Traitement en cours

Veuillez attendre...

Paramétrages

Paramétrages

Aller à Demande

1. WO2020111397 - FILTRE À GUIDE D'ONDES EN CÉRAMIQUE ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

12   13   14  

과제 해결 수단

15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25  

발명의 효과

26  

도면의 간단한 설명

27   28   29   30   31   32   33  

발명의 실시를 위한 형태

34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

명세서

발명의 명칭 : 세라믹 웨이브가이드 필터 및 이의 제조 방법

기술분야

[1]
본 발명은 세라믹 웨이브가이드 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동통신 시스템에 사용되는 세라믹 웨이브가이드 필터에 관한 것이다.

배경기술

[2]
통신서비스가 진화함에 따라 데이터 전송속도가 늘어나게 되고 이를 위해서는 시스템 대역폭 또한 늘어나야 하고 수신감도향상 및 타 통신시스템 Carrier 에 의한 장애(Interference)를 최소화할 필요가 있다.
[3]
이를 위해서 저손실 (Low insertion loss), 고억압 (High rejection), 필터에 대한 요구가 나날이 늘어가고 있는 상황에 직면해 있다. 금속 재질을 이용하여 제작하는 동축 공진 캐비티는 유전체 공진 캐비티와 같은 타 공진 캐비티 대비 손실, 사이즈, 가격 측면에서 장점이 있으므로 이동통신 시스템의 필터 구현을 위해 주로 사용된다.
[4]
그러나 매시브(Massive) MIMO 안테나와 같은 기지국 시스템의 저출력, 소형화로 인해 기존 동축 공진 캐비티를 사용하여도 사이즈 측면에서 제약이 있으며, 초소형 필터 구현에 대한 필요성이 대두되고 있다.
[5]
기존의 동축 공진 캐비티를 이용한 필터를 대체하기 위한 필터로 세라믹 웨이브가이드 필터에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 세라믹 웨이브가이드 필터는 저손실 및 고유전율을 가지는 세라믹 재질로 캐비티를 채우는 필터로서 기존의 동축 공진 캐비티 필터에 비해 사이즈를 현저하게 줄일 수 있으며 우수한 손실 특성 역시 제공할 수 있다.
[6]
도 1은 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터의 구조를 도시한 도면이다.
[7]
도 1을 참조하면, 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터는 다수의 세라믹 캐비티(111, 112, 113, 114), 각 캐비티 사이에 위치하는 다수의 격벽(121, 122, 123), 입력 인터페이스 포트(140) 및 출력 인터페이스 포트(150)를 포함한다.
[8]
도 1과 같은 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터는 각각의 캐비티(111, 112, 113, 114)가 개별 세라믹 블록으로 독립적으로 제작되며, 각각의 캐비티 일면에 격벽(121, 122, 123)이 형성한다. 격벽(121, 122, 123)은 캐비티의 일면에 대한 금속화를 통해 형성될 수 있다.
[9]
각각의 격벽에는 캐비티간 커플링을 위해 슬롯(131, 132, 133)이 형성된다. 제1 격벽(121)에 형성되는 제1 슬롯(131)을 통해 제1 캐비티(111)의 신호가 제2 캐비티(112)로 커플링 가능하게 된다.
[10]
이러한 종래의 세라믹 웨이브가이드 필터는 각각의 세라믹 캐비티(111, 112, 113, 114)를 독립적으로 제작하고 격벽을 형성한 후, 각각의 캐비티를 결합하는 공정을 필요로 한다. 여기서 캐비티의 결합은 일반적으로 솔더링 등을 통해 이루어진다.
[11]
도 1과 같은 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터는 소형으로 저손실의 우수한 성능을 나타내지만 사각 웨이브 가이드 캐비티(rectangular waveguide cavity) 공진 모드를 이용하므로, 고차 스퓨리어스 모드(higher order spurious mode)가 필터의 통과 대역에 근접하여 존재한다. 그리고 고차 스퓨리어스 모드를 억제하기 위해서는 로우 패스 필터를 추가로 적용되어야 하며, 이로 인해 손실이 증가되는 문제가 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[12]
본 발명은 소형으로 제조 가능한 세라믹 웨이브가이드 필터를 제안한다.
[13]
또한, 본 발명은 스퓨리어스 특성을 개선할 수 있는 세라믹 웨이브가이드 필터를 제안한다.
[14]
뿐만 아니라 본 발명은 제조 시의 기구적 공차에 의한 영향을 적게 받는 세라믹 웨이브가이드 필터를 제안한다.

과제 해결 수단

[15]
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 단일 세라믹 블록에서 미리 지정된 패턴에 따라 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하도록 형성된 다수의 관통 격벽에 의해 정의되는 다수의 공진 캐비티; 상기 관통 격벽에 의해 구분된 상기 다수의 공진 캐비티의 구획 내에 형성되는 다수의 공진 홈; 상기 다수의 관통 격벽 각각의 내측면에 형성되는 금속층; 및 상기 다수의 공진 캐비티 중 신호를 입력 및 출력하는 2개의 공진 캐비티에 형성되는 입출력 인터페이스; 를 포함한다.
[16]
상기 다수의 공진 홈은 상기 세라믹 블록의 일면 또는 타면에서 상기 다수의 공진 캐비티 중 대응하는 공진 캐비티 영역의 중앙 각각에 형성될 수 있다.
[17]
상기 입출력 인터페이스는 상기 세라믹 블록을 관통하는 관통 홀의 형태로 형성될 수 있다.
[18]
상기 다수의 관통 격벽은 상기 공진 홈과 기지정된 주파수 대역에 대응하여 상기 다수의 공진 캐비티가 정의되도록 상기 세라믹 블록을 관통하여 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하고, 상기 다수의 공진 캐비티가 상기 입출력 인터페이스를 통해 입력된 신호에 응답하여 상기 다수의 관통 격벽 사이의 커플링 윈도우를 통해 인접한 공진 캐비티와 순차적으로 커플링되면서 상기 주파수 대역을 필터링하도록 서로 이격되며, 상기 다수의 공진 캐비티 중 적어도 하나의 공진 캐비티가 다수의 공진 캐비티와 인접하여 배치되어 크로스 커플링이 발생되도록 하는 패턴으로 형성될 수 있다.
[19]
상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 세라믹 블록의 일면에 상기 크로스 커플링이 발생되는 공진 캐비티 사이의 상기 세라믹 블록의 일면에서 관통 격벽과 이격된 커플링 홈; 이 더 형성되고, 상기 금속층은 상기 커플링 홈의 내부면에도 더 형성될 수 있다.
[20]
상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 크로스 커플링이 발생되는 공진 캐비티 사이에서 관통 격벽과 이격되어 상기 세라믹 블록을 관통하는 커플링 홀; 이 더 형성되고, 상기 금속층은 상기 커플링 홀의 내부면에도 더 형성될 수 있다.
[21]
상기 금속층은 상기 커플링 홀의 내부면에서 기지정된 슬롯 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
[22]
상기 커플링 홀은 내측이 계단형 구조로 형성되고, 상기 금속층은 계단형 구조의 상기 커플링 홀의 내부면에서 상기 세라믹 블록의 일면에 대향하는 기지정된 슬롯 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
[23]
상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 세라믹 블록의 일면에서 상기 커플링 홀이 형성된 영역에 부착되는 전도성 스티커; 를 더 포함할 수 있다.
[24]
상기 금속층은 기지정된 주파수 대역에 따라 두께가 조절될 수 있다.
[25]
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법은 단일 세라믹 블록에서 다수의 공진 캐비티를 정의하기 위해 미리 지정된 패턴에 따라 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하는 다수의 관통 격벽을 형성하는 단계; 상기 관통 격벽에 의해 구분된 상기 다수의 공진 캐비티의 구획 내에 다수의 공진 홈을 형성하는 단계; 상기 다수의 관통 격벽 각각의 내측면에 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 다수의 공진 캐비티 중 2개의 공진 캐비티에 신호를 입력 및 출력하기 위한 입출력 인터페이스를 형성하는 단계; 를 포함한다.

발명의 효과

[26]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공진 캐비티의 캐패시턴스 성분을 증가시켜, 소형으로 제조가 가능하다. 또한, 스퓨리어스 특성을 개선할 수 있으며, 제조 시의 기구적 공차에도 안정적인 특성을 나타낼 수 있다.

도면의 간단한 설명

[27]
도 1은 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터의 구조를 도시한 도면이다.
[28]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터의 구조를 도시한 도면이다.
[29]
도 3은 도 2의 세라믹 웨이브가이드 필터의 필터 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
[30]
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터의 상면도 및 투영 사시도를 나타낸다.
[31]
도 6 내지 도 9는 캐피시티브 커플링 구조의 다양한 예를 나타낸다.
[32]
도 10은 도 4 및 도 5의 세라믹 웨이브가이드 필터의 필터 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
[33]
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터 제조 방법을 나타낸다.

발명의 실시를 위한 형태

[34]
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[35]
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[36]
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
[37]
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
[38]
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
[39]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터의 구조를 도시한 도면으로 (a)는 상면도를 나타내고, (b)는 투영 사시도를 나타낸다.
[40]
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 단일 세라믹 블록(200)의 일면과 타면 사이를 관통하는 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 정의되는 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)를 포함하는 일체형으로 구현된다.
[41]
다수의 관통 격벽(221, 222, 223)은 미리 지정된 패턴에 따라 세라믹 블록(200)의 관통하도록 형성되어 세라믹 블록(200)의 구획을 구분함으로써 다수개의 공진 캐비티(211, 212, 213)를 정의한다. 도2에서는 일예로 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)이 세라믹 블록(200)에서 측면 방향으로 직선으로 연장되는 패턴으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 본 실시예에서 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)은 세라믹 블록(200)의 구획을 용이하게 구분할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 T자 형태나 Y자 형태와 같은 분기 패턴 형태로도 형성될 수도 있다.
[42]
다만 본 실시예에서 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)은 서로 이격되어 형성된다. 이때 다수의 관통 격벽(221, 222, 223) 중 적어도 하나는 세라믹 블록(200)의 측면 경계까지 형성될 수도 있다. 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)이 서로 이격되어 형성되므로, 만일 모든 관통 격벽(221, 222, 223)이 세라믹 블록(200)의 측면 경계까지 연장되어 형성될지라도 세라믹 블록(200)은 절단되지 않고 단일 구조물의 형태를 유지할 수 있다.
[43]
그리고 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)의 내측면은 금속층(231, 232, 233)이 형성된다. 금속층(231, 232, 233)은 도금, 증착, 스퍼터링 등의 금속화 공정을 적용하여 형성될 수 있다. 통상적으로 필터, 웨이브가이드 같은 RF 장비에는 손실을 최소화하기 위해, 도전 소재 중에서 전기 전도도가 뛰어난 은(Ag)을 사용되지만, 내식성과 같은 특성 향상을 위해 은 이외의 도전 소재를 이용할 수도 있다.
[44]
본 실시예에서 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 구분된 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)는 도1 에 도시된 기존의 세라믹 웨이브 가이드 필터에서 다수의 세라믹 캐비티(111, 112, 113, 114)에 대응할 수 있다.
[45]
다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 구분되어 정의되므로, 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)은 캐비티 월(Cavity wall)로 기능하며, 다수의 관통 격벽(221, 222, 223) 사이의 공간은 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 간의 결합면을 형성하는 커플링 윈도우(coupling window)로 볼 수 있다.
[46]
다수의 관통 격벽(221, 222, 223)이 서로 이격되어 형성됨에 따라, 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 중 서로 인접한 공진 캐비티는 세라믹 블록(200)에서 관통 격벽(221, 222, 223)이 형성되지 않은 영역을 통해 커플링이 이루어질 수 있다.
[47]
한편, 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브 가이드 필터는 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 블록(200)의 일면 또는 타면에 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 구분된 구역, 즉 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 각각의 영역에 공진 홈(241, 242, 243)이 형성된다. 여기서 공진 홈(241, 242, 243)의 형태는 제약되지 않는다. 그리고 도시되지 않았으나, 다수의 공진 홈(241, 242, 243) 각각의 내부면에는 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)과 마찬가지로 금속층이 형성된다.
[48]
공진 홈(241, 242, 243)은 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 각각의 영역에서 전계(E-field)가 집중되는 중앙에 형성되어, 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 각각의 캐패시티브 성분을 증가시킨다. 캐패시티브 성분의 증가는 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)의 공진 주파수를 하향 시키는 효과를 유발한다.
[49]
그리고 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)의 크기를 줄이면, 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 공진 홈(241, 242, 243)이 형성되기 이전과 동일한 공진 주파수를 유지할 수 있다. 즉 공진 주파수가 미리 지정되고 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)에 공진 홈(241, 242, 243)을 형성하는 경우, 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)의 크기가 축소되어야 한다. 따라서 공진 홈(241, 242, 243)이 형성되지 않는 경우에 비해, 세라믹 웨이브 가이드 필터의 크기를 소형화 할 수 있다.
[50]
이에 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)의 패턴은 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 사이에 용이하게 커플링이 이루어지고, 공진 홈(241, 242, 243)이 형성된 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 지정된 주파수 대역에서 공진되는 공진 캐비티의 크기가 결정되도록 패턴이 조절될 수 있다. 도2 에서는 일예로 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)의 패턴이 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 TE101 모드로 공진하도록 형성된 경우를 도시하였다.
[51]
한편 고차 스퓨리어스 모드는 TE201 모드, TE301 모드 등으로 발생되며, 일예로 TE201 모드의 전계는 공진 캐비티를 제1 방향(일예로 y방향)으로 4등분하였을 때, 1/4의 위치 및 1/3의 위치에서 가장 강하게 분포된다. 따라서 공진 홈(241, 242, 243)이 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 영역의 중앙에 형성되더라도, TE201 모드의 공진 주파수는 거의 변화하지 않는다.
[52]
다만, 공진 캐비티(211, 212, 213)의 크기를 줄이는 경우에, TE201 모드의 공진 주파수는 상향된다. 즉 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)의 공진 주파수는 미리 지정된 공진 주파수를 유지하는 반면, 고차 스퓨리어스 모드의 주파수는 상향되어 공진 캐비티(211, 212, 213)의 공진 주파수와 간격이 멀어지게 된다.
[53]
공진 주파수와 고차 스퓨리어스 모드의 주파수 간의 주파수 차이는 필터의 스퓨리어스 특성을 판단하는 척도로 이용되며, 스퓨리어스 프리 윈도우(spurious free window)라 한다. 그리고 스퓨리어스 프리 윈도우의 크기가 증가될수록 스퓨리어스 특성이 개선된다.
[54]
상기한 바와 같이, 세라믹 웨이브가이드 필터는 고차 스퓨리어스 모드를 억제하기 위해 로우 패스 필터를 추가로 적용하며, 이로 인해 손실이 증가한다. 로우 패스 필터의 통과대역 손실은 저지대역을 표현하는 컷-오프 주파수(cut-off frequency)에 의존하며, 컷-오프 주파수가 세라믹 웨이브가이드 필터의 통과 대역, 즉 공진 주파수 대역으로부터 멀어질수록 손실은 감소하는 특성을 가진다.
[55]
따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 공진 홈(241, 242, 243)이 형성되어 소형화되는 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)를 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터에서는 공진 홈(241, 242, 243)이 형성되지 않은 경우보다 고차 스퓨리어스 모드의 주파수를 통과 대역으로부터 멀리 이격시킬 수 있으며, 이로 인해 로우 패스 필터를 추가로 적용하더라도 발생되는 손실을 최소화할 수 있다. 즉 스퓨리어스 특성이 향상된다.
[56]
본 실시예에서 세라믹 웨이브가이드 필터의 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 중 지정된 커플링 순서에 따라 초기단 및 최후단의 2개의 공진 캐비티(211, 213)에는 입출력 인터페이스(251, 252)가 형성된다. 그리고 형성된 입출력 인터페이스(251, 252)에 세라믹 웨이브가이드 필터로 신호를 입력 및 출력하기 위한 입출력 인터페이스 포트가 삽입될 수 있다.
[57]
만일 입출력 인터페이스(251, 252)가 도 1에 도시된 세라믹 웨이브가이드 필터와 같이, 프로브 타입(Probe type)의 입출력 인터페이스 포트가 공진 캐비티(211, 213)를 관통하지 않고, 세라믹 블록(200)의 일면 또는 타면으로부터 기지정된 일정 깊이까지 삽입되도록 입출력 인터페이스(251, 252)가 구현되면, 입출력 인터페이스 포트와 공진 캐비티(211, 213) 사이에 전계가 우세한 캐패시티브 커플링이 이루어져 신호가 입출력된다.
[58]
이때, 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)에 공진 홈(241, 242, 243)이 형성되면, 공진 캐비티(211, 212, 213)에서 공진 홈(241, 242, 243)이 형성된 위치에 대응하는 영역에 전계가 집중된다. 따라서 공진 캐비티(211, 212, 213)에 공진 홈(241, 242, 243)이 형성된 경우에는 입출력 인터페이스 포트와 공진 캐비티(211, 213) 사이에 커플링이 이루어지는 전계의 세기가 약해 세라믹 웨이브가이드 필터가 광대역 특성을 나타낼 수 없게 된다.
[59]
그에 비해 입출력 인터페이스(251, 252)가 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 블록(200)의 일면과 타면 사이를 관통하는 관통 홀로 형성되면, 전계 보다 자계(H-field)의한 커플링이 강하게 이루어져 신호가 입출력되므로, 세라믹 웨이브가이드 필터가 광대역 특성을 나타낼 수 있다.
[60]
또한 입출력 인터페이스(251, 252)가 관통 홀로 형성되는 경우에는 입출력 인터페이스 포트가 세라믹 블록(200)의 일면 또는 타면으로부터 기지정된 일정 깊이까지만 삽입되어야 하는 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터에 비해 기구적 공차에 둔감하다는 장점이 있다.
[61]
도2 에서는 일예로 입출력 인터페이스(251, 252)가 제1 공진 캐비티(211) 및 제3 공진 캐비티(213)에 형성된 것으로 도시하였다. 그리고 여기서는 제1 공진 캐비티(211)에 형성된 입출력 인터페이스(251)를 입력 인터페이스 포트가 관통하는 것으로 가정한다. 이 경우, 제1 공진 캐비티(211)는 입출력 인터페이스(251)를 관통하는 입력 인터페이스로부터 신호를 인가받고, 제1 관통 격벽(221) 사이의 공간인 커플링 윈도우를 통해 인접한 제1 공진 캐비티(211)와 제2 공진 캐비티(212) 사이에 커플링이 이루어진다. 그리고 제2 관통 격벽(222) 사이의 공간인 커플링 윈도우를 통해 인접한 제2 공진 캐비티(212)와 제3 공진 캐비티(213) 사이에 커플링이 이루어지며, 제3 공진 캐비티(213)는 입출력 인터페이스(252)를 관통하는 출력 인터페이스 포트로 신호를 출력한다.
[62]
이때 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 각각은 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 정의된 크기 및 형태 및 공진 홈(241, 242, 243)에 따라 지정된 주파수 대역에서 공진될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 정의된 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 입력 인터페이스 포트를 통해 전송된 신호를 다단 필터링하여 출력 인터페이스 포트로 출력할 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 도 1의 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터와 유사하게, 입력 인터페이스로부터 입력된 신호를 제1 내지 제3 공진 캐비티(211, 212, 213)가 순차적으로 필터링하여 출력 인터페이스로 출력할 수 있다.
[63]
한편 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 도 1의 세라믹 웨이브가이드 필터와 마찬가지로 순차적으로 커플링이 이루어지는 경우, 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)은 세라믹 블록(200)에서 측면으로 서로 평행하게 연장되는 패턴으로 형성될 수도 있다. 그러나 이 경우, 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 사이에서 크로스 커플링이 구현되기 어렵다.
[64]
반면, 도 2에 도시된 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터에서는 제1 공진 캐비티(211)가 제2 공진 캐비티(212) 및 제3 공진 캐비티(213)와도 인접하도록 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)이 세라믹 블록(200)의 중심에서 측면으로 서로 다른 방향으로 연장되는 패턴으로 형성되었다. 이는 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터에서 크로스 커플링이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하기 위함이다.
[65]
상기한 바와 같이, 제1 공진 캐비티(211), 제2 공진 캐비티(212) 및 제3 공진 캐비티(213)의 순서가 커플링 경로인 경우, 지정된 순서에 따라 제1 공진 캐비티(211)와 제2 공진 캐비티(212) 사이에 커플링이 이루어진다. 뿐만 아니라 제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213) 사이에는 크로스 커플링이 이루어질 수 있다. 즉 제1 공진 캐비티(211)가 제2 공진 캐비티(212)뿐만 아니라 제3 공진 캐비티(213)와도 인접하여 배치되도록 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)이 형성됨에 따라, 제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213)와의 사이에는 크로스 커플링이 용이하게 이루어질 수 있다. 이때 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 사이에는 자계(H-field)가 우세하게 작용하는 인덕티브 크로스 커플링(inductive cross coupling)이 이루어질 수 있다.
[66]
제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213) 사이의 크로스 커플링은 전송 영점(Transmission-Zero)을 발생시켜, 세라믹 웨이브가이드 필터의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)의 형성 패턴에 따라 별도의 부가적인 작업없이 크로스 커플링을 구현하여 용이하게 전송 영점(Transmission-Zero)을 발생시킬 수 있다.
[67]
제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213) 사이의 인덕티브 크로스 커플링은 세라믹 웨이브가이드 필터가 통과 대역보다 높은 주파수에서 전송 영점을 발생시킬 수 있다.
[68]
경우에 따라서는 제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213) 사이의 크로스 커플링이 이루어지는 것을 억제하기 위해, 제3 관통 격벽(223)이 세라믹 블록(200)의 측면까지 연장되도록 형성할 수도 있다.
[69]
한편 세라믹 재질로 제조되는 세라믹 웨이브가이드 필터는 기구적 공차에 민감하게 반응한다. 그러므로 세라믹 웨이브가이드 필터가 정확한 필터링을 수행하도록 하기 위해서는 튜닝(tuning) 작업이 필수적이다.
[70]
본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 튜닝 작업이 요구되는 경우, 다수의 관통 격벽(221, 222, 223)의 내측면에 형성된 금속층과 다수의 공진 홈(241, 242, 243)의 내부면에 형성된 금속층 중 적어도 하나의 두께를 그라인딩 등의 방식으로 조절하여 튜닝을 수행할 수 있다. 즉 세라믹 웨이브가이드 필터의 특성을 조절하기 위한 튜닝 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
[71]
또한 도2에서는 일예로 세라믹 블록(200)이 직육면체로 구현되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 세라믹 웨이브가이드 필터의 성능을 향상시키기 위해 다양한 형태로 구현될 수 있다. 그리고 세라믹 블록(200)의 크기 또한 필터링하고자 하는 신호의 주파수 대역에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
[72]
그리고 도시하지 않았으나, 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 세라믹 블록(200)의 일면 또는 타면에서 다수의 공진 캐비티(211, 212, 213) 중 지정된 순서와 상이하게 인접하여 배치된 공진 캐비티(여기서는 일예로 제1 과 제3 공진 캐비티(211, 213)) 사이의 관통 격벽(223)에 대응하는 위치에 적어도 하나의 커플링 홈(미도시)이 더 형성될 수 있다.
[73]
만일 지정된 커플링 순서와 상이한 제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213) 사이에 크로스 커플링 경로에서 커플링 홈이 형성되면, 제1 공진 캐비티(211)와 제3 공진 캐비티(213) 사이에서는 전계(E-field)가 우세하게 작용하는 캐패시티브 크로스 커플링(capacitive cross coupling)이 이루어진다.
[74]
통과 대역보다 높은 주파수에서 전송 영점을 발생시키는 인덕티브 크로스 커플링과 반대로 캐패시티브 크로스 커플링은 통과 대역보다 낮은 주파수에서 전송 영점을 발생시킬 수 있다.
[75]
즉 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 크로스 커플링이 이루어지는 2개의 공진 캐비티 사이에 커플링 홈이 추가 형성되는지 여부에 따라 전송 영점이 발생하는 주파수를 조절할 수 있다.
[76]
그리고 커플링 홈은 관통 격벽(221, 222, 223)과 중첩되어 형성될 수 없다. 그러므로 커플링 홈이 형성되는 경우, 대응하는 위치의 관통 격벽(221, 222, 223)은 커플링 홈의 위치와 중첩되지 않도록 길이가 조절될 수 있다. 또한 커플링 홈이 형성되는 경우, 커플링 홈의 내부면 또한 공진 홈(241, 242, 243)과 마찬가지로 금속층이 더 형성될 수 있다.
[77]
경우에 따라서는 금속층은 세라믹 블록(200)의 외부면까지 감싸도록 형성될 수도 있다.
[78]
도 2에서는 설명의 편의를 위해 간단한 일예로 세라믹 블록(200) 상에 3개의 관통 격벽(221, 222, 223)에 의해 3개의 공진 캐비티(211, 212, 213)가 형성된 세라믹 웨이브가이드 필터를 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
[79]
도 3은 도 2의 세라믹 웨이브가이드 필터의 손실 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
[80]
도 3은 중심주파수 3.6GHz이고, 대역폭 100MHz 인 세라믹 웨이브가이드 필터의 손실 특성을 시뮬레이션한 결과를 비교하여 도시하였다. 도 3에서 a 및 b는 각각 본 실시예에 따라 공진 홈(241 ~ 243)이 형성된 세라믹 웨이브가이드 필터의 반사 손실 및 삽입 손실을 나타내고, c 및 d는 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터의 반사 손실 및 삽입 손실을 나타낸다.
[81]
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 공진 홈(241 ~ 243)이 형성된 세라믹 웨이브가이드 필터는 기존의 세라믹 웨이브가이드 필터에 비해, 스퓨리어스 프리 윈도우가 1.6GHz 이상 증가되어 스퓨리어스 특성이 개선되었음을 확인할 수 있다.
[82]
그리고 도시하지 않았으나, 공진 홈(241, 242, 243)이 형성된 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 공진 홈(241, 242, 243)이 형성되지 않은 경우에 비해, 크기가 26% 이상 소형화 할 수 있는 것으로 확인되었다.
[83]
도 4 및 도 5은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터의 상면도 및 투영 사시도를 나타낸다.
[84]
본 발명에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 미리 지정된 패턴에 따라 세라믹 블록(400)을 관통하여 형성되는 다수개의 관통 격벽에 의해 다수개의 공진 캐비티가 정의될 수 있다. 이에 도 4 및 도 5에서는 미리 지정된 패턴에 따라 세라믹 블록(400)의 일면과 타면 사이를 관통하는 6개의 관통 격벽(421 ~ 426)이 형성되어 세라믹 블록(400)을 6개의 구획으로 구분함으로써, 6개의 공진 캐비티(411 ~ 416)가 정의된다.
[85]
6개의 관통 격벽(421 ~ 426)은 세라믹 블록(400)을 6개의 구획으로 구분하기 위한 패턴으로 형성되며, 6개의 관통 격벽(421 ~ 426)의 형태는 상이하게 형성 될 수 있다. 또한 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 6개의 관통 격벽(421 ~ 426)은 서로 상이한 패턴으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 일부는 T자 형태나 Y자 형태와 같은 분기 패턴 형태로 형성될 수도 있다.
[86]
또한 세라믹 블록(400)의 일면 또는 타면에서 다수의 공진 캐비티(411 ~ 416) 각각 영역의 중앙 위치에는 공진 홈(441 ~ 446)이 형성된다. 다수의 공진 캐비티(411 ~ 416)에 공진 홈(441 ~ 446)이 형성됨에 따라 세라믹 웨이브가이드 필터는 공진 홈(441 ~ 446)이 형성되지 않는 경우보다 소형화 될 수 있을 뿐만 아니라, 스퓨리어스 특성이 개선될 수 있다.
[87]
한편 6개의 관통 격벽(421 ~ 426) 각각의 내측면에는 금속층(431 ~ 436)이 형성되며, 공진 홈(441 ~ 446)의 내부면에도 금속층(미도시)이 형성된다.
[88]
그리고 6개의 공진 캐비티(411 ~ 416) 중 커플링 순서에서 양단에 위치하는 제1 공진 캐비티(411) 및 제6 공진 캐비티(416) 에는 입출력 인터페이스 포트가 삽입되는 입출력 인터페이스(451, 452)가 형성된다. 제1 공진 캐비티(411)는 입출력 인터페이스(451)에 삽입된 입력 인터페이스 포트로부터 신호를 인가받고, 제2 내지 제6 공진 캐비티(412 ~ 416)에서 순차적으로 커플링이 이루어지며, 제6 공진 캐비티(416)가 입출력 인터페이스(452)에 삽입된 출력 인터페이스 포트로 신호를 출력한다.
[89]
제1 내지 제6 공진 캐비티(411 ~ 416)는 이격되어 형성된 6개의 관통 격벽(421 ~ 426) 사이의 커플링 윈도우를 통해 순차적으로 커플링이 이루어 질 수 있다. 즉 제1 및 제2 관통 격벽(421, 422)에 대응하는 커플링 윈도우를 통해 제1 공진 캐비티(411)와 제2 공진 캐비티(412) 사이에 커플링이 이루어지고, 제2 및 제3 관통 격벽(422, 423)에 대응하는 커플링 윈도우를 통해 제2 공진 캐비티(412)와 제3 공진 캐비티(413) 사이에 커플링이 이루어 지며, 제3 및 제4 관통 격벽(423, 424)에 대응하는 커플링 윈도우를 통해 제3 공진 캐비티(413)와 제4 공진 캐비티(414) 사이에 커플링이 이루어 질 수 있다. 그리고 제4 및 제5 관통 격벽(424, 425)에 대응하는 커플링 윈도우를 통해 제4 공진 캐비티(414)와 제5 공진 캐비티(415) 사이에 커플링이 이루어지고, 제5 및 제6 관통 격벽(425, 426)에 대응하는 커플링 윈도우를 통해 제5 공진 캐비티(415)와 제6 공진 캐비티(416) 사이에 커플링이 이루어 질 수 있다.
[90]
이때 제1 내지 제6 공진 캐비티(411 ~ 616)는 지정된 주파수 대역에서 공진되어 지정된 주파수 대역의 신호를 필터링한다. 따라서 도 4 및 도 5에 도시된 세라믹 웨이브가이드 필터는 6단 필터링을 수행하는 다단 필터로서 기능한다.
[91]
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 세라믹 웨이브가이드 필터에서 제2 관통 격벽(422)에 대응하는 커플링 윈도우를 통해 제1 공진 캐비티(411)와 제3 공진 캐비티(413) 사이에서 크로스 커플링이 용이하게 이루어 질 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 공진 캐비티(412)와 제4 공진 캐비티(414) 사이에 크로스 커플링이 이루어질 수 있고, 제3 공진 캐비티(413)와 제5 공진 캐비티(415) 사이에도 크로스 커플링이 이루어질 수 있으며, 제4 공진 캐비티 (414)와 제6 공진 캐비티(416) 사이에도 크로스 커플링이 이루어 질 수 있다. 즉 도 4 및 도 5에 도시된 세라믹 웨이브가이드 필터에서는 다수의 공진 캐비티 사이에서 크로스 커플링이 발생될 수 있다.
[92]
그러나 6개의 관통 격벽(421 ~ 426) 중 적어도 하나의 관통 격벽은 공진 캐비티 사이의 크로스 커플링이 억제되도록 세라믹 블록(400)의 측면 경계까지 연장되도록 형성될 수도 있다. 일예로, 도 4 및 도 5의 세라믹 웨이브가이드 필터에서 제2 공진 캐비티 (412)와 제4 공진 캐비티(414), 제4 공진 캐비티 (644)와 제6 공진 캐비티(416) 사이의 크로스 커플링이 억제되도록 제3 관통 격벽(423)과 제5 관통 격벽(425) 각각이 세라믹 블록(400)의 측면 경계까지 연장되어 형성될 수 있다.
[93]
그리고 도 4 및 도 5에서는 제1 및 제3 공진 캐비티(411, 413) 사이에 제2 관통 격벽(422)과 함께 캐피시티브 커플링 구조(460)를 더 형성하여 제1 및 제3 공진 캐비티(411, 413) 사이에 캐패시티브 크로스 커플링이 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 캐피시티브 커플링 구조(460)가 형성되는 영역과 중첩되지 않도록 제2 관통 격벽(422)의 패턴은 조절될 수 있다. 그리고 캐피시티브 커플링 구조(460)의 내부면에도 금속층이 형성될 수 있다.
[94]
결과적으로 도 4 및 도 5을 참조하면 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터는 단일 세라믹 블록에 다수의 관통 격벽(421 ~ 426)이 형성되어 용이하게 다수의 공진 캐비티(411 ~ 416)를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 공진 캐비티(411 ~ 416) 각각에 공진 홈(441 ~ 446)을 형성하여, 세라믹 웨이브가이드 필터를 소형화 될 수 있을 뿐만 아니라, 스퓨리어스 특성을 개선할 수 있다.
[95]
또한 입출력 인터페이스(451, 452)를 관통 홀로 형성하여, 세라믹 웨이브가이드 필터가 광대역 특성을 갖도록 하며, 기구적 공차에 강인하도록 할 수 있다.
[96]
도 6 내지 도 9는 캐피시티브 커플링 구조의 다양한 예를 나타낸다.
[97]
도 6에서는 도 4 및 도 5에서와 같이, 세라믹 웨이브가이드 필터에서 다수의 공진 캐비티(411, 413) 사이에서 전계가 우세하게 작용하는 캐패시티브 크로스 커플링이 이루어지도록 세라믹 블록(500)의 일면으로부터 타면 방향으로 캐패시티브 커플링 구조(560)로서 커플링 홈(561)이 형성된 경우를 도시하였다.
[98]
커플링 홈(561)은 세라믹 블록(500)의 일면에 제1 공진 캐비티(411)와 제3 공진 캐비티(413) 사이에 제2 관통 격벽(422)과 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 그리고 커플링 홈(561)의 내부면에는 다수의 관통 격벽(421 ~ 426)과 마찬가지로 금속층(562)이 형성된다.
[99]
여기서 커플링 홈(561)의 깊이는 캐피시티브 크로스 커플링이 이루어지는 주파수에 따라 조절될 수 있다. 그러므로 캐패시티브 크로스 커플링이 이루어져야 하는 주파수에 따라서는 커플링 홈(561)의 깊이가 깊어져, 커플링 홈(561)이 형성된 위치에서 세라믹 블록(500)의 두께가 매우 얇아질 수 있다. 이 경우, 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 및 취급 시에 커플링 홈(561)이 형성된 영역에서 파손이 발생될 수도 있다.
[100]
도 7은 캐피시티브 커플링 구조(660)가 세라믹 블록(600)의 일면과 타면을 관통하는 커플링 홀(661)로 구현되는 경우를 도시하였다. 그리고 커플링 홀(661)의 내측면에도 금속층(662)이 형성된다. 도 7에서는 캐피시티브 커플링 구조(660)가 세라믹 블록(600)을 관통하는 홀 형태로 형성됨에 따라, 세라믹 블록(600)에 캐피시티브 커플링 구조에 의한 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
[101]
여기서 금속층(662)는 커플링 홀(661)의 내부면 일부 영역에서 제거되어 슬롯(미도시)이 더 형성될 수도 있다
[102]
한편 도 8에서는 캐피시티브 커플링 구조(760)가 도 7에서와 마찬가지로 세라믹 블록(700)의 일면과 타면을 관통하는 커플링 홀(761)로 구현되지만, 커플링 홀(761)이 도 7의 커플링 홀(661)과 달리 계단형 구조로 형성된다. 그리고 금속층(762)은 커플링 홀(761)의 내부면에 형성된다. 이때 도 8에서 금속층(762)은 계단형 구조의 커플링 홀(761)의 내부면 일부 영역에서 제거되어 슬롯(763)이 더 형성될 수도 있다. 슬롯(763)은 커플링 홀(761)의 내부면에서 세라믹 블록(700)과 일면과 평행한 면의 일부 영역에 형성될 수 있다.
[103]
슬롯(763)이 형성된 경우에는 슬롯(763)의 크기를 그라인더 등으로 조절하여 캐패시티브 크로스 커플링이 이루어지는 주파수에 대한 튜닝을 수행할 수 있도록 함으로써, 커플링 홈(561) 또는 커플링 홀(661)의 내측면에 형성된 금속층(562, 662) 또는 슬롯(미도시)을 그라인딩 등의 방식으로 두께를 조절하여 것보다 용이하게 튜닝을 수행할 수 있도록 한다.
[104]
도 9에서 캐피시티브 커플링 구조(860)는 도 8에서와 유사하게 계단형 구조의 커플링 홀(861)과 금속층(862) 및 슬롯(863)이 형성될 수 있다. 뿐만 아니라 도 9에서는 세라믹 블록(800)의 일면에 슬롯(863)에 의한 신호 누설 방지를 위한 전도성 스티커(865)가 더 부착된다. 전도성 스티커(865)는 세라믹 블록(800)의 일면 전체에 부착될 수도 있으나, 커플링 홀(861)에 대응하는 영역에만 부착될 수도 있다.
[105]
그리고 도 6 및 도 7의 커플링 홀(661, 761)에 대응하는 영역에도 전도성 스티커가 부착될 수도 있다.
[106]
도 7 내지 도 9의 캐피시티브 커플링 구조(660, 760, 860)는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 및 취급 시에 도 6에 도시된 커플링 홈(561)에 의한 파손이 발생되는 것을 방지하기 위한 구조이다.
[107]
도 10은 도 4 및 도 5의 세라믹 웨이브가이드 필터의 필터 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
[108]
도 10에서는 도 4 및 도 5의 세라믹 웨이브가이드 필터에서 제1 및 제3 공진 캐비티(411, 413) 사이에 캐피시티브 커플링 구조(460)가 형성되고, 제3 및 제5 관통 격벽(423, 425)이 세라믹 블록(400)의 측면 경계까지 연장되어 제2 공진 캐비티(412)와 제4 공진 캐비티(414) 및 제4 공진 캐비티 (414)와 제6 공진 캐비티(416) 사이의 크로스 커플링이 억제된 경우를 가정한다.
[109]
제1 및 제3 공진 캐비티(411, 413) 사이에 캐피시티브 커플링 구조(460)가 형성됨에 따라 제1 공진 캐비티(411)와 제3 공진 캐비티(413) 사이에는 캐패시티브 크로스 커플링이 이루어 지는 반면, 제3 공진 캐비티(413)와 제5 공진 캐비티(415) 사이에는 인덕티브 크로스 커플링이 이루어진다.
[110]
상기한 바와 같이, 인덕티브 크로스 커플링은 통과 대역보다 높은 주파수에서 전송 영점을 발생시키는 반면, 캐패시티브 크로스 커플링은 통과 대역보다 낮은 주파수에서 전송 영점을 발생시킨다.
[111]
이에 인덕티브 크로스 커플링과 캐패시티브 크로스 커플링이 모두 발생되는 도 4 및 도 5의 세라믹 웨이브가이드 필터는 도 10에 도시된 바와 같이, 통과 대역 주파수의 양단에 전송 영점이 발생됨을 확인할 수 있다. 그리고 이러한 결과는 본 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터가 매우 우수한 성능의 밴드 패스 필터로 기능할 수 있음을 나타낸다.
[112]
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 웨이브가이드 필터 제조 방법을 나타낸다.
[113]
도 2 내지 도 10을 참조하여, 도 11의 세라믹 웨이브가이드 필터 제조 방법을 설명한다.
[114]
세라믹 웨이브가이드 필터를 제조하기에 앞서 세라믹 웨이브가이드 필터가 필터링해야 하는 주파수 대역과 필터링 특성이 미리 결정된다. 그리고 결정된 주파수 대역에 따라 세라믹 블록을 제조한다(S10). 여기서 세라믹 블록은 결정된 주파수 대역에 따라 크기 및 형태가 결정되어 제조될 수 있다.
[115]
그리고 필터링해야 하는 주파수 대역과 공진 홈의 형성 여부에 따라 미리 지정된 패턴으로 세라믹 블록의 일면과 타면을 관통하는 다수의 관통 격벽을 형성하여 세라믹 블록의 구획을 다수개로 구분함으로써 다수의 공진 캐비티를 구현한다(S20). 여기서 관통 격벽을 형성할 때 공진 홈의 형성 여부를 함께 고려하는 것은 공진 홈이 형성되는 경우, 공진 캐비티의 크기가 더 작게 구현되도록 다수의 관통 격벽이 형성되어야 하기 때문이다. 그리고 다수의 관통 격벽은 서로 이격되어 형성된다. 다수의 관통 격벽이 서로 이격되어 형성되므로, 다수의 공진 캐비티는 다수의 관통 격벽 사이의 이격된 커플링 윈도우를 통해 커플링될 수 있다.
[116]
다수의 관통 격벽이 형성되어 다수의 공진 캐비티가 구현되면, 다수의 공진 캐비티 각각의 영역 내에 공진 홈을 형성한다(S30). 여기서 공진 홈은 다수의 공진 캐비티 각각 영역의 중앙 위치에 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 다수의 공진 캐비티에 공진 홈이 형성되면, 세라믹 웨이브가이드 필터가 소형화되고, 스퓨리어스 특성이 개선될 수 있다.
[117]
다수의 공진 홈이 형성되면, 미리 결정된 필터링 특성에 따라 캐패시티브 크로스 커플링이 요구되는 경우, 즉 통과 대역보다 낮은 주파수에서 전송 영점을 발생시켜야 한다면, 캐패시티브 크로스 커플링을 발생시키기 위한 캐피시티브 커플링 구조를 더 형성한다(S40). 캐피시티브 커플링 구조는 다수의 공진 캐비티 중 2개의 공진 캐비티 사이에 대응하는 관통 격벽과 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 그리고 캐피시티브 커플링 구조는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 커플링 홈(561) 또는 커플링 홀(661, 761, 861)의 형태로 형성될 있다. 그리고 커플링 홀은 계단형으로 형성될 수 있다.
[118]
여기서 캐피시티브 커플링 구조를 형성하는 단계는 캐패시티브 크로스 커플링이 요구되지 않는 경우에는 생략될 수 있다.
[119]
한편, 다수의 관통 격벽 각각의 내측면과 공진 홈의 내부면에 은과 같은 도전 소재로 도금, 증착, 스퍼터링 등의 금속화 공정을 적용하여 금속층을 형성한다(S50). 이때 금속층은 다수의 관통 격벽과 공진 홈 각각의 내측면뿐만 아니라 캐피시티브 커플링 구조의 내부면에도 형성된다. 그리고 세라믹 블록의 외부면에도 형성될 수 있다. 캐피시티브 커플링 구조가 계단형의 커플링 홀(761, 861)로 형성되는 경우, 커플링 홀의 일부면에는 슬롯(763, 863)이 형성될 수 있도록 금속층이 형성되지 않을 수 있다. 또는 금속층은 슬롯(763, 863)에 무관하게 형성되고, 후술하는 튜닝 단계(S70)에서 관통 격벽의 내측면에 형성된 금속층과 함께 그라인딩 등의 방식으로 조절될 수도 있다.
[120]
그리고 다수의 공진 캐비티 중 2개의 공진 캐비티에 입출력 인터페이스를 형성한다(S60). 여기서 입출력 인터페이스는 세라믹 웨이브가이드 필터의 다수의 공진 캐비티가 입력 인터페이스 포트로부터 신호를 입력받고 순차적 커플링되어, 필터링된 신호를 출력 인터페이스 포트로 출력할 수 있도록 다수의 공진 캐비티가 커플링되는 순차에서 양단의 공진 캐비티에 형성될 수 있다. 여기서 입출력 인터페이스는 세라믹 웨이브가이드 필터가 광대역 특성을 갖고 기구적 공차에 둔감할 수 있도록 세라믹 블록의 일면과 타면을 관통하는 관통 홀의 형태로 형성될 수 있다.
[121]
이후 다수의 관통 격벽 각각의 내측면과 공진 홈의 내부면에 형성된 금속층을 그라인딩 등의 두께를 조절하는 방식으로 다수의 공진 캐비티 사이의 커플링 값을 미세 조절함으로써, 세라믹 웨이브가이드 필터의 특성을 튜닝한다(S70).
[122]
이때, 캐피시티브 커플링 구조가 형성된 경우, 캐피시티브 커플링 구조의 내부면의 두께를 함께 조절할 수 있다. 그리고 커플링 홀(761, 861)의 내부면에 형성된 금속층을 그라인딩하여 슬롯(763, 863)을 형성하거나 형성된 슬롯(763, 863)의 크기를 조절하여 캐패시티브 크로스 커플링이 이루어지는 주파수를 함께 튜닝할 수 있다.
[123]
도 11의 세라믹 웨이브가이드 필터 제조 방법에서 공진 홈을 형성하는 단계(S30)와 캐패시티브 커플링 구조를 형성하는 단계(S40), 금속층을 형성하는 단계(S50)및 입출력 인터페이스를 형성하는 단계(S60)는 공정상의 효율성을 향상시키기 위해 순서가 조절될 수 있다.
[124]
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.
[125]
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

청구범위

[청구항 1]
단일 세라믹 블록에서 미리 지정된 패턴에 따라 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하도록 형성된 다수의 관통 격벽에 의해 정의되는 다수의 공진 캐비티; 상기 관통 격벽에 의해 구분된 상기 다수의 공진 캐비티의 구획 내에 형성되는 다수의 공진 홈; 상기 다수의 관통 격벽 각각의 내측면에 형성되는 금속층; 및 상기 다수의 공진 캐비티 중 신호를 입력 및 출력하는 2개의 공진 캐비티에 형성되는 입출력 인터페이스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 2]
제1 항에 있어서, 상기 다수의 공진 홈은 상기 세라믹 블록의 일면 또는 타면에서 상기 다수의 공진 캐비티 중 대응하는 공진 캐비티 영역의 중앙 각각에 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 3]
제2 항에 있어서, 상기 입출력 인터페이스는 상기 세라믹 블록을 관통하는 관통 홀의 형태로 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 4]
제1 항에 있어서, 상기 다수의 관통 격벽은 상기 공진 홈과 기지정된 주파수 대역에 대응하여 상기 다수의 공진 캐비티가 정의되도록 상기 세라믹 블록을 관통하여 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하고, 상기 다수의 공진 캐비티가 상기 입출력 인터페이스를 통해 입력된 신호에 응답하여 상기 다수의 관통 격벽 사이의 커플링 윈도우를 통해 인접한 공진 캐비티와 순차적으로 커플링되면서 상기 주파수 대역을 필터링하도록 서로 이격되며, 상기 다수의 공진 캐비티 중 적어도 하나의 공진 캐비티가 다수의 공진 캐비티와 인접하여 배치되어 크로스 커플링이 발생되도록 하는 패턴으로 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 5]
제4 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 세라믹 블록의 일면에 상기 크로스 커플링이 발생되는 공진 캐비티 사이의 상기 세라믹 블록의 일면에서 관통 격벽과 이격된 커플링 홈; 이 더 형성되고, 상기 금속층은 상기 커플링 홈의 내부면에도 더 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 6]
제4 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 크로스 커플링이 발생되는 공진 캐비티 사이에서 관통 격벽과 이격되어 상기 세라믹 블록을 관통하는 커플링 홀; 이 더 형성되고, 상기 금속층은 상기 커플링 홀의 내부면에도 더 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 7]
제6 항에 있어서, 상기 커플링 홀은 내측이 계단형 구조로 형성되고, 상기 금속층은 계단형 구조의 상기 커플링 홀의 내부면에서 상기 세라믹 블록의 일면에 대향하는 기지정된 슬롯 영역을 제외한 영역에 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 8]
제6 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 세라믹 블록의 일면에서 상기 커플링 홀이 형성된 영역에 부착되는 전도성 스티커; 를 더 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 9]
제1 항에 있어서, 상기 금속층은 기지정된 주파수 대역에 따라 두께가 조절되는 세라믹 웨이브가이드 필터.
[청구항 10]
단일 세라믹 블록에서 다수의 공진 캐비티를 정의하기 위해 미리 지정된 패턴에 따라 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하는 다수의 관통 격벽을 형성하는 단계; 상기 관통 격벽에 의해 구분된 상기 다수의 공진 캐비티의 구획 내에 다수의 공진 홈을 형성하는 단계; 상기 다수의 관통 격벽 각각의 내측면에 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 다수의 공진 캐비티 중 2개의 공진 캐비티에 신호를 입력 및 출력하기 위한 입출력 인터페이스를 형성하는 단계; 를 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 11]
제10 항에 있어서, 상기 다수의 공진 홈을 형성하는 단계는 상기 세라믹 블록의 일면 또는 타면에서 상기 다수의 공진 캐비티 중 대응하는 공진 캐비티 영역의 중앙 각각에 상기 공진 홈이 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 12]
제11 항에 있어서, 상기 입출력 인터페이스를 형성하는 단계는 상기 세라믹 블록을 관통하는 관통 홀의 형태로 상기 입출력 인터페이스가 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 13]
제10 항에 있어서, 상기 다수의 관통 격벽을 형성하는 단계는 상기 공진 홈과 기지정된 주파수 대역에 대응하여 상기 다수의 공진 캐비티가 정의되도록 상기 세라믹 블록을 관통하여 상기 세라믹 블록의 구획을 구분하고, 상기 다수의 공진 캐비티가 상기 입출력 인터페이스를 통해 입력된 신호에 응답하여 상기 다수의 관통 격벽 사이의 커플링 윈도우를 통해 인접한 공진 캐비티와 순차적으로 커플링되면서 상기 주파수 대역을 필터링하도록 서로 이격되며, 상기 다수의 공진 캐비티 중 적어도 하나의 공진 캐비티가 다수의 공진 캐비티와 인접하여 배치되어 크로스 커플링이 발생되도록 하는 패턴으로 상기 다수의 관통 격벽이 형성되는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 14]
제13 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법은 상기 세라믹 블록의 일면에 상기 크로스 커플링이 발생되는 공진 캐비티 사이에서 관통 격벽과 이격된 커플링 홈을 형성하는 단계; 및 상기 금속층을 상기 커플링 홈의 내부면에 형성하는 단계; 를 더 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 15]
제13 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법은 상기 크로스 커플링이 발생되는 공진 캐비티 사이에서 관통 격벽과 이격되어 상기 세라믹 블록을 관통하는 커플링 홀을 형성하는 단계; 및 상기 금속층을 상기 커플링 홀의 내부면에 형성하는 단계; 를 더 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 16]
제15 항에 있어서, 상기 커플링 홀을 형성하는 단계는 상기 커플링 홀의 내측을 계단형 구조로 형성하고, 상기 커플링 홀의 내부면에 형성하는 단계는 상기 금속층을 계단형 구조의 상기 커플링 홀의 내부면에서 상기 세라믹 블록의 일면에 대향하는 기지정된 슬롯 영역을 제외한 영역에 형성하는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 17]
제16 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법은 상기 세라믹 블록의 일면에서 상기 커플링 홀이 형성된 영역에 전도성 스티커를 부착하는 단계; 를 더 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 18]
제10 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법은 기지정된 주파수 대역에 따라 상기 금속층의 두께를 조절하는 단계; 를 더 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터의 제조 방법.
[청구항 19]
제6 항에 있어서, 상기 세라믹 웨이브가이드 필터는 상기 세라믹 블록의 일면에서 상기 커플링 홀이 형성된 영역에 부착되는 전도성 스티커; 를 더 포함하는 세라믹 웨이브가이드 필터.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]