KR20030078346A - 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드대역통과 필터 - Google Patents

다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드대역통과 필터 Download PDF

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KR20030078346A
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조성계
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 다중 공진 모드를 사용하여 공진기의 수를 줄이고, 이러한 공진기를 대역통과 필터에 적용함으로써, 대역통과 필터의 소형, 경량화를 이루기 위한 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 공진기에 있어서, 공진이 형성되는 소정 형상의 공동(Cavity)내에 구비된 공진소자; 상기 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되, 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 제1 및 제2 공진점 형성수단; 및 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 상기 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단 사이에 구비된 결합량 조절수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신 시스템의 기지국 및 중계기 등에 이용됨.

Description

다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터{Resonator with multi-resonation mode and multi-mode band pass filter using it}
본 발명은 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터에 관한 것으로서, 특히 각종 이동통신 및 무선통신 시스템의 기지국과 중계기에서 주파수 대역만을 최소의 감쇄로 통과시키고 나머지 대역에 대해서는 무한한 감쇄를 갖도록 하는 무선통신 시스템의 기지국용 고주파(RF : Radio Frequency)/마이크로웨이브(Microwave) 필터에 관한 것이다.
대역통과 필터(BPF : Band Pass Filter)는 특정 대역의 주파수 신호만을 통과시키고 대역외 신호는 감쇄시키는 특성을 갖는 수동소자로서, 상기 저지대역에서 우수한 감쇄 특성을 갖는 것이 필수적이다.
대역통과 필터(BPF)는 예를 들어 인덕터(L)와 커패시터(C)의 직렬회로와 병렬회로가 다단 접속된 회로로서 구현될 수 있으며, 사용하는 주파수 대역이 낮은 경우는 통상 상기 인덕터(L)와 커패시터(C)를 이용한 집중소자형을 이용하게 된다.
그러나, 고주파(RF), 특히 마이크로웨이브(Microwave) 대역 이상에서는 집중소자형 소자를 사용할 수 없어 금속의 공동(Cavity)내에 유전체 공진기(Dielectric Resonator)를 구비한 제품들이 제안되어 다양한 이동통신 및 무선통신 시스템의 기지국과 중계기에서 송신단 또는 수신단에 사용되고 있는데, 종래의 대역통과 필터는 저손실 및 인접대역 감쇄 특성을 좋게 하기 위하여 Q값이 큰 유전체 공진기의 TE01δ단일 모드를 이용하고 있다. 이때, Q는 공진기의 주파수 선택도를 정량화한 값으로써 무단위 수치로 표시하며 그 값이 클수록 공진도가 우수함을 의미한다.
도 1은 종래의 유전체 공진기형 대역통과 필터의 구성도로서, 공진기를 8개 사용한 8폴(Pole)형 대역통과 필터를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 8폴(Pole)형 대역통과 필터는 육면체의 금속 내부에 소정의 간격으로 구획된 8개의 공동(Cavity)을 갖는 하우징(Housing)(11)을 구비하며, 각각의 공동(Cavity) 내에는 8개의 높은 Q값을 갖는 유전체 공진기(Dielectric Resonator)(13)를 지지용 서포트를 사용하여 고정시킨 구조로 되어 있다. 또한, 하우징(11)의 일측면에 장착된 입출력 커넥터(Connector)(17)와, 하우징(11)의 개방면을 차폐하는 덮개(Cover)(12)가 구비되어 있다.
여기서, 하우징(11)의 각 공동(Cavity)은 각각의 유전체 공진기(13)간의 커플링 양을 조정하기 위해 소정 크기의 윈도우가 형성된 칸막이에 의해 구획되어 있으며, 하우징(11)의 내면은 전기적 성능을 안정화하고 전도성을 최대로 하기 위하여 은도금 처리된 구조로 되어 있다. 또한, 칸막이의 윈도우는 공동(Cavity) 바닥면에서 수직으로 소정 간격만큼 절단된 구조로 되어 있으며, 이 윈도우의 크기에 따라 각 공동(Cavity)에 장착된 유전체 공진기(13)간의 커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제하도록 하고 있다. 또한, 윈도우마다 상기 하우징(11)을 관통하여 윈도우내로 삽입 가능한 커플링 바(Coupling Bar)(15)를 더 구비함으로써 커플링 양을 미세 조정하는 것이 가능하다.
그리고, 하우징(11)의 각 공동(Cavity)에 장착된 유전체 공진기(13)는 바닥면에서 직립되게 구비된 지지용 서포트에 의해 지지되며, 유전체 공진기(13)의 상면에는 주파수를 조절하기 위한 튜닝 볼트(Tuning Bolt)(14)가 구비되는데, 이 튜닝 볼트(14)는 튜닝 플레이트와 튜닝 플레이트를 상하로 이동가능하게 하는 튜닝 스크류로 구성되며, 이 튜닝 볼트(14)는 너트에 의해 지지되어 덮개(12)에 고정된다.
이와 함께, 하우징(11)의 일측에는 각각 입출력 커넥터(17)가 구비되어 있으며, 이들은 각각 입출력 급전 루프(16)와 접속되는데, 입력측 급전 루프는 입력 커넥터로부터 들어오는 신호를 첫 번째 유전체 공진기에 전달하는 역할을 하고, 출력측 급전 루프는 마지막 유전체 공진기로부터의 신호를 출력 커넥터에 전달하는 역할을 한다.
이와 같은 종래의 대역통과 필터는 사각형 공동(Cavity)을 갖고 있으므로공동내의 유전체 공진기(13)는 고유 모드인 TE01δ모드를 사용하게 된다. TE01δ모드란, 사각형 공동(Cavity)내에 원통형 공진기가 놓여진 경우 형성되는 기본 모드의 일종으로서, 도 1에서는 급전 루프(Loop)(16)와 유전체 공진기(13), 그리고 튜너(Tuner)(즉, 튜닝 볼트(14))가 직렬로 나열되어, 인가된 신호의 자속밀도와 자화의 세기를 유전체 공진기(13)와 튜너(튜닝 볼트(14)) 사이의 커패시터(C) 값을 조절함으로써 최적의 공진점을 갖도록 형성되는 전자계 분포이다.
그런데, 사각형 공동(Cavity)을 갖는 종래의 대역통과 필터를 살펴보면, 한 개의 유전체 공진기(13)가 하나의 공진 모드(TE01δ모드)만를 이용하므로 다수 개의 폴(Pole)을 갖는 대역통과 필터를 구성하기 위해서는 다수 개의 공동과 각 유전체 공진기(13)간의 결합을 위한 결합수단이 필수적이어서 그에 따른 소요공간이 필요하므로 대역통과 필터의 소형, 경량화를 위해서는 구조적인 개선이 필연적으로 요구되어 왔다. 따라서, 대역통과 필터의 소형, 경량화를 위해서는 근본적으로 유전체 공진기(13)의 수를 줄이는 것이 요구된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 다중 공진 모드를 사용하여 공진기의 수를 줄이고, 이러한 공진기를 대역통과 필터에 적용함으로써, 대역통과 필터의 소형, 경량화를 이루기 위한 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래의 유전체 공진기형 대역통과 필터의 구성도.
도 2a 내지 2d 는 본 발명에 따른 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터의 일실시예 구성도.
도 3 는 공진기의 공진 특성을 나타낸 설명도.
도 4 는 공동내의 제1 공진 모드(TM) 및 공진기의 자속 분포를 나타낸 설명도.
도 5 는 공동내의 제2 공진 모드(HE) 및 공진기의 자속 분포를 나타낸 설명도.
도 6a 및 6b 는 하나의 공진기에서 제1 공진 모드(TM)과 제2 공진 모드(HE)가 혼재하는 상태에서의 자속 분포와 결합량 조절 과정을 나타낸 설명도.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따라 4개의 공진기를 가지고 8개의 공진 모드를 형성한 결과 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 하우징 22 : 덮개
23 : 유전체 공진기 24 : 튜닝 볼트
25 : 커플링 바 26 : 입출력 급전 루프
27 : 커넥터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공진기에 있어서, 공진이 형성되는 소정 형상의 공동(Cavity)내에 구비된 공진소자; 상기 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되, 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 제1 및 제2 공진점 형성수단; 및 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 상기 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단 사이에 구비된 결합량 조절수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 무선통신 시스템의 기지국과 중계기에 사용되는 대역통과 필터(BPF)에 있어서, 내부에 소정의 간격으로 구획된 소정 형상의 공동을 갖는 금속제의 하우징; 상기 하우징의 양측면에 장착된 입출력 커넥터; 상기 하우징의 개방면을 차폐하기 위한 덮개; 상기 하우징의 각 공동에 장착된 다수의 공진소자; 상기 하우징의 각 공동을 구획하는 다수의 칸막이의 윈도우에 장착되어, 상기 다수의 공진소자간의 커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제하기 위한 커플링 바; 상기 하우징의 공동내에서 상기 입출력 커넥터와 연결되며, 원하는 대역폭만 통과시키도록 입출력되는 전자파를 유도하기 위한 급전 루프; 상기 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되, 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 제1 및 제2 공진점 형성수단; 및 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 상기 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단 사이에 구비된 결합량 조절수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 종래의 대역통과 필터(BPF)의 소형, 경량화를 위해서는 근본적으로 공진기 수를 줄이는 것이 요구되며, 따라서 본 발명은 유전체 공진기의 장점을 충분히 활용하면서 소형의 대역통과 필터를 구현하기 위하여 유전체 공진기의 하이브리드(Hybrid) 모드인 HE11모드를 이용하고 모드간의 결합량을 제어하기 위해 도파관내의 진행 모드인 TM01모드를 이용하여 1개의 공진기로 적어도 2개의 공진 모드를 형성하고, 그의 결합량을 조절하여 소형, 경량화된 다중 모드 대역통과 필터를 구현하기 위한 것이다.
이와 같이 1개의 공진기에 적어도 2개의 공진 모드를 유출하여 다단의 대역통과 필터(BPF)를 만들면, 기존의 구조에서 중량 및 크기, 가격 등을 약 50% 이상 감소할 수 있는 장점이 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2d 는 본 발명에 따른 다중 공진 모드를 갖는 공진기 및 그를 이용한 다중 모드 대역통과 필터의 일실시예 구성도로서, 도면에서 "21"은 하우징(Housing), "22"는 덮개(Cover), "23"은 유전체 공진기(DielectricResonator), "24-1,24-2"는 튜닝 볼트(Tuning Bolt), "25"는 커플링 바(Coupling Bar), "26"은 입출력 급전 루프, 그리고 "27"은 입출력 커넥터(Connector)를 각각 나타낸다.
도 2a 및 도 2b 는 다중 모드 대역통과 필터에서 덮개가 개방된 상태의 사시도 및 평면도이고, 도 2c 는 다중 공진 모드를 갖는 공진기를 나타내며, 도 2d 는 다중 모드 대역통과 필터에서 덮개가 폐쇄된 상태의 사시도이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 공진 모드를 갖는 공진기는, 공진이 형성되는 소정 형상(특히, 원통형)의 공동(Cavity)내에 구비된 공진소자(유전체 공진기(23))와, 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되, 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)와, 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 공진 모드 튜닝 볼트(24-1) 사이에 구비된 모드 결합 튜닝 볼트(24-2)를 포함한다.
도 2a 및 도 2b, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 다중 공진 모드를 갖는 공진기를 이용한 본 발명에 따른 다중 모드 대역통과 필터(BPF)는, 내부에 소정의 간격으로 구획된 원통형 공동을 갖는 금속제의 하우징(21)과, 하우징(21)의 양측면에 장착된 입출력 커넥터(27)와, 하우징(21)의 개방면을 차폐하기 위한 덮개(22)와, 하우징(21)의 각 공동에 장착된 다수의 유전체 공진기(23)와, 하우징(21)의 각 공동을 구획하는 다수의 칸막이의 윈도우에 장착되어, 다수의 유전체 공진기(23)간의커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제하기 위한 커플링 바(25)와, 하우징(21)의 공동내에서 입출력 커넥터(27)와 연결되며, 원하는 대역의 신호만 통과시키도록 입출력되는 전자파를 유도하기 위한 급전 루프(26)와, 원통형 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)와, 상기 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 공진 모드 튜닝 볼트(24-1) 사이에 구비된 모드 결합 튜닝 볼트(24-2)를 포함한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 4폴(Pole)형 다중 모드 대역통과 필터(BPF)는 1개의 유전체 공진기(23)를 이용하여 2개의 공진 모드를 만들어 내는 구조로서, 개방 가능한 구조로 형성된 육면체의 금속 내부에 소정의 간격으로 구획된 4개의 원통형 공동(Cavity)을 갖는 하우징(Housing)(21)을 구비하며, 각각의 공동(Cavity) 내에는 4개의 높은 Q값을 갖는 유전체 공진기(Dielectric Resonator)(23)를 지지용 서포트를 사용하여 고정시킨 구조로 되어 있다. 또한, 하우징(21)의 양측면에 장착된 입출력 커넥터(Connector)(27)와, 하우징(21)의 개방면을 차폐하는 덮개(Cover)(22)를 구비한다.
여기서, 유전체 공진기(23)와 하우징(21)은 시스템의 주파수에 맞게 설계되어 있고, 유전체 공진기(23)의 유전율은 바람직하게는 "39"이다.
하우징(21)의 각 공동(Cavity)은 각각의 유전체 공진기(23)간의 커플링 양을조정하기 위해 중앙부에 소정 크기의 윈도우가 형성된 칸막이에 의해 구획되어 있으며, 하우징(21)의 내면은 전기적 성능을 안정화하고 전도성을 최대로 하기 위하여 은도금 처리된 구조로 되어 있다. 또한, 칸막이의 윈도우는 공동(Cavity) 상단에서 하단 수직 방향으로 소정 간격만큼만 일부 절개된 구조로 되어 있으며, 이 윈도우의 일부 절개면에는 커플링 바(Coupling Bar)(25)가 장착되어 각 공동(Cavity)에 장착된 유전체 공진기(23)간의 커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제하도록 하고 있다.
그리고, 하우징(21)의 각 공동(Cavity)에 장착된 유전체 공진기(23)는 바닥면에서 직립되게 구비된 지지대에 의해 지지되며, 유전체 공진기(23)의 측면에는 주파수를 조절하기 위한 튜닝 볼트들(Tuning Bolt)(24-1,24-2)이 구비되는데, 이 튜닝 볼트들(24-1,24-2)은 각각 튜닝 플레이트와 튜닝 플레이트를 상하로 이동 가능하게 하는 튜닝 스크류로 구성되며, 이 튜닝 볼트들(24-1,24-2)은 각각 너트에 의해 지지되어 하우징(21)의 측면에 고정된다. 이 튜닝 볼트들(24-1,24-2)에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 하우징(21)의 일측에는 각각 입출력 커넥터(27)가 구비되어 있으며, 이들은 각각 입출력 급전 루프(26)와 접속되는데, 입력측 급전 루프는 입력 커넥터로부터 들어오는 신호를 첫 번째 유전체 공진기에 전달하는 역할을 하고, 출력측 급전 루프는 마지막 유전체 공진기로부터의 신호를 출력 커넥터에 전달하는 역할을 한다.
본 발명의 대역통과 필터(BPF)의 동작을 살펴보면, 입력 커넥터(27)를 통해입사된 신호가 급전 루프(26)를 통해 인가되면, 원통형 공동(Cavity)내에서 유전체 공진기(23)의 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)에 의해 공진이 발생되어 그 주파수에서 최소의 손실을 가지며 신호를 통과시킨다. 이러한 유전체 공진기(23)가 직렬로 연결되어 각 공진 모드와 유전체 공진기(23)간의 결합계수(Coupling Value)를 조정함으로써, 원하는 대역에서 최소의 손실을 가지며, 저지대역에서 무한 감쇄를 갖는 대역통과 필터(BPF)를 구현할 수 있다.
그럼, 유전체 공진기(23)의 장점을 충분히 활용하면서 소형의 대역통과 필터(BPF)를 구현하기 위하여, 유전체 공진기(23)의 제2 공진 모드(HE)인 HE11모드를 이용하고 모드간의 결합량을 제어하기 위해 유전체 공진기(23)의 제2 공진 모드(TM)인 TM01모드를 이용하여 1개의 유전체 공진기(23)로 적어도 2개의 공진 모드를 형성하고, 그의 결합량을 조절하는 방안에 대해 보다 상세히 설명한다.
기본적으로, 원통형 공동(Cavity)내에 원통형 공진기가 놓여진 경우 공진기의 공진 특성은 도 3과 같이 제1 공진 모드로서 TM 모드가 형성되며, 이때의 유전체 공진기(23)의 자속 분포는 도 4와 같다. 그리고, 상기 공진 특성에서 제2 공진 모드로서 HE 모드가 형성되며, 그 자속 분포는 도 5와 같다. 상기와 같이 1개의 공진기로 2개의 공진 모드가 형성되는데, 이를 이용하여 모드 결합을 하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
1개의 유전체 공진기(23)로 2개의 공진 모드를 이용하는 것은 유전체 공진기(23)의 공진 특성(도 3 참조)에서 여러 공진 모드중 제1 공진 모드(TM) 다음차수에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 이용하는 것으로서, 본 발명에서는 서로 직교하는 2개의 제2 공진 모드(HE)를 제1 공진 모드(TM)를 이용하여 모드 결합한다. 이때, 제2 공진 모드(HE)에서는 유전체 공진기(23)의 자속 분포가 도 5와 같이 형성된다. 즉, 유전체 공진기(23)의 일측면에서 시작하여 중심을 지나 타측면으로 형성되되, 이러한 자속이 모든 방향으로 대칭되어 형성된다.
본 발명의 실시예에서 사용된 유전체 공진기(23)는 제1 공진 모드(TM)의 주파수가 1300MHz이고 제2 공진 모드(HE)의 주파수가 1800MHz이다. 다시 말해서, 통과대역이 개인휴대통신(PCS) 주파수인 1800MHz이고, 본 발명에서는 제2 공진 모드(HE)를 이용하므로 유전체 공진기(23)는 상기 제2 공진 모드(HE)의 주파수가 1800MHz인 공진기를 사용하는 것이다.
이제, 결합량을 조절하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서는 제2 공진 모드(HE)를 이용하되 도 2c에서와 같이 서로 직교하는 두 자속과 동일축상에 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)를 각각 구비하며, 전술한 바와 같이 직교하는 2개의 자속에 의해 2개의 공진점이 형성되고 이들 둘을 결합하기 위해 45도 각도에 모드 결합 튜닝 볼트(24-2)를 둔다.
도 5에서, 급전 루프(26)에 인가된 전자기 신호는 유전체 공진기(23) 주위의 점선을 따라 분포하는 자계의 세기에 따라 공동내에 골고루 분포하게 되는데, 이때 하우징(21) 일측으로부터 공동내부로 삽입된 금속 도체(즉, 공진 모드 튜닝 볼트(24-1))에 의해 자속 밀도의 분포가 깨진다. 이 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)의 길이에 따라 유전체 공진기(23)와 공진 모드 튜닝 볼트(24-1) 사이에 커패시터(C)값이 형성되는데, 이때 각각 발생되는 자속 밀도중 에너지 손실이 가장 적은 지점이 발생되고, 이를 공진점이라 한다. 이 공진점에서 한 주파수의 신호가 가장 적은 손실을 가지며 통과되고, 이와 다른 폐루프를 형성하는 지점에 다른 도체 금속(즉, 공진 모드 튜닝 볼트(24-1))에 의한 공진점이 발생된다. 이는 서로 직교하는 2개의 폐루프에 의해 형성된 2개의 공진점을 발생하기 위해 각각의 자속과 동일축상에 금속 도체로 된 공진 모드 튜닝 볼트(24-1)가 각각 구비된다.
이렇게 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 결합시키면 통과 대역(Band)이 형성되는데, 이때 사용되는 모드가 TM01이다. TM01모드는 공동내 각 평면(X, Y, Z)을 기준으로 45˚지점(B)에 공진 모드로서 형성되고, 이 지점의 에너지 분포를 도체(모드 결합 튜닝 볼트(24-2))로 조절해 주면 위에서 언급한 HE11모드의 에너지 양을 제어하여 통과 대역을 형성할 수가 있다. 즉, 도 6a 및 6b에서와 같이, A와 C가 각각 서로 직교하는 제2 공진 모드(HE)의 폐루프면이고, B는 제1 공진 모드(TM)의 폐루프면으로서, 상기 2개의 제2 공진 모드(HE)를 제1 공진 모드(TM)로 합성하기 위해 B의 연장축에 구비된 도체인 모드 결합 튜닝 볼트(24-2)가 사용된다.
도 7 은 상기 도 2a 내지 도 2d에서 언급한 구조의 대역통과 필터(BPF)를 실제 구현하여 측정한 결과 데이터로서, 4개의 유전체 공진기(23)를 가지고 8개의 공진 모드를 형성한 결과를 확인할 수 있다. 즉, 4개의 공동(Cavity)과 유전체 공진기(23)만으로도 8개의 유전체 공진기(13)를 갖는 대역통과 필터(BPF)의 특성을 나타낼 수 있으며, 외관 형상 및 중량을 50%이상 절감하는 결과를 나타낸다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 한 개의 공진기만으로 두 개의 공진기 효과를 내어 기지국용 대역통과 필터의 경량화, 소형화, 원가 절감을 유도하며, 종래의 것과 비교하여 대역통과 필터의 고유특성(삽입손실, 분리도, 감쇄도 등)에 전혀 변화없이 크기, 중량, 체적 등이 축소됨으로 인해 기지국 설계시 기지국 장비를 소형화할 수 있고, IMT-2000 및 향후 Microwave 전분야의 대역통과 필터에 확대 적용할 수 있으므로, 차후 발생될 기지국 통합이나 이에 따른 부품 최적화에 중요한 영향을 미칠 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 공진기에 있어서,
    공진이 형성되는 소정 형상의 공동(Cavity)내에 구비된 공진소자;
    상기 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되, 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 제1 및 제2 공진점 형성수단; 및
    상기 제1 및 제2 공진점 형성수단에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 상기 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단 사이에 구비된 결합량 조절수단
    을 포함하는 다중 공진 모드를 갖는 공진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합량 조절수단은,
    상기 공동내에서 서로 직교하는 상기 제2 공진 모드(HE)의 자속의 폐루프면을 기준으로 45도 지점에 형성되고, 상기 제1 공진 모드(TM)로 상기 제2 공진 모드(HE)의 에너지 양을 제어하여 통과 대역을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 모드를 갖는 공진기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진소자는,
    실질적으로, 유전체 공진소자인 것을 특징으로 하는 다중 공진 모드를 갖는 공진기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진소자는,
    직렬로 연결되되, 하나의 공진소자에 적어도 두 개의 공진 모드를 형성하고 그의 결합량을 조절하여, 다중 모드 대역통과 필터를 구현하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 모드를 갖는 공진기.
  5. 무선통신 시스템의 기지국과 중계기에 사용되는 대역통과 필터(BPF)에 있어서,
    내부에 소정의 간격으로 구획된 소정 형상의 공동을 갖는 금속제의 하우징;
    상기 하우징의 양측면에 장착된 입출력 커넥터;
    상기 하우징의 개방면을 차폐하기 위한 덮개;
    상기 하우징의 각 공동에 장착된 다수의 공진소자;
    상기 하우징의 각 공동을 구획하는 다수의 칸막이의 윈도우에 장착되어, 상기 다수의 공진소자간의 커플링 양을 조정하여 불요파의 발생을 억제하기 위한 커플링 바;
    상기 하우징의 공동내에서 상기 입출력 커넥터와 연결되며, 원하는 대역폭만 통과시키도록 입출력되는 전자파를 유도하기 위한 급전 루프;
    상기 공동내에서의 공진시, 제1 공진 모드(TM) 다음 차수 모드에 나타나는 제2 공진 모드(HE)를 사용하되, 서로 직교하는 자속을 이용하여 공진점을 형성하기 위해 자속과 동일축상에 각각 형성된 제1 및 제2 공진점 형성수단; 및
    상기 제1 및 제2 공진점 형성수단에 의해 각각 발생된 공진점에 의한 에너지 분포를 상기 제1 공진 모드(TM)를 사용하여 결합시켜 통과 대역을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 공진점 형성수단 사이에 구비된 결합량 조절수단
    을 포함하는 다중 모드 대역통과 필터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합량 조절수단은,
    상기 공동내에서 서로 직교하는 상기 제2 공진 모드(HE)의 자속의 폐루프면을 기준으로 45도 지점에 형성되고, 상기 제1 공진 모드(TM)로 상기 제2 공진 모드(HE)의 에너지 양을 제어하여 통과 대역을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 대역통과 필터.
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