KR200229889Y1

KR200229889Y1 - 유전체 공진기의 유전체 지지구조

Info

Publication number: KR200229889Y1
Application number: KR2019980025958U
Authority: KR
Inventors: 안달; 박준석; 박종철
Original assignee: 강상훈; 정보통신연구진흥원; 최춘권; 주식회사 텔웨이브
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2001-10-25
Also published as: KR20000012870U

Abstract

본 고안은 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 관한 것으로, 특히 각종 이동통신 및 무선통신 기지국 또는 중계기 시스템에 필요한 GHz 대역의 대역통과여파기나 듀플렉서에 사용되는 유전체 공진기의 유전체를 외부의 충격 및 내부의 발열등에 대하여 공진기의 성능을 저하시키지 않으면서 안정되고 견고하게 금속 캐비티의 중심에 부상(floating)하도록 지지할 수 있는 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 관한 것이다.

본 고안은 금속 캐비티 내부에 고유전율의 유전체가 플로팅된 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 있어서, 내부에 일정한 캐비티를 형성하는 금속 바디와, 상기 금속바디의 바닥면에 외부로부터 캐비티 내부로 선단부가 돌출 결합된 지지볼트와, 상기 지지볼트에 하단부가 결합되는 원통형 양쪽너트와, 상기 양쪽너트의 상부에 위치한 유전체를 관통하여 선단부가 상기 양쪽너트에 결합되는 유전체 고정볼트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유전체 공진기의 유전체 지지구조

본 고안은 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 관한 것으로, 특히 각종 이동 통신 및 무선통신 기지국 또는 중계기 시스템에 필요한 GHz 대역의 대역통과여파기나 듀플렉서에 사용되는 유전체 공진기(Dielectric Resonator)의 유전체를 외부의 충격 및 내부의 발열 등에 대하여 공진기의 성능을 저하시키지 않으면서 안정되고 견고하게 금속 캐비티(Cavity)의 중심에 부상(floating)하도록 지지할 수 있는 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 관한 것이다.

대역통과여파기(Band Pass Filter: BPF)는 단지 특정대역의 주파수 신호만을 통과시키고 나머지 주파수 신호는 감쇄시키는 특성을 갖는 수동소자로서, 상/하부의 저지대역에서 우수한 감쇄특성을 갖는 것이 필수적이다.

BPF는 예를들어, 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 직렬회로와 병렬회로가 다단 접속된 회로로서 구현될 수 있으며, 가장 일반적인 주파수 대역인 경우는 보통의 소자를 이용하는 집중소자형을 이용하게 된다.

그러나, 고주파, 특히 마이크로웨이브 대역 이상에서는 집중소자형 소자를 사용할 수 없어 금속의 캐비티내에 유전체를 플로팅시킨 유전체 공진기(Dielectric Resonator)형 BPF 제품들이 제안되고 있다.

한편 다양한 이동통신 및 무선통신 시스템의 기지국과 중계기에서 안테나 다음에 사용되는 대역통과여파기(BPF)는 매우 적은 삽입손실 특성과 저지대역 내에서의 급격한 감쇄특성이 요구된다. 이러한 기지국 및 중계기용 BPF 사양을 만족시키기 위하여 유전체 공진기를 이용한 BPF가 사용되고 있다.

상기와 같은 종래의 1폴 유전체 공진기를 첨부된 도 1을 참고하여 설명한다.

도시된 종래의 1폴(pole)형 유전체 공진기는 정육면체의 Al 금속 내부에 정육면체 캐비티(9)를 갖는 바디(1)를 구비하며, 캐비티 내에는 높은 무부하 품질계수를 갖는 유전체(6)가 유전체 지지용 서포트에 의해 중심에 플로팅된 구조를 갖는다.

즉, 유전체 공진기는 금속 캐비티(9)의 중심에 유전체(6)를 플로팅시키기 위하여 바디(1)의 바닥면(1a)에 나사탭이 형성된 요홈(1b)을 파고, 요홈(1b) 위에 저유전율의 지지용 원통(3)을 위치시킨다.

그후 상기 지지용 원통(3) 위에 고유전율의 유전체(6)를 위치한 상태에서 상기 원통과 동일하게 저유전율의 재료로 이루어지며 선단부에 나사산이 형성된 유전체 고정볼트(4)를 사용하여 유전체(6)를 관통하여 바닥면(1a)의 요홈(1b)에 체결함에 의해 유전체(6)를 캐비티(9)의 중앙에 플로팅시킨다.

그리고, 바디(2)의 상부에 결합되는 커버(2)에는 유전체(6)와 대향한 위치에 황동 또는 인바로 이루어지며 선단부가 디스크 형상을 갖는 튜닝 스크류(7)를 너트(8)에 의해 고정시킨다.

이러한 종래의 유전체 공진기의 유전체 지지구조는 유전체(6)를 캐비티(9)의 중심에 플로팅시키기 위하여 사용되는 유전체 고정볼트(4)가 구조적으로 또한 재질적으로 강도가 약하기 때문에 고정볼트(4)의 목부분이 작은 외부충격에도 쉽게 부러지는 문제가 있다.

한편, 상기한 고정볼트의 약한 강도를 개선하기 위하여 도 2에 도시된 구조가 제안되었다. 이 구조는 유전체(16)를 캐비티(9)에 부상시키기 위하여 상측에 요홈(15)을 갖는 원기둥(13)을 접착제를 사용하여 바디(11)의 바닥면(11a)에 형성된 요홈(11c)에 고정시킨다.

그후 상기 지지용 원기둥(13) 위에 고유전율의 유전체(16)를 위치한 상태에서 상기 원기둥과 동일하게 저유전율의 재료로 이루어지며 선단부에 나사산이 형성된 유전체 고정볼트(14)를 사용하여 유전체(16)를 관통하여 원기둥(13)의 요홈(15)에 체결함에 의해 유전체(16)를 캐비티(9)의 중앙에 플로팅시킨다.

상기한 종래의 구조는 접착제의 사용에 따른 공진기의 특성이 악화되는 문제가 존재한다.

이러한 문제들은 무선통신 시스템의 기지국 및 중계기 시스템의 특성이 저손실 및 저지대역 내에서의 급격한 감쇄특성을 요구함에 따라 유전체 공진기를 이용한 여파기 및 듀플렉서의 사용이 커지고 있고 유전체 공진기의 유전체 부상에 있어서 무거운 유전체의 고정이 상측에서 하방향으로 제한되는데 기인하고 있다.

따라서 본 고안은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그목적은 GHz 대역의 대역통과여파기나 듀플렉서에 사용되는 유전체 공진기의 유전체를 외부의 충격 및 내부의 발열 등에 대하여 공진기의 성능을 저하시키지 않으면서 안정되고 견고하게 금속 캐비티의 중심에 부상하도록 지지할 수 있는 유전체 공진기의 유전체 지지구조를 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 유전체 지지구조를 보여주는 일부절개 단면도,

제2도는 종래의 또다른 유전체 지지구조를 보여주는 일부절개 단면도,

제3a도는 본 고안의 제1실시예에 따른 유전체 지지구조를 이용한 유전체 공진기형 대역통과여파기의 일부절개 정면도,

제3b도는 제3a도의 대역통과여파기에서 커버를 제거한 상태의 일부절개 평면도,

제4도는 본 고안의 제2실시예에 따른 유전체 지지구조를 이용한 유전체 공진기형 듀플렉서의 일부절개 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21,51 : 바디 22,52a,52b : 커버

23,54a,54b : 양쪽너트 24,24a,-24f,55a,55b : 고정볼트

25,59 : 지지볼트 26a-26f,56a,56b : 유전체

27,57a,57b : 튜닝 스크류 28,58a,58b : 너트

29 : 접지 결합축 29a : 접지축

30,31 : 입/출력 콘넥터 34a-34f,63a,63b : 캐비티

59 : 중간 분리벽 60 : 송신 콘넥터

61 : 수신 콘넥터 62 : 공통 콘넥터

63a,63b : 캐비티

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 금속 캐비티 내부에 고유전율의 유전체가 플로팅된 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 있어서, 내부에 일정한 캐비티를 형성하는 금속 바디와, 상기 금속바디의 바닥면에 외부로부터 캐비티 내부로 선단부가 돌출 결합된 지지볼트와, 상기 지지볼트에 하단부가 결합되는 원통형 양쪽 너트와, 상기 양쪽너트의 상부에 위치한 유전체를 관통하여 선단부가 상기 양쪽너트에 결합되는 유전체 고정볼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기의 유전체 지지구조를 제공한다.

이경우, 상기 지지볼트는 Al 또는 듀랄루민으로 이루어지며, 상기 양쪽너트와 유전체 고정볼트는 각각 테프론, PE 및 렉설레이터 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 유전체 공진기는 듀플렉서용 유전체 공진기이고, 상기 지지볼트는 듀플렉서의 송신단과 수신단을 분리하는 중간 분리벽에 설치되며, 지지볼트의 양측단부에 각각 송신단 유전체 공진기의 양쪽너트와 수신단 유전체 공진기의 양쪽너트가 체결되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같이 본 고안에서는 금속제 지지볼트를 사용하여 양쪽너트를 바디의 바닥면에 고정시키고 양쪽 너트의 상단에 고유전율의 유전체를 위치한 상태에서 상기 너트와 동일하게 유전체 고정볼트를 사용하여 유전체를 관통하여 양쪽 너트에 체결함에 의해 유전체를 캐비티의 중앙에 견고하게 플로팅시킨다.

따라서, 양쪽너트와 바디의 바닥면 사이의 접촉구조는 결합면이 큰 충격에도 견딜 수 있는 구조를 이루며, 전기적으로도 유전체 공진기에 근접한 도체면을 최소로 하므로 안정하다.

[실시예]

이하에 상기한 본 고안을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 3a는 본 고안의 제1실시예에 따른 유전체 지지구조를 이용한 유전체 공진기형 대역통과여파기의 일부절개 정면도, 도 3b는 도 3a의 대역통과여파기에서 커버를 제거한 상태의 일부절개 평면도이다.

도 3에 도시된 본 고안의 바람직한 제1실시예에 따른 유전체 지지구조를 채택한 유전체 공진기형 대역통과여파기(BPF)는 6폴(pole)형 BPF로서 직육면체의 Al 또는 듀랄루민 금속 내부에 6개의 정육면체 제1 내지 제6 캐비티(34a~34f)를 갖는 바디(21)를 구비하며, 각각의 캐비티(34a~34f)는 6개의 높은 무부하 품질계수를 갖는 제1 내지 제6 유전체(26a~26f)가 유전체 지지용 서포트에 의해 플로팅되어 6개의 유전체 공진기를 형성한다.

각 유전체 공진기는 바디(21)의 바닥면에 Al 또는 듀랄루민 등으로 이루어진 금속제 지지볼트(25)를 사용하여 테프론, PE, 또는 렉설레이터(Rexolator) 등과 같이 저유전율의 손실이 작은 유전체로 이루어진 양쪽 너트(23)를 고정한다.

그후 양쪽 너트(23)의 상단에 유전체(26a~26f)를 위치한 상태에서 상기 너트와 동일하게 저유전율의 저손실 재료로 이루어진 유전체 고정볼트(24a~24f)를 사용하여 유전체(26a~26f)를 관통하여 양쪽 너트(23)에 체결함에 의해 유전체(26a~26f)를 캐비티(34a~34f)의 중앙에 플로팅시킨다. 이 경우 인접한 캐비티와 캐비티 사이에는 신호를 전송하기 위한 윈도우(window)(w1~w5)가 형성되어 있다.

그리고, 바디(21)의 상부에 결합되는 커버(22)에는 유전체(26a~26f)와 대향한 위치에 황동 또는 인바로 이루어지며 선단부가 디스크 형상을 갖는 튜닝 스크류(27)가 너트(28)에 의해 고정되어 있다.

또한 바디(21)의 일측면에는 입력과 출력 콘넥터(30,31)가 배치되어 있고 각각은 접지 결합축(29)를 통하여 측면벽에 고정된 접지축(29a)에 연결되어 있다.

상기한 유전체 지지구조를 갖는 본 고안에서는 Al과 같은 금속제 지지볼트(25)를 사용하여 유전체를 부상시키기 위한 저유전율의 양쪽너트(23)를 Al과 같은 금속제 바디(21)의 바닥면(21a)에 고정시킴에 의해 양쪽너트(23)가 바디(21)와 구조적으로 안정되고 견고하게 고정될 수 있다.

즉, 지지볼트(25)와 바디(21)는 모두 금속제이므로 서로 안정된 결합관계를 지속적으로 유지할 수 있으며, 이러한 지지볼트(25)를 숫나사로 사용하고 일정한 두께를 갖는 원통형 양쪽너트(23)를 암나사로 사용하여 체결이 이루어지므로 양쪽너트(23)의 하부면과 바디(21) 사이에 견고한 결합이 이루어진다.

따라서, 본 고안은 구조적으로 재질적으로 강도가 약한 유전체 고정볼트를 사용하여 유전체와 지지용 원통을 바디에 고정시키는 종래의 유전체 지지구조에 비하여 큰 지지강도를 나타내며, 그 결과 큰 충격력에도 견딜 수 있게 된다.

또한 양쪽너트(23)의 상단에 유전체(26a-26f)를 위치한 상태에서 상기 너트와 동일하게 유전체 고정볼트(24d)를 사용하여 유전체를 관통하여 양쪽 너트(23)에 체결하면 유전체는 캐비티(34d)의 중앙에 견고하게 플로팅 지지된다.

따라서, 양쪽너트(23)와 바디(21)의 바닥면(21a) 사이의 접촉구조는 결합면이 큰 충격에도 견딜 수 있는 구조를 이루며, 전기적으로도 유전체 공진기에 근접한 도체면을 최소로 하므로 인정하게 된다. 또한 이러한 견고한 고정으로 시스템의 형상에 능동적으로 대처가 가능해지며, 또한 유전체 지지구조를 이루는 서포터는 형상 및 재질이 회로적으로 저손실, 저유전율의 재질을 사용하고 구조적으로 유전체 공진기의 성능을 저하시키지 않는 구조를 갖게 된다.

상기한 본 고안에 따른 유전체 지지구조는 다른 종류의 유전체 공진기에도 동일한 방식으로 적용이 가능하다.

도 4를 참고하면, 본 고안의 유전체 지지구조를 채용한 듀플렉서는 송신 및 수신단이 각각 6폴의 BPF로 구성되는 경우 직육면체의 Al 금속바디(51) 내부에 12개의 정육면체 캐비티(63a,63b)가 상하 2열로 배치되어 있고, 각각의 금속 캐비티 내부에는 무부하 품질계수가 높은 유전체(56a,56b)가 유전체 지지용 서포트를 사용하여 플로팅시킨 12개의 유전체 공진기를 포함한다.

상기 듀플렉서는 송신측 및 수신측 BPF가 대칭구조를 갖고 있으며, 각 유전체 공진기는 바디(51)의 중간 분리벽(59)에 설치된 금속볼트(53)의 양측에 저손실 저유전율의 유전체, 예를들어 테프론, PE, 또는 렉설레이터로 이루어진 한쌍의 양쪽너트(54a,54b)를 결합하고 양쪽 너트(54a,54b)의 상단에 유전체(56b,66b)를 위치한 상태에서 너트와 같은 저손실 저유전율의 고정볼트(55a,55b)를 사용하여 유전체(56b,66b)를 관통하여 양쪽너트(54a,54b)에 체결함에 의해 유전체를 플로팅시킨다. 또한 인접한 캐비티와 캐비티 사이에는 신호를 전송하기 위한 윈도우(window)가 형성되어 있다.

또한 바디(51)의 상부와 하부에 결합되는 상부 및 하부커버(52a,52b)에는 유전체(56b,66b)와 대향한 위치에 황동 또는 인바로 이루어진 튜닝 스크류(57a,57b)가 너트(58a,58b)에 의해 지지되어 있다.

또한 바디(51)의 정면 일측에는 송신 및 수신 콘넥터(60,61)가 배치되어 있고 각각은 접지 결합축을 통하여 배면벽에 고정된 접지축에 연결되어 있으며, 바디(51)의 정면 타측에는 공통 콘덴서(62)가 배치되어 있고 접지 결합축을 통하여 배면벽에 고정된 접지축에 연결되어 있다.

상기한 유전체 지지구조를 갖는 듀플렉서에서는 Al과 같은 금속제로 이루어지며 양단에 나사탭이 형성된 지지볼트(53)를 사용하여 유전체를 부상시키기 위한 저유전율의 양쪽너트(54a,54b)를 Al과 같은 금속제 바디(51)의 중간 분리벽(59)에 고정시킴에 의해 양쪽너트(54a,54b)가 바디(51)와 구조적으로 안정되고 견고하게 고정될 수 있다.

즉, 지지볼트(53)와 바디(51)는 모두 금속제이므로 서로 안정된 결합관계를 지속적으로 유지할 수 있으며, 이러한 지지볼트(53)를 숫나사로 사용하고 일정한 두께를 갖는 원통형 양쪽너트(54a,54b)를 암나사로 사용하여 체결이 이루어지므로양쪽너트(54a,54b)의 하부면/상부면과 바디(51) 사이에 견고한 결합이 이루어진다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와같이 종래의 유전체 지지구조에 비하여 큰 지지강도를 나타내며, 그 결과 큰 충격력에도 견딜 수 있게 된다.

그 결과 견고하게 지지된 양쪽너트(54a,54b)의 상단 및 하단에 유전체(56a,56b)를 위치한 상태에서 유전체 고정볼트(55a,55b)를 사용하여 유전체를 관통하여 양쪽 너트(54a,54b)에 체결하면 유전체는 캐비티(63a,63b)의 중앙에 견고하게 플로팅 지지된다.

따라서, 본 유전체 지지구조는 결합면이 큰 충격에도 견딜 수 있는 구조를 이루며, 전기적으로도 유전체 공진기에 근접한 도체면을 최소로 하므로 안정하게 된다. 또한 이러한 견고한 고정으로 시스템의 형상에 능동적으로 대처가 가능해지며, 유전체 지지구조의 형상 및 재질이 회로적으로 저손실, 저유전율의 재질을 사용하고 구조적으로 유전체 공진기의 성능을 저하시키지 않는 구조를 갖게 된다.

상기한 실시예에서는 본 고안을 BPF와 듀플렉서에 적용한 것을 예로 들었으나, 본 고안은 유전체 공진기를 갖는 다른 마이크로웨이브 소자에도 적용이 가능하다.

상기한 바와같이 본 고안에서는 금속제 지지볼트를 사용하여 양쪽너트를 바디의 바닥면에 고정시키고 양쪽 너트의 상단에 고유전율의 유전체를 위치한 상태에서 유전체 고정볼트를 사용하여 유전체를 관통하여 양쪽 너트에 체결함에 의해 유전체를 캐비티의 중앙에 견고하게 플로팅시킬 수 있다. 따라서, 양쪽너트와 바디의 바닥면 사이의 접촉구조는 결합면이 큰 충격에도 견딜 수 있는 구조를 이루며, 전기적으로도 유전체 공진기에 근접한 도체면을 최소로 하므로 안정하게 된다.

이상에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 고안의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

금속 캐비티 내부에 고유전율의 유전체가 플로팅된 유전체 공진기의 유전체 지지구조에 있어서, 내부에 일정한 캐비티를 형성하는 금속 바디와, 상기 금속바디의 바닥면에 외부로부터 캐비티 내부로 선단부가 돌출 결합된 지지볼트와, 상기 지지볼트에 하단부가 결합되는 원통형 양쪽너트와, 상기 양쪽너트의 상부에 위치한 유전체를 관통하여 선단부가 상기 양쪽너트에 결합되는 유전체 고정볼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기의 유전체 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 지지볼트는 Al 또는 듀랄루민으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체 공진기의 유전체 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 양쪽너트와 유전체 고정볼트는 각각 테프론, PE 및 렉설레이터 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체 공진기의 유전체 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 유전체 공진기는 듀플렉서용 유전체 공진기이고, 상기 지지볼트는 듀플렉서의 송신단과 수신단을 분리하는 중간 분리벽에 설치되며, 지지볼트의 양측단부에 각각 송신단 유전체 공진기의 양쪽너트와 수신단 유전체 공진기의 양쪽너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기의 유전체 지지구조.