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KR100258788B1 - 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기 - Google Patents

동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기 Download PDF

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KR100258788B1
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Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기
2.발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 기존의 동축선 공진기를 자계벽을 따라 절반을 취하여, 그 동축선의 전기적 특성은 그대로 유지하면서, 무게와 부피는 거의 절반으로 줄인 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기를 제공함에 그 목적이 있다.
3 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 상부 개방면에 반원형 홈이 형성된 다수의 공진기; 상기 공진기에 구비된 입출력단자; 상기 공진기와 입,출력단자 사이의 용량성 결합하는 전극분리용 유전체; 상기 공진기의 외면에 끼워지는 금속덮개판; 및 상기 공진기와 금속덮개판 사이에 장착된 유전체기판 및 상기 다수의 공진기간의 부가적인 전자계 결합을 주는 결합창을 포함하는 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기를 제공한다.
4. 발명의 중요한 용도
여파기의 무게와 크기는 반으로 줄이고, 삽입손실은 종래 여파기와 거의 동일하게 하여 사용하는 것임.

Description

동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기
본 발명은 개인 휴대통신(Code Division Multiple Access Personal Communication Service;CDMA PCS)용 이동국 및 CDMA 디지탈 셀룰라 시스템(DCS;Digital Cellular System)용 이동국의 단말기등에 적용되는 대역 통과 여파기에 관한 것으로, 특히 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기에 관한 것이다.
일반적으로, 널리 사용되는 기존의 세라믹 재질의 동축선공진기를 이용한 콤-라인(Comb - Line)형의 대역통과 여파기들이 미국 특허 제5,374,906호의 송수신 안테나용 필터장치나, 일본 특개평 5-55811호등과 같이 여러문헌에 잘 소개되어 있다.
상기 종래의 대역 통과 여파기들은 무선 통신분야의 이동국 단말기나 중계기등에 널리 적용되는 소형 여파기들이며, 주로 전기적으로는 동축선 공진기간의 선로결합 또는 용량성이나 유도성 결합을 통하여 원하는 통과대역폭을 얻고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 여파기들은 채용된 동축선 공진기의 구조적인 특성상 전체적인 크기와 무게를 줄이는데 한계가 있어 소형화가 어렵고, 세라믹 몸체의 제작상의 문제로 수율이 낮을 뿐만 아니라, 공진기간의 결합과 그 양의 튜닝이 어렵다는 문제점을 내포하고 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 동축선 공진기의 전기적 특성은 그대로 유지하면서, 무게와 부피는 거의 절반으로 줄임과 동시에 공진기간의 결합과 공진주파수를 쉽게 튜닝할 수 있도록 하는 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 본 발명에 의한 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기의 일실시예 구성을 나타낸 분해사시도.
도2는 도1의 등가회로도.
도3은 도1의 대역통과 여파기의 주파수 응답특성을 나타낸 그래프도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 유전체기판 3 : 금속덮개
4 : 입력단자 5 : 출력단자
6 : 전극분리용 유전체 7 : 결합창
8 : 결합도체
11, 12, 13, 14 : 제1 내지 제4 공진기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부 개방면에 반원형 홈이 형성되며, 상기 반원홈 내면과 양측면이 금속으로 도금처리되고, 상기 상부 개방면과 전면이 유전체로 처리된 다수의 공진기; 상기 다수의 공진기중 양단측 반원형 홈에 장착되어 초고주파 신호를 입,출력하는 입출력단자; 상기 다수의 공진기의 양단측 반원형 홈과 입,출력단자 사이의 용량성 결합의 매개기능을 수행하는 전극분리용 유전체; 상기 다수의 공진기 전체의 외면에 끼워지는 금속덮개판; 상기 다수의 공진기와 금속덮개판 사이에 장착되어 전기적 차폐와 유도성 결합을 주는 유전체 기판 및 상기 다수의 공진기간의 부가적인 전자계 결합을 주는 결합창을 포함하는 동축선 공진기의 반을 이용한 대역 통과 여파기를 제공한다.
이하, 첨부된 도1 내지 도3의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 대역통과 여파기는 기존의 원통형 동축선 공진기의 절반만을 취하여 그 전기적 특성 및 삽입손실은 그대로 유지되도록 하면서, 부피와 무게를 절반으로 줄일 수 있도록 구현한 것이다.
도1은 본 발명에 의한 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기의 일실시예 구성을 나타낸 분해사시도이다. 도1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 4단대역 통과 여파기는 반원통형 홈(11a, 12a, 13a, 14a)이 각각 형성된 제1 내지 제4 세라믹 공진기(11, 12, 13, 14)가 병렬적으로 구비되고, 상기 제1 내지 제4 세라믹 공진기(11, 12, 13, 14) 각각의 반원통형 홈(11a, 12a, 13a, 14a)에 반원통형의 전극분리용 유전체(6)가 각각 구비된다.
여기서, 상기 각각의 제1 내지 제4 세라믹공진기(11, 12, 13, 14)는 손실이 적은 세라믹에 금속도금된 공진기의 Q값이 공진기내의 전계 및 자계에 의한 에너지와 도금금속의 저항율에 의한 손실에 의해 대부분이 결정되므로 표면적과 부피의 비가 중요한 요소로 되는 것을 감안하여 자계벽을 따라 절반으로 절단한 구조로 되어 있다.
또한, 상기 제1 내지 제4 세라믹 공진기(11, 12, 13, 14)는 그의 양측면과 반원통형 홈(11a, 12a, 13a, 14a)의 내면이 도체로 도금 처리되고, 상부면과 전면이 유전체로 처리된 직육면체 형상을 가진다.
그리고, 상기 전극분리용 유전체(6)상에는 결합도체(8) 및 초고주파신호를 입,출력하는 입출력용 도체(4, 5)가 구비되는데, 상기 결합도체(8)는 중앙부에 위치된 원통구조의 유전체(6)상내에 위치하면서 도체들끼리 상호 연결되어 있으며, 상기 입출력용 도체(4, 5)는 양측 가장자리에 위치된 원통구조의 유전체(6)상내에 각각 위치된다.
상기와 같은 결합 구조에서 상기 결합도체(8)는 두 공진기간에 평판 캐패시터의 개념으로 용량성 결합을 직접적으로 제공하여 도2의 등가회로도에서의 C23을 직접적으로 조정하게 된다. 이에 따라 원하는 지점에, 즉 도2에 도시된 등가회로도에서는 L23과C23의 공진주파수에 노치를 줄 수 있어 보다 우수한 비대칭적인 여파기 특성을 구현할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 입,출력단자(4, 5)와 제1 및 제4 세라믹 공진기(11, 14)의 반원형 홈(11a, 14a)은 그들 사이에 장착된 상기 전극분리용 유전체(6)를 매개로 용량성 결합이 이루어지며, 이는 도2의 등가회로도에서 C1과C45로 나타내어져 있다.
상기 각 세라믹 공진기(11, 12, 13, 14)의 개방단 쪽의 옆면에는 부가적인 공진기간의 전자계결합이 가능하도록 유전체로 형성된 소정크기의 결합창(7)이 구비된다.
또한, 상기 제1 내지 제4 세라믹 공진기(11, 12, 13, 14)의 반원통형 홈에 유전체(6)와 입출력용 도체(4, 5) 및 결합도체(8)가 포개진 상태에서, 전체 상부를 덮도록 유전체기판(2)이 구비된다. 상기 유전체기판(2)은 전기적 차폐와 부가적인 유도성 결합을 형성하게 되며, 상기 유전체기판(2)의 외면에는 상기 여파기 구조 전체를 덮도록 양측부가 절곡된 금속커버(3)가 구비된다.
본 실시예에서는 유도성 결합수단으로서 상기 유전체기판(2)으로 형성한 예를 보여주고 있으며, 이에 국한 하는 것은 아니고 인쇄회로기판(PCB)으로 형성할 수 있음은 주지의 사실이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일반적인 세라믹 동축선 공진기 2개를 세로방향, 즉 자계벽 방향을 따라 각각 1/2씩 절단하여 4개의 공진기(11, 12, 13, 14)를 만들고 여파기로 구성했을 경우에, 부가적인 공진기간의 전자계 결합이 가능하도록 각 공진기 개방단 쪽의 옆면에 결합창(7)을 열어준다.
그리고, 외부로부터 입력단자(4)에 초고주파 신호가 입력되면, 전극분리용 유전체(6)를 매개로 제1 공진기(11)와 용량성 결합을 수행하며, 마찬가지로 초고주파신호가 출력되는 출력단자(5)에도 상기 유전체(6)를 매개로 용량성 결합하여 도2의 등가회로도에서 처럼 C1과C45를 구성한다.
또한, 상기 도2의 등가회로도에서 중간단의 결합들(Lnm과Cnm)은 근본적으로 공진기들의 절단된 개방면들간에 유전체기판(2)을 매개로 한 선로결합에 의해 형성되며, 본 실시예에서의 구조로는 여파기의 중심주파수에서 유도성 성분에 의한 결합량이 우세하게 된다. 따라서, 본 실시예의 구조와 같이 여파기의 대역폭을 조절하기 위해 결합창(7)들을 이용하여 부가적인 결합을 수행하고, 상기 유전체 기판(2)의 두께와 결합창(7)들의 크기를 변화시켜 대역폭을 조절한다. 또한, 상기 제2 및 제3 공진기(12, 13)의 반원형 홈(12a, 13a)에 놓여진 유전체(6)상에 결합도체(8)가 구비되므로써 두 공진기간(12, 13)의 용량성 결합을 직접적으로 제공하여 도2의 등가회로도의 C23을 직접 조정한다. 이에따라 원하는 지점(L23과 C23의 공진주파수)에 노치를 줄 수 있어 보다 우수한 비대칭적인 여파기 특성을 구현할 수 있는 것이다. 이러한 예를 구현한 본 발명의 주파수 응답특성도가 도3에 나타내어져 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 상기 절반의 세라믹 공진기와 기존의 원통형상의 동축선 공진기를 비교하면 공진기의 부피와 표면적의 비는 동일하므로 이론적으로는 동일한 Q값을 가지게 되며, 따라서 무게와 크기는 거의 절반으로 줄어들지만 여파기의 삽입손실은 종래의 동축선 공진기기와 거의 동일하게 된다.
또한, 기존의 소형 세라믹 여파기에서, 공진기간의 결합을 위해 흔히 사용되며 삽입손실의 증가와 제작상의 어려움을 주는 집중형 소자들의 기능을 대신하여 접근성이 뛰어난 개방면에 유전체 기판이나 PCB를 도입하고 부가적인 결합방법으로 결합창과 결합도체를 도입하므로써 보다 다양하고 특성을 가지며 소형화된 여파기를 손쉽게 이룰 수 있는 효과를 가진다.

Claims (7)

  1. 상부 개방면에 반원형 홈이 형성되며, 상기 반원홈 내면과 양측면이 금속으로 도금처리되고, 상기 상부 개방면과 전면이 유전체로 처리된 다수의 공진기;
    상기 다수의 공진기중 양단측 반원형 홈에 장착되어 초고주파 신호를 입,출력하는 입출력단자;
    상기 다수의 공진기의 양단측 반원형 홈과 입,출력단자 사이의 용량성 결합의 매개기능을 수행하는 전극분리용 유전체;
    상기 다수의 공진기 전체의 외면에 끼워지는 금속덮개판;
    상기 다수의 공진기와 금속덮개판 사이에 장착되어 전기적 차폐와 유도성 결합을 주는 유도성 결합수단; 및
    상기 다수의 공진기간의 부가적인 전자계 결합을 주는 전자계결합수단
    을 포함하는 동축선 공진기의 반을 이용한 대역 통과 여파기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 공진기가 세라믹 공진기로 이루어진 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공진기가 공지의 원통형 동축선 공진기의 자계벽을 따라 절반이 절단된 형상을 가지는 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유도성 결합수단이 유전체기판으로 이루어진 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유도성 결합수단이 인쇄회로기판으로 이루어진 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역 통과 여파기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서.
    상기 전자계 결합수단이 상기 다수의 공진기 각각의 개방단 쪽 옆면에 형성되며 유전체로 처리된 소정 크기의 결합창으로 이루어진 동축선 공진기의 절반구조를 이용한 대역통과 여파기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서.
    상기 공진기의 중간측에 위치된 전극분리용 유전체상에 장착되어 두 공진기간의 용량성 결합을 직접적으로 제공하는 결합도체를 더 포함하는 동축선 공진기의 반을 이용한 대역통과 여파기.
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