KR102259051B1 - 유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국 - Google Patents

유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국 Download PDF

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Abstract

본 출원의 실시예는 필터 기술 분야에 관한 것으로, 특히 유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국에 관한 것이다. 상기 유전체 필터는, 표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함하고, 여기서 유전체 블록은 적어도 두 개의 공진 공동을 포함하고, 상기 유전체 블록에는 비아 홀이 제공되고, 비아 홀은 두 개의 인접하는 공진 공동 사이에 위치하고, 비아 홀의 내벽은 금속층으로 덮여있고, 제1 칸막이 링은 유전체 블록의 표면 상에 배치되고, 비아 홀의 적어도 하나의 개구를 둘러싸며, 유전체 블록은 제1 칸막이 링의 내부 모서리 및 제1 칸막이 링의 외부 모서리에 의해 둘러싸인 영역 내에 노출된다. 본 발명의 실시예에서 제공되는 유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국에 따르면, 용량성 커플링을 구현하기 위한 구조가 단순하게 되고 유전체 필터의 가공의 어려움이 낮아질 수 있다.

Description

유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국
본 출원의 실시예는 필터 기술에 관한 것이고, 특히 유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국에 관한 것이다.
필터 산업의 발전에 따라, 작고 가벼운 필터가 점차 트렌드가 되었다. 제품 크기는 유전체 도파관을 사용함으로써 상당히 줄어들 수 있고, 유전체 도파관은 높은 Q 값 및 작은 온도 드리프트와 같은 장점을 갖는다. 그러므로, 유전체 도파관을 사용하는 것은 필터 소형화의 매우 바람직한 해결방안이다.
대역 통과 필터링 효과를 얻기 위해, 구조는 통과 대역의 고단 영점 억제(high-end zero-point suppression) 및 저단 영점 억제(low-end zero-point suppression)를 구현하기 위해 유전체 필터 상에 설계될 필요가 있다. 필터의 통과 대역의 저단 영점은 용량성 커플링을 통해 발생하여, 통과 대역 외부에서 저단 영점 억제를 구현할 수 있다. 하지만, 유전체 필터의 경우, 용량성 커플링의 구현은 유도성 커플링의 구현만큼 간단하지 않으며, 특별한 설계가 요구된다.
종래 기술에서, 유전체 필터 상에 용량성 커플링을 구현하는 방식은 다음과 같다. 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀이 유전체 필터 내에 뚫리고, 용량성 커플링은 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀의 깊이를 제어하여 유전체 필터 상에 구현된다. 이러한 방식으로, 용량성 커플링이 유전체 필터 상에 구현될 수 있지만, 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀의 깊이는 정밀하게 제어될 필요가 있다. 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀의 깊이가 부적절하게 제어되면, 유도성 커플링이 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀을 통해 형성된다.
앞서 설명한 해결방안에서, 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀의 깊이가 정밀하게 제어될 필요가 있기 때문에 가공 정확도 제어에 특정한 어려움이 초래된다. 특히, 소형 고주파 부품의 경우, 부품은 더 높은 정밀 요구사항을 갖고, 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀 가공의 어려움이 급격히 증가하며, 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀의 가공조차도 구현될 수 없다.
본 출원의 실시예는 유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국을 제공하여, 용량성 커플링을 구현하기 위한 구조가 단순해지고 유전체 필터의 가공 어려움이 낮아질 수 있다.
제1 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는, 표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함하고, 여기서 상기 유전체 블록은 적어도 두 개의 공진 공동(resonant cavity)을 포함하고, 상기 유전체 블록에는 비아 홀(via hole)이 제공되고, 상기 비아 홀은 두 개의 인접하는 공진 공동 사이에 위치하고, 상기 비아 홀의 내벽은 금속 층으로 덮여있고, 제1 칸막이 링(partition ring)은 상기 유전체 블록의 상기 표면 상에 배치되고 상기 비아 홀의 적어도 하나의 개구(opening)를 둘러싸며, 상기 유전체 블록은 상기 제1 칸막이 링의 내부 모서리(inner edge) 및 상기 제1 칸막이 링의 외부 모서리(outer edge)에 의해 둘러싸인 영역 내에 노출된, 유전체 필터를 제공한다. 공진 공동 사이의 용량성 커플링이 비아 홀 및 전도성 칸막이 층의 결합된 구조를 통해 구현된다. 유전체 블록 상에서 비아 홀 및 제1 칸막이 링을 가공하는 어려움이 유전체 블록 상에서 지정된 깊이를 갖는 블라인드 슬롯 및 블라인드 홀을 가공하는 어려움에 비해 낮다. 가공 기술에 대해 본 출원의 본 실시예의 유전체 필터의 요구사항은 낮아지고 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀 가공 동안의 정밀한 제어 문제가 회피됨을 알 수 있다. 특히, 비교적 높은 정밀도 요구사항을 갖는 소형 고주파 필터의 경우, 상대적으로 높은 가공 정밀도가 달성될 수 있다.
가능한 설계에서, 유전체 블록에는 적어도 하나의 슬롯이 제공되고, 상기 유전체 블록은 상기 적어도 하나의 슬롯에 의해 적어도 세 개의 공진 공동으로 분할되며, 각 슬롯의 내부 표면은 상기 금속 층으로 덮인다. 유전체 블록은 적어도 하나의 슬롯에 의해 적어도 세 개의 공진 공동으로 분할된다. 슬롯은 간단히 구현되고, 낮은 가공 어려움을 가지며, 적어도 세 개의 공진 공동은 적어도 하나의 슬롯을 통해 형성되므로, 이에 따라 실제 필터링 시나리오에서의 응용을 용이하게 할 수 있다.
가능한 설계에서, 상기 제1 칸막이 링의 상기 내부 모서리 및 상기 비아 홀의 개구의 모서리는 간격을 두고 배치된다. 유전체 필터의 용량성 커플링 강도는, 유전체 필터의 저단 영점 위치를 조정하기 위해, 제1 칸막이 링의 내부 모서리 및 비아 홀의 개구의 모서리 사이의 간격을 조정하여 조정될 수 있다.
가능한 설계에서, 상기 제1 칸막이 링의 중심선(center line)은 상기 비아 홀의 축과 일치한다. 제1 칸막이 링의 중심선이 비아 홀의 축과 일치한다는 것은 공학적 설계 요구사항을 충족하며, 또한 유전체 필터를 아름다운 구조로 보이도록 할 수 있다.
가능한 설계에서, 상기 제1 칸막이 링은 상기 비아 홀의 두 개의 개구 측 각각에 배치된다. 상기 제1 칸막이 링이 상기 비아 홀의 두 개의 개구 측 각각에 배치된다는 것은 유전체 필터의 용량성 커플링 강도의 증가를 가져올 수 있다.
가능한 설계에서, 상기 비아 홀은 원형 비아 홀이다. 비아 홀을 원형으로 설계하는 것은 유전체 필터의 가공 어려움을 더욱 감소시킬 수 있다.
가능한 설계에서, 상기 비아 홀은 다각형 비아 홀이다. 선택적으로, 다각형 비아 홀은 삼각형 비아 홀, 사각형 비아 홀, 오각형 비아 홀, 및 육각형 비아 홀과 같은 다양한 가능한 다각형 비아 홀일 수 있다.
가능한 설계에서, 상기 유전체 블록에는 제2 칸막이 링이 더 제공되고, 상기 유전체 블록은 상기 제2 칸막이 링의 내부 모서리 및 외부 모서리의 사이에 노출되고, 상기 제2 칸막이 링의 상기 내부 모서리에 의해 둘러싸인 영역 내의 상기 금속 층은 신호 입력 단 또는 신호 출력 단으로서 기능한다. 제2 칸막이 링의 상기 내부 모서리에 의해 둘러싸인 영역 내의 상기 금속 층은, 유전체 필터 상에 신호 입력 단 또는 신호 출력 단으로서의 별도의 포트를 추가 설계할 필요 없이, 신호 입력 단 또는 신호 출력 단으로서 기능한다. 이 경우, 신호 입력 단 또는 신호 출력 단은 단순하고 독창적으로 구현될 수 있다.
제2 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는, 앞서 설명한 유전체 필터를 포함하는 송수신 장치를 제공한다.
제3 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 앞서 설명한 송수신 장치를 포함하는 기지국을 제공한다.
본 출원의 실시예의 유전체 필터, 송수신 장치, 및 기지국에 따라, 공진 공동 사이의 용량성 커플링이 비아 홀 및 전도성 칸막이 층의 결합 구조를 통해 구현된다. 유전체 필터에서 용량성 커플링을 구현하기 위한 구조는 단순하고, 가공 어려움이 낮아서, 블라인드 슬롯 또는 블라인드 홀의 깊이를 정밀하게 제어하기 어려운 종래 기술의 기술적 문제점을 극복할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다;
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 비아 홀의 두 개의 면 상에 분배된 구 대의 공진 공동의 동등한 커플링 소자의 개략도이다;
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 유전체 필터의 신호 입력 단의 개략도이다;
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 또 다른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다;
도 5는 도 4에 도시된 유전체 필터의 동등한 개략도이다;
도 6은 도 4에 도시된 유전체 필터의 동등한 회로도이다;
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 유전체 필터의 통과 대역의 개략도이다;
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 유전체 필터의 저단 영점 조정 곡선의 개략도이다;
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 또 다른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다;
도 10은 도 9에 도시된 유전체 필터의 동등한 개략도이다;
도 11은 도 9에 도시된 유전체 필터의 동등한 회로도이다;
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 또 다른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다;
도 13은 도 12에 도시된 유전체 필터의 동등한 회로도이다; 그리고
도 14는 본 출원의 일 실시예에 따른 송수신 장치의 개략적인 구조도이다.
참조부호: 1-제1 공진 공동; 2-제2 공진 공동; 3-제3 공진 공동; 4-제1 슬롯; 5-제2 슬롯; 6-비아 홀; 7-제1 칸막이 링; 7a-제1 칸막이 링의 외부 모서리; 7b-제1 칸막이 링의 내부 모서리; 8-제4 공진 공동; 9-제2 칸막이 링; 10-제5 공진 공동; 11-제6 공진 공동; 12-마이크로스트립 공급기; 21-안테나; 22-유전체 필터; 23-스위치; 24-신호 전송 브랜치; 25-신호 수신 브랜치; 241-전력 증폭기; 및 251-저잡음 증폭기.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다. 도 1에 도시된 대로, 유전체 필터는 표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함하고, 유전체 블록은 고체 유전체 재료로 만들어 진다. 도 1에서, 유전체 블록의 표면을 덮고 있는 금속 층은 확인되지 않는다. 도 1에 도시된 구조에 대해, 구체적으로 특정된 부분을 제외하고, 도 1에 도시된 구조의 각 표면은 금속 층으로 덮여 있다.
도 1에 도시된 유전체 블록은 적어도 두 개의 공진 공동(resonant cavity)을 포함한다. 도 1에 도시된 대로, 유전체 블록에는 슬롯이 제공될 수 있고, 유전체 블록은 슬롯을 통해 적어도 두 개의 공진 공동으로 분할된다. 명심해야 할 것은, 각 슬롯의 내부 표면도 금속 층으로 덮여 있다는 것이다. 예를 들어, 도 1에서, 유전체 블록은 두 개의 제1 슬롯(4)을 통해 두 개의 공진 공동, 제1 공진 공동(1) 및 제2 공진 공동(2)으로 분할된다. 제1 공진 공동(1) 및 제2 공진 공동(2)은 각각 인덕터 및 커패시터에 의해 형성된 병렬 회로(parallel circuit)와 동등하다.
도 1에 도시된 유전체 필터 내에 용량성 커플링(capacitative coupling)을 형성하기 위해. 비아 홀(via hole)(6)은 도 1에 도시된 유전체 블록에 추가로 배치된다. 비아 홀(6)은 두 개의 인접하는 공진 공동 사이에 위치된다. 도 1에 도시된 대로, 비아 홀(6)은 제1 공진 공동(1) 및 제2 공진 공동(2)의 사이에 배치되고, 비아 홀(6)의 내벽은 금속 층으로 덮여 있다. 더 나아가, 제1 칸막이 링(7)은 유전체 블록의 표면 상에 배치되고 비아 홀(6)의 적어도 하나의 개구(opening)를 둘러싸며, 유전체 블록은 제1 칸막이 링의 내부 모서리(inner edge)(7b) 및 제1 칸막이 링의 외부 모서리(outer edge)(7a)에 의해 둘러싸인 영역 내에 노출된다. 선택적으로, 제1 칸막이 링(7)의 중심선은 비아 홀(6)의 축과 일치한다.
본 출원의 본 실시예의 해결방안에서, 구조적 불연속성(structural discontinuity)이 유전체 필터에 제1 칸막이 링(7)과 비아 홀(6)의 결합된 구조가 제공되기 때문에 발생하여, 비아 홀(6) 및 제1 칸막이 링(7) 근처의 전기장이 더욱 집중되고 전기 에너지가 저장될 수 있다. 도 2에 도시된 대로, 제1 칸막이 링(7)과 비아 홀(6)의 결합된 구조는 전기 에너지를 저장하는 커패시터와 동등하다.
게다가, 구조적 불연속성은 유전체 필터에 제1 칸막이 링(7)과 비아 홀(6)의 결합된 구조가 제공되지 않을 때에도 또한 발생하지만, 비아 홀(6) 근처에서, 자기 에너지가 우세하고, 인덕턴스 특성이 나타난다.
본 출원의 본 실시예의 해결방안에서, 제1 칸막이 링(7)의 내부 모서리는 비아 홀(6)의 개구의 모서리와 일치할 수 있다. 선택적으로, 제1 칸막이 링(7)의 내부 모서리 및 비아 홀(6)의 개구의 모서리는 간격을 두고 배치된다. 유전체 필터의 용량성 커플링 강도(capacitive coupling strength)는 제1 칸막이 링(7)의 내부 모서리와 비아 홀(6)의 개구의 모서리 사이의 간격을 조정함으로써 조정될 수 있어서, 유전체 필터의 저단 영점 위치(low-end zero-point position)가 조정될 수 있다.
게다가, 본 출원의 본 실시예 내의 유전체 필터의 비아 홀(6)의 형태(shape)는 실제 요구사항에 기반하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(6)은 원형 비아 홀(6) 또는 다각형 비아 홀이 되도록 설계될 수 있다. 비아 홀(6)이 원형 비아 홀이 되도록 설계될 때, 가공 작업이 더 쉽다. 비아 홀(6)이 다각형 비아 홀이 되도록 설계될 때, 다각형 비아 홀은, 예를 들어 삼각형 비아 홀, 직사각형 비아 홀, 오각형 비아 홀, 및 육각형 비아 홀과 같은 다양한 가능한 다각형 비아 홀일 수 있다.
더 나아가, 도 1에 도시된 유전체 필터에서. 비아 홀(6)의 형태는 제1 칸막이 링(7)의 형태와 동일하거나 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(6)은 원형 비아 홀이고, 제1 칸막이 링(7)은 사각형 링 또는 불규칙한 형태의 칸막이 링이다. 칸막이 링의 구체적인 형태 및 크기는 유전체 필터의 성능 요구사항에 기반하여 조정될 수 있으며, 구체적으로 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 유전체 필터에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 개구 측에 배치된다. 선택적인 실시예에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 두 개의 개구 측 각각에 배치될 수 있다.
더 나아가, 본 출원의 본 실시예 내의 유전체 필터는 송수신 장치(transceiver device)에 적용될 수 있고, 예를 들어 기지국에 적용될 수 있다. 송수신 장치의 회로 구조에 연결되기 위해, 도 1에 도시된 유전체 필터에는 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 더 제공된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 유전체 필터에서. 신호 입력 단은 제1 공진 공동(1) 상에 배치되고, 신호 출력 단은 제2 공진 공동(2) 상에 배치된다.
도 3은 제1 공진 공동(1) 상에 배치된 신호 입력 단의 개략적인 구조도이다. 도 3에 도시된 구조를 예시로서 사용하여, 신호 입력 단의 구조는 다음과 같다. 제2 칸막이 링(9)은 제1 공진 공동(1) 상에 배치되고, 유전체 블록은 제2 칸막이 링(9)의 내부 모서리와 외부 모서리 사이에 노출되며, 제2 칸막이 링(9)의 내부 모서리에 의해 둘러싸인 영역 내의 금속층은 신호 입력 단으로서 기능한다.
본 출원의 본 실시예의 해결방안에서, 신호 출력 단의 구조는 신호 입력 단의 구조와 동일할 수 있고, 세부 사항은 다음과 같다.
제3 칸막이 링이 제2 공진 공동(2) 상에 배치되고, 유전체 블록은 제3 칸막이 링의 내부 모서리와 외부 모서리 사이에 노출되고, 제3 칸막이 링의 내부 모서리에 의해 둘러싸인 영역 내의 금속 층은 신호 출력 단으로서 기능한다.
도 4는 일 실시예에 따른 또 다른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다. 도 4에 도시된 대로, 유전체 필터는 표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함하고, 유전체 블록은 고체 유전체 재료로 만들어진다. 도 4에서, 유전체 블록의 표면을 덮고 있는 금속 층은 확인되지 않는다. 도 4에 도시된 구조에 대해, 특별히 특정된 부분을 제외하고, 도 4에 도시된 구조의 각 표면은 금속 층으로 덮여 있다.
도 4에 도시된 대로, 유전체 블록에는 제1 슬롯(4) 및 제2 슬롯(5)이 제공되고, 제1 슬롯(4) 및 제2 슬롯(5)의 내부 표면도 또한 금속 층으로 덮여 있다. 유전체 블록은 제1 슬롯(4) 및 제2 슬롯(5)을 통해 세 개의 공진 공동으로 분할된다. 구체적으로, 제1 슬롯(4)은 제3 공진 공동(3)으로부터 제1 공진 공동(1)을 분리하기 위해 사용되고, 제2 슬롯(5)은 제2 공진 공동(2)으로부터 제1 공진 공동(1)을 분리하기 위해 사용되며, 제2 슬롯(5)은 제3 공진 공동(3)으로부터 제2 공진 공동(2)을 분리하기 위해 추가로 사용된다.
도 4에 도시된 유전체 필터에서, 각 공진 공동은 인덕터 및 커패시터에 의해 형성된 병렬 회로와 동등하다. 두 개의 인접하는 공진 공동 사이의 좁은 채널은 공진 공동 사이의 개방 윈도(open window)이고, 개방 윈도에 기반하여 형성된 두 개의 인접 공진 공동 사이의 커플링은 유도 커플링이다.
신호가 도 4에 도시된 유전체 필터의 제1 공진 공동(1)으로부터 입력되고, 유전체 필터의 제3 공진 공동(3)으로부터 출력될 때, 두 개의 신호 경로가 도 4에 도시된 유전체 필터 상에 형성되고, 도 5에 도시된 대로, 다음 -
제1 경로(실선을 사용하여 표시됨): 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 및 제3 공진 공동(3)을 이어서 통과하는 신호 경로; 및
제2 경로(점선을 사용하여 표시됨): 제1 공진 공동(1) 및 제3 공진 공동(3)을 이어서 통과하는 신호 경로 - 를 포함한다.
제1 경로는 유전체 필터의 주요 커플링 경로이고, 유도성 커플링은 개방 윈도 구조에 기반하여 인접하는 공진 공동 사이에 형성된다. 제2 경로 내의 제1 공진 공동(1)과 제3 공진 공동(3) 사이의 커플링이 유도성 커플링일 때, 입력 신호가 제1 공진 공동(1)에서 제3 공진 공동(3)으로 통과한 이후, 두 개의 경로 신호의 위상은 동일하고, 동 위상(in-phase) 신호 중첩(signal superposition)으로 인해 영점(zero-point)이 생성되지 않는다. 제2 경로 내의 제1 공진 공동(1)과 제3 공진 공동(3) 사이의 커플링이 용량성 커플링일 때, 입력 신호가 제1 공진 공동(1)에서 제3 공진 공동(3)으로 통과한 이후, 두 개의 경로 신호의 위상은 서로 반대이고, 두 개의 경로 신호는 서로 상쇄되어, 영점이 생성될 수 있다.
제2 경로 내에서 제1 공진 공동(1)과 제3 공진 공동(3) 사이에 용량성 커플링을 형성하기 위해, 도 4에 도시된 대로, 비아 홀(6)은 제1 공진 공동(1)과 제3 공진 공동(3) 사이에 배치되고, 비아 홀(6)의 내벽은 금속층으로 덮이고, 제1 칸막이 링(7)은 유전체 블록의 표면 상에 배치되고 비아 홀의 적어도 하나의 개구를 둘러싸며, 유전체 블록은 제1 칸막이 링의 내부 모서리(7b) 및 제1 칸막이 링의 외부 모서리(7a)에 의해 둘러싸이는 영역 내에 노출된다. 선택적으로, 제1 칸막이 링의 내부 모서리(7b) 및 비아 홀(6)의 개구의 모서리는 간격을 두고 배치된다. 선택적으로, 제1 칸막이 링(7)의 중심선은 비아 홀(6)의 축과 일치한다.
구조적 불연속성이, 유전체 필터에 제1 칸막이 링(7)과 비아 홀(6)의 결합된 구조가 제공되기 때문에 생성되어서, 비아 홀(6)과 제1 칸막이 링(7) 근처의 전기장이 보다 집중되고 전기 에너지가 저장될 수 있다. 이 경우, 제1 칸막이 링(7)과 비아 홀(6)의 결합 구조는 전기 에너지를 저장하는 커패시터와 동등하다.
도 6에 도시된 대로, 도 4에 도시된 유전체 필터의 등가 회로는 다음 특성을 가진다. 유도성 커플링이 제1 경로 내에 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 및 제3 공진 공동(3) 사이에 형성되고, 용량성 커플링이 제2 경로 내에 제1 공진 공동(1)과 제3 공진 공동(3) 사이에 형성된다. 두 개의 경로 신호의 위상이 서로 반대이고, 두 개의 경로 신호가 서로 상쇄되기 때문에, 통과 대역(passband)의 저단 영점 억제(suppression)가 발생될 수 있다.
도 7에 도시된 대로, 도 4에 도시된 유전체 필터는 유도성 커플링을 통해 필터의 통과 대역의 고단(high-end) 영점 A를 형성하고 용량성 커플링을 통해 통과 대역의 저단 영점 B를 형성한다.
도 8에 도시된 대로, 용량성 커플링 강도는, 유전체 필터의 통과 대역의 저단 영점 위치를 조정하기 위해, 비아 홀(6)의 직경 및 제1 칸막이 링(7)의 폭(width)을 조정함으로써 조정될 수 있다. 비아 홀(6)의 직경이 증가할 때 및/또는 제1 칸막이 링(7)의 폭이 증가할 때, 등가 커패시턴스 값이 증가하고, 용량성 커플링 강도가 따라서 증가하며, 영점 위치도 이에 따라 변한다. 도 8에 도시된 대로, 지점 B1은 용량성 커플링 강도가 비교적 높은 저단 영점 위치이고, B3은 용량성 커플링 강도가 상대적으로 낮은 저단 영점 위치이다. 저단 영점 위치 B2에 대응하는, 두 개의 공진 공동 사이의 용량성 커플링 강도는 지점 B3에 대응하는, 두 개의 공진 공동 사이의 용량성 커플링 강도보다 높고, 지점 B1에 대응하는, 두 개의 공진 공동 사이의 용량성 커플링 강도보다 낮다.
그러므로, 본 출원의 본 실시예에 제공된 유전체 필터에서, 용량성 커플링 강도는 비아 홀(6)의 직경 및 제1 칸막이 링(7)의 폭을 조정함으로써 조정될 수 있음을 알 수 있다. 그러므로 공진 공동 사이의 강한 커플링을 구현하기가 상대적으로 쉬울 수 있다.
게다가, 본 출원의 본 실시예 내의 유전체 필터의 비아 홀(6)의 형태는 실제 요구사항에 기반하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(6)은 원형 비아 홀(6) 또는 다각형 비아 홀(6)이 되도록 설계될 수 있다. 비아 홀(6)이 원형 비아 홀(6)이 되도록 설계될 때, 가공 작업이 더 쉽다. 비아 홀(6)이 다각형 비아 홀(6)이 되도록 설계될 때, 다각형 비아 홀(6)은 예를 들어 삼각형 비아 홀(6), 직사각형 비아 홀(6), 오각형 비아 홀, 및 육각형 비아 홀(6)과 같은 다양한 가능한 다각형 비아 홀(6)일 수 있다.
더 나아가, 도 4에 도시된 유전체 필터에서. 비아 홀(6)의 형태는 제1 칸막이 링(7)의 형태와 동일하거나 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(6)은 원형 비아 홀이고, 제1 칸막이 링(7)은 사각형 링 또는 불규칙한 형태의 칸막이 링이다. 제1 칸막이 링(7)의 구체적인 형태 및 크기는 유전체 필터의 성능 요구사항에 기반하여 조정될 수 있으며, 구체적으로 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 유전체 필터에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 개구 측에 배치된다. 선택적인 실시예에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 두 개의 개구 측 각각에 배치될 수 있다.
더 나아가, 본 출원의 본 실시예에서의 유전체 필터는 송수신 장치에 적용될 수 있고, 예를 들어 기지국에 적용될 수 있다. 송수신 장치의 회로 구조에 연결되기 위해, 도 4에 도시된 유전체 필터에는 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 더 제공된다.
예를 들어, 도 4에 도시된 유전체 필터에서, 신호 입력 단은 제1 공진 공동(1) 상에 배치되고, 신호 출력 단은 제3 공진 공동(3) 상에 배치된다. 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 유전체 필터 상에 배치되는 방식은 도 3의 그것과 동일하고, 이에 대한 상세한 설명은 여기에서 다시 설명되지 않는다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 또 다른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다. 도 9에 도시된 대로, 유전체 필터는 표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함하고, 유전체 블록은 고체 유전체 재료로 만들어진다. 도 9에서, 유전체 블록의 표면을 덮는 금속 층은 확인되지 않는다. 도 9에 도시된 구조에 대해, 구체적으로 특정된 부분을 제외하고, 도 9에 도시된 구조의 각각의 표면은 금속 층으로 덮여 있다.
도 9에 도시된 대로, 유전체 블록에는 두 개의 제1 슬롯(4) 및 한 개의 제2 슬롯(5)이 제공되고, 두 개의 제1 슬롯(4) 및 제2 슬롯(5)의 내부 표면은 금속 층으로 덮여 있다. 유전체 블록은 두 개의 제1 슬롯(4) 및 제2 슬롯(5)을 통해 네 개의 공진 공동으로 분할된다. 구체적으로, 하나의 제1 슬롯은 제1 공진 공동(1)을 제4 공진 공동(8)으로부터 분리하기 위해 사용되고, 다른 제1 슬롯은 제2 공진 공동(2)을 제3 공진 공동(3)으로부터 분리하기 위해 사용되며, 제2 슬롯(5)은 제1 공진 공동(1)을 제2 공진 공동(2)으로부터 분리하고 또한 제3 공진 공동(3)을 제4 공진 공동(8)으로부터 분리하기 위해 사용된다.
도 9에 도시된 유전체 필터에서, 각 공진 공동은 인덕터 및 커패시터에 의해 형성된 병렬 회로와 동등하다. 두 개의 인접하는 공진 공동 사이의 좁은 채널은 공진 공동 사이의 개방 윈도이고, 개방 윈도에 기반하여 형성된 두 개의 인접하는 공진 공동 사이의 커플링은 유도성 커플링이다.
신호가 도 9에 도시된 유전체 필터의 제1 공진 공동(1)으로부터 입력되고 유전체 필터의 제4 공진 공동(8)으로부터 출력될 때, 두 개의 신호 경로가 도 9에 도시된 유전체 필터 상에 형성되고, 도 10에 도시된 대로, 다음 -
제1 경로(실선을 사용하여 표시됨): 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 제3 공진 공동(3), 및 제4 공진 공동(8)을 이어서 통과하는 신호 경로; 및
제2 경로(점선을 사용하여 표시됨): 제1 공진 공동(1) 및 제4 공진 공동(8)을 이어서 통과하는 신호 경로 - 를 포함한다.
제1 경로에서, 유도성 커플링은 개방 윈도 구조에 기반하여 인접하는 공진 공동 사이에 형성된다. 제2 경로 내의 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이의 커플링이 유도성 커플링일 때, 입력 신호가 제1 공진 공동(1)에서 제4 공진 공동(8)으로 통과한 이후, 두 개의 경로 신호의 위상은 동일하고, 영점은 동 위상 신호 중첩으로 인해 생성되지 않는다. 제2 경로 내의 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이의 커플링이 용량성 커플링일 때, 입력 신호가 제1 공진 공동(1)에서 제4 공진 공동(8)으로 통과한 이후, 두 개의 경로 신호의 위상은 서로 반대이고, 두 개의 경로 신호는 서로 상쇄되어, 영점이 생성될 수 있다.
제2 경로 내에 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이에 용량성 커플링을 형성하기 위해. 도 9에 도시된 대로, 비아 홀(6)은 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이에 배치되고, 비아 홀(6)의 내벽은 금속층으로 덮이게 되고, 제1 칸막이 링(7)은 유전체 블록의 표면 상에 배치되 비아 홀(6)의 적어도 하나의 개구를 둘러싸며, 유전체 블록은 제1 칸막이 링의 내부 모서리(7b) 및 제1 칸막이 링의 외부 모서리(7a)로 둘러싸인 영역 내에 노출된다. 선택적으로, 제1 칸막이 링의 내부 모서리(7b) 및 대응하는 비아 홀(6)의 모서리는 간격을 두고 배치된다.
본 출원의 본 실시예의 해결방안에서, 용량성 커플링은 비아 홀(6)과 칸막이 링의 결합 구조를 통해 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이에 형성된다. 등가 회로는 커패시터 소자이다.
도 11에 도시된 대로, 도 9에 도시된 유전체 필터의 등가 회로는 다음 특성을 갖는다. 유도성 커플링은 제1 경로에서 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 제3 공진 공동(3), 및 제4 공진 공동(8) 사이에 형성되고, 용량성 커플링은 제2 경로에서 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이에 형성된다. 두 개의 경로 신호의 위상이 서로 반대이고, 두 개의 경로 신호가 서로 상쇄되기 때문에, 통과 대역의 저단 영점 억제가 발생될 수 있다.
유사하게, 본 실시예에서, 유전체 필터의 저단 영점 위치를 조정하는 목적이 비아 홀(6)의 직경 및 제1 칸막이 링(7)의 폭을 조정하여 대안적으로 달성될 수 있다.
게다가, 본 출원의 본 실시예 내의 유전체 필터의 비아 홀(6)의 형태는 실제 요구사항에 기반하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(6)은 원형 비아 홀(6) 또는 다각형 비아 홀이 되도록 설계될 수 있다. 비아 홀(6)이 원형 비아 홀이 되도록 설계될 때, 가공 작업이 더 쉽다. 비아 홀(6)이 다각형 비아 홀이 되도록 설계될 때, 다각형 비아 홀(6)은, 예를 들어 삼각형 비아 홀, 사각형 비아 홀, 오각형 비아 홀, 및 육각형 비아 홀과 같은 다양한 가능한 다각형 비아 홀일 수 있다.
도 9에 도시된 유전체 필터에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 개구 측에 배치된다. 선택적 실시예에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 두 개의 개구 측 각각에 배치될 수 있다.
더 나아가, 본 출원의 본 실시예에서의 유전체 필터는 송수신 장치에 적용될 수 있고, 예를 들어 기지국에 적용될 수 있다. 송수신 장치의 회로 구조에 연결되기 위해, 도 9에 도시된 유전체 필터에는 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 더 제공된다. 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 유전체 필터 상에 배치되는 방식은 앞서 설명한 실시예의 그것과 동일하고, 세부사항은 여기에서 다시 설명되지 않는다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 또 다른 유전체 필터의 개략적인 구조도이다. 도 12에 도시된 대로, 유전체 필터는 표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함한다. 도 12에서, 유전체 블록의 표면을 덮는 금속 층은 확인되지 않는다. 도 12에 도시된 구조에 대해, 구체적으로 특정된 부분을 제외하고, 도 12에 도시된 구조의 각 표면은 금속 층으로 덮여있다. 도 12의 구조에 대한 다음 설명에서, 금속 층으로 덮이지 않은 부분만이 구체적으로 설명된다.
도 12에 도시된 유전체 블록에는 슬롯이 제공되고, 유전체 블록은 슬롯을 통해 복수의 공진 공동으로 분할된다. 도 12에 도시된 대로, 유전체 블록에는 네 개의 제1 슬롯(4) 및 하나의 제2 슬롯(5)이 제공되고, 유전체 블록은 네 개의 제1 슬롯(4) 및 제2 슬롯(5)을 통해 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 제3 공진 공동(3), 제4 공진 공동(8), 제5 공진 공동(10), 및 제6 공진 공동(11)으로 분할된다.
신호가 도 12에 도시된 유전체 필터의 제1 공진 공동(1)으로부터 입력되고, 유전체 필터의 제6 공진 공동(11)으로부터 출력될 때, 두 개의 신호 경로가 도 12에 도시된 유전체 필터 상에 형성되고, 도 12에 도시된 대로, 다음 -
제1 경로(실선을 사용하여 표시됨): 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 제3 공진 공동(3), 제4 공진 공동(8), 제5 공진 공동(10), 및 제6 공진 공동(11)을 이어서 통과하는 신호 경로; 및
제2 경로(점선을 사용하여 표시됨): 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 제5 공진 공동(10), 및 제6 공진 공동(11)을 이어서 통과하는 신호 경로 - 를 포함한다.
제1 경로에서, 유도성 커플링이 개방 윈도 구조에 기반하여 인접하는 공진 공동 사이에 형성된다. 제2 경로 내에 제2 공진 공동(2)과 제5 공진 공동(10) 사이의 커플링이 유도성 커플링일 때, 두 개의 경로 신호의 위상은 동일하며, 영점은 동위상 신호 중첩으로 인해 발생되지 않는다. 제2 경로 내에 제2 공진 공동(2)과 제5 공진 공동(10) 사이의 커플링이 용량성 커플링일 때, 두 개의 경로 신호의 위상이 서로 반대이고, 두 개의 경로 신호가 서로 상쇄되고, 영점이 발생될 수 있다.
제2 경로 내에 제2 공진 공동(2)과 제5 공진 공동(10) 사이에 용량성 커플링을 형성하기 위해, 도 12에 도시된 대로, 비아 홀(6)은 제2 공진 공동(2)과 제5 공진 공동(10) 사이에 배치되고, 비아 홀(6)의 내벽은 금속층으로 덮이고, 제1 칸막이 링(7)은 유전체 블록의 표면에 배치되고 비아 홀(6)의 적어도 하나의 개구를 둘러싸며, 유전체 블록은 제1 칸막이 링(7)의 내부 모서리 및 제1 칸막이 링(7)의 외부 모서리로 둘러싸인 영역 내에 노출된다. 선택적으로, 제1 칸막이 링(7)의 내부 모서리 및 대응하는 비아 홀(6)의 모서리는 간격을 두고 배치된다.
본 출원의 본 실시예의 해결방안에서, 용량성 커플링은 비아 홀(6)과 칸막이 링의 결합 구조를 통해 제1 공진 공동(1)과 제4 공진 공동(8) 사이에 형성된다. 등가 회로는 커패시터 소자이다.
도 13에 도시된 대로, 도 12에 도시된 유전체 필터의 등가 회로는 다음 특성을 가진다. 유도성 커플링이 제1 경로 내에 제1 공진 공동(1), 제2 공진 공동(2), 제3 공진 공동(3), 제4 공진 공동(8), 제5 공진 공동(10), 및 제6 공진 공동(11) 사이에 형성되고, 용량성 커플링은 제2 경로 내에 제2 공진 공동(2)과 제5 공진 공동(10) 사이에 형성된다. 두 개의 경로 신호의 위상이 서로 반대이고, 두 개의 경로 신호가 서로 상쇄되기 때문에, 통과 대역의 저단 영점 억제가 발생될 수 있다.
유사하게, 본 실시예에서, 유전체 필터의 저단 영점 위치를 조정하는 목적은 비아 홀(6)의 직경 및 제1 칸막이 링(7)의 폭을 조정함으로써 대안적으로 달성될 수 있다.
게다가, 본 출원의 본 실시예 내의 유전체 필터의 비아 홀(6)의 형태는 실제 요구사항에 기반하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 비아 홀(6)은 원형 비아 홀(6) 또는 다각형 비아 홀(6)이 되도록 설계될 수 있다. 비아 홀(6)이 원형 비아 홀(6)이 되도록 설계될 때, 가공 작업이 더 쉽다. 비아 홀(6)이 다각형 비아 홀(6)이 되도록 설계될 때, 다각형 비아 홀(6)은 예를 들어 삼각형 비아 홀(6), 사각형 비아 홀(6), 오각형 비아 홀, 및 육각형 비아 홀(6)과 같은 다양한 가능한 다각형 비아 홀(6)일 수 있다.
도 12에 도시된 유전체 필터에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 개구 측에 배치된다. 선택적인 실시예에서, 제1 칸막이 링(7)은 비아 홀(6)의 두 개의 개구 측 각각에 배치될 수 있다.
더 나아가, 본 출원의 본 실시예에서의 유전체 필터는 송수신 장치에 적용될 수 있고, 예를 들어 듀플렉서(duplexer) 및 무선 주파수 신호 필터(radio frequency signal filter)에 적용될 수 있다. 송수신 장치의 회로 구조에 연결되기 위해, 도 12에 도시된 유전체 필터에는 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 더 제공된다. 신호 입력 단 및 신호 출력 단이 유전체 필터 상에 배치되는 방식은 앞서 설명한 실시예의 그것과 동일하고, 세부사항은 여기에서 다시 설명되지 않는다. 도 12에 도시된 대로, 유전체 필터 상의 신호 입력 단 및 신호 출력 단은 마이크로스트립 공급기(microstrip feeder)(12)를 통해 회로 기판 상에 배치될 수 있고 마이크로스트립 공급기(12)를 통해 다른 부품과 연결될 수 있다.
본 출원의 실시예는 송수신 장치를 추가로 제공하고, 송수신 장치는 본 출원의 실시예에서 제공되는 임의의 유전체 필터를 포함한다. 선택적으로, 도 14는 송수신 장치의 가능한 구조도이다. 송수신 장치는 유전체 필터(22), 안테나(21), 스위치(23), 신호 수신 브랜치(25), 및 신호 전송 브랜치(24)를 포함하고, 안테나(21), 유전체 필터(22), 및 스위치(23)의 제어단은 순차적으로 연결되고, 스위치(23)의 두 개의 옵션단은 신호 수신 브랜치(25) 및 신호 전송 브랜치(24)에 각각 연결된다. 구체적으로, 전력 증폭기(241)는 신호 송신 브랜치(24) 상에 배치될 수 있고, 저잡음 증폭기(251)는 신호 수신 브랜치(25) 상에 배치될 수 있다.
본 출원의 실시예는 또한 기지국을 제공한다. 기지국은 본 출원의 실시예에서 제공되는 송수신 장치를 포함한다. 본 출원에서 설명되는 기지국은 매크로 기지국, 또는 마이크로 기지국, 또는 중계국, 또는 액세스 포인트, 또는 원격 무선 유닛(remote radio unit, RRU)과 같은 사용자 장비와의 무선 통신을 위한 다양한 형태의 네트워크 측 장치를 포함할 수 있다. 이는 본 출원에서 고유하게 제한되지 않는다. 서로 다른 무선 접속 기술을 사용하는 시스템에서, 기지국 기능을 갖는 장치의 이름이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, LTE 네트워크에서, 상기 장치는 진화된 노드 B(evolved NodeB, eNB 또는 eNodeB)로 지칭된다. 3G(3rd Generation, 3세대) 네트워크에서, 상기 장치는 NodeB라고 한다.
앞선 설명은 본 출원의 특정 구현일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위를 제한하려 의도되지 않았다. 본 출원에 개시된 기술 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 파악되는 임의의 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위 내에 속한다. 그러므로, 본 출원의 보호 범위는 청구 범위의 보호 범위로 되어야 한다.

Claims (10)

  1. 유전체 필터로서,
    표면이 금속 층으로 덮인 유전체 블록을 포함하고, 여기서 상기 유전체 블록은 적어도 두 개의 공진 공동(resonant cavity)을 포함하고,
    상기 유전체 블록에는 비아 홀(via hole)이 제공되고, 상기 비아 홀은 두 개의 인접하는 공진 공동 사이에 위치하고, 상기 비아 홀의 내벽은 금속 층으로 덮여있고,
    제1 칸막이 링(partition ring)은 상기 유전체 블록의 상기 표면 상에 배치되고 상기 비아 홀의 적어도 하나의 개구(opening)를 둘러싸며, 상기 유전체 블록은 상기 제1 칸막이 링의 내부 모서리(inner edge) 및 상기 제1 칸막이 링의 외부 모서리(outer edge)에 의해 둘러싸인 영역 내에 노출되고,
    상기 제1 칸막이 링의 상기 내부 모서리 및 상기 비아 홀의 개구의 모서리는 간격을 두고 배치된, 유전체 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 블록에는 적어도 하나의 슬롯이 제공되고, 상기 유전체 블록은 상기 적어도 하나의 슬롯에 의해 적어도 세 개의 공진 공동으로 분할되며, 각 슬롯의 내부 표면은 상기 금속 층으로 덮인, 유전체 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 칸막이 링의 중심선(center line)은 상기 비아 홀의 축과 일치하는, 유전체 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 칸막이 링은 상기 비아 홀의 두 개의 개구 측 각각에 배치된, 유전체 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비아 홀은 원형 비아 홀인, 유전체 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비아 홀은 다각형 비아 홀인, 유전체 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 블록에는 제2 칸막이 링이 더 제공되고,
    상기 유전체 블록은 상기 제2 칸막이 링의 내부 모서리 및 외부 모서리의 사이에 노출되고,
    상기 제2 칸막이 링의 상기 내부 모서리에 의해 둘러싸인 영역 내의 상기 금속 층은 신호 입력 단 또는 신호 출력 단으로서 기능하는, 유전체 필터.
  8. 송수신 장치로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 유전체 필터를 포함하는 송수신 장치.
  9. 기지국으로서,
    제8항에 따른 상기 송수신 장치를 포함하는 기지국.
  10. 삭제
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