KR20010018610A - 유전체 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유전체 필터에 관한 것으로, 상호 평행을 이루는 복수 개의 공진홀(111),(112)을 구비하며 전계에 의하여 전기분극을 유기시키는 장방체 형상의 유전체 몸체부(120)와, 상기 유전체 몸체부(120)의 표면에 도금된 도체피복(130)과, 상기 도체피복(130)의 부분 그라인딩(grinding) 가공을 통하여 구현된 입력단자(141) 및 출력단자(142)를 포함하여 이루어진 유전체 필터(100)에 있어서, 상기 유전체 몸체부(120)의 상면에 도금된 도체피복(130)을 제거한 상태에서 상기 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이의 상측 모서리의 일부분을 경사지게 제거한 후 도체피복(130)으로 도금된 상부 챔퍼(chamfer)부(151)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 유전체 필터(100)는 유전체 몸체부(120)의 상면과 측면을 가로질러 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이에 챔퍼부(151),(161)를 형성하고 이를 포함하여 그 주위에 도체패턴을 달리하므로써 필터의 주파수 응답특성을 설계자가 희망하는 대로 변경할 수 있는 장점을 가지고 있다.

Description

유전체 필터{A DIELECTRIC FILTER}

본 발명은 유전체 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전체 몸체부의 상면과 측면을 가로질러 복수 개의 공진홀 사이에 챔퍼부를 형성하고 이를 포함하여 그 주위에 도체패턴을 달리하므로써 필터의 주파수 응답특성을 설계자가 희망하는 대로 변경할 수 있는 유전체 필터에 관한 것이다.

일반적으로 유전체 필터(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 원통형상의 공진홀(11)을 구비하며 전계에 의하여 전기분극을 유기시키는 유전체 몸체부(12)와, 상기 유전체 몸체부(12)의 표면에 도금된 도체피복(13)과, 상기 도체피복(13)의 부분 그라인딩(grinding) 가공을 통하여 구비되어 회로기판에 접속되는 입력단자(14) 및 출력단자(15)와, 상기 복수 개의 공진홀(11)의 내면을 링형상으로 그라인딩 가공하여 소정의 커패시턴스(C_S) 값을 갖는 트림부(16)로 이루어진다.

이때, 상기 복수 개의 공진홀(11)은 상기 유전체 몸체부(12)의 길이방향으로 상호 수평간격을 유지하며 원통형상으로 관통 성형되고, 이 공진홀(11)의 표면은 도체피복(13)으로 도금되어 있는 데, 이 도체피복(13)은 그라인딩 가공을 통하여 링형상으로 부분 깍여지게 된다. 여기서, 상기 공진홀(11)의 직경은 유도용량을 갖고, 상기 공진홀(11)의 내주연으로부터 도체피복(13)까지의 거리는 정전용량을 갖는 것이 일반적이다.

그리고, 상기 유전체 몸체부(12)의 길이는 λ/4이며, 이 λ는 통과시키고자 하는 주파수 신호의 파장으로 정의되고, 입력단자(14) 및 출력단자(15)는 회로기판에 납땜 접속되어 사용된다.

한편, 필터는 특정한 주파수 응답특성을 만족시켜야 되는 데, 이 필터의 주파수 특성으로는 미리 결정된 중심 주파수(center frequency)와 대역폭(bandwidth)이 있으며 설계자가 개선시켜야 하는 스톱밴드(stop band) 및 반사손실(return loss) 등이 있다.

최근에는 매우 작은 크기를 갖으며 우수한 특성을 갖는 필터에 대한 요구가 증가함에 따라서 극소화된 크기로서 극대화된 전기적인 특성을 갖는 유전체 필터(10)의 개발에 열중하고 있는 실정이다.

그런데, 종래에는 상술한 바와 같은 유전체 필터(10)의 특성을 유지시키기 위하여 유전체의 Q값을 개선시키거나 공진홀(11)의 수를 증가시켜야만 되는 데, 이러한 구조는 부피가 너무 커지는 단점이 있고, 다른 한편으로 취해지는 트랜스미션 제로(transmission zero)의 추가는 트랜스미션 제로를 구현하기 위하여 유전체 필터(10)의 윗부분에 스크린 프린트된 패턴을 사용해야만 되어 비용상승 및 작업의 복잡성을 유발시키는 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 하나의 유전체 몸체부를 사용하여 도체패턴 형성 공정만을 달리하므로써, 필터의 주파수 응답특성을 만족시킬 수 있도록 하여 작업공정을 단순화할 수 있으며, 유전체 몸체부의 성형공정을 통일할 수 있는 유전체 필터를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유전체 필터를 나타내는 부분 탈피(脫皮)를 포함한 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 유전체 필터를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유전체 필터를 나타내는 부분 탈피를 포함한 사시도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유전체 필터를 나타내는 사시도.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유전체 필터를 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유전체 필터를 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유전체 필터를 나타내는 사시도.

도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유전체 필터를 나타내는 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 유전체 필터를 나타내는 등가 회로도.

도 10은 본 발명에 따른 유전체 필터의 필터링 특성을 설명하기 위한 그래프.

도 11은 본 발명에 따른 유전체 필터의 필터링 특성을 설명하기 위한 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 유전체 필터 111,112 : 공진홀

120 : 유전체 몸체부 130 : 도체피복

141 : 입력단자 142 : 출력단자

151 : 상부 챔퍼부 152 : 상부 도체 탈피부

161 : 하부 챔퍼부 162 : 하부 도체 탈피부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상호 평행을 이루는 복수 개의 공진홀을 구비하며 전계에 의하여 전기분극을 유기시키는 장방체 형상의 유전체 몸체부와, 상기 유전체 몸체부의 표면에 도금된 도체피복과, 상기 도체피복의 부분 그라인딩(grinding) 가공을 통하여 구현된 입력단자 및 출력단자를 포함하여 이루어진 유전체 필터에 있어서, 상기 유전체 몸체부의 상면에 도금된 도체피복을 제거한 상태에서 상기 복수 개의 공진홀 사이의 상측 모서리의 일부분을 경사지게 제거한 후 도체피복으로 도금된 상부 챔퍼(chamfer)부를 구비하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 유전체 필터(100)의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유전체 필터(100)를 나타내는 부분 탈피를 포함한 사시도로서, 상호 평행을 이루는 복수 개의 공진홀(111),(112)을 구비하며 전계에 의하여 전기분극을 유기시키는 장방체 형상의 유전체 몸체부(120)와, 상기 유전체 몸체부(120)의 표면에 도금된 도체피복(130)과, 상기 도체피복(130)의 부분 그라인딩(grinding) 가공을 통하여 구현된 입력단자(141) 및 출력단자(142)와, 상기 유전체 몸체부(120)의 상면에 도금된 도체피복(130)을 제거한 상태에서 상기 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이의 상측 모서리의 일부분을 경사지게 제거한 후 도체피복(130)으로 도금된 상부 챔퍼(chamfer)부(151)를 구비한 유전체 필터(100)를 도시하고 있다.

이때, 상기 상부 챔퍼부(151)는 복수 개의 공진홀(111),(112)을 전기적으로 결합(coupling)하는 작용을 하고, 이 상부 챔퍼부(151)의 크기를 통하여 유전체 몸체부(120)의 표면에 도금된 그라운드의 도체피복(130)이 상기 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이에 가까워질수록 공진홀(111),(112) 상호간의 마그네틱 결합(magnetic coupling)은 더욱 증가하게 된다.

이러한 구조의 유전체 필터(100)는 희망하는 주파수를 통과시키는 통과대역(passband)을 갖으며 상기 통과대역 및 고주파 대역(high side) 사이에 트랜스미션 제로(transmission zero)를 갖게 된다.

이때, 상술한 도 3의 구조와 같은 주파수 전달특성은 도 10의 실선(a)과 같이 나타난다.

그리고, 상기 마그네틱 결합의 정도는 상부 챔퍼부(151)의 깊이와 폭을 사용하여 조정할 수 있으며, 이와 같은 작용은 도 6에 도시된 하부 챔퍼부(161) 역시 동일한 작용을 기대할 수 있다.

따라서, 도 6의 유전체 필터(100)는 상기 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이의 하측 모서리의 일부분을 경사지게 제거한 후 도체피복(130)으로 도금된 하부 챔퍼부(161)를 구비한 구조로 이루어진다.

그리고, 도 6의 하부 챔퍼부(161)를 구비한 유전체 필터(100)는 주파수를 통과시키는 통과대역(passband)을 갖으며, 이 통과대역의 저주파 대역(low side)에 트랜스미션 제로(transmission zero)를 갖게 된다.

이와 같은 주파수 전달특성은 도 11의 실선(A)과 같이 나타난다.

다음으로, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유전체 필터(100)를 나타내는 부분 탈피를 포함한 사시도로서, 상기 상부 챔퍼부(151)에 도금된 도체피복(130)을 탈피한 구조로 이루어져 커패시티브 커플링(capacitive coupling)을 증가시킬 수 있도록 하며, 트랜스미션 제로가 통과대역(passband)의 저주파 대역(low side)에 나타날 수 있도록 하고, 이와 같은 작용을 갖는 도 4의 유전체 필터(100)의 전달특성은 도 10의 점선(b)과 같이 나타나게 된다.

그리고, 도 7에 도시된 하부 챔퍼부(161)에 도금된 도체피복(130)을 탈피한 구조 역시 상술한 도 4의 유전체 필터(100)와 동일한 작용을 갖게 되고, 이 도 7에 도시된 유전체 필터(100)의 전달특성은 도 11의 점선(B)과 같이 나타나게 된다.

또한, 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유전체 필터(100)를 나타내는 사시도로서, 상기 상부 챔퍼부(151)의 외곽에 도금되어 있는 상기 유전체 몸체부(120)의 측면의 도체피복(130)을 부분 제거하여 구현된 상부 도체 탈피부(152)를 구비한 구조로 이루어져 도 10의 열십자(＋) 형상으로 마킹(marking)된 주파수 전달특성(c)으로 나타나게 된다.

이때, 상기 상부 챔퍼부(151)에 도금된 도체피복(130)은 그대로 둔 상태에서 그 주위의 도금을 제거하여 상부 도체 탈피부(152)를 구비시키게 되면 도 10에 도시된 바와 같이 통과대역의 특성이 더욱 개선되는 됨을 알 수 있다.

그리고, 도 8에 도시된 하부 챔퍼부(161)에 도금된 도체피복(130)은 그대로 둔 상태에서 그 주위의 도금을 제거하여 구현된 하부 도체 탈피부(162)를 구비한 구조로 이루어진 유전체 필터(100)는 도 11에 도시된 열십자(＋) 형상으로 마킹된 주파수 전달특성(C)을 갖게 된다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 유전체 필터(100)를 나타내는 등가 회로도로서, 입력단자와 출력단자는 141과 142로 나타냈다. 그리고, 첫 번째와 두 번째 공진홀은 111과 112와 같다.

상기 첫 번째 공진홀(111)은 그라운드와 노드(node)(78) 사이에 병렬로 연결된 커패시터(C1)와 인덕터(L1)를 포함한다.

상기 두 번째 공진홀(112)은 그라운드와 노드(80) 사이에 병렬로 연결된 커패시터(C2)와 인덕터(L2)를 포함한다.

입력단자(141)는 커패시터(C3)를 통하여 노드(78)에 연결된다.

이와 유사하게 출력단자(142)도 커패시터(C4)를 통하여 노드(80)에 연결된다.

커패시터(C3)와 커패시터(78)는 입출력단자(141),(142)와 공진홀(111),(112) 사이의 거리로 정의된다.

노드(78)와 노드(80) 사이에는 병렬로 연결된 커패시터(C5)와 인덕터(L3)가 존재한다.

여기서, 상기 커패시터(C5)와 인덕터(L3)는 공진홀(111),(112) 사이의 거리에 의해서 결정되는 값들이다.

또한, 노드(78),(80) 사이에는 가변성 인덕터(VL)와 가변성 커패시터(VC)를 포함한다. 이때, 가변성 인덕터(VL)는 유전체 몸체부(120)의 기하학적인 형상과 챔퍼부(151),(161) 및 그 주위의 금속패턴에 의해서 정의된다.

즉, 도 3 및 도 7, 도 8에 도시된 유전체 필터(100)의 구조에서 챔퍼부(151),(152)의 깊이와 폭을 달리하여 가변성 인덕터(VL)의 값을 변경할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 설계자가 원하는 값의 가변성 인덕터의 값과 하이 사이드 트랜스미션 제로(high side transmission zero)를 갖는 필터의 주파수 응답특성을 얻을 수 있다.

또한, 가변성 커패시터(VC)는 유전체 몸체부(120)의 기하학적인 형상과, 챔퍼부(151),(152) 및 그 주위의 금속패턴에 의해서 정의된다.

즉, 도 4 및 도 5, 도 6의 구조에서 챔퍼부(151),(152)의 깊이와 폭을 달리하여 가변성 커패시터의 값을 변경할 수 있다. 따라서, 설계자가 원하는 값의 가변성 커패시터의 값과 로우 사이드 트랜스미션 제로(low side transmission zero)를 갖는 필터의 주파수 응답특성을 얻을 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 유전체 필터에 의하면 종래의 유전체 필터에 비하여 많은 장점들을 가지고 있다.

기존에는 공진홀 상호간에 커플링을 조정하기 위해서 유전체 몸체부의 상면에 도체패턴을 형성하여 필터의 주파수 응답곡선을 얻었다. 이때, 상기 유전체 몸체부의 상면에 형성되는 도체패턴은 스크린 프린트(screen print), 스프레이(spray) 또는 레이저 가공을 사용하여 형성된다. 이는 작업시간과 비용을 상승시키게 되어 제작의 효율성을 크게 저하시킨다.

반면, 본 발명에 따른 유전체 필터는 유전체 몸체부의 상면과 측면을 가로질러 복수 개의 공진홀 사이에 챔퍼부를 형성하고 이를 포함하여 그 주위에 도체패턴을 달리하므로써 필터의 주파수 응답특성을 설계자가 희망하는 대로 변경할 수 있는 장점을 가지고 있다.

이는 하나의 유전체 몸체부를 사용하여 도체패턴 형성 공정만을 달리하므로써, 필터의 주파수 응답특성을 만족시킬 수 있어 작업공정을 단순화할 수 있으며, 유전체 몸체부의 성형공정을 통일할 수 있는 장점이 있다.

또한, 유전체 몸체부에 형성된 챔퍼부와 그 주위의 도체패턴의 모양을 달리하므로써 트랜스미션(transmission zero)의 위치와 공진홀 상호간의 커플링 량을 조정할 수 있는 탁월한 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 상호 평행을 이루는 복수 개의 공진홀(111),(112)을 구비하며 전계에 의하여 전기분극을 유기시키는 장방체 형상의 유전체 몸체부(120)와, 상기 유전체 몸체부(120)의 표면에 도금된 도체피복(130)과, 상기 도체피복(130)의 부분 그라인딩(grinding) 가공을 통하여 구현된 입력단자(141) 및 출력단자(142)를 포함하여 이루어진 유전체 필터(100)에 있어서,

   상기 유전체 몸체부(120)의 상면에 도금된 도체피복(130)을 제거한 상태에서 상기 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이의 상측 모서리의 일부분을 경사지게 제거한 후 도체피복(130)으로 도금된 상부 챔퍼(chamfer)부(151)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터(100).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 챔퍼부(151)에 도금된 도체피복(130)을 탈피한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터(100).
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 챔퍼부(151)의 외곽에 도금되어 있는 상기 유전체 몸체부(120)의 측면의 도체피복(130)을 부분 제거하여 구현된 상부 도체 탈피부(152)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터(100).
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수 개의 공진홀(111),(112) 사이의 하측 모서리의 일부분을 경사지게 제거한 후 도체피복(130)으로 도금된 하부 챔퍼부(161)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터(100).
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 하부 챔퍼부(161)에 도금된 도체피복(130)을 탈피한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터(100).
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 하부 챔퍼부(161)의 외곽에 도금되어 있는 상기 유전체 몸체부(120)의 측면의 도체피복(130)을 부분 제거하여 구현된 하부 도체 탈피부(162)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 필터(100).