KR102320094B1 - 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터 - Google Patents

노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터 Download PDF

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안세훈
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Abstract

크로스커플링 노치구조를 구비한 캐비티 타입의 무선 주파수 필터가 개시된다. 본 발명의 무선 주파수 필터는 복수의 공진소자 중 적어도 두 개 이상의 공진소자 사이에 크로스커플링을 형성하는 노치기판을 포함한다. 상기 노치기판은 하우징의 개방면을 차폐하는 커버에 결합하는 인쇄회로기판으로 구성되는 것으로서, 비전도성 재질의 메인기판과 상기 공진소자를 마주보는 상기 메인 기판의 면에 형성되는 도체패턴을 포함하고, 상기 도체패턴은 제1 공진소자 및 제2 공진소자와 각각 비접촉 커플링방식으로 커플링을 하는 제1 서브 도체패턴과 제2 서브 도체패턴 및 전도성 선로를 포함한다. 본 발명에 따른 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터는 공진소자의 주파수 특성을 제어하기 위하여 통상적으로 적용되던 케이블, 동판, 바, 아령 형태, 동선 등의 구조물을 사용하지 않고도 공진소자의 주파수 특성을 조절할 수 있어 필터의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있다. 또한 본 발명의 무선 주파수 필터는 비교적 사이즈가 큰 필터의 제작시에도 보다 간단하고, 제작이 용이하며, 안정적인 구조를 가지므로, 저비용의 안정적인 노치 특성을 줄 수 있는 노치 구조를 제공할 수 있다.

Description

노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터{Cavity Type Wireless Frequency Filter Having Notch Structure}
본 발명은 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 비전도성 재질의 메인 기판에 전도성 금속으로 된 도체패턴을 가지는 인쇄회로기판을 금속으로 된 커버의 일부에 적용하여 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터의 하우징을 구성함으로써 그러한 인쇄회로기판이 복수의 공진소자 중 적어도 두 개의 공진소자 사이에 크로스커플링을 형성하는 노치기판으로 작용하여 공진소자의 주파수 특성을 제어하기 위하여 적용되는 케이블(Cable), 동판(Copper Plate), 바(Bar), 동선(Copper Wire) 등의 구조물을 대체할 수 있어 필터의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있게 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터에 관한 것이다.
무선 주파수 필터는 입력되는 주파수 신호 중 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 장치이다. 이동통신 시스템의 기지국에는 고주파 신호에 대한 필터링을 위하여 캐비티 필터가 일반적으로 사용된다. 캐비티 필터는 하우징에 의하여 구획된 복수개의 캐비티 내에 공진소자가 배치되는 구조를 가진다.
구체적으로 도 1을 참조하면, 통상적인 캐비티 필터(10')는 직육면체 형상의 하우징(100)을 포함한다. 하우징(100)은 예를 들어, 상면이 개방된 형태로 형성되는 하우징 본체(110)와 개방된 상면을 덮는 상면 커버(120)가 서로 결합하여 형성될 수 있다. 하우징 본체(110)와 상면 커버(120)는 금속, 특히 알루미늄으로 형성되며, 필요에 따라 동이나 은으로 도금될 수 있다. 상면 커버(120)는 판상으로 형성되어 납땜에 의하여 하우징 본체(110)에 일체로 결합되거나 나사결합에 의하여 하우징 본체(110)에 결합될 수 있다. 하우징(100)의 내부에는 복수개의 중공(캐비티)(140)이 격벽(130)에 의하여 구분되게 형성되며, 각 중공(140)에는 공진소자(200)가 배치된다. 하우징(100)의 상면 커버(120)에는 각 공진소자(200)의 공진 주파수를 조절하기 위하여 튜닝나사(미도시)가 설치되어 있으며, 그러한 튜닝나사는 고정너트(미도시)에 의하여 하우징(100)의 상판부에 고정되어 있다.
최근 들어, 이동통신 시스템은 요구되는 데이터 처리 용량 증대에 따라서 무선 데이터 트래픽 급증을 해소하기 위해 많은 수의 (초)소형 기지국을 설치하는 방안이 제안되고 있다. 이와 더불어, 기지국 내에 설치되는 무선 신호들을 처리하는 장비들의 경량화 및 소형화를 위한 기술개발이 꾸준히 진행되고 있다. 특히, 캐비티 타입의 필터는 캐비티를 갖는 구조의 특성상 비교적 상당히 큰 사이즈를 요구하고 있으므로, 이러한 캐비티 타입 필터의 소형, 경량화가 더욱 중요한 고려사항으로 떠오르고 있다.
한편, 무선 주파수 필터의 중요한 특성으로는 삽입 손실과 스커트 특성이 있다. 삽입 손실이란 신호가 필터를 통과하면서 손실되는 전력을 의미하며, 스커트 특성은 필터의 통과 대역과 저지 대역의 가파른 정도를 의미한다. 삽입 손실과 스커트 특성은 필터의 단수(차수)에 따라 서로 트레이드 오프(Trade off) 관계가 있어, 필터의 단수가 높아질수록 스커트 특성은 좋아지나 삽입손실은 나빠지는 관계가 성립한다.
필터의 단수를 높이지 않으면서 필터의 스커트 특성을 개선하기 위해 노치(감쇠극)를 형성하는 방법이 주로 사용된다. 노치를 형성하는 가장 일반적인 방법으로 크로스 커플링 방법이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 캐비티 필터(10')에 크로스 커플링 방식의 노치를 형성하기 위하여 회로적으로 연속되지 않은 두 캐비티의 공진소자(210 및 230 또는 230 및 250)간의 캐패시턴스 커플링을 형성하는 금속 바(400')와 같은 금속 가공물 또는 케이블을 주요 구성으로 한다. 이러한 금속 바(400')는 두 캐비티간을 구분하는 내벽(130)에 관통되게 설치된다. 이때 금속 바(400')를 내벽(130)과 전기적으로 절연시키기 위해 금속 바의 외부는 테프론과 같은 유전체 재질의 지지물(410')로 감싸여진 후 내벽(130)에 결합된다. 이때, 내벽(130)에서 금속 바(400')가 설치되는 부위는 관통 홀 구조로 형성될 수도 있다. 이러한 지지물(410')은 금속 바(400')의 절연 역할 뿐만 아니라, 상기 내벽(130)에서 깎여진 부위의 형상과 맞물리는 형태를 가져, 해당 설치되는 부위에 고정됨으로써, 결과적으로 금속 바(400')를 고정되게 지지한다.
이러한 크로스 커플링 방식을 이용한 노치 구조는 (초)소형 기지국에 적용되는 (초)소형의 캐비티 타입 필터의 구현시에도 거의 필수적으로 적용될 수 있다. 이때, 소형 필터의 특성상 공간 및 사이즈의 제약으로 인해, 크로스 커플링 방식을 이용한 노치 구조에서 원하는 커플링 양을 얻기 위해서는, 공진소자들과 금속 막대간의 거리를 매우 근접하게 설계하여야 한다.
이에 따라, (초)소형 필터에 적용되는 크로스 커플링 방식의 노치 구조에서, 설계한 구조를 실제 제품으로 구현하려고 할 경우에는, 크로스 커플링 구조의 금속 바(및 공진소자들)의 제작 및 설치시에 매우 높은 가공 정밀도가 필요하다. 예를 들어, 금속 바를 내벽과 전기적으로 절연시키기 위해 사용하는 테프론의 관통 홀에 튜닝 스크류를 이용하여 노치의 세기를 조절하는 경우, 가변할 수 있는 범위(관통홀의 깊이)가 작아 금속 바와 공진소자들간의 간격에서 가공 공차는 약 0.01mm 이하가 요구될 수도 있다. 그러나, 매우 정밀한 가공 공차를 요구할 경우에는, 가공 작업의 어려움이 가중되고, 가공 시간이 길어지며, 이는 결과적으로 가공비 상승을 초래하고 생산수율이 낮아 양산에 어려움이 있게 된다.
특허공개 제10-2015-0118768호(2015. 10. 23. 공개) 특허공개 제10-2017-0062804호(2017. 06. 08. 공개) 특허등록 제10-1727066호(2017. 04. 10. 등록) 특허등록 제10-2259016호(2021. 05. 26. 등록)
이에, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 무선 주파수 필터의 소형화 및 경량화를 달성하면서 노치 세기의 가변을 쉽게 할 수 있는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 제작이 용이하여 가공비가 낮아지며, 안정적인 구조를 가지므로, 안정적인 노치특성을 줄 수 있는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터는 내부가 격벽에 의하여 구획된 복수개의 중공을 가지고 상면이 개방된 하우징 본체 및 상기 하우징 본체의 개방면을 차폐하는 커버로 이루어지는 하우징, 상기 하우징의 중공에 배치되는 복수개의 공진소자 및 상기 복수의 공진소자 중 적어도 두 개 이상의 공진소자 사이에 크로스커플링을 형성하는 노치기판을 포함한다.
상기 노치기판은 상기 하우징의 개방면을 차폐하는 상기 커버에 결합하는 인쇄회로기판으로 구성되는 것으로서, 비전도성 재질의 메인기판과 상기 공진소자를 마주보는 상기 메인 기판의 면에 형성되는 도체패턴을 포함하고, 상기 도체패턴은 제1 공진소자 및 제2 공진소자와 각각 비접촉 커플링방식으로 커플링을 하는 제1 서브 도체패턴과 제2 서브 도체패턴 및 전도성 선로를 포함하며, 상기 전도성 선로는 상기 제1 및 제2 서브 도체패턴으로부터 각각 연장되어 형성되는 제1 전도성 선로 및 제2 전도성 선로를 포함하고, 상기 제1 전도성 선로와 상기 제2 전도성 선로는 서로 연결되어 있거나, 비접촉 커플링방식으로 서로 커플링한다.
상기 도체패턴은 상기 하우징의 상기 중공에 배치되는 공진소자의 주파수 특성을 제어하기 위한 것으로서, 상기 도체패턴의 형상 및 크기에 따라 주파수 특성이 제어된다.
상기 노치기판은 상기 커버에 볼트 체결 또는 납땜으로 고정될 수 있다.
상기 커버에는 상기 노치기판의 형상과 동일한 노치기판 장착홈이 형성되어 있고, 상기 노치기판은 상기 커버에 형성되는 상기 노치기판 장착홈에 끼워져서 결합하는 것이 바람직하다.
상기 커버에 형성되는 상기 노치기판 장착홈의 깊이는 상기 노치기판의 두께보다 커서 상기 노치기판의 바닥면이 상기 커버와 접촉하지 않는 것일 수 있다.
상기 커버에는 상기 제1 및 제2 공진소자의 관통홀 또는 홈에 대응하는 위치에 제1 및 제2 공진주파수 특성 조절용 관통홀이 각각 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2 공진주파수 특성 조절용 관통홀에는 상기 제1 및 제2 공진소자의 공진주파수 특성을 조절하기 위한 공진주파수 특성 조절용 스크류가 관통하며, 상기 노치기판의 상기 제1 서브 도체패턴과 제2 서브 도체패턴은 상기 제1 및 제2 공진주파수 특성 조절용 관통홀을 둘러싸는 원 형상 또는 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 노치기판은 상기 제1 서브 도체패턴과 상기 제2 서브 도체패턴 사이에 노치주파수 특성 조절용 스크류가 관통하는 노치주파수 특성 조절용 관통홀이 형성되고 있고, 상기 전도성 선로는 상기 노치주파수 특성 조절용 관통홀을 둘러싸는 원 형상 또는 원호 형상으로 형성되며, 상기 커버에도 상기 노치기판의 상기 노치주파수 특성 조절용 관통홀에 대응하는 위치에 노치주파수 특성 조절용 관통홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 노치기판에서 상기 도체패턴이 형성된 면의 반대면(이하, '바닥면'이라 함)에는 전도성 금속막을 형성하거나 형성하지 않음으로써 상기 주파수 필터의 주파수 특성을 조절하는 것일 수 있다.
상기 노치기판에서 상기 제1 서브 도체패턴 또는 상기 제2 서브 도체패턴에 하나 이상의 비아홀이 형성되어 있고, 상기 제1 서브 도체패턴 및 상기 제2 서브 도체패턴은 상기 비아홀 및 상기 바닥면에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 전도성 막을 통하여 접지되는 것일 수 있다.
상기 노치기판에서 상기 도체패턴의 둘레에 있는 비전도성 재질의 메인기판 영역에는 복수개의 비아홀이 형성되어 있고, 상기 비아홀의 내면에는 전도성 막이 형성되어 있으며, 상기 비아홀의 상기 전도성 막은 상기 바닥면에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 전도성 막을 통하여 접지되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터는 공진소자의 주파수 특성을 제어하기 위하여 통상적으로 적용되던 케이블, 동판, 바, 아령 형태, 동선 등의 구조물을 사용하지 않고도 공진소자의 주파수 특성을 조절할 수 있어 필터의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있다. 또한 본 발명의 무선 주파수 필터는 비교적 사이즈가 큰 필터의 제작시에도 보다 간단하고, 제작이 용이하며, 안정적인 구조를 가지므로, 저비용의 안정적인 노치 특성을 줄 수 있는 노치 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터의 개략적 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터의 개략적 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용되는 노치기판의 도체패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 상면 커버에 적용되는 노치기판의 도체패턴의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 추가로 홈이 적용되어 노치기판이 장착된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용될 수 있는 노치기판의 도체패턴에 비아홀이 장착된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용될 수 있는 각각의 노 기판을 하나의 기판으로 일체화한 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용될 수 있는 노치기판의 도체패턴 주위에 비아홀을 적용한 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용될 수 있는 노치기판의 노치주파수 특성 조절용 관통홀의 다른 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 주파수 필터(10)는 하우징(100), 복수개의 공진소자(200) 및 입출력 커넥터(300)를 포함한다.
하우징(100)은 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 하우징(100)은 하우징 본체(110)와 상면 커버(120)로 구분될 수 있다. 하우징 본체(110)는 상면이 개방된 형태로 형성되고, 내부가 격벽(130)에 의하여 구획되어 복수개의 중공(캐비티)(140)을 가진다. 각 중공(140)에는 공진소자(200)가 배치된다. 중공을 구획하는 격벽(130)은 공진주파수 형성을 위한 윈도우(132)와 노치주파수 형성을 위한 윈도우(134)가 형성되어 있다. 윈도우(134)는 윈도우(132)보다 작게 형성되는 것이 일반적이다. 하우징(100)은 금속, 특히 알루미늄으로 형성되고, 필요에 따라 동이나 은으로 도금될 수 있다.
공진소자(200)는 원통 형상으로 형성되어 그 내부에 관통홀 또는 홈이 형성되어 있다. 공진소자(200)의 상단부에는 통상적으로 원통의 두께가 방사상으로 연장되어 형성되는 확장영역이 형성되어 있다. 즉 공진소자(200)의 상단 확장영역은 원통의 두께보다 큰 폭의 도우넛 형상으로 형성된다. 도 2에는 5개의 공진소자(210 내지 250)가 형성된 예가 도시되어 있다.
입출력 커넥터(300)는 공진소자(210 및 250)에 연결되어 외부의 신호를 입력하거나 외부로 신호를 출력하는 역할을 한다.
하우징(100)의 상면 커버(120)에는 각 공진소자(200)에 형성된 관통홀 또는 홈에 대응하는 위치에 공진주파수 특성 조절용 관통홀(121 내지 125)이 형성되어 있다. 하우징(100)의 상면 커버(120)에는 또한 노치주파수 특성 조절용 관통홀(126 및 127)이 형성되어 있으며, 그 외에도 상면 커버(120)를 하우징 본체(110)에 볼트 체결과 같은 기구적 결합을 위한 관통홀들이 형성되어 있다. 상면 커버(120)에 형성된 공진주파수 특성 조절용 관통홀(121 내지 125) 및 노치주파수 특성 조절용 관통홀(126 및 127)에는 각각 공진주파수 특성 조절용 튜닝 스크류(미도시) 및 노치주파수 특성 조절용 튜닝 스크류(500)가 관통하여 배치된다.
하우징(100)의 상면 커버(120)에는 노치기판(400)이 결합한다. 노치기판(400)은 복수의 공진소자(210 내지 250) 중 적어도 두 개 이상의 공진소자(210 및 230 또는 230 및 250) 사이에 크로스 커플링을 형성하기 위한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 노치기판(400)은 인쇄회로기판으로 구성된다. 즉, 노치기판(400)은 비전도성 재질의 메인기판(410)과 도체패턴(420)을 포함한다.
메인기판(410)은 얇은 두께의 판상으로 형성되며 그 형상은 필요에 따라 형성될 수 있다. 도체패턴(420)은 공진소자(200)를 마주보는 메인기판(410)의 면에 형성된다. 도체패턴(420)은 제1 서브 도체패턴(422), 제2 서브 도체패턴(424) 및 전도성 선로(426 및 428)로 구분될 수 있다. 제1 서브 도체패턴(422) 및 제2 서브 도체패턴(424)은 예를 들어 한 공진소자(210) 및 다른 공진소자(230)와 각각 비접촉 커플링방식으로 커플링한다. 이때, 공진소자들(210 및 230)은 서로 직접적으로 커플링하지 않는 공진소자들이다. 다른 예로, 제1 서브 도체패턴(422) 및 제2 서브 도체패턴(424)은 한 공진소자(230) 및 다른 공진소자(250)와 각각 비접촉 커플링방식으로 커플링한다. 이때, 공진소자들(230 및 250)은 서로 직접적으로 커플링하지 않는 공진소자들이다. 전도성 선로는 제1 서브 도체패턴(422)으로부터 연장되어 형성되는 제1 전도성 선로(426) 및 제2 서브 도체패턴(424)로부터 연장되어 형성되는 제2 전도성 선로(428)로 구분될 수 있다. 이때, 제1 전도성 선로(426) 및 제2 전도성 선로(428)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 연결되어 있거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 비접촉 커플링방식으로 서로 커플링되는 것일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 도체패턴(420)에서 제1 및 제2 서브 도체패턴(422 및 424)의 폭은 제1 및 제2 전도성 선로(426 및 428)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 본 발명은 또한 인쇄회로기판을 노치기판(400)으로 사용함으로써 노치구조를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 그러한 인쇄회로기판에 다른 기능을 가지는 회로패턴을 구현함으로써 인쇄회로기판의 확장성을 활용할 수 있게 된다.
메인기판(410)의 바닥면, 즉 도체패턴(420)이 형성된 면의 반대면(440)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 전도성 금속막, 예를 들어 동박이 형성되거나 형성되지 않을 수 있다. 도 3에서 왼쪽 그림은 도체패턴(420)이 있는 면을 보여주고, 오른쪽 그림은 반대면(440)을 보여준다. 그러한 전도성 금속막 형성 여부에 따라, 아래에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 주파수 필터의 주파수 특성이 조절될 수 있다.
도체패턴(420)은 하우징(100)의 중공(140)에 배치되는 공진소자(200)의 주파수 특성을 제어하기 위한 것으로서, 도체패턴(420)의 형상 및 크기에 따라 주파수 특성이 제어된다. 노치기판(400)은 커버(120)에 볼트 체결 또는 납땜으로 고정될 수 있다. 노치기판(400)에는 커버(120)와 볼트 체결을 위하여 복수개의 볼트 관통홀(430)이 마련될 수 있다.
제1 및 제2 서브 도체패턴(422 및 424)은 예를 들어 각각 상면 커버(120)에 마련된 공진주파수 특성 조절용 관통홀(121 및 123)을 둘러싸는 원 형상(도 2 또는 도 3) 또는 원호 형상(도 9)으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 서브 도체패턴(422 및 424)은 각각 공진소자(210 및 230)의 상면에 대하여 수직 상부에 배치되는 것이 바람직하다. 그러한 배치에 의하면, 제1 및 제2 서브 도체패턴(422 및 424)과 공진소자(210 및 230) 간의 캐패시턴스 커플링이 용이하게 이루어질 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 서브 도체패턴(422 및 424), 즉 SIR 구조의 공진기 상단부 머리 부분의 형상 및 크기가 공진소자(210 및 230)와 캐패시턴스 커플링을 이루게 하는 것이다. 이에, 본 발명은 제1 및 제2 서브 도체패턴(422 및 424)의 면적 및 형상을 적절하게 설정함으로써 노치주파수 특성을 조절할 수 있다.
노치기판(400)에는 제1 서브 도체패턴(422)과 제2 서브 도체패턴(424) 사이에 노치주파수 특성 조절용 스크류(500)가 관통하는 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)이 형성되어 있다. 전도성 선로(426 및 428)는 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)을 둘러싸는 원 형상 또는 원호 형상으로 형성된다. 커버(120)에도 노치기판(400)의 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)에 대응하는 위치에 노치주파수 특성 조절용 관통홀(126)이 형성됨은 상기에서 언급한 바와 같다. 그래서 노치주파수 특성 조절용 스크류는 커버(120)의 노치주파수 특성 조절용 관통홀(126) 및 노치기판(400)의 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)을 차례로 관통하게 된다. 본 발명에서는 노치주파수 특성 조절용 스크류를 노치기판(400)의 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)에 관통시키는 정도에 따라 노치주파수 특성을 조절할 수 있다. 본 발명은 노치주파수 특성 조절용 스크류(500)를 넓은 범위에서 조절할 수 있으므로, 즉 노치주파수 특성 조절용 스크류(500)는 윈도우(134)에서 커버(120)에 위치하는 노치기판(400)의 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)을 관통하기 시작하는 지점에서부터 윈도우(134)를 형성하는 격벽(140)에 접촉하기 직전의 지점까지에 해당하는 넓은 범위에서 조절될 수 있으므로, 넓은 범위에서 노치주파수 특성을 조절할 수 있다.
상면 커버(120)에 노치기판(400)이 결합하는 방식은 먼저 평평한 상면 커버(120)에 노치기판(400)이 결합하는 것일 수 있다. 이 방식에 의하면, 노치기판(400)이 상면 커버(120)로부터 돌출된 구조를 가지기 때문에 노치기판(400)의 두께만큼 소형화에 불리할 수 있다. 그러나, 노치기판(400)의 두께가 매우 작기 때문에 소형화에 큰 영향을 미치지는 않는다. 또한 노치기판(400)의 바닥면(440)은 상면 커버(120)와 접촉하므로 노치기판(400)의 바닥면에 전도성 금속막을 형성하든 형성하지 않든 필터의 주파수 특성에 큰 영향을 미치지 않으므로 노치기판(400)의 바닥면(440)에 전도성 금속막을 형성하는지 여부는 적절한 주파수 특성 조절수단이 되지 못한다. 한편, 이와 같이 노치기판(400)이 돌출된 구조에서는, 노치기판(400)의 비전도성 물질, 예를 들어 테프론의 열팽창계수가 금속의 열팽창계수와 크게 다르기 때문에 온도에 따른 주파수 특성 변화가 발생할 염려가 있다. 이러한 문제점은 온도에 민감한 적용분야에는 상기한 구조를 적용할 수 없게 될 가능성이 있다. 즉, 본 발명이 상기한 구조를 채용하는 경우에는, 본 발명의 무선 주파수 필터의 사용범위가 제한될 여지가 있다.
이에, 상기한 구조가 본 발명의 범위로부터 배제되지 않지만, 온도에 따른 주파수 특성 변화를 줄이면서 또한 마이크로스트립(Microstrip) 구조뿐만 아니라 서스펜디드 마이크로스트립(Suspended Microstrip) 구조도 채용할 수 있도록 하여 본 발명의 활용범위를 더욱 넓게 하기 위하여 다음에 설명하는 구조를 채용하는 것이 더욱 바람직하다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 커버(120)에는 노치기판(400)의 형상과 동일한 노치기판 장착홈(128)이 형성되어 있다. 노치기판(400)은 이러한 노치기판 장착홈(128)에 끼워져서 결합한다. 결합을 확실히 하기 위하여, 상기에서 언급한 바와 같이 노치기판(400)은 커버(120)에 볼트 체결되거나 납땜에 의하여 고정될 수 있다.
노치기판 장착홈(128)의 깊이는 노치기판(400)의 두께와 일치할 수 있다. 그러면, 노치기판(400)의 바닥면(440)은 노치기판 장착홈(128)에서 커버(120)와 접촉하게 된다. 그러면, 노치기판(400)의 바닥면(440)에는 전도성 박막이 형성되지 않더라도, 노치기판(400)에 형성된 도체패턴(420)은 마이크로스트립 구조를 가지게 된다.
한편, 노치기판 장착홈(128)의 깊이는 도 5에 도시된 바와 같이, 노치기판(400)의 두께보다 클 수 있다. 그러면, 노치기판(400)의 바닥면(440)은 노치기판 장착홈(128)에서 커버(120)와 접촉하지 않게 된다. 그러면, 노치기판(400)의 바닥면(440)에 전도성 박막이 형성된 경우에는 노치기판(400)에 형성된 도체패턴(420)은 마이크로스트립 구조를 가지게 되는 반면에 노치기판(400)의 바닥면에 전도성 박막이 형성되지 않은 경우에는 노치기판(400)에 형성된 도체패턴(420)은 서스펜디드 마이크로스트립 구조를 가지게 된다.
이에, 특히 커버(120)에 노치기판 장착홈(128)을 노치기판(400)의 두께보다 크게 설정하는 경우, 그것의 깊이에 따라 주파수 특성을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 노치기판(400)의 바닥면(440)에 전도성 박막을 형성하는지 여부에 따라 주파수 특성을 조절할 수 있어 본 발명의 활용범위를 넓게 할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 노치기판 장착홈(128)에 노치기판(400)을 결합함으로써 노치기판(400)의 메인기판(410), 즉 비전도성 물질의 열팽창계수가 금속의 열팽창계수와 크게 다름으로 인하여 발생하는 온도에 따른 주파수 특성 변화를 획기적으로 줄일 수 있게 되므로 온도에 따른 안정적인 주파수 특성을 제공할 수 있게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 노치기판(400)에서 제1 서브 도체패턴(422) 또는 제2 서브 도체패턴(424)에 하나 이상의 비아홀(460)이 형성될 수 있다. 비아홀(460) 내부에는 전도성 박막이 형성되어 있고, 노치기판(400)의 바닥면(440)에는 전체적으로(아래 그림) 또는 부분적으로(위 그림) 전도성 박막이 형성되어 있으며 또한 접지될 수 있다. 따라서, 제1 서브 도체패턴(422) 및 제2 서브 도체패턴(424)은 비아홀(460) 및 바닥면(440)에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 전도성 막을 통하여 접지된다. 이로써, 비아홀(460)에 의하여 노치주파수 특성을 안정적으로 변경할 수 있다.
도 7에는 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용될 수 있는 각각의 노치 기판을 하나의 기판으로 일체화한 실시예가 도시되어 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 공진기들(210 및 230) 사이 그리고 공진기들(230 및 250) 사이에 각각 하나의 노치기판(400)을 형성하는 것도 가능하지만, 그러한 두 개의 노치기판(400)을 하나의 노치기판으로 형성하는 것도 가능함을 도 7은 보여준다.
도 8을 참조하면, 노치기판(400)에서 도체패턴(420)의 둘레에 있는 비전도성 재질의 메인기판(410) 영역에는 복수개의 비아홀(470)이 형성된다. 이러한 비아홀(470)의 내면에는 전도성 막이 형성되어 있다. 또한 비아홀(470)의 전도성 막은 바닥면(440)에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 전도성 막을 통하여 접지된다. 이러한 비아홀(470)은 노치주파수에 관한 신호가 도체패턴(420)으로부터 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이로써, 비아홀(470)에 의한 노치주파수 특성을 안정적으로 변경할 수 있다. 이때, 비아홀(470)이 반드시 접지될 필요는 없다. 본 발명은 상면 커버(120)에 노치기판(400)이 설치되는 구조를 가지고 있고 상면 커버(120)에 의하여 공진주파수 및 노치주파수에 대한 차폐가 완벽하게 이루어지므로 비아홀(470)이 접지되지 않더라도 신호의 누설이 크게 없기 때문이다.
한편, 도 9에는 본 발명에 따른 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서 상면 커버에 적용될 수 있는 노치기판의 노치주파수 특성 조절용 관통홀의 다른 형태가 예시적으로 도시되어 있다. 노치주파수 특성 조절용 관통홀(450)은 완전한 원형의 형상으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 그 외에도 반원형으로 이루어지더라도 무방하다.
10: 주파수 필터 100: 하우징
110: 하우징 본체 120: 상면 커버
121,122,123,124,125: 공진주파수 특성 조절용 관통홀
126,127: 노치주파수 특성 조절용 관통홀
128: 노치기판 장착홈 130: 격벽
132,134: 윈도우 140: 캐비티(중공)
200: 공진소자 300: 입출력 커넥터
400: 노치기판 410: 메인기판
420: 도체패턴 422,424: 서브 도체패턴
426,428: 전도성 선로 430: 볼트 관통홀
440: 바닥면 450: 노치주파수 특성 조절용 관통홀
460,470: 비아홀
500: 노치주파수 특성 조절용 튜닝 스크류

Claims (10)

  1. 크로스커플링 노치구조를 구비한 캐비티 타입의 무선 주파수 필터에 있어서, 상기 무선 주파수 필터는 내부가 격벽에 의하여 구획된 복수개의 중공을 가지고 상면이 개방된 하우징 본체 및 상기 하우징 본체의 개방면을 차폐하는 커버로 이루어지는 하우징, 상기 하우징의 중공에 배치되는 복수개의 공진소자 및 상기 복수의 공진소자 중 적어도 두 개 이상의 공진소자 사이에 크로스커플링을 형성하는 노치기판을 포함하고,
    상기 노치기판은 상기 하우징의 개방면을 차폐하는 상기 커버에 결합하는 인쇄회로기판으로 구성되는 것으로서, 비전도성 재질의 메인기판과 상기 공진소자를 마주보는 상기 메인 기판의 면에 형성되는 도체패턴을 포함하고, 상기 도체패턴은 제1 공진소자 및 제2 공진소자와 각각 비접촉 커플링방식으로 커플링을 하는 제1 서브 도체패턴과 제2 서브 도체패턴 및 전도성 선로를 포함하며, 상기 전도성 선로는 상기 제1 및 제2 서브 도체패턴으로부터 각각 연장되어 형성되는 제1 전도성 선로 및 제2 전도성 선로를 포함하고, 상기 제1 전도성 선로와 상기 제2 전도성 선로는 서로 연결되어 있거나, 비접촉 커플링방식으로 서로 커플링하는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도체패턴은 상기 하우징의 상기 중공에 배치되는 공진소자의 주파수 특성을 제어하기 위한 것으로서, 상기 도체패턴의 형상 및 크기에 따라 주파수 특성이 제어되는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노치기판은 상기 커버에 볼트 체결 또는 납땜으로 고정되는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버에는 상기 노치기판의 형상과 동일한 노치기판 장착홈이 형성되어 있고, 상기 노치기판은 상기 커버에 형성되는 상기 노치기판 장착홈에 끼워져서 결합하는 것임을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버에 형성되는 상기 노치기판 장착홈의 깊이는 상기 노치기판의 두께보다 커서 상기 노치기판의 바닥면이 상기 커버와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버에는 상기 제1 및 제2 공진소자의 관통홀 또는 홈에 대응하는 위치에 제1 및 제2 공진주파수 특성 조절용 관통홀이 각각 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2 공진주파수 특성 조절용 관통홀에는 상기 제1 및 제2 공진소자의 공진주파수 특성을 조절하기 위한 공진주파수 특성 조절용 스크류가 관통하며, 상기 노치기판의 상기 제1 서브 도체패턴과 제2 서브 도체패턴은 상기 제1 및 제2 공진주파수 특성 조절용 관통홀을 둘러싸는 원 형상 또는 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  7. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노치기판은 상기 제1 서브 도체패턴과 상기 제2 서브 도체패턴 사이에 노치주파수 특성 조절용 스크류가 관통하는 노치주파수 특성 조절용 관통홀이 형성되고 있고, 상기 전도성 선로는 상기 노치주파수 특성 조절용 관통홀을 둘러싸는 원 형상 또는 원호 형상으로 형성되며, 상기 커버에도 상기 노치기판의 상기 노치주파수 특성 조절용 관통홀에 대응하는 위치에 노치주파수 특성 조절용 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  8. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노치기판에서 상기 도체패턴이 형성된 면의 반대면(이하, '바닥면'이라 함)에는 전도성 금속막을 형성하거나 형성하지 않음으로써 상기 주파수 필터의 주파수 특성을 조절하는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  9. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노치기판에서 상기 제1 서브 도체패턴 또는 상기 제2 서브 도체패턴에 하나 이상의 비아홀이 형성되어 있고, 상기 제1 서브 도체패턴 및 상기 제2 서브 도체패턴은 상기 비아홀 및 상기 노치기판의 바닥면에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 전도성 막을 통하여 접지되는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
  10. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노치기판에서 상기 도체패턴의 둘레에 있는 비전도성 재질의 메인기판 영역에는 복수개의 비아홀이 형성되어 있고, 상기 비아홀의 내면에는 전도성 막이 형성되어 있으며, 상기 비아홀의 상기 전도성 막은 상기 노치기판의 바닥면에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 전도성 막을 통하여 접지되는 것을 특징으로 하는 노치구조를 구비한 캐비티 타입 무선 주파수 필터.
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