KR20010088856A - 대용량성 결합을 가진 유전체 세라믹 필터 - Google Patents

Abstract

새로운 종류의 유전세라믹필터는 필터의 전송폴 주위의 전송라인과 전극 패턴 사이의 고용량의 상호작용이 가능하다. 본 발명의 양호한 일 실시예로, 전송라인은 전송폴 주위로 상기 전송폴의 1/8 ~ 3/4를 둘러싸는 세미-서클을 형성한다. 따라서, 상기 전송폴은 단락의 위험이 될 수 있는 상기 전송라인이 폴에 매우 근접되는 것을 배재하며 고용량성 결합을 제공하는 높은 전기밀도를 가진다.

Description

대용량성 결합을 가진 유전체 세라믹 필터{Dielectric Ceramic Filter With Large Capacitive Coupling}

특정 주파수에서 공진되는 공진기를 형성시키는 동축의 관통홀을 가진 세라믹 몸체는 홀의 길이와 세라믹 재료의 유효 비유전율(dielectric constant)에 따라 결정된다. 상기 홀은 일반적으로 원형, 또는 타원형이다. 다중 공진기의 결합은 유전체 세라믹 필터를 형성한다. 필터의 홀은 상부면으로부터 하부면까지 전 블록을 관통한다. 이것은 홀의 길이가 필터의 축의 길이와 정확히 같은 길이인 것을 의미한다. 선택되는 필터의 축길이는 요구되는 주파수와 세라믹의 특정한 비유전율을 기초로 하여 선택된다.

세라믹 블록은 각각 인접한 두 공진기 사이에 공진기가 유도적 그리고/또는용량적으로 결합되기 때문에 필터로서의 기능을 한다. 이러한 결합은 은 또는 구리와 같은 전도성 재료가 도금된 세라믹 블록의 상부면에 설계된 전극 패턴에 의하여형성된다. 더 구체적으로, 도 5A-D를 참조하면, 세라믹 블록(101)은 두 홀(103,105)로 나타낸다. 두 홀(103, 105)이 확장되어 관통하는 앞의 노출면(open face)(107)을 제외한 모든 표면은 은으로 도금된다. 홀의 크기, 홀간의 근접성, 전도성의 코팅에 의하여, 두 홀(103)과 홀(105)은 서로 유도적으로 그리고 용량적으로 결합된다. 그러나, 이 결합은 서로를 상쇄시키기 때문에 블록(101)은 필터로서 수행되지 않을 것이다.

필터를 형성시키기 위하여, 전도성의 재료의 패턴은 도 5B에 도시된 바와 같이 면(107)에 인쇄된다. 이 실시예에서, 패턴 A와 A'는 홀(103)과 홀(105) 사이에 용량성 결합을 강화시킨다. 용량성 결합이 강화되는 한편, 유도성 결합은 실질적으로 영향을 미치지 않게 된다. 이것은 유도성 결합이 주로 홀 직경, 모양, 홀간의 간격에 관계하기 때문이다. 이러한 매개변수는 도 5C와 도 5D에 도시된 바와 같다.

도 5B를 참조하면, 용량성 결합은 매개변수 L과 G를 조절하므로서 조정될 수 있다. G를 줄이거나 L을 증가시키므로서, 상기 용량성 결합은 강화된다. 또한 노출면(107)에 M선이 인쇄되므로서 유도성 결합이 강화되는 것처럼 상기 용량성 결합은 약해질 수 있다. 도 5C에 도시된 바와 같이 M선은 도 5D의 끊어진 M'선보다 블록 필터(101)의 용량성 결합에 더 큰 감소효과를 가진다.

세라믹 필터는 본 기술분야에서 잘 알려져 있고, 예를 들어 미국특허 4,896,124에 일반적으로 기재되어 있으며, 이들을 참고하여 상세히 설명한다.

성능면에서, 세라믹 블록에 형성된 관통홀의 수가 증가함에 따라 유전체 세라믹 필터의 대역특성이 날카로워진다는 것은 본 기술분야에서 알려져있다. 요구되는 홀의 수는 필터의 바람직한 감쇄특성에 따라 결정된다. 일반적으로 심플렉스 필터(simplex filter)는 적어도 두 개의 홀이 요구되고, 듀플렉서(duplexer)는 세 개 이상의 홀이 필요하다. 도 1에서 나타낸 바와 같이, 그래프(10)는 그래프(12, 14)보다 적은 홀을 가진 필터 응답을 나타낸다. 가장 많은 홀을 가진 필터의 응답인 그래프(14)는 도시된 세 응답 중 가장 날카로운 것임을 분명히 알 수 있다. 또한 도 2를 참조하면, 특정 유전세라믹필터의 대역특성은 세라믹 블록을 관통하는 트랩홀의 사용으로 날카로워짐을 볼 수 있다. 실선 그래프(21)는 고점(high end) 트랩없이 필터의 응답을 설명한다. 점선 그래프(23)는 고점 트랩을 가진 같은 필터의 응답을 설명한다.

일반적으로 불리는 트랩홀, 또는 트랩은 통상 "홀"로 약칭되는 주요 필터홀)과는 다른 주파수에서 공진되는 공진기이다. 그것들은 바람직하지 못한 주파수에서 공진되도록 설계된다. 그러므로, 저점(low end)이든 고점(high end)이든 상기 트랩이 의 바람직하지 못한 주파수에서 입력신호를 제거하는 한편 상기 홀은 바람직한주파수에서 입력신호를 통과시킨다. 이러한 방법으로 필터의 특성은 즉, 고역통과(high pass), 저역통과(low pass) 또는 대역통과(band pass)로 구분정의된다. 일반적으로, 상기 트랩은 홀로부터 1.5D ~ 2D만큼 간격을 두게 될 것이다.

어떤 유전체 세라믹 필터는 입력전극과 첫 전송폴 공진기 사이에 대 용량으로 설계되기도 한다. 높은 용량을 얻기위한 하나의 통상적인 방법은, 도 3에서 도시된 바와 같이, 필터가 첫번째 전송폴 공진기(31) 주위의 전극패턴과 입출력패드(33)로부터의 전송라인(32) 사이에서 상호작용하도록 설계된다. 전극패턴(31)의 전기밀도는 약하기 때문에, 그것은 전송라인(32)에 매우 근접되게 설계되어야 한다. 게다가 도 3에 도시된 바와 같이, 전송라인(32)은 매우 복잡한 내부-디지털 패턴으로 설계된다.

그러나, 복잡한 패턴을 전극패턴(31)에 아주 근접하게는 인쇄하는 것은 어렵다. 종종 짧은 회로는 필터에 대해 생산성을 떨어뜨리는 원인이 된다.

< 본 발명의 요약 >

따라서, 본 발명은 전송라인과 필터의 전송폴 주위의 전극패턴 사이에 높은 용량의 상호작용을 가능하게하는 유전세라믹필터에 관한 것이다. 본 발명의 양호한 일 실시예로서, 전송라인은 전송폴의 홀 주위에 전송폴의 홀의 1/8 ~ 3/4를 둘러싸는 세미서클(semi-circle)로 형성된다. 상기 전송폴의 홀은 단락의 위험이 있는 전송라인을 홀에 매우 근접하게 하는 것을 요구하지 않고도 고용량성 결합을 제공하므로서 높은 전기밀도를 가진다.

본 발명은 작은 패키지에서 고성능을 가지는 세라믹 블록 필터에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 입력/출력 전극과 첫 전송폴(first transmission pole) 간에 대용량 결합을 요구하는 유전체 세라믹 필터의 개선된 설계에 관한 것이다.

도 1는 필터에서 홀의 수가 증가함에 따라 유전세라믹필터의 대역 응답에 대한 날타로움이 증가되는 것을 나타낸다.

도 2는 고점(high end) 주파수를 제거하는데 있어서 트랩의 효과성을 나타낸 다.

도 3은 첫 번째 전송폴 주위에 전송라인과 금속화된 전극 사이의 고용량성 세라믹필터에서 종래의 상호관계를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 필터 설계의 일 실시예를 나타낸다.

도 5A는 모든 다른 표면에 은으로 도금된 세라믹 블록의 노출면(open face surface)을 나타낸다.

도 5B는 노출면에 패턴이 인쇄된 도 5A의 세라믹 블록을 나타낸다.

도 5C는 두 번째 인쇄된 패턴을 가진 도 5B의 세라믹 필터를 나타낸다.

도 5D는 세 번째 인쇄된 패턴을 가진 도 5C의 세라믹 필터를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 유전세라믹필터의 상부면에 대한 새로운 설계는 입출력패드(43)로부터 전송라인(42)과 전송폴(44)의 홀 사이의 고용량 상호작용을 가능하게 하는 본 발명과 일치함을 보여준다. 도시된 바와 같이, 종래의 필터와는 다르게 전극패턴(41)은 전송폴의 홀을 완전히 둘러싸지는 않는다. 실제로, 전송라인(42)으로부터 0.05 ~ 0.5㎜ 거리로 유지된다. 더 정확히 말하자면, 전송라인(42)은 내측면 전면에 전도성 재료로 도금된 전송폴의 홀 그 자체와 서로 상호작용한다. 또한 홀(44)은 전송라인(42)으로부터 0.05 ~ 0.5㎜ 거리로 유지된다. 홀의 내측면에 도금된 상기 전도성 재료는 전극패턴(41)에 결합된다. 전송폴의 홀은 전송라인(42)이 단락될 만큼 홀에 근접되도록 하는 것을 요구하지 않고 고용량성 결합을 제공하므로서 큰 전기밀도를 가진다. 따라서, 본 발명의 필터에 대한 생산성은 비교될만한 필터로서 가능한 지금까지의 것보다 더 우수하다.

본 발명의 양호한 일 실시예로서, 전송라인은 전송폴의 홀 주위에서 세미-서클로 형성된다. 다른 구성은 본 기술분야에 도움이 되는 것과 본 발명의 범위에 있는 것으로 쉽게 개작될 수 있다. 세미-서클의 전송라인에 대한 바람직한 실시예로, 라인은 전송폴의 홀의 ⅛~ ¾만큼 둘러싸도록 설계된다.

필터의 다른 설계요소들에 대해서, 유전체의 선택은 설계 중의 하나이다. 본 발명의 양호한 일 실시예로서, 유전체는 세라믹이고 20과 150사이의 실제의 유전상수를 가진다.

블록 필터의 제작은 유전체 위에 전도성 재료를 도금하는 과정을 포함하는 기술로 알려져 있다. 전술된 바와 같이, 보통은 구리 또는 은이 전도성 재료로 선택된다. 일반적으로 전도성 재료는 세라믹 블록의 하부면과 측면 모두에 충분히 도금된다. 이러한 것은 알려진 여러가지 방법 중 하나로 달성된다. 이러한 것들은 유전체 위에 구리 또는 실버페이스트를 담금, 스프레이, 인쇄하는 것과 도금된 유전체를 가열하는 것을 포함한다. 다른 방법으로는 알려진 방법인 전기도금 또는 무전기도금을 포함한다.

본 발명에 따른 필터는 심플렉스(단일필터) 또는 듀플렉서(송신필터, 수신필터와 같은 두 필터의 결합)가 될 수 있다.

이미 상술된 것은 본 발명의 원리를 설명한다. 본 기술분야에서 도움이 되는 것들은 여러가지 개조형에 대한 발명을 가능하게 할 것이며, 본 명세서 중에서 명확히 기술하거나 나타내진 않았지만, 본 발명의 원리를 포함하고 본 기술분야의 기술적 사상과 범위 사이에 있는 것 또한 포함한다.

Claims (2)

1. 상부면, 하부면, 블록의 폭을 따라 상기 상부면에서 상기 하부면까지를 결합하며 마주하는 두 측면, 상기 블록의 높이를 따라 상기 상부면에서 상기 하부면까지를 결합하며 마주하는 두 측면으로 이루어지는 유전체의 블록;

   상기 상부면부터 상기 하부면까지 유전체의 상기 블록을 관통하여 확장되는 적어도 두 개의 홀;

   상기 하부면, 측면, 상기 적어도 두 개의 홀의 내부면을 충분히 덮는 전도성 재료; 및

   부분적으로 상기 홀을 둘러싸고 상기 홀의 내부면과 상기 상부면, 상기 홀과 0.05㎜ ~ 0.5㎜의 거리로 분리된 전송라인에서 상기 홀의 부분을 둘러싸는 전송라인을 충분이 덮는 상기 전도성 재료에 결합되는 전도성 재료를 포함하는 상기 상부면의 전도성 재료의 패턴으로 구성된 것을 특징으로 하는 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전송라인이 상기 상부면에서 상기 홀을 상기 원의 약 1/8 ~ 3/4만큼 둘러싸는 것을 특징으로 하는 필터.