KR20190060597A

KR20190060597A - 캐비티 필터 조립체

Info

Publication number: KR20190060597A
Application number: KR1020170158947A
Authority: KR
Inventors: 김정회; 박성배
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-06-03
Also published as: CN111357151A; CN111357151B; KR102633775B1; US11201380B2; WO2019103466A1; KR20220122947A; KR102436396B1; US20200287260A1

Abstract

본 발명은 RF필터의 전송선로와 접지에 해당하는 캐비티 필터 몸체 간에 빈 영역을 형성하여 기생 정전용량을 감소시키기 위해, 캐비티 필터 몸체에 RF필터가 내장되도록 형성된 제1포켓부와, 제1포켓부 내부에 제2포켓부를 형성하여 전송선로와 겹치도록 함으로써, RF필터의 삽입손실이 감소하고, RF필터가 저역통과 필터인 경우, 저지대역의 고조파 위치가 차단주파수로부터 더 멀어지고, 저지대역의 주파수 차단특성이 개선되는 등 저역통과 필터의 주파수 특성이 개선되는 효과가 있는 RF필터가 내장된 캐비티 필터 조립체에 관한 것이다.

Description

캐비티 필터 조립체{Cavity Filter Assembly}

본 발명은 RF필터를 포함하는 캐비티 필터 조립체에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

캐비티 구조를 가진 RF 필터는 금속성 도체로 형성된 박스 구조 내부에 도체인 공진봉 등으로 구성된 공진부가 구비되어 고유 주파수의 전자기장만이 존재하게 함으로써 공진에 의해 초고주파의 특성 주파수만 통과하는 특징을 가진다. 이러한 캐비티 구조의 대역통과 필터는 삽입손실이 적고 고출력에 유리하여 이동통신 기지국 안테나의 필터로 다양하게 활용되고 있다.

이러한 캐비티 필터는 RF신호선이 커넥터를 통해 연결되는 RF단자를 포함하며, 캐비티 필터 내부에는 RF단자와 내부의 공진봉 사이를 연결하는 저역통과 필터가 배치된다. 수 GHz 신호를 다루는 저역통과 필터는 마이크로스트립 형태로 구성되며, 저역통과 필터의 특성은 캐비티 구조를 가진 RF 필터의 성능에 영향을 미친다.

무선통신, 이동통신 등의 기지국에는 보편적으로 스텝 임피던스를 갖는 동축의 도체로 구성된 상용화된 저역통과 필터가 널리 적용되고 있으며, 이러한 형식의 저역통과 필터는 고조파를 제거하기 위해 차수가 증가하면 물리적인 길이가 매우 길어진다. 도 1은 1962년 G.L. Matthaei 등에 의해 "Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures (pp.365-374)"에 개시된 동축 형태의 저역통과 필터를 나타내며, 이러한 기본 구조를 바탕으로 다양한 형태로 특성을 개선하는 기술이 소개되고 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,255,920호에 의하면 스텝 임피던스부(910) 사이에 오픈 스텁을 두어 고조파를 경감하는 기술을 개시하고 있고, 또한 도 2를 참조하면, 한국 특허 제10-1360917호에서는 스텝 임피던스부 사이의 형상을 통상의 원통 형태에서 콘 형태(920) 등으로 변형하여 임피던스부의 프린징 커패시턴스(fringing capacitance) 특성을 변화시켜 고조파를 감소하면서도 짧은 길이를 구현한 저역통과 필터를 개시하고 있다.

무선통신, 이동통신이 발전함에 따라 기지국에서 처리되는 채널수가 급격히 증가하고 있으며, 건물 옥상, 높은 구조물 위 등 기지국이 설치되는 환경을 고려할 때, 이들 관련 부품의 소형화, 경량화 및 고성능화가 요구되고 있는 실정이나, 동축 형태의 스텝 임피던스를 갖는 저역통과 필터는 소형화에 한계가 있다.

본 발명은 마이크로스트립 형태로 구성되는 초고주파 대역의 저역통과 필터 특성을 개선하여 캐비티 필터의 성능을 개선하는데 목적이 있다. 특히, 전송선로(transmission line)와 접지 사이의 기생정전용량을 줄여 삽입손실을 줄이고, 저지대역의 주파수 차단 특성을 향상시키는데 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터 조립체는, 일면에 형성된 제1 포켓부, 및 제1 포켓부의 바닥면의 일 영역에 형성된 제2 포켓부를 포함하는 중공형 함체, 및 중공형 함체의 내부에 위치된 하나 이상의 공진봉을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 중공형 함체는 제1포켓부의 바닥면의 다른 영역에 형성된 하나 이상의 관통구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, RF연결부재는, 관통구멍에 조립되는 유전체 부시(bush); 및 유전체 부시에 조립되고, RF필터에 연결되는 핀부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 공진봉과 RF필터의 일단은 공진봉에 인접하여 배치된 핀부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, RF필터의 타단은 RF필터의 타단에 연결된 핀부재를 통해 외부 RF신호가 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, RF필터는 저역통과 필터인 것을 특징으로 한다.

또한, RF필터는 대역통과 필터인 것을 특징으로 한다.

또한, 저역통과 필터는, 유전체 재료 기판; 유전체 재료 기판의 일측면에 형성되는 마이크로스트립 형태의 전송선로; 전송선로 양단에 배치되는 임피던스 매칭부; 임피던스 매칭부 사이에 배치되고, 전송선로에 연결되는 적어도 하나의 오픈 스텁(open stub); 유전체 재료 기판의 타측면에 형성되는 접지패턴; 및 접지패턴의 적어도 일부가 제거되어 형성되되, 전송선로의 영역과 겹치도록 배치되는 개구부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 개구부는 전송선로의 전체 영역과 겹치도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 개구부의 폭은 전송선로 폭의 3배 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 저역통과 필터와 제2포켓부가 접하는 영역은 개구부 영역과 같거나, 개구부 영역보다 넓은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1포켓부의 깊이는 유전체 재료 기판 두께의 3배 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 제2포켓부의 깊이는 유전체 재료 기판 두께의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 제1포켓부를 구조적, 전기적으로 밀폐하도록 배치되는 제1포켓부 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 대역통과 필터는, 유전체 재료 기판; 유전체 재료 기판의 일측면에 형성되는 마이크로스트립 형태의 대역통과 필터 회로부; 유전체 재료 기판의 타측면에 형성되는 접지 패턴; 및 접지패턴의 적어도 일부가 제거되어 형성되되, 대역통과 필터 회로부의 적어도 일부와 겹치도록 배치되는 개구부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 캐비티 필터의 RF단자와 내부 공진부를 연결하는 RF필터의 전송선로와 접지 간의 기생정전용량을 크게 줄임으로써 삽입손실이 감소하고, RF필터가 저역통과 필터인 경우, 저역통과 필터의 차단주파수로부터 더 먼 위치에 저지대역의 고조파가 형성됨으로써 저역통과 필터의 주파수 특성이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 동축 형태의 스텝 임피던스를 갖는 저역통과 필터를 나타내는 개념도이다.
도 2는 동축 형태의 스텝 임피던스부 사이의 구조를 변형하여 고조파 특성을 향상시킨 종래의 저역통과 필터를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터를 포함하는 캐비티 필터 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터를 포함하는 캐비티 필터 조립체를 배면에서 바라본 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터가 삽입되는 캐비티 필터 조립체의 배면 포켓부 만을 도시한 사시도로서, 저역통과 필터가 삽입되기 전의 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터가 삽입되는 캐비티 필터 조립체의 배면 포켓부 만을 도시한 사시도로서, 저역통과 필터가 삽입된 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터의 기판부로서, 전송선로, 오픈 스텁, 양측 단자부에 근접한 임피던스 매칭부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터의 기판부로서, 기판부의 배면에 형성된 접지층과 접지층이 식각된 개구부를 나타내는 배면도이다.
도 9는 제2포켓부가 포함되지 않은 일반적인 저역통과 필터의 전산모사를 위한 모델링 도면이다.
도 10은 제2포켓부가 포함된 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터의 전사모사를 위한 모델링 도면이다.
도 11은 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 주파수 특성을 해석한 비교 결과이다.
도 12는 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 저지대역의 고조파 특성을 비교한 결과이다.
도 13은 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 삽입 손실을 해석한 비교 결과이다.
도 14는 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 Q-Factor 비교 결과이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터를 포함하는 캐비티 필터 조립체를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF필터는 캐비티 필터의 외부 신호 연결부(미도시)와 캐비티 필터(1) 함체의 내부에 형성된 중공 및 내부 중공에 위치하는 공진봉(210)을 연결한다.

본 발명을 기술함에 있어 RF 필터는 저역통과 필터를 기준으로 서술하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 대역통과 필터 등 외관 크기가 비슷한 다른 형태의 필터도 본 발명의 범위에 포함된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터를 포함하는 캐비티 필터 조립체를 배면에서 바라본 부분 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터가 삽입되는 캐비티 필터 조립체의 배면 포켓부 만을 도시한 사시도로서, 저역통과 필터가 삽입되기 전의 상태를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터가 삽입되는 캐비티 필터 조립체의 배면 포켓부 만을 도시한 사시도로서, 저역통과 필터가 삽입된 상태를 나타낸다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터 조립체는 캐비티 필터(1) 및 저역통과 필터(10)를 포함한다. 또한, 캐비티 필터(1)는 적어도 하나의 공진봉(210)을 포함하는 공진부(20) 및 적어도 하나의 RF연결부재(22, 26)를 포함한다. 또한, RF연결부재(22, 26)에 근접한 캐비티 필터 몸체(250)에 저역통과 필터(10)를 내장하도록 형성된 제1포켓부(230)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 공진봉(210)과 연결되는 내부RF연결부재(26)와 외부 신호와 연결되는 외부RF연결부재(22)을 연결한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터 조립체는 캐비티 필터 몸체(250)에 저역통과 필터(10)를 내장하도록 형성된 제1포켓부(230) 내부에 제2포켓부(240)를 더 포함하는 것이 특징이다. 제2포켓부(240)는 저역통과 필터(10)의 적어도 일부와 접하는 공동(空洞, air cavity)을 형성하도록 형성되어, 저역통과 필터(10)와 접지 상태인 캐비티 필터 몸체(250) 사이에 공동을 형성한다.

저역통과 필터(10)는 캐비티 필터(cavity filter)의 외부의 RF신호를 캐비티 필터(1) 내부의 공진부(20)와 연결하며, 유전체 재료 기판(110); 유전체 재료 기판(110)의 일측면에 형성되는 전송선로(transmission line, 120); 전송선로(120) 양단에 배치되는 임피던스 매칭부(130); 임피던스 매칭부(130) 사이에 배치되고 전송선로(120)에 연결되는 적어도 하나의 오픈 스텁(open stub, 140); 유전체 재료 기판(110)의 타측면에 형성되는 접지패턴(150); 및 전송선로(120)와 접지패턴(150)이 겹치지 않도록 접지패턴(150)에 형성된 개구부(open portion, 160)를 포함한다.

캐비티 필터 몸체(250)의 일면에 형성된 제1포켓부(230)는 제1포켓부 커버(270)에 의해 구조적, 전기적으로 밀폐됨으로써 캐비티 필터 조립체가 완성된다. 제1 포켓부(230)의 깊이는 RF필터 회로의 동작 특성에 미치는 영향을 최소화하되 제1포켓부 커버(270) 사이의 기생 정전용량을 최소화하기 위해 유전체 재료 기판(110) 두께의 3배 이상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 캐비티 필터 몸체(250)에 형성된 제2포켓부(240)와 개구부(160)가 접하며, 제2포켓부(240)에 의해 형성되는 공동에 의해 전송선로(120)와 접지인 캐비티 필터 몸체(250) 사이에 형성되는 기생 정전용량을 크게 감소시킴으로써 저역통과 필터(10)의 특성이 개선되는 것을 특징으로 한다. 즉, 전송선로(120)와 접지 사이에 형성되는 기생 정전용량 값을 낮추기 위해 캐비티 필터 몸체(250)에 형성되되, 개구부(160)의 형태가 개구부(160)로부터 수직 방향으로 연장된 형태의 제2포켓부(240)가 캐비티 필터 몸체(250)에 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 마이크로스트립 형태로 구현된 저역통과 필터(10)와 캐비티 필터 몸체(250)에 형성되어 전송선로(120)와 접지 사이에 공동을 형성하는 제2포켓부(240)를 포함한다.

저역통과 필터(10)는 외부RF연결부재(22)에 외부RF커넥터(미도시)가 꼽히는 면의 반대면에 형성된 제1포켓부(230)에 배치되어, 일단에 외부RF연결부재(22)의 핀부재(220)가 납땜 등으로 전기적으로 연결되고, 타단은 캐비티 필터(1)의 공진봉(210)과 연결된 내부RF연결부재(26)에 전기적으로 연결된다.

이와 같은 저역통과 필터(10)는 차단 주파수를 기준으로 통과 대역의 삽입손실이 작을 것이 요구되는 것을 물론, 저지 대역의 주파수 차단 특성이 성능에 크게 영향을 미친다. 실제 저지 대역(stop band)의 고주파 영역에는 다양한 요인으로 인한 고조파(harmonic)가 발생하는 것이 일반적이다. 이러한 고조파는 차단 주파수로부터 고조파의 주파수 위치가 더 높을수록(멀수록) 바람직하며, 고조파의 주파수 응답특성도 작은 것이 유리하다. 5G등 안테나 성능의 요구 성능이 높아짐에 따라 이와 같은 캐비티 필터의 저지대역 차단 특성도 과거보다 우수할 것이 요구되고 있다.

저지 대역에서 발생하는 고조파의 원인 중 가장 대표적인 것으로 신호 전달 라인에 실질적으로 존재할 수 밖에 없고, 신호 전달 라인과 직렬 또는 병렬로 연결되는 기생정전용량을 들 수 있다. 초고주파 신호를 전달하는 라인은 전송선로(120)의 길이, 폭, 접지와의 간격, 임피던스 매칭 등 필요에 따라 형성되는 오픈 스텁(open stub) 등 미세한 차이로도 다양한 크기와 차수의 등가 인덕턴스(inductance), 커패시턴스(capacitance) 회로가 구성될 수 있다. 특히 본 발명에서 주목하는 기생정전용량은 저역통과 필터(10)에서 전송선로(120)와 접지 간에 형성되는 기생정전용량으로서, 전송선로(120)의 인덕턴스와 병렬로 연결되어 그로 인해 저역통과 필터(10)의 주파수 특성에 있어서 저지대역에 감쇠폴(attenuation pole)을 형성하는 기생정전용량이다. 언급한 기생정전용량은 스트립라인 형태의 전송선로(120)가 형성된 유전체 재료 기판(110)의 배면과의 사이에 유전체 재료 기판(110)의 유전율과 두께에 의해 결정되는 기판내 정전용량과는 등가적으로 직렬로 연결된다. 즉, 기생정전용량의 크기를 감소시키면 전송선로(120)와 접지 사이에 형성되는 정전용량의 크기를 감소시킬 수 있어 이들 정전용량 값에 의해 형성되는 고유한 주파수 특성이 저지대역의 더 높은 주파수 크기 위치에 형성되도록 유도할 수 있다.

전송선로(120)의 배면에는 접지면이 전면에 깔리는 것이 일반적이다. 회로의 주파수 응답 특성을 변화시키기 위하여 다양한 형태의 전송선로(120)와 전송선로(120) 배면의 DGS(defected ground structure)를 구비하여 접지패턴을 식각하여 복귀전류의 흐름을 변화시켜 전송선로(120)에 등가적으로 인덕턴스와 커패시턴스가 추가되는 회로를 구성함으로써 전송선로(120)의 주파수 응답 특성을 변화시키기도 한다.

이러한 취지에서 더 나아가, 본 발명은 저역통과 필터(10)가 배치되는 캐비티 필터 몸체(250)의 제1포켓부(230)의 내부에 홈을 파서 제2포켓부(240)를 형성함으로써 제2포켓부(240)에 의한 공동(空洞, air cavity)을 구비하여 전송선로(120)와 캐비티 필터 몸체(250)의 접지 부위 사이에 형성되는 기생정전용량의 크기를 크게 감소시는 것이 특징이다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 필터(1)는 저지 대역에 발생하는 고조파의 위치가 더 높은 주파수 위치에 나타나고, 고조파의 크기도 더욱 감소시킬 수 있는 캐비티 필터용 저역통과 필터(10) 구조인 것이 특징이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 삽입손실이 낮고 고조파 특성이 개선되는 등 주파수 특성이 개선됨에도 불구하고, 소형화가 가능하고, 캐비티 필터(1)의 요구 특성에 따라 다양한 튜닝이 가능하고, 손쉽게 교체될 수 있는 구조를 가져 캐비티 필터(1)의 제1포켓부(230)에 용이하게 실장되는 것이 장점이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터의 기판부로서, 전송선로, 오픈 스텁, 양측 단자부에 근접한 임피던스 매칭부를 나타내는 평면도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터의 기판부로서, 기판부의 배면에 형성된 접지층과 접지층이 식각된 개구부를 나타내는 배면도이다.

도 5와 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)의 기판부는 유전체 재료 기판(110)의 일측면에 형성되는 양측 단자부, 양측 단자부에 인접하여 형성되는 임피던스 매칭부(130), 임피던스 매칭부(130) 사이의 전송선로(120), 전송선로(120)에서 분기되어 오픈 스텁(140)에 의해 구현되는 저역통과 필터회로, 유전체 재료 기판(110)의 배면에 형성되는 접지패턴(150), 일측면의 전송선로(120)에 대응되는 위치에 전송선로(120)보다 넓은 면적으로 형성되는, 접지패턴(150)이 식각되어 전송선로(120)와 공동 사이를 전기적으로 오픈하는, 개구부(160)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2포켓부(240)의 길이는 저역통과 필터(10)의 임피던스 매칭부(130) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 도 5와 도 8을 참조하면, 개구부(160)의 폭은 전송선로(120) 폭의 3배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제2포켓부(240)의 깊이는 유전체 재료 기판(110) 두께의 2배보다 깊은 것이 바람직하다. 제2포켓부(240)의 크기는 제2포켓부(240)가 구비됨으로 인해 초고주파 대역에서 제2포켓부(240)에 의한 구조 공진이 저역통과 필터(10)의 특성을 저하시키지 않는 범위에서 설계되는 것이 바람직하다.

도 9는 제2포켓부가 포함되지 않은 일반적인 저역통과 필터의 전산모사를 위한 모델링 도면이다.

도 10은 제2포켓부가 포함된 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터의 전사모사를 위한 모델링 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 전산모사를 위한 모델링에서 두 모델은 동일한 크기이며, 도 9의 제2포켓부(240)가 없는 모델은 저역통과 필터(10)의 기판부의 배면에 접지층이 전면에 배치되도록 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 저역통과 필터(10)의 기판부의 배면에 접지패턴(150) 및 개구부(160)를 모두 포함하고, 개구부(160)에 대응되는 위치에, 상응하는 크기의 제2포켓부(240)가 구비된 것으로 모델링하였다.

도 9 및 도 10을 참조하면, RF연결부재(22, 26)는 관통구멍(224, 264)에 조립되는 유전체 부시(bush, 222, 262) 및 유전체 부시(222, 262)에 조립되고 저역통과 필터(10)에 연결되는 핀부재(220, 260)을 포함한다. 공진부(20)와 저역통과 필터(10)는 공진부(20)에 근접한 관통구멍(264)에 배치되는 내부RF연결부재(26)의 핀부재(260)에 의해 연결된다. 일 실시예에서 핀부재(260)의 종단(266)은 관통구멍(264)을 관통하여 캐비티 필터(1) 함체의 내부에 형성된 중공으로 노출되도록 연장되고, 연장핀(미도시) 등에 의해 내부 중공에 위치하는 근접한 공진봉(210)과 전기적으로 결합된다. 공진부(20)로부터 먼 위치에 배치되는 외부RF연결부재(22)의 종단에는 외부 RF신호가 연결된다.

도 9 및 도 10에서는 유전체 재료 기판(110)의 형태를 사각형 형태를 개시하였으나, 본 발명은 이러한 형태에 한정하는 것은 아니며, 예컨대 유전체 재료 기판의 형태를 오픈 스텁(140)을 감싸는 형태가 되도록 외곽이 요철 구조를 가지도록 형성할 수도 있다. 제1포켓부(230)의 모양도 이에 대응하여 변형될 수 있다. 대역통과 필터 등 다양한 형태와 주파수 차단 특성을 가지는 필터를 교체 장착할 수 있도록 일반적인 직사각형 모양의 필터 기판 모양으로 제작되는 것이 바람직할 수 있다.

도 11은 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 주파수 특성을 해석한 비교 결과이다.

도 12는 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 저지대역의 고조파 특성을 비교한 결과이다.

도 13은 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 삽입 손실을 해석한 비교 결과이다.

도 11 내지 도 13에서 S2,1로 표기된 결과는 도 10에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 제2포켓부(240)가 포함된 저역통과 필터(10)의 결과이며, S2,1_1로 표기된 결과는 도 9에 따른 제2포켓부(240)가 포함되지 않은 일반적인 저역통과 필터(10)의 결과를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 제2포켓부(240)의 유무에 따른 저역통과 필터(10)의 주파수 응답 특성에서 차단 주파수의 특성은 제2포켓부(240)가 없는 경우 6.5 GHz인데 비해 제2포켓부(240)가 있는 경우 5.8 GHz로 해석되었다.

도 12를 참조하면, 특히 스커트 이후의 저지 대역의 주파수 응답 특성은 제2포켓부(240)가 있는 경우가 제2포켓부(240)가 없는 경우에 비해 약 6 dB 더 감쇠가 큰 것으로 파악되어 저지 대역의 기본적인 차단 성능이 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한 저역통과 필터(10)의 인덕턴스 소자에 의한 고조파의 위치는 제2포켓부(240)가 없는 기존 설계의 경우 15.6 GHz인 반면, 제2포켓부(240)가 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 설계의 경우 18.1 GHz로 해석되었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 편의상 차단주파수와 고조파 주파수를 기준으로 비교하면 기존 설계는 6.5 GHz에서 15.6 GHz로 9.1 GHz의 1차 저지대역 폭을 가지는 것으로 해석되었으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 설계는 5.8 GHz에서 18.1 GHz로 12.3 GH의 폭을 갖는다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터 설계는 저지 대역에서의 감쇠 및 대역폭 특성이 모두 크게 개선된 설계임을 확인할 수 있다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 통과 대역에서의 삽입손실도 매우 작을 뿐만 아니라 통과 대역의 편평도도 매우 우수하고 선형성이 왜곡되지 않는 것을 알 수 있다. 3 GHz에서 해석에 의해 측정된 삽입손실은 제2포켓부(240)가 없는 기존 설계의 경우 0.263 dB, 제2포켓부(240)가 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 설계의 경우 0.076 dB로써 0.186 dB 더 우수한 특성을 보임을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 설계는 통과 대역의 주요 주파수 영역에서 삽입손실이 0.1 dB 이내가 확보됨으로써 차세대 이동통신 등 더 우수한 주파수 특성이 요구되는 환경에 부응하는 성능을 제공하는 저역통과 필터(10)를 갖는 캐비티 필터 조립체 기술이라고 할 수 있다. 또한, 이러한 성능 개선을 위해서 유전체 재료 기판(110)에서의 복잡한 패턴 설계나 변형을 수반하지 않고, 캐비티 필터 몸체(250) 내부에 저역통과 필터(10)를 내장하여 배치하기 위한 홈을 파는 기본 공정에 간단히 추가로 제2포켓부(240)를 형성하는 공정만으로 상당한 수준의 성능 개선을 달성하는 장점이 있다. 또한, 이러한 제2포켓부(240)를 형성하기 위한 별도의 공간을 확보하기 위해 캐비티 필터 몸체(250)의 설계를 크게 변경할 필요없이, 캐비티 필터 몸체(250) 내부의 불용 공간에 홈을 추가 확보하는 간단한 작업만 요구되므로, 매우 간단하게 대부분의 캐비티 필터 구조에 적용 가능한 것이 특징이다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과 필터(10)는 주파수 응답 특성이 개선될 뿐만 아니라, 소형화, 단순화가 용이한 구조로 되어 있어, 무선통신, 이동통신 사업자에 따른 다양한 주파수 대역에 대응한 캐비티 필터의 주파수 특성 튜닝, 각종 테스트 및 유지보수가 용이하도록 실장이 편리한 구조를 갖는 저역통과 필터(10)를 제공하는데 의의가 있다.

도 14는 제2포켓부의 포함 여부에 따른 저역통과 필터의 Q-Factor 비교 결과이다.

제2포켓부(240)가 없는 기존 설계는 213의 Q-Factor를 가지는데 대해, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2포켓부(240)가 형성된 설계는 229의 값을 가져, 이 또한 개선되는 것을 확인할 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

일면에 형성된 제1 포켓부, 및 상기 제1 포켓부의 바닥면의 일 영역에 형성된 제2 포켓부를 포함하는 중공형 함체, 및 상기 중공형 함체의 내부에 위치된 하나 이상의 공진봉을 포함하는 캐비티 필터;
상기 제1 포켓부 내에 배치되는 RF 필터; 및
상기 제1 포켓부의 바닥면의 다른 영역 상에서 상기 RF 필터에 연결되는 하나 이상의 RF연결부재를 포함하는 캐비티 필터 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 중공형 함체는 상기 제1포켓부의 바닥면의 다른 영역에 형성된 하나 이상의 관통구멍을 더 포함하는 캐비티 필터 조립체.
제 2항에 있어서,
상기 RF연결부재는,
상기 관통구멍에 조립되는 유전체 부시(bush); 및
상기 유전체 부시에 조립되고, 상기 RF필터에 연결되는 핀부재;
를 포함하는 캐비티 필터 조립체.
제 3항에 있어서,
상기 공진봉과 상기 RF필터의 일단은 상기 공진봉에 인접하여 배치된 상기 핀부재에 의해 연결되는 캐비티 필터 조립체.
제 4항에 있어서,
상기 RF필터의 타단은 상기 RF필터의 타단에 연결된 상기 핀부재를 통해 외부 RF신호가 연결되는 캐비티 필터 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 RF필터는 저역통과 필터인 캐비티 필터 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 RF필터는 대역통과 필터인 캐비티 필터 조립체.
제 6항에 있어서,
상기 저역통과 필터는,
유전체 재료 기판;
상기 유전체 재료 기판의 일측면에 형성되는 마이크로스트립 형태의 전송선로;
상기 전송선로 양단에 배치되는 임피던스 매칭부;
상기 임피던스 매칭부 사이에 배치되고, 상기 전송선로에 연결되는 적어도 하나의 오픈 스텁(open stub);
상기 유전체 재료 기판의 타측면에 형성되는 접지패턴; 및
상기 접지패턴의 적어도 일부가 제거되어 형성되되, 상기 전송선로의 영역과 겹치도록 배치되는 개구부;
를 포함하는 캐비티 필터 조립체.
제 6항에 있어서,
상기 개구부는 상기 전송선로의 전체 영역과 겹치도록 배치되는 캐비티 필터 조립체.
제 8항에 있어서,
상기 개구부의 폭은 상기 전송선로 폭의 3배 이상인 캐비티 필터 조립체.
제 8항에 있어서,
상기 저역통과 필터와 상기 제2포켓부가 접하는 영역은 상기 개구부 영역과 같거나, 상기 개구부 영역보다 넓은 캐비티 필터 조립체.
제 8항에 있어서,
상기 제1포켓부의 깊이는 상기 유전체 재료 기판 두께의 3배 이상인 캐비티 필터 조립체.
제 8항에 있어서,
상기 제2포켓부의 깊이는 상기 유전체 재료 기판 두께의 2배 이상인 캐비티 필터 조립체.
제 8항에 있어서,
상기 제1포켓부를 구조적, 전기적으로 밀폐하도록 배치되는 제1포켓부 커버를 더 포함하는 캐비티 필터 조립체.
제 7항에 있어서,
상기 대역통과 필터는,
유전체 재료 기판;
상기 유전체 재료 기판의 일측면에 형성되는 마이크로스트립 형태의 대역통과 필터 회로부;
상기 유전체 재료 기판의 타측면에 형성되는 접지 패턴; 및
상기 접지패턴의 적어도 일부가 제거되어 형성되되, 상기 대역통과 필터 회로부의 적어도 일부와 겹치도록 배치되는 개구부;
를 포함하는 캐비티 필터 조립체.