KR19990034141A - 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서 - Google Patents

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KR19990034141A
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Abstract

본 발명은 듀플렉서에 관한 것으로서, 특히 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 관한 것이다. 그 목적은 소형화가 가능하고 외부의 칩 캐패시터나 인덕터를 사용하지 않고 통과대역보다 높은 주파수나 낮은 주파수의 저지대역에서 감쇄특성이 우수한 필터를 제공하는 데에 있다. 그 특징은 송신단 필터부와 수신단 필터부와 임피던스 정합회로부를 형성하고 도전성 금속으로 도금한 유전체 블록으로 구성된 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 있어서, 상기 유전체 블록의 전면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태이며 상면에는 임의의 모양을 가지며 소정의 크기로 형성된 도금되지 않은 단락 방지용 간격이 형성되어 있는 다수의 개방방향 공진기들과, 상기 유전체 블록의 후면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태이며 상기 개방방향 공진기들과 같은 개수인 단락방향 공진기들과, 상기 유전체 블록의 상기 송신단 필터부의 상기 후면의 외벽에 형성되며 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 송신 결합량 조절용 홈들과, 상기 유전체 블록의 상기 수신단 필터부의 상기 전면의 외벽에 형성되며 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 수신 결합량 조절용 홈들 및 상기 유전체 블록의 하면에 상기 개방방향 공진기들 각각과 상기 해당 단락방향 공진기들을 연결하기 위하여 도전체로 도금한 공진기 홈들로 구성되는 데에 있다.

Description

스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서
본 발명은 듀플렉서에 관한 것으로서, 특히 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 관한 것이다.
최근 들어, 주파수의 효율적인 이용을 위하여 무선통신 시스템에서 송신 주파수와 수신 주파수 대역이 근접하여 사용된다. 따라서, 이러한 통신 시스템의 고주파 회로를 위하여 송수신 분리형 필터가 많이 사용된다. 이러한 송수신 분리형 필터인 듀플렉서는 송신단 필터와 수신단 필터의 감쇄특성들이 매우 우수해야 한다. 송신단 필터는 통과대역보다 높은 주파수의 대역(수신 주파수 대역)에서 우수한 감쇄특성이 요구되며, 수신단 필터는 통과대역보다 낮은 주파수의 대역(송신 주파수 대역)에서 우수한 감쇄특성이 요구된다. 또한, 통신 시스템의 소형경량화 추세에 따라 듀플렉서도 소형화, 경량화가 요구되고 있다.
도 1은 유전체를 이용한 종래의 듀플렉서의 구조도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 듀플렉서 구조는 하나의 유전체 블록에 여러 개의 공진기를 형성하는 일체형 구조로서, 송신단 필터의 공진기(111∼114)를 4개, 수신단 필터의 공진기(115∼119)를 5개, 그리고 송수신 신호를 분리하기 위하여 분기회로로 사용되는 공진기(120)를 1개 구비한다. 유전체 블록(100)에 동일한 크기의 구멍을 갖는 공진기(111∼120)을 유전체 블록의 상면에서 하면까지 관통하여 뚫고, 유전체 블록의 상면을 제외한 다섯면을 도금하였다. 그리하여, 유전체 블록에서 공진기는 유전체 블록의 하면에서 접지에 연결되는 단락단이 되고, 상면은 공진기의 개방단이 되는 1/4 파장 공진기로 동작한다. 또한, 공진기의 직경이 일정하므로 개방단과 단락단에서의 임피던스가 같은 UIR(Uniform Impedance Resonator)이다. 또한 첫번째 공진기(111)와 마지막 공진기(119)에 입출력 단자를 위한 도체봉(131, 141)을 삽입하고 입출력 단자용 도체봉(131, 141)과 공진기(111, 119) 사이의 용량성 결합을 위하여 유전체(132, 142)를 삽입하였다. 안테나 단자(121)에서 송신단 및 수신단의 임피던스 정합을 위한 분기회로를 위하여 하나의 공진기(120)를 사용하여 구현하였다. 따라서, 송신단 필터로 들어온 입력신호는 수신단의 필터로 전달되지 않고 안테나 단자를 통하여 전파되며, 안테나 단자를 통하여 수신된 신호는 송신단 필터로 전달되지 않고 수신단 필터로 전달된다. 이러한 구조의 듀플렉서에서 공진기와 공진기 사이의 결합은 개방단과 단락단의 기우 모드 어드미턴스가 일정한 단일 결합선로에 의한 결합이며, 유전체 블록의 상면을 제외한 모든 부분을 도전성 금속으로 도금한 구조이다. 도 3은 도 1의 듀플렉서에서 송신단 및 수신단 필터의 주파수에 따른 삽입 손실 특성도인데, 이러한 듀플렉서의 송신단과 수신단의 대역통과필터의 삽입손실 특성을 나타내면, 도 3과 같이 통과대역보다 높거나 낮은 주파수에서의 감쇄특성이 거의 같다. 그러나 이동통신에서는 주파수의 효율적인 이용을 위하여 송신대역과 수신대역이 가까이 위치하고 있으며, 인접한 주파수에서의 감쇄를 크게 하기 위하여 송신단의 통과대역필터는 통과대역 보다 높은 주파수에서의 감쇄특성이 우수한 특성이 요구된다. 또한 수신단에서 사용되는 통과대역필터는 통과대역보다 낮은 주파수에서의 감쇄특성을 크게 요구하고 있다. 이러한 통과대역필터에서 감쇄특성을 향상시키기 위하여 공진기 수를 증가시키면 감쇄특성은 향상되나 삽입손실이 커지고, 필터의 크기가 커지는 문제점이 있다. 따라서 공진기를 증가시키지 않으면서 특정 주파수에서 신호를 전달시키지 않고 차단하는 극점을 갖는 유극형 필터가 요구되고 있다.
도 2는 유전체를 이용한 종래의 듀플렉서의 다른 구조도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 구조는 단락된 1/4 파장 개별 공진기(200) 및 집중소자들을 사용하여 유극 특성을 갖는 듀플렉서 구조이다. 송신단 필터는 3개의 개별 공진기를 사용하고 첫번째 공진기(251)와 입력단자(231) 사이에 칩 캐패시터(211)를 삽입한다. 공진기 사이의 결합은 PCB 기판(210)에 전기적 패턴을 연결하고 외부의 칩 캐패시터(212, 213)를 연결하여 구성된다. 특정 주파수에서 신호의 전달을 차단하기 위하여 두번째 공진기(252)의 개방단에 별도의 칩 인덕터(232)를 삽입한다. 즉, 두번째 공진기의 개방단에 칩 인덕터(232)를 연결함으로써 공진회로보다 높은 주파수에서 공진회로의 임피던스가 '0'이 되는 주파수가 발생하며, 이때에는 입력측에서 입사된 신호가 전달되지 못하고 공진회로를 통하여 접지로 흐르게 되므로 출력이 차단되는 극 주파수가 발생한다. 이러한 극 주파수는 송신필터의 통과대역보다 높은 주파수에서 발생하므로 수신 주파수 신호의 감쇄를 크게할 수 있다. 수신단의 필터는 4개의 개별 공진기(254∼257)를 이용하였으며 마지막 공진기(257)와 출력단자(241) 사이에 칩 캐패시터(217)를 삽입하였다. 공진기 사이의 결합은 PCB 기판(210)에 전기적 패턴을 연결하고 외부의 칩 캐패시터(214∼216)를 연결하여 구성된다. 특정 주파수에서 신호의 전달을 차단하기 위하여 두번째 공진기(255)의 개방단에 별도의 칩 커패시터(242)를 삽입한다. 따라서, 공진회로보다 낮은 주파수에서 공진회로의 임피던스가 '0'이 되는 주파수가 발생하며, 이때에는 입력측에서 입사된 신호가 전달되지 못하고 공진회로를 통하여 접지로 흐르게 되므로 출력이 차단되는 극 주파수가 발생한다. 이때 극 주파수는 수신 주파수의 통과대역보다 낮은 주파수에서 발생하므로 송신 주파수의 신호 감쇄를 크게할 수 있다. 또한 안테나 단자(221)와 송신단 및 수신단 필터의 임피던스 정합을 위하여 칩 인덕터(222) 및 칩 캐패시터(223)를 사용한다. 따라서, 송신단의 입력단자로 들어온 신호는 임피던스 조절용 인덕터에 의해 수신단 필터로 신호가 전송되지 않고 안테나 단자를 통하여 외부로 전파되며, 안테나 단자로 수신된 신호는 수신단 필터로 전송되어 에너지가 전달된다. 도 6은 도 2의 종래기술 및 본 발명의 듀플렉서 구조에서 수신단 필터의 주파수에 따른 삽입손실 특성도인데, 이러한 필터의 주파수 특성을 나타내면, 도 6과 같이 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역에서 감쇄특성이 향상된다.
그러나, 이러한 구조의 듀플렉서에서는 유극형 필터를 구현함으로써 적은 수의 공진기를 사용하여 감쇄특성을 향상시킬 수 있으나, 칩 캐패시터나 칩 인덕터 등의 외부 소자를 사용함으로써 부품의 크기가 커지고 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 기존의 방법에 의하여 유전체 듀플렉서를 제작하면 감쇄특성을 향상시키기 위하여 공진기를 많이 형성하므로써 필터의 크기가 커지는 문제점이 있으며, 또한, 칩 캐패시터나 인덕터와 같은 외부 소자를 사용하여 저지대역에 신호의 전달을 차단하는 극점을 갖는 유극형 필터를 설계하면 필터의 크기가 커지고 제조공정이 복잡한 문제점이 있었다. 그러므로 소형이며, 저지대역에서의 감쇄특성이 우수하고 제조공정이 간단한 듀플렉서의 필요성이 증대되고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 유전체를 이용하여 통신 시스템의 고주파 회로에 사용되는 듀플렉서를 제작할 때, 소형화가 가능하고 외부의 칩 캐패시터나 인덕터를 사용하지 않고 통과대역보다 높은 주파수나 낮은 주파수의 저지대역에서 감쇄특성이 우수한 필터를 제공하며, 제조공정을 간단히 하여 제조단가를 줄일 수 있는 듀플렉서를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 무선통신 시스템의 고주파 회로를 위하여 송신단 필터부와 수신단 필터부와 임피던스 정합회로부를 형성하고 도전성 금속으로 도금한 유전체 블록으로 구성된 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 있어서, 상기 유전체 블록의 전면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태이며 상면에는 임의의 모양을 가지며 소정의 크기로 형성된 도금되지 않은 단락 방지용 간격이 형성되어 있는 다수의 개방방향 공진기들과, 상기 유전체 블록의 후면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태이며 상기 개방방향 공진기들과 같은 개수인 단락방향 공진기들과, 상기 유전체 블록의 상기 송신단 필터부의 상기 후면의 외벽에 형성되며 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 송신 결합량 조절용 홈들과, 상기 유전체 블록의 상기 수신단 필터부의 상기 전면의 외벽에 형성되며 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 수신 결합량 조절용 홈들 및 상기 유전체 블록의 하면에 상기 개방방향 공진기들 각각과 상기 해당 단락방향 공진기들을 연결하기 위하여 도전체로 도금한 공진기 홈들(341∼347)로 구성되는 데에 있다. 개방방향 공진기들과 단락방향 공진기들을 연결하기 위한 공진기홈(341∼347)은 전극 패턴으로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 송신 결합량 조절용 홈들은 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 개방방향 공진기 구멍 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 자계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시킨다. 그리고, 상기 수신 결합량 조절용 홈들은 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 단락방향 공진기 구멍 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 전계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시킨다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 무선통신 시스템의 고주파 회로를 위하여 송신단 필터부와 수신단 필터부와 임피던스 정합회로부를 형성하고 도전성 금속으로 도금한 유전체 블록으로 구성된 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 있어서, 상기 유전체 블록의 후면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태인 공진기들과, 상기 유전체 블록의 상기 송신단 필터부의 상기 상면의 외벽에 형성되며 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 송신 결합량 조절용 홈들과, 상기 유전체 블록의 상기 수신단 필터부의 상기 후면의 외벽에 형성되며 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 수신 결합량 조절용 홈들 및 상기 유전체 블록의 상면에 상기 송신 결합량 조절용 홈들과 각각 나란하게 전면방향으로 형성되고 도전체로 도금한 공진기 홈들로 구성되는 데에 있다. 상기 공진기 홈들은 전극패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 공진기의 구멍들은 유전체 외벽에 단락되고, 상기 공진기 홈들은 유전체 전면까지 형성하지 않고 유전체 블록의 일부를 남겨두고 형성되어 공진기의 개방면이 되게 함으로써 상기 공진기들이 일단은 접지에 단락되고 타단은 개방되도록 한다. 그리고, 상기 송신 결합량 조절용 홈들은 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 공진기 홈 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 자계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시킨다. 상기 수신 결합량 조절용 홈들은 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 공진기 구멍 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 전계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시킨다.
도 1은 유전체를 이용한 종래의 듀플렉서의 구조도,
도 2는 유전체를 이용한 종래의 듀플렉서의 다른 구조도,
도 3은 도 1의 듀플렉서에서 송신단 및 수신단 필터의 주파수에 따른 삽입 손실 특성도,
도 4a는 본 발명의 실시예들 중의 하나인 듀플렉서의 구조도,
도 4b는 도 4a의 상면을 나타낸 평면도,
도 4c는 도 4a의 하면을 나타낸 평면도,
도 4d는 도 4a의 A-A'단면을 나타낸 단면도,
도 5a는 본 발명의 다른 실시예의 듀플렉서의 구조도,
도 5b는 도 5a의 상면을 나타낸 평면도,
도 5c는 도 5a의 전면을 나타낸 평면도,
도 5d는 도 5a의 B-B'단면을 나타낸 단면도,
도 6은 도 2의 종래기술 및 본 발명의 듀플렉서 구조에서 수신단 필터의 주파수에 따른 삽입손실 특성도.
＜도면의주요부분에대한부호의설명＞
100 : 유전체 블록
111∼114 : 송신단 필터의 공진기
115∼119 : 수신단 필터의 공진기
120 : 결합량을 조절하기 위한 결합 조절구멍
121 : 안테나 연결 단자용 도체봉
131 : 송신단 단자용 도체봉
132 : 출력 캐패시턴스를 형성하기 위한 유전체
141 : 수신단 단자용 도체봉
142 : 입력 캐패시턴스를 형성하기 위한 유전체
200 : 개별 유전체 공진기
210 : 유전체 기판
211∼213 : 송신필터의 공진기 사이의 결합을 위한 칩 캐패시터
214∼217 : 수신필터에서 공진기 사이의 결합을 위한 칩 캐패시터
221 : 안테나 연결단자
222 : 안테나 단자와 임피던스 정합을 위하여 사용된 칩 인덕터
223 : 안테나 단자와 임피던스 정합을 위하여 사용된 칩 캐패시터
231 : 듀플렉서의 송신단측 단자
232 : 송신단 필터에서 극점을 발생시키기 위하여 사용한 칩 인덕터
241 : 듀플렉서의 수신단측 단자
242 : 수신단 필터에서 극점을 발생시키기 위하여 사용한 칩 캐패시터
300 : 유전체 블록
311∼317 : 개방방향 공진기
321∼327 : 단락방향 공진기
331∼337 : 공진기 단락 방지용 간격
341∼347 : 공진기 홈
351 : 수신단 연결용 단자
352 : 송신단 연결용 단자
353 : 안테나 연결용 단자
361 : 수신단 연결용 단자의 단락 방지용 간격
362 : 송신단 연결용 단자의 단락 방지용 간격
363 : 안테나 연결용 단자의 단락 방지용 간격
371∼373 : 송신단 필터에서 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 결합량 조절용 홈
381∼383 : 수신단 필터에서 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 결합량 조절용 홈
400 : 유전체 블록
411∼417 : 공진기 구멍
421∼427 : 공진기 홈
431 : 수신단 연결용 단자
432 : 송신단 연결용 단자
433 : 안테나 연결용 단자
441∼443 : 수신단 필터에서 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 결합량 조절용 홈
451∼453 : 송신단 필터에서 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 결합량 조절용 홈
461 : 수신단 연결용 단자 접지 방지용 간격
462 : 송신단 연결용 단자 접지 방지용 간격
463 : 안테나 연결용 단자 접지 방지용 간격
무선통신 시스템에서 안테나 다음 단에 사용되는 송수신 분리형 필터인 듀플렉서는 TEM 모드 유전체 동축 공진기를 이용한 형태의 듀플렉서가 사용된다. 사용되는 동축 공진기의 갯수는 필터의 요구특성에 따라 정해지나, 일반적으로 수신단 대역통과필터에서 송신 주파수의 신호 감쇄를 크게 하기 위하여 수신단 필터의 공진기 수가 송신단 대역통과필터의 공진기 수보다 더 많이 사용하여 구성한다.
도 4a는 본 발명의 실시예들 중의 하나인 듀플렉서의 구조도이다. 도 4a를 참조하여 본 발명에 따른 듀플렉서의 구조도를 설명한다.
유전체 블록(300)은 하면과 개방방향 공진기가 접지에 단락되지 않도록 하는 공진기 단락 방지용 간격(331∼337), 입력단자 연결용 단자의 단락 방지용 간격(361), 안테나 연결용 단자의 단락 방지용 간격(362) 및 출력단자 연결용 단자의 단락 방지용 간격(363)을 제외한 모든 부분을 도전성 금속으로 도금한 것이다. 본 발명의 듀플렉서 구조를 알기 쉽게 나타내기 위하여 도 4b에 유전체 블록 상면의 평면도를 나타내었으며, 도 4c에 유전체 블록 하면의 평면도를 나타내었다. 또한, 도 4d에 듀플렉서의 공진기 부분인 A-A'면에서의 단면도를 나타내었다. 유전체 블록(300)에 소정 크기의 구멍 즉, 개방방향 공진기(311∼317)와 또 다른 구멍 즉, 단락방향 공진기(321∼327)을 상면에서 하면까지 관통하여 뚫고 도전성 금속으로 도금을 하며, 유전체 블록의 하면에 소정의 홈 즉, 공진기 홈(341∼347)을 상기의 구멍(311∼317)에서 또 다른 구멍(321∼327)까지 형성하여 도전성 금속으로 도금을 한다. 상기의 구멍(311∼317)의 한 끝은 유전체 블록의 상면에서 단락 방지용 간격(331∼337)에 의하여 접지면인 유전체 블록의 상면과 전기적으로 개방되어 있으며, 다른 한 끝은 유전체 블록의 하면에서 공진기의 홈(341∼347) 부분과 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 다른 구멍(321∼327)의 한 끝은 유전체 블록의 하면에서 공진기의 홈(341∼347)과 전기적으로 연결되어 있으며, 다른 끝은 유전체 블록의 상면에서 접지면과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 두 개의 구멍과 홈은 서로 전기적으로 연결되어 한쪽 끝이 접지에 단락된 1/4파장 공진기(311∼317, 321∼327, 341∼347)로 동작한다. 듀플렉서의 송수신용 필터는 각각 이러한 공진기를 유전체 블록에 2개 이상 형성하여 구성한다. 그리고, 신호의 입출력을 위한 입출력 단자(351, 353)를 유전체 블록에 소정의 형태로 형성하고 입출력 단자접지 방지용 간격(361, 363)을 형성하여 접지와 입출력 단자 사이의 단락을 방지한다. 따라서, 송신단의 입력단자(351)로 입사된 신호는 첫번째 공진기(311)로 전달되며, 첫번째 공진기(311)로 전달된 신호는 전자계의 결합에 의하여 공진기에서 인접한 공진기로 전달되는 과정을 거쳐 안테나 단자와 임피던스 정합을 위한 공진기까지 전달되어 임피던스 정합에 의하여 수신단으로 흐르지 않고 안테나 단자(352)로 출력된다. 또한, 안테나 단자로 입사된 신호는 임피던스 정합에 의하여 송신단 필터로 흐르지 않고, 수신단 필터 방향으로 전달되어 수신단의 출력단자(353)로 신호가 전달된다. 이때, 공진기와 공진기 사이에 결합량 조절용 홈(371∼373, 381∼383)을 유전체 블록의 상면에서 하면까지 형성하여 도전성 금속으로 도금하므로써 공진기와 공진기 사이의 결합량을 조절하여 송수신 분리형 필터인 듀플렉서로 동작하게 된다. 한 쪽 끝이 단락된 1/4파장 공진기는 개방면 부근에서 전계가 가장 강하고 단락면 부근에서 자계가 가장 강하며, 단락면과 개방면의 임피던스가 다른 스텝 임피던스 공진기에서 공진기와 공진기 사이의 결합관계를 기·우 모우드 어드미턴스를 사용하여 나타내면 다음의 수학시 1과 같다.
여기서, y2는 공진기의 개방방향 공진기의 기 모우드 어드미턴스를 나타내며,B o (f)는 기 모우드 어드미턴스를 이용하여 나타낸 공진기의 서셉턴스이다. 또한,B e (f)는 우 모우드 어드미턴스를 이용하여 나타낸 공진기의 서셉턴스이다. 따라서 기 모우드 어드미턴스를 이용한 공진기의 서셉턴스와 우 모우드 어드미턴스를 이용한 공진기의 서셉턴스가 같게 되는 주파수에서 입사된 신호가 출력방향으로 전달되지 않고 접지로 흐르게 되어 공진기 사이에 신호의 전달이 이루어지지 않는 극점이 발생하여 저지대역에서의 감쇄특성을 향상시킬 수 있다.
도 4a의 듀플렉서는 개방방향 공진기(311∼317)에서 전계의 세기가 가장 크고, 단락방향 공진기(321∼327)에서 자계가 가장 크며 공진기 사이에 결합량 조절용 홈(371∼373, 381∼383)을 형성하므로써 개방방향 공진기(311∼317)의 특성 임피던스와 단락방향 공진기(321∼327)의 임피던스가 다르게 되어 스텝 임피던스 공진기가 된다. 송신단 필터는 개방방향 공진기(311∼317) 사이에 결합량 조절용 홈(371∼373)을 형성하므로써 공진기 사이의 결합은 자계에 의한 결합이 되며, 신호가 전달되지 않는 극 주파수를 통과대역보다 높은 주파수에 위치하도록 할 수 있다. 이러한 필터는 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역에서 우수한 감쇄특성을 갖는다. 수신단 필터는 단락방향 공진기(321∼327) 사이에 결합량 조절용 홈(381∼383)을 형성함으로써 공진기 사이의 결합은 전계에 의한 결합이 되며, 신호가 전달되지 않는 극 주파수를 통과대역보다 낮은 주파수에 위치하도록 할 수 있으므로, 도 6과 같이 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역에서 감쇄특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 송수신 필터를 이용하여 듀플렉서를 제작하면 작은 수의 공진기를 이용하여 수신단 필터는 송신 주파수에서 우수한 감쇄특성을 얻을 수 있고 송신단 필터는 수신 주파수에서 우수한 감쇄특성을 얻을 수 있다. 또한, 개방방향 공진기(311∼317)와 단락방향 공진기(321∼327) 사이의 전기적 연결은 공진기의 홈(341∼347)이 아닌 전극 패턴으로도 가능하다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예의 듀플렉서의 구조도이다. 도 5a를 참조하여, 본 발명에 따른 다른 실시예의 듀플렉서의 구조를 설명한다.
본 발명의 듀플렉서 구조를 알기 쉽게 나타내기 위하여 도 5b에 유전체 블록 상면의 평면도를 나타내었으며, 도 5c에 유전체 블록 전면의 평면도를 나타내었다. 또한, 도 5d에 듀플렉서의 공진기 부분인 B-B'면에서의 단면도를 나타내었다. 유전체 블록은 유전체 블록의 상면과 유전체 전면에서 입출력단자(431, 433), 안테나 연결용 전극(432)의 접지방지용 간격(461∼463)을 제외한 다른 모든 부분을 도금한다. 공진기는 공진기의 구멍(411∼417)과 홈(421∼427)을 이용하여 형성한다. 공진기 구멍(411∼417)은 유전체 블록의 하면에서 접지와 단락되고 유전체 블록의 상면에서 공진기 홈(421∼427)과 전기적으로 연결되며, 공진기 홈(421∼427)은 공진기 구멍(411∼417)에서 시작하여 유전체 블록의 전면에 유전체 일부를 남겨두고 형성하여 공진기의 홈의 끝이 공진기의 개방면이 되게 한다. 그러므로, 공진기의 개방면 부근의 특성 임피던스와 단락면 부근의 특성 임피던스가 서로 다른 스텝 임피던스 공진기가 된다. 송신단 필터는 결합량 조절용 홈(451∼453)을 공진기의 홈 사이에 유전체 블록의 전면에서 후면까지 형성함으로써 공진기 사이의 결합은 자계에 의하여 이루어지며, 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역에서 우수한 감쇄특성을 얻을 수 있다. 또한, 수신단 필터는 결합량 조절용 홈(441∼443)을 공진기의 구멍 사이에 유전체 블록의 상면에서 하면까지 형성함으로써 공진기 사이의 결합은 전계에 의하여 이루어지며, 도 6과 같이 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역에서 우수한 감쇄특성을 얻을 수 있다. 이러한 송수신필터를 이용하여 듀플렉서를 제작하면 작은 수의 공진기를 이용하여 수신단 필터는 송신 주파수에서 우수한 감쇄특성을 얻을 수 있고 송신단 필터는 수신 주파수에서 우수한 감쇄특성을 얻을 수 있다. 또한, 공진기의 홈(421∼427)은 전극 패턴으로도 가능하다.
본 구조의 듀플렉서 구조는 공진기를 일자형으로 형성하지 않고 도 4d와 같이 'ㄷ'자형 혹은 도 5d와 같이 'ㄱ'자형으로 형성하여 공진기의 길이를 줄일 수 있어서, 소형·경량화를 이룩할 수 있으며, 공진기와 공진기 사이에 결합량 조절용 홈을 유전체 블록의 외벽에 형성하여 공진기 사이의 결합을 전계 혹은 자계에 의한 결합으로 할 수 있다. 또한, 이러한 듀플렉서는 공진기의 개방면 부근과 단락면 부근의 특성 임피던스 차를 이용함으로써 저지대역에 신호의 전달을 차단하는 극점을 생성시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 듀플렉서는 외부의 칩 캐패시터나 인덕터를 사용하지 않고 송신단 필터는 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역에서 우수한 감쇄특성을 가지며, 수신단 필터는 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역에서 우수한 감쇄특성을 갖도록 할 수 있다. 이러한 듀플렉서는 제조공정이 간단하며 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (9)

  1. 무선통신 시스템의 고주파 회로를 위하여 송신단 필터부와 수신단 필터부와 임피던스 정합회로부를 형성하고 도전성 금속으로 도금한 유전체 블록으로 구성된 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 있어서,
    상기 유전체 블록의 전면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태이며, 상면에는 임의의 모양을 가지며 소정의 크기로 형성된 도금되지 않은 단락 방지용 간격이 형성되어 있는 다수의 개방방향 공진기들;
    상기 유전체 블록의 후면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태이며, 상기 개방방향 공진기들과 같은 개수인 단락방향 공진기들;
    상기 유전체 블록의 상기 송신단 필터부의 상기 후면의 외벽에 형성되며, 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 송신 결합량 조절용 홈들;
    상기 유전체 블록의 상기 수신단 필터부의 상기 전면의 외벽에 형성되며, 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 수신 결합량 조절용 홈들; 및
    상기 유전체 블록의 하면에 상기 개방방향 공진기들 각각과 상기 해당 단락방향 공진기들을 연결하기 위하여 도전체로 도금한 공진기 홈들로 구성된 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 결합량 조절용 홈들이 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 개방방향 공진기 구멍 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 자계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 결합량 조절용 홈들이 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 단락방향 공진기 구멍 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 전계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기 홈들이 전극패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  5. 무선통신 시스템의 고주파 회로를 위하여 송신단 필터부와 수신단 필터부와 임피던스 정합회로부를 형성하고 도전성 금속으로 도금한 유전체 블록으로 구성된 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서에 있어서,
    상기 유전체 블록의 후면부에 상면부터 하면으로 관통하는 구멍을 도전체로 도금한 형태인 공진기들;
    상기 유전체 블록의 상기 송신단 필터부의 상기 상면의 외벽에 형성되며, 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 송신 결합량 조절용 홈들;
    상기 유전체 블록의 상기 수신단 필터부의 상기 후면의 외벽에 형성되며, 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 수신 결합량 조절용 홈들; 및
    상기 유전체 블록의 상면에 상기 송신 결합량 조절용 홈들과 각각 나란하게 전면방향으로 형성되고 도전체로 도금한 공진기 홈들로 구성된 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공진기의 구멍들은 유전체 외벽에 단락되고;
    상기 공진기 홈들은 유전체 전면까지 형성하지 않고 유전체 블록의 일부를 남겨두고 형성되어 공진기의 개방면이 되게 하고;
    상기 공진기들이 일단은 접지에 단락되고 타단은 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신 결합량 조절용 홈들이 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 공진기 홈 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 자계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 높은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신 결합량 조절용 홈들이 상기 공진기들 사이의 결합량을 조절하기 위하여 상기 유전체 블록의 상기 공진기 구멍 사이에 위치하여 상기 공진기 사이에 전계에 의한 결합이 이루어지도록 하며 통과대역보다 낮은 주파수의 저지대역 감쇄특성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 공진기 홈들이 전극패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스텝 임피던스 공진기를 갖는 듀플렉서.
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