KR101320896B1

KR101320896B1 - 유사 ＴＭ110 ｍｏｄｅ를 이용한 세라믹 판넬 공진기와 그 공진기를 이용한 ＲＦ 듀얼 모드 필터

Info

Publication number: KR101320896B1
Application number: KR1020110130180A
Authority: KR
Inventors: 장익수
Original assignee: 테크마 인코퍼레이티드
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-10-23
Also published as: WO2013085357A1; KR20130063684A

Abstract

본 발명은 현재 상용되는 육면체 모양의 벽돌과 같은 체적이 큰 RF(Radio frequency) 전력용 필터를 판넬(Panel)형으로 소형화하는 구조를 개발하여, 성능은 같거나 좋으며, 그 크기를 대폭 줄이는 데 목적이 있다.
현재 사용되는 듀얼모드 필터(Dual mode filter), 메탈 캐비티나 세라믹 DR(dielectric resonator) 필터 등은 모두 크기가 큰 입체 구조를 가지고 있으므로, 멀티모드 공진기를 이용하더라도 체적 및 크기가 여전히 큰 육면체 또는 원주나 구(Sphere)의 형태를 갖고 있다.
본 발명에서는 Q값이 다소 떨어지더라도 판넬형 DR을 이용하여 높이를 대폭 줄여서 평판에 가까운 2차원적 필터를 만들면, 유사 TM110-mode, 혹은 Hybrid mode로서 듀얼모드로 공진하므로, 공진기 수를 반으로 줄이면서도 방열 효과를 극대화할 수 있는 구조를 개발하였다.
따라서 필터의 공진기와 공진포켓의 구조가 판넬 형태로 소형화되므로 통신 시스템의 다른 디바이스(device)들과 그 크기가 잘 어울리게 되고, 또한 기능면에서도 스펙(Specification)이 잘 맞게 함으로서 다양한 시스템에 적용이 용이하게 되도록 만들었다.

Description

유사 ＴＭ110 ｍｏｄｅ를 이용한 세라믹 판넬 공진기와 그 공진기를 이용한 ＲＦ 듀얼 모드 필터{The Ceramic Panel Dual mode Resonators using Quasi TM110 mode and RF Dual mode Filter by the same}

본 발명은 무선통신용 필터(Filter)에 관한 것으로서, 특히 현재 사용되는 메탈캐비티(Metal Cavity) 구조의 공진포켓(Resonance pocket)으로 이루어진 콤필터(Comb filter) 및 싱글(Single) 혹은 멀티모드(Multi-mode) 세라믹(Ceramic) 공진기(Resonator)를 이용한 필터를 소형화시키면서, 현재 널리 사용되는 소형 세라믹모노블럭필터(Ceramic Mono-block filter) 보다는 삽입손실(Insertion loss)을 월등히 개선한 필터에 관한 것이다.

무선통신 시스템에서 RF필터는 필수적으로 사용되며, 현재 사용되는 필터는 그 용량이 수백 watts 정도로 대전력이고, 또한 삽입손실을 작게 하기 위하여 Q가 수천 (대략 3000이상)이 되는 공진기를 사용한다.

현재 널리 사용되는 대 전력 RF필터는 캐비티형 1/4파장의 전송선로 공진기를 이용한 필터 혹은 고유전율(High permittivity)을 가진 원주나 디스크(Disk)형태의 세라믹 DR(Dielectric Resonator)(610)을 이용한 필터가 대표적으로 사용된다.

통신 시스템의 급격한 발전에 힘입어 과거 통신장비에 비하여 통신용량이 점점 커지면서도 그 크기는 소형화를 요구하는 추세이다.

이러한 추세는 세라믹 DR필터에서도 한 개의 DR 공진기에서 2개(Dual mode), 3개(Triple mode), 4개(Quad mode)까지의 공진을 발생시켜 이용하는 멀티모드필터로 그 크기를 소형화하려는 방향으로 개발되고 있는 추세이다.

상기에서 언급한 일반적인 멀티모드필터의 DR공진기(610)는 육면체 혹은 원주나 구(球)의 도체로 된 공진포켓(640) 안에서 알루미나(Alumina)(620, 630)와 같은 다른 유전체(dielectric)를 상하에 지지하여 공진포켓의 중간에 고정 하여야 하는 문제로 인하여 그 부피 및 크기를 줄이는 데 한계가 있다.

또한 싱글모드공진기 때와 비교하여 감당하여야 하는 RF 전력이 듀얼모드공진기에서는 2배, 트리플모드공진기에서는 3배 등으로 늘어나게 되고, 멀티모드에서는 공진기내에서 사용된 모드의 수 만큼 감당하여야 하는 전력이 늘어나게 되며, 발생하는 열도 같은 비율로 증가하기 때문에 방열이 잘 되는 구조와 그 크기를 소형화할 수 있는 구조가 매우 요구된다.
또, 현재 널리 사용되는 대전력 RF필터 즉, 캐비티형태의 도체 필터, 싱글 혹은 멀티모드 세라믹 필터는 그 부피가 큰 형태(Bulky)의 공진기(610) 및 공진포켓(640)이므로, 이러한 필터의 소형화가 요구된다.
듀얼모드 세라믹 필터에서 DR공진기를 둘러싸고 있는 공진포켓(001, 002)들 간에는 단일 공진모드만 결합이 이루어지도록 해야한다.
듀얼모드로 동작하는 한 개의 공진기에서 발생한 두 모드 사이의 모드 간 결합조정이 쉬우면서 결합량을 크게 할 수 있는 구조가 요구된다.
일반적인 세라믹을 이용한 DR공진기(610)는 공진포켓(640) 내에서 공중에 위치하기 때문에 이를 고정하기 위하여는 알루미나를 이용한 지지대(Support Bar)(620, 630)를 DR과 공진포켓의 윗면 또는 바닥면 사이에 삽입하여 고정시키고 있다(도6). 이때 DR에서 발생한 열이 지지대를 통하여 몸체(640)까지 전달하여야 하는데, 물리적인 불연속면과 구조(긴 전달 경로)에 의하여 방열구조가 좋지 않은 문제점이 야기된다.
다른 시스템 또는 부품(device)의 소형화에 따라 필터와 상호 결합시켜 사용이 용이하도록 필터도 그 크기 및 구조가 작아져야 한다.

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본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 종래의 부피가 큰 RF필터를 소형의 판넬형으로 대치할 수 있는, 크기 및 구조가 작은 공진기 및 이것을 이용한 필터를 제공하는 것에 있다.

삭제

본 발명은 상기의 문제점의 해결 방법을 고안하였으며, 해결과제 순서대로 서술하면 다음과 같다.
무선통신 시스템의 요구 스펙을 만족시키면서 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도2a, 도2b, 도2c, 도2d에 도시된 바와 같이 판넬형의 세라믹 공진기(210, 220, 230, 240)를 도체로 된 공진포켓(001, 002)의 바닥에 부착시켜서 듀얼모드로 공진시키는 형태를 개발하였다.
판넬형태이면서 필터의 삽입손실을 줄이기 위하여 전류가 흐르는 도체 면적을 증가시킨 형태의 공진기를 고안하였고, 도체판(300)은 도1a, 도2a, 도2b에서와 같이 세라믹 공진기 유전체(010)에 부착되며, 도체판의 모양은 세라믹 공진기의 유전체 형상에 따라 원형 도체판(300), 4각형 도체판(400), 8각형 도체판(800)과 같은 다양한 형상을 갖는다.
4개의 돌출부(302)를 갖는 원판(원형의 판넬)형(010) 혹은 4개의 돌출부(302)를 갖는 정사각형(또는 중심을 기준으로 대칭인 다각형)(020, 030)혹은 십자형 유전체판넬(040)을 정사각형 공진포켓(001) 혹은 원통형 공진포켓(002)의 바닥에 부착하였을 때, 그 공간에서 발생시킬 수 있는 공진모드는 TM110-mode와 비슷한 모양으로 공진하며, 이 모드를 유사 TM110-mode(Quasi TM110-mode)라 할 수 있다.
따라서 원통형 공진포켓의 경우 높이가 반경보다 훨씬 작게하여, 유사 TM110-mode를 만들면, 듀얼모드를 발생시킬 수 있고, 또한 전류가 흐르는 면적을 극대화시킬 수 있다.
이는 모노블럭 세라믹 필터에서 1/4파장 길이의 직경에 매우 작은 도체봉을 사용하기 때문에 그 봉에 전류가 모여서 흐르므로 전류가 느끼는 저항이 크고, 그라운드(Ground)와 접하는 부분에서는 아주 큰 전류가 흐르므로 1/4파장의 공진기 Q가 대단히 작지만(일반적으로 Q는 400∼800정도), 본 발명의 기술에서는 도체판(300, 400, 800) 표면을 통하여 흐르는 전류의 면적을 크게 할 수 있어, 전체 전류의 유효 저항이 매우 작기 때문에 Q가 증가(일반적으로 Q＞3000)하여 필터의 삽입손실을 줄이는 데 효과적이다.
멀티모드공진기로 공진(Resonance)시키는 필터에서 판넬형의 유사 TM110-dual mode 공진기를 둘러싸고 있는 공진포켓(001, 002)들 간의 결합에서 단일 모드결합(Coupling)이 쉽게 이루어지지 않기 때문에 단일 모드결합을 위한 도체 돌출부(301) 혹은 유전체의 돌출부(302)를 이용하여 공진포켓들 간의 결합을 단일 모드결합이 이루어지도록 단순화시켰다.
결론적으로 일반적인 멀티모드필터에서 개선되어야 할 크기문제, 방열문제, Q를 증가시켜 삽입손실을 줄이는 문제와 공진포켓들 간의 단일모드결합 등의 어려운 문제들을 상기 서술과 같이 본 발명을 활용하여 해결하였다.
상기 기재에서 "Quasi TM110-mode"란, 단면이 원 혹은 정사각형인 높이가 낮은 마이크로웨이브 도체 공진포켓(001, 002) 안에 단일 유전체만 채워져 있을 때, 그 내부의 전·자장 중 전장은 Z축 방향(높이 방향)으로만 생기고(E(z축 방향)=EJ(kr)cosφ, J(kr)은 제1종 order 1의 Besssel 함수), 자장은 Z축 방향의 수직방향만 존재하는 모드가 TM110-mode이다. 본 발명에서는 고유전체와 공기층이 같이 존재하지만 전장은 Z축방향만 생긴다. 따라서 그 내부의 전장은 E=E₀ F(kr)cosφ(F(kr)은 kr의 n차 급수로 된 함수) 형태로서 유사 TM110-mode로 동작하므로 본문에서 Quasi TM110-mode라 한다.
또, 듀얼 모드DR 공진기는 4개의 돌출부(302)를 갖는 평판 구조의 판넬형 공진기(210, 220, 230, 240, 430, 440, 450, 460)를 이용하므로, 이를 적용한 필터도 판넬 형태가 되어 부피 및 크기를 혁신적으로 작게 하였다.

원형(010), 4각형(020), 8각형(030), 십자형태(040)의 2차원적 유전체 공진기 판넬에 유전체의 4개의 돌출부(302)가 있는 DR과 이와 동일한 모양에 4개의 도체 돌출부(301)가 있는 형태의 도체판(300, 400, 800)을 결합한 공진기가 있는 듀얼모드 공진기에서는 돌출부(301, 302)에 의하여 공진기에서 발생하는 두 개의 모드가 완전히 분리되므로 공진포켓들 간에는 단일 모드만 결합이 되게 하였다.

듀얼모드로 동작하는 평판 구조의 DR공진기에서 x, y축 45도 선상의 대칭 형태의 4개의 원형 혹은 반원형의 형태로 작은 홀(Hole)(113)을 두어 이 홀에 도체봉(Metal Bar) 혹은 유전체봉(Dielectric Bar)(115)을 삽입하면 쉽게 공진기내에서 발생한 상호 독립적인 두 모드 사이의 모드결합이 이루어지도록 하였다.

평판 구조의 DR공진기를 도체로 된 공진포켓(001, 002)의 바닥면에 직접 부착하여 방열 효과를 극대화하였다.

이러한 판넬구조의 필터는 그 크기가 작아 소형화된 다른 시스템 또는 부품과의 결합이 쉽게 되도록 구현되였다.

본 발명은 종래의 부피가 큰 RF 필터를 소형 판넬형으로 대치할 수 있다.

또한 그 판넬 필터에 사용되는 듀얼모드DR의 두께가 작은 평판 형태의 세라믹이기 때문에 대량 제작이 용이하며, 그로 인하여 생산성이 증대한다.

그리고 평판이기 때문에 무선통신 시스템에서 다른 제품 및 부품(Amplifier 및 Digital circuit 등)과의 결합이 용이하다.

따라서 통신 시스템의 급격한 소형화 추세에 대한 파급 효과가 대단히 크다.

도1a은 마이크로스트립 선로형 공진기를 이용한 4-pole 필터 구조도면
도1b는 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형 공진기를 이용한 4-pole 필터 구조 도면
도2a는 마이크로스트립선로형 공진기 구조 도면
도2b는 스트립 선로형 공진기 구조 도면
도2c는 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형 공진기 구조 도면
도2d는 공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형 공진기구조 도면
도3는 유사 TM110 mode를 발생시키는 조건의 도체공진 포켓 도면
도4는 판넬형 세라믹 공진기의 다양한 구조 도면
도5a는 유사 TM110 mode 공진기 E, H field 분포 도면에 있어서 사각Pocket
도5b는 유사 TM110 mode 공진기 E, H field 분포 도면에 있어서 원형Pocket
(DR 윗면 금속판)
도5c는 유사 TM110 mode 공진기 E, H field 분포 도면에 있어서 사각Pocket
(DR 윗면 금속판)
도6는 현재 널리 사용되는 세라믹 공진기의 구조 도면
도7는 마이크로스트립선로형 공진기를 이용한 4-pole 듀얼모드 2개 Pocket 필터의 컴퓨터 시뮬레이션(Simulation) 결과 도면

본 발명의 핵심은 종래의 벽돌과 같은 육면체 형태의 큰 RF필터를 얇은 평판(Flat panel)형태로 구현한 소형화된 필터로 개략적인 형태는 도1a, 도1b와 같다.

본 발명에 적용한 판넬 세라믹 듀얼모드 공진기를 가진 4-pole필터의 구조는 도체판(300)을 사용한 형태가 도1a이고, 도체판을 사용하지 않은 경우는 도1b 이다.

본 발명을 구현하기 위한 대표적 필터의 구조는 도1a과 같으며, 그것의 컴퓨터 시뮬레이션 특성은 도7과 같다.

판넬 구조의 필터가 되기 위하여 본 발명에서 적용되는 듀얼모드 공진기는 고유전율 세라믹 판넬로 구현하였으며, 그 구조는 다음과 같이 4가지 유형으로 구현 할 수 있다.

마이크로스트립선로형 판넬 세라믹 공진기

● (Microstrip line type Resonator. ＃1) ; 도2a

스트립선로형 판넬 세라믹 공진기

● (Strip line type Resonator. ＃2) ; 도2b

공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기

● (Microwave cavity type Resonator with air gap.＃3) ; 도2c

공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형 파넬 세라믹 공진기

● (Microwave cavity type Resonator without air gap. ＃4) ;도2d

상기 4가지 유형의 듀얼모드판넬 공진기는 Q면에서 다소 차이를 갖고 있지만, Q＞3000인 특성을 갖고 있어, 무선통신용 필터 및 유사분야의 어떠한 필터에도 적용할 수 있으며, 이 판넬 공진기를 두 가지 형태의 도체로 된 공진포켓 즉, 원통형공진포켓(002) 또는 단면이 정사각형인 공진포켓(001) 중 어느 공진포켓에 넣어서도 필터를 만들 수 있다.

또한 상기 4가지 유형의 공진기는 판넬의 모양으로서 4개의 돌출부(302)를 갖는 원형, 4개의 돌출부(302)를 갖는 사각형, 4개의 돌출부(302)를 갖는 팔각형, 십자형 등이 x, y축(높이를 z 축으로 함)에 대하여 대칭구조를 갖는 도4와 같은 판넬형태의 공진기를 듀얼모드 공진기로 사용할 수 있다.

도1a와 도1b는 2개의 공진기를 이용한 4-pole 필터로서 2단으로 연결된 공진기를 이용한 필터 구현방법의 예로, 그 공진기를 정사각형의 도체 공진포켓(001)에 장착시킨 필터이지만, 원통형의 도체 공진포켓(002)에 사용할 수 있으며 또한 도2a, 도2b, 도2c, 도2d의 4가지 공진기 형태 중 어느 것으로도 구현이 가능하며, 공진기 모양도 도4와 같이 다양하게 적용될 수 있다.

판넬 세라믹 공진기 ＃1(210)을 적용할 경우 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 하측면은 공진포켓(001) 바닥면 그라운드에 부착되고, 공진기 유전체(010)의 상측면은 도체판(300)과 부착되며, 그 도체판과 공진포켓의 상측면 사이에는 얇은 공기층(Air gap)(200)이 있으며, 도2a와 같이 도체판(300)에 있는 5개의 홀(113, 114)과 공진기 유전체의 5개의 홀(113, 114)의 위치 및 크기가 동일하여야 한다.

판넬 세라믹 공진기＃2(220)를 적용할 경우 하측 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 하측면과 상측 공진기 유전체(010)의 상측면 모두는 공진포켓(001)의 윗면과 바닥면의 그라운드에 부착되고, 공진기의 중간도체(300)는 상측 및 하측 공진기 유전체(010) 사이에 부착되어 있으며, 도2b와 같이 두 개의 공진기 유전체(010)와 중간도체(300)의 5개의 홀(113, 114)이 위치 및 크기가 동일 하여야 한다.

판넬 세라믹 공진기 ＃3(230)을 적용할 경우 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 하측면은 공진포켓(001) 바닥면 그라운드에 부착되고, 공진기 유전체(010)의 상측면과 공진포켓의 상측면 사이에는 얇은 공기층(200)이 존재하며 도2c와 같다.

판넬 세라믹 공진기 ＃4(240)을 적용할 경우 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)의 상측면, 하측면 모두는 공진포켓(001) 윗면과 바닥면의 그라운드에 부착되는 구조이고 도2d와 같다.

판넬 세라믹 공진기의 4가지 유형(210, 220, 230, 240)에 대하여 x, y축 45도 선상의 대칭 형태의 4개의 원형홀(113) 혹은 판넬 세라믹 공진기의 끝면에서 한쪽이 열린 4개의 원형홀(113)이 도4와 같이 형성되어 있으며, 이것들은 공진기내에서 생긴 상호 독립적이고 직교하는 듀얼모드(Orthogonal Dual mode) 사이에 모드결합이 생기게 하며 또한 그 양을 조절하기 위하여 사용된다.

이러한 4개의 홀(113)은 판넬 세라믹 공진기의 중심에서 떨어진 거리에 따라 모드결합의 세기가 달라지므로 필터의 통과 대역폭 등에 따라서 중심에서 떨어지는 위치와 거리가 바뀌지만, 반드시 대칭형으로 놓여져야 한다.

판넬 세라믹 공진기 중심부에 위치한 홀(114)에서는 전장(E-field)이 제로(Zero)가 되기 때문에 도체나 부도체 등의 스크류(Screw)를 삽입하여 공진기를 공진포켓에 고정할 수 있으며 또한 불필요한 다른 스퓨리어스 모드(Spurious mode)를 제거할 수 있는 기능을 한다.

상기 4개의 모드결합을 위한 홀(113)과 판넬 세라믹 공진기 중심에 위치한 고정용 홀(114)의 역할은 판넬 세라믹 공진기의 4가지 유형(도2a, 도2b, 도2c, 도2d)에서도 동일하게 적용된다.

또한 4개 모드결합용 홀중 임의의 하나 혹은 판넬 세라믹 공진기의 중심에서 대각선으로 보는 임의의 2개의 홀을 택하여 도체봉(115) 혹은 유전체봉(115)을 삽입하여 상하로 움직이면 판넬 세라믹 공진기내에서 발생된 상호 독립적인 두 모드사이의 결합량이 조절된다.

원형 도체판(300), 4각형 도체판(400), 8각형 도체판(800)에서의 4개의 도체 돌출부(301) 및 원판형 공진기 유전체(010), 4각형 공진기 유전체(020), 8각형 공진기 유전체(030)에서의 4개의 세라믹돌출부(302)는 세라믹 공진기가 듀얼모드로 공진 시 각모드의 공진 주파수를 조절하면서 공진특성을 강하게 분리시키고, 각 공진포켓들 간의 결합량을 조절할 수 있는 기능을 갖고 있는 구조이다.

도1a, 도1b에서 듀얼모드로 공진하는 각 공진포켓들 간의 결합 시에는 반드시 한 개의 모드만 결합되어야 하기 때문에 각 공진포켓 사이에 한 개의 모드만 통과할 수 있는 윈도우(Window)를 만들고, 그 윈도우 쪽에 판넬 세라믹 공진기의 돌출부(301, 302)가 위치하게 하며, 이때 도1b에서와 같이 유전체 공진기만 있는 경우에는 결합을 강하게 유도하기 위한 도체(125)가 유전체 돌출부끝에 부착되어 있다. 이때 그 결합량은 조절봉(117)을 윈도우에 삽입하여 조절(Tuning) 할 수 있다.

한 개의 판넬 세라믹 공진기에 공진되는 두 개의 공진 주파수 조정은 공진포켓들 간의 결합에 사용된 돌출부의 반대쪽 돌출부(301, 302)에서 주파수 조정봉(Frequency Tuning Bar)(112)을 상하로 움직여서 공진 주파수 상세 조정(Reasonance frequency fine tuning)이 가능해 진다.
또한, 상기 4개의 도체 돌출부(301) 혹은 4개의 유전체 돌출부(302)에 의한 공진포켓들 간의 결합량 조정과 공진 주파수 상세 조정기능은 4가지 유형의 판넬 세라믹 공진기(도2a, 도2b, 도2c, 도2d)에서도 동일하게 적용된다.
판넬 세라믹 공진기를 이용한 다단의 필터 입·출력포트(Input/Output port)(120)에서도 각 공진포켓 사이에 한 개의 모드만 통과할 수 있는 결합 방법(조절봉(117)과 동일하게 돌출부와 입·출력포트의 커넥터(Connector) 사이에서도 조절봉(117)을 이용한 동일한 결합량 조절 방법이 사용될 수 있다.

삭제

001 : 단면이 정4각형인 공진포켓
002 : 단면이 원형인 공진포켓
010 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 원판형(원형의 판넬) 공진기 유전체
020 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체
030 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체
040 : 십자형 공진기 유전체
112 : 주파수 tuning 봉
113 : 모드 결합용 홀
114 : 공진기 고정용 홀
115 :듀얼모드간 결합 tuning 봉
117 :포켓사이 및 In/Output connector와 공진기 사이의 결합 tuning 봉
120 : In/Output connector
125 : 결합을 강하게 유도하기 위한 도체
200 : 공진기와 포켓 사이의 공기층(Air gap)
210 : 마이크로스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기
220 : 스트립 선로형판넬 세라믹 공진기
230 : 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형판넬 세라믹 공진기
240 : 공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형판넬 세라믹 공진기
300 : 세라믹 판넬 공진기의 유전체와 동일한 평면 모양으로 부착되는 원형도체판
301 : 도체 돌출부
302 : 유전체 돌출부
400 :세라믹 판넬 공진기의 유전체와 동일한 평면 모양으로 부착되는 정4각형 도체판
410 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 공진기 유전체(010)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
420 : (410)의 모드결합용 홀(113)이 가장자리에 있는 판넬형 세라믹 공진기
430 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체(020)과 정4각형 도체판(400)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
440 : 4개의 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체(030)와 8각형 도체판(800)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
450 : 십자형 공진기 유전체(040)를 사용한 판넬형 세라믹 공진기
460 : 십자형 공진기 유전체(040)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기
610 : 디스크형 세라믹 공진기
620, 630 : 세라믹 공진기를 지지하기 위한 다른 세라믹 지지대
640 : 일반적인 육면체 공진포켓
800 : 세라믹 판넬 공진기의 유전체와 동일한 평면 모양으로 부착되는 8각형 도체판

Claims

두께가 얇은 고유전율을 가진 판넬형 세라믹 공진기로, 주위에 등간격으로 배치된 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 원판형의 공진기 유전체(010)와 주위에 등간격으로 배치된 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 원형도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(410)와, 4개의 유전체 돌출부(302)와 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기(410)의 모드결합용 홀(113)이 가장자리에 있는 판넬형 세라믹 공진기(420)와, 각 변의 중심에 1개씩 모두 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체(020)와 각 변의 중심에 1개씩 모두 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 정4각형 도체판(400)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(430)와, 주위에 등간격으로 배치된 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체(030)와 주위에 등간격으로 배치된 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 8각형 도체판(800)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(440)와, 십자형 공진기 유전체(040)를 사용한 판넬형 세라믹 공진기(450)와, 십자형 공진기 유전체(040)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(460)로서,
x, y축(z축은 높이 방향)에 대하여 대칭구조를 갖고 있는 상기 6개의 판넬형 세라믹 공진기(410), (420), (430), (440), (450), (460)중의 어느 하나를 사용할 경우, 이것을 정사각형의 도체공진 포켓(001) 또는 원통형의 도체 공진포켓(002) 내의 바닥 중앙에 부착하여 Quasi TM110-mode의 듀얼모드로 공진시키는 것을 특징으로 하는 공진기(210, 220, 230, 240) 구조.
제 1항에 있어서,
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기의 유전체(010, 020, 030, 040)의 하측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 바닥면 그라운드에 부착되고,
유전체(010) 또는 (040)의 상측면은 도체판(300)에, 유전체(020)의 상측면은 도체판(400)에, 유전체(030)의 상측면은 도체판(800)에 각각 부착되며, 그 도체판과 공진포켓의 상측면 사이에는 얇은 공기층(Air gap)(200)을 갖게 하여, 마이크로스트립선로형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(210) 구조.
제 1항에 있어서,
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기의 유전체(010, 020, 030, 040)는 각각 상측유전체와 하측유전체로 이루어지고, 하측 유전체의 하측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 바닥면 그라운드에 부착되고, 상측 유전체의 상측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 윗면 그라운드에 부착되며,
판넬형 세라믹 공진기의 유전체(010, 020, 030, 040)에 있어서, 유전체(010) 또는 (040)의 상측유전체와 하측유전체 사이에는 도체판(300)이 부착되어 있고, 유전체 (020)의 상측유전체와 하측유전체 사이에는 도체판(400)이 부착되어 있으며, 유전체(030)의 상측유전체와 하측유전체 사이에는 도체판(800)이 각각 부착되어 있어 스트립 선로형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(220) 구조.
제 1항에 있어서,
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기 유전체(010, 020, 030, 040)의 하측면은 공진포켓(001) 또는 (002)의 바닥면 그라운드에 부착되고, 공진기 유전체(010, 020, 030, 040)의 상측면과 공진포켓(001) 또는 (002)의 상측면 사이에는 얇은 공기층(Air gap)(200)을 갖게 하여, 공기층(Air gap)이 있는 마이크로파 캐비티형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(230) 구조.
제 1항에 있어서,
Quasi TM110 dual mode로 동작시키기 위하여 4개의 돌출부(302)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기 유전체(010, 020, 030, 040)의 상측면과 하측면이 공진포켓(001) 또는 (002)의 상측면과 바닥면 그라운드에 부착되어, 공기층(Air gap)이 없는 마이크로파 캐비티형으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공진기(240) 구조.
두께가 얇은 고유전율을 가진 판넬형 세라믹 공진기로, 주위에 등간격으로 배치된 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 원판형의 공진기 유전체(010)와 주위에 등간격으로 배치된 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 원형도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(410)와, 4개의 유전체 돌출부(302)와 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기(410)의 모드결합용 홀(113)이 가장자리에 있는 판넬형 세라믹 공진기(420)와, 각 변의 중심에 1개씩 모두 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체(020)와 각 변의 중심에 1개씩 모두 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 정4각형 도체판(400)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(430)와, 주위에 등간격으로 배치된 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체(030)와 주위에 등간격으로 배치된 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 8각형 도체판(800)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(440)와, 십자형 공진기 유전체(040)를 사용한 판넬형 세라믹 공진기(450)와, 십자형 공진기 유전체(040)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(460)로서,
4개의 돌출부(302)를 갖는 상기 6개의 판넬형 세라믹 공진기(410, 420, 430, 440, 450, 460)의 각각의 형태가 마이크로스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(210), 스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(220), 공기층이 있는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(230) 및 공기층이 없는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(240)의 4가지 유형으로, 공진기 내에서 생긴 상호 독립적이고 직교하는 듀얼 모드(Dual mode) 사이에 모드결합이 생기게 하며 또한 그 양을 조절하기 위하여 공진기의 x, y축 45도 선상에 존재하는 대칭 형태의 4개의 원형 홀(113) 혹은 판넬형 세라믹 공진기의 끝면에서 한쪽이 열린 4개의 원형 홀(113)이 판넬형 세라믹 공진기에 있는 구조와 판넬형 세라믹 공진기 중심의 전장(E-field)이 제로(Zero)가 되어 도체나 부도체 등의 스크류(Screw)를 삽입하여 공진기를 공진포켓에 고정할 수 있는 홀(114)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공진기 구조.
두께가 얇은 고유전율을 가진 판넬형 세라믹 공진기로, 주위에 등간격으로 배치된 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 원판형의 공진기 유전체(010)와 주위에 등간격으로 배치된 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 원형도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(410)와, 4개의 유전체 돌출부(302)와 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 판넬형 세라믹 공진기(410)의 모드결합용 홀(113)이 가장자리에 있는 판넬형 세라믹 공진기(420)와, 각 변의 중심에 1개씩 모두 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 정4각형 공진기 유전체(020)와 각 변의 중심에 1개씩 모두 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 정4각형 도체판(400)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(430)와, 주위에 등간격으로 배치된 4개의 유전체 돌출부(302)를 갖는 8각형 공진기 유전체(030)와 주위에 등간격으로 배치된 4개의 도체 돌출부(301)를 갖는 8각형 도체판(800)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(440)와, 십자형 공진기 유전체(040)를 사용한 판넬형 세라믹 공진기(450)와, 십자형 공진기 유전체(040)와 원형 도체판(300)을 사용한 판넬형 세라믹 공진기(460)로서,
4개의 돌출부(302)를 갖는 상기 6개의 판넬형 세라믹 공진기(410, 420, 430, 440, 450, 460)의 각각의 형태가 마이크로스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(210), 스트립 선로형 판넬 세라믹 공진기(220), 공기층이 있는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(230) 및 공기층이 없는 마이크로파 캐비티형 판넬 세라믹 공진기(240)의 4가지 유형으로 적용 시, 이러한 세라믹 공진기에서 발생하는 듀얼모드 공진의 각 모드 공진 주파수를 조절하면서 공진특성을 강하게 분리시키고, 각 공진포켓들 간의 결합량을 조절할 수 있는 기능을 갖고 있는 4개의 도체 돌출부(301)와 4개의 세라믹 돌출부(302)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공진기 구조.
청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 기재된 공진기 구조를 이용한 다중 모드 판넬형 RF 필터.