KR20160008486A - 동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터 - Google Patents

Abstract

동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터가 개시된다. 개시된 필터는, 적어도 하나의 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티에 수용되는 동축 공진기를 포함하는 하우징; 상기 동축 공진기 상부에 결합되는 세라믹 유전체; 상기 하우징 상부에 결합되는 커버; 및 상기 커버에 결합되는 가압 부재를 포함하되, 상기 커버에는 상기 가압 부재가 삽입되기 위한 삽입 영역이 형성되고, 상기 삽입 영역에는 상기 커버의 본체보다 낮은 두께를 가지는 박막부가 형성되며, 상기 가압 부재는 상기 삽입 영역에 삽입되어 상기 박막부를 가압하며, 상기 세라믹 유전체와 상기 박막부는 접촉한다. 개시된 필터는 소형화된 구조로 제작될 수 있으며, 저출력 소형화 기지국에 사용될 수 있는 장점이 있다.

Description

동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터{Cavity Filter Including Coxial Resonator}

본 발명은 캐비티 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터에 관한 것이다.

이동통신에 발달과 더불어 필터, 듀플렉서, 멀티플렉서 등과 같은 RF 장비들에 대한 요구가 급증하고 있다. RF 장비들은 이동통신 시스템의 기지국 등과 같은 곳에서 신호의 필터링, 신호의 분리 및 전달에 이용된다.

RF 필터는 특정 주파수 대역의 신호를 통과시키기 위한 장치로서 이동통신 시스템의 기지국과 같이 하이 파워가 요구되는 장치에는 캐비티 구조를 가진 캐비티 필터가 주로 사용된다.

캐비티 필터는 필터 내부에 다수의 캐비티를 형성하고 캐비티 내부에 공진기를 설치되는 구조를 가지며, 각 캐비티에서의 공진을 통해 필터링을 수행하는 필터이다.

캐비티 필터에서 가장 많이 사용되는 공진기는 동축 공진기이며, 동축 공진기는 원통 형태를 가지며 그 내부에 홀 또는 홈이 형성되는 구조를 가진다.

이동통신 시스템은 점차 고감도의 송수신 성능을 요구함과 동시에 소형의 장비들을 요구하고 있다. 특히, 소형 셀에 대해 통신을 제어하는 저출력 소형화 기지국이 증가하면서 기지국에 포함되는 장비들에 대한 소형화에 대한 요구는 더욱 증가하고 있는 실정이다. 따라서, 동축 공지기를 사용하는 캐비티 필터에 대해서도 소형화에 대한 요구가 계속적으로 이루어지고 있다.

종래에는 동축 공진기 캐비티 필터의 소형화를 위해 동축 공진기의 형상을 변경한 스텝 임피던스(Step Impedance) 구조의 공진기가 이용되었다. 그러나 동축 공진기의 형상 변경만으로는 근래의 기지국이 요구하는 소형화를 달성할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 소형화된 구조로 제작될 수 있는 동축 공진기 캐비티 필터를 제안한다.

또한, 본 발명은 저출력 소형화 기지국에 사용될 수 있는 동축 공진기 캐비티 필터를 제안한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티에 수용되는 동축 공진기를 포함하는 하우징; 상기 동축 공진기 상부에 결합되는 세라믹 유전체; 상기 하우징 상부에 결합되는 커버; 및 상기 커버에 결합되는 가압 부재를 포함하되, 상기 커버에는 상기 가압 부재가 삽입되기 위한 삽입 영역이 형성되고, 상기 삽입 영역에는 상기 커버의 본체보다 낮은 두께를 가지는 박막부가 형성되며, 상기 가압 부재는 상기 삽입 영역에 삽입되어 상기 박막부를 가압하며, 상기 세라믹 유전체와 상기 박막부는 접촉하는 동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터가 제공된다.

상기 가압 부재는 상기 삽입 영역에 삽입되는 삽입부 및 상기 삽입부 하부에 결합되어 상기 박막부를 가압하는 탄성부재를 포함한다.

상기 가압 부재의 삽입부에는 튜닝 볼트가 삽입되기 위한 삽입 홀이 형성되며, 상기 튜닝 볼트는 상기 삽입 홀을 통해 상기 하우징 내부로 삽입된다.

상기 삽입 영역의 내주면 및 상기 삽입부의 외주면에는 나사산이 형성되며, 상기 삽입부는 회전을 통해 상기 삽입 영역에 삽입된다.

상기 탄성 부재는 실리콘 재질의 러버를 포함한다.

상기 박막부의 중앙에는 홀이 형성되며, 상기 홀을 통해 상기 튜닝 볼트가 상기 하우징 내부로 삽입된다.

상기 세라믹 유전체는 중앙에 홀이 형성된 링 형상을 가질 수 있다.

상기 세라믹 유전체와 상기 박막부의 접촉면에는 금속화가 수행된다.

상기 세라믹 유전체와 상기 동축 공진기의 결합부에는 금속화가 수행된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티에 수용되는 동축 공진기를 포함하는 하우징; 상기 동축 공진기 상부에 결합되는 세라믹 유전체; 상기 하우징 상부에 결합되며 본체부 및 상기 본체부보다 낮은 두께를 가지며 중앙에 홀이 형성되는 박막부를 포함하는 커버; 및 상기 박막부를 가압 부재를 포함하되, 상기 박막부와 상기 세라믹 유전체는 접촉하는 동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터가 제공된다.

본 발명의 동축 공진기를 사용하는 캐비티 필터는 소형화된 구조로 제작될 수 있으며, 저출력 소형화 기지국에 사용될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 공진기가 적용되는 캐비티 필터의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 동축 공진기의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에 적용되는 가압 부재의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에 적용되는 가압 부재의 단면도를 도시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터 커버에서 가압 부재가 적용되는 영역의 단면도를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에서 필터 커버와 가압 부재가 결합된 단면도를 도시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 내부 평면도를 도시한 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 공진기가 적용되는 캐비티 필터의 분해 사시도를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 공진기 필터는 하우징(100), 커버(110) 및 다수의 가압 부재(200)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 필터의 본체로서 기능하며, 하우징 내부에는 다수의 캐비티(102)가 형성된다. 도 1에는 5개의 캐비티(102)가 형성된 예가 도시되어 잇으나 캐비티(102)의 수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 각각의 캐비티(102)에는 동축 공진기(104)가 설치된다. 동축 공진기(104)는 금속 재질로 이루어지며, 전체적으로 원통 형상을 가지고 내부에 원통의 홈 또는 홀이 형성되는 구조를 가진다.

동축 공진기(104)의 상부에는 세라믹 유전체(300)가 결합된다. 세라믹 유전체(300)는 동축 공진기(104)와 필터의 커버(110)간에 형성되는 캐패시턴스를 증가시키기 위해 사용된다. 세라믹 유전체(300)를 통해 캐패시턴스를 증가시킴으로 인해 보다 작은 사이즈로 동축 공진기를 제작하는 것이 가능하다. 세라믹 유전체(300)는 필터의 커버(110)와 접촉하며, 세라믹 유전체(300)와 커버(110)간의 안정적 접촉을 위한 구조가 본 명세서에 개시된다.

하우징(100)은 알루미늄 재질로 베이스로 하고 그 위에 은도금 처리가 이루어질 수 있다. 은 도금은 높은 전기 전도도를 확보하기 위해 이루어지며, 은 도금 이외에도 구리 도금 처리된 하우징(100)이 사용될 수도 있다.

다수의 캐비티(102)는 하우징(100)과 하우징(100) 내부에 설치된 다수의 격벽(Wall)에 의해 그 공간이 정의되며, 하우징(100)에 형성된 캐비티(102) 및 공진기(104)의 수는 필터의 삽입 손실 및 감쇠 특성과 연관된다. 캐비티(102) 및 공진기(104)의 수가 많아질수록 더 높은 감쇠 특성을 확보할 수 있으나 이로 인해 삽입 손실이 증가한다. 즉, 더 많은 수의 캐비티 및 공진기가 사용될수록 양호한 감쇠 특성을 확보하나 삽입 손실이 증가하여 감쇠 특성과 삽입 손실은 서로 트레이드-오프 관계에 있게 된다.

커버(110)는 하우징(100)의 오픈된 일면인 하우징(100) 상부에 결합되며, 하우징(100)의 상부에 결합되어 하우징(100)의 차폐 구조가 형성된다. 커버(110)가 결합됨으로 인해 필터 내부는 전자기파를 차폐하는 구조가 된다. 커버(110) 역시 알루미늄으로 베이스 구조를 형성한 후 해당 베이스 구조에 은도금 또는 구리 도금처리를 수행할 수 있다.

커버(110)와 하우징(100)은 다양한 결합 방식을 이용하여 결합될 수 있다. 일례로, 커버(110)는 다수의 볼트를 이용하여 하우징(100)에 결합될 수도 있으며, 솔더링을 이용하여 하우징(100)에 결합될 수도 있다.

커버(110)에는 다수의 삽입 영역(450)이 형성되며, 다수의 삽입 영역(450) 각각으로는 가압 부재(200)가 삽입된다.

필터의 하우징(100) 및 커버(110)는 전기적으로 접지 전위를 가지며 원하는 전기적 특성을 확보하고 세라믹 유전체(300)의 견고한 결합을 위해 세라믹 유전체(300)는 커버(110)와 견고하게 밀착할 필요가 있으며 가압 부재(200)는 견고한 밀착을 위한 압력을 제공하는 기능을 한다.

커버(110)에 형성되는 삽입 영역(450)의 위치는 각 동축 공진기(104)의 위치에 상응한다. 삽입 영역(450)은 공진기(104) 위에 형성되며, 5개의 동축 공진기가 설치될 경우 커버에는 5개의 삽입 영역(450)이 형성된다.

가압 부재(200)는 각각의 삽입 영역(450)에 삽입되며, 가압 부재(200)의 수는 삽입 영역(450)의 수에 상응한다. 가압 부재(200)는 삽입 영역(450)에 삽입되면서 커버(110)를 가압하여 커버(110)와 동축 공진기에 상부에 결합된 세라믹 유전체(300)가 안정적으로 접촉될 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 동축 공진기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 동축 공진기(104)의 상부에는 세라믹 유전체(300)가 결합된다. 세라믹 유전체(300)는 본딩, 솔더링 등과 같은 다양한 결합 방식을 이용하여 동축 공진기(104) 상부에 결합될 수 있다.

세라믹 유전체(300)와 동축 공진기(104)의 결합부에는 금속화(metalizing)가 수행될 수 있다. 세라믹 유전체(300)와 동축 공진기(104)의 결합부에 이루어지는 금속화는 세라믹 유전체(300)와 동축 공진기(104) 사이의 결합부에 발생하는 미세한 갭의 발생을 방지하여 특성 저하가 방지될 수 있도록 한다. 금속화는 건식 도금, 습식 도금, Ag Paste 등 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다.

동축 공진기(104) 및 세라믹 유전체(300)가 결합된 높이는 하우징 내부의 높이에 상응하여 세라믹 유전체(300)는 필터의 커버(110)와 접촉하게 된다.

세라믹 유전체(300)는 링 형상을 가지며 내부에 홀이 형성된다. 세라믹 유전체 내부의 홀 및 동축 공진기(104)에 형성되는 홀 또는 홈은 추후에 설명하는 튜닝 볼트가 삽입되기 위한 영역이다.

세라믹 유전체(300)는 고유전율을 가지는 유전체로 세라믹 유전체의 고유전율로 인해 동축 공진기(104)와 커버(110) 사이에 형성되는 캐패시턴스를 증가시킨다. 동축 공진기(104) 및 캐비티(102)의 크기는 필터의 사용 주파수에 의해 결정된다. 필터의 사용 주파수가 낮아질수록 더 큰 사이즈의 동축 공진기(104) 및 캐비티(102)가 요구된다.

세라믹 유전체(300)는 커버(110)와 동축 공진기(104)간 캐패시턴스를 증가시켜 세라믹 유전체(300)가 없는 경우에 비해 동축 공진기(104) 및 캐비티(102)의 사이즈가 감소될 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에 적용되는 가압 부재의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에 적용되는 가압 부재의 단면도를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 부재(200)는 삽입부(210), 탄성 부재(212) 및 튜닝 볼트(214)를 포함할 수 있다.

삽입부(210)는 추후에 설명하는 커버(110)의 삽입 영역에 삽입되는 부분이다. 삽입부(210)는 원통 구조를 가질 수 있으며 커버(110)의 삽입 영역에 삽입되기 위해 그 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 삽입부(210)는 금속 재질로 이루어진다.

삽입부(210)의 중앙부에는 삽입 홀(220)이 형성되며, 삽입 홀(220)에는 튜닝 볼트(214)가 결합된다. 삽입부(210)의 삽입 홀(212) 내주면에는 나사산이 형성되고, 튜닝 볼트(214)의 외주면에도 나사산이 형성되어 튜닝 볼트는 나사 결합에 의해 삽입 홀(212)에 삽입된다. 튜닝 볼트(214)는 삽입 홀(212)에 회전을 하면서 삽입되며 회전 정도에 기초하여 삽입 깊이가 조절될 수 있다.

삽입부(210)의 하부에는 탄성 부재(212)가 결합된다. 예를 들어, 탄성 부재(212)는 본딩에 의해 삽입부(210)의 하부에 결합될 수 있으며, 본딩 이외에도 다양한 결합 방식이 사용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 탄성 부재(212)는 중앙에 홀이 형성된 링 형상을 가질 수 있다. 탄성 부재(212)는 필터 커버를 가압하기 위한 구성 요소이며, 일례로 실리콘 재질의 러버(rubber)가 탄성 부재(212)로 이용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터 커버에서 가압 부재가 적용되는 영역의 단면도를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버는 본체부(400), 박막부(410) 및 홀(420)을 포함할 수 있다.

본체부(400)는 소정의 두께를 가지며 직사각형 형상을 가진다. 본체부(400)의 소정 부위에는 본체부(400)보다 얇은 두께를 가지는 박막부(410)가 형성된다. 본체부(400)보다 얇은 두께를 가지는 박막부(410)가 형성됨으로 인해 본체부(400)에는 가압 부재(200)를 삽입할 수 있는 삽입 영역(450)이 형성된다.

도 1을 참조하면, 박막부(410)는 링 형상을 가지며 박막부(410)의 중앙부에 홀(420)이 형성된다. 박막부(410)의 두께는 가압 부재(200)의 가압에 따라 변형이 가능할 정도로 설정된다. 박막부(410)는 원형의 링 형상인 것이 바람직하고, 홀(420) 역시 원 형상인 것이 바람직하다.

본체부(400)와 박막부(410)의 두께 차이로 인해 형성되는 삽입 영역(450)의 내주면에는 나사산이 형성된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에서 필터 커버와 가압 부재가 결합된 단면도를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 가압 부재(200)의 삽입부(210)는 필터 커버의 본체부(400)와 박막부(410)이 두께 차이로 인해 형성되는 삽입 영역(450)에 삽입된다. 가압 부재(200)는 나사 결합의 형태로 삽입 영역(450)에 삽입될 수 있다. 삽입 영역(450)의 내주면에 형성된 나사산 및 삽입부(210)의 외주면에 형성된 나사산을 이용하여 삽입부(210)는 회전이 되면서 삽입 영역으로 삽입된다. 삽입부(210)의 회전은 삽입부(210)가 삽입 영역(450)에 완전히 안착될 때까지 이루어진다.

삽입 영역(450)에 형성된 홀(420)에는 튜닝 볼트(214)가 삽입된다. 튜닝 볼트(214)는 홀(420)을 통해 하우징(100) 내부로 삽입되며 튜닝 볼트(214)는 필터의 특성을 튜닝하는데 사용된다. 튜닝 볼트(214)는 필터의 공진 주파수 또는 대역폭을 튜닝하기 위해 사용되며 튜닝 볼트(214)의 삽입 깊이를 조절하면서 필터의 공진 주파수 또는 대역폭 특성을 튜닝한다.

튜닝을 통해 원하는 필터 특성이 확보되면 너트(216)를 이용하여 튜닝 볼트(214)의 위치를 고정시킨다.

삽입 영역(450)에 삽입부(210)가 삽입되면, 삽입부(210) 하부에 결합된 탄성 부재(212)는 삽엽 영역(450)의 박막부(410)를 가압한다. 박막부(410)는 압력에 따라 형상 변형이 가능할 정도의 두께를 가지기에 박막부는 탄성 부재(212)의 가압에 따라 아래 방향으로 향하게 된다.

실리콘 러버와 같은 탄성 부재(212)는 탄성력을 제공하므로 박막부(410)를 계속적으로 가압하는 것이 가능하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터의 내부 평면도를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 캐비티 필터는 입력 포트(600) 및 출력 포트(602)를 구비하며, 입력 포트(600)로는 필터링할 RF 신호가 입력되고,출력 포트(602)로는 필터링된 출력 신호가 출력된다.

도 7에는 5개의 캐비티(102) 및 동축 공진기(104)가 형성된 예가 도시되어 있으며, 각 캐비티에서 공진이 이루어지면서 필터링이 수행된다. 동축 공진기(104)는 각 캐비티(102)마다 구비되며 동축 공진기(104)의 크기 및 형태에 의해 캐비티에서 이루어지는 공진 주파수도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면가 결정된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터에서 하나의 캐비티의 단면도를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 커버(110)의 박막부(410)는 동축 공진기(104)에 결합된 세라믹 유전체(300)와 접촉한다. 동축 공진기(104)의 높이는 하우징(100)의 내부의 높이와 유사하다. 가압 부재(200)의 탄성 부재(212)는 삽입 영역(450)에 삽입되면서 박막부(410)를 가압하며, 가압 부재(200)의 가압에 의해 동축 공진기(104)는 보다 안정적으로 박막부(410)에 접촉할 수 있다.

가압 부재(200)의 탄성 부재(212)는 실리콘 러버와 같은 탄성 재질로 이루어지기에 그 복원력으로 인해 계속적으로 박막부(410)를 가압하는 것이 가능하다. 따라서, 진동 등이 필터에 가해지더라도 세라믹 유전체(300)는 안정적으로 박막부(410)와 접촉 상태를 유지할 수 있게 된다.

세라믹 유전체(300)와 커버의 박막부(410)와의 접촉면에도 금속화가 이루어질 수 있다. 박막부(410)와 세라믹 유전체(300)의 접촉면에 수행되는 금속화는 안정적인 기구적 접지를 구현하기 위해서이다. 세라믹 유전체(300)와 커버의 박막부(410)의 접촉면에서의 금속화는 세라믹 유전체(300)와 동축 공진기(104) 결합부의 금속화와 같이 건식 도금, 습식 도금, Ag Paste 등을 이용하여 수행될 수 있다.

도 8에는 하나의 캐비티에서의 세라믹 유전체(300)와 커버와 접촉 상태를 도시한 것이나 도 8에 도시된 바와 같은 구조는 각 캐비티마다 형성될 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (2)

1. 적어도 하나의 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티에 수용되는 동축 공진기를 포함하는 하우징;
   상기 동축 공진기 상부에 결합되는 세라믹 유전체;
   상기 하우징 상부에 결합되는 커버; 및
   상기 커버에 결합되는 가압 부재를 포함하되,
   상기 커버에는 상기 가압 부재가 삽입되기 위한 삽입 영역이 형성되고, 상기 삽입 영역에는 상기 커버의 본체보다 낮은 두께를 가지는 박막부가 형성되며, 상기 가압 부재는 상기 삽입 영역에 삽입되어 상기 박막부를 가압하며,
   상기 세라믹 유전체와 상기 박막부는 접촉하고, 상기 동축 공기기는 내부에 홀 또는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터.
2. 적어도 하나의 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티에 수용되는 동축 공진기를 포함하는 하우징;
   상기 동축 공진기 상부에 결합되는 세라믹 유전체;
   상기 하우징 상부에 결합되며 본체부 및 상기 본체부보다 낮은 두께를 가지며 중앙에 홀이 형성되는 박막부를 포함하는 커버; 및
   상기 박막부를 가압 부재를 포함하되,
   상기 박막부와 상기 세라믹 유전체는 접촉하고, 상기 동축 공진기는 내부에 홀 또는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 공진기를 포함하는 캐비티 필터.
   
   

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