KR20030085054A - 비초전도 필터와 초전도 필터를 결합한 필터 네트워크 - Google Patents

비초전도 필터와 초전도 필터를 결합한 필터 네트워크 Download PDF

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KR20030085054A
KR20030085054A KR10-2003-7012418A KR20037012418A KR20030085054A KR 20030085054 A KR20030085054 A KR 20030085054A KR 20037012418 A KR20037012418 A KR 20037012418A KR 20030085054 A KR20030085054 A KR 20030085054A
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KR10-2003-7012418A
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그레고리엘 헤이-쉽톤
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슈파컨덕터 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

필터 네트워크는 높은 신뢰도와 가용도를 가진 고주파수 선택도를 제공하도록 설계되었다. 상기 필터 네트워크는 초전도 필터와 비초전도 필터, 또는 이들의 결합으로 형성된 다중화장치를 포함한다. 상기 비초전도 필터의 수신부는 수신된 RF 시그널을 상기 초전도 필터에 입력하기 전에 미리 필터한다. 상기 비초전도 필터는 제1 통과대역내의 주파수를 가진 RF 시그널을 상기 초전도 필터로 통과시키도록 하는 구조를 가지며 배열된다. 상기 초전도 장치는 상기 수신된 RF 시그널을 더욱 협소하게 하는 고도의 주파수 선택도를 나타내도록 배열되며 구조를 가진다. 다른 태양이 상기의 배열과 구조에 맞추어지며, 다르지만 유사한 목적을 얻는데 동일한 구조를 사용한다. 멀티플렉스 배열에서, 전송필터들의 다양한 결합이 수신부 전자장치를 가진 공통 안테나의 사용이 가능하도록 사용되며, 안테나 타워의 정상이나 기지국내에 위치된다.

Description

비초전도 필터와 초전도 필터를 결합한 필터 네트워크{A FILTER NETWORK COMBINING NON-SUPERCONDUCTING AND SUPERCONDUCTING FILTERS}
라디오 주파수(RF)장비는 선택된 주파수 대역의 라디오파를 수신하고 전송하기 위해 다양한 시도와 구조를 사용해 왔다. 사용된 필터 구조형태는 종종 상기 라디오 장비의 의도된 용도와 설명서에 따라 결정된다. 예를들면, 유전체 필터는 800+MHz 주파수 범위에서 셀방식의 통신을 위해 사용되는 것과 같은, 극초단파(UHF)대역의 전자기에너지를 필터하는데 사용된다. 상기의 필터구조가 다수의 유전체 공진기 구조를 결합함으로서 완성됨은 주지의 사실이다. 또한 그러한 필터에는 캐퍼시터, 인덕터, 또는 상기 공진기 구조를 분리하는 벽의 애퍼처(apertures)에 의해 서로 연결되는 금속 동축공진기를 사용할 수 있다. 또한 임의의 특별한 응용에 사용되는 공진기 구조의 수는 시스템 설명서에 의존하며, 상호결합된 공진기 구조의 수를 증가시키므로서 부가적 성능이 실현된다.
그러나, 제한된 대역폭(bandwidth)을 이용하는 사용자 수의 증가로 인해, 노멀 또는 비초전도 공진기 필터에 의해 제공될 수 있는 것보다 더 큰 주파수 선택도에 대한 수요가 증가하며, 특히 극초단파 대역의 RF 시그널에 대해 셀방식의 통신이 사용된다. 초단파 선택도는, 대개 셀방식의 기지국 수신기용 전치 필터(front-end filters)로 고온 초전도(HTS)필터를 사용함으로서 완수되었다. 그러나, HTS 전치 필터는 뇌충격 전류(lightning surges)나 다른 고전력 시그널에 의해 유도되는 고장이나 성능 저하에 민감하다. 또한, HTS 필터의 비선형성은 대역외 인터퍼러(interferers)로 부터 대역내 상호변조 스퓨리어스(spurious)시그널을 생산한다.
셀방식이나 이와 유사한 기지국에 대해, 종래의 번개보안기(protectors)는 단지 하나의 공진기를 가지며 기지국의 전송부로 부터 발생하는 고전력 공존 라디오 주파수 시그널로 부터 충분한 보호를 제공하지 못한다. 이러한 공존 전송시그널은 기지국 수신기의 작동주파수에 비교적 가깝게 위치되어 있으므로 특히 성가시다. 따라서, 종래기술의 상기 문제점과 단점을 극복할 수 있는 필터가 요구된다.
[발명의 개요]
본 발명은 수신기에 고주파수 선택도를 제공하는 필터 네트워크에 관한 것이다. 본 발명의 필터 네트워크는 비초전도 필터와 초전도 필터를 포함한다. 비초전도 필터의 출력은 초전도 필터의 입력에 결합된다. 비초전도 필터는 초전도 필터에 제1 통과대역 내의 주파수를 가지는 RF 시그널을 통과시키므로서 수신된 RF 시그널을 미리 필터(pre-filters)한다. 초전도 필터는 상기의 RF 시그널을 더 필터하여 출력시 고도의 주파수 선택도를 제공한다.
본 발명의 필터 네트워크는 고주파수 선택도를 제공할 수 있는 반면에 초전도 필터와 연관된 많은 단점을 극복한다. 이것은 RF 시그널을 초전도 필터에 입력하기 전에 비초전도 필터로 미리 필터함으로서 얻어진다. 비초전도 필터는 뇌충격 전류나 다른 고전력 시그널로 부터 초전도 필터를 보호한다. 또한, 비초전도 필터는 초전도 필터 출력에 대역내 상호변조 스퓨리어스 시그널을 생산하는 인터퍼러(interferers)를 필터하여 제거한다. 다중배열에서, 비초전도 필터는 시그널 에너지를 전송하는 것으로 부터 직접 초전도 필터를 보호한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비초전도 공진기 필터는 3개의 공진기를 에워싼 하우징을 포함한다. 상기 공진기는 하우징내의 애퍼처를 통해 서로 결합된다. 3개의 공진기를 결합함으로서 통과대역을 가진 필터응답을 생산하고 유한주파수 전송영점(zero)이 상기 통과대역 외부에 위치되는 효과를 가져온다.
본 발명은 라디오파(radio waves)를 필터하기 위한 구조와 기술에 관한 것으로, 상세하게는 초전도 필터와 비초전도 필터의 결합을 이용한 필터 네트워크의 완성에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양과 장점은 발명의 상세한 설명과 첨부된 도면에 의해 명백할 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 네트워크를 합병한 통신 시스템.
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비초전도 필터의 평면도.
도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비초전도 필터의 단면도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비초전도 필터의 필터응답 플롯.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화장치.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 듀플렉서.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 듀플렉서.
본 발명은 저지대역 내에서는 높은 감쇠량을 가지며 통과대역 내에서는 낮은 삽입손실(insertion loss)을 얻는 다양한 라디오 주파수(RF)응용에 적용가능하다고 믿어지며, 통과대역 내에서는 극히 고도의 선택도가 요구된다. 본 발명은 셀방식의 통신기지국, 및 다른 통신응용에 적용가능하며 장점이 있다. 본 발명이 매우 제한적이지 않으나, 본 발명의 진가는 상기의 통신 시스템의 범주내에서 특별한 예시적 적용에 의해 잘 나타난다.
도면을 참조하면, 도1은 본 발명의 특별한 응용과 실시예에 따른, 기지국의 전치(front-end) 수신기 시스템(10)을 보인다. 상기 전치 수신기 시스템(10)은 RF시그널(15)을 수신하기 위한 안테나(12), 수신된 RF시그널을 필터하기 위한 필터 네트워크(100), 및 수신기(16)를 포함한다. 필터 네트워크(100)는 인터퍼러(interferers)를 필터하여 제거하는 동안에, 상기 수신기(16)로 지정 통과대역내의 수신된 RF시그널을 선택적으로 통과하도록 하는데 사용된다. 상기 인터퍼러(interferers)는 상기 수신기(16)의 작동주파수 외부에 위치된 시그널을 간섭하며, 다른 셀방식 서비스 공급자에 의해 전송된 RF시그널을 포함한다. 상기 인터퍼러(interferers)는 또한 동일한 기지국의 전송부에 의해 전송된 공존 전송시그널을 포함한다.
필터 네트워크(100)는 비초전도 필터(20)와 초전도 필터(30), 바람직하게는 고온 초전도(HTS) 필터를 포함한다. 상기 비초전도 필터(20)의 입력은 안테나(12)로 부터 RF시그널(15)을 수신한다. 상기 비초전도 필터(20)의 출력은 상기 초전도 필터(30)의 입력에 연결되며, 상기 초전도 필터의 출력은 수신기(16)에 연결된다. 상기 비초전도 필터(20)는 수신된 RF시그널(15)이 상기 초전도 필터(30)에 의해 필터되기 전에 미리 필터한다.
상기 비초전도 필터(20)는 제1 통과대역 내의 주파수를 가지는 수신된 RF시그널을 상기 초전도 필터(30)로 통과되도록 하는 대역 필터(band-pass filter)이다. 바람직하게, 상기 제1 통과대역은 상기 기지국의 수신 주파수 범위를 포함한다. 에이 엠 피에스(AdvancedMobilePhoneService)기준을 사용하는 기지국에 대해서는, 예를들면, 총 수신 주파수 범위가 대략 824 MHz 내지 849 MHz이다. 상기 초전도 필터(30)는 제2 통과대역 내의 주파수를 가지는 미리 필터된 RF시그널을 상기 상기 수신기(16)로 통과되도록 하는 대역 필터이다. 상기 제2 통과대역은 상기 수신기(16)에 선택적으로 고주파수를 제공하기 위하여 상기 제1 통과대역 내에 위치된 협소한 통과대역이다.
상기 비초전도 필터(20)는 초전도 필터(30)에 치유할 수 없는 고장을 야기할 수 있는 고전력 대역외 시그널로부터 상기 초전도 필터(30)를 보호한다. 상기 고전력 시그널은 낙뢰에 의한 전기적 서지(surges)를 포함한다. 또한, 상기 비초전도 필터(20)는 상기 제1 통과대역 외부에 위치된 인터퍼러(interferers)를 상기 초전도 필터(30)에 입력되기 전에 필터하여 제거한다. 인터퍼러(interferers)를 상기 초전도 필터(30)에 입력되기 전에 필터하여 제거함으로서, 상기 비초전도 필터(20)는 대역내 상호변조 스퓨리어스 시그널을 극적으로 감소시킨다.
상기 초전도 필터(30)는 바람직한 시그널에 주파수가 밀접하게 위치한 바람직하지 못한 시그널을 제거하기 위하여 수신기(16)에 고주파수 선택도를 제공한다. 초전도 필터를 사용함으로서 낮은 레지스턴스에 의한 낮은 삽입손실을 가진 상기 바람직한 시그널 둘레에 매우 좁은 통과대역을 제공할 수 있다. 상기 초전도 필터(30)는 상기 수신기(16)의 시그널 감도에 악영향 없이 고주파수 선택도를 제공하도록 한다.
그러므로, 본 발명에 따른 필터 네트워크(100)는 초전도 필터와 연관된 많은 결점없이 고주파수 선택도와 낮은 삽입손실을 보인다. 이것은 상기 초전도 필터(30)에 RF 시그널을 입력하기 전에 상기 비초전도 필터(20)로 RF 시그널을 미리 필터함으로서 얻어진다. 그러한 방법으로, 고전력 대역외 시그널에 의한 치유할수 없는 고장과 대역내 상호변조 스퓨리어스 시그널에 의한 성능감소가 현저하게 줄어든다.
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비초전도 필터(200)의 평면도를 나타낸다. 상기 비초전도 필터(200)는 3개의 둥근 로드공진기(215,220,225)를 에워싼 하우징을 포함한다. 또한, 상기 공진기(215,220,225)는 도파관 공진기, 캐버티 공진기, 유전체 공진기, 스트립 선로 공진기, 또는 공지의 다른 공진기 일 수도 있다. 상기 하우징(210)과 공진기(215,220,225)는 삽입손실을 최소화 하도록 은(Ag)이 도금된 알루미늄으로부터 장치될 수 있다. 상기 공진기(215,220,225)는 하우징(210)내에 형성된 3개의 각 캐버티(230,235,240)내에 위치되어 동축 공명구조를 만든다. 상기 비초전도 필터(200)의 입력(275)과 출력(285)은 공진기(215,225)에 각각 직접 결합(290,295)된다. 또한, 상기 입력(275)과 출력(285)은 캐퍼시터나 인덕터 또는 본 기술분야의 당업자에 의해 사용되는 다른 결합기술을 사용하여, 상기 공진기(215,225)에 각각 직접 결합될 수 있다.
도2b는 도2a의 라인 2B를 따라 선택된 비초전도 필터(200)의 단면도를 보인다. 도2b는 상기 비초전도 필터(200)의 하우징(210)위에 탑재된 탑플레이트(310)을 보인다. 또한, 튜닝(tuning)스크류(320)가 상기 탑플레이트(310)를 통해 각 공진기(215,220,225) 안으로 삽입된다. 상기 튜닝스크류(320)는 너트(330)에 의해 상기 탑플레이트(310)에 안전하게 고정된다. 상기 튜닝스크류(320)의 기능성은 이후에 설명될 것이다.
각 공진기(215,220,225)는 상기 하우징(210)내의 애퍼처를 통해 나머지 다른2개의 공진기(215,220,225) 중 하나에 각각 전자기적으로 결합된다. 공진기(215,220)와 결합한 애퍼처는 캐버티(230,235) 사이의 개구(opening)로서 도2a에서 보여준다. 공진기(220,225)와 결합한 애퍼처는 캐버티(235,240) 사이의 개구로서 도2a에서 보여준다. 공진기(215,225)와 결합한 애퍼처는 공진기(215,225) 사이에 위치된 하우징벽(wall)(275)내의 개구로서 도2b에서 보여준다. 또한, 상기 공진기는 트랜스포머나 캐퍼시터를 사용하여 서로 결합될 수 있다.
상기 튜닝스크류(320)는 상기 공진기(215,220,225)의 캐퍼시턴스를 조정하는데 사용된다. 상기 튜닝스크류(320)를 내부쪽으로 회전하면 상기 공진기(215,220,225)의 캐퍼시턴스가 증가하여, 상기 공진기(215,220,225)의 공진주파수를 낮춘다. 상기 튜닝스크류(320)를 외부쪽으로 회전하면 상기 공진기(215,220,225)의 캐퍼시턴스가 감소하여, 상기 공진기(215,220,225)의 공진주파수를 증가시킨다.
도2a 및 도2b의 비초전도 필터(200)가 제1 통과대역을 만들며 유한주파수 전송영점(zero)이 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된다. 상기 유한주파수 전송영점(zero)은 인접범위에 위치된 시그널 저지를 강화하도록 한다. 상기 유한주파수 전송영점(zero)의 위치는 상기 공진기(215,225)와 결합한 애퍼처의 치수를 조정하므로서 제어될 수 있다. 상기 유한주파수 전송영점(zero)은 강력한 인터퍼러(interferers)를 포함한 주파수 범위내의 주파수에 위치되어 이 인터퍼러의 저지를 강화하도록 하는 것이 바람직하다. 예를들면, 기지국의 전송부에서 전송된 공존 전송시그널은 기지국의 전송부와 수신부 사이의 인접성 때문에 강력해 질수 있다. 이 예시에서, 상기 유한주파수 전송영점(zero)은 공존 전송시그널의 저지를 강화하도록 기지국의 전송주파수 범위내의 주파수에 위치될 수 있다. 예를들면, AMPS 기준을 사용하는 기지국에 대해, 전송주파수 범위는 대략 869 MHz 내지 849 MHz이며, 이는 수신주파수 범위인 824 MHz 내지 849 MHz 근처에 위치되어 있다. 상기 유한주파수 전송영점(zero)은 강력한 인터퍼러에 따라 상기 제1 통과대역 상위 또는 하위의 주파수에 위치될 수 있다.
도2a 및 도2b의 비초전도 필터(200)의 일 실시예에서, 상기 비초전도 필터(200) 구조는 하기의 치수를 가진다. 상기 하우징(210)은 2.30 inch의 높이(H1)을 가진다. 챔버(235)는 3.50 inch의 너비(W1)와 2.75 inch의 길이(L2)를 가지며, 챔버(230,240)는 각각 2.55 inch의 너비(W2)와 2.55 inch의 길이(L2)를 가진다. 상기 공진기(215,220,225) 각각은 0.75 inch의 직경(d)과 2.15 inch의 높이(H2)를 가진다. 공진기(220)의 중심은 챔버(235)내의 하우징(210)의 일측에서 1.275 inch의 길이(L5)와 하우징(210)의 타측에서 1.275 inch의 너비(W4)되는 곳에 위치된다. 공진기(215)의 중심은 챔버(230)내에 공진기(225)의 중심이 챔버(240)내에 있는 것과 동일한 관계의 위치에 존재한다. 공진기(215,225)를 분리하는 하우징벽(275)은 0.20 inch의 너비(W3)와 2.75 inch의 길이(L3)를 가진다. 마지막으로, 공진기(215,225)와 결합하는 애퍼처(270)는 0.70 inch의 높이(H3)와 1.70 inch의 길이(L4)를 가진다.
도3은 상기의 치수를 가지며 은이 도금된 알루미늄으로 만들어진 비초전도 필터(200)의 주파수응답의 플롯(plot)(345)을 나타낸다. 상세하게는, 상기플롯(345)은 범위 750 MHz 내지 950 MHz의 주파수에 대한 비초전도 필터(200)의 입력(275)과 출력(285) 사이에서 데시벨(dB)로 측정된 삽입손실(350)을 보인다. 상기 필터(200)는 삽입손실(350)이 낮은 주파수는 통과시키고 삽입손실(350)이 높은 주파수는 저지한다. 도3에서, 삽입손실(350)은 선(355) 및 선(360)으로 표시되는 대략 824 MHz 내지 849 MHz의 수신주파수 범위에서 낮다. 이와 달리, 상기 삽입손실은 선(365) 및 선(370)으로 표시되는 869 MHz 내지 894 MHz의 전송주파수 범위내에서 높다. 따라서, 플롯(345)에서 측정된 비초전도 필터(200)는 824 MHz 내지 849 MHz의 수신주파수 범위내의 시그널은 통과시키고, 869 MHz 내지 894 MHz의 전송주파수 범위내의 시그널은 저지한다. 이들 주파수 범위는 AMPS 기준에서 셀방식 기지국에 의해 사용되는 수신 및 전송주파수 범위에 대응한다.
이러한 실시예에서, 공진기(215,220,225) 사이의 교차결합 효과는 상기 플롯(345)에서 삽입손실(350)의 딥 스파이크(deep spike)(375)로서 보여지는 유한주파수 전송영점(zero)을 만든다. 이러한 전송영점(zero)은 기지국 전송주파수 범위 869 MHz 내지 894MHz내에 위치되며 이 주파수 범위내의 주파수를 한층 강하게 저지시킨다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화장치(410)를 보인다. 상기 다중화장치(410)는 적어도 하나의 전송필터(420-n)와 적어도 하나의 수신필터 네트워크(425-n)를 포함한다. 상기 수신필터 네트워크(425-n)는 비초전도 필터(430-n)와 초전도 필터 및 수신 전자장치(440-n)를 더 포함한다. 전송필터(420-n)의 출력과 수신필터 네트워크(425-n)의 입력은 공통 안테나포트(450-n)에 결합된다. 상기 전송필터(420-n)와 수신필터 네트워크(425-n)는 공지된 구조를 가진 상호연결한 위상 네트워크(미도시)에 의해 공통 안테나 포트(450-n)에 결합될 수 있다. 상기 공통 안테나 포트(450-n)는 케이블 등을 통해 안테나(460)에 결합된다. 다중화장치(410)는 상기 안테나(460)에 매우 가깝게 위치된다. 예를들면, 다중화장치(410)와 안테나(460)는 동일한 안테나 타워에 탑재된다. 또한, 다중화장치(410)는 기지국에서 처럼, 안테나(460)로 부터 멀리 위치해 있을 수도 있다.
상기 전송필터(420-n)는 기지국(미도시)의 전송부로 부터 인입 전송시그널(422-n)을 필터한다. 상기 전송필터(420-n)는 기지국의 전송주파수 범위내의 시그널, 예를들어 AMPS기준에 대해 대략 869 MHz 내지 894 MHz의 시그널을 통과시키도록 제조된 통과대역 필터이다. 상기 전송필터(420-n)는 상기 공통 안테나 포트(450-n)의 수신시그널 처럼, 전송주파수 범위 밖에 위치된 시그널의 저지를 강화하기 위해 하나 이상의 유한주파수 전송영점(zero)을 포함한다. 상기 수신필터 네트워크(425-n)의 비초전도 필터(430-n)는 상기 안테나(460)로 부터 수신시그널을 미리 필터한다. 상기 비초전도 필터(430-n)는 기지국의 수신주파수 범위내의 시그널, 예를들어 AMPS기준에 대해 대략 824 MHz 내지 849 MHz의 시그널을 통과시키도록 제조된 통과대역 필터이다. 상기 비초전도 필터(430-n)는 상기 공통 안테나 포트(450-n)의 전송시그널 처럼, 수신주파수 범위 밖에 위치된 시그널의 저지를 강화하기 위해 하나 이상의 유한주파수 전송영점(zero)을 포함한다. 상기 초전도 필터(440-n)는 상기 수신시그널의 고주파수 선택도를 제공하기 위한 첨예한(sharp)통과대역 필터이다. 상기 수신 전자장치(440-n)는 수신시그널을 증폭시키기 위해, 극저온으로 냉각될 수도 냉각되지 않을 수도 있는 낮은 노이즈 증폭기(Low Noise Amplifier)(LNA)를 포함할 것이다. 상기 수신 전자장치(440-n)는 전기서지(electrical surges)로 부터 상기 초전도 필터(440-n) 및/또는 기지국(미도시)을 보호하기 위해 보호회로도 포함할 것이다. 상기 보호회로는 기체 방전관 전압피뢰기(arrestors), 1/4파장 스터브(stubs), 및 공지된 임의의 다른 보호회로를 포함한다. 상기 수신시그널(445-n)은 상기 수신필터 네트워크(425-n)에 의해 기지국(미도시)의 수신부로 출력된다.
본 발명에 따른 다중화장치(410)는 시그널을 전송하고 수신하는데 동일한 안테나(460)를 사용함으로서, 비용을 절감한다. 이것은 상기 전송필터(420-n)와 수신필터 네트워크(425-n)를 상기 다중화장치(410)의 공통 안테나 포트(450-n)에 결합시키고, 상기 공통 안테나 포트(450-n)를 안테나(460)에 결합시키므로서 얻어진다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 듀플렉서(duplexer)(510)를 보인다. 상기 이중 듀플렉서(510)는 전송필터(515)와 수신필터 네트워크(520)를 포함한다. 상기 수신필터 네트워크(520)는 제1 비초전도 필터(530), 제2 비초전도 필터(550), 및 상기 제1 및 제2 비초전도 필터(530,550) 사이에 결합된 초전도 필터 및 수신 전자장치(540)를 더 포함한다. 상기 전송필터(515)의 출력과 상기 수신필터 네트워크(520)의 입력은 공통 안테나 포트(560)에 결합된다. 상기 공통 안테나 포트(560)는 케이블 등을 통해 안테나(565)에 결합된다. 상기 전송필터(515)의 입력과 상기 수신필터 네트워크(520)의 출력은 공통포트(570)에 결합된다. 상기 공통포트(570)는 케이블(575)을 통해 기지국(미도시)에 결합된다.
상기 전송필터(515)는 상기 다중화장치(410)의 전송필터(420-n)와 유사한 방법으로 기지국(미도시)으로부터의 인입 전송시그널을 필터한다. 상기 제1 비초전도 필터(530)는 상기 다중화장치(410)의 비초전도 필터(430)와 유사한 방법으로 상기 안테나(565)로 부터의 수신시그널을 미리 필터한다. 상기 초전도 필터(540)는 상기 수신시그널의 고주파수 선택도를 제공하기 위한 첨예한(sharp) 통과대역 필터이다. 상기 수신 전자장치(540)는 상기 다중화장치(410)의 수신 전자장치(440-n)와 유사한 방법으로 수신시그널을 더 프로세스한다. 상기 제2 비초전도 필터(550)는 상기 공통포트(570)로 수신시그널을 통과시키는 반면에, 상기 공통포트(570)의 전송시그널이 상기 수신 전자장치(540)로 들어가는 것을 차단하는 통과대역 필터이다. 상기 제2 비초전도 필터(550)는 상기 제1 비초전도 필터(530)와 동일하다.
본 발명에 따른 상기 이중 듀플렉서(510)는 시그널을 전송하고 수신하는데 동일 안테나(565)를 사용하므로서, 비용을 절감시킨다. 또한, 상기 이중 듀플렉서(510)는 상기 전송시그널과 수신시그널이 공통포트(570)를 통해 이중 듀플렉서(510)와 기지국(미도시) 사이에 흐를 수 있게 한다. 결과적으로, 단일 케이블(575)이 상기 이중 듀플렉서(510)를 기지국에 결합시키는데 사용될 수 있다. 기지국이 상기 이중 듀플렉서(510)로 부터 시그널을 전송하고 수신하는데 단일 케이블(575)을 사용하기 때문에, 기지국에서 상기 전송시그널과 수신시그널을 분리하는데 부가적인 필터가 요구된다. 이것은 기지국의 전송부와 케이블(575) 사이에는 전송필터(580), 기지국의 수신부와 케이블(575) 사이에는 수신필터(585)를 제공함으로서 완수된다.
비록, 상기 이중 듀플렉서(510)가 하나의 전송필터(515)와 하나의 수신필터 네트워크(520)를 포함하는 것으로 묘사될 지라도, 본 기술분야의 당업자는 이중 다중화장치를 실현하도록 상기 이중 듀플렉서에 임의의 수의 전송필터와 수신필터 네트워크를 부가할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 듀플렉서(610)을 보인다. 이 실시예에서, 상기 수신필터 네트워크(620)는 제1 초전도 필터(630), 제2 초전도 필터(650), 및 상기 제1 및 제2 초전도 필터(630,650) 사이에 결합된 수신 전자장치(640)를 포함한다. 상기 제1 초전도 필터(630)는 상기 안테나(565)로 부터의 수신시그널에 고주파수 선택도를 제공하기 위한 첨예한 통과대역 필터이다. 상기 수신 전자장치(630)는 상기 수신시그널을 더 프로세스하며 LNA와 보호회로를 포함한다. 상기 제2 초전도 필터(650)는 상기 수신시그널을 공통포트(570)로 통과시키는 반면에 상기 공통포트(570)의 전송시그널이 상기 수신 전자장치(640)로 들어가는 것을 차단하는 통과대역 필터이다. 또한, 상기 제2 초전도 필터(650)는 비초전도 필터로 대체될 수 있다.
또한, 도4 및 도5에서 보여주는 시스템 수신부의 치유할 수 없는 고장을 완화하기 위해, 전환 바이패스(switched bypass)(미도시)가 사용될 수 잇다. 상기 시스템의 수신경로내의 전기서지 경우에, 상기 전환 바이패스가 상기 수신시그널을 상기 수신 전자장치(440-n,540)에서 보여주는 초전도 필터 둘레로 향하게 한다. 또한 이러한 바이패스 기능에는, 고장나기 쉽다고 고려되는 수신시그널의 경로내에있는 임의의 다른 회로를 따라서 냉각될 수도 있고 냉각되지 않을 수도 있는 하나 이상의 낮은 노이즈 증폭기가 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 태양과 실시예는 여기에 공개된 발명의 상세한 설명등으로 부터 본 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 예를들어, 도2a 및 도2b에 도시된 비초전도 필터는 도면과 상세한 설명에 따라 유사한 결과를 얻도록 다양한 방법으로 실핼될 수 있다. 또한, 당업자에게는, 본 발명이 AMPS기준에서 사용되는 주파수 대역에 제한되지 않고, 원칙적으로, 다른 이동전화 기준에서 사용되는 다른 주파수 대역에서 작동될 수 있는 것이 명백하다. 상세한 설명과 예시된 실시예는 첨부된 청구범위에 의해 나타내 지는 본 발명의 범주와 기술사상을 가진 단지 예로써만 고려한 것이다.

Claims (63)

  1. 입력과 출력을 가진 비초전도 필터; 및
    상기 비초전도 필터의 출력에 결합되는 입력을 가진 초전도 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 제1 통과대역을 가진 대역필터(bandpass filter)인 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 가지는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 전혀 가지지 않거나 또는 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 초전도 필터가 상기 제1 통과대역내에 위치된 제2 통과대역을 가진 대역필터인 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터는 하우징과 제1, 제2 및 제3 공진기를 포함하며,
    상기 공진기는 상기 하우징내에 둘러싸여 상기 비초전도 필터의 입력이 제1 공진기에 결합되고, 상기 비초전도 필터의 출력이 제3 공진기에 결합하도록 하며, 각 공진기는 다른 2개의 공진기와 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터는 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 가지는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유한주파수 전송영점(zero)이 상기 제1 통과대역 상위의 주파수에 위치되는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유한주파수 전송영점(zero)이 상기 제1 통과대역 하위의 주파수에 위치되는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 초전도 필터는 상기 제1 통과대역내에 위치된 제2 통과대역을 가진 대역필터인 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터의 입력과 출력은 상기 제1공진기 및 제3 공진기에 각각 용량(capacitively) 결합되는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터의 입력과 출력은 상기 제1공진기 및 제3 공진기에 각각 직접(directly) 결합되는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 공진기가 상기 하우징내의 애퍼처(apertures)를 통해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터는 하우징과 3개 이상의 공진기를 포함하며,
    상기 공진기는 상기 하우징내에 둘러싸여 상기 비초전도 필터의 입력이 상기 공진기 중 하나에 결합되고, 상기 비초전도 필터의 출력은 상기 공진기 중 다른 하나에 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 필터 네트워크.
  15. 비초전도 필터를 사용하여 RF 시그널을 필터하는 단계; 및
    초전도 필터를 사용하여 상기 RF 시그널을 이어서(subsequently) 필터하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수(RF) 시그널을 필터하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터를 사용하여 RF 시그널을 필터하는 단계에 제1 통과대역내의 주파수를 가진 상기 RF 시그널을 통과시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수(RF) 시그널을 필터하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터를 사용하여 RF 시그널을 필터하는 단계에 시그널 저지(rejection)를 강화하기 위해 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 유한 전송영점을 제공하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수(RF) 시그널을 필터하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 초전도 필터를 사용하여 상기 RF 시그널을 필터하는 단계에 상기 제1 통과대역내에 위치한 제2 통과대역내의 주파수를 가진 상기 RF 시그널을 통과시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 라디오 주파수(RF) 시그널을 필터하는 방법.
  19. 기지국에서 사용하기 위한 전치(front-end) 수신기 시스템에 있어서,
    RF 시그널을 수신하기 위한 입력과 출력을 가진 비초전도 필터;
    상기 비초전도 필터의 출력에 결합된 입력과 출력을 가진 초전도 필터; 및
    상기 초전도 필터의 출력에 결합된 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 제1 통과대역을 가진 대역필터(bandpass filter)인 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 통과대역이 상기 기지국의 수신주파수 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 수신주파수 범위가 대략 824 MHz 내지 849 MHz 인 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 가지는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 전혀 가지지 않거나 또는 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 유한주파수 전송영점(zero)이 기지국의 전송주파수 범위내의 주파수에 위치되는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기지국의 전송주파수 범위가 대략 869 MHz 내지 894 MHz 인 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 초전도 필터가 상기 제1 통과대역내에 위치된 제2 통과대역을 가진 대역필터인 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터는 하우징과 제1, 제2 및 제3 공진기를 포함하며,
    상기 공진기는 상기 하우징내에 둘러싸여 상기 비초전도 필터의 입력이 제1 공진기에 결합되고, 상기 비초전도 필터의 출력이 제3 공진기에 결합하도록 하며, 각 공진기는 다른 2개의 공진기와 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터는 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 가지는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터는 하우징과 3개 이상의 공진기를 포함하며,
    상기 공진기는 상기 하우징내에 둘러싸여 상기 비초전도 필터의 입력이 상기 공진기 중 하나에 결합되고, 상기 비초전도 필터의 출력은 상기 공진기 중 다른 하나에 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  31. 기지국에서 사용하기 위한 전치(front-end) 수신기 시스템에 있어서,
    기지국의 수신주파수 범위를 포함하는 제1 통과대역, 기지국의 전송주파수 범위내의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점, RF 시그널을 수신하기 위한 입력과 출력을 가진 대역(bandpass) 비초전도 필터; 및
    상기 제1 통과대역내에 위치된 제2 통과대역, 상기 비초전도 필터의 출력에 결합된 입력과 출력을 가진 대역(bandpass) 초전도 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전치 수신기 시스템.
  32. 출력을 가진 적어도 하나의 전송필터;
    입력과 출력을 가진 비초전도 필터를 포함하는 적어도 하나의 수신필터 네트워크; 및
    상기 비초전도 필터의 출력에 결합된 입력을 가진 초전도 필터; 및
    상기 전송필터의 출력과 상기 수신필터 네트워크의 비초전도 필터의 입력에 결합되는 공통포트(common port)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 공통포트가 안테나에 결합되는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 비초전도 필터가 제1 통과대역을 가진 대역필터인 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 전송필터나 상기 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점을 가지는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 전송필터나 상기 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 전혀 가지지 않거나 또는 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 초전도 필터는 상기 제1 통과대역내에 위치된 제2 통과대역을 가진 대역필터인 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 수신 네트워크 필터를 통해 보내진 시그널을 증폭시키기 위해 낮은 노이즈 증폭기(LNA)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 LNA가 극저온으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 LNA가 극저온으로 냉각되지 않는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  41. 입력과 출력을 가진 적어도 하나의 전송필터;
    입력과 출력을 가진 제1 비초전도 필터를 포함하는 적어도 하나의 수신필터 네트워크;
    상기 제1 비초전도 필터의 출력에 결합된 입력과 출력을 가진 초전도 필터; 및
    상기 초전도 필터의 출력에 결합된 입력과 출력을 가진 제2 비초전도 필터;
    상기 전송필터의 출력과 상기 수신필터 네트워크의 상기 제1 비초전도 필터의 입력에 결합되는 제1 공통포트; 및
    상기 전송필터의 입력과 상기 수신필터 네트워크의 상기 제2 비초전도 필터의 출력에 결합되는 제2 공통포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 제1 공통포트가 안테나에 결합되는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 제2 공통포트가 기지국에 결합되는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 제1 비초전도 필터가 제1 통과대역을 가지는 대역필터인 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 전송필터나 상기 제1 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 가지는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 전송필터나 상기 제1 비초전도 필터가 상기 제1 통과대역 외부의 주파수에 위치된 유한주파수 전송영점(zero)을 전혀 가지지 않거나 또는 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  47. 제 44 항에 있어서,
    상기 초전도 필터가 상기 제1 통과대역내에 위치된 제2 통과대역을 가진 대역필터인 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  48. 제 41 항에 있어서,
    상기 수신 네트워크 필터를 통해 보내진 시그널을 증폭시키기 위해 낮은 노이즈 증폭기(LNA)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 LNA가 극저온으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  50. 제 48 항에 있어서,
    상기 LNA가 극저온으로 냉각되지 않는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  51. 입력과 출력을 가진 적어도 하나의 전송필터;
    입력과 출력을 가진 제1 초전도 필터를 포함하는 적어도 하나의 수신필터 네트워크;
    상기 제1 초전도 필터의 출력에 결합된 입력과 출력을 가진 수신 전자장치; 및
    상기 수신 전자장치의 출력에 결합된 입력과 출력을 가진 제2 초전도 필터;
    상기 전송필터의 출력과 상기 수신필터 네트워크의 상기 제1 초전도 필터의 입력에 결합되는 제1 공통포트; 및
    상기 전송필터의 입력과 상기 수신필터 네트워크의 상기 제2 초전도 필터의 출력에 결합되는 제2 공통포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 제1 공통포트가 안테나에 결합되는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  53. 제 51 항에 있어서,
    상기 제2 공통포트가 기지국에 결합되는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  54. 제 51 항에 있어서,
    상기 수신 전자장치가 낮은 노이즈 증폭기(LNA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 LNA가 극저온으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  56. 제 54 항에 있어서,
    상기 LNA가 극저온으로 냉각되지 않는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  57. 제 32 항에 있어서,
    상기 다중화장치는 안테나에서 멀리 위치한 기지국에 위치되며, 상기 다중화장치의 공통포트는 케이블을 통해 상기 안테나에 결합되는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  58. 제 32 항에 있어서,
    상기 다중화장치의 공통포트는 케이블을 통해 안테나에 결합되며, 상기 다중화장치와 상기 안테나는 서로에 매우 인접되게 공통 안테나 타워에 둘 다 위치되어 그들 사이에서의 케이블 손실을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  59. 제 41 항에 있어서,
    상기 이중-다중화장치의 제1 공통포트는 케이블을 통해 안테나에 결합되며, 상기 이중-다중화장치와 상기 안테나는 서로에 매우 인접되게 공통 안테나 타워에 위치되어 그들 사이에서의 케이블 손실을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  60. 제 51 항에 있어서,
    상기 이중-다중화장치의 제1 공통포트는 케이블을 통해 안테나에 결합되며, 상기 이중-다중화장치와 상기 안테나는 서로에 매우 인접되게 공통 안테나 타워에 위치되어 그들 사이에서의 케이블 손실을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  61. 제 32 항에 있어서,
    상기 다중화장치의 수신경로내의 전기서지(electrical surge) 경우에 상기 초전도 필터 둘레에 바이패스 경로(bypass path)를 제공하기 위해 전환 바이패스(switched bypass)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중화장치.
  62. 제 41 항에 있어서,
    상기 이중-다중화장치의 수신경로내의 전기서지(electrical surge) 경우에 상기 초전도 필터 둘레에 바이패스 경로(bypass path)를 제공하기 위해 전환 바이패스(switched bypass)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
  63. 제 51 항에 있어서,
    상기 이중-다중화장치의 수신경로내의 전기서지(electrical surge) 경우에 상기 제1 및 제2 초전도 필터 둘레에 바이패스 경로(bypass path)를 제공하기 위해 전환 바이패스(switched bypass)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중-다중화장치.
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