KR20050117040A

KR20050117040A - 금속 가이드 캔이 연결된 유전체 세라믹 필터

Info

Publication number: KR20050117040A
Application number: KR1020040042212A
Authority: KR
Inventors: 이기진; 김종철; 김승완
Original assignee: 학교법인 서강대학교
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-14
Also published as: US20050275489A1; US7323954B2; JP4511419B2; KR100586502B1; CN1707850B; CN1707850A; JP2005354694A

Abstract

본 발명은 양호한 주파수 특성을 갖도록 금속 가이드 캔(metal guide can) 및 전도성 물질로 코팅한 일정 폭의 전도성 가이드 라인이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로스트립 라인 기판 상에 유전체 블록이 실장된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터는 상기 유전체 블록의 양쪽 단부에 금속 가이드 캔이 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유전체 세라믹 필터는, 길이 방향을 따라 양쪽 측면에 다수의 수직홈이 형성되어 있으며, 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면에 전도성 물질이 코팅되어 있는 유전체 블록; 및 상기 유전체 블록의 양쪽 단부를 각각 둘러싸는 금속 가이드 캔; 및 전도성 물질로 코팅되지 않은 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면에 형성된 전도성 가이드 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 가이드 캔이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터{A dielectric waveguide-type ceramic filter with a metal guide-can}

본 발명은 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 양호한 주파수 특성을 갖도록 금속 가이드 캔(metal guide can) 및 전도성 물질로 코팅한 일정 폭의 전도성 가이드 라인이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에 관한 것이다.

정보통신기술이 비약적으로 발전하면서 고주파 대역의 광역통신 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 이에 따라, 높은 파워에서도 동작이 가능하며 주파수의 온도 안정성이 높은 고주파 필터가 요구되고 있다. 유전체 세라믹 필터는 유전체 공진기의 공진 특성을 이용한 필터로서, 이러한 요구에 매우 적합하기 때문에 통신장비 및 중계기와 같은 RF 장치의 부품으로서 널리 이용되고 있다. 유전체 세라믹 필터는 일반적인 LC 회로를 이용한 필터에 비해 고주파에서도 공진특성이 우수하고, 주파수의 온동 안정성이 높을 뿐만 아니라 높은 동작파워를 견딜 수 있다는 장점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 이러한 유전체 세락믹 필터에서 일반적으로 사용되는 동축형 유전체 공진기(10) 및 그 등가회로(20)를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유전체 공진기(10)는 유전재료를 사용한 직사각형 블록의 형태를 가지며, 축 방향을 따라 유전체 내부를 완전히 관통하는 관통홀(11)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 유전체 블록의 축방향 한면을 제외한 나머지 5면과 내부의 관통홀(11) 표면에는, 진공증착을 통해 은, 알루미늄 또는 다른 적절한 전기전도율을 갖는 전도성 물질을 코팅한다. 결과적으로 한쪽 끝을 개방(open)하고 다른쪽 끝은 단락(short)시키므로, 도 1b에 도시된 LC 공진기(20)와 같이 동작하게 된다. 여기서, 상기 유전체 공진기(10)의 축 방향 길이(L)는 공진주파수대의 λ/4과 같다.

도 2는 상기 유전체 공진기(10)를 이용하여 제작한 종래의 결합형 유전체 세라믹 필터(30)를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유전체 세라믹 필터(30)는 마이크로스트립 라인(microstrip line) 기판(35) 위에 나란히 배열된 여러 개의 유전체 공진기(10)에 코일(32)과 캐패시터(33)를 각각 장착하여 용량성 커플링과 유도성 커플링을 이용하여 제작된다. 그런데, 이러한 종류의 유전체 세라믹 필터(30)는 가장 간단한 TEM 모드를 사용하기 때문에 삽입특성이 떨어진다. 뿐만 아니라, 구조자체에서 고역통과(high pass)와 저역통과(low pass) 특성에 한계를 가지고 있기 때문에 사용이 불가능하다.

이러한 단점을 개선하기 위하여 제안된 것이, 도 3에 도시된 것과 같은 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(40)이다. 도 3을 통해 알 수 있듯이, 상기 유전체 세라믹 필터(40)는, 유전체 블록(41)의 길이 방향을 따라 다수의 수직홈(42)을 양쪽 측면에 형성하고, 유전체 블록(41)의 양단면을 제외한 나머지 4면을 전도성 물질로 코팅하여 전도층을 형성한 다음, 마이크로스트립 라인(44)이 장착된 기판(43) 위에 상기 유전체 블록(41)을 실장하여 형성된다. 상기와 같은 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(40)는 앞서 설명한 동축형 유전체 세라믹 필터(30)의 단점을 어느 정도 극복한 것이기는 하지만, 여전히 제작 및 특성의 수정이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 상기 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(40)의 경우, 제작 후 사용주파수에 따라 가공공차로 인한 특성의 변동이 있을 수 있는데, 이를 수정하기 위해서는 상기 수직홈(42)의 깊이(D)나 폭(W) 등을 변경하는 트리밍(trimming) 작업을 하여야 한다. 트리밍 작업을 위해서는, 수직홈(42)에 전도성 물질로 이미 코팅된 전도층을 벗겨내고 상기 수직홈(42)의 형상을 변경한 후, 전도성 물질을 다시 코팅해야 한다. 그런데, 전도성 물질의 재코팅 과정에서 또 다시 특성이 변할 가능성이 있기 때문에, 수 차례에 걸쳐서 수정작업이 이루어져야 하는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 유전체 세라믹 필터(40)의 입출력 단자와 외부 연결 단자 사이의 임피던스 매칭(impedance matching) 문제로 나타난다.

이러한 임피던스 매칭 문제를 해결하기 위한 방법으로, 입출력단의 초단입사 전극(45)의 길이 및 폭을 조절하는 방법이 있으나 임피던스를 매칭시키는데는 한계가 있다. 더욱이, 임피던스 매칭이 이루어지지 않을 경우, 상기 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(40)의 입출력단에서 전극과 전도성 가이드 라인 사이로 필드(Field)의 방사가 있기 때문에, 특히 삽입특성 및 감쇄특성이 있어서 필터의 특성이 현저히 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 유전체 세라믹 필터의 단점을 개선하고 필터의 주파수 특성을 향상시키기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 우수한 삽입 특성과 고역통과 및 저역통과 특성을 가지며, 필터의 입출력단을 통한 필드의 방사를 최소화할 수 있는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로스트립 라인 기판 상에 유전체 블록이 실장된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터는 상기 유전체 블록의 양쪽 단부에 금속 가이드 캔 및 전도성 물질로 코팅한 일정 폭의 전도성 가이드 라인이 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 금속 가이드 캔은 상기 유전체 블록의 상면 일부 및 양쪽 측면 일부를 둘러싸고 있으며, 상기 유전체 블록의 단부로부터 소정의 길이만큼 돌출되어 있다. 또한, 상기 금속 가이드 캔은 대략 상기 마이크로스트립 라인을 덮을 수 있을 정도로 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 금속 가이드 캔의 상면에는 길이 방향으로 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 금속 가이드 캔의 상면에 형성된 홈은 금속 가이드 캔의 상면을 길이 방향으로 완전히 관통하여 금속 가이드 캔을 2부분으로 분할할 수도 있다. 또한, 상기 금속 가이드 캔의 상면에 형성된 홈의 폭은 금속 가이드 캔의 입구 부분에서 더 넓을 수도 있다.

한편, 상기 유전체 블록의 양쪽 측면에는 길이 방향을 따라 다수의 수직홈이 형성되어 있으며, 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면이 전도성 물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면에는 전도성 가이드 라인 및 전극이 형성되어 있으며, 상기 전극은 상기 마이크로스트립 라인 기판상의 마이크로스트립 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 전도성 가이드 라인은 그라운드와 연결된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유전체 세라믹 필터는, 길이 방향을 따라 양쪽 측면에 다수의 수직홈이 형성되어 있으며, 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면에 전도성 물질이 코팅되어 있는 유전체 블록; 상기 유전체 블록의 양쪽 단부를 각각 둘러싸는 금속 가이드 캔; 및 유전체 블록의 양쪽 단부면의 가장자리를 따라 형성되고 상기 금속 가이트 캔과 연결된 금속 가이드 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면에는 전극이 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 유전체 세라믹 필터는, 상기 유전체 블록의 양쪽 단부 상부면에 각각 설치된 것으로 상기 전극과 전기적으로 연결되는 입출력 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 금속 가이드 캔은 상기 유전체 블록의 단부로부터 소정의 길이만큼 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 유전체 블록의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔 부분의 상면에는 개구가 형성되어 있거나, 길이 방향으로 홈이 형성되어 있다. 이때, 상기 금속 가이드 캔의 상면에 형성된 홈의 폭은 금속 가이드 캔의 입구 부분에서 더 넓을 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터의 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속 가이드 캔(metal guide can)이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(dielectric waveguide-type ceramic filter)(100)를 도시하는 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유전체 세라믹 필터(100)는, 마이크로스트립 라인(microstrip line) 기판(150) 상에 실장된 유전체 블록(110) 및 상기 유전체 블록(110)의 양쪽 단부에 결합된 금속 가이드 캔(130)을 포함한다. 즉, 본 발명은 도 3에 도시된 종래의 유전체 세라믹 필터(40)에 금속 가이드 캔(130)을 연결하여 입출력 단자의 임피던스 차이를 감소시킴으로써, 마이크로파(microwave)가 유전체 세라믹 필터(100)의 유전체 블록(110)으로 전달되는 과정에서 매질의 차이로 발생하는 임피던스 차이를 적절히 매칭(matching)시켜 주는 것을 특징으로 한다.

종래와 마찬가지로, 상기 유전체 블록(110)의 양쪽 측면에는 길이 방향을 따라 수직하게 다수의 수직홈(120)이 형성되어 있다. 상기 유전체 블록(110)과 수직홈(120)의 길이 및 폭 등의 치수는 사용되는 주파수의 대역에 따라 달라진다. 즉, 소망하는 통과대역의 주파수에 따라 상기 유전체 블록(110)과 수직홈(120)의 치수를 적절히 설계할 수 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게 이미 공지된 것이므로, 본 발명의 상세한 설명에서는 상세한 치수에 대한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 상기 유전체 블록(110)의 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면에는 전도성 물질로 코팅되어 있다. 상기 전도성 물질은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등과 같이 높은 전도성을 갖는 재료이다. 진공증착 등의 방법에 의해 전도성 물질이 유전체 블록(110)의 표면에 코팅되어 전도층을 형성함으로써, 상기 유전체 블록(110)은 유전체 공진기로서의 기능을 하게 된다.

한편, 도 5a의 분해 사시도에 도시된 바와 같이, 상기 유전체 블록(110)의 양쪽 단부면에는 전도성 가이드 라인(180) 및 전극(170)이 형성된다. 이렇게 완성된 유전체 블록(110)은 마이크로스트립 라인 기판(150) 위에 실장된다. 이때, 유전체 블록(110)을 기판(150) 위에 보다 확실히 고정시키기 위해서 유전체 블록(110)의 바닥면과 기판(150) 사이를 납땜 등으로 부착할 수 있다. 상기 전극(170)은 납과 같은 전도성 물질을 통해 마이크로스트립 라인 기판(150) 상의 마이크로스트립 라인(160)과 전기적으로 결합됨으로써, 유전체 블록(110)과 마이크로스트립 라인(150) 사이에서 마이크로파의 입출력을 가능하게 한다. 그리고, 상기 유전체 블록(110)의 단부면 가장자리(edge)를 따라 일정한 폭으로 형성된 전도성 가이드 라인(180)은 금속 가이드 캔(130) 및 마이크로스트립 라인 기판(150) 상의 그라운드(ground)(도시되지 않음)와 연결된다.

도 5b는 마이크로스트립 라인 기판(150) 위에 실장된 상기 유전체 블록(110)의 한쪽 단부를 도시하는 정면도이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 유전체 블록(110)의 단부에 형성된 전극(170)은 마이크로스트립 라인(160)과 연결된다. 그리고, 전도성 물질로 코팅되어 있지 않은 상기 유전체 블록(110)의 단부면에는, 상기 단부면의 가장자리를 따라 일정한 폭의 전도성 가이드 라인(180)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전도성 가이드 라인(180)은 기판과 접하는 유전체 블록(110)의 단부면에는 형성되지 않는다. 따라서, 상기 전도성 가이드 라인(180)은 대체로 "∩" 모양을 갖는다.

여기서, 상기 전도성 가이드 라인(180)의 모양과 크기를 적절히 선택함으로써, 유전체 세라믹 필터(100)의 주파수 특성 및 임피던스를 미세하게 조절할 수 있다. 또한, 마이크로스트립 라인(160) 및 전극(170) 역시 주파수 특성에 맞게 폭과 길이가 설계된다. 이때, 상기 초단입사 전극(170)의 길이(H)와 상기 유전체 블록(110)의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔의 길이(L)는 반비례 관계에 있다. 즉, 동일한 주파수 특성을 얻고자 할 경우, 전극(170)의 길이(H)가 길어지면 유전체 블록(110)의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔의 길이(L)는 상대적으로 짧게 하고, 전극(170)의 길이(H)가 짧아지면 유전체 블록(110)의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔의 길이(L)는 상대적으로 길게 한다. 즉, 전극(170)의 길이(H)와 유전체 블록(110)의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔의 길이(L) 사이의 관계는 다음의 수학식 1과 같이 알려져 있다.

마지막으로, 유전체 블록(110)의 양쪽 단부에는 얇은 금속으로 된 금속 가이드 캔(130)이 결합된다. 상기 금속 가이드 캔(130)은 전도성을 갖는 임의의 금속재질로 제작이 가능하다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 금속 가이드 캔(130)이 유전체 블록(110)의 상면과 측면에 동시에 부착될 수 있도록, 대략 '┏' 형태로 절곡된 금속 가이드 캔(130a)과 대략 '┓' 형태로 절곡된 금속 가이드 캔(130b)이 각각 유전체 블록(110)의 양쪽 단부에서 왼쪽과 오른쪽에 각각 부착된다. 금속 가이드 캔(130)이 유전체 블록(110)에 부착되면, 유전체 블록(110)의 전도성 코팅층과 금속 가이드 캔(130) 및 마이크로스트립 라인 기판(160)이 서로 접촉하게 된다.

이때, 상기 금속 가이드 캔(130)은 유전체 블록(110)의 단부로부터 소정의 길이만큼 돌출되는데, 그 길이는 대략 마이크로스트립 라인(160)을 덮을 수 있을 정도이다. 따라서, 마이크로스트립 라인(160)의 길이에 따라 금속 가이드 캔(130)의 길이도 다르게 설계될 수 있다. 이렇게, 상기 금속 가이드 캔(130)이 유전체 블록(110)의 단부로부터 돌출되어 마이크로스트립 라인(160)을 덮고 있기 때문에, 유전체 세라믹 필터(100)의 입출력단에 형성된 전극(170)과 전도성 가이드 라인(180) 사이에서 발생하는 필드(Field)의 방사를 최소화 할 수 있다. 따라서, 금속 가이드 캔(130)은, 특히, 필드의 방사로 인한 삽입특성 및 감쇄특성이 있어서 필터의 특성이 현저히 떨어지는 것을 막을 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 금속 가이드 캔(130a,130b) 사이에는 길이 방향으로 홈(140)이 형성되어 있다. 상기 금속 가이드 캔(130)에 형성된 홈(140)은 트리밍(trimming) 시에 사용되는 공구를 집어넣어 트리밍 작업을 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 조립이 완료된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(100)를 실제로 적용하여 본 후, 원하는 주파수 특성이 나오지 않는 경우, 상기 홈(140)을 통해 공구를 투입하여 입출력단에 형성된 전극(170)과 전도성 가이드 라인(180)의 형상을 적절히 변경함으로써 원하는 주파수 특성으로 미세한 수정이 가능하다. 따라서 트리밍시에도 금속 가이드 캔(130)을 분리할 필요가 없게 된다. 이를 통해서, 보다 정확하고 손쉬운 트리밍 작업을 완료할 수 있다.

이때, 도 5c에 도시된 바와 같이, 각각의 금속 가이드 캔(130a,130b)의 입구 부분의 폭을 더 좁게 형성함으로써, 금속 가이드 캔(130)의 입구 부분에서 홈(140)의 폭을 더 넓게 할 수 있다. 그러면, 트리밍 작업을 위한 공구의 투입이 보다 용이할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(200)를 도시하는 사시도이다. 제 2 실시예에 따른 유전체 세라믹 필터(200)의 기본적인 구조는 제 1 실시예의 경우와 거의 동일하며, 다만 금속 가이드 캔의 형태에만 차이가 있다. 즉, 유전체 블록(210) 및 마이크로스트립 라인 기판(250)의 경우에는 그 구조 및 결합관계가 제 1 실시예와 동일하다. 금속 가이드 캔에 있어서, 제 1 실시예에서는 좌우의 쌍으로 된 두 개의 금속 가이드 캔(130a,130b)을 사용하였으나, 제 2 실시예에서는 유전체 블록(210)의 양쪽 단부에 각각 금속 가이드 캔(230)을 하나씩 결합한다. 따라서, 제 2 실시예에서는 유전체 블록(210)의 입구 부분에만 홈(240)이 형성되어 있다. 이때, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 실시예에서도 입구 부분에 더 가까울수록 홈(240)의 폭을 더 넓게 형성할 수도 있다. 그러나, 성능상에 있어서는 제 1 실시예의 경우와 제 2 실시예의 경우가 거의 동일하다.

도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 유전체 세라믹 필터(300)를 도시하는 사시도이다. 제 3 실시예의 경우에는 마이크로스트립 라인 기판 없이 필터를 구성한다는 점에서 상술한 실시예들과 차이가 있다. 그러나, 유전체 블록(310)의 구성은 다른 실시예들의 경우와 동일하다. 즉, 상기 유전체 블록(310)의 양쪽 측면에는 길이 방향을 따라 수직하게 다수의 수직홈(320)이 형성되어 있으며, 유전체 블록(310)의 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면에는 전도성 물질로 코팅이 되어 있다. 또한, 유전체 블록(310)의 양쪽 단부면에는 전극(370) 및 전도성 가이드 라인(380)이 형성되어 있다.

그러나, 마이크로스트립 라인이 없기 때문에, 마이크로파의 입출력을 위한 별도의 입출력 단자(390)를 상기 유전체 블록(310)의 양쪽 단부 상부면에 각각 설치한다. 그리고, 상기 입출력 단자(390)는 유전체 블록(310)의 단부면에 형성된 전극(370)과 전기적으로 연결된다.

또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 금속 가이드 캔(330)은 유전체 블록(310)의 단부를 완전히 둘러쌀 수 있도록 다각형(또는 원형)의 통모양으로 되어 있다. 이 경우, 금속 가이드 캔(330)의 양쪽 부분이 모두 개방되어 있을 수도 있지만, 필드의 방사를 최소화하기 위해 유전체 블록(310)을 둘러싸기 위한 쪽만이 개방되고, 다른 쪽은 막혀 있는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 상기 금속 가이드 캔(330)은 상기 유전체 블록(310)의 단부로부터 소정의 길이만큼 돌출되어 있다. 그리고, 조립이 완료된 후의 트리밍 작업을 위해, 상기 유전체 블록(310)의 단부로부터 돌출된 부분의 금속 가이드 캔(330) 상면에는 개구(340)가 형성되어 있다. 상기 개구(340) 대신에, 도 7b에 도시된 바와 같이, 유전체 블록(310) 방향으로 홈(350)을 형성할 수도 있다.

상기 본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 유전체 세라믹 필터를 마이크로스트립 라인 기판 위에 부착할 필요 없이, 통신장비나 중계기와 같은 RF 장치의 보드 상에 직접 실장할 수 있다.

다음으로, 첨부된 도 8과 도 9를 참조하여 종래의 유전체 세라믹 필터와 본 발명에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 유전체 세라믹 필터의 주파수 응답특성을 특성을 비교하여 설명한다. 도 8은 도 3에 도시된 것과 같은 종래의 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(40)의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이고, 도 9는 도 6a에 도시된 것과 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(200)의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 그래프에서 '□'로 표시된 것은 입련단으로 되돌아오는 반사 손실의 크기(S11)를 나타내는 것이고, '○'로 표시된 것은 출련단으로 출력되는 신호의 크기(S21)를 나타낸다.

상기 두 개의 그래프를 서로 비교하여 보면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유전체 세라믹 필터(200)가 종래의 유전체 세라믹 필터(40)에 비해 보다 우수한 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 즉, 공진주파수 근처에서의 반사 손실을 보면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유전체 세라믹 필터(200)의 경우 대략 -40dB까지 떨어져 되돌아오는 신호(반사 손실)가 거의 없음을 알 수 있다. 이는 임피던스 매칭이 매우 잘 되었음을 의미한다. 반면, 종래의 유전체 세라믹 필터(40)의 경우에는 반사 손실이 -10dB 정도이므로, 금속 가이드 캔이 연결된 본 발명에 비해 반사 손실이 매우 크다는 것을 알 수 있다.

한편, 필터의 출력을 비교해 보면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유전체 세라믹 필터(200)의 경우 공진주파수를 중심으로 출력이 정확히 대칭을 이루고 있다. 그러나, 종래의 유전체 세라믹 필터(40)의 경우에는 공진주파수를 중심으로 출력이 정확한 대칭을 형성하지 못하고 있음 알 수 있다. 더욱이, 공진주파수보다 낮은 주파수에서, 예컨대, 1.5GHz에서 종래의 필터(40)는 본 발명에 따른 필터(200)에 비해 약 10dB 정도 높은 신호를 출력하여, 공진주파수 근처에서 출력신호가 예리하게 형성되지 못함을 알 수 있다. 결론적으로, 종래에 비해 본 발명에 따른 필터가 보다 양호한 임피던스 매칭을 제공할 수 있으며, 보다 우수한 주파수 응답 특성을 보여주고 있다.

또한, 첨부된 도 10과 도 11을 참조하여, 종래의 유전체 세라믹 필터와 본 발명에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 유전체 세라믹 필터에서, 마이크로파 매칭이 금속 가이드 캔에 의하여 어떻게 향상되는지를 직접 이미지로 확인할 수 있다. 여기서, 도 10은 도 3에 도시된 종래의 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(40)에서의 이차원 주파수 분포도를 도시하며, 도 11는 도 6a에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터(200)에서의 이차원 주파수 분포도를 도시한다.

먼저, 도 10의 참조부호 "410"은 금속 가이드 캔이 연결되지 않은 종래의 유전체 세라믹 필터(40)의 입력단에서 전극(45) 근처의 마이크로파의 2차원 이미지를 보여 준다. 또한, 참조부호 "420"은 유전체 블록(41)의 내부로 5 mm 들어간 지점에서 관측한 마이크로파의 2차원 이미지다. 한편, 도 11의 참조부호 "510"은 본 발명에 따른 유전체 세라믹 필터(200)의 입력단에서 전극 근처의 마이크로파의 2차원 이미지를 보여 준다. 또한, 참조부호 "520"은 유전체 블록(210)과 마이크로스트립 라인 기판(250) 상에 금속 가이드 캔(230)이 연결된 상태에서 유전체 블록(210)의 내부로 5mm 들어간 지점에서 관측한 마이크로파의 2차원 이미지다. 도 10과 도 11에 도시된 입력단의 전극 근처에서 마이크로파 이미지(410,510)의 차이는 전극 근처에 형성된 마이크로파의 넓이와 크기로서, 금속 가이드 캔이 연결된 도 11의 마이크로파 이미지(510)가 도 10의 마이크로파 이미지(410)보다 더 넓고 강한 마이크로파 이미지 가이드 라인을 만드는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에서 금속 가이드 캔의 역할이 매우 중요함을 알 수 있으며, 특히, 마이크로파가 전달되는 과정에서 매질의 차이로 인하여 발생하는 임피던스의 차이를 상기 금속 가이드 캔이 매칭시켜주는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 금속 가이드 캔은 입출력단에서 임피던스의 차이로 인한 손실을 최소한으로 막아주는 역할을 하여 필터의 성질을 현저히 향상시킬 수 있다.

지금까지 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과에 대해 상세히 설명하였다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유전체 블록의 양단에 부착된 금속 가이드 캔은 필터의 입출력단에서 임피던스의 차이로 인한 손실을 최소화하고 임피던스 매칭을 향상시킬 수 있다. 따라서, 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터의 주파수 응답 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 유전체 블록의 양쪽 단부면에 형성된 일정한 폭의 전도성 가이드 라인과 상기 금속 가이드 캔의 상면에 형성한 홈은 트리밍 작업을 용이하도록 하여, 필터의 제조 완료 후에도 미세한 특성의 수정이 매우 용이하여 세라믹 필터의 특성을 더욱 향상시킬 수 있고, 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 가이드 라인이 형성되는 측면에 금속 가이드 캔을 함께 사용하여 필드의 방사를 더욱 최소화할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 동축형 유전체 공진기 및 그 등가회로를 도시한다.

도 2는 동축형 유전체 공진기를 이용한 종래의 조합형 유전체 세라믹 필터를 도시한다.

도 3은 또 다른 종래의 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터를 도시하는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터를 도시하는 사시도이다.

도 5a는 본 발명에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터를 도시하는 분해 사시도이다.

도 5b는 마이크로스트립 라인 기판 위에 실장된 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면에 형성된 전도성 가이드 라인을 도시하는 정면도이다.

도 5c는 상기 도 4에 도시된 금속 가이드 캔의 또 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터를 도시하는 사시도이다.

도 6b는 상기 도 6a에 도시된 금속 가이드 캔의 또 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 가이드 캔이 연결된 유전체 세라믹 필터를 도시하는 사시도이다.

도 7b는 상기 도 7a에 도시된 금속 가이드 캔의 또 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도 8은 도 3에 도시된 종래의 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에서의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.

도 9는 도 6a에 도시된 본 발명에 따른 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에서의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.

도 10은 도 3에 도시된 종래의 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에서의 이차원 주파수 분포도를 도시한다.

도 11는 도 6a에 도시된 본 발명에 따른 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에서의 이차원 주파수 분포도를 도시한다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

10............유전체 공진기 100,200,300...유전체 세락믹 필터

110,210,310...유전체 블록 120,220,320...수직홈

130,230,330...금속 가이드 캔 140,240,340...트리밍 홈

150,250,250...기판 160,260.......마이크로스트립 라인

170,370.......전극 180,380.......전도성 가이드 라인

390...........입출력 단자

Claims

마이크로스트립 라인 기판 상에 유전체 블록이 실장된 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터에 있어서,

상기 유전체 블록의 양쪽 단부에 금속 가이드 캔이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔은 상기 유전체 블록의 상면 일부 및 양쪽 측면 일부를 둘러싸고 있으며, 상기 유전체 블록의 단부로부터 소정의 길이만큼 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 2 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔은 대략 상기 마이크로스트립 라인을 덮을 수 있을 정도로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔의 상면에는 길이 방향으로 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 4 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔의 상면에 형성된 홈은 금속 가이드 캔의 상면을 길이 방향으로 완전히 관통하여 금속 가이드 캔을 2부분으로 분할하는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 4 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔의 상면에 형성된 홈의 폭은 금속 가이드 캔의 입구 부분에서 더 넓은 것은 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 4 항에 있어서,

상기 유전체 블록의 양쪽 측면에는 길이 방향을 따라 다수의 수직홈이 형성되어 있으며, 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면이 전도성 물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 7 항에 있어서,

전도성 물질로 코팅되지 않은 상기 유전체 블록의 양쪽 단부면에는 전도성 가이드 라인 및 전극이 형성되어 있으며, 상기 전극은 상기 마이크로스트립 라인 기판상의 마이크로스트립 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 전도성 가이드 라인은 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 8 항에 있어서,

상기 전도성 가이드 라인은, 상기 유전체 블록의 단부면 중에서 상기 마이크로스트립 라인 기판과 접하는 부분을 제외한 나머지 가장자리를 따라 일정한 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 9 항에 있어서,

상기 유전체 블록의 단부면에 형성된 전도성 가이드 라인은, 상기 금속 가이트 캔과 연결되는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
제 8 항에 있어서,

상기 초단입사 전극의 길이와 상기 유전체 블록의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔의 길이는 반비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 도파관 형태의 유전체 세라믹 필터.
길이 방향을 따라 양쪽 측면에 다수의 수직홈이 형성되어 있으며, 양쪽 단부면을 제외한 나머지 면에 전도성 물질이 코팅되어 있는 유전체 블록; 및

상기 유전체 블록의 양쪽 단부를 각각 둘러싸는 금속 가이드 캔;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.
제 12 항에 있어서,

상기 유전체 블록의 양쪽 단부면에는 전도성 가이드 라인 및 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.
제 13 항에 있어서,

상기 유전체 블록의 양쪽 단부 상부면에 각각 설치된 것으로, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 입출력 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔은 상기 유전체 블록의 단부로부터 소정의 길이만큼 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.
제 15 항에 있어서,

상기 금속 가이드 캔의 단부는 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.
제 15 항에 있어서,

상기 유전체 블록의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔 부분의 상면에는 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.
제 15 항에 있어서,

상기 유전체 블록의 단부로부터 돌출된 금속 가이드 캔 부분의 상면에는 길이 방향으로 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 필터.