일반기술

유전체 필터 및 듀플렉스 유전체 필터

일반적으로 The 1st, 2nd, 3rd, and 4th 세대 무선 통신에 사용되는 주파수 범위는 대략 800MHz에서 3GHz 정도이고 이들 System에 주로 쓰이는 필터는 Metal Cavity, DR이 내장된 Metal Cavity, SAW, 그리고 유전체 필터 등이 활용되고 있다. Metal Cavity 와 DR이 내장된 Metal Cavity는 High Power가 요구되는 기지국이나 중형 이상의 용량의 중계기에 사용되고, SAW나 유전체 필터는 소형과 초소형 중계기 그리고 단말기에 주로 쓰이고 있는 실정이다. 최근 2-3년 사이에 무선 통신 업계에서 가격이 저렴하고 보다 향상된 장비들이 요구되어 필터들도 이에 부응하여 발전하고 있다. 특히 Metal이나 DR이 내장된 Metal Cavity 필터가 가격이나 특성이 눈에 띄게 향상되었다. 이것은 Cross Coupling을 응용한 Elliptic Function(Notch) Type 으로 설계되고 필요한 경우에는 Low Pass Filter를 내장하여 비교적 낮은 Insertion Loss를 유지하면서 Isolation과 Skirt 특성을 향상시켰기 때문이다. 가격은 재료비와 가공비에 약간의 이익을 더한 수준으로 떨어진 상태다. 그러나 아직도 유전체 필터 보다 약 다섯배 정도 높다. SAW Filter는 우수한 Skirt 특성과 작고 가볍지만 사용 주파수가 높아지면 Power에 한계가 있고, 또한 대량 양산 Model이 아니면 가격이 비교적 높다. 이 분야는 사용 주파수를 올리고 가격을 저렴하게 하는 노력이 꾸준히 진행되고 있다. 유전체 필터는 소형과 초소형 중계기 그리고 높은 주파수용 단말기에 주로 사용되는데 상당히 오랜 기간 동안 Murata 방식의 조합형이나 Motorola 방식의 일체형이 사용되어 왔다. 예를 들면 Band Pass나 Duplexer Filter에서 특별히 향상된 Skirt Response 가 요구되면 Band Stop 공진기를 사용하여 이 특성을 얻었다. Band Pass 와 Duplexer 모두 두개의 Band Stop 공진기를 사용하나 Duplexer 경우에는 Tx 와 Rx 단에 각각 하나씩 배치하여 Tx 와 Rx 단의 인접 주파수 영역에서만 필요한 Skirt 특성을 얻었다. Band Stop 공진기를 사용했을 때 주의 해야 할 것은 Insertion Loss가 나빠지고 부피가 그 만큼 더 커진다는 점이다. 이에 본 기술보유사가 보유한 유전체 필터기술 및 특허는 위에서 언급한 DR이 내장된 Metal Cavity Filter와 같이 Cross Coupling을 이용한 Elliptic Function Type으로 구현함으로써, Skirt Filter 특성을 향상하기 위해 기존에 쓰이는 Murata나 Motorola Type처럼 Extra Band Stop 공진기를 사용할 필요가 없으며, Insertion Loss도 향상된 값을 가지는 특성을 보이고 있다. 이것은 EM Energy가 필터 내부에 모여있기 때문이며, 상대적으로 같은 부피의 유전체에 더 많은 EM Energy를 모을 수 있으므로 Power Level이 높아진다.최근 무선 통신 System은 하나의 크고 가격이 비교적 비싼 중형 이상의 중계기 보다 작고 가격이 저렴한 여러 개의 소형이나 초소형 중계기로 대신 설치하는 경향이다. 따라서 소형 혹은 중형 중계기용 Metal Cavity 보다 소형 혹은 초소형 중계기용 유전체 필터의 수요가 그만큼 더 늘어나는 추세이다. 그리고 앞으로 개발되는 무선 통신 System에는 유전체 필터도 다른 종류의 필터와 같이 보다 특성이 향상된 제품이 요구되고 있는 기술적 요구를 만족시키는 기술 및 제품의 개발을 완료하였다.