KR100286807B1

KR100286807B1 - 일체형 유전체 필터

Info

Publication number: KR100286807B1
Application number: KR1019980056815A
Authority: KR
Inventors: 이수길; 박성환; 이홍석
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2001-04-16
Also published as: JP2000196309A; US6229410B1; CN1258110A; KR20000041046A; CN1131572C

Abstract

본 발명은 삽입손실은 줄이면서 대역외신호의 감쇄특성은 향상시킨 일체형 유전체필터에 관한 것으로, 서로 마주보는 두 면이 3쌍이상 존재하는 다면체의 유전체블럭을 형성하고, 상기 유전체블럭의 서로 마주보는 두면을 관통하는 하나이상의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀이 형성된 한면을 제외한 유전체블럭의 전 표면에 전도성물질을 도포하고, 상기 관통홀과 평행한 한 면에서 전도성물질의 일부분을 제거하여 입출력전극과 접지전극을 형성하고, 상기 입출력전극이 형성된 면과 전도성물질이 도포되지 않은 면을 연결하고 다른 전극에 연결되지 않는 금속커플링영역을 형성하여 용량성 결합필터를 만들고, 더하여 상기 용량성 결합필터에 관통홀과 평행한 한 면의 일부 접지전극을 제거하여 하나 이상의 비금속커플링영역을 형성함에 의해 유도성 결합필터를 만든다.

Description

일체형 유전체 필터

본 발명은 휴대형 통신기기에 이용되어 잡음이나 인접채널신호를 제거하는데 쓰이는 유전체 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삽입손실을 최소화시키면서 사용자가 원하는 감쇄특성을 만족시킬 수 있는 일체형 유전체 필터에 관한 것이다.

각종 휴대용 통신기기가 쏟아져 나오면서, 일반 사용자들은 단순히 통신기능만을 구비한 것이 아니라, 좀더 싸고 간편하게 휴대할 수 있는 작은 크기의 휴대용 통신기기를 선호하게 되었으며, 이에 맞추어 휴대용 통신기기가 소형화 및 경량화 추세로 개발, 생산되고 있다.

이와 같이, 세트업체간의 공급량 증가로 인한 가격경쟁과 주파수자원의 한계로 인하여 기존 필터보다 생산성이 높고 원가 구조가 낮으면서, 감쇄특성이 우수한 필터가 요구되고 있는데, 종래에는 일체형 유전체필터의 특성상 감쇄특성을 만족시키기 위해서 삽입손실을 크게하여 감쇄특성을 개선하는 방법을 채택하여 왔다.

상기와 같은 종래의 기술로서, 미국특허 5,537,082호에서는 도 1a에 도시한 바와 같이, 서로 마주보는 두면을 관통하여 관통홀(101,102)이 형성되고 전표면에 도체전극이 형성된 유전체블럭에 있어서, 관통홀(101,102)와 평행한 한 면(300)에 입출력전극(301,302)를 형성하고, 상기 관통홀(101,102)이 형성된 제1면(100)의 전극을 제거하고, 상기 제1면(100)과 마주보는 제2면(200)의 관통홀(101,102)사이에 일부 도체전극이 제거된 비금속커플링영역(201)을 형성하여 상기 공진기역활을 하는 관통홀(101,102) 사이의 캐패시턴스 커플링을 구현한다.

이와 같이 형성된 유전체필터는 저주파쪽에서 통과특성을 갖는 용량성결합필터로서, 도 1b의 특성그래프에 나타난 바와 같이, 사용자가 요구하는 저주파(약, 903MHz)에서 -30dB이하의 감쇄특성을 만족시키기 위해서는 통과대역(약, 927MHz)이 -4.0dB까지 감쇄되어 삽입손실을 약화시키게 된다.

또 다른 구조로서, 일본특허공개공보 평10-126107호에 기재된 유전체필터는 도 2a에 도시한 바와 같이, 관통홀(101),(102)이 형성된 유전체블럭을 전 표면에 도체전극을 형성하고, 상기 관통홀(101),(102)의 내부에서 일부 전도성물질을 제거한 비금속영역(101a),(102b)를 형성하여 관통홀(101),(102)간의 전기적 커플링을 형성한 것으로, 고주파대역의 감쇄특성을 향상시킨 유도성결합 필터이다.

그런데, 이와 같은 구조의 유전체필터는 통과특성을 갖는 중심주파수(약, 927MHz)에서의 삽입손실이 -2.5dB로 상기 도 1a의 유전체필터보다는 삽입손실이 적지만, 감쇄포인트(약, 903MHz 또는 약 949MHz)에서는 최대 -19dB의 감쇄특성을 갖는 것으로, -30dB이하의 만족한 만한 감쇄특성을 갖기 위해서는, 삽입손실이 최대 -4.0dB까지 약화되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 삽입손실은 줄이면서 감쇄특성은 향상시킬 수 있는 일체형 유전체필터를 제공하는 것이다.

도 1a는 종래의 일체형 유전체 필터를 도시한 사시도이고, 도1b는 그 특성그래프이다.

도 2a는 종래의 다른 일체형 유전체필터를 도시한 사시도이고, 도 2b는 그 특성그래프이다.

도 3a는 본 발명에 의한 일체형 유전체 필터의 사시도이고, 도 3b는 그 등가회로도이며, 도 3c는 도3b의 등가회로를 Y-△변환한 등가회로도이고, 도 3d는 그 특성그래프이다.

도 4a는 본 발명에 의한 일체형 유전체필터의 변형예이고, 도 4b는 그 특성그래프이다.

도 5는 도 4a와 같은 특성을 갖는 본 발명에 의한 일체형유전체필터의 다른 실시예를 보인 사시도이다.

도 6은 도 4a와 같은 특성을 갖는 본 발명에 의한 일체형 유전체필터의 또 다른 실시예를 보인 사시도이다.

도 7은 도 4a와 같은 특성을 갖는 본 발명에 의한 일체형유전체필터의 또 다른 실시예를 보인 사시도이다.

도 8은 유도성결합필터로 구현된 본 발명에 의한 일체형 유전체필터의 또 다른 실시예를 보인 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

101, 102 : 관통홀

301, 302 : 입출력전극

303 : 금속커플링영역

202, 304, 404 : 비금속커플링영역

305, 405 : 비금속커플링라인

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명에 의한 일체형 유전체필터는 서로 마주보는 두 면이 3쌍 이상 존재하는 다면체의 유전체블럭을 형성하고, 상기 유전체블럭의 서로 마주보는 두 면을 관통하는 하나 이상의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀이 형성된 한면을 제외한 유전체블럭의 전 표면에 전도성물질을 도표하고, 상기 관통홀과 평행한 한 면에서 전도성물질의 일부분을 제거하여 입출력전극과 접지전극을 형성하고, 상기 입출력전극이 형성된 면과 전도성물질이 도포되지 않은 면을 연결하고 다른 전극으로부터 고립된 하나 이상의 금속커플링영역을 형성하여 된 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 의한 일체형 유전체필터는 서로 마주보는 두 면이 3쌍이상 존재하는 다면체의 유전체블럭을 형성하고, 상기 유전체블럭의 서로 마주보는 두면을 관통하는 하나이상의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀이 형성된 한면을 제외한 유전체블럭의 전 표면에 전도성물질을 도포하고, 상기 관통홀과 평행한 한 면에서 전도성물질의 일부분을 제거하여 입출력전극과 접지전극을 형성하고, 상기 입출력전극이 형성된 면과 전도성물질이 도포되지 않은 면을 연결하고 다른 전극에 연결되지 않는 금속커플링영역을 형성하고, 상기 관통홀과 평행한 한 면의 일부 접지전극을 제거하여 하나 이상의 비금속커플링영역을 형성하여 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3a는 본 발명에 의한 일체형 유전체필터를 도시한 사시도로서, 본 발명에 의한 일체형 유전체필터는 관통홀(101,102)이 형성된 유전체블럭의 전 표면에 도체전극을 형성하고, 상기 관통홀(101,102)과 평행한 제3면(300)의 일부전극을 제거하여 입출력전극(301,302)를 형성하고, 제1면(100)에서 관통홀(101,102)사이의 일부전극을 제외한 나머지 전극을 제거하고, 상기 제1면(100)에 남은 전극과 이어지고 상기 입출력단자(301,302) 사이에 위치하는 전극영역이 형성되도록 제3면(300)의 일부전극을 제거하여, 상기 제1면(100)에서 제3면(300)으로 이어지는 금속커플링영역(303)을 형성한다. 상기에서, 입출력전극(301,302)와 금속커플링영역(303)을 제외한 나머지 전극은 접지전극이 된다.

상기와 같이 구성된 일체형유전체필터는 도 3b와 같은 등가회로로 표현된다. 즉, 상기 관통홀(101,102)과 입출력단자(301,302)사이에 형성된 금속커플링영역(303)은 입력단(IN)과 출력단(OUT)사이와 상기 관통홀(101,102)에 의해서 형성된 공진기(R1,R2)사이에 커플링캐패시턴스 Ck1, Ck2, C1, C2, C3를 형성한다.

상기 도 3b에 도시한 회로도에서 Ck1, Ck2를 생략하고, Y-△변환하면 도 3c와 같이 표현될 수 있는데, 상기 금속커플링영역(303)의 크기가 증가할수록 상기 C12, C23, C31의 값이 증가하여, 전기적인 커플링을 키우고, 저주파쪽으로 중심주파수가 이동한다. 상기 금속커플링영역(303)의 크기를 조절함으로서, 전기적 커플링조절이 가능하게 된다.

상기 도 3a에 보인 구조와 같이 형성된 중심주파수가 927MHz인 일체형 유전체필터의 특성그래프를 도 3d에 도시하였는데, 중심주파수(약, 927MHz)에서는 약 -2.4dB의 삽입손실이 있고, 저주파쪽(약, 903MHz)에서는 -44dB이하로 감쇄됨을 알 수 있다.

도 4a는 본 발명에 의한 일체형 유전체 필터의 다른 실시예를 보인 사시도로서, 도 3a에 도시한 바와 같이, 관통홀(101,102)이 형성된 유전체블럭의 전 표면에 도체전극을 형성하고, 상기 관통홀(101,102)과 평행한 제3면(300)의 일부전극을 제거하여 입출력전극(301,302)를 형성하고, 제1면(100)에서 관통홀(101,102)사이의 일부전극을 제외한 나머지 전극을 제거하고, 상기 제1면(100)에 남은 전극과 이어지고 상기 입출력단자(301,302) 사이에 위치하는 전극영역이 형성되도록 제3면(300)의 일부전극을 제거하여, 상기 제1면(100)에서 제3면(300)으로 이어지는 금속커플링영역(303)을 형성하고, 상기 제3면(300)과 마주보는 제4면(400)의 일부 전도성 물질을 제거하여 비금속커플링영역(404)를 형성하여, 유도성커플링을 구성한다.

상기 도4a에 도시된 일체형 유전체필터는 제4면(400)에 형성된 비금속커플링영역(404)에 의해 유도성커플링이 강화되어 전체적으로 고주파대역을 감쇄특성을 향상시키게 된다.

도 4b는 상기 도 4a와 같이 형성하여, 고주파대역의 강화된 감쇄특성을 보여주는 특성그래프로서, 금속커플링영역(303)에 의해 용량성커플링이 형성되고, 비금속커플링영역(404)에 의해 유도성커플링이 형성되는데, 이때, 유도성 커플링을 크게 하여, 삽입손실은 줄이면서 고주파쪽의 감쇄특성을 강화시키는 것이다. 즉, 중심주파수에 근접한 고주파대역의 감쇄극을 구현하기 위해서 도 3a에 도시한 바와 같은 저주파대역쪽에서 감쇄특성이 우수한 용량성필터를 구현한 후, 상기 도 3a와 같은 용량성 유전체필터에 상기 비금속커플링영역(404)에 의한 유도성커플링을 형성하면, 상기와 같이 도 3b에 도시한 바와는 정반대의 특성이 나타난다. 즉, 도 4b의 특성그래프에 나타난 바와 같이, 고주파대역(약, 927MHz)에서 약 -28dB의 감쇄특성을 갖는다.

상기에서, 고주파쪽의 노치포인트(NOTCH POINT)를 좀더 중심주파수에 근접시키기 위해서는 상기 용량성커플링을 키우면 되나, 이때, 고주파대역의 감쇄특성이 증가하면 상대적으로 저주파대역의 감쇄특성은 감소한다. 따라서, 상기 비금속커플링영역(404)과 금속커플링영역(303)의 크기를 조절하여 유전체필터에서의 용량성커플링 및 유동성커플링을 조절함에 의해 노치포인트(NOTCH POINT)를 중심주파수에 근접시킬 수 있으며, 이로서, 적절한 삽입손실범위내에서 원하는 감쇄특성을 얻을 수 있게 된다.

그리고, 상기 도 3a 및 4a와 같이 형성된 일체형 유전체필터는, 인쇄회로기판(PCB)에 장착시에 상기 용량성커플링을 형성하는 금속커플링영역(303)의 전자기적인 커플링유지 및 접지면과의 쇼트를 방지할 수 있도록 인쇄회로기판에서 상기 금속커플링영역(303)과 접촉하는 면의 접지전극을 제거하거나 솔더레지스트(SOLDER RESIST)에 의해 접지면과 완전히 차폐시켜야 한다.

상기 도 4a와 동일한 특성을 지닌 일체형 유전체필터의 다른 실시예들을 도5∼도7에 도시하였는데, 상기 도 5에서는 상기 유도성커플링을 형성하는 비금속커플링영역(304)을 상기 입출력전극(301,302) 및 금속커플링영역(303)의 일부가 형성된 제3면에 같이 형성하여, 인쇄공정의 단계를 감소시켜 생산이 용이하도록 한 것이다.

또한, 도 6은 상기 도 4a와 같은 일체형 유전체필터에 있어서, 유도성커플링을 형성하기 위해 비금속커플링영역(404) 대신에 비금속커플링라인(405)를 구성한 것으로, 단지 비금속커플링영역(404)의 형태만 변경되었을 뿐 도 4a의 일체형 유전체필터와 동일한 특성을 갖는다.

그리고, 도 7은 비금속 커플링라인(305)를 입출력전극(301,302)과 금속커플링영역(303)의 일부가 형성된 제3면(300)상에 형성한 것으로, 도 5의 실시예와 마찬가지로 제조시 인쇄공정을 감소시켜 생산을 용이하게 할 수 있다.

더하여, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 유전체필터를 보인 사시도로서, 상술한 도 4a와 같은 용량성커플링 형성된 일체형 유전체필터에, 관통홀(101,102)이 형성되고 금속커플링영역(303)의 일부가 형성된 제1면(100)을 마주보는 제2면(200)에 두 관통홀(101,102)와 평행하게 비금속커플링영역(300)을 형성한 것으로, 이렇게 형성된 일체형유전체필터는 앞서 도 5∼7에 보인 일체형유전체필터와 같은 특성을 가지며, 더하여 세트장착시 상기 비금속커플링영역(202)의 자계(magnetic field)에 의한 커플링작용을 차단하는 세트의 금속케이스에 의한 쉴딩(shielding)현상을 최소화할 수 있는 구조이다. 따라서, 상기 도 8과 같이 일체형유전체필터는 세트장착후에도 상기 안정된 특성을 유지할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 일체형 유전체필터는 상술한 예로 한정되는 것이 아니라, 더 다양한 변경이 가능하다.

상술한 바와 같이, 유전체 필터에서 도금체패턴을 달리하여 용량성결합필터는 노치포인트에서 -35dB이상의 감쇄특성을 만족하면서 삽입손실은 -2.5dB 이내로 유지함으로서, 종래보다 삽입손실이 적게 할 수 있으며, 유도성결합필터의 경우도 종래보다 삽입손실을 더 줄이고, 감쇄특성을 높일 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims

서로 마주보는 두 면이 3쌍 이상 존재하는 다면체의 유전체블럭을 형성하고, 상기 유전체블럭의 서로 마주보는 두 면을 관통하는 하나 이상의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀이 형성된 한면을 제외한 유전체블럭의 전 표면에 전도성물질을 도표하고, 상기 관통홀과 평행한 한 면에서 전도성물질의 일부분을 제거하여 입출력전극과 접지전극을 형성하고, 상기 입출력전극이 형성된 면과 전도성물질이 도포되지 않은 면을 연결하여 다른 전극으로부터 고립된 하나 이상의 금속커플링영역을 형성하여 된 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.
제1항에 있어서, 상기 금속커플링영역은 상기 관통홀사이와 일출력전극사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.
서로 마주보는 두 면이 3쌍이상 존재하는 다면체의 유전체블럭을 형성하고, 상기 유전체블럭의 서로 마주보는 두면을 관통하는 하나이상의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀이 형성된 한면을 제외한 유전체블럭의 전 표면에 전도성물질을 도포하고, 상기 관통홀과 평행한 한 면에서 전도성물질의 일부분을 제거하여 입출력전극과 접지전극을 형성하고, 상기 입출력전극이 형성된 면과 전도성물질이 도포되지 않은 면을 연결하여 다른 전극에 연결되지 않는 금속커플링영역을 형성하고, 상기 전도성이 도포되지 않는 면을 제외한 다른 면에 접지전극 일부를 제거하여 하나 이상의 비금속커플링영역을 형성하여 된 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.
제3항에 있어서, 상기 비금속커플링영역은 상기 입출력전극이 형성된 면과 마주보는 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.
제3항에 있어서, 상기 비금속커플링영역은 상기 입출력전극 및 금속커플링영역의 일부가 형성된 면에 같이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.
제3항에 있어서, 상기 비금속커플링영역은 라인형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.
제 3항에 있어서, 상기 비금속커플링영역은 상기 전도성물질이 도포되지 않고 금속커플링영역의 일부가 형성된 면과 마주보는 면에 하나이상의 관통구멍에 평행하게 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 유전체필터.