KR101781987B1

KR101781987B1 - 듀플렉서

Info

Publication number: KR101781987B1
Application number: KR1020150176721A
Authority: KR
Inventors: 조학래; 박경신; 고문봉
Original assignee: 주식회사 이너트론
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-09-26
Also published as: KR20170069481A

Abstract

듀플렉서(duplexer)는 신호 송신 경로 상에 위치하는 동시에 신호 수신 경로 상에 위치하며, 몸체가 유전 물질로 구성되는 커플링 공진기, 안테나 커넥터와 상기 커플링 공진기 간에 신호를 전달하는 커플링 소자 및 상기 커플링 소자 또는 상기 커플링 공진기에 결합되어 상기 커플링 소자와 상기 커플링 공진기 사이에 위치하며, 비전도성 재료로 구성되는 커플링 보조 소자를 포함한다.

Description

듀플렉서{DUPLEXER}

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 듀플렉서(duplexer)에 관한 것으로, 특히 신호의 송수신 경로 상에 공용으로 사용되는 커플링 공진기와 커플링 보조 소자를 적용한 듀플렉서에 관한 것이다.

통신 시스템에는 다양한 종류의 필터가 적용된다. 필터는 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 기능을 하는 장치로서, 필터링되는 주파수 대역에 따라 저역 통과 필터(Low Pass Filter(LPF)), 대역 통과 필터(Band Pass Filter(BPF)), 고역 통과 필터(High Pass Filter(HPF)), 대역 저지 필터(Band Stop Filter(BSF)) 등으로 구분된다.

또한, 필터는 제작방법과 필터에 사용되는 소자에 따라 LC 필터, 트랜스미션 라인(transmission line) 필터, 캐비티(cavity) 필터, 유전체 공진기(Dielectric Resonator(DR)) 필터, 세라믹(ceramic) 필터, 동축(coacial) 필터, 도파관(waveguide) 필터, SAW(Surface Acoustic Wave) 필터 등으로 구분될 수 있다.

필터에 협대역 특성과 우수한 차단 특성을 동시에 구현하기 위해서는 높은 Q 값(Q-factor)을 갖는 공진기가 요구된다. 이 경우, 공진기는 주로 PCB(Printed Circuit Board), 유전체 공진기 또는 단일 블록(monoblock) 형태로 구현된다.

특히, 송수신 주파수를 분리하는 기능을 하는 소자로써 듀플렉서(duplexer)가 사용되며, 최근 듀플렉서 중에서도 협대역 특성과 우수한 차단 특성을 구현하기 위한 구조가 요구되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 신호의 송수신 경로 상에 공용으로 사용되는 커플링 공진기와 커플링 보조 소자를 적용한 듀플렉서를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서(duplexer)는 신호 송신 경로 상에 위치하는 동시에 신호 수신 경로 상에 위치하며, 몸체가 유전 물질로 구성되는 커플링 공진기, 안테나 커넥터와 상기 커플링 공진기 간에 신호를 전달하는 커플링 소자 및 상기 커플링 소자 또는 상기 커플링 공진기에 결합되어 상기 커플링 소자와 상기 커플링 공진기 사이에 위치하며, 비전도성 재료로 구성되는 커플링 보조 소자를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 커플링 공진기는 일방향으로 관통홀이 형성된 상기 몸체와 상기 몸체의 양측 단면 중에서 적어도 일측의 단면과 상기 관통홀의 벽면에 결합되는 도전막을 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 커플링 공진기의 상기 몸체는 원통형으로 구성되며, 상기 커플링 소자의 일측 면은 상기 커플링 공진기의 상기 몸체에 상응하는 곡면으로 형성될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 듀플렉서에 포함되는 복수의 공진기들은, 상기 신호 송신 경로 또는 상기 신호 수신 경로가 상기 커플링 공진기에서 90도보다 큰 각도를 이루도록 배치될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 커플링 보조 소자는 상기 커플링 소자에 상응하는 상기 커플링 공진기의 상기 몸체의 외측면의 일부에 형성될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 커플링 공진기의 상기 몸체는 세라믹으로 구성될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 커플링 보조 소자는 테프론(teflon)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서는 신호의 송수신 경로 상에 공용으로 사용되는 커플링 공진기를 포함함으로써, 안테나 커넥터와 공진기 간의 연결 부위를 최소화하여 수동 상호변조(Passive Intermodulation(PIM))를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서는 커플링 소자와 커플링 공진기의 사이에 커플링 보조 소자를 구성함으로써, 커플링 소자와 커플링 공진기가 진동이나 충격 또는 온도 변화에도 서로 일정 간격을 유지할 수 있도록 하여 높은 신뢰성을 갖도록 할 수 있다.

이와 동시에, 커플링 보조 소자에 의해 커플링 소자와 커플링 공진기 간의 일정 간격이 확보됨에 따라, 커플링 소자와 커플링 공진기가 최대한 인접하게 배치될 수 있도록 설계가 가능하며, 이 경우 좋은 필터 특성을 가질 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서(duplexer)의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 듀플렉서의 결합부의 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 결합부의 일 실시 예에 따른 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 결합부의 다른 실시 예에 따른 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 듀플렉서의 결합부의 다른 실시 예에 따른 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 결합부의 일 실시 예에 따른 사시도이다.
도 7은 도 1의 듀플렉서에서 커플링 보조 소자가 적용되지 않은 경우의 위상 그래프이다.
도 8은 도 1의 듀플렉서에서 커플링 보조 소자가 적용된 경우의 위상 그래프이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서(duplexer)의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 듀플렉서(100)는 하우징(housing; 110), 커플링 공진기(120-1), 제1공진기들(120-2), 제2공진기들(120-3), 커플링 소자(130), 안테나 커넥터(antenna connector; 140-1), 송신 커넥터(transmission connector; 140-2), 및 수신 커넥터(receiving connector; 140-3)를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 격벽(115)에 의해서 구분된 캐비티(cavity)를 포함할 수 있으며, 격벽(115)에 의해서 구분된 캐비티 내에 복수의 공진기들(120-1, 120-2, 120-3)이 수납될 수 있다. 격벽(115)의 배치는 다양한 변형이 가능하며, 격벽(115)의 배치에 따라 하우징(110) 내에서의 신호 전달 경로(PATH-TX 또는 PATH-RX)가 변경될 수도 있다.

하우징(110)은 직육면체 형상으로 도시되고 있으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 범위가 하우징(110)의 형태에 의해 제한 해석 되어서는 안 된다.

실시 예에 따라, 하우징(110)의 외면 또는 내면은 도전성 물질(예컨대, 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등)로 도금될 수도 있다.

제1공진기들(120-2)은 듀플렉서(100)의 송신 신호의 전송 경로, 즉 신호 송신 경로(PATH-TX) 상에 배치되며, 제2공진기들(120-3)은 듀플렉서(100)의 수신 신호의 전송 경로, 즉 신호 수신 경로(PATH-RX) 상에 배치될 수 있다.

커플링 공진기(120-1)는 신호 송신 경로(PATH-TX) 상에 위치하는 동시에 신호 수신 경로(PATH-RX) 상에 위치할 수 있다. 즉, 커플링 공진기(120-1)는 듀플렉서(100)의 신호 송수신에 공용으로 사용될 수 있다.

실시 예에 따라, 제1공진기들(120-2)과 제2공진기들(120-3)은 커플링 공진기(120-1)와 서로 동일한 구조로 구현될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 제1공진기들(120-2)과 제2공진기들(120-3)은 커플링 공진기(120-1)와 서로 다른 크기 또는 서로 다른 비율로 구현될 수도 있다.

커플링 공진기(120-1)의 구조는 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.

제1공진기들(120-2) 중에서 커플링 공진기(120-1)에 가장 인접한 제1공진기는, 커플링 공진기(120-1)가 있는 지점에서 신호 송신 경로(PATH-TX)가 90도보다 큰 각도(a > 90˚)를 이루도록 배치될 수 있다. 이 경우, 각도가 90도 이하인 경우에 비하여 신호 전송 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 제2공진기들(120-3) 중에서 커플링 공진기(120-1)에 가장 인접한 제2공진기는, 커플링 공진기(120-1)가 있는 지점에서 신호 수신 경로(PATH-RX)가 90도보다 큰 각도(b > 90˚)를 이루도록 배치될 수 있다. 이 경우, 각도가 90도 이하인 경우에 비하여 신호 전송 효율이 향상되는 효과가 있다.

실시 예에 따라, 하우징(110)은 하부까지 일체형으로 구현될 수 있으며, 이 경우 복수의 공진기들(120-1, 120-2, 120-3)은 하우징(110)에 결합될 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 하우징(110)의 하부에는 별도의 기판이 결합될 수 있으며, 이 경우 복수의 공진기들(120-1, 120-2, 120-3)은 기판, 예컨대 도전성 패턴을 포함하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board(PCB))에 결합될 수도 있다.

커플링 소자(130)는 안테나 커넥터(140-1)와 연결되어, 안테나 커넥터(140-1)와 커플링 공진기(120-1) 간에 신호를 전달할 수 있다.

커플링 소자(130)와 안테나 커넥터(140-1)가 결합되는 결합부(135)는 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.

안테나 커넥터(140-1)는 안테나와 연결되어 듀플렉서(100)가 양방향으로 신호를 송수신할 수 있도록 한다.

송신 신호는 송신 커넥터(140-2)로 입력되어 신호 송신 경로(PATH-TX)를 통하여 커플링 공진기(120-1), 커플링 소자(130), 및 안테나 커넥터(140-1)를 통하여 안테나로 전송된다.

송신 커넥터(140-2)는 신호의 특정 주파수 대역을 듀플렉서(100)로 입력할 수 있다. 실시 예에 따라, 송신 커넥터(140-2)에는 신호 처리 회로(예컨대, 대역 통과 필터 회로)를 포함하거나, 상기 신호 처리 회로와 연결될 수 있다. 예컨대, 신호 처리 회로는 신호 처리를 위해 구성되는 RF(Radio Frequency) 회로를 포함할 수 있다.

안테나를 통하여 수신된 수신 신호는 안테나 커넥터(140-1), 커플링 소자(130), 커플링 공진기(120-1)를 거쳐 신호 수신 경로(PATH-RX)를 통하여 수신 커넥터(140-3)로 전송된다.

수신 커넥터(140-3)는 신호의 특정 주파수 대역을 듀플렉서(100)로부터 출력할 수 있다. 실시 예에 따라, 수신 커넥터(140-3)에는 신호 처리 회로(예컨대, 대역 통과 필터 회로)를 포함하거나, 상기 신호 처리 회로와 연결될 수 있다. 예컨대, 신호 처리 회로는 신호 처리를 위해 구성되는 RF(Radio Frequency) 회로를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 공진기들(120-1, 120-2, 120-3)의 갯수와 배치는 일 실시 예에 불과하며, 듀플렉서(100)의 송수신 신호 각각의 통과 주파수 대역 및 대역폭에 따라 달라질 수 있다.

안테나는 하우징(110)의 일측에 배치된 안테나 커넥터(140-1)와 접속되므로 안테나 커넥터(140-1)와 같은 측에 배치될 수 있으며, 송신 커넥터(140-2)와 수신 커넥터(140-3)는 안테나의 반대 측, 즉 안테나 커넥터(140-1)의 반대측에 배치될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 듀플렉서의 결합부의 일 실시 예에 따른 평면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 듀플렉서(110)의 결합부(135)는 커플링 공진기(120-1)과 커플링 소자(130)가 결합되는 형태로 구성될 수 있다.

커플링 공진기(120-1)는 일방향으로 관통홀(125)이 형성되고 유전 물질, 예컨대 세라믹(ceramic)으로 구성된 몸체(122)를 포함할 수 있다. 이 때, 커플링 공진기(120-1)의 몸체(122)는 원통형으로 구성될 수 있다. 실시 예에 따라, 커플링 공진기(120-1)의 몸체(122)는 직육면체, 다각형의 기둥 형태로 다양한 변형이 가능하다.

실시 예에 따라, 몸체(122)의 양측 단면(예컨대, 윗면 또는 아랫면) 중에서 적어도 일측의 단면과 관통홀(122)의 벽면에는 도전막이 형성될 수 있다.

실시 예에 따라, 커플링 소자(130)의 일측면, 예컨대 커플링 공진기(120-1) 방향의 면은 커플링 공진기(120-1)의 몸체(122)에 상응하는 곡면으로 형성될 수 있다. 이 경우, 커플링 소자(130)와 커플링 공진기(120-1)가 대향하는 면적이 넓어짐에 따라 신호 전송 효율이 향상될 수 있다.

커플링 소자(130)와 커플링 공진기(120-1) 사이에는 커플링 보조 소자(124)가 배치될 수 있다. 이 때, 커플링 보조 소자(124)는 커플링 공진기(120-1)에 결합될 수 있다.

커플링 보조 소자(124)는 비전도성 재료로 구성되며, 실시 예에 따라 테프론(teflon)으로 구현될 수 있다.

실시 예에 따라, 커플링 보조 소자(124)는 커플링 소자(130)와 접할 수도 있고 이격될 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 결합부의 일 실시 예에 따른 사시도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 결합부(135)의 일 실시 예(135-1)에서 커플링 공진기(120-1)에 결합된 커플링 보조 소자(124-1)는 커플링 공진기(120-1)의 몸체(122)의 외측면의 전체를 덮도록 구성될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 결합부의 다른 실시 예에 따른 사시도이다.

도 2와 도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 결합부(135)의 다른 실시 예(135-2)에서 커플링 공진기(120-1)에 결합된 커플링 보조 소자(124-2)는 커플링 공진기(120-1)의 몸체(122)의 외측면의 일부를 덮도록 구성될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 듀플렉서의 결합부의 다른 실시 예에 따른 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 결합부의 일 실시 예에 따른 사시도이다.

도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 도 1에 도시된 듀플렉서(100)의 결합부(135)의 다른 실시 예(135')에서는 커플링 소자(130')에 커플링 보조 소자(132)가 결합될 수 있다. 실시 예에 따라, 커플링 보조 소자(132)는 커플링 공진기(120-1')와 접할 수도 있고 이격될 수도 있다.

이 때, 커플링 보조 소자(132)는 커플링 소자(130')의 곡면을 따라 형성될 수 있다.

실시 예에 따라, 커플링 보조 소자(132)는 커플링 공진기(120-1')와 접할 수도 있고 이격될 수도 있다.

실시 예에 따라, 커플링 보조 소자(132)는 커플링 소자(130')가 커플링 공진기(120-1')를 대향하는 면적보다 넓게 구현될 수 있다. 이 경우, 커플링 보조 소자(132)는 커플링 소자(130')로부터 돌출되도록 구성될 수 있다.

도 7은 도 1의 듀플렉서에서 커플링 보조 소자가 적용되지 않은 경우의 위상 그래프이다. 도 8은 도 1의 듀플렉서에서 커플링 보조 소자가 적용된 경우의 위상 그래프이다.

도 1, 도 7과 도 8을 참조하면, 도 7과 도 8의 그래프는 1900MHz의 주파수를 가지는 신호가 듀플렉서를 거치는 경우의 위상을 나타내며, 가로축은 주파수를 나타내고 세로축은 시간(딜레이(delay))을 나타낸다.

1900MHz의 주파수를 가지는 신호의 경우, 200MHz의 대역폭을 갖는 듀플렉서에 있어서, 딜레이가 4ns인 경우에 가장 좋은 공진 특성을 나타낸다.

커플링 보조 소자가 적용되지 않은 경우의 도 7을 참조하면, 그래프의 앞 단에서 2.0~3.0ns의 딜레이를 가지는 반면, 커플링 보조 소자가 적용된 도 8을 참조하면 그래프의 앞 단에서 4.0ns 근방의 딜레이를 가지는 것을 확인할 수 있다.

이처럼, 커플링 보조 소자가 적용된 경우 진동이나 충격 또는 온도 변화에도 공진 특성이 더욱 향상된 듀플렉서로 구현될 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 듀플렉서(duplexer)
110 : 하우징(housing)
115 : 격벽
120-1, 120-2, 120-3 : 공진기
130 : 커플링(coupling) 소자
140-1 : 안테나 커넥터(antenna connector)
140-2 : 송신 커넥터
140-3 : 수신 커넥터
PATH-TX : 신호 송신 경로
PATH-RX : 신호 수신 경로

Claims

신호 송신 경로 상에 위치하는 동시에 신호 수신 경로 상에 위치하며, 몸체가 유전 물질로 구성되는 커플링 공진기;
안테나 커넥터와 상기 커플링 공진기 간에 신호를 전달하는 커플링 소자; 및
상기 커플링 소자 또는 상기 커플링 공진기에 결합되어 상기 커플링 소자와 상기 커플링 공진기 사이에 위치하는 커플링 보조 소자를 포함하는 듀플렉서(duplexer).
제1항에 있어서, 상기 커플링 공진기는,
일방향으로 관통홀이 형성된 상기 몸체와 상기 몸체의 양측 단면 중에서 적어도 일측의 단면과 상기 관통홀의 벽면에 결합되는 도전막을 포함하는, 듀플렉서.
제2항에 있어서,
상기 커플링 공진기의 상기 몸체는 원통형으로 구성되며,
상기 커플링 소자의 일측 면은 상기 커플링 공진기의 상기 몸체에 상응하는 곡면으로 형성되는, 듀플렉서.
제1항에 있어서,
상기 듀플렉서에 포함되는 복수의 공진기들은, 상기 신호 송신 경로 또는 상기 신호 수신 경로가 상기 커플링 공진기에서 90도보다 큰 각도를 이루도록 배치되는, 듀플렉서.
제1항에 있어서,
상기 커플링 보조 소자는 상기 커플링 소자에 상응하는 상기 커플링 공진기의 상기 몸체의 외측면의 일부에 형성되는, 듀플렉서.
제1항에 있어서,
상기 커플링 공진기의 상기 몸체는 세라믹으로 구성되는, 듀플렉서.
제1항에 있어서,
상기 커플링 보조 소자는 테프론(teflon)으로 구성되는, 듀플렉서.