KR100431939B1 - 일체형 이중밴드 듀플렉서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 이중밴드 듀플렉서에 관한 것으로서, 일면을 개방면으로 하여 그 개방면을 제외한 나머지 외부면에 전도성 물질이 도포되어 서로 다른 주파수 대역을 통과시키는 제1 및 제2 듀플렉서가 동일면상에서 일정 이격거리를 두고 각 개방면의 반대면이 마주보도록 일체형으로 형성되는 듀플렉서부와, 상기 듀플렉서부의 제1 및 제2 듀플렉서의 안테나단이 서로 공용되도록 상기 듀플렉서들이 서로 연결된 유전체 블록의 중심을 관통하는 홀이 형성되는 공용안테나부와, 상기 공용안테나부와 제1 및 제2 듀플렉서 사이에 전송선로로 각각 형성되어 상기 공용안테나부와 제1 및 제2 듀플렉서의 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부로 이루어 짐으로써, 서로 다른 통과 주파수 대역을 갖는 유전체 필터를 하나의 유전체 블록으로 구현할 수 있어 단말기의 인쇄회로기판(PCB)에 이중밴드 듀플렉서를 일체화하여 한번에 표면실장할 수 있으므로 제조공정을 줄일 수 있고, 단말기의 PCB상에서 차지하는 면적을 줄여 단말기를 소형화할 수 있다.

Description

일체형 이중밴드 듀플렉서{A monoblock dual-band duplexer}

본 발명은 송수신 주파수를 여과하는 듀플렉서에 관한 것으로서, 특히 서로 다른 통과 주파수 대역을 갖는 2개의 듀플렉서를 하나의 유전체 블록으로 형성하여 이중밴드 듀플렉서를 일체화하여 한번에 표면실장할 수 있는 일체형 이중밴드 듀플렉서에 관한 것이다.

정보화 시대에 접어들면서 가정용 무선 전화기나 PCS 이동통신 단말기 등의 고주파 회로를 이용한 이동 통신기기의 사용이 급증하고 있다. 따라서 고주파 회로에 이용되는 부품들은 주파수의 혼신을 효과적으로 방지하며 고조파를 억제하기 위하여 설계상 많은 어려움을 수반하게 된다.

상기 고주파 회로에 이용되고 있는 부품 중에서 고주파 신호 중 필요한 신호

만을 통과시키거나 저지시키는 대역통과 또는 대역저지 필터(Band Pass Filter or Band Stop Filter)로 구성되어 현재 가장 널리 사용되고 있는 듀플렉서는 무선기기의 프런트-엔드(Front-End) 송수신단에 쓰이고 있다.

상기와 같은 듀플렉서의 구현방법은 크게 일체형 필터와 공진기 결합형 필터로 나누어진다. 상기 일체형 필터는 하나의 블록으로 이루어진 유전체 블록에 공진기 홀이 형성되어 있고, 입출력 전극 그리고 커플링을 위한 커플링(coupling) 패턴을 형성한다. 이때, 커플링 패턴 사이에 인터디지털 캐패시턴스(inter-digital capacitance)가 존재하는데 이 캐패시턴스를 조절함으로써 공진기 사이의 커플링 값을 조절할 수 있게 된다.

한편, 공진기 결합형 필터는 여러 개의 공진기를 커플링 보드를 통해 결합시키는 구조로 보드(board) 상에 소정의 캐패시턴스 값이 나타나도록 패턴을 형성함으로써 공진기 사이의 커플링을 조절하는 구조로 되어 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 듀플렉서를 도시한 사시도이다.

상기 도면에서 일반적으로 직육면체 형상을 가지는 유전체 블록(D10)은 일면을 개방면(10)으로 하고 그 개방면(10)을 제외한 나머지 외부면에 전도성 물질이 도포되어 외부도체를 형성한다.

상기 유전체 블록(D10)에서는 개방면(10)을 입구로 하고 그 개방면(10)에 대응하는 타측 후면(12)을 출구로 하여 관통홀이 일정간격으로 형성되는 동시에 각 홀의 내부면에 내부도체가 형성되어 송신단 및 수신단 대역통과필터와 대역저지필터로 동작되는 제 1 내지 제 8 공진기(R11∼R18)가 형성된다.

또한, 상기 유전체 블록의 개방면과 이웃되는 면 중 하나인 측면에 걸쳐 형성되어 상기 송신단 및 수신단 대역통과필터 간에 신호 전달 기능을 수행하는 제 1 내지 제 3 입출력 전극이 형성된다.

상기와 같은 구성의 일체형 유전체 듀플렉서에는 공진기 상호간의 커플링을 위한 홀전극과, 접지 효과를 증대시키기 위해 유전체 블록의 개방면에 외부 케이스가 추가로 형성되어 있다.

그러나, 종래의 듀플렉서는 하나의 주파수 대역에서만 사용됨으로 이중대역에서 단말기가 사용될 시에는 다른 주파수 대역을 갖는 듀플렉서를 사용해야된다. 이에 따라 서로 다른 주파수 대역의 신호를 분리하기 위한 회로나 소자가 추가되어 단말기의 크기가 커지게 되고 제조공정이 늘어나게 되어 단말기의 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 이동통신 단말기에서 사용되는 서로 다른 통과 주파수 대역을 갖는 듀플렉서가 유전체 블록의 동일면에 일체형으로 형성되며 상기 듀플렉서의 안테나단은 서로 공용되도록 상기 듀플렉서가 서로 연결된 유전체 블록의 중심에 형성되도록 제작되어 상기 이동통신 단말기의 제조비용을 낮추고 상기 단말기를 소형화할 수 있는 일체형 이중밴드 듀플렉서를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 듀플렉서의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 일체형 이중대역 듀플렉서의 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 사시도,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 일체형 이중대역의 듀플렉서의 저면도,

도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 사시도,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 일체형 이중대역의 듀플렉서의 저면도,

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

21 : 제1 듀플렉서 22 : 제2 듀플렉서

23 : 공용안테나 24 : 제1 전송선로

25 : 제2 전송선로 26 : 안테나 홀

200 : 인쇄회로기판(PCB) D20 : 유전체 블록

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 일체형 이중밴드 듀플렉서의 특징에 따르면, 일면을 개방면으로 하여 그 개방면을 제외한 나머지 외부면에 전도성 물질이 도포되어 서로 다른 주파수 대역을 통과시키는 제1 및 제2 듀플렉서가 동일면상에서 일정 이격거리를 두고 각 개방면의 반대면이 마주보도록 일체형으로 형성되는 듀플렉서부와, 상기 듀플렉서부의 제1 및 제2 듀플렉서의 안테나단이 서로 공용되도록 상기 듀플렉서들이 서로 연결된 유전체 블록의 중심을 관통하는 홀이 형성되는 공용안테나부와, 상기 공용안테나부와 제1 및 제2 듀플렉서 사이에 전송선로로 각각 형성되어 상기 공용안테나부와 제1 및 제2 듀플렉서의 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 일체형 이중대역 듀플렉서의 개념도로서, 제1 유전체 필터(21)와, 제2 유전체 필터(22)와 상기 유전체 필터들로 신호를 송수신하는 공용안테나(23)와, 상기 공용안테나(23)와 제1 듀플렉서(21) 사이의 임피던스를 정합시키는 제1 전송선로(24)와, 상기 공용안테나(23)와 제2 듀플렉서(22)의 임피던스를 정합시키는 제2 전송선로(25)로 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 사시도로서, 유전체 블록(D20)의 일측에 제1 듀플렉서(21)가 형성되고 타측에 제2 듀플렉서(22)가 개방면의 반대면이 서로 마주보도록 형성된다. 상기 제1 듀플렉서(21)는 신호를 송수신하는 입출력 전극부와 상기 개방면을 입구로 하고 대응되는 후면쪽에 출구를 갖는 다수개의 관통홀이 일정간격으로 형성되는 동시에 각 홀의 내부면에 내부도체가 형성되는 다수의 공진기(R11~R18)로 구성되고, 상기 제2 듀플렉서(22)도 입출력 전극부(P21,P22)와 다수의 공진기(R21~R30)로 구성된다. 여기서 제1 듀플렉서(21)의 다수개 공진기(R11~R18)중에 개방면의 양 끝단에 있는 공진기(R11,R18)는 대역저지 필터로 동작하고, 그 외의 공진기(R12~R17)는 대역통과 필터로 동작한다. 또한 상기 제2 듀플렉서(22)도 개방면의 양 끝단에 있는 공진기(R21,R30)는 대역저지 필터로 동작하고, 그 외의 공진기(R22~R29)는 대역통과 필터로 동작한다.

도 4은 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 일체형 이중대역 듀플렉서의 저면도로서, 제1 및 제2 듀플렉서(21,22)는 개방면쪽으로 입출력 전극부(P11,P12,P21,P22)가 형성되고 상기 제1 및 제2 유전체필터(21,22)의 안테나를 공유하기 위하여 개방면의 중심이 서로 연결되어 이루어지는 공용안테나(23)와, 상기 공용안테나(23)와 제1 및 제2 듀플렉서(21,22)의 임피던스를 정합하기 위하여 공용안테나(23)와 상기 듀플렉서들(21,22) 사이에 형성되는 제1 및 제2전송선로(24,25)로 구성된다. 상기 공용안테나(23)와 제1 및 제2 전송선로(24,25)는 유전체 블록(D20)의 외부도체 면을 제거하여 형성된다.

상기의 공용안테나(23)가 형성된 유전체 블록(D20)의 면이 인쇄회로기판(PCB,200)에 접합되어 일체형 이중대역 듀플렉서에서 신호를 송수신하게 된다.

본 발명의 따른 일체형 이중대역 듀플렉서의 제1 실시예의 동작을 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 공용안테나(23)에서 신호가 입력되면 각 신호의 주파수 대역에 따라 임피던스가 정합시키는 전송선로를 통하여 상기 제1 듀플렉서(21)나 제2 듀플렉서(22)가 사용된다. 이에 제2 듀플렉서(22)의 대역이 적합한 신호가 입력되면 제2 듀플렉서(22)와 공용안테나(23)는 임피던스가 정합되고 제1 듀플렉서(21)의 임피던스는 무한대로 되어 제2 듀플렉서(22)만이 사용된다. 제1 및 제2 전송선로(24)는 제1 듀플렉서(21)의 주파수 대역(송신과 수신주파수 포함)에서는 50Ω을 가지며, 제2 듀플렉서(22)의 주파수 대역(송신과 수신주파수 포함)에서는 무한대의 임피던스를 갖도록 설계된다. 제2 전송선로(25)도 이와 반대로 설계된다.

상기 공용안테나(23)에서 제2 듀플렉서(22)로 입력된 신호는 개방면에 구현된 공진기 사이의 유전체 패턴에 의하여 R25쪽으로 전송되며, 공진기(R22∼R25) 사이에서 형성되는 전자장 결합과 공진기(R21∼R25) 홀 주위의 전극간의 용량성 결합으로 신호가 전송된다. 또한, R22의 홀 주위의 전극과 입출력 전극(P21)간의 용량성 결합에 의해 입출력 전극(P21)에서 신호의 송신이 이루어지고, 이때 상기 R21의공진홀은 어떤 특정한 주파수 대역의 신호의 통과를 차단하는 트랩 역할을 수행한다.

상기 제2 듀플렉서(22)의 입출력 전극(P22)으로 입력된 신호는 공진기(R26~R29)사이에서 형성되는 전자장 결합과 공진기(R26~R30) 홀 주위의 전극간의 용량성 결합으로 신호가 전송된다. 이 신호도 R26의 홀 주위의 전극과 공용안테나간의 용량성 결합에 의해 공용안테나에서 신호를 송신하게 된다.

도 5는 본 발명에 의한 제2 실시예의 사시도로서, 도 3의 구성요소와 중복되는 요소에 대한 설명은 도면에 대한 기재로 생략된다. 도 5에 도시된 제2 실시예는 상기 제1 실시예에서 유전체 블록(D20)의 저면에 위치된 공용안테나(23)가 유전체 블록(D20) 저면의 반대면에 형성되고, 공용안테나(23)의 중앙에 유전체 블록(D20)을 수직으로 관통하는 안테나홀(26)이 형성되어 구성된다. 상기 공용안테나(23)는 유전체 블록(D20)의 상면에 위치되어 PCB(200)와 접합되지 않으므로 PCB(200)와의 신호간섭효과를 감소시킨다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 일체형 이중대역 듀플렉서의 저면도로서, 도 4의 구성요소와 중복되는 요소에 대한 설명은 도면에 대한 기재로 생략된다. 도 6에 도시된 일체형 이중대역 듀플렉서의 저면에 상기 공용안테나의 반대면이 형성되는데, 안테나홀(26)주변에 유전체 패턴이 형성되어 구성된다.

본 발명에 따른 일체형 이중대역 듀플렉서의 제2 실시예의 동작을 도 5와 도 6을 참조하여 설명하면, 공용안테나(23)에서 수신된 신호는 주파수에 따라 제1 및 제2 전송선로(24,25)에 의하여 임피던스가 정합되어 각 주파수에 대역에 적합한제1 듀플렉서(21)나 제2 듀플렉서(22)로 상기 공용안테나(23)의 안테나와 안테나홀(26)의 용량성 결합에 의해 신호가 전송된다.

상기 제1 듀플렉서(21)의 입출력 전극(P11)으로 입력된 신호는 저면부의 유전체 패턴과 안테나홀(26)의 용량성 결합에 의해 상기 공용안테나(23)로 전송되어 송신된다. 이하의 제2 실시예의 동작에 대한 설명은 제1 실시예의 동작과 동일하므로 생략된다.

이와 같이 구성되는 일체형 이중대역 듀플렉서는 신호의 간섭효과를 억제하고 신호의 특성을 개선하기 위하여 개방면의 유전체 패턴이나 유전블록의 외부도체면의 유전체 패턴을 변화시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일체형 이중대역 듀플렉서는 서로 다른 통과 주파수 대역을 갖는 듀플렉서를 유전체 블록의 동일면에 구현하며 상기 듀플렉서에 공용되는 안테나부를 상기 유전체 블록의 중심에 구현하여 단말기의 인쇄회로기판(PCB)에 이중대역 듀플렉서를 일체화하여 한번에 표면 실장할 수 있으므로 제조공정을 간편화할 수 있고, 단말기의 PCB상에서 차지하는 면적을 줄여 단말기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일면을 개방면으로 하여 그 개방면을 제외한 나머지 외부면에 전도성 물질이 도포되어 서로 다른 주파수 대역을 통과시키는 제1 및 제2 듀플렉서가 동일면상에서 일정 이격거리를 두고 각 개방면의 반대면이 마주보도록 일체형으로 형성되는 듀플렉서부와; 상기 듀플렉서부의 제1 및 제2 듀플렉서의 안테나단이 서로 공용되도록 상기 듀플렉서들이 서로 연결된 유전체 블록의 중심을 관통하는 홀이 형성되는 공용안테나부와; 상기 공용안테나부와 제1 및 제2 듀플렉서 사이에 전송선로로 각각 형성되어 상기 공용안테나부와 제1 및 제2 듀플렉서의 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 이중대역 듀플렉서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공용안테나부는 제1 및 제2 듀플렉서의 이격거리 내에 형성되고 각 듀플렉서 개방면의 안테나단과 전송선로로 연결되는 것을 특징으로 하는 일체형 이중대역 듀플렉서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공용안테나부 및 임피던스 정합부는 일체형 이중대역 듀플렉서가 인쇄회로기판(PCB)에 부착되는 접합면쪽에 형성된 것을 포함하는 일체형 이중대역 듀플렉서.
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