KR19990063165A

KR19990063165A - 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서

Info

Publication number: KR19990063165A
Application number: KR1019980055787A
Authority: KR
Inventors: 준 도다; 히데유키 가토; 하루오 마츠모토
Original assignee: 무라따 미치히로; 가부시끼가이샤 무라따 세이사꾸쇼
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 1999-07-26
Also published as: EP0926759B1; DE69821330T2; EP0926759A1; KR100321104B1; JPH11191703A; US6163237A; DE69821330D1; CN1118108C; CN1229286A; JP3327196B2

Abstract

본 발명은 내장되어 있는 각 모드의 공진기를 독립적으로 설계할 수 있는 소형의 이중대역(dual band)용 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서를 제공한다. 이 유전체 필터 유전체 듀플렉서는, 서로 대향하고 있는 제 1 및 제 2면과 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 3 및 제 4면을 구비하고 있는, 실질적으로 직사각형 형상의 유전체 블록; 상기 제 1면과 제 2면 사이로 연장하고 있는 복수개의 관통홀; 상기 유전체 블록의 상기 제 1면 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치된 내부도체 비형성부(non-conductive portion)를 제외하고 상기 관통홀의 내면에 형성된 내부도체; 상기 유전체 블록의 상기 제 3 및 제 4면에 형성된 외부도체; 및 상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부를 상호 접속시키는, 상기 유전체 블록의 상기 제 1면에 형성된 선로도체(line conductor)를 포함하고 있으며, 이에 의해 TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성되어 있다.

Description

유전체 필터 및 유전체 듀플렉서

본 발명은 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서에 관한 것으로, 보다 상세히하면 마이크로파대, 밀리미터파대 등에서 사용하는 통신장치 등에 사용되는 이중대역(dual band)용 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서에 관한 것이다.

마이크로파대 또는 밀리미터파대의 통신장치에 사용되는 이중대역용 고주파 회로부를 구성하는 경우, 이러한 회로부는 도 10 및 도 11에 도시된 2개의 대역필터(band pass filter) 101, 121를 조합하여 구성되어 있다. 도 10에 도시된 대역필터 101은 TEM 모드를 이용한 공진기를 3개 구비하고 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 고주파 회로부는 유전체 블록 102, 내벽면에 내부도체가 형성된 관통홀 103, TEM 모드 공진기들 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합을 조절하는 전극 패턴 104, 개방측 단면 102a를 제외한 유전체 블록 102의 외부면에 형성된 외부도체 105, 및 TEM 모드용 입출력전극 106을 포함하고 있다.

도 11에 도시된 대역필터 121은 TE 모드를 이용한 공진기를 3개 구비하고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 대역필터에는 유전체 블록 122, TE 모드 결합용 선로도체(line conductor) 123, 유전체 블록 122의 상하면에 형성되고 선로도체 123을 통해 서로 전기적으로 접속된 외부도체 124a, 124b, 및 TE 모드용 입력전극 125가 형성되어 있다.

상술한 구조와는 별도로, 이중대역용 고주파 회로부가 듀플렉서를 이용한 1-입력/2-출력 형태의 대역필터를 포함하고 있는 몇가지 경우들도 있다.

그러나, 어떤 경우에도, 상술한 필터를 인쇄 회로기판 등에 실장할 때에는, 두 개의 대역필터가 차지하는 공간을 확보해야한다는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해서, 도 10 및 도 11 각각에 도시된 TEM 모드 대역필터 101과 TE 모드 대역필터 121를 일체적으로 조합하여 소형으로 제작한 복합부품이 설계될 수 있다. 그러나, TEM 모드 대역필터 101과 TE 모드 대역필터 121를 일체적으로 조합함으로써, TEM 모드 대역필터 101의 개방측 단면 102a에 형성된 전극패턴들 104 사이에서 얻게 되는 TE 모드 결합용 선로도체 123이 필요하게 되고, 이 선로도체 123에 의해 TEM 모드 공진기들 상호간의 전자기적 결합이 영향을 받게 된다. 따라서, TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터 각각을 독립적으로 설계하는 것이 어렵다. 게다가, 개방측 단면 102a에는 전극패턴 104가 형성되어 있고, 선로도체 123의 형성위치가 개방측 단면 102a의 소정의 부분으로 한정되고, TE 모드 공진기의 공진 주파수 및 공진기들 수의 설정이 제약되는 등의 새로운 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 바람직한 구현예들은 상술한 문제들을 극복하고, 내장되어 있는 각 모드의 공진기를 독립적으로 설계할 수 있는 소형의 이중대역용 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서를 제공한다.

도 1은 본 발명의 유전체 필터의 바람직한 제 1 구현예를 보여주는 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 유전체 필터의 전기 등가회로도이다.

도 3은 도 1에 도시된 유전체 필터의 감쇠 특성을 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 유전체 필터의 바람직한 제 2 구현예를 보여주는 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 유전체 필터의 전기 등가회로도이다.

도 6은 본 발명의 유전체 필터의 바람직한 제 3 구현예를 보여주는 사시도이다.

도 7은 도 6에 도시된 유전체 필터의 전기 등가회로도이다.

도 8은 본 발명의 유전체 듀플렉서의 바람직한 구현예를 보여주는 사시도이다.

도 9는 도 8에 도시된 유전체 듀플렉서의 전기 등가회로도이다.

도 10은 종래 TEM 모드의 유전체 필터를 보여주는 사시도이다.

도 11은 종래 TE 모드의 유전체 필터를 보여주는 사시도이다.

도면의 주요 부호에 대한 설명

1 ... 유전체 필터 2 ... 유전체 블록

2a ... 개방측 단면 2b ... 단락측 단면

3 ... 관통홀 4 ... 내부도체

4a, 4b ... 내부도체 비형성부 5 ... 외부도체

7 ... 선로도체 11a, 11b ... TE 모드 입출력전극

12a, 12b ... TEM 모드 입출력전극

15a, 15b, 15c, 15d, 15e ... TE 모드 유전체 공진기

15a, 15b, 15c, 15d ... TEM 모드 유전체 공진기

21 ... 유전체 필터 25 ... 외부도체

27 ... TE 모드 및 TEM 모드 입력전극 28 ... TE 모드 출력전극

29 ... TEM 모드 출력전극 31 ... 유전체 필터

32 ... 유전체 블록 32a, 32b ... 개방측 단면

35 ... 외부도체 37a, 37b ... 결합용홀

38 ... 결합용 관통홀

39 ... TE 모드 및 TEM 모드 입력전극

40 ... TE 모드 출력전극 41 ... TEM 모드 출력전극

51 ... 유전체 듀플렉서 52 ... 유전체 블록

52a ... 개방측 단면 52b ... 단락측 단면

53a, 53b, 53c, 53d ... 관통홀 54 ... 내부도체

54a ... 내부도체 비형성부 55 ... 외부도체

Tx ... 송신전극 Rx ... 수신전극

ANT ... 안테나전극

본 발명의 바람직한 구현예들은, 서로 대향하고 있는 제 1 및 제 2면과 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 3 및 제 4면을 구비하고 있는, 실질적으로 직사각형 형상의 유전체 블록; 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 연장하고 있는 복수개의 관통홀; 상기 유전체 블록의 상기 제 1면 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치된 내부도체 비형성부(non-conductive portion)를 제외하고 상기 관통홀의 내면에 형성된 내부도체; 상기 유전체 블록의 상기 제 3 및 제 4면에 형성된 외부도체; 및 상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부를 상호 접속시키는, 상기 유전체 블록의 상기 제 1면에 형성된 선로도체를 포함하고 있으며, 이에 의해 TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성되는 유전체 필터를 제공한다.

상술한 유전체 필터에 있어서, 선로도체 대신에 결합수단과 결합홈 중에서 적어도 하나가 형성되어도 된다. 상기 결합수단은 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있고, 상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부가 상기 결합수단에 의해 상호 접속되어 있다. 상기 결합홈은 상기 유전체 블록의 상기 제 1 및 제 2면에 배치되고, 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있으며; 이에 의해 TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성된다.

상술한 결합수단은 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있는 결합용 관통홀 및 이 관통홀의 내면에 형성된 내부도체를 포함하여도 된다. 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부는 상기 내부도체에 의해 상호 접속되어 있다.

상술한 유전체 필터에서, 상기 내부도체 비형성부도 또한 상기 유전체 블록의 상기 제 2면의 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치되어도 된다.

상술한 유전체 필터는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하여도 되고; 상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되어도 된다.

이 유전체 필터의 상술한 구조는 유전체 듀플렉서에도 또한 적용될 수 있다.

상기 구조에 따르면, 복수개의 관통홀과 이들의 내부도체는 외부도체 및 유전체 블록과 함께 복수개의 TEM 모드 공진기를 구성한다. 한편, 선로도체, 결합용 관통홀 등의 결합수단, 및 결합용홈은 결합 서셉턴스(susceptance)로서 작용하고, 외부도체 및 유전체 블록은 이 선로도체, 결합수단 및 결합용홈에 의해 분할된 복수개의 TE 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기를 구성한다.

또한, 관통홀의 내벽면에 형성된 내부도체에는 또한 유전체 블록의 제 2면의 근방에서 내부도체 비형성부가 형성되어 있고, TEM 모드 공진기는 1/2 파장의 공진기이다.

TEM 모드 유전체 공진기들의 각 공진 주파수와 이들의 전자기적 결합을 조정하기 위해서 내부도체 비형성부가 관통홀 내에 형성되어 있기 때문에, 선로도체, 결합수단 및 결합용홈에 의한 전자기적 영향이 억제된다. 그 결과, 내장되어 있는 각 모드의 공진기를 독립적으로 설계할 수 있는 소형의 이중대역용 유전체 필터 또는 유전체 듀플렉서를 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예의 하기 설명을 통해 명확하게 이해될 것이고, 각 구현예에서는 동일한 부품 및 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 부여하고 중복 설명은 생략한다.

[바람직한 제 1 구현예, 도 1∼도 3]

도 1에 도시된 바와 같이, 유전체 필터 1은 유전체 재료로 구성된 직사각형의 평행육면체 형상의 유전체 블록 2를 가지고 있다. 유전체 블록 2의 제 1면 2a와 이 제 1면 2a와 대향하고 있는 제 2면 2b 사이에는 복수개(제 1 구현예에서는 2개)의 관통홀 3이 연장하고 있다. 이 관통홀 3의 각 내벽면에는 내부도체 4가 형성되어 있고, 이 내부도체 4에는 제 1면 2a의 근방에서 내부도체 비형성부 4a가 형성되어 있다.

제 1면 2a를 제외한 유전체 블록 2의 외벽면에는 외부도체 5가 형성되어 있다. 즉, 외부도체 5는 유전체 블록 2의 제 1면 2a(이하, 개방측 단면 2a라 한다)에서는 내부도체 4로부터 전기적으로 개방(단선)되어 있고, 제 2면 2b(이하, 단란측 단면 2b라 한다)에서는 내부도체 4에 전기적으로 단락(도전)되어 있다.

게다가, 개방측 단면 2a에는 관통홀들 3의 사이에서 유전체 블록 2의 상면에서부터 하면까지 이르는 선로도체 7이 형성되어 있다. 선로도체 7은, 개방측 단면 2a에서 유전체 블록 2의 상면(제 3면)에 형성된 외부도체 부분 5a를 유전체 블록 2의 하면(제 4면)에 형성된 외부도체 부분 5b에 전기적으로 접속시킨다. 유전체 블록 2의 좌우측면(제 5면과 제 6면)에는, 각각 TE 모드 입력전극 11a, TEM 모드 입력전극 12a 및 TE 모드 출력전극 11b, TEM 모드 출력전극 12b가 외부도체 5와의 사이에 소정의 갭(gap)을 두고 형성되어 있다.

2개의 관통홀 3과 이들의 내부도체 4는 외부도체 5 및 유전체 블록 2와 함께, 개방면 및 단락면으로서 유전체 블록 2의 개방측 단면 2a 및 단란측 단면 2b를 구비하고 있는 1/4 파장의 2개의 TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b를 구성한다. TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b는 전자기적으로 상호 결합하여, TEM 모드의 2단의 대역필터를 구성한다.

유전체 블록 2의 개방측 단면 2a에 형성된 선로도체 7은 결합 서셉턴스로서 작용한다. 따라서, 외부도체 5 및 유전체 블록 2는 선로도체 7에 의해 분할된 2개의 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b(TE₁₀₁모드, TE₁₀₂모드 등의 저차 모드가 바람직하다)를 구성한다. 이 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b는 선로도체 7을 통해 전자기적으로 상호 결합되어, TE 모드의 2단의 대역필터를 형성한다. 즉, 선로도체 7은 TE 모드의 유전체 공진기 15a, 15b를 전자기적으로 결합시킬 뿐만 아니라, 공진기 15a, 15b의 반사계수가 큰 전자기적 경계부로서의 기능도 있다.

도 2는 유전체 필터 1의 전기 등가회로도이다. 이 유전체 필터 1은 TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터가 내장되어 있는 2-입력/2-출력 형태의 이중대역 유전체 필터이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 유전체 필터 1은 2개의 통과대역을 가지고 있고, 예를 들어 통과대역 A는 TEM 모드 대역필터에 의한 통과대역이고, 통과대역 B는 TE 모드 대역필터에 의한 통과대역이다.

상술한 구조의 유전체 필터 1에 있어서, 각 관통홀 3에 형성된 내부도체 4에는 내부도체 비형성부 4a가 형성되어 있고, 이 내부도체 비형성부 4a의 치수와 배열 위치를 적절하게 설정함으로써, TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합을 조정할 수 있다. 따라서, TEM 모드 대역필터의 대역폭과 중심 주파수를 변경시킬 수 있다.

한편, 유전체 블록 2의 개방측 단면 2a에 형성된 선로도체 7의 개수와 치수 또는 개방측 단면 2a 상에서의 배열 위치 등을 적절하게 설정함으로써, TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b 상호간의 전자기적 결합을 조정할 수 있다. 그러므로, TE 모드 대역필터의 대역폭과 중심 주파수를 변경시킬 수 있다.

따라서, 유전체 필터 1에서는, TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합을 조정하기 위해서 내부도체 비형성부 4a가 관통홀 3 내에 형성되어 있기 때문에, 개방측 단면 2a 상에 형성된 선로도체 7에 의한 전자기적 영향이 억압된다. 게다가, 선로도체 7을 제외한 유전체 블록 2의 개방측 단면 2a에는 전극패턴이 형성되어 있지 않고, 선로도체 7의 형성위치의 제약이 완화되고, TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b의 공진 주파수 설정의 자유도가 높게 된다. 그 결과, TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터 각각을 독립적으로 설계할 수 있는 소형의 유전체 필터 1을 얻을 수 있게 된다.

[바람직한 제 2 구현예, 도 4 및 도 5]

도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 필터 21에서는, 유전체 블록 2에서, 개방측 단면 2a(제 1면)와 단란측 단면 2b(제 2면) 사이로 연장하고 있는 3개의 관통홀 3이 형성되어 있다. 관통홀 3의 내벽면에는 각각 내부도체 4가 형성되어 있고, 이 내부도체 4는 개방측 단면 2a 상에서 내부도체 비형성부 4a를 가지고 있다. 개방측 단면 2a 및 좌우측면 2c, 2d를 제외한 유전체 블록 2의 외벽면에는 외부도체 25가 형성되어 있다.

개방측 단면 2a에는, 유전체 블록 2의 제 1면 2a에서부터 제 2면 2b까지 이르는 선로도체 7이 형성되어 있고, 이 선로도체 7은 중앙에 배치된 관통홀 3과 포개진다(overlap). 선로도체 7은, 개방측 단면 2a에서 유전체 블록 2의 상면(제 3면)에 형성된 외부도체 부분 25a를 유전체 블록 2의 하면(제 4면)에 형성된 외부도체 부분 25b에 전기적으로 접속시킨다. 유전체 블록 2의 좌우측면(제 5면과 제 6면) 2c, 2d에는, 각각 TE 모드 및 TEM 모드 공용 입력전극 27, TE 모드 출력전극 28, TEM 모드 출력전극 29가 외부도체 25와 소정의 갭을 두고 형성되어 있다.

3개의 관통홀 3과 이들의 내부도체 4는 외부도체 25 및 유전체 블록 2와 함께, 1/4 파장의 3개의 TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b, 16c를 구성한다. TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b, 16c는 전자기적으로 상호 결합되어, TEM 모드의 3단의 대역필터를 형성한다. 외부도체 5 및 유전체 블록 2는 선로도체 7에 의해 분할된 2개의 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b를 구성한다.

도 5는 유전체 필터 21의 전기 등가회로도이다. 이 유전체 필터 21은 TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터가 내장되어 있는 1-입력/2-출력 형태의 이중대역용 유전체 필터이다.

상술한 구성의 2-입력/2-출력의 이중대역용 유전체 필터 21은 바람직한 제 1 구현예에서의 유전체 필터 1과 유사한 효과로 작용하고, 유전체 블록 2의 좌우측면 2c, 2d에 외부도체가 형성되지 않기 때문에, 반사계수가 큰 전자기적 벽으로서의 기능도 있다. 그러므로, TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b의 소형화가 가능하며, 유전체 블록 2의 크기를 축소할 수도 있다. 게다가, 선로도체 7이 관통홀 3에 포개져서 개방측 단면 2a에 형성되는 경우에도, 내부도체 4는 개방측 단면 2a의 근방에서 내부도체 비형성부 4a를 가지고 있으며, TEM 모드 유전체 공진기 16b의 개방면이 선로도체 7에 의해 단락되는 것과도 무관하다. 따라서, 선로도체 7의 형성위치는 개방측 단면 2a에 제약받지 않고, TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b의 공진 주파수 설정 자유도가 높게 된다.

[바람직한 제 3 구현예, 도 6 및 도 7]

도 6에 도시된 바와 같이, 유전체 필터 31은 대략 직사각형의 평행육면체 형상의 유전체 블록 32를 가지고 있다. 유전체 블록 32의 좌측부 및 우측부 각각에는, 개방측 단면 32a와 개방측 단면 32b 사이로 연장하고 있는 2개의 관통홀 3이 형성되어 있다. 관통홀 3의 내벽면에는 각각 내부도체 4가 형성되어 있고, 이 내부도체 4는 개방측 단면 32a 및 개방측 단면 32b의 근방에서 내부도체 비형성부 4a, 4b를 가지고 있다.

또한, 유전체 블록 32의 개방측 단면 32a, 32b의 중앙부에는 각각 결합용홈 37a, 37b가 서로 대향하여 형성되어 있다. 결합용홈 37a, 37b는 유전체 블록 32의 상면에서부터 하면까지 연장되어 있다. 게다가, 유전체 블록 32의 중앙부들, 다시 말해 결합용홈 37a, 37b의 사이에는 결합수단으로서의 결합용홀 38이 형성되어 있다. 결합용홀 38의 내벽면에는 내부도체가 형성되어 있다.

유전체 블록 32의 외벽면, 대략 전체적으로 외부도체 35가 형성되어 있다. 결합용홈 37a, 37b의 벽면에는 외부도체 35가 형성되어 있고, 결합용홀 38의 내부도체는 그의 양단이 외부도체 35에 도전되어 있다. TE 모드 및 TEM 모드 공용 입력전극 39, TE 모드 출력전극 40 및 TEM 모드 출력전극 41은 외부도체 35로부터 소정의 갭을 두고 형성되어 있다.

2개의 관통홀 3과 이들의 내부도체 4는 외부도체 35 및 유전체 블록 32와 함께, 유전체 블록 32의 개방측 단면 32a 및 개방측 단면 32b가 개방되어 있는 1/2 파장의 2개의 TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b를 구성한다. TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b는 전자기적으로 상호 결합되어, TEM 모드의 2단의 대역필터를 구성한다.

또한, 유전체 블록 32에 형성된 결합용홈 37a, 37b 및 내부도체가 형성되어 있는 관통홀 38은, 각각 결합 서셉턴스로서 작용한다. 따라서, 외부도체 35 및 유전체 블록 32는 결합용홈 37a, 37b 및 관통홀 38에 의해 분할된 2개의 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b를 구성한다. 이 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b는 결합용홈 37a, 37b에 의해 폭이 협소해진 유전체 블록 32의 부분 및 결합용홀 38을 통해 전자기적으로 상호 결합되어, TE 모드의 2단의 대역필터를 형성한다. 즉, 결합용홈 37a, 37b와 결합용홀 38은 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b를 전자기적으로 결합시킬 뿐만 아니라, 공진기 15a, 15b의 반사계수가 큰 전자기적 경계부로서의 기능도 있다. 결합용홈 37a, 37b와 관통홀 38 양자가 반드시 형성될 필요는 없고, 결합용홈 37a, 37b 또는 관통홀 38 중에 어느 하나만 형성되어도 유사한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 유전체 필터 31의 전기 등가회로도이다. 이 유전체 필터 31은 TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터가 내장되어 있는 1-입력/2-출력 형태의 이중대역용 유전체 필터이다.

상술한 구조의 유전체 필터 31에서, 각 관통홀 3에 형성된 내부도체 4에는 내부도체 비형성부 4a, 4b가 형성되어 있고, 이 내부도체 비형성부 4a, 4b의 치수와 배열 위치를 적절하게 설정함으로써, TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합을 조정할 수 있다. 따라서, TEM 모드 대역필터의 대역폭, 중심 주파수 등을 변경시킬 수 있다.

한편, 유전체 블록 32의 개방측 단면 32a, 32b 각각에 형성된 결합용홈 37a, 37b 및 유전체 필터 32의 중앙부에 형성된 결합용 관통홀 38의 개수, 치수 또는 배열 위치를 적절하게 설정함으로써, TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b 상호간의 전자기적 결합이 조정될 수 있다. 그러므로, TE 모드 대역필터의 대역폭과 중심 주파수를 변경시킬 수 있다.

유전체 필터 31에서는, TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합을 조정하기 위해서 내부도체 비형성부 4a, 4b가 관통홀 3 내에 형성되어 있기 때문에, 개방측 단면 32a, 32b 및 유전체 블록 32 중앙부에 형성된 결합용홈 37a, 37b 및 결합용 관통홀 38에 의한 전자기적 영향이 억압된다. 그 결과, TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터 각각을 독립적으로 설계할 수 있는 유전체 필터 31을 얻을 수 있게 된다.

[바람직한 제 4 구현예, 도 8 및 도 9]

바람직한 제 4 구현예는 자동차 전화, 휴대전화 등의 이동 통신기구에 사용되는 유전체 듀플렉서에 대해서 설명한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 유전체 듀플렉서 51은 유전체 재료로 구성된 직사각형의 평행육면체 형상의 유전체 블록 52를 가지고 있다. 유전체 블록 52에는 개방측 단면 52a와 단락측 단면 52b 사이로 연장하고 있는 4개의 관통홀 53a, 53b, 53c, 53d가 일렬로 형성되어 있다. 관통홀 53a∼53d의 내벽면에는 각각 내부도체 54가 형성되어 있고, 이 내부도체 54는 개방측 단면 52a측에서 내부도체 비형성부 54a를 가지고 있다. 게다가, 관통홀 53b와 관통홀 53c 사이에는, 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a의 중앙부와 단락측 단면 52b의 중앙부 사이로 연장하고 있는 외부결합홀 63이 형성되어 있다. 외부결합홀 63의 내벽면에는 내부도체들이 형성되어 있다.

개방측 단면 52a를 제외한 유전체 블록 52의 외벽면에는 외부도체 55가 형성되어 있다. 즉, 외부도체 55 내에는, 유전체 블록 52의 상면에서 소정의 갭을 확보하여 좌측부분의 반과 우측부분의 반 각각에 외부도체 부분 55a, 55c가 형성되어 있고, 유전체 블록 52의 하면에서 소정의 갭을 확보하여 좌측부분의 반과 우측부분의 반 각각에 외부도체 부분 55b, 55d가 형성되어 있다. 외부도체 55는 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a에서는 관통홀 53a∼53d의 내부도체 4로부터 전기적으로 개방(단선)되어 있고, 단란측 단면 52b에서는 내부도체 4와 전기적으로 단락(도전)되어 있다.

관통홀 53a, 53b 사이에는 유전체 블록 52의 상면에서부터 하면까지 이르는 선로도체 57이 개방측 단면 52a에 형성되어 있다. 또한, 개방측 단면 52a에는 유전체 블록 52의 상면에서부터 하면까지 이르는 선로도체 58, 59가 형성되어, 관통홀 53c, 53d와 포개진다. 선로도체 57은, 개방측 단면 52a에서 유전체 블록 52의 상면에 형성된 외부도체 부분 55a를 유전체 블록 52의 하면에 형성된 외부도체 부분 55b에 전기적으로 접속시킨다. 선로도체 58, 59 각각은, 개방측 단면 52a에서 유전체 블록 52의 상면에 형성된 외부도체 부분 56a를 유전체 블록 52의 하면에 형성된 외부도체 부분 56b에 전기적으로 접속시킨다.

유전체 블록 52의 좌우측면부에는, 각각 TE 모드 및 TEM 모드 공용 입력전극이 되는 수신전극 Rx, 송신전극 Tx가 외부도체 55와 소정의 갭을 두고 형성되어 있다. 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a의 중앙 부분에는 TE 모드 및 TEM 모드 공용 입력전극이 되는 안테나전극 ANT가, 외부결합홀 63에서의 내부도체에 도전되는 상태로 형성되어 있다. 즉, 외부결합홀 63에서의 내부도체는 개방측 단면 52a에서는 외부도체 55에 전기적으로 단선되어 있으며, 단란측 단면 52b에서는 외부도체 55와 전기적으로 도전되어 있다.

2개의 관통홀 53a, 53b와 이들의 내부도체 54는 외부도체 55의 좌측부분의 반 및 유전체 블록 52의 좌측부분의 반과 함께, 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a 및 단란측 단면 52b가 개방면 및 단락면이 되는 1/4 파장의 2개의 TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b를 구성한다. TEM 모드 유전체 공진기 16a, 16b는 전자기적으로 상호 결합되어, TEM 모드의 2단의 대역필터를 구성한다.

유전체 블록 52의 개방측 단면 52a에 형성된 선로도체 57은 결합 서셉턴스로서 작용한다. 따라서, 외부도체 55의 좌측부분의 반 및 유전체 블록 52의 좌측분의 반 각각은 선로도체 57에 의해 분할된 2개의 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b를 구성한다. 이 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b는 선로도체 57을 통해 전자기적으로 상호 결합되어, TE 모드의 2단의 대역필터를 형성한다. 즉, 선로도체 57은 TE 모드 유전체 공진기 15a, 15b를 전자기적으로 결합시킬 뿐만 아니라, 공진기 15a, 15b의 반사계수가 큰 전자기적 경계부로서의 기능도 있다.

2개의 관통홀 53c, 53d와 이들의 내부도체 54는 외부도체 55의 우측부분의 반 및 유전체 블록 52의 우측부분의 반과 함께, 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a 및 단란측 단면 52b가 개방면 및 단락면이 되는 1/4 파장의 2개의 TEM 모드 유전체 공진기 16c, 16d를 구성한다. 이 TEM 모드 유전체 공진기 16c, 16d는 전자기적으로 상호 결합되어, TEM 모드의 2단의 대역필터를 구성한다.

유전체 블록 52의 개방측 단면 52a에 형성된 선로도체 58, 59는 결합 서셉턴스로서 작용한다. 따라서, 외부도체 55의 우측부분의 반 및 유전체 블록 52의 우측분의 반 각각은 선로도체 58, 59에 의해 분할된 3개의 TE 모드 유전체 공진기 15c, 15d, 15e를 구성한다. 이 TE 모드 유전체 공진기 15c, 15d, 15e는 선로도체 58, 59를 통해 전자기적으로 상호 결합되어, TE 모드의 3단의 대역필터를 형성한다.

상술한 구성의 유전체 듀플렉서 51에서, 유전체 블록 52의 우측부분의 반에 배열된 공진기 15c∼15e, 16c, 16d는 송신필터 60A를 형성한다. 유전체 블록 52의 좌측부분의 반에 형성된 공진기 15a, 15b, 16a, 16b는 수신필터 60B를 형성한다. 이 유전체 듀플렉서 51은 도면에 도시되지 않은 송신회로계로부터 송신전극 Tx에 의해 수신된 송신신호를, 송신필터 60A를 통해 안테나전극 ANT로부터 출력하고, 안테나전극 ANT에 의해 수신된 수신신호를, 수신필터 60B를 통해 수신전극 Rx로부터 도면에 도시되지 않은 수신회로계에 출력한다. 도 9는 유전체 듀플렉서 51의 전기 등가회로도이다.

유전체 듀플렉서 51에 있어서, 각 관통홀 53a∼53d에 형성된 내부도체 54에는 내부도체 비형성부 54a가 형성되어 있고, 이 내부도체 비형성부 54a의 치수와 배열 위치를 적절하게 설정함으로써, TEM 모드 유전체 공진기 16a∼16d 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합이 조정될 수 있다. 따라서, TEM 모드 대역필터의 통과대역폭과 중심 주파수를 변경시킬 수 있다. 한편, 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a에 형성된 선로도체 57∼59의 개수와 치수, 및 개방측 단면 52a 상에서의 배열 위치를 적절하게 설정함으로써, TE 모드 유전체 공진기 15a∼15e 상호간의 전자기적 결합이 조정될 수 있다. 그러므로, TE 모드 대역필터의 통과대역폭과 중심 주파수를 변경시킬 수 있다.

유전체 듀플렉서 51에서는, TEM 모드 유전체 공진기 16a∼16d 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합을 조정하기 위해서 내부도체 비형성부 54a가 관통홀 53a∼53d 내에 형성되어 있어서, 개방측 단면 52a 상에 형성된 TE 모드 유전체 공진기들 상호간의 전자기적 결합의 조정에 선로도체 57∼59에 의한 전자기적 영향을 거의 받지 않게 된다. 게다가, 유전체 블록 52의 개방측 단면 52a에서, 선로도체 57∼59의 형성위치의 제약이 완화되고, TE 모드 유전체 공진기 15a∼15e의 공진 주파수 설정의 자유도가 높게 된다. 그 결과, TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터 각각을 독립적으로 설계할 수 있는 소형의 유전체 듀플렉서 51을 얻을 수 있게 된다.

[그 외의 바람직한 구현예들]

본 발명의 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서는 상술한 구현예들로만 한정되지 않으며, 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.

상술한 구현예들에서는, TEM 모드 대역필터와 TE 모드 대역필터가 내장되어 있는 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서에 대해서 설명하였다. 그러나, TE 모드 대역필터의 구조와 TM 모드 대역필터 구조가 동일하기 때문에, 상기 각 구현예에서, 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서는 TE 모드의 신호 대신에 TM 모드의 신호를 입력함으로써, TEM 모드 대역필터와 TM 모드 대역필터가 내장되어 있는 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서로서도 취급될 수 있다.

게다가, 상기 바람직한 제 4 구현예에서의 유전체 듀플렉서 51에 있어서, 선로도체 57∼59 대신에 결합용 관통홀 또는 결함용홈이 형성되어도 되고, 관통홀 53a∼53d 내의 내부도체 54도 또한 단란측 단면 52b의 근방에서 내부도체 비형성부를 가지고 있어도 된다.

상술한 설명으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 복수개의 관통홀과 이들의 내부도체는 외부도체 및 유전체 블록과 함께 복수개의 TEM 모드 공진기를 구성한다. 한편, 선로도체, 결합용 관통홀 및 결합용홈은 결합 서셉턴스로서 작용하며, 외부도체 및 유전체 블록은 이 선로도체 또는 결합용 관통홀 또는 결합용홈에 의해 분할된 복수개의 TE 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기를 구성한다. TEM 모드 유전체 공진기 각각의 공진 주파수와 이들 상호간의 전자기적 결합의 조정하기 위해서 내부도체 비형성부가 관통홀 내에 형성되어 있기 때문에, TE 모드 또는 TM 모드 유전체 공진기들 상호간의 전자기적 결합의 조정에 선로도체 또는 결합용 관통홀 또는 결합용홈에 의한 전자기적 영향을 거의 받지 않게 된다. 그 결과, 내장되어 있는 각 모드의 공진기를 독립적으로 설계할 수 있는 소형의 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서를 얻을 수 있게 된다.

이제까지, 본 발명을 본 발명의 바람직한 구현예들에 대해서만 특정하게 도시하고 기술하였지만, 당업자들에게는 본 발명이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims

서로 대향하고 있는 제 1 및 제 2면과 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 3 및 제 4면을 구비하고 있는, 실질적으로 직사각형 형상의 유전체 블록;

상기 제 1면과 제 2면 사이에서 연장하고 있는 복수개의 관통홀;

상기 유전체 블록의 상기 제 1면 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치된 내부도체 비형성부(non-conductive portion)를 제외하고 상기 관통홀의 내면에 형성된 내부도체;

상기 유전체 블록의 상기 제 3 및 제 4면에 형성된 외부도체; 및

상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부를 상호 접속시키는, 상기 유전체 블록의 상기 제 1면에 형성된 선로도체를 포함하고 있는 유전체 필터로서,

이에 의해, TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
서로 대향하고 있는 제 1 및 제 2면과 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 배치되어 있는 제 3 및 제 4면을 구비하고 있는, 실질적으로 직사각형 형상의 유전체 블록;

상기 제 1면과 제 2면 사이에서 연장하고 있는 복수개의 관통홀;

상기 유전체 블록의 상기 제 1면 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치된 내부도체 비형성부를 제외하고 상기 관통홀의 내면에 형성된 내부도체;

상기 유전체 블록의 상기 제 3 및 제 4면에 형성된 외부도체; 및

결합수단 및 결합홈 중에서 적어도 하나를 포함하고 있는 유전체 필터로서,

상기 결합수단은 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있고, 상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부는 상기 결합수단에 의해 상호 접속되어 있고;

상기 결합홈은 상기 유전체 블록의 상기 제 1 및 제 2면에 배치되고, 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있으며;

이에 의해 TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제 2항에 있어서, 상기 내부도체 비형성부가 상기 유전체 블록의 상기 제 2면의 근방에서 상기 관통홀의 내면에도 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제 1항에 있어서, 상기 유전체 필터는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하고;

상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제 2항에 있어서, 상기 유전체 필터는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하고;

상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
제 3항에 있어서, 상기 유전체 필터는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하고;

상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
서로 대향하고 있는 제 1 및 제 2면과 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 3 및 제 4면을 구비하고 있는, 실질적으로 직사각형 형상의 유전체 블록;

상기 제 1면과 제 2면 사이에서 연장하고 있는 복수개의 관통홀;

상기 유전체 블록의 상기 제 1면 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치된 내부도체 비형성부를 제외하고 상기 관통홀의 내면에 형성된 내부도체;

상기 유전체 블록의 상기 제 3 및 제 4면에 형성된 외부도체; 및

상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부를 상호 접속시키는, 상기 유전체 블록의 상기 제 1면에 형성된 선로도체를 포함하고 있는 유전체 듀플렉서로서,

이에 의해, TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
서로 대향하고 있는 제 1 및 제 2면과 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 배치되어 있는 제 3 및 제 4면을 구비하고 있는, 실질적으로 직사각형 형상의 유전체 블록;

상기 제 1면과 제 2면 사이에서 연장하고 있는 복수개의 관통홀;

상기 유전체 블록의 상기 제 1면 근방에서 상기 관통홀의 내면에 배치된 내부도체 비형성부를 제외하고 상기 관통홀의 내면에 형성된 내부도체;

상기 유전체 블록의 상기 제 3 및 제 4면에 형성된 외부도체; 및

결합수단 및 결합홈 중에서 적어도 하나를 포함하고 있는 유전체 듀플렉서로서,

상기 결합수단은 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있고, 상기 유전체 블록의 상기 제 3면에 형성된 상기 외부도체의 일부와 상기 유전체 블록의 상기 제 4면에 형성된 상기 외부도체의 일부는 상기 결합수단에 의해 상호 접속되어 있고;

상기 결합홈은 상기 유전체 블록의 상기 제 1 및 제 2면에 배치되고, 상기 유전체 블록의 상기 제 3면과 제 4면 사이에서 연장하고 있으며;

이에 의해, TEM 모드 공진기와 TE 모드 공진기의 조합, 또는 TEM 모드 공진기 또는 TM 모드 공진기의 조합을 포함하고 있는 복수개의 공진기들이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
제 8항에 있어서, 상기 내부도체 비형성부가 상기 유전체 블록의 상기 제 2면의 근방에서 상기 관통홀의 내면에도 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
제 7항에 있어서, 상기 유전체 듀플렉서는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하고;

상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
제 8항에 있어서, 상기 유전체 듀플렉서는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하고;

상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
제 9항에 있어서, 상기 유전체 듀플렉서는 상기 제 1면과 제 2면 사이에서 서로 대향하게 연장하고 있는 제 5 및 제 6면을 더 포함하고;

상기 유전체 블록의 상기 제 5 및 제 6면에는 입출력 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.