KR102674598B1 - 안테나용 알에프 필터 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안테나용 RF 필터 조립체에 관한 것으로서, 특히, 다수의 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter), 메인 보드의 전면에 적층 배치되고, 상기 메인 보드의 전면에 대한 상기 대역통과필터의 결합을 매개하는 필터 보드, 상기 필터 보드의 전면에 음각 또는 양각 인쇄된 대역저지필터(LPF, Low Pass Filter) 및 상기 필터 보드와 상기 대역통과필터 사이에 배치되어 상기 필터 보드의 전면과 상기 대역통과필터의 배면 사이에 소정의 에어층을 형성하는 에어층 형성 패드를 포함함으로써, 필터의 삽입 손실을 최소화하여 필터 제품의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.
Description
본 발명은 안테나용 알에프 필터 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 삽입 손실을 줄이고 설치 및 조립이 간편한 안테나용 RF 필터 조립체에 관한 것이다.
4G(4세대) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5세대) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중 입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(analog beamforming) 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
특히, 어레이 안테나 기술은, 원 보드 형태의 메인 보드의 전면에 안테나 요소 중 하나인 다수의 필터 및 안테나 소자를 집약적으로 실장하여야 하는 한편, 다수의 수신 채널 및 송신 채널 사이의 임피던스 매칭 설계를 위하여 물리적으로 고도의 정밀성을 요구하는 소자 배열 기술이다. 최근 5G 통신 시스템 시장에서 어레이 안테나들 중 주파수 필터링 설계가 용이하고 제작이 쉬운 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)의 수요가 증가하고 있는 추세이고, 세라믹 도파관 필터의 수요량에 맞춰 공급하기 위한 대량 생산 기술이 요구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체가 적층된 상태를 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 일 예(1)는, 메인 보드(10)의 전면에 RF 필터 중 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter)의 일종인 다수의 세라믹 도파관 필터(CWF, Ceramic Waveguide Filter)(20)가 고정용 PCB(5)를 매개로 실장 배열되고, 고정용 PCB(5)의 내부에 저지대역필터(LPF, Low Pass Filter)의 일종인 마이크로스트립라인 필터(30)가 일체로 적층 형성된다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 일 예(1)는, 마이크로스트립라인 필터(30)가 유전체 재질(또는 세라믹 재질)로 이루어진 고정용 PCB(5)의 내부에 위치되는 관계로 저지대역필터(LPF)의 삽입 손실이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
즉, 마이크로스트립라인 필터(30)를 중심으로 메인 보드(10) 측과 세라믹 도파관 필터(20) 측에 해당하는 양쪽 모두 유전체 재질이 덮도록 구성된 결과, 마이크로스트립라인 필터(30)의 삽입 손실이 매우 크게 발생하는 것이다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 삽입 손실을 최소화시킨 안테나용 RF 필터 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은, 조립성 및 생산성이 개선된 안테나용 RF 필터 조립체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체는, 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter); 메인 보드의 전면에 적층 배치되고, 상기 메인 보드의 전면에 대한 상기 대역통과필터의 결합을 매개하는 필터 보드; 및 상기 필터 보드와 상기 대역통과필터 사이에 배치되어 상기 필터 보드의 전면과 상기 대역통과필터의 배면 사이에 소정의 에어층을 형성하는 에어층 형성 패드; 를 포함하고, 상기 에어층 형성 패드는, 상기 대역통과필터를 상기 필터 보드의 전면에 대하여 소정거리 이격시키는 이격부 본체를 포함하고, 상기 이격부 본체는, 상기 대역통과필터의 배면에 면착되는 지지판부와, 상기 지지판부의 외측 테두리 단부를 따라 형성되고, 상기 지지판부의 배면 측으로 절곡되어 상기 필터 보드의 전면을 향하여 소정 길이 연장된 테두리 지지단을 포함한다.
또한, 상기 에어층 형성 패드는, 상기 이격부 본체의 내부에 구비된 입출력 포트 지지부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 입출력 포트 지지부는, 상기 이격부 본체와 이격되고, 상기 대역통과필터에 대한 급전 신호의 입출력을 담당하도록 마련된 입출력 포트에 대응되는 부위를 각각 상기 필터 보드에 대하여 이격시킬 수 있다.
또한, 상기 대역통과필터의 배면에는 급전 신호를 입출력시키기 위한 입출력 포트가 각각 이격되게 연결될 수 있다.
또한, 상기 에어층 형성 패드 중 상기 이격부 본체에는, 상기 입출력 포트 지지부를 동일 면에서의 이격 설치와 상기 대역통과필터의 입출력 포트에 각각 대응되는 위치를 수용하기 위한 BPF 포트 수용부가 절개 형성될 수 있다.
또한, 상기 이격부 본체와 상기 입출력 포트 지지부는, 동일한 높이만큼 상기 대역통과필터 각각을 이격시킬 수 있다.
또한, 상기 테두리 지지단은, 요부 및 철부가 테두리 단부를 따라 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 대역통과필터는, 세라믹 재질로 이루어진 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)를 포함하고, 상기 에어층 형성 패드는, 금속재질 또는 유전체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체에 따르면, 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 최소화할 수 있으므로, 필터의 성능을 향상시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체에 따르면, 조립성 및 생산성을 향상시키는 효과를 가진다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체가 적층된 상태를 나타낸 개념도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2a의 분해 사시도이고,
도 4는 도 3의 구성 중 RF 필터를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드의 일면에 에어층 형성 패드가 결합된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 6은 도 2a의 구성 중 에어층 형성 패드를 나타낸 사시도이며,
도 7은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 사시도이고,
도 8은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 평면도이며,
도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 단면도로서, 다양한 실시예의 필터 보드를 나타낸 단면도이고,
도 10은 도 2a의 B-B선을 따라 취한 단면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 구성 중 통과 대역 필터(BPF)의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 구성 중 저지 대역 필터(LPF)의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이며,
도 13는 도 11 및 도 12의 결과를 병합한 형태의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2a의 분해 사시도이고,
도 4는 도 3의 구성 중 RF 필터를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드의 일면에 에어층 형성 패드가 결합된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 6은 도 2a의 구성 중 에어층 형성 패드를 나타낸 사시도이며,
도 7은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 사시도이고,
도 8은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 평면도이며,
도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 단면도로서, 다양한 실시예의 필터 보드를 나타낸 단면도이고,
도 10은 도 2a의 B-B선을 따라 취한 단면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 구성 중 통과 대역 필터(BPF)의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 구성 중 저지 대역 필터(LPF)의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이며,
도 13는 도 11 및 도 12의 결과를 병합한 형태의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 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 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2a의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 구성 중 RF 필터를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)는, 도 2a 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 메인 보드(110)(main board)와, RF 필터(120,130) 및 에어층 형성 패드(140)를 포함한다.
메인 보드(110)는, 원 보드 형태의 PCB(Printed Circuit Board)로써, 일면에는 다수의 RF 필터(120,130) 또는 이와 동조하기 위한 다수의 전장부품 일부(미도시)가 실장될 수 있고, 타면에는 다수의 RF 필터(120,130) 측으로의 캘리브레이션 급전 제어가 가능한 다수의 급전 관련 부품들로 구비된 다수의 전장부품들(미도시)이 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 이해의 편의를 위해, 원 보드 형태의 PCB로 구비된 메인 보드(110)의 일면(도 2a의 도면상 상면)에 단일의 에어층 형성 패드(140)가 구비된 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 에어층 형성 패드(140)는 다수의 RF 필터(120,130)가 전부 또는 일부가 배치되는 위치에 고유 형상으로 형성되되, 메인 보드(110)의 일면 전체에 대하여 다수 개소에 적층 배치되는 형태로 형성되는 것을 배제하는 것은 아니다.
여기서, RF 필터(120,130)는, 다수의 대역통과필터(120)(BPF, Band Pass Filter)와, 대역저지필터(130)(LPF, Low Pass Filter)를 포함할 수 있다.
대역통과필터(120)는, 세라믹 재질로 형성된 세라믹 도파관 필터(CWF, Ceramic Waveguide Filter)로 구비될 수 있고, 대역저지필터(130)는, 마이크로스트립라인 필터로 구비될 수 있다.
대역통과필터의 일종으로 구비된 다수의 세라믹 도파관 필터(이하, 도면부호 '120'으로 지시한다)는 각각, 도 3에 참조된 바와 같이, 세라믹 재질로 이루어진 필터 본체(121)와, 필터 본체(121)에 구비된 적어도 4개 이상의 공진블록을 포함한다. 각각의 공진블록에는 이에 상응하는 공진기 포스트(122)가 설치되고, 각 공진기 포스트(122)는 인접하는 공진기 포스트(122)와의 인접 커플링 또는 적어도 하나를 건너서 커플링되는 크로스 커플링을 통해 주파수 신호를 필터링할 수 있다.
여기서, 필터 본체(121)에 형성된 공진블록(11~16)은 물리적으로 완전하게 분리될 필요는 없고, 필터 본체(121)에 구비된 격벽에 의해 신호의 전송 경로 폭이 변화되는 것에 의하여 구분되는 정도면 족하다.
예를 들면, 도 4에 참조된 바와 같이, 필터 본체(121)에는 6개의 공진기 포스트(122a~122f)가 구비되고, 후술하는 미도시의 입력포트 홀을 통해 전기적인 신호가 입력되면 입력포트 홀에 가장 근접하는 제1공진기 포스트(122a)를 통해 인가되고, 순차적으로 제2공진기 포스트(122b) 제3공진기 포스트(122c) 제4공진기 포스트(122d) 제5공진기 포스트(122e) 제6공진기 포스트(122f)를 경유하여 주파수 필터링을 수행한 후 후술하는 미도시의 출력포트 홀을 통해 출력된다.
여기서, 제1공진기 포스트(122a)와 제2공진기 포스트(122b) 사이에는 제1격벽(127a)이 구비되어 제1공진블록(11)과 제2공진블록(12)을 구획하고, 제2공진기 포스트(122b) 및 제3공진기 포스트(122c) 사이에는 제2격벽(127b)이 구비되어 제2공진블록(12)과 제3공진블록(13)을 구획하며, 제3공진기 포스트(122c)와 제4공진기 포스트(122d) 사이에는 제3격벽(127c)의 일부가 구비되어 제3공진블록(13)과 제4공진블록(14)을 구획하고, 제4공진기 포스트(122d)와 제5공진기 포스트(122e) 사이에는 제4격벽(127d)이 구비되어 제4공진블록(14)과 제5공진블록(15)을 구획하며, 제5공진기 포스트(122e)와 제6공진기 포스트(122f) 사이에는 제3격벽(127c)의 나머지 일부가 구비되어 제5공진블록(15)과 제6공진블록(16)을 구획한다. 특히, 제3격벽(127c)은 제1공진기 포스트(122a)와 제3공진기 포스트(122c) 및 제6공진기 포스트(122f) 사이에 구비되어 물리적으로 3개의 공진블록(제1공진블록(11), 제3공진블록(13) 및 제6공진블록(16))을 동시에 구획하는 역할을 수행할 수 있다.
상술한 제1격벽 내지 제4격벽(127a~127d)은 모두 필터 본체(121)를 상하 방향으로 관통하는 소정 크기로 형성될 수 있다.
필터 본체(121)는, 외피가 금속성 재질의 피막으로 도금되고, 후술하는 급전 신호의 입출력 포트를 제외하고는 전기적 신호의 흐름이 내외부로 차단될 수 있다.
필터 본체(121)에 구비된 공진블록은 미도시의 입력 포트 또는 출력 포트를 통해 흐르는 전기적 신호의 인접 커플링 또는 크로스 커플링에 의한 필터링을 수행하기 위하여 상술한 바와 같이 적어도 4개 이상이 구비됨이 바람직하고, 본 발명의 일 실시예에서는 6개의 공진블록으로 구성되는 것을 예로 하여 설명한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)에 있어서, 세라믹 도파관 필터(120)는, 하나의 필터 본체(121)에 6개의 공진블록(11~16)이 구비되며, 각 공진블록(11~16)의 공진기 포스트(122a~122f)는 소정의 유전율을 가진 유전체 재료가 충진 및 고정되는 형태로 설치될 수 있다. 여기서, 공기 또한 유전체 재료 중의 하나이므로, 공진기 포스트(122a~122f)를 구성하는 유전체 재료로써 공기가 채택되어 채워지는 경우에는 별도의 충진 및 고정 과정이 필요 없는 바, 6개의 공진기 포스트(122a~122f) 각각은 필터 본체(121)로부터 유전체 재료 일부가 제거된 빈 공간 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 도 4에 참조된 바와 같이, 공진기 포스트(122a~122f)의 내부면 및 공진기 포스트(122a~122f)의 상단 테두리 부분에 해당하는 필터 본체(121)의 일면 일부에는 도전성 재질의 피막부(126a~126f)가 도금 형성될 수 있다. 피막부(126a~126f) 중 일부는 공진기 포스트(122a~122f) 중 일부 사이에 크로스 커플링이 용이하게 구현될 수 있도록 관련 공진기 포스트(126d) 측으로 근접하게 더 연장 형성된 피막 연장단(126f-1)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제4공진기 포스트(122d)로부터 제5공진기 포스트(122e)를 하나 건너 뛴 제6공진기 포스트(122f) 사이에 크로스 커플링이 구현될 수 있도록 구비되고, 크로스 커플링의 구현이 보다 용이하게 이루어지도록, 제6공진기 포스트(122f)에 형성된 피막부(126f)로부터 필터 본체(121)의 일면에서 제4공진기 포스트(122d)의 피막부(126d) 측으로 피막 연장단(126f-1)이 근접하게 연장될 수 있다.
아울러, 도 4를 참조하면, 각 피막부(126a~126f)의 주변에는 여하한 피막 도금층을 형성하지 않는 그라운드부(128)가 구비될 수 있다. 그라운드부(128)는, 필터 본체(121)의 외측면에 피막 도금된 부위와 상술한 각 공진기 포스트(122a~122f)의 피막부(126a~126f) 사이를 절연시키는 접지 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 세라믹 도파관 필터(120)의 타면에는, 상술한 6개의 공진기 포스트(122) 중 어느 하나에 전기적인 신호를 입력하는 입력 포트(미도시)의 연결을 위한 입력포트 홀 및 상술한 6개의 공진기 포스트(122) 중 어느 하나로부터 전기적인 신호를 출력하는 출력 포트(미도시)의 연결을 위한 출력포트 홀이 형성될 수 있다. 입력포트 홀과 출력포트 홀에는 후술하는 에어층 형성 패드(140)의 구성 중 입출력 포트 지지부(143)를 매개로 메인 보드(110) 측과 연결된 입력 포트 및 출력 포트가 설치될 수 있다.
아울러, 세라믹 도파관 필터(120)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 각 공진기 포스트(122)의 개구된 일측에 설치되어 타각 방식 또는 튜닝 나사 등을 통해 주파수 튜닝을 수행할 수 있도록 구비된 튜닝용 커버(123)와, 튜닝용 커버(123)를 포함하는 필터 본체(121)의 일면을 커버링하도록 결합되는 필터 커버(125)를 더 포함할 수 있다.
튜닝용 커버(123)에는, 주파수 튜닝 방식이 타각 방식일 경우, 타각 패드(124)가 일체로 형성될 수 있다. 타각 패드(124)는, 공진기 포스트(122)에 대응되는 위치에 이격 배치되어, 미도시의 타각 공구를 이용하여 타각함으로써, 공진기 포스트(122)의 바닥면과의 사이의 이격 거리를 미세 조정하여 주파수 튜닝을 수행할 수 있다.
한편, 대역저지필터(130)의 일종으로써 구비된 마이크로스트립라인 필터는, 도 3에 참조된 바와 같이, 필터 보드(105)의 전면에 인쇄되는 형태 또는 그 전면이 전방에 적층된 대역통과필터(120) 측을 향하여 노출되도록 인서트 사출 성형될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)는, 유전체 재질 및 FR4 재질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 필터 보드(105)가 유전체 재질로 이루어진 경우에는, 그 전면에 대역저지필터(130)로써 인쇄 형성된 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 최소화하기 위하여 후술하는 바와 같이, 필터 보드(105)의 구조를 변경 설게할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
대역통과필터(120)를 이용하여 특정 주파수 대역의 필터링이 완전하게 이루어진 경우에는 별도의 대역저지필터(130)를 구비할 필요가 없으나, 본 발명의 일 실시예에서는 대역통과필터(120)를 세라믹 도파관 필터(120)로 채용한 바, 세라믹 재질의 특성 상 통과 대역 양단 중 일측에 스퓨리어스 현상이 발생할 수 있으므로, 대역저지필터(130)를 추가하여 스퓨리어스 현상을 제거할 수 있다.
여기서, 마이크로스트립라인 필터로 채용된 대역저지필터(130)는, 도 1로 참조된 종래 대비 유전체 재질(또는 세라믹 재질)로 이루어진 고정용 PCB 중 전면 부위가 제거된 형태를 취함으로써, 유전체 재질(또는 세라믹 재질)과의 접촉에 따른 삽입 손실의 발생을 최소화하였다.
그런데, 대역저지필터(130)로 구비된 마이크로스트립라인 필터의 전면에 적층 배치된 대역통과필터(120)의 일종인 세라믹 도파관 필터(120) 또한 세라믹 재질로 이루어진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)는, 대역통과필터(120)의 세라믹 재질로 인한 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실 영향을 최소화하기 위하여 에어층 형성 패드(140)를 더 구비할 수 있다.
에어층 형성 패드(140)는, 도 2a 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 필터 보드(105)와 다수의 세라믹 도파관 필터(120) 사이에 배치되어 필터 보드(105)의 전면으로부터 세라믹 도파관 필터(120) 각각을 이격시키는 역할을 수행한다.
이와 같은 에어층 형성 패드(140)는, 전체적으로 금속 재질 또는 유전체로 이루어질 수 있다. 여기의 금속재질에는, 스틸(steel), SUS(Stainless steel) 및 순동(Cu) 재질 중 어느 하나를 포함될 수 있다.
도 5는 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드의 일면에 에어층 형성 패드가 결합된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 2a의 구성 중 에어층 형성 패드를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
에어층 형성 패드(140)는, 도 3 및 도 5를 참조하면, 필터 보드(105)의 외형과 대응되는 형상으로 형성되고, 대역통과필터(120)를 필터 보드(105)의 전면에 대하여 소정거리 이격시키는 이격부 본체(141,142)와, 이격부 본체(141,142)의 내부에 이격부 본체(141,142)와는 같은 면 방향으로 이격되게 구비되고, 다수의 세라믹 도파관 필터(120)에 대한 급전 신호의 입출력을 담당하도록 마련된 입출력 포트에 대응되는 부위를 각각 필터 보드(105)에 대하여 이격시키는 입출력 포트 지지부(143)를 포함할 수 있다. 여기서, 입출력 포트 지지부(143)는, 세라믹 도파관 필터(120) 각각에 형성된 입력포트 홀 및 출력포트 홀에 대응되도록 한 쌍으로 구비될 수 있다.
이격부 본체(141,142)와 입출력 포트 지지부(143)는, 필터 보드(105)의 전면에 대하여 동일한 높이만큼 다수의 세라믹 도파관 필터(120) 각각을 이격시킬 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이격부 본체(141,142)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 대역통과필터(120)로 구비된 다수의 세라믹 도파관 필터의 배면에 면착되는 지지판부(141)와, 지지판부(141)의 테두리 단부에서 필터 보드(105)의 전면을 향하여 절곡된 테두리 지지단(142)을 포함할 수 있다.
여기서, 테두리 지지단(142)은, 지지판부(141)의 외측 테두리 단부를 따라 형성된 것으로써, 지지판부(141)의 외측 테두리단에서 지지판부(141)의 배면 측으로 절곡되어 필터 보드(105)의 전면을 향하여 소정길이 연장 형성될 수 있다.
이와 같은 테두리 지지단(142)은, 지지판부(141)의 외측 테두리 단부를 따라 요부(142a) 및 철부(142b)가 반복되는 요철부 형상으로 형성될 수 있다. 이는 테두리 지지단(142)의 요부(142a) 절개 부위에 의하여 필터 보드(105)에 대한 솔더 결합 면적을 최소화하면서도, 테두리 지지단(142)의 철부(142b) 돌출 부위에 의하여 필터 보드(105)에 기 형성된 솔더 홀에 각각 삽입됨으로써 솔더링 결합을 용이하도록 하고, 필터 보드(105)의 전면으로부터 세라믹 도파관 필터(120)의 배면까지 소정의 에어 층(Air layer)을 형성하도록 하기 위함이다.
이처럼, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)을 이용하여, 세라믹 도파관 필터(120)를 필터 보드(105)의 전면으로부터 소정거리 이격시켜 에어 층을 형성함과 아울러, 필터 보드(105)의 전면에 대하여 세라믹 도파관 필터(120)를 균일하게 지지할 수 있게 된다.
한편, 입출력 포트 지지부(143)는, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)과는 반대 방향으로 개구되거나 돌출된 요부 및 철부가 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142) 및 입출력 포트 지지부(143)의 단부는, 지지판부(141)의 일면으로부터 동일한 높이로 형성됨이 바람직하다. 이는, 이격부 본체(141,142)의 지지판부(141)가 필터 보드(105)로부터 동일한 거리로 이격되어 지지판부(141)의 전면에 적층되는 다수의 세라믹 도파관 필터(120)의 높이가 균일하도록 하기 위함이다.
필터 보드(105)에는, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)의 철부(142b)가 각각 삽입되거나 정위치되는 다수의 솔더 홈(137)이 형성될 수 있고, 다수의 솔더 홈(137)에 삽입 고정되는 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)의 단부만이 솔더 크림이 도포된 상태에서 솔더 결합될 수 있다.
여기서, 솔더 크림은, 이격부 본체(141,142)를 필터 보드(105)의 전면에 대하여 솔더링 결합 방식을 통해 결합시키기 위한 구성으로써, 필터 보드(105)의 전면 전 영역에 도포되는 것이 아니라, 상술한 바와 같이, 이격부 본체(141,142)의 구성 중 테두리 지지단(142)의 철부에 해당하는 일부에만 각각 도포될 수 있다. 이는, 상대적으로 필터 보드(105) 전 영역에 솔더 크림을 도포하는 경우보다 솔더 영역을 최소화할 수 있기 때문이다.
한편, 이격부 본체(141,142)에는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 입출력 포트 지지부(143)를 동일 면에서의 이격 설치를 위하여, 원형으로 절개 형성된 BPF 포트 수용부(145)가 각각 구비될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)에 대역저지필터로 구비된 마이크로스트립라인 필터(130)는, 도 5 및 도 7에 참조된 바와 같이, BPF 포트 수용부(145) 중 세라믹 도파관 필터(120)의 입력포트 홀 부위와 동일한 위치를 입력 포트 위치(131a)로 배치하고, 입력 포트 위치(131a)에서 소정의 패턴 형상대로 연장되되, 세라믹 도파관 필터(120)의 출력포트 홀 부위와는 무관한 위치를 출력 포트 위치(131b)로 배치하도록 연장 형성될 수 있다.
대역통과필터(120)인 세라믹 도파관 필터의 입력 포트와 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 입력 포트 위치(131a)는 동일한 BPF 포트 수용부(145)에 위치되는 바, 도면에 도시되지 않았으나, 메인 보드(110)의 입력 포트 단자를 매개로 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 입력 포트 위치(131a)와 단락(쇼트)되지 않도록 관통하여 급전 신호를 입력받을 수 있다. 이때, 입출력 포트 지지부(143) 중 하나에 의하여 외부와의 단락을 방지할 수 있다.
한편, 에어층 형성 패드(140) 중 이격부 본체(141,142)에는, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 소정의 패턴 형상을 수용하기 위한 LPF 회로 수용부(149)가 절개 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, LPF 회로 수용부(149)는, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 구성 중 급전 신호의 입력 지점 부위는 상술한 BPF 포트 수용부(145)와 공유하는 형태로 구비되고, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 입력 포트 위치(131a)로부터 출력 지점인 출력 포트 지점까지 연장되게 절개 형성될 수 있다.
아울러, 에어층 형성 패드(140) 중 이격부 본체(141,142)에는, 대역통과필터(120)인 세라믹 도파관 필터의 구성 중 출력포트 홀과 대응되는 위치에 형성된 BPF 포트 수용부(145)로부터 지지판부(141)의 단부까지 절개 형성된 신호라인 절개부(150)가 더 형성될 수 있다. 신호라인 절개부(150)의 내부로는 출력 신호 경로와 관계되는 신호 라인이 수용 배치될 수 있다.
보다 상세하게는, 대역저지필터로써 구비된 마이크로스트립라인 필터(130)는, 도 7에 참조된 바와 같이, 도전성 재질로 구비되고, 입력 포트 위치(131a), 출력 포트 위치(131b) 및 양자를 단절 없이 연결하는 패턴 형상부(133)를 포함할 수 있다.
패턴 형상부(133) 중 일부는, 입력 포트 위치(131a)로부터 출력 포트 위치(131b)까지의 신호를 전송하기 위한 전송 라인으로서의 역할을 수행하고, 패턴 형상부(133) 중 일부는 커패시턴스 역할을 수행하는 커패시터 라인(135a,135b)과 인덕터 역할을 수행하는 인덕터 라인(135c)이 반복된 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터는, 커패시터 역할을 하는 일측 커패시터 라인(135a)과, 일측 커패시터 라인(135a)과 이격되게 나란히 배열된 타측 커패시터 라인(135b) 및 일측 커패시터 라인(135a)과 타측 커패시터 라인(135b)을 연결하는 인덕터 라인(135c)이 일정 구간 반복되게 패턴 형성될 수 있다. 여기서, 에어층 형성 패드(140) 중 LPF 회로 수용부(149) 내측에는 상술한 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 패턴 형상부(133) 전부가 수용될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)는, 상술한 바와 같이, 유전체 재질 및 세라믹 재질 중 어느 하나로 이루어지는 바, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 초래할 우려가 있다.
이와 같은 삽입 손실을 방지하기 위하여, 도 9의 (a) 및 (b)에 참조된 바와 같이, 필터 보드(105)에는, 인덕터 라인(135c)의 전부 또는 일부를 필터 보드(105)의 전면으로부터 이격시키기 위한 홀 또는 홈 형태의 이격 절개부(137)가 형성될 수 있다. 따라서, 필터 보드(105)의 재질로 인한 마이크로스트립라인 필터(130)의 삽입 손실을 최소화할 수 있으므로, 필터 제품의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 10은 도 2a의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)는, 도 10에 참조된 바와 같이, 메인 보드(110)의 전면에 필터 보드(105)를 적층하고, 필터 보드(105)의 전면에는 다수의 RF 필터(100)가 실장될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)의 전면에는 다수의 RF 필터(100) 중 대역저지필터(130)의 일종인 마이크로스트립라인 필터가 일체로 인쇄 형성될 수 있고, 에어층 형성 패드(140)를 매개로 필터 보드(105)의 전면으로부터 소정거리 이격되게 다수의 RF 필터(100) 중 대역통과필터(120)의 일종인 다수의 세라믹 도파관 필터가 적층 배치될 수 있다.
이와 같이, 에어층 형성 패드(140)에 의하여, 필터 보드(105)의 전면에 일체로 형성된 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터와 대역통과필터(120)인 세라믹 도파관 필터의 배면이 상호 이격되어 소정의 에어 층이 형성되는 바, 삽입 손실의 최소화를 구현할 수 있다.
도 11은 세라믹 도파관 필터의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이며, 도 12는 마이크로스트립라인 필터의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이고, 도 13은 도 11의 세라믹 도파관 필터 및 도 12의 마이크로스트립라인 필터가 병용된 상태의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이다.
도 11에 참조된 바와 같이, 대역통과필터(120)로서 세라믹 도파관 필터가 채용된 경우에는 세라믹 재질의 특성 상 주파수 통과대역 외측에 스퓨리어스(S)가 존재하는 문제점이 있다. 이와 같은 대역통과필터(120)의 스퓨리어스(S)를 제거하기 위하여, 도 12에 참조된 바와 같은 RF 특성을 가진 상술한 저지대역필터(130)를 채용한다.
즉, 도 12에 참조된 바와 같이, 통과 대역의 외측 중 5.3GHz 부근에서 스퓨리어스(S,supurious)가 발생되는데, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 저지 대역을 도 13에 참조된 바와 같이, 대략 스퓨리어스(S)가 최초로 발생되는 지점인 5.3GHz 부근이 되도록 설계하면, 도 13에 참조된 바와 같이, 설계자가 원하는 통과 대역 이외의 주파수 대역에서의 저지 대역 설계가 이루어진다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)에서는, 에어층 형성 패드(140)에 의하여, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 최소화할 수 있으므로, 설계자가 원하는 주파수 대역의 통과 대역 주파수의 설계가 용이한 이점을 가진다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 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.
100: 안테나용 RF 필터 조립체 105: 필터 보드
110: 메인 보드 120: 세라믹 도파관 필터
121: 필터 본체 122: 공진기 포스트
123: 튜닝용 커버 124: 타각 패드
125: 필터 커버 130: 마이크로스트립라인 필터
131a: 입력 포트 위치 131b: 출력 포트 위치
133: 패턴 형상부 135a: 일측 커패시터 라인
135b: 타측 커패시터 라인 135c: 인덕터 라인
137: 솔더 홈 140: 에어층 형성 패드
141,142: 이격부 본체 141: 지지판부
142: 테두리 지지단 143: 입출력 포트 지지부
145: BPF 포트 수용부 149: LPF 회로 수용부
150: 신호라인 절개부 S: 스퓨리어스
110: 메인 보드 120: 세라믹 도파관 필터
121: 필터 본체 122: 공진기 포스트
123: 튜닝용 커버 124: 타각 패드
125: 필터 커버 130: 마이크로스트립라인 필터
131a: 입력 포트 위치 131b: 출력 포트 위치
133: 패턴 형상부 135a: 일측 커패시터 라인
135b: 타측 커패시터 라인 135c: 인덕터 라인
137: 솔더 홈 140: 에어층 형성 패드
141,142: 이격부 본체 141: 지지판부
142: 테두리 지지단 143: 입출력 포트 지지부
145: BPF 포트 수용부 149: LPF 회로 수용부
150: 신호라인 절개부 S: 스퓨리어스
Claims (8)
- 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter);
메인 보드의 전면에 적층 배치되고, 상기 메인 보드의 전면에 대한 상기 대역통과필터의 결합을 매개하는 필터 보드; 및
상기 필터 보드와 상기 대역통과필터 사이에 배치되어 상기 필터 보드의 전면과 상기 대역통과필터의 배면 사이에 소정의 에어층을 형성하는 에어층 형성 패드; 를 포함하고,
상기 에어층 형성 패드는, 상기 대역통과필터를 상기 필터 보드의 전면에 대하여 소정거리 이격시키는 이격부 본체를 포함하고,
상기 이격부 본체는, 상기 대역통과필터의 배면에 면착되는 지지판부와, 상기 지지판부의 외측 테두리 단부를 따라 형성되고, 상기 지지판부의 배면 측으로 절곡되어 상기 필터 보드의 전면을 향하여 소정 길이 연장된 테두리 지지단을 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어층 형성 패드는,
상기 이격부 본체의 내부에 구비된 입출력 포트 지지부; 를 더 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 2에 있어서,
상기 입출력 포트 지지부는, 상기 이격부 본체와 이격되고, 상기 대역통과필터에 대한 급전 신호의 입출력을 담당하도록 마련된 입출력 포트에 대응되는 부위를 각각 상기 필터 보드에 대하여 이격시키는, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 2에 있어서,
상기 대역통과필터의 배면에는 급전 신호를 입출력시키기 위한 입출력 포트가 각각 이격되게 연결되는, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 4에 있어서,
상기 에어층 형성 패드 중 상기 이격부 본체에는, 상기 입출력 포트 지지부를 동일 면에서의 이격 설치와 상기 대역통과필터의 입출력 포트에 각각 대응되는 위치를 수용하기 위한 BPF 포트 수용부가 절개 형성된, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 2에 있어서,
상기 이격부 본체와 상기 입출력 포트 지지부는, 동일한 높이만큼 상기 대역통과필터 각각을 이격시키는, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 테두리 지지단은, 요부 및 철부가 테두리 단부를 따라 반복되는 형상으로 형성된, 안테나용 RF 필터 조립체. - 청구항 1에 있어서,
상기 대역통과필터는, 세라믹 재질로 이루어진 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)를 포함하고,
상기 에어층 형성 패드는, 금속재질 또는 유전체로 이루어진, 안테나용 RF 필터 조립체.
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