KR20020073407A - 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유전체 블록의 외부도체에 흐르는 전류에 의한 손실을 감소하고, 무부하 Q값이 높은 유전체 블록을 사용한 유전체 필터를 구성한다.

유전체 블록(1)의 내부에는 내면에 내부도체(3a, 3b)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a, 2b)을 형성하고, 내부도체 형성구멍(2a, 2b)의 한쪽의 개구면 부근에 내부도체 비형성부(4a, 4b)를 각각 형성한다. 또한, 유전체 블록(1)의 외면에는 외부도체(5)를 형성하고, 외부도체 비형성부(7a, 7b)를 형성함으로써 외부도체(5)로부터 떨어진 입출력 전극(6a, 6b)을 형성한다. 이 외부도체 비형성부(7a, 7b)의 외곽 형상을 직교하지 않는 연속된 선으로 구성한다..

Description

유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신 장치{Dielectric filter, dielectric duplexer, and communication device}

본 발명은 주로 마이크로 주파수 대역에서 사용되는 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신 장치에 관한 것이다.

실질적으로 직방체 형상의 유전체 블록을 사용한 종래의 유전체 필터에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 9에 있어서, 1은 유전체 블록, 2a 및 2b는 내부도체 형성구멍, 3a 및 3b는 내부도체, 4a 및 4b는 내부도체 비형성부, 5는 외부도체, 6a 및 6b는 입출력 전극, 7a 및 7b는 외부도체 비형성부이다.

유전체 블록(1)의 내부에는 내면에 내부도체(3a, 3b)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a, 2b)을 형성하고 있다. 유전체 블록(1)의 외면에는 외부도체(5)를 형성하고 있다. 또한, 내부도체 형성구멍(2a, 2b)의 한쪽의 개구면 부근에 내부도체 비형성부(4a, 4b)를 각각 형성하여 개방단으로 하고, 다른쪽의 개구면을 단락단으로 한다. 이 개방단에 결합하도록 유전체 블록(1)의 외면에는 실장면에서부터 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 단면에 걸쳐서, 외부도체 비형성부(7a, 7b)를 형성하여 입출력 전극(6a, 6b)을 형성하고, 전체적으로 유전체 필터를 구성하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 유전체 블록을 사용한 유전체 필터에 있어서는 다음과 같은 해결해야만 하는 과제가 있었다.

도 10은 도 9에 나타낸 종래의 유전체 필터에 발생하는 외부도체(5)를 흐르는 전류의 분포를 나타내는 도면이다.

입출력 전극(6a, 6b)을 외부도체(5)로부터 떨어뜨려 유전체 블록 표면에 형성하여 이루어지는 유전체 필터에 있어서는 도 10에 나타내는 바와 같은 전류가 발생한다.

종래의 유전체 필터에 있어서 입출력 전극(6a, 6b) 및 외부도체 비형성부(7a, 7b)는 실장면에서부터 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 단면에 걸쳐서, 사각형으로 형성되어 있다. 즉, 입출력 전극(6a, 6b) 및 외부도체 비형성부(7a, 7b)의 외곽 형상은 모두 직교하는 선에 의해 구성되어 있다.

이에 따라, 도 10에 나타내는 바와 같이 전류가 입출력 전극(6a, 6b) 및 외부도체 비형성부(7a, 7b) 부근에 집중하고, 도체 손실이 증가한다. 따라서, 유전체 필터로서의 무부하 Q값이 저하하고, 삽입 손실 및 감쇠 특성이 악화된다.

본 발명의 목적은 유전체 블록의 외부도체에 있어서의 전류의 집중에 의한 도체 손실을 감소시켜, 무부하 Q값이 높은 유전체 블록을 사용한 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 이를 사용한 통신 장치를 구성하는데 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 2는 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터에 발생하는 외부도체를 흐르는 전류의 분포를 나타내는 도면이다.

도 3은 유전체 필터의 부분 단면 확대도이다.

도 4는 유전체 필터의 사이즈, 및 Q값을 나타내는 특성도이다.

도 5는 제 2 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 6는 다른 구성예에 의한 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 7은 유전체 듀플렉서의 외관 사시도이다.

도 8은 제 3 실시형태에 따른 통신 장치의 블록도이다.

도 9는 종래의 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 10은 종래의 유전체 필터에 발생하는 외부도체를 흐르는 전류의 분포를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1유전체 블록2a∼2f 내부도체 형성구멍

3a∼3f내부도체4a∼4f 내부도체 비형성부

5외부도체6a,6b,6c 입출력 전극

7a,7b,7c외부도체 비형성부8a,8b 결합 전극

9안테나 여진구멍

본 발명은 실질적으로 직방체 형상의 유전체 블록의 내부에 상기 유전체 블록의 한쪽 면에서부터 그에 대향하는 다른쪽 면에 걸쳐서, 각각의 내면에 내부도체를 형성한 복수의 내부도체 형성구멍을 형성하고, 유전체 블록의 외면에 외부도체를 형성하고, 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 단면인 측면에서부터 실장 기판에 대향하는 실장면인 바닥면에 걸쳐서, 외부도체 비형성부를 형성하여 입출력 전극을 형성하고, 외부도체 비형성부의 각각의 면에 있어서의 외곽 형상의 적어도 한 부분을 직교하지 않는 연속된 선으로 형성하여 유전체 필터를 구성한다.

또한, 본 발명은 외부도체 비형성부의 외곽 형상과 내곽 형상의 각각 적어도 한 부분을 직교하지 않는 연속된 선으로 형성하여 유전체 필터를 구성한다.

본 발명은 상기 유전체 필터를 포함하여 유전체 듀플렉서를 구성한다.

본 발명은 상기 유전체 필터 또는 유전체 듀플렉서를 포함하여 통신 장치를 구성한다.

[발명의 실시형태]

제 1 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성에 대하여 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다.

도 1은 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 2는 유전체 필터에 발생하는 외부도체를 흐르는 전류의 분포를 나타내는 도면이다.

도 3은 입출력 전극 부근을 포함하는 단면도이다.

도 1, 도 2 및 도 3에 있어서, 1은 유전체 블록, 2a 및 2b는 내부도체 형성구멍, 3a 및 3b는 내부도체, 4a 및 4b는 내부도체 비형성부, 5는 외부도체, 6a 및 6b는 입출력 전극, 7a 및 7b는 외부도체 비형성부이다. 또한 Ca는 내부도체와 입출력 전극 사이의 결합용량, Cb는 외부도체(접지 전극)와 입출력 전극 사이의 결합용량이다.

유전체 블록(1)의 내부에는 내면에 내부도체(3a, 3b)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a, 2b)을 형성하고 있고, 유전체 블록(1)의 외면에는 외부도체(5)를 형성하고 있다. 또한, 내부도체 형성구멍(2a, 2b)의 한쪽의 개구면 부근에 내부도체 비형성부(4a, 4b)를 각각 형성하여 개방단으로 하고, 다른쪽의 개구면을 단락단으로 하여 유전체 공진기를 구성하고 있다. 또한, 유전체 블록(1)의 외면에는 실장면에서부터 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 단면에 걸쳐서, 외부도체 비형성부(7a, 7b)를 형성하고 있다. 이 외부도체 비형성부(7a, 7b)에 의해 외부도체(5)로부터 떨어진 입출력 전극(6a, 6b)은 각 공진기의 개방단과 용량결합한다. 이 구조에 의해 전체적으로 유전체 필터를 구성하고 있다. 여기에서, 외부도체 비형성부(7a, 7b)의 외곽 형상은 각각 직교하지 않는 연속된 선(직선 또는 곡선)으로 형성하고 있다.

이러한 구조를 취함으로써, 도 2에 나타내는 바와 같이 외부도체(5)의 표면에 발생하는 전류의 부분적인 집중(예를 들어, 외부도체 비형성부(7a, 7b)사이로의 집중 등)을 억제할 수 있다. 따라서, 외부도체 비형성부를 형성하여 입출력 전극을 형성함으로써 외부도체에 발생하는 도체손실을 억제하고, 무부하 Q값의 저하량을 감소시킬 수 있다.

여기에서, 유전체 필터의 외부 결합의 크기는 입출력 전극과 내부도체 사이의결합 용량(도 3의 Ca), 및 입출력 전극과 외부도체(접지 전극) 사이의 결합 용량(도 3의 Cb)에 의존하고, 특히 Ca가 외부결합 용량에 크게 영향을 준다.

본 실시형태에 나타낸 유전체 필터는 종래의 유전체 필터와 입출력 전극의 형상이 동일하기 때문에, 내부도체와 입출력 전극과의 결합 용량 Ca는 종래와 동일하다. 또한, 입출력 전극의 면적은 변화하지 않고 외부도체 비형성부의 면적만이 작아짐으로 인하여, 접지 전극인 외부도체와 입출력 전극과의 결합 용량 Cb는 종래의 것과 거의 변하지 않는다.

도 4는 본 실시형태에 따른 유전체 필터의 사이즈의 예와 그 특성을 나타낸 도면이다.

도 4a는 유전체 필터의 사이즈 도면이고, 도 4b는 그 특성도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명품은 외부 결합 Qe를 거의 변화시키지 않고, 무부하 Q값(Qo)이 홀수 모드로 7.4%, 짝수 모드로 5.8% 향상하고 있다.

따라서, 이러한 구조를 취함으로써 외부 결합의 크기에 영향을 주지 않고, 무부하 Q값을 개선한 유전체 필터를 구성할 수 있다.

다음으로, 제 2 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 유전체 필터의 외관 사시도이다.

도 5에 있어서, 1은 유전체 블록, 2a 및 2b는 내부도체 형성구멍, 3a 및 3b는 내부도체, 4a 및 4b는 내부도체 비형성부, 5는 외부도체, 6a 및 6b는 입출력 전극, 7a 및 7b는 외부도체 비형성부이다.

도 5에 나타낸 유전체 필터는 입출력 전극(6a, 6b)의 외곽 형상, 즉 외부도체 비형성부(7a, 7b)의 내곽 형상도 각각 교차하지 않는 선(직선 또는 곡선)으로 형성한 것으로, 다른 구성은 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터(도 1에 나타낸 필터)와 동일하다.

이와 같이, 외곽 형상을 변형함과 동시에 그 변형에 맞춰서 내곽 형상을 변형함으로써, 입출력 전극(6a, 6b)과 외부도체(5)의 사이를 실질적으로 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 입출력 전극(6a, 6b)과 외부도체(5)의 사이 부분에 발생하는 정전용량의 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 절삭 공구의 선단 폭이 외부도체 비형성부(7a, 7b)의 폭에 상당하는 절삭 공구를 사용하여 외부도체를 절삭 가공하면, 외곽 형상의 변형에 맞춰서 내곽 형상을 용이하게 변형시킬 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같은 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서에 있어서도, 제 1 및 제 2 실시형태에 나타낸 유전체 필터와 동일하게 무부하 Q값을 개선할 수 있다.

도 6a는 내부도체 형성구멍(2a, 2b)의 한쪽 개구면(도면에서 상면)을 전극이 없는 개방면으로 한 유전체 필터이고, 도 6b는 내부도체 형성구멍(2a, 2b)의 한쪽 개구면에, 인접하는 내부도체(3a, 3b)의 개방단 사이에 정전용량을 발생시키는 결합 전극(8a, 8b)을 형성한 유전체 필터이다.

또한, 도 7은 각각 3단의 유전체 공진기를 갖는 송신 필터와 수신 필터를 포함하고, 이들 사이에서 안테나 여진구멍(9) 및 그 입출력 전극(6c)을 형성한 유전체 듀플렉서이다.

또한, 상술한 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서에 있어서, 내부도체 형성구멍의 형상은 단면을 원 형상으로 하는 것에 한하지 않고, 단면을 타원형, 긴 타원형 및 다각형 등으로 해도 된다.

다음으로, 제 3 실시형태에 따른 통신 장치의 구성에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 통신 장치의 블록도이다.

도 8에 있어서, ANT는 송수신 안테나, DPX는 듀플렉서, BPFa 및 BPFb는 각각 대역 통과 필터, AMPa 및 AMPb는 각각 증폭 회로, MIXa 및 MIXb는 각각 믹서, OSC는 발진기, SYN은 신시사이저이다. MIXa는 SYN으로부터 출력되는 주파수 신호를 IF신호로 변조하고, BPFa는 송신 주파수의 대역만을 통과시키고, AMPa는 이것을 전력 증폭하고 DPX를 통하여 ANT로부터 송신한다. AMPb는 DPX로부터 출력되는 신호를 증폭하고, BPFb는 AMPb로부터 출력되는 신호 중 수신 주파수 대역만을 통과시킨다. MIXb는 SYN으로부터 출력되는 주파수 신호와 수신 신호를 믹싱하여 중간 주파 신호 IF를 출력한다.

도 8에 나타낸 대역 통과 필터(BPFa, BPFb)에는 도 1, 도 3 및 도 6에 나타낸 구조의 유전체 필터를 사용할 수 있다. 또한, 듀플렉서(DPX)에는 도 7에 나타낸 유전체 듀플렉서를 사용할 수 있다. 이와 같이 하여, 무부하 Q값을 향상시킨 소형의 유전체 필터 및 유전체 듀플렉서를 사용함으로써, 우수한 통신 특성을 갖는 소형의 통신 장치를 구성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 실질적으로 직방체 형상의 유전체 블록의 내부에 상기 유전체 블록의 한쪽 면에서부터 그에 대향하는 다른쪽 면에 걸쳐서, 각각의 내면에 내부도체를 형성한 복수의 내부도체 형성구멍을 형성하고, 유전체 블록의 외면에 외부도체를 형성한다. 또한, 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 단면인 측면에서부터 실장 기판에 대향하는 실장면인 바닥면에 걸쳐서, 외부도체 비형성부를 형성하여 입출력 전극을 형성하고, 외부도체 비형성부의 각각의 면에 있어서의 외곽 형상의 적어도 한 부분을 직교하지 않는 연속된 선으로 형성함으로써, 외부 결합의 크기를 거의 변화시키지 않고 무부하 Q값을 개선한 유전체 필터를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 외부도체 비형성부의 외곽 형상과 내곽 형상의 각각 적어도 한 부분을 직교하지 않는 연속된 선으로 형성함으로써, 외부 결합의 크기를 조정하면서 무부하 Q값을 개선한 유전체 필터를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 유전체 필터를 포함함으로써 무부하 Q값을 개선한 유전체 듀플렉서를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 유전체 필터 또는 상기 유전체 듀플렉서를 포함함으로써 우수한 통신 성능을 갖는 통신 장치를 구성할 수 있다.

Claims (4)

1. 실질적으로 직방체 형상의 유전체 블록의 내부에 상기 유전체 블록의 한쪽 면에서부터 그에 대향하는 다른쪽 면에 걸쳐서, 각각의 내면에 내부도체를 형성한 복수의 내부도체 형성구멍을 형성하고, 상기 유전체 블록의 외면에 외부도체를 형성하고, 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 단면인 측면에서부터 실장 기판에 대향하는 실장면인 바닥면에 걸쳐서, 외부도체 비형성부에 의해 상기 외부도체로부터 떨어진 복수의 입출력 전극을 형성한 유전체 필터로서,

   상기 외부도체 비형성부의 외곽 형상의 적어도 한 부분을 직교하지 않는 연속된 선으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 외부도체 비형성부의 외곽 형상의 적어도 한 부분을 직교하지 않는 연속된 선으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 유전체 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
4. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 유전체 필터, 또는 제 3항에 기재된 유전체 듀플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.