WO2022045755A1 - 안테나용 알에프 필터 조립체 - Google Patents

안테나용 알에프 필터 조립체 Download PDF

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WO2022045755A1
WO2022045755A1 PCT/KR2021/011338 KR2021011338W WO2022045755A1 WO 2022045755 A1 WO2022045755 A1 WO 2022045755A1 KR 2021011338 W KR2021011338 W KR 2021011338W WO 2022045755 A1 WO2022045755 A1 WO 2022045755A1
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filter
board
antenna
band
front surface
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PCT/KR2021/011338
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English (en)
French (fr)
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김정회
김상융
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주식회사 케이엠더블유
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/085—Coaxial-line/strip-line transitions

Definitions

  • the present invention relates to an RF filter assembly for an antenna (RADIO FREQUENCY FILTER ASSEMBLY FOR ANTENNA), and more particularly, to an RF filter assembly for an antenna that reduces insertion loss and is easy to install and assemble.
  • the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a 4G network after (Beyond 4G Network) communication system or an LTE (Long Term Evolution) system after (Post LTE) system.
  • the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave very high frequency
  • FD-MIMO Full Dimensional MIMO
  • array antenna, analog beamforming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state in which an RF filter assembly for an antenna according to the prior art is stacked.
  • an example (1) of an RF filter assembly for an antenna is a plurality of band pass filters (BPF, Band Pass Filter) among the RF filters on the front surface of the main board 10 .
  • BPF Band Pass Filter
  • ceramic waveguide filter (CWF, Ceramic Waveguide Filter) 20 is mounted and arranged through the fixing PCB 5, and is a type of low pass filter (LPF, Low Pass Filter) inside the fixing PCB 5
  • LPF Low Pass Filter
  • the microstripline filter 30 is inside the fixing PCB 5 made of a dielectric material (or ceramic material).
  • LPF stoppass filter
  • the microstripline filter 30 as the center is configured to cover both the main board 10 side and the ceramic waveguide filter 20 side with a dielectric material. As a result, the insertion loss of the microstripline filter 30 is reduced. It happens very large.
  • the present invention has been devised to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to provide an RF filter assembly for an antenna that minimizes insertion loss.
  • Another object of the present invention is to provide an RF filter assembly for an antenna having improved assembly and productivity.
  • the RF filter assembly for an antenna includes a plurality of band pass filters (BPFs), stacked on the front surface of the main board, and combining the band pass filter with respect to the front surface of the main board.
  • BPFs band pass filters
  • a filter board that mediates the filter board, a capacitor line that serves as a capacitance on the front surface of the filter board, and an inductor line that serves as an inductor are printed in engraved or embossed form (LPF, Low Pass Filter) and the filter board and and an air layer forming pad disposed between the band pass filter to form a predetermined air layer between the front surface of the filter board and the rear surface of the band pass filter.
  • LPF Low Pass Filter
  • the bandpass filter may include a ceramic waveguide filter made of a ceramic material.
  • the filter board may include any one of a dielectric material and an FR4 material.
  • the air layer forming pad may be made of a metal material or a dielectric material.
  • the band stop filter may include a microstrip line filter which is provided with a conductive material and is integrally formed to be exposed on the front surface of the filter board.
  • the microstripline filter is formed by printing on the entire surface of the filter board in a predetermined pattern shape from the input point of the feed signal to the output point, and on the air layer forming pad, a predetermined pattern shape of the microstripline filter
  • the LPF circuit accommodating part for accommodating the slit may be formed.
  • input and output ports for inputting and outputting a feed signal are connected to the rear surface of the bandpass filter to be spaced apart from each other, and the air layer forming pad has a BPF port for accommodating positions corresponding to the input and output ports of the bandpass filter, respectively. Additional incisions may be made.
  • the air layer forming pad is provided to be spaced apart from the spacer body and spaced apart from the spacer body inside the spacer body for separating the band pass filter by a predetermined distance with respect to the front surface of the filter board, and the band pass It may include an input/output port support part for spaced apart a portion corresponding to an input/output port provided to be responsible for input/output of a power supply signal to the filter with respect to the filter board.
  • the separation unit body and the input/output port support unit may separate each of the plurality of bandpass filters by the same height.
  • the spacer body may include a support plate that is face-to-face on the rear surface of the band-pass filter and an edge support end bent from an edge end of the support plate toward the front of the filter board.
  • edge support end may be formed in a shape in which the concave portion and the convex portion are repeated along the edge end portion.
  • one capacitor line serving as the capacitance, the other capacitor line spaced apart from the one capacitor line, and the inductor line connecting the one capacitor line and the other capacitor line are repeated for a certain period of time is formed, and the inductor line may be partially or entirely spaced apart from the front surface of the filter board.
  • a spaced cutout in the form of a hole or a groove may be formed in the filter board to space all or a part of the inductor line.
  • the performance of the filter can be improved.
  • the RF filter assembly for an antenna according to an embodiment of the present invention, it has the effect of improving assembly and productivity.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state in which an RF filter assembly for an antenna according to the prior art is stacked;
  • FIGS. 2A and 2B are perspective views illustrating an RF filter assembly for an antenna according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2a
  • Figure 4 is a perspective view showing the RF filter in the configuration of Figure 3,
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which an air layer forming pad is coupled to one surface of a filter board provided with a microstrip line filter in the configuration of FIG. 2A;
  • Figure 6 is a perspective view showing an air layer forming pad in the configuration of Figure 2a
  • FIG. 7 is a perspective view showing a filter board provided with a microstrip line filter in the configuration of FIG. 2A;
  • FIG. 8 is a plan view showing a filter board provided with a microstrip line filter in the configuration of FIG. 2A;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 8, showing a filter board of various embodiments;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 2A;
  • FIG. 11 is a plot chart showing RF characteristics of a passband filter (BPF) in the configuration of an RF filter assembly for an antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a plot chart showing the RF characteristics of a stop band filter (LPF) in the configuration of the RF filter assembly for an antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a plot chart showing RF characteristics in a form in which the results of FIGS. 11 and 12 are merged.
  • filter body 122 resonator post
  • tuning cover 124 striking pad
  • filter cover 130 microstripline filter
  • 131a input port position
  • 131b output port position
  • patterned portion 135a one-side capacitor line
  • solder groove 140 air layer forming pad
  • spaced part main body 141 support plate part
  • edge support 143 input and output port support
  • BPF port receiving portion 149 LPF circuit receiving portion
  • FIG. 2A and 2B are perspective views illustrating an RF filter assembly for an antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2A
  • FIG. 4 is a perspective view showing the RF filter in the configuration of FIG.
  • RF filter assembly 100 for an antenna as shown in FIGS. 2A to 4 , a main board 110 (main board), RF filters 120 and 130 and an air layer forming pad (140).
  • the main board 110 is a printed circuit board (PCB) in the form of a single board, and a plurality of RF filters 120 and 130 or a plurality of electronic components (not shown) for synchronizing therewith may be mounted on one surface, and on the other surface
  • PCB printed circuit board
  • a plurality of electrical components (not shown) provided with a plurality of power supply-related components capable of controlling the calibration feeding to the plurality of RF filters 120 and 130 may be mounted.
  • a single air layer forming pad 140 is provided on one surface (upper surface in the drawing of FIG. 2A ) of the main board 110 provided as a one-board PCB.
  • the air layer forming pad 140 is formed in a unique shape at a position where all or a part of the plurality of RF filters 120 and 130 are disposed, and in a plurality of places with respect to the entire surface of the main board 110 . It is not excluded that it is formed in a stacked arrangement.
  • the RF filters 120 and 130 may include a plurality of band pass filters 120 (BPF, Band Pass Filter) and a band stop filter 130 (LPF, Low Pass Filter).
  • BPF Band Pass Filter
  • LPF Low Pass Filter
  • the band pass filter 120 may be provided as a ceramic waveguide filter (CWF) formed of a ceramic material, and the band stop filter 130 may be provided as a microstrip line filter.
  • WPF ceramic waveguide filter
  • a plurality of ceramic waveguide filters (hereinafter referred to as '120') provided as a type of band pass filter, respectively, as shown in FIG. 3 , include a filter body 121 made of a ceramic material and a filter body ( 121), including at least four or more resonance blocks.
  • a resonator post 122 corresponding thereto is installed in each resonator block, and each resonator post 122 has a frequency signal through an adjacent coupling with an adjacent resonator post 122 or a cross coupling coupled across at least one. can be filtered.
  • the resonance blocks 11 to 16 formed in the filter body 121 do not need to be physically completely separated, and are separated by the change in the signal transmission path width by the barrier rib provided in the filter body 121 . That's enough.
  • resonator posts 122a to 122f are provided in the filter body 121 , and when an electrical signal is input through an input port hole (not shown) to be described later, the input port hole It is applied through the first resonator post (122a) closest to, and sequentially, the second resonator post (122b) ?? The third resonator post 122c ?? The fourth resonator post 122d ?? The fifth resonator post 122e ?? After frequency filtering is performed via the sixth resonator post 122f, it is output through an output port hole (not shown) to be described later.
  • a first partition wall 127a is provided between the first resonator post 122a and the second resonator post 122b to partition the first resonator block 11 and the second resonator block 12, and the second resonator A second partition wall 127b is provided between the post 122b and the third resonator post 122c to partition the second resonator block 12 and the third resonator block 13, and the third resonator post 122c and A portion of the third partition wall 127c is provided between the fourth resonator posts 122d to partition the third resonator block 13 and the fourth resonator block 14, and the fourth resonator post 122d and the fifth resonator A fourth partition wall 127d is provided between the posts 122e to partition the fourth resonator block 14 and the fifth resonator block 15, and between the fifth resonator post 122e and the sixth resonator post 122f.
  • the remaining part of the third partition wall 127c is provided to partition the fifth resonance block 15 and the sixth resonance block 16 .
  • the third partition wall 127c is provided between the first resonator post 122a, the third resonator post 122c, and the sixth resonator post 122f, and physically three resonator blocks (first resonator block 11) are provided.
  • the third resonance block 13 and the sixth resonance block 16) may serve to partition at the same time.
  • the first to fourth partition walls 127a to 127d described above may all have a predetermined size penetrating the filter body 121 in the vertical direction.
  • the filter body 121 may have an outer shell plated with a metallic film, and the flow of electrical signals may be blocked inside and outside except for input/output ports of a power supply signal, which will be described later.
  • At least four resonance blocks provided in the filter body 121 are provided as described above in order to perform filtering by adjacent coupling or cross coupling of an electrical signal flowing through an input port or an output port (not shown). This is preferable, and in an embodiment of the present invention, it will be described by taking as an example that it is composed of six resonant blocks.
  • the ceramic waveguide filter 120 is provided with six resonance blocks 11 to 16 in one filter body 121,
  • the resonator posts 122a to 122f of each resonator block 11 to 16 may be installed in a form in which a dielectric material having a predetermined dielectric constant is filled and fixed.
  • the six resonator posts 122a to 122f each may be formed in the form of an empty space in which a portion of the dielectric material is removed from the filter body 121 .
  • a conductive material film portion ( 126a to 126f) may be plated. Some of the encapsulated portions 126a to 126f are formed to further extend closer to the associated resonator post 126d side so that cross-coupling between some of the resonator posts 122a to 122f can be easily realized. ) may be further included.
  • cross coupling is provided between the fourth resonator post 122d and the sixth resonator post 122f skipping one of the fifth resonator posts 122e, and cross coupling
  • the coating extension end ( 126f-1) may be proximately extended.
  • a ground portion 128 that does not form any coating layer may be provided around each of the coating parts 126a to 126f.
  • the ground portion 128 may serve as a ground to insulate between the portion plated on the outer surface of the filter body 121 and the coated portions 126a to 126f of each of the above-described resonator posts 122a to 122f. .
  • an input port and an output port connected to the main board 110 side through the input/output port support part 143 among the configuration of the air layer forming pad 140 to be described later may be installed.
  • the ceramic waveguide filter 120 is installed on an open side of each resonator post 122 to perform frequency tuning through a rudder angle method or a tuning screw.
  • the cover 123 may further include a filter cover 125 coupled to cover one surface of the filter body 121 including the cover 123 for tuning.
  • the steering angle pad 124 may be integrally formed.
  • the rudder pad 124 is spaced apart from the position corresponding to the resonator post 122 and rudder using a rudder tool (not shown) to finely adjust the separation distance between the resonator post 122 and the bottom surface. Frequency tuning can be performed.
  • the microstripline filter provided as a type of the band-stop filter 130 is printed on the front surface of the filter board 105 or a band-pass filter ( 120) may be insert injection molded to be exposed toward the side.
  • the filter board 105 may include any one of a dielectric material and an FR4 material.
  • the structure of the filter board 105 is changed as described later in order to minimize the insertion loss of the microstripline filter printed with the band stop filter 130 on its front surface. can set it up Specific details thereof will be described later in more detail.
  • the band-pass filter 120 is made of ceramic.
  • a spurious phenomenon may occur at one side of both ends of the pass band due to the characteristics of the ceramic material, so the spurious phenomenon may be removed by adding the band stop filter 130 .
  • the band-stop filter 130 employed as a microstripline filter takes a form in which the front part of the fixing PCB made of a dielectric material (or ceramic material) is removed compared to the prior art referenced in FIG. 1, so that the dielectric material ( or ceramic material) to minimize the occurrence of insertion loss.
  • the ceramic waveguide filter 120 which is a type of the bandpass filter 120 stacked on the front surface of the microstripline filter provided as the bandstop filter 130 is also made of a ceramic material. Therefore, in the RF filter assembly 100 for an antenna according to an embodiment of the present invention, in order to minimize the effect of insertion loss of the microstripline filter, which is the bandstop filter 130 due to the ceramic material of the bandpass filter 120 , An air layer forming pad 140 may be further provided.
  • the air layer forming pad 140 is disposed between the filter board 105 and the plurality of ceramic waveguide filters 120, and is disposed between the filter board 105 and the ceramic waveguide filter ( 120) plays the role of separating each other.
  • the air layer forming pad 140 as described above may be entirely made of a metal material or a dielectric material.
  • the metal material may include any one of steel, stainless steel (SUS) and pure copper (Cu).
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which an air layer forming pad is coupled to one surface of a filter board provided with a microstrip line filter in the configuration of FIG. 2A
  • FIG. 6 is a perspective view showing the air layer forming pad in the configuration of FIG. 2A
  • 7 is a perspective view illustrating a filter board provided with a microstripline filter in the configuration of FIG. 2A
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a filter board provided with a microstripline filter in the configuration of FIG. 2A
  • FIG. It is a cross-sectional view taken along line AA.
  • the air layer forming pad 140 is formed to have a shape corresponding to the outer shape of the filter board 105 , and a band-pass filter 120 is provided on the front surface of the filter board 105 .
  • the spacer body 141 and 142 spaced apart from each other and provided to be spaced apart in the same plane direction as the spacer body 141 and 142 inside the spacer body 141 and 142, and input/output of feed signals to a plurality of ceramic waveguide filters 120 It may include an input/output port support part 143 for spaced apart a portion corresponding to the input/output port provided to handle the filter board 105, respectively.
  • the input/output port support part 143 may be provided as a pair to correspond to the input port hole and the output port hole formed in each of the ceramic waveguide filter 120 .
  • the separation body parts 141 and 142 and the input/output port support part 143 may space each of the plurality of ceramic waveguide filters 120 by the same height with respect to the front surface of the filter board 105 . This will be described in more detail later.
  • the separation body parts 141 and 142 are, as shown in FIG. 6 , a support plate part 141 that is face-to-face to the rear surface of a plurality of ceramic waveguide filters provided as a band-pass filter 120 , and an edge end of the support plate part 141 . It may include an edge support end 142 bent toward the front of the filter board 105 in.
  • the edge support end 142 is formed along the outer edge end of the support plate part 141 , and is bent from the outer edge end of the support plate part 141 toward the back side of the support plate part 141 to filter board 105 . It may be formed to extend a predetermined length toward the front of the.
  • the edge support end 142 may be formed in the shape of a concave-convex portion in which the concave portion 142a and the convex portion 142b are repeated along the outer edge end of the support plate portion 141 . This minimizes the solder bonding area to the filter board 105 by the cut-out portion of the concave portion 142a of the edge support end 142, and the filter board 105 by the protruding portion of the convex portion 142b of the edge support end 142. This is to facilitate soldering bonding by being respectively inserted into the solder holes formed in the , and to form a predetermined air layer from the front surface of the filter board 105 to the rear surface of the ceramic waveguide filter 120 .
  • the ceramic waveguide filter 120 is spaced apart from the front surface of the filter board 105 by a predetermined distance to form an air layer, and the filter board 105 ), it is possible to uniformly support the ceramic waveguide filter 120 with respect to the front surface.
  • the input/output port support 143 may be formed in a shape in which concave and convex portions that open or protrude in the opposite direction to the edge support ends 142 of the separation body 141 and 142 are repeated.
  • the edge support end 142 and the input/output port support portion 143 of the separation unit main body 141 and 142 are preferably formed at the same height from one surface of the support plate portion 141 . This is to ensure that the support plate parts 141 of the separation body parts 141 and 142 are spaced apart from the filter board 105 by the same distance and the plurality of ceramic waveguide filters 120 stacked on the front surface of the support plate part 141 are uniform in height. it is for
  • a plurality of solder grooves 137 into which the convex portions 142b of the edge support ends 142 of the separation body parts 141 and 142 are respectively inserted or positioned may be formed, and a plurality of solder grooves ( Only the ends of the edge support ends 142 of the spacer bodies 141 and 142 inserted and fixed in the 137) may be solder-bonded in a state in which the solder cream is applied.
  • the solder cream is a configuration for bonding the separation body parts 141 and 142 to the front surface of the filter board 105 through a soldering bonding method, and is not applied to the entire front area of the filter board 105, but is described above. As such, it may be applied only to a portion corresponding to the convex portion of the edge support end 142 of the configuration of the spacer body 141 and 142 , respectively. This is because the solder area can be relatively minimized compared to the case where the solder cream is applied to the entire area of the filter board 105 .
  • the BPF port receiving part 145 cut in a circular shape. ) may be provided respectively.
  • the microstripline filter 130 provided as a band-stop filter on the filter board 105 is the input of the ceramic waveguide filter 120 of the BPF port receiving part 145 as shown in FIGS. 5 and 7 .
  • the same position as the port hole portion is disposed as the input port position 131a, and the position is extended in a predetermined pattern shape from the input port position 131a, and a position independent of the output port hole portion of the ceramic waveguide filter 120 is output. It may be formed to extend to the port position (131b).
  • the input port of the ceramic waveguide filter that is the bandpass filter 120 and the input port position 131a of the microstripline filter that is the bandstop filter 130 are located in the same BPF port receiving part 145, not shown in the drawing. However, it is possible to receive a feed signal through the input port terminal of the main board 110 so as not to be short-circuited (shorted) with the input port position 131a of the microstripline filter that is the band-stop filter 130 as a medium. In this case, a short circuit with the outside can be prevented by one of the input/output port support parts 143 .
  • an LPF circuit accommodating part 149 for accommodating a predetermined pattern shape of the microstrip line filter, which is the band stop filter 130 may be cut in the spacer body 141 and 142 of the air layer forming pad 140 .
  • the LPF circuit accommodating part 149 is provided in a form in which the input point of the feed signal is shared with the above-described BPF port accommodating part 145 in the configuration of the microstrip line filter, which is the band-stop filter 130 . and may be cut and formed to extend from the input port position 131a of the microstripline filter, which is the band-stop filter 130, to the output port, which is the output point.
  • a signal line cutout 150 that is cut to the end of 141 may be further formed.
  • a signal line related to an output signal path may be accommodated inside the signal line cutout 150 .
  • the microstripline filter 130 provided as a band-stop filter, as shown in FIG. 7 is made of a conductive material, and includes an input port position 131a, an output port position 131b and both. It may include a pattern shape portion 133 that connects without disconnection.
  • Part of the pattern shape 133 serves as a transmission line for transmitting a signal from the input port position 131a to the output port position 131b, and a part of the pattern shape 133 serves as a capacitance.
  • the capacitor lines 135a and 135b serving as the inductor and the inductor line 135c serving as the inductor may be formed in a repeated shape.
  • the microstrip line filter as the band stop filter 130 includes one capacitor line 135a serving as a capacitor, the other capacitor line 135b and one capacitor line ( The inductor line 135c connecting the 135a and the other capacitor line 135b may be patterned to be repeated for a predetermined period.
  • the entire pattern-shaped portion 133 of the microstrip line filter that is the above-described band-stop filter 130 may be accommodated inside the LPF circuit accommodating portion 149 of the air layer forming pad 140 .
  • the filter board 105 is made of any one of a dielectric material and a ceramic material, and there is a risk of causing an insertion loss of the microstripline filter, which is the band stop filter 130 .
  • inductor line 135c is removed from the front surface of the filter board 105 in the filter board 105 as shown in FIGS. 9A and 9B .
  • a hole or groove-shaped spaced cutout 137 for spaced apart may be formed. Therefore, it is possible to minimize the insertion loss of the microstripline filter 130 due to the material of the filter board 105, it is possible to improve the overall performance of the filter product.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 2A.
  • the filter board 105 is stacked on the front surface of the main board 110 , and the front surface of the filter board 105 .
  • a plurality of RF filters 100 may be mounted there.
  • a microstrip line filter which is a kind of band stop filter 130 among a plurality of RF filters 100 , may be integrally printed and formed, and the air layer forming pad 140 is used as a medium.
  • a plurality of ceramic waveguide filters that are a type of the bandpass filter 120 among the plurality of RF filters 100 may be stacked to be spaced apart from the front surface of the filter board 105 by a predetermined distance.
  • the air layer forming pad 140 the back surface of the microstripline filter which is the band stop filter 130 integrally formed on the front surface of the filter board 105 and the ceramic waveguide filter which is the band pass filter 120 are mutually Since a predetermined air layer is formed spaced apart, it is possible to minimize insertion loss.
  • FIG. 11 is a plot chart showing the RF characteristics of the ceramic waveguide filter
  • FIG. 12 is a plot chart showing the RF characteristics of the microstripline filter
  • FIG. 13 is the ceramic waveguide filter of FIG. 11 and the microstripline filter of FIG. 12 in combination It is a plot chart showing the RF characteristics of the condition.
  • spurious is generated in the vicinity of 5.3 GHz outside the pass band.
  • a stop band design is performed in a frequency band other than the pass band desired by the designer.
  • the insertion loss of the microstripline filter that is the band stop filter 130 can be minimized by the air layer forming pad 140 , There is an advantage in that it is easy to design a passband frequency of a frequency band desired by a designer.
  • the present invention provides an RF filter assembly for an antenna that minimizes insertion loss and has improved assembly and productivity.

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Abstract

본 발명은 안테나용 RF 필터 조립체에 관한 것으로서, 특히, 다수의 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter), 메인 보드의 전면에 적층 배치되고, 상기 메인 보드의 전면에 대한 상기 대역통과필터의 결합을 매개하는 필터 보드, 상기 필터 보드의 전면에 음각 또는 양각 인쇄된 대역저지필터(LPF, Low Pass Filter) 및 상기 필터 보드와 상기 대역통과필터 사이에 배치되어 상기 필터 보드의 전면과 상기 대역통과필터의 배면 사이에 소정의 에어층을 형성하는 에어층 형성 패드를 포함함으로써, 필터의 삽입 손실을 최소화하여 필터 제품의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

Description

안테나용 알에프 필터 조립체
본 발명은 안테나용 알에프 필터 조립체(RADIO FREQUENCY FILTER ASSEMBLY FOR ANTENNA)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 삽입 손실을 줄이고 설치 및 조립이 간편한 안테나용 RF 필터 조립체에 관한 것이다.
4G(4세대) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5세대) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중 입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(analog beamforming) 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
특히, 어레이 안테나 기술은, 원 보드 형태의 메인 보드의 전면에 안테나 요소 중 하나인 다수의 필터 및 안테나 소자를 집약적으로 실장하여야 하는 한편, 다수의 수신 채널 및 송신 채널 사이의 임피던스 매칭 설계를 위하여 물리적으로 고도의 정밀성을 요구하는 소자 배열 기술이다. 최근 5G 통신 시스템 시장에서 어레이 안테나들 중 주파수 필터링 설계가 용이하고 제작이 쉬운 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)의 수요가 증가하고 있는 추세이고, 세라믹 도파관 필터의 수요량에 맞춰 공급하기 위한 대량 생산 기술이 요구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체가 적층된 상태를 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 일 예(1)는, 메인 보드(10)의 전면에 RF 필터 중 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter)의 일종인 다수의 세라믹 도파관 필터(CWF, Ceramic Waveguide Filter)(20)가 고정용 PCB(5)를 매개로 실장 배열되고, 고정용 PCB(5)의 내부에 저지대역필터(LPF, Low Pass Filter)의 일종인 마이크로스트립라인 필터(30)가 일체로 적층 형성된다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 일 예(1)는, 마이크로스트립라인 필터(30)가 유전체 재질(또는 세라믹 재질)로 이루어진 고정용 PCB(5)의 내부에 위치되는 관계로 저지대역필터(LPF)의 삽입 손실이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
즉, 마이크로스트립라인 필터(30)를 중심으로 메인 보드(10) 측과 세라믹 도파관 필터(20) 측에 해당하는 양쪽 모두 유전체 재질이 덮도록 구성된 결과, 마이크로스트립라인 필터(30)의 삽입 손실이 매우 크게 발생하는 것이다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 삽입 손실을 최소화시킨 안테나용 RF 필터 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은, 조립성 및 생산성이 개선된 안테나용 RF 필터 조립체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체는, 다수의 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter), 메인 보드의 전면에 적층 배치되고, 상기 메인 보드의 전면에 대한 상기 대역통과필터의 결합을 매개하는 필터 보드, 상기 필터 보드의 전면에 커패시턴스 역할을 수행하는 커패시터 라인 및 인덕터 역할을 수행하는 인덕터 라인이 음각 또는 양각 형태로 인쇄된 대역저지필터(LPF, Low Pass Filter) 및 상기 필터 보드와 상기 대역통과필터 사이에 배치되어 상기 필터 보드의 전면과 상기 대역통과필터의 배면 사이에 소정의 에어층을 형성하는 에어층 형성 패드를 포함한다.
여기서, 상기 대역통과필터는, 세라믹 재질로 이루어진 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터 보드는, 유전체 재질 및 FR4 재질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에어층 형성 패드는, 금속재질 또는 유전체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 대역저지필터는, 도전성 재질로 구비되고, 상기 필터 보드의 전면에 노출되도록 일체로 형성된 마이크로스트립라인 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로스트립라인 필터는, 급전 신호의 입력 지점으로부터 출력 지점까지 소정의 패턴 형상대로 상기 필터 보드의 전면에 인쇄 형성되고, 상기 에어층 형성 패드에는, 상기 마이크로스트립라인 필터의 소정의 패턴 형상을 수용하기 위한 LPF 회로 수용부가 절개 형성될 수 있다.
또한, 상기 대역통과필터의 배면에는 급전 신호를 입출력시키기 위한 입출력 포트가 각각 이격되게 연결되고, 상기 에어층 형성 패드에는, 상기 대역통과필터의 입출력 포트에 각각 대응되는 위치를 수용하기 위한 BPF 포트 수용부가 절개 형성될 수 있다.
또한, 상기 에어층 형성 패드는, 상기 대역통과필터를 상기 필터 보드의 전면에 대하여 소정거리 이격시키는 이격부 본체 및 상기 이격부 본체의 내부에 상기 이격부 본체와는 이격되게 구비되고, 상기 대역통과필터에 대한 급전 신호의 입출력을 담당하도록 마련된 입출력 포트에 대응되는 부위를 각각 상기 필터 보드에 대하여 이격시키는 입출력 포트 지지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이격부 본체와 상기 입출력 포트 지지부는, 동일한 높이만큼 상기 다수의 대역통과필터 각각을 이격시킬 수 있다.
또한, 상기 이격부 본체는, 상기 대역통과필터의 배면에 면착되는 지지판부 및 상기 지지판부의 테두리 단부에서 상기 필터 보드의 전면을 향하여 절곡된 테두리 지지단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 테두리 지지단은, 요부 및 철부가 테두리 단부를 따라 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 마이크로스트립라인 필터는, 상기 커패시턴스 역할을 하는 일측 커패시터 라인, 상기 일측 커패시터 라인과 이격되게 나란히 배열된 타측 커패시터 라인 및 상기 일측 커패시터 라인과 타측 커패시터 라인을 연결하는 상기 인덕터 라인이 일정 구간 반복되게 형성되고, 상기 인덕터 라인은 일부 또는 전부가 상기 필터 보드의 전면으로부터 이격될 수 있다.
또한, 상기 필터 보드에는 상기 인덕터 라인의 전부 또는 일부를 이격시키기 위한 홀 또는 홈 형태의 이격 절개부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체에 따르면, 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 최소화할 수 있으므로, 필터의 성능을 향상시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체에 따르면, 조립성 및 생산성을 향상시키는 효과를 가진다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나용 RF 필터 조립체가 적층된 상태를 나타낸 개념도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2a의 분해 사시도이고,
도 4는 도 3의 구성 중 RF 필터를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드의 일면에 에어층 형성 패드가 결합된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 6은 도 2a의 구성 중 에어층 형성 패드를 나타낸 사시도이며,
도 7은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 사시도이고,
도 8은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 평면도이며,
도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 단면도로서, 다양한 실시예의 필터 보드를 나타낸 단면도이고,
도 10은 도 2a의 B-B선을 따라 취한 단면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 구성 중 통과 대역 필터(BPF)의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체의 구성 중 저지 대역 필터(LPF)의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이며,
도 13는 도 11 및 도 12의 결과를 병합한 형태의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이다.
100: 안테나용 RF 필터 조립체 105: 필터 보드
110: 메인 보드 120: 세라믹 도파관 필터
121: 필터 본체 122: 공진기 포스트
123: 튜닝용 커버 124: 타각 패드
125: 필터 커버 130: 마이크로스트립라인 필터
131a: 입력 포트 위치 131b: 출력 포트 위치
133: 패턴 형상부 135a: 일측 커패시터 라인
135b: 타측 커패시터 라인 135c: 인덕터 라인
137: 솔더 홈 140: 에어층 형성 패드
141,142: 이격부 본체 141: 지지판부
142: 테두리 지지단 143: 입출력 포트 지지부
145: BPF 포트 수용부 149: LPF 회로 수용부
150: 신호라인 절개부 S: 스퓨리어스
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2a의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 구성 중 RF 필터를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)는, 도 2a 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 메인 보드(110)(main board)와, RF 필터(120,130) 및 에어층 형성 패드(140)를 포함한다.
메인 보드(110)는, 원 보드 형태의 PCB(Printed Circuit Board)로써, 일면에는 다수의 RF 필터(120,130) 또는 이와 동조하기 위한 다수의 전장부품 일부(미도시)가 실장될 수 있고, 타면에는 다수의 RF 필터(120,130) 측으로의 캘리브레이션 급전 제어가 가능한 다수의 급전 관련 부품들로 구비된 다수의 전장부품들(미도시)이 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 이해의 편의를 위해, 원 보드 형태의 PCB로 구비된 메인 보드(110)의 일면(도 2a의 도면상 상면)에 단일의 에어층 형성 패드(140)가 구비된 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 에어층 형성 패드(140)는 다수의 RF 필터(120,130)가 전부 또는 일부가 배치되는 위치에 고유 형상으로 형성되되, 메인 보드(110)의 일면 전체에 대하여 다수 개소에 적층 배치되는 형태로 형성되는 것을 배제하는 것은 아니다.
여기서, RF 필터(120,130)는, 다수의 대역통과필터(120)(BPF, Band Pass Filter)와, 대역저지필터(130)(LPF, Low Pass Filter)를 포함할 수 있다.
대역통과필터(120)는, 세라믹 재질로 형성된 세라믹 도파관 필터(CWF, Ceramic Waveguide Filter)로 구비될 수 있고, 대역저지필터(130)는, 마이크로스트립라인 필터로 구비될 수 있다.
대역통과필터의 일종으로 구비된 다수의 세라믹 도파관 필터(이하, 도면부호 '120'으로 지시한다)는 각각, 도 3에 참조된 바와 같이, 세라믹 재질로 이루어진 필터 본체(121)와, 필터 본체(121)에 구비된 적어도 4개 이상의 공진블록을 포함한다. 각각의 공진블록에는 이에 상응하는 공진기 포스트(122)가 설치되고, 각 공진기 포스트(122)는 인접하는 공진기 포스트(122)와의 인접 커플링 또는 적어도 하나를 건너서 커플링되는 크로스 커플링을 통해 주파수 신호를 필터링할 수 있다.
여기서, 필터 본체(121)에 형성된 공진블록(11~16)은 물리적으로 완전하게 분리될 필요는 없고, 필터 본체(121)에 구비된 격벽에 의해 신호의 전송 경로 폭이 변화되는 것에 의하여 구분되는 정도면 족하다.
예를 들면, 도 4에 참조된 바와 같이, 필터 본체(121)에는 6개의 공진기 포스트(122a~122f)가 구비되고, 후술하는 미도시의 입력포트 홀을 통해 전기적인 신호가 입력되면 입력포트 홀에 가장 근접하는 제1공진기 포스트(122a)를 통해 인가되고, 순차적으로 제2공진기 포스트(122b) ?? 제3공진기 포스트(122c) ?? 제4공진기 포스트(122d) ?? 제5공진기 포스트(122e) ?? 제6공진기 포스트(122f)를 경유하여 주파수 필터링을 수행한 후 후술하는 미도시의 출력포트 홀을 통해 출력된다.
여기서, 제1공진기 포스트(122a)와 제2공진기 포스트(122b) 사이에는 제1격벽(127a)이 구비되어 제1공진블록(11)과 제2공진블록(12)을 구획하고, 제2공진기 포스트(122b) 및 제3공진기 포스트(122c) 사이에는 제2격벽(127b)이 구비되어 제2공진블록(12)과 제3공진블록(13)을 구획하며, 제3공진기 포스트(122c)와 제4공진기 포스트(122d) 사이에는 제3격벽(127c)의 일부가 구비되어 제3공진블록(13)과 제4공진블록(14)을 구획하고, 제4공진기 포스트(122d)와 제5공진기 포스트(122e) 사이에는 제4격벽(127d)이 구비되어 제4공진블록(14)과 제5공진블록(15)을 구획하며, 제5공진기 포스트(122e)와 제6공진기 포스트(122f) 사이에는 제3격벽(127c)의 나머지 일부가 구비되어 제5공진블록(15)과 제6공진블록(16)을 구획한다. 특히, 제3격벽(127c)은 제1공진기 포스트(122a)와 제3공진기 포스트(122c) 및 제6공진기 포스트(122f) 사이에 구비되어 물리적으로 3개의 공진블록(제1공진블록(11), 제3공진블록(13) 및 제6공진블록(16))을 동시에 구획하는 역할을 수행할 수 있다.
상술한 제1격벽 내지 제4격벽(127a~127d)은 모두 필터 본체(121)를 상하 방향으로 관통하는 소정 크기로 형성될 수 있다.
필터 본체(121)는, 외피가 금속성 재질의 피막으로 도금되고, 후술하는 급전 신호의 입출력 포트를 제외하고는 전기적 신호의 흐름이 내외부로 차단될 수 있다.
필터 본체(121)에 구비된 공진블록은 미도시의 입력 포트 또는 출력 포트를 통해 흐르는 전기적 신호의 인접 커플링 또는 크로스 커플링에 의한 필터링을 수행하기 위하여 상술한 바와 같이 적어도 4개 이상이 구비됨이 바람직하고, 본 발명의 일 실시예에서는 6개의 공진블록으로 구성되는 것을 예로 하여 설명한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)에 있어서, 세라믹 도파관 필터(120)는, 하나의 필터 본체(121)에 6개의 공진블록(11~16)이 구비되며, 각 공진블록(11~16)의 공진기 포스트(122a~122f)는 소정의 유전율을 가진 유전체 재료가 충진 및 고정되는 형태로 설치될 수 있다. 여기서, 공기 또한 유전체 재료 중의 하나이므로, 공진기 포스트(122a~122f)를 구성하는 유전체 재료로써 공기가 채택되어 채워지는 경우에는 별도의 충진 및 고정 과정이 필요 없는 바, 6개의 공진기 포스트(122a~122f) 각각은 필터 본체(121)로부터 유전체 재료 일부가 제거된 빈 공간 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 도 4에 참조된 바와 같이, 공진기 포스트(122a~122f)의 내부면 및 공진기 포스트(122a~122f)의 상단 테두리 부분에 해당하는 필터 본체(121)의 일면 일부에는 도전성 재질의 피막부(126a~126f)가 도금 형성될 수 있다. 피막부(126a~126f) 중 일부는 공진기 포스트(122a~122f) 중 일부 사이에 크로스 커플링이 용이하게 구현될 수 있도록 관련 공진기 포스트(126d) 측으로 근접하게 더 연장 형성된 피막 연장단(126f-1)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제4공진기 포스트(122d)로부터 제5공진기 포스트(122e)를 하나 건너 뛴 제6공진기 포스트(122f) 사이에 크로스 커플링이 구현될 수 있도록 구비되고, 크로스 커플링의 구현이 보다 용이하게 이루어지도록, 제6공진기 포스트(122f)에 형성된 피막부(126f)로부터 필터 본체(121)의 일면에서 제4공진기 포스트(122d)의 피막부(126d) 측으로 피막 연장단(126f-1)이 근접하게 연장될 수 있다.
아울러, 도 4를 참조하면, 각 피막부(126a~126f)의 주변에는 여하한 피막 도금층을 형성하지 않는 그라운드부(128)가 구비될 수 있다. 그라운드부(128)는, 필터 본체(121)의 외측면에 피막 도금된 부위와 상술한 각 공진기 포스트(122a~122f)의 피막부(126a~126f) 사이를 절연시키는 접지 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 세라믹 도파관 필터(120)의 타면에는, 상술한 6개의 공진기 포스트(122) 중 어느 하나에 전기적인 신호를 입력하는 입력 포트(미도시)의 연결을 위한 입력포트 홀 및 상술한 6개의 공진기 포스트(122) 중 어느 하나로부터 전기적인 신호를 출력하는 출력 포트(미도시)의 연결을 위한 출력포트 홀이 형성될 수 있다. 입력포트 홀과 출력포트 홀에는 후술하는 에어층 형성 패드(140)의 구성 중 입출력 포트 지지부(143)를 매개로 메인 보드(110) 측과 연결된 입력 포트 및 출력 포트가 설치될 수 있다.
아울러, 세라믹 도파관 필터(120)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 각 공진기 포스트(122)의 개구된 일측에 설치되어 타각 방식 또는 튜닝 나사 등을 통해 주파수 튜닝을 수행할 수 있도록 구비된 튜닝용 커버(123)와, 튜닝용 커버(123)를 포함하는 필터 본체(121)의 일면을 커버링하도록 결합되는 필터 커버(125)를 더 포함할 수 있다.
튜닝용 커버(123)에는, 주파수 튜닝 방식이 타각 방식일 경우, 타각 패드(124)가 일체로 형성될 수 있다. 타각 패드(124)는, 공진기 포스트(122)에 대응되는 위치에 이격 배치되어, 미도시의 타각 공구를 이용하여 타각함으로써, 공진기 포스트(122)의 바닥면과의 사이의 이격 거리를 미세 조정하여 주파수 튜닝을 수행할 수 있다.
한편, 대역저지필터(130)의 일종으로써 구비된 마이크로스트립라인 필터는, 도 3에 참조된 바와 같이, 필터 보드(105)의 전면에 인쇄되는 형태 또는 그 전면이 전방에 적층된 대역통과필터(120) 측을 향하여 노출되도록 인서트 사출 성형될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)는, 유전체 재질 및 FR4 재질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 필터 보드(105)가 유전체 재질로 이루어진 경우에는, 그 전면에 대역저지필터(130)로써 인쇄 형성된 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 최소화하기 위하여 후술하는 바와 같이, 필터 보드(105)의 구조를 변경 설게할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
대역통과필터(120)를 이용하여 특정 주파수 대역의 필터링이 완전하게 이루어진 경우에는 별도의 대역저지필터(130)를 구비할 필요가 없으나, 본 발명의 일 실시예에서는 대역통과필터(120)를 세라믹 도파관 필터(120)로 채용한 바, 세라믹 재질의 특성 상 통과 대역 양단 중 일측에 스퓨리어스 현상이 발생할 수 있으므로, 대역저지필터(130)를 추가하여 스퓨리어스 현상을 제거할 수 있다.
여기서, 마이크로스트립라인 필터로 채용된 대역저지필터(130)는, 도 1로 참조된 종래 대비 유전체 재질(또는 세라믹 재질)로 이루어진 고정용 PCB 중 전면 부위가 제거된 형태를 취함으로써, 유전체 재질(또는 세라믹 재질)과의 접촉에 따른 삽입 손실의 발생을 최소화하였다.
그런데, 대역저지필터(130)로 구비된 마이크로스트립라인 필터의 전면에 적층 배치된 대역통과필터(120)의 일종인 세라믹 도파관 필터(120) 또한 세라믹 재질로 이루어진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)는, 대역통과필터(120)의 세라믹 재질로 인한 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실 영향을 최소화하기 위하여 에어층 형성 패드(140)를 더 구비할 수 있다.
에어층 형성 패드(140)는, 도 2a 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 필터 보드(105)와 다수의 세라믹 도파관 필터(120) 사이에 배치되어 필터 보드(105)의 전면으로부터 세라믹 도파관 필터(120) 각각을 이격시키는 역할을 수행한다.
이와 같은 에어층 형성 패드(140)는, 전체적으로 금속 재질 또는 유전체로 이루어질 수 있다. 여기의 금속재질에는, 스틸(steel), SUS(Stainless steel) 및 순동(Cu) 재질 중 어느 하나를 포함될 수 있다.
도 5는 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드의 일면에 에어층 형성 패드가 결합된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 2a의 구성 중 에어층 형성 패드를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 2a의 구성 중 마이크로스트립라인 필터가 구비된 필터 보드를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
에어층 형성 패드(140)는, 도 3 및 도 5를 참조하면, 필터 보드(105)의 외형과 대응되는 형상으로 형성되고, 대역통과필터(120)를 필터 보드(105)의 전면에 대하여 소정거리 이격시키는 이격부 본체(141,142)와, 이격부 본체(141,142)의 내부에 이격부 본체(141,142)와는 같은 면 방향으로 이격되게 구비되고, 다수의 세라믹 도파관 필터(120)에 대한 급전 신호의 입출력을 담당하도록 마련된 입출력 포트에 대응되는 부위를 각각 필터 보드(105)에 대하여 이격시키는 입출력 포트 지지부(143)를 포함할 수 있다. 여기서, 입출력 포트 지지부(143)는, 세라믹 도파관 필터(120) 각각에 형성된 입력포트 홀 및 출력포트 홀에 대응되도록 한 쌍으로 구비될 수 있다.
이격부 본체(141,142)와 입출력 포트 지지부(143)는, 필터 보드(105)의 전면에 대하여 동일한 높이만큼 다수의 세라믹 도파관 필터(120) 각각을 이격시킬 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이격부 본체(141,142)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 대역통과필터(120)로 구비된 다수의 세라믹 도파관 필터의 배면에 면착되는 지지판부(141)와, 지지판부(141)의 테두리 단부에서 필터 보드(105)의 전면을 향하여 절곡된 테두리 지지단(142)을 포함할 수 있다.
여기서, 테두리 지지단(142)은, 지지판부(141)의 외측 테두리 단부를 따라 형성된 것으로써, 지지판부(141)의 외측 테두리단에서 지지판부(141)의 배면 측으로 절곡되어 필터 보드(105)의 전면을 향하여 소정길이 연장 형성될 수 있다.
이와 같은 테두리 지지단(142)은, 지지판부(141)의 외측 테두리 단부를 따라 요부(142a) 및 철부(142b)가 반복되는 요철부 형상으로 형성될 수 있다. 이는 테두리 지지단(142)의 요부(142a) 절개 부위에 의하여 필터 보드(105)에 대한 솔더 결합 면적을 최소화하면서도, 테두리 지지단(142)의 철부(142b) 돌출 부위에 의하여 필터 보드(105)에 기 형성된 솔더 홀에 각각 삽입됨으로써 솔더링 결합을 용이하도록 하고, 필터 보드(105)의 전면으로부터 세라믹 도파관 필터(120)의 배면까지 소정의 에어 층(Air layer)을 형성하도록 하기 위함이다.
이처럼, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)을 이용하여, 세라믹 도파관 필터(120)를 필터 보드(105)의 전면으로부터 소정거리 이격시켜 에어 층을 형성함과 아울러, 필터 보드(105)의 전면에 대하여 세라믹 도파관 필터(120)를 균일하게 지지할 수 있게 된다.
한편, 입출력 포트 지지부(143)는, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)과는 반대 방향으로 개구되거나 돌출된 요부 및 철부가 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142) 및 입출력 포트 지지부(143)의 단부는, 지지판부(141)의 일면으로부터 동일한 높이로 형성됨이 바람직하다. 이는, 이격부 본체(141,142)의 지지판부(141)가 필터 보드(105)로부터 동일한 거리로 이격되어 지지판부(141)의 전면에 적층되는 다수의 세라믹 도파관 필터(120)의 높이가 균일하도록 하기 위함이다.
필터 보드(105)에는, 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)의 철부(142b)가 각각 삽입되거나 정위치되는 다수의 솔더 홈(137)이 형성될 수 있고, 다수의 솔더 홈(137)에 삽입 고정되는 이격부 본체(141,142)의 테두리 지지단(142)의 단부만이 솔더 크림이 도포된 상태에서 솔더 결합될 수 있다.
여기서, 솔더 크림은, 이격부 본체(141,142)를 필터 보드(105)의 전면에 대하여 솔더링 결합 방식을 통해 결합시키기 위한 구성으로써, 필터 보드(105)의 전면 전 영역에 도포되는 것이 아니라, 상술한 바와 같이, 이격부 본체(141,142)의 구성 중 테두리 지지단(142)의 철부에 해당하는 일부에만 각각 도포될 수 있다. 이는, 상대적으로 필터 보드(105) 전 영역에 솔더 크림을 도포하는 경우보다 솔더 영역을 최소화할 수 있기 때문이다.
한편, 이격부 본체(141,142)에는, 도 3 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 입출력 포트 지지부(143)를 동일 면에서의 이격 설치를 위하여, 원형으로 절개 형성된 BPF 포트 수용부(145)가 각각 구비될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)에 대역저지필터로 구비된 마이크로스트립라인 필터(130)는, 도 5 및 도 7에 참조된 바와 같이, BPF 포트 수용부(145) 중 세라믹 도파관 필터(120)의 입력포트 홀 부위와 동일한 위치를 입력 포트 위치(131a)로 배치하고, 입력 포트 위치(131a)에서 소정의 패턴 형상대로 연장되되, 세라믹 도파관 필터(120)의 출력포트 홀 부위와는 무관한 위치를 출력 포트 위치(131b)로 배치하도록 연장 형성될 수 있다.
대역통과필터(120)인 세라믹 도파관 필터의 입력 포트와 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 입력 포트 위치(131a)는 동일한 BPF 포트 수용부(145)에 위치되는 바, 도면에 도시되지 않았으나, 메인 보드(110)의 입력 포트 단자를 매개로 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 입력 포트 위치(131a)와 단락(쇼트)되지 않도록 관통하여 급전 신호를 입력받을 수 있다. 이때, 입출력 포트 지지부(143) 중 하나에 의하여 외부와의 단락을 방지할 수 있다.
한편, 에어층 형성 패드(140) 중 이격부 본체(141,142)에는, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 소정의 패턴 형상을 수용하기 위한 LPF 회로 수용부(149)가 절개 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, LPF 회로 수용부(149)는, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 구성 중 급전 신호의 입력 지점 부위는 상술한 BPF 포트 수용부(145)와 공유하는 형태로 구비되고, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 입력 포트 위치(131a)로부터 출력 지점인 출력 포트 지점까지 연장되게 절개 형성될 수 있다.
아울러, 에어층 형성 패드(140) 중 이격부 본체(141,142)에는, 대역통과필터(120)인 세라믹 도파관 필터의 구성 중 출력포트 홀과 대응되는 위치에 형성된 BPF 포트 수용부(145)로부터 지지판부(141)의 단부까지 절개 형성된 신호라인 절개부(150)가 더 형성될 수 있다. 신호라인 절개부(150)의 내부로는 출력 신호 경로와 관계되는 신호 라인이 수용 배치될 수 있다.
보다 상세하게는, 대역저지필터로써 구비된 마이크로스트립라인 필터(130)는, 도 7에 참조된 바와 같이, 도전성 재질로 구비되고, 입력 포트 위치(131a), 출력 포트 위치(131b) 및 양자를 단절 없이 연결하는 패턴 형상부(133)를 포함할 수 있다.
패턴 형상부(133) 중 일부는, 입력 포트 위치(131a)로부터 출력 포트 위치(131b)까지의 신호를 전송하기 위한 전송 라인으로서의 역할을 수행하고, 패턴 형상부(133) 중 일부는 커패시턴스 역할을 수행하는 커패시터 라인(135a,135b)과 인덕터 역할을 수행하는 인덕터 라인(135c)이 반복된 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터는, 커패시터 역할을 하는 일측 커패시터 라인(135a)과, 일측 커패시터 라인(135a)과 이격되게 나란히 배열된 타측 커패시터 라인(135b) 및 일측 커패시터 라인(135a)과 타측 커패시터 라인(135b)을 연결하는 인덕터 라인(135c)이 일정 구간 반복되게 패턴 형성될 수 있다. 여기서, 에어층 형성 패드(140) 중 LPF 회로 수용부(149) 내측에는 상술한 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 패턴 형상부(133) 전부가 수용될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)는, 상술한 바와 같이, 유전체 재질 및 세라믹 재질 중 어느 하나로 이루어지는 바, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 초래할 우려가 있다.
이와 같은 삽입 손실을 방지하기 위하여, 도 9의 (a) 및 (b)에 참조된 바와 같이, 필터 보드(105)에는, 인덕터 라인(135c)의 전부 또는 일부를 필터 보드(105)의 전면으로부터 이격시키기 위한 홀 또는 홈 형태의 이격 절개부(137)가 형성될 수 있다. 따라서, 필터 보드(105)의 재질로 인한 마이크로스트립라인 필터(130)의 삽입 손실을 최소화할 수 있으므로, 필터 제품의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 10은 도 2a의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)는, 도 10에 참조된 바와 같이, 메인 보드(110)의 전면에 필터 보드(105)를 적층하고, 필터 보드(105)의 전면에는 다수의 RF 필터(100)가 실장될 수 있다.
여기서, 필터 보드(105)의 전면에는 다수의 RF 필터(100) 중 대역저지필터(130)의 일종인 마이크로스트립라인 필터가 일체로 인쇄 형성될 수 있고, 에어층 형성 패드(140)를 매개로 필터 보드(105)의 전면으로부터 소정거리 이격되게 다수의 RF 필터(100) 중 대역통과필터(120)의 일종인 다수의 세라믹 도파관 필터가 적층 배치될 수 있다.
이와 같이, 에어층 형성 패드(140)에 의하여, 필터 보드(105)의 전면에 일체로 형성된 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터와 대역통과필터(120)인 세라믹 도파관 필터의 배면이 상호 이격되어 소정의 에어 층이 형성되는 바, 삽입 손실의 최소화를 구현할 수 있다.
도 11은 세라믹 도파관 필터의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이며, 도 12는 마이크로스트립라인 필터의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이고, 도 13은 도 11의 세라믹 도파관 필터 및 도 12의 마이크로스트립라인 필터가 병용된 상태의 RF 특성을 나타낸 플롯 챠트이다.
도 11에 참조된 바와 같이, 대역통과필터(120)로서 세라믹 도파관 필터가 채용된 경우에는 세라믹 재질의 특성 상 주파수 통과대역 외측에 스퓨리어스(S)가 존재하는 문제점이 있다. 이와 같은 대역통과필터(120)의 스퓨리어스(S)를 제거하기 위하여, 도 12에 참조된 바와 같은 RF 특성을 가진 상술한 저지대역필터(130)를 채용한다.
즉, 도 12에 참조된 바와 같이, 통과 대역의 외측 중 5.3GHz 부근에서 스퓨리어스(S,supurious)가 발생되는데, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 저지 대역을 도 13에 참조된 바와 같이, 대략 스퓨리어스(S)가 최초로 발생되는 지점인 5.3GHz 부근이 되도록 설계하면, 도 13에 참조된 바와 같이, 설계자가 원하는 통과 대역 이외의 주파수 대역에서의 저지 대역 설계가 이루어진다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체(100)에서는, 에어층 형성 패드(140)에 의하여, 대역저지필터(130)인 마이크로스트립라인 필터의 삽입 손실을 최소화할 수 있으므로, 설계자가 원하는 주파수 대역의 통과 대역 주파수의 설계가 용이한 이점을 가진다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 RF 필터 조립체를 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.
본 발명은, 삽입 손실을 최소화시키고, 조립성 및 생산성이 개선된 안테나용 RF 필터 조립체를 제공한다.

Claims (13)

  1. 다수의 대역통과필터(BPF, Band Pass Filter);
    메인 보드의 전면에 적층 배치되고, 상기 메인 보드의 전면에 대한 상기 대역통과필터의 결합을 매개하는 필터 보드;
    상기 필터 보드의 전면에 커패시턴스 역할을 수행하는 커패시터 라인 및 인덕터 역할을 수행하는 인덕터 라인이 음각 또는 양각 형태로 인쇄된 대역저지필터(LPF, Low Pass Filter); 및
    상기 필터 보드와 상기 대역통과필터 사이에 배치되어 상기 필터 보드의 전면과 상기 대역통과필터의 배면 사이에 소정의 에어층을 형성하는 에어층 형성 패드; 를 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대역통과필터는, 세라믹 재질로 이루어진 세라믹 도파관 필터(Ceramic Waveguide Filter)를 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터 보드는, 유전체 재질 및 FR4 재질 중 어느 하나를 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어층 형성 패드는, 금속재질 또는 유전체로 이루어진, 안테나용 RF 필터 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 대역저지필터는, 도전성 재질로 구비되고, 상기 필터 보드의 전면에 노출되도록 일체로 형성된 마이크로스트립라인 필터를 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 마이크로스트립라인 필터는, 급전 신호의 입력 지점으로부터 출력 지점까지 소정의 패턴 형상대로 상기 필터 보드의 전면에 인쇄 형성되고,
    상기 에어층 형성 패드에는, 상기 마이크로스트립라인 필터의 소정의 패턴 형상을 수용하기 위한 LPF 회로 수용부가 절개 형성된, 안테나용 RF 필터 조립체.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 대역통과필터의 배면에는 급전 신호를 입출력시키기 위한 입출력 포트가 각각 이격되게 연결되고,
    상기 에어층 형성 패드에는, 상기 대역통과필터의 입출력 포트에 각각 대응되는 위치를 수용하기 위한 BPF 포트 수용부가 절개 형성된, 안테나용 RF 필터 조립체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어층 형성 패드는,
    상기 대역통과필터를 상기 필터 보드의 전면에 대하여 소정거리 이격시키는 이격부 본체; 및
    상기 이격부 본체의 내부에 상기 이격부 본체와는 이격되게 구비되고, 상기 대역통과필터에 대한 급전 신호의 입출력을 담당하도록 마련된 입출력 포트에 대응되는 부위를 각각 상기 필터 보드에 대하여 이격시키는 입출력 포트 지지부; 를 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 이격부 본체와 상기 입출력 포트 지지부는, 동일한 높이만큼 상기 다수의 대역통과필터 각각을 이격시키는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 이격부 본체는,
    상기 대역통과필터의 배면에 면착되는 지지판부; 및
    상기 지지판부의 테두리 단부에서 상기 필터 보드의 전면을 향하여 절곡된 테두리 지지단; 을 포함하는, 안테나용 RF 필터 조립체.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 테두리 지지단은, 요부 및 철부가 테두리 단부를 따라 반복되는 형상으로 형성된, 안테나용 RF 필터 조립체.
  12. 청구항 5에 있어서,
    상기 마이크로스트립라인 필터는,
    상기 커패시턴스 역할을 하는 일측 커패시터 라인, 상기 일측 커패시터 라인과 이격되게 나란히 배열된 타측 커패시터 라인 및 상기 일측 커패시터 라인과 타측 커패시터 라인을 연결하는 상기 인덕터 라인이 일정 구간 반복되게 형성되고,
    상기 인덕터 라인은 일부 또는 전부가 상기 필터 보드의 전면으로부터 이격된, 안테나용 RF 필터 조립체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 필터 보드에는 상기 인덕터 라인의 전부 또는 일부를 이격시키기 위한 홀 또는 홈 형태의 이격 절개부가 형성된, 안테나용 RF 필터 조립체.
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