KR101585641B1 - Bandpass filter for protecting high electromagnetic pulse - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고출력 전자기파 대역통과필터 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 임계값 이하의 크기를 가지는 입력 신호가 입력되는 경우 대역통과필터로 동작하며, 임계값 이상의 입력 신호가 입력되는 경우 일정한 크기의 출력신호로 입력 신호를 감쇄시키며, 전자기파 보호 회로에 공기유전체를 형성하여 전자기기파 보호 회로를 입력 도파관과 출력 도파관 사이에 단일 또는 이중으로 삽입 배치하여도 삽입 손실을 최소화한 고출력 전자기파 대역통과필터 장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a high-output electromagnetic wave bandpass filter device that operates as a band-pass filter when an input signal having a magnitude equal to or smaller than a threshold value is input, To a high output electromagnetic wave bandpass filter device which attenuates the input signal and forms an air dielectric in the electromagnetic wave protection circuit so that the insertion loss is minimized even when the electromagnetic wave protection circuit is inserted singly or doubly between the input waveguide and the output waveguide will be.
Description
본 발명은 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 임계값 이하의 크기를 가지는 입력 신호가 입력되는 경우 대역통과필터로 동작하고 임계값 이상의 입력 신호가 입력되는 경우 일정한 크기의 출력신호로 입력 신호를 감쇄시키며, 전자기파 보호 회로에 공기 유전체를 형성하여 전자기파 보호 회로를 입력 도파관과 출력 도파관 사이에 단일 또는 이중으로 삽입 배치하여도 삽입 손실을 최소화한 대역통과필터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a band-pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function, and more particularly, to a band-pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function. More specifically, when an input signal having a size smaller than a threshold value is input, To an input waveguide and an output waveguide, in which an insertion loss is minimized even when the electromagnetic wave protection circuit is inserted singly or doubly between the input waveguide and the output waveguide .
고고도 핵전자기파(High-altitude Electromagnetic Pulse, HEMP), 고출력 비핵전자기파(High Power Electromagnetics, HPEM), 의도적 전자기 혼선(Intentional Electromagnetic Interference, IEMI), 고출력 초고주파(High Power Microwave, HPM) 등과 같은 위협적이고 공격적인 고출력의 전자기파 에너지를 고출력 전자기펄스(Electromagnetic Pulse, EMP)라 언급한다. (HEMP), High Power Electromagnetics (HPEM), intentional electromagnetic interference (IEMI), and high power microwave (HPM). The high output electromagnetic wave energy is referred to as a high output electromagnetic pulse (EMP).
전기를 이용하는 다양한 전자 디바이스가 사용되고 있는데, 고출력 전자기펄스가 전기 디바이스로 입력되는 경우 전기 디바이스는 오동작을 일으키거나 파괴되는 문제를 발생시킨다. 특히, 최근의 군수 장비에는 첨단 전자 디바이스들이 사용되고 있으며, 따라서 전쟁상황에서 고출력 전자기펄스 폭탄으로 공격을 받는 경우 대부분의 군수 장비들은 무력화되는 상황에 처하게 된다.[0003] A variety of electronic devices using electricity are used. When high-output electromagnetic pulses are input to an electric device, the electric device causes malfunction or breakage. In particular, advanced military equipment is used in modern military equipment, and most military equipment becomes ineffective if attacked by high-power electromagnetic pulse bombs in a war situation.
고출력 전자기펄스 공격은 대기권의 이온층과 자기층을 교란시킬 수 있는 능력이 있을 뿐만 아니라 통신 네트워크와 전력 전송 시스템을 마비시킬 수 있다. 따라서 일반 생활에 사용되는 전자 디바이스 뿐만 아니라 군수 장비의 전자 디바이스에서 이러한 고출력 전자기펄스로 인한 오동작과 고장을 방지할 수 있는 고출력 전자기펄스 대역통과필터 장치에 대한 요구가 커지고 있다.High-power electromagnetic pulse attacks not only have the ability to disturb the ionosphere and magnetic layer of the atmosphere, but also can paralyze the communication network and the power transmission system. Therefore, there is a growing demand for a high-output electromagnetic pulse bandpass filter device that can prevent malfunctions and failures due to such high-output electromagnetic pulses in electronic devices used in ordinary life as well as military equipment.
이에 따라 근래에는 유사시에 발생될 수 있는 고출력 전자기펄스로부터 개인과 기업은 물론 국가 등의 중요 전자 및 통신시설 등을 방호하기 위한 다양한 방안이 연구개발되고 있다.Accordingly, in recent years, various methods for protecting important electronic and communication facilities, such as individuals and companies as well as countries, have been researched and developed from high-power electromagnetic pulses that may occur in case of emergency.
RF 리미터(limiter)는 원하지 않는 신호로부터 수신단을 보호하기 위해 사용되는 소자로서, 임계값 이상의 모든 입력신호에 대해 일정한 출력을 제공한다. 다이오드를 사용하는 RF 리미터는 작은 신호는 통과시키는 반면, 어떤 임계값 이상의 신호는 감쇄시켜서 전달한다. 현대의 레이더 시스템에서 수신기를 보호하기 위해 사용되는 RF 리미터는 새로운 간섭 위협이나 복잡한 전자파 환경의 도전으로부터 극복할 수 있는 절대 필요한 역할을 수행한다.
An RF limiter is an element used to protect the receiver from undesired signals and provides a constant output for all input signals above the threshold. An RF limiter using a diode passes a small signal while attenuating the signal above a certain threshold. The RF limiter used to protect the receiver in modern radar systems plays an integral role in overcoming the challenges of new interference threats and complex electromagnetic environments.
그러나 종래 RF 리미터는 임계값 이상의 신호가 입력되는 경우 일정한 크기의 출력으로 입력 신호를 감쇄시키는 역활만을 수행하며, 입력 신호가 임계값 이하인 경우 입력 신호를 정해진 주파수 대역으로 필터링하는 역활을 수행하지 못한다. 따라서 RF 리미터와 함께 별도로 대역통과필터를 구비하여야 한다.However, in the conventional RF limiter, when a signal exceeding a threshold value is input, the RF limiter only performs a function of attenuating the input signal with an output of a predetermined magnitude, and fails to filter the input signal into a predetermined frequency band when the input signal is below a threshold value. Therefore, a band-pass filter must be provided separately from the RF limiter.
더욱이 위성통신시스템에서 수신되는 신호는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)로 입력되는데, 위성통신시스템에 사용되는 저잡음 증폭기의 경우 약 0dBm에서 최대 입력 전력을 가지므로 낮은 전력에서 동작되는 RF 리미터가 필요하다. In addition, the signal received from the satellite communication system is input to a low noise amplifier (LNA). In the case of a low noise amplifier used in a satellite communication system, since the maximum input power is about 0 dBm, an RF limiter Do.
본 발명은 위에서 언급한 종래 대역통과필터 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 입력되는 고출력 전자기파로부터 전자 디바이스를 보호할 수 있는 대역통과필터 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a band-pass filter device capable of protecting an electronic device from input high-output electromagnetic waves.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 임계값 이하의 크기를 가지는 입력 신호가 입력되는 경우 대역통과필터로 동작하며, 임계값 이상의 입력 신호가 입력되는 경우 일정한 크기의 출력신호로 입력 신호를 감쇄시키는 대역통과필터 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bandpass filter that operates as a bandpass filter when an input signal having a magnitude equal to or less than a threshold value is input, And to provide a filter device.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 전자기파 보호 회로를 직사각형 형상의 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface) 구조로 형성하며 반사손실과 삽입손실을 향상시킨 대역통과필터 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a band-pass filter device in which an electromagnetic wave protection circuit is formed in a rectangular frequency selective surface (FSS) structure, and reflection loss and insertion loss are improved.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 플랜지를 이용하여 전자기파 보호 회로를 일정 이격거리로 이중 배치하여 주파수 선택도를 향상시키며 삽입 손실을 최소화한 대역통과필터 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a band-pass filter device in which an electromagnetic wave protection circuit is arranged at a predetermined distance using a flange to improve frequency selectivity and minimize insertion loss.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 전자기파 보호 회로에 공기유전체를 형성하여 전자기기파 보호 회로를 입력 도파관과 출력 도파관 사이에 단일 또는 이중으로 삽입 배치하여도 삽입 손실을 최소화한 대역통과필터 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a bandpass filter device in which an air dielectric is formed in an electromagnetic wave protection circuit so that an insertion loss is minimized even if an electromagnetic wave protection circuit is interposed between an input waveguide and an output waveguide either singly or doubly .
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 위성통신시스템에 사용되는, 낮은 최대 입력 전력을 가지는 저잡음 증폭기에 적용 가능한 대역통과필터 장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a bandpass filter device applicable to a low noise amplifier having a low maximum input power, which is used in a satellite communication system.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 입력단 도파관과, 출력단 도파관과, 입력단 도파관과 출력단 도파관 사이에 배치되며 입력단 도파관으로 입력된 전자기파가 제1 임계값 이하의 저출력인 경우 입력된 전자기파를 동작 주파수 대역으로 필터링하는 대역통과필터로 동작하며, 입력단 도파관으로 입력된 전자기파가 제2 임계값 이상의 고출력인 경우 고출력 전자기파의 크기를 제한하는 리미터로 동작하는 전자기파 보호 회로를 구비하는 전자기파 보호 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the object of the present invention, a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention comprises an input waveguide, an output waveguide, an input waveguide and an output waveguide, And operates as a band-pass filter that filters the input electromagnetic wave in the operating frequency band when the output power is less than the threshold value. When the electromagnetic wave input to the input waveguide is higher than the second threshold value, the limiter operates as a limiter for limiting the size of the high- And an electromagnetic wave protection unit having an electromagnetic wave protection circuit.
바람직하게, 전자기파 보호 회로는 유전기판과, 유전기판의 상면에 형성되어 있으며 입력된 전자기파를 동작 주파수 대역으로 필터링하는 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface) 구조의 필터부와, 필터부로부터 일정 거리 이격되어 형성되어 있는 이격 패턴부와, 보호 패턴부와 이격 패턴부 사이에 배치되어 고출력 전자기파가 입력되는 경우 보호 패턴부와 이격 패턴부를 전기적으로 접속시키고 저출력 전자기파가 입력되는 경우 보호 패턴부와 이격 패턴부를 전기적으로 차단시키는 접속 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electromagnetic wave protection circuit includes a dielectric substrate, a filter unit formed on the dielectric substrate, the filter unit having a frequency selective surface (FSS) structure for filtering input electromagnetic waves into an operating frequency band, And a protective pattern portion which is disposed between the protective pattern portion and the spacing pattern portion so as to electrically connect the protective pattern portion and the spacing pattern portion when a high output electromagnetic wave is input, And a connection cut-off portion for electrically disconnecting the unit.
여기서 필터부는 직사각형 형상의 주파수 선택 표면 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. The filter unit is characterized in that it has a rectangular-shaped frequency selective surface structure.
본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치에서 출력단 도파관에는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)가 접속되어 있으며, 접속 차단부는 쇼트키다이오드(schottky diode)인 것을 특징으로 한다. A low noise amplifier (LNA) is connected to the output stage waveguide in the band-pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to an embodiment of the present invention, and the connection breaker is a Schottky diode do.
바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 필터부의 둘레를 따라 유전기판을 관통하여 형성되는 공기유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to an embodiment of the present invention further includes an air dielectric formed through the dielectric substrate along the periphery of the filter portion.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 보호 유닛은 플랜지 몸체부와, 플랜지 몸체부를 관통하는 관통홀부와, 관통홀부의 일면과 일면에 대향하는 타면에 각각 형성되어 있는 장착부를 구비하는 플랜지를 더 포함하며, 전자기파 보호 회로는 장착부에 장착되는 것을 특징으로 한다.The electromagnetic wave protection unit according to an embodiment of the present invention further includes a flange body having a flange body portion, a through hole portion penetrating through the flange body portion, and a mounting portion formed on one surface of the through hole portion and on the other surface, , And the electromagnetic wave protection circuit is mounted on the mounting portion.
바람직하게, 전자기파 보호 회로는 관통홀부의 일면에 형성되어 있는 제1 장착부와 일면에 대향하는 타면에 형성되어 있는 제2 장착부에 각각 이중으로 이격 장착되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electromagnetic wave protection circuit is separated from the first mounting portion formed on one side of the through hole and the second mounting portion formed on the other side opposite to the one side.
바람직하게, 플랜지 몸체부, 관통홀부 및 장착부는 은, 금 또는 구리 중 적어도 어느 하나의 금속으로 도금되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, the flange body portion, the through hole portion, and the mounting portion are plated with at least one metal of silver, gold, or copper.
본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 다음과 같은 다양한 효과를 가진다.The bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention has various effects as follows.
첫째, 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 임계값 이하의 입력 신호가 입력되는 경우 대역통과필터로 동작하며 임계값 이상의 입력 신호가 입력되는 경우 일정한 출력으로 감쇄시키는 리미터로 동작함으로써, 대역통과필터와 리미터의 기능을 동시에 수행한다.A band pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention operates as a band pass filter when an input signal below a threshold value is inputted and acts as a limiter that attenuates to a constant output when an input signal over a threshold value is inputted. Thereby performing the function of a bandpass filter and a limiter at the same time.
둘째, 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 전자기파 보호 회로를 직사각형 모양의 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface) 구조로 형성함으로써, 직사각형 모양의 가로 또는 세로 길이를 조절하여 주파수 선택도를 조절할 수 있으며 반사 손실과 삽입 손실을 향상시킬 수 있다.Second, the band-pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention can be realized by forming an electromagnetic wave protection circuit with a rectangular frequency selective surface (FSS) structure, The selectivity can be adjusted and the reflection loss and insertion loss can be improved.
셋째, 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 플랜지를 이용하여 전자기파 보호 회로를 일정 이격거리로 이중 배치함으로써, 주파수 선택도를 향상시키며 삽입 손실을 최소화할 수 있다.Third, the bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention can improve the frequency selectivity and minimize the insertion loss by using the flange to arrange the electromagnetic wave protection circuit at a predetermined distance.
넷째, 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 전자기파 보호 회로에 공기유전체를 형성함으로써, 전자기기파 보호 회로를 입력 도파관과 출력 도파관 사이에 단일 또는 이중으로 삽입 배치하여도 삽입 손실을 최소화할 수 있다.Fourthly, the bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention forms an air dielectric in the electromagnetic wave protection circuit so that even if the electronic device wave protection circuit is interposed between the input waveguide and the output waveguide, Can be minimized.
다섯째, 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 낮은 전력에서 동작하도록 쇼트키다이오드를 사용함으로써, 위성통신시스템에 사용되는, 낮은 최대 입력 전력을 가지는 저잡음 증폭기에 적용 가능하다.Fifth, the bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention can be applied to a low noise amplifier having a low maximum input power, which is used in a satellite communication system, by using a Schottky diode to operate at low power.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치(1)의 분해 사시도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자기파 보호 회로(20, 40)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 일 성능을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 다른 성능을 나타내는 그래프이다.1 is an exploded perspective view of a
2 is an exploded perspective view illustrating a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining an example of the electromagnetic
4 is a cross-sectional view of a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a performance of a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention.
6 is a graph showing another performance of a band-pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
Hereinafter, a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치(1)의 분해 사시도를 도시하고 있다.1 is an exploded perspective view of a
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치(1)는 안테나 등과 같은 수신단(미도시)에 접속되어 있으며 수신단에서 수신한 전자기파가 입력되는 제1 도파관 유닛(10)과, 전자 디바이스 회로, 예를 들어 저잡음 증폭기(LNA) 등에 접속되며 제1 도파관(10)으로 입력된 전자기파가 출력되는 제2 도파관(30) 유닛 및 제1 도파관(10)과 제2 도파관(30) 사이에 배치되어 있는 전자기파 보호 회로(20)를 포함하여 구성된다. 1, a
본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치(1)는 제1 도파관 유닛(10)으로 입력된 전자기파가 임계값 이하인 경우 입력된 전자기파에서 동작 주파수 대역을 필터링하는데, 입력된 전자기파가 임계값 이상인 경우 입력된 전자기파의 크기를 일정 크기로 감쇄하여 입력된 전자기파의 크기를 출력시킨다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 대역통과필터 장치(1)는 임계값 이하의 전자기파가 입력되는 경우 대역통과필터로 동작하며, 임계값 이상의 전자기파가 입력되는 경우 리미터로 동작한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치(1)는 대역통과필터뿐만 아니라 리미터로 동작하여 제2 도파관 유닛(30)의 출력단에 접속되어 있는 전자 디바이스 회로를 보호한다.
The band
보다 구체적으로 살펴보면, 제1 도파관 유닛(10)은 수신단을 통해 수신한 전자기파의 전송로로 사용되는 도체로 사각형 모양의 제1 도파관(11) 및 제1 도파관(11)의 일단에 형성되어 있는 제1 도파관 몸체(15)를 구비한다. 제1 도파관(11)은 속이 빈 중공(13)으로 제1 도파관 몸체(15)를 관통하여 중공(13)이 연장 형성되어 있다. 수신한 전자기파는 중공(13)의 도파관(11)을 따라 입력된다. 제1 도파관(11)은 마이크로파 이상의 높은 주파수(1GHz 이상)의 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로의 일종인데, 구리 등의 전기도체로 된 관 내부를 전자기파가 지나가게 한 것이다. 제1 도파관(11)은 일종의 고역 필터 성질이 있으며, 차단 파장보다도 긴 파장의 전파는 전할 수 없다. More specifically, the
제1 도파관 유닛(10)과 동일하게, 제2 도파관 유닛(30)도 전자기파의 전송로로 사용되는 도체로 사각형 모양의 제2 도파관(31) 및 제2 도파관(31)의 일단에 형성되어 있는 제2 도파관 몸체(35)을 구비한다. 여기서 제1 도파관 몸체(15)와 제2 도파관 몸체(35)에는 각각 체결홀(17, 37)이 형성되어 있으며, 제2 도파관 몸체(35)와 제1 도파관 몸체(15)는 서로 대향하도록 체결홀(17, 37)에 나사 등의 체결 수단(미도시)을 삽입하여 체결된다. 제2 도파관(31)은 속이 빈 중공(33)으로 제2 도파관 몸체(35)를 관통하여 중공(33)이 연장 형성되어 있다. 전자기파는 중공(33)의 도파관(31)을 따라 입력된다. 제2 도파관(31)은 마이크로파 이상의 높은 주파수(1GHz 이상)의 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로의 일종인데, 구리 등의 전기도체로 된 관 내부를 전자기파가 지나가게 한 것이다. Similarly to the
전자기파 보호 회로(20)는 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30)의 사이에 배치되는데, 전자기파 보호 회로(20)는 제1 도파관 유닛(10)으로 입력된 전자기파의 크기에 기초하여 전자기파가 임계값 이하의 크기를 가지는 경우 입력된 전자기파를 대역 통과 필터링하여 제2 도파관 유닛(30)으로 전송하며, 임계값 이상의 크기를 가지는 경우 입력된 전자기파의 크기를 감쇄시켜 제2 도파관 유닛(30)에 접속되어 있는 전자 디바이스 회로를 고출력 전자기파로부터 보호한다.
The electromagnetic
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치(1')를 설명하기 위한 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view illustrating a band pass filter device 1 'having a high output electromagnetic wave protection function according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치는 제1 도파관 유닛(10), 제2 도파관 유닛(30) 및 전자기파 보호 유닛을 구비하는데, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30)은 앞서 도 1을 참고로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30)과 동일하며, 이하 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.A bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to another embodiment of the present invention includes a
전자기파 보호 유닛은 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30) 사이에 배치되며, 제1 도파관 유닛(10)으로 입력된 전자기파가 임계값 이하의 저출력인 경우 입력된 전자기파를 동작 주파수 대역으로 필터링하는 대역통과필터로 동작하며, 제1 도파관 유닛(10)으로 입력된 전자기파가 임계값 이상의 고출력인 경우 고출력 전자기파의 크기를 제한하는 리미터로 동작하는 전자기파 보호 회로를 구비한다.The electromagnetic wave protection unit is disposed between the
전자기파 보호 유닛은 플랜지(110)와 플랜지(110)의 양단에 대향하도록 배치되는 전자기파 보호 회로(20, 40)을 구비한다. 플랜지(110)는 플랜지 몸체부(111)와, 플랜지 몸체부(111) 중심을 관통되어 있는 관통홀부(113)와, 관통홀부(113)의 일면과 일면에 대향하는 타면에 각각 형성되어 있는 장착부(115, 117)를 구비하도록 형성되어 있다. 여기서 관통홀부(113)의 단면 형상은 제1 도파관관 유닛(10)의 중공(13) 단면 형상 또는 제2 도파관 유닛(30)의 중공(33) 단면 형상에 상응하도록 형성되어 있다.The electromagnetic wave protection unit includes electromagnetic wave protection circuits (20, 40) arranged so as to face both ends of the flange (110) and the flange (110). The
제1 전자기파 보호 회로(20)는 제1 장착부(115)에 장착되며, 제2 전자기파 보호 회로(40)는 제2 정착부(117)에 장착된다. 제1 장착부(115)는 플랜지 몸체부(111)의 상면에 관통홀부(113)의 외주면을 따라 단차 형성되어 있으며, 제2 장착부(117)는 플랜지 몸체부(111)의 하면에 관통홀부(113)의 외주면을 따라 단차 형성되어 있다. 제1 전자기파 보호 회로(20)는 제1 장착부(115)의 단차진 삽입홈에 안착되어 고정 배치되며, 제2 전자기파 보호 회로(40)는 제2 장착부(117)의 단차진 삽입홈에 안착되어 고정 배치된다.The first electromagnetic
플랜지(110)를 이용하여 제1 전자기파 보호 회로(20)와 제2 전자기파 보호 회로(40)를 이중으로 배치함으로써 입력된 전자기파의 동작 주파수 대역을 필러링시 주파수 선택도를 향상시킬 수 있으며, 제1 장착부(115) 또는 제2 장착부(117)를 각각 은, 금, 구리 등의 높은 전도성 금속으로 코팅함으로써 제1 전자기파 보호 회로(20) 또는 제2 전자기파 보호 회로(40)를 삽입시 발생하는 삽입 손실을 최소화한다.
By arranging the first electromagnetic
도 3은 본 발명에 따른 전자기파 보호 회로(20, 40)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining an example of the electromagnetic
도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 고출력 전자기파 보호 회로는 유전기판(21)과, 유전기판(21)의 상면에 형성되는 필터부(23)와, 필터부(23)로부터 일정 거리 이격되어 형성되는 이격 패턴부(25) 및 필터부(23)와 이격 패턴부(25) 사이에 배치되어 임계값 이상의 고출력 전자기파가 입력되는 경우 필터부(23)와 이격 패턴부(25)를 전기적으로 접속시키고 임계값 이하의 저출력 전자기파가 입력되는 경우 필터부(23)와 이격 패턴부(25)를 전기적으로 차단시키는 접속 차단부(29)를 구비하여 형성되어 있다.3, the high-output electromagnetic wave protection circuit includes a
필터부(23)와 이격 패턴부(25)는 먼저 유전기판(21)의 상면 전체에 금속층을 형성한 후, 유전기판(21)의 상면에 형성된 금속층을 필터부(23)와 이격 패턴부(25)을 가지도록 에칭하여 패턴부(23)와 이격 패턴부(25) 사이의 이격 거리만큼 금속층을 제거하여 형성할 수 있다.The
필터부(23)는 임계값 이하의 전자기파가 입력되는 경우 동작 주파수 대역으로 필터링하는 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface) 구조로 필터부는 직사각형 모양으로 형성되어 있다. 직사각형의 필터부(23)의 가로 또는 세로 길이를 조절하여 입력되는 전자기파의 동작 주파수 대역을 선택적으로 필터링할 수 있다. 바람직하게, 필터부(23)의 가로의 길이가 세로의 길이보다 짧은 직사각형 형상의 주파수 선택 표면 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.The
본 발명을 위성통신시스템에 적용하는 경우, 통상적으로 위성통신시스템은 수신한 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기를 구비하고 있다. 저잡음 증폭기의 경우, 낮은 최대 입력 전력을 가지는데 낮은 전력에서 동작하도록 쇼트키 다이오드를 접속 차단부로 사용함으로써 낮은 최대 입력 전력을 가지는 위성통신시스템의 저잡음 증폭기에 적용 가능하다.When the present invention is applied to a satellite communication system, a satellite communication system typically includes a low noise amplifier for amplifying the received signal. In the case of a low noise amplifier, it is applicable to a low noise amplifier of a satellite communication system having a low maximum input power and a low maximum input power by using a Schottky diode as a connection cutoff portion to operate at a low power.
한편, 본 발명에 따른 전자기파 보호 회로는 필터부(23)의 둘레를 따라 유전기판(21)을 관통하여 형성되는 공기유전체(27)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 공기유전체(27)를 필터부(23)의 둘레를 따라 형성함으로써, 전자기파 보호 회로를 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30)에 삽입함으로써 발생하는 삽입 손실을 최소화할 수 있으며, 더욱이 2개 이상의 전자기파 보호 회로를 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30)에 삽입하는 경우 발생하는 삽입 손실을 최소화할 수 있다. 여기서 공기유전체(27)를 형성하는 경우, 필터부(23)는 금속층을 에칭한 지지부(28)를 통해 유전기판(21)에 고정 지지된다.
The electromagnetic wave protection circuit according to the present invention further comprises an
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 단면도를 도시하고 있다.4 is a cross-sectional view of a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 도파관 몸체(15)의 하면과 제2 도파관 몸체(35)의 상면은 서로 대향하며, 제1 도파관 유닛(10)과 제2 도파관 유닛(30) 사이에 플랜지 몸체(111)가 배치되도록 체결수단에 의해 체결된다. 제1 전가기파 보호 회로(20)와 제2 전자기파 보호 회로(40)는 각각 플랜지에 형성되어 있는 제1 장착부(115)와 제2 장착부(117)에 배치된다. 제1 도파관(11) 및 제1 도파관 몸체(15)를 관통하여 형성되어 있는 제1 중공(13)은 제1 장착부(115)에 장착된 제1 전자기파 보호 회로(20)와 접촉하며, 제2 도파관(31) 및 제2 도파관 몸체(35)를 관통하여 형성되어 있는 제2 중공(33)은 제2 장착부(117)에 장착된 제2 전자기파 보호 회로(117)와 접촉한다. 바람직하게, 제1 도파관 유닛(10), 플랜지(110) 및 제2 도파관 유닛(30)을 체결시, 제1 중공(13)에서 관통홀부(113)를 거쳐 제2 중공(33)으로 관통홀이 연장 형성된다.
4, the lower surface of the
도 5은 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 일 성능을 나타내는 그래프이다.5 is a graph illustrating a performance of a bandpass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention.
도 5(a)은 공기유전층이 형성되어 있지 않는 전자기파 보호 회로를 1개 구비하는 대역통과필터 장치와 공기유전층이 형성되어 있는 전자기파 보호 회로를 1개 구비하는 대역통과필터 장치의 반사손실과 삽입손실을 나타내고 있다. 도 5(a)에 도시되어 있는 바와 같이 공기유전층이 형성되어 있는 경우(X)의 반사손실은 -31.50dB(S11_X)이며 공기유전층이 형성되어 있지 않은 경우(Y)의 반사손실은 -24.37dB(S11_Y)로 공기 유전층을 형성함으로써 반사 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다. 도 5(a)에 도시되어 있는 바와 같이 공기유전층이 형성되어 있는 경우(X)의 삽입손실은 -0.06dB(S12_X)이며 공기유전층이 형성되어 있지 않은 경우(Y)의 삽입손실은 -0.22dB(S12_Y)로 공기 유전층을 형성함으로써 삽입 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다.Fig. 5 (a) shows the reflection loss and insertion loss of a band-pass filter device having one electromagnetic wave protection circuit in which an air dielectric layer is not formed and an electromagnetic wave protection circuit in which an air- . As shown in Fig. 5A, when the air dielectric layer is formed, the reflection loss of (X) is -31.50dB ( S11_X ), and the reflection loss of the air dielectric layer Y is -24.37 It can be confirmed that the reflection loss is improved by forming the air dielectric layer in dB ( S11_Y ). As shown in Fig. 5 (a), when the air dielectric layer is formed, the insertion loss of (X) is -0.06 dB ( S12_X ) and the insertion loss of the air dielectric layer is It can be confirmed that the insertion loss is improved by forming the air dielectric layer in dB ( S12_Y ).
한편, 도 5(b)은 공기유전층이 형성되어 있지 않는 전자기파 보호 회로를 2개 구비하는 대역통과필터 장치와 공기유전층이 형성되어 있는 전자기파 보호 회로를 2개 구비하는 대역통과필터 장치의 반사손실과 삽입손실을 나타내고 있다. 도 5(b)에 도시되어 있는 바와 같이 공기유전층이 형성되어 있는 전자기파 보호 회로를 2개 구비하는 경우(X)의 반사손실은 -23.94dB(S11_X)이며 공기유전층이 형성되어 있지 않은 경우(Y)의 반사손실은 -17.76dB(S11_Y)로 공기 유전층을 형성함으로써 반사 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다. 도 5(b)에 도시되어 있는 바와 같이 공기유전층이 형성되어 있는 전자기파 보호 회로를 2개 구비하는 경우(X)의 삽입손실은 -0.09dB(S12_X)이며 공기유전층이 형성되어 있지 않은 경우(Y)의 삽입손실은 -0.41dB(S12_Y)로 공기 유전층을 형성함으로써 삽입 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다.
On the other hand, Fig. 5 (b) shows the reflection loss and the reflection loss of the band-pass filter device having two band-pass filter devices each having two air- Insertion loss. As shown in Fig. 5 (b), when two electromagnetic wave protection circuits each having an air dielectric layer are provided, the reflection loss of (X) is -23.94 dB ( S11_X ) and the air dielectric layer is not formed Y) is -17.76 dB (S 11 - Y), the reflection loss is improved by forming the air dielectric layer. As shown in Fig. 5 (b), when two electromagnetic wave protection circuits in which the air dielectric layer is formed have an insertion loss of -0.09 dB ( S12_X ) and no air dielectric layer is formed Y insertion loss is -0.41dB ( S12_Y ), the insertion loss is improved.
도 6은 본 발명에 따른 고출력 전자기파 보호 기능을 가진 대역통과필터 장치의 다른 성능을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing another performance of a band-pass filter device having a high output electromagnetic wave protection function according to the present invention.
도 6(a)는 정사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 대역통과필터 장치와 직사각형 모양(세로길이<가로길이)의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 대역통과필터 장치의 반사손실과 삽입손실을 도시하고 있으며, 도 6(b)는 정사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 2개를 구비하는 대역통과필터 장치와 직사각형 모양(세로길이<가로길이)의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 2개를 구비하는 대역통과필터 장치의 반사손실과 삽입손실을 도시하고 있다. 6 (a) shows a band-pass filter device having an electromagnetic wave protection circuit formed with a square-shaped filter portion and an electromagnetic wave protection circuit with a rectangular filter portion (longitudinal length <transverse length) 6 (b) shows a band-pass filter device having two electromagnetic wave protection circuits in which a square filter portion is formed, and a band-pass filter device having a rectangular shape Of the electromagnetic wave protection circuit in which the filter portion is formed.
도 6(a)에 도시되어 있는 바와 같이 직사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 대역통과필터 장치의 경우(X) 반사손실은 -47.80dB(S11_X)이며 정사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 고출력 전자기파 대역통과필터 장치의 경우(Y) 반사손실은 -21.73dB(S11_Y)로 직사각형 모양으로 필터부를 형성함으로써 반사 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다. 도 6(a)에 도시되어 있는 바와 같이 직사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 대역통과필터 장치의 경우(X) 삽입손실은 -0.16dB(S12_X)이며 정사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 고출력 전자기파 대역통과필터 장치의 경우(Y)의 삽입손실은 -0.28dB(S12_Y)로 필터부를 직사각형 모양으로 형성함으로써 삽입 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다.6 (a), in the case of the band-pass filter device having one electromagnetic wave protection circuit formed with the rectangular filter portion (X), the reflection loss is -47.80 dB ( S11_X ), and the square- It can be confirmed that the reflection loss is improved by forming the filter portion in a rectangular shape with a reflection loss of -21.73 dB ( S11_Y ) in the case of the high output electromagnetic wave bandpass filter device having one electromagnetic wave protection circuit in which the filter portion is formed . 6 (a), the insertion loss (X) in the case of the band-pass filter device having one electromagnetic wave protection circuit in which the rectangular filter portion is formed has an insertion loss of -0.16 dB (S 12_X ) In the case of a high-output electromagnetic wave band-pass filter device having one electromagnetic wave protection circuit in which a filter section is formed, it is confirmed that the insertion loss is improved by forming the filter section into a rectangular shape with an insertion loss of -0.28 dB ( S12_Y ) have.
한편, 도 6(b)에 도시되어 있는 바와 같이 직사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 대역통과필터 장치의 경우(X) 반사손실은 -23.16dB(S11_X)이며 정사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 2개를 구비하는 대역통과필터 장치의 경우(Y) 반사손실은 -19.16dB(S11_Y)로 직사각형 모양으로 필터부를 형성함으로써 반사 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다. 도 6(b)에 도시되어 있는 바와 같이 직사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 1개를 구비하는 대역통과필터 장치의 경우(X) 삽입손실은 -0.12dB(S12_X)이며 정사각형 모양의 필터부가 형성되어 있는 전자기파 보호 회로 2개를 구비하는 대역통과필터 장치의 경우(Y)의 삽입손실은 -0.21dB(S12_Y)로 필터부를 직사각형 모양으로 형성함으로써 삽입 손실이 향상되었음을 확인할 수 있다.
On the other hand, as shown in Fig. 6 (b), in the case of the band-pass filter device having one rectangular electromagnetic filter portion with the electromagnetic wave protection circuit, the reflection loss is -23.16 dB ( S11_X ) It is confirmed that the reflection loss is improved by forming the filter portion in a rectangular shape with a reflection loss of -19.16 dB (S 11 - Y) in the case of a band-pass filter device having two electromagnetic wave protection circuits formed with filter portions . 6 (b), the insertion loss (X) in the case of the band-pass filter device having one electromagnetic wave protection circuit in which the rectangular filter portion is formed has an insertion loss of -0.12 dB ( S12_X ) It can be confirmed that the insertion loss of the band-pass filter device including two electromagnetic wave protection circuits in which the filter portion is formed is improved by forming the filter portion into a rectangular shape with an insertion loss of -0.21 dB ( S12_Y ).
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 제1 도파관 20: 제2 도파관
30: 제1 플랜지 40: 제2 플랜지
50: 고출력 전자기파 보호 회로 31: 제1 베이스
33: 제1 돌출부 35: 제1 관통홀
37, 49: 체결홀 41: 제2 베이스
43: 제2 돌출부 45: 제2 관통홀
47: 삽입홈10: first waveguide 20: second waveguide
30: first flange 40: second flange
50: high output electromagnetic wave protection circuit 31: first base
33: first protrusion 35: first through hole
37, 49: fastening hole 41: second base
43: second projection 45: second through hole
47: insertion groove
Claims (9)
입력단 도파관;
출력단 도파관; 및
상기 입력단 도파관과 상기 출력단 도파관 사이에 배치되며, 상기 입력단 도파관으로 입력된 전자기파가 기설정된 제1 임계값 이하의 저출력인 경우 상기 입력된 전자기파를 동작 주파수 대역으로 필터링하는 대역통과필터로 동작하며, 상기 입력단 도파관으로 입력된 전자기파가 기설정된 제2 임계값 이상의 고출력인 경우 상기 고출력 전자기파의 크기를 제한하는 리미터로 동작하는 전자기파 보호 회로를 구비하는 전자기파 보호 유닛을 포함하며,
상기 전자기파 보호 유닛은
유전기판과, 상기 유전기판의 상면에 형성되어 있으며 상기 입력된 전자기파를 동작 주파수 대역으로 필터링하는 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface) 구조의 필터부와, 상기 필터부로부터 일정 거리 이격되어 형성되어 있는 이격 패턴부와, 상기 필터부와 상기 이격 패턴부 사이에 배치되어 상기 제2 임계값 이상의 고출력 전자기파가 입력되는 경우 상기 필터부와 상기 이격 패턴부를 전기적으로 접속시키고 상기 제1 임계값 이하의 저출력 전자기파가 입력되는 경우 상기 필터부와 상기 이격 패턴부를 전기적으로 차단시키는 접속 차단부를 포함하며,
상기 필터부는 가로의 길이가 세로의 길이보다 짧은 직사각형 형상의 주파수 선택 표면 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 대역통과필터 장치.1. A band-pass filter device for use in satellite communications,
Input waveguide;
Output stage waveguide; And
And a band-pass filter disposed between the input waveguide and the output waveguide to filter the input electromagnetic wave into an operating frequency band when the electromagnetic wave inputted to the input waveguide is a low output power lower than a predetermined first threshold value, And an electromagnetic wave protection unit that operates as a limiter that limits the magnitude of the high output electromagnetic wave when the electromagnetic wave inputted to the input waveguide is a high output power higher than a predetermined second threshold value,
The electromagnetic wave protection unit
A filter unit formed on an upper surface of the dielectric substrate and having a frequency selective surface (FSS) structure for filtering the input electromagnetic waves by an operating frequency band; Wherein the filter unit and the spacing pattern unit are electrically connected to each other when a high output electromagnetic wave having a frequency equal to or higher than the second threshold value is input between the filter unit and the separation pattern unit, And a connection blocking portion for electrically blocking the filter portion and the spacing pattern portion when an electromagnetic wave is input,
Wherein the filter unit has a rectangular-shaped frequency selective surface structure in which the width is shorter than the vertical length.
상기 출력단 도파관에는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)가 접속되어 있으며,
상기 접속 차단부는 쇼트키다이오드(schottky diode)인 것을 특징으로 하는 대역통과필터 장치.The apparatus of claim 1, wherein in the band-pass filter device
A low noise amplifier (LNA) is connected to the output stage waveguide,
Wherein the connection blocking portion is a Schottky diode.
상기 필터부의 둘레를 따라 상기 유전기판을 관통하여 형성되는 공기유전체부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대역통과필터 장치.The apparatus of claim 1, wherein the bandpass filter device
And an air dielectric portion formed through the dielectric substrate along the periphery of the filter portion.
플랜지 몸체부와, 상기 플랜지 몸체부를 관통하는 관통홀부와, 상기 관통홀부의 일면과 상기 일면에 대향하는 타면에 각각 형성되어 있는 장착부를 구비하는 플랜지를 더 포함하며,
상기 전자기파 보호 회로는 상기 장착부에 장착되는 것을 특징으로 하는 대역통과필터 장치.The electronic apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic wave protection unit
And a flange having a flange body portion, a through hole portion penetrating the flange body portion, and a mounting portion formed on one surface of the through hole portion and on another surface opposite to the one surface,
And the electromagnetic wave protection circuit is mounted on the mounting portion.
상기 관통홀부의 일면에 형성되어 있는 제1 장착부와 상기 일면에 대향하는 타면에 형성되어 있는 제2 장착부에 각각 이중으로 이격 장착되는 것을 특징으로 하는 대역통과필터 장치.8. The apparatus of claim 7, wherein the electromagnetic wave protection circuit
And a second mounting portion formed on one surface of the through hole portion and a second mounting portion formed on the other surface opposite to the one surface of the through hole.
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|---|---|---|---|
| KR1020140055721A KR101585641B1 (en) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | Bandpass filter for protecting high electromagnetic pulse |
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| JP2000512464A (en) | 1996-06-18 | 2000-09-19 | イタルテル ソシエタ ペル アチオニ | Frequency converter for millimeter radio waves |
| JP2006279916A (en) | 2005-03-03 | 2006-10-12 | Doshisha | Waveguide and polar band-pass waveguide filter |
-
2014
- 2014-05-09 KR KR1020140055721A patent/KR101585641B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20150129251A (en) | 2015-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |