KR20210027060A

KR20210027060A - 도파관 필터

Info

Publication number: KR20210027060A
Application number: KR1020200072750A
Authority: KR
Inventors: 신연호; 이권원
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-03-10
Also published as: JP7317215B2; JP2023126498A; CN114430873B; EP4024603A1; CN114430873A; JP2022545122A; US20220173487A1; CN213752988U; EP4024603A4

Abstract

본 발명은 도파관 필터에 관한 것으로서, 특히, 복수의 공진블록이 구비된 필터 하우징, 상기 필터 하우징에 구비된 공진블록 각각에 형성된 공진기 포스트에 의해 구비되는 복수의 공진기, 및 상기 복수의 공진블록 중 적어도 2개를 크로스 커플링하기 위하여 상기 필터 하우징에 구비된 공진기 터널을 포함함으로써, 노치 형성을 위한 커플링의 구현 설계가 매우 간명한 이점을 제공한다.

Description

도파관 필터{WAVEGUIDE FILTER}

본 발명은 안테나의 도파관 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공진기를 포함하여 크로스 커플링을 이용하는 도파관 필터에 관한 것이다.

최근 무선통신 서비스의 종류가 많아짐에 따라 주파수 환경이 복잡해지고 있다. 무선통신을 위한 주파수는 한정되어 있으므로 무선통신 채널을 가능한 인접하여 주파수 자원을 유효하게 활용해야 할 필요성이 있다.

그러나, 다양한 무선통신 서비스가 제공되는 환경에서 신호간섭이 발생하게 되므로, 안테나는 인접한 주파수 자원 간의 신호 간섭을 최소화하기 위해서는 특정 대역에 대한 대역필터를 포함한다.

일반적으로 대역필터의 감쇄특성 개선을 위해 전송영점(transmission zero)(이하, 노치(notch)) 적용이 필수적이며, 이는 인접하지 않은 공진소자 사이에 크로스 커플링(cross coupling)을 적용하여 구현한다.

RF 필터 중 유전체 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)는 주위가 도체막으로 덮인 유전체 블록에 노치 조정을 위한 공진기를 포함한다. 공진기는 전자기파에 공진특성을 부여하여 특정 주파수를 제한하도록 설계된다.

이때, 짝수개의 공진기를 건너 크로스 커플링(cross coupling)을 시키면 패스 팬드의 좌우 대칭의 노치(notch)가 발생하고, 홀수개의 공진기를 건너 크로스 커플링을 시키면 커플링의 종류에 따라 좌측 또는 우측에 1개의 notch가 발생하는 것이 일반적이다.

이러한 통신용 필터의 노치 구현은 통신 시스템의 성능에 따라 매우 다양하게 구현해야 할 필요성이 있으나 통신시스템의 특성에 적합한 필터를 구현하는 데에는 성능이 제한적이다.

그에 따라 안테나에 있어서 특정 패스 밴드의 좌우에 노치가 구현될 수 있도록 필터를 통신 시스템에 따라 상이하게 설정될 필요가 있다.

특히, 1개의 크로스 커플링으로 패스 밴드 좌우에 노치를 구현함에 있어, 좌우 대칭이 아닌 좌측은 강한 커플링을 시키고 우측은 약한 커플링을 시켜야 할 경우 불가피하게 2개의 크로스 커플링 구조를 사용할 수 밖에 없는데, 이러한 2개의 크로스 커플링 구현은 필터 설계에 많은 제약으로 작용하게 되며, 특히 필터 내부에 크로스 커플링을 구현하기 위해 추가하는 구조물 삽입이 어려운 세라믹 필터 구조에서는 더욱 큰 문제로 작용하게 된다.

또한, 패스 밴드 좌측 또는 우측에 2개의 노치를 구현하여 원하는 특성을 만족시키기 위해서 홀수개의 공진기를 지나는 크로스 커플링 2개를 구현해야 하기 때문에 많은 설계상의 제약이 따른다.

대한민국 등록특허 제10-1946515호 (2019.02.12 공고)

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공진기 포스트들을 연결하는 공진기 터널을 통해 커플링을 구현함으로써 특정 패스 밴드의 특성을 강화한 도파관 필터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 도파관 필터의 일 실시예는, 복수의 공진블록이 구비된 필터 하우징, 상기 필터 하우징에 구비된 공진블록 각각에 형성된 공진기 포스트에 의해 구비되는 복수의 공진기 및 상기 복수의 공진기 포스트 중 상기 필터 하우징의 일면과 타면에 상호 반전되도록 구비된 적어도 2개의 공진기 포스트를 커플링시키기 위하여 상호 연결시키도록 상기 필터 하우징에 구비된 공진기 터널을 포함한다.

여기서, 상기 공진기 터널에 의하여 연결되는 상기 2개의 공진기 포스트는, 인접 커플링이 가능하도록 상호 반전되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널에 의하여 연결되는 상기 2개의 공진기 포스트는, 크로스 커플링이 가능하도록 상호 반전되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 내부에 폭 방향 또는 길이 방향으로 관통되어 상기 적어도 2개의 공진기 포스트를 상호 연결시키는 공진기 수평 터널을 포함할 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징을 상하부로 관통되도록 구비되고, 상기 공진기 수평 터널과 연결된 공진기 수직 터널을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널은, 상기 공진기 수평 터널로부터 연장되게 형성되되, 상기 필터 하우징의 일면 또는 타면 방향으로 개구되게 형성된 공진기 연장 터널을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공진기 수평 터널은, 상기 필터 하우징의 폭 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 내부에 상기 2개의 공진기 포스트의 가운데를 기준으로 상호 미러 대칭되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 2개의 공진기 포스트 중 어느 하나의 상기 필터 하우징의 대향면에는 튜닝 조정을 위한 튜닝용 공진기 포스트가 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 복수의 공진블록은, 각각의 공진블록의 사이에 형성된 복수의 격벽 또는 복수의 구획 슬롯에 의하여 구분되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 폭 방향으로 인접하는 2개의 공진기 포스트를 크로스 커플링하도록 상호 연결되게 구비될 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 길이 방향으로 인접하는 2개의 공진기 포스트를 인접 커플링하도록 상호 연결되게 구비될 수 있다.

또한, 상기 공진기 터널에 의하여 유도성 커플링에 의한 노치가 형성되고, 상기 노치는 상기 공진기 터널의 형상 및 크기에 의하여 형성 위치가 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 도파관 필터의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

즉, 본 발명은 복수의 공진기 포스트를 공진기 터널을 통해 연결하여 커플링을 구현함으로써 특정 패스 밴드의 양측에 특성에 따른 노치를 구현하여 용이하게 필터를 설계할 수 있고, 필터의 특성을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 공진기 수평 터널을 이용하여 한정된 공간 내에서 크로스 커플링 또는 인접 커플링을 설정할 수 있다.

또한, 본 발명은 공진기 수평 터널 및 공진기 수직 터널의 위치 또는 형태의 변경을 통해 크로스 커플링 또는 인접 커플링의 특성을 변경하여, 필터 특성을 변경할 수 있다.

또한, 본 발명은 공진기 수평 터널 및 공진기 수직 터널의 위치 또는 형태의 변경을 통해 원하는 특성으로 패스 밴드의 좌측 또는 우측에 노치를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 세라믹 또는 공기를 유전체로 사용하는 도파관 필터의 유전체 종류에 관계없이 용이하게 필터를 설계할 수 있다.

또한, 본 발명은 필터 하우징의 두께 방향으로 관통하는 공진기 수직 터널 또는 필터 하우징의 폭방향으로 관통하는 공진기 수평 터널을 구비함으로써, 그 위치와 형태에 따라 다양한 필터의 성능을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 필터의 복잡도를 단순화시켜 제조원가를 낮추고 생산성을 높일 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터가 도시된 일면부 및 타면부 사시도이고,
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b의 일면부 평면도 및 타면부 평면도이며,
도 3a 및 도 3b는 도 2a의 D-D선을 따라 취한 단면도 및 절개 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터의 주파수 특성 플롯(PLOT)을 나타낸 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터의 구성 중 공진기 터널의 깊이, 폭 및 구획 슬롯과의 이격 거리에 따른 주파수 특성의 변화를 설명하기 위한 모식도이고,
도 6은 도 5의 요소 중 공진기 터널의 깊이 변화에 따른 주파수 특성 플롯(PLOT)을 나타낸 그래프이며,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터의 구성 중 공진기 터널의 다양한 응용례를 나타낸 모식도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예로써, 인접 커플링이 구현되도록 구비된 공진기 터널을 나타낸 모식도이며,
도 9는 도 8의 다른 실시예에 따른 도파관 필터의 주파수 특성 플롯(PLOT)을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명에 따른 도파관 필터의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터가 도시된 일면부 및 타면부 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1 b의 일면부 및 타면부 평면도이며, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 D-D선을 따라 취한 단면도 및 절개 사시도이다.

특히, 도 1 b는 도 1 a의 필터 하우징(99)을 "C"축을 중심으로 180도 회전시킨 상태의 도면이다.

통신용 안테나는 특정 패스 밴드의 신호를 필터링하기 위한 RF 필터(Radio Frequency Filter)를 포함한다. RF 필터는 특성에 따라 캐비티 필터(Cavity Filter), 도파관 필터(Waveguide Filter) 등이 사용될 수 있으나, 이하 안테나에 구비되는 도파관 필터를 중심으로 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예를 설명하기로 한다.

도파관 필터(100)는, 일반적으로 적어도 4개(즉, 4개 이상)의 공진블록을 포함한다. 가령, 하나의 필터 하우징(99)내에 4개 내지 20개의 공진블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 도 1a 내지 도 3b에 참조된 바와 같이, 하나의 필터 하우징(99)에 10개의 공진블록(11~20)이 구비되는 것을 예로 하여 설명한다.

본 발명에 따른 도파관 필터(100)의 일 실시예는, 도 1 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 대략 소정의 두께 및 소정의 길이를 가진 직육면체 형상의 필터 하우징(99)을 포함할 수 있다.

필터 하우징(99)에는, 상술한 바와 같이, 10개의 공진블록(11~20)이 격벽(51~60) 또는 구획 슬롯(71,72)에 의하여 의하여 인접하는 공진블록 간 구분될 수 있다.

격벽(51~60) 또는 구획 슬롯(71,72)에 의하여 구획되는 공진블록(11~20)은, 반드시 물리적으로 완전히 구획될 필요는 없고, 외형 상 인접하는 공진블록 간 특정 공진블록을 구분지을 수 있는 정도의 구획을 의미한다.

여기서, 각 공진블록(11~20)의 내부는 유전체로 채워질 수 있고, 유전체의 재료로는 세라믹 또는 공기가 사용될 수 있다.

다만, 유전체의 재료가 반드시 세라믹 또는 공기에 한정되는 것은 아니고 다른 유전체 재료 또한 사용될 수 있음은 당연하다.

복수의 공진블록(11~20)은, 각각 하나의 공진기(1~10)로써 동작하고, 10개의 공진블록(11~20)을 통해 10개의 공진기(1~10)로 구성된 도파관 필터(100)를 형성할 수 있다.

한편, 각 공진블록(11~20)에는 공진기 포스트(31~40)가 구비될 수 있다. 이하에서는, 각 공진블록(11~20)을 도 1의 도면상 좌측 상단에서부터 시계방향으로 각각 제1공진블록(11), 제2공진블록(12)…, 제10공진블록(20)과 같이 순번을 매겨 지칭하기로 하고, 각 순번에 해당하는 공진블록(11~20)에 구비된 공진기 포스트(31~40) 또한 제1공진기 포스트(31), 제2공진기 포스트(32)…, 제10공진기 포스트(40) 의 순번을 매겨 지칭하기로 한다. 별도의 설명이 없는 경우라면, 상술한 격벽(51~60) 또한 동일한 순번을 매겨 지칭할 수 있다.

공진기 포스트(31~40)는, 공진블록(11~20)의 상단면 또는 하단면에 구비될 수 있다. 예를 들면, 제1공진기 포스트(31)가 제1공진블록(11)의 일면에 설치된 경우 다른 공진기 포스트(32~40) 또한 각 공진블록(12~20)의 일면에 공통적으로 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 공진기 포스트(31~40)가 "설치된다"는 의미는, 필터 하우징(99) 내에 채워지는 유전체의 종류에 따라 다르게 정의되어야 할 것이다.

예를 들면, 유전체 중 공기의 유전율을 가지도록 공기가 채택된 경우에는, 공진기 포스트(31~40)는 필터 하우징(99)의 해당 부분을 삭제 또는 제거함으로써 구비되는 바, 이 때의 "설치된다"는 의미는 "형성된다"라는 의미와 일맥 상통한다.

또 다른 예를 들면, 유전체 중 공기를 제외한 나머지 유전체는, 물리적으로 경화된 상태로 필터 하우징(99)의 해당 부분을 채워서 고정되는 점에서, 이 경우의 "설치된다"는 고유의 의미로써 이해될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 크로스 커플링을 요하는 제2공진기 포스트(32') 및 제9공진기 포스트(39)는 필터 하우징(99)의 상이한 면에 각각 형성될 수 있다.

보다 상세하게는, 필터 하우징(99)의 일면에는 제2공진기 포스트(32)를 제외한 제1공진기 포스트(31) 및 제3공진기 포스트 내지 제10공진기 포스트(33~40)가 형성되고, 제2공진기 포스트(32)만이 필터 하우징(99)의 하면에 형성될 수 있다.

제2공진기 포스트(32)가 위치된 곳에 대향되는 필터 하우징(99)의 반대면에는 튜닝용 공진기 포스트(32')가 제9공진기 포스트(39)와 동일한 면에 형성될 수 있다. 제2공진기 포스트(32)와 튜닝용 공진기 포스트(32')는 그 위치만이 대향될 뿐 상호 연결되지 않는 구조를 가질 수 있다.

보다 상세하게는, 제2공진기 포스트(32)는 필터 하우징(99)의 일면과 타면 중 다른 공진기 포스트(31,33~40)가 형성된 일면과는 대향되는 타면으로부터 소정의 깊이(이하, '제1깊이'라 칭함)만큼 일면을 향하여 절개된 홈 형태로 구비되고, 튜닝용 공진기 포스트(32')는 필터 하우징(99)의 일면과 타면 중 다른 공진기 포스트(31,33~40)가 형성된 일면으로부터 소정의 깊이(이하, '제2깊이'라 칭함)만큼 타면을 향하여 절개된 홈 형태로 구비될 수 있다.

여기서, 제2공진기 포스트(32)의 제1깊이에 비하여 튜닝용 공진기 포스트(32')의 제2깊이는 튜닝 나사(미도시)에 의한 튜닝 설계가 가능하면 되므로 상대적으로 작게 형성될 수 있다.

이때, 제2공진기 포스트(32)의 제1깊이와 튜닝용 공진기 포스트(32')의 제2깊이의 합은, 앞서 설명한 바와 같이, 필터 하우징(99)을 관통하면 안 되므로, 필터 하우징(99)의 일면과 타면 사이의 길이(즉, 필터 하우징(99)의 두께)보다 작게 형성됨이 바람직하다.

제1공진블록 내지 제10공진블록(11~20)은, 제1공진기 포스트 내지 제10공진기 포스트(31~40)와 결합하여, 각각 하나의 공진기로서 동작한다. 그에 따라 제1공진기 내지 제10공진기(①~⑩)가 형성될 수 있다.

공진블록(11~20)들의 각 사이에는 상술한 바와 같이 격벽(wall)(51~60) 또는 구획 슬롯(71,72)이 형성되고, 격벽(51~60) 또는 구획 슬롯(71,72)의 크기(폭, 길이)와 위치에 따라 각 공진블록(11~20)의 크기 및 공진특성이 가변될 수 있다.

예를 들면, 제2공진블록(12)은 제1격벽(51) 및 제2격벽(52)에 의하여 좌우에 위치하는 제1공진블록(11) 및 제3공진블록(13)과 구분될 수 있고, 그 폭방향에 인접하게 구비된 제9공진블록(19)과는 제1구획 슬롯(71) 및 제2구획 슬롯(72)에 의하여 구분될 수 있다.

한편, 도파관 필터(100)는, 신호가 입력되는 입력 포스트(21) 및 신호가 출력되는 출력 포스트(22)를 더 포함할 수 있다.

입력 포스트(21)와 출력 포스트(22)는, 각각 상이한 공진블록(보다 상세하게는, 입력 포스트(21)는 제8공진블록(18)에 구비되고, 출력 포스트(22)는 제7공진블록(17)에 구비됨)에 형성되고, 입력 포스트(21)와 출력 포스트(22)는 각각 공진블록(11~20) 내의 어느 일면에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 입력 포스트(21)와 출력 포스트(22)가 필터 하우징(99)의 타면에 형성된 것으로 전제하여 설명하기로 한다.

한편, 도파관 필터(100)는, 특정 공진블록(본 실시예에서는, 제2공진블록(12) 및 제9공진블록(19)) 간의 크로스 커플링을 구현하는 공진기 수평 터널(81) 및 공진기 수직 터널(82)을 더 포함할 수 있다.

이하 필요에 따라서는, 공진기 수평 터널(81) 및 공진기 수직 터널(82)을 통칭하여 "공진기 터널"이라 정의하고, 도면부호 80을 지시하여 참조 설명하기로 한다.

공진기 터널(80)은, 도 1a 내지 도 3b에 참조된 바와 같이, 필터 하우징(99)의 폭방향으로 관통되게 형성되어 크로스 커플링을 구현하고자 하는 제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(39)를 상호 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 공진기 터널(80)에 의하여 제2공진기 포스트(32)와 제9공진기 포스트(39)는 상호 물리적 간격이 짧아지게 된다.

보다 상세하게는, 공진기 터널(80)은, 도 5에 참조된 바와 같이, 필터 하우징(99)의 두께 방향을 '수직 방향'이라고 정의하고, 필터 하우징(99)의 폭 방향을 '수평 방향'이라고 정의할 경우, 제2공진기 포스트(32)와 제9공진기 포스트(39)를 수평 방향으로 연결하는 공진기 수평 터널(81)과, 공진기 수평 터널(81)의 중간 부분에서 필터 하우징(99)의 일면과 이면을 수직 방향으로 연결하는 공진기 수직 터널(82)을 포함할 수 있다.

아울러, 공진기 터널(80)은, 도 3a 및 도 3b에 참조된 바와 같이, 공진기 수평 터널(81)이 필터 하우징(99)의 일면부 방향 또는 타면부 방향으로 연장된 공진기 연장 터널(83)을 더 포함할 수 있다.

공진기 수평 터널(81)과 공진기 연장 터널(83)은, 각각 동일한 폭으로 필터 하우징(99)의 일부가 삭제(또는 제거)된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위하여 필터 하우징(99)의 상부면 또는 하부면으로부터 공진기 수평 터널(81)의 저면까지의 거리를 '공진기 터널(80)의 깊이'로 정의하여 설명하기로 한다. 공진기 터널(80)의 깊이는 제2공진기 포스트(32) 또는 제9공진기 포스트(39)의 깊이와 동일하거나 작게 형성될 수 있다.

아울러, 공진기 수평 터널(81) 또는 공진기 연장 터널(83)은 그 연장 방향에 대하여 직교되는 폭의 거리를 '공진기 터널(80)의 폭'으로 정의하여 설명하기로 한다.

이와 같은, 공진기 터널(80)에 의한 제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(39)의 상호 연결 구조를 이용하여, 두 공진기(32,39)를 크로스 커플링시킬 수 있다.

기술적 관점에서, 필터 하우징(99)의 상부면을 향하여 개구되게 형성된 공진기 포스트(예컨대, 제9공진기 포스트(39))와 필터 하우징(99)의 하부면을 향하여 개구되게 형성된 공진기 포스트(예컨대, 제2공진기 포스트(32))는 형태 상의 반전 효과로서 용량성 커플링(C-Coupling)이 구현된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터에서는, 상호 반전된 공진기 포스트(제9공진기 포스트(99)와 제2공진기 포스트(32)) 사이를 공진기 터널(80)을 통해 연결함으로써 유도성 커플링(L-Coupling)으로 구현되는 것에 기술적 특징이 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 공진기 터널(80)이 제2공진기 포스트(32)와 제9공진기 포스트(39)를 상호 연결하는 구조를 예시하여 설명하고 있으나, 상호 연결되는 공진기 포스트는 구현하고자 하는 크로스 커플링의 위치 설계에 따라 상이할 수 있다.

즉, 도면에 도시되지 않았으나, 제1공진기 포스트(31)와 그 반대면에 형성된 제10공진기 포스트(40), 제3공진기 포스트(33)와 그 반대면에 형성된 제8공진기 포스트(38)…, 등의 상호 커플링 구현이 가능하도록 공진기 터널(80)을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 공진기 터널(80)이 제2공진기 포스트(32)와 제9공진기 포스트(39)를 상호 연결하는 구조로써 크로스 커플링시키는 것을 예시하여 설명하고 있으나, 후술하는 도 8을 통해 설명하는 바와 같이, 상호 연결되는 공진기 포스트는 구현하고자 하는 커플링의 종류에 따라 인접하는 공진기 포스트 간의 인접 커플링으로도 구현될 수 있다.

여기서, '인접 커플링'이라 함은, 입력 포스트(21)로부터 출력 포스트(22)에 이르기까지 신호의 흐름에 따라 순차 배열된 복수의 공진기 포스트 간의 커플링을 의미하는 것이고, 적어도 하나 이상의 공진기 포스트를 건너서 커플링시키는 것을 '크로스 커플링'으로 정의할 수 있다.

공진기 터널(80)의 구성 중 공진기 수평 터널(81)은, 도 3a에 참조된 바와 같이, 제9공진기 포스트(39) 및 제2공진기 포스트(32)의 내경보다 작은 폭 및 깊이(H1 또는 그 미만)을 가지도록 구비된 필터 하우징(99)의 폭 방향 연결 구간으로 정의될 수 있다.

다만, 공진기 수평 터널(81) 중 제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(39)에 인접되는 부분 일부에 형성된 공진기 연장 터널(83)에 의하여 각각 필터 하우징(99)의 일면부 및 필터 하우징(99)의 타면부 측으로 개구되게 형성될 수 있다.

여기서, 공진기 수평 터널(81)의 깊이(H1)는, 필터 하우징(99)의 두께가 'H'로 정의될 경우, 필터 하우징(99)의 두께(H)에서 필터 하우징(99)의 타면으로부터 공진기 수평 터널(81)의 저면까지의 두께 (H2)를 뺀 값 또는 제9공진기 포스트(39)의 저면에서 공진기 수평 터널(81)의 저면 사이의 거리(H3)를 뺀 값으로 정의될 수 있다.

한편, 공진기 수직 터널(82)은, 제2공진기 포스트(32)에 인접하는 필터 하우징(99)의 하부면에 수직 방향(두께 방향)으로 관통되어 내부의 공진기 수평 터널(81)에 연결되는 공간 형태로 구비됨과 아울러, 제9공진기 포스트(39)에 인접하는 필터 하우징(99)의 상부면에 수직 방향(두께 방향)으로 관통되어 내부의 공진기 수평 터널(81)에 연결되는 공간 형태로 구비될 수 있다.

공진기 수직 터널(82)의 일측 반경 및 타측 반경은 각각 수평 방향(폭 방향)으로 인접하는 공진기 연장 터널(83)과 공유되도록 형성됨으로써, 전체적으로 필터 하우징(99)을 상하방향으로 관통되게 형성된 원주 형태의 공간을 가질 수 있다.

아울러 공진기 수직 터널(82)은, 본 발명의 일 실시예에서 원형의 단면을 가지는 홀 형태로 구비된 것으로 설명하고 있으나, 사각형 및 다각형 중 어느 하나의 단면 형상을 가지도록 구비됨은 물론, 그 크기 및 폭이나 깊이가 상이하게 구비되어, 후술하는 유도성 커플링의 양을 조절할 수 있음은 물론이다.

한편, 공진기 수직 터널(82)은, 공진기 연장 터널(83)이 구비되지 않은 실시예의 경우(후술하는 도 7a의 응용례 참조), 필터 하우징(99)의 일면과 타면을 상호 연통시키되, 그 내부에 형성된 공진기 수평 터널(81)을 관통하여 연통시키는 형태로 구비될 수 있다.

이와 같은, 공진기 수직 터널(82)은 공진기 터널(80)의 필수 구성일 필요는 없고, 공진기 수평 터널(81)만 구비된 실시예의 구현도 가능함은 당연하다고 할 것이다(후술하는 도 7c의 응용례 참조).

공진기 터널(80)은, 도 1a 내지 도 2b에 참조된 바와 같이, 필터 하우징(99)을 도면부호 "C"를 기준으로 180도 회전할 경우, 각각 제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(39)에 대하여 미러 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 도 3에 참조된 바와 같이, 제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(39)의 깊이는 상이하도록 설계될 수 있으나, 제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(39) 사이의 가운데를 수직방향으로 가로지르는 임의의 기준선을 중심으로 공진기 터널(80)은 대각선 방향으로 완전 미러 대칭되도록 구비됨이 바람직하다.

한편, 제2공진기 포스트(32)에 대향되는 필터 하우징(99)의 일면 또는 제9공진기 포스트(39)에 대향되는 필터 하우징(99)의 타면 중 어느 하나에는, 튜닝 나사(미도시)가 결합되는 튜닝용 공진기 포스트(32')가 홈 형태로 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 제2공진기 포스트(32)에 대향되는 필터 하우징(99)의 일면에 튜닝용 공진기 포스트(32')가 구비된 실시예가 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제9공진기 포스트(39)에 대향되는 필터 하우징(99)의 타면에 튜닝용 공진기 포스트가 구비되는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 도파관 필터의 특성 플롯(PLOT)을 나타낸 그래프이다. 가로축은 주파수이고, 세로축은 필터의 컷오프 성능(dB)을 나타낸다.

도 1a 내지 도 3b에 참조된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)는, 필터 하우징(99)의 일면부 및 필터 하우징(99)의 타면부에 대하여 상호 미러 대칭적으로 형성된 공진기 터널(80)에 의하여 상호 연결되도록 구비됨으로써, 도 4에 참조된 바와 같이, 신호 특성이 패스 밴드의 양측에 크로스 커플링(Cross coupling)을 통해 각각 2개씩으로 구현된 노치(notch)가 형성될 수 있다.

구현되는 노치는, 상술한 바와 같이, 노치 형성에 관련된 제2공진기 포스트(32) 또는 제9공진기 포스트(39)의 깊이나 형상 및 공진기 터널(80)의 형상 및 위치 등의 변경을 통해, 필터의 패스 밴드(통과대역) 아래 쪽과 위쪽 등에 자유롭게 구성 가능하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터의 구성 중 공진기 터널의 깊이, 폭 및 구획 슬롯과의 이격 거리에 따른 주파수 특성의 변화를 설명하기 위한 모식도이고, 도 6은 도 5의 요소 중 공진기 터널의 깊이 변화에 따른 주파수 특성 플롯(PLOT)을 나타낸 그래프이다.

도 5에 참조된 도파관 필터(200)는, 도 1a 내지 도 3b에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)와는 달리, 공진기 터널(280)의 형상에 따른 결과를 설명하기 위한 것인 바, 상대적으로 그 구조를 단순화하여 제조하였다.

가령, 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)의 경우에는 공진블록들을 각각 구분하기 위하여 격벽(51~60) 및 구획 슬롯(71,72)을 모두 구비하였으나, 도 5에 참조된 도파관 필터(200)는 격벽을 구비하지 않고, 구획 슬롯(270a 및 270b)만을 구비하여 각 공진블록들을 구분하였다.

또한, 도 5에 참조된 도파관 필터(200)는, 6개의 공진블록을 갖추되, 각 공진블록에 공진기 포스트(231~236)가 각각 구비되도록 제조하였다.

아울러, 순서대로 입력 포스트(221) 및 출력 포스트(222)의 신호 라인을 따라 제1공진기 포스트(231), 제2공진기 포스트(232), 제3공진기 포스트(233), 제4공진기 포스트(234), 제5공진기 포스트(235) 및 제6공진기 포스트(236)를 구비하되, 제2공진기 포스트(232)를 다른 공진기 포스트(231,233~236)의 설치면인 필터 하우징(99)의 일면과는 다른 필터 하우징(99)의 타면에 설치하여 반전되도록 하고, 제2공진기 포스트(232)의 반대면인 필터 하우징(99)의 일면에는 튜닝 조절용 포스트(232')가 구비되도록 하였다.

또한, 도 5에 참조된 도파관 필터(200)는, 제2공진기 포스트(232)와 제5공진기 포스트(235)가 공진기 터널(280)에 의하여 상호 연통되도록 구비되고, 도 1a 내지 도 3b에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)와 마찬가지로, 공진기 수평 터널(281), 공진기 수직 터널(282) 및 공진기 연장 터널(283)이 구비될 수 있다.

여기서, 도 5에 참조된 바와 같이, 공진기 수평 터널(281) 또는 공진기 연장 터널(283)의 폭을 "I2"라 하고, 공진기 수평 터널(281) 및 공진기 연장 터널(283)을 포함하는 깊이를 "H2"라 하며, 공진기 수직 터널(282)을 사이에 둔 구획 슬롯(270a 및 270b) 사이의 이격거리를 "J2"라 정의하여 설명하기로 한다.

도 6은 위 정의된 치수 중 "H2"를 각각 1mm(도 6의 (a) 참조), 1.5mm(도 6의 (b) 참조), 2mm(도 6의 (c) 참조)씩 증가시킨 경우의 제2공진기 포스트(232)와 제5공진기 포스트(235) 사이의 커플링 효과를 나타낸 주파수 특성 플롯(PLOT)이다.

도 6에 참조된 바와 같이, 공진기 수평 터널(281)의 깊이가 점점 커질수록(즉, 1mm - 1.5mm - 2mm 순서대로 커질수록) 커플링양이 점점 늘어남을 알 수 있다(즉, 도 6의 F1 - F2 - F3의 길이 증가).

한편, 도면으로 참조되지 않았으나, 공진기 수평 터널(281) 또는 공진기 연장 터널(283)의 폭인 "I2"및 공진기 수직 터널(282)을 사이에 둔 구획 슬롯(270a 및 270b) 사이의 이격거리인 "J2"를 변경하여 본 결과 커플링양의 변화가 거의 없었다.

그러므로, 실질적으로, 제2공진기 포스트(232) 및 제5공진기 포스트(235) 사이의 공진기 터널(280)을 이용한 크로스 커플링양의 변화는 공진기 수평 터널(281)의 깊이인 H2의 크기에 의존적임을 알 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터의 구성 중 공진기 터널의 다양한 응용례를 나타낸 모식도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)는, 도 1a 내지 도 3b에 참조된 바와 같이, 공진기 터널(80)의 구성 중 공진기 수평 터널(81)은, 필터 하우징(99)의 폭 방향으로 수평되게 형성되고, 공진기 연장 터널(83)은 공진기 수평 터널(81)의 일측에서 필터 하우징(99)의 일면 방향으로 개구되게 연장되거나 공진기 수평 터널(81)의 타측에서 필터 하우징(99)의 타면 방향으로 개구되게 형성되며, 공진기 수직 터널(82)은 필터 하우징(99)의 일면과 타면을 관통하되, 공진기 수평 터널(81)을 경유하도록 관통 형성될 수 있다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 공진기 터널(80)의 형상이 상술한 본 발명의 일 실시예(100)의 형상에 한정되는 것은 아니며, 도 7a 내지 도 7c에 참조된 바와 같이 다양한 응용례로 형성될 수 있다.

즉, 도 7a에 참조된 바와 같이, 제1응용례에 따른 도파관 필터(210)는, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 연장 터널에 대응되는 구성은 형성하지 않고, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 수평 터널(281)은 필터 하우징(99)의 폭 방향으로 수평이 아니라 경사지게 연장되어 상호 반전되게 구비된 제2공진기 포스트(232)와 제5공진기 포스트(235)를 상호 연결시킬 수 있다. 여기서, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 수직 터널(282)은 상술한 일 실시예(100)의 형상과 동일한 구조를 가질 수 있다.

아울러, 도 7b에 참조된 바와 같이, 제2응용례에 따른 도파관 필터(220)는, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 연장 터널(283) 또한 상술한 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)와 마찬가지로 구비하되, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 수평 터널(281)은 제1응용례의 도파관 필터(210)에서와 같이, 필터 하우징(99)의 폭 방향으로 수평이 아니라 경사지게 연장되어 상호 반전되게 구비된 제2공진기 포스트(232)와 제5공진기 포스트(235)를 상호 연결시킬 수 있다. 마찬가지로, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 수직 터널(282)은 상술한 일 실시예(100) 및 제1응용례(210)의 형상과 동일한 구조를 가질 수 있다.

그리고, 도 7c에 참조된 바와 같이, 제3응용례에 따른 도파관 필터(230)는, 공진기 터널(280)의 구성 중 공진기 연장 터널 및 공진기 수직 터널에 대응되는 구성은 형성하지 않고, 공진기 터널(280)의 구성 중 오로지 공진기 수평 터널(281)을 구비하되, 제1응용례(210) 및 제2응용례(220)와 같이, 필터 하우징(99)의 폭 방향으로 수평이 아니라 경사지게 연장되어 상호 반전되게 구비된 제2공진기 포스트(232)와 제5공진기 포스트(235)를 상호 연결시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로써, 인접 커플링이 구현되도록 구비된 공진기 터널을 나타낸 모식도이고, 도 9는 도 8의 다른 실시예에 따른 도파관 필터의 주파수 특성 플롯(PLOT)을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터는, 도 1a 내지 도 3b에 참조된 바와 같이, 다수의 공진기 포스트(31~40) 중 2개의 공진기 포스트(제2공진기 포스트(32) 및 제9공진기 포스트(29))를 선택하여 크로스 커플링시킨 경우를 설명하였다.

그러나, 상호 반전되게 형성된 2개의 공진기 포스트를 반드시 크로스 커플링시킬 필요는 없고, 도 8에 참조된 바와 같이, 인접 커플링시키는 것도 가능하다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 필터(300)는, 도 8에 참조된 바와 같이, 입력 포스트(21) 및 출력 포스트(22) 사이에 형성된 신호 라인 상에 배치되되 상호 인접되면서도 반전되게 배치된 제3공진기 포스트(333)와 제4공진기 포스트(334) 사이를 공진기 터널(380)을 이용하여 상호 연결하도록 구비되고, 인접하는 공진기 포스트(333 및 334)의 인접 커플링을 통해 설계자가 원하는 노치의 구현이 가능할 수 있다.

보다 상세하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 필터(300)는, 도 8에 참조된 바와 같이, 6개의 공진블록에 각각 제1공진기 포스트(331), 제2공진기 포스트(332), 제3공진기 포스트(333), 제4공진기 포스트(334), 제5공진기 포스트(335) 및 제6공진기 포스트(336)가 구비되고, 제1공진기 포스트(331)의 형성 방향과는 반대인 필터 하우징(99)의 타면 방향에 입력 포스트(321)가 대향되게 구비되고, 제6공진기 포스트(336)의 형성 방향과는 반대인 필터 하우징(99)의 타면 방향에 출력 포스트(322)가 대향되게 구비된다.

여기서, 입력 포스트(321)로부터 출력 포스트(322)에 이르는 신호 라인 상에 상호 인접되게 배치된 공진기 포스트 중 제3공진기 포스트(333)를 다른 공진기 포스트(331,332,334,335,336)와는 반전되도록 필터 하우징(99)의 타면 방향으로 설치하고, 이에 인접하는 제4공진기 포스트(334)를 공진기 터널(380)을 이용하여 상호 연결시켜 인접 커플링 구현이 가능하도록 구비된 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관 필터(300)는, 크로스 커플링으로 구현된 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 필터(100)의 경우 패스 밴드 좌우 양측에 각각 2개씩의 노치가 구현되는 점에 반하여, 도 9에 참조된 바와 같이, 패스 밴드 좌우 양측에 각각 하나씩의 노치만이 구현되는 점에서 상이한 결과값을 가진다.

이상, 본 발명에 따른 도파관 필터(100)의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1~10: 제1공진기~제10공진기 11~20: 제1공진블록~제10공진블록
21: 입력 포스트 22: 출력 포스트
31~40: 제1공진기 포스트~제10공진기 포스트
51~60: 격벽 71,72: 구획 슬롯
80: 공진기 터널 81: 공진기 수평 터널
82: 공진기 수직 터널 99: 필터 하우징
100: 도파관 필터

Claims

복수의 공진블록이 구비된 필터 하우징;
상기 필터 하우징에 구비된 공진블록 각각에 형성된 공진기 포스트에 의해 구비되는 복수의 공진기; 및
상기 복수의 공진기 포스트 중 상기 필터 하우징의 일면부와 타면부에 상호 반전되도록 구비된 2개의 공진기 포스트를 커플링시키기 위하여 상호 연결시키도록 상기 필터 하우징에 구비된 공진기 터널; 을 포함하는, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널에 의하여 연결되는 상기 2개의 공진기 포스트는, 인접 커플링이 가능하도록 상호 반전되게 배치된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널에 의하여 연결되는 상기 2개의 공진기 포스트는, 크로스 커플링이 가능하도록 상호 반전되게 배치된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널은,
상기 필터 하우징의 내부에 폭 방향 또는 길이 방향으로 관통되어 상기 적어도 2개의 공진기 포스트를 상호 연결시키는 공진기 수평 터널; 을 포함하는, 도파관 필터.
청구항 4에 있어서,
상기 공진기 터널은,
상기 필터 하우징을 상하부로 관통되도록 구비되고, 상기 공진기 수평 터널과 연결된 공진기 수직 터널; 을 더 포함하는, 도파관 필터.
청구항 5에 있어서,
상기 공진기 터널은,
상기 공진기 수평 터널로부터 연장되게 형성되되, 상기 필터 하우징의 일면 또는 타면 방향으로 개구되게 형성된 공진기 연장 터널;을 더 포함하는, 도파관 필터.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공진기 수평 터널은,
상기 필터 하우징의 폭 방향으로 경사지게 형성된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 내부에 상기 2개의 공진기 포스트의 가운데를 기준으로 상호 미러 대칭되게 형성된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 2개의 공진기 포스트 중 어느 하나의 상기 필터 하우징의 대향면에는 튜닝 조정을 위한 튜닝용 공진기 포스트가 더 구비된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 공진블록은, 각각의 공진블록의 사이에 형성된 복수의 격벽 또는 복수의 구획 슬롯에 의하여 구분되게 형성된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 폭 방향으로 인접하는 2개의 공진기 포스트를 크로스 커플링하도록 상호 연결되게 구비된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널은, 상기 필터 하우징의 길이 방향으로 인접하는 2개의 공진기 포스트를 인접 커플링하도록 상호 연결되게 구비된, 도파관 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 공진기 터널에 의하여 유도성 커플링에 의한 노치가 형성되고,
상기 노치는 상기 공진기 터널의 형상 및 크기에 의하여 형성 위치가 조절되는, 도파관 필터.