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KR102182897B1 - 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템 - Google Patents

1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템 Download PDF

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KR102182897B1
KR102182897B1 KR1020190071378A KR20190071378A KR102182897B1 KR 102182897 B1 KR102182897 B1 KR 102182897B1 KR 1020190071378 A KR1020190071378 A KR 1020190071378A KR 20190071378 A KR20190071378 A KR 20190071378A KR 102182897 B1 KR102182897 B1 KR 102182897B1
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KR
South Korea
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suppression filter
band suppression
coaxial
radius
choke
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KR1020190071378A
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Inventor
한대현
Original Assignee
동의대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 원통형으로 형성되어 λ/4 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터와 상기 동축형 대역억제필터의 하부에 연결 형성되어, 클라이스트론의 출력을 공동공진기에 전달하는 입력 커플러와 상기 동축형 대역억제필터와 상기 입력 커플러를 연결하는 T자형 아답터와 상기 입력 커플러의 하부와 연결되어 전자빔과 상호 작용하여 상기 전자빔을 가속시키는 공동공진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템 {A Coaxial Band Rejection Filter system using a Quarter Wavelength Choke Structure}
본 발명은 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 1/4 파장 길이의 초크구조를 동축선의 외부 동체의 안쪽에 부착하여 우수한 대역 억제 기능을 갖는 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템에 관한 것이다.
공동공진기에서 공진이란 임의의 구조물의 주기성과 신호의 주기성이 일치할 때, 그 주기에 해당하는 주파수의 에너지가 손실되지 않고 보존되거나 전달하는 것이다.
이러한 기능적 특징을 갖는 공동공진기는 마이크로파의 진폭을 증가시키거나 마이크로파 에너지를 저장하는 소자로, 마이크로파의 발진, 증폭, 파장계, 여파기(濾波器: Filter) 등에 사용된다.
상기와 같은 공동공진기는 이미지 통신 및 멀티미디어의 애플리케이션들에서 개선된 통신 대역폭 및 노이즈 억제 기능을 수행한다.
전자빔(electron beam)을 가속시키는 RF 공동공진기(cavity)에서 기본모드(dominant mode)는 전자빔을 가속시키는 데 사용되지만, 고차모드(higher order mode)는 전자빔을 불안정하게 만드는 주요한 요인 중의 하나이다.
포항방사광 가속기의 RF 시스템의 대전력은 클라이스트론(klystron)에서 증폭된 신호가 전자빔을 가속시키기 위해서 RF 공동에 인가된다. 동축형 밴드 억제필터가 설치되기 전의 고출력 시험을 위한 RF공동 시스템이 도 1에 보였다.
기존의 클라이스트론의 출력은 동축선에 연결되어 T자 어댑터를 거처 공동공진기의 입력 결합기(input coupler)에 결합되어 공동공진기에 전달된다.
도 1에서 나타나 있듯이, T자 어댑터는 한 쪽이 단락되어 있다. 상기 T자 어댑터 단락되어 있는 쪽에 단락을 제거하고 동축형 필터를 설치하여 RF 공동의 기본 모드의 신호는 공동공진기로 반사시키고, 전자빔의 안정도에 좋지 않은 영향을 주는 고차 모드는 통과시켜서 RF 공동공진기를 통과하는 전자빔의 안정도를 높이려고 하는 대역억제필터의 개발이 필요한 실정이었다.
대한민국 특허공개 제2002-0014829호 대한민국 특허공개 제2002-0091475호 대한민국 특허공개 제2012-0118042호
따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 고전력에서도 동작 가능한 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템을 제공하고자 하는데 있는 것이다.
또한, 기본모드는 차단하고 1차 고조파 모드를 통과시켜 대역 억제 기능이 좋은 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템을 제공하고자 하는데 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템에 있어서, 원통형으로 형성되어 λ/4 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터와 상기 동축형 대역억제필터의 하부에 연결 형성되어, 클라이스트론의 출력을 공동공진기의 입력 커플러에 전달하는 T자형 아답터와 클라이스트론 출력 전력을 공동공진기에 전달하는 입력 커플러와 상기 입력커플러의 하부와 연결되어 전자빔과 상호 작용하여 상기 전자빔을 가속시키는 공동공진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 동축형 대역억제필터는 RF 공동의 기본모드의 신호는 상기 공동공진기로 반사시키고, 고차모드는 통과시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 초크의 길이는 14.62 ~ 15.02 cm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터의 등가회로의 해석은 길이가 ℓ3의 초크 부분의 등가회로 파라미터 값은
Figure 112019061457816-pat00001
,
Figure 112019061457816-pat00002
,
Figure 112019061457816-pat00003
Figure 112019061457816-pat00004
이며, 실제 초크의 길이는 d 만큼 짧게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터의 전체 ABCD 파라미터는 각각의 ABCD파라미터의 행렬을 곱하여 구하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 동축형 대역억제필터는 1/4 파장 초크를 외부도체의 안쪽에 부착시키는 구조인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의한 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터시스템은 고(高)전력에서도 작동이 가능하며, 대역억제필터를 구현하기 위한 기본모드인 1/4 파장 길이의 초크로 이루어져서, 구조가 간단하며 용이한 제작으로 대역 억제 기능이 우수한 효과가 있는 것이다.
도 1은 동축형 필터가 설치되지 않은 고출력시험을 위한 RF공동시스템의 사진.
도 2는 본 발명에 의한 1/4 파장 초크를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템의 구조도.
도 3은 동축형 대역억제필터의 단면도.
도 4는 1/4 파장 초크를 이용한 대역억제필터의 등가회로도.
도 5는 초크부분의 등가회로도.
도 6은 어드미턴스롤 나타낸 π형 등가회로도.
도 7은 초크 구조의 대역억제필터의 등가 모델 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 두 초크의 길이가 각각 14.92 cm, 14.72 cm인 구조를 갖는 대역억제필터의 등가 모델 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프.
도 9는 공동공진기의 기본 모드 주파수 대역에서 대역억제필터의 S21 측정치를 나타낸 그래프.
도 10은 공동공진기의 1차 고조파 모드인 750 MHz 대역에서 동축형 대역억제필터의 S21 측정치를 나타낸 그래프.
도 11은 광대역에서 동축형 대역억제필터의 S21 측정치를 나타낸 그래프.
본 발명에 의한 동축형 대역억제필터 시스템의 전체적인 구성은 상부에는 부하와 연결되며, 원통형으로 형성되어 λ/4 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터와 상기 동축형 대역억제필터의 하부와 일측이 연결 형성되며, 클라이스트론의 출력 전력을 받아들여 타측과 연결된 입력 커플러에 전달하는 T자형 아답터와 상기 입력 커플러와 연결되어 상기 출력전력을 전달받아 전자빔과 상호 작용하여 상기 전자빔을 가속시키는 공동공진기로 이루어진다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 의한 1/4 파장 초크를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템의 구조도이고, 도 3은 동축형 대역억제필터의 단면도이고, 도 4는 1/4 파장 초크를 이용한 대역억제필터의 등가회로도이고, 도 5는 초크부분의 등가회로도이고, 도 6은 어드미턴스롤 나타낸 π형 등가회로도이고, 도 7은 초크 구조의 대역억제필터의 등가 모델 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 두 초크의 길이가 각각 14.92 cm, 14.72 cm인 구조를 갖는 대역억제필터의 등가 모델 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9는 공동공진기의 기본 모드 주파수 대역에서 대역억제필터의 S21 측정치를 나타낸 그래프이고, 도 10은 공동공진기의 1차 고조파 모드인 750 MHz 대역에서 동축형 대역억제필터의 S21 측정치를 나타낸 그래프이고, 도 11은 광대역에서 동축형 대역억제필터의 S21 측정치를 나타낸 그래프이다.
참고로, 본 발명에 따른 동축형 대역억제필터는 클라이스트론, 마그네트론 등과 같은 고출력 신호를 발생하는 장치에서 고조파를 제거하는데 적용 가능한 것이다.
도 2를 참조하여 본 발명에 의한 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템(100)을 설명하기로 한다.
상부에는 부하가 연결되며 원통형으로 형성되어 있으며, λ/4 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터(10)가 형성된다.
즉, 동축선로(도면부호는 생략) 내부에 삽입되는 상기 동축형 대역억제필터(10)는 ¼λ초크구조로서, 초크의 길이는 고조파 성분에 해당하는 파장의 ¼로 초기화한다.
상기 동축형 대역억제필터(10)의 하부와 연결되어, 클라이스트론(20: 전자 흐름의 속력을 제어하는 열 이온관으로, 전자총에서 나온 전자류를 공동공진기의 간극을 통과시키면 전자는 극초단파 전계에 의해서 전자빔 신호에 의해 속도 변조를 받음)의 출력전력을 공동공진기에 전달하는 T자형 아답터(30)가 형성된다.
상기 T자형 아답터(30)는 도 2에 도시된 대로, 상기 동축형 대역억제필터(10)와 상기 입력 커플러(40)를 연결하는 형태이다. 따라서, 상기 T자형 아답터(30)는 상기 클라이스트론(20)의 출력전력을 입력커플러(40)로만 통하여 유입되도록 하는 구조인 것이 바람직할 것이다.
상기 입력커플러(40)와 연결되는 공동공진기(50)는 상기 클라이스트론(20)에서 출력되는 전력을 전달받아 전자빔과 상호 작용하여 상기 전자빔을 가속시킨다.
상기 동축형 대역억제필터(10)는 RF 공동의 기본모드 신호는 상기 공동공진기(50)로 반사시키고, 고차모드는 통과시킨다.
또한, 대기압에 노출되어 있는 동축형 대역억제필터(10), T자형 아답터(30) 등과 내부가 진공으로 이루어진 고주파의 공동공진기(50) 사이의 압력을 단절시키기 위한 Window(도면부호는 생략)가 구비된다.
이하에서는 상기 동축형 대역억제필터(10)에 대해 설명하기로 한다.
일반적인 동축형 필터는 주로 중심도체의 반지름을 조절하는 형태가 많이 사용된다. 동축형필터는 이동통신의 발달로 주파수 선택도가 높은 필터가 필요하게 되어 동축 공진기를 사용한 대역통과 필터가 많이 사용되고 있다.
상기 동축형 대역억제필터(10)를 저역통과필터의 기본형(prototype)을 이용하여 구현할 수도 있다. 그러나, 직렬 커패시터를 중심도체의 갭으로 구현하면 고전력에서는 아크가 발생할 가능성이 많아 고전력용으로는 적합하지 않다.
그러므로, 고전력에서도 동작이 가능한 동축형 대역억제필터를 설계할 필요가 있었다. λ/4 초크 구조는 RF 대역에서 널리 사용되는 구조중의 하나로, 상기 고전력에서도 동작이 가능한 동축형 대역억제필터를 구현하기 위해서 기본모드에 해당하는 λ/4 초크 구조를 이용하였다.
이러한 동축선에서 대역억제필터를 구현하기 위해서 λ/4 초크를 도 3과 같이 외부도체(도면 부호는 생략)의 안쪽에 붙이는 구조이다. 외부 도체의 안쪽에 부착하는 이유는 고전력을 취급 작동할 수 있는데 유리하며, 외부 도체가 내부 도체 보다 치수가 크기 때문에 가공(加工)에도 유리하기 때문이다.
상기 도 3의 초크를 이용한 대역억제필터 구조의 등가 회로는 도 4로도 나타낼 수 있다. 등가회로의 해석은 각 부분을 나누어서 각 부분의 ABCD 파라미터로 나타내어서 전체의 회로에 대한 ABCD 파라미터를 구한 후, 산란 행렬(scattering parameter)로 변환하여 구할 수 있다.
예를 들어, 길이가 ℓ1이고 특성임피던스가 Z0인 전송선의 ABCD 파라미터는
Figure 112019061457816-pat00005
(1) 이며,
Figure 112019061457816-pat00006
이다.
(여기서, 상기
Figure 112019061457816-pat00007
는 전송선에서 위상상수로 단위길이 당 위상의 변화이며, j는 복소수(j2 = -1), 그리고, a는 동축선 내부도체의 반지름(도3 참조), c는 동축선의 외부도체의 내부반지름,
Figure 112019061457816-pat00008
은 동축선의 외부도체와 내부도체 사이에 있는 유전체의 유전상수(비유전율)이며 본 특허출원 구조에서는 유전체는 공기이므로
Figure 112019061457816-pat00009
은 1)
동축선의 외부도체가 줄어드는 천이 영역의 등가회로는 병렬로 커패시터가 추가된 것으로 볼 수 있으며, 병렬로 연결된 커패시터의 ABCD 파라미터는,
Figure 112019061457816-pat00010
(2)
Figure 112019061457816-pat00011
Figure 112019061457816-pat00012
Figure 112019061457816-pat00013
(참고로, B는 서셉턴스의 크기,
Figure 112019061457816-pat00014
는 각주파수, Cd2는 등가 커패시터로서 상기 Cd2의 값은 동축선의 구조에 의해 결정,
Figure 112019061457816-pat00015
는 동축선의 내부도체의 반지름 a 와 변하는 동축선의 구조에 의해서 결정됨)
Figure 112019061457816-pat00016
Figure 112019061457816-pat00017
이다.
(
Figure 112019061457816-pat00018
는 줄어든 외부도체의 반지름과 내부도체의 반지름의 차이에 대한 외부도체와 내부도체의 반지름의 차이에 대한 비(ratio)이며,
Figure 112019061457816-pat00019
는 외부도체의 반지름과 내부도체의 반지름의 비(ratio)이며,
Figure 112019061457816-pat00020
은 외부도체와 내부도체 사이의 유전체의 유전율)
길이 ℓ3의 초크 부분의 등가 회로는 도 5와 같으며, 각 파라미터의 값은
Figure 112019061457816-pat00021
(3)
Figure 112019061457816-pat00022
상기 X1, X2는 4분의 1 파장 초크의 등가회로에서 병렬로 연결되는 리액턴스 성분으로 4분의 1 파장 초크 구조의 치수에 따라서 변화하는 것이다.
Figure 112019061457816-pat00023
,
Figure 112019061457816-pat00024
,
Figure 112019061457816-pat00025
(
Figure 112019061457816-pat00026
는 외부도체의 반지름과 내부도체의 반지름과 차이,
Figure 112019061457816-pat00027
는 외부도체의 반지름과 줄어든 외부도체의 반지름과의 차이,
Figure 112019061457816-pat00028
는 줄어든 외부도체의 반지름과 내부도체의 반지름과의 차이)
Figure 112019061457816-pat00029
Figure 112019061457816-pat00030
Figure 112019061457816-pat00031
이며, (
Figure 112019061457816-pat00032
은 외부도체의 반지름이 c이고, 내부도체의 반지름이 b’인 동축선의 특성임피던스이고,
Figure 112019061457816-pat00033
은 외부도체의 반지름이 b이고, 내부도체의 반지름이 a인 동축선의 특성임피던스)
상기 d는 초크구조의 가장자리 효과 때문에 초크의 길이가 등가적으로 늘어나는 정도를 나타낸다. 따라서, 실제 초크의 길이를 설정할 때에는 λ/4 보다 d만큼 짧게 설계해야 한다.
상기 가장자리 효과에 대해 자세하게 설명하면, 무한히 긴 동축선 구조에서는 전기장이 길이 방향에 대해서 균일하지만, 초크 구조는 길이가 λ/4인 전송선 구조로서 가장자리에서는 전기장이 균일하지 않게 되는 가장자리 효과 때문에, 초크의 길이가 등가적으로 늘어나게 되는 정도를 기호 d로 나타낸다. 따라서, 실제 초크의 길이를 설정할 때에는 λ/4 보다 d 만큼 짧게 설계해야 한다.
상기 초크 부분은 특성 임피던스가 Z2이고 길이가 ℓ2인 전송선인 부분과 π회로로 나누어서 계산하는 것이 편리하다.
특성임피던스가 Z2이고 길이가 ℓ2인 전송선인 부분의 ABCD 파라미터는,
Figure 112019061457816-pat00034
(4)이다.
π형 회로 부분의 ABCD 파라미터를 구하기 위해서는 Y 파라미터를 먼저 구하여 ABCD 파라미터로 변환하는 것이 용이하다. 도 6에 나타나 있는 π형 어드미턴스 회로의 ABCD 파라미터는
Figure 112019061457816-pat00035
(5)
Figure 112019061457816-pat00036
Figure 112019061457816-pat00037
Figure 112019061457816-pat00038
이다.
마지막으로 초크의 뒤 단에 있는 특성임피던스 Zo이고, 길이 ℓ4의 전송선의 ABCD 파라미터는,
Figure 112019061457816-pat00039
(6) 이다.
즉, 1/4 파장 초크 구조의 동축형 대역억제필터의 전체 ABCD파라미터는 각 회로망이 케스케이드(cascade)로 연결된 구조이므로 각 ABCD 파라미터 행렬을 곱하면 된다.
Figure 112019061457816-pat00040
(7)
ABCD 파라미터로부터 산란행렬은 다음의 변환식으로 구할 수 있다.
Figure 112019061457816-pat00041
(8a)
Figure 112019061457816-pat00042
(8b)
Figure 112019061457816-pat00043
(8c)
Figure 112019061457816-pat00044
(8d)
이하에서는, 필터의 제작 및 실험에 대하여 설명하기로 한다.
제작에 앞서 등가회로를 이용한 시뮬레이션을 실행하였으며 결과를 도 7에 보였으며 시뮬레이션 결과는 제시된 규격을 만족한다.
시뮬레이션에서 사용된 치수는 도 3의 기호를 사용하여 a = 3.381, b = 6.48, b' = 6.78, c = 7.78(cm), Zo = 50.0, Z1 = 8.25, Z2 = 39.03 (ohm)이고 ℓ1= = 5.0, ℓ2 = 14.82, ℓ3 = 14.52, ℓ4 = 5.0 (cm) 이다. 즉, 초크의 두께가 3 mm이다.
초크의 길이에 따른 중심주파수의 변화를 아래표에 있는 표 3에 나타내었다. 초크의 길이가 1 mm 변할 때 중심 주파수는 약 3.5 MHz 변한다 즉 초크의 길이에 따라서 중심 주파수가 민감하게 변한다.
따라서, 고전력이 대역억제필터에 인가되면 열팽창에 의해서 초크의 길이가 달라지면 필터의 중심주파수도 변할 수 있다 이런 경우의 문제를 해결하는 방법으로써 외부에 튜너를 다는 방법을 생각해볼 수 있으나 사용하는 소자가 고출력용이기 때문에 튜너를 다는 것은 적합하지 않은 방법이다. 다른 대안으로는 중심주파수를 기준으로 초크를 하나는 짧게 또 다른 하나는 길게 2개를 달면 길이에 대한 의존성을 상당히 줄일 수 있다. 중심주파수가 500 MHz로 계산된 초크의 길이(14.82 cm)에서 초크의 길이를 하나는 1 mm 길게 하고 다른 하나는 1 mm 짧게 하여 계산한 결과를 도 8에 나타내었다. 상기 도 8을 보면서, 이하의 표를 참조하여야 한다.
[표 3: 초크길이에 의한 중심주파수의 변화]
Figure 112019061457816-pat00045
HFSS(High Frequency Structure Simulation)로 시뮬레이션을 하여 중심 주파수를 500 MHz로 맞추면 초크의 길이 14.32cm 로 등가회로를 이용하여 구한 길이보다 5 mm 짧아 졌다. 이것은 등가회로는 초크의 두께를 완전하게 나타내지 못했기 때문으로 추측된다. 시뮬레이션을 바탕으로 첫 번째 초크의 길이를 14.22 cm, 두 번째 초크의 길이는 14.42 cm로 설계하였으나 제작 중의 실수로 13.6 cm, 14.36 cm 로 제작되었다.
제작한 대역억제필터는 HP8753 회로망 분석기(network analyzer)를 이용하여 측정한 결과를 도 9 ~ 도 11에 보였다.
회로망 분석기로 측정할 때 6-1/8“ 동축선 교정 키트(calibration kit)가 없어 6-1/8”- N형 천이(transition)를 필터의 양단에 연결하여 N형 커넥터로 교정하여 측정하였다. 도 9는 공동공진기의 기본모드인 500 MHz 대역에서 측정한 결과이며, 두 개의 초크에 의한 대역 억제 주파수가 498 MHz 와 531 MHz로 보였다 제작상의 오차로 초크가 짧게 제작된 영향으로 531 MHz 대역에서 삽입손실이 크게 나오는 것이 보인다 기본 공진 모드 주파수 근처에서는 삽입손실이 25 dB 이상인 대역은 498 MHz ~ 501 MHz 이다.
도 10은 공동공진기의 1차 고조파 모드인 750 MHz 대역에서 측정한 결과이며 삽입손실이 0.25 dB 보다 작다.
그리고, 도 11은 공동공진기의 기본모드와 1차 고조파 모드를 포함한 넓은 대역에서 삽입손실을 측정한 결과이다. 4분의 1파장 초크 구조의 특징인 기본주파수의 홀수 배의 주파수에서 대역억제 특성을 보이고 있다.
기대한 바와 같이 기본모드(500 MHz)는 차단을 하고 1차 고조파모드(750 MHz)는 통과를 시키는 대역억제 필터의 특성을 보이고 있으며 설계한 규격을 만족한다.
상기와 같이 6-1/8" 동축선에서 RF 공동의 기본 모드인 500 MHz는 반사시키고 고차 모드인 750 MHz 이상의 주파수를 통과시키는 고전력용 대역 억제 필터는 λ/4 길이의 초크 구조를 갖는 형태가 적합하다.
초크 구조의 대역 제한 필터는 구조가 간단해서 제작이 용이하면서 대역억제기능이 우수하다. 하지만, 초크 구조의 대역억제필터는 초크의 길이에 따라서 대역 억제 중심주파수가 민감하게 변하여 적당한 프로토타입(PROTO TYPE: 견본, 모델)을 제작하여 초크의 길이를 확정할 필요가 있다.
이상에서와 같이, 상기 서술한 내용은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 대역억제필터 20 : 클라이스트론(klystron)
30 : T자형 아답터 40 : 입력 커플러
50 : 공동공진기
100 : 동축형 대역억제필터 시스템

Claims (6)

1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템(100)에 있어서,
원통형으로 형성되어 λ/4 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터(10);
상기 동축형 대역억제필터(10)의 하부와 일측이 연결 형성되며, 클라이스트론(20)의 출력 전력을 받아들여 타측과 연결된 입력 커플러(40)에 전달하는 T자형 아답터(30);
상기 입력 커플러(40)와 연결되어 상기 출력전력을 전달받아 전자빔과 상호 작용하여 상기 전자빔을 가속시키는 공동공진기(50)를 포함하며,

상기 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터의 초크 부분의 등가회로 파라미터 값은
Figure 112020072483561-pat00061
,
Figure 112020072483561-pat00062
,
Figure 112020072483561-pat00063

Figure 112020072483561-pat00064

Figure 112020072483561-pat00065

Figure 112020072483561-pat00066
인 것을
(여기서,
Figure 112020072483561-pat00067
은 외부도체의 반지름이 c이고, 내부도체의 반지름이 b'인 동축선의 특성임피던스이고,
Figure 112020072483561-pat00068
은 외부도체의 반지름이 b이고, 내부도체의 반지름이 a인 동축선의 특성임피던스,
Figure 112020072483561-pat00069
는 외부도체의 반지름과 내부도체의 반지름과 차이,
Figure 112020072483561-pat00070
는 외부도체의 반지름과 줄어든 외부도체의 반지름과의 차이,
Figure 112020072483561-pat00071
는 줄어든 외부도체의 반지름과 내부도체의 반지름과의 차이)

특징으로 하는 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템
제1항에 있어서,
상기 동축형 대역억제필터(10)는 RF 공동의 기본모드의 신호는 상기 공동공진기(50)로 반사시키고, 고차모드는 통과시키는 것을 특징으로 하는 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템.
제1항에 있어서,
상기 초크의 길이는 14.62 ~ 15.02 cm인 것을 특징으로 하는 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터의 전체 ABCD 파라미터는 각각의 ABCD파라미터의 행렬을 곱하여 구하는 것을 특징으로 하는 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템.
제1항에 있어서,
상기 동축형 대역억제필터는 1/4 파장 초크를 외부 도체의 안쪽에 부착시키는 구조인 것을 특징으로 하는 1/4 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터 시스템.





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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000006464A (ko) * 1998-06-25 2000-01-25 무라타 야스타카 안테나공용기및그것을포함하는통신장치
KR20020014829A (ko) 1999-07-13 2002-02-25 추후제출 개선된 저지 대역 억압을 나타내는 리액턴스 필터 타입의saw-필터 및 상기 저지 대역 억압을 최적화하기 위한방법
KR20020091475A (ko) 2001-05-30 2002-12-06 삼성전기주식회사 노치패턴으로 감쇄특성을 개선한 동축형 유전체 필터
KR20120118042A (ko) 2010-01-21 2012-10-25 에프코스 아게 저지대역에서의 개선된 신호 억제를 포함하는 dms 필터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000006464A (ko) * 1998-06-25 2000-01-25 무라타 야스타카 안테나공용기및그것을포함하는통신장치
KR20020014829A (ko) 1999-07-13 2002-02-25 추후제출 개선된 저지 대역 억압을 나타내는 리액턴스 필터 타입의saw-필터 및 상기 저지 대역 억압을 최적화하기 위한방법
KR20020091475A (ko) 2001-05-30 2002-12-06 삼성전기주식회사 노치패턴으로 감쇄특성을 개선한 동축형 유전체 필터
KR20120118042A (ko) 2010-01-21 2012-10-25 에프코스 아게 저지대역에서의 개선된 신호 억제를 포함하는 dms 필터

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
4분의 1 파장 초크 구조를 이용한 동축형 대역억제필터, 한국정보전자통신기술학회논문지 vol.11, no.3, (2018. 06.26.) 1부.* *

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