KR101740853B1 - 주파수 대역의 전환이 가능한 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터 - Google Patents

주파수 대역의 전환이 가능한 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터 Download PDF

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고려대학교 산학협력단
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Abstract

주파수 대역의 전환이 가능한 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터가 개시된다. 개시된 공진기는 외벽; 상기 외벽의 상부와 연결되는 제1 도체 박막; 상기 외벽의 하부와 연결되는 제2 도체 박막; 및 상기 외벽의 중앙에 배치되는 도체 기둥부;를 포함하되, 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막은 휘는 재질이며, 압력에 의해 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막 중 어느 하나가 상기 도체 기둥부의 상/하단과 접촉된다.

Description

주파수 대역의 전환이 가능한 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터{Band switchable resonator and resonator filter using the same}
본 발명의 실시예들은 서로 다른 주파수 대역을 필요에 따라 선택해서 사용하는 주파수 가변 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터, 일례로, 사용하는 기판 집적형 도파관을 이용한 주파수 가변 공진기 및 공진기 필터에 관한 것이다.
일반적으로 무선통신 시스템 및 레이더에서는 대역통과 필터에 의해서 걸러진 주파수 대역을 사용하여 통신 및 감지 기능을 수행한다. 최근, 무선통신 시스템 및 레이더는 상황에 따라 다른 주파수 대역을 사용하고 있는바, 대역통과 필터의 중심 주파수를 조정할 수 있는 주파수 가변 필터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
주파수 가변 필터는 공진기 및 가변 소자에 따라 중심 주파수를 조정할 수 있는 범위가 결정되는데, 종래의 주파수 가변 필터는 주파수 가변 범위가 크지 않으므로, 가변 범위를 증가시키는 방법에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
하지만, 일반적으로 2:1 이상의 주파수 가변 범위를 얻는 것은 용이하지 않으며, 특히 연속하지 않는 주파수 대역을 포함할 정도로 넓은 주파수 가변 범위를 가지는 필터를 설계하는 것은 용이하지 않다.
도 1은 종래의 기판 집적형 도파관을 이용한 주파수 가변 공진기의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
보다 상세하게, 도 1의 (a)는 종래의 주파수 가변 공진기의 사시도를 도시하고 있고, 도 1의 (b)는 종래의 주파수 가변 공진기의 평면도를 도시하고 있으며, 도 1의 (c)는 종래의 주파수 가변 공진기의 단면도를 도시한 도면이다.
종래의 주파수 가변 공진기는 저렴하고 빠른 시간 내에 제작할 수 있고, 일반 인쇄회로기판(PCB)과 호환이 된다는 장점으로 인하여 많은 설계 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나, 종래의 주파수 가변 공진기 및 공진기 필터는 주파수 가변 범위가 2:1 이상을 넘지 않는다. 다시 말해, 종래의 주파수 가변 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터의 경우에는 주파수 가변 범위가 크지 않기 때문에, 서로 다른 2개의 주파수 대역에서 사용하는 것이 불가능하다.
예를 들어, 군사용 레이더 시스템의 경우에는, S 대역(2~4 GHz)과 X 대역(8~12 GHz) 내의 주파수 대역을 필요에 따라서 선택해서 사용한다. 이 경우, 2개의 주파수 대역이 떨어져 있기 때문에, 하나의 주파수 가변 공진기 필터를 이용하여 2개의 주파수 대역 내의 주파수를 사용하는 것이 불가능하다.
도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 주파수 가변 공진기의 경우, 공진기의 외벽을 형성하는 두 열의 비아-홀(via-hole)이 형성되어 있고, 외벽의 중심에 도체 기둥부(conducting post)가 형성되어 있다. 그리고, 기판의 상부와 하부에는 각각 도체 박막(conductor foil)이 배치되어 있으며, 이는 공진기의 외벽을 형성하는 두 열의 비아-홀과 연결되어 있다.
이 때, 도체 기둥부는 상부 도체 박막과 연결되어 있지만, 하부 도체 박막과는 연결되어 있지 않고, 도체 기둥부의 하면와 하부 도체 박막 사이에는 두께가 얇은 공기층이 존재한다. 따라서, 도체 기둥부의 하면, 하부 도체 박막 및 공기층이 하나의 캐패시터(capacitor)를 구성할 수 있다.
여기서, 캐패시터의 정전용량(capacitance)은 도체 기둥부의 하면과 공기층의 두께에 따라 변하며, 정전용량의 변화는 공진기의 공진 주파수에 변화를 가져온다. 따라서, 하부 도체 박막을 상하로 휘게 함으로써 공진기의 공진 주파수를 미세 조정할 수 있다.
그러나, 이와 같은 방식으로 공진 주파수를 조정하는 경우, 일반적으로 2:1 이상의 주파수 가변 범위를 얻기 어렵다. 예를 들어 S 대역과 X 대역과 같이 2개의 다른 대역에 있는 중심 주파수를 가지는 공진기 필터를 설계하는 것은 불가능하다.
이에 따라, 2개의 다른 대역에 있는 주파수 대역의 주파수를 출력하기 위해, 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 2개의 공진기 필터를 병렬로 연결한 필터 뱅크(filter bank)가 주로 사용되고 있다.
도 2는 종래의 필터 뱅크의 개념도를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 스위치가 S 대역의 공진기 필터로 연결된 경우 필터 뱅크는 S 대역 내의 주파수를 출력하고, 스위치가 X 대역의 공진기 필터로 연결된 경우 필터 뱅크는 X 대역 내의 주파수를 출력할 수 있다.
그러나, 종래의 필터 뱅크의 경우, 2개의 주파수 대역을 사용하기 위해서 2개의 스위치 및 2개의 공진기 필터를 사용해야 하는바, 부피가 크다는 단점이 있다. 또한, 스위치에 발생하는 손실을 피할 수 없다는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 서로 다른 주파수 대역을 필요에 따라 선택해서 사용하는 주파수 가변 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 외벽; 상기 외벽의 상부와 연결되는 제1 도체 박막; 상기 외벽의 하부와 연결되는 제2 도체 박막; 및 상기 외벽의 중앙에 배치되는 도체 기둥부;를 포함하되, 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막은 휘는 재질이며, 압력에 의해 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막 중 어느 하나가 상기 도체 기둥부의 상/하단과 접촉되는 것을 특징으로 하는 공진기가 제공된다.
상기 제1 도체 박막과 상기 도체 기둥부의 상면 사이에는 제1 공기층이 형성되고, 상기 제2 도체 박막과 상기 도체 기둥부의 하면 사이에는 제2 공기층이 형성될 수 있다.
상기 제2 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 하면과 접촉하는 경우, 상기 공진기는 상기 도체 기둥부의 상면, 상기 제1 도체 박막 및 상기 제1 공기층으로 구성되는 제1 캐패시터에 의해 제1 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있고, 상기 제1 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 상면과 접촉하는 경우, 상기 공진기는 상기 도체 기둥의 하면, 상기 제2 도체 박막 및 상기 제2 공기층으로 구성되는 제2 캐패시터에 의해 제2 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있다.
상기 제2 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 하면과 접촉하는 경우에 있어 상기 제1 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 상면과 접촉하지 않으면서 휘는 경우, 상기 공진기는 상기 제1 도체 박막의 휘는 정도에 따라 상기 제1 주파수 대역에서의 동작 주파수를 조절할 수 있고, 상기 제1 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 상면과 접촉하는 경우에 있어 상기 제2 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 하면과 접촉하지 않으면서 휘는 경우, 상기 공진기는 상기 제2 도체 박막의 휘는 정도에 따라 상기 제2 주파수 대역에서의 동작 주파수를 조절할 수 있다.
상기 도체 기둥부는, 상기 도체 기둥부의 상면에 배치되는 상부 박막, 상기 도체 기둥부의 하면에 배치되는 하부 박막 및 상기 상부 박막과 상기 하부 박막을 연결하는 기둥을 포함할 수 있다.
상기 상부 박막의 면적과 상기 하부 박막의 면적은 서로 다를 수 있다.
상기 상부 박막의 면적 및 상기 하부 박막의 면적은 상기 공진기가 출력하고자 하는 주파수 대역의 크기와 반비례할 수 있다.
상기 공진기는 상기 제1 도체 박막을 휘게 하기 위한 압력을 제공하는 제1 압력 제공부; 및 상기 제2 도체 박막을 휘게 하기 위한 압력을 제공하는 제2 압력 제공부;를 포함할 수 있다.
상기 외벽은 다수의 비아 홀에 의해 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외벽; 상기 외벽의 상부와 연결되는 제1 도체 박막; 상기 외벽의 하부와 연결되는 제2 도체 박막; 및 상기 외벽 내의 N(2 이상의 정수)개의 지점에 각각 배치되는 N개의 도체 기둥부;를 포함하되, 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막은 휘는 재질이며, 압력에 의해 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막 중 어느 하나가 상기 N개의 도체 기둥부의 상/하단과 접촉되는 것을 특징으로 하는 공진기 필터가 제공된다.
본 발명에 따른 주파수 가변 공진기 및 이를 이용한 공진기 필터는 하나의 필터를 통해 서로 다른 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있고, 부피를 줄일 수 있으며, 전력 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 기판 집적형 도파관을 이용한 주파수 가변 공진기의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 필터 뱅크의 개념도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기의 동작 개념을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기를 이용한 공진기 필터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기 필터의 실제 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기 필터의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6의 주파수 가변 공진기 필터의 실제 주파수 응답특성 측정결과를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
보다 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기는 주파수 가변 공진기 필터에 사용되는 것으로서, 도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기의 사시도를 도시하고 있고, 도 3의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기의 평면도를 도시하고 있으며, 도 3의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기의 단면도를 도시한 도면이다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기(이하, "공진기"라고 함)는 일례로, 기판 집적형 도파관을 이용한 주파수 가변 공진기일 수 있으며, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 중 어느 하나의 주파수 대역의 주파수 신호를 출력한다. 일례로, 공진기는 S 대역(2~4 GHz)의 주파수 및 X 대역(8~12 GHz)에서 동작할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, S 대역 및 X 대역 이외의 주파수 대역에서도 적용 가능하며, 동일한 대역 내에서 다른 주파수 가변 범위를 가지는 공진기의 설계에도 확장 적용이 가능하다.
이를 위해, 공진기는 기판(302), 외벽(304), 제1 도체 박막(306), 제2 도체 박막(308), 도체 기둥부(310), 제1 압력 제공부(312) 및 제2 압력 제공부(314)를 포함할 수 있다.
기판(302)에는 외벽(304) 및 도체 기둥부(310)가 형성되어 있다.
외벽(304)은 공진기의 외부면을 구성한다. 일례로, 외벽(304)은 2열로 배치된 다수의 비아 홀(304A)로 구성될 수 있다. 이 때, 비아 홀(304A)은 도체 재질일 수 있으며, 위에서 바라본 평면도가 루프(loop) 형상, 일례로 원 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 도체 박막(306)은 외벽(304)의 상부, 즉 비아 홀(304A)의 상부와 연결되고, 제2 도체 박막(308)은 외벽(304)의 하부, 즉 비아 홀(304A)의 하부와 연결된다.
이 때, 제1 도체 박막(306) 및 제2 도체 박막(308)은 휘는 재질, 즉 유연한 특성의 도체 박막일 수 있다. 즉, 제1 도체 박막(306)은 제1 압력 제공부(312)에 의해 제공되는 압력에 의해 상하로 휠 수 있으며, 제2 도체 박막(308)은 제2 압력 제공부(314)에 의해 제공되는 압력에 의해 상하로 휠 수 있다. 일례로, 제1 압력 제공부(312) 및 제2 압력 제공부(314) 각각은 직선운동을 하는 압전체 액츄에이터(piezoelectric linear actuator)일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 조정소자를 사용하는 것도 가능하다.
도체 기둥부(310)은 외벽(304)의 중앙에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도체 기둥부(310)는 도체 기둥부(310)의 상면에 배치되는 상부 박막(310A), 도체 기둥부(310)의 하면에 배치되는 하부 박막(310B) 및 상부 박막(310A)과 하부 박막(310B)을 연결하는 기둥(310C)을 포함할 수 있다. 일례로서, 상부 박막(310A)과 하부 박막(310B)은 원판 형상이고, 기둥(310C)은 원기둥 형상일 수 있다.
이 때, 제1 도체 박막(306)과 도체 기둥부(310)의 상면 즉, 상부 박막(310A) 사이에는 제1 공기층(316)이 형성되고, 제2 도체 박막(308)과 도체 기둥부(310)의 하면 즉, 하부 박막(310B) 사이에는 제2 공기층(318)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 도체 박막(306), 상부 박막(310A) 및 제1 공기층(316)에 의해 제1 캐패시터가 형성되고, 제2 도체 박막(308), 하부 박막(310B) 및 제2 공기층(318)에 의해 제2 캐패시터가 형성될 수 있다.
그리고, 상부 박막(310A)의 면적과 하부 박막(310B)의 면적은 서로 다를 수 있다. 또한, 상부 박막(310A)의 면적 및 하부 박막(310B)의 면적은 공진기 필터가 출력하고자 하는 주파수 대역의 크기와 반비례할 수 있다. 일례로서, 공진기 필터가 제1 캐패시터를 통해 X 대역의 주파수를 출력하고, 제2 캐패시터를 통해 S 대역의 주파수를 출력하고자 하는 경우, 상부 박막(310A)의 면적은 하부 박막(310B)의 면적보다 작을 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 공진기의 동작을 보다 상세하게 설명한다.
도 3의 (c)를 참조하면, 공진기의 초기 상태에서는 제1 도체 박막(306)과 제2 도체 박막(308)이 휘지 않으며 평면 상태에 있다.
그런데, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 압력 제공부(314)에 의해 제공되는 압력으로 인해 제2 도체 박막(308)이 도체 기둥부(310)의 하부 박막(310B)과 접촉하는 경우 제2 공기층(318)이 제거된다. 따라서, 공진기는 제1 캐패시터에 의해 제1 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있다. 일례로, 제2 도체 박막(308)이 도체 기둥부(310)의 하부 박막(310B)과 접촉하는 경우, 공진기는 S 대역의 주파수 신호를 출력할 수 있다.
이 경우, 제1 압력 제공부(312)에 의해 제공되는 압력으로 인해 제1 도체 박막(306)이 도체 기둥부(310)의 상부 박막(310A)과 접촉하지 않으면서 상하로 휘는 경우, 공진기는 제1 도체 박막(306)의 휘는 정도에 따라 제1 주파수 대역의 신호를 조절, 즉 제1 주파수 대역의 동작 주파수를 조절할 수 있다. 다시 말해, 공진기는 제1 도체 박막(306)의 휘는 정도에 이용하여 제1 공기층(316)의 두께를 조정하여 제1 캐패시터의 정전용량을 변화시키고, 이를 통해 제1 주파수 대역(일례로, S 대역) 중 어느 한 주파수 신호를 선택 내지 조정할 수 있다.
또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 압력 제공부(312)에 의해 제공되는 압력으로 인해 제1 도체 박막(306)이 도체 기둥부(310)의 상부 박막(310A)과 접촉하는 경우 제1 공기층(316)이 제거된다. 따라서, 공진기는 제2 캐패시터에 의해 제2 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있다. 일례로, 제1 도체 박막(306)이 도체 기둥부(310)의 상부 박막(310A)과 접촉하는 경우, 공진기는 X 대역의 주파수 신호를 출력할 수 있다.
이 경우, 제2 압력 제공부(314)에 의해 제공되는 압력으로 인해 제2 도체 박막(308)이 도체 기둥부(310)의 하부 박막(310B)과 접촉하지 않으면서 상하로 휘는 경우, 공진기는 제2 도체 박막(308)의 휘는 정도에 따라 제2 주파수 대역의 신호를 조절, 즉 제2 주파수 대역의 동작 주파수를 조절할 수 있다. 즉, 공진기는 제2 도체 박막(308)의 휘는 정도에 이용하여 제2 공기층(318)의 두께를 조정하여 제2 캐패시터의 정전용량을 변화시키고, 이를 통해 제2 주파수 대역(일례로, X 대역) 중 어느 한 주파수 신호를 선택 내지 조정할 수 있다.
정리하면, 본 발명에 따른 공진기는 기판(302)의 상부 및 하부 모두에 휘는 재질의 도체 박막(306, 308)를 배치하고, 도체 기둥부(310)의 상면 및 하면의 면적을 다르게 하여 서로 다른 정전 용량의 2개의 캐패시터들을 생성하되, 압력에 의해 2개의 캐패시터 중 하나를 제거함으로써 하나의 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있다. 이 때, 도체 기둥부(310)의 상면 및 하면의 면적은 공진기가 출력하고자 하는 주파수 대역의 크기와 반비례하므로, 초기의 면적 조정을 통해 서로 떨어져있는 주파수 대역 중 하나의 주파수 대역을 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기를 이용한 공진기 필터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
보다 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기 필터는 도 3에 도시된 공진기를 이용한 것으로서, 도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기 필터의 사시도를 도시하고 있고, 도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기 필터의 구성 요소의 치수를 도시하고 있다.
그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 공진기 필터의 실제 구성을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기 필터는 기판(602), 외벽(604), 제1 도체 박막(606), 제2 도체 박막(608), 제1 도체 기둥부(610), 제2 도체 기둥부(612), 제1 압력 제공부(614), 제2 압력 제공부(616), 제3 압력 제공부(618) 및 제4 압력 제공부(620)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공진기 필터는 도체 기둥부가 2개 존재하고 이에 따라 4개의 압력 제공부(614, 616, 618, 620)가 존재하고 외벽(604)의 형상이 다른 점을 제외하고는 도 3에서 설명한 공진기와 동일하다.
외벽(604)의 경우 입출력단이 존재하며, 이는 GCPW(Grounded Co-Planar Waveguide) 구조로 형성되어 있다.
제1 도체 기둥부(610)는 외벽(604) 내의 제1 지점에 배치되고, 제1 도체 박막(606)과 함께 상단의 제1 공기층 및 하단의 제2 공기층을 형성시킨다. 또한, 제2 도체 기둥부(612)는 외벽(604) 내의 제2 지점에 배치되고, 제2 도체 박막(608)과 함께 상단의 제3 공기층 및 하단의 제4 공기층을 형성시킨다. 그리고, 제1 도체 기둥부(610) 및 제2 도체 기둥부(612)는 상부 박막, 하부 박막 및 기둥으로 구성된다.
이 때, 압력에 의해 제1 도체 박막(606) 및 제2 도체 박막(608) 중 어느 하나가 제1 도체 기둥부(610) 및 제2 도체 기둥부(612)의 상/하단과 접촉될 수 있으며, 이에 따라 서로 다른 주파수 대역 중 하나가 선택된다.
즉, 제1 도체 기둥부(610)의 하단에 위치하는 제2 압력 제공부(616) 및 제2 도체 기둥부(612)의 하단에 위치하는 제4 압력 제공부(620)에 의해 제공되는 압력으로 인해 제2 도체 박막(608)이 제1 도체 기둥부(610) 및 제2 도체 기둥부(612)의 하면과 접촉하는 경우 제2 공기층 및 제4 공기층이 제거되며, 공진기 필터는 제1 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있다.
또한, 제1 도체 기둥부(610)의 상단에 위치하는 제1 압력 제공부(614) 및 제2 도체 기둥부(612)의 상단에 위치하는 제2 압력 제공부(618)에 의해 제공되는 압력으로 인해 제1 도체 박막(606)이 제1 도체 기둥부(610) 및 제2 도체 기둥부(612)의 상면과 접촉하는 경우 제1 공기층 및 제3 공기층이 제거되며, 공진기 필터는 제2 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있다.
이하, 다른 구성요소는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기 필터와 동일하므로, 보다 상세한 설명은 생락하기로 한다.
한편, 도 5 및 도 6에서 설명한 주파수 가변 공진기 필터의 내에는 2개의 도체 기둥부(610, 612) 및 4개의 압력 제공부(616, 618, 620, 622)가 포함되는 것으로 설명하였으나, 이는 일례에 불과한 것으로서, 주파수 가변 공진기 필터는 N(2 이상의 정수)개의 도체 기둥부 및 2N개의 압력 제공부를 포함할 수 있으며, N개의 도체 기둥부는 N개의 서로 다른 지점에 배치될 수 있다. 이하, 상세한 설명은 생락하기로 한다(도 5 및 도 6 참조).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기 필터의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 도 5는 2개의 응답 특성을 나타내고 있다. 공진기 필터의 중심 주파수가 S 대역인 3 GHz에 있는 경우, 도체 기둥부 중 면적이 작은 상부 박막과 제1 도체 박막(606)이 접촉할 때의 주파수 응답특성으로서, 도체 기둥부에 접촉하지 않은 제2 도체 박막(608)을 상하로 이동시켜 S 대역에 형성된 중심 주파수를 조정할 수 있다. 또한, 공진기 필터의 중심 주파수가 X 대역인 8.5 GHz에 있는 경우, 도체 기둥부 중 면적이 넓은 하부 박막과 제2 도체 박막(608)이 접촉할 때의 주파수 응답특성으로서, 도체 기둥부에 접촉하지 않은 제1 도체 박막(606)을 상하로 이동시켜 X 대역에 형성된 중심 주파수를 조정할 수 있다
도 8은 도 6의 주파수 가변 공진기 필터의 실제 주파수 응답특성 측정결과를 도시한 도면이다.
보다 상세하게, 도 8의 (a)는 공진기 필터가 S 대역에서 동작하는 경우를 나타내고 있고, 도 8의 (b)는 공진기 필터가 X 대역에서 동작하는 경우를 나타내고 있다. 두 가지 경우 모두 서로 다른 주파수 대역에서 우수한 임피던스 정합 특성을 가지면서 중심 주파수를 연속적으로 조정 가능하다. 도 8의 (c)는 S 대역과 X 대역에서 동작하는 경우에 대하여 측정한 응답특성과 모의실험의 응답특성을 비교한 결과를 나타내고 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 외벽;
    상기 외벽의 상부와 연결되는 제1 도체 박막;
    상기 외벽의 하부와 연결되는 제2 도체 박막; 및
    상기 외벽의 중앙에 배치되는 도체 기둥부;를 포함하되,
    상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막은 휘는 재질이며, 압력에 의해 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막 중 어느 하나가 상기 도체 기둥부의 상단 또는 하단과 접촉되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체 박막과 상기 도체 기둥부의 상면 사이에는 제1 공기층이 형성되고, 상기 제2 도체 박막과 상기 도체 기둥부의 하면 사이에는 제2 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 하면과 접촉하는 경우, 상기 공진기는 상기 도체 기둥부의 상면, 상기 제1 도체 박막 및 상기 제1 공기층으로 구성되는 제1 캐패시터에 의해 제1 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있고,
    상기 제1 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 상면과 접촉하는 경우, 상기 공진기는 상기 도체 기둥의 하면, 상기 제2 도체 박막 및 상기 제2 공기층으로 구성되는 제2 캐패시터에 의해 제2 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 공진기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 하면과 접촉하는 경우에 있어 상기 제1 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 상면과 접촉하지 않으면서 휘는 경우, 상기 공진기는 상기 제1 도체 박막의 휘는 정도에 따라 상기 제1 주파수 대역에서의 동작 주파수를 조절할 수 있고,
    상기 제1 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 상면과 접촉하는 경우에 있어 상기 제2 도체 박막이 상기 도체 기둥부의 하면과 접촉하지 않으면서 휘는 경우, 상기 공진기는 상기 제2 도체 박막의 휘는 정도에 따라 상기 제2 주파수 대역에서의 동작 주파수를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 공진기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도체 기둥부는,
    상기 도체 기둥부의 상면에 배치되는 상부 박막, 상기 도체 기둥부의 하면에 배치되는 하부 박막 및 상기 상부 박막과 상기 하부 박막을 연결하는 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 박막의 면적과 상기 하부 박막의 면적은 서로 다른 것을 특징으로 하는 공진기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상부 박막의 면적 및 상기 하부 박막의 면적은 상기 공진기가 출력하고자 하는 주파수 대역의 크기와 반비례하는 것을 특징으로 하는 공진기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도체 박막을 휘게 하기 위한 압력을 제공하는 제1 압력 제공부; 및
    상기 제2 도체 박막을 휘게 하기 위한 압력을 제공하는 제2 압력 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외벽은 다수의 비아 홀에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 공진기.
  10. 외벽;
    상기 외벽의 상부와 연결되는 제1 도체 박막;
    상기 외벽의 하부와 연결되는 제2 도체 박막; 및
    상기 외벽 내의 N(2 이상의 정수)개의 지점에 각각 배치되는 N개의 도체 기둥부;를 포함하되,
    상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막은 휘는 재질이며, 압력에 의해 상기 제1 도체 박막 및 상기 제2 도체 박막 중 어느 하나가 상기 N개의 도체 기둥부의 상단 또는 하단과 접촉되는 것을 특징으로 하는 공진기 필터.
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