KR200252765Y1 - 신호잡음비 특성이 향상된 동축형 여파기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이동통신 기지국 및 중계기에 사용되는 동축형 여파기에 관한 것으로, 그 상부가 개방된 소정크기의 직육면체 형상을 갖는 공동(1a ~ 1f)을 다수 구비하고, 상기 다수로 형성되는 공동 각각의 외부는 접지 도체로 싸여있고, 그 각각의 내부도 접지도체로 이루어진 하우징(1); 상기 하우징의 공동과 연계되어 공진기로 동작하도록 상기 각 공동의 바닥면 중앙부로부터 상방향으로 소정 높이의 원통형으로 돌출되어 그 하부는 공동의 내부 바닥면 접지 도체와 전기적으로 연결되어 있으며, 그 상부는 접지면과 연결되지 않아 전기적으로 접지면과 개방되어 한쪽 끝이 접지에 연결된 1/4파장 공진기로 동작하는 도체봉(2a ~ 2f); 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 소정 크기의 결합 창(3); 상기 하우징의 상부를 차폐하기 위한 금속 판(4); 상기 차폐 금속판을 관통하여 공진기 개방면 혹은 공진기와 공진기 사이로 돌출되어 공진기의 결합량을 조절하는 결합조절나사(5); 상기 하우징의 일측면에 장착되어 RF 신호의 입출력을 하기 위한 RF 입출력단(6, 7); 상기 하우징의 첫번째 공동 및 마지막 공동에서 신호를 입출력 하기 위한 결합 도체봉(8); 상기 결합 도체봉과 RF입출력단 사이에 위치하며, 신호의 크기가 큰 신호는 통과시키고, 신호의 크기가 작은 신호는 통과시키지 않는 신호잡음비향상소자(9)를 구비한다.

Description

신호잡음비 특성이 향상된 동축형 여파기{The coaxial filters with improved S/N ratio characteristic}

본 고안은 셀룰러(Cellular), 개인이동통신(PCS), IMT-2000 등 이동통신기지국 및 중계기에 사용되는 동축형 여파기에 관한 것이다.

현재 무선통신 시스템에 사용되는 고주파용 여파기는 주파수에 따라 여파작용을 한다. 즉, 통과대역 내의 주파수 신호는 작은 손실로 잘 통과시키고 통과대역 외의 주파수 신호는 잘 통과시키지 않는 기능을 가지고 있어서 고출력증폭기와 송신안테나 사이에 장착되어 신호의 경로에 여러 가지 고조파가 발생하는 스퓨리어스를 억압하여 불필요한 신호가 전달되지 않도록 하고, 송신 상호변조에 의한 다른 전파의 침입을 방지하여 불필요한 전파의 복사를 방지한다.

한편 이동통신 기지국이나 중계기에 사용되는 여파기의 특성은 특히 송신기 잡음이 수신기로 들어가는 것을 막기 위해 수신대역에서 큰 감쇄량과 저 손실 여파기가 필요하다.

그러나 현재 이동통신 기지국이나 중계기에 사용되는 여파기는 주파수에 따른 차단특성만 가지고 있어서 차단대역에서의 감쇄특성이 충분하지 않으므로 여러 가지 잡음신호 및 스퓨리어스 등의 차단이 완전하지 못하다. 또한 위상지연의 원인이 되는 반사파의 양이 많은 문제점이 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동통신 기지국 및 중계기에 사용되는 여파기에 신호크기에 따라 여파 작용을 하는 신호잡음비향상소자를 입출력 단자 앞에 내장하여 여파기를 제작하면, 통과대역 이외의 주파수 신호의 감쇄특성을 향상시킬 수 있으며, 통과대역 내의 주파수 신호의 반사파를 줄일 수 있는 동축형 여파기를 제공하고자 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 동축형 여파기의 사시도

도 2는 본 고안에 의한 동축형 여파기의 상세 구성도

도 3은 주파수에 따라 여파작용을 하는 대역통과 여파기의 전달특성 및 반사특성

도 4는 신호의 크기에 따라 여파작용을 하는 신호잡음비향상소자의 전달특성

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 금속 하우징 1a~1f : 공진기의 공동

2a~2f : 공진기용 도체 봉 3 : 공진기 사이의 결합창

4 : 상부 금속 덮개 5 : 결합조절 나사

6 : RF입력단 7 : RF출력단

8 : 결합도체봉 9a, 9b : 신호잡음비향상소자

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 이동통신 기지국 및 중계기에 사용되는 여파기에 있어서,그 상부가 개방된 소정크기의 직육면체 형상을 갖는 공동(1a ~ 1f)을 다수 구비하고, 상기 다수로 형성되는 공동 각각의 외부는 접지 도체로 싸여있고, 그 각각의 내부도 접지도체로 이루어진 하우징(1); 상기 하우징의 공동과 연계되어 공진기로 동작하도록 상기 각 공동의 바닥면 중앙부로부터 상방향으로 소정 높이의 원통형으로 돌출되어 그 하부는 공동의 내부 바닥면 접지 도체와 전기적으로 연결되어 있으며, 그 상부는 접지면과 연결되지 않아 전기적으로 접지면과 개방되어 한쪽 끝이 접지에 연결된 1/4파장 공진기로 동작하는 도체봉(2a ~ 2f); 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 소정 크기의 결합 창(3); 상기 하우징의 상부를 차폐하기 위한 금속 판(4); 상기 차폐 금속판을 관통하여 공진기 개방면 혹은 공진기와 공진기 사이로 돌출되어 공진기의 결합량을 조절하는 결합조절나사(5); 상기 하우징의 일측면에 장착되어 RF 신호의 입출력을 하기 위한 RF 입출력단(6, 7); 상기 하우징의 첫번째 공동 및 마지막 공동에서 신호를 입출력 하기 위한 결합 도체봉(8); 상기 결합 도체봉과 RF입출력단 사이에 위치하며, 신호의 크기가 큰 신호는 통과시키고, 신호의 크기가 작은 신호는 통과시키지 않는 신호잡음비향상소자(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축형 여파기를 제공한다. 신호잡음비향상소자는 신호의 크기가 큰 신호는 잘 통과시키고, 신호의 세기가 작은 신호는 신호잡음비향상소자에서 흡수하여 신호 크기에 따른 여파작용을 하는 소자이다.

신호잡음비향상소자의 특성을 살펴보기 위하여 주파수에 따라 여파 작용을 하는 일반적인 대역통과 여파기의 주파수에 따른 전달특성과 반사특성 및 신호의 크기에 따라 여파기능을 하는 신호잡음비향상소자의 통과특성을 제 3도 및 제 4도에 나타내었다. 제 3도에서 가로축은 주파수, 세로축은 출력신호의 크기를 데시벨(dB)로 나타내며, 주파수에 따른 대역통과 여파기의 전달특성 및 반사특성을 나타내었다. 대역통과 여파기는 임피던스 정합회로로 입력단에서 입력된 신호는 여파기를 통과하면서 임피던스 정합이 잘 맞는 주파수 신호는 여파기를 잘 통과하여 출력단으로 전달되며, 임피던스의 정합이 이루어지지 않는 곳에서는 입력된 신호가 반사되어 출력단으로 반사되어 돌아온다. 임피던스의 정합이 잘 이루어져 입력단에서 입력된 신호가 출력단으로 잘 전달되는 신호의 주파수 대역을 통과대역이라 한다. 제 3도에서 신호의 통과대역 주파수는 f1에서 f2까지이며, 통과대역 내의 주파수 신호는 작은 손실로 잘 통과시키나, 통과대역 이외의 주파수 신호 즉, 주파수 f1 이하의 주파수 신호와 주파수 f2 이상의 주파수 신호는 여파기를 통과하면서 많은 감쇄가 일어나며 대부분의 신호는 반사되어 입력단으로 되돌아 나온다. 또한 통과대역내의 주파수(f1에서 f2까지) 에서 신호의 일부는 여파기를 통과하면서 임피던스 불일치에 의하여 일부가 반사되어 입력단으로 돌아온다. 이러한 통과대역 내의 반사파는 디지털 통신시스템에서 위상지연의 원인이 되므로 반사파를 줄여야 한다.

제 4도는 신호의 크기에 따라 여파기능을 하는 신호잡음비향상소자의 전달특성을 가로축은 입력된 신호의 세기, 세로축은 출력된 신호의 세기로 하여 나타내었다.일반적 선로특성은 신호의 크기에 관계없이 입력이 출력으로 나오는 특성을 가지고 있으나, 신호잡음비향상소자를 통과하는 신호는 일정한 신호 크기의 변환점(S dBm)보다 큰 신호는 신호잡음비향상소자를 손실 없이 통과하나 신호의 크기가 작은 신호 즉, 변환점(S dBm) 이하의 신호는 신호잡음비향상소자에서 흡수하여 출력이 작아진다. 따라서 이러한 신호잡음비향상소자는 신호의 크기가 큰 주파수 신호는 잘 통과시키고, 신호의 크기가 작은 주파수 신호는 잘 통과시키지 않고 제거하는 기능을 한다. 이러한 신호잡음비향상소자를 이동통신 기지국 및 중계기용 여파기에 내장하여 사용하면 감쇄특성을 향상시킬 수 있고 반사파의 양을 줄일 수 있어 보다 성능이 향상된 이동통신 기지국 및 중계기용 여파기를 제공할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 상세히 설명한다.

제 1도는 본 고안에 의한 동축형 여파기의 일 실시예 구성을 나타낸 사시도, 제 2도는 본 고안에 의한 하우징의 내부를 나타낸 상세 구성도이다.

도면에서 1a ~ 1f는 여파기의 공동, 2a ~ 2f는 공진기 도체봉, 3은 인접한 공진기 사이의 결합을 위한 창, 4는 상부 금속판, 5는 결합량 조절용 나사, 6은 RF입력단, 7은 RF출력단, 8은 입출력 결합 도체봉, 9a 및 9b는 신호잡음비향상소자를 나타낸 것이다.

제 1도에 도시한 바와 같이 본 고안에 의한 여파기는 하우징 내부 공동(1a ~ 1f) 중심부에는 공진기로 동작하는 도체봉(2a ~ 2f)이 있다. 상기 공진기는 한쪽 끝이 접지에 연결된 1/4파장 공진기로 동작하며, 각각 인접한 공진기용 도체봉 사이에서만 결합이 일어나며, 각 공진기용 도체봉은 접지도체와 TEM모드로 전송한다.공진기용 도체봉의 길이는 결합량 조절용 나사에 따라 1/4파장보다 줄일 수 있다. RF입력단(6)을 통하여 입력된 고주파 신호는 신호잡음비향상소자(9a)를 거쳐 첫번째 공진기용 도체봉(2a)으로 전달되어 공진을 한다. 공진기용 도체봉(2a)에서 인접한 공진기용 도체봉(2b)으로는 신호 전달은 결합창(3)을 통하여 전자계 결합에 의하여 이루어지며, 결합창의 크기를 조절하여 결합량을 조절할 수 있다. 인접한 공진기용 도체봉(2b)으로 전달된 신호는 다음 인접한 공진기용 도체봉(2c, 2d, 2e, 2f)으로 순차적으로 전달되며, 마지막 공진기용 도체봉(2f)으로 전달된 전달된 RF신호는 RF출력단(7)앞에 있는 신호잡음비향상소자(9b)를 통하여 RF출력단으로 출력된다. 이때 임피던스 불일치에 의하여 일부 신호가 세기가 약해진 반사파 신호가 되어 RF입력단(6)으로 돌아오며, 이러한 작은 신호세기의 반사파 신호는 신호잡음비향상소자(9a)에서 흡수하여 제거하므로써 반사파를 줄일 수 있다. RF 출력단(7) 방향으로 전파되는 신호는 공진기용 도체봉(2a ~ 2f)을 통과할 때 주파수 범위에 따라 출력으로 전달되기를 원하는 통과대역 주파수의 신호는 잘 전달되고, 그 범위 밖의 주파수 신호는 잘 전달되지 않는 주파수에 따른 여파 작용을 하는 여파기이다. 따라서 신호잡음비향상소자(9b)로 전달된 신호는 통과대역 내의 주파수 신호는 그 신호 세기가 크므로 신호잡음비향상소자(9b)를 통하여 RF출력단(7)으로 잘 전달되며, 통과대역 이외의 주파수 신호는 신호 세기가 약해져서 신호잡음비향상소자(9b)에서 흡수하고 RF출력단(7)으로 전달되지 않는다. 따라서 통과대역이외의 주파수 신호의 감쇄특성을 향상시킬 수 있다. 그러므로 여파기에 신호잡음비향상소자를 내장하여 구현하면 통과대역 주파수의 반사파를 줄일 수 있으며, 통과대역 이외의 주파수 신호의 감쇄를 크게 할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 이동통신 기지국 및 중계기에 사용되는 여파기에 있어서 지금까지 사용되고 있는 여파기에 신호의 크기에 따라 여파기능을 하는 신호잡음비향상소자를 내장한 여파기를 제공하므로써 위상지연의 원인이 되는 통과대역 내의 주파수 신호의 반사파를 줄일 수 있고 통과대역 이외의 주파수 신호의 감쇄량을 크게 할 수 있는 여파기를 제공하는데 그 목적이 있다.

Claims (2)

1. 상부가 개방된 소정크기의 직육면체 형상을 갖는 공동을 다수 구비하고, 상기 다수로 형성되는 공동 각각의 외부는 접지 도체로 싸여있고, 그 각각의 내부도 도체로 이루어진 하우징; 상기 하우징의 공동과 연계되어 공진기로 동작하도록 상기 각 공동의 바닥면 중앙부로부터 상방향으로 소정 높이의 원통형으로 돌출되어 그 하부는 공동의 내부 바닥면 접지 도체와 전기적으로 연결되어 있으며, 그 상부는 접지면과 연결되지 않아 전기적으로 접지면과 개방되어 한쪽 끝이 접지에 연결된 1/4파장 공진기로 동작하는 도체봉; 상기 공진기 사이의 결합량을 조절하기 위한 소정 크기의 결합 창; 상기 하우징의 상부를 차폐하기 위한 금속 판; 상기 차폐 금속판을 관통하여 공진기 개방면 혹은 공진기와 공진기 사이로 돌출되어 공진기의 결합량을 조절하는 결합조절나사; 상기 하우징의 일측면에 장착되어 RF 신호의 입출력을 하기 위한 RF 입출력단; 상기 하우징의 첫번째 공동 및 마지막 공동에서 신호를 입출력 하기 위한 결합 도체봉; 첫번째 결합 도체봉 및 마지막 결합 도체봉과 RF입출력단 사이에 위치하며, 신호의 크기가 큰 신호는 통과시키고 신호의 크기가 작은 신호는 통과시키지 않는 신호잡음비향상소자를 구비한 것을 특징으로 하는 동축형 여파기
2. 청구항 제 1항에 있어서 신호잡음비향상소자의 자계를 변화시켜 신호세기의 변환점을 조절하는 것을 특징으로 하는 동축형 여파기