KR100836063B1 - 유전체도파관 필터와 그 실장구조 - Google Patents

Abstract

(과제) 유전체도파관 필터의 입출력의 정합을 얻는 동시에, 유전체의 노출부로부터의 전자계의 누설을 방지하고, 손실을 적게 한다.

(해결수단) 직방체의 유전체를 연결하고 복수의 유전체도파관형 공진기에 의한 필터를 구성하고, 입출력단 공진기에는 유전체의 돌출부를 형성한다. 입출력용의 도체스트립선로를 입출력단의 공진기로부터 돌출부에, 양 옆에 유전체의 노출부를 구비하여 연장하도록 형성하고, 돌출부의 단면에서 종단시킨다. 소정의 길이 이상으로 형성된 배선기판의 마이크로스트립선로나 코플레너(coplanar)선로와 결합시켜 입출력의 정합을 얻는다.

Description

유전체도파관 필터와 그 실장구조{DIELECTRIC WAVEGUIDE FILTER AND MOUNTING STRUCTURE THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예를 나타내는 측면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 6는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명에 의한 유전체도파관 필터의 특성의 설명도.

도 8은 종래의 유전체도파관 필터를 나타내는 사시도.

도 9는 종래의 유전체도파관 필터를 나타내는 사시도.

(부호의 설명)

11 : 유전체도파관 공진기 13 : 슬릿

15 : 입출력전극 17 : 돌출부

18 : 배선기판 19, 29 : 도체패턴

본 발명은 유전체도파관 필터와 그 실장구조에 관한 것이며, 특히, 그 입출력 전극과 그것을 탑재하는 배선기판에 형성하는 도체패턴의 구조에 관한 것이다.

유전체도파관 공진기를 복수개 결합시킴으로써, 여러가지 형태의 유전체도파관 필터가 얻어진다. 그러나, 지금까지의 유전체도파관 필터에서는 입출력전극의 구조로서, 공진기의 측벽에 도체패턴을 형성한 것이나, 공진기 내에 관통구멍을 형성한 것 등이 고려되고 있다.

그러한 입출력전극의 구조는 접속부분에 있어서 배선기판 상의 선로와의 불연속성이 크며, 입출력부에서는 부정합에 의한 영향이 커져 버린다는 문제가 있었다. 그래서, 일본 특허출원 2000-329046에 있어서 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 도체막의 도체스트립(스트립선로)(85)를 형성하고, 이를 배선기판 상의 도체스트립선로(86, 86')와 결합시키는 것을 제안했다.

그러나, 이러한 도체의 도체스트립을 이용하는 경우, 이를 단면까지 연장시켜 형성할 필요가 있고, 그 단면의 일부에는 도체막을 형성하지 않고 유전체가 노출되는 부분을 설치하지 않으면 안된다. 이러한 유전체가 노출되는 부분이 존재하면, 이 유전체의 노출부로부터 공진기 내의 전자계가 누설되고, 이것이 방사손이 되어 필터의 손실을 현저히 증대시켜 버리는 요인이 된다. 또, 탑재위치를 엄밀히 제어하지 않으면 특성이 어긋나 버리는 문제도 있다.

본 발명은 유전체도파관 필터를 배선기판에 실장했을 때에 필터의 입출력단 자을 배선기판에 형성된 신호선의 불연속성을 상당히 줄이고, 입출력부에서의 전자계의 반사나 방사에 의해 일어나는 손실을 저감할 수 있는 구조를 제공하는 것이다. 또, 단순한 구조로 생산성이 높은 유전체도파관 필터의 실장구조를 제공하는 것이다. 더욱이, 다소의 위치어긋남이 있더라도 특성이 변화하지 않는 유전체도파관 필터를 제공하는 것이다.

본 발명은 입출력단의 유전체도파관 공진기의 구조를 개량하고, 그것을 탑재하는 배선기판의 도체패턴으로서 그 구조에 적합한 것을 채용함으로써, 상기의 과제를 해결하는 것이다.

즉, 복수의 직방체의 유전체도파관 공진기가 연결되고, 양단의 유전체도파관 공진기에 입출력전극을 구비한 유전체도파관 필터에 있어서, 양단의 유전체도파관 공진기에 유전체의 돌출부가 형성되고, 양단의 유전체도파관 공진기 저면으로부터 각각의 돌출부의 저면의 선단까지 연장하고, 양측에 유전체의 노출부를 구비한 도체스트립선로에 의한 입출력전극을 구비하고, 각각의 도체스트립선로가 도달하는 변에 접하는 단면에서는 도체스트립선로에 접하는 부분에서 유전체가 노출되어 있고, 도체스트립선로에 접하는 유전체의 노출부를 제외한 유전체의 다른 표면은 도체막으로 덮여져 있는 것에 특징을 갖는 것이다.

더욱이, 그 유전체를 탑재하는 배선기판 상에 각각 입출력전극과 접속되는 도체패턴이 일직선 상에 배치되고, 그들 도체패턴의 선단의 간격이 입출력전극의 단면의 반대측의 위치의 간격보다 짧게 된 것에 특징을 갖는 것이다.

본 발명에 의한 유전체도파관 필터의 구성요소는,

A. 연결된 복수의 유전체도파관 공진기,

B. 입출력단의 공진기에 형성된 돌출부, 그리고,

C. 입출력단의 공진기의 표면으로부터 돌출부의 표면에 연장하고, 돌출부의 단면까지 연장하는 도체스트립선로이다.

배선기판에 그들 스트립선로와 같은 폭의 도체선로가 형성되고, 그들 스트립선로가 접속되고, 이들 도체패턴이 유전체도파관 공진기의 저면에서 종단되게 된다. 배선기판으로부터의 신호가 유전체도파관 필터 내부의 공진모드와 결합하게 된다. 배선기판의 도체선로는 입출력전극의 내측의 단부보다도 내측까지 연장하도록 형성할 수 있고, 유전체도파관 공진기의 탑재위치가 선로의 길이방향에 어긋나도 특성에 영향이 없다.

유전체도파관 공진기의 입출력전극을 접속하는 부분의 측벽에 있어서 유전체가 노출하지 않도록, 또한 입출력전극을 유전체도파관 공진기의 측벽에 직접 형성하지 않고, 돌출부에 의해 어느 정도 떨어진 위치까지 이동시킨다. 돌출부의 벽면까지 도체의 스트립선로를 연장시키도록 해도 된다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 사시도이다. 직방체의 유전체(11a, 11b. 11c, 11d)에 의해 구성되는 4개의 유전체도파관 공진기가 슬릿(13a, 13b, 13c)에 의해 소정의 결합으로 조정한 것이다. 입력전극이 되는 도체스트립선로(15a, 15b)는 같은 저면에 형성되어 있다. 이 예에 있어서는 공진기를 구성하는 직방체의 유전체(11a, 11d)의 외측에 같은 유전체에 의한 돌출부(17a, 17b)가 형성되어 있다. 입출력전극이 되는 도체스트립선로(15a, 15b)는 유전체(11a, 11d)의 저면으로부터 각각 돌출부(17a, 17b)에 걸쳐 형성되고, 돌출부(17a, 17b)의 단부까지 연장하고 있다.

돌출부(17a, 17b)의 도체스트립선로(15a, 15b)에 접하는 부분은 유전체가 노출하고 있다. 이것은 도체스트립선로(15a, 15b)를 입출력신호선로와 접속시키기 때문이다. 도 2는 돌출부의 단면의 측벽의 도체패턴의 형상의 예를 나타낸 것이며, 어스전위에 접속된 도체막(19)이 도체스트립선로에 접속되지 않도록 형성되어 있다. 도체스트립선로를 측벽까지 연장하여, 도체패턴(15')을 형성해도 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도이며, 돌출부(37a, 37b)의 유전체의 폭을 좁게한 것이다. 마찬가지로, 도 4에 나타낸 예는 돌출부 전체의 치수에 있어서 폭과 높이를 작게 한 것을 나타내고 있다. 물론 돌출부의 측벽의 도체패턴은 도 2에 나타낸 바와 같이, 임의의 형상으로 하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명에 의한 유전체도파관 필터를 배선기판에 탑재하는 실장구조를 나타내는 사시도이다. 유전체도파관 필터의 구조는 도 1에 나타낸 예와 같고, 배선기판(18) 상에는 일직선 상에 위치하는 도체패턴(19a, 19b)이 형성되어 있고, 유전체도파관 필터의 스트립선로(15a, 15b)와 접속된다.

본 발명에 의한 유전체도파관 필터에 있어서는 스트립선로(15a, 15b)의 내측의 단부의 위치보다도 더욱 내측에 연장하도록, 도체패턴(19a, 19b)이 형성되어 있다. 이로 인해, 도체패턴의 길이방향에 있어서 유전체도파관 공진기의 부착위치가 약간 어긋나도 특성에 영향을 주는 일은 없다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 배선기판의 도체패턴을 1개의 직선의 도체패턴(29)만으로 구성해도 된다.

본 발명에 의한 유전체도파관 필터의 동작에 관하여 설명한다. 양면프린트기판 등의 배선기판에 형성된 마이크로스트립선로나 코플레너(coplanar)선로의 도체패턴과 본 발명에 의한 유전체도파관 필터의 입출력전극이 되는 도체스트립선로는 연속적인 형상이 된다. 또, 유전체도파관 필터의 입출력단의 내부에 들어가 종단하고 있으므로, 저면에 TEM모드의 입출력신호가 흐른다.

이 신호에 의해 유전체도파관 공진기의 내면에 일어난 자계가 유전체도파관 공진기의 기판공진모드의 자계와 결합하고, 그 결과, 외부회로와 공진기의 결합이 생긴다. 본 발명에 의한 결합구조에서는 필터의 입출력전극이 배선기판의 신호선과 같이 평면에 있기 때문에, 배선기판의 신호선과 필터의 입출력전극의 연속성이 유지된다. 그로 인해, 불연속성에 의해 생기는 고주파신호의 반사를 누를 수 있다.

입출력단자를 설치한 돌출부는 유전체도파관 공진기에 비해 치수가 작아져 있기 때문에, 유전체도파관 공진기의 기판모드 주파수에 대해서는 차단도파로가 되며, 공진주파수의 전자계는 외부에 누설하지 않게 되므로, 저손실을 실현할 수 있다.

본 발명에 의한 유전체도파관 필터로서 4소자의 샘플을 제작한 예에 관해서 설명한다. 전체의 길이를 18.8㎜, 폭을 4.1㎜, 높이를 2.6㎜로 한 유전체 블록으로 도 1와 같은 구조의 필터를 구성하고, 입출력전극이 되는 도체스트립의 폭을 0.68㎜로 하고, 그 양측의 유전체의 노출부의 폭을 1.78㎜로 하고, 도 6에 나타낸 배선기판에 탑재했다. 그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이 25㎓대에서 대역 내의 리플이 작고, 대역 외의 감쇠특성이 양호한 필터특성을 얻을 수 있는 것이 확인됐다.

본 발명에 의한 유전체도파관 필터는 입출력신호선과 연속성이 높고, 신호선이 공진기의 저면에서 종단되는 구조를 채용했다. 이로 인해 필터를 탑재하는 배선기판(프린트배선기판)의 패턴은 필터의 저면의 전극의 전기적 종단위치가 변화하지 않는 범위에서 어떤 패턴을 이용해도 된다. 예를 들면, 상기와 같이 연속한 스트립선로 상에 필터를 탑재하는 것도 가능하며, 사양의 변경에 의해 필터의 치수가 변화한 경우라도 대응이 용이해 진다.

본 발명에 의하면, 배선기판에의 탑재시에 필터의 입출력단자와 배선기판의 신호선의 불연속성을 거의 없앨 수 있고, 입출력부에서의 전자계의 반사나 방사에 의해 생기는 손실을 최소한으로 억제할 수 있다. 게다가, 유전체도파관 공진기의 탑재도 용이해 진다. 더욱이, 유전체의 형성을 바꾸는 것만으로 이루어지므로 특별한 소자를 부가할 필요도 없이 공정수, 비용의 면에서 유리해진다.

Claims (7)

1. 복수의 직방체의 유전체도파관 공진기가 연결되고, 양단의 유전체도파관 공진기에 입출력전극을 구비한 유전체도파관 필터에 있어서,

   양단의 유전체도파관 공진기에 유전체의 돌출부가 형성되고,

   양단의 유전체도파관 공진기 저면으로부터 각각의 돌출부의 저면의 선단까지 연장되고, 양측에 유전체의 노출부를 구비한 도체스트립선로에 의한 입출력전극을 구비하고,

   각각의 도체스트립선로가 도달하는 변에 접하는 단면에서는 도체스트립선로에 접하는 부분에서 유전체가 노출되어 있고,

   도체스트립선로에 접하는 유전체의 노출부를 제외한 유전체의 다른 표면은 도체막으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 유전체도파관 필터.
2. 제 1항에 있어서,

   입출력전극이 배선기판의 마이크로스트립선로와 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체도판관 필터.
3. 제 1항에 있어서,

   입출력전극이 배선기판의 코플레너선로와 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체도파관 필터.
4. 복수의 직방체의 유전체도파관 공진기가 연결되고, 양단의 유전체도파관 공진기에 입출력전극을 구비한 유전체도파관 필터의 실장구조에 있어서,

   양단의 유전체도파관 공진기에 유전체의 돌출부가 형성되고, 양단의 유전체도파관 공진기저면으로부터 각각의 돌출부의 저면의 선단까지 연장하고, 양측에 유전체의 노출부를 구비한 도체스트립선로에 의한 입출력전극을 구비하고, 각각의 도체스트립선로가 도달하는 변에 접하는 단면에서는 도체스트립선로에 접하는 부분에서 유전체가 노출되어 있고, 도체스트립선로에 접하는 유전체의 노출부를 제외한 유전체의 다른 표면은 도체막으로 덮여있고,

   그 유전체를 탑재하는 배선기판 상에 각각의 입출력전극과 접속되는 도체패턴이 일직선 상에 배치되고, 그들 도체패턴의 선단의 간격이 입출력전극의 단면의 반대측의 위치의 간격보다 짧게 된 것을 특징으로 하는 유전체도파관 필터의 실장구조.
5. 제 4항에 있어서,

   배선기판 상의 도체패턴이 마이크로스트립선로인 것을 특징으로 하는 유전체도파관 필터의 실장구조.
6. 제 4항에 있어서,

   배선기판 상의 도체패턴이 코플레너선로인 것을 특징으로 하는 유전체도파관 필터의 실장구조.
7. 제 4항에 있어서,

   입출력전극이 접속되는 도체패턴이 배선기판 상에 형성된 1개의 직선의 도체패턴인 것을 특징으로 하는 유전체도파관 필터의 실장구조.

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