KR20020091810A - 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신장치 - Google Patents

유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신장치 Download PDF

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KR20020091810A
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 점프 결합 용량을 제어함으로써 감쇠극을 원하는 위치에 설정하여 통과대역외의 감쇠 특성을 개선한 유전체 필터를 구성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성에 따르면, 실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록(1)의 내부에는 한쪽 면으로부터 이에 대향하는 면에 걸쳐 관통하는, 내면에 내부도체(3a∼3c)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a∼2c)을 형성하고, 그 한쪽의 개구부 부근에 내부도체 비형성부(7a∼7c)를 형성한다. 유전체 블록(1)의 외면에는 거의 전면에 외부도체(4)를 형성한다. 내부도체 형성구멍(2a, 2c)은 원형의 단면 형상으로 형성되어 있으며, 내부도체 형성구멍(2b)은 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 길이보다도 배열 방향에 수직인 방향의 길이가 긴 긴 원형의 단면 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 중간에 있는 내부도체 형성구멍(2b)의 단면 형상을 소정의 형상으로 설계함으로써, 서로 이웃하지 않는 내부도체 형성구멍(2a, 2c)에 형성된 내부도체(3a, 3c) 사이에 발생하는 점프 결합 용량을 제어한다.

Description

유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신장치{Dielectric filter, dielectric duplexer and communication apparatus}
본 발명은 유전체 블록의 내부에 내부도체를 형성한 내부도체 형성구멍을 포함하고, 외면에 외부도체를 포함하여 이루어지는 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 그것을 사용한 통신장치에 관한 것이다.
종래의 유전체 필터에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11a는 유전체 필터의 외관 사시도이고, 도 11b는 개방단측의 정면도이다.
도 11에 있어서, 참조부호 1은 유전체 블록, 참조부호 2a∼2c는 내부도체 형성구멍, 참조부호 3a∼3c는 내부도체, 참조부호 4는 외부도체, 참조부호 5는 외부도체 비형성부, 참조부호 6은 입출력 전극, 참조부호 7a∼7c는 내부도체 비형성부이다.
실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록(1)의 내부에는 한쪽 면으로부터 이것에 대향하는 면에 걸쳐 관통하는, 내면에 내부도체(3a∼3c)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a∼2c)이 형성되어 있다. 한편, 유전체 블록(1)의 외면에는 거의 전면에 외부도체(4)가 형성되어 있다. 내부도체 형성구멍(2a∼2c)의 한쪽 개구단 부근에 있어서의 내면에는 내부도체 비형성부(7a∼7c)가 형성되며, 내부도체(3a∼3c)가 외부도체(4)로부터 이간되어 개방단이 구성되어 있다. 또한, 외부도체(4)에 단락하는 개구단을 단락단으로 하고 있다. 이와 같이 하여, 내부도체(3a∼3c)와 유전체 블록(1)과 외부도체(4)로 이루어지는 유전체 공진기를 구성하고 있다.
또한, 유전체 블록(1)의 외면에는 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 양단면으로부터 실장기판에 대향하는 실장면에 걸쳐 각각 외부도체 비형성부(5)에 의해 외부도체(4)로부터 이간된 입출력 전극(6)이 형성되어 있다.
이와 같이, 입출력 전극(6)과 3개의 유전체 공진기로 유전체 필터를 구성하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 유전체 필터에 있어서는 다음과 같은 해결해야 할 과제가 있었다.
도 12a는 2단의 유전체 공진기의 등가 회로도이고, 도 12b는 짝수 모드, 홀수 모드의 구분에 의한 전기력선의 상태를 나타낸 도면이며, 도 12c는 점프 결합 용량을 고려한 2단의 유전체 공진기의 등가 회로도이다.
유전체 블록을 사용하여 복수의 공진기로 구성되는 일체형의 유전체 필터에 있어서는, 공진기의 개방단과 접지 전극인 외부도체 사이에 도 12a에 나타내는 바와 같이 선단 용량(Cs)이 발생한다.
이 선단 용량(Cs)이 발생하는 경우의 전기력선은 짝수 모드와 홀수 모드에서 각각 도 12b에 나타내는 바와 같이 발생한다.
짝수 모드에서는 전기력선은 모두 공진기와 접지 전극 사이에 발생한다. 한편, 홀수 모드에서는 전기력선의 일부가 공진기와 공진기 사이에 발생한다. 이 때문에, 공진기와 접지 전극 사이에 발생하는 선단 용량(Cs)은 홀수 모드 쪽이 짝수 모드보다도 작아져 공진기의 개방단 사이에 점프 결합 용량(dCs)이 발생한다. 여기에서, Cs는 짝수 모드를 기준으로 하고 있기 때문에, 이 점프 결합 용량(dCs)은 마이너스값을 취한다.
이와 같이 공진기의 개방단 사이에 발생하는 점프 결합 용량(dCs)을 고려하면, 도 12a에 나타내는 등가 회로는 도 12c에 나타내는 등가 회로로 나타낼 수 있다.
다음으로, 유전체 공진기가 3단인 경우에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13a는 3단의 유전체 공진기의 등가 회로도이고, 도 13b는 3단의 유전체 공진기를 포함한 유전체 필터의 감쇠 특성도이다.
도 13a에 나타내는 바와 같이, 각 공진기는 개방단과 접지 전극인 외부도체 사이에 선단 용량(Cs)을 발생시키고 있으며, 각각 서로 이웃하는 공진기의 개방단 사이에는 점프 결합 용량(dCs1)을 발생시키고 있다. 또한, 각각 서로 이웃하지 않는 양단의 공진기의 개방단 사이에 있어서도, 서로 이웃하는 공진기의 개방단 사이에 발생하는 점프 결합 용량(dCs1)보다도 미소한 점프 결합 용량(dCs2)을 발생시키고 있다.
여기에서, 서로 이웃하는 공진기 사이에 발생하는 점프 결합 용량(dCs1)은 공진기간 결합 용량에 포함되기 때문에, 감쇠 특성에 큰 영향을 주지 않지만, 서로 이웃하지 않는 공진기 사이에 발생하는 점프 결합 용량(dCs2)은 공진기간 결합과는 다르기 때문에, 도 13b에 나타내는 바와 같이, 감쇠극의 위치에 영향을 미친다. 예를 들면, 3단의 공진기로 이루어지며, 각각이 빗살(comb-line)(유도성) 결합한 유전체 필터의 경우, 통과대역의 고역측에 2개의 감쇠극을 발생시키는데, 이 점프 결합 용량(dCs2)이 크면 감쇠극 간격이 넓어지고, 점프 결합 용량(dCs2)이 작으면 감쇠극 간격이 좁아진다. 이 때문에, 이 감쇠극이 발생하는 위치에 따라서는 통과대역외에 원하는 감쇠 특성을 얻을 수 없다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 도 14에 나타내는 바와 같은 유전체 필터가 고려된다.
도 14는 유전체 필터의 외관 사시도이다.
도 14a에 나타내는 유전체 필터는 내부도체 형성구멍(2b)의 내부직경이 다른 내부도체 형성구멍(2a, 2c)에 비하여 큰 것이며, 다른 구성은 도 11에 나타낸 유전체 필터와 동일하다. 또한, 도 14b에 나타내는 유전체 필터는 내부도체 형성구멍(2b)의 내부직경이 다른 내부도체 형성구멍(2a, 2c)에 비하여 작은 것이며, 다른 구성은 도 11에 나타낸 유전체 필터와 동일하다.
도 14a에 나타낸 유전체 필터에서는, 내부도체 형성구멍(2b)의 내부직경이 크기 때문에, 내부도체(3b)와 외부도체(4)의 간격이 좁아져 내부도체(3a)와 내부도체(3c) 사이에 발생하는 점프 결합 용량(dCs2)은 작아진다. 그러나, 내부도체 형성구멍(2b)이 최적의 Qo를 얻을 수 있는 내부직경이 아니기 때문에, 공진기의 Qo는 작아져 삽입 손실 특성에 악영향을 준다.
또한, 도 14b에 나타낸 유전체 필터에서는, 내부도체 형성구멍(2b)의 내부직경이 작기 때문에, 내부도체(3b)와 외부도체(4)의 간격이 넓어져 내부도체(3a)와 내부도체(3c) 사이에 발생하는 점프 결합 용량(dCs2)은 커진다. 그러나, 내부도체 형성구멍(2b)이 최적의 Qo를 얻을 수 있는 내부직경이 아니기 때문에, 이 경우에도 공진기의 Qo는 작아져 삽입 손실에 악영향을 준다.
본 발명의 목적은 공진기의 Qo의 열화를 억제하면서, 서로 이웃하지 않는 공진기 사이에 발생하는 점프 결합 용량을 제어하고, 이에 따라 감쇠극을 원하는 위치에 설정하여 통과대역외의 감쇠 특성을 개선한 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 그들을 포함한 통신장치를 제공하는데 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관 사시도 및 정면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터 및 종래의 유전체 필터의 정면도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터 및 종래의 유전체 필터의 감쇠 특성도이다.
도 4는 제 2 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관 사시도 및 정면도이다.
도 5는 제 3 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관 사시도 및 정면도이다.
도 6은 제 3 실시형태에 따른 유전체 필터 및 종래의 유전체 필터의 감쇠 특성도이다.
도 7은 제 4 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관 사시도 및 정면도이다.
도 8은 제 5 실시형태에 따른 유전체 듀플렉서의 외관 사시도이다.
도 9는 제 6 실시형태에 따른 유전체 듀플렉서의 외관 사시도이다.
도 10은 제 7 실시형태에 따른 통신장치의 블록도이다.
도 11은 종래의 유전체 필터의 외관 사시도 및 정면도이다.
도 12는 2단의 유전체 공진기의 등가 회로도 및 이것에 발생하는 전기력선의상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 3단의 유전체 공진기의 등가 회로도 및 이것을 포함한 유전체 필터의 감쇠 특성도이다.
도 14는 종래의 유전체 필터의 외관 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
1 : 유전체 블록2a∼2h : 내부도체 형성구멍
3a∼3h : 내부도체4 : 외부도체
5 : 외부도체 비형성부6, 6a, 6b : 입출력 전극
7a∼7h : 내부도체 비형성부9 : 안테나 단자
10, 10a, 10b, 10c : 여진구멍11a, 11b : 입출력 핀
본 발명은 복수의 내부도체 형성구멍 중 적어도 하나의 내부도체 형성구멍의 횡단면 형상을, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 하여 유전체 필터를 구성하고, 내부도체 형성구멍의 양 옆에 있는 2개의 내부도체 형성구멍의 내부도체 사이에 발생하는 커패시턴스를 작게 하여, 서로 이웃하지 않는 2개의 내부도체 형성구멍에 의한 공진기 사이의 점프 결합에 기인하는 2개의 감쇠극의 간격이 좁아지는 방향으로 감쇠극 주파수를 시프트(shift)시킨다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 내부도체 형성구멍을 사이에 두는 위치에 있는 2개의 내부도체 형성구멍의 횡단면 형상을, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 하여 유전체 필터를 구성하고, 2개의 내부도체 형성구멍의 내부도체 사이에 발생하는 커패시턴스를 크게 하여, 서로 이웃하지 않는 2개의 내부도체 형성구멍에 의한 공진기 사이의 점프 결합에 기인하는 2개의 감쇠극의 간격이 넓어지는 방향으로 감쇠극 주파수를 시프트시킨다.
또한, 본 발명은 모든 내부도체 형성구멍이 그 횡단면 형상을 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 하여 유전체 필터를 구성한다.
또한, 본 발명은 내부도체 형성구멍을 개방단측과 단락단측에서 내부직경이 다른 스텝(step) 구멍으로 하고, 내부도체 형성구멍의 개방단측의 형상만이 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 하여 유전체 필터를 구성한다.
또한, 본 발명은 내부도체 형성구멍의 개방단측의 축위치와 단락단측의 축위치를 다르게 하여 유전체 필터를 구성한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체 필터를 포함하여 유전체 듀플렉서를 구성한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체 필터 또는 상기 유전체 듀플렉서를 포함하여 통신장치를 구성한다.
상기 "횡단면"이란, 내부도체 형성구멍이 연장되는 방향에 대하여 수직인 방향의 단면이다. 이하, 내부도체의 횡단면 형상을 간단히 내부도체의 단면 형상이라 한다.
<발명의 실시형태>
제 1 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성에 대하여 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.
도 1a는 유전체 필터의 외관 사시도, 도 1b는 그 개방단측의 정면도이다. 도 1c는 입출력 전극이 외부도체에 형성되어 있지 않은 유전체 필터의 부분 외관사시도이다.
도 1에 있어서, 참조부호 1은 유전체 블록, 참조부호 2a∼2c는 내부도체 형성구멍, 참조부호 3a∼3c는 내부도체, 참조부호 4는 외부도체, 참조부호 5는 외부도체 비형성부, 참조부호 6은 입출력 전극, 참조부호 7a∼7c는 내부도체 비형성부, 참조부호 11a 및 11b는 입출력 핀이다.
실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록(1)의 내부에는 한쪽 면으로부터 이것에 대향하는 면에 걸쳐 관통하는, 내면에 내부도체(3a∼3c)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a∼2c)이 형성되어 있다. 한편, 유전체 블록(1)의 외면의 거의 전면에 외부도체(4)가 형성되어 있다. 내부도체 형성구멍(2a∼2c)의 내면에는 한쪽의 개구단 부근에 내부도체 비형성부(7a∼7c)가 형성되어 있으며, 이들 부분에서 내부도체(3a∼3c)가 외부도체(4)로부터 이간되어 있다. 이 내부도체 비형성부(7a∼7c)를 개방단으로 하고, 외부도체(4)에 단락하는 개구단을 단락단으로 하고 있다. 이와 같이 하여, 내부도체(3a∼3c)와 유전체 블록(1)과 외부도체(4)로 이루어지는 유전체 공진기를 각각 구성하고 있다.
여기에서, 내부도체 형성구멍(2a, 2c)은 단면 원형으로 형성되어 있으며, 내부도체 형성구멍(2b)은 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 직경보다도 배열 방향에 수직인 방향의 직경이 긴 긴 원형의 단면 형상으로 형성되어 있다.
또한, 유전체 블록(1)의 외면에는 내부도체 형성구멍(2a∼2c)의 배열 방향의 양단면으로부터 실장 기판에 대향하는 실장면에 걸쳐 각각 외부도체 비형성부(5)에 의해 외부도체(4)로부터 이간된 2개의 입출력 전극(6)이 형성되어 있다.
이와 같이, 2개의 입출력 전극(6)과 3개의 유전체 공진기로 유전체 필터를 구성하고 있다.
이와 같은 구조로 함으로써, 내부도체 형성구멍(2b)의 개구단과 실장면 및 이것에 대향하는 상면 사이가 좁아진다. 이 때문에, 내부도체(3a, 3c) 사이에 유전체 블록을 통하여 발생하는 점프 결합 용량이 작아진다.
도 2는 종래품과 본 발명품의 개방단측의 정면도로서, 도 2a는 중앙의 내부도체 형성구멍의 단면이 원형이며 모든 직경이 동일한 경우, 도 2b는 중앙의 내부도체 형성구멍의 단면이 원형상이며 직경이 큰 경우, 도 2c는 본 발명에 따른 중앙의 내부도체 형성구멍의 단면이 긴 원형인 경우를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 2에 나타내는 칫수의 단위는 [mm]이다.
또한, 도 3은 도 2a, 도 2b, 도 2c에 나타낸 각각의 구조의 유전체 필터의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
또한, 도 2a, 도 2b, 도 2c에 나타낸 각각의 구조의 유전체 필터의 점프 결합 용량 및 Qo에 대하여 표 1에 나타낸다.
또한, 짝수 모드와 홀수 모드의 각각에 Qo가 있는데, 일반적으로 홀수 모드의 Qo쪽이 나쁘며, 삽입 손실에 주는 영향이 크다. 따라서, 홀수 모드의 Qo가 좋은 것이 필터로서 고특성이다.
내부도체 형성구멍 점프 선단 용량(pF) Qo(홀수) Qo(짝수)
종래품(원형) -0.01074 616.4 749.4
종래품(큰 원형) -0.00555 563.6 714.9
본 발명품(긴 원형) -0.00577 595.0 683.9
표 1에 나타내는 바와 같이, 종래의 내부도체 형성구멍의 단면이 큰 원형인 유전체 필터 및 본 발명의 내부도체 형성구멍의 단면이 긴 원형인 유전체 필터는 종래의 내부도체 형성구멍의 단면이 원형인 유전체 필터보다도, 점프 결합 용량은 감소한다. 또한, Qo(홀수)는 원형형에 비하여 큰 원형형, 긴 원형형 모두 저하한다.
그러나, 내부도체 형성구멍의 단면이 긴 원형인 유전체 필터는 내부도체 형성구멍의 단면이 큰 원형인 유전체 필터와 비교하여 점프 결합 용량이 동일한 정도라 하더라도, Qo(홀수 모드)의 열화가 적다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 내부도체 형성구멍의 단면이 긴 원형인 유전체 필터(도 2c)와 내부도체 형성구멍의 단면이 큰 원형인 유전체 필터(도 2b)는 내부도체 형성구멍의 단면이 원형인 종래의 유전체 필터(도 2a)보다도, 점프 결합 용량에 의한 2개의 감쇠극의 간격이 좁아지는 방향으로 감쇠극 주파수가 시프트하여, 양 유전체 필터는 실질적으로 동일한 주파수 특성을 갖는다.
그러나, 내부도체 형성구멍의 단면이 긴 원형인 본 발명의 유전체 필터는 표 1에 나타낸 바와 같이, Qo(홀수)가 높기 때문에, 삽입 손실을 적게 할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 특성도에서, 1910MHz점(파선으로 나타내는 주파수)에서의 삽입 손실은 내부도체 형성구멍이 단면 큰 원형인 유전체 필터가 2.33[dB]이고, 내부도체 형성구멍이 단면 긴 원형인 유전체 필터가 2.20[dB]이다.
이와 같이, 내부도체 형성구멍의 단면을 보았을 때, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 폭보다 배열 방향에 수직인 폭이 커지도록, 내부도체 형성구멍을 형성함으로써, 삽입 손실의 열화를 억제하면서, 점프 결합에 기인하는 2개의 감쇠극의 간격이 좁아지는 방향으로 감쇠극 주파수를 시프트시킬 수 있다.
또한, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 입출력 전극이 외부도체(4)에 형성되어 있지 않으며, 내부도체 형성구멍(2a, 2c)의 개방단측에 입출력 핀(11a, 11b)을 삽입함으로써, 외부 회로와 접속하는 구조의 유전체 필터를 사용하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 제 2 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4a는 유전체 필터의 외관 사시도이고, 도 4b는 개방단측의 정면도이다.
도 4에 나타내는 유전체 필터에서는, 내부도체 형성구멍(2a, 2b, 2c)의 단면 형상은 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 길이보다도 수직 방향의 길이가 긴 긴 원형이며, 내부도체 형성구멍(2a, 2c)의 길이 직경은 내부도체 형성구멍(2b)의 길이 직경보다도 짧다. 그 외의 구성은 도 1에 나타낸 유전체 필터와 동일하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 점프 결합 용량을 발생하는 내부도체 형성구멍의 형상을 변화시킬 수 있으며, 더 넓은 범위에서 감쇠극의 주파수 위치를 조정할 수 있다.
예를 들면, 중앙의 내부도체 형성구멍(2b)의 길이 직경을 일정하게 하면, 양단의 내부도체 형성구멍(2a, 2c)의 길이 직경을 길게하면 길게 할수록, 양단의 공진기 사이에서 발생하는 점프 결합 용량이 증가하여 2개의 감쇠극의 간격을 넓게 하는 방향으로 감쇠극 주파수를 시프트할 수 있다.
다음으로, 제 3 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5a는 유전체 필터의 외관 사시도이고, 도 5b는 개방단측의 정면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 구조의 유전체 필터와, 도 2a에 나타낸 종래 구조의 유전체 필터의 주파수 특성도이다.
도 5에 나타내는 유전체 필터에서는, 내부도체 형성구멍(2a 및 2c)의 단면 형상은 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 길이보다도 수직 방향의 길이가 긴 긴 원형이며, 내부도체 형성구멍(2b)의 단면 형상은 원형이다. 그 외의 구성에 대해서는도 1의 유전체 필터와 동일하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 양단의 내부도체 형성구멍(2a, 2c)으로 이루어지는 공진기 사이에 발생하는 점프 결합 용량이 커져서, 제 1 실시형태에 나타낸 예와는 반대로, 점프 결합 용량에 의한 2개의 감쇠극의 간격을 넓게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 중앙의 내부도체 형성구멍(2b)을 단면 원형이 되도록 형성하였으나, 양단의 내부도체 형성구멍(2a, 2c)의 길이 직경보다도 짧은 길이 직경을 갖는 내부도체 형성구멍을 형성해도 된다. 이러한 구조로 함으로써, 감쇠극 주파수의 위치를 조정할 수 있다.
다음으로, 제 4 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7a는 유전체 필터의 외관 사시도이고, 도 7b는 개방단측의 정면도이다.
또한, 도 7c는 다른 내부도체 형성구멍의 구조를 갖는 유전체 필터의 정면도이다.
도 7a 및 도 7b에 나타내는 유전체 필터에 있어서, 각 내부도체 형성구멍은 단락단측의 내부직경보다도 개방단측의 내부직경이 큰 스텝 구멍으로 되어 있다. 또한, 내부도체 형성구멍(2a, 2c)은 단락단측과 개방단측에서 축위치가 다르며, 각각 내부도체 형성구멍(2b)에 근접하는 측에 단락단측의 축위치가 시프트하고 있다. 그 외의 구성에 대해서는 도 1에 나타낸 유전체 필터와 동일하다.
또한, 도 7c에 나타내는 유전체 필터에 있어서, 각 내부도체 형성구멍은 단락단측과 개방단측 모두 단면 형상을 긴 원형으로 하고 있다. 또한, 단락단측의 내부직경보다도 개방단측의 내부직경이 큰 스텝 구멍으로 하고 있다. 또한, 내부도체 형성구멍(2a, 2c)의 단락단측의 구멍의 축위치는 개방단측의 구멍의 축위치로부터 내부도체 형성구멍의 배열 단면측에서 실장면측으로 시프트시키고 있으며, 내부도체 형성구멍(2b)의 단락단측의 구멍의 축위치는 실장면에 대향하는 상면측으로 시프트시키고 있다. 그 외의 구성은 도 4에 나타낸 유전체 필터와 동일하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 스텝 구멍의 내부직경, 형상, 길이, 단락단측과 개방단측의 축위치의 관계를 변경함으로써, 점프 결합 용량의 조절의 자유도가 상승한다. 또한, 공진기 사이의 결합 및 공진기와 접지 전극 사이의 분포 정수의 자유도가 상승한다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서의 유전체 필터의 입출력 단자는 내부도체 형성구멍의 배열 단면으로부터 실장면에 걸쳐 형성되어 있다. 이 형태 이외에, 내부도체 형성구멍의 축방향과 일치하는 축방향으로, 내면에 전극을 포함한 여진구멍을 형성하고, 이것에 전기적으로 통하는 입출력 전극을 내부도체 형성구멍의 개구면으로부터 실장면에 걸쳐 형성해도 된다.
다음으로, 제 5 실시형태에 따른 유전체 듀플렉서의 구성에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 유전체 듀플렉서의 외관 사시도이다.
도 8에 있어서, 참조부호 1은 유전체 블록, 참조부호 2a∼2f는 내부도체 형성구멍, 참조부호 3a∼3f는 내부도체, 참조부호 4는 외부도체, 참조부호 5는 외부도체 비형성부, 참조부호 6은 입출력 전극, 참조부호 9는 안테나 단자, 참조부호10은 안테나 여진구멍이다.
실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록(1)의 내부에는 한쪽 면으로부터 이것에 대향하는 면에 걸쳐 관통하는, 내면에 내부도체(3a∼3f)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a∼2f)이 형성되어 있다. 한편, 유전체 블록(1)의 외면에는 거의 전면에 외부도체(4)가 형성되어 있다. 내부도체 형성구멍(2a∼2f)의 내면에는 내부도체 비형성부(7a∼7f)가 형성되어 있으며, 내부도체(3a∼3f)가 외부도체(4)로부터 이간되어 있다. 이들 내부도체 비형성부(7a∼7f)를 개방단으로 하고, 외부도체(4)에 단락하는 개구단을 단락단으로 하고 있다. 이와 같이 하여, 내부도체(3a∼3f)와 유전체 블록(1)과 외부도체(4)로 이루어지는 유전체 공진기를 각각 구성하고 있다.
여기에서, 내부도체 형성구멍(2a, 2c, 2d, 2f)의 단면 형상은 원형이며, 내부도체 형성구멍(2b, 2e)의 단면 형상은 내부도체 형성구멍(2a∼2f)의 배열 방향의 길이보다도 배열 방향에 수직인 방향의 길이가 긴 긴 원형이다.
한편, 유전체 블록(1)의 외면에는 내부도체 형성구멍(2a∼2f)의 배열 방향의 양단면으로부터 실장기판에 대향하는 실장면에 걸쳐, 각각 외부도체 비형성부(5)에 의해 외부도체(4)로부터 이간된 입출력 전극(6)이 형성되어 있다. 또한, 내부도체 형성구멍(2c, 2d) 사이에는 실장면으로부터 단락면에 걸쳐 외부도체 비형성부(5)에 의해 외부도체(4)로부터 이간된 안테나 단자(9)가 형성되어 있다. 안테나 여진구멍(10)은 내부도체 형성구멍(2a∼2f)의 축방향과 동일한 방향으로 형성되어 있다. 안테나 여진구멍(10)의 내면에는 전극이 형성되어 있으며, 이 전극이 안테나 단자(9)에 전기적으로 통하고 있다.
이와 같이, 내부도체 형성구멍(2a∼2c)으로 이루어지는 3개의 유전체 공진기와 입출력 전극(6)과 안테나 단자(9)로 하나의 유전체 필터를 구성하고, 내부도체 형성구멍(2d∼2f)으로 이루어지는 3개의 유전체 공진기와 입출력 전극(6)과 안테나 단자(9)로 또 하나의 유전체 필터를 구성하고 있다. 이들 2개의 유전체 필터 중 한쪽을 송신측 필터로 하고, 다른쪽을 수신측 필터로 함으로써, 유전체 듀플렉서로서 사용한다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 송신측 필터 및 수신측 필터 각각에서 감쇠극의 조정을 행하며, 통과대역외의 감쇠 특성을 조정하여 개선한 유전체 듀플렉서를 구성할 수 있다.
다음으로, 제 6 실시형태에 따른 유전체 듀플렉서의 구성에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 유전체 듀플렉서의 외관 사시도이다.
도 9에 있어서, 참조부호 1은 유전체 블록, 참조부호 2a∼2h는 내부도체 형성구멍, 참조부호 3a∼3h는 내부도체, 참조부호 4는 외부도체, 참조부호 5는 외부도체 비형성부, 참조부호 6a 및 6b는 입출력 전극, 참조부호 7a∼7h는 내부도체 비형성부, 참조부호 9는 안테나 단자, 참조부호 10a, 10b 및 10c는 여진구멍이다.
실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록(1)의 내부에는 한쪽 면으로부터 이것에 대향하는 면에 걸쳐 관통하는, 내면에 내부도체(3a∼3h)를 각각 형성한 내부도체 형성구멍(2a∼2h)이 형성되어 있다. 한편, 유전체 블록(1)의 외면에는 거의 전면에 외부도체(4)가 형성되어 있다. 내부도체 형성구멍(2a∼2h)의 내면에는 내부도체 비형성부(7a∼7h)가 형성되어 있으며, 내부도체(3a∼3h)가 외부도체(4)로부터 이간되어 있다. 이들 내부도체 비형성부(7a∼7h)를 개방단으로 하고, 외부도체(4)에 단락하는 개구단을 단락단으로 하고 있다. 이와 같이 하여, 내부도체(3a∼3h)와 유전체 블록(1)과 외부도체(4)로 이루어지는 유전체 공진기를 구성하고 있다.
여기에서, 내부도체 형성구멍(2b, 2d, 2f, 2g, 2h)의 단면 형상은 원형이다. 내부도체 형성구멍(2a, 2c, 2e)의 단면 형상은 내부도체 형성구멍의 배열 방향의 길이보다도 배열 방향에 수직인 방향의 길이가 긴 긴 원형이다.
한편, 유전체 블록(1)의 외면에는 실장면으로부터 단락면에 걸쳐 각각 외부도체 비형성부(5)에 의해 외부도체(4)로부터 이간된 입출력 전극(6a, 6b)과 안테나 단자(9)가 형성되어 있다. 입출력 단자(6a)는 내부도체 형성구멍(2a과 2g) 사이에, 입출력 단자(6b)는 내부도체 형성구멍(2f와 2h) 사이에, 안테나 단자(9)는 내부도체 형성구멍(2c와 2d) 사이에 각각 형성되어 있다.
여진구멍(10a∼10c)은 내부도체 형성구멍(2a∼2h)의 축방향과 동일한 축방향으로 형성되어 있다. 이들 여진구멍(10a∼10c)의 내면에는 전극이 형성되어 있고, 입출력 단자(6a, 6b) 및 안테나 단자(9)에 각각 전기적으로 통하고 있다.
이와 같이, 내부도체 형성구멍(2a∼2c)으로 이루어지는 3개의 유전체 공진기, 입출력 전극(6a), 안테나 단자(9) 및 트랩 공진기로서 기능하는, 내부도체 형성구멍(2g)으로 이루어지는 유전체 공진기에 의해 하나의 유전체 필터를 구성하고 있다. 또한, 내부도체 형성구멍(2d∼2f)으로 이루어지는 3개의 유전체 공진기, 입출력 전극(6b), 안테나 단자(9) 및 트랩 공진기로서 기능하는, 내부도체형성구멍(2h)으로 이루어지는 유전체 공진기에 의해 또 하나의 유전체 필터를 구성하고 있다. 이들 유전체 필터 중 한쪽을 송신측 필터로 하고, 다른쪽을 수신측 필터로 함으로써, 유전체 듀플렉서로서 사용한다.
이와 같은 구조로 함으로써, 송신측 필터 및 수신측 필터 각각에서 감쇠극의 조정을 행하며, 통과대역외의 감쇠 특성을 조정하여 개선한 유전체 듀플렉서를 구성할 수 있다. 이에 따라, 송신측 필터의 통과대역과 수신측 필터의 통과대역 사이의 주파수 영역에 있어서의 상호 신호 사이의 간섭을 억제할 수 있다. 또한, 상기 주파수 영역에 감쇠극이 발생하도록 트랩 공진기를 포함함으로써, 제어 효과를 더 높일 수 있다.
또한, 상술의 제 1, 제 2, 제 3 실시형태에 나타낸 유전체 필터나, 제 5, 제 6 실시형태에 나타낸 유전체 듀플렉서는 내부도체 형성구멍을 스트레이트(straight) 구멍 구조로 하였으나, 개방단측과 단락단측에서 내부직경이 다른 복수의 내부도체 형성구멍을 갖는 스텝 구멍 구조로 하여도 된다.
다음으로, 제 7 실시형태에 따른 통신장치의 구성에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 통신장치의 블록도이다.
도 10에 있어서, 참조부호 ANT는 송수신 안테나, DPX는 듀플렉서, BPFa, BPFb, BPFc는 각각 대역통과 필터, AMPa, AMPb는 각각 증폭회로, MIXa, MIXb는 각각 믹서, OSC는 발진기, DIV는 분주기(신시사이저)이다. MIXa는 DIV로부터 출력되는 주파수 신호를 IF신호로 변조하고, BPFa는 송신 주파수의 대역만을 통과시키며,AMPa는 이것을 전력 증폭하여 DPX를 통하여 ANT로부터 송신한다. AMPb는 DPX로부터 출력되는 신호를 증폭하고, BPFb는 AMPb로부터 출력되는 신호 중 수신 주파수 대역만을 통과시킨다. MIXb는 BPFc로부터 출력되는 주파수 신호와 수신 신호를 믹싱하여 중간 주파 신호(IF)를 출력한다.
도 10에 나타낸 필터에는 도 1, 도4, 도 5, 도 7에 나타낸 구조의 유전체 필터를, 또한, 듀플렉서에는 도 8, 도 9에 나타낸 구조의 유전체 듀플렉서를 사용할 수 있다. 이와 같이 하여 전체적으로 간소한 구조이며 우수한 통신 특성을 갖는 통신장치를 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 내부도체 형성구멍의 단면 형상을, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 하여 유전체 필터를 구성함으로써, 내부도체 형성구멍의 양 옆에 있는 2개의 내부도체 형성구멍의 내부도체 사이에 발생하는 커패시턴스를 작게 하여, 점프 결합에 기인하는 2개의 감쇠극의 간격을 좁게 함으로써, 삽입 손실의 열화를 억제하면서, 원하는 통과대역외의 감쇠 특성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 내부도체 형성구멍을 사이에 두는 위치에 있는 2개의 내부도체 형성구멍의 단면 형상을, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 하여 유전체 필터를 구성함으로써, 2개의 내부도체 형성구멍의내부도체 사이에 발생하는 커패시턴스를 크게 하여, 점프 결합에 기인하는 2개의 감쇠극의 간격을 넓게 함으로써, 삽입 손실의 열화를 억제하면서, 원하는 통과대역외의 감쇠 특성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모든 내부도체 형성구멍의 단면 형상을, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 함으로써, 점프 결합 용량의 설계 자유도가 향상하며, 넓은 주파수 범위에서 감쇠극 주파수의 위치를 조정하여 감쇠 특성을 개선할 수 있는 유전체 필터를 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 내부도체 형성구멍을 개방단측과 단락단측에서 내부직경이 다른 스텝 구멍으로 하고, 내부도체 형성구멍의 개방단측의 형상이 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 함으로써, 스텝 구멍의 형상에 의해 결합 용량을 설정할 수 있다. 이에 따라, 한 종류의 외형 칫수로 복수의 결합 용량을 설정할 수 있으며, 결합 용량의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 내부도체 형성구멍의 개방단측의 축위치와 단락단측의 축위치를 다르게 함으로써, 복수의 결합 용량을 설계할 수 있다. 이에 따라, 설계 자유도가 높은 유전체 필터를 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유전체 필터를 포함함으로써, 송신측 및 수신측 각각에서 통과대역외의 감쇠 특성이 개선된 유전체 듀플렉서를 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유전체 필터, 또는 상기 유전체 듀플렉서를포함함으로써, 우수한 통신 특성을 갖는 통신장치를 구성할 수 있다.

Claims (7)

  1. 실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록의 내부에, 상기 유전체 블록의 한쪽 면으로부터 그것에 대향하는 다른쪽 면에 걸쳐 각각의 내면에 내부도체를 형성한 복수의 내부도체 형성구멍을 형성하고, 상기 유전체 블록의 외면에 외부도체를 형성하며, 상기 내부도체 형성구멍의 한쪽의 개구단 부근에, 상기 내부도체를 상기 외부도체로부터 이간하는 내부도체 비형성부를 형성함으로써, 상기 내부도체 비형성부를 개방단으로 하고, 다른쪽의 개구단을 외부도체에 전기적으로 통하게 하여 단락단으로 한 유전체 필터로서,
    상기 복수의 내부도체 형성구멍 중, 적어도 하나의 내부도체 형성구멍의 횡단면 형상을, 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 함으로써, 상기 내부도체 형성구멍의 양 옆에 있는 2개의 내부도체 형성구멍의 내부도체 사이에 발생하는 커패시턴스를 작게 하여, 상기 2개의 내부도체 형성구멍에 의한 공진기 사이의 점프 결합에 기인하는 감쇠극 주파수를 시프트(shift)시킨 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  2. 실질적으로 직육면체 형상의 유전체 블록의 내부에, 상기 유전체 블록의 한쪽 면으로부터 그것에 대향하는 다른쪽 면에 걸쳐 각각의 내면에 내부도체를 형성한 복수의 내부도체 형성구멍을 형성하고, 상기 유전체 블록의 외면에 외부도체를형성하며, 상기 내부도체 형성구멍의 한쪽의 개구단 부근에, 상기 내부도체를 상기 외부도체로부터 이간하는 내부도체 비형성부를 형성함으로써, 상기 내부도체 비형성부를 개방단으로 하고, 다른쪽의 개구단을 외부도체에 전기적으로 통하게 하여 단락단으로 한 유전체 필터로서,
    상기 복수의 내부도체 형성구멍 중, 적어도 하나의 내부도체 형성구멍을 사이에 두는 위치에 있는 2개의 내부도체 형성구멍의 횡단면 형상을, 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 함으로써, 상기 2개의 내부도체 형성구멍의 내부도체 사이에 발생하는 커패시턴스를 크게 하여, 상기 2개의 내부도체 형성구멍에 의한 공진기 사이의 점프 결합에 기인하는 감쇠극 주파수를 시프트시킨 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 내부도체 형성구멍의 모든 횡단면 형상을, 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 상기 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 한 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 내부도체 형성구멍을 상기 개방단측과 상기 단락단측에서 내부직경이 다른 스텝(step) 구멍으로 하고, 상기 내부도체 형성구멍의 상기 개방단측의 형상을, 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 평행한 방향의 폭보다도 내부도체 형성구멍의 배열 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 형상으로 한 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 내부도체 형성구멍의 상기 개방단측의 축위치와 상기 단락단측의 축위치가 다른 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 유전체 필터를 포함한 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 유전체 필터를 포함한 것을 특징으로 하는 통신장치.
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