KR20170019876A - 무선 주파수 필터의 공진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 주파수 필터의 공진기로서, 실질적으로 하나의 수용공간에 해당하는 캐비티가 마련된 하우징과; 캐비티 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 상호 마주보게 배치되며, 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1공진 암(arm) 및 제2공진 암과; 제1공진 암 및 제2공진 암을 각각 지지하는 제1공진 레그(leg) 및 제2공진 레그를 포함한다.

Description

무선 주파수 필터의 공진기{RESONATOR OF RADIO FREQUENCY FILTER}

본 발명은 무선 주파수 필터를 구현하는 공진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 공진 모드의 공진주파수를 출력하는 공진기에 관한 것이다.

무선 주파수 필터와 같은 무선 주파수 장치는 통상 다수의 공진기의 연결 구조로 구성된다. 이러한 공진기는 등가 전자회로적으로 인덕터(L)와 커패시터(C)의 조합에 의해 특정한 주파수에서 공진하는 회로소자로서, 각 공진기는 도체로 둘러싸인 금속성 원통 또는 직육면체 등의 캐비티(cavity)의 내부에서 유전체 공진 소자(DR: Dielectric Resonance element) 또는 금속 공진소자가 설치되는 구조를 가진다. 이에 따라 각 공진기는 해당 캐비티 내에 처리 주파수 대역에 따른 고유 주파수의 전자기장만이 존재하게 함으로써, 고주파의 공진이 가능하게 하는 구조를 가진다. 통상 다수의 캐비티를 이용하여 다수의 공진단을 형성하고, 다수의 공진단이 순차적으로 연결된 다단 구조를 가진다.

도 1은 종래의 6폴(pole)형 대역통과(bandpass) 필터(10)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 일 예시 구조에서, 대역통과 필터(10)는 육면체의 금속 내부에 소정의 간격으로 구획된 예를 들어, 6개의 캐비티를 갖는 하우징(Housing)(110)을 구비하며, 각각의 캐비티 내에는 높은 Q(Quality factor)값을 갖는 유전체 또는 금속 공진소자(122)를 고정시킨 구조로 되어 있다. 또한, 하우징(110)의 일측면에 장착된 입출력 커넥터(Connector)(111, 113)와, 하우징(110)의 개방면을 차폐하는 덮개(Cover)(160)가 구비되어 있다. 여기서, 하우징(110)의 각 캐비티는 각각의 공진기간의 커플링 양을 조정하기 위해 소정 크기의 윈도우들(131-135)이 형성된 격벽(130)에 의해 구획되어 있으며, 하우징(110)의 내면은 전기적 성능을 안정화하고 전도성을 최대로 하기 위하여 은도금 처리된 구조로 되어 있다. 또한, 상기 커버(160) 또는 하우징(110)을 관통하여 윈도우(131-135)내로 삽입 가능한 커플링 나사(175)가 더 구비됨으로써, 커플링 양을 미세 조정하는 것이 가능하다.

그리고, 각 공진소자(122)는 바닥면에서 직립되게 설치되며, 각 공진소자(122)의 상면에는 주파수를 조절하기 위한 튜닝 나사(170)가 커버(160)를 관통하여 캐비티 내로 삽입되게 설치될 수 있으며, 이를 조절하여 공진 주파수에 대한 미세한 조정이 가능하게 한다.

하우징(110)의 일측에 구비된 입출력 커넥터(111, 113)는 각각 입출력 급전 라인(미도시)과 접속되는데, 입력측 급전 라인은 입력 커넥터로부터 들어오는 신호를 첫 번째 단의 공진소자에 전달하는 역할을 하고, 출력측 급전 라인은 마지막 단의 공진소자로부터의 신호를 출력 커넥터에 전달하는 역할을 한다.

상기한 바와 같은, 캐비티 구조를 가지는 무선 주파수 필터에 관한 예로는, 본원 출원인에 의해 선출원된 국내 공개특허공보 제10-2004-100084호(명칭: "무선 주파수 필터", 공개일: 2004년 12월 02일, 발명자: 박종규, 박상식, 정승택)에 개시된 바를 예로 들 수 있다.

그런데, 종래의 대역통과 필터(또는 대역 저지(band rejection) 필터)를 살펴보면, 다수 개의 폴을 갖는 필터를 구성하기 위해서 다수 개의 캐비티와 각 공진소자(122)간의 결합을 위한 결합수단이 필수적으로 요구된다. 즉, 종래의 필터는 하나의 공진소자(122)가 하나의 공진모드만을 구현하므로, 필터 성능 및 특성 향상을 위해 다수의 공진 모드를 갖는 필터를 구현하기 위해서는 다수의 공진기를 연결한 구조가 필요하게 된다. 이는 필터를 구현하기 위해 상당한 공간이 필요하게 되며, 필터의 대형화, 중량화 및 제조비용의 상승을 가져오게 되는 문제점이 있다.

이와 같이, 다수개의 공진기 구조를 가지는 필터는 통신 장비들 중에서 가장 많은 공간을 차지하는 장비 중의 하나이며, 이러한 필터의 크기와 무게를 줄이기 위해 지속적으로 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히, 최근 이동통신 시장에서는 보다 빠른 처리 속도 및 향상된 품질에 부응하기 위하여, 각 기지국은 소형(또는 초소형)셀로 진화하고 있는 추세이므로, 이와 같은 추세에 맞추어 필터의 소형 및 경량화가 더욱 중요하게 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수개의 동일모드 공진주파수를 서로 양호하게 연결할 수 있는 공진기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소형화된 공진기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 경량화된 공진기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조비용을 절감할 수 있는 공진기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 주파수 튜닝 작업이 간단하고 효율적으로 이루어질 수 있는 공진기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원하는 노치 특성을 간단하고 용이하게 구현할 수 있는 공진기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공진기로서, 실질적으로 하나의 수용공간에 해당하는 캐비티가 마련된 하우징과; 상기 캐비티 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 상호 마주보게 배치되며, 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1공진 암(arm) 및 제2공진 암과; 상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암을 각각 지지하는 제1공진 레그(leg) 및 제2공진 레그를 포함함을 특징으로 한다.

상기 제1공진 암과 상기 제1공진 레그가 연결된 전체적인 형태 및 상기 제2공진 암과 상기 제2공진 레그가 연결된 전체적인 형태는 직각으로 구부러진 막대 형태나, 아치 형태로 구부러진 막대 형태를 가질 수 있다.

상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암이 마주보는 중앙 위치에 설치되는 공진봉을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2공진 암과, 제1 및 제2공진 레그, 및 상기 공진봉을 포함하여, 상기 하우징의 일부분은 전체적으로 일체형으로 연결된 상태로 제작될 수 있다.

상기 제1공진 암과 상기 공진봉간의 이격 거리는, 상호간에 커패시턴스 커플링 특성이 도미넌트하도록, 상기 제2공진 암과 상기 공진봉간의 이격 거리보다 좁게 형성할 수 있다.

상기 공진봉은, 상기 제1공진 암과 상기 제2공진 암간의 상호 커패시턴스 커플링 량을 증대시키도록, 상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암 상호간의 설치 위치의 중심을 연결하는 기준 축에서 일측으로 시프트된 위치에 설치될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 공진기는 하나의 공진기에 다수 모드의 공진주파수를 제공할 수 있는 이점이 있다. 또한, 이로 인해 필터의 소형화, 경량화 및 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 공진기는 부품 간 조립 공차가 거의 발생하지 않으므로, 해당 필터의 주파수 튜닝 작업이 매우 간단하고 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예들에 따른 공진기는 원하는 노치 특성을 간단하고 용이하게 구현할 수 있다.

도 1은 종래의 6폴형 대역통과 필터의 일 예시 일부 분해 사시도
도 2는 본 발명의 일부 실시예들과 비교하기 위한 일반적인 대역통과 필터에 해당하는 공진기(들)의 일 예시 구조도
도 3은 도 2의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 5는 도 4의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 6은 도 4의 일 변형 구조도
도 7은 도 6의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 8은 도 4의 다른 변형 구조도
도 9는 도 8의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 10은 도 4의 또다른 변형 구조도
도 11은 도 10의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 13은 도 12의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 14는 도 12의 일 변형 구조도
도 15는 도 14의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 17은 도 16의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 18a, 도 18b 및 도 18c는 본 발명의 실시예들 중 일부와 비교하기 위한 일반적인 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 다른 예시 구조도
도 19a, 도 19b 및 도 19c는 본 발명의 제4실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 20a, 도 20b 및 도 20c는 도 19a 내지 도 19c의 일 변형 구조도
도 21은 도 20a 내지 도 20c의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 22는 도 20a 내지 도 20c의 등가 회로도
도 23a 및 도 23b는 도 19a 내지 도 19c의 다른 변형 구조도
도 24a 및 도 24b는 도 19a 내지 도 19c의 또다른 변형 구조도
도 25a, 도 25b 및 도 25c는 본 발명의 제5실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 26은 도 25a 내지 도 25c의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 27은 도 25a 내지 도 25c의 등가 회로도
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 제6실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 29는 도 28a 및 도 28b의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 30은 도 28a 및 도 28b의 등가 회로도
도 31a 및 도 31b는 본 발명의 제7실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 32는 도 31a 및 도 31b의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 33은 본 발명의 제8실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 34는 도 33의 필터링 특성을 나타낸 그래프
도 35는 본 발명의 제9실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도
도 36a, 도 36b 및 도 36c는 본 발명의 실시예들 중 일부와 일반적인 대역통과 필터에 해당하는 공진기들간의 특성 및 구조 비교를 위한 도면

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 첨부한 도면들에서는 동일한 구성요소에 대해서는 가능한 동일한 참조부호를 부여하였다.

본 발명은 다수의 공진 모드를 제공하는 대역통과 필터를 제안한다. 종래에는 예를 들어, 2개의 공진 모드를 제공하기 위해서는 통상 2개의 캐비티와, 각 캐비티에 하나씩의 공진소자를 구비하는 것이 일반적이다. 하지만, 본 발명에 따른 필터는 하나의 캐비티에서 2개의 공진모드나, 3개의 공진모드 등을 동시에 제공하는 것이 가능하다. 이하 먼저, 도 2를 참조하여, 먼저 2개의 공진 모드를 발생하는 일반적인 공진기의 구조를 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일부 실시예들과 비교하기 위한 일반적인 대역통과 필터에 해당하는 공진기들의 일 예시 구조도로서, 도 2에서는 2개의 공진 모드를 발생하는 일반적인 공진기의 사시도가 개시되고 있다. 도 2에 도시된 공진기는 통상적인 필터 구조와 마찬가지로, 금속 하우징(및 덮개)에 의해 공간이 형성되는 제1캐비티(201) 및 제2캐비티(202)를 구비하는데, 도 2에서는 설명의 편의를 위해 금속 하우징의 구조를 비롯하여, 해당 하우징의 외부에 형성되는 입출력 커넥터 등에 대한 도시는 생략하였다.

제1캐비티(201) 및 제2캐비티(202) 내부에는 각각 제1공진봉(221) 및 제2공진봉(222)이 설치된다. 또한, 제1캐비티(201) 및 제2캐비티(202)간에는 격벽(241)의 일부가 제거된 형태의 윈도우에 의해 서로 신호를 커플링하도록 구성된다.

도 3은 도 2의 공진기에 따른 주파수 필터링 특성을 나타낸 일 예시 그래프이다. 도 3을 참조하면, 2개의 공진모드 특성에 따라 주파수 필터링 특성이 나타남을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도(사시도)이다. 도 4에 도시된 공진기는 통상적인 필터 구조와 마찬가지로, 금속 하우징(및 덮개) 등에 의해 공간이 형성되는 캐비티(300)를 구비하는데, 도 4에서는 설명의 편의를 위해 금속 하우징의 구조를 비롯하여, 해당 하우징의 외부에 형성되는 입출력 커넥터 등에 대한 도시는 생략하였다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 공진기는 하우징(미도시)의 내부에 실질적으로 하나의 수용공간이 형성된 예를 들어, 직사각형 형태의 네모 상자 또는 네모 상자 형태와 유사한 형태의 캐비티(300)를 가진다. 물론, 이러한 캐비티(300) 구조는 상기와 같이 네모 상자 형태 외에도 다각 기둥 형태나 원기둥 형태 등 다양한 구조를 가질 수 있다.

상기 캐비티(300) 내에는, 상호간에 미리 설정된 간격으로 배치되는 복수의 공진 암(arm) 즉, 제1공진 암(311) 및 제2공진 암(312)이 구비된다. 이때, 제1 및 제2공진 암(311, 312)은 금속성 재질로 구성될 수 있으며, 일단이 상호 마주보게 배열될 수 있다. 제1 및 제2공진 암(311-314)의 전체 배치 구조의 중심 위치는 캐비티(300)의 중심 위치에 해당할 수 있다. 제1 및 제2 공진 암(311, 312)은 각각 길이방향으로 길게 형성된 직육면체의 막대 형상으로 구성될 수 있다.

한편, 제1 및 제2 공진 암(311, 312)은 각각 캐비티(230)의 바닥면(하우징의 내부 하단면)에서 신장되는(또는 상기 바닥면에 고정되게 설치되는), 예를 들어, 금속성 재질로 구성될 수 있는, 원기둥 형태의 제1 및 제2공진 레그(leg)(321, 322)에 의해 각각 고정되게 설치된다. 제1 및 제2공진 레그(321, 322)는 캐비티(300)를 형성하는 하우징의 하단면의 형성시에, 예를 들어 다이캐스팅 공정을 통해 하우징의 하단면과 일체형으로 제작될 수 있으며, 또는, 이외에도 각각 별도로 제작되어, 용접이나 솔더링 또는 나사결합 등의 방식을 통해 상기 하우징의 하단면에 고정되게 부착될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1 및 제2공진 암(311, 312)은 각각 상기 제1 및 제2공진 레그(321, 322)의 형성시에 일체형으로 제작될 수 있으며, 이외에도 각각 별도로 제작되어, 각각 상기 제1 및 제2공진 레그(321, 322)에 고정되게 부착될 수 있다.

상기한 구조에서 제1 및 제2공진 암(311, 312)은 서로 물리적으로는 이격되게 설치되지만, 이들간의 신호가 상호 복합적으로 커플링될 수 있도록 서로간의 적절한 이격 거리를 갖는다. 이러한 이격 거리의 조정에 따라 서로간의 신호 커플링 량이 조정된다.

한편, 입력 커넥터(미도시) 및 출력 커넥터(미도시)는 각각 캐비티(300)의 측면에 적절히 형성될 수 있으며, 입력 커넥터와 연결되기 위한 입력 프로브(331) 및 출력 커넥터와 연결되기 위한 출력 프로브(323)가 구비되어, 입력 프로브(331)와 출력 프로브(332)는 각각 제1 및 제2공진 암(311, 312)과 입출력 신호를 주고받도록 구성된다. 즉, 입력 프로브(331)와 출력 프로브(332)가 각각 제1공진 레그(321) 및 제2공진 레그(322)와 직, 간접적으로 연결되어, 입출력 신호를 전달함으로써, 결론적으로 제1공진 암(311) 및 제2공진 암(312)과 입출력 신호를 주고받도록 구성된다.

도 5는 도 4의 공진기에 따른 주파수 필터링 특성을 나타낸 일 예시 그래프이다. 또한, 본 발명에서는 2개의 공진 암(311, 312)이 상호 복합적으로 커플링되는 구조를 가지므로, 공진모드간 추가적인 커패시턴스(C) 성분 및/또는 인덕턴스(L) 성분 등이 발생하는 구조를 가진다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 추가적인 C 성분 및/또는 인덕턴스(L) 성분은 노치(notch)를 발생시켜서, 필터링 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 일반적인 필터 설계에서 비교적 복잡한 구조인 별도의 노치 구조를 채용함이 없이, 간단히 노치 특성을 구현하는 구조를 제공할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 제1실시예에 따른 공진기에서는, 각각의 직사각형 막대 형태의 제1 및 제2공진 암(311, 312)의 모서리 부분 중 적어도 일부(예를 들어, 서로 마주보는 단부의 일부)가 모따기 등의 가공을 통해 절삭된 형태를 가지며, 이러한 구조 변경에 의해 커플링 세기 등의 특성이 조정된다. 이와 같이, 공진 암의 모서리가 모따기 등과 같이 절삭된 구조를 변형함으로써, 서로간의 커플링 세기 또는 노치 발생 등을 조절할 수 있다.

또한, 도 4에서는 제1 및 제2공진 암(311, 312)과, 제1 및 제2공진 레그(321, 322)가 전체적으로 각진 모서리 부분을 최소화하도록, 전체적으로 라운드(R: Round) 처리된 것이 도시되고 있다. 그러한 형상은 각진 부분을 없앰으로, 신호(전류) 흐름성을 좋게 하여 필터링 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 구조에서, 제1 및 제2공진 암(311, 312)의 형태, 길이 및 폭의 치수 변경과, 제1 및 제2공진 레그(321, 322)의 길이 및 폭의 치수 변경과, 캐비티(300)의 중심 위치를 기준으로 상기 제1 및 제2공진 레그(321, 322)의 배치 거리의 변경과, 캐비티의 사이즈 및 높이의 변경 등을 통해서, 각각의 공진 모드의 주파수가 이동 및 적절한 주파수의 공진 모드의 설정 및 조절이 가능할 수 있다.

도 6은 도 4의 일 변형 구조도(사시도)로서, 도 6에서도 상기 도 4와 마찬가지로, 설명의 편의를 위해 캐비티(300)를 형성하는 하우징(미도시)에 대한 도시는 생략하였다. 도 6에 도시된 공진기 구조는 상기 도 4에 도시된 제1실시예의 마찬가지로, 실질적으로 하나의 수용공간에 해당하는 캐비티(300)가 마련되는 하우징(미도시)과; 상기 캐비티(300) 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 배치되며, 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1 및 제2공진 암(311, 312)과; 상기 제1 및 제2공진 암(311, 312)을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(321, 322)를 구비한다. 또한, 제1 및 제2공진 레그(321, 322)는 각각 입력 및 출력 프로브(331, 332)와 각각 연결된다.

다만, 도 6에 도시된 변형 구조에서는, 상기 도 4에 도시된 제1실시예와는 달리, 제1 및 제2공진 암(311, 312))이 마주보는 부위의 중앙 위치에 설치되며, 제1 및 제2공진 암(311, 312)간의 신호 커플링 및 이에 따른 공진 모드간의 커플링 조정을 위해 예를 들어, 사각판 형태의 금속성 커플링 조정 구조물(341)이 구비될 수 있다. 상기 커플링 조정 구조물(341)은 예를 들어, 캐비티(300)의 상단에서 하우징(미도시)에 부착되게, 또는 하우징과 일체로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 따른 주파수 필터링 특성은 도 7에 도시된 바와 같다.

도 8은 도 4의 다른 변형 구조도이며, 도 9는 도 8의 필터링 특성을 나타낸 그래프이고, 도 10은 도 4의 또다른 변형 구조도이며, 도 11은 도 10의 필터링 특성을 나타낸 그래프이다. 도 8 및 도 10에 도시된 공진기들의 구조는 상기 도 4에 도시된 제1실시예의 마찬가지로, 캐비티(300) 내에서 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1 및 제2공진 암(311, 312)과; 상기 제1 및 제2공진 암(311, 312)을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(321, 322)를 구비한다. 또한, 제1 및 제2공진 레그(321, 322)는 각각 입력 및 출력 프로브(331, 332)와 각각 연결된다.

다만, 도 8 및 도 10에 도시된 변형 구조들에서는, 상기 도 4에 도시된 제1실시예와는 달리, 캐비티(300) 내에서 제1 및 제2공진 암(311, 312)이 마주보는 부위의 상부 영역에서, 공진 암들(311, 312) 사이에 가로막는 셔터용 격벽 형태의 커플링 조정 구조물(342, 343)이 각각 형성됨이 도시되고 있다. 상기 커플링 조정 구조물(342, 343)은 예를 들어, 캐비티(300)의 상단에서 하우징(미도시)과 일체형(즉, 하우징의 일부 형상)으로 구현될 수 있다. 이때, 도 8 및 도 10에 도시된 변형 구조들에서 서로간의 차이점을 살펴보면, 상기 셔터용 격벽 형태의 커플링 조정 구조물들(342, 343)이 공진 암들(311, 312) 사이에서 캐비티(300) 상부 영역을 가로막는 영역이 서로 달리 구현된다는 점에서 차이가 있다.

도 8 및 도 10에 도시된 커플링 조정 구조물(342, 343)은 제1 및 제2공진 암(311, 312)간의 신호 커플링 및 이에 따른 공진 모드간의 커플링 조정을 위해 구비되며, 이러한 구조에 따른 주파수 필터링 특성은 도 9 및 도 11에 각각 도시된 바와 같다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도(사시도)를 나타낸다. 도 12에 도시된 공진기는 통상적인 필터 구조와 마찬가지로, 금속 하우징(및 덮개) 등에 의해 공간이 형성되는 캐비티(400)를 구비하는데, 도 12에서도 설명의 편의를 위해 금속 하우징의 구조를 비롯하여, 해당 하우징의 외부에 형성되는 입출력 커넥터 등에 대한 도시는 생략하였다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 공진기는 하우징(미도시)의 내부에 실질적으로 하나의 수용공간이 형성된 네모 상자 또는 네모 상자 형태와 유사한 형태의 캐비티(400)를 가진다. 물론, 이러한 캐비티(400) 구조는 상기와 같이 네모 상자 형태 외에도 다각 기둥 형태나 원기둥 형태 등 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 12에 도시된 제2실시예에 따른 공진기는, 상기 캐비티(400) 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 배치되며, 하단이 캐비티(400)의 바닥면(즉, 하우징의 내부 하단면)에 고정되며 상단이 서로 마주보게 설치되어, 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는, 금속성 재질로 구성될 수 있는 아치(arch) 형태의 복수의(예를 들어, 2개의) 공진 리브(rib)(421, 422)를 구비한다. 2개의 공진 리브(421, 422), 즉 제1 및 제2공진 리브(421, 422)의 아치 형태는 예를 들어, 원 호의 일부분의 궤적을 따라 설계될 수 있다.

이때, 입력 커넥터와 연결되는 입력 프로브(431)는 제1공진 리브(421)와 연결되며, 출력 커넥터와 연결되는 출력 프로브(432)는 제2공진 리브(422)와 연결될 수 있다.

또한, 도 12에서는 캐비티(400) 내에서 제1 및 제2공진 리브(421, 422)가 마주보는 부위의 하부 영역에서, 공진 리브들(421, 422) 사이에 가로막는 셔터용 격벽 형태의 커플링 조정 구조물(441)이 형성됨이 도시되고 있다. 상기 커플링 조정 구조물(441)은 예를 들어, 캐비티(400)의 하단에서 하우징(미도시)과 일체형(즉, 하우징의 일부 형상)으로 구현될 수 있다.

상기에서, 제1 및 제2 공진 리브(421, 422)는 각각 상기 도 2 등에 도시된 바와 같은, 제1실시예(및 이의 변형예)에서 공진 암들과 공진 레그들을 대체하는 구조로서, 공진 리브들(441-444)에서 캐비티(400)의 바닥면(즉, 하우징의 내부 하단면)에 고정되는 부위는 상기 제1실시예에서의 공진 레그의 역할을 하며, 서로 마주보는 부위는 상기 제1실시예에서의 공진 암의 역할을 한다. 즉, 제1 및 제2공진 리브(421, 422)는 각각 상기 제1실시예에서 공진 암들과 공진 레그들이 (조립 공차를 줄이기 위해) 일체적으로 형성되는 구조임을 알 수 있다.

다만, 이 경우에 상기 제1 및 제2공진 리브(421, 422)는 상기 제1실시예에서와 같이, 공진 암에 해당하는 부위와 공진 레그에 해당하는 부위가 비교적 서로 명확히 구분되는 형상을 가지지 않고, 전체적으로 아치 형태로 구부러진 막대 형상으로 가진다. 즉, 도 4에 도시된 제1실시예의 구조는 전체적으로 'ㄱ'자 형태로 거의 직각으로 구부러진 막대 형태를 가지는 것으로 보면, 도 12에 도시된 제2실시예의 구조는 제1실시예에 비해 좀더 완만히 구부러진 막대 형태인 것으로 볼 수 있다. 또한, 공진 리브들(421, 422)은 그 단면 형상이 도 12에 도시된 바와 같이, 전체적으로 실질적으로 원형일 수 있다. 물론, 이외에도, 공진 리브들(421, 422)의 형태는 부위에 따라 달리 형성될 수 있는데, 예를 들어, 공진 리브들(421, 422)에서 마주보는 부위(상단)는 상기 도 4에 도시된 제1실시예와 유사하게 좀더 납작한 형태를 가지도록 구성할 수도 있다.

본 발명에서는 이와 같이 형상의 공진 리브를 통해서도, 해당 필터가 충분히 만족할 만한 필터링 특성을 가짐을 발견하였다. 그러한 형상은 각진 부분을 보다 없앰으로, 신호(전류) 흐름성을 좋게 하여 필터링 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 형상은 다이캐스팅 공정으로 해당 공진 리브를 제작할 경우에 발구배(Draft Angle) 형상이 필요치 않으며, 제품의 모서리 부분에 라운드 처리가 필요치 않은 최적의 구조임을 알 수 있다.

상기한 본 발명의 제2실시예에 따른 구조에서, 제1 및 제2 공진 리브(421, 422)의 형태, 길이 및 폭의 치수 변경 등을 통해서, 각각의 공진 모드의 주파수 이동 및 적절한 주파수의 공진 모드의 설정 및 조절이 가능하다. 또한, 도 12에서는, 공진 리브들(421, 422)이 서로 마주보는 (상단의) 단부의 모서리 부분 중 측면의 일부가 모따기 등의 가공을 통해 절삭된 형태를 가지는 것이 도시하고 있으며, 이러한 구조 변경에 의해 커플링 세기 또는 노치 발생 등을 조절할 수 있다.

도 13은 도 12에 도시된 제2실시예의 공진기에 따른 주파수 필터링 특성을 나타낸 그래프이다. 도 13을 참조하면, 필터링 주파수 대역의 고주파 대역 및 저주파 대역에 각각 노치가 형성됨을 알 수 있다.

도 14는 도 12의 일 변형 구조도이다. 도 14에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 공진기의 변형 구조는, 상기 도 12에 도시된 구조와 마찬가지로, 금속 하우징에 의해 공간이 형성되는 캐비티(400)를 구비한다. 또한, 캐비티(400) 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 배치되며, 아치 형태의 제1 및 제2공진 리브(421, 422)를 구비한다. 또한, 입력 프로브(431)와 출력 프로브(432)는 각각 제1공진 리브(421) 및 제2 공진 리브(422)와 연결된다.

다만, 도 12에 도시된 구조에서는 캐비티(400) 내에서 제1 및 제2공진 리브(421, 422)가 마주보는 부위의 하부 영역에 커플링 조정 구조물(442)이 형성되는 것이 도시되고 있으나, 도 14에 도시된 구조에서는, 이와는 달리, 공진 리브들(421, 422) 사이에 가로막는 셔터용 격벽 형태의 커플링 조정 구조물(442)이 공진 리브들(421, 422)이 마주보는 부위의 상부 영역에 형성됨이 도시되고 있다. 이러한 구조에 따른 필터링 특성은 도 15에 도시된 바와 같다.

상기 도 4 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 및 제2실시예 등에 따른 공진기가 구성될 수 있는데, 이러한 제1 및 제2실시예의 구조에서 다양한 변형이나 변경 및 응용이 있을 수 있다.

예를 들어, 공진 암들은 길이가 서로 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 어느 한쌍의 길이가 다른 한쌍의 길이와 서로 달리 설정될 수도 있다. 또는, 그 직경이나, 형상 등에서도 일부 차이가 있을 수 있다. 이러한 구성은 전송 영점(transmission zero)의 위치에 변화를 주기 위한 것으로서, 공진 암들간에 커플링되는 필드의 세기 및 방향에 변화를 주게 되어, 노치 포인트를 조정할 수 있게 된다. 또한, 공진 레그들의 직경, 길이 등에서 서로 차이가 있도록 설계할 수 있다. 그럴 경우에, 해당 공진 레그에 의해 지지되는 공진 암과 캐비티와의 간격을 좁히거나 넓힘으로써, 공진 암과 캐비티간에 발생하는 커패시턴스 성분의 조정이 가능할 수 있다. 마찬가지로, 공진 리브들도 서로 동일한(또는 대칭적인) 형태 및 사이즈를 가지지 않고 약간의 차이를 갖도록(즉, 비대칭적으로) 설계되며, 상단의 절삭 부분도 차이를 갖도록 설계될 수 있다. 또한, 이와 더불어, 서로간의 설치 간격도 미세한 차이를 갖도록 설계될 수 있다. 이러한 구성을 통해 공진 모드의 위치를 적절히 변경 조정할 수 있으며, 이로 인해 크로스 커플링의 형태가 변경되어 전송 영점의 위치를 변화시킬 수 있다.

또한, 이외에도, 공진 암들이나 공진 리브들의 전체 구조의 중심 위치에, 전기적으로 플로팅(floating)되게 설치되며, 공진 암들 또는 공진 리브들간의 신호 커플링 및 이에 따른 공진 모드간의 커플링 조정을 위해, 예를 들어 원기둥, 또는 디스크 형태의 금속성 보조 커플링 조정 구조물(미도시)이 더 구비될 수 있다. 이러한 보조 커플링 조정 구조물은 해당 보조 커플링 조정 구조물이 없는 경우와 비교하여 커플링 공진 암들 상호간의 커플링이 보다 잘 이루어지도록 하여 필터의 전체적인 대역폭을 보다 넓어지게 한다. 이러한 보조 커플링 조정 구조물은 Al₂O₃ 및 테플론 등과 같은 재질의 지지부재(미도시)에 의해 캐비티 내에서 하우징 또는 커버의 내부 면, 또는 인접한 공진 암들에 고정 및 지지되게 설치될 수 있다.

또한, 이외에도, 공진 암들 또는 공진 리브들의 전체 구조의 중심 위치에, 하우징의 상단에서 종래와 유사하게 커버 등을 관통하는 방식으로 설치될 수 있는 튜닝 나사(미도시)를 구비할 수도 있다. 이러한 튜닝 나사를 통해 공진 암들 간의 신호 커플링 및 이에 따른 공진 모드간의 커플링 조정 및 공진 주파수 튜닝 작업을 수행할 수도 있다.

또한, 이외에도, 상기 제1실시예에 따른 공진기 또는 제2실시예에 따른 공진기 이중으로 형성되는 구조를 가질 수도 있다. 또는 상기 제1 및 제2실시예에 따른 공진기들이 서로 결합되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1(또는 제2)실시예에 따른 제1공진기 및 제2공진기가 형성되며, 제1공진기의 출력측과 제2공진기의 입력측이 커플링 창에 의해 서로 연결되게 구성될 수 있다. 커플링 창에는 커플링이 보다 잘 이루어지도록, 예를 들어 캐비티의 바닥면(즉 하우징의 내부 하단면)에서 신장되게 형성되는 적절한 구조의 전도성 커플링 구조물이 추가적으로 설치될 수도 있다. 또한, 상기 제1(또는 제2)실시예에 따른 공진기의 구조에 일반적인 싱글 모드 구조의 공진기를 결합하는 것도 가능할 수 있다. 이러한 구조의 예로써 도 16을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도이다. 도 16에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 공진기는 실제로 상기 도 4에 도시된 제1실시예의 구조가 이중으로 형성된 구조이다. 즉, 상기 도 4에 도시된 공진기의 구조와 동일한 구조를 가지는 제1공진기(I) 및 제2공진기(II)가 각각 마련되며, 예를 들어, 제1공진기(I)의 출력 부분의 캐비티 영역과 제2공진기(II)의 입력 부분의 캐비티 영역이 서로 연결되게 구성된다.

제1공진기(I)는 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1 및 제2공진 암(511, 512)과; 상기 제1 및 제2공진 암(511, 512)을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(521, 522)로 구성된다. 마찬가지로, 제2공진기(II)는 제3 및 제4공진 암(513, 514)과; 제3 및 제4공진 레그(523, 524)로 구성된다. 이때 제2공진 암(512)과 제3공진 암(513)이 서로 신호 커플링이 이루어지도록 인접하게 배치되어 제1 및 제2공진기(I, II)간 신호가 상호 커플링되도록 한다. 또한. 이 경우에 제1공진 레그(521)는 각각 입력 프로브(531)와 연결되며, 제4공진 레그(524)는 출력 프로브(532)와 연결된다.

도 17은 도 16의 공진기에 따른 주파수 필터링 특성을 나타낸 일 예시 그래프이다. 도 17을 참조하면, 일반적인 4단 필터에 해당하는 4개의 공진 모드를 가지는 주파수 필터링 특성이 나타남을 알 수 있다.

도 18a, 도 18b 및 도 18c는 본 발명의 실시예들 중 일부와 비교하기 위한 일반적인 대역통과 필터에 해당하는 공진기(들)의 다른 예시 구조도로서, 도 18a는 사시도, 도 18b는 측면도, 도 18c는 평편도이다. 도 18a 내지 도 18c에서는 3개의 공진 모드를 발생하기 위해 3개의 공진기가 연결되는 일반적인 구조를 개시하고 있는데, 통상적인 필터 구조와 마찬가지로, 금속 하우징(및 덮개)에 의해 공간이 형성되는 제1캐비티(201), 제2캐비티(202) 및 제3캐비티(203)를 구비한다. 도 18a 내지 도 18c에서는 설명의 편의를 위해 금속 하우징의 구조를 비롯하여, 해당 하우징의 외부에 형성되는 입출력 커넥터 등에 대한 도시는 생략하였다.

제1캐비티(201), 제2캐비티(202) 내부에는 각각 제1공진봉(221), 제2공진봉(222) 및 제3공진봉(223)이 설치된다. 또한, 제1캐비티(201), 제2캐비티(202) 및 제3캐비티(203)간에는 격벽들(241, 242)의 일부가 제거된 형태의 윈도우에 의해 서로 신호를 커플링하도록 구성된다.

상기에서와 같이, 일반적인 구조의 필터에서는, 예를 들어, 3개의 공진모드를 형성하기 위해서 각각 단일 모드를 발생하는 3개의 공진기를 복수개 일렬로 연결하는 구조를 적용하며, 이때 각 공진기에서 발생하는 공진 모드들은 서로간 아이솔레이션이 이루어지는 것을 볼 수 있다. 이러한 구조는 하나의 공진기가 하나의 공진모드만을 구현하므로, 다수개의 공진모드를 형성하기 위한 필터는 다수의 공진기를 계속 연결하는 구조가 필요하게 된다. 이는 필터를 구현하기 위해 상당한 공간이 필요하게 됨을 알 수 있다.

도 19a, 도 19b 및 도 19c는 본 발명의 제4실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도로서, 도 19a는 사시도, 도 19b는 측면도, 도 19c는 평면 구조를 나타낸다. 도 19a 내지 도 19c에서도 상기 도 18a 내지 도 18c와 마찬가지로, 설명의 편의를 위해 캐비티(600)를 형성하는 하우징(미도시)에 대한 도시는 생략하였다. 도 19a 내지 도 19c에 도시된 본 발명의 제4실시예에 따른 공진기 구조는 상기 도 4에 도시된 제1실시예의 마찬가지로, 실질적으로 하나의 수용공간에 해당하는 캐비티(600)가 마련되는 하우징(미도시)과; 상기 캐비티(600) 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 배치되며, 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1 및 제2공진 암(611, 612)과; 상기 제1 및 제2공진 암(611, 612)을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(621, 622)를 구비한다.

이러한 구조에서, 본 발명의 제4실시예에 따른 공진기는, 상기 도 18a 내지 도 18c에 도시된 구조와 대비하여 3개의 공진 모드를 형성하기 위한 구조를 가지는데, 이를 위해, 상기 서로 마주보는 제1 및 제2공진 암(611, 612)의 배치 구조의 중심 위치, 즉, 캐비티(600)의 중심 위치에 종래의 필터 구조에서 공진소자와 유사한 구조의 공진봉(613)이 추가로 더 설치된다. 제1 및 제2공진 암(611, 612)과 공진봉(613)은 서로 물리적으로는 이격되게 설치되지만, 이들간의 신호가 상호 복합적으로 커플링될 수 있도록 서로간의 적절한 이격 거리를 갖는다. 물론, 이러한 이격 거리의 조정에 따라 서로간의 신호 커플링 량이 조정된다. 이러한 공진기의 전체 구조는 종래의 공진기가 순차적으로 커플링되는 구조와는 달리, 2개의 공진 암(611, 613) 및 공진봉이 상호 복합적으로 커플링되는 구조이다.

이와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 공진기는, 하나의 캐비티(600)에서 3개의 공진모드를 구현할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 구조의 공진기는 동일한 크기의 일반적인 구조의 TEM 모드 공진기와 비교해볼 경우에, Q값이 개선된 특성을 가지며, 또한, 동일한 Q값을 만족시킬 경우에 공진기의 물리적인 사이즈를 일반적인 구조에 비해 줄일 수 있다.

도 20a, 도 20b 및 도 20c는 도 19a 내지 도 19c의 일 변형 구조도로서, 도 19a 내지 도 19c에 도시된 공진기 구조와 마찬가지로, 제1 및 제2공진 암(611, 612)과. 이들을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(621, 622) 및 제1 및 제2공진 암(611, 612) 사이에 설치되는 공진봉(613)을 구비한다. 이때, 도 20 a 내지 도 20c의 예에서는, 도 19a 내지 도 19c에 도시된 공진기 구조와 비교하여 제1공진 레그(621)에 입력 프로브(631)가 연결되며, 제2공진 레그(622)에 출력 프로브(632)가 연결된 예가 도시되고 있다. 이러한 공진기의 필터링 특성은 도 21에 도시되고 있으며, 도 21에 도시된 바와 같이, 3개의 공진모드 특성 및 노치 특성에 따라 주파수 필터링 특성이 나타남을 알 수 있다. 특히, 도 18a 내지 도 18c에 도시한 바와 같은 일반적인 3단 구조의 필터에서는 노치 특성을 주기가 쉽지 않으며, 특히 2개 노치 특성을 구현하기 위해서는 매우 복잡한 구조가 필요하였으나, 본 발명의 일부 실시예들의 구조에서는 간단한 구조로서, 도 21에서와 같이, 통과 대역보다 고대역 측에 2개의 노치가 발생하도록 구현할 수 있다.

도 22는 도 20a 내지 도 20c의 등가 회로도이다. 도 22를 참조하면, 필터의 회로적인 구조는, 도 20a 내지 도 20c에 도시된 제1공진 암(611), 공진봉(613) 및 제2공진 암(612)에 해당하는 각각의 LC 공진회로가 입력단 및 출력단 사이에서 L성분을 통해 일렬로 연결된 구조를 기본적인 구조로 가질 수 있다. 또한, 입력단과 제2공진 암(612) 간에 L성분에 의한 커플링(즉, 자계에 의한 커플링)이 얼마간 발생하고, 마찬가지로 제1공진 암(611)과 출력단간에 L성분에 의해 커플링이 얼마간 발생한다.

이때, 공진 암들간의 상호 복합적인 커플링은, 제1 및 제2공진 암(611, 612)간에 L성분에 의한 커플링으로서 발생할 수 있으며, 이는 대역 상단 노치 특성을 구현하게 된다. 즉, 상기 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2공진 암(611, 612)간의 L성분에 의한 커플링은 해당 필터의 통과 대역보다 고대역 측에 2개의 노치가 발생할 수 있다.

한편, 상기한 도면들을 참조하여 설명한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 공진기의 구성을 살펴보면, 공진 암들, 공진 레그들 또는 공진 리브들간의 정밀한 간격 설정이 그 특성에서 매우 중요한 요소임을 알 수 있다. 그런데, 상기 실시예들에서는 공진 레그들 또는 공진 리브들이 각각 별도로 제작되어 하우징의 내부 바닥면에 개별적으로 고정되게 설치되는 구조를 가지므로, 조립 공차에 의해 공진 암들 또는 공진 리브들간의 간격이 설계된 치수에 비해 미세하게 틀어지게 된다.

이러한 조립 공차가 누적되어 해당 필터의 특성에 상당한 영향을 주게 되며, 이러한 조립 공차는 해당 필터가 작은 사이즈로 구현할 경우에 필터링 특성에 더욱 심각한 영향을 일으킨다. 따라서, 해당 필터를 제작한 이후, 추가적으로 주파수 튜닝 작업을 필수적으로 수행하여야 한다. 주파수 튜닝 작업은 통상적으로, 고비용의 튜닝 장비를 이용하여 숙련된 작업자에 의한 수작업으로 진행되므로, 비교적 많은 작업 시간 및 비용이 요구된다. 이에, 본 발명의 또다른 실시예들에서는, 부품 간 조립 공차를 줄여서, 주파수 튜닝 작업이 매우 간단하고 효율적으로 이루어질 수 있으며, 나아가 주파수 튜닝 작업이 필요치 않을 수도 있는 공진기 구조를 제안한다.

도 23a 및 도 23b는 도 19a 내지 도 19c의 다른 변형 구조도로서, 도 23a는 사시도이며, 도 23b는 도 23a 중에서 주요부의 측면 구조를 나타낸다. 이때 도 23a에서 하우징 관련한 구성에 대해서는 투과 사시도로 나타내었다. 도 23a 및 도 23b에 도시된 공진기는 상기 도 19a 내지 도 19c에 도시된 구조와 마찬가지로, 제1 및 제2공진 암(611, 612)과; 제1 및 제2공진 레그(621, 622) 및 공진봉(613)을 포함하여 구성된다.

이때, 도 23a 및 도 23b에 도시된 구조에서는, 제1 및 제2공진 암(611, 612)과, 제1 및 제2공진 레그(621, 622) 및 공진봉(613)을 포함하여, 하우징(650)의 일부분은 전체적으로 일체형으로 연결된 상태로 제작된다. 도 24b에서는 공진기에서 일체형으로 제작되는 부위들의 평면 구조가 도시되고 있다.

즉, 상기 제1 및 제2공진 암(611, 612)과, 제1 및 제2공진 레그(621, 622), 공진봉(613) 및 하우징(650)의 미리 설정된 일부분은 예를 들어, 한번의 다이캐스팅 공정을 통해 일체형으로 제작될 수 있다. 하우징(650)에서 일체형으로 제작되는 부위는, 예를 들어 해당 공진기의 입출력 커넥터가 형성되는 전면 및 후면과; 상기 공진 레그들(621, 622)과 연결되는 바닥면; 및 상면(통상 커버에 해당하는 면)일 수 있다. 해당 하우징의 좌우 측면(650-1, 650-2)은 별도로 제작되어, 추후 결합될 수 있다. 이러한 결합은 용접이나 솔더링 또는 나사 결합 등에 의해 이루어질 수 있다. 특히, 도 24b에 도시된 바와 같이, 공진기에서 일체형으로 제작되는 부위들의 평면 구조가 도시되고 있는데, 도시된 바와 같이, 이러한 구조는 비교적 간단한 평면(2D) 다이캐스팅 공정을 통해 구현할 수 있는 구조이다.

이와 같이, 상기 제1 및 제2공진 암(611, 612)과, 제1 및 제2공진 레그(621, 622), 공진봉(613) 및 하우징(650)의 일부분이 일체형으로 제작될 수 있으므로, 상기 제1 및 제2공진 암(611, 612)과, 제1 및 제2공진 레그(621, 622) 간의 설치 간격 및 공진 암들(611, 612)과 하우징의 상면의 내측과의 간격 등이 설계 상태(최적의 상태)로 고정된 상태로 제작되므로, 조립 공차를 줄일 수 있게 된다.

도 24a 및 도 24b는 도 19a 내지 도 19c의 또다른 변형 구조도로서, 도 24a는 사시도이며, 도 24b는 측면 구조를 나타낸다. 이때, 도 24a 및 도 24b에서 하우징 관련한 구성에 대해서는 투과 사시도로 나타내었다. 도 24a 및 도 24b에 도시된 공진기는 상기 도 23a 및 도 23b에 도시된 구조와 마찬가지로, 제1 및 제2공진 암(611, 612)과, 제1 및 제2공진 레그(621, 622) 및 공진봉(613)을 포함하여, 하우징(660)의 일부분은 전체적으로 일체형으로 연결된 상태로 제작된다.

이때, 하우징(660)에서 일체형으로 제작되는 부위는, 예를 들어, 상기 공진 레그들(621, 622)과 연결되는 바닥면의 일부분(652)일 수 있으며, 하우징(660) 바닥면에는 이와 대응되는 형태의 관통 홀 영역(661)이 형성된다. 이러한 구조를 가지므로, 제1 및 제2공진 암(611, 612)과, 제1 및 제2공진 레그(621, 622), 공진봉(613) 및 하우징(660)의 바닥면의 일부분(652) 한번의 다이캐스팅 공정을 통해 일체형으로 제작되고 이후, 상기 바닥면의 일부분(652)이 하우징(660)의 관통 홀 영역(661)에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다.

도 25a, 도 25b 및 도 25c는 본 발명의 제5실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도로서, 도 25a는 사시도, 도 25b는 측면도, 도 25c는 평면 구조를 나타낸다. 도 25a 내지 도 25c에서도 설명의 편의를 위해 캐비티(700)를 형성하는 하우징(미도시)에 대한 도시는 생략하였다. 도 25a 내지 도 25c에 도시된 본 발명의 제5실시예에 따른 공진기 구조는 이전 설명한 실시예들과 마찬가지로, 실질적으로 하나의 캐비티(700) 내에서, 상호간에 미리 설정된 간격으로 배치되는 제 1 및 제2공진 암(711, 712)과, 이들을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(721, 722) 및 제1 및 제2공진 암(711, 712) 사이에 설치되는 공진봉(713)을 구비한다. 또한, 제1공진 레그(721)에 입력 프로브(731)가 연결되며, 제2공진 레그(722)에 출력 프로브(732)가 연결된다.

이러한 구조에서, 본 발명의 제5실시예에 따른 공진기는, 이전 설명한 실시예들의 구조와 대비하여, 제1 및 제2공진 암(711, 712)의 형태 및 공진봉(713)의 설치 위치에서 다소의 차이를 가진다. 즉, 이전 실시예들에서는 공진 암들(및 공진 레그들)과 공진봉이 하나의 기준 축에 그 중심들이 일치하도록 설치된다. 이러한 기준 축은 예를 들어, 캐비티의 중심 위치를 통과할 수 있다. 그런데, 도 25a 내지 도 25c에 도시된 바와 같이, 제5실시예에 따른 공진기 구조에서는, 공진봉(713)은 제1 및 제2공진 암(711, 712) 상호간의 설치 위치의 중심을 연결하는 기준 축에서 얼마간 일측으로 시프트된 위치에 설치되도록 구성된다.

또한, 이러한 구성과 더불어, 추가적으로, 제1 및 제2공진 암(711, 712)에서 상호 마주보는 단부들의 적어도 일부분이 상호 마주보는 방향으로 연장되는 연장 부위(a)가 각각 형성될 수 있다. 이러한 구성은, 제1 및 제2공진 암(711, 712)간의 이격 거리를 보다 가깝게 함으로써, 제1 및 제2공진 암(711, 712)간의 상호 커패시턴스 커플링 량을 증대시켜서, 제1 및 제2공진 암(711, 712)간에 커패시턴스 커플링 특성이 도미넌트(dominant)하도록 구성하기 위한 것으로서, 이러한 구성에 따라, 해당 필터의 필터링 특성, 특히, 노치 특성을 적절히 조절할 수 있다.

도 26은 도 25a 내지 도 25c의 필터링 특성을 나타낸 그래프이다. 도 26을 참조하면, 도 25a 내지 도 25c에 도시된 제5실시예에 따른 공진기 구조에서는, 3개의 공진모드 특성 및 노치 특성에 따라 주파수 필터링 특성이 나타남을 알 수 있다. 특히, 통과 대역보다 저대역 측에2개의 노치가 발생하도록 구현할 수 있다.

도 27은 도 25a 내지 도 25c의 등가 회로도이다. 도 27을 참조하면, 필터의 회로적인 구조는, 상기 25a 내지 도 25c에 도시된 제1공진 암(711), 공진봉(713) 및 제2공진 암(712)에 해당하는 각각의 LC 공진회로가 입력단 및 출력단 사이에서 L성분을 통해 일렬로 연결된 구조를 기본적인 구조로 가질 수 있다. 또한, 입력단과 제2공진 암(712)간 및 제1공진 암(711)과 출력단간에 L성분에 의해 커플링이 얼마간 발생한다. 이러한 회로 구조는 상기 도 22에 도시된 회로와 유사할 수 있다.

이때, 공진 암들간의 상호 복합적인 커플링은, 제1 및 제2공진 암(711, 712)간에 C 성분에 의한 커플링(즉, 전계에 의한 커플링)으로서 발생할 수 있으며, 이는 대역 하단 노치 특성을 구현하게 된다. 즉, 상기 도 26에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2공진 암(711, 712)간의 C성분에 의한 커플링은 해당 필터의 통과 대역보다 저대역 측에 2개의 노치가 발생할 수 있다.

도 28a 및 도 28b는 본 발명의 제6실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도로서, 도 28a는 사시도, 도 28b는 일 측면 구조를 나타낸다. 도 28a 및 도 28b에서도 설명의 편의를 위해 캐비티(800)를 형성하는 하우징(미도시)에 대한 도시는 생략하였다. 도 28a 및 도 28b에 도시된 본 발명의 제6실시예에 따른 공진기 구조는 이전 설명한 실시예들과 마찬가지로, 실질적으로 하나의 캐비티(800) 내에서, 제 1 및 제2공진 암(811, 812)과, 이들을 각각 지지하는 제1 및 제2공진 레그(821, 822) 및 제1 및 제2공진 암(811, 812) 사이에 설치되는 공진봉(813)을 구비한다. 또한, 제1공진 레그(821)에 입력 프로브(831)가 연결되며, 제2공진 레그(822)에 출력 프로브(832)가 연결된다.

이러한 구조에서, 본 발명의 제6실시예에 따른 공진기는, 제1공진 암(811)과 공진봉(813)간의 이격 거리(d1)와, 제2공진 암(812)과 공진봉(813)간의 이격 거리(d2)가 서로 같지 않도록 설계된다. 예를 들어, 제1공진 암(811)과 공진봉(813)간의 이격 거리(d1)는 제2공진 암(812)과 공진봉(813)간의 이격 거리(d2)보다 좁게 형성되어, 제1공진 암(811)과 공진봉(813)간에는 커패시턴스 커플링 특성이 도미넌트하도록 구성할 수 있다. 이러한 구성에 따라, 해당 필터의 필터링 특성, 특히, 노치 특성을 적절히 달리 조절할 수 있다.

도 29는 도 28a 및 도 28b의 필터링 특성을 나타낸 그래프이다. 도 29를 참조하면, 상기 도 28a 및 도 28b에 도시된 제6실시예에 따른 공진기 구조에서는, 3개의 공진모드 특성 및 노치 특성에 따라 주파수 필터링 특성이 나타남을 알 수 있다. 특히, 통과 대역보다 고대역 및 저대역 측 각각 1개씩 노치가 발생하도록 구현할 수 있다.

도 30은 도 28a 및 도 28b의 등가 회로도이다. 도 30을 참조하면, 해당 필터의 회로적인 구조는, 상기 도 28a 및 도 28b에 도시된 제1공진 암(811), 공진봉(813) 및 제2공진 암(812)에 해당하는 각각의 LC 공진회로가 입력단 및 출력단 사이에서 L성분 또는 C성분을 통해 일렬로 연결된 구조로 나타남을 알 수 있다. 또한, 입력단과 제2공진 암(812)간 및 제1공진 암(811)과 출력단간에 L성분에 의해 커플링이 얼마간 발생한다. 이러한 회로 구조에서, 제2공진 암(812)과 공진봉(813)간에는 다른 실시예들과 마찬가지로, L성분에 의해 연결되지만, 제1공진 암(811)과 공진봉(813)간에는 C성분을 통해 연결되는 것으로 볼 수 있다.

도 31a 및 도 31b는 본 발명의 제7실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도로서, 도 31a는 사시도, 도 31b는 일 측면 구조를 나타낸다. 도 31a 및 도 31b에 도시된 본 발명의 제7실시예에 따른 공진기는 실질적으로 상기 도 19a 내지 도 19c에 도시된 제4실시예의 구조가 이중으로 형성된 구조로 볼 수 있다. 즉, 상기 도 19a 내지 도 19c에 도시된 공진기의 구조와 동일한 구조를 가지는 제1공진기(I) 및 제2공진기(II)가 각각 마련되며, 예를 들어, 제1공진기(I)의 출력 부분의 캐비티 영역과 제2공진기(II)의 입력 부분의 캐비티 영역이 서로 일렬로 연결되게 구성될 수 있다. 이때, 제1공진기(I)와 제2공진기(II)는 연결 부위에는 하측에 셔터용 격벽 형태의 커플링 조정 구조물이 예를 들어, 캐비티의 하단에서 하우징과 일체형(즉, 하우징의 일부 형상)으로 형성될 수 있다.

도 32는 도 31a 및 도 31b의 공진기에 따른 주파수 필터링 특성을 나타낸 일 예시 그래프이다. 도 32를 참조하면, 일반적인 6단 필터에 해당하는 6개의 공진 모드를 가지는 주파수 필터링 특성이 나타나고, 통과 대역의 상당 및 하단에 각각 2개씩 노치 특성이 발생한다(도 32에서는 노치 특성들이 2개씩 중첩된 형태로 표시됨).

도 33은 본 발명의 제8실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도이다. 도 33에 도시된 본 발명의 제8실시예에 따른 공진기는 실질적으로 상기 도 19a 내지 도 19c에 도시된 제4실시예의 구조가 이중으로 형성된 구조이다. 즉, 상기 도 19a 내지 도 19c에 도시된 공진기의 구조와 동일한 구조를 가지는 제1공진기(I) 및 제2공진기(II)가 각각 마련되며, 예를 들어, 제1공진기(I)의 출력 부분의 일측면의 캐비티 영역과 제2공진기(II)의 입력 부분의 대응하는 타측면의 캐비티 영역이 서로 연결되게 구성된다.

도 34는 도 33의 공진기에 따른 주파수 필터링 특성을 나타낸 일 예시 그래프이다. 도 29를 참조하면, 일반적인 6단 필터에 해당하는 6개의 공진 모드를 가지는 주파수 필터링 특성이 나타남을 알 수 있다. 이때, 통과 대역의 상당에 각각 4개의 노치 특성이 발생한다(도 34에서는 노치 특성들이 2개씩 중첩된 형태로 표시됨).

도 35는 본 발명의 제9실시예에 따른 대역통과 필터에 해당하는 공진기의 구조도이다. 도 35에 도시된 본 발명의 제9실시예에 따른 공진기는 실제로 상기 도 4에 도시된 제1실시예에 따른 구조와, 상기 도 19a 내지 도 19c에 도시된 제4실시예의 구조가 서로 조합하여 총 4단 구조를 형성한다. 즉, 제4실시예에 따른 공진기의 구조와 동일한 구조를 가지는 제1공진기(I) 및 제4공진기(IV)와, 제1실시예에 따른 공진기의 구조와 동일한 구조를 가지는 제2공진기(II) 및 제3공진기(III)를 미리 마련하고, 제1, 제2, 제3, 및 제4공진기(1-IV)가 순차적으로, 회로적으로 일렬로 연결되게 구성된다.

도 36a, 도 36b 및 도 36c는 본 발명의 실시예들 중 일부와 일반적인 대역통과 필터에 해당하는 공진기들간의 특성 및 구조 비교를 위한 도면으로서, 도 36a는 본 발명의 제4실시예에 따른 구조와 유사하게 하나의 캐비티에서 3개의 공진모드를 구현하는 필터 구조를 예로써 도시한다. 도 36b에는 상기 도 36a에 도시된 본 발명의 일부 실시예들에 따른 구조와 동일한 사이즈를 가지면서, 종래의 3개의 공진모드를 구현하는 필터 구조의 예가 도시되며, 도 36c에는 상기 도 36a에 도시된 본 발명의 일부 실시예들에 따른 구조와 동일한 Q 값을 구현하는, 종래의 3개의 공진모드를 구현하는 필터 구조의 예가 도시된다.

먼저, 도 36b에 도시된 구조와 비교해 볼 경우에, 본 발명에 일부 실시예들에 따른 구조의 공진기는, 동일한 사이즈의 일반적인 구조의 TEM 모드 공진기에 비해, Q 값이 약 20% 정도(예를 들어, 3017 에서 3602로 개선됨)로 크게 개선됨을 알 수 있다. 또한, 도 36c에 도시된 구조와 비교해 볼 경우에, 본 발명에 일부 실시예들에 따른 구조의 공진기는, Q 값이 비슷하도록 구현한 일반적인 구조의 TEM 모드 공진기에 비해, 20% 이상 줄어들었음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 다른 필터는 일반적인 구조의 TEM 모드 공진기와 비교해볼 경우에, 동일한 사이즈로 구현할 경우에는 Q 값이 개선된 특성을 가질 수 있으며, 또한, 일반적인 구조와 비교하여 동일한 Q값을 만족시킬 경우에 공진기의 물리적인 사이즈를 크게 줄일 수 있다. 상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 필터의 공진기가 구성될 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기 설명한 다중 모드 공진기의 일부 실시예들에 따른 구조를 2개 이상 구비하여, 2중 또는 4중으로 중첩되게 연결할 수 있는 구성을 설명하였는데, 마찬가지 방식으로 다양한 실시예들의 구조를 3개 이상 조합하여 3단이나 5단 이상으로 다중으로 연결하여 원하는 특성을 얻도록 필터 구조를 설계할 수 있다.

또한, 상기 실시예들의 구조에서는 하우징의 적소에 격막이나 커플링 구조물 등이 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 도 23a 내지 도 24b에 도시된 구조는 조립 공차가 적은(또는 거의 없는) 구조이나, 더욱 정밀한 주파수 튜닝을 위하여, 종래의 필터 구조와 유사하게 튜닝 나사를 더 구비할 수도 있다.

또한, 상기 실시예들의 구조에서 공진 암이나 공진 레그, 공진 리브 또는 공진봉 등에는, 커플링 특성 향상 및 커플링 조정을 위해 일부 돌출되거나 제거된 구조가 추가로 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 실시예들에 대한 설명에서, 제1 내지 제3실시예 등에서 언급한 공진 암, 공진 레그 또는 공진 리브 및 공진봉 등은 상기 도 23a 내지 도 24b에 도시된 구조와 마찬가지로, 하우징의 일부분과 다이캐스팅 고정을 통해 일체적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 설명한 실시예들에 개시된 특징들 중 적절히 선택된 특징들이 둘 또는 그 이상 다양한 방식으로 조합하는 것도 충분히 가능할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (14)

1. 무선 주파수 필터의 공진기로서,
   실질적으로 하나의 수용공간에 해당하는 캐비티가 마련된 하우징과;
   상기 캐비티 내에서 상호간에 미리 설정된 간격으로 상호 마주보게 배치되며, 상호간의 복합적인 커플링에 의해 공진 신호를 발생하는 제1공진 암(arm) 및 제2공진 암과;
   상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암을 각각 지지하는 제1공진 레그(leg) 및 제2공진 레그를 포함함을 특징으로 하는 공진기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1공진 암과 상기 제1공진 레그가 연결된 전체적인 형태 및 상기 제2공진 암과 상기 제2공진 레그가 연결된 전체적인 형태는 직각으로 구부러진 막대 형태를 가짐을 특징으로 하는 공진기
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1공진 암과 상기 제1공진 레그가 연결된 전체적인 형태 및 상기 제2공진 암과 상기 제2공진 레그가 연결된 전체적인 형태는 아치 형태로 구부러진 막대 형태를 가짐을 특징으로 하는 공진기
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암이 마주보는 중앙 위치에 설치되는 사각판 형태의 금속성 커플링 조정 구조물을 더 포함함을 특징으로 하는 공진기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암이 마주보는 중앙 위치의 상부 영역 또는 하부 영역에서, 상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암 사이에 가로막는 형태로 형성되는 셔터용 격벽 형태의 커플링 조정 구조물을 더 포함함을 특징으로 하는 공진기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 공진 암 및 상기 제2공진 암과, 상기 제1 공진 레그 및 상기 제2공진 레그를 포함하여, 상기 하우징의 일부분은 전체적으로 일체형으로 연결된 상태로 제작됨을 특징으로 하는 공진기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 공진기는, 상기 제1공진 암과 상기 제1공진 레그 및 상기 제2공진 암과 상기 제2공진 레그를 이용하여, 공진모드 모드간의 상호 결합이 발생토록 하여 다중공진 및 노치 특성을 발생함을 특징으로 하는 공진기.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암이 마주보는 중앙 위치에서, 상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암과 이격되는 형태로 설치되는 공진봉을 더 포함함을 특징으로 하는 공진기.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1공진 암과 상기 공진봉간의 이격 거리는, 상호간에 커패시턴스 커플링 특성이 도미넌트하도록, 상기 제2공진 암과 상기 공진봉간의 이격 거리보다 좁게 형성함을 특징으로 하는 공진기.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 공진봉은, 상기 제1공진 암과 상기 제2공진 암간의 상호 커패시턴스 커플링 량을 증대시키도록, 상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암 상호간의 설치 위치의 중심을 연결하는 기준 축에서 일측으로 시프트된 위치에 설치됨을 특징으로 하는 공진기.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암에서, 상호 마주보는 단부들의 적어도 일부분이 상호 마주보는 방향으로 연장되는 연장 부위가 각각 형성됨을 특징으로 하는 공진기.
    
12. 제7항에 있어서,
    상기 제1공진 암 및 상기 제2공진 암과, 상기 제1공진 레그 및 상기 제2공진 레그, 및 상기 공진봉을 포함하여, 상기 하우징의 일부분은 전체적으로 일체형으로 연결된 상태로 제작됨을 특징으로 하는 공진기.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징의 일부분은 해당 공진기의 입출력 커넥터가 형성되는 전면 및 후면과, 바닥면 및 상면임을 특징으로 하는 공진기.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 하우징의 일부분은 바닥면의 일부분임을 특징으로 하는 공진기.

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