KR20130123731A - Ｒｆ 통신 시스템의 대역 통과 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터에 관한 것으로서, 평형 영차공진부와 비평형 영차공진부를 결합시켜 듀얼밴드 특성을 구현하고 통과 대역 근처에 교차 커플링 구조를 이용하여 전송영점을 제공할 뿐만 아니라 인접신호 차단특성을 갖는다.
Description
본 발명은 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평형 영차공진부와 비평형 영차공진부를 결합시켜 듀얼밴드 특성을 구현하고 통과 대역 근처에 교차 커플링 구조를 이용하여 전송영점을 제공할 수 있도록 한 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터에 관한 것이다.
오늘날 휴대용 무선 단말기는 우리 일상생활에서 필수품으로 자리잡고 있으며, 국내외 안팎으로 무선산업, 특히 휴대형 단말기에 대한 소비자의 관심과 요구는 날로 증가하고 있다. 이에 발맞추어 단말기의 성능과 기능 향상에 대한 연구도 활발히 진행중에 있다.
한편, 이동중에 용이하게 사용하기 위해서는 성능과 기능에 영향을 주지 않으면서 작은 크기와 가벼움을 유지해야 하기 때문에 소형화 및 경량화가 필수적이다. 특히, 통신 부품의 소형화는 다른 전자부품이 탑재될 공간을 확보하므로 단말기의 다기능화도 가져올 수 있기 때문에 단말기의 소형화와 경량화를 목표로 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
통신 시스템에서는 송수신 RF신호를 소정 주파수 대역에 따라 대역 통과 기능 및 차단하는 기능이 기본적으로 요구되며 이러한 기능을 수행하기 위해 대역 통과 필터가 필요하게 된다.
특히, 대역 통과 필터의 대역 통과 주파수는 필터 공진기 등가회로 모델의 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분에 의해 정해져 원하는 주파수 대역의 신호를 구분하여 전달하며 이를 통하여 RF 통신 시스템에 대역 신호와 대역외 신호 구분기능을 제공한다.
한편, 통신 시스템에서 보다 정확한 신호의 송수신을 위해 대역 통과 필터의 특성은 중요한 고려 요소이며, 특히 다중대역의 주파수 대역에서 신호를 송수신하는 현재의 통신 시스템에서는 인접신호 차단 또는 멀티밴드 신호 필터링 등의 다양한 요구를 만족하기 위한 대역 통과 필터가 요구되고 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허 10-2011-0113340호(2011.10.17.) "CRLH 구조 공진기 기반의 대역 통과 필터 및 이를 이용한 듀플렉서"가 있다.
본 발명은 평형 영차공진부와 비평형 영차공진부를 결합시켜 듀얼밴드 특성을 구현하고 통과 대역 근처에 교차 커플링 구조를 이용하여 전송영점을 제공할 수 있도록 한 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인접신호 차단특성을 갖는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터는 입력포트와 직렬 연결된 제 1비평형 영차공진부와 제 1평형 영차공진부; 출력포트와 직렬 연결된 제 2비평형 영차공진부와 제 2평형 영차공진부; 제 1평형 영차공진부와 제 2평형 영차공진부를 결합시키는 유도결합부; 및 제 1평형 영차공진부와 제 2평형 영차공진부에서 각각 분기되어 병렬 연결된 교차결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 1평형 영차공진부는 제 1직렬공진부와 제 1병렬공진부 및 유도결합부의 제 1직렬 인턱터와 평형상태를 이루고, 제 1비평형 영차공진부는 제 1직렬공진부와 제 2병렬공진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 1직렬공진부는 직렬 인덕터와 직렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 교차결합부는 제 1직렬공진부의 직렬 인덕터와 직렬 커패시터의 연결점에서 분기되어 직렬 커패시터에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 1병렬공진부와 제 2병렬공진부는 병렬 인덕터와 병렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 2평형 영차공진부는 제 2직렬공진부와 제 3병렬공진부 및 유도결합부의 제 2직렬 인덕터와 평형상태를 이루고, 제 2비평형 영차공진부는 제 2직렬공진부와 제 4병렬공진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 2직렬공진부는 직렬 인덕터와 직렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 교차결합부는 제 2직렬공진부의 직렬 인덕터와 직렬 커패시터의 연결점에서 분기되어 직렬 커패시터에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 3병렬공진부와 제 4병렬공진부는 병렬 인덕터와 병렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 평형 영차공진부와 비평형 영차공진부를 결합시켜 듀얼밴드 특성을 구현하고 통과 대역 근처에 교차 커플링 구조를 이용하여 전송영점을 제공할 수 있도록 한 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인접신호 차단특성을 갖는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 전송특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 주파수 분포특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 위상특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 리플특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 전송특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 주파수 분포특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 위상특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 리플특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터는 제 1비평형 영차공진부(10), 제 1평형 영차공진부(20), 제 2비평형 영차공진부(40), 제 2평형 영차공진부(30), 유도결합부(150) 및 교차결합부(140)를 포함한다.
제 1비평형 영차공진부(10)와 제 1평형 영차공진부(20)는 입력포트(100)와 직렬 연결된다.
이때 제 1비평형 영차공진부(10)가 입력포트(100)와 연결되고 제 1평형 영차공진부(20)가 내측에 연결된다.
제 1평형 영차공진부(20)는 제 1직렬공진부(120)와 제 1병렬공진부(130) 및 유도결합부(150)의 제 1직렬 인턱터(L8)와 평형상태를 이루는 CRLH(Composite Right Left Handed) 구조의 공진기이고, 제 1비평형 영차공진부(10)는 제 1직렬공진부(120)와 제 2병렬공진부(110)를 포함하는 CRLH 구조의 공진기이다.
또한, 제 1직렬공진부(120)는 직렬 인덕터(L2)와 직렬 커패시터(C2)를 포함하고, 제 1병렬공진부(130)와 제 2병렬공진부(110)는 병렬 인덕터(L1, L3)와 병렬 커패시터(C1, C3)를 포함한다.
제 1직렬공진부(120)는 제 1평형 영차공진부(20)와 제 1비평형 영차공진부(10)에서 공유된다.
제 2비평형 영차공진부(40)와 제 2평형 영차공진부(30)는 출력포트(190)와 직렬 연결된다.
이때 제 2비평형 영차공진부(40)가 출력포트(190)와 연결되고 제 2평형 영차공진부(30)는 내측에 연결된다.
제 2평형 영차공진부(30)는 제 2직렬공진부(170)와 제 3병렬공진부(160) 및 유도결합부(150)의 제 2직렬 인덕터(L9)와 평형상태를 이루는 CRLH(Composite Right Left Handed) 구조의 공진기이고, 제 2비평형 영차공진부(40)는 제 2직렬공진부(170)와 제 4병렬공진부(180)를 포함하는 CRLH 구조의 공진기이다.
또한, 제 2직렬공진부(170)는 직렬 인덕터(L5)와 직렬 커패시터(C5)를 포함하고, 제 3병렬공진부(160)와 제 4병렬공진부(180)는 병렬 인덕터(L4, L6)와 병렬 커패시터(C4, C6)를 포함한다.
제 2직렬공진부(170)는 제 2평형 영차공진부(30)와 제 2비평형 영차공진부(40)에서 공유된다.
유도결합부(150)는 제 1직렬 인덕터(L8)와 제 2직렬 인덕터(L9)의 결합을 통해 제 1평형 영차공진부(20)와 제 2평형 영차공진부(30)를 연결시킨다.
교차결합부(140)는 제 1평형 영차공진부(20)와 제 2평형 영차공진부(30)에서 각각 분기되어 병렬 연결된 직렬 커패시터(C8)에 의해 통과 대역 주변에 전송 영점(transmission zero)을 발생시킴으로써 통과 대역의 스커트(skirt) 특성을 향상시키며, 듀얼밴드 매칭 특성을 제공한다.
이때 교차결합부(140)는 제 1직렬공진부(120)와 제 2직렬공진부(170)의 직렬 인덕터(L2, L5)와 직렬 커패시터(C2, C5)의 연결점에서 각각 분기되어 직렬 커패시터(C8)에 의해 결합된다
이와 같이 영차공진 주파수가 일치하는 직렬 커플링 결합된 한 쌍의 제 1 및 제 2평형 영차공진부(20, 30)와 제 1 및 제 2 비평형 영차공진부(10, 40)를 순차적으로 연결하여 듀얼밴드 특성을 구현하도록 대역 통과 필터를 구현하며, 이때 영차 공진부의 주파수 분산 특성을 이용하여 영차 공진주파수와 대역폭을 필터의 대역 통과 특성에 정합시킴으로써 통과 대역 특성이 평탄하며, 대역 근처에 밴드갭에 의한 전송 영점을 균일하게 할 수 있다.
이때 주파수 분산 특성을 이용하여 대역폭을 조절하고 영차 공진 주파수를 조절하여, 즉 각각 영차 공진부의 전달 특성을 필터의 전달 특성에 정합시켜 설계함으로써 대역 통과 필터가 영차 공진 주파수를 갖는 영차 공진부를 포함하며, 이때 필터의 입출력 단자에 제 1내지 제 2평형 영차공진부(20, 30)와 제 1내지 제 2비평형 영차공진부(10, 40)의 영차 공진 주파수가 서로 일치하여, 영차 공진부의 영차 공진 주파수 대역폭이 필터의 대역폭에 적합하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 전송특성을 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 주파수 분포특성을 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 위상특성을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터의 리플특성을 나타낸 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이 필터의 전송특성은 듀얼밴드 특성을 갖도록 설계되었으며 저역 통과대역 중심으로부터 선택도를 좋게 하기 위해 두 개의 전송 영점이 삽입되었고 동시에 전송영점 이후의 전송특성이 급격히 억압되도록 설계되었다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 주파수 분포특성 그래프는 필터 전체를 하나의 셀로 본 주파수 분포도로 나타낸 그래프로써 두 개의 통과 대역을 갖는 듀얼밴드 특성을 보이고 있으며 통과 대역과 전송영점, 차단 대역의 특성을 확인해 볼 수 있다.
또한, 도 4와 도 5는 각각 필터의 위상과 리플 특성을 보이는 그래프로써 필터가 전체 특성을 손해보지 않으면서도 듀얼밴드와 저역대역의 전송영점과 차단대역 기울기 특성이 개선되는 특성을 볼 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터에 따르면, 평형 영차공진부와 비평형 영차공진부를 결합시켜 듀얼밴드 특성을 구현하고 통과 대역 근처에 교차 커플링 구조를 이용하여 전송영점을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 제 1비평형 영차공진부 20 : 제 1평형 영차공진부
30 : 제 2평형 영차공진부 40 : 제 2비평형 영차공진부
100 : 입력포트 110 : 제 2병렬공진부
120 : 제 1직렬공진부 130 : 제 1병렬공진부
140 : 교차결합부 150 : 유도결합부
160 : 제 3병렬공진부 170 : 제 2직렬공진부
180 : 제 4병렬공진부 190 : 출력포트
30 : 제 2평형 영차공진부 40 : 제 2비평형 영차공진부
100 : 입력포트 110 : 제 2병렬공진부
120 : 제 1직렬공진부 130 : 제 1병렬공진부
140 : 교차결합부 150 : 유도결합부
160 : 제 3병렬공진부 170 : 제 2직렬공진부
180 : 제 4병렬공진부 190 : 출력포트
Claims (9)
- 입력포트와 직렬 연결된 제 1비평형 영차공진부와 제 1평형 영차공진부;
출력포트와 직렬 연결된 제 2비평형 영차공진부와 제 2평형 영차공진부;
상기 제 1평형 영차공진부와 상기 제 2평형 영차공진부를 결합시키는 유도결합부; 및
상기 제 1평형 영차공진부와 상기 제 2평형 영차공진부에서 각각 분기되어 병렬 연결된 교차결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1평형 영차공진부는 제 1직렬공진부와 제 1병렬공진부 및 상기 유도결합부의 제 1직렬 인턱터와 평형상태를 이루고, 상기 제 1비평형 영차공진부는 상기 제 1직렬공진부와 제 2병렬공진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1직렬공진부는 직렬 인덕터와 직렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 3항에 있어서, 상기 교차결합부는 상기 제 1직렬공진부의 상기 직렬 인덕터와 상기 직렬 커패시터의 연결점에서 분기되어 직렬 커패시터에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1병렬공진부와 상기 제 2병렬공진부는 병렬 인덕터와 병렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2평형 영차공진부는 제 2직렬공진부와 제 3병렬공진부 및 상기 유도결합부의 제 2직렬 인덕터와 평형상태를 이루고, 상기 제 2비평형 영차공진부는 상기 제 2직렬공진부와 제 4병렬공진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 2직렬공진부는 직렬 인덕터와 직렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 7항에 있어서, 상기 교차결합부는 상기 제 2직렬공진부의 상기 직렬 인덕터와 상기 직렬 커패시터의 연결점에서 분기되어 직렬 커패시터에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 3병렬공진부와 상기 제 4병렬공진부는 병렬 인덕터와 병렬 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템의 대역 통과 필터.
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