KR20040043447A - ２개의 교차 결합을 이용하여 감쇠 특성을 조절할 수 있는군지연 여파기 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2개의 교차결합(cross-coupling)을 이용하여 여파기(filter)의 통과대역 내에서 군지연의 평탄도 특성을 자유롭게 조절 할 수 있고 감쇠특성 또한 선택적으로 조절할 수 있는 군지연 여파기 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 군지연 여파 장치는 내부에 복수개의 공동, 결합창 및 교차 결합창이 형성된 하우징, 복수개의 공동에 상응하여 복수개의 공동 중앙에 구비되며, 미리 설정된 주파수에 공진되도록 설계된 복수개의 공진기, 초고주파를 신호를 입출력하도록 하우징의 측면에 구비되는 입출력 단자, 입출력 단자와 공진기를 연결하며, 미리 설정된 대역만을 통과시키기기 위한 입출력 결합 루프, 하우징의 상부와 결합하여 하우징을 개방면을 덮도록 구성된 커버 및 군지연 여파기의 특성을 미세 조절하기 위한 수단를 포함하되, 제1 교차 결합창 및 제2 교차 결합창의 교차 결합량에 상응하여 감쇠 특성을 조절할 수 있다.
Description
본 발명은 2개의 교차결합(cross-coupling)을 이용하여 여파기(filter)의 통과대역 내에서 군지연의 평탄도 특성을 자유롭게 조절 할 수 있고 감쇠특성 또한 선택적으로 조절할 수 있는 여파기 장치에 관한 것이다.
현재 거의 모든 무선통신 시스템에는 대전력 증폭기(HPA)나 선형 전력 증폭기(LPA)가 필요하며, 최근에는 점차 선형 전력 증폭기의 수요가 증가되는 추세이다. 여기서, 대전력 증폭기와 선형 전력 증폭기의 가장 큰 차이점은 Feed-Forward 방식의 사용 유무이며, 이러한 Feed-Forward 방식에는 군지연 회로가 필수적으로 요구된다.
종래에는 위상의 안정성, 동작 온도에 대한 선형적 위상 특성의 낮은 천이도, 고출력 전력을 다룰 수 있다는 등의 두드러진 장점을 갖는 동축 케이블을 이용하여 이러한 지연 회로를 구현하였다. 그러나, 이러한 동축 케이블은 장착시 요구되는 큰 부피, 높은 삽입 손실, 접지의 어려움, 큰 전력손실 등의 단점이 동반된다. 또한, 동축 케이블을 이용한 군지연 회로는 수동 납땜이나 정확한 접지를 위한 정교한 기계적 장착 등의 별도의 작업이 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 부가적인 이중 제작 과정의 단점 및 높은 삽입 손실, 접지의 어려움, 큰 전력손실 등의 단점을 지닌 동축 케이블을 대체하기 위한 방법으로 최근 몇년 전부터 동공 공진 여파기를 사용하고 있다. 이하, 도 1을 참조하여 종래의 동공 공진 여파기의 구조를 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 종래의 광대역의 평탄한 군지연 특성을 갖는 여파기의 실시예로서, 상하로 각각 4폴(pole)씩을 구비한 8폴 대역 통과 여파기의 사시도가 도시되어 있다.
상부가 개방된 직육면체 형상을 갖는 금속제의 하우징(101)은 2행 4열의 8개의 공동을 가지며, 각 공동 내에는 공진기(103a 내지 103h)가 하나씩 바닥면으로부터 직립하여 장착되어 있다. 상부 커버(109)에 각각의 공진기가 공진하는 공진 주파수 조절을 위한 주파수 미세 조절 수단(105)이 구비된다.
상기 하우징(101)의 공동간은 소정 크기의 결합창(106)이 형성된 다수의 칸막이에 의해 구획되며, 상기 커버(109)에는 상기 결합창(106)을 통해 상기 대역 통과 여파기의 통과 대역을 형성하고 대역내 손실과 군지연 값을 미세하게 조절할 수 있도록 결합량 미세 조절 수단(107)이 구비된다.
제1 공진기(103a)와 제8 공진기(103h)간, 제2 공진기(103b)와 제7 공진기(103g)간, 그리고 제3 공진기(103c)와 제6 공진기(103f)간에는 교차결합을 위한 소정크기의 교차 결합창(108) 및 상기 교차 결합창(108)에 상응하여 전자파의 양을 미세하게 조절함으로써 원하는 군지연 특성을 얻기 위해 교차 결합량 미세 조절 수단(110)이 구비된다.
이러한 동공 공진 여파기를 사용한 군지연 여파기는 동축 케이블을 이용한 군지연 여파기의 대부분의 문제점을 해결하기는 하였으나 교차 결합에 의하여 군지연 특성이 좋아지는 반면 감쇠 특성이 나빠지는 문제점이 있다.
이러한 군지연 여파기와 관련된 선행 기술로서 미국 특허(Patent No: US 3,737,816, US 3,882,434, US 6,275,124 B1, US 6,317,013 B1)가 존재한다. 그리고 상술한 군지연 여파기의 다양한 실시예가 존재하며 이러한 종래의 군지연 여파기는 다음과 같이 분류될 수 있다. 종래의 군지연 여파기의 종류를 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a를 참조하면, 좌우 대칭적인 구조를 지니며, 짝수개의 공진기들을 교차 결합시킨 구조의 군지연 여파기가 도시되어 있다. 이러한 구조의 군지연 여파기는 동일한 군지연 특성을 갖는 여파기 중 가장 나쁜 감쇠특성을 나타낸다.
그리고, 도 2b를 참조하면, 좌우 대칭적인 구조를 지니며, 홀수개의 공진기들을 교차 결합시킨 구조의 군지연 여파기가 도시되어 있다. 이러한 구조의 여파기는 통과대역을 중심으로 우측에 인접하여 너치(notch)가 발생하며, 이로 인하여 좌측의 감쇠특성이 상대적으로 나빠지는 문제점이 발생한다.
도 2c에 도시된 동공 공진 여파기는 도 2a 및 도 2b에서 상술한 두 가지 구조를 결합시킨 형태로써, 대칭구조에 짝수개의 공진기와 홀수개의 공진기를 교차 결합시킨 구조의 군지연 여파기가 도시된다. 그러나, 이러한 구조를 지닌 여파기 또한 너치(notch)의 발생으로 인하여 좌측의 감쇠특성이 상대적으로 나빠지는 단점을 해결하지는 못하고 있다.
즉, 종래 군지연 여파기에서 공진기간의 교차 결합을 통하여 평탄한 군지연 특성에 필요한 결합량을 확보할 수는 있으나, 여파기의 감쇠특성을 완화시킨다는문제점이 발생한다. 따라서, 종래 군지연 여파기를 제조함에 있어, 설계자가 감쇠특성과 군지연 특성과의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 고려하여 적절한 타협점에서 성능이 최적화되도록 여파기를 설계하여야 하는 번거로움이 있다.
이상과 같이 종래의 군지연 여파기는 교차결합을 이용하는 공통점이 있지만 감쇠특성에 대한 의도적인 조절이 어려운 구조를 가지고 있어, 특정주파수 대역에서 감쇠특성이 요구될 경우 군지연 여파기 제작에 많은 제한이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 2개의 교차결합(cross-coupling)을 이용하여 여파기(filter)의 통과대역 내에서 군지연의 평탄도 특성을 자유롭게 조절할 수 있고 감쇠특성 또한 선택적으로 조절할 수 있는 여파기 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
즉, 본 발명의 목적은 일반 여파기에 비하여 군지연 특성이 좋으며, 기존 동축 케이블의 단점을 제거하고, 우수한 선형성을 지닌 동공 공진 여파기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 동공 공진 여파기의 우수한 특성을 유지한 채, 군지연의 평탄도를 유지할 수 있을 뿐 아니라, 감쇠 특성을 개선할 수 있는 군지연 여파기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 감쇠 특성의 개선 뿐 아니라, 감쇠 특성을용이하게 조절할 수 있는 군지연 여파기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 홀수개의 공진기들 사이에 하나의 교차 결합이 발생하도록 구성하고, 동시에 짝수개의 공진기들 사이에 하나의 교차 결합이 발생하도록 구성하여 감쇠 특성을 조절할 수 있도록 함과 아울러, 상기 교차 결합의 발생 위치 또는 공진기 배열의 모양 등을 변경함으로써, 동일한 군지연 특성을 가지면서도 서로 상이한 감쇠 특성을 지닌 군지연 여파기를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 동공 공진 여파기의 구조를 나타낸 사시도.
도 2a는 좌우 대칭적인 구조의 공진기 배열과 짝수개의 공진기들을 교차 결합시킨 종래 동공 공진 여파기 구조의 단면도.
도 2b는 좌우 대칭적인 구조의 공진기 배열과 홀수개의 공진기들을 교차 결합시킨 구조의 종래 동공 공진 여파기 구조의 단면도.
도 2c에 도 2a 및 도 2b에 도시된 동공 공진 여파기를 결합시킨 구조의 종래 동공 공진 여파기 구조의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 2개의 교차결합을 이용하여 감쇠특성을 조절할 수 있는 군지연 여파기의 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 단면도.
도 5a는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 주파수 응답특성을 나타내는 그래프.
도 5b는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 군지연 특성을 나타내는 그래프.
도 5c는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 주파수 감쇠 응답특성을 나타내는 그래프.
도 5d는 교차결합을 전혀 사용하지 않은 일반적인 여파기의 감쇠 응답특성을 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 2개의 교차결합을 이용하여 감쇠특성을 조절할 수 있는 군지연 여파기의 구조를 나타낸 사시도.
도 7a는 상기 도 3에 도시된 제2 실시예의 주파수 응답특성을 나타내는 그래프.
도 7b는 상기 도 3에 도시된 제2 실시예의 군지연 특성을 나타내는 그래프.
도 7c는 상기 도 3에 도시된 제2 실시예의 주파수 감쇠 응답특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
310: 하우징 311: 입력단자
312a~312i: 제 1 공진기 ~ 제 9 공진기 315: 출력단자
313: 제 1 교차 결합창 314: 제 2 교차 결합창
316a~316h: 주파수 미세 조절 수단 320: 커버
317a,317b: 교차 결합량 미세 조절 수단 421: 입력 결합루프
318a~318h: 결합량 미세 조절 수단 422: 출력 결합루프
313, 314 : 교차 결합벽 423a~423h: 결합창
상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 상부가 개방되고, 내부에 복수개의 공동, 결합창 및 교차 결합창이 형성된 하우징-여기서, 상기 결합창은 상기 인접한 공동 사이에 순차적으로 형성되며, 상기 교차 결합창은 홀수개의 공동 사이에 형성된 제1 교차 결합창 및 짝수개의 공동 사이에 형성된 제2 교차 결합창을 포함함-, 상기 복수개의 공동에 상응하여 상기 복수개의 공동 중앙에 구비되며, 미리 설정된 주파수에 공진되도록 설계된 복수개의 공진기, 초고주파를 신호를 입출력하도록 상기 하우징의 측면에 구비되는 입출력 단자, 상기 입출력 단자와 상기 공진기를 연결하며, 미리 설정된 대역만을 통과시키기기 위한 입출력 결합 루프, 상기 하우징의 상부와 결합하여 상기 하우징을 개방면을 덮도록 구성된 커버 및 상기 군지연 여파기의 특성을 미세 조절하기 위한 수단를 포함하되, 상기 제1 교차 결합창 및 제2 교차 결합창의 교차 결합량에 상응하여 감쇠 특성을 조절하는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 군지연 여파 장치는 상기 제1 교차 결합창 및 제2 교차 결합창 중 하나의 교차 결합창에 의한 교차 결합량에 상응하여 상기 좌측 감쇠 특성 및 우측 감쇠 특성 중 하나의 감쇠 특성 또는 좌측 군지연 특성 및 우측 군지연 특성 중 하나의 군지연 특성이 비대칭적으로 조절될 수 있다.
그리고, 상기 미세 조절 수단은 상기 공진기의 공진 주파수를 조절하기 위하여, 상기 복수개의 공진기에 상응하여 상기 커버에 구비되는 복수개의 주파수 조절 수단, 상기 공진기사이의 결합량을 조절하기 위하여, 상기 복수개의 결합창에 상응하여 상기 커버에 구비되는 복수개의 결합량 조절 수단 및 상기 교차 결합된 공진기 사이의 교차 결합량을 조절하기 위하여, 상기 두 개의 교차 결합창에 상응하여 상기 커버에 구비되는 두 개의 교차 결합창 조절 수단중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 미세 조절 수단은 금속 또는 유전체 재질의 스크류(SCREW) 등으로 구현할 수 있다.
그리고, 상기 하우징은 상기 제1 교차 결합창 및 상기 제2 교차 결합창에 상응하여, 상기 공동의 바닥에서 소정 높이로 형성된 교차 결합벽을 더 포함할 수 있고, 상기 공동은 인접한 공진기사이에 95% 내지 50%의 결합량이 생성되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 교차 결합창의 형성 위치에 상응하여 상기 군지연 여파 장치의 감쇠 특성이 조절될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 감쇠 특성의 조절이 가능한 군지연 여파 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 부재는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 제1 실시예 및 제2 실시예를 예로 들어 본 발명에 따른 교차 결합 방법을 설명함에 있어, 첨부 도면에 도시된 군지연 여파기의 금속 재질은 전기 전도성이 가장 좋은 은도금을 사용하는 것을 기본으로 하였으나, 적용 제품(입출력 단자의 위치 등) 이나 제반 여건 등에 따라 금도금이나 니켈도금 등 적절한 방법을 적용할 수 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면에 도시된 군지연 여파기는 9개의 공동 공진기를 사용하여, 지연시간이 11ns(nano second)인 군지연 여파기를 기준으로 설명하기로 하나, 공진기의 수는 지연시간에 따라 변경할 수 있음은 당연하며, 통과대역의 설정에 따라 다소 증감이 가능하지만 동일한 조건일 경우는 동일한 공진기의 수가 필요할 것이다.
그리고, 제1 실시예 및 제2 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하나, 본 발명이 하기 상술할 제1 실시예 및 제2 실시예에 한정되지 아니하고 이를 다양하게 수정 및 변경하여 다양한 교차결합이 발생하도록 구성할 수 있음은 당연할 것이다.
제1 실시예
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 2개의 교차결합을 이용하여 감쇠특성을 조절할 수 있도록 구성된 군지연 여파기의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 4는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 단면도이다.
본 발명에 의한 군지연 여파기는 2개의 교차 결합창을 이용하여 군지연 특성 및 감쇠 특성을 조절할 수 있다. 하나의 교차 결합창은 홀수개의 공진기 사이에 형성되고, 다른 하나의 교차 결합창은 짝수개의 공진기 사이에 형성될 수 있다.
이러한 구성을 취하는 경우, 홀수개의 공진기를 사이에 형성된 교차 결합창은 좌측 군지연 및 우측 감쇠 특성에 대응되며, 짝수개의 공진기 사이에 형성된 교차 결합창은 우측 군지연 및 좌측 감쇠 특성에 대응된다. 따라서, 본 발명은 상기 교차 결합창에서 발생되는 교차 결합량을 조절하여 군지연 특성 및 감쇠 특성을 좌우로 구분하여 독립적으로 조절할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 군지연 여파기의 구성을 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 9개의 공진기로 구성된 대역 통과 특성을 지닌 군지연 여파기가 도시되어 있다.
하우징(310)의 일측면에 형성된 입력 단자(311)를 통해 입력된 신호는 입력 결합 루프(421)에서 제1 공진기(312a)로 전자기적으로 유도된 후, 복수의 결합창(423a ~ 423h)을 통하여 인접한 공진기, 즉, 제2 공진기 내지 제9 공진기(312b, 312c, ‥‥‥312i)로 순차적으로 전달된다. 그리고, 제9 공진기(312j)에 유도된 신호는 출력 결합루프(422)로 유도된 후, 출력 단자(315)를 통해 외부로 출력된다.
상부가 개방된 금속제의 하우징(310)은 복수개의 공진기(312a ~ 312i)에 상응하여 9개의 공동이 형성되며, 각 공동 내에는 상기 복수개의 공진기(312a ~ 312i)가 바닥면으로부터 직립하여 구비된다. 여기서, 하우징(310)의 내면은 전기적성능을 안정화시키고 전도성을 최대로 하기 위하여 은도금으로 처리하는 것이 바람직하나, 금도금이나 니켈도금 등 적절한 방법을 적용할 수 있음은 당연하다.
일반적으로 상기 각 공동 내에 구비된 복수개의 공진기(312a ~ 312i)사이의 간격은 중심주파수에 대하여 λ/4(여기서, λ는 상기 중심 주파수의 파장을 지칭함)가 되도록 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명에 의하면 결합량의 미세 조절을 최소화하고 공진기를 효율적으로 배치하기 위하여, 각각의 공진기(312a ~ 312i)사이의 간격을 각각의 공동 공진기가 필요한 결합량에 다소 못미치도록 최대한 근접시킨 후, 부족한 결합량을 결합량 미세 조절 수단(318a ~ 318h)을 이용하여 결합량을 증가시키면서 조절하도록 구성될 수 있다. 여기서, 필요한 결합량을 기준으로 하여 약 50%에서 95%의 결합량이 형성되도록 근접시키는 것이 바람직하다.
상부 커버(320)에는 복수개의 공진기(312a ~ 312i)에 의한 공진 주파수 조절을 위한 주파수 미세 조절 수단(316a ~316h)이 구비된다. 여기서, 상기 미세 조절 수단(316a ~316h)은 금속 또는 유전체 재질의 스크류(SCREW) 또는 튜닝 볼트(tuning bolt) 등을 이용하여 구현될 수 있다.
그리고 공진기(312a ~ 312i)사이의 전자파 결합량을 조절하기 위하여, 상기 하우징(310)의 공동 사이에 공동 바닥으로부터 수직으로 형성된 결합벽을 형성하여, 상기 결합벽에 상응하는 소정 크기의 결합창(106)이 형성되도록 구성할 수 있다(도면 미도시). 본 발명에서는 상기 결합벽이 형성되지 않은 하우징(310)을 이용함으로써 제조 과정의 번잡함을 제거할 수 있다.
또한, 공진기 사이에 상기 결합량을 조절할 수 있는 결합량 미세 조절수단(318a ~ 318h)이 구비될 수 있다. 상기 결합량 미세 조절 수단(318a ~ 318h)을 이용하여 여파기의 통과 대역을 형성하고, 대역내 손실과 군지연 값을 미세하게 조절할 수 있다.
본 발명에 의할 때, 군지연 특성 및 감쇠 특성을 조절하기 위한 두 개의 교차 결합창이 제공된다. 상기 교차 결합창은 교차 결합창 사이에 홀수개의 공진기가 개재되도록 형성된 교차 결합창(323) 및 교차 결합창 사이에 짝수개의 공진기가 개재되도록 형성된 교차 결합창(324)을 포함한다. 상기 교차 결합창(323, 324)은 공동의 바닥면에서 수직으로 소정 간격의 높이로 형성된 교차 결합벽(313, 314)에 상응하여 형성된다.
일반적으로 교차 결합창은 인접하지 않은 공진기 사이의 교차결합을 위하여 형성되며, 공진기간의 교차결합을 통한 평탄한 군지연 특성에 필요한 결합량을 확보하기 위한 것이다. 이러한 교차 결합(cross-coupling)은 광대역의 평탄한 군지연 특성을 얻을 수 있도록 해주지만 여파기의 감쇠특성을 완화시킨다는 단점이 있어, 기존에는 설계자가 감쇠특성과 군지연 특성과의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 고려하여 적절한 타협점에서 성능이 최적화되도록 여파기를 설계하였다.
그러나, 본 발명에 의한 교차 결합창은 군지연 특성을 향상시키면서, 교차 결합량 미세 조절 수단(317a, 317b)을 이용하여 적정한 감쇠 특성을 지니도록 감쇠 특성을 조절할 수 있다. 상기 커버(320)에는 상기 교차 결합창(108)을 통해 교차 결합되는 전자파의 교차 결합량을 조절할 수 있는 교차 결합량 미세 조절 수단(317a, 317b)이 구비되며, 상기 교차 결합량 미세 조절 수단(317a, 317b)을 이용하여 좌우 측의 감쇠 특성을 독립적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제 1 공진기(312a)와 제5 공진기(312e) 즉, 홀수개의 공진기 사이에 제 1 교차 결합창(323)을 형성하여 중심주파수를 기준으로 좌측 군지연을 조절할 수 있고, 제4 공진기(312d)와 제7 공진기(312g) 즉, 짝수개의 공진기 사이에 제 2 교차 결합창(324)을 형성하여, 중심주파수를 기준으로 우측 군지연을 조절할 수 있다. 그리고, 제1 교차 결합창(323)의 교차 결합량에 따라 군지연 여파기의 우측 감쇠특성을 조절할 수 있고, 제2 교차 결합창(324)의 교차 결합량에 따라 군지연 여파기의 좌우 감쇠특성을 조절할 수 있다. 이때 상기와 같이 각각의 교차 결합창(323, 324)에 상응하는 교차 결합창 미세 조절 수단(317a, 317b)을 이용하여 공진기간의 교차 결합량을 조절할 수 있다.
여기에서, 상기의 주파수 미세 조절 수단, 결합량 미세 조절 수단 및 교차 결합량 미세 조절 수단은 시계 방향 또는 반시계방향으로 회전시키면서 결합량을 미세하게 조절할 수 있다. 이하, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 상기 제1 실시예 여파기의 군지연 특성 및 감쇠 특성을 설명하기로 한다.
도 5a는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 주파수 응답특성을 나타내는 그래프이며, 상기 그래프에서 x축은 주파수 범위(GHz)를 나타내고, y축은 반사손실(S11)(500)과 감쇠 특성(S21)(510)을 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 중심 주파수의 좌우 160MHz 지점에서 감쇠 특성(S21)(510)이 모두 31dB 이상으로 동일한 특성을 나타내고 있다. 그리고, 도 5b에는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 군지연 특성을 나타내는 그래프가 도시된다. 여기서, x축은 주파수 범위(GHz)를 나타내며, y축은 지연시간(ns;nano second)을 나타낸다. 도 5b를 참조하면, 요구 지연시간 11ns를 기준으로 +/-0.1ns 이하의 평탄한 군지연 특성을 나타냄을 알 수 있다.
도 5c는 상기 도 3에 도시된 제1 실시예의 주파수 감쇠 응답특성을 나타내는 그래프이고, 도 5d는 교차결합을 전혀 사용하지 않은 일반적인 여파기의 감쇠 응답특성을 나타내는 그래프이다. 도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 주파수 감쇠 응답특성은 교차결합을 이용하지 않는 도 5d의 일반적인 여파기와 거의 유사한 특성이다. 즉, 도 5c의 감쇠 곡선의 좌측 곡선(570) 및 우측 곡선(575)의 기울기는 도 5d의 좌측 곡선(580) 및 우측 곡선(585)의 기울기와 유사함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 군지연 여파기는 주파수 응답 및 군지연 특성에 있어 만족할 만한 특성을 지니면서도 기존 교차 결합을 하지 않은 일반 여파기에 상응하는 좋은 감쇠 특성을 유지하고 있다.
각종 무선통신 시스템에 장착되고 있는 대부분의 여파기는 진폭 특성이 통과 대역에서는 최대 평탄도를 가지며, 차단 주파수를 지나면서 급격히 감쇠되도록 설계·제작되고 있다. 그러나, 일반적인 여파기는 우수한 감쇠 특성을 갖는 반면 통과 대역에서의 위상 특성이 비선형적이여서 군지연 평탄도가 떨어진다는 단점을 갖는다. 예를 들어, 노치(notch)와 같은 단일 교차결합의 경우에도 위상 특성에 관계되는 대역폭은 진폭 특성의 그것과 비교하여 약 50% 정도밖에 되지 않고 있다. 반면, 교차 결합창을 구비한 여파기는 위상에 있어서 우수한 선형성 즉 지연 특성이 매우 평탄한 특성을 이용하여 선형 전력 증폭기(LPA;Linear Power Amplifier)와 같은 우수한 선형성을 요구하는 시스템에서는 사용하기는 하나, 감쇠 특성이 나빠지는 단점이 있다.
그러나, 도 5c 및 도 5d를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 군지연 여파기의 감쇠 특성과 일반 여파기의 감쇠 특성을 유지하고 있음을 알 수 있으며, 따라서 본 발명에 따른 군지연 여파기는 선형성과 감쇠 특성을 동시에 만족시킬 수 있다.
제2 실시예
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 2개의 교차결합을 이용하여 감쇠특성을 조절할 수 있는 군지연 여파기의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 6에 도시된 제2 실시예에 따른 군지연 여파기의 구성은 제1 실시예와 같이 9개의 공동 공진기로 이루어지며, 지연 시간이 11ns(nano second)인 군지연 여파기를 기준으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 도 4 및 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 군지연 여파기와 지연시간, 공진기의 수, 하우징의 크기, 재질 등은 동일하지만, 교차 결합창의 형성 위치가 제1 실시예에 따른 교차 결합창의 형성 위치와 상이함을 알 수 있다.
이러한 경우, 제2 실시예에 따른 군지연 여파기의 주파수 응답, 군지연 특성 곡선 등은 거의 동일하지면, 교차 결합창(623, 624)에 형성 위치에 상응하여 상이한 감쇠 특성을 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 공진기(312a)와 제5 공진기(312e) 즉,홀수개의 공진기 사이에 제1 교차 결합창(623)을 형성하여 중심주파수를 기준으로 좌측 군지연을 조절할 수 있고, 제6 공진기(312f)와 제9 공진기(312i) 즉, 짝수개의 공진기 사이에 제2 교차 결합창(624)을 형성하여, 중심주파수를 기준으로 우측 군지연을 조절할 수 있다. 그리고, 제1 교차 결합창(623)의 교차 결합량에 따라 군지연 여파기의 우측 감쇠특성을 조절할 수 있고, 제2 교차 결합창(624)의 교차 결합량에 따라 군지연 여파기의 좌우 감쇠특성을 조절할 수 있다. 그 외의 구성은 제1 실시예와 동일하며, 그 설명을 생략하기로 한다. 이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여, 상기 제2 실시예 여파기의 특성 곡선을 설명하기로 한다.
도 7a는 상기 도 6에 도시된 제2 실시예의 주파수 응답특성을 나타내는 그래프이고, 도 7b는 상기 도 6에 도시된 제2 실시예의 군지연 특성을 나타내는 그래프이다. 그리고, 도 7c는 상기 도 6에 도시된 제2 실시예의 주파수 감쇠 응답특성을 나타내는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 실시예에 따른 군지연 여파기와 주파수 특성 및 군지연 특성이 매우 유사함을 알 수 있으며, 그 외의 설명은 도5a 및 도 5b와 유사하므로 생략하기로 한다.
반면, 도 7c에 도시된 감쇠 특성을 참조하면, 제1 실시예의 감쇠 특성과 상이한 감쇠 특성을 나타낸다. 즉, 제1 실시예와 대비해 중심 주파수의 좌우 160MHz 지점에서 감쇠특성(S21)(도 7a의 710)을 살펴보면, 우측 곡선(775)이 27dB이고, 좌측 곡선(770)이 46dB이며, 좌측 곡선(770)에 비해 우측 곡선(775)에서 매우 높은감쇠특성을 보이는 것을 알 수 있다. 반면, 250MHz 이상의 지점에서는 제1 실시예의 좌측 곡선(도 5c의 570) 및 우측 곡선(도 5c의 575)이 제2 실시예의 좌측 곡선(770) 및 우측 곡선(775)에 비해 모두 높은 감쇠특성을 나타내고 있다.
상기와 같이, 본 발명에 의하면 교차 결합창의 형성 위치에 따라 동일 또는 유사한 군지연 특성을 지니면서도 서로 상이한 감쇠 특성을 지닌 군지연 여파기를 제공할 수 있다. 따라서, 군지연 여파기의 규격에 특정 대역의 감쇠특성이 요구되는 분야에 본 발명에 따른 군지연 여파기의 적용이 가능하다. 제2 실시예에서는 교차 결합창의 위치만을 변경하였으나, 공진기 배열의 모양을 변경함으로써 감쇠 특성을 변경할 수 있음은 당연하다.
상기에서는 제1 실시예 및 제2 실시예를 기준으로 설명하였으나, 교차 결합창사이에 홀수개의 여파기가 존재하고, 교차 결합창 사이에 짝수개의 여파기가 존재하도록 구성되며, 상기 2개의 교차 결합창으로 구성된 다양한 교차 결합 여파기를 구성할 수 있음은 당연하다. 즉, 본 발명에 따른 2개의 교차결합을 이용하여 감쇠특성을 조절할 수 있도록 구성된 군지연 여파기는 하나의 홀수 공진기들 사이의 교차결합과 하나의 짝수 공진기들 사이의 교차결합을 교차배열 하거나, 일렬로 배열하는 등의 변화를 주어 동일한 군지연 특성을 가지면서 서로 다른 감쇠특성을 나타내는 군지연 여파기를 제작할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 군지연 여파기는 본 발명은 2개의 교차결합(cross-coupling)을 이용하여 여파기(filter)의 통과대역 내에서 군지연의 평탄도 특성을 자유롭게 조절할 수 있고 감쇠특성 또한 선택적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 동공 공진 여파기의 우수한 특성을 유지한 채, 군지연의 평탄도를 유지할 수 있을 뿐 아니라, 감쇠 특성을 개선할 수 있을 뿐 아니라, 감쇠 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 홀수개의 공진기사이에 하나의 교차 결합이 발생하도록 구성하고, 동시에 짝수개의 공진기들 사이에 하나의 교차 결합이 발생하도록 구성하여 감쇠 특성을 조절할 수 있다.
아울러, 본 발명은 상기 교차 결합의 발생 위치 또는 공진기 배열의 모양 등을 변경함으로써, 동일한 군지연 특성을 가지면서도 서로 상이한 감쇠 특성을 지닌 군지연 여파기를 제공할 수 있는 효과도 있다. 따라서, 군지연 여파기의 규격에 특정 대역의 감쇠특성이 요구되는 분야에 본 발명에 따른 군지연 여파기의 적용이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (8)
- 군지연 여파 장치에 있어서,상부가 개방되고, 내부에 복수개의 공동, 결합창 및 교차 결합창이 형성된 하우징-여기서, 상기 결합창은 상기 인접한 공동 사이에 순차적으로 형성되며, 상기 교차 결합창은 홀수개의 공동 사이에 형성된 제1 교차 결합창 및 짝수개의 공동 사이에 형성된 제2 교차 결합창을 포함함-;상기 복수개의 공동에 상응하여 상기 복수개의 공동 중앙에 구비되며, 미리 설정된 주파수에 공진되도록 설계된 복수개의 공진기;초고주파 신호가 상기 군지연 여파 장치에 입력 및 출력되도록 상기 하우징의 측면에 구비되는 입력 단자 및 출력 단자;상기 입출력 단자와 상기 공진기를 연결하며, 미리 설정된 대역만을 통과시키기기 위한 입출력 결합 루프;상기 하우징의 상부와 결합하여 상기 하우징을 개방면을 덮도록 구성된 커버; 및상기 커버에 형서되며, 상기 군지연 여파기의 특성을 미세 조절하기 위한 복수개의 미세 조절 수단를 포함하되,상기 제1 교차 결합창 및 제2 교차 결합창의 교차 결합량에 상응하여 감쇠 특성을 조절하는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 교차 결합창 및 제2 교차 결합창 중 하나의 교차 결합창에 의한 교차 결합량에 상응하여 상기 좌측 감쇠 특성 및 우측 감쇠 특성 중 하나의 감쇠 특성이 비대칭적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 교차 결합창 및 제2 교차 결합창 중 하나의 교차 결합창에 의한 교차 결합량에 상응하여 상기 좌측 군지연 특성 및 우측 군지연 특성 중 하나의 군지연 특성이 비대칭적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미세 조절 수단은상기 공진기의 공진 주파수를 조절하기 위하여, 상기 복수개의 공진기에 상응하여 상기 커버에 구비되는 복수개의 주파수 조절 수단;상기 공진기사이의 결합량을 조절하기 위하여, 상기 복수개의 결합창에 상응하여 상기 커버에 구비되는 복수개의 결합량 조절 수단; 및상기 교차 결합된 공진기 사이의 교차 결합량을 조절하기 위하여, 상기 두 개의 교차 결합창에 상응하여 상기 커버에 구비되는 두 개의 교차 결합창 조절 수단;중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제4항에 있어서,상기 미세 조절 수단은금속 또는 유전체 재질의 스크류(SCREW)인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 하우징은,상기 제1 교차 결합창 및 상기 제2 교차 결합창에 상응하여, 상기 공동의 바닥에서 소정 높이로 형성된 교차 결합벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 공동은,인접한 공진기사이에 95% 내지 50%의 결합량이 생성되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
- 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제2 교차 결합창의 형성 위치에 상응하여 상기 군지연 여파 장치의 감쇠 특성이 조절되는 것을 특징으로 하는 군지연 여파 장치.
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