WO2016186296A1 - 도파관 필터 - Google Patents

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WO2016186296A1
WO2016186296A1 PCT/KR2016/001056 KR2016001056W WO2016186296A1 WO 2016186296 A1 WO2016186296 A1 WO 2016186296A1 KR 2016001056 W KR2016001056 W KR 2016001056W WO 2016186296 A1 WO2016186296 A1 WO 2016186296A1
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waveguide
tuning
partitions
waveguide filter
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나인호
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KMW Inc
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators

Definitions

  • the present invention relates to radio frequency filters used in wireless communication systems, and more particularly to waveguide filters.
  • next-generation 5G system which is recently discussed, will be applied to the small cell backhaul system using millimeter waves such as 28 GHz or 60 GHz.
  • a filter for processing such a millimeter wave signal it is required to use a waveguide filter, which is mainly used in the defense industry or satellite communication technology. Furthermore, in the mobile communication system, high band and high performance filtering characteristics are required. In order to be satisfied, a cavity type waveguide filter is used.
  • the waveguide filter is a filter using a resonance phenomenon due to the structure of the waveguide itself, and the tubular waveguide is designed to have a length corresponding to the filtering frequency characteristic.
  • the waveguide filter can be classified into a cavity type using a metal block and a type in which a dielectric resonant element such as ceramic is inserted into the waveguide. May be suitable.
  • the cavity type waveguide filter basically includes a first case 10 (eg a housing) and a second case 11 (eg a cover) as a case for forming a waveguide. And a plurality of partitions 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, and 138 for implementing the inside of the waveguide inside the case to match the filtering frequency characteristic.
  • the cavity type waveguide filter may be formed of a rectangular parallelepiped resonator stage generating resonance at a desired frequency, and two partitions (called 'Iris') which are generally installed to face each other for coupling between the resonant stages.
  • the plurality of partitions 131-138 have a structure in which the first to third resonant sections 121, 122, and 123 are connected to each other in a line.
  • an input section 112 is formed in front of the first resonance section 121
  • an output section 114 is formed at a rear end of the third resonance section 123 to serve as an input / output feeder.
  • the mutual spacing of the two partitions formed to face each other one by one between each resonance section and the input output section the amount of signal coupling between the sections is appropriately set.
  • the cross-sectional shape of the waveguide may be generally square (square or rectangular), and the length of the width (a) and length (b) of the inside of the waveguide affects the cutoff frequency characteristic of the filter. As a result, it may be designed to be substantially standardized according to the corresponding filtering frequency.
  • the waveguide lengths of the first to third resonant sections 121, 122, 123 and the input and output sections 112, 114 may be, for example, 2 / ⁇ , 4 / depending on the wavelength of the corresponding filtering frequency. It is suitably designed as (lambda), 8 / (lambda), etc.
  • the cavity type waveguide filter illustrated in FIG. 1 is, for example, a structure in which the first to third resonant sections 121, 122, and 123 are connected in a line to each other, and discloses a three-stage structure.
  • the filter can be designed in four or more stages, or in a single stage or two stage structure according to the number of resonance sections connected in series with each other.
  • cavity type waveguide filters examples include US Patent Publication No. 2003/0206082 (name: “WAVEGUIDE FILTER WITH REDUCED HARMONICS”, inventors: “Ming Hui Chen”, “Wei-Tse Cheng”, published date: 2003) Month 6).
  • the first case 10 and the second case 11 forming the waveguide in the cavity type waveguide filter may be formed by cutting to enable more precise machining.
  • the first case 10 and the plurality of partitions 131 to 138 are integrally formed through a cutting process from one base material.
  • the first case 10 and the second case 11 may then be coupled to each other by screwing or welding.
  • a tuning screw or a rod for frequency tuning in place is provided in the resonance section, which is a resonance structure, for example, a screw hole formed in the second case 11, or the like.
  • the structure to insert through can be employ
  • a structure in which a tuning screw or a rod for coupling tuning between resonance sections is inserted between the two partitions installed in pairs between the resonance sections through the screw holes formed in the second case 11. Can be.
  • the length of the processing frequency wavelength is very short and the overall resonant structure is very small, and the spacing between the two partitions installed in pairs between the resonant sections is very small. do. Therefore, it is not easy to adopt a structure in which the tuning screw for the frequency tuning and the tuning screw for the coupling tuning are actually installed.
  • the spacing between two partitions installed in pairs between the resonant sections may be 1 mm or less, which is so small that no tuning screw can actually be installed.
  • the manufacturing process of the high precision is dependent on the machining tolerance that requires no tuning work.
  • very high processing precision is required in order to realize the designed structure as a real product.
  • the machining tolerance at the spacing between two partitions facing each other may require about 0.01 mm or less.
  • the filter is manufactured by lowering the performance of the filter or by manufacturing a plurality of filters, and then selecting and using products that satisfy the required performance (ie, products that do not satisfy the required performance are treated as defective products). The situation is being applied. For this reason, the market price of high performance waveguide filters is very high.
  • an object of the present invention is to provide a cavity type waveguide filter for enabling or facilitating a tuning operation to compensate for processing tolerance even in a miniaturized filter structure that processes millimeter waves.
  • the present invention is to provide a cavity-type waveguide filter for minimizing high-precision machining work even in a miniaturized filter structure that processes other millimeter waves, thereby reducing the processing cost and yield.
  • the present invention is a waveguide filter in order to achieve the above object;
  • a case forming a waveguide, and a through-hole region is formed in at least part of the sidewalls of the waveguide;
  • a plurality of partitions forming a resonance section by dividing the inside of the waveguide in the case;
  • a head having a body portion coupled to the through hole region of the case, wherein at least a portion of the waveguide inner region is formed by the body portion, and is formed to correspond to at least a portion of the peripheral region of the through hole region of the case.
  • a stopper structure having a portion and configured to be coupled to the case;
  • at least one tuning seat installed in a form inserted between the head portion of the closure structure and a region to which the case is coupled.
  • At least some of the plurality of partitions may be integrally formed with the body portion of the closure structure.
  • the case may include a plurality of through hole regions, and a number of the stopper structures and the tuning sheets corresponding to the plurality of through hole regions may be installed.
  • the cavity type waveguide filter according to the embodiments of the present invention may enable or facilitate a tuning operation for compensating for processing tolerance even in a miniaturized filter structure that processes millimeter waves, thereby making it more compact. It is possible to manufacture a filter, and also to maintain high performance while minimizing high-precision machining, thereby reducing processing costs and improving yield.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an example of a typical cavity type waveguide filter
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the waveguide filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of the waveguide filter according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is an exploded perspective view of the waveguide filter according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an exploded perspective view of the waveguide filter according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the waveguide filter according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the cavity type waveguide filter according to the first embodiment of the present invention is similar to a conventional case, and is a case for forming a waveguide, and includes a first case 20 (eg, a housing) and a second case 21.
  • a cover is basically provided, and a plurality of partitions 231, 232, and 233 are formed to divide the inside of the waveguide inside the case to match the filtering frequency characteristics and form a resonance section (s).
  • the plurality of partitions 231 to 233 are not provided to face each other in pairs between the resonance periods, but are installed one by one.
  • one partition 231, 232 or 233 is for example to replace the partitions installed in pairs in the structure shown in Figure 1, by one partition 231, 232 or 233
  • the spacing of the coupling regions formed between the resonant sections may be designed to correspond to the spacing of the coupling regions formed by the partitions installed in the pair shown in FIG. 1, for example.
  • the sidewalls of the case formed by the first case 20 and the second case 21 is provided with an external stopper structure 23.
  • the through hole region 202 is formed so that the body (d1 in FIG. 2) portion can be inserted into the fitting portion.
  • the closure structure 23 is formed in a structure in which the body d1 is detachable from the through hole region 202 formed in the case.
  • At least some of the plurality of partitions 231-233 are installed to be fixed to the body portion of the closure structure 23 or are integrally formed with the body of the closure structure 23.
  • portion of the closure structure 23 is formed to correspond to at least a portion of the peripheral area of the through hole region 202 of the case (region B, hatched by a dot in FIG. 2), and screw fastening. It can be configured to be combined with the case in a manner.
  • the side wall of the case is configured to be removable to form the body (d1) portion of the closure structure (23).
  • the portion corresponding to one side in at least a portion of the section of the waveguide having a rectangular cross section is formed by the body (d1) of the stopper structure (23).
  • a conductive tuning sheet 26 is formed which is formed with a very thin thickness and is coupled to the case together with the closure structure 23.
  • a plurality of screw fastening holes are formed in the head d2 portion of the plug structure 23 and the tuning seat 26 at positions corresponding to each other. A plurality of these are formed.
  • a plurality of fastening screws are fastened to a plurality of screw fastening grooves formed in the case, respectively, through a plurality of screw fastening holes formed in the head d2 portion of the plug structure 23 and the tuning seat 26.
  • the tuning sheet 26 is a structure provided for coupling tuning between resonance sections, and the tuning sheet 26 is installed to be inserted between the stopper structure 23 and the case, resulting in a plurality of partitions 231-. 233 may be tuned to a wider spacing of the coupling region formed between the resonance intervals.
  • a tuning sheet 26 may be configured, for example, to about 0.01 mm or less in thickness.
  • a plurality of tuning sheets 26 may be inserted to compensate for gap variation in the coupling area, and various types of tuning sheets having different thicknesses (and / or different materials) may be prepared in advance. It can also install in combination with one or more.
  • the waveguide filter according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is designed so that the partitions 231 to 233 which are internal coupling structures are formed only on one side, and only a portion where the coupling structure is formed. It can be seen that it has a structure that is separated and processed separately to assemble. In addition, by inserting and assembling the conductive tuning sheet 26 having an appropriate thickness on the surface on which the coupling structure is fastened, the gap of the coupling region due to the machining tolerance is compensated for.
  • the machining operation of the case becomes very simple, and thus the machining time and the machining cost can be reduced.
  • the plug structure 23 does not need to be processed with a relatively high precision machining tolerance, and the machining tolerance can compensate for the gap deviation of the coupling region due to the machining tolerance using the thickness of the tuning sheet 26.
  • the machining tolerance and the lot (LOT) variation only by changing the number or type of squeezing of the tuning sheet 26, so that the production yield can be greatly increased. This is advantageous for mass production, thereby enhancing price competitiveness. It also reduces labor costs by reducing coupling tuning time.
  • the cavity type waveguide filter according to the second embodiment of the present invention has a case 30 and a case 30 for forming the waveguide, similar to the structure of the first embodiment shown in FIG. 2.
  • a plurality of partitions 331, 332, and 333 are formed to divide the internal waveguides according to the filtering frequency characteristics to form resonance sections.
  • a part of the side wall of the case 30 may include a through hole region 302 so that the body portion of the external closure structure 33 may be inserted into the fitting portion. Is formed.
  • the plurality of partitions 331-333 are integrally formed at the body portion of the closure structure 33.
  • a tuning sheet for coupling tuning is provided between the head portion of the plug structure 33 and at least a portion of the peripheral region of the through hole region 302 in the case 30 (the region B indicated by dots in FIG. 3). 36 is installed to be inserted, the stopper structure 33 and the tuning seat 36 may be configured to be coupled to the case 30 in a screw fastening manner.
  • the case 30 is separately manufactured and manufactured by combining the first case and the second case and then coupled to each other. Rather, it can be seen that the structure is formed integrally into a tube-like structure through cutting or mold processing using a single base material. This is because in some embodiments of the present invention, as the partition structure is formed in a separate plug structure, a separate operation for forming the partition structure inside the case 30 may not be necessary.
  • the processing of the case becomes very simple, and the processing deviation may be reduced during the processing of the waveguide inside the case.
  • the structure of the second embodiment shown in FIG. 3 has a thicker thickness than that of the first embodiment shown in FIG. 1, and the thickness of the closure structure 33. It is shown that it is formed thicker than the figure.
  • Such a structure can be made easier, for example, such that a screw fastening structure for coupling the stopper structure 33 and the tuning seat 36 with the case 30 can be more easily formed.
  • the actual waveguide structure of the filter in question may be identical in embodiments, and thus the filtering properties may be identical.
  • the cavity type waveguide filter according to the third embodiment of the present invention is similar to the structure of the first embodiment shown in FIG. 2, the first case 40 and the second case for forming the waveguide And a plurality of partitions 431, 432, and 433 which form resonance sections by dividing the inside of the waveguide inside the case to match the filtering frequency characteristics. Also, similarly to the first embodiment shown in FIG. 2, a part of the side walls of the cases 40 and 41 is formed with a through hole region so that the body portion of the external stopper structure 43 can be inserted into the shape. do.
  • a tuning seat 46 for coupling coupling is inserted between the head portion of the closure structure 43 and the cases 40 and 41, and the closure structure 43 and the tuning seat 46 are screwed in. It can be configured to be coupled with the case 40, 41 in a manner.
  • the structure of the third embodiment shown in FIG. 4 unlike the structure of the first embodiment shown in FIG. 2, a structure in which a plurality of partitions 431-433 are formed in the body portion of the plug structure 43 is provided. Rather, the plurality of partitions 431-433 are illustrated as being integrally formed with the case 30 at the side opposite to the side at which the stopper structure 43 is inserted in the cases 40 and 41.
  • the actual waveguide structure of the filter in question may be identical in embodiments, and thus the filtering properties may be identical.
  • the cavity type waveguide filter according to the fourth embodiment of the present invention is similar to the structure of the first embodiment shown in FIG. 2, and includes a first case 50 and a second case for forming the waveguide. And a plurality of partitions 531, 532, 533, 534, 535, and 536 which form resonance sections by dividing the inside of the waveguide inside the case to match the filtering frequency characteristics.
  • first and second stopper structures 56 and 57 may be inserted from both sides of the cases 50 and 51 from the outside.
  • the through-hole areas are formed at two locations so as to be provided.
  • first to third partitions 531-533 are formed in the first plug structure 56
  • the fourth to sixth partitions 534-536 may include a second plug structure ( 57).
  • Such a structure is a structure in which partitions facing each other are formed in pairs between resonance sections, and it can be seen that the coupling tuning can be performed at both sides.
  • tuning seats (not shown) for coupling tuning are inserted between the head portions of the first and second plug structures 56 and 57 and the case 50, respectively, and the first and second plug structures 56 and 57 and the tuning seats may be configured to engage the case 50 in a screwed manner.
  • the cavity type waveguide filter according to the fifth embodiment of the present invention is similar to the structure of the first embodiment shown in Figure 2, the first case 60 and the second case for forming the waveguide 61 and a plurality of partitions 631, 632, and 633 which form resonance sections by dividing the inside of the waveguide inside the case to match the filtering frequency characteristics.
  • first and second partitions 631 and 632 of the plurality of partitions 631-633 are formed in the first plug structure 63, and the third partitions 534-536 are second. It may be formed in the closure structure (64).
  • the coupling tuning can be performed separately in a plurality of places on one side inside the waveguide.
  • a tuning sheet 67 for coupling tuning is inserted between the head portion of the second plug structure 64 and the case 60, and the first plug structure is similarly shown.
  • the tuning sheet is also inserted between the 63 and the case 60.
  • the waveguide filter of the cavity type may be configured, and in the present invention, there may be various embodiments or modifications.
  • the number of resonant sections in each filter structure above may be variously designed as needed.
  • the partitions are formed in both the first and second stopper structures 56 and 57, but in this case, the partitions may be sufficiently formed in only one stopper structure. Can be.
  • the stopper structure and the tuning seat have been described in which the detachable structure is installed on the left and / or right side of the case, but in addition to the detachable installation on the upper and / or lower side of the case.
  • the structure may be possible.

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Abstract

본 발명은 도파관 필터에 있어서; 도파관을 형성하며, 도파관의 측벽 중 적어도 일부에는 관통 홀 영역이 형성되는 케이스와; 케이스의 내부에서 도파관의 내부를 구분하여 공진 구간을 형성하는 다수의 칸막이와; 케이스의 관통 홀 영역에 결합되는 몸체 부위를 구비하여 도파관 내부 중 적어도 일부가 몸체 부위에 의해 형성되며, 케이스의 상기 관통 홀 영역의 주변 영역 중 적어도 일부 영역과 대응되게 형성되는 헤드 부위를 구비하여 케이스와 결합되게 구성되는 마개 구조물과; 마개 구조물의 헤드 부위와 케이스가 결합되는 영역 사이에 삽입되는 형태로 설치되는 적어도 하나의 튜닝 시트를 구비한다.

Description

도파관 필터
본 발명은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 주파수 필터에 관한 것으로, 특히 도파관 필터에 관한 것이다.
최근 들어, 이동통신 시스템 및 이동통신 단말기의 급속한 발전과 함께, 사용자측에서 요구되는 데이터 사용량이 급증하고 있다. 이에 이동통신 시스템에서 더 많은 대역폭이 요구되나 한정된 주파수 자원에서 이를 극복하기 위해 밀리미터 단위의 파장을 갖는 밀리미터파(Millimeter Wave)를 활용하는 기술이 대두되고 있다. 실제로 최근 논의되고 있는 차세대 5G 시스템에서는 28GHz 또는 60GHz 등의 밀리미터파를 활용한 스몰셀 백홀 시스템(Small cell backhaul system)이 적용될 예정이다.
이러한 밀리미터파 신호를 처리하기 위한 필터로는 방위 산업이나 위성 통신 등의 기술 분야에 주로 사용하던 도파관 필터(waveguide filter)를 사용하는 것이 요구되며, 더욱이 이동통신 시스템에서는 고대역 및 고성능의 필터링 특성을 만족할 수 있도록 하기 위하여 캐비티 타입(cavity type)의 도파관 필터를 사용한다.
도파관 필터는 도파관의 구조 자체에 의한 공진 현상을 이용한 필터로서, 관형태의 도파관이 해당 필터링 주파수 특성에 대응되는 길이를 갖도록 설계된다. 도파관 필터는 예를 들어, 금속 블록을 이용한 캐비티 타입과, 도파관 내부에 세라믹 등의 유전체 공진 소자를 삽입한 타입으로 구분할 수 있는데, 밀리미터파와 같이 고대역에서는 유전 손실이 적은 캐비티 타입의 도파관 필터가 보다 적합할 수 있다.
도 1은 일반적인 캐비티 타입 도파관 필터(주요부)의 일 예시 분리 사시도이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로, 캐비티 타입 도파관 필터는, 도파관을 형성하기 위한 케이스로서 제1케이스(10: 예를 들어 하우징) 및 제2케이스(11: 예를 들어, 커버)를 기본적으로 구비하며, 케이스 내부의 도파관 내부를 해당 필터링 주파수 특성에 맞도록 구현하는 다수의 칸막이(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)를 구비한다.
통상 캐비티 타입 도파관 필터는 원하는 주파수에서 공진을 발생하는 직육면체 형태의 공진단과, 이러한 공진단 사이의 커플링을 위해 통상 서로 마주보는 형태로 설치되는 두 개의 칸막이(일명, 'Iris')로 이루어질 수 있다. 도 1의 예에서는, 상기 다수의 칸막이(131-138)에 의해 도파관 내부는 제1 내지 제3공진 구간(121, 122, 123)이 서로 일렬로 연결된 구조를 가짐이 도시되고 있다. 이때, 제1공진 구간(121) 전단에는 입력 구간(112)이 형성되며, 제3공진 구간(123) 후단에는 출력 구간(114)으로 형성되어, 입출력 급전선 역할을 할 수 있다. 또한, 각 공진 구간 및 입력 출력 구간들 간에 한 쌍씩 서로 마주보게 형성된 두 칸막이의 상호 간격을 적절히 설계함으로써, 구간들 간의 신호 커플링 양이 적절히 설정된다.
상기한 도파관 필터에서 도파관의 단면 형태는 통상 사각형(정사각형 또는 직사각형)일 수 있는데, 도파관 내부 단면의 가로(a) 및 세로(b)의 길이는 해당 필터의 컷오프(cutoff) 주파수 특성에 영향을 주며, 해당 필터링 주파수에 따라 실질적으로 규격화된 수치로 설계될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 공진 구간(121, 122, 123) 및 이와 더불어 입력 및 출력 구간(112, 114)의 도파관 길이는 해당 필터링 주파수의 파장에 따라, 예를 들어, 2/λ, 4/λ, 8/λ 등으로 적절히 설계된다.
상기 도 1에 도시된 캐비티 타입 도파관 필터는, 예를 들어, 제1 내지 제3공진 구간(121, 122, 123)이 서로 일렬로 연결된 구조로서, 일면 3단(stage) 구조를 개시하고 있다. 물론, 이외에도 서로 일렬로 연결되는 공진 구간들의 수에 따라 4단 이상이나, 1단 또는 2단 구조로 필터를 설계할 수 있음은 물론이다.
이러한 캐비티 타입 도파관 필터의 예로는, 미국 특허 공개번호 제2003/0206082호(명칭: "WAVEGUIDE FILTER WITH REDUCED HARMONICS", 발명자: "Ming Hui Chen", "Wei-Tse Cheng", 공개일: 2003년 11월 6일)에 개시된 바를 예로 들 수 있다.
한편, 상기 도 1에 도시된 바와 같은, 캐비티 타입 도파관 필터에서 도파관을 형성하는 제1케이스(10)와 제2케이스(11)는 보다 정밀한 가공이 가능하도록, 절삭 가공에 의해 형성될 수 있다. 이때 제1케이스(10) 및 다수의 칸막이(131-138)는 하나의 모재로부터 절삭 가공을 통해 일체적으로 형성된다. 제1케이스(10)와 제2케이스(11)는 이후 상호 나사 체결 또는 용접에 의해 결합될 수 있다.
이러한 구조를 가지는 도파관 필터에서, 통상 가공 공차를 보상하기 위해서, 공진 구조인 공진 구간에는 적소에 주파수 튜닝을 위한 튜닝 나사 또는 막대 등을 예를 들어, 제2케이스(11)에 형성되는 나사 홀 등을 통해 삽입하는 구조를 채용할 수 있다. 마찬가지로 공진 구간들 사이의 서로 쌍으로 설치되는 두 칸막이 사이에도 공진 구간들 간의 커플링 튜닝을 위한 튜닝 나사 또는 막대 등을 제2케이스(11)에 형성되는 나사 홀 등을 통해 삽입하는 구조를 채용할 수 있다.
그런데, 밀리미터파를 처리하는 도파관 필터를 구현할 경우에는 처리 주파수 파장의 길이가 매우 짧아서 전체적인 공진 구조의 크기가 매우 작으며, 공진 구간들 사이의 서로 쌍으로 설치되는 두 칸막이 사이의 간격이 매우 작게 설계된다. 이에 따라, 실제로 상기 주파수 튜닝을 위한 튜닝 나사나, 커플링 튜닝을 위한 튜닝 나사를 설치하는 구조를 채용하기가 용이하지 않다. 예를 들어, 공진 구간 사이의 서로 쌍으로 설치되는 두 칸막이 사이의 간격은 1mm 이하일 수도 있으며, 이러한 간격은 실제로 튜닝 나사를 설치할 수 없을 정도로 작은 간격이다.
이와 같이, 밀리미터파를 처리하는 도파관 필터를 구현할 경우에는 튜닝 나사를 설치하는 구조를 채용하기 어려우므로, 튜닝 작업이 필요치 않는 가공 공차를 가지도록 고정밀의 제작 공정에 의존하게 된다. 즉, 밀리미터파를 처리하는 도파관 필터를 구현할 경우에는, 설계한 구조를 실제 제품으로 구현하기 위해서는 매우 높은 가공 정밀도가 필요하다. 예를 들어, 서로 쌍으로 마주보는 두 칸막이 사이의 간격에서 가공 공차는 약 0.01mm 이하를 요구할 수 있다.
그러나, 매우 정밀한 가공 공차를 요구할 경우에는 가공 작업의 어려움이 가중되고, 가공 시간이 길어지며, 이는 결과적으로 가공비 상승을 초래하고 생산 수율이 낮아 대량생산에 어려움이 있게 된다. 현재는 가공비를 절감시키기 위해서 해당 필터의 성능을 낮추어 제작하거나 또는 다수의 필터를 제작한 후 요구되는 성능을 만족하는 제품을 선별하여 사용하는(즉, 요구되는 성능을 만족하지 않는 제품은 불량품으로 처리하는) 방안을 적용하고 있는 실정이다. 이러한 이유로 인해, 고성능 도파관 필터의 시장 가격은 매우 높게 형성되어 있다.
따라서 본 발명의 일 목적은 밀리미터파를 처리하는 소형화된 필터 구조에서도 가공 공차를 보상하는 튜닝 작업이 가능하거나 용이하게 할 수 있도록 하기 위한 캐비티 타입 도파관 필터를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 다른 밀리미터파를 처리하는 소형화된 필터 구조에서도 고정밀의 가공 작업을 최소화하면서도 고성능을 유지할 수 있어서, 가공비 절감 및 수율 향상을 가져올 수 있도록 하기 위한 캐비티 타입 도파관 필터를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도파관 필터에 있어서; 도파관을 형성하며, 상기 도파관의 측벽 중 적어도 일부에는 관통 홀 영역이 형성되는 케이스와; 상기 케이스의 내부에서 상기 도파관의 내부를 구분하여 공진 구간을 형성하는 다수의 칸막이와; 상기 케이스의 관통 홀 영역에 결합되는 몸체 부위를 구비하여 상기 도파관 내부영역 중 적어도 일부가 상기 몸체 부위에 의해 형성되며, 상기 케이스의 상기 관통 홀 영역의 주변 영역 중 적어도 일부 영역과 대응되게 형성되는 헤드 부위를 구비하여 상기 케이스와 결합되게 구성되는 마개 구조물과; 상기 마개 구조물의 헤드 부위와 상기 케이스가 결합되는 영역 사이에 삽입되는 형태로 설치되는 적어도 하나의 튜닝 시트를 포함함을 특징으로 한다.
상기 다수의 칸막이 중 적어도 일부는 상기 마개 구조물의 몸체 부위와 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 케이스에는 상기 관통 홀 영역이 복수 개 형성되며, 상기 복수 개 형성된 각각의 관통 홀 영역에 대응되는 개수의 상기 마개 구조물 및 상기 튜닝 시트가 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 캐비티 타입의 도파관 필터는 밀리미터파를 처리하는 소형화된 필터 구조에서도 가공 공차를 보상하는 튜닝 작업이 가능하거나 용이하게 할 수 있으며, 이에 따라 더욱 소형화된 필터 제작이 가능하며, 또한, 고정밀의 가공 작업을 최소화하면서도 고성능을 유지할 수 있어서, 가공비 절감 및 수율 향상을 가져올 수 있다.
도 1은 일반적인 캐비티 타입 도파관 필터의 일 예시 분리 사시도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면에서는 설명의 편의를 위해 그 사이즈 및 형태 등은 다소 단순화되거나 일부 과장되었다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 도파관 필터 주요부의 분리 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 캐비티 타입 도파관 필터는 종래와 유사하게, 도파관을 형성하기 위한 케이스로서 제1케이스(20: 예를 들어 하우징) 및 제2케이스(21: 예를 들어, 커버)를 기본적으로 구비하며, 케이스 내부의 도파관 내부를 해당 필터링 주파수 특성에 맞도록 구분하여 공진 구간(들)을 형성하는 다수의 칸막이(231, 232, 233)를 구비한다.
다만, 도 2의 예에서는, 상기 다수의 칸막이(231-233)가 공진 구간들 사이에서 서로 쌍으로 마주보게 설치되는 것이 아니라, 일측에 하나씩 설치되는 것으로 도시되고 있다. 이 경우에, 하나의 칸막이(231, 232 또는 233)는 예를 들어, 도 1에 도시된 구조에서 쌍으로 설치되는 칸막이들을 대체하기 위한 것으로서, 하나의 칸막이(231, 232, 또는 233)에 의해 공진 구간들 사이에 형성되는 커플링 영역의 간격은 예를 들어, 도 1에 도시된 쌍으로 설치되는 칸막이에 의해 형성되는 커플링 영역의 간격에 대응되게 설계될 수 있다.
또한, 제1케이스(20) 및 제2케이스(21)에 의해 형성되는 케이스의 측벽 중 적어도 일부(도 2의 예에서는 제2케이스(21)의 측벽 부분)에는 외부의 마개 구조물 (23)의 몸체(도 2에서 d1) 부위가 끼워지는 형태로 삽입될 수 있도록 관통 홀 영역(202)이 형성된다. 마개 구조물(23)은 해당 몸체(d1)가 상기 케이스에 형성되는 관통 홀 영역(202)에 착탈 가능한 구조로 형성된다. 상기 다수의 칸막이(231-233) 중 적어도 일부(도 2의 예에서는 전부)는 상기 마개 구조물(23)의 몸체 부위에 고정되게 설치되거나 마개 구조물(23)의 몸체와 일체형으로 형성된다. 마개 구조물(23)의 헤드(도 2에서 d2) 부위는 케이스의 상기 관통 홀 영역(202)의 주변 영역 중 적어도 일부 영역(도 2에서 점으로 해칭 표시된 B 영역)과 대응되게 형성되며, 나사 체결 방식으로 케이스와 결합되게 구성될 수 있다.
상기한 구조를 살펴보면, 케이스의 측벽 중 적어도 일부가 마치 분리 가능하게 구성되어 상기 마개 구조물(23)의 몸체(d1) 부위를 형성하는 것으로 볼 수 있다. 또한, 이러한 구조는, 절단면 형태가 사각형인 도파관의 구간 중 적어도 일부 구간에서 일측면에 해당하는 부위가 상기 마개 구조물(23)의 몸체(d1)에 의해 형성되는 것으로 볼 수 있다.
또한, 상기 마개 구조물(23)의 헤드(도 2에서 d2) 부위와 해당 케이스의 결합되는 영역, 즉 상기 관통 홀 영역(202)의 주변 영역 중 적어도 일부 영역(B) 사이에는, 본 발명의 특징에 따라, 매우 얇은 두께로 형성되는 전도성 튜닝 시트(26)가 삽입되어, 상기 마개 구조물(23)과 함께 케이스에 결합된다. 예를 들어, 마개 구조물(23)의 헤드(d2) 부위와 상기 튜닝 시트(26)에는, 상호 대응되는 적소에 나사 체결용 홀이 다수 개 형성되며, 케이스에서도 이와 대응되는 부위에 나사 체결용 홈이 다수 개 형성된다. 또한, 다수의 체결용 나사가 마개 구조물(23)의 헤드(d2) 부위 및 튜닝 시트(26)에 형성된 다수의 나사 체결용 홀을 통해 케이스에 형성된 다수의 나사 체결용 홈에 각각 체결된다.
튜닝 시트(26)는 공진 구간들 사이의 커플링 튜닝을 위해 구비되는 구조로서, 튜닝 시트(26)가 마개 구조물(23)과 케이스 사이에 삽입되게 설치됨으로써, 결과적으로 다수의 칸막이들(231-233)에 의해 공진 구간들 사이에 형성된 커플링 영역의 간격이 보다 넓어지게 튜닝될 수 있다. 이러한 튜닝 시트(26)는 그 두께가 예를 들어, 약 0.01mm 이하로 구성될 수 있다. 이때, 튜닝 시트(26)를 복수 개 삽입하여 커플링 영역의 간격 편차를 보상하도록 구성할 수도 있으며, 또한 서로 다른 두께(및/또는 서로 다른 재질)를 가진 여러 종류의 튜닝 시트들을 미리 마련해 두고 이들을 하나 또는 복수 개 조합하여 설치할 수도 있다.
상기와 같이, 도 1에 도시된 발명의 제1실시예에 따른 도파관 필터는 내부의 커플링 구조인 칸막이들(231-233)을 일측면에만 형성되도록 설계한 뒤, 커플링 구조가 형성된 부위만 별도로 분리 및 가공하여 조립하는 구조를 가짐을 알 수 있다. 또한, 이때 상기 커플링 구조가 체결되는 면에 적절한 두께를 갖는 전도성 튜닝 시트(26)를 삽입하여 함께 조립함으로써, 가공 공차에 의한 커플링 영역의 간격 편차를 보상하게 된다.
이로 인해, 케이스의 가공 작업이 매우 간단해 짐으로써, 가공 시간 및 가공 비용이 절감될 수 있다. 또한, 마개 구조물(23)은 비교적 고정밀의 가공 공차로 가공하지 않아도 되며, 가공 공차는 튜닝 시트(26)의 두께를 이용하여 가공 공차에 의한 커플링 영역의 간격 편차를 보상할 수 있다. 이때, 튜닝 시트(26)의 채결 수 또는 종류의 변경만으로 가공 공차 및 로트(LOT) 편차를 보상하는 것이 가능하여, 생산 수율이 대폭 상승할 수 있다. 이는 대량 생산에 유리하여 가격 경쟁력을 강화할 수 있다. 또한 커플링 튜닝 시간을 감소시켜 인건비 절감 효과가 있다.
또한, 이외에도, 동일한 주파수대에서 상기 마개 구조물(33) 및 이에 형성된 칸막이의 구조(예를 들어, 사이즈, 형태, 서로간의 간격 등)만을 변경하는 것으로 서로 다른 다양한 필터링 특성을 가지는 필터를 간단히 구현할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 캐비티 타입 도파관 필터는 상기 도 2에 도시된 제1실시예의 구조와 유사하게, 도파관을 형성하기 위한 케이스(30)와, 케이스(30) 내부의 도파관을 해당 필터링 주파수 특성에 맞도록 구분하여 공진 구간들을 형성하는 다수의 칸막이(331, 332, 333)들을 구비한다. 또한, 도 2에 도시된 제1실시예와 유사하게, 케이스(30)의 측벽 중 일부에는 외부의 마개 구조물(33)의 몸체 부위가 끼워지는 형태로 삽입될 수 있도록 관통 홀 영역(302)이 형성된다. 마개 구조물(33)의 몸체 부위에는 상기 다수의 칸막이(331-333)가 일체형으로 형성된다. 또한, 마개 구조물(33)의 헤드 부위와 케이스(30)에서 관통 홀 영역(302)의 주변 영역 중 적어도 일부 영역(도 3에서 점으로 해칭 표시된 B 영역)사이에는 커플링 튜닝을 위한 튜닝 시트(36)가 삽입되게 설치되며, 마개 구조물(33) 및 튜닝 시트(36)가 나사 체결 방식으로 케이스(30)와 결합되게 구성될 수 있다.
다만, 도 3에 도시된 제2실시예의 구조에서는, 도 2에 도시된 제1실시예의 구조에서와 같이 케이스(30)가 제1케이스 및 제2케이스로 분리 제작된 후 서로 결합하여 형성하는 구조가 아니라, 하나의 모재를 이용하여 절삭 가공하거나 또는 금형 가공을 통해 튜브 형태 구조로 일체로 형성된 구조임을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일부 실시예들에서, 칸막이 구조를 별도로 분리된 마개 구조물에 형성함에 따라, 케이스(30) 내부에 칸막이 구조를 형성하기 위한 별도의 작업이 필요치 않을 수 있기 때문이다.
이와 같이, 도 3에 도시된 제2실시예의 구조로 필터를 제작할 경우에, 케이스의 가공 작업이 매우 간단해지며, 케이스 내부의 도파관 내부 가공 시 가공 편차가 줄어들 수 있게 된다.
한편, 도 3에 도시된 제2실시예의 구조는 상기 도 1에 도시된 제1실시예의 구조와 비교하여 케이스(30)의 두께가 보다 더 두껍게 형성되며, 이와 더불어, 마개 구조물(33)의 두께도 보다 더 두껍게 형성되는 것이 도시되고 있다. 이러한 구조는 예를 들어, 마개 구조물(33) 및 튜닝 시트(36)를 케이스(30)와 결합하는 나사 체결 구조를 보다 더 용이하게 형성할 수 있는 등, 제작 작업이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 물론, 이 경우에 실제 해당 필터의 내부 도파관 구조는 실시예들에서 동일할 수 있으며, 이에 따른 필터링 특성이 동일할 수 있음을 이해할 것이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 캐비티 타입 도파관 필터는 상기 도 2에 도시된 제1실시예의 구조와 유사하게, 도파관을 형성하기 위한 제1케이스(40) 및 제2케이스(41)와, 케이스 내부의 도파관 내부를 해당 필터링 주파수 특성에 맞도록 구분하여 공진 구간들을 형성하는 다수의 칸막이(431, 432, 433)들을 구비한다. 또한, 도 2에 도시된 제1실시예와 유사하게, 케이스(40, 41)의 측벽 중 일부에는 외부의 마개 구조물(43)의 몸체 부위가 끼워지는 형태로 삽입될 수 있도록 관통 홀 영역이 형성된다. 또한, 마개 구조물(43)의 헤드 부위와 케이스(40, 41)에서 사이에는 커플링 튜닝을 위한 튜닝 시트(46)가 삽입되게 설치되며, 마개 구조물(43) 및 튜닝 시트(46)가 나사 체결 방식으로 케이스(40, 41)와 결합되게 구성될 수 있다.
다만, 도 4에 도시된 제3실시예의 구조에서는, 도 2에 도시된 제1실시예의 구조와는 달리, 마개 구조물(43)의 몸체 부위에 다수의 칸막이(431-433)가 형성되는 구조가 아니라, 다수의 칸막이(431-433)는 케이스(40, 41)에서 상기 마개 구조물(43)이 삽입되는 측면의 반대측 측면에서 케이스(30)와 일체로 형성됨이 도시되고 있다. 물론, 이 경우에 실제 해당 필터의 내부 도파관 구조는 실시예들에서 동일할 수 있으며, 이에 따른 필터링 특성이 동일할 수 있음을 이해할 것이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 캐비티 타입 도파관 필터는 상기 도 2에 도시된 제1실시예의 구조와 유사하게, 도파관을 형성하기 위한 제1케이스(50) 및 제2케이스(51)와, 케이스 내부의 도파관 내부를 해당 필터링 주파수 특성에 맞도록 구분하여 공진 구간들을 형성하는 다수의 칸막이(531, 532, 533, 534, 535, 536)들을 구비한다.
이때, 도 5에 도시된 제4실시예에서는 케이스(50, 51)의 양측면에서 외부에서 2개, 즉 제1 및 제2마개 구조물(56, 57)의 몸체 부위가 끼워지는 형태로 삽입될 수 있도록 관통 홀 영역이 2개소에 형성된다. 상기 다수의 칸막이(531-336) 중 제1 내지 제3칸막이(531-533)는 제1마개 구조물(56)에 형성되며, 제4 내지 제6칸막이(534-536)는 제2마개 구조물(57)에 형성될 수 있다.
이러한 구조는 공진 구간들 간에는 서로 마주보는 칸막이가 쌍을 이루어 형성되는 구조로서, 양측에서 커플링 튜닝을 수행할 수 있는 구조임을 알 수 있다.
물론, 제1 및 제2마개 구조물(56, 57)의 헤드 부위와 케이스(50)사이에는 커플링 튜닝을 위한 튜닝 시트들(미도시)이 각각 삽입되게 설치되며, 제1 및 제2마개 구조물(56, 57) 및 튜닝 시트들이 나사 체결 방식으로 케이스(50)와 결합되게 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 도파관 필터의 분리 사시도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 캐비티 타입 도파관 필터는 상기 도 2에 도시된 제1실시예의 구조와 유사하게, 도파관을 형성하기 위한 제1케이스(60) 및 제2케이스(61)와, 케이스 내부의 도파관 내부를 해당 필터링 주파수 특성에 맞도록 구분하여 공진 구간들을 형성하는 다수의 칸막이(631, 632, 633)들을 구비한다.
이때, 도 6에 도시된 제5실시예에서는 케이스(60, 61)의 일측면에서 외부에서 2개, 즉 제1 및 제2마개 구조물(63, 64)의 몸체 부위가 끼워지는 형태로 삽입될 수 있도록 관통 홀 영역이 2개소에 형성된다. 이때, 예를 들어, 상기 다수의 칸막이(631-633) 중 제1 및 제2칸막이(631, 632)는 제1마개 구조물(63)에 형성되며, 제3칸막이(534-536)는 제2마개 구조물(64)에 형성될 수 있다.
이러한 구조는 도파관 내부의 일측에서 복수 개소에서 커플링 튜닝을 개별적으로 수행할 수 있는 구조임을 알 수 있다.
한편, 도 6에서는 예를 들어, 및 제2마개 구조물(64)의 헤드 부위와 케이스(60)사이에는 커플링 튜닝을 위한 튜닝 시트(67)가 삽입되는 것이 도시되고 있는데, 마찬가지로 제1마개 구조물(63)과 케이스(60)사이에도 튜닝 시트가 삽입된다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 캐비티 타입의 도파관 필터가 구성될 수 있으며, 한편 발명에서는 이외에도 다양한 실시예나 변형예가 있을 수 있다. 예를 들어, 상기에서 각 필터 구조에서 공진 구간의 수는 필요에 따라 다양하게 달리 설계될 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 상기 도 5에 도시된 제4실시예에서는 제1 및 제2마개 구조물(56, 57)에 모두 칸막이가 형성되는 것으로 설명하였으나, 이때 어느 하나의 마개 구조물에만 칸막이를 형성하는 구조로 충분히 가능할 수 있다.
또한, 상기의 실시예들에서는 마개 구조물 및 튜닝 시트가 케이스의 (도면상) 좌측 및/또는 우측면에서 착탈 가능하게 설치되는 구조를 설명하였으나, 이외에도 케이스의 상측 및/또는 하측면에서 착탈 가능하게 설치되는 구조도 가능할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 도파관 필터에 있어서,
    도파관을 형성하며, 상기 도파관의 측벽 중 적어도 일부에는 관통 홀 영역이 형성되는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 상기 도파관 내부를 구분하여 공진 구간을 형성하는 다수의 칸막이와;
    상기 케이스의 관통 홀 영역에 결합되는 몸체 부위를 구비하여 상기 도파관 내부 영역 중 적어도 일부가 상기 몸체 부위에 의해 형성되며, 상기 케이스의 상기 관통 홀 영역의 주변 영역 중 적어도 일부 영역과 대응되게 형성되는 헤드 부위를 구비하여 상기 케이스와 결합되게 구성되는 마개 구조물과;
    상기 마개 구조물의 헤드 부위와 상기 케이스가 결합되는 영역 사이에 삽입되는 형태로 설치되는 적어도 하나의 튜닝 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 칸막이 중 적어도 일부는 상기 마개 구조물의 몸체 부위와 일체형으로 형성됨을 특징으로 하는 도파관 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 튜닝 시트의 두께는 0.01mm 이하임을 특징으로 하는 도파관 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 하나의 모재를 이용한 절삭 가공을 통해 상기 튜브 형태의 구조로서 일체로 형성됨을 특징으로 하는 도파관 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 관통 홀 영역이 복수 개 형성되며,
    상기 복수 개 형성된 각각의 관통 홀 영역에 대응되는 개수의 상기 마개 구조물 및 상기 튜닝 시트가 설치됨을 특징으로 하는 도파관 필터.
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