KR20030049662A

KR20030049662A - 듀플렉서의 송신대역 통과필터

Info

Publication number: KR20030049662A
Application number: KR1020010079953A
Authority: KR
Inventors: 정이봉
Original assignee: 주식회사 케이이씨
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-06-25
Also published as: KR100456004B1

Abstract

본 발명은 듀플렉서에서 송신대역 필터링 시 수신대역의 주파수의 감쇠도를 향상시킬 수 있는 송신대역통과필터에 관한 것이다.

이를 위한 듀플렉서의 송신대역통과필터는, 듀플렉서 유전체블럭의 상면에 형성되어 있는 감쇠극 공진기와 송신단 간에 스파이럴 인덕터를 연결하여 송신단의 저지대역 감쇠도를 개선하도록 한다.

Description

듀플렉서의 송신대역 통과필터{TRANSMISSION BAND PASS FILTER OF DUPLEXER}

본 발명은 듀플렉서의 송신대역통과필터에 관한 것으로, 특히 듀플렉서에서 송신대역 필터링 시 수신대역의 주파수의 감쇠도를 향상시킬 수 있는 송신대역통과필터에 관한 것이다.

오늘날 정보화시대에 접어들면서 셀룰라 전화기나 PCS용 이동전화기 등의 고주파신호를 이용한 이동통신기기의 사용이 급증하고 있다. 따라서 고주파신호를 이용하는 부품들은 주파수의 혼신을 효과적으로 방지하며, 고주파를 억제하기 위해 설계상 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 고주파를 이용한 부품들 중에 고주파신호중 필요한 신호만을 통과시키거나 저지시키는 대역통과 또는 대역저지필터로 구성되어 현재 가장 널리 사용되고 있는 필터가 듀플렉서이다. 이러한 듀플렉서에서 필요한 신호만을 통과시키는 유전체 필터의 구현방법은 크게 일체형 필터와 공진기 결합형 필터로 나누어진다. 일체형 필터는 하나의 블록으로 이루어진 유전체 몸통에 공진홀이 형성되어 있고, 입출력 전극 그리고 커플링을 위한 커플링 패턴을 형성한다. 이때 입출력포트와 커플링 패턴 사이에 인터디지털 캐패시턴스가 존재하는데, 이 캐패시턴스를 조절함으로써 공진기 사이의 커플링 값을 조절할 수 있게 된다. 그리고 공진기 결합형 필터는 여러 개의 공진기를 커플링 보드를 통해 결합시키는 구조로 보드 상에 소정의 캐패시터턴스 값이 나타나도록 패턴을 형성함으로써 공진기 사이의 커플링을 조절하는 구조로 되어 있다.

이러한 듀플렉서는 안테나를 이용하여 무선으로 송수신 시 주파수를 분리하는 장치로 송신단과 수신단으로 구성되어 있다. 이러한 듀플렉서는 대한민국 1997년 특허출원055639호에 개시되어 있으며, 일반적으로 송신대역이 수신대역보다 중심주파수가 낮기 때문에 송신단의 필터특성은 통과대역보다 높은 주파수대역(수신주파수대역)에서 우수한 감쇄특성이 요구되고, 수신단의 필터특성은 통과대역보다 낮은 주파수대역(송신주파수 대역)에서 우수한 감쇄특성이 요구되고 있다. 그리고 송수신단은 대역통과 상측 주파수에서 주파수가 증가하면 입력임피던스가 증가하고, 통과대역 하측 주파수에서 주파수가 낮아지면 입력임피던스가 작아지는 특성을 보인다.

상기와 같은 특성을 만족하는 듀플렉서가 대한민국 특허공개공보 2001-0019138호에 개시되어 있으며, 이러한 종래의 듀플렉서를 도 1을 참조하여 살펴보면, 정육면체 형상의 유전체블럭(1)으로 구성되고, 송신필터영역(10)과 수신필터영역(20)으로 구분된 2개의 영역을 보유한다. 유전체 블록(1)은 서로 대향하는 상면(3)과 하면 및 상면(3)과 사이의 측면(5)으로 구성되며, 하면과 측면(5)에는 도전물질이 도포되어 있다. 또한 상기 유전체블럭(1)의 내부에는 상기 상면(3)과하면을 관통하는 복수의 공진홀(7a,7b,7c,7d, 11a,11b,11c,11d)이 일정간격으로 대략 평행하게 배열되어 있으며, 그 내부표면 역시 도전물질이 도포되어 복수개의 공진기(21, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 34)를 형성하고 있다. 유전체블럭(10)의 상면(3) 상에 형성된 복수의 공진홀(7a,7b,7c,7d, 11a,11b,11c,11d) 주위에는 일정크기의 도체패턴(9a,9b,9c,9d, 13a,13b,13c,13d)이 각각 배치되어 있다. 이러한 도체 패턴(9a,9b,9c,9d, 13a,13b,13c,13d)은 공진홀(7a,7b,7c,7d, 11a,11b,11c,11d) 내부의 도전물질과 접속되어 공진홀(7a,7b,7c,7d, 11a,11b,11c,11d)과 유전체블럭(1) 측면(5)의 도전물질 사이에 각각 부하 캐패시턴스(LOAD CAPACITANCE)를 형성하며, 인접하는 공진기 사이에 결합 캐패시턴스(COUPLING CAPACITANCE)를 형성한다. 상기 공진홀(7a,7b,7c,7d, 11a,11b,11c,11d)과 부하캐패시턴스에 의해 공진기의 공진주파수가 결정되며, 상기 결합 캐패시턴스는 두 공진기를 결합한다.

또한 상기 유전체 블록(1)의 상면(3)과 측면(5)의 송신영역(10)과 수신영역(20)에는 각각 도체패턴으로 이루어진 송수신단자(12a, 12b)가 배치되어 신호를 송신 및 수신하며, 수신영역과 송신영역 사이에는 도체 패턴으로 이루어진 안테나단자(12c)가 형성되어 있다.

도 2는 도 1 듀플렉서의 송수신필터에 대한 등가회로도이다.

공진홀(7a)과 도체패턴(9a)이 연결되어 형성되는 제1공진기(21)와, 도체패턴(9a)과 유전체블록 측면(5)간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C1)와, 공진홀(7b)과 도체패턴(9b)이 연결되어 형성되는 제2공진기(22)와,도체패턴(9b)과 유전체블록 측면(5)간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C4)와, 공진홀(7c)과 도체패턴(9c)이 연결되어 형성되는 제3공진기(23)와, 도체패턴(9c)과 유전체블록 측면(5)간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C6)와, 공진홀(7d)과 도체패턴(9d)이 연결되어 형성되는 제4공진기(24)와, 도체패턴(9d)과 유전체블록 측면(5)간의 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C8)와, 상기 제2공진기(22)와 제3공진기(23)간에 결합 시 발생하는 제5공진기(25)와, 상기 제3공진기(23)와 제4공진기(24)간에 결합 시 발생하는 제6공진기(26)와, 상기 제1공진기(21)와 송신단(12a) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C2)와, 상기 제2공진기(22)와 송신단(12a) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C3)와, 제2공진기(22)와 제3공진기(23) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C5)와, 상기 제3공진기(23)와 제4공진기(24)간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C7)와, 상기 제4공진기(24)와 안테나단(12c) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C9)로 이루어진 부분이 송신영역 공진기이다.

공진홀(11a)과 도체패턴(13a)이 연결되어 형성되는 제11공진기(31)와, 도체패턴(13a)과 유전체블록 측면(5)간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C11)와, 공진홀(11b)과 도체패턴(13b)이 연결되어 형성되는 제12공진기(32)와, 도체패턴(13b)과 유전체블록 측면(5)간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C14)와, 공진홀(11c)과 도체패턴(13c)이 연결되어 형성되는 제13공진기(33)와, 도체패턴(13c)과 유전체블록 측면(5)간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C16)와, 공진홀(11d)과 도체패턴(13d)이 연결되어 형성되는 제14공진기(34)와, 도체패턴(13d)과 유전체블록 측면(5)간의 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C18)와, 상기 제12공진기(32)와 제13공진기(33)간에 결합 시 발생하는 제15공진기(35)와, 상기 제13공진기(33)와 제14공진기(34)간에 결합 시 발생하는 제16공진기(36)와, 상기 제11공진기(31)와 수신단(12b) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C12)와, 상기 제12공진기(32)와 수신단(12b) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C13)와, 제12공진기(32)와 제13공진기(33) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C15)와, 상기 제13공진기(33)와 제14공진기(34)간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C17)와, 상기 제14공진기(34)와 안테나단(12c) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C19)로 이루어진 부분이 수신영역 공진기이다.

상기 3개의 진공홀(7b, 7c, 7d)을 갖는 밴드패스필터(BPF)의 주파수 통과대역은 도 3a와 같다. 그리고 제1공진기(21) 및 캐패시터(C1) 및 캐패시터(C2)로 구성된 감쇠극 필터에 의해 필터 도 3b와 같이 직렬공진에 의한 통과특성에 의해 트랩포인트(fp2)가 형성되어 감쇠되고, 병렬공진에 의한 통과특성에 의해 주파수 송신대역을 벗어난 대역에 fa가 위치하도록 한다. 이에 의해, 송신대역통과 필터링에 의한 주파수 특성은 도 4와 같이 트랩포인트 fp2에서 fp1과 같이 감쇠특성을 갖는다.

이와 같은 종래의 듀플렉서의 감쇠극필터는 직렬 연결된 2개의 캐패시터와 상기 캐패시터에 병렬 연결된 공진기로 구성되어 있어 통과대역내에 fa가 벗어난 위치에 있으므로 듀플렉서의 송신단에서 저지대역의 감쇠도가 떨어지는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 듀플렉서의 송신단에서 저지대역의 감쇠특성을 개선할 수 있는 듀플렉서 송신용 필터를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 듀플렉서의 구조를 나타낸 사시도

도 2는 도 1에 대한 등가회로도

도 3a, 도 3b는 일반적인 송신대역통과 주파수 특성도

도 4는 종래의 송신용 필터의 통과대역 주파수 감쇠특성도

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서의 구조를 나타낸 사시도

도 6은 도 5에 대한 듀플렉서의 송신용 필터 등가회로도

도 7a, 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 송신대역통과 주파수 특성도

도 8은 본 발명의 송신용 필터의 통과대역 주파수 감쇠특성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 100: 유전체블럭 3: 유전체블럭의 상면

5: 유전체블럭의 측면

7a,7b,7c,7d, 11a,11b,11c,11d: 복수의 공진홀

9a,9b,9c,9d, 13a,13b,13c,13d: 복수의 도체패턴

10, 200: 송신필터영역 20, 300: 수신필터영역

12a, 101: 송신단 12b, 103: 수신단

12c, 102: 안테나단

201, 202, 203, 204: 제1 내지 제4 공진기

205: 스파이럴 인덕터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유전체블럭의 상면에 형성되어 있는 감쇠극 공진기와 송신단 간에 스파이럴 인덕터를 연결하여 송신단의 저지대역 감쇠도를 개선함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서의 구조를 나타낸 사시도이다.

직육면체 형상의 유전체블럭(100)으로 구성되고, 송신필터영역(200)과 수신필터영역(300)으로 구분된 2개의 영역을 보유한다. 유전체 블록(100)은 서로 대향하는 상면(105)과 하면 및 상면(105)과 사이의 측면(104)으로 구성되며, 하면과 측면(104)에는 도전물질이 도포되어 있다. 또한 상기 유전체블럭(100)의 내부에는 상기 상면(104)과 하면을 관통하는 제1 내지 제4 공진기(201, 202, 203, 204)가 일정간격으로 대략 평행하게 배열되어 있으며, 그 내부표면 역시 도전물질이 도포되어 있는 공진홀과 도체패턴을 각각 형성하고 있다. 유전체블럭(100)의 상면(105) 상에 형성된 공진홀 주위에는 일정크기의 도체패턴이 각각 배치되어 있다. 스파이럴 인덕터(205)는 상기 제1공진기(201)와 송신단(101) 사이에 유전체 블록(100)의 상면(105) 상에 패턴으로 설치되어 송신 시 저지대역 감쇠특성을 개선한다. 이러한 각 도체 패턴은 각 공진홀 내부의 도전물질과 접속되어 공진홀과 유전체블럭(100) 측면(104)의 도전물질 사이에 각각 부하 캐패시턴스(LOAD CAPACITANCE)를 형성하며, 인접하는 공진기 사이에 결합 캐패시턴스(COUPLING CAPACITANCE)를 형성한다. 상기 공진홀과 부하 캐패시턴스에 의해 공진기의 공진주파수가 결정되며, 상기 결합 캐패시턴스는 두 공진기를 결합한다.

또한 상기 유전체 블록(100)의 상면(105)과 측면(104)의 송신영역(200)과 수신영역(300)에는 각각 도체패턴으로 이루어진 송수신단자(101, 103)가 배치되어 신호를 송신 및 수신하며, 수신영역과 송신영역 사이에는 도체 패턴으로 이루어진 안테나단자(102)가 형성되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 도 5에 대한 듀플렉서의 송신용 필터 등가회로도이다.

공진홀과 도체패턴이 연결되어 형성되는 제1공진기(201)와, 도체패턴과 유전체블록 측면(104)에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C1)와, 공진홀과 도체패턴이 연결되어 형성되는 제2공진기(202)와, 도체패턴과 유전체블록 측면간에 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C4)와, 공진홀과 도체패턴이 연결되어 형성되는 제3공진기(203)와, 도체패턴과 유전체블록 측면(104)간에 형성되는 캐패시턴스를갖는 캐패시터(C6)와, 공진홀과 도체패턴이 연결되어 형성되는 제4공진기(204)와, 도체패턴과 유전체블록 측면(104)간의 형성되는 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C8)와, 상기 제2공진기(202)와 제3공진기(203)간에 결합 시 발생하는 제5공진기(205)와, 상기 제3공진기(203)와 제4공진기(204)간에 결합 시 발생하는 제6공진기(206)와, 상기 제1공진기(201)와 송신단(101) 간에 형성된 임피던스 정합을 이루어 저지대역의 감쇠도를 개선하는 스파이럴 인덕터(L1)와, 상기 제2공진기(22)와 송신단(101) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C3)와, 제2공진기(202)와 제3공진기(203) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C5)와, 상기 제3공진기(203)와 제4공진기(204)간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C7)와, 상기 제4공진기(204)와 안테나단(101) 간에 형성된 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(C9)로 이루어진 부분이 송신영역 공진기이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 송신대역통과 주파수 특성도이고,

도 8은 본 발명의 송신용 필터의 통과대역 주파수 감쇠특성도이다.

상기 3개의 진공홀을 갖는 송신용 밴드패스필터(BPF)의 주파수 통과대역은 도 7a와 같다. 그리고 제1공진기(21) 및 캐패시터(C1) 및 스파이럴 인덕터(L1)로 구성된 감쇠극 필터에 의해 필터 도 7b와 같이 직렬공진에 의한 통과특성에 의해 트랩포인트(fp2)가 형성되어 감쇠되고, 병렬공진에 의한 통과특성에 의해 주파수 송신주파수 통과대역내에 fa가 위치하도록 한다. 이에 의해, 송신대역통과 필터링에 의한 주파수 특성은 도 8과 같이 트랩포인트 fp2에서 fp1과 같이 감쇠특성을 가지므로 도 4보다 저지대역의 주파수 감쇠도가 개선된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 듀플렉서에서 유전체 세라믹블럭의 상면에 형성된 감쇠극 필터를 구성하는 공진기와 송신단 사이에 스파이럴 인덕터를 연결하여 송신용 필터의 감쇠도를 개선할 수 있는 이점이 있다.

Claims

듀플렉서의 송신용필터에 있어서,

유전체블럭의 상면에 형성되어 있는 감쇠극 공진기와 송신단 간에 스파이럴 인덕터를 연결함을 특징으로 하는 듀플렉서의 송신대역통과필터.
제1항에 있어서,

상기 스파이럴 인덕터는 상기 송신단의 저지대역 감쇠도를 개선함을 특징으로 하는 듀플렉서의 송신대역통과필터.