KR102503398B1 - 캐비티 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐비티 필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 용량성 크로스 커플링 설계가 요구되는 일측 공동과 타측 공동, 상기 일측 공동과 타측 공동의 중심에 각각 구비된 공진봉들 및 상기 공진봉들 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 일측 공동과 타측 공동의 경계인 내벽 내에서 상하 수직되게 연장 배치된 노치용 수직 포스트를 포함하고, 상기 노치용 수직 포스트와 상기 공진봉들 중 상기 노치용 수직 포스트와 연결된 공진봉은 일체로 형성됨으로써, 제조가 용이하고, 용량성 크로스 커플링 설계가 용이한 이점을 제공한다.

Description

캐비티 필터 및 그 제조 방법{CAVITY FILTER AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 캐비티 필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조가 용이하고, 커플링 결합을 통한 전송 영점 설계가 용이한 캐비티 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, Band Pass Filter(BPF)의 차단 대역 감쇄 특성을 개선시키기 위해서 인접하지 않은 홀수개(Cascaded Triplet) 혹은 짝수개(Cascaded Quardruplet)의 공진 소자 사이에 전계 결합 또는 자계 결합(Electric or Magnetic Coupling) 혹은 혼합 결합(Mixed Coupling)을 이용한 전송 영점(Transmission-zero) 설계를 이용한다.

짝수개의 공진 소자를 건너 교차 결합(Cross coupling)을 시키면 필터 통과 대역의 좌우 대칭적인 전송 영점이 발생하고, 홀수개의 공진 소자를 건너 교차 결합을 시키면 결합의 종류에 따라(즉, Electric Coupling[전계 결합] 또는 Magnetic Coupling[자계 결합]인지에 따라) 통과 대역의 좌측 또는 우측에 1개의 전송 영점이 발생하는 것이 일반적이다.

전계 결합(Magnetic coupling)을 이용하여 통과 대역 좌측 혹은 좌우 대칭적으로 발생하는 전송 영점을 용량성 교차 결합(Capacitive Cross-coupling)이라고 하고, 자계 결합(Magnetic coupling)을 이용하여 통과 대역 우측에 발생하는 전송 영점을 유도성 교차 결합(Inductive Cross-coupling)이라고 한다.

캐비티 필터의 용량성 교차 결합을 구현하기 위해서 사용되는 일반적인 방법으로는, 커플링(Coupling)의 두 가지 성분 중 전계 결합을 극대화시키는 부품을 삽입하여 구현해 왔다. 여기서의 부품은 초소형 캐비티 필터의 경우 PCB 타입, 그리고 최근에 개발되어 사용되고 있는 Notch R/B 타입으로 구현되고 있다.

본 발명은 제조가 용이한 캐비티 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은 자계 결합을 억제하고 상대적으로 전계 결합이 강하게 여기되도록 설계된 캐비티 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전계 결합을 극대화시키는 별도 부품의 구비 없이 공진봉과 일체로 형성된 수직 포스트를 포함하는 캐비티 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예는, 용량성 크로스 커플링 설계가 요구되는 일측 공동과 타측 공동, 상기 일측 공동과 타측 공동의 중심에 각각 구비된 공진봉들 및 상기 공진봉들 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 일측 공동과 타측 공동의 경계인 내벽 내에서 상하 수직되게 연장 배치된 노치용 수직 포스트를 포함하고, 상기 노치용 수직 포스트와 상기 공진봉들 중 상기 노치용 수직 포스트와 연결된 공진봉은 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 노치용 수직 포스트를 상기 공진봉과의 연결을 매개하는 수평부를 더 포함하고, 상기 수평부는, 상기 노치용 수직 포스트와 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 공진봉들, 상기 노치용 수직 포스트 및 상기 수평부는 일체로 사출 성형된 후 일부가 절개되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 일측 공동 및 타측 공동의 개구된 상부를 덮도록 커버링하는 필터 상부 커버를 더 포함하고, 상기 노치용 수직 포스트의 상부는, 상기 필터 상부 커버의 하면에 조립 공차 범위 내에서 접촉할 수 있다.

또한, 상기 노치용 수직 포스트의 상단과 상기 필터 상부 커버 사이의 이격 거리가 상기 조립 공차 범위를 벗어나는 순간부터 상기 일측 공동과 상기 타측 공동 사이에는 용량성 크로스 커플링 대신 유도성 크로스 커플링으로 결합되어 주파수 필터링 특성이 반전될 수 있다.

또한, 상기 이격 거리는, 0.1mm 미만으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단은, 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면과 소정 거리 이격될 수 있다.

또한, 상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단과 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면과 접촉되는 경우, 상기 일측 공동과 상기 타측 공동 사이에는 용량성 크로스 커플링 대신 유도성 크로스 커플링으로 결합되고, 상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단과 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면이 이격되는 순간부터 Phase 값이 - 값으로 반전되면서 용량성 크로스 커플링으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단과 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면의 이격 거리가 증가할수록 용량성 크로스 커플링의 Coupling Bandwidth가 점점 더 커질 수 있다.

또한, 상기 노치용 수직 포스트는 원형 또는 다각형의 수평 단면을 가진 봉 또는 바 형상으로 형성되고, 상기 수평부는 상기 노치용 수직 포스트의 외경과 대응되는 폭을 가짐과 아울러 상하로 소정 두께를 형성하는 사각 바 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 용량성 크로스 커플링에 관여하는 공진봉들 중 연결되지 않은 공진봉을 향하여 소정길이 연장되도록 상기 노치용 수직 포스트에 일체로 간격조정 포스트가 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 수평부의 연장 방향과 상기 노치용 수직 포스트의 연장 방향은 상호 직교될 수 있다.

본 발명에 따른 캐비티 필터의 제조 방법의 일 실시예는, 용량성 크로스 커플링 설계를 요하는 일측 공동 및 타측 공동에 관여하는 각 공진봉들과, 상기 각 공진봉들 중 어느 하나로부터 수평 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 선단으로부터 직교되게 상부로 연장되는 노치용 수직 포스트가 분리되지 않도록 일체로 사출 성형시키는 사출 성형 단계, 상기 사출 성형 단계 후, 상기 2개의 공동 간을 연결하는 바닥면 일부를 절개하여 상기 수평부가 상기 2개의 공동의 바닥면과 이격시키는 공동 분리 단계, 상기 공동 분리 단계 후 상기 각 공진봉들 상단에 주파수 튜닝을 위한 튜닝 나사와 상호 작용하는 튜닝 플레이트들을 결합시키는 부품 설치 단계 및 상기 부품 설치 단계 후 상기 공동 분리 단계에 의하여 절개된 부분을 필터 하부 커버로 커버링하고, 상기 각 공동들의 개구된 상부를 필터 상부 커버로 커버링하도록 결합시키는 커버 결합 단계를 포함한다.

여기서, 상기 사출 성형 단계는, 하부 고정 금형과, 상기 하부 고정 금형의 상부에서 하방으로 이동 가능하게 구비되고, 상기 하부 고정 금형과의 사이에 소정의 용융물이 주입되어 경화되는 공간을 가지는 형상틀이 가공된 상부 가동 금형을 통해 일체로 사출 성형되는 단계일 수 있다.

본 발명에 따른 캐비티 필터 및 그 제조 방법의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 용량성 크로스 커플링의 설계를 위한 별도의 부품 제작 및 조립 공정이 삭제되므로 제품의 제조가 용이한 효과를 가진다.

둘째, 별도의 부품 제작 및 조립을 통한 용량성 크로스 커플링의 설계치와 대등한 주파수 필터링 특성을 도출할 수 있으므로 필터 설계가 매우 용이한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예와 대비되는 종래의 캐비티 필터를 나타낸 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예를 나타낸 투영 사시도이며,
도 3은 도 1의 평면도이고,
도 4는 도 2 및 도 3의 구성 중 용량성 크로스 커플링에 관여하는 제2공진기와 제4공진기를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 4의 정면도이고,
도 6은 도 4의 평면도이며,
도 7a 및 도 7b는 도 2의 구성 중 노치용 수직 포스트의 다양한 실시예를 나타낸 투영 사시도이고,
도 8a 및 도 8b는 비교예의 캐비티 필터로 구현되는 전계 분포도 및 자계 분포도의 비교 도면이며,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예로 구현되는 전계 분포도 및 자계 분포도의 비교 도면이고,
도 10a 및 도 10b는 도 5의 구성 중 노치용 수직 포스트의 형상에 따른 주파수 필터링 특성 변화를 나타낸 그래프이며,
도 11은 도 1 및 도 3에 따른 각 캐비티 필터의 주파수 필터링 특성을 비교하기 위한 그래프이고,
도 12는 도 1 및 도 3에 따른 각 캐비티 필터의 레벨 편차를 비교하기 위한 그래프이며,
도 13a 내지 도 13d는 본 발명에 따른 캐비티 필터의 제조 방법을 나타낸 정단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 캐비티 필터 및 그 제조 방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예와 대비되는 캐비티 필터를 나타낸 평면도이다.

본 발명에 따른 캐비티 필터 및 그 제조 방법의 일 실시예를 구체적으로 설명하기에 앞서 본 발명의 일 실시예의 이해를 돕기 위해 비교예에 따른 캐비티 필터(1a)를 먼저 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 비교예의 캐비티 필터(1a)는, 금속 하우징(및 덮개 등)에 의해 공간이 형성되는 다수의 공동(cavity)(11a 내지 16a) 내에 유전체 또는 금속성 공진기를 다단으로 연결하는 구조를 가진 것으로서, 설명의 편의 상 금속 하우징에 관한 구성의 도시는 생략하여 설명한다. 그러나, 비교예의 캐비티 필터(1a)의 외관 또는 공동의 내벽(10) 등은 금속 하우징에 의하여 구분되는 것으로 이해하면 족하다.

보다 상세하게는, 비교예의 캐비티 필터(1a)는, 도 1에 참조된 바와 같이, 제1공동(11a), 제2공동(12a), 제3공동(13a), 제4공동(14a), 제5공동(15a) 및 제6공동(16a)이 서로 커플링된 구조를 가지고, 각 공동들(11a~16a)에는 제1공진봉(51a), 제2공진봉(52a), 제3공진봉(53a), 제4공진봉(54a), 제5공진봉(55a) 및 제6공진봉(56a)이 상하 수직 방향으로 내설될 수 있다. 이하 편의상, 각 공동들(11a~16a)은 제1공진기, 제2공진기, 제3공진기, 제4공진기, 제5공진기 및 제6공진기로서의 기능을 수행하는 것으로 이해하면 족할 것이다.

제1공동(11a)의 제1공진기는 입력 신호를 제공받기 위한 입력 커넥터(21a)와 연결되고, 제6공동(16a)의 제6공진기는 출력 신호를 제공하는 출력 커넥터(22a)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 입력 커넥터(21a)로 입력된 신호는 도 1에서 화살표로 표시한 바와 같이, 제1공진기, 제2공진기, 제3공진기, 제4공진기, 제5공진기 및 제6공진기를 순차적으로 거쳐 출력 커넥터(22a)로 출력된다.

일반적으로, 별도의 노치 구조가 없는 필터에서는 기본적으로 공진기간 오픈된 구간인 인접한 공진기간 순차적인 커플링만 일어남에 비해, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2공동(12a) 및 제4공동(14a) 사이에 위치된 노치 구조(금속 막대, 50a)에 의해 제2공진기와 제4공진기간의 서로 인접하지 않는 공진기간에 크로스 커플링이 일어날 수 있다.

그러나, 비교예의 캐비티 필터(1a)는, 제2공동(12a)과 제4공동(14a) 간의 용량성 크로스 커플링(Capacitive Cross-coupling)의 형성을 위하여 금속 막대(50a)가 내벽(10) 사이를 관통하는 구조로 설치되어야 한다. 이때, 금속 막대(50a)를 내벽(10)과 전기적으로 격리시키기 위해 금속 막대(50a)의 외부는 테플론과 같은 유전체 재질(미도시)의 지지물로 싸여진 후 내벽(10)에 결합되어야 한다. 여기서, 내벽(10) 중 금속 막대(50a)가 설치되는 부위는 관통 홀 구조로 형성될 수 있고 하단부에 설치될 수도 있다. 그러나, 관통 홀을 내벽(10)에 형성하는 것은 캐비티 필터의 제조 공정 상 용이하지 않을 수 있으므로, 내벽(10)의 상단을 깍아내고, 깍아낸 해당 부위에 상술한 지지물로 절연되도록 싸여진 금속 막대(50a)를 설치한 후, 내벽(10)의 깍여진 부위의 형상과 지지물이 맞물리는 형태로 고정하는 복잡한 과정을 거쳐야 한다.

본 발명에 따른 캐비티 필터(1) 및 그 제조 방법은, 상술한 비교예로 설명한 캐비티 필터(1a)와 동등하거나 유사한 주파수 필터 특성을 도출하면서도, 상술한 비교예에 따른 캐비티 필터(1a)보다 매우 간단하게 제조자가 제조할 수 있는 이점을 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예를 나타낸 투영 사시도이고, 도 3은 도 1의 평면도이며, 도 4는 도 2 및 도 3의 구성 중 크로스 커플링에 관여하는 제2공진기와 제4공진기를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 정면도이며, 도 6은 도 4의 평면도이고, 도 7a 및 도 7b는 도 2의 구성 중 노치용 수직 포스트의 다양한 실시예를 나타낸 투영 사시도이다.

본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예(1)는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 다수의 블록 단위로 형성된 공동들(11~16)을 포함한다. 공동들(11~16)은, 내부가 비어 있거나 소정의 유전율을 가진 유전체가 채워지는 공간 또는 블록 형태로 형성된 것으로서, 이하에서는 공기 또한 소정의 유전율을 가진 유전체에 해당되는 점을 고려하여 공간(cavity) 형태로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다. 또한, 공간을 구분하거나 구획하는 부위의 재질은 금속 재질의 금속 하우징으로 구비될 수 있으나, 본 발명에서는 금속 하우징의 구체적인 구조에 대한 도시는 생략하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 캐비티 필터의 제조 방법의 일 실시예를 설명하면서 도 13a 내지 도 13d를 참조하여 간략하게 설명한다.

본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예(1)는, 도 3의 도면상 좌측 상부에 위치된 제1공동(11)과, 제1공동(11)의 우측 하부 대각선 방향으로 오픈 구간을 형성하도록 배치된 제2공동(12)과, 제2공동(12)의 우측 상부 대각선 방향으로 오픈 구간을 형성하도록 배치된 제3공동(13)과, 제3공동(13)의 우측 하부 대각선 방향으로 오픈 구간을 형성하도록 배치된 제4공동(14)과, 제4공동(14)의 우측 상부 대각선 방향으로 오픈 구간을 형성하도록 배치된 제5공동(15)과, 제5공동(15)의 우측 하부 대각선 방향으로 오픈 구간을 형성하도록 배치된 제6공동(16)을 포함한다.

제1공동(11) 내지 제6공동(16)의 바닥면 중심 부분에는 각각 공진봉(51~56)이 내설되고, 이 공진봉들(51~56)은 편의상 제1공진봉 내지 제6공진봉(51~56)으로 명명하기로 한다. 아울러, 제1공진봉(51)이 구비된 제1공동(11)을 포함하는 부위의 블록 형상을 제1공진 블록(31)으로 명명할 수 있고, 기타 다른 공동들(12~16) 또한 순서를 붙여 제2공진 블록(32) 등으로 명명하기로 한다.

제1공진 블록(31)에 해당하는 제1공동(11)의 제1공진봉(51)에는 입력 신호를 입력하기 위한 입력 커넥터(21)가 연결되고, 제6공진 블록(36)에 해당하는 제6공동(16)의 제6공진봉(56)에는 출력 신호를 제공하는 출력 커넥터(22)가 연결될 수 있다.

제1공진봉 내지 제6공진봉(51~56)의 각 상단에는 원형의 제1튜닝 플레이트 내지 제6튜닝 플레이트(61~66)가 설치되되, 후술하는 필터 상부 커버(90)의 하부면에 대하여 소정거리 이격되게 설치될 수 있다.

아울러, 제1공진봉(51) 내지 제6공진봉(56)의 상부에는, 도 4에 참조된 바와 같이, 제1공동(11) 내지 제6공동(16)의 상부를 덮도록 배치된 필터 상부 커버(90)에 각각 조립되어 주파수 튜닝을 수행하도록 구비된 미도시의 튜닝 나사들을 통해 주파수 튜닝을 가능하게 하는 튜닝 플레이트들(61'~66')이 각각 설치될 수 있다. 튜닝 플레이트들(61'~66')은 필터 상부 커버(90)와 일체로 형성될 수 있음은 물론, 별도로 제조되어 필터 상부 커버(90)의 해당 부분에 결합될 수 있다. 여기서, 튜닝 플레이트들(61'~66')의 하면과 제1튜닝 플레이트 내지 제6튜닝 플레이트(61~66) 사이의 이격 공간은 튜닝 플레이트들(61'~66')의 설계자의 튜닝 과정에 의해 변화되는 미세 형상 변화를 통해 미세 주파수 튜닝 조정이 가능할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 제2공동(12)과 제4공동(14)간 용량성 크로스 커플링의 형성을 위해 제2공동(12)과 제4공동(14) 사이의 내벽(10) 내에 위치되도록 구비된 노치용 수직 포스트(80)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 노치용 수직 포스트(80)가 제2공동(12)과 제4공동(14)간 용량성 크로스 커플링의 형성을 위한 위치에 형성되는 것으로 한정하여 설명하고 있으나, 오픈 구간을 통해 연결되지 않고 홀수개의 공진기를 건너 교차 결합을 시키는 것이라면 제1공동(11)과 제3공동(13), 제3공동(13)과 제5공동(15) 및 제4공동(14)과 제6공동(16) 사이에 노치용 수직 포스트(80)가 위치되는 것도 가능하다. 이 경우에는, 각 공진 블록들(31~36) 간의 경계 또는 오픈 구간 형성을 위한 후술할 격벽(40,40a,40b)의 설계가 달라질 수 있음은 당연하다.

격벽(40)은, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 측벽 일부가 내부로 유입되도록 형성된 아우터 격벽(40a)과, 공동(11~16)의 내부에서 상하 방향으로 유입되도록 형성된 이너 격벽(40b)을 포함할 수 있다.

노치용 수직 포스트(80)는, 다수의 공진 블록(31~36)에 있어서, 임의의 일측 공동(12, 도 2 및 도 3의 '제2공동(12)' 참조)과, 일측 공동(12)과는 오픈 구간을 통해 연결되지 않고 홀수개의 공진기를 건너 위치된 임의의 타측 공동(14, 도 2 및 도 3의 '제4공동(14)' 참조)의 내벽(10) 사이에 위치된 부품으로 정의될 수 있다.

보다 상세하게는, 노치용 수직 포스트(80)는, 도 4 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 일측 공동(제2공동(12))과 타측 공동(제4공동(14)) 사이에 구비되되, 상하 수직 방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 노치용 수직 포스트(80)는, 일측 공동(제2공동(12))과 타측 공동(제4공동(14))의 경계에 해당하는 내벽(10)으로부터 이너 격벽(40b)(도 3 참조)을 잇는 임의의 경계선 사이에 배치될 수 있다.

또한, 노치용 수직 포스트(80)는, 도 4 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 원형의 수평단면을 가진 봉 형태로 구비될 수 있다.

여기서, 도 4 및 도 5에 참조된 바와 같이, 수평부(70)의 선단의 연장 방향과 노치용 수직 포스트(80)의 상단의 연장 방향은 상호 직교되도록 구비됨이 바람직하다.

그리고, 노치용 수직 포스트(80)는, 도 4 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 그 하단이 일측 공동(제2공동(12))의 공진봉(제2공진봉(52))의 외주면 일부에서 수평으로 연장된 수평부(70)의 선단에 직교되게 연결될 수 있다. 수평부(70)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 대략 제2공진봉(52)의 외경과 대응되는 폭을 가짐과 아울러 상하로 소정 두께를 형성하는 사각 바 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 노치용 수직 포스트(80-1,80-2)는, 도 7a 및 도 7b에 참조된 바와 같이, 사각의 수평 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 노치용 수직 포스트(80-1,80-2)의 수평 단면 형상은 반드시 도 2 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 원형의 수평 단면으로 한정되는 것은 아니고, 도 7a 및 도 7b에 참조된 바와 같이, 다각형 즉, 사각의 수평 단면 또는 미도시의 특정 단면 형상을 가지는 것도 가능하고, 노치용 수직 포스트(80-1,80-2)의 상단이 필터 상부 커버(90)의 하면과 접하는 한도에서는 동일한 특성을 도출할 수 있다.

아울러, 노치용 수직 포스트(80-2)에는, 도 7b에 참조된 바와 같이, 용량성 크로스 커플링에 관여하는 건너편 공진기(즉, 제4공진봉(54))와의 간격을 조정하기 위하여 상기 건너편 공진기(즉, 제4공진봉(54))를 향하여 소정길이 연장되도록 일체로 간격조정 포스트(80-2')가 더 형성될 수 있다. 간격조정 포스트(80-2')와 제4공진봉(54) 사이의 간격 조정을 통해 용량성 교차 결합을 적절한 크기로 조절할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에 있어서, 일측 공동(제2공동(12))의 공진봉(제2공진봉(52))과, 수평부(70) 및 노치용 수직 포스트(80)는, 동일한 재질로 형성되되 일체로 사출 성형될 수 있다. 아울러, 공진봉(제2공진봉(52))과, 수평부(70) 및 노치용 수직 포스트(80)는, 미도시의 금속 하우징의 재질과 동일한 재질로 형성될 수 있고, 후술하는 도 13a 내지 도 13d에 참조된 바와 같이, 금속 하우징의 제조 시 동시에 일체로 사출 성형될 수 있다. 이에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 제조 방법을 설명하면서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 8a 및 도 8b는 비교예의 캐비티 필터(1a)로 구현되는 전계 분포도 및 자계 분포도의 비교 도면이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예로 구현되는 전계 분포도 및 자계 분포도의 비교 도면이며, 도 10a 및 도 10b는 도 5의 구성 중 노치용 수직 포스트(80)의 형상에 따른 주파수 필터링 특성 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예(1)는, 도 4 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 일측 공동(제2공동(12)) 및 타측 공동(제4공동(14)) 중 어느 하나(본 실시예에서는 제2공동(12))의 제2공진봉(52)으로부터 수평부(70)를 매개로 수평으로 연장된 후 각 공동의 사이에서 상하 수직되게 노치용 수직 포스트(80)가 연장 형성된 경우에는 비교예에 따른 캐비티 필터(1a) 대비 다음과 같은 전계 분포도 및 자계 분포도의 변화를 확인할 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 비교예의 캐비티 필터(1a)의 전계 분포도 및 자계 분포도로써, 제2공동(12)과 제4공동(14) 사이에 각각 전계 결합시와 자계 결합시에 제2공동(12) 및 제4공동(14)이 상호 균일한 전계 결합 및 자계 결합이 이루어짐을 알 수 있다.

여기서, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 캐비티 필터의 일 실시예(1)로 구현되는 전계 분포도 및 자계 분포도로써, 노치용 수직 포스트(80)가 연결된 제2공진봉(52)이 구비된 제2공동(12)과 노치용 수직 포스트(80) 사이에는 강한 자계 결합(Magnetic Coupling)이 발생하여, 원래 교차 결합(Cross-coupling)이 발생되어야 할 건너편 제4공동(14)의 제4공진봉(54)과는 자계 결합 성분이 최대한 억제되고, 상대적으로 강한 전계 결합 성분만이 주로 존재함을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 캐비티 필터는 특정 부품의 추가 없이도, 제2공진봉(52)에 일체로 형성된 수평부(70) 및 노치용 수직 포스트(80)의 형상 설계만으로도 용량성 교차 결합(Capacitive Cross-coupling)의 구현이 용이한 이점을 가진다.

한편, 노치용 수직 포스트(80)는, 도 5에 참조된 바와 같이, 그 상단이 상부에 위치된 필터 상부 커버(90)의 하면과 접촉되는 높이로 연장 형성될 수 있다.

그러나, 반드시 노치용 수직 포스트(80)의 상단이 물리적으로 필터 상부 커버(90)의 하면에 접촉되어야 할 필요는 없고, 필터 상부 커버(90)와의 조립 공차를 고려한 이격 거리는 허용될 수 있다. 다만, 조립 공차에 따른 필터 상부 커버(90)의 하면과의 이격 거리는 기 설정된 거리를 초과해서는 안 된다.

본 발명의 출원인의 자체 시험 결과, 도 10a의 왼쪽 그림에 참조된 바와 같이, 노치용 수직 포스트(80)의 상단이 필터 상부 커버(90)의 하면과 접촉되는 경우에는 Phase 값이 - 값으로 형성되어 설계자가 원하는 용량성 크로스 커플링(즉, 전계 결합, Electric Coupling)으로 결합되나, 도 10a의 오른쪽 그림에 참조된 바와 같이, 최소한의 조립 공차를 벗어나는 영역으로 노치용 수직 포스트(80)의 상단과 필터 상부 커버(90) 사이의 이격 거리가 존재하는 경우에는 Phase 값이 +로 반전되면서 설계자가 원하는 용량성 크로스 커플링 대신 유도성 크로스 커플링(즉, 자계 결합, Magnetic Coupling)으로 결합되어 주파수 필터링 특성이 반전될 수 있다. 여기서, 조립 공차의 허용 범위는 Phase 값이 + 값으로 반전되기 전이므로, 0.1mm 미만으로 설정되어야 할 것이다.

한편, 노치용 수직 포스트(80)의 하단 및 이를 포함하는 수평부(70)의 하단은, 도 5에 참조된 바와 같이, 공동(제2공동(12))의 내측 바닥면과 소정거리 이격되도록 구비됨이 바람직하다.

여기서의 소정거리는, 물리적으로 노치용 수직 포스트(80)의 하단 및 이를 포함하는 수평부(70)의 하단이 공동(제2공동(12))의 내측 바닥면과 접촉되지 않는 거리를 의미할 수 있다.

본 발명의 출원인의 자체 시험 결과, 도 10b에 참조된 바와 같이, 노치용 수직 포스트(80)의 하단 및 이를 포함하는 수평부(70)의 하단이 공동(제2공동(12))의 바닥면에 접촉되는 경우(즉, 이격 거리가 0인 경우) Phase 값이 + 값으로 형성되어 설계자가 원하는 용량성 크로스 커플링 대신 유도성 크로스 커플링(즉, 자계 결합, Magnetic Coupling)으로 결합되고, 노치용 수직 포스트(80)의 하단 및 이를 포함하는 수평부(70)의 하단이 공동(제2공동(12))의 바닥면으로부터 이격되는 순간부터(즉, 이격 거리가 0.1mm 이상인 경우) Phase 값이 - 값으로 반전되면서 설계자가 원하는 용량성 크로스 커플링(즉, 전계 결합, Electric Coupling)으로 결합될 수 있다. 아울러, 노치용 수직 포스트(80)의 하단 및 이를 포함하는 수평부(70)의 하단과 공동(제2공동(12)) 사이의 이격 거리가 증가할수록 전계 결합(Electric Coupling)이 강하게 여기되어 Coupling Bandwidth가 점점 커지는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터는, 노치용 수직 포스트(80)의 상단은 반드시 필터 상부 커버(90)의 하면과 상기 조립 공차의 범위 내에서 접촉됨(이하, '제1조건'이라 함)과 동시에 노치용 수직 포스트(80)의 하단 및 이를 포함하는 수평부(70)의 하단은 공동(제2공동(12))의 바닥면으로부터 이격(이하, '제2조건'이라 함)되는 2가지 조건을 동시에 충족하여야 전계 결합(Electric coupling)을 통한 용량성 크로스 커플링(C-coupling)을 구현할 수 있다.

이와 대비되게, 제1조건과 제2조건 중 적어도 어느 하나를 만족하지 않는 경우(즉, 제1조건은 충족하나 제2조건은 충족하지 않고, 제2조건은 충족하나 제1조건은 충족하지 않으며, 제1조건 및 제2조건 모두를 충족하지 않는 경우)에는, 용량성 크로스 커플링(C-coupling)이 아닌 자계 결합(Magnetic coupling)을 통한 유도성 크로스 커플링(L-coupling)이 구현되는 점에서 차이가 있다.

도 11은 도 1 및 도 3에 따른 각 캐비티 필터의 주파수 필터링 특성을 비교하기 위한 그래프이고, 도 12는 도 1 및 도 3에 따른 각 캐비티 필터의 레벨 편차를 비교하기 위한 그래프이다.

도 11을 참조하면(특히 도 11의 (b) 참조), 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터(1)의 경우, 제2공동(12)과 제4공동(14) 간 전계 결합(Electric Coupling) 및 자계 결합(Magnetic Coupling)을 통해 각각 밴드의 좌측과 우측에 C-노치 및 L-노치가 형성됨을 알 수 있고, 비교예의 캐비티 필터(1a)의 주파수 필터링 특성을 나타낸 그래프와 비교하면 삽입 손실의 차이가 매우 유사하다.

이는 비교예(1a) 및 본 발명의 일실시예에 따른 캐비티 필터(1) 모두 동등 수준의 품질 계수(Q)값을 가지고 있음을 유추할 수 있다.

또한, 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터(b)는 비교예의 캐비티 필터(a) 대비 용량성 교차 결합(Capacitive Cross-coupling)의 Level 편차가 매우 균일함을 확인할 수 있다. 이는, 부품의 조립 공차가 배제되어 비교예의 캐비티 필터(a) 대비 일정한 Level의 용량성 교차 결합을 구현할 수 있기 때문이다.

도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 제조 방법을 나타낸 정단면도이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 제조 방법을 첨부된 도면(특히, 도 13a 내지 도 13d)을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 제조 방법은, 도 13a 내지 도 13d에 참조된 바와 같이, 공진봉들과 동일한 재질로 이루어진 수평부(70) 및 노치용 수직 포스트(80)가 일체로 제조되도록 용융물을 사출 성형 방식으로 제조한 다음(후술하는, 사출 성형 단계), 일측 공동(특히, 제2공동(12))과 타측 공동(특히, 제4공동(14))의 요소가 분리되도록 일부를 절개하고(후술하는, 공동 분리 단계), 각 공동의 공진봉 상단(즉, 제2공동(12)의 제2공진봉(52) 및 제4공동(14)의 제4공진봉(54) 상단)에 해당 튜닝 플레이트를 고정한 다음(후술하는, 부품 설치 단계), 절개된 일부를 커버링하는 필터 하부 커버(95) 및 각 공동들(12,14)의 상부를 덮는 필터 상부 커버(90)를 결합시킴(후술하는, 커버 결합 단계)으로써 제조 완료할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 제조 방법은, 적어도 용량성 크로스 커플링 설계를 요하는 2개의 공동에 관여하는 각 공진봉들 및 수평부(70)와 노치용 수직 포스트(80)가 분리되지 않도록 일체로 사출 성형시키는 사출 성형 단계와, 사출 성형 단계 후, 2개의 공동 간을 연결하는 바닥면 일부를 절개하여 각 공동을 분리하는 공동 분리 단계와, 공동 분리 단계 후 주요 부품인 튜닝 플레이트들(61~66)을 각 공진봉 상단에 결합시키는 부품 설치 단계 및 부품 설치 단계 후 각 공동들(12,14)의 분리를 위하여 공동 분리 단계에 의하여 절개된 부분을 필터 하부 커버(95)로 커버링함과 아울러, 각 공동들(12,14)의 개구된 상부를 필터 상부 커버(90)로 커버링하도록 결합시키는 커버 결합 단계를 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 사출 성형 단계는, 도 13a 및 도 13b에 참조된 바와 같이, 하부 고정 금형(100a)과, 하부 고정 금형(100a)의 상부에서 하방으로 이동 가능하게 구비되고, 하부 고정 금형(100a)과의 사이에 소정의 용융물이 주입되어 경화되는 공간을 가지는 형상틀이 가공된 상부 가동 금형(100b)을 통해 각 공진봉들과 수평부(70) 및 노치용 수직 포스트(80)가 일체로 사출 성형되도록 주물 제조하는 단계이다.

그리고, 공동 분리 단계는, 도 13c에 참조된 바와 같이, 노치용 수직 포스트(80)의 하단을 포함하는 수평부(70)의 하단이 공동(특히, 제2공동(12))의 바닥면과 소정 거리 이격되도록 형성(도 13c의 도면부호 '5' 참조) 함과 아울러, 일측 공동(제2공동(12))과 타측 공동(제4공동(14)) 사이가 상호 연결되지 않도록 절개하여 분리하는 단계이다.

다음으로, 부품 설치 단계는, 미도시의 튜닝 나사들과 조합되어 주파수 튜닝이 가능하도록 각 공진봉들의 상단에 별도로 제조된 튜닝 플레이트들(61~66)을 결합시키는 단계이다.

마지막으로, 커버 결합 단계는, 필터 하부 커버(95)를 이용하여 공동들(12,14)의 바닥면을 구성하여 상기 공동 분리 단계에 의하여 형성된 바닥면의 절개 부위(도 13c의 도면부호 '5' 참조)를 차폐함으로써 하측으로는 개구되지 않도록 하고, 필터 상부 커버(90)를 이용하여 개구된 각 공동들(12,14)의 상부를 차폐함과 아울러, 상술한 미도시의 튜닝 나사들이 설치되도록 하는 단계이다.

이상, 본 발명에 따른 캐비티 필터 및 그 제조 방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1a: 비교예의 캐비티 필터 1: 본 발명의 캐비티 필터
11~16: 공동 21: 입력 커넥터
22: 출력 커넥터 31~36: 공진 블록
40: 격벽 51~56: 공진봉
61~66: 튜닝 플레이트 70: 수평부
80: 노치용 수직 포스트 90: 필터 상부 커버
95: 필터 하부 커버

Claims (14)

1. 용량성 크로스 커플링 설계가 요구되는 일측 공동과 타측 공동;
   상기 일측 공동과 타측 공동의 중심에 각각 구비된 공진봉들; 및
   상기 공진봉들 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 일측 공동과 타측 공동의 경계인 내벽 내에서 상하 수직되게 연장 배치된 노치용 수직 포스트; 및
   상기 노치용 수직 포스트를 상기 공진봉과의 연결을 매개하는 수평부; 를 포함하고,
   상기 노치용 수직 포스트 및 상기 수평부는 상기 공진봉들 중 상기 노치용 수직 포스트와 연결된 공진봉은 일체로 형성되며,
   상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단은, 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면과 소정 거리 이격된, 캐비티 필터.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 공진봉들, 상기 노치용 수직 포스트 및 상기 수평부는 일체로 사출 성형된 후 일부가 절개되어 형성된, 캐비티 필터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 일측 공동 및 타측 공동의 개구된 상부를 덮도록 커버링하는 필터 상부 커버; 를 더 포함하고,
   상기 노치용 수직 포스트의 상부는, 상기 필터 상부 커버의 하면에 조립 공차 범위 내에서 접촉하는, 캐비티 필터.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 노치용 수직 포스트의 상단과 상기 필터 상부 커버 사이의 이격 거리가 상기 조립 공차 범위를 벗어나는 순간부터 상기 일측 공동과 상기 타측 공동 사이에는 용량성 크로스 커플링 대신 유도성 크로스 커플링으로 결합되어 주파수 필터링 특성이 반전되는, 캐비티 필터.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 이격 거리는, 0.1mm 미만으로 설정되는, 캐비티 필터.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단과 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면과 접촉되는 경우, 상기 일측 공동과 상기 타측 공동 사이에는 용량성 크로스 커플링 대신 유도성 크로스 커플링으로 결합되고,
   상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단과 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면이 이격되는 순간부터 Phase 값이 - 값으로 반전되면서 용량성 크로스 커플링으로 결합되는, 캐비티 필터.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 노치용 수직 포스트의 하단을 포함하는 상기 수평부의 하단과 상기 일측 공동 및 타측 공동의 바닥면의 이격 거리가 증가할수록 용량성 크로스 커플링의 Coupling Bandwidth가 점점 더 커지는, 캐비티 필터.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 노치용 수직 포스트는 원형 또는 다각형의 수평 단면을 가진 봉 또는 바 형상으로 형성되고,
    상기 수평부는 상기 노치용 수직 포스트의 외경과 대응되는 폭을 가짐과 아울러 상하로 소정 두께를 형성하는 사각 바 형상으로 형성된, 캐비티 필터.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 용량성 크로스 커플링에 관여하는 공진봉들 중 연결되지 않은 공진봉을 향하여 소정길이 연장되도록 상기 노치용 수직 포스트에 일체로 간격조정 포스트가 더 형성된, 캐비티 필터.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평부의 연장 방향과 상기 노치용 수직 포스트의 연장 방향은 상호 직교되는, 캐비티 필터.
13. 용량성 크로스 커플링 설계를 요하는 일측 공동 및 타측 공동에 관여하는 각 공진봉들과, 상기 각 공진봉들 중 어느 하나로부터 수평 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 선단으로부터 직교되게 상부로 연장되는 노치용 수직 포스트가 분리되지 않도록 일체로 사출 성형시키는 사출 성형 단계;
    상기 사출 성형 단계 후, 상기 2개의 공동 간을 연결하는 바닥면 일부를 절개하여 상기 수평부가 상기 2개의 공동의 바닥면과 이격시키는 공동 분리 단계;
    상기 공동 분리 단계 후 상기 각 공진봉들 상단에 주파수 튜닝을 위한 튜닝 나사와 상호 작용하는 튜닝 플레이트들을 결합시키는 부품 설치 단계; 및
    상기 부품 설치 단계 후 상기 공동 분리 단계에 의하여 절개된 부분을 필터 하부 커버로 커버링하고, 상기 각 공동들의 개구된 상부를 필터 상부 커버로 커버링하도록 결합시키는 커버 결합 단계; 를 포함하는 캐비티 필터의 제조 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 사출 성형 단계는, 하부 고정 금형과, 상기 하부 고정 금형의 상부에서 하방으로 이동 가능하게 구비되고, 상기 하부 고정 금형과의 사이에 소정의 용융물이 주입되어 경화되는 공간을 가지는 형상틀이 가공된 상부 가동 금형을 통해 일체로 사출 성형되는 단계인, 캐비티 필터의 제조 방법.

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