KR20050080798A - 적층형 유전체 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삽입손실이 적고 넓은 통과대역폭을 제공하면서 인접 주파수에 대한 감쇄특성도 개선시킨 적층형 유전체 필터에 관한 것으로서, 본 발명은 다수의 유전체 시트를 적층하여 형성된 유전체 블록와, 상기 유전체 블럭의 전후면에 형성되는 접지용 외부전극과, 상기 유전체 블럭의 양 측면에 각각 상기 접지용 외부전극과 절연되도록 형성되는 입/출력용 외부전극을 갖는 적층형 유전체 필터에 있어서, 상기 유전체 블록의 대략 중앙부에 위치한 내층에 상호 평행하도록 형성된 복수의 공진기 패턴과, 상기 서로 인접한 공진기 패턴사이에 상호 전기적으로 연결되도록 라인형태로 형성되는 복수의 L커플링용 도전성 패턴과, 상기 다수 공진기 패턴 중 양측에 배치된 두 공진기 패턴을 상기 입/출력용 외부전극까지 연결하도록 상기 유전체블록의 내층에 형성된 2개의 임피던스 매칭용 도전성 패턴과, 상기 복수 공진기 패턴을 외부로부터 차폐시키기 위하여 상기 복수 공진기 패턴의 상하부에 위치하고, 접지용 외부전극에 연결되도록 형성된 2개의 차폐용 도전성 패턴이 구비된다.

Description

적층형 유전체 필터{Laminated dielectric filter}

본 발명은 적층형 유전체 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대역통과필터로 구현되는데 있어서 넓은 통과 대역을 갖으면서 대역외 신호에 대하여 우수한 감쇄특성을 제공할 수 있는 적층형 유전체 필터에 관한 것이다.

근래, 무선 통신 기술이 발달되면서 이동통신용 단말기 및 무선통신기기의 수요가 급속하게 증가되고 있는데, 이러한 이동통신 단말기 및 무선 통신 기기의 성능은 송수신신호에 대한 필터링 특성에 크게 좌우된다. 즉, 해당 데이타가 실린 채널의 신호의 손실이 크거나, 인접한 다른 채널의 신호에 대해서는 감쇄비가 낮으면, 대역외의 신호가 잡음으로 작용하여 해당 기기의 송수신 성능을 감소시킨다. 따라서, 설정된 대역의 신호는 최소한의 손실로 통과시키면서, 설정 대역의 인접 주파수는 크게 감쇠시키는 필터링 특성이 요구된다.

이러한 이동통신용 단말기 및 무선 통신기기의 필터링용으로 사용되는 필터로는 크게 쏘필터(SAW filter)와 유전체필터(Dielectric filter)를 들 수 있다. 상기에서, 쏘필터는 부피가 작지만 단가가 높으며 S-밴드 이상의 고주파에 대해서는 구현이 어렵다는 단점이 있으며, 유전체 필터는 가격이 저렴하고 특성이 우수하지만 부피가 크다는 단점이 있다. 상기 유전체 필터는 소형화가 어렵다는 문제점을 해결하기 위하여, 기존에 사용되던 벌크(Bulk) 타입 대신 적층 타입에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

도 1은 적층형 유전체 필터의 외형을 보인 사시도로서, 적층형 유전체 필터(10)는 필터 설계에 따라서 소정의 공진기 패턴 및 커플링용 도전성 패턴이 형성된 다수의 유전체 시트를 적층하여 유전체 블록(11)을 형성하고, 상기 유전체 블록(11)의 양 측면에 각각 입출력용 외부전극(12,13)를 형성하고, 상기 유전체 블록(11)의 전후면에는 접지용 외부전극을 형성하여 이루어진다. 이러한 적층형 유전체 필터에서 유전체 블록(11)내에 형성된 도전성 패턴 구조는 구현하고자 하는 필터링 특성에 따라서 결정된다.

그리고, 상술한 무선 통신 기기에서는 특성 주파수 대역만을 선택적으로 통과시키기 위하여 대역 통과 필터를 사용한다.

도 2는 대역 통과 필터로 구현된 종래 적층형 유전체 필터의 내부 구조를 나타낸 사시도로서, 대략 중앙층에 3개의 공진기 패턴(21)을 평행하게 배치하고, 상기 다수 공진기 패턴(21)의 상부층 및/또는 하부층에 부하 캐패시턴스의 형성을 위한 부하캐패시턴스용 도전성 패턴(22)을 형성하고, 상기 다수 공진기 패턴(21)중 양측에 위치한 두 공진기 패턴(21) 각각을 입출력용 외부전극(12,13)과 연결하는 임피던스 매칭용 도전성 패턴(23)을 형성하며, 상기 부하캐패시턴스용 도전성 패턴(22)의 상하부에 외부와의 전자기적인 차폐를 위한 차폐용 도전성패턴(24)을 형성한다. 이상의 패턴들은 유전체 시트상에 인쇄되어 적층되어 도 2에 도시한 바와 같은 구조로 형성되며, 그 외부에는 도 1에 도시한 바와 같이 입출력용 및 접지용 외부전극(11~13)이 형성된다. 상기 부하캐패시턴스용 도전성 패턴(22)은 다른 패턴이나 외부전극과도 전기적으로 연결되지 않고, 2개의 임피던스 매칭용 도전성패턴(23)은 입출력용 외부전극(12,13)에 각각 전기적으로 연결되며, 상기 차폐용 도전성패턴(24)은 접지용 외부전극(24)에 전기적으로 연결된다.

상기와 같은 구조의 적층형 유전체 필터는, 3개의 공진기 패턴(21)이 3개의 극(pole)을 형성하게 되며, 상호 전자기기적인 결합으로 상호 공진(inter-resonance)을 하게 된다. 이때, 공진기 패턴(21)간에는 자기 결합(magnetic coupling)이 우세하며, 임피던스 매칭용 도전성패턴(23)은 입출력용 외부 전극(12,13) 및 접지용 외부전극(14)에 걸쳐 연결이 되며, 공진기 패턴(21)과 C-커플링으로 결합된다.

따라서, 상기 도 2에 보인 적층형 유전체 필터의 등가회로는 도 3과 같이 나타난다. 상기 도 2의 회로에서, 부호 21a~21c는 상기 3개의 공진기패턴(21)에 의해서 구현되는 공진기를 나타내며, 부호 22a~22c는 각각 상기 3개의 공진기패턴(21)과 평행한 도전성패턴(22)들에 의해 형성되는 부하 캐패시터를 표시하며, Cc는 각 패턴간의 자기 결합에 의한 C-커플링을 나타낸다.

대역통과필터는 특정한 주파수 대역만을 선택적으로 통과시키는 것이기 때문에, 넓은 통과 대역폭과, 통과대역내에서의 적은 삽입손실, 인접 주파수에 대한 큰 감쇄비를 모두 만족시키는 것이 바람직하다.

특히, 5GHz 대역의 대역 통과 필터는 대역폭이 넓기 때문에, 상기 도 2에 보인 바와 같이, 공진기 패턴(21)으로서 계단형태로 구성하여 임피던스에 스텝을 준 SIR(Stepped Impedence Resonator)을 사용하고, 상기 신호의 입출력을 위한 임피던스 매칭용 도전성 패턴(23)을 공진기패턴(21)의 맨 끝단에 붙이며, 동시에 접지용 외부전극(14)과도 전기적으로 접속되도록 한다. 이 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 공진기(21a~21c)간의 전자기적 결합에 있어서, C-커플링이 커지고, L-커플링은 상대적으로 무시할 수 있을 정도로 작아지기 때문에, 삽입손실이 적고 넓은 통과대역을 갖는 필터특성을 나타낸다.

그러나, 이와 같은 종래의 적층형 유전체 필터는 상술한 바와 같이 C-커플링값이 크기 때문에, 인접 주파수에 대한 감쇄특성이 좋지 않다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 삽입손실이 적고 넓은 통과대역폭을 제공하면서 인접 주파수에 대한 감쇄특성도 개선시킨 적층형 유전체 필터를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은

다수의 유전체 시트를 적층하여 형성된 유전체 블록;

상기 유전체 블럭의 전후면에 형성되는 접지용 외부전극;

상기 유전체 블럭의 양 측면에 각각 상기 접지용 외부전극과 절연되도록 형성되는 입/출력용 외부전극;

상기 유전체 블록의 대략 중앙부에 위치한 내층에 상호 평행하도록 형성된 복수의 공진기 패턴;

상기 서로 인접한 공진기 패턴사이에 상호 전기적으로 연결되도록 라인형태로 형성되는 복수의 L커플링용 도전성 패턴;

상기 다수 공진기 패턴 중 양측에 배치된 두 공진기 패턴을 상기 입/출력용 외부전극까지 연결하도록 상기 유전체블록의 내층에 형성된 2개의 임피던스 매칭용 도전성 패턴;

상기 복수 공진기 패턴을 외부로부터 차폐시키기 위하여 상기 복수 공진기 패턴의 상하부에 위치하고, 접지용 외부전극에 연결되도록 형성된 2개의 차폐용 도전성 패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터를 제공한다.

더하여, 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터에 있어서, 상기 복수의 공진기 패턴은 좁은 폭과 소정의 길이를 갖는 제1패턴부와 상기 제1패턴부보다 큰 면적을 갖는 사각형태의 제2패턴부가 연결되어 이루어진 스텝 임피던스 공진기(stepped impedence resonator)로 구현되는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터에 있어서, 상기 L 커플링용 도전성 패턴은 상기 복수 공진기 패턴들의 제1패턴부 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터는 상기 복수 공진기 패턴의 상부 및/또는 하부에 해당 공진기 패턴과 수직방향으로 평행하도록 유전체 블록의 내층에 형성되는 다수의 부하캐패시턴스용 도전성 패턴을 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터를 나타낸 내부 사시도로서, 본 발명은 다수의 유전체 시트를 적층하여 형성된 유전체 블록(11)과, 상기 유전체 블럭(11)의 양 측면에 각각 형성되는 입/출력용 외부전극(12,13)와, 상기 유전체 블럭(11)의 전후면에 형성되는 접지용 외부전극(14)을 구비하는 적층형 유전체 필터(20)에 있어서, 상기 유전체 블록(11)의 대략 중앙부에 위치한 내층에 상호 평행하도록 형성된 복수의 공진기 패턴(21)과, 상기 서로 인접한 공진기 패턴(21)사이에 상호 전기적으로 연결되도록 라인형태로 형성되는 복수의 L커플링용 도전성 패턴(25)과, 상기 다수 공진기 패턴(21) 중 양측에 배치된 두 공진기 패턴을 상기 입/출력용 외부전극(12,13)까지 연결하도록 상기 유전체블록(11)의 내층에 형성된 2개의 임피던스 매칭용 도전성 패턴(23)과, 상기 복수의 공진기 패턴(21)을 외부로부터 차폐시키기 위하여 상기 복수 공진기 패턴(21)의 상하부에 위치하고, 접지용 외부전극(14)에 연결되도록 형성된 2개의 차폐용 도전성 패턴(24)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 적층형 유전체 필터(20)는 상기 복수 공진기 패턴(21)의 상부 및/또는 하부에 해당 공진기 패턴(21)과 수직방향으로 평행하도록 유전체 블록(11)의 내층에 형성되는 다수의 부하캐패시턴스용 도전성 패턴(22)을 더 포함한다. 상기 부하캐패시턴스용 도전성 패턴(22)은 요구되는 필터링 특성에 따라서 복수 공진기 패턴(21)의 상부 또는 하부에만 형성되거나, 상하부에 모두 형성되거나, 상하부 어디에도 형성되지 않을 수 도 있다.

그리고, 상기 적층형 유전체 필터(20)에 있어서, 상기 복수의 공진기 패턴(21)은 좁은 폭과 소정의 길이를 갖는 제1패턴부와 상기 제1패턴부보다 큰 면적을 갖는 사각형태의 제2패턴부가 연결되어 이루어진 스텝 임피던스 공진기(stepped impedence resonator)로 구현된다.

그리고, 상기 형성된 복수의 공진기패턴(21)중 양측에 배치된 두 공진기 패턴(21)의 제2패턴부 끝단에 각각 임피던스 매칭용 도전성패턴(23)을 연결하고, 이어 상기 임피던스 매칭용 도전성패턴(23)을 입/출력용 외부전극(12,13)과 연결된다. 또한, 인접한 공진기 패턴(21)간의 제1패턴부들은 L커플링용 도전성패턴(25)에 의하여 서로 전기적으로 연결된다.

도 5는 이상 설명한 본 발명의 적층형 유전체 필터에 대한 등가회로도로서, 이를 참조하면, 상기와 같이 구성된 적층형 유전체 필터(20)에 있어서, 상기 3 개의 공진기 패턴(21)에 의하여, 입출력단 사이에 병렬로 배치된 3개의 공진기(21a~21c)가 구현되고, 상기 부하캐패시턴스용 도전성패턴(22)에 의하여 상기 형성된 공진기(21a~21c)와 접지사이에 부하캐패시턴스(load capacitance)(22a~22c)가 형성된다. 더불어, 상기 공진기패턴(21)간을 연결하는 L커플링용 패턴(25)에 의하여, 상기 공진기패턴(21)간에 나타나는 전자기적인 결합에 의한 공진에 있어서, 자기적 결합(magnetic coupling) 보다 전기적 결합(electric coupling)이 우세하게 되어, 상기 인접한 공진기(21a~21c)들이 L커플링(C_L)으로 연결된다.

상기와 같이 공진기(21a~21c)간에 있어서, C 커플링에 비하여 상대적으로 커플링이 강하게 나타나므로, 통과대역을 기준으로 상단의 인접 주파수대역에서의 감쇄특성이 크게 향상된다.

따라서, 상기와 같은 적층형 유전체 필터(20)는 입력용 외부전극(12)으로 인가된 전기신호에 대하여, 설정된 통과대역내의 주파수신호는 큰 손실없이 통과시키면서, 통과대역 상단의 주파수에 대해서는 높은 감쇄비로 감쇠시킴으로서, 상기 적층형 유전체 필터(20)의 출력용 외부전극(13)으로부터는 인접 주파수신호에 영향을 받지 않는 만족할 만큼의 크기를 갖는 설정 대역신호만을 추출할 수 있게 된다.

이러한 적층형 유전체 필터(20)의 필터링 특성은, 무선 통신 기기에서 요구되는 특정 주파수 대역에 대한 선택도를 향상시키고, 인접 채널 신호에 의한 간섭을 제거할 수 있어, 무선 통신 기기의 통신 품질을 향상시킨다.

상술한 바에 의하면, 본 발명의 적층형 유전체 필터는 대역통과필터를 구현하는데 있어서, 삽입손실이 적으면서 넓은 통과 대역폭을 갖는 필터링 특성을 제공함과 동시에, 대역외 주파수신호에 대한 감쇄특성을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

더하여, 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터는 새로운 패턴층을 추가시키지 않고도 감쇄특성을 향상시킬 수 있어, 소자 사이즈의 증가없이 감쇄특성 개선을 도모할 수 있는 우수한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 적층형 유전체 필터의 사시도이다.

도 2는 종래 적층형 유전체 필터의 내부 구조도이다.

도 3은 종래 적층형 유전체 필터의 등가회로도이다.

도 4는 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터의 내부 구조도이다.

도 5는 본 발명에 의한 적층형 유전체 필터의 등가회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

21 : 공진기 패턴

22 : 부하캐패시턴스용 도전성 패턴

23 : 임피던스 매칭용 도전성 패턴

24 : 차폐용 도전성 패턴

25 : L 커플링용 도전성 패턴

Claims (4)

1. 다수의 유전체 시트를 적층하여 형성된 유전체 블록;

   상기 유전체 블럭의 전후면에 형성되는 접지용 외부전극;

   상기 유전체 블럭의 양 측면에 각각 상기 접지용 외부전극과 절연되도록 형성되는 입/출력용 외부전극;

   상기 유전체 블록의 대략 중앙부에 위치한 내층에 상호 평행하도록 형성된 복수의 공진기 패턴;

   상기 서로 인접한 공진기 패턴사이에 상호 전기적으로 연결되도록 라인형태로 형성되는 복수의 L커플링용 도전성 패턴;

   상기 다수 공진기 패턴 중 양측에 배치된 두 공진기 패턴을 상기 입/출력용 외부전극까지 연결하도록 상기 유전체블록의 내층에 형성된 2개의 임피던스 매칭용 도전성 패턴;

   상기 복수 공진기 패턴을 외부로부터 차폐시키기 위하여 상기 복수 공진기 패턴의 상하부에 위치하고, 접지용 외부전극에 연결되도록 형성된 2개의 차폐용 도전성 패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 공진기 패턴은

   좁은 폭과 소정의 길이를 갖는 제1패턴부와 상기 제1패턴부보다 큰 면적을 갖는 사각형태의 제2패턴부가 연결되어 이루어진 스텝 임피던스 공진기(stepped impedence resonator)로 구현되는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 L 커플링용 도전성 패턴은

   상기 복수 공진기 패턴들의 제1패턴부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적층형 유전체 필터는

   상기 복수 공진기 패턴의 상부 및/또는 하부에 해당 공진기 패턴과 수직방향으로 평행하도록 유전체 블록의 내층에 형성되는 다수의 부하캐패시턴스용 도전성 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유전체 필터.