KR20170112583A - 유전체 도파관 필터 - Google Patents

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안종석
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Abstract

유전체 도파관 필터가 개시된다. 본 발명의 유전체 도파관 필터는 표면에 도전성 물질이 도포되며 적어도 3이상의 공진기 및 상기 공진기 사이에 형성되는 슬릿을 포함하는 유전성 물질의 제1블럭; 표면에 도전성 물질이 도포되고 상기 제1블럭과 동일한 수의 공진기 및 상기 공진기 사이에 형성되는 슬릿을 포함하고 상기 제1블럭과 접하도록 배치되는 유전성 물질의 제2블럭; 및 상기 제1블럭의 공진기 중 한측에만 인접한 공진기가 존재하는 공진기 및 이와 접하는 상기 제2블럭의 공진기에서 상기 접합면을 향하여 각각 형성되는 메인커플러;를 포함하되, 상기 메인커플러는 상기 공진기의 접합면의 중앙으로부터 벗어나 형성된다.

Description

유전체 도파관 필터{Dielectric waveguide filter}
본 발명은 유전체 도파관 필터에 관한 것이다.
본 발명은 유전체 도파관 필터에 관한 것이다. 유전체 도파관은 복수의 공진기와 이를 구분하는 슬릿을 포함하는 블럭으로 구성될 수 있다
공진기는 전자기파에 공진특성을 부여하며 이러한 특성은 특정 주파수를 제한할 수 있다. 특정 주파수의 제한은 높이, 폭 등의 공간적인 파라미터와 유전체의 유전율에 의존한다.
유전체 도파관 필터는 특히 RF(radio frequenct) 영역에 대한 필터로서 사용되고 있다. 일반적인 유전체 필터의 경우 고출력에 적응이 어려운 측면이 있어 유전체 중 세라믹을 이용한 세라믹 필터가 등장한 바 있다.
그리고 RF 통신 장비는 소형화와 고출력에서도 안정적으로 동작할 수 있는 기술적 요구가 존재한다. 또한, 필터 역할에 있어서도 출력 주파수 대역 폭을 감쇄할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 주파수 대역 폭이 감쇄되고, 소형화에 적합하며, 커플링 요소간 간섭이 최소화 되고, 공정난이도가 감소되는 유전체 도파관 필터를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 유전체 도파관 필터는 표면에 도전성 물질이 도포되며 적어도 3이상의 공진기 및 상기 공진기 사이에 형성되는 슬릿을 포함하는 유전성 물질의 제1블럭; 표면에 도전성 물질이 도포되고 상기 제1블럭과 동일한 수의 공진기 및 상기 공진기 사이에 형성되는 슬릿을 포함하고 상기 제1블럭과 접하도록 배치되는 유전성 물질의 제2블럭; 및 상기 제1블럭의 공진기 중 한측에만 인접한 공진기가 존재하는 공진기 및 이와 접하는 상기 제2블럭의 공진기에서 상기 접합면을 향하여 각각 형성되는 메인커플러;를 포함하되, 상기 메인커플러는 상기 공진기의 접합면의 중앙으로부터 벗어나 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1블럭의 공진기 중 양측에서 인접한 공진기가 존재하는 공진기 및 이와 접하는 상기 제2블럭의 공진기에서 상기 접합면을 향하여 각각 형성되는 보조커플러;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1블럭에 형성되는 메인커플러의 면적은 상기 제2블럭에 형성되는 메인커플러의 면적을 포함하거나 그 반대일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1블럭에 형성되는 보조커플러의 면적은 제2블럭에 형성되는 보조커플러의 면적을 포함하거나 그 반대일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1블럭의 메인커플러 및 보조커플러가 형성되지 않은 공진기에 형성된 입출력 전극; 및 상기 제2블럭의 메인커플러 및 보조커플러가 형성되지 않은 공진기에 형성된 입출력 전극;를 더 포함하고, 상기 입출력 전극은 상기 공진기에 형성된 관통홀 내부에 전도성 물질을 도포하여 형성되며, 상기 전도성 물질은 상기 관통홀의 깊이보다 얕은 깊이까지 도포될 수 있다.
본 발명은 주파수 대역 폭이 감쇄되고, 소형화에 적합하며, 커플링 요소간 간섭이 최소화 되고, 공정난이도가 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터를 각 블럭을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터의 주파수 특성을 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터를 각 블럭을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터는 제1블럭(110), 제2블럭(120), 보조커플러(132), 메인커플러(142), 입출력전극(160) 및 입출력단자 결합부(170)를 포함한다.
제1블럭(110)은 복수의 공진기(112, 114, 116)를 포함한다. 각각의 공진기(112, 114, 116)는 공진기 사이에 일정 길이로 형성된 홈 형태의 슬릿(150)으로 구획된다.
제1블럭(110)은 유전성 물질을 포함하며, 바람직하게는 세라믹으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 제1블럭(110)은 세라믹으로 제조된 내부 부피요소와 세라믹의 외부 표면에 도포된 도전성 물질을 포함한다. 제1블럭(110)의 표면은 전자기파의 외부 방사를 방지하며 유전체 도파관 필터를 사용시 접지(ground)될 수 있다.
제2블럭(120)은 복수의 공진기(122, 124, 126)를 포함한다. 각각의 공진기(122, 124, 126)는 공진기 사이에 일정 길이로 형성된 홈 형태의 슬릿(150)으로 구획된다.
제2블럭(120) 역시 제1블럭(120)과 마찬가지로 유전성 물질을 포함하며, 바람직하게는 세라믹으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 제2블럭(120)은 세라믹으로 제조된 내부 부피요소와 세라믹의 외부 표면에 도포된 도전성 물질을 포함한다. 제2블럭(120)의 표면은 전자기파의 외부 방사를 방지하며 유전체 도파관 필터를 사용시 접지(ground)될 수 있다.
제1블럭(110) 및 제2블럭(120)은 적어도 3이상의 공진기를 포함하며 이들은 서로 대응하는 형상으로 형성된다.
제1블럭(110)은 상부에 배치되고 제2블럭(120)은 하부에 배치되며 인접하는 공진기들은 서로 접합된다.
전자기파, 특히 세라믹 필터에 주로 사용되는 RF 신호는 제1블럭의 일단에 배치된 공진기(112)에 형성된 입출력전극(160)을 통하여 제1블럭(110)내부로 입력된다. 제1블럭(110) 및 제2블럭(120)에는 입출력전극(160)에의 연결 편의를 위하여 입출력단자 결합부(170)를 각각 연결될 수 있다. RF 신호는 제1블럭의 공진기(112)로부터 가운데 배치된 공진기(114), 타단에 배치된 공진기(116) 순으로 도달한다.
타단에 도달한 RF 신호는 상부에 배치되는 제1블럭(110)의 공진기(116)와 하부에 배치되는 제2블럭(120)의 공진기(126) 사이의 전자기적 커플링(coupling)에 의하여 제2블럭(120)으로 전달된다. RF 신호는 제2블럭(120)의 공진기(126)로부터 가운데 배치된 공진기(124), 타단에 배치된 공진기(122) 순으로 도달한다.
제1블럭(110)의 공진기(116)와 제2블럭(120)의 공진기(126)의 전자기적 커플링을 위하여 제1블럭(110)과 제2블럭(120)에는 각각 메인커플러(142, 144)가 형성된다. 메인커플러(142, 144)는 각 블럭의 외부표면에 세라믹 창을 형성하는 방식으로 제작된다. 공진기(116, 126)의 접합면에서 메인커플러(142, 144)가 위치되는 부분은 세라믹 재질의 면이 마주보게 된다. 이는 공진기(116, 126)의 접합면 중 메인커플러(142, 144) 이외의 부분에서 도전성 물질이 서로 마주보는 것과 구별된다.
메인커플러(142, 144)는 각 공진기(116, 126)가 접하는 면의 중앙으로부터 벗어나 형성된다. 본 발명의 일실시예에서 메인커플러(142, 144)는 공진기(116, 126)의 모서리에 가깝게 배치되었다.
제1블럭(110)을 기준으로 본다면 메인커플러(142)는 공진기(116)의 접합면 중앙으로부터 RF 신호의 진행방향(제1블럭(110)의 길이방향)으로 보다 치우치고, RF 신호의 진행방향의 어느 일측으로 보다 치우쳐 형성된다.
제2블럭(120)에 형성되는 메인커플러(144)는 제1블럭(110)의 메인커플러(142)에 대응되는 위치에 형성된다.
본 발명의 일실시예에서와 같이 어느 한쪽으로 치우쳐 형성되는 메인커플러(142, 144)를 포함하는 유전체 도파관 필터는 제1블럭(110), 제2블럭(120) 간의 전자기적 커플링을 보다 강화할 수 있고, 후술할 제2커플러와의 간섭도 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예에서 메인커플러(142, 144)는 직사각 모양으로 형성하였으나 이에 제한되는 것은 아니며 원, 타원 모양 등의 다양한 변형 실시예가 가능할 것이다.
제1블럭(110)의 공진기(114) 및 제2블럭의 공진기(124)에는 각각 보조커플러(132, 134)가 형성될 수 있다.
보조커플러(132, 134)가 형성되는 공진기는 입출력 전극(160)이나 메인커플러(142, 144)가 형성되는 공진기가 아닌 가운데 공진기(114, 124)에 각각 형성된다. 공진기가 3이상인 경우에도 마찬가지로 가운데 배치되는 공진기 중 어느 한쌍에 각각 형성될 수 있다. 이 때 보조커플러가 형성되는 공진기(114, 124)는 양측에 인접하는 공진기(112, 116, 122, 126)가 존재한다.
보조커플러(132, 134)는 메인커플러(142, 144)와 유사하게 RF 신호의 전달통로 연할을 하나, 그 신호의 일부만이 통과할 수 있도록 형성된다. 즉, 제1블럭(110)의 공진기(114) 및 제2블럭(120)의 공진기(124) 간의 너치(notch)가 형성된 것과 동일한 효과를 갖는다.
보조커플러(132, 134)는 각 블럭의 외부표면에 세라믹 창을 형성하는 방식으로 제작된다. 공진기(114, 124)의 접합면에서 보조커플러(132, 134)가 위치되는 부분은 세라믹 재질의 면이 마주보게 된다. 이는 공진기(114, 124)의 접합면 중 보조커플러(132, 134) 이외의 부분에서 도전성 물질이 서로 마주보는 것과 구별된다.
보조커플러(132, 134)는 원형의 모양으로 형성하였으며 메인커플러(142, 144)보다 그 면적이 작다. 다만, 보조커플러(132, 134)의 모양이 원형에 제한되는 것은 아니며 직사각형, 링 모양 등 다양한 모양의 변형 실시예가 가능할 것이다.
본 발명의 일실시예에서 보조커플러(132, 134)는 제1블럭(110)의 공진기(114), 제2블럭(110)의 공진기의 접합면을 향하며 접합면의 정 중앙에 형성되었다.
본 발명의 유전체 도파관 필터는 보조커플러(132, 134)를 통하여 주파수 대역의 폭을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 유전체 도파관 필터는 제1블럭(110)과 제2블럭(120)을 상부 및 하부에 배치하고, 상술한 모양 및 위치의 메인커플러(142, 144) 및 보조커플러(132, 134)를 통하여 전자기적 커플링을 달성함으로써 본 발명의 유전체 도파관 필터를 이용한 공간 활용이 효율적으로 이루어 질 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제1블럭(110), 제2블럭(120)에 형성되는 커플러의 면적은 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 제2블럭(120)에 형성되는 메인커플러(144)의 면적은 제1블럭(110)에 형성되는 메인커플러(142)의 면적을 포함한다. 또한, 면적의 포함관계는 그 반대가 되어도 무방하다.
본 발명의 일실시예에서 제2블럭(120)에 형성되는 보조커플러(134)의 면적은 제1블럭(110)에 형성되는 보조커플러(132)의 면적을 포함한다. 또한, 면적의 포함관계는 그 반대가 되어도 무방하다.
이처럼 상부 또는 하부의 커플러의 면적을 약간 크게 형성한 것은 제조상 편의성을 제공하기 위함이다. 어느 한쪽의 커플러의 면적이 다른 커플러에 포함되도록 하여 정확한 치수가 맞지 않더라도 제1블럭(110) 및 제2블럭(120)을 접합시에 커플링을 위한 유전체 창이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터의 단면도(도 1의 A-A’)를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 입출력 전극(160)은 내부 도체(162)를 포함한다.
내부 도체(162)는 각 공진기(112, 122)에 관통홀을 형성한 후 외부에 드러난 세라믹 재질의 표면에 전도성 물질을 도포하여 형성된다.
내부 도체(162) 형성시 전도성 물질의 도포 깊이는 제1블럭(110) 또는 제2블럭(120) 각각의 두께보다 얕게 형성할 수 있다.
도 3의 단면도를 참조하면, 제1블럭(110) 및 제2블럭(120)의 빗금친 부분이 세라믹 재질 부분이며, 실선으로 표시된 부분인 도전성 물질이 도포된 부분이다.
상술한 바와 같이 내부 도체(162)의 길이와 제1블럭(110) 또는 제2블럭(120)의 두께에 차이를 둠으로써 제1블럭(110)의 공진기(112) 및 제2블럭(120)의 공진기(114)를 각각 다른 공진기(114, 116, 124, 126)들과 단차를 두어 형성한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 도파관 필터의 주파수 특성을 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 약 5.2GHz의 중심주파수로부터 양측으로 S 파라미터 dB(S1, 2)의 급격한 감쇄가 일어난 것을 알 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
110: 제1블럭
112, 114, 116:　공진기
120: 제2블럭
122, 124, 126, 공진기
132: 보조커플러
142: 메인커플러
150: 슬릿
160: 입출력 전극
162: 내부 도체
170: 입출력단자 결합부

Claims (5)

  1. 표면에 도전성 물질이 도포되며 적어도 3이상의 공진기 및 상기 공진기 사이에 형성되는 슬릿을 포함하는 유전성 물질의 제1블럭;
    표면에 도전성 물질이 도포되고 상기 제1블럭과 동일한 수의 공진기 및 상기 공진기 사이에 형성되는 슬릿을 포함하고 상기 제1블럭과 접하도록 배치되는 유전성 물질의 제2블럭; 및
    상기 제1블럭의 공진기 중 한측에만 인접한 공진기가 존재하는 공진기 및 이와 접하는 상기 제2블럭의 공진기에서 상기 접합면을 향하여 각각 형성되는 메인커플러;를 포함하되,
    상기 메인커플러는 상기 공진기의 접합면의 중앙으로부터 벗어나 형성된 것
    을 특징으로 하는 유전체 도파관 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1블럭의 공진기 중 양측에서 인접한 공진기가 존재하는 공진기 및 이와 접하는 상기 제2블럭의 공진기에서 상기 접합면을 향하여 각각 형성되는 보조커플러;를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 유전체 도파관 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1블럭에 형성되는 메인커플러의 면적은 상기 제2블럭에 형성되는 메인커플러의 면적을 포함하거나 그 반대인 것
    을 특징으로 하는 유전체 도파관 필터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1블럭에 형성되는 보조커플러의 면적은 제2블럭에 형성되는 보조커플러의 면적을 포함하거나 그 반대인 것
    을 특징으로 하는 유전체 도파관 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1블럭의 메인커플러 및 보조커플러가 형성되지 않은 공진기에 형성된 입출력 전극; 및
    상기 제2블럭의 메인커플러 및 보조커플러가 형성되지 않은 공진기에 형성된 입출력 전극;를 더 포함하고,
    상기 입출력 전극은 상기 공진기에 형성된 관통홀 내부에 전도성 물질을 도포하여 형성되며,
    상기 전도성 물질은 상기 관통홀의 깊이보다 얕은 깊이까지 도포되는 것
    을 특징으로 하는 유전체 도파관 필터.
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