WO2024025186A1 - 크로스 커플링 구조를 갖는 무선 주파수 필터 - Google Patents

크로스 커플링 구조를 갖는 무선 주파수 필터 Download PDF

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WO2024025186A1
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WO
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coupling
metal body
support
frame
filter
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/009367
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English (en)
French (fr)
Inventor
이돈용
Original Assignee
주식회사 에이스테크놀로지
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Publication date
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    • 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
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type

Definitions

  • the disclosed embodiments relate to a radio frequency filter, and to a radio frequency filter having a cross-coupling structure.
  • Radio frequency (hereinafter referred to as RF) equipment is used to filter, separate, and transmit signals in places such as base stations of mobile communication systems.
  • RF Radio frequency
  • the RF filter is a device that passes only signals in a desired frequency band among input signals and is implemented in various ways, and the band pass frequency of the RF filter is determined by the inductance component and capacitance component of the filter. And the frequency band and signal transmission characteristics that the RF filter must transmit must be able to be set in a variety of ways depending on the requirements of the system.
  • Insertion loss and attenuation characteristics have a trade-off relationship depending on the number (order) of the filter. For example, in the case of a resonator filter among RF filters, as the number of resonant elements increases, attenuation characteristics improve, but insertion loss decreases. To overcome this trade-off relationship, a method of forming a notch using cross-coupling to improve attenuation characteristics without increasing the number of stages of the RF filter is currently mainly used.
  • Figure 1 shows an example of an existing RF filter.
  • a comb line filter is shown as an example of an RF filter that forms a notch using cross-coupling.
  • the comb line filter includes a frame 11, a resonance array 20 in which a plurality of resonance elements 21 to 26 are arranged, two input/output ports 31 and 32, and a cross-coupling structure ( 40).
  • the frame 11 forms the outer side of the RF filter.
  • the plurality of resonant elements 21 to 26 are arranged to be spaced apart from each other in the frame 11 and are formed to extend in a parallel direction, so that they resonate with the signal input into the frame 11 and sequentially generate signals according to the order of arrangement. Filter and forward.
  • the two input/output ports 31 and 32 transmit the applied signal into the frame 11 or output a signal filtered and transmitted within the frame.
  • the cross-coupling structure 40 in the RF filter is a resonance element that is not arranged in succession among the plurality of resonance elements 21 to 26, that is, other resonance elements (here, the third and fourth resonance elements).
  • the notch is formed by causing cross-coupling between the two resonant elements (here, the second and fifth resonant elements 22 and 25) disposed between the elements 23 and 24.
  • the cross-coupling structure 40 includes a coupling metal body 41 that allows cross-coupling by capacitance between the resonance elements 22 and 25 that are not arranged in succession, and the coupling metal body 41 is a resonance element ( Includes a support 42 that is spaced apart from direct contact with the resonant elements 22 to 25) and a fastening means 43 for fixing the coupling metal body 41 and the support 42 to the designated position of the resonant elements 23 and 24. can do.
  • the support 42 and the fastening means 43 are implemented with a dielectric material so that the coupling metal body 41 is not directly electrically connected to the resonance elements 22 to 25.
  • the support 42 and the fastening means 43 implemented with a dielectric may be deformed in a high temperature environment, and in capacitance coupling-based cross coupling, the deformation of the dielectric may cause movement of the coupling metal body 41. Accordingly, there is a problem that the electrical characteristics of the RF filter change significantly.
  • the purpose of the disclosed embodiments is to provide an RF filter that facilitates cross-coupling between resonant elements without using a dielectric.
  • the purpose of the disclosed embodiments is to provide an RF filter that can reduce changes in cross-coupling characteristics due to surrounding environmental factors by coupling the coupling metal body directly to the resonant element or to a coupling support formed adjacent to the resonant element. there is.
  • An RF filter includes a frame; a plurality of resonating elements arranged within the frame; at least one coupling support extending from the top of the frame between two resonant elements arranged adjacent to each other among the plurality of resonant elements; and at least one coupling metal body whose one end is connected to a coupling resonant element, which is one of the plurality of resonant elements, and whose other end is connected to the coupling support across at least one resonant element.
  • the coupling support includes a metal body coupling portion to which the other end of the coupling metal body is coupled; And it may include an upper support connecting the metal coupling portion and the top of the frame.
  • the coupling support may further include a lower support connecting the metal coupling portion and the lower end of the frame.
  • the width of the upper support and the lower support may be determined according to the amount by which the current transmitted from the metal coupling part should be distributed to the top and bottom of the frame.
  • the upper support is formed to have a designated width from the direction in which the coupling metal body is coupled to the metal body coupling part, and the lower support is formed to have a designated width from the direction opposite to the position in which the coupling metal body is coupled to the metal coupling part. It can be formed to have.
  • the coupling resonant element may be formed with a coupling protrusion that protrudes in a direction in which the coupling metal body is coupled so as not to contact the at least one resonance element crossing the coupling metal body.
  • the frame and the at least one coupling support may be implemented with conductive metal.
  • the coupling metal body satisfies the length specified for the coupling resonant element and the coupling support. It may be combined with an inclination to do so, or may be combined by bending.
  • the distance between the coupling metal body and the coupling resonant element and the coupling support to the top of the frame may be determined depending on the characteristics required for the RF filter.
  • the resonance element may be formed in a bar shape that extends from the lower surface of the frame toward the upper surface, with the upper end spaced apart from the upper surface of the frame.
  • the RF filter may further include an input port and an output port, and the coupling resonant element may be relatively positioned in the direction of the input port and the coupling support may be formed relatively in the direction of the output port.
  • An RF filter includes a frame; a plurality of resonating elements arranged within the frame; a plurality of coupling supports extending from the top or bottom of the frame between two resonant elements arranged adjacent to each other among the plurality of resonant elements; and at least one coupling metal body whose both ends are connected to two coupling supports across at least one resonant element among the plurality of resonant elements.
  • the RF filter according to the embodiment does not use a dielectric support to support the coupling metal body, but the coupling metal body to achieve cross-coupling between the resonant elements is directly coupled to the resonant element or adjacent to the resonant element. Since it is coupled to a coupling support made of metal, changes in cross-coupling characteristics due to environmental factors such as temperature can be reduced. Additionally, manufacturing cost and time can be reduced.
  • Figure 1 shows an example of an existing RF filter.
  • Figure 2 shows an RF filter according to one embodiment.
  • Figure 3 shows various examples of the coupling support of Figure 2.
  • Figure 4 shows the results of simulating the characteristics of the RF filter of Figure 2.
  • Figure 5 shows a modified example of the RF filter of Figure 2.
  • Figure 6 shows an RF filter according to another embodiment.
  • Figure 7 shows the results of simulating the characteristics of the RF filter of Figure 6.
  • Figures 8 and 9 show modified examples of the RF filter of Figure 6.
  • ... unit refers to a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and software.
  • Figure 2 shows an RF filter according to an embodiment
  • Figure 3 shows various examples of the coupling support of Figure 2
  • Figure 4 shows the results of simulating the characteristics of the RF filter of Figure 2.
  • FIG. 2 also shows a comb line filter as in FIG. 1, and the RF filter of FIG. 2 is also basically the same as the RF filter of FIG. 1, with a frame 11 forming the outer side of the filter and the frame 11. It includes two input/output ports 31 and 32 formed at both ends, and for convenience of explanation, identical identification numbers are assigned to components of the same structure.
  • the frame 11 is formed of a metal frame structure in which a plurality of resonant elements 121 to 126 can be placed inside, so that a signal applied to one of the two input/output ports 31 and 32 is transmitted to the frame 11. ) is filtered by the resonance phenomenon of the plurality of resonant elements (121 to 126) and transmitted to another port. And the frame 11 is connected to the ground voltage to form a ground plane.
  • the RF filter further includes a front panel (not shown) and a rear panel (not shown), and a plurality of resonant elements ( 121 ⁇ 126) can be located.
  • One of the two input/output ports 31 and 32 may be an input port 31 through which a signal to be filtered is input, and the other may be an output port 32 through which a filtered signal is output.
  • the plurality of resonant elements 121 to 126 of the resonant array 120 may be arranged to be spaced apart from each other within the frame 11 and may be formed in a bar shape extending in parallel from the bottom to the top. At this time, the plurality of resonance elements 121 to 126 may be formed to be coupled to the bottom of the frame 11, but not connected to the top of the frame 11 and spaced apart.
  • the RF filter is shown as including six resonant elements 121 to 126, but the number of resonant elements can be adjusted in various ways. Additionally, the resonance elements 121 to 126 may be made of various materials depending on the resonance mode and characteristics required for the RF filter.
  • the plurality of resonance elements 121 to 126 may be individually implemented and then coupled to the bottom of the frame 11 by screwing, soldering, pressing, or laser bonding.
  • the plurality of resonant elements 121 to 126 may be implemented with metal in the same way as the frame 11.
  • the plurality of resonant elements 121 to 126 are formed by metal powder injection molding (Metal Powder Injection Molding). It may be manufactured integrally with the frame 11 using the MIM (hereinafter referred to as MIM) method.
  • the first resonant element 121 disposed closest to the input port 31 among the plurality of resonant elements 121 to 126 is The signal is filtered by resonating with the input signal, and the signal is sequentially filtered and transmitted to the adjacent resonant elements 122 to 126 according to the arrangement order. And the sixth resonant element 126 disposed last transmits the filtered signal to the output port 32.
  • two input/output ports 31 and 32 are connected to a frame 11 where a plurality of resonance elements 121 to 126 are arranged. It is shown as being formed at both ends of the direction. However, depending on the signal input/output method, the signal may be configured to be input/output directly to the resonant elements 121 and 126 disposed at both ends of the plurality of resonant elements 121 to 126. As an example, a plurality of resonance elements 121 to 126 may be formed on a substrate.
  • two input/output ports 31 and 32 that input and output signals through a line formed on the substrate are connected to the plurality of resonance elements 121.
  • ⁇ 126) may be formed in a similar form and placed at both ends of the plurality of resonance arrays 120.
  • the RF filter of the embodiment shown in FIG. 2 has basically the same configuration and performs the same operation as the existing RF filter shown in FIG. 1.
  • the RF filter of the embodiment has a cross-coupling structure for performing cross-coupling that is different from the RF filter of FIG. 1.
  • a coupling structure is implemented such that cross-coupling is achieved from the second resonant element 122 across the third and fourth resonant elements 123 and 124.
  • one end of the coupling metal body 140 is directly coupled to the second resonant element 122, and the other end is a coupling support 160 formed between the fourth resonant element 124 and the fifth resonant element. ) is connected to.
  • the second resonance element 122 has a coupling protrusion (a coupling protrusion) that protrudes at a position in contact with the coupling metal body 140 so that the coupling metal body 140 is directly connected but does not contact the other resonance elements 123 and 124.
  • the coupling protrusion 150 may have various protruding shapes so that one end of the coupling metal body 140 can be easily coupled. Accordingly, the resonance element 122 in which the coupling protrusion 150 is formed to be connected to the coupling metal body 140 may be referred to as a coupling resonance element.
  • the coupling support 160 includes a metal coupling portion 161 formed to easily couple the other end of the coupling metal body 140 and at least one extending from the metal coupling portion 161 to the frame 11. It may be implemented including supports 162 and 163. At least one support 162, 163 of the coupling support 160 transmits the signal transmitted from one end of the coupling metal body 140 to the grounded frame 11, and at the same time, the metal body coupling portion 161 It plays a role in ensuring that it is fixed in a designated location.
  • the coupling support 160 may be implemented with metal in the same way as the frame 11. In this case, the coupling support 160 may be implemented integrally with the frame 11 by the MIM method. However, the coupling support 160 may be implemented separately from the frame 11 and coupled to the frame 11. When the coupling support 160 is implemented separately from the frame 11, the coupling support 160, like the plurality of resonant elements 121 to 126, can be used in various ways, such as a screw coupling method, a soldering method, a press-fit method, and a laser bonding method. It can be combined in a variety of ways. In addition, the coupling metal body 140 may also be coupled to the coupling protrusion 150 or the metal coupling part 161 by various methods such as a screw coupling method, a soldering method, a press-fit method, and a laser bonding method.
  • the coupling protrusion 150 is formed on the lower side of the second resonance element 122, that is, toward the lower side of the frame 11.
  • the upper support 162 is connected to the top of the frame 11. This allows the current of the signal transmitted from one end of the coupling metal body 140 to be transmitted to the top of the frame 11 formed to be spaced apart from the plurality of resonance elements 121 to 126 at a certain distance through the upper support 162, This is to enable capacitive coupling between the upper support 162 and the fourth resonance element 124.
  • inductance cross coupling occurs when resonant elements that are not arranged adjacent to each other are directly connected to a metal body.
  • the coupling metal body 140 is directly connected to the second resonance element 122, which is a coupling resonance element, the other end is connected to the top of the frame 11 through the upper support 162.
  • Capacitance cross coupling is achieved between the coupled resonance element 122 and the fourth resonance element 124. That is, the radio frequency filter having a cross-coupling structure according to the embodiment has a structural feature in which the coupling resonant element 122 and the top of the frame 11 are directly electrically connected.
  • the coupling support 160 includes only a metal coupling portion 161 and an upper support 162, as shown in (a), or the first and second supports 162, as shown in (b). 163) can be included. However, in some cases, it may be implemented including only the metal coupling portion 161 and the lower support 163, as shown in (c).
  • the coupling support 160 includes a metal coupling portion 161 and an upper support 162, and the upper support 162 receives the signal transmitted from the coupling metal body 140. It can be formed to have a designated width so that the current can be easily transmitted to the top of the frame 11. However, there may be cases where the level (amount) of cross-coupling needs to be adjusted to satisfy the characteristics required for the RF filter. In this case, it may be difficult to adjust the cross-coupling level just by adjusting the width of the upper support 162. In addition, since the coupling support 160 is coupled and fixed to the frame 11 only by the upper support 162, it may not be stably fixed. Accordingly, in the embodiment, as shown in (b) of FIG.
  • the coupling support 160 may be further formed with a lower support 163 connecting the metal coupling portion 161 and the lower end of the frame 11.
  • the lower support 163, together with the upper support 162, serves to distribute the current due to the signal applied from the coupling metal body 140 to the metal coupling part 161 to the upper and lower sides of the frame 11. In addition, it can play a role in stably fixing the position of the metal coupling portion 161.
  • the upper support 162 and the lower support 163 may be formed to have different widths so that the current transmitted to the top and bottom of the frame 11 is distributed and transmitted in different sizes.
  • the width of the lower support 163 in FIG. 2 is greater than the width of the upper support 162. It can be seen that it was formed small.
  • the upper support 162 is connected to the coupling metal body 140 at the metal coupling portion 161.
  • the lower support 163 is preferably formed to have a specified width from the direction in which the coupling metal body 140 is coupled.
  • the coupling metal body 140 is coupled to the metal coupling portion 161 from the front direction of the frame 11, the lower support 163 is connected to the rear of the frame 11 from the metal coupling portion 161. It is formed in a direction.
  • the coupling support 160 includes only the metal coupling portion 161 and the lower support 163 will be described later with reference to other embodiments.
  • the position where the metal coupling portion 161 is formed in the coupling support 160 can be adjusted according to the length required for the coupling metal body 140. If the length required for the coupling metal body 140 must be longer than the distance from the coupling protrusion 150 to the coupling support 160 in the direction parallel to the bottom surface of the frame 11, the metal body coupling portion ( 161) may be formed in a position closer to the top of the frame 11 than the coupling protrusion 150. As the metal coupling portion 161 is formed higher than the coupling protrusion 150, the coupling metal body 140 is inclined at a certain angle and is coupled to the coupling protrusion 150 and the metal coupling portion 161. The coupling metal body 140 can satisfy the required length even though it is implemented in a straight shape without being bent.
  • the coupling metal body 140 may be formed to cross an even number of resonant elements 23 and 24 so that notches can be formed not only in the high frequency band but also in the low frequency band.
  • the coupling metal body 140 is formed to cross an even number of resonant elements 23 and 24 to implement cross coupling, so that the low frequency band and the high frequency band You can see that a notch is formed as Transmission-Zero appears.
  • the coupling metal body 140 is directly connected to the coupled resonant element 122, the notch in the high frequency band due to capacitance cross coupling appears large.
  • each coupling metal body 140 may be configured to be connected between different resonance elements and different coupling supports. And when a plurality of coupling metal bodies 140 are provided, the number of notches formed may increase depending on the number of coupling metal bodies 140 provided.
  • one end of the coupling metal body 140 is directly connected to the coupling resonance element 122, and the other end is connected to the coupling support 160 made of metal. Therefore, unlike the RF filter in FIG. 1, a dielectric element is not used to implement capacitance-based cross-coupling between the plurality of resonant elements 121 to 126, and thus the occurrence of characteristic changes due to the dielectric element can be suppressed. , Since the coupling metal body 140 and the coupled resonance element 122 are directly connected, no significant change in electrical characteristics occurs even if deformation occurs due to temperature or the like. In addition, since the coupling metal body 140 can be combined in a stable structure, manufacturing is easy, and manufacturing time and cost can be reduced.
  • Figure 5 shows a modified example of the RF filter of Figure 2.
  • the coupling metal body 141 has a structure that is bent multiple times, unlike the coupling metal body 140 of FIG. 2 .
  • the coupling metal body 140 is disposed inclined at a certain angle to satisfy the required length.
  • the coupling metal body 141 is bent to meet the required length.
  • the coupling metal body 141 may be formed by bending at right angles multiple times, and the bending direction may be adjusted in various ways depending on the length required for the coupling metal body 141.
  • the coupling metal body 141 extending from the coupling protrusion 150 is formed to a length passing the position where the coupling support 160 is formed, and then is bent again to form the coupling support 160. It may be formed to be coupled to the metal coupling portion 161.
  • the coupling metal body 141 formed in a length passing the position where the coupling support 160 is formed has a portion of the coupling protrusion 150 and the couple. It may be formed to overlap at least a partial area of another resonant element (here, the fifth resonant element 125) that is not disposed between the ring supports 160.
  • the coupling metal body 141 is formed to overlap at least a portion of another resonance element (here, the fifth resonance element 125), capacitance coupling also occurs between the coupling metal body 141 and the other resonance element. It can be.
  • the gap between the coupling metal bodies 140 and 141 and the bottom of the frame 11, that is, the height of the position where the coupling metal bodies 140 and 141 are coupled to the coupled resonant element 122 also causes insertion loss or attenuation. It can be adjusted in various ways to adjust the characteristics. As an example, in the RF filter of the embodiment, the height at which the coupling metal bodies 140 and 141 are combined and the length or pattern of the coupling metal bodies 140 and 141 are adjusted to adjust the strength of cross-coupling and filtering characteristics according to the frequency band. It can also change.
  • Figure 6 shows an RF filter according to another embodiment
  • Figure 7 shows the results of simulating the characteristics of the RF filter of Figure 6.
  • the RF filter in FIG. 6 has basically the same structure as the RF filter in FIGS. 2 and 5, and the same components are assigned the same identification numbers, and detailed descriptions are omitted.
  • one end has a structure in which one end is directly coupled to one of the plurality of resonant elements 21 to 26 and 121 to 126, while the coupling metal bodies 140 and 141 in FIG. 6 In the RF filter, the coupling metal body 142 is not connected to the resonant element, but both ends are connected to two coupling supports 160 and 170.
  • the first coupling support 170 located in the direction of the input port 31 where the signal is input, has a coupling metal body 142 as in FIGS. 2 and 5. It was formed between the second and third resonant elements 22 and 23 to be disposed across the two resonant elements 23 and 24.
  • the second coupling support 160 located in the direction of the output port 32 where the signal is output is basically a metal coupling part ( 161) and an upper support 162 to transmit the current applied through the coupling metal body 142 to the top of the frame 11, and if current distribution is necessary, a lower support 163 is further included, The current is distributed and flows not only to the top of the frame 11 but also to the bottom.
  • the first coupling support 170 was implemented only with a metal coupling part. However, this is because the metal coupling part of the first coupling support 170 is formed close to the bottom of the frame 11, so the lower end of the metal coupling part is directly connected to the bottom of the frame 11.
  • the coupling protrusion 150 is formed on the lower side of the coupling resonant element 122 adjacent to the bottom of the frame 11 and is connected to the coupling metal bodies 140 and 141.
  • the first coupling support 170 located in the direction of the input port 31 where the signal is input is basically connected to the bottom of the frame 11.
  • the coupling metal body 142 and the two coupling supports 160 and 170 are basically formed to connect the bottom and top of the frame 11 across the plurality of resonant elements 23 and 24, and the signal is In the input direction, it is connected to the bottom of the frame 11, and in the output direction, it is connected to the top.
  • the RF filter shown in FIG. 6 shows some deterioration in attenuation characteristics (also known as skirt characteristics) depending on the slope of the notch in the low and high frequency bands, but the notch is formed deeper than in FIG. 4, increasing the frequency. It can be seen that the blocking characteristics are improved and have similar blocking characteristics in the low-frequency band and high-frequency band.
  • Figures 8 and 9 show modified examples of the RF filter of Figure 6.
  • the metal coupling portion 172 of the first coupling support 171 is connected to the frame 11. It is formed spaced apart from the bottom.
  • the first coupling support 171 is a lower support for connecting the metal coupling part 172 and the lower end of the frame 11. (173) is further formed.
  • the lower support 173 connects one end of the coupling metal body 143 and the lower end of the frame 11, and at this time, the lower support 173 allows the required current (amount) to flow from the lower end of the frame 11 to the lower end of the frame 11. It may be formed to have a designated width to be transmitted to the coupling portion 172.
  • the second coupling support 160 is the same as before.
  • the coupling metal body 143 may be bent at both ends and coupled to the first coupling supports 170 and 171 and the second coupling support 160.
  • the first coupling support 174 is a lower support 176 for connecting the metal coupling part 175 and the lower end of the frame 11, similar to the second coupling support 160.
  • an upper support 177 connecting the metal coupling portion 175 and the upper end of the frame 11 may be further formed.
  • the upper support 177 like the lower support 163 of the second coupling support 160, may be formed for current distribution and stable support of the metal coupling portion 175. That is, the upper support 177, like the lower support 163, can distribute and flow current from the metal coupling portion 175 to the frame 11. And the widths of the lower support 163 and the upper support 177 can be adjusted differently depending on the amount of current distribution. Also, as shown in FIG.
  • the lower support 176 is connected to the coupling metal body at the metal body coupling portion 175 so that the current applied from the frame 11 is transmitted to the coupling metal body 144 as easily as possible. While 144 is formed on the side in the coupling direction, the upper support 177 may be formed on the opposite side of the direction in which the coupling metal body 144 is coupled.
  • the coupling metal body 144 may be formed in a bent pattern so that the distance from the bottom of the frame 11 is different for each position, as shown in FIG. 9 .
  • coupling metal bodies 144 may be provided to enable cross-coupling at different positions.
  • coupling metal bodies 140 and 141 connected between the coupled resonance element 122 and the coupling support 160 as shown in FIGS. 2 and 5 and two coupling supports 160 as shown in FIGS. 6, 8 and 9. , 170, 171, and 174), coupling metal bodies 142, 143, and 144 may be provided together in one RF filter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

개시된 실시예는 프레임, 상기 프레임 내에 배열된 다수의 공진 소자 및 상기 프레임 내의 상단으로부터 상기 다수의 공진 소자 중 서로 인접 배치된 2개의 공진 소자 사이로 연장되어 형성된 적어도 하나의 커플링 서포트; 및 일단이 상기 다수의 공진 소자 중 하나인 결합 공진 소자와 연결되고, 적어도 하나의 공진 소자를 가로질러 타단이 상기 커플링 서포트에 연결되는 적어도 하나의 커플링 금속체를 포함하여, 커플링 금속체를 지지하기 위한 유전체 서포트를 사용하지 않으므로 서포트에 의해 발생하는 전기적 특성 변화를 방지할 수 있는 RF 필터를 제공한다.

Description

크로스 커플링 구조를 갖는 무선 주파수 필터
개시되는 실시예들은 무선 주파수 필터에 관한 것으로, 크로스 커플링 구조를 갖는 무선 주파수 필터에 관한 것이다.
이동통신의 발달과 더불어 필터, 듀플렉서, 멀티플렉서 등과 같은 RF 장비들에 대한 요구가 급증하고 있다. 무선 주파수(이하 RF) 장비들은 이동통신 시스템의 기지국 등과 같은 곳에서 신호의 필터링, 신호의 분리 및 전달에 이용된다. 이중에서 RF 필터는 입력되는 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 장치로서 다양한 방식으로 구현되고 있으며, RF 필터의 대역 통과 주파수는 필터의 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분에 의해 정해진다. 그리고 RF 필터가 전달해야 하는 주파수 대역 및 신호 전달 특성은 시스템의 요구 사항에 따라 매우 다양하게 설정될 수 있어야 한다.
RF 필터에 요구되는 중요한 특성으로는 삽입 손실과 감쇄 특성이 있다. 삽입 손실과 감쇄 특성은 필터의 단수(차수)에 따라 서로 트레이드 오프 관계에 있다. 예로서 RF 필터 중 공진 필터(Resonator Filter)의 경우, 공진 소자의 개수가 증가할수록 감쇄 특성은 향상되지만, 삽입 손실은 저하된다. 이와 같은 트레이드 오프 관계를 극복하기 위해 현재는 RF 필터의 단수를 증가시키지 않으면서도 감쇄 특성을 향상되도록 크로스 커플링을 이용하여 노치(notch)를 형성하는 방법이 주로 활용되고 있다.
도 1은 기존의 RF 필터의 일 예를 나타낸다.
도 1에서는 크로스 커플링을 활용하여 노치를 형성하는 RF 필터의 일 예로 콤라인 필터(comb line filter)를 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 콤 라인 필터는 프레임(11)과 다수의 공진 소자(21 ~ 26)가 배열된 공진 어레이(20), 2개의 입출력 포트(31, 32) 및 크로스 커플링 구조체(40)를 포함한다.
우선 프레임(11)은 RF 필터의 외곽 측면을 형성한다. 그리고 다수의 공진 소자(21 ~ 26)는 프레임(11) 내에 서로 이격되어 배치되고 평행한 방향으로 연장된 형태로 형성되어 프레임(11) 내로 입력된 신호에 공진하여 배치된 순서에 따라 순차적으로 신호를 필터링 및 전달한다. 2개의 입출력 포트(31, 32)는 인가된 신호를 프레임(11) 내부로 전달하거나, 프레임 내부에서 필터링되어 전달된 신호를 출력한다.
RF 필터에서 크로스 커플링 구조체(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 공진 소자(21 ~ 26) 중 서로 연속하여 배치되지 않은 공진 소자, 즉 다른 공진 소자(여기서는 제3 및 제4 공진 소자(23, 24))가 사이에 배치된 두 공진 소자(여기서는 제2 및 제5 공진 소자(22, 25))간에 크로스 커플링이 발생되도록 함으로써 노치가 형성되도록 한다.
크로스 커플링 구조체(40)는 연속하여 배치되지 않은 공진 소자(22, 25)간에 캐패시턴스에 의한 크로스 커플링이 이루어지도록 하는 커플링 금속체(41)와 커플링 금속체(41)가 공진 소자(22 ~ 25)에 직접 접촉되지 않도록 이격시키는 서포트(42) 및 커플링 금속체(41)와 서포트(42)를 공진 소자(23, 24)의 지정된 위치에 고정하기 위한 체결 수단(43)을 포함할 수 있다. 여기서 서포트(42)와 체결 수단(43)은 커플링 금속체(41)가 공진 소자(22 ~ 25)와 전기적으로 직접 연결되지 않도록 유전체로 구현된다.
그러나 유전체로 구현되는 서포트(42)와 체결 수단(43)은 고온의 환경에서 변형이 발생할 수 있으며, 캐패시턴스 커플링 기반 크로스 커플링에서는 이러한 유전체의 변형으로 인한 커플링 금속체(41)에 움직임에 따라 RF 필터의 전기적 특성이 크게 변화되는 문제가 있다.
개시되는 실시예들은 유전체를 사용하지 않고서 공진 소자들 사이에 크로스 커플링이 용이하게 이루어 지도록 하는 RF 필터를 제공하는데 목적이 있다.
개시되는 실시예들은 커플링 금속체가 공진 소자에 직접 결합되거나 공진 소자에 인접하여 형성된 커플링 서포트에 결합되어, 주변 환경요인에 의한 크로스 커플링 특성 변화를 저감시킬 수 있는 RF 필터를 제공하는데 목적이 있다.
실시예에 따른 RF 필터는 프레임; 상기 프레임 내에 배열된 다수의 공진 소자; 상기 프레임 내의 상단으로부터 상기 다수의 공진 소자 중 서로 인접 배치된 2개의 공진 소자 사이로 연장되어 형성된 적어도 하나의 커플링 서포트; 및 일단이 상기 다수의 공진 소자 중 하나인 결합 공진 소자와 연결되고, 적어도 하나의 공진 소자를 가로질러 타단이 상기 커플링 서포트에 연결되는 적어도 하나의 커플링 금속체를 포함한다.
상기 커플링 서포트는 상기 커플링 금속체의 타단이 결합되는 금속체 결합부; 및 상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 상단을 연결하는 상부 서포트를 포함할 수 있다.
상기 커플링 서포트는 상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 하단을 연결하는 하부 서포트를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 서포트와 상기 하부 서포트는 상기 금속체 결합부에서 전달되는 전류가 상기 프레임의 상단 및 하단으로 분배되어야 하는 양에 따라 폭이 결정될 수 있다.
상기 상부 서포트는 상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되고, 상기 하부 서포트는 상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 위치 반대 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 결합 공진 소자는 상기 커플링 금속체가 가로지르는 적어도 하나의 공진 소자에 접촉되지 않도록 상기 커플링 금속체가 결합되는 방향으로 돌출된 결합 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 프레임과 상기 적어도 하나의 커플링 서포트는 전도성 금속으로 구현될 수 있다.
상기 커플링 금속체는 상기 결합 공진 소자와 상기 커플링 서포트 사이의 거리가 상기 RF 필터에 요구되는 특성을 만족시키기 위해 지정되는 길이보다 짧으면, 상기 결합 공진 소자와 상기 커플링 서포트에 지정된 길이를 만족하도록 경사를 갖고 결합되거나, 벤딩되어 결합될 수 있다.
상기 커플링 금속체는 상기 RF 필터에 요구되는 특성에 따라 상기 결합 공진 소자와 상기 커플링 서포트에 결합된 위치로부터 상기 프레임의 상단까지 이격되는 거리가 결정될 수 있다.
상기 공진 소자는 상기 프레임 내의 하부면에서부터 상부면 방향으로 연장되되 상단이 상기 프레임의 상부면과 이격된 바 형태로 형성될 수 있다.
상기 RF 필터는 입력 포트 및 출력 포트를 더 포함하고, 상기 결합 공진 소자는 상대적으로 상기 입력 포트 방향에 위치하고 상기 커플링 서포트는 상대적으로 상기 출력 포트 방향에 형성될 수 있다.
실시예에 따른 RF 필터는 프레임; 상기 프레임 내에 배열된 다수의 공진 소자; 상기 프레임 내의 상단 또는 하단으로부터 상기 다수의 공진 소자 중 서로 인접 배치된 2개의 공진 소자 사이로 연장되어 형성된 다수의 커플링 서포트; 및 상기 다수의 공진 소자 중 적어도 하나의 공진 소자를 가로질러 양단이 2개의 커플링 서포트에 연결되는 적어도 하나의 커플링 금속체를 포함한다.
실시예에 따른 RF 필터는 커플링 금속체를 지지하기 위한 유전체 서포트를 사용하지 않고, 공진 소자들 사이에 크로스 커플링이 이루어지도록 하기 위한 커플링 금속체가 공진 소자에 직접 결합되거나 공진 소자에 인접하여 금속으로 형성된 커플링 서포트에 결합되므로 온도와 같은 주변 환경요인에 의한 크로스 커플링 특성 변화를 저감시킬 수 있다. 또한 제조 비용과 시간을 저감시킬 수 있다.
도 1은 기존의 RF 필터의 일 예를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 RF 필터를 나타낸다.
도 3은 도 2의 커플링 서포트의 다양한 예를 나타낸다.
도 4는 도 2의 RF 필터의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 5는 도 2의 RF 필터의 변형 예를 나타낸다.
도 6은 다른 실시예에 따른 RF 필터를 나타낸다.
도 7은 도 6의 RF 필터의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다
도 8 및 도 9는 도 6의 RF 필터의 변형 예를 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 일 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 일 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 일 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 RF 필터를 나타내고, 도 3은 도 2의 커플링 서포트의 다양한 예를 나타내며, 도 4는 도 2의 RF 필터의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 2에서도 도 1에서와 마찬가지로 콤라인 필터를 도시하였으며, 이에 도 2의 RF 필터 또한 기본적으로 도 1의 RF 필터와 동일하게 필터의 외곽 측면을 형성하는 프레임(11)과 및 프레임(11)의 양단에 형성된 2개의 입출력 포트(31, 32)를 포함하며, 설명의 편의를 위하여 동일한 구조의 구성에 대해서는 동일한 식별 번호를 부여하였다.
프레임(11)은 다수의 공진 소자(121 ~126)가 내부에 배치될 수 있는 금속의 틀 구조로 형성되어, 2개의 입출력 포트(31, 32) 중 하나의 포트로 인가된 신호가 프레임(11) 내에서 다수의 공진 소자(121 ~126)의 공진 현상에 의해 필터링되어 다른 포트로 전달되도록 한다. 그리고 프레임(11)은 접지 전압에 연결되어 접지면을 형성한다. 설명의 편의를 위하여 도시하지는 않았으나, RF 필터는 전면 패널(미도시) 및 후면 패널(미도시)을 더 포함하여, 프레임(11)과 전면 및 후면 패널에 의해 형성된 폐공간에 다수의 공진 소자(121 ~126)가 위치하도록 할 수 있다.
2개의 입출력 포트(31, 32) 중 하나는 필터링되어야 하는 신호가 입력되는 입력 포트(31)이고, 나머지는 필터링된 신호가 출력되는 출력 포트(32)일 수 있다.
그리고 공진 어레이(120)의 다수의 공진 소자(121 ~ 126)는 프레임(11) 내에서 서로 이격되어 배치되고, 평행하게 하단에서 상단 방향으로 연장된 바(bar) 형태로 형성될 수 있다. 이때 다수의 공진 소자(121 ~126)는 프레임(11)의 하단에는 결합되는 반면, 상단에는 연결되지 않고 이격되도록 형성될 수 있다. 도 2에서도 일 예로서 RF 필터가 6개의 다수의 공진 소자(121 ~ 126)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 공진 소자의 개수는 다양하게 조절될 수 있다. 또한 공진 소자(121 ~ 126)는 RF 필터에 요구되는 공진 모드 및 특성에 따라 다양한 소재로 구현될 수 있다.
다수의 공진 소자(121 ~ 126)는 개별적으로 구현된 후, 프레임(11)의 하단에 나사 결합이나, 납땜, 압입 방식 및 레이저 접합 방식 등으로 결합될 수 있다. 경우에 따라서 다수의 공진 소자(121 ~ 126)는 프레임(11)과 동일하게 금속으로 구현될 수도 있으며, 이 경우, 다수의 공진 소자(121 ~ 126)는 금속분말 사출성형(Metal Powder Injection Molding: 이하 MIM) 공법 등에 의해 프레임(11)과 일체로 제조될 수도 있다.
2개의 입출력 포트(31, 32) 중 입력 포트(31)로 신호가 입력되면, 다수의 공진 소자(121 ~126) 중 입력 포트(31)에 가장 인접하여 배치된 제1 공진 소자(121)가 입력 신호에 공진하여 신호를 필터링하고, 배치된 순서에 따라 인접 배치된 공진 소자(122 ~ 126)로 순차적으로 신호를 필터링하여 전달한다. 그리고 마지막에 배치된 제6 공진 소자(126)는 필터링된 신호를 출력 포트(32)로 전달한다.
여기서는 동축 케이블(coaxial cable) 등을 이용하여 RF 필터에 신호가 입출력되는 경우를 가정하여, 2개의 입출력 포트(31, 32)가 프레임(11)에서 다수의 공진 소자(121 ~ 126)가 배열된 방향 양측단에 형성되는 것으로 도시하였다. 그러나 신호의 입출력 방식에 따라서는 다수의 공진 소자(121 ~ 126) 중 양측단에 배치된 공진 소자(121, 126)에 직접 신호가 입출력되도록 구성될 수도 있다. 예로서 다수의 공진 소자(121 ~ 126)는 기판 상에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 기판 상에 형성된 선로를 통해 신호를 입출력하는 2개의 입출력 포트(31, 32)가 다수의 공진 소자(121 ~ 126)와 유사한 형태로 형성되어 다수의 공진 어레이(120)의 양측단에 배치될 수도 있다.
즉 도 2에 도시된 실시예의 RF 필터는 기본적으로 도 1에 도시된 기존의 RF 필터와 동일한 구성을 갖고 동일한 동작을 수행한다. 다만 실시예의 RF 필터는 크로스 커플링을 수행하기 위한 크로스 커플링 구조가 도 1의 RF 필터와 상이하게 구성된다.
여기서는 도 1에서와 마찬가지로 제2 공진 소자(122)로부터 제3 및 제4 공진 소자(123, 124)를 가로질러 크로스 커플링이 이루어 지도록 커플링 구조가 구현되는 경우를 가정한다. 이 경우, 실시예에서 커플링 금속체(140)는 일단이 제2 공진 소자(122)에 직접 결합되고, 타단은 제4 공진 소자(124)와 제5 공진 소자 사이에 형성된 커플링 서포트(160)에 연결된다. 이때 제2 공진 소자(122)는 커플링 금속체(140)가 직접 연결되면서도 다른 공진 소자(123, 124)와는 접촉되지 않도록, 커플링 금속체(140)와 접촉되는 위치에 돌출된 결합 돌출부(150)가 형성될 수 있다. 결합 돌출부(150)는 커플링 금속체(140)의 일단이 용이하게 결합되도록 돌출된 다양한 형상을 가질 수 있다. 이에 커플링 금속체(140)와 연결되도록 결합 돌출부(150)가 형성된 공진 소자(122)를 결합 공진 소자라 할 수 있다.
한편, 커플링 서포트(160)는 커플링 금속체(140)의 타단이 용이하게 결합되도록 형성된 금속체 결합부(161)와 금속체 결합부(161)에서 프레임(11)까지 연장되는 적어도 하나의 서포트(162, 163)을 포함하여 구현될 수 있다. 커플링 서포트(160)의 적어도 하나의 서포트(162, 163)는 커플링 금속체(140)의 일단에서 전달된 신호를 접지된 프레임(11)으로 전달함과 동시에 금속체 결합부(161)가 지정된 위치에서 고정되도록 하는 역할을 수행한다.
커플링 서포트(160)는 프레임(11)과 동일하게 금속으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 커플링 서포트(160)는 MIM 방식에 의해 프레임(11)과 일체로 구현될 수도 있다. 그러나 커플링 서포트(160)는 프레임(11)과 별도로 구현되어 프레임(11)에 결합될 수도 있다. 커플링 서포트(160)가 프레임(11)과 별도로 구현되는 경우, 커플링 서포트(160)는 다수의 공진 소자(121 ~ 126)과 마찬가지로 나사 결합 방식, 납땜 방식, 압입 방식 및 레이저 접합 방식 등과 같은 다양한 방식에 의해 결합될 수 있다. 그리고 커플링 금속체(140) 또한 결합 돌출부(150) 또는 금속체 결합부(161)와 나사 결합 방식, 납땜 방식, 압입 방식 및 레이저 접합 방식 등과 같은 다양한 방식에 의해 결합될 수 있다.
한편 상기한 바와 같이, 2개의 입출력 포트(31, 32) 중 커플링 금속체(140)의 일단 방향의 입력 포트(31)로 신호가 입력되는 경우, 커플링 금속체(140)의 일단에 결합되는 결합 돌출부(150)는 제2 공진 소자(122)의 하부측, 즉 프레임(11)의 하단측 방향에 형성된다. 그에 반해 커플링 서포트(160)에서 상부 서포트(162)는 프레임(11)의 상단에 연결된다. 이는 커플링 금속체(140)의 일단에서 전달된 신호의 전류가 상부 서포트(162)를 통해 다수의 공진 소자(121 ~ 126)와 일정 간격 이격되도록 형성된 프레임(11)의 상단으로 전달되도록 함으로써, 상부 서포트(162)와 제4 공진소자(124)간 캐패서티브 커플링(capacitive coupling)이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
일반적으로 인접 배치되지 않은 공진 소자를 금속체로 직접 연결하면, 인덕턴스 크로스 커플링이 이루어지는 것으로 알려져 있다. 그러나 실시예에서는 커플링 금속체(140)의 일단이 결합 공진 소자인 제2 공진 소자(122)에 직접 연결됨에도 불구하고, 타단이 상부 서포트(162)를 통해 프레임(11)의 상단에 연결됨으로써, 결합공진소자(122)와 제4공진소자(124) 사이에 캐패시턴스 크로스 커플링이 이루어지도록 한다. 즉, 실시예에 따른 크로스 커플링 구조를 갖는 무선주파수 필터는 결합 공진 소자(122)와 프레임(11)의 상단이 전기적으로 직접 연결되는 구조적 특징을 갖는다.
도 3을 참조하면, 커플링 서포트(160)는 (a)와 같이, 금속체 결합부(161)와 상부 서포트(162)만을 포함하거나, (b)와 같이 제1 및 제2 서포트(162, 163)을 모두 포함할 수 있다. 그러나 경우에 따라서는 (c)와 같이 금속체 결합부(161)와 하부 서포트(163)만을 포함하여 구현될 수도 있다.
커플링 서포트(160)는 (a)에 도시된 바와 같이, 금속체 결합부(161)와 상부 서포트(162)를 포함하고, 상부 서포트(162)는 커플링 금속체(140)에서 전달된 신호에 의한 전류가 용이하게 프레임(11)의 상단으로 전달되도록 지정된 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 다만, RF 필터에 요구되는 특성을 만족시키기 위해서는 크로스 커플링 수준(량)을 조절해야 하는 경우가 발생할 수도 있다. 이 경우, 상부 서포트(162)의 폭을 조절하는 것만으로는 크로스 커플링 수준을 조절하기 어려운 경우가 발생할 수 있다. 뿐만 아니라, 커플링 서포트(160)가 상부 서포트(162)에 의해서만 프레임(11)에 결합 고정되므로, 안정적으로 고정되기 않을 수도 있다. 이에 실시예에서는 도 3의 (b)와 같이, 커플링 서포트(160)에는 금속체 결합부(161)와 프레임(11)의 하단을 연결하는 하부 서포트(163)가 더 형성될 수 있다. 하부 서포트(163)는 상부 서포트(162)와 함께 커플링 금속체(140)에서 금속체 결합부(161)로 인가된 신호에 의한 전류를 프레임(11)의 상단 및 하단으로 분배하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 금속체 결합부(161)의 위치가 안정적으로 고정되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상부 서포트(162)와 하부 서포트(163)는 프레임(11)의 상단 및 하단으로 전달되는 전류가 서로 상이한 크기로 분배되어 전달되도록 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 기본적으로는 신호에 따른 전류가 상부 서포트(162)를 통해 프레임(11)의 상단으로 전달되어야 하므로, 도 2에서 하부 서포트(163)의 폭은 상부 서포트(162)의 폭보다 작게 형성되었음을 알 수 있다. 또한 커플링 금속체(140)를 통해 인가된 전류가 가급적 용이하게 상부 서포트(162)로 전달되도록, 상부 서포트(162)는 금속체 결합부(161)에서 커플링 금속체(140)가 결합되는 방향측에서 반대 방향으로 지정된 폭을 갖도록 형성되는 반면, 하부 서포트(163)는 커플링 금속체(140)가 결합되는 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 도 2에서는 커플링 금속체(140)가 프레임(11)의 전면 방향에서 금속체 결합부(161)에 결합되므로, 하부 서포트(163)는 금속체 결합부(161)에서 프레임(11)의 후면 방향으로 형성되어 있다.
한편 도 3의 (c)와 같이, 커플링 서포트(160)가 금속체 결합부(161)와 하부 서포트(163)만을 구비하는 경우는 이후 다른 실시예를 참조하여 설명한다.
한편 커플링 서포트(160)에서 금속체 결합부(161)가 형성되는 위치는 커플링 금속체(140)에 요구되는 길이에 따라 조절될 수 있다. 만일 커플링 금속체(140)에 요구되는 길이가 프레임(11)의 하단면과 평행한 방향에서 결합 돌출부(150)로부터 커플링 서포트(160)까지의 거리보다 길어야 하는 경우, 금속체 결합부(161)는 결합 돌출부(150)보다 프레임(11)의 상단에 가까운 위치에 형성될 수 있다. 금속체 결합부(161)가 결합 돌출부(150)보다 높게 형성됨에 따라, 커플링 금속체(140)는 일정 각도로 기울어져 결합 돌출부(150)와 금속체 결합부(161)에 결합되며, 이에 커플링 금속체(140)는 벤딩되지 않고 직선 형상으로 구현됨에도 요구되는 길이를 만족시킬 수 있게 된다.
한편 실시예에서 커플링 금속체(140)는 고주파수 대역뿐만 아니라, 저주파수 대역에서도 노치가 형성될 수 있도록 짝수개의 공진 소자(23, 24)를 가로지르도록 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 RF 필터에서는 커플링 금속체(140)가 짝수개의 공진 소자(23, 24)를 가로지르도록 형성되어 크로스 커플링을 구현함에 따라 저주파수 대역 및 고주파수 대역에 전송 영점(Transmission-Zero)이 나타나 노치가 형성되는 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예의 RF 필터는 비록 커플링 금속체(140)가 결합 공진 소자(122)에 직접 연결됨에도 불구하고 캐패시턴스 크로스 커플링에 의한 고주파수 대역의 노치가 크게 나타나게 됨을 확인할 수 있다.
추가적으로 도 2에서는 일 예로서 RF 필터가 하나의 커플링 금속체(140)를 구비하는 경우를 도시하였으나, RF 필터는 다수의 커플링 금속체(140)를 구비할 수 있으며, 다수의 커플링 금속체(140)가 구비되는 경우, 각 커플링 금속체(140)는 서로 다른 공진 소자와 서로 다른 커플링 서포트 사이에 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고 다수의 커플링 금속체(140)가 구비되는 경우에는, 구비되는 커플링 금속체(140)의 개수에 따라 형성되는 노치의 개수가 증가될 수 있다.
결과적으로 실시예의 RF 필터에서 커플링 금속체(140)의 일단은 결합 공진 소자(122)에 직접 연결되고, 타단은 금속으로 형성되는 커플링 서포트(160)에 연결된다. 따라서 도 1의 RF 필터와 달리, 다수의 공진 소자(121 ~ 126) 사이에 캐패시턴스 기반 크로스 커플링을 구현하기 위한 유전체 소자를 이용하지 않으므로, 유전체 소자에 의한 특성 변화가 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 커플링 금속체(140)와 결합 공진 소자(122)가 직접 연결됨에 따라 온도 등에 의한 변형이 발생되어도 전기적 특성 변화가 크게 발생되지 않는다. 뿐만 아니라 커플링 금속체(140)가 안정적인 구조로 결합될 수 있어 제조가 용이하여, 제조 시간과 비용을 저감시킬 수 있다.
도 5는 도 2의 RF 필터의 변형 예를 나타낸다.
도 5에 도시된 RF 필터에서 커플링 금속체(141)를 제외한 나머지 구성은 도 2의 RF 필터와 동일한 구조를 가지며, 이에 도 2의 RF 필터와 동일한 구성에는 동일한 식별 번호를 부여하였으며, 상세한 설명은 생략한다.
도 5의 RF 필터에서 커플링 금속체(141)는 도 2의 커플링 금속체(140)와 달리 다수 횟수로 벤딩된 구조를 갖는다. 도 2의 경우, 결합 돌출부(150)보다 프레임(11)의 상단에 가까운 높은 위치에 형성됨에 따라 커플링 금속체(140)가 일정 각도로 기울어져 배치됨으로써 요구되는 길이를 만족시키도록 구현되었다.
그러나 커플링 금속체(140)에 요구되는 길이가 더욱 길어지면, 결합 돌출부(150)와 금속체 결합부(161) 사이의 높이 차이에 따른 커플링 금속체(140)의 경사만으로는 요구되는 길이를 충족시키기 어렵다. 이러한 한계를 극복하기 위해 도 5에서는 커플링 금속체(141)를 벤딩하여 요구되는 길이를 충족시킬 수 있도록 하였다. 이때 커플링 금속체(141)는 직각으로 다수 횟수 벤딩되어 형성될 수 있으며, 벤딩되는 방향은 커플링 금속체(141)에 요구되는 길이에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
특히 도 5에 도시된 바와 같이, 결합 돌출부(150)에서 연장되는 커플링 금속체(141)가 커플링 서포트(160)가 형성된 위치를 지나는 길이로 형성된 후, 벤딩되어 다시 커플링 서포트(160)의 금속체 결합부(161)에 결합되도록 형성될 수도 있으며, 이때, 커플링 서포트(160)가 형성된 위치를 지나는 길이로 형성된 커플링 금속체(141)는 일부 영역이 결합 돌출부(150)와 커플링 서포트(160) 사이에 배치되지 않은 다른 공진 소자(여기서는 제5 공진 소자(125))의 적어도 일부 영역에 중첩되도록 형성될 수도 있다. 커플링 금속체(141)가 다른 공진 소자(여기서는 제5 공진 소자(125))의 적어도 일부 영역과 중첩되도록 형성되는 경우, 커플링 금속체(141)와 다른 공진 소자 사이에도 캐패시턴스 커플링이 발생될 수 있다.
뿐만 아니라 커플링 금속체(140, 141)와 프레임(11)의 하단 사이의 간격, 즉 커플링 금속체(140, 141)가 결합 공진 소자(122)에 결합되는 위치의 높이 또한 삽입 손실이나 감쇄 특성을 조절하기 위해 다양하게 조절될 수 있다. 예로서 실시예의 RF 필터에서는 커플링 금속체(140, 141)가 결합되는 높이와 커플링 금속체(140, 141)의 길이나 패턴을 조절하여 크로스 커플링의 세기와 주파수 대역에 따른 필터링 특성을 변화시킬 수도 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 RF 필터를 나타내고, 도 7은 도 6의 RF 필터의 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 6에서도 RF 필터는 기본적으로 도 2 및 도 5의 RF 필터와 동일한 구조를 가지며, 이에 동일한 구성에는 동일한 식별 번호를 부여하였으며, 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 5의 커플링 금속체(140, 141)의 경우, 일단이 다수의 공진 소자(21 ~ 26, 121 ~ 126) 중 하나의 공진 소자에 직접 결합되는 구조를 가진 반면, 도 6의 RF 필터에서 커플링 금속체(142)는 공진 소자에 연결되지 않고, 양단이 2개의 커플링 서포트(160, 170)에 연결된다.
여기서 2개의 커플링 서포트(160, 170) 중 신호가 입력되는 입력 포트(31) 방향에 위치하는 제1 커플링 서포트(170)는 커플링 금속체(142)가 도 2 및 도 5에서와 마찬가지로 2개의 공진 소자(23, 24)를 가로질러 배치되도록 제2 및 제3 공진 소자(22, 23) 사이에 형성되었다.
그리고 2개의 커플링 서포트(160, 170) 중 신호가 출력되는 출력 포트(32) 방향에 위치하는 제2 커플링 서포트(160)는 도 2 및 도 5에서와 동일하게 기본적으로 금속체 결합부(161)와 상부 서포트(162)를 포함하여 커플링 금속체(142)를 통해 인가되는 전류를 프레임(11)의 상단으로 전달하고, 전류 분배가 필요한 경우, 하부 서포트(163)를 더 포함하여, 전류가 프레임(11)의 상단 뿐만 아니라 하단으로도 분배되어 흐르도록 한다.
그에 반해 도 6에서 제1 커플링 서포트(170)는 금속체 결합부만으로 구현되었다. 다만 이는 제1 커플링 서포트(170)의 금속체 결합부가 프레임(11)의 하단에 밀접하여 형성됨에 따라, 금속체 결합부의 하단이 프레임(11)의 하단에 직접 연결되기 때문이다.
즉 도 2 및 도 5의 RF 필터에서 결합 돌출부(150)가 결합 공진 소자(122)에서 프레임(11)의 하단에 인접한 하부측에 형성되어 커플링 금속체(140, 141)과 연결되는 것과 유사하게, 신호가 입력되는 입력 포트(31) 방향에 위치하는 제1 커플링 서포트(170)는 기본적으로 프레임(11)의 하단에 연결된다.
따라서 커플링 금속체(142)와 2개의 커플링 서포트(160, 170)는 기본적으로 다수의 공진 소자(23, 24)를 가로질러 프레임(11)의 하단과 상단을 연결하도록 형성되며, 신호가 입력되는 방향에서 프레임(11)의 하단에 연결되고, 출력되는 방향에서는 상단에 연결된다.
도 7을 참조하면, 도 6에 도시된 RF 필터는 저주파수 대역과 고주파수 대역에서 노치의 경사도에 따른 감쇄 특성(스커트 특성이라고도 함)의 일부 저하가 나타나지만, 노치가 도 4에 비해 더욱 깊게 형성되어 주파수에 따른 차단 특성이 개선되고, 저주파수 대역과 고주파수 대역에서 유사한 차단 특성을 가짐을 알 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 6의 RF 필터의 변형 예를 나타낸다.
도 8의 RF 필터에서는 커플링 금속체(143)와 프레임(11) 하단 사이의 이격 거리를 만족시키기 위해, 제1 커플링 서포트(171)의 금속체 결합부(172)가 프레임(11)의 하단과 이격되어 형성되어 있다. 이와 같이 금속체 결합부(172)가 프레임(11)의 하단과 이격된 경우, 제1 커플링 서포트(171)는 금속체 결합부(172)와 프레임(11)의 하단을 연결하기 위한 하부 서포트(173)가 더 형성된다. 하부 서포트(173)는 커플링 금속체(143)의 일단과 프레임(11)의 하단이 연결되도록 하며, 이때 하부 서포트(173)는 요구되는 전류(량)가 프레임(11)의 하단으로부터 금속체 결합부(172)로 전달되도록 지정된 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 제2 커플링 서포트(160)는 기존과 동일하다.
그리고 도 8에서와 같이 커플링 금속체(143)는 양단에서 벤딩이 이루어져 제1 커플링 서포트(170, 171) 및 제2 커플링 서포트(160)에 결합될 수도 있다.
한편 도 9를 참조하면, 제1 커플링 서포트(174)는 제2 커플링 서포트(160)와 유사하게 금속체 결합부(175)와 프레임(11)의 하단을 연결하기 위한 하부 서포트(176) 뿐만 아니라, 금속체 결합부(175)와 프레임(11)의 상단을 연결하는 상부 서포트(177)가 더 형성될 수 있다. 이때 상부 서포트(177)는 제2 커플링 서포트(160)의 하부 서포트(163)와 마찬가지로 전류 분배 및 금속체 결합부(175)의 안정적 지지를 위해 형성될 수 있다. 즉 상부 서포트(177)는 하부 서포트(163) 와 같이 금속체 결합부(175)로부터 프레임(11)으로 전류가 분배되어 흐르도록 할 수 있다. 그리고 하부 서포트(163)와 상부 서포트(177)의 폭은 전류의 분배량에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 또한 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 서포트(176)는 프레임(11)으로부터 인가된 전류가 가급적 용이하게 커플링 금속체(144)로 전달되도록, 금속체 결합부(175)에서 커플링 금속체(144)가 결합되는 방향 측에 형성되는 반면, 상부 서포트(177)는 커플링 금속체(144)가 결합되는 방향의 반대측에 형성될 수 있다.
그리고 커플링 금속체(144)는 도 9에서와 같이 위치별로 프레임(11)의 하단과 이격된 거리가 상이해지도록 벤딩된 패턴으로 형성될 수도 있다.
도시하지 않았으나, 도 6, 8 및 9의 RF 필터에서도 커플링 금속체(144)는 다수개로 구비되어 서로 다른 위치에서 크로스 커플링이 이루어지도록 할 수도 있다. 또한 도 2 및 도 5와 같이 결합 공진 소자(122)와 커플링 서포트(160) 사이에 연결되는 커플링 금속체(140, 141)와 도 6, 8 및 9와 같이 2개의 커플링 서포트(160, 170, 171, 174) 사이에 연결되는 커플링 금속체(142, 143, 144)가 하나의 RF 필터에 함께 구비될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 프레임;
    상기 프레임 내에 배열된 다수의 공진 소자;
    상기 프레임 내의 상단으로부터 상기 다수의 공진 소자 중 서로 인접 배치된 2개의 공진 소자 사이로 연장되어 형성된 적어도 하나의 커플링 서포트; 및
    일단이 상기 다수의 공진 소자 중 하나인 결합 공진 소자와 연결되고, 적어도 하나의 공진 소자를 가로질러 타단이 상기 커플링 서포트에 연결되는 적어도 하나의 커플링 금속체를 포함하는 RF 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커플링 서포트는
    상기 커플링 금속체의 타단이 결합되는 금속체 결합부; 및
    상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 상단을 연결하는 상부 서포트를 포함하는 RF 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 커플링 서포트는
    상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 하단을 연결하는 하부 서포트를 더 포함하는 RF 필터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상부 서포트와 상기 하부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 전달되는 전류가 상기 프레임의 상단 및 하단으로 분배되어야 하는 양에 따라 폭이 결정되는 RF 필터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 상부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되고,
    상기 하부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 위치 반대 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되는 RF 필터.
  6. 제2항에 있어서, 상기 결합 공진 소자는
    상기 커플링 금속체가 가로지르는 적어도 하나의 공진 소자에 접촉되지 않도록 상기 커플링 금속체가 결합되는 방향으로 돌출된 결합 돌출부가 형성되는 RF 필터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프레임과 상기 적어도 하나의 커플링 서포트는
    전도성 금속으로 구현되는 RF 필터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 커플링 금속체는
    상기 결합 공진 소자와 상기 커플링 서포트 사이의 거리가 상기 RF 필터에 요구되는 특성을 만족시키기 위해 지정되는 길이보다 짧으면,
    상기 결합 공진 소자와 상기 커플링 서포트에 지정된 길이를 만족하도록 경사를 갖고 결합되거나, 벤딩되어 결합되는 RF 필터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 커플링 금속체는
    상기 RF 필터에 요구되는 특성에 따라 상기 결합 공진 소자와 상기 커플링 서포트에 결합된 위치로부터 상기 프레임의 상단까지 이격되는 거리가 결정되는 RF 필터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 공진 소자는
    상기 프레임 내의 하부면에서부터 상부면 방향으로 연장되되 상단이 상기 프레임의 상부면과 이격된 바 형태로 형성되는 RF 필터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 RF 필터는
    입력 포트 및 출력 포트를 더 포함하고,
    상기 결합 공진 소자는 상대적으로 상기 입력 포트 방향에 위치하고 상기 커플링 서포트는 상대적으로 상기 출력 포트 방향에 형성되는 RF 필터.
  12. 프레임;
    상기 프레임 내에 배열된 다수의 공진 소자;
    상기 프레임 내의 상단 또는 하단으로부터 상기 다수의 공진 소자 중 서로 인접 배치된 2개의 공진 소자 사이로 연장되어 형성된 다수의 커플링 서포트; 및
    상기 다수의 공진 소자 중 적어도 하나의 공진 소자를 가로질러 양단이 2개의 커플링 서포트에 연결되는 적어도 하나의 커플링 금속체를 포함하는 RF 필터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다수의 커플링 서포트 중 상기 커플링 금속체의 일단이 연결되는 제1 커플링 서포트는
    상기 커플링 금속체의 일단이 결합되는 금속체 결합부; 및
    상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 하단 또는 상단을 연결하는 하부 서포트를 포함하는 RF 필터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 커플링 서포트는
    상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 상단 또는 하단을 연결하는 상부 서포트를 더 포함하고,
    상기 상부 서포트와 상기 하부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 전달되는 전류가 상기 프레임의 상단 및 하단으로 분배되어야 하는 양에 따라 폭이 결정되는 RF 필터.
  15. 제14항에 있어서, 상기 하부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되고,
    상기 상부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 위치 반대 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되는 RF 필터.
  16. 제12항에 있어서, 상기 다수의 커플링 서포트 중 상기 커플링 금속체의 타단이 연결되는 제2 커플링 서포트는
    상기 커플링 금속체의 타단이 결합되는 금속체 결합부; 및
    상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 상단 또는 하단을 연결하는 상부 서포트를 포함하는 RF 필터.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 커플링 서포트는
    상기 금속체 결합부와 상기 프레임의 하단 또는 상단을 연결하는 하부 서포트를 더 포함하고,
    상기 상부 서포트와 상기 하부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 전달되는 전류가 상기 프레임의 상단 및 하단으로 분배되어야 하는 양에 따라 폭이 결정되는 RF 필터.
  18. 제17항에 있어서, 상기 상부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되고,
    상기 하부 서포트는
    상기 금속체 결합부에서 상기 커플링 금속체가 결합되는 위치 반대 방향으로부터 지정된 폭을 갖도록 형성되는 RF 필터.
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