KR101848259B1

KR101848259B1 - 공진기 및 이를 포함하는 필터

Info

Publication number: KR101848259B1
Application number: KR1020160116136A
Authority: KR
Inventors: 김효철; 정태진
Original assignee: 주식회사 이너트론
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-04-16
Also published as: KR20180028617A; CN107808990B; CN107808990A; JP6297652B2; US20180076498A1; US10181626B2; JP2018042224A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 필터는 금속으로 이루어지고, 일방향으로 제1관통홀이 형성된 공진기 및 상기 제1관통홀과 이격된 채로 상기 제1관통홀을 관통하는 전송선로를 포함한다.

Description

공진기 및 이를 포함하는 필터{RESONATOR AND FILTER INCLUDING THE SAME}

본 발명의 기술적 사상은 공진기 및 이를 포함하는 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전송선로가 이격된 채로 관통할 수 있는 관통홀이 형성된 공진기 및 이를 포함하는 필터에 관한 것이다.

통신 시스템에는 다양한 종류의 필터가 적용된다. 필터는 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 기능을 하는 장치로서, 필터링되는 주파수 대역에 따라 저역 통과 필터(Low Pass Filter(LPF)), 대역 통과 필터(Band Pass Filter(BPF)), 고역 통과 필터(High Pass Filter(HPF)), 대역 저지 필터(Band Stop Filter(BSF)) 등으로 구분된다.

또한, 필터는 제작방법과 필터에 사용되는 소자에 따라 LC 필터, 트랜스미션 라인(transmission line) 필터, 캐비티(cavity) 필터, 유전체 공진기(Dielectric Resonator(DR)) 필터, 세라믹(ceramic) 필터, 동축(coacial) 필터, 도파관(waveguide) 필터, SAW(Surface Acoustic Wave) 필터 등으로 구분될 수 있다.

필터에 협대역 특성과 우수한 차단 특성을 동시에 구현하기 위해서는 높은 Q 값(Q-factor)을 갖는 공진기가 요구된다. 이 경우, 공진기는 주로 PCB(Printed Circuit Board), 유전체 공진기 또는 단일 블록(monoblock) 형태로 구현된다.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제는 전송선로가 이격된 채로 관통할 수 있는 관통홀이 형성된 공진기 및 이를 포함하는 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 필터는 금속으로 이루어지고, 일방향으로 제1관통홀이 형성된 공진기 및 상기 제1관통홀과 이격된 채로 상기 제1관통홀을 관통하는 전송선로를 포함할 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 필터는 각각이 금속으로 이루어지고, 일방향으로 상기 제1관통홀이 형성된 복수의 공진기들을 포함하고, 상기 전송선로는 상기 복수의 공진기들 각각의 제1관통홀을 관통할 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 필터는 대역저지필터일 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 제1관통홀은 상기 필터 내의 신호전송 방향으로 형성될 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 공진기의 상기 제1관통홀과 상기 전송선로 사이에 배치되는 간극 유지 부재를 더 포함할 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 필터는 복수의 영역으로 구획된 캐비티(cavity) 내에 상기 복수의 공진기들을 수납하는 하우징(housing)을 더 포함할 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 복수의 공진기들 각각에는 상기 제1관통홀과 다른 방향으로 형성되며, 튜닝(tuning) 유닛이 삽입될 수 있는 제2관통홀이 형성될 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀의 수직 방향으로 형성되되, 상기 제1관통홀과 서로 교차하지 않도록 형성될 수 있다.

일부 실시 예에서, 상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀의 수직 방향으로 형성되되, 상기 제1관통홀과 서로 교차되도록 형성되며, 상기 튜닝 유닛이 상기 제2관통홀로 최대로 삽입되었을 때, 상기 튜닝 유닛의 하단은 상기 제1관통홀의 상부에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 공진기는 금속으로 이루어진 몸체 및 상기 몸체에 일방향으로 형성되며, 내부에 전송선로가 이격된 채로 관통하는 관통홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 방법과 장치는 전송선로가 이격된 채로 관통할 수 있는 관통홀이 형성된 공진기 구조를 이용함으로써 광대역 대역 저지 특성을 가질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 방법과 장치는 전송선로가 공진기의 관통홀을 통하여 관통되는 구조를 가지기 때문에 전송선로로 인해 별도로 사용되었던 공간이 불필요해지며, 이에 따라 구조적으로 소형화될 수 있는 효과가 있다.

또한, 공진기의 관통홀과 전송선로 사이에 간극 유지 부재를 추가적으로 배치시켜 전송선로와 공진기의 접촉을 방지함으로써 안정적인 필터 특성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 필터의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절단면(CS1)을 따라 절취한 단면도의 일 실시 예이다.
도 3은 도 1에 도시된 복수의 공진기들 중의 어느 하나의 공진기의 확대 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 필터의 필터 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 필터와의 필터 특성 비교를 위한 비교 예에 따른 필터의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 필터의 필터 특성을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

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 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 실시 예들을 차례로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 필터의 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 절단면(CS1)을 따라 절취한 단면도의 일 실시 예이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 필터(filter, 100)는 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8), 하우징(housing, 120), 복수의 격벽들(125), 제1커넥터(connector, 130), 제2커넥터(140), 전송선로(150)를 포함할 수 있다.

도 1에서는 설명의 편의를 위하여 필터(100)를 기준으로 설명하지만, 실시 예에 따라, 필터(100)는 복수의 공진기들을 포함하여 구현될 수 있는 듀플렉서(duplexer), 멀티플렉서(multiplexer) 등의 다양한 통신 컴포넌트(component)로 대체 또는 변형될 수 있다.

복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8)은 필터(100)의 신호 전송 경로 상에 배치되며, 하우징(120) 내부에 결합되어 하우징(120)에 수납될 수 있다.

예컨대, 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8)은 나사결합을 통하여 하우징(120)의 내부에 결합될 수 있다.

실시 예에 따라, 하우징(120)의 하면은 별도의 기판으로 구현될 수 있으며, 이 경우 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8)은 상기 기판에 결합되어 하우징(120) 내부에 수납될 수 있다.

예컨대, 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8)은 도금을 통하여 별도의 기판에 결합될 수 있다.

하우징(120) 내에는 복수의 격벽들(125)로 구분된 복수의 공동(cavity)이 형성되며, 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8)은 상기 공동 내에 수납될 수 있다. 격벽들(125)의 배치는 다양한 변형이 가능하며, 격벽들(125)의 배치에 따라 하우징(120) 내에서의 신호 전달 경로가 달라질 수도 있다.

하우징(120)은 직육면체 형상으로 도시되고 있으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 범위가 하우징(120)의 형태에 의해 제한 해석 되어서는 안 된다.

실시 예에 따라, 하우징(120)의 외면 또는 내면은 도전성 물질(예컨대, 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등)로 도금될 수도 있다.

하우징(120)의 일측에는 제1커넥터(130)가 형성될 수 있다. 제1커넥터(130)는 필터(100)를 필터(100) 일측의 외부 통신 컴포넌트와 연결할 수 있다. 실시 예에 따라, 제1커넥터(130)가 필터(100) 외부의 안테나와 연결되는 경우, 제1커넥터(130)는 안테나로부터 수신된 신호를 필터(100)로 전달할 수 있다.

하우징(120)의 타측에는 제2커넥터(140)가 형성될 수 있다. 제2커넥터(140)는 필터(100)를 필터(100) 타측의 외부 통신 컴포넌트와 연결할 수 있다.

전송선로(150)는 필터(100)의 일 측의 커넥터(예컨대, 130)를 통하여 입력된 신호를 필터(100)의 타 측의 커넥터(예컨대, 140)로 전달할 수 있다.

복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 각각은 금속으로 이루어진 몸체(R-BD), 몸체(R-BD)의 일방향으로 제1관통홀(R-H1), 몸체(R-BD)의 타방향으로 형성된 제2관통홀(R-H2)를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 각각의 몸체(R-BD)는 유전 물질로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 복수의 공진기들(110-1 ~ 100-8) 각각의 외면, 제1관통홀(R-H1), 및 제2관통홀(R-H2) 중에서 적어도 어느 하나에는 도전성 물질(예컨대, 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등)로 도금층이 형성될 수 있다.

이 때, 필터(100)는 TEM 모드(Transverse Electromagnetic Mode)로 동작할 수 있다.

전송선로(150)는 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 각각의 제1관통홀(R-H1)과 이격된 채로 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8)의 제1관통홀(R-H1)을 관통할 수 있다.

실시 예에 따라, 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 각각의 제1관통홀(R-H1)과 전송선로(150) 간의 안정적인 이격 거리 유지를 위하여, 필터(100)는 간극 유지 부재(112-1A ~ 112-8A, 112-1B ~ 112-8B)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 간극 유지 부재(112-1A ~ 112-8A, 112-1B ~ 112-8B)는 유전체(예컨대, 테프론(teflon) 등)로 구성될 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 격벽(125)의 높이가 연장되는 경우 각 공진기(예컨대, 110-1)에 상응하는 2개의 간극 유지 부재(예컨대, 112-1A 및 112-1B)는 격벽(125)에 의해 고정되는 구조를 가질 수도 있다.

또 다른 실시 예에 따라, 각 공진기(예컨대, 110-1)에 상응하는 2개의 간극 유지 부재(예컨대, 112-1A 및 112-1B)는 하나로 구성되거나, 필터(100)에 포함되지 않을 수도 있다. 간극 유지 부재(112-1A ~ 112-8A, 112-1B ~ 112-8B)가 필터(100)에 포함되지 않는 경우, 전송선로(150)와 제1관통홀(R-H1)의 사이 공간은 공극(air gap)으로 구성될 수 있다.도 1과 도 2에 도시된 필터(100)의 구조는 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 공진기들(110-1 ~ 110-8)의 구조와 개수, 격벽(125)의 구조와 개수 간극 유지 부재(112-1A ~ 112-8A, 112-1B ~ 112-8B)의 구조와 개수 등은 다양한 변형이 가능하다.

예컨대, 공진기들(110-1 ~ 110-8)은 일 방향으로 절단된 단면이 원형, 타원형, 또는 다각형 중 선택된 하나의 형상으로 형성될 수도 있으며, 도 1과 도 2에 도시된 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 각각의 구조는 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.

도 3은 도 1에 도시된 복수의 공진기들 중의 어느 하나의 공진기의 확대 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 중의 어느 하나의 공진기(예컨대, 제1공진기(110-1))는 금속으로 이루어진 몸체(R-BD), 몸체(R-BD)의 일방향(DR1)으로 형성된 제1관통홀(R-H1), 및 몸체(R-BD)의 타방향(DR2)으로 형성된 제2관통홀(R-H2)을 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 공진기(예컨대, 제1공진기(110-1))의 몸체(R-BD)는 유전체로 이루어질 수도 있다.

도 3에 도시된 제1공진기(110-1)의 몸체(R-BD)는 제1관통홀(R-H1)이 형성된 영역의 바닥면과 제2관통홀이 형성된 영역의 바닥면 사이에 단차(Hd)가 존재한다. 실시 예에 따라, 제1공진기(110-1)의 몸체(R-BD)는 단차(Hd) 없이 직육면체로 구성될 수도 있으며 그 형태는 다양한 변형이 가능하다.

제1관통홀(R-H1)의 내부에는 전송선로(150)가 제1관통홀(R-H1)과 이격된 채로 관통할 수 있다. 이 때, 제1관통홀(R-H1)이 형성된 방향(DR1)은 신호 전송 방향과 일치할 수 있다.

제2관통홀(R-H2)은 제1관통홀(R-H1)과 다른 방향(DR2)으로 형성되며, 필터(100)의 통신 특성 조절을 위한 튜닝 유닛(114)이 제2관통홀(R-H2)에 삽입될 수 있다.

실시 예에 따라, 제2관통홀(R-H2)이 형성된 방향(DR2)은 제1관통홀(R-H1)이 형성된 방향과 수직을 이룰 수 있다. 즉, 제2관통홀(R-H2)은 제1관통홀(R-H1)의 수직 방향으로 형성될 수 있다.

실시 예에 따라, 제2관통홀(R-H2)은 제1관통홀(R-H1)과 서로 교차하지 않도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제2관통홀(R-H2)은 제1관통홀(R-H1)과 서로 교차하지 않기 때문에, 제2관통홀(R-H2)에 삽입되는 튜닝 유닛(114)과 제1관통홀(R-H1)을 관통하는 전송선로(150)는 서로 만나지 않도록 배치될 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 제2관통홀(R-H2)은 제1관통홀(R-H1)과 서로 교차되도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1관통홀(R-H1)의 위치와 튜닝 유닛(114)의 길이는 튜닝 유닛(114)이 제2관통홀(R-H2)로 최대로 삽입되었을 때, 튜닝 유닛(R-H2)의 하단이 제1관통홀(R-H1)의 상부에 위치하도록 설계될 수 있다.

실시 예에 따라, 제2관통홀(R-H2)은 몸체(R-BD)의 중심에서 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 제2관통홀(R-H2)에 튜닝 유닛(114)이 삽입되는 단위 길이에 따라 변하는 필터(100)의 특성의 변화량이, 제2관통홀(R-H2)이 몸체(R-BD)의 중심에 형성된 경우의 변화량보다 적어지며, 이에 따라 미세한 필터(100)의 특성 조절이 가능해진다.

도 4는 도 1에 도시된 필터의 필터 특성을 나타낸 그래프이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 전송선로(150)가 복수의 공진기들(110-1 ~ 110-8) 각각의 제1관통홀(R-H1)과 이격된 채로 제1관통홀(R-H1)을 관통하는 구조를 가지는 경우 커플링 값이 향상되면서도 고주파 하모닉 성분의 특성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 필터(100)는 관통 구조를 통하여 하모닉 성분을 좀 더 높은 대역으로 이동시킴으로써 도 4의 그래프와 같이 저지 대역(rejection band)이 넓게 설계될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 필터와의 필터 특성 비교를 위한 비교 예에 따른 필터의 사시도이다. 도 6은 도 5에 도시된 필터의 필터 특성을 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 비교 예에 따른 필터(100')는 도 1의 필터(100)와의 구조 대비를 위하여 복수의 공진기들(110-1' ~ 110-8')과 전송선로(150') 이외의 구성은 생략된 채로 도시되었다.

필터(100')의 전송선로(150')는 도 1의 필터(100)의 전송선로(150)와는 달리 복수의 공진기들(110-1' ~ 100-8')을 관통하지 않으며, 복수의 공진기들(110-1' ~ 100-8')과 일정 간격이 이격된 위치에 배치된다.

도 6을 참조하면, 필터(100')와 같은 구조를 갖는 경우 하모닉 성분이 상대적으로 낮은 대역으로 이동되어 저지 대역이 좁게 설계되기 때문에 도 5의 그래프와 같이 뾰족한 형태를 나타낸다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 필터(100)는 저지 대역이 광대역으로 설계될 수 있으며, 전송선로(150)를 위한 별도의 공간이 불필요하므로 도 5의 필터(100')에 비하여 소형으로 설계될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

100 : 필터
110-`1 ~ 110-8 : 공진기
120 : 하우징
130, 140 : 커넥터
150 : 전송선로
114 : 튜닝 유닛

Claims

각각이 금속으로 이루어지고, 일방향으로 제1관통홀이 형성된 복수의 공진기들; 및
상기 복수의 공진기들 각각의 상기 제1관통홀과 이격된 채로 상기 복수의 공진기들 각각의 상기 제1관통홀을 관통하는 전송선로를 포함하는 필터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 필터는 대역저지필터인, 필터.
제1항에 있어서,
상기 제1관통홀은 상기 필터 내의 신호전송 방향으로 형성되는, 필터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 공진기들 각각의 상기 제1관통홀과 상기 전송선로 사이에 배치되는 간극 유지 부재를 더 포함하는, 필터.
제1항에 있어서,
상기 필터는,
복수의 영역으로 구획된 캐비티(cavity) 내에 상기 복수의 공진기들을 수납하는 하우징(housing)을 더 포함하는, 필터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 공진기들 각각에는,
상기 제1관통홀과 다른 방향으로 형성되며, 튜닝(tuning) 유닛이 삽입될 수 있는 제2관통홀이 형성된, 필터.
제7항에 있어서,
상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀의 수직 방향으로 형성되되, 상기 제1관통홀과 서로 교차하지 않도록 형성되는, 필터.
제7항에 있어서,
상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀의 수직 방향으로 형성되되, 상기 제1관통홀과 서로 교차되도록 형성되며,
상기 튜닝 유닛이 상기 제2관통홀로 최대로 삽입되었을 때, 상기 튜닝 유닛의 하단은 상기 제1관통홀의 상부에 위치하는, 필터.
삭제