KR20170014828A - 이중 모드를 이용한 마이크로파 가변 필터 - Google Patents

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KR20170014828A
KR20170014828A KR1020150108761A KR20150108761A KR20170014828A KR 20170014828 A KR20170014828 A KR 20170014828A KR 1020150108761 A KR1020150108761 A KR 1020150108761A KR 20150108761 A KR20150108761 A KR 20150108761A KR 20170014828 A KR20170014828 A KR 20170014828A
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엄만석
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윤소현
이홍열
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한국전자통신연구원
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Abstract

이중 모드를 이용한 필터가 개시된다. 필터는 서로 다른 복수의 공진주파수를 갖는 공진 모드를 구현하는 원통형 공동 및 상기 공동에 형성되는 복수의 슬롯 아이리스를 포함하고, 상기 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이는 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치에 따라 결정될 수 있다. 뿐만 아니라 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치를 적절히 조절하여 사용하는 모드 주변의 다른 모드와의 상쇄작용을 적극 활용하여 전달영점을 추가함으로써 차단 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한 전달 계수의 급격한 roll-off를 구현하기 위해 공동을 추가하고 이를 상기 원통형 공동에 슬롯 아이리스로 연결한다. 이와 같이 구현된 필터의 원통형 공동과 추가적인 공동의 치수를 기계적으로 변경하여 필터의 중심주파수를 이동할 수 있다.

Description

이중 모드를 이용한 마이크로파 가변 필터{MICROWAVE TUNABLE FILTER USING DUAL-MODE}
본 발명은 이중 모드를 이용한 마이크로파 가변 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 채널의 주파수나 대역폭 등을 운영 중 변경할 수 있도록 하는 유연한 방송 시스템 또는 통신 시스템에 사용되는 기계적 가변필터에 관한 것이다.
최근 방송/통신 시스템은 유한한 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해 유연한(flexible) 시스템을 채용하기 시작하고 있다. 유연한 시스템은 트래픽(traffic)이 많지 않은 채널의 자원(대역폭과 전력)을 트래픽이 많은 채널이 사용할 수 있도록 할 수 있는 시스템이다. 이와 같은 시스템에 사용되는 필터는 그 주파수나 대역폭을 상황에 따라 변경할 수 있어야 한다.
이와 같은 가변필터는 전기적 가변필터와 기계적 가변필터로 구분할 수 있다. 전기적 가변필터는 응답속도가 빠르고 크기와 무게가 작으며 소모전력이 작다는 장점이 있지만 삽입손실이 매우 큰 단점을 가지고 있다. 반면, 기계적 가변필터는 전기적 가변필터에 비해 상대적으로 부피가 크고 무거우며 전력소모가 크지만 삽입손실이 매우 작다는 장점이 있다. 방송/통신 시스템의 출력단에 사용될 가변 필터는 삽입손실이 매우 작아야 하므로 현재로서는 기계적 가변필터가 유일한 방법이라 할 수 있다.
현재까지 공개된 기계적 가변필터로는 TE011 모드를 이용하여 구현한 가변필터가 있다. 상기 가변필터는 고역통과필터(High-Pass Filter)와 저역통과필터(Low-Pass Filter)를 아이솔레이터(Isolator)를 이용하여 연결함으로써 대역통과필터(Band-Pass Filter)를 구현하는 방법이다. 고역통과필터와 저역통과필터는 대역폭을 유지하면서 중심주파수만 변경할 수 있는 구조이며 두 필터의 중심주파수 사이의 간격과 위치를 조절함으로써 대역통과필터의 중심주파수와 대역폭을 변경시킬 수 있는 방식이다. TE011 모드를 사용하여 매우 높은 품질계수를 구현하였다.
또 다른 가변필터로 하나의 필터만으로 가변 대역통과필터를 구현한 예가 있다. 이 가변필터는 공진기 사이의 결합을 아이리스 대신 운용주파수보다 훨씬 높은 공진주파수를 갖는 공진기로 구현하고 이 공진기의 공진주파수를 변경함으로써 공진기들 사이의 결합량을 조절하는 방식을 사용한다. 주공진기의 공진주파수와 커플링 공진기의 공진주파수를 개별적으로 조절하여 원하는 중심주파수와 대역폭을 갖는 대역통과필터를 구현하는 것이다. 이 가변필터는 아이솔레이터가 필요 없다는 장점이 있고 모든 공진기의 공진주파수와 모든 커플링의 결합량을 조절할 수 있다는 점에서 이상적인 가변필터이다. 하지만 모든 공진기와 커플링을 개별적으로 조절하기 위해 매우 많은 구동장치가 요구되고 이에 따라 무게와 부피가 커지며 사용 전력도 증가하게 된다. 더욱이 높은 주파수를 사용하여 필터의 크기가 작아지면 구동모터 사이의 간격이 줄어들어 구동모터도 작아져야 하는데 모터의 크기가 일정 크기 이하로는 작아지기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 가변 고역통과필터와 가변 저역통과필터 및 아이솔레이터를 사용하여 가변 대역통과필터를 구현하는 방법에 있어서 가변 고역통과필터 또는 가변 저역통과필터를 이중 모드로 구현함으로써, 필터 본체의 부피와 무게를 줄이는 필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 필터는 서로 다른 복수의 공진주파수를 갖는 공진모드를 구현하는 원통형 공동(cavity); 및 상기 원통형 공동의 옆면에 형성되는 복수의 슬롯 아이리스를 포함하고, 상기 복수의 슬롯 아이리스는 상기 원통형 공동에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이는 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치를 조절하여, 사용하는 모드와 주변의 모드 사이의 상쇄작용을 유도함으로써 전달영점을 추가할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 원통형 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동됨으로써 상기 공동이 구현하는 상기 서로 다른 복수의 공진주파수가 동시에 변경될 수 있다. 따라서 상기 원통형 공동에서 형성되는 복수의 공진 모드의 공진주파수는 슬롯아이리스의 상대적인 위치와 원통형 공동의 높이 변화에 의해 원하는 주파수로 설정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 원통형 공동의 옆면에 삽입되는 튜닝 스크류를 더 포함하고, 상기 튜닝 스크류가 상기 원통형 공동에 삽입되는 깊이 또는 상기 튜닝 스크류의 지름에 따라 상기 서로 다른 복수의 공진 주파수 간의 차이가 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 필터는 기본 필터; 및 상기 기본 필터에 전달 영점을 추가하기 위한 추가 공동을 포함하고, 상기 기본 필터는 서로 다른 복수의 공진주파수를 갖는 공진모드를 구현하는 원통형 공동; 및 상기 원통형 공동의 옆면에 형성되는 복수의 슬롯 아이리스를 포함하며, 상기 기본 필터와 상기 추가 공동은 슬롯 아이리스를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이는 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치를 조절하여, 사용하는 모드와 주변의 모드 사이의 상쇄작용을 유도함으로써 적절한 위치에 전달영점을 추가할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 추가 공동은 원통형을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 추가 공동은 육면체를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 복수의 슬롯 아이리스는 상기 기본 필터 내의 원통형 공동에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 기본 필터 내의 원통형 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동되고, 동시에 추가 공동의 한 면 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동됨으로써 상기 기본 필터가 구현하는 공진주파수의 중심주파수가 변경될 수 있다.
따라서 상기 원통형 공동에서 형성되는 복수의 공진주파수는 슬롯아이리스의 상대적인 위치와 원통형 공동의 높이 변화에 의해 원하는 주파수로 설정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 추가 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동됨으로써 상기 추가되는 전달영점의 주파수를 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기 기본 필터 내의 원통형 공동의 옆면에 삽입되는 튜닝 스크류를 더 포함하고, 상기 튜닝 스크류가 상기 원통형 공동에 삽입되는 깊이 또는 튜닝 스크류의 지름에 따라 상기 서로 다른 복수의 공진 주파수 간의 차이가 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 가변 고역통과필터와 가변 저역통과필터 및 아이솔레이터를 사용하여 가변 대역통과필터를 구현하는 방법에 있어서 가변 고역통과필터 또는 가변 저역통과필터를 이중 모드로 구현함으로써, 필터 본체의 부피와 무게를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 필터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 공동의 옆면에 슬롯 아이리스가 특정 각도로 배치되어 형성된 서로 다른 공진주파수를 갖는 두 개의 TE211 모드를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른
Figure pat00001
의 변화에 따른 두 공진주파수 차이의 변화를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 TE211 이중 모드를 이용한 마이크로파 필터 설계 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 전달영점을 추가하기 위해 TE011 모드 공진기가 추가된 필터의 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전달영점을 추가하기 위한 필터 결합 구조 및 필터 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 TE011 모드 공진기의 추가로 인해 더욱 급격한 roll-off를 갖는 필터 설계 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 TE211 모드를 이용한 가변필터의 중심주파수 변화 결과를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 필터를 도시한 도면이다.
필터(100)는 복수의 공진모드(110), 원통형 공동(cavity)(120), 복수의 슬롯 아이리스(130), 및 피스톤(140)으로 구성될 수 있다. 복수의 공진모드(110)는 원통형 공동(120)에 의해 형성될 수 있으며, 서로 다른 복수의 공진주파수를 갖는다.
복수의 슬롯 아이리스(130)는 공동(120)의 옆면에 형성되도록 배치될 수 있으며, 원통형 공동(120)에 형성되는 각각의 슬롯 아이리스(130)는 서로 다른 폭과 길이를 가질 수 있다. 이때, 원통형 공동(120)과 연결되는 복수의 슬롯 아이리스(130)는 원통형 공동(120)에 대해 서로 비대칭적으로 형성될 수 있다. 즉, 원통형 공동(120)과 연결되는 복수의 슬롯 아이리스(130)는 서로 정면으로 마주 보도록 배치되지 않고, 각각의 슬롯 아이리스(130)가 서로에 대해 이루는 각은 180도 이내가 될 수 있다. 필터(100)에서 각각의 슬롯 아이리스(130)가 서로에 대해 이루는 각은 원통형 공동(120) 내에 형성된 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이를 결정할 수 있다. 이와 관련된 자세한 사항은 도 3을 통해 자세히 살펴보도록 한다.
도 1은 구체적으로 하나의 원통형 공동(120)이 두 개의 공진모드(110)를 구현하고, 원통형 공동(120)의 옆면에 형성되는 2개의 슬롯 아이리스로 구성된 필터 (100)를 보여준다. 이때, 필터(100)는 원통형 공동(120)의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동됨으로써 원통형 공동(120)이 구현하는 서로 다른 복수의 공진주파수가 동시에 변경될 수 있다. 도 1에서는 피스톤(140)이 위아래로 이동하여 공진주파수를 변경할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 공동의 옆면에 슬롯 아이리스가 특정 각도로 배치되어 형성된 서로 다른 공진주파수를 갖는 TE211 모드를 도시한 도면이다.
필터의 크기와 무게를 줄이기 위해 일반적으로 사용되는 방법으로 이중모드를 사용할 수 있다. 여기서 이중모드란 하나의 공동이 하나의 공진모드만을 형성하는 것이 아닌, 하나의 공동이 두 개의 공진모드를 생성하는 것을 의미한다. 따라서, 기존의 가변 필터들과 달리 본 발명에서 제시하는 이중모드를 이용한 마이크로파 필터는 하나의 공동에 복수의 공진모드를 포함하여 제작함으로써 보다 작은 크기와 무게로 대역통과필터를 생성할 수 있다.
본 발명에서는 이중모드를 이용한 마이크로파 필터를 제작하기 위하여 기존의 다른 가변필터들이 TE011 모드를 사용하는 것과 달리 TE211 모드를 사용하는 것을 제안한다. TE211 모드는 TE011 모드보다 품질계수(Q-factor)는 작지만 도 2와 같이 원주방향으로 주기성이 있어 이에 특정 각도로 슬롯아이리스를 형성함으로써 이중모드를 구현할 수 있다.
원통형 공동의 단면이 타원이 되어도 서로 다른 공진주파수를 갖는 두 개의 TE211 모드가 생성될 수 있다. 그러나 타원형 공동은 정밀한 가공이 용이하지 않으므로 실용적이지 못하다. 이에 본 발명에서는 도 2에서와 같이 슬롯 아이리스(210,220)를 비대칭적으로 형성하여 서로 다른 공진주파수를 가지는 두 개의 TE211 모드를 생성하는 방법을 제공한다.
두 TE211 모드의 서로 다른 공진주파수 간의 차이는 원통형 공동(120)의 옆면에 형성되는 복수의 슬롯 아이리스들(210,220)의 상대적인 위치에 따라 결정될 수 있다. 보다 구체적으로는 원통형 공동(120)의 옆면에 연결된 복수의 슬롯 아이리스들(210,220) 각각이 서로에 대해 이루어지는 각도(
Figure pat00002
)에 따라 서로 다른 공진주파수 간의 차이가 결정될 수 있다. 이때, 복수의 슬롯 아이리스들(210,220) 각각이 서로에 대해 이루어지는 각도(
Figure pat00003
)는 180도 이하일 수 있다. 다시 말해서, 복수의 슬롯 아이리스(210,220)는 서로 정면으로 마주보도록 배치되지 않는 것을 특징으로 한다.
원통형 공동(120)에 형성된 복수의 슬롯 아이리스들(210,220) 각각이 서로에 대해 이루어지는 각도(
Figure pat00004
)에 따라 결정되는 서로 다른 공진주파수 간의 차이는 도 3을 통해 확인할 수 있다. 도 3은 하나의 원통형 공동(120) 내에 두 개의 공진모드(110)를 포함하고, 원통형 공동(120)의 옆면에 형성되는 2개의 슬롯 아이리스들(210,220)로 구성된 필터에서
Figure pat00005
의 변화에 따른 서로 다른 두 공진주파수 간의 차이를 보여준다. 즉,
Figure pat00006
가 45도일 때, 두 공진주파수가 동일한 값을 가져 두 공진주파수 간의 차이가 0이 되고,
Figure pat00007
가 45도를 벗어남에 따라 서로 다른 두 공진주파수 간의 차이가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 도 3은 TE211 모드를 사용했을 경우에 한하며 TE311이나 TE411 모드 등과 같은 경우에는
Figure pat00008
가 45도가 아닌 다른 각도일 때 두 공진주파수가 같게 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 필터(100)는 원통형 공동(120)에 삽입되는 튜닝 스크류(230)를 더 포함할 수 있다. 튜닝 스크류(230)는 원통형 공동(120)의 옆면에 형성된 복수의 슬롯 아이리스(210,220)들과 함께 원통형 공동(120)이 구현하는 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이를 조절할 수 있다. 또는 튜닝 스크류(230)는 단독으로 원통형 공동(120)이 구현하는 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이를 조절할 수 있다.
이때, 서로 다른 두 공진주파수 간의 차이는 튜닝 스크류(230)가 원통형 공동(120)에 삽입되는 깊이 또는 튜닝 스크류(230)의 지름에 따라 조절될 수 있다. 또는, 서로 다른 두 공진주파수 간의 차이는 튜닝 스크류(230)가 원통형 공동(120)에 삽입되는 위치에 따라 조절될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 TE211 이중 모드를 이용한 마이크로파 필터 설계 결과를 도시한 도면이다.
도 4와 같은 필터 설계 결과는 공동의 지름 및 높이, 슬롯 아이리스의 폭 및 길이, 공동의 옆면에 형성된 슬롯 아이리스들 사이의 각도 등을 조절하여 획득할 수 있다.
구체적으로 도 4는 도 1의 구조를 가진 마이크로파 필터의 설계 결과를 보여준다. 즉, 하나의 공동에 두 개의 공진기를 포함하는 필터에 TE211 이중모드를 이용하면 두 개의 전달영점(Transmission Zero)(410)과 두 개의 반사영점(Reflection Zero)(420)이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 기본적으로 도 1의 (b)와 같은 결합구조를 갖는 필터는 이론적으로 두 개의 반사영점과 한 개의 전달영점만을 가질 수 있다. 하지만 TE211 모드의 공진주파수보다 낮은 주파수에서 발생하는 TE111 모드와 TE211 모드 사이의 상쇄작용에 의해 추가 전달영점이 발생하게 된다. 이는 특정 주파수에서 TE111 모드의 위상과 TE211 모드의 위상이 서로 180도 차이가 나서 전자기장이 상쇄되는 현상이 나타나고 이것이 전달영점으로 나타나는 것이다. 이때, 새로 추가된 전달영점은 T
Figure pat00009
에 해당한다.
새로 추가된 전달영점(
Figure pat00010
)의 주파수는 슬롯 아이리스들(210,220) 각각이 서로에 대해 이루어지는 각도(
Figure pat00011
)에 의해 결정될 수 있으며, 추가된 전달영점(T
Figure pat00012
)에 의해 차단 주파수 대역이 더 넓게 형성될 수 있다.
이 때, 전달영점(T
Figure pat00013
)은 도 1의 (b)의 공진기 결합구조에 의해 형성되며, TE211 모드의 공진주파수보다 높은 주파수에서는 TE011 모드의 공진이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 TE211 이중모드를 이용하여 구현된 필터는 두 개의 TE011 모드를 이용한 필터에 비해 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 통과대역폭을 더 크게 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1의 구성을 통해 구현된 필터(100)는 TE211 이중모드를 이용함으로써 부피, 무게, 넓은 통과대역폭, 및 넓은 차단대역폭 등의 여러 가지 장점을 가지지만, 통과대역 가장자리에서 보다 급격한 roll-off를 구현할 필요가 있다. 여기서 roll-off는 필터에서 전달계수가 통과대역 가장자리에서 감소하는 기울기를 의미한다. 따라서, 필터(100)는 급격한 roll-off의 구현을 통해 주어진 주파수 대역을 좀더 효율적으로 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 전달영점을 추가하기 위해 TE011 모드 공진기가 추가된 필터의 형상을 도시한 도면이다.
좀더 급격한 roll-off 구현은 기본 필터(510)에 전달영점을 추가하기 위한 추가 공동(520)을 연결함으로써 가능하다. 예를 들어, 기본 필터(510)는 도 1의 필터(100)와 동일한 구성으로 형성될 수 있고, 추가 공동(520)은 기본 필터(510)에 전달영점을 추가하기 위한 공진모드를 포함할 수 있다. 이 때, 기본 필터(510)와 추가 공동(520)은 슬롯 아이리스(530)를 통해 연결될 수 있다.
필터(500)는 기본 필터(510) 내에 포함된 원통형 공동(513) 및 추가 공동(520)의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 동시에 이동됨으로써 원통형 공동(513)과 추가 공동(520)이 구현하는 모든 복수의 공진주파수를 동시에 변경할 수 있다. 따라서 가변 하고자 하는 주파수 범위의 중간주파수에서 필터 성능을 구현한 후 공동들의 윗면 또는 아랫면을 동시에 이동함으로써 대역폭이나 차단 특성의 변화를 최소화 하면서 중심주파수를 변화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전달영점을 추가하기 위한 필터 결합 구조 및 필터 설계 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 급격한 roll-off를 구현하기 위하여 추가 공동(520)을 기본 필터(510)에 연결한 결과 발생되는 필터 특성을 보여준다. 이때, 추가 공동(520)은 단일모드로 구현되며 품질계수가 높은 TE011 모드를 이용하여 구현될 수 있다. 도 6의 (b)를 보면 기본 필터(510)에 의해 발생하는 1개의 전달영점 및 2개의 반사영점 외에 추가적으로 1개씩의 전달영점 및 반사영점이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 도 6의 (b)는 TE111 모드와 TE211 모드 사이의 상쇄작용에 의해 발생되는 추가 전달영점은 포함하고 있지 않다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 TE011 모드 공진기의 추가로 인해 좀더 급격한 roll-off를 갖는 필터 설계 결과를 도시한 도면이다.
도 7의 전달영점(T
Figure pat00014
) 및 전달영점(T
Figure pat00015
)은 기본 필터(510)에 의해 발생될 수 있다. 이때, 전달영점(
Figure pat00016
)은 기본 필터(510) 내의 공진기 결합 구조에 의하여 발생되고, 전달영점(
Figure pat00017
)은 기본 필터(510) 내의 원통형 공동에서 구현되는 TE211 모드의 공진주파수보다 낮은 주파수에서 발생하는 TE111 모드와 TE211 모드 사이의 상쇄작용에 의해 발생되는 추가 전달영점이다.
전달영점(T
Figure pat00018
)은 TE011 모드를 구현하는 추가 공동(520)을 기본 필터(510)에 연결함으로써 추가적으로 생성되는 전달영점이며, 전달영점(T
Figure pat00019
)에 가장 가까운 곳에 형성된 반사영점(710)도 추가 공동(520)을 기본 필터(510)에 연결함으로써 추가적으로 생성된 반사영점이다.
본 발명에서는 전달영점과 반사영점을 하나씩 추가하기 위해 품질계수(Q-factor)가 높은 TE011 모드 공진기를 포함하는 추가 공동(520)을 기본 필터(510)에 연결하였지만, TE211 모드 공진기나 TE111 모드 공진기를 포함하는 추가 공동을 사용할 수 있으며, 육면체 공동을 사용할 수도 있다.
이와 같이 설계된 필터(500)는 기본 필터(510) 내에 포함된 원통형 공동 및 추가 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 동시에 이동됨으로써 원통형 공동이 구현하는 서로 다른 복수의 공진주파수의 중심주파수를 동시에 변경할 수 있다.
또한, 필터(500)는 기본 필터(510) 내에 포함된 원통형 공동 및 추가 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 동시에 이동됨으로써 추가 공동이 구현하는 전달영점의 주파수를 변경할 수 있다.
도 8을 보면 알 수 있듯이, 필터(500)의 피스톤들(511,521)을 동시에 상하로 움직임에 따라, 두 개의 서로 다른 공진주파수의 중심주파수가 동시에 변하는 것을 확인할 수 있다.
기존의 연구에서 밝혀진 바와 같이 슬롯 아이리스의 길이가 사용 주파수의 반파장 정도의 길이가 되면 공진기의 높이 변화에 따른 슬롯 아이리스의 결합량 변화가 매우 작아진다. 본 발명에서는 모두 긴 슬롯 아이리스만을 사용하고 있어서 공동의 높이 변화에 따른 결합량 변화가 적으므로 넓은 가변 범위를 가질 수 있다.
본 발명은 TE211 모드를 사용하기 때문에 TE011 모드를 사용했을 때보다 공동의 크기가 작아지고, 이중모드를 사용하므로 공동의 개수가 줄어들어 필터의 크기 및 무게가 줄어드는 장점이 있다. 또한, TE211 이중모드를 사용하면 TE011 모드를 사용할 때와 비교하여 동일한 공진기 수를 사용하면서도 보다 넓은 대역폭을 구현할 수 있다. 여기에 TE011 모드 공진기를 추가하여 좀더 급격한 roll-off를 구현할 수 있으며, TE211 모드 주변의 스퓨리어스(spurious) 모드와의 상쇄 작용을 이용하여 추가적인 전달영점을 구현할 수 있어 차단 대역폭을 보다 넓게 형성할 수 있다.
본 발명은 TE211 모드를 사용하기 때문에 디제너레이트(degenerate) 모드가 없어 이를 제거하기 위한 노력이 필요 없으며, 이와 같이 구현된 필터는 상당히 넓은 범위의 대역에서 중심주파수를 이동하여도 필터의 성능이 유지되는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 500 : 필터
110 : 공진모드
120, 513, 520 : 공동
130, 512, 530 : 슬롯 아이리스
511, 521 : 피스톤

Claims (10)

  1. 서로 다른 복수의 공진주파수를 갖는 공진모드를 구현하는 원통형 공동; 및
    상기 원통형 공동의 옆면에 형성되는 복수의 슬롯 아이리스
    를 포함하고,
    상기 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이는, 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치에 따라 결정되며,
    상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치를 조절하여, 사용하는 모드와 주변의 모드 사이의 상쇄작용을 유도함으로써 전달영점을 추가하는 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯 아이리스는 상기 원통형 공동에 대해 비대칭적으로 배치되는 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동됨으로써 상기 원통형 공동이 구현하는 상기 서로 다른 복수의 공진주파수가 동시에 변경되는 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 공동의 옆면에 삽입되는 튜닝 스크류
    를 더 포함하고,
    상기 튜닝 스크류가 상기 원통형 공동에 삽입되는 깊이 또는 상기 튜닝 스크류의 지름에 따라 상기 서로 다른 복수의 공진 주파수 간의 차이가 조절되는 필터.
  5. 기본 필터; 및
    상기 기본 필터에 전달 영점을 추가하기 위한 추가 공동
    을 포함하고,
    상기 기본 필터는,
    서로 다른 복수의 공진주파수의 공진모드를 구현하는 원통형 공동; 및
    상기 원통형 공동의 옆면에 형성되는 복수의 슬롯 아이리스
    를 포함하며,
    상기 서로 다른 복수의 공진주파수 간의 차이는, 상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치에 따라 결정되며,
    상기 복수의 슬롯 아이리스의 상대적인 위치를 조절하여, 사용하는 모드와 주변의 모드 사이의 상쇄작용을 유도함으로써 전달영점을 추가하며,
    상기 기본 필터와 상기 추가 공동은 슬롯 아이리스를 통해 연결되는 필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 추가 공동은 원통형을 나타내는 필터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 추가 공동은 육면체를 나타내는 필터.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯 아이리스는 상기 기본 필터 내의 원통형 공동에 대해 비대칭적으로 배치되는 필터.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 기본 필터 내의 원통형 공동의 바닥면이나 윗면 중 어느 하나 또는 두 면이 이동되고 동시에 추가 공동의 한 면 또는 복수의 면이 이동됨으로써 상기 필터가 구현하는 공진주파수의 중심주파수가 변경되는 필터.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 기본 필터 내의 원통형 공동의 옆면에 삽입되는 튜닝 스크류
    를 더 포함하고,
    상기 튜닝 스크류가 상기 원통형 공동에 연결되는 깊이 또는 상기 튜닝스크류의 지름에 따라 상기 서로 다른 복수의 공진 주파수 간의 차이가 조절되는 필터.
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