KR20140128054A - 대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기 - Google Patents

대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터 장치는 하나의 주파수 대역만 고정적으로 필터링함에 따라, 필터링 할 주파수 대역의 변형이 필요할 때 수동으로 부품을 교체해야하는 종래기술의 문제를 극복하기 위하여, 부품의 교환없이 복수 개의 공진기와 스위치를 통해 다양한 주파수 대역에 대하여 선택적으로 필터링이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

Description

대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기{Variable Bandpass Filter Device and Mobile Communication Repeater}
본 발명의 실시예들은 대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 사업자 또는 지역마다 다른 주파수 대역을 이용하는 이동통신 시스템 하의 중계기에 이용될 수 있는, 주파수 대역의 가변이 가능한 대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기에 대한 것이다.
통신 시스템에서 기지국의 영향이 미치기 어려운 지역의 단말기에 대하여 기지국간의 통신을 구현하기 위하여 단말기와 기지국 사이에 중계기가 배치된다. 이러한 종래의 중계기는 중계기의 중심주파수 및 필터 대역폭이 고정되어 있어 통신 사업자 또는 서비스 환경에 따라 각각의 환경에 맞는 중계기가 사용되고 있다. 일반적으로 이동통신 서비스 주파수들은 서비스하고자 하는 방식에 따라 여러 가지 주파수 대역으로 나뉘어져 있으며, 또한 같은 서비스 방식에서도 사업자 별로 별도의 주파수 대역을 할당하여 이동통신 서비스를 해오고 있다.
도 1은 종래의 이동통신 중계기의 구조도이다. 좌측의 안테나(10)는 기지국으로부터 이동통신 신호를 수신하며, 좌측 듀플렉서(15)는 이동통신 서비스 시스템에 맞는 신호만을 필터링한다. 이어서, 필터링된 신호는 LNA(RF 증폭기)(20)를 통해 증폭되어 주파수 여파부(30)로 전달된다. 주파수 여파부(30)는 다수의 필터와 다수의 증폭기 등으로 구성되어 있다. 구체적으로, LNA를 통화한 신호는 RF BPF(Band Pass Filter)를 통과하여 해당 지역에서 서비스 가능한 주파수만 걸러지게 된다. 즉, 도 2a를 참조하면, 국내에서 이동통신 서비스를 수행하는 사업자가 A사, B사, C사라고 가정할 경우, 할당되는 주파수 대역은 도 2a에 나타난 모양과 같을 것이다. 각 사업자의 주파수 대역은 보호대역을 경계로 서로 간섭영향이 없도록 설정되어 있다. RF BPF를 통과한 신호는 A사, B사, C사의 주파수 대역을 모두 포함하는 대역으로 걸러지게 된다.
그 다음 Gain AMP를 거쳐 Channel Filter(33)를 통과하여 중계기에서 필요로 하는 특정 사업자 주파수만이 걸러지게 된다. 즉, 도 2b를 참조하면, 중계기가 제공하는 특정 사업자 주파수가 A사의 주파수인 경우, 도 2b의 그림과 같이 A사의 주파수 대역만이 남아있게 된다. 이러한 필터링 과정에 따라 인접한 사업자의 주파수와의 간섭이 최소화된다.
이어서, 걸러진 신호는 Gain Amp와 Attenuator를 통화하여 중계기에 맞는 이득을 갖도록 증폭되며, RF BPF를 통과한다. 주파수 여파부(30)를 거친 신호는 Power Amp로 전달되어 원하는 출력으로 증폭되어 우측 듀플렉서(45)를 거쳐 우측 안테나(50)를 통해 단말기로 전송된다. 단말기에서 중계기를 통과하여 기지국으로 통과하는 과정은 하단의 LNA(60), 주파수 여파기(70), Channel Filter(73), Power Amp(80)을 거쳐 앞서 설명한 과정의 역으로 이루어진다.
한편, 이러한 종래기술 방식에서 나아가 중계기의 주파수 선택도를 향상시키기 위하여 IF Filter를 이용하는 방식이 고안되었다. 도 3은 헤테로다인(Heterodyne) 방식의 이동통신 중계기의 주파수 여파기의 구조도이다.
도 3가 도 1과 상이한 점은 믹서(Mixer, 34a, 34b)와 VCO(35)가 추가되었다는 점이다. 헤테로다인 방식의 이동통신 중계기는 믹서(34a, 34b)와 VCO(35)를 사용하여 라디오 주파수(RF)를 중간 주파수로 낮추고 IF Filter를 통한 필터링이 가능하도록 구성된다. 이때, Channel IF Filter는 도 1의 Channel Filter와 달리 IF Filter로 구성된다.
그러나, 도 1과 도 3의 Channel Filter와 Channel IF Filter는 모두 고정형 필터로서, 미리 설정된 특정한 하나의 주파수 대역만 여파가능하다. 따라서, 도 2a에서, 예를 들어, A사가 비할당 대역의 주파수를 새로이 할당 받게 되면, 그에 따른 새로운 채널 필터가 교체되어야한다. 이러한 교체는 사업자로 하여금 중복 투자 및 경제적 손실로 나타날 수 있다. 또한, 유럽과 같이 다수의 국가 각각에 단일 사업자에 의해 통신 서비스가 제공되더라도, 다수의 국가 각각에 할당된 주파수 대역이 상이한 이상, 국가 별로 서로 다른 중계기를 설치해야하는 단점이 있다.
따라서 하나의 주파수 대역만 고정적으로 필터링하는 종래기술의 문제를 극복하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 복수 개의 공진기와 스위치를 통해 다양한 주파수 대역에 대하여 선택적으로 필터링이 가능한 대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명을 실시하기 위한 구체적 내용 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터 장치는 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 1 공진부; 상기 제 1 공진부와 병렬로 연결되며, 접지와 직렬로 연결되고, 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 2 공진부; 및 상기 제 1 공진부의 공진기와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택적으로 연결하여, 필터의 주파수 특성을 전환시키는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하며, 상기 제 2 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 공진부와 제 2 공진부의 공진기의 공진 주파수는 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 상기 제 1 공진부의 적어도 하나의 공진기와 상기 제 2 공진부의 적어도 하나의 공진기를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는, 상기 제 1 공진부의 공진기를 선택하는 제 1 스위치와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 대역 통과 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 공진부의 공진기는 상기 제 1 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 대역 감쇠 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 높은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 공진부의 공진기는 상기 제 2 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 이동통신 중계기는 기지국과 단말기 사이에서 신호를 송수신하는 안테나; 및 상기 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 여파하고, 여파되는 주파수 대역을 선택적으로 변환하는 주파수 변환 및 여파부;를 포함하며, 상기 주파수 변환 및 여파부는, 상기 안테나와 연결되는 회로라인과 직렬로 연결되어, 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 1 공진부; 상기 안테나와 연결되는 회로라인과 병렬로 연결되어, 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 2 공진부; 및 상기 제 1 공진부의 공진기와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택적으로 연결하여, 필터의 주파수 특성을 전환시키는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 공진부의 일 단은 상기 제 1 공진부와 병렬로 연결되며, 상기 제 2 공진부의 타 단은 접지와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하며, 상기 제 2 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 공진부의 공진기는 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는, 상기 제 1 공진부의 공진기를 선택하는 제 1 스위치와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 대역 통과 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 공진부의 공진기는 상기 제 1 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 대역 감쇠 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 높은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 공진부의 공진기는 상기 제 2 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예는 한 지역에서 다른 지역으로 중계기를 옮김에 따라 다른 주파수 대역 필터링이 필요한 경우와 서비스하는 사업자를 다르게 선택함에 따라 다른 주파수 대역 필터링이 필요한 경우에, 필터 부분의 부품을 수동으로 교체할 필요없이 스위칭 동작을 통해 자동적으로 필터링되는 주파수 대역을 변환할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 이동통신 장비의 크기와 장비 구성을 단순화 및 소형화 하고 사용되는 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다.
도 1은 종래의 이동통신 중계기의 구조도이다.
도 2a는 RF BPF를 거친 수신신호의 주파수 대역을 나타낸 것이다.
도 2b는 Channel Filter를 거친 수신신호의 주파수 대역을 나타낸 것이다.
도 3은 헤테로다인(Heterodyne) 방식의 이동통신 중계기의 주파수 여파기의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 중계기의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터이다.
도 6a는 직렬 연결 공진기를 나타낸 회로도이다.
도 6b는 도 6a의 공진기의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7a는 병렬 연결 공진기를 나타낸 회로도이다.
도 7b는 도 7a의 공진기의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8a는 직렬 연결 공진기와 병렬 연결 공진기의 병렬 결합을 나타낸 회로도이다.
도 8b는 직렬 연결 공진기의 공진 주파수(f1)가 병렬 연결 공진기의 공진 주파수(f2)보다 큰 경우의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8b는 직렬 연결 공진기의 공진 주파수(f1)가 병렬 연결 공진기의 공진 주파수(f2)보다 작은 경우의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터에서, 병렬 연결 공진기가 고정되고, 대역 통과 주파수 특성을 갖는 대역 가변형 필터의 구조도이다.
도 9b는 도 9a에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터에서, 직렬 연결 공진기가 고정되고, 대역 통과 주파수 특성을 갖는 대역 가변형 필터의 구조도이다.
도 10b는 도 10a에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터에서, 병렬 연결 공진기가 고정되고, 대역 감쇠 주파수 특성을 갖는 대역 가변형 필터의 구조도이다.
도 11b는 도 11a에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터에서, 직렬 연결 공진기가 고정되고, 대역 감쇠 주파수 특성을 갖는 대역 가변형 필터의 구조도이다.
도 12b는 도 12a에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따르는 대역 가변형 필터 장치 및 이동통신 중계기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 · 유사한 구성에 대해서는 동일 · 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 또한, 본 명세서에 첨부된 도면의 구성요소들은 설명의 편의를 위해 확대 또는 축소되어 도시될 수 있음이 고려되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있으나 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되므로 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이동통신 중계기(100)는 안테나(110, 150), 듀플렉서(115, 145), 전단 증폭부(120, 160) 및 후단 증폭부(140, 180), 주파수 변환 및 여파부(130, 170), 제어부(190)를 포함한다.
안테나(110, 150)는 기지국과 단말기 사이에서의 통신 신호를 송수신한다. 제 1 안테나(110)는 기지국과의 관계에서 통신 신호를 송수신하는 것이며, 제 2 안테나(150)는 단말기와의 관계에서 통신 신호를 송수신한다. 제 1 및 제 2 안테나(110, 150)는 각각 서로 다른 주파수 대역을 이용하는 경우라면 각각 구분되어 구성될 수 있다. 다만, 유사하거나 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우라면 도 4에서 구분되어 표시되었으나, 제 1 및 제 2 안테나의 역할을 모두 수행하는 하나의 안테나로 구성될 수 있다. 안테나(110, 150)는 기지국과 단말기 간의 음성 신호 또는 데이터 신호 등을 송수신한다.
듀플렉서(115, 145)는 입력된 신호를 서로 다른 주파수 대역을 갖는 2개의 신호로 분리하는 역할을 한다. 듀플렉서(115, 145)는 도 4에서 각각 2개로 구분되어 표시되어 있으나, 안테나(110, 150)가 일체로 구성되는 경우, 듀플렉서(115, 145) 역시 하나로 구성되어, 안테나(110, 150)가 송신하는 신호와 수신하는 신호를 분리시킬 수 있다. 듀플렉서(115)는 기지국으로부터 수신한 신호를 필터링하여 전단 증폭부(120)로 전달하며, 듀플렉서(145)는 단말기로부터 수신한 신호를 필터링하여 후단 증폭부(160)로 전달한다.
전단 증폭부(120, 160) 및 후단 증폭부(140, 180)는 신호를 설정된 크기로 증폭한다. 특히, 전단 증폭부(120, 160)는 듀플렉서(115, 145)에서 여파된 신호를 증폭시키는 것으로서, 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifer)로 구성되어, 부수적으로 발생되는 잡음을 억제시키는 기능을 할 수 있다. 후단 증폭부(140, 180)는 단말기에 서비스할 주파수 대역으로 여파된 신호를 증폭시키는 것으로, 단말기로 신호의 전송이 가능하도록 설정된 크기로 신호를 증폭시킨다.
주파수 변환 및 여파부(130, 170)는 단말기 또는 기지국이 이용할 수 있는 주파수 대역으로 신호를 여파하되, 여파된 주파수 대역을 각 지역 또는 각 사업자에 따라 변환시킬 수 있다.
주파수 변환 및 여파부(130, 170)는 제 1 RF(Radio Frequency) 대역통과필터(미도시), 대역 가변형 필터(미도시), 감쇠기(attenuator) (미도시), 제 2 RF 대역통과필터(미도시)가 직렬로 연결된 구조를 가질 수 있다.
제 1 RF 대역통과필터는 입력된 신호에서 라디오 주파수 대역 내의 특정 주파수 대역을 필터링한다. 즉, 입력된 신호는 이동통신 중계기(100)가 위치한 특정 지역에서 서비스가 가능한 주파수 대역만을 갖도록 필터링된다. 필터링된 신호는 대역 가변형 필터로 전달되어, 단말기에서 이용가능한 특정 사업자의 주파수 대역만을 가진 신호로 필터링된다. 그리고, 대역 가변형 필터를 거친 신호는 감쇠기와 제 2 RF 대역통과필터를 거쳐 후단 증폭부로 전달된다. 후단 증폭부로 전달된 신호는 듀플렉서(145)와 안테나(150)를 거쳐 단말기로 전송되며, 단말기로부터 수신한 신호가 거쳐가는 경로는 안테나(150), 듀플렉서(145), 전단 증폭부(160), 주파수 변환 및 여파부(170), 후단 증폭부(180)로 이어지는 경로가 된다.
여기서, 대역 가변형 필터는 복수의 공진기의 조합과 스위치 등으로 구성되어, 선택적으로 원하는 주파수 대역만 여파할 수 있도록 구성된다. 원하는 주파수 대역은 제어부(190)에 의해서 설정될 수 있다. 이때, 제어부는 주파수 변환 및 여파부(130, 170)를 제어하는 것으로서, 대역 가변형 필터의 스위치를 제어하여 여파되는 주파수 대역을 선택할 수 있다.
이하, 대역 가변형 필터(133)에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 5를 참조하면, 대역 가변형 필터(133)는 제 1 공진부(137), 제 2 공진부(138), 스위치(139a, 139b)를 포함한다.
제 1 공진부(137)는 적어도 하나의 공진기로 구성되어 있으며, 바람직하게는 두 개 이상으로 구성될 수 있다. 두 개 이상의 공진기는 서로 병렬로 연결되며, 각각 서로 다른 공진 주파수를 갖는다. 대역 가변형 필터(133)는 제 1 RF 대역통과필터와 감쇠기 사이에 연결되는 것으로서, 제 1 공진부(137)는 제 1 RF 대역통과필터와 감쇠기에 직렬로 연결된다. 구체적으로, 제 1 공진부(137)의 일 측 단자는 제 1 RF 대역통과 필터에 직렬로 연결됨, 제 1 공진부(137)의 타 측 단자는 제 1 스위치(139a)를 통해 감쇠기와 직렬로 연결된다.
제 2 공진부(138) 역시 적어도 하나의 공진기로 구성되어 있으며, 바람직하게는 두 개 이상으로 구성될 수 있다. 두 개 이상의 공진기는 서로 병렬로 연결되며, 각각 서로 다른 공진 주파수를 갖는다. 제 2 공진부(138)는 제 1 공진부(137)와 달리 제 1 RF 대역통과필터와 감쇠기에 병렬로 연결된다. 구체적으로, 제 1 공진부(137)의 일 측 단자는 접지와 연결되며, 제 2 공진부(138)의 타 측 단자는 제 2 스위치(139b)를 통해 감쇠기 및 제 1 RF 대역통과필터와 병렬로 연결된다.
또한, 제 1 공진부(137)의 공진기와 제 2 공진부(138)의 공진기의 공진 주파수는 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하다. 신호를 다양한 주파수 대역으로 여파하기 위해서는, 각 공진기의 공진 주파수 조합이 다양한 것이 더욱 바람직하기 때문이다.
스위치(139a, 139b)는 제 1 공진부(137)의 적어도 하나의 공진기와 제 2 공진부(138)의 적어도 하나의 공진부를 선택적으로 연결함으로써, 여파되는 주파수 대역을 다양하게 설정할 수 있다. 스위치(139a, 139b)는 도 5와 같이 제 1 스위치(139a)와 제 2 스위치(139b)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5를 통한 설명에서, 제 1 및 제 2 공진부(138)의 공진기의 개수가 3개, 스위치(139a, 139b)가 2개로 구성되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과한 것으로서, 도시된 개수 외에 다양한 개수의 공진기 또는 스위치(139a, 139b)가 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터(133)의 원리에 대하여 다른 도면을 통해 구체적으로 설명한다.
도 6a는 직렬 연결 공진기(S1)를 나타낸 것이다. 직렬 연결 공진기(S1)는 주파수 변환 및 여파부 내에서 다른 구성(예를 들어, RF 대역통과필터 및 감쇠기 등)과 직렬로 연결되는 공진기이다. 직렬 연결 공진기(S1)의 주파수 특성은 도 6b와 같이 고주파수 대역에서 대역 감쇠 형태를 가진다.
또한, 도 7a는 병렬 연결 공진기(P1)를 나타낸 것으로서, 병렬 연결 공진기(P1)는 주파수 변환 및 여파부에서 다른 구성과 병렬로 연결되는 공진기이다. 병렬 연결 공진기(P1)는 다른 구성과 연결되는 회로 라인과 접지 사이에 연결된다. 병렬 연결 공진기(P1)의 주파수 특성은 도 7b와 같이 저주파수 대역에서 대역 감쇠 형태를 가진다.
도 8a는 병렬 연결 공진기(P1)와 직렬 연결 공진기(S1)를 병렬로 연결한 구조를 나타낸 것이다. 병렬 연결 공진기(P1)와 직렬 연결 공진기(S1) 조합의 주파수 특성은 도 8b 및 도 8c와 같다. 도 8b와 도 8c에서 직렬 연결 공진기(S1)의 주파수 특성은 점선으로 나타나 있으며, 병렬 연결 공진기(P1)의 주파수 특성은 실선으로 나타나 있다. 여기서, 직렬 연결 공진기(S1)의 공진 주파수를 f1이라하고, 병렬 연결 공진기(P1)의 공진 주파수를 f2라 한다. f1>f2인 경우, 도 8b와 같은 주파수 특성이 나타나게 되며, 도 8a의 회로는 대역폭이 BW인 대역 통과 형태의 주파수 특성을 갖게 된다. 한편, f1<f2인 경우, 도 8c와 같은 주파수 특성이 나타나게 되며, 도 8a의 회로는 대역폭이 BW인 대역 감쇠 형태의 주파수 특성을 갖게 된다.
그러므로, 병렬 연결 공진기(P1)와 직렬 연결 공진기(S1) 조합 회로는 공진 주파수가 달라 짐에 따라 다른 주파수 대역의 필터링 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 병렬 연결 공진기(P1)와 직렬 연결 공진기(S1)의 각각의 개수를 확대하고, 각각의 공진 주파수는 다르게 할 경우, 더욱 다양한 주파수 대역의 필터링 기능을 수행할 수 있는 것이다. 이것이 바로, 도 5에 도시된 대역 가변형 필터(133)의 원리이다.
이하, 도 9a 내지 도 12b를 통해 본 발명의 일 실시예에 따르는 대역 가변형 필터(133)의 동작을 구체적으로 서술한다. 여기서, 제 1 공진부(137)의 제 1 공진기(137a), 제 2 공진기(137b), 제 3 공진기(137c)의 공진 주파수는 각각 f1, f2, f3(f1<f2<f3)라고 가정하며, 제 2 공진부(138)의 제 4 공진기(138a), 제 5 공진기(138b), 제 6 공진기(138c)의 공진 주파수는 각각 f4, f5, f6 (f4<f5<f6)라고 가정한다.
도 9a 내지 도 10b는 대역 가변형 필터(133)가 대역 통과 형태의 주파수 특성을 가질 때의 스위치(139a, 139b) 상태와 주파수 특성을 나타낸다.
먼저, 도 9a에 따라 제 2 스위치(139b)가 제 2 공진부(138) 중에서 제 4 공진기(138a)를 연결하도록 설정되고, 제 1 스위치(139a)는 제 1 공진부(137) 중 어느 하나의 공진기와 연결가능한 상태에서, f4가 f1, f2, f3보다 낮을 경우의 주파수 특성을 살펴본다. 도 9b를 참조하면, 제 4 공진기(138a)가 제 1 공진기(137a)와 연결될 경우의 대역폭은 BW1과 같으며, 제 2 공진기(137b)와 연결될 경우의 대역폭은 BW2이며, 제 3 공진기(137c)와 연결될 경우의 대역폭은 BW3이다. f1, f2, f3의 크기에 따라, 대역폭이 점차 커지게 되는 형태를 가진다. 여기서, f5 및 f6 역시 f1, f2, f3보다 낮을 경우에도 도 9b와 유사한 형태의 주파수 특성이 나타날 수 있다.
한편, 도 10a에 따라 제 1 스위치(139a)가 제 1 공진부(137) 중에서 제 1 공진기(137a)를 연결하도록 설정되고, 제 2 스위치(139b)는 제 2 공진부(138) 중 어느 하나의 공진기와 연결가능한 상태에서, f1이 f4, f5, f6보다 클 경우의 주파수 특성을 살펴본다. 도 10b를 참조하면, 도 10b에 나타난 주파수 특성은 도 9b의 주파수 특성과 유사하게 나타나며, 각 주파수 간의 차이에 따라 도 10b와 도 9b에 나타난 대역폭은 다른 값을 가질 수 있다. 또한, f2, f3이 f4, f5, f6보다 낮을 경우에도 도 9b와 유사한 형태의 주파수 특성이 나타날 수 있다.
도 11a 내지 도 12b는 대역 가변형 필터(133)가 대역 감쇠 형태의 주파수 특성을 가질 때의 스위치(139a, 139b) 상태와 주파수 특성을 나타낸다.
먼저, 도 11a 및 도 11b의 경우는 제 2 스위치(139b)와 제 1 스위치(139a)의 연결 상태가 도 9a의 경우와 동일하지만, f4가 f1, f2, f3보다 크게 설정되어 있다. 도 11b를 참조하면, 제 4 공진기(138a)가 제 1 공진기(137a)와 연결될 경우의 대역폭은 BW3과 같으며, 제 2 공진기(137b)와 연결될 경우의 대역폭은 BW2이며, 제 3 공진기(137c)와 연결될 경우의 대역폭은 BW1이다. 즉, 도 11b의 주파수 특성 형태는 도 9b와 달리 대역 감쇠의 특성을 가지는 것이 상이할 뿐 f1, f2, f3의 크기에 따라, 대역폭이 점차 커지게 되는 양태는 동일하다. 여기서, f5 및 f6 역시 f1, f2, f3보다 클 경우에도 도 11b와 유사한 형태의 주파수 특성이 나타날 수 있다.
한편, 도 12a 및 도 12b의 경우는 제 1 스위치(139a)와 제 2 스위치(139b)의 연결 상태가 도 10a의 경우와 동일하지만, f1이 f4, f5, f6보다 작게 설정되어 있다. 도 12b를 참조하면, 도 11b에 나타난 주파수 특성과 유사하게 나타나며, 각 주파수 간의 차이에 따라 도 11b 에 나타난 대역폭과 다른 값을 가질 수 있다. 또한, f2, f3이 f4, f5, f6보다 낮을 경우에도 도 12b와 유사한 형태의 주파수 특성이 나타날 수 있다.
이상으로 살펴본 바와 같이, 제 1 및 제 2 공진부의 조합과 스위치의 선택적인 연결로 인해 여파 가능한 주파수 대역을 다양하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 공진부에 포함되어 있는 공진기의 개수가 각각 3개 이며 각기 다른 공진 주파수를 가진다고 가정할 때, 만들어질 수 있는 주파수 대역은 9개(= 3 x 3)이다. 따라서, 공진기의 개수가 많을수록 더 다양한 주파수 대역을 만들 수 있다. 그러므로, 한 지역에서 다른 지역으로 중계기를 옮김에 따라 다른 주파수 대역 필터링이 필요한 경우와 서비스하는 사업자를 다르게 선택함에 따라 다른 주파수 대역 필터링이 필요한 경우에, 필터 부분의 부품을 수동으로 교체할 필요없이 스위칭 동작을 통해 자동적으로 필터링되는 주파수 대역을 변환할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 이동통신 장비의 크기와 장비 구성을 단순화 및 소형화 하고 사용되는 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 이동통신 중계기 130 : 주파수 변환 및 여파부
133 : 대역 가변형 필터 137 : 제 1 공진부
138 : 제 2 공진부 139a, 139b : 스위치

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 1 공진부;
    상기 제 1 공진부와 병렬로 연결되며, 접지와 직렬로 연결되고, 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 2 공진부; 및
    상기 제 1 공진부의 공진기와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택적으로 연결하여, 필터의 주파수 특성을 전환시키는 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하며,
    상기 제 2 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 공진부와 제 2 공진부의 공진기의 공진 주파수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 제 1 공진부의 적어도 하나의 공진기와 상기 제 2 공진부의 적어도 하나의 공진기를 연결하는 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 제 1 공진부의 공진기를 선택하는 제 1 스위치와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치는 대역 통과 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 공진부의 공진기는 상기 제 1 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치는 대역 감쇠 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 높은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 공진부의 공진기는 상기 제 2 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 하는 대역 가변형 필터 장치.
  10. 기지국과 단말기 사이에서 신호를 송수신하는 안테나; 및
    상기 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 여파하고, 여파되는 주파수 대역을 선택적으로 변환하는 주파수 변환 및 여파부;를 포함하며,
    상기 주파수 변환 및 여파부는,
    상기 안테나와 연결되는 회로라인과 연결되어, 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 1 공진부;
    상기 안테나와 연결되는 회로라인과 연결되며, 상기 제 1 공진부와 병렬로 연결되는 적어도 하나의 공진기를 포함하는 제 2 공진부; 및
    상기 제 1 공진부의 공진기와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택적으로 연결하여, 필터의 주파수 특성을 전환시키는 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 공진부의 일 단은 상기 제 1 공진부와 병렬로 연결되며, 상기 제 2 공진부의 타 단은 접지와 연결되는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하며,
    상기 제 2 공진부는 서로 병렬로 연결되며 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 개의 공진기를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 공진부의 공진기는 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 제 1 공진부의 공진기를 선택하는 제 1 스위치와 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위치는 대역 통과 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 공진부의 공진기는 상기 제 1 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위치는 대역 감쇠 주파수 특성을 형성하기 위해, 상기 제 1 공진부에서 선택된 공진기의 공진 주파수보다 높은 공진 주파수를 갖는 상기 제 2 공진부의 공진기를 선택하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 공진부의 공진기는 상기 제 2 공진부의 공진기보다 공진 주파수가 낮은 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기.
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