KR20020006097A - 일체형 유전체 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일체형 유전체필터는 유전체블럭의 전면에 측면의 접지전극과 연결되는 도체패턴을 공진홀을 둘러 싸는 폐곡선 형상으로 형성한다. 이러한 도체패턴에 의해 통과대역의 고주파영역의 감쇄극이 강화되고 통과대역쪽으로 전이될 뿐만 아니라 통과대역폭이 원하는 대역폭으로 그대로 유지되어 이상적인 필터를 형성한다.

Description

일체형 유전체필터{AN INTEGRATED DIELECTRIC FILTER}

본 발명은 일체형 유전체필터에 관한 것으로, 특히 유전체블럭의 개방면에 접지전극과 연결된 상태에서 적어도 하나의 공진홀을 둘러 싸는 폐곡선형상의 도체패턴을 형성하여 커플링 인덕턴스를 형성함으로써 통과대역의 고주파영역의 감쇄특성을 향상시킴과 동시에 통과대역의 삽입손실을 최소화할 수 있는 일체형 유전체필터에 관한 것이다.

일반적으로, 유전체 필터는 동축형 공진기가 구비된 유전체블럭을 다수개 연결하여 원하는 통과대역특성을 얻은 것이며, 일체형 유전체 필터는 상기 유전체필터에서 한단계 진보된 필터로, 한 유전체블럭내에 다수개의 동축형 공진기를 형성하여 구조를 간략화시킨 것이다.

이러한 유전체필터는 고주파대역을 통신대역으로 이용하는 카폰(car phone)이나 휴대폰등과 같은 이동통신장비에서 원하는 채널(channel)대역의 신호만을 얻기 위해 대역통과필터로 사용되는 것으로서, 그렇기 때문에 유전체필터는 소형화, 경량화 및 높은 내충격성이 요구되며, 20∼30MHz의 대역통과특성이 필요하다.

도 1∼도 3은 종래의 일반적인 일체형 유전체필터를 나타내는 도면이다. 도 1은 공진홀(7,8) 사이에 결합공(9)을 형성한 일체형 유전체필터에 관한 것으로, 상기 결합공에 의해 공진기 사이의 상호인덕턴스(inductance) 및 상호캐패시턴스가 조정된다. 상기 구조의 일체형 유전체필터는 유전체블럭으로 이루어지며, 전면의개방면을 제외한 측면 및 후면이 도전물질로 도포되어 있다. 개방면의 공진홀(7,8) 사이에은 결합공(9)이 형성되어 있는데, 이러한 결합공(9)의 크기, 길이, 위치 등에 의해 상호인덕턴스와 상호캐패시턴스가 결정된다. 그러나, 상기 일체형 유전체필터에서는 결합공(9)을 기계적인 방법에 의해 형성해야만 하기 때문에, 유전체필터의 성형이 어렵고 기계적 강도가 저하되며, 그 결과 현재의 이동통신기기의 요구사항을 맞추기 어려운 문제점이 있다.

또한, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 일체형 유전체필터와는 달리 공진홀(7,8) 사이에 결합공을 형성하지 않은 유전체필터를 나타내는 도면이다. 도면에서, 도 2 및 도 3에 도시된 일체형 유전체필터에서는 공진홀(7,8) 사이에 결합공을 형성하는 대신에 공진홀을 가공함으로써 공진기를 결합한다. 우선 도 2에 도시된 일체형 유전체필터에서는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 공진홀(7,8)의 내경을 달리하여 공진기 사이를 결합한다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 공진홀(7,8)의 형성시 그 내경의 크기를 달리함으로써 내경차에 의한 특성임피던스의 차에 의해 공진기 사이를 결합한다. 이러한 형상의 유전체필터는 도 1에 도시된 유전체필터에 비해서는 그 특성이 상대적으로 작은 크기의 공진홀의 내경을 달리해야만 하기 때문에, 제조가 복잡해지고 균일한 성형체를 얻기가 어려운 문제점이 발생한다.

그리고, 도 3에 도시한 또 다른 유전체필터는 다른 유전체필터와는 달리 개방면이 없이 유전체블럭(1)의 모든 면에 도전물질을 도포하여 전극을 형성하고, 공진홀(7,8)의 내부 특정 부분(17,18)의 전극을 제거하여 공진기간의 결합을 이룬 것이다. 이 유전체필터는 작은 공진홀(7,8) 내부면의 임의 위치에서 정확하게 전극을제거하기 어렵다는 문제점이 있다.

일반적으로 통신채널사이의 간격이 점점 더 가까워지고 있는 요즈음에는 유전체 필터에 더 높은 감쇠특성이 요구되며, 특히 송신채널과 수신채널이 상당히 근접해 있는 경우에는, 특정대역에서 더 높은 감쇄비가 요구된다. 예를 들어, 수신채널을 통과대역으로 갖는 유전체필터의 경우, 그 통과대역을 기준으로 고주파영역에 근접해 있는 송신채널의 신호가 혼입되지 않도록, 고주파영역에서 더 높은 감쇠비가 요구되는데, 상기와 같은 종래의 유전체필터는 이러한 요구를 만족시킬 수 없을 뿐만 아니라 그 제조가 어렵기 때문에 실질적인 적용을 하는데에는 한계가 있었다.

이러한 한계를 극복하기 위해, 여러가지 구조의 일체형 유전체필터가 근래 제공되고 있다. 도 4에 이러한 일체형 유전체필터의 일례가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 일체형 유전체필터에서는 유전체블럭(1)의 전면 공진홀(7a,7b) 주위에 일정 크기의 도체패턴(11a,11b)이 형성되어 있다. 이 도체패턴(11a,11b)은 공진홀(7a,7b) 내부의 도전물질에 접속되어 공진기 사이에 커플링 캐패시턴스를 형성한다. 또한, 상기 공진홀(7a,7b) 사이에는 일정 폭의 띠 형상의 도체패턴이 형성되어 있다.일정 폭의 도체패턴(15)이 형성되어 있다. 이 도체패턴(15)은 유전체블럭(1) 측면에 형성된 접지전극(3)과 접속된 상태로 상기 공진홀(7a,7b) 사이에 형성된 것으로, 공진기 사이에 커플링 인덕턴스를 형성함으로써 통과대역폭의 고주파영역에 감쇄극을 형성한다.

상기한 구조의 일체형 유전체필터에서는 접지전극(3)으로부터 공진홀(7a,7b) 사이로 연장되는 도체패턴(115)에 의해 통과대역의 고주파영역에 강한 감쇄극이 형성되기 때문에, 유전체필터의 감쇄특성이 향상된다. 특히, 이러한 상기 일체형 유전체필터에서는 유전체블럭(1)의 전면(5)에 간단한 공정에 의해 도체패턴을 형성하여 감쇄극을 형성하기 때문에 제조공정이 간단하다는 장점이 있었다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 일체형 유전체필터에서는 통과대역의 고주파영역에 강한 감쇄극을 형성하는 경우, 즉 감쇄극을 통과대역쪽으로 전이시켜 정형파형상의 특성곡선을 갖는 이상적인 통과대역을 형성하는 경우 감쇄극의 전이 만큼 통과대역이 전이하게 되어 원하는 통과대역폭을 얻을 수 없었으며, 이과정에서 통과대역의 삽입손실이 증가하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유전체블럭의 전면에 측면의 접지전극과 연결되는 도체패턴을 적어도 하나의 공지홀을 둘러 싸는 폐곡선 형상으로 형성함으로써 감쇄특성을 향상시킴과 동시에 통과대역의 삽입손실을 방지할 수 있는 일체형 유전체필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 일체형 유전체필터는 적어도 일부분이 도전물질이 도포되지 않은 전면과 적어도 일부분이 도전물질이 도포된 후면 및 상기 전면과 후면 사이에 도전물질이 도포된 접지전극이 형성된 측면으로 이루어진 대약 사각형상의 유전체블럭과, 상기 유전체블럭의 전면 및 후면을 대략 평행하게 관통하며 내부표면에 내부전극이 형성된 복수의 관통홀과, 상기 유전체블럭의 전면, 관통홀 주위에 형성되어 상기 내부전극과 접속되어 공진기를 형성하는 복수의 제1도체패턴과,상기 유전체블럭의 전면에 상기 접지전극과 접속되며, 적어도하나의 공진홀과 제1도체패턴을 둘러싸는 폐곡선형상으로 이루어져 공진기 사이에 커플링 인덕턴스를 형성하는 제2도체패턴으로 구성된다.

도 1은 종래의 일체형 유전체필터를 나타내는 도면.

도 2(a)는 종래의 다른 일체형 유전체필터의 사시도.

도 2(b)는 도 2(a)의 단면도.

도 3(a)는 종래의 또 다른 일체형 유전체필터의 사시도.

도 3(b)는 도 3(a)의 단면도.

도 4는 공진홀 사이에 도체패턴이 형성된 종래의 일체형 유전체필터를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 일체형 유전체필터의 일실시예를 나타내는 도면.

도 6(a)∼도 6(c)은 본 발명에 따른 일체형 유전체필터의 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 일체형 유전체필터와 종래의 일체형 유전체필터의 특성곡선을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 유전체블럭 103 : 접지전극

107a,107b,107c : 공진홀 111a,111b,111c : 제1도체패턴

115 : 제2도체패턴

본 발명에서는 이상적인 대역폭을 갖는 유전체필터를 제공한다. 이를 위해, 본 발명의 일체형 유전체필터에서는 공진기 사이에 커플링 인덕턴스를 형성함으로써, 통과대역의 고주파영역에 근방에 강한 감쇄극을 형성한다. 또한, 본 발명의 일체형 유전체필터는 감쇄극이 통과대역의 근방에 형성됨에도 불구하고 통과대역폭의 감소가 거의 발생하지 않기 때문에 통과대역의 삽입손실을 최소화할 수 있게 된다.

이러한 감쇄특성의 향상을 위해, 본 발명에서는 유전체블럭의 개방면에 일정 폭의 도체패턴을 형성한다. 상기 도체패턴은 유전체블럭의 접지전극과 연결되며 적어도 하나의 공진홀을 둘러 싸는 폐곡선 형상으로 이루어져 공진기 사이에 커플링 인덕턴스를 형성함으로써 유전체필터의 감쇄특성을 향상시킨다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일체형 유전체필터를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 일체형 유전체필터의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유전체필터는 유전체필터는 서로 대향하는 전면(105)과 후면 및 상기 전면(105)과 사이의 측면으로 구성된 유전체블록(101)으로 이루어진다. 상기 후면과 측면에는 도전물질이 도포되어 접지전극(103)을 형성하고 있으며, 전면(105)은 도전물질이 도포되지 않은 개방면을 이루고 있다. 또한, 상기 유전체블럭(101)의 내부에는 상기 전면(105)과 후면을 실질적으로 평행하게 관통하는 복수의 공진홀(107a,107b,107c)이 형성되며, 도면에는 도시하지 않았지만 공진홀(107a,107b,107c)은 그 내부 표면에 도전물질로 이루어진 내부전극이 도포되어 공진기를 형성한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 유전체블럭(101)의 측면에는 접지전극과 단락된 입출력패드가 형성되어 있다. 상기 입출력패드(110a,110b)는 접지전극의 일부가 제거된 형태로 접지전극과 절연되어 있으며, 측면의 일면과 인접하는 다른 면을 걸쳐서 형성된다. 즉, 상기 입출력패드와 접지전극 사이에는 도전물질이 도포되지 않은 개방영역이 형성되어 서로 단락되어 있다.

유전체블럭(101)의 전면(105)은 도전물질이 도포되지 않은 개방면을 형성하며, 전면(105)의 공진홀(107a,107b,107c) 주위에는 공진홀(107,108) 내부의 도전물질과 접속되는 일정 크기의 제1도체패턴(111a,111b,111c)이 형성되어 있다. 상기 제1도체패턴(111a,111b,111c)은 공진기에 부하캐패시턴스(load capacitance)를 부가함과 동시에 인접하는 공진기 사이에 커플링캐패시턴스(coupling capacitance)를 형성하여 공진기를 결합한다.

또한, 상기 유전체블럭(101)의 전면(105)에는 일정 폭을 갖는 띠형상의 제2도체패턴(115)이 형성되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제2도체패턴(115)은 유전체블럭(101) 측면에 형성된 접지전극(103)과 접속되며, 전면의 공진홀(107b) 및 제1도체패턴(111b)를 둘러싼 폐곡선 형상을 하고 있다. 상기한 제2도체패턴(115)은 인접하는 공진기 사이에 커플링 인덕턴스를 형성한다. 도면에서는 비록 제2도체패턴(115)이 상부의 접지전극과 연결되어 있지만 하부의 접지전극과 연결되는 것도 가능하며, 상하부의 접지전극과 연력되는 것도 물론 가능하다.

이러한 커플링 인덕턴스를 유전체필터의 통과대역의 고주파영역에 강한 감쇄극을 형성한다. 특히, 본 발명의 유전체필터에서는 제2도체패턴(115)에 의해 통과대역쪽으로 좀 더 전이된 감쇄극을 형성할 뿐만 아니라 이러한 감쇄극의 전이에도 불구하고 대역폭에는 아무런 영향을 미치지 않게 된다.

도 7에 본 발명에 따른 일체형 유전체필터의 특성곡선과 종래의 일체형 유전체필터의 특성곡선이 도시되어 있다. 도면에서, 특성곡선 ⓐ는 종래의 일체형 유전체필터의 특성곡선이고 특성곡선 ⓑ는 본 발명에 따른 일체형 유전체필터의 특성곡선이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래 유전체필터의 특성곡선ⓐ에서는 감쇄극(도면에서 △으로 표시된)이 통과대역(BW)에서 멀리 떨어져 형성되는 반면에 제2도체패턴이 형성된 본 발명의 유전체필터의 특성곡선ⓑ에서는 상기 특성곡선ⓐ에 비해 △f 만큼 감쇄극이 통과대역쪽으로 접근하여 형성됨을 알 수 있다. 또한, 이경우, 감쇄극이 이동에도 불구하고 대역폭은 특성곡선ⓐ와 동일함을 알 수 있다. 이것은 제2도체패턴에 의해 감쇄극이 통과대역쪽으로 이동하여 고주파영역에서의 감쇄특성이 향상되지만 통과대역폭의 감소에 의한 삽입손실이 발생하지 않음을 나타내는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 일체형 유전체필터에서는 접지전극과 접속되어 공진홀을 둘러 싸는 폐곡선 형상의 제2도체패턴에 의해 통과대역의 고주파영역에서의 감쇄특성이 향상될 뿐만 아니라 대역폭의 감소에 의해 삽입손실이 발생하지 않게 된다.

본 발명의 일체형 유전체필터에서는 제2도체패턴의 도 5에 도시된 바와 같이 특정한 공진홀(107b)만을 둘러싸는 것은 아니다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 다른 공진홀(도면에서는 좌측의 공진홀(107a))만을 둘러 싸는 폐곡선 형상으로 제2도체패턴(115)을 형성할 수 있다. 즉, 제2도체패턴(115)은 특정 공진홀만을 둘러 싸는 형상으로 이루어지는게 아니라 모든 공진홀 각각을 둘러 싸도록 형성할 수 있다.

또한, 도 6(b) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이 제2도체패턴(115)은 2개의 공진홀을 둘러 싸는 폐곡선 형상으로 형성할 수도 있으며, 모든 공진홀을 둘러싸도록 형성할 수 있다. 도 6(a)∼도 6(c)는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로, 본 발명의 일체형 유전체필터에서는 제2도체패턴을 어떠한 형상으로도 형성할 수 있다. 즉, 유전체블럭 측면에 형성된 접지전극과 연결되며 개방면(즉, 전면)에 형성된 공진홀 및 공진홀 주위의 도체패턴을 둘러 싸는 폐곡선 형상이면 어떤 형상도 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일체형 유전체필터에서는 유전체블럭 측면에 형성된 접지전극과 연결되어 유전체블럭의 전면의 공진홀을 둘러싸는 폐곡선 형상의 도체패턴을 형성함으로써 통과대역의 고주파영역에서의 감쇄특성을 향상시키고 삽입손실을 방지할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 적어도 일부분이 도전물질이 도포되지 않은 전면과 적어도 일부분이 도전물질이 도포된 후면 및 상기 전면과 후면 사이에 도전물질이 도포된 접지전극이 형성된 측면으로 이루어진 대약 사각형상의 유전체블럭;

   상기 유전체블럭의 전면 및 후면을 대략 평행하게 관통하며 내부표면에 내부전극이 형성된 복수의 관통홀;

   상기 유전체블럭의 전면, 관통홀 주위에 형성되어 공진홀의 내부전극과 접속되어 공진기를 형성하는 복수의 제1도체패턴; 및

   상기 유전체블럭의 전면에 상기 접지전극과 접속되며, 적어도 하나의 공진홀과 제1도체패턴을 둘러싸는 폐곡선형상으로 이루어져 공진기 사이에 커플링 인덕턴스를 형성하는 제2도체패턴으로 구성된 일체형 유전체필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2도체패턴은 유전체블럭의 전면에 대한 상부 또는 하부의 접지전극과 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체필터.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2도체패턴은 유전체블럭의 전면에 대한 상부 및 하부의 접지전극과 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체필터.