KR20100134324A - Band pass filter and band reject filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원하는 주파수 대역의 신호들을 억제하는 대역 차단 필터 또는 원하는 주파수 대역의 신호들만을 통과시키는 대역 통과 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a band cut filter for suppressing signals of a desired frequency band or a band pass filter for passing only signals of a desired frequency band.
통신 기기, 멀티미디어 장치와 같은 많은 종류의 전자 기기들은, 아날로그 소자로서 대역 차단 필터 및/또는 대역 통과 필터를 구비한다. 대역 차단 필터는 주파수 대역의 신호들을 억제하는 기능을 수행하며, 대역 통과 필터는 원하는 주파수 대역의 신호들만을 통과시키는 기능을 수행한다.Many kinds of electronic devices, such as communication devices and multimedia devices, have a band cut filter and / or a band pass filter as analog elements. The band cut filter performs a function of suppressing signals of a frequency band, and the band pass filter performs a function of passing only signals of a desired frequency band.
한편, 최근 모바일 단말의 컨버전스(Convergence) 경향에 따라 다양한 기능의 통신 방식들이 하나의 기기에 공존하는 추세에 있다. 이러한 서로다른 통신 방식의 공존은 상호간의 간섭을 최소화를 요구하고 있다. 예를 들어, 2.4GHz 대역의 WiFi 통신과 2.3GHz Wibro 데이터 통신은 서로 인접한 주파수 특성으로 인하여 단말에서는 상호 간섭 작용을 일으키며, 이로 인하여 데이터 통신의 감도 저하로 인 한 통화 탈락(Call Drop) 현상을 야기시킬 수 있다.Meanwhile, according to the convergence trend of mobile terminals, communication methods of various functions coexist in one device. Coexistence of these different communication methods requires minimizing mutual interference. For example, the WiFi communication in the 2.4GHz band and the 2.3GHz Wibro data communication cause mutual interference at the terminal due to the frequency characteristics adjacent to each other, which causes a call drop due to a decrease in the sensitivity of the data communication. You can.
특히, 상기와 같은 인접한 주파수를 이용하여 무선 통신을 수행하는 컨버전스 단말기의 경우, 대역 통과 필터 및/또는 대역 차단 필터의 사용이 중요할 수 밖에 없다.In particular, in the case of a convergence terminal performing wireless communication using the adjacent frequencies as described above, the use of a band pass filter and / or a band cut filter is inevitably important.
그런데, 최근의 전자 기기 특히 휴대용 단말기의 경우, 기능 추가 등의 변화가 잦고, 각국에 서로 다른 주파수 할당 정책을 부합시켜야 한다. 따라서, 휴대용 단말기에 구비되여야 하는 대역 통과 필터 및/또는 대역 차단 필터의 주파수 특성 등이 수시로 변경되며, 다양하게 요구된다.However, in recent electronic devices, especially portable terminals, there are frequent changes in addition of functions, and it is necessary to meet different frequency allocation policies in each country. Accordingly, the frequency characteristics of the band pass filter and / or the band cut filter, which should be provided in the portable terminal, are changed from time to time and variously required.
실제 제품 개발자의 입장에서, 수시로 서로 다른 특성을 가지는 필터를 설계하는 것은, 제품 개발의 효율 및 속도를 떨어뜨릴 수 밖에 없으며, 신제품의 개발 속도가 늦으면, 시장에서 외면받을 위험이 증가하게 된다.From the point of view of a real product developer, designing filters having different characteristics from time to time will inevitably reduce the efficiency and speed of product development, and if the development speed of new products is slow, the risk of being ignored in the market increases.
본 발명은 제품 개발자가 요망하는 특성에 따라 용이하게 설계할 수 있는 대역 통과 필터 또는 대역 차단 필터를 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide a band pass filter or a band cut filter which can be easily designed according to the characteristics desired by the product developer.
본 발명의 일 실시예에 따른 대역 차단 필터는, 소정 주파수 대역의 신호를 통과시키는 대역 통과 필터; 및 상기 대역 차단 필터에 연결된 90도 하이브리드 커플러를 포함한다.A band cut filter according to an embodiment of the present invention includes a band pass filter for passing a signal of a predetermined frequency band; And a 90 degree hybrid coupler coupled to the band cut filter.
본 발명의 다른 실시예에 따른 대역 통과 필터는, 소정 주파수 대역의 신호를 억제하는 대역 차단 필터; 및 상기 대역 차단 필터에 연결된 90도 하이브리드 커플러를 포함한다.A band pass filter according to another embodiment of the present invention, a band cut filter for suppressing a signal of a predetermined frequency band; And a 90 degree hybrid coupler coupled to the band cut filter.
상기 구성에 따른 본 발명의 대역 통과 필터 또는 대역 차단 필터를 실시함에 의해, 제품 개발자의 필터 설계 부담을 덜어주는 이점이 있다.By implementing the band pass filter or the band cut filter of the present invention according to the above configuration, there is an advantage of reducing the filter design burden of the product developer.
와이브로(Wibro, m-WiMAX)와 와이파이(WiFi)가 공존하는 단말기의 경우 상호간의 간섭을 최소화하기 위해서는 필터를 사용한 인접 대역 차단이 요구된다. 그런 데, 와이파이 통신과 와이브로 통신은 사용하는 주파수 대역이 상당히 인접하여 있다. 따라서, 어느 한 기능을 활성화하는 경우, 불활성화되는 기능의 사용 대역을 차단하여야 하는데, 서로 인접한 주파수 특성 때문에 충분히 높은 Q값을 가지는 SAW(Surface Acoustic Wave) 또는 FBAR(Film Bulk Acoustic Wave Resonator)를 적용한 필터를 적용하여야 한다. In the case of a terminal in which Wibro (m-WiMAX) and Wi-Fi (WiFi) coexist, adjacent band blocking using a filter is required to minimize mutual interference. However, Wi-Fi communication and WiBro communication have considerably adjacent frequency bands. Therefore, when activating any one function, the use band of the function to be inactivated should be cut off, and the SAW (Surface Acoustic Wave) or FBAR (Film Bulk Acoustic Wave Resonator) having a sufficiently high Q value due to adjacent frequency characteristics is applied. Filters should be applied.
예컨대, 모바일 와이맥스 모듈(Mobile WiMAX module)의 경우 와이파이 대역을 차단하는 높은 Q값의 대역 차단 특성의 필터가 요구된다. 즉, 이 경우 2.4GHz 대역 통과 SAW 필터를 이용하여 2.4GHz 대역 제거 특성을 구현하여, ISM(Industrial Scientific Medical) 대역을 제거함으로써 상호 간섭을 줄여야 한다.For example, in the case of the Mobile WiMAX module, a filter having a high Q band blocking characteristic for blocking the Wi-Fi band is required. In this case, the 2.4 GHz band pass SAW filter is used to implement the 2.4 GHz band rejection characteristic, thereby reducing mutual interference by removing the Industrial Scientific Medical (ISM) band.
도 1은 소정 주파수 대역의 신호들이 통과하는 것을 억제하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 차단 필터를 도시한다.1 illustrates a band cut filter according to an embodiment of the present invention for suppressing passage of signals of a predetermined frequency band.
도시한 대역 차단 필터는, 소정 주파수 대역의 신호를 통과시키는 대역 통과 필터(140); 및 상기 대역 통과 필터(140)에 연결된 90도 하이브리드 커플러(120)를 포함할 수 있다.The illustrated band cut filter includes a
상기 90도 하이브리드 커플러(120)는 2 포트 소자(즉, 4 단자 소자)이며, 상기 대역 통과 필터(140)는 2개의 단자를 가지고 있다. 도시한 바와 같이 상기 90도 하이브리드 커플러(120)의 출력 포트(C, D)에 상기 대역 통과 필터(140)의 2 단자(a, b)가 연결된다. The 90
상기 90도 하이브리드 커플러(120)의 입력 포트를 이루는 2 단자(A, B)는 대역 차단 필터의 2 단자의 역할을 한다. 즉, 전자 회로에서 대역 차단 필터가 연결되는 부분에, 상기 90도 하이브리드 커플러(120)의 입력 포트를 이루는 2 단자(A, B)가 연결된다.The two terminals A and B constituting the input port of the 90
다음, 도 1의 90도 하이브리드 커플러(120)의 개념을 도시한다. A 단자에서 입력된 신호는 C 단자 및 D 단자로 출력되는데, D 단자에서는 90도 위상이 늦춰진 신호로 출력된다. 또한 B 단자에서 입력된 신호는 C 단자 및 D 단자로 출력되는데, C 단자에서는 90도 위상이 늦춰진 신호로 출력된다. 반대로, C 단자에서 입력된 신호는 A 단자 및 B 단자로 출력되는데, B 단자에서는 90도 위상이 늦춰진 신호로 출력된다. 또한, D 단자에서 입력된 신호는 A 단자 및 B 단자로 출력되는데, A 단자에서는 90도 위상이 늦춰진 신호로 출력된다. Next, the concept of the 90
도 2a 및 2b는 도 1의 90도 하이브리드 커플러(120)의 실시예들을 도시한다. 도시한 90도 하이브리드 커플러는 사다리 형상의 마이크로 스트립 형태나, 4개의 평행 마이크로 스트립 형태를 가질 수 있으며, 수 GHz 이상의 대역에서 90도 하이브리드 커플러로 기능하게 된다. 한편 kHz 대역에서도 전송 스트립 형태의 90도 하이브리드 커플러를 구현할 수도 있으나 부피가 너무 커져서 현실성이 떨어진다. kHz 대역에서는 인턱터, 커패시터 등 수동 소자를 이용하여 90도 하이브리드 커플러를 구현할 수 있다.2A and 2B show embodiments of the 90
이하, 본 발명의 사상에 따른 대역 차단 필터의 원리를 설명하겠다.Hereinafter, the principle of the band cut filter according to the spirit of the present invention will be described.
A 단자로 입력된 신호는 C 단자 및 D 단자로 전달되는데, 상기 대역 통과 필터(140)에 의해 상기 특정 대역 이외 대역의 신호가 반사된다. 반사된 신호는 C 단자 및 D 단자로부터 A 단자 및 B 단자로 전달된다. 상기 반사되는 신호들 중 D 단자의 신호는 C 단자의 신호에 비해 90도 위상이 지연된다. 최종적으로 A 단자에는, 최초 A 단자로 입력되어 C 단자에서 반사된 신호와, 최초 A 단자로 입력되어 D 단자에서 반사된 신호가 출력되는데, 양 신호들은 180도의 위상차를 가지므로 서로 상쇄된다. 이는 최초 A 단자로 입력되어 D 단자에서 반사된 신호가 A 단자로 출력되면, 90도 하이브리드 커플러(120)에 의해 180도의 위상 지연이 발생했기 때문이다.The signal input to the A terminal is transmitted to the C terminal and the D terminal, the signal of the band other than the specific band is reflected by the
반면, 최종적으로 B 단자에는, 최초 A 단자로 입력되어 C 단자에서 반사된 신호와, 최초 A 단자로 입력되어 D 단자에서 반사된 신호가 출력되는데, 양 신호는 위상차가 없어 서로 합쳐져서 출력된다. 이는 양 신호 모두 90도 하이브리드 커플러에 의해 동일한 90도의 위상 지연이 발생했기 때문이다.On the other hand, a signal input to the terminal A first and reflected at the C terminal and the signal input to the first A terminal and reflected at the D terminal is finally output to the B terminal, and both signals are combined without being outputted with a phase difference. This is because both signals experienced the same 90-degree phase delay by the 90-degree hybrid coupler.
그 결과, A 단자로 인가된 신호들 중 상기 특정 주파수 대역이 아닌 대역의 신호들만이 B 단자로 출력되는데, 이는 상기 특정 주파수 대역에 대한 대역 차단 필터의 기능과 동일하다.As a result, only signals of a band other than the specific frequency band among the signals applied to the A terminal are output to the B terminal, which is the same as the function of the band cut filter for the specific frequency band.
도 3은 도 1의 대역 차단 필터에 적용될 수 있는 대역 통과 필터(140)의 일 실시예를 도시한다. 도시한 대역 통과 필터는 일반적인 대역 통과 필터들 중 하나이며, 공지된 다른 대역 통과 필터로 대체할 수 있음은 물론이다.3 illustrates one embodiment of a
도 4는 본 발명에서 이용하고자 하는 대역 통과 필터와 대역 차단 필터의 관계를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a relationship between a band pass filter and a band cut filter to be used in the present invention.
2.4GHz 대역 통과 필터의 특성은, 왼쪽 도면과 같이 2.4GHz에 대역폭 50MHz의 특성을 가진다. 여기에 90도 하이브리드 커플러를 결합할 경우, 오른쪽 도면과 같이 2.4GHz에 대역폭 50MHz의 대역 차단 필터의 특성을 가짐을 알 수 있다.The characteristics of the 2.4 GHz band pass filter have a characteristic of a bandwidth of 50 MHz at 2.4 GHz as shown in the left figure. If a 90 degree hybrid coupler is combined, it can be seen that it has the characteristics of a band cut filter with a bandwidth of 50 MHz at 2.4 GHz as shown in the figure on the right.
도 5는 소정 주파수 대역의 신호들만을 통과시키기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 통과 필터를 도시한다.5 illustrates a band pass filter according to an embodiment of the present invention for passing only signals of a predetermined frequency band.
도시한 대역 통과 필터는, 소정 주파수 대역의 신호를 억제하는 대역 차단 필터(240); 및 상기 대역 차단 필터에 연결된 90도 하이브리드 커플러(220)를 포함할 수 있다.The illustrated band pass filter includes a
상기 90도 하이브리드 커플러(220)는 2 포트 소자(즉, 4 단자)이며, 상기 대역 차단 필터(240)는 2개의 단자(a, b)를 가지고 있다. 도시한 바와 같이 상기 90도 하이브리드 커플러(220)의 출력 포트(C, D)에 상기 대역 차단 필터(240)의 2 단자(a, b)가 연결된다. The 90
상기 90도 하이브리드 커플러(220)의 입력 포트를 이루는 2 단자(A, B)는 대역 통과 필터의 2 단자의 역할을 한다. 즉, 전자 회로에서 대역 통과 필터가 연결 되는 부분에, 상기 90도 하이브리드 커플러(220)의 입력 포트를 이루는 2 단자(A, B)가 연결된다. 상기 90도 하이브리드 커플러(220)의 실시예들은 도 2a 및 2b와 같다.The two terminals A and B constituting the input port of the 90
도 5의 대역 통과 필터를 구성하는 대역 차단 필터(240)의 일 실시예는 도 6에 도시한 바와 같다. 도 5의 대역 통과 필터의 작동 원리는, 도 1에 대한 설명으로부터 용이하게 유추가능하므로, 상세 설명은 생략하겠다.An embodiment of the
상술한 본 발명의 사상에 따른 기술을 이용하면, 일반적으로 널리 사용되고 있는 RF 대역 통과 필터를 대역 차단 필터로(또는, 그 반대로) 용이하게 변환이 가능하다. 이는 설계 과정에서 회로 제작자의 필터 설계 부담을 크게 줄여줄 수 있게 된다. 예컨대, 2.4GHz 대역에 필요한 대역 통과 필터는 다양한 구조가 공지되어 있으므로, 별도의 대역 차단 필터의 개발 없이, 공지된 대역 통과를 이용하여 2.4GHz 대역에 대한 차단 필터를 구현하고, 이를 이용하여 와이파이 대역의 신호를 제거할 수 있다. 결국 와이파이/와이브로 기능을 가지는 컨버전스 시스템의 설계가 용이해진다.Using the technique according to the spirit of the present invention described above, it is possible to easily convert the RF bandpass filter, which is generally widely used, into a band cut filter (or vice versa). This greatly reduces the filter design burden on the circuit manufacturer during the design process. For example, since the band pass filter required for the 2.4 GHz band is known in various structures, without the development of a separate band cut filter, to implement a cut filter for the 2.4 GHz band using a known band pass, using the Wi-Fi band The signal of can be removed. As a result, it is easy to design a convergence system with Wi-Fi / WiBro.
본 발명의 기술사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 차단 필터를 도시한 블록도.1 is a block diagram illustrating a band cut filter in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a 및 2b는 도 1의 대역 차단 필터를 구현하는데 사용될 수 있는 90도 하이브리드 커플러의 실시예들을 도시한 평면도.2A and 2B are plan views illustrating embodiments of a 90 degree hybrid coupler that may be used to implement the band cut filter of FIG.
도 3은 도 1의 대역 차단 필터를 구현하는데 사용될 수 있는 대역 통과 필터의 일 실시예를 도시한 회로도.3 is a circuit diagram illustrating one embodiment of a band pass filter that may be used to implement the band cut filter of FIG.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 대역 통과 필터의 원리를 설명하기 위한 특성 변환 그래프.4 is a characteristic transformation graph for explaining the principle of the band pass filter according to the spirit of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대역 통과 필터를 도시한 블록도.5 is a block diagram illustrating a band pass filter in accordance with another embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 대역 통과 필터를 구현하는데 사용될 수 있는 대역 차단 필터의 일 실시예를 도시한 회로도.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating one embodiment of a band cut filter that may be used to implement the band pass filter of FIG. 5. FIG.
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