거나 홈을 갖거나 견부를 갖거나 노치를 갖는 영역 또는 섹션을 각각 포함한다.
다른 식으로 말해, 도 1 및 도 2의 도파관 필터(100)의 스텝들 또는 노치(1136, 1138)들과 유사한 방식으로, 도파관 필터(1100)의 제 1 및 제 2 스텝들 또는 노치(1136, 1138)들이 나머지 모노블록(1101)의 높이/두께보다 작은 높이/두께를 갖는 모노블록(1101)의 반대편의 단부 섹션 또는 영역(1170, 1172)들을 포함한다.
또 다른 식으로 말해, 각각의 스텝 또는 노치(1136, 1138)는 모노블록(1101)의 일반적으로 L자-형상의 오목하거나 노치를 갖는 부분을 포함하고 이는 모노블록(1101)의 각각의 측면 단부 표면(1110, 1112)에 위치하거나 또는 그 내측으로 향하고 그로부터 이격되고 평행한 일반적으로 수직인 표면 또는 벽(1142)과 모노블록 하부 표면(1104)에 위치하거나 또는 그 내측을 향하거나 그로부터 이격되거나 평행한 제 1 일반적으로 수평인 표면(1140)을 포함한다.
도파관 필터(1100), 보다 상세하게는, 그 모노블록(1101)은 모노블록(1101)의 상부 표면(1102)과 각각의 스텝들 또는 노치(1136, 1138)들의 표면(1140) 사이에서 이에 일반적으로 직각인 관계로 연장하는 각각의 제 1 및 제 2 관통-구멍(1146, 1148)들의 형태인 제 1 및 제 2 전기적 RF 신호 입력/출력 전극들을 부가적으로 포함한다. 보다 더 상세하게는, 각각의 일반적으로 원통-형상인 입력/출력 관통-구멍(1146, 1148)들이 모노블록(1101)의 각각의 횡방향 측면 단부 표면(1110, 1112)들로부터 이격되고 이에 일반적으로 평행하고 모노블록 상부 표면(1102)과 스텝 표면(1140) 각각에 위치하고 여기서 종료하는 각각의 일반적으로 원형인 구멍(1150, 1152)들을 형성한다.
도파관 필터(100)에 대해 상술한 것과 유사한 방식으로, 모노블록(1101)의 모든 외부 표면(1102, 1104, 1106, 1108, 1110, 1112)들과 입력/출력 관통-구멍(1146, 1148)들의 내부 표면들은 각각의 입력/출력 관통-구멍(1146, 1148)들의 구멍(1152)들을 둘러싸는 모노블록 상부 표면(1102) 상의 각각의 코팅되지 않은(노출된 세라믹) 일반적으로 원형인 영역 또는 링(1154, 1156)들을 제외하고 은과 같은 적절한 전도성 재료로 커버되어 있다. 비록 어떠한 도면들에도 도시되지 않았지만, 영역(1154, 1156)들은 대신에 각각의 입력/출력 관통-구멍(1146, 1148)들의 구멍(1150)들을 둘러쌀 수 있음을 이해해야 한다.
도파관 필터(1100)의 스텝들 또는 노치(1136, 1138)들은 도파관 필터(100)의 스텝들 또는 노치(136, 138)들과 같은 장점들과 이익들을 제공하므로, 이러한 장점들과 이익들의 상기 설명이 여기에 참고로 포함된다.
그러나, 도파관 필터(1100)는 도파관 필터(1100)가 하기의 특징부들을 조합하여 포함한 결과로 형성 및 생성되는 모노블록(1101)의 일단부의 션트 제로(1180)를 부가적으로 포함한다는 점에서 도파관 필터(100)와 상이하다: 부가적인 단부 공진기(1123)를 포함하여 형성하는 반대편의 단부 모노블록 섹션(1170)에 대해 증가된 또는 더 큰 길이의 단부 모노블록 섹션(1172); 반대편의 단부 모노블록 섹션(1170)을 통해 연장하는 스텝 또는 노치(1136)의 길이보다 큰 길이를 갖고 단부 섹션(1172)을 통해 연장하는 스텝 또는 노치(1138); 스텝 또는 노치(1138)를 포함하는 모노블록(1101)의 섹션에서 RF 신호 브리지(1135)를 형성하는 슬릿(1124, 1126)의 배치 및 위치결정(즉, RF 신호 브리지(1135)를 형성하는 슬릿(1124, 1126)들이 단부 공진기(1123)를 형성하도록 스텝 또는 노치(1138)의 하부 수평 표면(1140)과 모노블록(1101)의 상부 종방향 수평 표면(1102)을 통해 연장하고 자르는 관계로); 스텝 또는 노치(1138)를 포함하는 모노블록(1101)의 부분에도 입력/출력 관통-구멍(1148)을 배치 및 위치결정(즉, 입력/출력 관통-구멍(1148)의 구멍(1152)이 모노블록(1101)의 상부 종방향 수평 표면(1102)에 위치하고 여기서 종료하고 입력/출력 관통-구멍(1148)의 반대쪽 구멍(1150)이 스텝 또는 노치(1138)에서, 보다 상세하게는, 스텝 또는 노치(1138)의 수평 표면(1140)에 위치하고 여기서 종료하는 관계로).
그러므로, 도시한 실시예에서, 스텝 또는 노치(1138)의 길이는 RF 신호 브리지(1135)와 RF 입력/출력 관통-구멍(1148)을 형성하는 슬릿(1124, 1126)들 모두를 지나 연장하고 단부 공진기(1123)에 인접하게 위치하고 RF 신호 브리지(1135)에 의해 그로부터 분리된 공진기(1122)를 형성하는 모노블록(1101)의 일부분에 위치하는 수직 수평 벽(1140)에서 종료하도록 되어 있다.
보다 더 상세하게는, 도 3 및 도 4의 실시예에서, RF 신호 브리지(1135)를 형성하고 공진기(1122, 1123)들을 분리하는 슬릿(1124, 1126)들이 모노블록(1101)의 단부 표면(1112)과 입력/출력 관통-구멍(1148) 사이의 스텝 또는 노치(1138)에 위치한다. 그러므로, 도시한 실시예에서, 입력/출력 관통-구멍(1148)은 RF 신호 브리지(1135)를 형성하는 슬릿(1124, 1126)들과 노치(1138)의 수직 벽(1142) 사이에서 노치(1138)와 모노블록(1101)에 위치한다.
본 발명의 이 실시예에 따라, 션트 제로(1180)의 성능 또는 전기적 특성들 따라서 도파관 필터(1100)의 성능이 하기의 변수들 또는 특징들의 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지 않는 몇개의 상이한 매개변수들을 변경 또는 조정하여 조정 및 제어될 수 있다: 단부 모노블록 섹션(1172)과 단부 공진기(1123)의 길이; 스텝 또는 노치(1138)의 길이(L; 도 4); 스텝 또는 노치(1138)의 높이/깊이/두께(Ds; 도 4); 모노블록(1101)의 스텝 또는 노치(1138)의 위치; 블록 단부 표면(1112)과 슬릿들 또는 슬롯(1124, 1126)들 간의 거리를 포함하는 스텝 또는 노치(1138)의 길이를 따른 슬릿 또는 슬롯(1124, 1126)들의 위치; 스텝 또는 노치(1138)의 슬릿 또는 슬롯(1124, 1126)들의 사이즈(즉, 폭과 깊이); 스텝 또는 노치(1138)의 길이에 따른 입력/출력 관통-구멍(1148)의 위치; 입력/출력 관통-구멍(1148)의 직경; 및 모노블록(1101)의 폭 및/또는 나머지 모노블록(1101)의 폭에 대한 단부 공진기(1123)의 폭.
도 8 및 도 9는 상부측 션트 제로(도 8) 또는 하부측 션트 제로(도 9) 중 어느 하나를 포함하는 도파관 필터(1100)의 성능(즉, 주파수의 함수인 감쇠)을 그래프로 예시 및 입증한다. 비록 어느 도면에도 도시하거나 본원에 상세히 설명하지 않았지만, 션트 제로(1180)의 길이, 보다 상세하게는 단부 공진기(1123)와 단부 모노블록 섹션(1172)의 길이는 션트 제로가 하부측 션트 제로 또는 상부측 션트 제로로 고려되는지를 결정하고, 보다 상세하게는, 션트 제로(1180)의 길이를 증가시키면, 보다 상세하게는, 단부 공진기(1123)의 길이를 증가시키면 하부측 션트 제로가 됨을 이해해야 한다.
또한, 도시하거나 상세히 본원에 설명하지 않았지만, 유사한 상부측 또는 하부측 션트 제로는 션트 제로(1180)에 대해 상술한 것과 같은 방식으로 모노블록(1101)의 다른 단부에 위치한 스텝 또는 노치(1136)에 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 유사한 상부측 또는 하부측 션트 제로가 션트 제로(1180)에 대해 상술한 것과 유사한 방식으로 도 2a에 도시한 도파관 필터(1100)의 외향 스텝(138a)에 형성될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명이 도시한 실시예들을 특히 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 진의 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항을 변경할 수 있음을 인식할 것이다. 설명한 실시예들은 모든 관점에서 예시적으로만 인식되고 제한적이지 않다고 고려되어야 한다.
100: 세라믹 유전체 도파관 필터 101: 모노블록
102, 104: 외부 표면 106, 108: 외부 표면
110, 112: 외부 단부 표면 114, 116, 118, 120, 122: 공진기 섹션
124, 126: 슬릿 또는 슬롯 128, 130, 132, 134: RF 신호 브리지
136, 138: 노치 170, 172: 단부 섹션 또는 영역

Claims (16)

  1. 도파관 필터로서,
    반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 및 반대편의 단부 외부 표면들을 구비하는 복수의 외부 표면, 및 도파관 필터의 대역폭을 조정하기 위한 적어도 하나의 스텝을 포함하는 유전체 재료의 모노블록으로서, 상기 적어도 하나의 스텝은 상기 모노 블록의 상기 반대편의 단부 외부 표면들 중 하나로부터 연장되고 상기 모노블록의 상기 반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 중 하나로부터 이격되는 제1 외부 표면을 포함하는, 상기 유전체 재료의 모노블록;
    상기 모노블록을 통해 연장하며 상기 모노블록의 상기 반대편의 단부 외부 표면들 중 하나로부터 이격되는 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍을 포함하는 상기 모노블록의 2개 이하의 관통-구멍으로서, 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍은 상기 모노블록의 상기 상부 및 하부 외부 표면들 중 하나 및 상기 적어도 하나의 스텝의 상기 제1 외부 표면에서 각각 제 1 구멍 및 제 2 구멍을 형성하는, 상기 모노블록의 2개 이하의 관통-구멍; 및
    상기 모노블록의 상기 반대편의 단부 외부 표면들 중 하나로부터 이격되며 반대편에 위치하는 관계로 상기 모노블록에 형성되어 위치되는 적어도 하나의 슬릿으로서, 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍이 상기 모노블록에서 상기 모노블록의 반대편의 단부 외부 표면들 중 하나와 상기 적어도 하나의 슬릿 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 스텝이 상기 적어도 하나의 슬릿으로부터 이격되는 제2 외부 표면에서 종료하는, 상기 적어도 하나의 슬릿;을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스텝의 상기 제1 외부 표면은 상기 모노블록의 반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 중 하나로부터 외측으로 연장하는, 도파관 필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 도파관 필터로서,
    복수의 외부 표면들 및 적어도 하나의 스텝을 구비하는 유전체 재료의 모노블록으로서, 상기 적어도 하나의 스텝은 상기 모노 블록의 상기 복수의 외부 표면들 중 하나로부터 이격되는 외부 표면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 스텝의 상기 외부 표면은 상기 모노블록의 복수의 외부 표면들 중 하나로부터 내측으로 연장하며 상기 모노블록에서 노치를 형성하는, 상기 유전체 재료의 모노블록;
    상기 모노블록을 통해 연장하는 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍으로서, 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍은 상기 모노블록의 상기 복수의 외부 표면들 중 하나 및 상기 적어도 하나의 스텝의 상기 외부 표면에서 각각 제 1 구멍 및 제 2 구멍을 형성하고, 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍의 제 2 구멍은 상기 노치에서 종료하는, 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통 구멍; 및
    상기 모노블록에 형성되는 RF 신호 브리지로서, 상기 노치를 형성하는 모노블록의 영역에 배치되어 션트 제로(shunt zero)를 형성하는 상기 RF 신호 브리지;를 포함하는 도파관 필터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모노블록은 제 1 단부 표면을 구비하는 제 1 단부 부분을 포함하고, 상기 노치는 상기 제 1 단부 부분에 형성되고, 상기 RF 신호 브리지는 상기 모노블록에서 상기 제 1 단부 표면과 상기 적어도 하나의 입력/출력 관통-구멍 사이에 위치하는, 도파관 필터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RF 신호 브리지는 상기 모노블록 안으로 연장하고 상기 노치에서 종료하는 한 쌍의 슬릿 사이에 형성되는, 도파관 필터.
  7. 도파관 필터의 대역폭 조정 방법으로서,
    유전체 재료의 모노블록을 제공하는 단계로서, 상기 모노 블록은 반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 및 반대편의 측면 외부 표면들을 구비하는 복수의 외부 표면, 반대편의 제 1 및 제 2 단부들, 상기 모노블록의 제 1 단부에 형성되는 적어도 제 1 스텝, 및 상기 모노블록을 통해 연장하고 상기 모노블록의 상기 반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 중 하나 및 상기 제 1 스텝에서의 각각의 구멍에서 종료하는 적어도 제 1 입력/출력 관통-구멍, 및 상기 모노블록에서 상기 제 1 입력/출력 관통-구멍과 상기 모노블록의 제 2 단부 사이에 형성되며 복수의 슬릿에 의해 분리되는 관통-구멍들을 갖지않는 복수의 공진기를 포함하고, 상기 복수의 슬릿은 상기 모노블록의 제 1 단부에 형성되는 적어도 제 1 슬릿을 포함하고, 상기 복수의 슬릿 각각은 상기 모노블록의 측면 외부 표면들 중 하나와 상기 모노블록의 상부 및 하부 외부 표면들 양쪽을 통해 절삭되고, 상기 적어도 제 1 스텝은 상기 적어도 제 1 슬릿 내로 연장되지 않는, 유전체 재료의 모노블록을 제공하는 단계; 및
    상기 도파관 필터의 대역폭을 조정하기 위해 상기 모노블록의 상부 및 하부 외부 표면들에 대해 상기 스텝의 높이를 조정하는 단계;를 적어도 포함하는 도파관 필터의 대역폭 조정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 제 1 스텝은 상기 모노블록상의 돌출부에 의해 형성되고, 상기 적어도 제 1 스텝의 높이를 조정하는 단계는 상기 돌출부의 높이를 조정하는 단계를 포함하는 도파관 필터의 대역폭 조정 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 제 1 스텝은 상기 모노블록에 형성되는 노치에 의해 형성되고, 상기 적어도 제 1 스텝의 높이를 조정하는 단계는 상기 노치의 높이를 조정하는 단계를 포함하는 도파관 필터의 대역폭 조정 방법.
  10. 삭제
  11. 도파관 필터의 대역폭 조정 방법으로서,
    유전체 재료의 모노블록을 제공하는 단계로서, 상기 모노 블록은 반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 및 반대편의 측면 외부 표면들을 구비하는 복수의 외부 표면, 반대편의 제 1 및 제 2 단부들, 상기 모노블록의 제 1 단부에 형성되는 적어도 제 1 스텝, 및 상기 모노블록을 통해 연장하고 상기 모노블록의 상기 반대편의 상부 및 하부 외부 표면들 중 하나 및 상기 제 1 스텝에서의 각각의 구멍에서 종료하는 적어도 제 1 입력/출력 관통-구멍, 및 상기 모노블록에서 상기 적어도 제 1 입력/출력 관통-구멍과 상기 모노블록의 제 2 단부 사이에 형성되며 적어도 제 1 슬릿에 의해 분리되는 복수의 공진기를 포함하고, 상기 제 1 슬릿은 상기 모노블록의 측면 외부 표면들 중 하나와 상기 모노블록의 상부 및 하부 외부 표면들 양쪽을 통해 절삭되고, 상기 적어도 제 1 스텝은 상기 적어도 제 1 슬릿 내로 연장되지 않는, 유전체 재료의 모노블록을 제공하는 단계; 및
    상기 도파관 필터의 대역폭을 조정하기 위해 상기 모노블록의 상부 및 하부 외부 표면들에 대해 상기 적어도 제 1 스텝의 높이를 조정하는 단계;를 적어도 포함하는 도파관 필터의 대역폭 조정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 제 1 스텝은 상기 모노블록에 형성되는 노치에 의해 형성되고, 상기 적어도 제 1 스텝의 높이를 조정하는 단계는 상기 노치의 높이를 조정하는 단계를 포함하는 도파관 필터의 대역폭 조정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 제 1 스텝은 상기 모노블록상의 돌출부에 의해 형성되고, 상기 적어도 제 1 스텝의 높이를 조정하는 단계는 상기 돌출부의 높이를 조정하는 단계를 포함하는 도파관 필터의 대역폭 조정 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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