KR20220110969A - 멀티 밴드 필터 - Google Patents

Abstract

멀티 밴드 필터가 제공된다. 멀티 밴드 필터는 안테나 단자와 제1 단자 사이에 연결되고 제1 DMS(Double Mode SAW) 공진기를 포함하여 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제1 필터, 안테나 단자와 제2 단자 사이에 연결되고 제2 DMS 공진기를 포함하여 제2 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제2 필터를 포함하되, 상기 제1 필터는 성가 안테나 단자와 상기 제1 DMS 공진기 사이에 병렬 연결되는 제1 병렬 공진기를 포함하고, 상기 제2 필터는 상기 안테나 단자와 상기 제2 DMS 공진기 사이에 병렬 공진기가 연결되지 않는다. 이 때 상기 제2 DMS 공진기는 입력 단자의 개수보다 출력 단자의 개수가 많도록 구성된다.

Description

멀티 밴드 필터{MULTI BAND FILTER}

본 발명은 멀티 밴드 필터에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 효과적인 임피던스 매칭을 위한 구성을 포함하는 멀티 밴드 필터에 관한 것이다.

무선 통신 기기 및 관련 기술의 발전에 따라 하나의 기기가 다양한 무선 통신 규격을 지원하도록 구성되고 있다. 멀티 모드 또는 멀티 밴드 등의 통신 복합화에 대응하기 위해 하나의 안테나에 둘 이상의 밴드 패스 필터가 연결되는 멀티 밴드 필터를 실장한 무선 통신 기기가 실용화되고 있다.

멀티 밴드 필터가 원하는 주파수 특성을 갖도록 구현하기 위해서는 안테나의 임피던스 매칭이 필요하다. 이는 회로의 인덕턴스와 커패시턴스 값의 조합을 통해 나타나는 필터의 성능 특성과 임피던스 매칭 간의 조화에 따라 그 결과가 달라질 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 효과적인 임피던스 매칭을 위한 구성을 포함하는 멀티 밴드 필터를 제공하는 것이다.

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

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 멀티 밴드 필터는, 안테나 단자와 제1 단자 사이에 연결되고 제1 DMS(Double Mode SAW) 공진기를 포함하여 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제1 필터, 안테나 단자와 제2 단자 사이에 연결되고 제2 DMS 공진기를 포함하여 제2 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제2 필터를 포함하되, 상기 제1 필터는 상기 안테나 단자와 상기 제1 DMS 공진기 사이에 병렬 연결되는 제1 병렬 공진기를 포함하고, 상기 제2 필터는 상기 안테나 단자와 상기 제2 DMS 공진기 사이에 병렬 공진기가 연결되지 않는다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 DMS 공진기는 입력 단자의 개수보다 출력 단자의 개수가 많을 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 필터는 상기 제2 DMS와 제2 단자 사이에 병렬 연결되는 제2 병렬 공진기를 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 안테나 단자에 연결되고 상기 제1 및 제2 주파수 대역과는 다른 제3 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제3 필터를 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터는, 적어도 둘 이상의 필터 중 어느 하나가 병렬 공진기 및 DMS 공진기의 연결 구성에 의해 최소화된 커패시턴스를 가짐으로써 효과적인 임피던스 매칭을 가지며 주파수 특성 및 감쇠 특성이 우수한 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2a 및 2b는 제1 필터와 제2 필터의 예시적인 스미스차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터에 의해 개선된 성능을 설명하기 위한 예시적인 그래프들이다.

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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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.

하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 멀티 밴드 필터를 설명하기 위한 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터는 안테나 단자(10)와 제1 단자(11) 사이에 연결된 제1 필터(100)와 안테나 단자(10)와 제2 단자(12) 사이에 연결된 제2 필터(110)를 포함할 수 있다. 이 경우 멀티 밴드 필터는 두 가지 주파수 대역을 통과시키는 듀얼 밴드 필터로 구성될 수 있다.

제1 필터(100)와 제2 필터(110)는 서로 다른 대역의 신호를 통과시키기 위해 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 필터(100)는 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키고 제2 필터(110)는 제1 주파수 대역과는 다른 제2 주파수 대역의 신호를 통과시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 멀티 밴드 필터는 다양한 대역의 주파수 신호가 섞인 변조파를 수신하여 제1 필터(100)와 제2 필터(110)에 의해 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역의 주파수 신호만 선택하고 나머지 주파수 신호는 제거하는 필터링을 수행할 수 있다.

제1 필터(100)는 제1 직렬 공진기(101), 제1 병렬 공진기(102), DMS 공진기(103), 제2 병렬 공진기(104), 제2 직렬 공진기(105) 및 제3 직렬 공진기(106)를 포함할 수 있다.

제2 필터(110)는 제3 직렬 공진기(111), 제2 DMS 공진기(112), 제4 직렬 공진기(113), 제4 병렬 공진기(114), 제5 직렬 공진기(115), 제5 병렬 공진기(116)를 포함할 수 있다.

제1 필터(100)와 제2 필터(110)는 필터의 요구되는 통과 대역폭과 통과 대역 사이의 간격을 고려하여 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave; SAW) 또는 박막 체적탄성 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터를 사용할 수 있다.

제1 필터(100)와 제2 필터(110)를 포함하는 멀티 밴드 필터의 성능은 상술한 통과 대역폭 또는 QF(Quality Factor) 등으로 구성되는데, 이를 만족시키기 위해서는 안테나의 임피던스 매칭이 필요하다. 이 때 제1 필터(100)와 제2 필터(110) 각각의 상대 밴드의 임피던스가 오픈(open)에 가까울수록 멀티 밴드 필터 결합 시 요구되는 성능 구현에 유리할 수 있다.

도 2a 및 2b는 제1 필터와 제2 필터의 예시적인 스미스차트이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 공액정합(conjugate matching)되도록 구성된 제1 필터(100)와 제2 필터(110)의 예시적인 스미스 차트가 각각 도 2a 및 2b에 도시된다. 제1 필터(100)의 스미스 차트를 예시적으로 도시하는 도 2a에서 인덕턴스 값이 증가하면 상대 밴드의 임피던스가 스미스 차트의 상반구로 이동하며, 제2 필터(110)의 스미스 차트를 예시적으로 도시하는 도 2b에서 커패시턴스 값이 증가하면 상대 밴드의 임피던스가 스미스 차트의 하반구로 이동한다. 제1 필터(100)와 제2 필터(110)로 구성된 멀티 밴드 필터는 필터 성능 향상을 위한 회로 구성과 임피던스 매칭을 위한 회로 구성이 서로 다를 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 이를 조화시키기 위한 회로 구성이 설명된다.

상술한 것과 같이, 멀티 밴드 필터로 연결되기 이전인 단일 필터로서의 제1 필터(100)와 제2 필터(110) 각각의 상대 밴드의 임피던스가 오픈(open)에 가까워질수록 멀티 밴드 필터 결합 시 요구되는 성능 구현에 유리하다. 따라서 도 2a와 같이 제1 필터(100)의 상대 밴드가 스미스 차트 상반구에 위치할 때 필터 회로의 커패시턴스 값을 최대화할 수 있고, 도 2b와 같이 제2 필터(110)의 상대 밴드가 스미스 차트 하반구에 위치할 때 회로의 커패시턴스 값을 최소화하는 방향으로 제1 필터(100)와 제2 필터(110)가 구성될 수 있다.

만약 제1 필터(100)와 제2 필터(110) 중 어느 하나가 커패시턴스 값이 최대화 또는 최소화되도록 구성된다면, 나머지 하나의 필터는 상대적으로 필터 설계에 있어서 유동적인 회로 구성이 가능할 것이다. 제1 필터(100)의 커패시턴스값을 최대화하려는 경우, 제1 필터(100)의 안테나 단자(10)와 가장 가까운 앞단에 병렬 공진기를 연결함으로써 커패시턴스 값을 최대화할 수 있다. 다만 이는 ESD(Electro Static Discharge) 또는 회로의 감쇠 측면에서 열화를 일으켜 멀티 밴드 필터의 성능에도 좋지 않은 영향을 일으키기 때문에, 임피던스 매칭으로 얻어지는 효과에 비하여 필터 성능의 향상을 기대하기 어려울 것이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터에서는 제2 필터(110)가 최소화된 커패시턴스 값을 갖도록 직렬 공진기, DMS 공진기 및 병렬 공진기의 연결 구조가 설계될 수 있다.

제2 필터(110)의 커패시턴스는 제2 필터(110)에 포함된 병렬 공진기 및 제2 DMS(Double Mode SAW) 공진기(112)의 구성에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 제2 DMS 공진기(112) 앞단, 즉 안테나 단자(10)와 제2 DMS 공진기(112) 사이에 병렬 공진기의 수가 최소화시킴으로써 제2 필터(110)의 커패시턴스 또한 최소화될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터에서, 제2 필터(110)에 포함된 제2 DMS 공진기(112)와 안테나 단자(10) 사이에는 병렬 공진기가 연결되지 않는다. 도 1에 도시된 것과 같이 제2 필터(110)의 병렬 공진기(114, 116)들은 모두 제2 DMS 공진기(112)와 제2 단자(12) 사이에 접속된다.

반면에, 제1 필터(100)에 포함된 제1 DMS 공진기(103)와 안테나 단자(10) 사이에는 제1 병렬 공진기(102)가 연결될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터에서 DMS 공진기(103, 112)를 포함하는 적어도 어느 하나의 필터(100)가 DMS 공진기(103)와 안테나 단자(10) 사이에 병렬 공진기가 연결되어 있다면 다른 하나의 필터(110)는 DMS 공진기(112)와 안테나 단자(10) 사이에 병렬 공진기가 연결되지 않거나 그보다 더 적은 수의 병렬 공진기가 연결되는 구성을 갖는다.

한편, 제2 필터(110)에 포함된 제2 DMS 공진기(112)는 복수의 IDT 전극으로 구성되되 제3 직렬 공진기(111)와 연결되는 입력 단자들(117)과 제4 직렬 공진기(113)과 연결되는 출력 단자(118)을 포함한다. 복수의 IDT 전극들은 일단이 입력 단자 또는 출력 단자와 연결되고 타단이 접지 단자와 연결되므로 전기적으로는 병렬 접속된 공진기들에 의한 커패시턴스를 가질 수 있다.

따라서 제2 DMS 공진기(112)는 입력 단자들(117)의 개수보다 출력 단자들(118)의 개수가 많도록 구성됨으로써 커패시턴스가 최소화될 수 있다. 즉, 제1 DMS 공진기(103)와 제2 DMS 공진기(112)가 동일한 IDT 전극과 그 개수로 구성되더라도 제1 DMS 공진기(103)의 커패시턴스보다 제2 DMS 공진기(112)의 커패시턴스가 작다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 밴드 필터에 의해 개선된 성능을 설명하기 위한 예시적인 그래프들이다.

도 3을 참조하면, 개선된 제2 필터(110)의 구성의 주파수 특성이 빨간색, 이전의 구성이 파란색으로 나타나며 각각 통과대역, 근대역 및 전체대역에서의 주파수 특성 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)를 나타낸 것이다. 개선된 제2 필터(110)에 의해 통과대역, 근대역 및 전체대역에서의 주파수 특성 및 반사 특성이 향상된 것을 알 수 있다.

도 1을 이용하여 설명된 본 발명의 멀티 밴드 필터에서, 제1 필터(100)와 제2 필터(110)가 안테나 단자(10)에 연결되는 구성이 예시적으로 도시되었으나 안테나 단자(10)에 또 다른 필터가 연결되는 실시예를 배제하는 것은 아니다. 따라서 도 1의 제1 필터(100)와 제2 필터(110)를 포함하는 멀티 밴드 필터의 안테나 단자(10)에 또 다른 제3 주파수의 신호를 통과시키는 제3 필터가 연결됨으로써 트리플 밴드 필터로 구성될 수도 있다. 이 경우 멀티 밴드 필터는 제1 내지 제3 필터 가운데 적어도 2개가 DMS 공진기를 포함하며, 그 중 적어도 하나의 필터가 제2 필터(110)의 구성, 즉 안테나 단자(10)와 제2 DMS 공진기(112) 사이에 병렬 공진기가 연결되지 않으며, 제2 DMS 공진기(112)의 입력 단자의 개수보다 출력 단자의 개수가 많은 구성을 가질 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 안테나 단자 11: 제1 단자
12: 제2 단자 100: 제1 필터
110: 제2 필터 101, 105, 111, 113, 115: 직렬 공진기
102, 104, 106, 114, 116: 병렬 공진기
103, 112: DMS 공진기

Claims (4)

1. 안테나 단자와 제1 단자 사이에 연결되고 제1 DMS(Double Mode SAW) 공진기를 포함하여 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제1 필터;
   안테나 단자와 제2 단자 사이에 연결되고 제2 DMS 공진기를 포함하여 제2 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제2 필터를 포함하되,
   상기 제1 필터는 상기 안테나 단자와 상기 제1 DMS 공진기 사이에 병렬 연결되는 제1 병렬 공진기를 포함하고,
   상기 제2 필터는 상기 안테나 단자와 상기 제2 DMS 공진기 사이에 병렬 공진기가 연결되지 않는,
   멀티 밴드 필터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 DMS 공진기는 입력 단자의 개수보다 출력 단자의 개수가 많은,
   멀티 밴드 필터.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 필터는 상기 제2 DMS와 제2 단자 사이에 병렬 연결되는 제2 병렬 공진기를 포함하는,
   멀티 밴드 필터.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 안테나 단자에 연결되고 상기 제1 및 제2 주파수 대역과는 다른 제3 주파수 대역의 신호를 통과시키는 제3 필터를 더 포함하는,
   멀티 밴드 필터.

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