KR20140004340U - 무선 주파수 필터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터로서; 내부가 중공이고, 외부와 차단되는 복수개의 캐비티가 순차적으로 연결되는 구조를 가지며, 복수개의 캐비티간에는 연결 통로 구조인 커플링 윈도우가 형성되는 함체와; 함체의 내부 중공에 위치하는 공진소자를 포함하고; 함체는 공진소자가 설치되는 바디부와, 바디부를 덮는 커버를 구비하며; 커버에는 필터링 튜닝을 위한 관통 홀이 형성되며, 관통 홀에 압입 방식으로 끼워지게 설치되는 튜닝 핀을 구비함을 특징으로 한다.

Description

무선 주파수 필터{RADIO FREQUENCY}

본 고안은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 신호 처리 장치에 관한 것으로, 특히 캐비티 필터와 같이, 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터에 관한 것이다.

캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터는 통상 금속 재질의 하우징을 통해 직육면체 등의 수용공간, 즉 캐비티 구조를 다수개 구비하며, 각 캐비티 구조 내부에 유전체 공진소자(DR: Dielectric Resonance element) 또는 금속 공진봉으로 구성된 공진소자를 각각 구비시켜 초고주파의 공진을 발생시킨다. 또한, 이와 같은 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서, 캐비티 구조의 상부에는 해당 캐비티 구조의 개방면을 차폐하는 커버가 구비되며, 커버에는 해당 무선 주파수 필터의 필터링 특성을 튜닝하기 위한 튜닝 구조로서, 다수의 튜닝 스크류 및 해당 튜닝 나사를 고정하기 위한 고정용 너트가 설치될 수 있다. 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에 관한 일예로는, 본 출원인에 의해 선출원된 공개특허공보 제10??2004??100084호(명칭: 무선 주파수 필터, 공개일: 2004년 12월 02일, 발명자: 박종규, 박상식, 정승택)에 개시된 바를 예로 들 수 있다.

이러한 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터는 무선 통신 시스템에서 송수신 무선 신호의 처리를 위해 사용되며, 특히, 이동통신 시스템에서 기지국이나 중계기 등에 대표적으로 적용된다.

한편, 이동통신 시스템의 기지국 또는 중계기는 통상 지상으로부터 높은 곳의 기둥에 설치되는 안테나 장치에 비해 (통상 부피가 크고 무게가 많이 나가는) 기지국 본체 장치들은 지상에서 설치되며, 안테나 장치와 본체 장치 간에는 케이블을 통해 연결하는 설치 방식이 현재까지도 적용되고 있다. 그런데, 이러한 설치 방식은 안테나 장치와 본체 장치간의 케이블 연결에 따른 손실 문제 및 본체 장치의 설치 공간 확보의 문제 등을 가져오며, 이에 최근 들어, 장비들의 꾸준한 경량화 및 소형화에 힘입어, 본체 장치들도 (적어도 일부 모듈은) 안테나 장치의 설치용 기둥 등에 설치되어 안테나 장치와 곧바로 연결되거나, 안테나 장치 내부에 포함되는 설치 방식이 적용되고 있다.

따라서 특히, 이와 같은 이동통신 시스템의 기지국 또는 중계기에 적용되는 무선 주파수 필터를 제작함에 있어서, 소형, 경량화가 더욱 주요한 고려 사항으로 떠오르고 있다.

그런데, 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서는 하우징 내에 공진소자를 구비시켜야 하는 구조를 가지며, 커버와 하우징의 결합 구조를 기본적으로 구비하여야 하므로, 경량 및 소형화에 한계가 있었다. 더욱이, 다수의 튜닝 스크류 및 고정용 너트 등을 이용한 필터링 특성 튜닝 구조는 튜닝 스크류 및 고정용 너트 자체뿐만 아니라, 튜닝 스크류 및 고정용 너트를 안정적으로 설치하기 위해, 커버의 두께가, 예를 들어 3T(mm) 정도로 최소한으로 요구되는 등, 무선 주파수 필터의 경랑 및 소형화에 커다란 제약 사항으로 작용한다.

따라서 본 고안은 더욱 소형 및 경량화가 가능한 무선 주파수 필터를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 제조가 간단하며, 단순화된 구조를 가질 수 있는 무선 주파수 필터를 제공함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 튜닝 스크류 및 고정용 너트의 체결 구조를 채용하지 않고서 필터링 특성의 튜닝이 가능하도록 설계할 수 있는 무선 주파수 필터를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 무선 주파수 필터로서; 내부가 중공이고, 외부와 차단되는 복수개의 캐비티가 순차적으로 연결되는 구조를 가지며, 복수개의 캐비티간에는 연결 통로 구조인 커플링 윈도우가 형성되는 함체와; 상기 함체의 내부 중공에 위치하는 공진소자를 포함하고; 상기 함체는 상기 공진소자가 설치되는 바디부와, 상기 바디부를 덮는 커버를 구비하며; 상기 커버에는 상기 관통 홀이 형성되며, 필터링 특성튜닝을 위해, 상기 관통 홀에 압입 방식으로 끼워지게 설치되는 튜닝 핀을 구비함을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 튜닝 핀은, 상기 관통 홀의 직경보다 작게 형성되는 핀 몸체와; 상기 핀 몸체의 상단부에서 형성되며, 상기 관통 홀의 직경보다 큰 직경을 가지는 핀 머리를 구비하며; 상기 핀 몸체에는 상기 관통 홀에 압입되기 위한 압입부가 형성되어 있으며; 상기 핀 몸체와 상기 압입부를 포함한 직경은 상기 관통 홀의 직경보다 크게 형성됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 압입부는 격자 방향, 세로 방향, 또는 비스듬한 방향으로 톱니 모양을 갖도록 널링(knurling) 가공된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터는 더욱 소형 및 경량화가 가능하며, 튜닝 스크류 및 고정용 너트의 체결 구조를 채용하지 않고서 필터링 특성의 튜닝이 가능하도록 설계되어, 보다 간단하며, 단순화된 구조를 가질 수 있다.

따라서, 제조가 간편하게 이루어져 비용절감의 효과가 발생할 수 있으며, 소형 및 경량화로 기지국 등의 스테이션에 장착시에 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터의 분리 사시도
도 2는 도 1 중 튜닝 핀의 구조도
도 3a 및 도 3b는 도 1 중 튜닝 핀과 커버와의 결합 구조도
도 4a 및 도 4b는 본 고안의 제2실시예들에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터에서 튜닝 핀과 커버와의 결합 구조도
도 5는 본 고안의 또다른 실시예들에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터에서 튜닝 핀의 구조도

이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터의 분리 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 고안의 제1실시예에 따른 무선 주파수 필터는 다수의 캐비티, 예를 들어 6개의 캐비티 구조가 다단으로 연결되는 경우의 예를 보이고 있다. 즉, 도 1에 도시된 구조는 6개의 캐비티 구조가 3개씩 2줄로 위치하여 순차적으로 연결된 구조로 볼 수 있다.

제1실시예에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터는 종래와 유사하게, 내부가 중공이고, 외부와 차단되는 캐비티를 갖는 함체를 구비하는데, 함체의 내부의 중공에 공진소자를 구비한다. 이때 함체는 공진소자(20)가 위치하는 바디부(2)와, 상기 바디부(2)를 덮는 커버(1)로 구성될 수 있다. 바디부(2) 및 커버(1)는 솔더링이나 용접 등에 의해 서로 접합된다.

도 1의 예에서는, 커버(1)는 전체 필터 구조에서 볼 때 상부면만을 이루도록 판 형태로 형성되며, 바디부(2)는 전체 필터 구조에서 하부면과 측면을 이루는 것으로 도시되고 있다.

본 고안의 제1실시예에 따른 구조에서, 바디부(2)에는 그 하부면의 다수의 캐비티에 해당하는 위치의 중앙에서 각 캐비티 내부를 향해 상부로 돌출되며, 그 내부가 비어 있으며, 그 입구가 전체 함체의 외부로 향하는 포켓 형태의 다수의 공진소자(20)가 나머지 부위와 이음매 없이(seamless), 즉, 별도의 접합면이 없이 돌출되는 형태로 일체로 형성된다. 이러한 다수의 공진소자(20)를 가지는 바디부(2)는 예를 들어, 알루미늄이나 마그네슘 재질(합금 포함)의 판 형태의 모재를 이용하여 프레스 성형 방식을 사용하여 형성될 수 있으며, 특히, 비교적 깊이가 깊은 돌출 부위를 형성하기 위해 심가공 프레스(deep drawing press) 성형 방식을 사용하여 형성할 수 있다. 물론, 이 경우에 공진소자(20)의 사이즈는 공진소자 작용을 할 수 있도록 해당 주파수 등을 고려하여 적절히 설계된다.

이때, 바디부(2)에서는 각각의 캐비티 구조들이 서로 순차적인 커플링 구조를 가지도록 하기 위해, 서로 순차적으로 연결 구조를 가지는 캐비티 구조간에는 연결 통로 구조인 커플링 윈도우(22)들이 형성된다. 도 1을 참조하면, 이러한 커플링 윈도우(22)는 캐비티 상호간의 격벽에 해당하는 부위에서 미리 설정된 사이즈로 일정 부부분이 제거된 형태로 형성됨을 알 수 있다.

또한, 도 1에서는 해당 무선 주파수 필터의 입력 단자(30) 및 출력 단자(32)가 입력단 및 출력단 캐비티 구조와 각각 연결되도록 바디부(2)의 측면에 형성되는 홀을 통해 부착되는 구조가 도시되고 있다.

한편, 커버(1)는 바디부(2)와 마찬가지로 알루미늄이나 마그네슘 재질(합금 포함)의 판 형태의 모재를 이용하여 프레스 성형 방식을 사용하여 형성할 수 있다. 이러한 프레스 성형 시에, 커버(1)에는 바디부(2)의 다수의 공진소자(20)와 각각 대응되는 부위에서, 내부 중공측으로 움푹 들어간 함몰 도는 돌출되는 요철 면을 가지는 요철 구조(10)가 형성된다. 상기 요철 구조(10)는 내부 중공측으로 움푹 들어간 함몰 부위가 고리 형태로 적어도 1회 이상 형성된다.

상기 요철 구조(10)는 종래의 튜닝 스크류 및 고정용 너트의 체결 구조를 대체하기 위한 것으로서, 본 고안의 제1실시예에서는 주파수 튜닝시에 해당 필터링 특성을 모니터링 하면서 필터링 특성이 최적화되거나, 또는 기준치를 만족하게 될 때까지 해당 요철 구조(10)의 함몰 면과 바디부(2)의 공진소자(20)의 상단과의 거리가 좁혀지도록(아울러, 내부 중공의 체적이 변하도록) 상기 요철 구조(10)의 함몰 면에 외부 타각 장비(미도시)의 타각 핀(pin)에 의한 타각 또는 누름에 의해 도트핀 구조를 형성할 수 있다.

상기 본 고안의 제1실시예에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터는 종래의 튜닝 스크류 및 고정용 너트의 체결 구조를 채용한 구조에 비해 보다 간단한 구조를 가지며 보다 저비용으로 신속한 제작이 가능하며, 더욱 소형 및 경량화가 가능하게 된다. 예를 들어, 이 경우에, 커버(1) 등의 두께는 0.3T(mm) 정도로 구성할 수도 있다. 또한, 종래에 비해 튜닝 스크류 등을 구비하지 않고, 또한 별도의 공진소자를 부착하는 구조가 아니므로, 캐비티를 형성하는 내부 면의 불연속성에 기인한 PIMD(Passive InterModulation Distortion) 특성을 개선하는 작용 효과도 가질 수 있다.

상기한 바와 같은, 다수의 요철 구조(10)를 구비한 커버(1)와 다수의 공진소자(20)를 구비한 바디부(2)로 구성되는 무선 주파수 필터에 대해서는 본원 출원인에 의해 선출원된 특허 출원번호 제10-2012-0092374호(명칭: 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터, 출원일: 2012년 8월 23일, 고안자: 박남신, 김정회, 정대수)에 개시된 바를 예로 들 수 있다.

한편, 상기한 구조를 가지는 무선 주파수 필터에서, 본 고안의 특징에 따라 커버(1)에는 바디부(2)의 다수의 커플링 윈도우(22)와 대응되는 위치에 커플링 튜닝을 위한 다수의 튜닝 핀(12)이 각각 설치된다. 다수의 튜닝 핀(12)은 커버(1)에서 해당 설치 위치에 형성된 관통 홀(11)에 하단부가 관통한 상태로 관통 홀(11)에 압입(억지끼움)방식으로 끼워지게 고정된다. 이에 따라, 다수의 튜닝 핀(12)의 하단이 관통 홀(11)을 관통하여 커플링 윈도우(22)측으로 삽입됨으로써, 커플링 튜닝을 하게 된다. 이 경우에 커플링 튜닝 작업은 종래의 튜닝 나사 등을 이용한 구조에 비해 다소 그 정밀성이 떨어지게 되나, 통상적으로 커플링 튜닝 작업은 주파수 튜닝 작업 등에 비해 고도한 정밀성이 요구되지 않으므로, 이와 같은 튜닝 핀을 이용한 커플링 튜닝 구조는 필터 성능에 별다른 악영향을 주지 않게 된다.

도 2는 도 1 중 튜닝 핀(12)의 구조도로서, 도 2의 (a), (b), (c)는 각각 튜닝 핀(12)의 상면, 측면, 평면 구조를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b는 도 1 중 튜닝 핀(12)과 커버(1)와의 결합 구조의 측단면도로서, 도 3a는 튜닝 핀(12)이 커버(1)와 결합이 완료되지 않은 상태를 나타내며, 도 3b는 튜닝 핀(12)이 커버(1)와 결합을 완료한 상태를 나타낸다.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 튜닝 핀(12)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 튜닝 핀(12)은 예를 들어 원기둥 형태의 핀 몸체(120)를 구비한다. 핀 몸체(120)의 직경은 상기 커버(1)에 형성되는 관통 홀(11)의 직경보다 동일하거나 다소 작게 형성된다. 또한, 튜닝 핀(12)에는 핀 몸체(120)의 상단부에서 형성되며, 핀 몸체(120) 및 관통 홀(11)의 직경보다 큰 직경을 가지는 핀 머리(124)를 구비할 수도 있다.

또한, 튜닝 핀(12)에서 핀 몸체(120)의 상측에는 하나 이상의 돌기로 형성되는 압입부(122)가 구비될 수 있는데, 핀 몸체(120)와 압입부(122)를 포함한 직경은 상기 관통 홀(11)의 직경보다 다소 크게 설정된다. 예를 들어, 관통 홀(11)의 직경은 1T로 설정되며, 핀 몸체(120)와 압입부(122)를 포함한 직경은 1.05T 내지 1.1T로 설정될 수 있다. 이에 따라 튜닝 핀(12)은 관통 홀(11)에 삽입된 후, 상기 압입부(122)가 형성된 상단부가 압입됨으로써, 관통 홀(11)에 고정되게 설치된다.

한편, 도 3b를 참조하면, 튜닝 핀(12)이 커버(1)와 결합을 완료한 상태에서는, 고정 상태를 유지하기 위해 에폭시 등의 접착제(14)를 튜닝 핀(12)과 커버(1)와의 접촉면에 추가로 도포할 수 있다.

상기 본 고안의 제1실시예에 따른 튜닝 핀을 이용할 경우에, 종래의 튜닝 스크류 및 고정용 너트의 체결 구조를 채용한 구조에 비해 보다 간단한 구조를 가지며 보다 저비용으로 신속한 제작이 가능하며, 더욱 소형 및 경량화가 가능하게 된다. 예를 들어, 이 경우에도, 커버(1) 등의 두께는 0.3T 정도로 종래와 비교하여 매우 얇게 구성할 수 있게 된다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 제2실시예들에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터에서 튜닝 핀과 커버와의 결합 구조를 나타낸 사시도 및 측면 절단면도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 고안의 제2실시예에 따른 구조는 상기 도 2, 도 3a 및 도 3b에 개시된 구조와 대체로 유사하나, 튜닝 핀(12)에는 별도의 압입부(도 2의 122)를 구비하지 않으며, 관통 홀(11)에는 상기 튜닝 핀(12)이 압입되기 위한 적어도 하나 이상, 예를 들어 4개의 돌기(112)가 그 내면에 형성된다. 이때 돌기(112)를 포함한 관통 홀(11)의 직경은 튜닝 핀(12)의 핀 몸체 직경보다 작게 형성된다.

도 5는 본 고안의 또다른 실시예들에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터에서 튜닝 핀의 구조도이다. 도 5에 도시된 실시예들에 따른 튜닝 핀(12)의 구조는 상기 도 2, 도 3a 및 도 3b에 개시된 제1실시예에 따른 구조와 대체로 유사하나, 튜닝 핀(12)에 형성되는 압입부의 구조가 다소 다르게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 2, 도 3a 및 도 3b에 개시된 제1실시예에 따른 구조에서는 튜닝 핀(12)에 형성되는 압입부가 세로 방향의 레일 형태의 돌기 구조인 것으로 도시되고 있으나, 도 5의 (a), (b), (c)를 참조하면, 본 고안의 또다른 실시예에서는 튜닝 핀(12)의 압입부(122-2, 122-2, 122-4)는 각각 격자 방향, 세로 방향, 또는 비스듬한 방향으로 톱니 모양을 갖도록 널링(knurling) 가공된 것일 수 있다. 이러한 널링 구조는 통상적인 널링 툴을 이용한 선반 작업을 통해 형성할 수 있다.

상기와 같이, 본 고안의 실시예들에 따른 캐비티 구조를 가진 무선 주파수 필터가 구성될 수 있으며, 한편 고안에서는 이외에도 다양한 실시예나 변형예가 있을 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명에서는 공진소자들간의 커플링 튜닝을 위해 튜닝 핀을 이용하는 구조를 설명하였으나, 이외에도, 상기 도 1에 도시된 바와 같은 무선 주파수 필터에서 주파수 튜닝을 위한 요철 구조(10)를 구비하지 않고, 주파수 튜닝을 위해서도 이러한 튜닝 핀 및 커버에 관통 홀을 형성하는 구조를 채용하는 것도 가능하다. 다만, 이 경우에 정밀한 튜닝 작업은 다소 어려움이 있을 수 있다.

또한, 상기의 설명에서는 커플링 튜닝을 위해 튜닝 핀을 이용하는 구조가, 도 1에 도시된 바와 같이, 커버 및 바디부가 각각 프레스 가공을 통해 일체형으로 형성되는 구조에 적용될 수 있는 것으로 설명하였으나, 이외에도 모재 내부를 절삭하여 캐비티를 형성하는 하우징 및 해당 하우징을 덮는 커버로 구성되는 통상적인 구조의 캐비티 필터에서도 커플링 튜닝을 위해 본 고안의 구조가 적용될 수 있다.

또한, 상기 도 4a 및 도 4b에 도시된 제2실시예에는 튜닝 핀에 압입부가 형성되지 않고 커버의 관통 홀에 돌기가 형성되는 것으로 설명하였으나, 이외에도 튜닝 핀에 압입부가 형성되며 관통 홀에도 돌기가 형성되는 구조도 채용할 수 있다.

Claims (5)

1. 무선 주파수 필터에 있어서,
   내부가 중공이고, 외부와 차단되는 복수개의 캐비티가 순차적으로 연결되는 구조를 가지며, 복수개의 캐비티간에는 연결 통로 구조인 커플링 윈도우가 형성되는 함체와,
   상기 함체의 내부 중공에 위치하는 공진소자를 포함하고,
   상기 함체는 상기 공진소자가 설치되는 바디부와, 상기 바디부를 덮는 커버를 구비하며,
   상기 커버에는 필터링 특성튜닝을 위한 관통 홀이 형성되며,
   상기 관통 홀에 압입 방식으로 끼워지게 설치되는 튜닝 핀을 구비함을 특징으로 하는 무선 주파수 필터.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 핀은,
   상기 관통 홀의 직경보다 작게 형성되는 핀 몸체와,
   상기 핀 몸체의 상단부에서 형성되며, 상기 관통 홀의 직경보다 큰 직경을 가지는 핀 머리를 구비하며, 상기 핀 몸체에는 상기 관통 홀에 압입되기 위한 압입부가 형성되어 있으며,
   상기 핀 몸체와 상기 압입부를 포함한 직경은 상기 관통 홀의 직경보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 무선 주파수 필터.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 압입부는 격자 방향, 세로 방향, 또는 비스듬한 방향으로 톱니 모양을 갖도록 널링(knurling) 가공된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 필터.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 튜닝 핀은,
   상기 관통 홀의 직경보다 작게 형성되는 핀 몸체와,
   상기 핀 몸체의 상단부에서 형성되며, 상기 관통 홀의 직경보다 큰 직경을 가지는 핀 머리를 포함하며,
   상기 관통 홀에는 상기 튜닝 핀이 압입되기 위한 적어도 하나 이상의 돌기가 그 내면에 형성되며,
   상기 돌기를 포함한 관통 홀의 직경은 튜닝 핀의 핀 몸체 직경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 필터.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 튜닝 핀은,
   주파수 튜닝 후에 핀 머리측에 접착제를 도포하여 상기 커버에 고정되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 필터.

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