KR20010050671A - 평면 필터 및 필터 시스템 - Google Patents

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Abstract

매우 정교함을 갖는 통과 주파수 대역을 가변적으로 제어하고, 스커트 특성이 우수하고 리플이 작은 평면 필터가 개시된다.
평면 필터 부재 및 튜닝 부재는 소정의 갭을 두어 서로 대향하여 배치된다. 필터 부재는 초전도체로 형성된 입력/출력부와, 복수개의 공진 소자들이 기판상에 형성되는 방식으로 구성된다. 튜닝 부재는 인가된 자계에 의해 유전율 변화를 갖는 자기 플레이트의 표면상의 복수개의 유전체 박막들과, 유전체 박막들에 전계를 인가하기 위한 복수개의 전극들로 구성된다. 각각의 유전체 박막은 필터 부재의 공진 소자들 사이의 갭, 또는 필터 부재와 입력/출력부 사이의 갭에 대향하는 위치에 배치된다. 전극들 사이에 전압을 인가함으로써, 공진 소자들 사이의 갭, 또는 공진 소자와 입력/출력부 사이의 갭의 유효 유전율 ε이 가변적으로 제어되어서, 스커트 특성 및 리플이 조정된다. 또한, 공진 소자의 공진 주파수와, 공진소자들 사이의 접속과, 공진 소자와 입력/출력부 사이의 접속이 개별적이며 독립적으로 제어될 수 있다.

Description

평면 필터 및 필터 시스템{PLANAR FILTER AND FILTER SYSTEM}
본 발명은 필터 부재를 튜닝 부재에 대향하게 배치함으로써 구성된 평면 필터(planar filter)에 관한 것으로, 특히 통신 장치 등에 사용하기 위해 초전도체를 필터 물질로 사용한 기술에 관한 것이다.
무선 또는 케이블에 의해 정보 통신을 행하기 위한 통신 장치에서, 희망된 주파수 대역만을 추출하기 위한 필터는 중요한 구성 성분이 된다. 주파수의 효과적인 이용 및 에너지 절약을 실현하기 위해, 감쇠 특성이 우수하고 삽입손(insertion loss)이 작은 필터가 요구된다.
이러한 요구를 만족하기 위해, Q 값이 높은 공진(resonance) 성분이 필터 구성 성분으로서 필요하다. 높은 Q 값을 갖는 공진 소자를 실현하는 하나의 기술로서, 초전도체를 공진 소자를 구성하는 도체로 사용하고, 기판에는 사파이어나 MgO와 같이 손실이 매우 적은 물질을 사용하는 기술이 제안되어왔다. 이 기술에서, 10000 이상의 Q 값을 얻을 수 있으며, 공진 특성이 매우 샤프하게 되었다. 그러나 한편으로는, 이러한 필터를 설계하고 만들 때, 공진 특성은 매우 높은 정밀도로 조정되어야한다는 문제가 있다.
즉, 처리 과정 동안의 기판 유전율(permittivity)의 미소한 분산 또는 도체의 경미한 처리 에러에 의해, 공진 특성이 크게 변하여서 희망된 필터 특성을 얻을 수 없다. 또한, 희망된 필터 특성을 얻었음에도 시간 또는 주위 온도 변화에 따라, 필터 특성에 편차가 발생한다는 문제가 있다.
한편, 상술된 높은 Q 값을 유용화하고, GHz 대역의 고주파수 신호를 직접 필터링하는 기술이 제안되어서, 주파수 컨버터를 생략함으로써 비용 저감을 실현할 수 있다. 또한, 이 경우에 말할 필요도 없지만, 공진 소자의 공진 특성이 아주 정교하게 조정되어야 하지만, 전적으로(positively) 공진 주파수를 변화함으로써 하나의 필터에 대해 임의의 주파수가 선택될 수 있다면, 필터 구성이 간략화될 수 있어서, 비용 저감을 달성할 수 있다.
또한, 상술된 필터 특성 편차를 없애는 기술로서, 예를 들면 유전율이 전압에 따라 변하는 유전체를 공진 소자상에 배치하고, 유전체 부근에 전압 인가 전극을 배치하는 기술을 들 수 있다.
이 기술에서, 전극 배열 위치를 구성하기 위한 위치 및 인가된 전압을 가변적으로 제어함으로써, 유전율은 지역적(locally)이며, 가변적으로 변화할 수 있다. 그 결과로, 이 기술은 필터의 통과 주파수 대역을 튜닝하기 위해 일반적으로 필요로 하는 (1) 공진 소자의 공진 주파수와, (2) 공진 소자들간의 접속과, (3) 공진 소자와 입력/출력부 간의 접속을 개별적이며 독립적으로 조정하는 것을 가능하게 한다. 특히, 통과 주파수 대역이 가변적으로 제어될 수 있으며, 스커트(skirt) 특성 및 리플(ripple)이 조정될 수 있어서, 희망된 특성들을 얻을 수 있다. 여기서, 스커트 특성은 통과 주파수 대역의 양쪽에서의 상승(rise) 및 하강(fall) 특성을 가리키며, 리플은 통과 주파수 대역의 움푹 들어간 정도의 특성을 가리킨다. 보통, 스커트 특성은 가파르며, 리플은 작은 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 기술에서는 유전율을 변화시키기 위한 유전체와, 전압을 인가하기 위한 전극이 필수불가결한 구성 소자이고, 유전체 및 전극에 의한 손실은 공진 소자의 Q 값을 수백 이하로 낮추어서, 감쇠 특성이 우수하고 삽입손이 작은 공진 소자 및 필터를 얻기가 어렵다.
다른 기술로 유전율이 인가된 자계에 따라 변하는 자기(YIG) 플레이트를 마이크로-스트립(micro-stripe) 구조의 공진기(resonator)상에 배치하며, 외부로부터 그 플레이트에 자계를 균일하게 인가하여서, 공진 주파수를 변화시키는 것을 들 수 있다.
이 기술에서는 상술된 유전체 제어 시스템에 비해 어떠한 전극도 필요하지 않으며, YIG 손실이 유전체의 손실보다 더 작고, 따라서 공진 소자의 Q 값이 10배까지 향상될 수 있다. 그러나, 이 기술이 필터 특성을 튜닝하는데 사용될 때에는 균일한 자계만이 각각의 공진 소자 및 공진 소자들 사이 또는 입력/출력부에 인가될 수 있어서, 필터 통과 주파수 대역을 튜닝하기 위해 필요한 상술된 (1) 내지 (3)의 개별적이고 독립적인 조정이 불가능하며, 통과 주파수 대역의 변화에 의해 스커트 특성 및 리플이 열화된다는 문제가 있다.
본 발명은 상술된 문제를 고려하여 개발되었으며, 본 발명의 목적은 높은 정밀함도로 통과 주파수 대역을 가변적으로 제어할 수 있으며, 스커트 특성이 우수하고 리플이 적은 평면 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 필터 구성 성분으로서 공진 소자의 공진 주파수와, 공진 소자들 간의 접속과, 공진 소자와 입력/출력부 간의 접속을 개별적이며 독립적으로 조정할 수 있는 평면 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 초전도체의 낮은 손실 특성을 희생시키지 않은 채, 간단한 구성을 가지며 고속이면서 넓은 범위에서 통과 주파수 대역을 튜닝할 수 있는 평면 필터를 제공하는 것이다.
상술된 목적을 달성하기 위해, 초전도체 박막인 복수개의 공진 소자들 및 공진 소자들의 양쪽 면에 배치된 입력/출력부들이 갭을 갖고 유전체 기판상에 형성된 필터 부재와,
자기 물질로 형성되며 소정의 갭을 갖고 필터 부재에 대향하도록 배치되고, 직류 자계가 인가되는 튜닝 부재를 포함한 평면 필터가 제공된다.
튜닝 부재는 유전율 조정부를 포함하며, 이 유전율 조정부는 공진 소자들 간의 갭 외면(periphery)과, 입력/출력부와 공진 소자 간의 갭 외면 중의 적어도 하나의 유효(effective) 유전율을 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 필터 부재는 튜닝 부재에 대향하여 배치되며, 튜닝 부재는 필터 부재의 공진 소자들 간의 갭 외면과, 입력/출력부와 공진 소자 간의 갭 외면 중의 적어도 하나의 유효 유전율을 조정할 수 있다. 이 때문에, 필터 통과 주파수 대역을 변화시킬 때, 스커트 특성이 향상될 수 있으며, 리플이 제거될 수 있다.
또한, 초전도체 박막의 복수개의 공진 소자들과, 공진 소자들의 양쪽에 배치된 입력/출력부들이 갭을 갖고 유전체 기판상에 형성되는 필터 부재와,
소정의 갭을 갖고 필터 부재에 대향하여 배치된 튜닝 부재를 포함한 평면 필터가 제공된다.
튜닝 부재는 입력/출력부와 공진 소자 간의 갭에 대향하여 배치된 제1 자기 물질과,
각각의 공진 소자에 대향하여 배치된 제2 자기 물질과,
공진 소자들 간의 갭에 대향하여 배치된 제3 자기 물질과,
제1 내지 제3 자기 물질의 투자율을 조정하기 위한 자계 발생 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 제1 내지 제3 자기 물질을 포함하는 튜닝 부재를 필터 부재에 대향하게 배치하고, 제1 내지 제3 자기 물질의 투자율을 조정함으로써, 공진 주파수, 공진 소자들 간의 접속, 및 공진 소자와 입력/출력부 간의 접속이 가변적으로 제어될 수 있어, 스커트 특성, 리플, 및 다른 필터 특성들이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 평면 필터의 제1 실시예 구조를 도시한 도.
도 2는 도 1의 A-A 방향의 단면도.
도 3은 도 1의 필터의 사용 상태를 도시한 도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 평면 필터의 제2 실시예를 도시한 도면으로, 도 4a는 필터 부재의 투시도이며, 도 4b는 튜닝(tuning) 부재의 투시도.
도 5는 튜닝 부재의 평면도.
도 6은 필터 부재가 방향 전환하여(turn over), 튜닝 부재에 대향하게 배치된 도.
도 7은 자기 물질 또한 튜닝 부재의 후면쪽에 배치되어서 자기 폐쇄(closed) 회로를 형성한 예를 도시한 도.
도 8은 본 실시예의 필터의 주파수 통과 특성(property)을 도시한 차트.
도 9는 전극이 지간(inter-digital) 모양으로 형성된 예를 도시한 도.
도 10은 필터 통과 특성을 도시한 차트.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 평면 필터의 제2 예의 구조를 도시한 도면으로, 도 11a는 필터 부재의 평면도이며, 도 11b는 튜닝 부재의 평면도이고, 도 11c는 도 11a, 도 11b의 평면 필터의 단면도.
도 12는 전극이 지간 모양으로 형성된 예를 도시한 도.
도 13은 YIG의 투자율(permeability)을 도시한 차트.
도 14는 자기 물질의 단면적이 항상 일정하도록 셋팅된 것을 도시한 예시적인 도.
〈도면의 주요 부분에 대한 설명〉
1 : 평면 필터 부재
2 : 튜닝 부재
4 : 기판
5 : 입력/출력부
6 : 공진 소자
7 : 자기 플레이트
9 : 전극
11 : 컨테이너
12 : 디워
23 : 자기 물질
본 발명의 평면 필터는 이후로는 도면을 참조하여, 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 평면 필터의 제1 실시예의 구조를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 A-A 방향에서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 평면 필터 부재(1)가 소정의 갭을 갖고 유사한 모양의 평면 튜닝 부재(2)에 대향하게 배치되는 방식으로 본 실시예의 평면 필터가 구성된다.
도 1은 필터 부재(1)가 튜닝 부재(2)에 대향하여 배치되기 전의 상태를 나타내며, 도 1의 파선은 필터 부재가 튜닝 부재에 대향하여 배치될 때 수직으로 겹쳐진 위치들을 나타낸다.
도 1의 필터 부재(1)는 초전도체로 형성된 한 쌍의 입력/출력부(5)와, 같은 모양의 초전도체로 형성된 복수개의 공진 소자(6)가 기판(4)-기판의 후면쪽은 그라운드 표면(3)임-상에 배치된 마이크로-스트립 라인 구성의 대역 통과 필터이다.
도 1의 튜닝 부재(2)는 복수개의 유전체 박막(8)과, 유전체 박막(8)에 전계를 인가하기 위한 복수개의 전극(9)이 자기 플레이트(7)-자기 플레이트의 투자율은 인가된 자계에 의해 변화함-의 표면(도 1의 하부 표면)상에 배치되는 방식으로 구성된다. 각각의 유전체 박막(8)은 필터 부재(1)의 공진 소자들(6) 사이의 갭 또는 필터 부재(1)의 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭에 대향하는 위치에 배치된다.
도 1에서, 유전체 박막(8) 및 전극(9)은 유전율 조정부에 해당하며, 유전체 박막(8)은 유전체부에 해당하고, 전극(9)은 전계 발생부에 해당한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 필터링 대상으로서의 마이크로파가 필터 부재(1)의 입력/출력부(5)의 입력 끝단에 입력된다. 또한, 도 2의 화살표 Y1으로 나타난 직류 자계가 한쪽 끝부분상의 입력/출력부(5)에서 다른쪽 끝부분상의 입력/출력부(5)쪽으로 인가된다. 이 자계는 필터 통과 주파수 대역을 가변적으로 제어한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 평면 필터는 구리(Cu) 컨테이너(11)에 포함된다. 컨테이너(11)는 또한, 디워(DeWar)(12)에 배치된다. 컨테이너(11)는 냉각기(13)의 냉각 헤드(cold head)(14)와 열 접촉되어 있다. 도 2의 화살표 Y1의 방향으로 자계를 발생하기 위해 코일(15)은 컨테이너(11)의 외벽 주위에 감겨진다.
또한, 도 3에서는 생략된 디워(12) 외부에는 도 1의 전극(9)에 전압을 인가히기 위한 전압 인가 전원과, 코일에 활성화시키기(energizing) 위한 코일 에너자이징(energizing) 전원이 배치된다. 전원에 공급될 전압을 가변적으로 제어함으로써, 도 1의 필터의 통과 주파수, 스커트 특성 또는 리플이 제어된다.
도 3은 필터 수반 단계에서의 증폭기(도시되지 않음)가 디워(12)에 포함되지 않은 예를 도시하지만, 증폭기는 디워(12)에 내장될 수 있다. 또한, 간략하게 하기 도 3은 하나의 평면 필터만이 디워(12)내에 배치되는 예를 도시하지만, 도 3에 점선으로 나타난 바와 같은 복수개의 필터들이 포함될 수 있다.
도 1에 도시된 평면 필터의 제1 실시예의 동작은 다음에 설명될 것이다. 도 1의 평면 필터의 통과 주파수 밴드를 결정하기 위한 요소들로는 공진 소자(6)의 길이와, 공진 소자(6) 주위 매질의 유효 유전율 ε및 유효 투자율을 들 수 있다. 또한, 스커트 특성 및 리플은 공진 소자(6)의 언로딩된 Q 값과, 공진 소자들(6) 간의 접속과, 공진소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 접속에 의해 정의된다.
공진 소자들(6) 간의 접속과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 접속은 갭 길이와, 갭 주변 매질의 유효 유전율 ε및 유효 투자율 μ에 의해 결정된다. 직류 자계가 도 3에 도시된 외부 코일(15)에 의해 도 1의 튜닝 부재(2)에 인가될 때, 유효 투자율 μ는 완전히 변하고, 모든 공진 소자들(6)의 공진 주파수는 균일하게 시프팅될 수 있다.
여기서, 공진 소자(6)의 공진 주파수 f는 유효 유전율 ε과, 유효 투자율 μ와, 공진 소자(6)의 길이 L과, 광속(광속도) C를 사용하여 수학식 1으로 나타난다.
수학식 1로부터, 유효 투자율 μ가 변할 때, 공진 주파수 f가 유효 투자율의 변화에 따라 변함을 알 수 있다. 공진 주파수 f가 변할 때, 필터 통과 주파수 밴드 또한 변한다.
상술된 바와 같이, 직류 자계가 화살표 Y1의 방향으로 도 1의 필터에 인가될 때, 필터 통과 특성은 주파수축상에서 시프트하지만, 공진 소자들(6) 간의 접속과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 전자기적 접속 또한 변화하고, 필터 스커트 특성, 리플, 및 다른 필터 특성들이 고정되지 않게 된다.
이 경우에, 본 실시예의 도 1의 유전체 박막(8) 부근에 배치된 전극들(9) 사이에 전압을 인가함으로서, 공진 소자들(6) 간의 갭 또는 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 간의 갭의 유효 유전율 ε이 가변적으로 제어되어서, 스커트 특성 및 리플이 조정된다.
또한, 본 실시예에서 유전율에 따라 전계를 갖는 전계를 가지며 유전체 손실이 큰 유전체가 공진 소자들(6) 간의 갭 또는 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭에 대향하여 배치된 부분에서만 사용되기 때문에, 공진 소자(6)의 언로딩 Q 값과, 필터 삽입손과, 스커트 특성을 많이 희생하지 않는다.
제 2 실시예는 공진 소자(6)의 공진 주파수와, 공진 소자들(6) 간의 접속과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 간의 접속이 개별적이며 독립적으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 평면 필터의 제2 실시예를 도시한 도면이다. 도 4a는 필터 부재(1)의 투시도이며, 도 4b는 튜닝 부재(2)의 투시도이다. 또한, 도 5는 튜닝 뷰재(2)의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b의 평면 필터는 튜닝 부재(2)의 구조가 제1 실시예(도 1)의 구조와 상이하며, 필터 부재(1)의 구조는 도 1의 구조와 동일한 것을 특징으로 한다.
도 1과 동일한 도 4a의 필터 부재(1)는 기판(4)의 양 표면상에 초전도체들이 형성되며, 하나의 표면은 그라운드(ground) 초전도체로 사용되고, 다른 표면상에서 초전도체가 처리되어서, 한 쌍의 입력/출력부(5) 및 복수개의 공진 소자들(6)이 분리되어 형성된다.
도 4b의 튜닝 부재(2)는 입력/출력부(5)와 공진 소자(6) 사이의 갭에 대향하여 배치된 제1 자기 물질(21)과, 공진 소자(6)에 대향하여 배치된 제2 자기 물질(22)과, 공진 소자들(6) 사이의 갭에 대향하여 배치된 제3 자기 물질(23)과, 자기 물질(21)의 양쪽에 배치된 제4 및 제7 자기 물질들(31 및 41)과, 자기 물질(22)의 양쪽에 배치된 제5 및 제8 자기 물질들(32 및 42)을 갖는다. 제6 및 제9 자기 물질들(33 및 43)은 자기 물질(23)의 양쪽에 배치되고, 코일들(51, 52, 및 53) 각각은 자기 물질들(31, 32, 및 33) 각각의 하나의 단에 연결된다.
도 3과 동일한 도 4a 및 도 4b의 평면 필터는 구리(Cu) 컨테이너(11)에 포함되며, 디워(12) 내측에 배치된다.
필터 부재(1) 또는 튜닝 부재(2) 중의 어느 하나는 튜닝되고 다른 부재에 대향하여 배치된다. 도 6은 필터 부재(1)가 튜닝되고 튜닝 부재(2)에 대향하여 배치된 것을 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 자기 물질(22)은 공진 소자(6)에 대향하여 배치되고, 자기 물질(23)은 공진 소자들(6) 사이의 갭에 대향하여 배치되고, 자기 물질(21)은 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭에 대향하여 배치된다.
또한, 도 4b에서 자기 물질들(21 내지 23)은 해칭(hatching)에 의해 자기 물질들(31 내지 33, 41 내지 43)과 분리되어 도시되지만, 자기 물질들은 다른 부재 또는 동일한 부재로 형성될 수 있다.
자기 물질들(21 내지 23)에 인가된 자계가 필터 부재(1)상의 초전도체로부터 이격된 위치의 공간으로 자기 물질들(41 내지 43)이 확산되고, 자기 물질들(31 내지 33)과 자기 물질들(41 내지 43)을 자기 물질들(21 내지 23)에 대해 대칭시켜 분산할 필요가 없다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이 자기 물질들은 또한 튜닝 부재(2)의 후면상에 배치되어 자기 폐쇄 회로를 형성하여서, 코일에 의해 발생된 자계가 외부로 누출되지 않는다. 이러한 구조에 의해, 누출(leak) 자기 플럭스(magnetic flux)가 감소하여서, 자계로 인한 초전도체 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 코일들(51 내지 53)에 공급된 전력을 줄일 수 있다.
상술된 수학식 1에 도시된 바와 같이, 필터 통과 주파수를 결정하기 위한 주요 요소들로는 공진 소자(5)의 길이와, 유효 유전율 ε및 공진 소자(6) 주변의 투자율 μ을 들 수 있다. 또한, 스커트 특성 및 리플을 결정하기 위한 주요 요소들로는 공진 소자(6)의 Q 값과, 공진 소자들(6) 간의 접속량과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 간의 접속량을 들 수 있다.
도 8은 본 실시예의 필터의 주파수 통과 특성을 도시한 차트이다. 도 4b의 코일들(51, 52, 및 53)에 의해 어떠한 자계도 발생되지 않을 때에는 실선 a로 나타난 바와 같이, 중심 주파수 f1에 어떠한 리플도 존재하지 않으며, 스커트 특성은 만족 상태에 있다.
이 상태에서, 도 4b의 코일(52)에 의해 자계가 발생될 때 공진 소자(6) 주변의 투자율이 변하여서, 필터 통과 주파수 대역이 f2로 시프팅될 수 있다. 그러나, 도 4b의 코일(52)에 의해 자계가 발생되기 전에, 공진 소자들(6) 간의 접속과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 간의 접속이 통과 주파수 대역에 적용된 값으로 설정되기 때문에, 단순히 코일(52)에 의해 자계를 발생시킴으로서, 도 8의 점선 b으로 나타난 바와 같은 리플이 발생하고 스커트 특성은 열화된다.
따라서, 제2 실시예에서는 도 4b의 코일들(51 및 53)에 의해 자계가 발생되고, 자기 물질들(21 및 23)의 투자율이 희망된 값으로 변한다. 그 결과, 공진 소자들(6) 간의 접속과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 간의 접속이 희망된 값으로 설정되고, 도 8의 실선 c으로 나타난 바와 같이 만족스런 주파수 특성을 얻을 수 있다.
또한, 자기 물질들(21 내지 23)에 의한 손실이 충분히 작기 때문에, 초전도체 특성을 이용한 저-손실 및 샤프-컷팅(sharp-cut)된 필터 특성을 일관되게 유지할 수 있다.
상술된 제1 및 제2 실시예들에서, 2-단(stage) 대역 통과 필터가 예로서 설명되었으나, 본 발명은 또한, 다른 갯수의 단계를 갖는 필터에 적용될 수 있다. 또한, 필터형은 대역 통과 필터에 한정되지 않으며, 본 발명은 또한 대역 거부(reject) 필터, 저주파 통과 필터, 및 고주파 통과 필터와 같은 다른 유형에도 적용될 수 있다. 또한, 접속 방법을 끝단 접속(end couple) 형태로 특징하는 필터 모양에 한정할 필요는 없어서, 본 발명은 또한 면 접속(side couple)과 같은 다른 유형에 적용될 수 있다. 또한, 그 구조를 마이크로-스트립 라인 구조로 제한할 필요는 없어서, 특성을 결정하는 공진 소자(6)의 길이 및 갭만큼의 임의의 다른 구조가 사용될 수 있으며, 또한 본 발명은 예를 들어, 공면(coplanar) 구조에 적용될 수 있다.
본 발명의 구체적인 예들은 후술될 것이다.
(제1 구체적 예)
후술될 제1 구체적 예는 제1 실시예에서 설명된 도 1의 필터의 구체적인 예이며, 4.8GHz의 마이크로-스트립 라인 구조인 대역 통과 필터가 설명될 것이다.
본 예에서, 0.5㎜ 두께의 LaAlO3는 필터 부재(1)의 기판(4)으로 사용된다. Y-계(based) 초전도체 박막은 스퍼터링 방법에 의해 기판의 양면상에서 500㎚로 형성되고, 하나의 면 상의 초전도체 박막은 그라운드 표면(3)으로 사용되어서 다른 표면상의 초전도체 박막은 이온 평삭(milling) 방법을 사용하여 처리되었으며, 입력/출력부(5)와 희망된 공진 주파수를 갖는 복수개의 공진 소자들(6)이 형성되었고, 마이크로-라인 구조의 필터 부재(1)가 준비되었다.
각각의 공진 소자(6)는 170㎛의 폭과, 8㎜의 길이와, 4.8GHz의 공진 주파수를 얻었다. 또한, 공진 소자들(6) 사이에 100㎛의 갭이 배치되며, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이에는 70㎛의 갭이 배치된다.
한편, 튜닝 부재에서 우선 7㎚ 두께의 산소 전도막 SrRuO3(이후로는 SRO 막으로 부르기로 함)가 스퍼터링 방법에 의해 750 가우스(gauss)의 포화 자화(saturation magnetizaton)를 갖는 0.5㎜ 두께의 자성 플레이트(7) Y3Fe5O12(YIG)상에 형성되었다.
다음으로, SRO 막은 평삭 방법을 사용하여 처리되었으며, 10㎛의 폭과 40㎛의 갭을 갖는 한 쌍의 전극들(9)이 필터 부재(1)의 공진 소자들(6) 사이의 갭부분과, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭부분에 대향한 부분에서 형성되었다.
다음으로, 메탈 마스크가 사용되었으며, 그 유전율이 인가된 전계에 따라 바뀌는 SrTiO(이후로는 STO 막으로 부르기로 함)의 유전체 박막(8)이 스퍼터링 방법에 의해 상술된 500㎚의 갭부분에 대향한 부분상에 적층되었다. 전극(9)의 형태는 도 1에 도시된 바와 같은 2-라인 형태 이외의 것일 수 있으며, 또는 도 9에 도시된 지간 형태(빗(comb) 형태)가 될 수 있다.
필터 특성의 평가는 다음과 같이 행해졌다.
상술된 처리에서 준비된 필터 부재(1) 및 튜닝 부재(2)를 컨테이너(11)에서 0.3㎜의 갭을 갖고 서로 대향하게 조립한 후, 도 3에 도시된 바와 같이 컨테이너(11)의 외벽 주위에 코일(15)이 감겼다.
다음으로, 컨테이너(11)는 디워(11)에 배치되었으며, 디워는 40K으로 냉각할 수 있는 냉각기(13)에 연결되었고 냉각이 행해져 60K을 얻었으며, 마이크로파 전력의 통과 특성 및 거부 특성이 벡터(vector) 네트워크 분석기(analyzer)에 의해 측정되었다.
전압 인가 전극(9)에 80V가 인가되었으며 어떠한 전류도 자계 인가 코일(15)을 통과하지 않는 상태, 즉 제로(zero) 자계의 상태에서는 도 10에 도시한 바와 같이, 필터 통과 특성이 통과 대역에서 플랫(flat)해졌고, 삽입손이 1dB가 되었으며, 양끝의 상승 및 하강(스커트 특성)이 날카로워졌고, 만족스런 필터 특성이 나타났다.
다음으로, 도 3의 자계 인가 코일(15)에 전류가 흐르고, 300 에르스텟(oersteds)(Oe)의 자계가 인가되었을 때, 커브 e로 나타난 바와 같은 통과 대역의 중심 주파수가 Δf=38MHz만큼 높은 주파수로 시프팅하였으나, 고르지 못한 것(리플)이 통과 대역에서 증가하였고 스커트 특성 또한 열화되었다.
이 상태에서, 도 1의 전압 인가 전극(9)에 인가된 전압이 40V로 설정되었을 때, 리플은 감소한 반면 통과 대역 중심 주파수는 (f + Δf)가 되어서, 스커트 특성이 향상되어 만족스러운 필터 특성이 나타났다.
본 예에서 설명을 간략화하기 위해, 커브 d로 나타난 초기 상태로서의 제로 자계에서 인가된 전압이 80V였으며, 인가된 전압이 제로 자계에서 0V였을 때 통과 대역 중심 주파수 f는 커브 d에 나타난 것과 유사했으나, 커브 e로 나타난 바와 같은 큰 리플이 얻어졌다.
필터 부재(1)는 튜닝 부재(2) 가까이에 배치되었을 때, 300 에르스텟(Oe)의 자계를 인가한 경우의 주파수 시프트는 상술된 시프트의 대략 4배인 149MHz였으며, 삽입손이 증가했으나, 2dB였다. 또한, 상술된 바와 유사하게 주파수 튜닝에 의한 필터 특성 변화는 전압 인가 전극(9)에 의해 유전체에 대하여 전압을 인가함으로써 조정가능하다.
상술된 바와 같이, 본 예의 필터는 전압 인가 전극(9)에 의해 스커트 특성 및 리플을 임의 조정할 수 있기 때문에, 통과 주파수 대역은 스커트 특성 및 리플과 같은 필터 특성들을 열화시키지 않은 채, 넓은 범위에 걸쳐 가변적으로 제어될 수 있다.
또한, 본 예에서 언로딩(unloading) Q 값의 열화의 원인으로는 유전체 박막이 공진 소자들(6) 사이의 갭과 같은 한정된 부분에서만 사용되었기 때문에, 초전도체의 특성으로서의 손실 감소가 없어지지 않았다.
부가적으로, 상술된 제1 구체적 예에 대해 도 1에 도시한 바와 같은 평면 필터 부재(1)와 튜닝 부재(2)가 서로 병렬로 배치된 예가 설명되었으나, 필터 부재가 튜닝 부재(2)에 병렬로 배치되지 않은 경우 또한 실험되었다. 그 결과, 병렬 구성에 비해 필터 삽입손이 증가했으며, 어떠한 날카로운 스커트 특성도 얻지 못했다.
또한, 상술된 제1 구체적 예의 구성에서 상기(또는 아래의) 필터 부재(1)가 배치된 튜닝 부재(2)의 자기 물질로 필터 부재(1)의 초전도체부의 전 표면을 도포할 필요가 있으며, 한 부분만을 도포하는 구조에서는 필터 삽입손이 증가했으며 어떠한 날카로운 스커트 특성도 얻지 못했다.
(제2 구체적 예)
하기에 설명될 제2 구체적 예는 제1 구체적 예와 제1 실시예의 구체적 예와 유사하며, 대략 2GHz의 통과 주파수 대역을 갖는 예가 나타난다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 평면 필터의 제2 구체적 예의 구조를 도시한 도이다. 도 11a는 필터 부재(1)의 평면도이며, 도 11b는 튜닝 부재(2)의 평면도이고, 도 11c는 도 11a 및 도 11b의 평면 필터의 단면도이다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c의 평면 필터는 필터 부재(1)상의 공진 소자(6)의 형태가 다르다는 점을 제외하고는 도 1의 평면 필터와 구조 및 제조 방법면에서 유사하다.
수학식 1에 도시한 바와 같이, 공진 주파수를 낮출 때 공진 소자(6)의 길이 L이 연장된다. 따라서, 도 11a, 도 11b, 및 도 11c의 필터 부재(1)에서 공진 소자(6)는 공진 소자(6)를 접어서(folding) 배치함으로써 연장될 수 있다.
본 예에서, 필터 부재(1)상의 공진 소자(6)의 폭은 170㎛로 설정되었으며, 길이는 20.2㎜였고, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭은 340㎛이었다. 그 결과, 동일한 특성을 얻었다.
튜닝 부재(2)의 전극(9)은 도 12에 도시한 바와 같이 지간 형태로 형성되며, 전극(9)의 선형적 폭은 10㎛로 설정되고, 선형적 갭은 40㎛이며, 공진 소자들(6) 사이의 전극들(9)의 갯수는 24개이고, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 전극들(9)의 갯수는 6개이고, 필터 부재(1)와 튜닝 부재(2) 사이의 갭은 0.3㎜로 설정된 조건하에서, 출원인(applicant)은 실험을 행하였다.
2GHz 대역의 대역 통과 필터의 경우, 자기 물질의 포화 자화가 4.8GHz 필터와 동일한 760 가우스로 설정될 때, 삽입손은 20dB 이하였으며, 필터는 이러한 상황을 견딜 수 없었다. 2GHz 대역의 대역 통과 필터에 대해서, 자기 물질의 포화 자화를 300 가우스 이하로 설정함으로써, 삽입손은 1dB 이하의 실용적 레벨을 얻었다.
전극(9)에 인가된 전압과 인가된 자계의 변화에 대해, 필터 특성 변화는 제1 구체적 예의 변화와 동일하였으나, 300 Oe의 인가된 자계를 갖는 중심 주파수는 38MHz로 변하였다.
필터 통과 주파수 f(MHz)와 자기 물질 포화 자화 4 πMs(가우스) 사이의 관계, 삽입손 및 필터 특성이 체크되었을 때와, 자기 물질의 포화 자화 4 πMs가 4 πMs〈f/6.3의 조건을 벗어난 주파수 f를 갖는 필터에서 사용되었을 때, 본 발명의 평면 대역 통과 필터의 삽입손은 급격하게 증가하였으며, 스커트 특성 또한 완화되었다.
(제3 구체적 예)
하기에 설명될 제3 구체적 예는 제 2 실시예에 설명된 도 4a 및 도 4b의 필터의 구체적 예이다.
제3 구체적 예에서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 평면 필터는 다음의 방법으로 마련되었다. 세로의 크기는 40㎜이며, 20㎜의 옆 크기와, 두께는 0.5㎜를 갖는 LaAlO3의 단-결정(single crystal) 기판(4)의 양쪽 면상에, 500㎚ 두께의 YBCO 초전도체 막이 스퍼터링 방법, 레이저 증기 피착 방법, CVD 방법 등에 의해 형성되었다. 다음으로, 하나의 표면은 리소그래피 방법에 의해 처리되어서, 입력/출력부(5)와 공진 소자(6)를 형성하고, 그 후 후면(13)은 그라운드 표면(3)으로 사용되었으며, 마이크로-스트립 구조의 2-단 대역 통과 필터가 준비되었다.
공진 소자(6)의 폭은 170㎛로 설정되었으며, 공진 소자의 길이는 8㎜이며, 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭은 50㎛였다.
또한, 도 4b에 나타난 튜닝 부재(2)는 다음의 방법으로 준비되었다. 세로 크기는 35㎜, 옆 크기는 30㎜, 두께는 1㎜인 비-자기 세라믹 기판(4)의 전체 상부면에 걸쳐, Y3Fe5O12(YIG)로 구성된 자기 물질이 형성되어서, 적용(application) 방법에 의해 100㎛의 두께를 얻을 수 있다.
다음으로, 레이저 빔 프로세서가 사용되어서, 도 5에 나타난 크기의 YIG 두께의 막을 처리하고, 도 4b의 모양을 얻었다. 본 예에서, 자기 부재들(21 내지 23, 31 내지 33, 41 내지 43)은 동일한 물질로 연속적으로 형성되었으나, 상이한 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4b에 도시된 자계 발생 코일들(41 내지 53)이 고정 지그(jig)(도시되지 않음)를 사용하여 자기 물질(31 내지 33) 근처에 배치되었다. 코일들(51, 53)의 내부 직경은 2㎜로 설정되었으며, 외부 직경은 4㎜로 설정되었고, 길이는 5㎜로 설정되었다. 코일(52)의 내부 직경은 3㎜로 설정되었으며, 외부 직경은 10㎜로 설정되었고, 길이는 10㎜로 설정되었다.
이들 코일들(51 내지 53) 각각에 대하여, 직경이 0.1㎜인 전도체가 1㎝당 800번 감겨져서, 대략 100 Oe의 자계가 100mA의 활성화시키는 직류 전류에 의해 발생되었다.
일반적으로, 자계가 YIG 자기 물질에 인가될 때, YIG 투자율은 도 13에 도시한 바와 같이 변한다. 특히, 제로 자계를 갖는 투자율은 자계 인가에 따라 변화없이 감소한다.
다음으로, 도 4a에 나타난 필터 부재(1)는 그 위에 형성된 공진 소자(6)를 갖는 표면이 그 위에 형성된 자기 물질(21 내지 23)을 갖는 표면에 대향하는 방식으로, 도 4b에 나타난 튜닝 부재(2)상에 겹쳐진다.
특히, 자기 물질(21)은 공진 소자(6)와 입력/출력부(5) 사이의 갭에 대향하여 배치되며, 자기 물질(22)은 공진 소자(6)에 대향하여 배치되고, 자기 물질(23)은 공진 소자들(6) 사이의 갭에 대향하여 배치된다. 본 예의 평면 필터는 이러한 방식으로 준비되었다.
도 8은 본 예의 필터가 40K으로 냉각되었을 때의 통과 특성을 나타내는 차트이다. 어떠한 자계도 인가되지 않았을 때, 통과 주파수 대역의 중심 주파수 f1은 4.8GHz이며, 대역폭은 15MHz이다.
이 경우에, 통과 주파수 대역은 플랫했고, 실질적으로 어떠한 리플도 가지지 않았으며, 삽입손은 1dB이하였다. 또한, 통과 주파수 대역 양쪽의 상승 및 하강 특성(스커트 특성)이 날카로워졌다. 이 때문에, 상당히 만족스러운 대역 통과 필터 특성이 나타났다.
다음으로, 코일(52)에 100mA의 전류를 흐르게 하고, 100 Oe의 자계를 발생시킴으로써, 자기 물질(22)에 자계가 인가되었다. 그 결과, 도 8의 파선 b을 ㅗ나타난 바와 같이 통과 주파수의 중심 주파수 f2는 20MHz만큼 높은 주파수로 시프팅하였으나, 2통과 대역에는 dB의 리플(오목부)이 발생했으며, 스커트 특성 또한 열화되었다.
또한, 이 상태에서 코일(51)에 30mA의 전류를 흘려주고 코일(53)에 40mA의 전류를 흘려줌으로써, 자기 물질들(21 및 23)에 자계가 인가되었다. 그 결과는 도 8의 실선 c에 의해 나타난다. 통과 주파수 대역의 중심 주파수 f2는 변하지 않았으며, 리플이 제거되었고, 스커트 특성이 향상되어서, 만족스러운 대역 통과 필터 특성을 얻었다.
또한, 본 예에서 필터 특성이 모든 제로의 자계에서 만족스러운 초기 상태가 설명되어왔으나, 그 구성은 또한, 필터 특성은 만족스러운 초기 상태에 있는 한편 자계는 약간의 코일들에 의해 발생되는 방식으로 구성될 수 있다.
일반적으로, YIG의 투자율이 도 12에 나타난 자계에 대해 변화없이 감소한다. 따라서, 그 위에 인가된 중간 자계(예를 들어, 도 12의 H2로 나타난 자계 값)를 갖는 초기 상태를 미리 설정하는 것 또한 유용하여서, 투자율이 증가하거나 감소하는 방향으로의 조정이 가능하다.
통과 주파수 특성의 조정용 코일들(51 내지 53)의 각각에서 발생된 자계의 크기에 대하여, 시도 및 에러의 제어 방법으로 예를 들어, 통과 특성이 네트워크 분석기에 의해 실시간으로 모니터링되는 것이 고려될 수 있다.
그러나, 가정된 필터 특성에 대해 각각의 코일들(51 내지 53)의 전류를 흐르게 하는 전류 값을 미리 설정하는 테스트들을 행하고, 측정 테이블의 유형을 준비하면, 다음번에 측정 테이블에 기초하여 필터 특성을 재빨리 조정하는 것이 가능하다.
또한, 코일들(51 내지 53)의 재료로서 정규 전도 메탈들이 사용되고, 전류를 통과하는 동안 전력 소모가 발생할 때, 초전도체 와이어의 코일을 준비하고 전력 소모를 방지하는 방법이 효과적이다. 본 예에서, YIG 두께는 100㎛로 설정되었으나, 실질적으로 그 두께는 아마도, 수십 나노미터에서 수 밀리미터의 범위이다.
또한, 손실을 감소시키기 위해, 자기 물질들(21 내지 23, 31 내지 33, 41 내지 43)이 바람직하게는 투자율의 필요한 변화량에 따라 가능한 얇게 형성된다. 막 형성 방법은 이 응용 방법에 한하지 않아서, 수 마이크로미터 이하의 작은 두께를 갖는 막이 스퍼터링 방법, 레이저 증기 피착, 또는 CVD 방법에 의해 형성될 수 있다.
부가적으로, 자기 물질들(21 내지 23, 31 내지 33, 41 내지 43) 각각이 100㎛ 이상의 두께로 형성될 때, 벌크 물질이 기판(4)상에 위치될 수 있다. 또한, 자기 물질 그 자체가 충분한 강도를 가질 때, 물질은 기판(4)상에 형성될 필요가 없으며, 혼자 준비될 수 있다.
본 예에서, 자기 물질들(21 내지 23, 31 내지 33, 41 내지 43)은 동일한 두께의 동일한 물질을 사용하여 연속하여 준비되지만, 두께가 변할 수 있다. 예를 들어, 코일의 작은(compact) 내부 직경내에서 자기 물질(32)을 형성하기 위해, 코일 주변 부분의 폭을 줄이는 것이 제안되었다. 이 경우에, 두께가 자기 물질(22)의 두께와 동일할 때, 코일들(51 내지 53) 주변 자기 물질의 단면적은 자기 물질(22)의 단면적보다 더 작아진다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 필터가 자기 물질들(21 내지 23, 31 내지 33, 41 내지 43)을 통해 자계를 인가하기 때문에, 자기 플럭스 라이들의 갯수는 항상 일정하게 유지된다. 또한, 자기 플럭스 밀도는 단면적에 반비례하기 때문에, 코일들(51 내지 53) 주변의 단면적보다 더 큰 자기 물질들(22)의 단면적에서는 자기 플럭스 밀도가 감소하여서, 충분한 투자율 변화를 얻을 수 없을 가능성이 존재한다.
따라서, 자기 물질들(31 내지 33)에 대해, 도 13에 도시한 바와 같이 코일들(51 내지 53) 주변의 두께를 증가시켜서, 그 결과 단면적이 불변하게 하는 기술은 충분한 투자율 변화를 얻기에 효과적이다. 또한, 더 큰 투자율 변화를 얻기 위해, 코일들(51 내지 53) 주변 단면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상술된 제1 내지 제3 구체적 예에서 YIG가 자기 물질의 예로 설명되어왔으나, 자기 물질은 YIG에 한하지 않는다. YIG 이외의 자기 물질의 예들은 Y3Fe5O12, Pr0.85Ca0.15MnO3, 및 Nd0.67Sr0.33MnO3을 포함한다.
부가적으로, 자기 물질로 벌크 플레이트(plate)를 사용하여 설명되어왔으나, 박막은 다양한 막 형성 방법에 의해 적절한 기판(4)상에서 얻어지거나, 또는 필터 부재(1)상에 형성된 박막이 사용될 수 있다.
또한, 상술된 필터에 의해 필터링될 신호 주파수는 특별히 한정되지 않으며, 약 수십 기가헤르츠까지의 신호가 필터링될 수 있어서, 본 발명의 필터는 셀룰러 폰 등에서 이용되는 주파수 대역에 적용될 수 있다.
본 발명은 상술된 문제를 고려하여 개발되었으며, 본 발명의 목적은 높은 정밀함을 갖는 통과 주파수 대역을 가변적으로 제어할 수 있으며, 스커트 특성이 우수하고 리플이 적은 평면 필터를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 공진 소자의 공진 주파수를 필터 구성 성분과, 공진 소자들 간의 접속과, 공진 소자와 입력/출력부 간의 접속으로서 개별적이며 독립적으로 조정할 수 있는 평면 필터를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 초전도체의 낮은 손실 특성을 희생시키지 않은 채, 간단한 구성을 가지며 고속이면서 넓은 범위에서 통과 주파수 대역을 튜닝할 수 있는 평면 필터를 제공한다.

Claims (20)

  1. 평면 필터에 있어서,
    유전체 기판상에 초전도체 막들로 형성된 복수개의 공진 소자들과, 갭을 두고 상기 공진 소자들의 양면상에 배치되는 한쌍의 입력/출력부들을 갖는 필터 부재와,
    자기 물질로 형성되고, 소정의 갭을 두어 상기 필터 부재에 대향하여 배치되며, 직류 자계가 인가된 튜닝 부재를 포함하고,
    상기 튜닝 부재는 상기 공진 소자들 사이의 갭 외면(gap periphery)과, 상기 입력/출력부와 상기 공진 소자 사이의 갭 외면 중에서 적어도 하나의 유효 유전율을 조정하는 유전율 조정부를 포함하는 평면 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유전율 조정부는 상기 공진 소자들 사이의 상기 갭과, 상기 입력/출력부와 상기 공진 소자 사이의 상기 갭 중의 적어도 하나에 대향하여 배치된 유전체부와, 상기 유전체부에 전계를 발생시키기 위한 전계 발생부를 포함하는 평면 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유전율 조정부는 상기 전계 발생부에 인가될 전압을 가변적으로 제어하여, 상기 공진 소자들 사이의 상기 갭과, 상기 공진 소자와 상기 입력/출력부 사이의 상기 갭 중의 적어도 하나의 유효 유전율을 가변적으로 제어하는 평면 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입력/출력부의 한 단부에서 상기 입력/출력부의 다른 단부의 방향으로 직류 자계가 인가되는 평면 필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터 부재는 상기 초전도체들로 형성된 한쌍의 상기 입력/출력부와, 상기 초전도체들로 형성된 상기 복수개의 공진 소자들이 그라운드 표면으로서 후면을 갖는 상기 기판상에 배치되는 마이크로-스트립(micro-stripe) 구성의 대역 통과 필터인 평면 필터.
  6. 제1항에 있어서, 마이크로파 신호가 상기 입력/출력부의 입력단에 입력되는 평면 필터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 부재는 Y3Fe5O12, Pr0.85Ca0.15MnO3, 및 Nd0.67Sr0.33MnO3중의 적어도 하나를 사용하여 형성된 평면 필터.
  8. 필터 시스템에 있어서,
    제1항에 따른 평면 필터를 포함한 컨테이너와,
    상기 컨테이너의 외벽 주위에 감기며, 상기 필터 부재와 상기 튜닝 부재 사이의 상기 갭을 따라 직류 자계를 인가하는 와인딩(winding)과,
    상기 컨테이너를 냉각하기 위한 냉각기를 포함한 필터 시스템.
  9. 평면 필터에 있어서,
    유전체 기판상에 형성된 초전도체 막들로 형성된 복수개의 공진 소자들과, 상기 공진 소자들 양쪽에 갭을 두고 배치된 입력/출력부들을 갖는 필터 부재와,
    상기 필터 부재와 소정의 갭을 두고 대향하게 배치된 튜닝 부재를 포함하고,
    상기 튜닝 부재는 상기 입력/출력부와 상기 공진 소자 사이의 갭에 대향하여 배치된 제1 자기 물질과,
    상기 공진 소자들 각각에 대향하여 배치된 제2 자기 물질과,
    상기 공진 소자들 사이의 갭에 대향하여 배치된 제3 자기 물질과,
    상기 제1, 상기 제2, 및 상기 제3 자기 물질들의 유전율을 조정하는 자계 발생 구조체를 포함하는 평면 필터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자계 발생 구조체는 상기 제1, 제2, 및 제3 자기 물질들에 각각 자계를 인가하기 위한 제1, 제2, 및 제3 코일들을 갖는 평면 필터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자계 발생 구조체는 상기 제1, 제2, 및 제3 코일들을 활성화시키기 위한 전류들을 각각 제어하여서, 필터 리플, 스커트 특성, 및 중심 주파수를 조정하는 평면 필터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 필터 부재는 n(상기 n은 2이상의 정수임)개의 공진 소자들을 가지며,
    상기 튜닝 부재는 상기 인접 공진 소자들 사이의 (n-1)개의 갭들에 대향하여 배치된 상기 제3 자기 물질들과, 이들 제3 자기 물질들에 대응하는 상기 제3 코일들을 갖는 평면 필터.
  13. 제10항에 있어서, 상기 튜닝 부재는 상기 제1 코일과 상기 제1 자기 물질 사이에 배치되고, 상기 제1 코일 및 상기 제1 자기 물질 둘 다에 연결되는 제4 자기 물질과,
    상기 제2 코일과 상기 제2 자기 물질 사이에 배치되고, 상기 제2 코일 및 상기 제2 자기 물질 둘 다에 연결되는 제5 자기 물질과,
    상기 제3 코일과 상기 제3 자기 물질 사이에 배치되고, 상기 제3 코일 및 상기 제3 자기 물질 둘 다에 연결되는 제6 자기 물질과,
    상기 제1 자기 물질을 사이에 두고, 상기 제4 자기 물질에 대향하는 면상에 배치되고, 상기 제1 자기 물질에 연결되는 제7 자기 물질과,
    상기 제5 자기 물질에 대향하는 면상에 상기 제2 자기 물질을 두고 배치되고, 상기 제2 자기 물질에 연결되는 제8 자기 물질과,
    상기 제3 자기 물질을 사이에 두고, 상기 제6 자기 물질에 대향하는 면상에 배치되고, 상기 제3 자기 물질에 연결되는 제9 자기 물질을 포함하는 평면 필터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1, 제2, 및 제3 코일들, 상기 각각의 코일들에 연결된 상기 제4, 제5, 및 제6 자기 물질들과, 상기 제4, 제5, 및 제6 자기 물질들에 연결된 상기 제1, 제2, 및 제3 자기 물질들과, 상기 제1, 제2, 및 제3 자기 물질들에 연결된 상기 제7, 제8, 및 제9 자기 물질들이 각각 폐쇄 회로를 구성하는 평면 필터.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제4, 제5, 제6, 제7, 제8, 및 제9 자기 물질들 각각은 일정한 단면적을 갖는 평면 필터.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제5 자기 물질은 상기 제2 자기 물질에 가까운 쪽보다는 상기 제2 자기 물질과 거리가 먼 쪽에서 더 좁은 폭과 더 큰 두께를 갖는 평면 필터.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제4 및 제6 자기 물질들은 상기 제1 및 제3 자기 물질들에 가까운 쪽보다는 상기 제1 및 제3 자기 물질들과 거리가 먼쪽에서 더 넓은 폭과 더 작은 두께를 갖는 평면 필터.
  18. 제9항에 있어서, 상기 필터 부재는 초전도체들로 형성된 한쌍의 상기 입력/출력부들을 갖는 마이크로-스트립 라인 구조의 대역 통과 필터이고, 상기 초전도체들로 형성된 복수개의 상기 공진 소자들은 후면쪽이 접지로 고정된 기판상에 배치되는 평면 필터.
  19. 제9항에 있어서, 필터링 대상으로서의 마이크로파 신호가 상기 입력/출력부의 입력단에 입력되는 평면 필터.
  20. 제9항에 있어서, 상기 튜닝 부재는 Y3Fe5O12, Pr0.85Ca0.15MnO3, 및 Nd0.67Sr0.33MnO3중의 적어도 하나를 이용하여 형성된 평면 필터.
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