KR101468409B1

KR101468409B1 - 홈이 파인 도체판을 포함하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터

Info

Publication number: KR101468409B1
Application number: KR1020130135352A
Authority: KR
Inventors: 양윤홍; 김석휘; 안달
Original assignee: 주식회사 웨이브일렉트로닉스
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2033-11-08

Abstract

본 발명은 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터에 관한 것으로서, 구체적으로는 홈이 파인 디스크를 포함하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터에 관한 것이다.
본 발명은 도체 재질의 공동(cavity); 상기 공동의 내부면 중 하면에 밀착하여 위치하는 유전체 공진소자(DR); 상기 유전체 공진소자의 상면에 밀착하는 도체판을 포함하여 구성되며, 상기 도체판은 소정의 형상의 홈을 가지고, 상기 유전체 공진소자는 HE 모드로 이중 공진하는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기를 개시하며, 본 발명에 의하여 작은 크기와 단순한 형상을 가지는 유전체 공진소자가 하나의 공동 내에서 이중 공진을 형성할 수 있으며, 또한 상기 이중 공진의 커플링을 조절할 수 있는 효과적인 수단을 구비하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터를 개시하는 효과를 갖는다.

Description

홈이 파인 도체판을 포함하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터 {Dual mode resonator including the disk with notch and filter using the same}

본 발명은 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터에 관한 것으로서, 구체적으로는 홈이 파인 도체판을 포함하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터에 관한 것이다.

다양한 무선 통신 시스템 및 서비스의 발달과 함께, 고주파 소자들도 다양하게 개발되어 발전하고 있다. 특히 필터는 인접 채널 혹은 인접 대역의 신호가 유입되어 잡음으로서 작용하는 것을 방지하는 등 다양한 시스템에서 필수적인 부품으로 사용되고 있다. 위와 같은 고주파 필터는 사용되는 시스템에 따라 다양한 규격을 가지게 되는데, 예를 들어 무선 통신 시스템의 송신단에서 사용되는 고주파 필터는 수백 MHz 내지 수 GHz의 주파수에서 동작하며, 수 와트(watt)에 이르는 고전력의 송신 신호를 안정적으로 처리할 수 있어야 하고, 또한 삽입 손실을 줄이기 위하여 높은 Q값(Q factor)을 가져야 한다.

상기와 같이 송신단에서 사용되는 고주파 필터로서 공동(cavity)을 이용한 캐비티 필터, 도파관(wave guide) 필터, 유전체 공진기(Dielectric Resonator, DR)를 이용하는 유전체 필터 등을 들 수 있는데, 이들은 높은 전력의 신호에 대해서도 동작이 가능하고, 무부하 Q 값(unloaded Q Factor)이 큰 장점이 있다. 특히, 필터를 제한된 부피에서 구현하여야 하는 경우 무부하 Q 값을 향상시키기 위하여 유전체 필터를 많이 사용하게 된다. 그러나, 유전체 필터는 공동(cavity) 내부에 유전체 공진소자(resonator)가 들어가야 하기 때문에 필터의 무게가 무거워지고, 가공이 어려워 제작 비용이 상승하게 되며, 또한, 유전제 고유의 물성에 의하여 불효 공진 모드가 발생할 수 있다는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 미국 등록 특허 제4,675,630호에서와 같이 하나의 공동(cavity)에서 다중 공진을 구현하려는 노력이 있었다. 도 1은 상기 특허의 대표 도면으로서 다중 공진을 이용한 대역 통과 필터를 도시하고 있다. 그러나, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 하나의 공동에서 다중 공진을 이용하는 필터를 구현하기 위해서는 커플링 조정용 나사(16, 18, 20)가 공동의 모서리에서 45도 방향으로 삽입될 수 있도록 만들어야 하기 때문에, 제작이 어려울 뿐만 아니라 비용이 상승하게 되고, 또한 조정용 나사가 여러 방향에 분포하게 되어 실제 사용할 수 있는 공간을 제한하게 된다는 문제점을 가진다.

이에 대하여, 유전체 공진소자의 형상을 변형시켜 다중 공진을 조절하는 방법이 시도될 수도 있으나, 세라믹 등 유전체는 그 물성으로 인하여 가공에 어려움이 있어, 이러한 방법을 사용할 경우 가공 비용이 증가하게 되고, 제작 공차에 의한 편차가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 유전체 공진소자는 그 무게가 상당히 무겁고, 공진소자의 크기는 그를 포함하는 공동의 부피와도 직결되기 때문에, 동일한 동작 주파수의 공진기를 제작하는 경우에도, 보다 작은 크기를 가지는 공진소자를 사용하는 것이 바람직하게 된다.

따라서, 하나의 공동 내에서 다중 공진을 형성할 수 있는 유전체 공진기로서, 커플링을 조절할 수 있는 효과적인 수단을 구비하고, 유전체 공진소자가 작은 크기와 단순한 형상을 가지는 공진기가 요구되고 있으나, 이에 대한 적절한 해결책이 아직 제시되지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 작은 크기와 단순한 형상을 가지는 유전체 공진소자가 하나의 공동 내에서 이중 공진을 형성할 수 있고, 또한 상기 이중 공진의 커플링을 조절할 수 있는 효과적인 수단을 구비하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 이중 모드 공진기는 도체 재질의 공동(cavity); 상기 공동의 내부면 중 하면에 밀착하여 위치하는 유전체 공진소자(DR); 상기 유전체 공진소자의 상면에 밀착하는 도체판을 포함하여 구성되며, 상기 도체판은 소정의 형상의 홈을 가지고, 상기 유전체 공진소자는 HE 모드로 이중 공진하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유전체 공진소자는 원통의 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 도체판은 원형 디스크의 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 도체판의 홈은, 도체판의 외곽 중 각 공진 모드의 전계 분포축 상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 유전체 공진소자는 그 하면에 금속 박막이 코팅된 것일 수 있다.

또한, 상기 도체판은 금속 박막이 코팅된 것일 수 있다.

또한, 상기 유전체 공진소자와 도체판의 중앙에 고정을 위한 구멍이 존재하는 것일 수 있다.

여기서, 상기 도체판의 상부에서 상기 도체판의 외곽을 눌러 상기 유전체 공진소자에 밀착시키는 밀착 고정부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 밀착 고정부는 상기 유전체 공진소자와 같은 재질로 만들어질 수 있다.

또한, 상기 유전체 공진소자의 상부로 소정의 거리를 이격하여 위치하는 튜닝 도체판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 이중 모드 공진기를 이용한 필터는 복수개의 공동(cavity)이 포함된 금속 재질의 하우징; 상기 각 공동 내부에 위치하며 HE 모드로 공진하는 유전체 공진소자 (DR); 상기 각 유전체 공진소자의 상면에 밀착되는 도체판을 포함하여 구성되며, 상기 각 공동 사이에 전자기파의 커플링을 위한 개구가 존재하고, 상기 각 도체판은 소정의 형상의 홈을 가지며, 상기 각 유전체 공진소자는 상기 각 공동 내부면 중 하면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도체판의 홈은, 도체판의 외곽 중 각 공진 모드의 전계 분포축 상에 위치할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작은 크기와 단순한 형상을 가지는 유전체 공진소자가 하나의 공동 내에서 이중 공진을 형성할 수 있으며, 또한 상기 이중 공진의 커플링을 조절할 수 있는 효과적인 수단을 구비하는 이중 모드 공진기 및 이를 이용한 필터를 개시하는 효과를 갖는다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 다중 모드 유전체 필터의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 공진기의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도체판의 구비 여부에 따른 공진기의 구조도이다.
도 4는 도 3의 각 공진기에 대한 공진 특성 시뮬레이션 결과 그래프들이다.
도 5는 도 3(b)의 도체판을 구비한 공진기에 대한 전계 분포 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈이 파인 디스크를 구비한 공진기의 모식도이다.
도 7은 도 6의 공진기에 대한 진 특성 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형상의 홈을 가지는 도체판을 구비한 공진기들의 모식도이다.
도 9은 도 8의 각 공진기에 대한 공진 특성 시뮬레이션 결과 그래프들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 공진기 및 복수의 공진기를 이용한 필터의 구조도이다.
도 11은 도 10의 각 필터에 대한 S-파라미터 측정 결과 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정용 구조물이 추가된 이중 모드 공진기의 구조도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 종래기술에서 유전체 공진소자를 이용하여 하나의 공동(cavity)에서 다중 공진을 이용하는 필터를 구현하는 경우 커플링 조정용 나사를 공동의 모서리에서 45도 방향으로 삽입해야 하는 등 제작상의 어려움, 비용 상승 및 조정용 나사로 인한 공간의 제약이 문제될 수 있고, 또한 유전체 공진소자는 그 무게가 상당히 무겁고, 공진소자의 크기는 그를 포함하는 공동의 부피와도 직결되기 때문에, 동일한 동작 주파수의 공진기를 제작하는 경우에도, 보다 작은 크기를 가지는 공진소자를 사용하는 것이 바람직하며, 더 나아가, 유전체 공진소자의 형상을 변형시켜 다중 공진을 조정하는 경우 유전체의 가공 비용이 증가할 수 있고, 제작 공차에 의한 편차가 발생할 수 있다는 문제점을 가지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점에 착안하여, 도체 재질의 공동(240), 상기 공동(240)의 내부면 중 하면에 밀착하여 위치하며 HE 모드로 공진하는 유전체 공진소자(Dielectric Resonator, DR)(210) 및 상기 유전체 공진소자(210)의 상면에 밀착하며 소정의 형상의 홈을 가지는 도체판(220)을 포함하여 이중 모드 공진기(200) 및 이를 이용한 필터를 구성함으로써, 작은 크기와 단순한 형상을 가지는 유전체 공진소자(210)가 하나의 공동 내에서 이중 공진을 형성할 수 있으며, 또한 상기 이중 공진의 커플링을 조절할 수 있는 효과적인 수단을 구비하는 이중 모드 공진기(200) 및 이를 이용한 필터를 제공하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 공진기(200)의 구조도를 도시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 공진기(200)는 도체 재질의 공동(240), 상기 공동(240)의 내부면 중 하면에 밀착하여 위치하며 HE 모드로 공진하는 유전체 공진소자(Dielectric Resonator, DR)(210) 및 상기 유전체 공진소자(210)의 상면에 밀착하며 소정의 형상의 홈을 가지는 도체판(220), 상기 유전체 공진소자(210)와 도체판(220)을 공동(240)에 고정시키는 고정용 볼트(230), 상기 공동(240)의 상부에 고정되어 내부를 차폐시키는 덮개(270) 및 상기 공진기로 신호를 입출력하는 입력 단자(250) 및 출력 단자(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 공진기(200)를 각 부분별로 나누어서 자세하게 살핀다. 먼저 금속 등 도체 재질의 공동(240)에 대하여 살핀다. 상기 공동(240)은 그 상부에 고정되는 덮개(270)와 함께 그 내부에 형성되는 전자기장을 외부로부터 차폐하며, 더 나아가 고전력 신호에 의한 발열을 효과적으로 방출해 줄 수 있는 방열 구조물로서 기능하게 된다. 통상 전기 전도도가 좋고 열방출에 유리한 금속이나 합금으로 구성되는 경우가 많으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전기전도도를 높이기 위하여 상기 공동(240)의 내부면 등에 은(Ag) 등을 이용하여 코팅을 할 수도 있다. 종래 기술에 의하여 구성할 수 있으므로, 여기서는 자세하게 기술하지 아니한다.

다음으로, 유전체 공진소자(Dielectric Resonator, DR)(210)에 대하여 살핀다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 의하여 유전체 공진소자(6)를 금속 공동(4)의 하면에 위치시키지 않고 유전체 지지대(14)의 상부에 위치시키는 경우, 전자기장 분포는 유전체 공진소자(6)의 상하면에서 불연속점을 가지지 않고 상하 방향으로 연속하여 분포하게 된다. 그런데, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 유전체 지지대(14)를 사용하지 않고 유전체 공진소자(210)를 공동(240)의 내부면 중 하면에 밀착시키는 경우, 그 경계 조건(boundary condition)이 달라지면서 상기 유전체 공진소자(210) 내부의 전자기장 분포가 달라지게 되고, 더 나아가, 상기 유전체 공진소자(210)의 상면에 도체판(220)을 밀착시키는 경우 상면 방향의 경계 조건도 달라지게 되면서, 공진 모드와 공진 주파수가 달라지게 된다.

상기와 같이 공진기의 구조가 달라짐에 따라, TE(Transverse Electric) 모드가 1차 공진 모드로 동작하다가 HE(Hybrid Electric) 모드가 1차 공진 모드로 동작하게 되고, 이에 따라 1차 공진 주파수도 크게 낮아지게 된다. 예를 들어, 도 3(a)는 도체판(220)을 구비하지 않은 공진기의 구조를 보여주고 있고, 도 3(b)는 여기에 도체판(220)을 추가한 공진기의 구조를 보여주고 있다. 또한, 위 각 공진기에 대한 공진 특성을 살펴보기 위한 S-파라미터 시뮬레이션 결과 그래프를 도 4(a)와 도 4(b)에서 각각 도시하고 있다. 여기서 실선은 상기 각 공진기에 대한 S₁₁ 시뮬레이션 결과치를 보여주고 있고, 점선은 상기 각 공진기에 대한 S₂₁ 시뮬레이션 결과치를 도시하고 있다. 도 4(a)의 S₁₁ 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 도체판(220)을 구비하지 않은 공진기의 경우, 공진 주파수가 각각 1.6525GHz와 1.6656GHz에서 형성되고 있는데 반하여, 도 4(b)의 S₁₁ 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기의 같은 구조에 도체판(220)을 추가하는 경우, 그 공진 주파수가 각각 1.2456GHz와 1.2613GHz로 크게 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

통상, 공진기의 동작 주파수를 낮추기 위해서는 그 파장이 길어짐에 따라 공진기의 크기가 늘어나야 하는데, 상기와 같이 공진기의 구조를 변형함으로써, 유전체 공진기의 크기를 늘리지 않고도 동작 주파수를 크게 낮출 수 있으므로, 공진기 내지는 이를 이용한 필터를 소형화에 함에 있어 매우 유리한 환경을 제공하게 된다.

그런데, 상기와 같은 구조로 공진기를 구성하는 경우, 상기 유전체 공진소자(210)와 공동(240) 사이의 밀착 상태에 따라 Q값이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 대하여 상기 유전체 공진소자(210)의 하면을 도금하거나 전도체로 코팅함으로써, 에어갭(air gap) 등에 의한 특성의 열화를 방지하여, Q값(Q factor) 등 공진기의 특성을 보상할 수 있게 된다.

상기 유전체 공진소자(210)로서는 제작 공정 상의 편리함 및 공정상의 편차를 줄일 수 있다는 점을 고려할 때, 원통형 유전체 공진소자(210)를 사용하는 것이 바람직하다. 원통형 유전체 공진 소자(210)는 방향성이 없으므로 공동(240)에 대한 별도의 정렬 작업이 필요하지 않게 된다.

이어서, 도 5에서는 상기 도3(b)의 도체판을 구비한 공진기에서의 전계 분포 시뮬레이션 결과 그래프를 도시하고 있다. 도 5(a)에서는 이중 모드 중 제1모드에 대한 전계 분포 그래프를, 도 5(b)에서는 제2모드에 대한 전계 분포 그래프를 각각 보여 주고 있다. 도 5(a)과 도 5(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 모드에서의 전계는 ①-②, ⓐ-ⓑ 의 축을 중심으로 분포하고 있음을 알 수 있으며, 이하 상기 ①-②, ⓐ-ⓑ 의 축을 전계 분포축이라고 칭한다. 여기에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 공진 모드에서의 전계 분포가 밀집되고 있는 전계 분포축 주변의 도체판 형상을 변형시킬 경우, 공진 특성을 효율적으로 변형시킬 수 있으리라는 것을 쉽게 예측할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 다양한 형상의 도체판에 대한 공진 특성을 살피면서 보다 자세하게 검토하기로 한다.

다음으로, 도체판(220)에 대하여 살핀다. 앞서 살핀 바와 같이, 유전체 공진소자(210)를 공동(240)의 내부면 중 하면에 밀착시키고, 그 상면에 도체판(220)을 밀착시킴으로써, 상기 유전체 공진소자(210)의 공진 주파수를 낮출 수 있게 된다. 그런데, 이중 공진 모드를 가지는 경우, 각 공진 모드의 커플링을 조절함으로써, 이중 공진 모드의 주파수 간격을 이격하여, 필요한 대역폭과 공진주파수에 맞추어 여파기를 효과적으로 제작할 수 있는 수단이 필요하게 된다. 이에 대하여 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 도체판(220)에 소정의 형상을 가지는 홈을 추가함으로써 공진 모드간의 커플링을 조절하여, 각 공진 주파수의 간격을 효과적으로 조절할 수 있게 된다. 도 7에서는 도 6의 공진기에 대한 공진 특성을 보여주고 있는데, 이를 도 3(b)의 홈이 없는 도체판(220)을 구비한 공진기 및 그에 대한 공진 특성 그래프인 도 4(b)와 비교해 보면, 홈을 추가하기 전의 각 공진 주파수 간의 간격이 약 15MHz정도 이었던데 반하여, 홈을 추가함으로써 그 간격이 55MHz 정도까지 넓어져 있다는 것을 알 수 있다. 반면, 도 7의 공진 주파수는 1.1828GHz와 1.2375GHz로서 도 4(a)에서 도 4(b)로 형상이 변경된 경우와 비교할 때, 공진 주파수 자체가 크게 변화하지 않고 있다는 것도 확인할 수 있다. 따라서, 유전체 공진소자(210) 및 도체판(220)의 구조를 조정하여 공진 주파수를 설정한 후, 상기 도체판(220)에 홈을 추가하여 조절하는 방법으로 각 공진 주파수의 이격을 조정함으로써, 원하는 이중 공진 주파수를 가지는 공진기 또는 이를 이용한 필터를 효율적으로 구성할 수 있게 된다.

이어서, 도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형상의 홈을 가지는 도체판을 구비한 공진기를 예시하고 있고, 도 9에서는 도 8의 각 공진기에 대한 공진 특성 시뮬레이션 결과 그래프를 보여주고 있다.

앞서 도 6에서는 도체판(220)에 전계 분포축 상에 하나의 홈을 추가하여 커플링을 조절하는 경우를 도시하고 설명하였다. 그런데 도 8(a)에서는 도 6의 경우에서 더 나아가, 각 공진 모드의 전계 분포축 사이에 홈을 추가하는 경우의 도체판(220)을 가지는 공진기를 도시하고 있다. 상기 두 가지 경우에 대한 공진 특성 그래프(도 7과 도 9(a))를 비교해 보면, 도 7에서는 홈이 추가됨으로써 각 공진 주파수 간의 이격이 커졌음에 반하여, 도 9(a)의 경우에는 홈이 추가되더라도 각 공진 주파수 간의 이격이 오히려 55MHz에서 50MHz 정도로 줄어들었고, 다만 각 공진 주파수만이 약간씩(1 ~ 4MHz) 이동(shift)하고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 각 공진 주파수 간의 이격을 효과적으로 조절하기 위해서는, 앞서 설명한 바와 같이 도 6의 경우처럼 전계 분포축 상에 홈을 추가하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

도 8(b), 도 8(c) 및 도 8(d)에서는, 도 6의 홈과 대칭되는 위치의 전계 분포축 상에 홈을 추가한 후, 각각에 대하여 각 공진 모드의 전계 분포축 사이에 홈을 추가하는 다양한 경우를 보여주고 있다. 이에 대한 공진 특성 그래프인 도 9(b), 도 9(c) 및 도 9(d)를 살펴보더라도, 각 공진 주파수 간의 이격이 103MHz 내지 115MHz 정도로 도 6의 경우보다 2배 정도 이격이 커졌다는 것을 확인할 수 있고, 나머지 홈이 추가됨에 따라, 공진 주파수가 조금씩 이동(shift)하였다는 것을 알 수 있어, 앞서 살핀 경우와 유사한 결과를 보인다는 것을 알 수 있다.

이어서, 입력 단자(250)와 출력 단자(260)에 대하여 살핀다. 상기 입력 단자(250)와 출력 단자(260)은 상기 이중 모드 공진기(200) 내지는 이를 이용한 필터에 고주파 신호를 인가하거나, 인가된 신호가 공진기를 거쳐 필터링된 신호를 출력하는 단자로서 기능하게 된다. 상기 입력 단자(250)는 동축 케이블(coaxial cable), 도파관 등을 통하여 전달받은 신호를 SMA 콘넥터 등을 거쳐 상기 공진기 내부로 인가하게 되고, 출력 단자(260)는 유사하게 SMA 콘넥터 등을 통하여 신호를 외부 동축 케이블 등으로 전달하게 된다. 각 입력 단자(250) 및 출력 단자(260)에는 효율적으로 신호를 인가하거나 전달 받을 수 있도록 공동(240) 내부로의 안테나 등의 구조물이 부가되거나 포함될 수 있다. 상기 입력 단자(250) 및 출력 단자(260)도 또한 종래 기술에 따라 구성할 수 있으므로 자세하게 기술하지 아니한다.

이어서, 고정용 볼트(230)에 대하여 살핀다. 상기 고정용 볼트(230)는 상기 유전체 공진소자(210)와 도체판(220)을 금속 공동(240)에 고정시키는 역할을 한다. 이때, 상기 고정용 볼트(230)를 유전체로 제작하는 경우에는 온도 등 사용 환경의 변화에 따른 상기 공진기의 특성에 미치는 영향을 줄일 수 있으므로, 상기 고정용 볼트(230)는 상기 유전체 공진소자(210)의 유전체 재질과 같거나 유사한 유전체로 제작하는 것이 보다 바람직하다.

그런데, 앞서 살핀 바와 같이 도체판(220)은 공진기의 특성에 큰 영향을 미치게 되는데, 그 크기나 재질에 따라서는 상기 도체판(220)이 유전체 공진소자(210)의 상면에 충분히 밀착하지 못하는 경우가 생길 수 있고, 특히 상기 고정용 볼트(230)는 도체판(210)의 외곽을 지지하는 데에는 부족함이 있을 수 있다. 더 나아가, 상기 공진기가 실제 사용 환경에서 열이나 물리적 충격 등을 지속적으로 받게 되는 경우에도 상기 도체판(220)이 유전체 공진소자(210)의 상면에 계속적으로 밀착 상태를 유지할 수 있다고 장담하기 어렵다. 따라서, 이로 인한 성능의 열화를 방지하기 위하여 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 도체판의 외곽을 눌러줄 수 있는 고정용 구조물(280)을 추가함으로써, 도체판(220)이 유전체 공진소자(210)의 상면에 충분히 밀착될 수 있고, 더 나아가 열이나 외부 충격이 지속적으로 가해지더라도 그 성능을 유지하도록 할 수 있다. 특히 상기 고정용 구조물(280)은 상기 유전체 공진소자(210)와 같은 재질로 제작하는 경우, 열 팽창 특성의 차이에 따른 변형을 효과적으로 억제할 수 있어 보다 바람직하다.

또한, 앞서 살핀 구조에서 더 나아가, 상기 유전체 공진소자(210)의 상부로 소정의 거리를 이격하여 위치하는 튜닝 도체판을 더 포함하는 이중 모드 공진기(200)를 구성할 수도 있다. 상기 튜닝 도체판을 추가함으로써, 제작 편차에 따른 공진 주파수의 미세 조정을 효과적으로 수행할 수 있다. 상기 튜닝 도체판은 볼트 등을 사용하여 덮개(270) 등에 고정될 수 있고, 그 위치를 상하로 미세하게 이동하면서 공진기의 특성을 튜닝할 수 있게 된다.

도 10에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 공진기 및 복수의 공진기를 이용한 필터의 구조도를 도시하고 있다. 도 10(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 금속의 공동(cavity)(240)으로서 하나의 포켓을 구성하고 여기에 하나의 유전체 공진소자(210) 및 홈을 가지는 도체판(220)을 포함하여 단일 공진기를 이용하는 필터를 구성하고 있다. 도 10(b)에서는 금속 공동(240)을 두개 형성하여 두개의 포켓을 구성하고, 각 포켓에 유전체 공진소자(210)와 홈을 가지는 도체판(220)을 포함하여 두개의 공진기를 이용한 필터를 구성하는 경우를 보여주고 있다. 이때, 각 포켓의 사이 격벽의 일부를 비워둠으로써 신호가 커플링되어 전달될 수 있게 되고, 더 나아가, 각 포켓 간의 신호 전달이 용이할 수 있도록 신호선 내지는 안테나 등의 구조를 추가할 수도 있다.

도 11에서는 상기 단일 공진기 및 복수의 공진기를 이용한 각 필터를 제작하여 측정한 S-파라미터 측정 결과 그래프를 보여주고 있다. 도 11(a)는 도 10(a)의 구조에 대한 샘플을 제작하여 측정한 결과 그래프로서, 2개의 폴(pole)을 가지는 이중 공진 특성을 보이고 있고, 또한 이중 공진 주파수 내에서의 S₁₁ 및 S₂₂를 살펴보았을 때, -20dB이하의 값을 보여주고 있고, S₂₁ 도 -0.3dB 이하로 매우 양호한 값을 보여주고 있다는 것을 확인할 수 있다. 또한 도 11(b)는 도 10(b)의 구조에 대한 샘플을 제작하여 측정한 결과 그래프로서, 이중 공진 특성의 공진기 2개가 함께 사용되면서 4개의 폴(pole)을 가지는 4중 공진 특성을 보이고 있고, 마찬가지로 공진 주파수 범위 내에서의 S₁₁ 및 S₂₂를 살펴보았을 때, -25dB이하의 값을 보여주고 있고, S₂₁ 도 -0.5dB 전후의 매우 양호한 값을 보여주고 있다는 것을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200 : 이중 모드 공진기
210 : 유전체 공진소자
220 : 도체판
230 : 고정용 볼트
240 : 공동(cavity)
250 : 입력 단자
260 : 출력 단자
270 : 덮개
280 : 고정용 구조물

Claims

도체 재질의 공동(cavity);
상기 공동의 내부면 중 하면에 밀착하여 위치하는 유전체 공진소자(DR);
상기 유전체 공진소자의 상면에 밀착하는 도체판을 포함하여 구성되며,
상기 도체판의 외곽에는 소정의 형상의 홈이 하나 이상 위치하고,
상기 도체판의 홈 중 하나 이상은 상기 도체판의 외곽 중 각 공진 모드의 전계 분포축 상에 위치하며,
상기 유전체 공진소자는 HE 모드로 이중 공진하는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제1항에 있어서,
상기 유전체 공진소자는 원통의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제2항에 있어서,
상기 도체판은 원형 디스크의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유전체 공진소자는 그 하면에 금속 박막이 코팅된 것임을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제1항에 있어서,
상기 도체판은 금속 박막이 코팅된 것임을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제1항에 있어서,
상기 유전체 공진소자와 도체판의 중앙에 고정을 위한 구멍이 존재하는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제1항에 있어서,
상기 도체판의 상부에서 상기 도체판의 외곽을 눌러 상기 유전체 공진소자에 밀착시키는 밀착 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제8항에 있어서,
상기 밀착 고정부는 상기 유전체 공진소자와 같은 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
제1항에 있어서,
상기 유전체 공진소자의 상부로 소정의 거리를 이격하여 위치하는 튜닝 도체판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기.
복수개의 공동(cavity)이 포함된 금속 재질의 하우징;
상기 각 공동 내부에 위치하며 HE 모드로 공진하는 유전체 공진소자 (DR);
상기 각 유전체 공진소자의 상면에 밀착되는 도체판을 포함하여 구성되며,
상기 각 공동 사이에 전자기파의 커플링을 위한 개구가 존재하고,
상기 각 도체판은 소정의 형상의 홈을 가지며,
상기 각 유전체 공진소자는 상기 각 공동 내부면 중 하면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기를 이용한 필터.
제11항에 있어서,
상기 도체판의 홈은,
도체판의 외곽 중 각 공진 모드의 전계 분포축 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이중 모드 공진기를 이용한 필터.