KR101754278B1 - Tem모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터 - Google Patents

Tem모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TEM모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터에 관한 것으로, 특히 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 2배 이상에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소함은 물론, 튜닝과 재현성이 좋아 대량생산이 용이하여 생산성이 향상되도록 된 TEM모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터에 관한 것이다.
본 발명의 TEM모드 유전체 도파관 공진기는, 세라믹 유전체에 홈이 형성되지 않을 뿐만 아니라 넓이와 높이의 길이비가 2:1인 직육면체 형상으로 이루어지고, 상부면과 하부면 및 두께 방향 양측면에 메탈라이징이 구비되며, 세라믹 유전체의 넓이 방향 측면중에서 적어도 어느 하나의 넓이 방향 측면에는 하부면과는 쇼트되고, 세라믹 유전체의 두께 방향 양측면에는 쇼트되지 않고 오픈된 상태로 돌출된 돌기메탈라이징부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 TEM모드 유전체 도파관 필터는, 상기 돌기메탈라이징부가 형성된 쪽으로 밀착조립되는 복수개의 상술한 TEM모드 유전체 도파관 공진기와, 상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기중에서 가장 앞쪽과 뒷쪽의 TEM모드 유전체 도파관 공진기와 일측면이 접속되도록 밀착조립되는 급전블럭을 포함한다.

Description

TEM모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터{TEM MODE DIELECTRIC WAVEGUIDE RESONATOR AND DIELECTRIC WAVEGUIDE FILTER USING THE SAME}
본 발명은 고주파 이동 통신 시스템에서 원하는 주파수만을 통과시키고 나머지는 반사시키는 고주파 필터중에서 유전체 도파관 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 기술에서 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 1.5배 부근에서 발생하던 불요파를 2배 부근에서 불요파가 발생하도록 타 주파수간의 간섭을 해소함은 물론, 튜닝과 재현성이 좋아 대량생산이 용이하여 생산성이 향상되도록 된 TEM모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터에 관한 것이다.
일반적으로 세라믹 유전체 도파관 필터들은 당업계에 공지되어 있다. 오늘날의 전자산업계에서, 세라믹 유전체 도파관 필터들은 모든 공진기들이 통과대역(passband) 주파수들로 조정된 "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.
종래 TE10 모드 세라믹 도파관 필터의 단점으로는 주파수 통과 대역에서 도 13과 같이 센터주파수의 1.5배의 주파수부근에서 불요파가 생긴다.
이는 타 통신주파수와 간섭을 일으켜 통신장애등을 일으킨다. 이를 해결하기위해 저역통과필터를 따로 설치하여 불요파를 억제하여 사용하거나 세라믹 도파관 필터를 사용하지 못하하였다.
종래 대한민국 특허출원 제10-2003-0007913으로 공지된 발명의 명칭 "도파관 형태의 유전체 세라믹 필터"가 제안되어 있는바, 일측면의 길이방향에 수직한 방향으로 형성된 다수의 수직홈을 가지며, 나머지 세개의 측면에는 전도성 물질이 도포된 직육면체의 몸체와; 상기 수직홈측에 장착되며, 양단이 상기 전도성 물질과 접촉하는 금속박판으로 구성되어 있다.
그러나 이러한 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터는 일체로 된 세라믹의 측면에 다수의 수직 홈을 성형 또는 가공하여야 하므로 제조시 불량율이 높을 뿐만 아니라 재현성이 어려웠으며, 또 세라믹 필터를 튜닝하는 것이 곤란하였다.
참조문헌: 대한민국 특허출원 제10-2003-0007913호 발명의 명칭 "도파관 형태의 유전체 세라믹 필터".
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 2배 부근에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소함은 물론, 튜닝과 재현성이 좋아 대량생산이 용이하여 생산성이 향상되도록 된 TEM모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 공진기는, 세라믹 유전체와, 이 세라믹 유전체에 갖춘 메탈라이징을 포함하되, 상기 세라믹 유전체는, 홈이 형성되지 않을 뿐만 아니라 넓이와 높이의 길이비가 2:1인 직육면체 형상으로 이루어지고, 상기 메탈라이징은, 상부면과 하부면 및 두께 방향 양측면에 구비되며, 상기 세라믹 유전체의 넓이 방향 측면중에서 적어도 어느 하나의 넓이 방향 측면에는 하부면과는 쇼트되고, 세라믹 유전체의 두께 방향 양측면에는 쇼트되지 않고 오픈된 상태로 돌출된 돌기메탈라이징부를 포함한다.
여기서 상기 돌기메탈라이징부는, 상기 세라믹 유전체의 넓이 방향 측면하부에, 상기 세라믹 유전체의 하부면에 형성된 메탈라이징과 쇼트되면서 일정한 높이로 메탈라이징 된 돌기연결메탈라이징부가 더 구비된다.
또한 상기 돌기메탈라이징부는, 상기 세라믹 유전체의 두께 방향 양측면에 쇼트되면서 넓이 방향으로 일정 폭으로 메탈라이징된 연결메탈라이징부가 더 포함한다.
본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 필터는, 돌기메탈라이징부가 형성된 쪽으로 밀착조립되는 복수개의 상술한 TEM모드 유전체 도파관 공진기와, 상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기중에서 가장 앞쪽과 뒷쪽의 TEM모드 유전체 도파관 공진기와 일측면이 접속되도록 밀착조립되는 급전블럭을 포함한다.
본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 필터는, 급전블럭과 TEM모드 유전체 도파관 공진기는 인쇄회로기판의 상부에 실장된다.
본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 필터는, 급전블럭의 타측면에 고정됨과 더불어 급전블럭을 관통하여 TEM모드 유전체 도파관 공진기와 실장된 커넥터를 더 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 TEM모드 유전체 도파관 공진기에 의하면, 세라믹을 직육면체 형상으로 만들면 되므로 제조가 쉬워 대량생산이 용이하여 생산성이 우수함은 물론, 세라믹의 넓이방향 측면에는 바닥면에 갖춘 메탈라이징과 쇼트되고 세라믹 유전체의 두께 방향 양측면에 갖춘 메탈라이징과 쇼트되지 않고 오픈된 상태로 돌출된 돌기메탈라이징부가 구비되어, 약 1.5배 주파수부근에서 불여파가 발생하는 TE10모드 도파관 공진이 아닌 TEM 공진기의 특징인 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 2배 주파수부근에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소함은 물론, 튜닝과 재현성이 좋아 대량생산이 용이하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 TEM모드 유전체 도파관 필터에 의하면, 돌기메탈라이징부가 서로 밀착되도록 복수개의 유전체 도파관 공진기가 겹쳐진 상태로 양단부에 급전블럭을 갖춰서 인쇄회로기판의 단자나 커넥터에 연결하여, 돌기메탈라이징부와 돌기메탈라이징부의 사이에서 공진이 발생하는 TEM모드가 되어, 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 2배 부근에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소함은 물론, 튜닝과 재현성이 좋아 대량생산이 용이하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM모드 유전체 도파관 공진기의 사시도이고,
도 2는 도 1의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 TEM모드 유전체 도파관 공진기의 사시도,
도 4는 도 3의 분해사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM모드 유전체 도파관 공진기를 이용하여 TEM모드 유전체 도파관 필터를 구성한 일 실시예의 사시도,
도 6은 도 5의 분해사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM모드 유전체 도파관 공진기를 이용하여 TEM모드 유전체 도파관 필터를 구성한 다른 실시예의 사시도,
도 8은 도 7의 분해사시도,
도 9는 도 7에서 튜닝하는 상태를 나타내는 설명도,
도 10은 본 발명의 TEM모드 유전체 도파관 필터에서 다수개의 공진기가 구성된 상태를 나타내는 설명도,
도 11은 본 발명의 TEM모드 유전체 도파관 필터에서 공진이 발생하는 모습을 보인 설명도,
도 12는 본 발명의 TEM모드 유전체 도파관 필터에 의해 불요파 특성이 개선된 상태를 나타내는 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프,
도 13은 종래 TE10모드 유전체 도파관 필터에 의해 불요파 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 TEM모드 유전체 도파관 공진기 및 이를 이용한 유전체 도파관 필터를 상세히 설명한다.
상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)는 도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 세라믹 유전체(1100)와, 이 세라믹 유전체에 갖춘 메탈라이징을 포함하되, 상기 세라믹 유전체(1100)는, 측면에 홈이 형성되지 않을 뿐만 아니라 넓이와 높이의 길이비가 2:1인 직육면체 형상으로 이루어지고, 상기 메탈라이징은, 상부면메탈라이징(1210)과 하부면메탈라이징(1220) 및 두께 방향 양측면메탈라이징(1230,1240)이 구비되며, 상기 세라믹 유전체의 넓이 방향 측면(1110,1120)중에서 적어도 어느 하나의 넓이 방향 측면에는 하부면메탈라이징(1220)과는 쇼트되고, 세라믹 유전체의 두께 방향 양측메탈라이징(1230,1240)에는 쇼트되지 않고 오픈된 상태로 돌출된 돌기메탈라이징부(1250)를 포함한다.
따라서 상기 세라믹 유전체(1100)를 직육면체 형상으로 만들면 되므로 제조가 쉬워 재현성이 우수하므로 대량생산이 용이하여 생산성이 우수하게 된다.
또 상기 세라믹 유전체(1100)의 넓이방향 측면에는 상기 하부면메탈라이징(1220)과 쇼트되고 두께 방향 양측메탈라이징(1230,1240)에는 쇼트되지 않고 오픈된 상태로 돌출된 돌기메탈라이징부(1250)에 의해, 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 2배 이상에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소함은 물론, 상기 세라믹 유전체(1100)에 도체를 삽입하는 방법으로 튜닝을 용이하게 할 수 있다.
여기서 상기 돌기메탈라이징부(1250)는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 세라믹 유전체(1100)의 넓이 방향 측면하부에, 상기 세라믹 유전체(1100)의 하부면에 형성된 하부면메탈라이징(1220)과 쇼트되면서 일정한 높이로 메탈라이징 된 돌기연결메탈라이징부(1260)가 더 구비된다.
또한 상기 돌기메탈라이징부(1250)는, 상기 세라믹 유전체(1100)의 두께 방향 양측메탈라이징(1230,1240)에 쇼트되면서 넓이 방향으로 일정 폭으로 메탈라이징된 연결메탈라이징부(1270)를 더 포함한다.
따라서 상기 돌기연결메탈라이징부(1260)와 연결메탈라이징부(1270)에 의해 TEM 모드에서 주파수변화를 조정할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 필터(2000)는 도 3 내지 도 12에 도시된 것과 같이, 상기 돌기메탈라이징부(1250)가 형성된 쪽으로 밀착조립되는 복수개의 상술한 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)와, 상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기중에서 가장 앞쪽과 뒷쪽의 TEM모드 유전체 도파관 공진기와 일측면이 접속되도록 밀착조립되는 급전블럭(2100)을 포함한다.
여기서 상기 돌기메탈라이징부(1250)가 서로 밀착되도록 복수개의 유전체 도파관 공진기(1000)가 겹쳐진 상태로 양단부에 급전블럭(2100)을 갖춰서 인쇄회로기판(2200)의 단자나 커넥터(2300)에 연결한다.
따라서 상기 돌기메탈라이징부(1250)와 돌기메탈라이징부(1250)의 사이에서 공진이 발생하는 TEM모드가 되어, 주파수 통과 대역에서 센터주파수의 2배 이상에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 필터(2000)는 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)와 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)가 서로 복수개 연결된 상태에서 어느 하나의 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)에 구성되는 도파관에 도체(T)를 삽입하는 방법으로 튜닝하는 것이 용이하게 되고, 상기 도체(T)를 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)의 위에 삽입하면 주파수변화(넣으면 주파수 하향되고 빼면 반대)되며, 도체(T)를 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)간의 사이에 삽입하면 통과대역이 변화(넣으면 넓어지고 빼면 반대)되므로, 이를 응용하여 튜닝하는 것이 용이하게 된다.
여기서 본 발명에 의한 TEM모드 유전체 도파관 필터(2000)는, 상기 급전블럭(2100)과 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)는 인쇄회로기판(2200)의 상부에 실장되어 구성될 수 있고, 또 상기 급전블럭(2100)의 타측면에 고정됨과 더불어 급전블럭(2100)을 관통하여 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)와 실장된 커넥터(2300)와 연결구성될 수 있다.
미설명부호 2110과 2210은 급전블럭(2100)과 인쇄회로기판(2200)의 접속단자이다.
이렇게 구성된 TEM모드 유전체 도파관 필터(2000)는 도 10 내지 도 12에 도시된 것과 같이, 각각의 상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기(1000)의 돌기메탈라이징부(1250)와 돌기메탈라이징부(1250)의 사이에서 공진이 발생하는 TEM모드가 되어, 주파수 통과 대역에서 센터주파수가 8.2㎓ 이던 것이 15.9㎓ 가 되는 곳에서 센터주파수가 형성되므로 주파수 통과 대역이 2배 부근에서 불요파가 발생하여 타 주파수간의 간섭을 해소할 수 있게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
1000: TEM모드 유전체 도파관 공진기 1100: 세라믹 유전체
1210: 상부면메탈라이징 1220: 하부면메탈라이징
1230,1240: 두께 방향 양측면메탈라이징 1250: 돌기메탈라이징부
1260: 돌기연결메탈라이징부 1270: 연결메탈라이징부
2000: TEM모드 유전체 도파관 필터 2100: 급전블럭
2200: 인쇄회로기판 2300: 커넥터

Claims (6)

  1. 세라믹 유전체와, 이 세라믹 유전체에 갖춘 메탈라이징을 포함하는 유전체 도파관 공진기에 있어서,
    상기 세라믹 유전체는, 홈이 형성되지 않을 뿐만 아니라 넓이와 높이의 길이비가 2:1인 직육면체 형상으로 이루어지고,
    상기 메탈라이징은, 상부면과 하부면 및 두께 방향 양측면에 구비되며,
    상기 세라믹 유전체의 넓이 방향 측면중에서 적어도 어느 하나의 넓이 방향 측면에는 하부면과는 쇼트되고, 세라믹 유전체의 두께 방향 양측면에는 쇼트되지 않고 오픈된 상태로 돌출된 돌기메탈라이징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 TEM모드 유전체 도파관 공진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌기메탈라이징부는,
    상기 세라믹 유전체의 넓이 방향 측면하부에, 상기 세라믹 유전체의 하부면에 형성된 메탈라이징과 쇼트되면서 일정한 높이로 메탈라이징 된 돌기연결메탈라이징부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 TEM모드 유전체 도파관 공진기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기메탈라이징부는,
    상기 세라믹 유전체의 두께 방향 양측면에 쇼트되면서 넓이 방향으로 일정 폭으로 메탈라이징된 연결메탈라이징부가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TEM모드 유전체 도파관 공진기.
  4. 돌기메탈라이징부가 형성된 쪽으로 밀착조립되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 TEM모드 유전체 도파관 공진기와,
    상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기중에서 가장 앞쪽과 뒷쪽의 TEM모드 유전체 도파관 공진기와 일측면이 접속되도록 밀착조립되는 급전블럭을 포함하는 TEM모드 유전체 도파관 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 급전블럭과 상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기는 인쇄회로기판의 상부에 실장된 것을 특징으로 하는 TEM모드 유전체 도파관 필터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 TEM모드 유전체 도파관 공진기는, 상기 급전블럭의 타측면에 고정됨과 더불어 급전블럭을 관통하여 실장된 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TEM모드 유전체 도파관 필터.
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