(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管フィルタにおいて、
導波管を形成し、前記導波管の側壁のうちの少なくとも一部には、貫通穴領域が形成されるケースと、
前記ケースの貫通穴領域に外部から嵌め入れられる胴体部と、前記胴体部に固定され、前記ケースの貫通穴領域の周辺領域のうちの少なくとも一部の領域と対面するように形成されるヘッド部とを備え、前記ヘッド部が前記ケースに結合される栓構造物と、
前記栓構造物のヘッド部と前記ケースとが結合する領域に挿入されるチューニングシートとを備え、
前記導波管の内部領域のうちの少なくとも一部が前記栓構造物の胴体部によって形成され、
前記ケースの内部にて前記導波管の内部を区分けして共振区間を形成する複数の仕切りが、前記栓構造物の胴体部、および前記胴体部が挿入されるケース側壁と反対側に位置するケースの側面のうちの少なくともいずれか一方に設けられている、
ことを特徴とする導波管フィルタ。
【請求項２】
前記複数の仕切りのうちの少なくとも一部は、前記栓構造物の胴体部と一体として形成することを特徴とする請求項１に記載の導波管フィルタ。
【請求項３】
前記チューニングシートの厚さは０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の導波管フィルタ。
【請求項４】
前記ケースは、単一の母材を用いた切削加工を介してチューブ状の構造として一体に形成することを特徴とする請求項１に記載の導波管フィルタ。
【請求項５】
前記ケースには、前記貫通穴領域が複数形成され、前記複数の各貫通穴領域に対応する数の前記栓構造物及び前記チューニングシートが設置されることを特徴とする請求項１に記載の導波管フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムで用いる無線周波数フィルタに関し、特に導波管フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近になって、移動通信システム及び移動通信端末機の急速な発展に伴い、使用者側から要求されるデータ量が急増している。これによって移動通信システムでは、より多くの帯域幅が必要とされるが、限られた周波数資源でこれを克服するために、ミリメートル単位の波長を有するミリ波（Millimeter Wave）を活用する技術が台頭している。実際、最近議論される次世代５Ｇシステムでは、２８ＧＨｚまたは６０ＧＨｚなどのミリ波を活用したスモールセルバックホールシステム（Small cell backhaul system）が適用される予定である。
【０００３】
このようなミリ波信号を処理するためのフィルタでは、防衛産業や衛星通信などの技術分野で主に使用された導波管フィルタ（waveguide filter）を用いることが要求され、さらに移動通信システムでは、高帯域及び高性能のフィルタリング特性を満たすために、キャビティタイプ（cavity type）の導波管フィルタを用いる。
【０００４】
導波管フィルタは、導波管の構造そのものによる共振現象を利用したフィルタであり、管状の導波管は、該当フィルタリング周波数特性に対応する長さを有するように設計する。導波管フィルタは、例えば、金属ブロックを用いたキャビティタイプと、導波管の内部にセラミックなどの誘電体共振素子を挿入したタイプとに分かれ、ミリメートル波のように高帯域では、誘電損失が少ないキャビティタイプの導波管フィルタがより好適である。
【０００５】
図１は、一般的なキャビティタイプの導波管フィルタ（主要部）の一例の分離斜視図である。図１を参照すると、一般的には、キャビティタイプ導波管フィルタは、導波管を形成するためのケースとして、第１のケース（１０：例えばハウジング）と第２のケース（１１：例えば、カバー）を基本的に備え、ケース内部の導波管内部を該当フィルタリング周波数特性に合わせるように具現する多数の仕切り１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８を備える。
【０００６】
通常、キャビティタイプ導波管フィルタは、所望の周波数で共振を発生する直方体状の共振段と、これらの共振段間のカップリングのために、通常、互いに向かい合う形で設置する二つの仕切り（別名、「Ｉｒｉｓ」）と、からなる。図１の例では、前記多数の仕切り１３１〜１３８によって導波管の内部には、第１ないし第３の共振区間１２１、１２２、１２３が互いに一列につながる構造を有することを図示した。このとき、第１の共振区間１２１の前端には入力区間１１２が形成され、第３の共振区間１２３の後端には出力区間１１４が形成され、入出力給電線の役割をする。また、各共振区間及び入力出力区間との間で一対ずつ互い対面するように形成した二つの仕切りの相互間隔を適切に設計することで、それらの区間の間の信号カップリング量が適切に設定される。
【０００７】
前記した導波管フィルタにおいて導波管の断面形状は、通常長方形（正方形または長方形）であり、導波管の内部断面の横ａおよび縦ｂの長さは、該当フィルタのカットオフ（cutoff）周波数特性に影響を与え、当該フィルタリング周波数に応じて実質的に規格化された寸法で設計される。また、第１ないし第３の共振区間１２１、１２２、１２３、およびこれに加えて入力及び出力区間１１２、１１４の導波管の長さは、該当フィルタリング周波数の波長に応じて、例えば、２ ／λ、４ ／ λ、８ ／λなどに適切に設計される。
【０００８】
前記図１に図示したキャビティタイプ導波管フィルタは、例えば、第１ないし第３の共振区間１２１、１２２、１２３が互いに一列につながる構造であり、一面３段（stage）の構造を開示している。もちろん、その他にも互いに一列につながる共振区間の数に応じて、４段以上あるいは、１段または２段構造でフィルタを設計することができる。
【０００９】
このようなキャビティタイプの導波管フィルタの例としては、、米国特許公開番号第２００３／０２０６０８２号（名称：「WAVEGUIDE FILTER WITH REDUCED HARMONICS "、発明者：" Ming Hui Chen」、「Wei-Tse Cheng "、公開日： ２００３年１１月６日）に開示されたものを例として挙げることができる。
【００１０】
一方、前記図１に図示したような、キャビティタイプ導波管フィルタで導波管を形成する第１のケース１０と第２のケース１１は、より精密な加工が可能になるように、切削加工によって形成する。この時、第１のケース１０、及び複数の仕切り板１３１〜１３８は、一つの母材から切削加工により、一体的に形成される。第１のケース１０と第２のケース１１は、その後、互いにネジ締結または溶接によって結合される。
【００１１】
このような構造を有する導波管フィルタでは、通常の加工公差を補償するために、共振構造である共振区間には適所に周波数チューニングのためのチューニングネジ、またはバーなどを、例えば、第２のケース１１に形成されるネジ穴などを介して挿入する構造を採用する。同様に、共振区間の間で互いに一対をなして設置される二つの仕切りの間にも共振区間の間のカップリングチューニングのためのチューニングネジまたはバーなどを第２のケース１１に形成するネジ穴などを介して挿入する構造を採用することができる。
【００１２】
ところで、ミリ波を処理する導波管フィルタを実装する場合に、処理周波数の波長の長さが非常に短いために、全体的な共振構造体のサイズが非常に小さく、共振区間の間の互いに一対をなして設置される二つの仕切りの間の間隔が非常に小さく設計される。これにより、実際に前記周波数チューニングのためのチューニングネジや、カップリングチューニングのためのチューニングネジを設置する構造を採用することが容易ではない。例えば、共振区間の間の互いに一対をなして設置される二つの仕切りの間の間隔は１ｍｍ以下である場合もあり、このような間隔は、実際にチューニングネジを取り付けることができないほどの小さな間隔である。
【００１３】
このように、ミリ波を処理する導波管フィルタを具現する場合に、チューニングネジを設置する構造を採用することが難しいことから、チューニング作業が不要な加工公差を有するように高精度の製作工程に依存せざるを得ない。つまり、ミリ波を処理する導波管フィルタを実装する場合には、設計した構造を実際の製品として具現するために、非常に高い加工精度が必要になる。例えば、互いに一対をなして対面する二つの仕切りの間の間隔では加工公差は約０.０１ｍｍ以下が要求される。
【００１４】
しかし、非常に精密な加工公差が要求される場合には、加工作業の難易度が増し、加工時間が長くなり、これは結果的に加工費の上昇を招いて生産歩留まりが下がり、大量生産が困難になる。現在は、加工費を削減するためには、該当フィルタの性能を下げて制作したり、または複数のフィルタを製作した後に要求される性能を満たす製品を選別して使用する（つまり、要求される性能を満たしていない製品は、不良品として処理する）方法を適用しているのが実情である。このような理由により、高性能導波管フィルタの市場価格は非常に高く形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明の一目的は、ミリ波を処理する小型化されたフィルタ構造においても加工公差を補償するチューニング作業が可能になるか、容易にできるようにするためのキャビティタイプの導波管フィルタを提供することにある。
【００１６】
また、本発明は、他のミリ波を処理する小型化されたフィルタ構造においても高精度の加工作業を最小限にしながらも高性能を維持することができ、加工費の削減及び歩留まりの向上をもたらすことができるようにするためのキャビティタイプの導波管フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記した目的を達成するために、本発明は、導波管フィルタにおいて、導波管を形成し、前記導波管の側壁のうちの少なくとも一部には、貫通穴領域が形成されるケースと、前記ケースの内部にて前記導波管の内部を区分けして共振区間を形成する多数の仕切りと、前記ケースの貫通穴領域に結合される胴体部を備え、前記導波管の内部領域のうちの少なくとも一部が前記胴体部によって形成され、前記ケースの前記貫通穴領域の周辺領域のうちの少なくとも一部の領域と対応するように形成されるヘッド部を備え、前記ケースと結合するように構成される栓構造物と、前記栓構造物のヘッド部と前記ケースが結合する領域との間に挿入するかたちで設置する少なくとも一つのチューニングシートを含むことを特徴とする。
【００１８】
前記多数の仕切りのうちの少なくとも一部は、前記栓構造物の胴体部と一体として形成する。
【００１９】
前記ケースには、前記貫通穴領域が複数形成され、前記複数の各貫通穴領域に対応する数の前記栓構造物及び前記チューニングシートが設置される。
【００２０】
前記のように、本発明の実施例に係るキャビティタイプの導波管フィルタは、ミリ波を処理する小型化したフィルタ構造でも加工公差を補償するチューニング作業が可能になるか、容易にすることができ、これにより、さらに小型化したフィルタの製作が可能であり、また、高精細の加工作業を最小限にしながらも高性能を維持することができ、加工費の削減及び歩留まりの向上をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的なキャビティタイプ導波管フィルタの一例の分離斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る好適な実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。添付図面では、説明の便宜のために、そのサイズ及び形状などは、多少簡略化したり、一部は誇張した。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る導波管フィルタの主要部の分離斜視図である。図２を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るキャビティタイプの導波管フィルタは、従来のものと同様に、導波管を形成するためのケースとして、第１のケース（２０：例えばハウジング）及び第２のケース（２１：例えば、カバー）を基本的に備え、ケース内部の導波管内部を該当フィルタリング周波数特性に合わせて区分けして共振区間を形成する多数の仕切り２３１、２３２、２３３を備える。
【００２４】
ただし、図２の例では、前記多数の仕切り２３１〜２３３が共振区間の間で互いに一対をなして対面するように設置されるものではなく、一側に一つずつ設置されるものとして図示した。この場合には、１つの仕切り２３１、２３２、２３３は、例えば、図１に示した構造において、一対をなして設置される仕切りを代替するものであり、一つの仕切り２３１、２３２、２３３によって共振区間の間で形成されるカップリング領域の間隔は、例えば、図１に示した一対をなして設置される仕切りによって形成されるカップリング領域の間隔に対応するように設計される。
【００２５】
また、第１のケース２０及び第２のケース２１によって形成されるケースの側壁のうちの少なくとも一部（図２の例では、第２のケース２１の側壁部分）には、外部の栓構造物の胴体部（図２におけるｄ１）が嵌め込むかたちで挿入できるように貫通穴領域２０２が形成される。栓構造物２３は、該当本体ｄ１が前記ケースに形成される貫通穴領域２０２に着脱可能な構造で形成される。前記多数の仕切り２３１〜２３３のうちの少なくとも一部（図２の例では、全部）は、前記栓構造物２３の胴体部に固定されるように設置したり栓構造物２３の胴体と一体として形成される。栓構造物２３のヘッド部（図２におけるｄ２）は、ケースの前記貫通穴領域２０２の周辺領域のうちの少なくとも一部の領域（図２にて点でハッチング表示したＢ領域）と対応するように形成し、ネジ締結方式でケースと結合するように構成する。
【００２６】
前記の構造をみてみると、ケースの側壁のうちの少なくとも一部が、まるで取り外し可能に構成され、前記栓構造物２３の胴体部ｄ１を形成するものとしてみることができる。また、このような構造は、切断面の形が長方形である導波管の区間のうちの少なくとも一部の区間において一側面に該当する部分が前記栓構造物２３の胴体ｄ１によって形成するものとしてみることができる。
【００２７】
また、前記栓構造物２３のヘッド部（図２におけるｄ２）と該当ケースの結合される領域、すなわち、前記貫通穴領域２０２の周辺領域のうちの少なくとも一部の領域（B）との間には、本発明の特徴に応じて、非常に薄い厚さで形成される導電性のチューニングシート２６が挿入され、前記栓構造物２３と一緒にケースに結合される。例えば、栓構造物２３のヘッド部ｄ２と前記チューニングシート２６には、互いに対応する適所にネジ締結用穴が多数個形成され、ケースでも、この対応する部分にネジ締結用の溝が多数個形成される。また、多数の締結用ネジが栓構造物２３のヘッド部ｄ２及びチューニングシート２６に形成された多数のネジ締結用穴を介してケースに形成された多数のネジ締結用溝にそれぞれ締結される。
【００２８】
チューニングシート２６は、共振区間の間のカップリングチューニングのために備えられる構造であり、チューニングシート２６が栓構造物２３とケースとの間に挿入するように設置することにより、結果的に多数の仕切り２３１〜２３３によって共振区間の間に形成されたカップリング領域の間隔がより広くなるようにチューニングすることができる。このようなチューニングシート２６は、その厚さが、例えば、約０.０１ｍｍ以下で構成される。このとき、チューニングシート２６を複数挿入し、カップリング領域の間隔偏差を補償するように構成することもでき、また、異なる厚さ（および／または異なる材質）を有する色んな種類のチューニングシートを予め用意しておき、これらを一つまたは複数組み合わせて設置することもできる。
【００２９】
前記のように、図１に示された発明の第１の実施形態に係る導波管フィルタは、内部のカップリング構造である仕切り２３１〜２３３を一側面のみに形成するように設計した後、カップリング構造が形成された部位だけ別途分離及び加工して組み立てる構造を有することが分かる。また、この時、前記カップリング構造が締結される面に、適切な厚さを有する導電性のチューニングシート２６を挿入して一緒に組み立てることにより、加工公差によるカップリング領域の間隔偏差を補償することになる。
【００３０】
これにより、ケースの加工作業が非常に簡単にできることで、加工時間と加工コストが削減できる。また、栓構造物２３は、比較的高精度の加工公差で加工しなくてもよく、加工公差はチューニングシート２６の厚さを利用して加工公差によるカップリング領域の間隔偏差を補償することができる。このとき、チューニングシート２６の締結数、または種類の変更だけで加工公差及びロット（ＬＯＴ）偏差を補償することが可能になり、生産歩留まりが大幅に上昇する。これは大量生産に有利に働き、価格競争力を強化することができる。また、カップリングのチューニング時間を減少でき、人件費の削減効果がある。
【００３１】
また、他にも、同じ周波数帯において前記栓構造物３３及び、これに形成された仕切りの構造（例えば、サイズ、形状、互いの間隔など）だけを変更することで、異なる様々なフィルタリング特性を有するフィルタを簡単に具現することができる。
【００３２】
図３は本発明の第２の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。図３を参照すると、本発明の第２の実施形態に係るキャビティタイプ導波管フィルタは、前記図２に示した第１実施例の構造と同様に、導波管を形成するためのケース３０と、ケース３０内部の導波管を、該当フィルタリング周波数特性に合わせて区分けし、共振区間を形成する多数の仕切り３３１、３３２、３３３を備える。また、図２に示した第１の実施例と同様に、ケース３０の側壁のうちの一部には、外部の栓構造物３３の胴体部を嵌め込むかたちで挿入するように貫通穴領域３０２が形成される。栓構造物３３の胴体部には、前記多数の仕切り３３１〜３３３が一体として形成される。また、栓構造物３３のヘッド部と、ケース３０の貫通穴領域３０２の周辺領域のうちの少なくとも一部の領域（図３において点でハッチング表示したＢ領域）との間には、カップリングチューニングのためのチューニングシート３６が挿入するように設置され、栓構造物３３とチューニングシート３６がネジ締結方式でケース３０と結合するように構成する。
【００３３】
ただし、図３に示した第２の実施形態の構造では、図２に示した第１の実施例の構造と同様にケース３０が、第１のケース及び第２のケースに分離製作された後に、互いが結合して形成する構造ではなく、１つの母材を利用して切削加工または金型加工を介してチューブ状の構造として一体に形成した構造であることを分かる。これは、本発明の一部の実施形態において、仕切り構造を別途分離した栓構造物に形成することにより、ケース３０の内部に仕切り構造を形成するための別途作業が不要になるからである。
【００３４】
このように、図３に示した第２の実施形態の構造でフィルタを製作する場合に、ケースの加工作業が非常に簡単になり、ケース内部の導波管内部に対する加工時のばらつきが減少する。
【００３５】
一方、図３に示された第２の実施形態の構造は、前記図１に示した第１実施例の構造と比較してケース３０の厚さがより厚く形成し、さらに、栓構造物３３の厚さもより厚く形成することが図示された。このような構造は、例えば、栓構造物３３及びチューニングシート３６をケース３０と結合するネジ締結構造をより容易に形成することができるなど、制作作業がより簡単になる。もちろん、この場合に、実際の該当フィルタの内部導波管構造は、実施例において同一であり、これに伴うフィルタリング特性が同じであることが理解できる。
【００３６】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。図４を参照すると、本発明の第３の実施形態に係るキャビティタイプ導波管フィルタは、前記図２に示した第１実施例の構造と同様に、導波管を形成するための第１のケース４０及び第２のケース４１と、ケース内部の導波管内部を該当フィルタリング周波数特性に合わせて区分けし、共振区間を形成する多数の仕切り４３１、４３２、４３３を備える。また、図２に示した第１の実施例と同様に、ケース４０、４１の側壁のうちの一部には、外部の栓構造物４３の胴体部を嵌め込むかたちで挿入するように貫通穴領域が形成される。また、栓構造物４３のヘッド部とケース４０、４１との間には、カップリングのチューニングのためのチューニングシート４６が挿入するように設置され、栓構造物４３及びチューニングシート４６がネジ締結方式でケース４０、４１と結合するように構成する。
【００３７】
ただし、図４に示した第３の実施例の構造では、図２に示した第１の実施形態の構造と異なり、栓構造物４３の胴体部に多数の仕切り４３１〜４３３が形成される構造ではなく、多数の仕切り４３１〜４３３は、ケース４０、４１において、前記栓構造物４３が挿入される側面と反対側の面にてケース３０と一体に形成されることが図示される。もちろん、この場合に、実際のフィルタの内部導波管構造は、実施例において同一であり、これに伴うフィルタリング特性が同じであることが理解できる。
【００３８】
図５は本発明の第４の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。図５を参照すると、本発明の第４の実施形態に係るキャビティタイプ導波管フィルタは、前記図２に示した第１実施例の構造と同様に、導波管を形成するための第１のケース５０及び第２のケース５１と、ケース内部の導波管内部を該当フィルタリング周波数特性に合わせて区分けし、共振区間を形成する多数の仕切り５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６を備える。
【００３９】
このとき、図５に示す第４の実施例では、ケース５０、５１の両側面において外部からの２個、すなわち第１及び第２の栓構造物５６、５７の胴体部が嵌め込むかたちで挿入されるように貫通穴領域が２箇所に形成される。前記多数の仕切り５３１〜３３６のうち、第１ないし第３仕切り５３１-５３３は、第１の栓構造物５６に形成し、第４ないし第６の仕切り５３４〜５３６は、第２の栓構造物５７に形成する。
【００４０】
このような構造は、共振区間の間では、対面する仕切りが一対をなして形成される構造であり、両側からカップリングチューニングを行うことができる構造であることがわかる。
【００４１】
もちろん、第１及び第２の栓構造物５６、５７のヘッド部とケース５０との間には、カップリングチューニングのためのチューニングシート（図示せず）がそれぞれ挿入するように設置され、第１及び第２の栓構造物５６、５７及びチューニングシートがネジ締結方式でケース５０と結合するように構成する。
【００４２】
図６は、本発明の第５の実施形態に係る導波管フィルタの分離斜視図である。図６を参照すると、本発明の第５の実施形態に係るキャビティタイプ導波管フィルタは、前記図２に示した第１実施例の構造と同様に、導波管を形成するための第１のケース６０及び第２のケース６１と、ケース内部の導波管内部を該当フィルタリング周波数特性に合わせて区分けし、共振区間を形成する多数の仕切り６３１、６３２、６３３を備える。
【００４３】
このとき、図６に示した第５の実施例では、ケース６０、６１の一側面において外部からの２個、すなわち第１及び第２の栓構造物６３、６４の胴体部が嵌め込むかたちで挿入されるように貫通穴領域が２箇所に形成される。このとき、例えば、前記多数の仕切り６３１〜６３３のうち、第１および第２の仕切り６３１、６３２は、第１の栓構造物６３に形成し、第３の仕切り５３４〜５３６は、第２の栓構造物６４に形成する。
【００４４】
このような構造は、導波管の内部の一側において複数箇所でのカップリングチューニングを個別に実行することができる構造であることがわかる。
【００４５】
一方、図６では、例えば、第２の栓構造物６４のヘッド部とケース６０との間には、カップリングチューニングのためのチューニングシート６７が挿入されることが図示され、同様に、第１栓構造物６３とケース６０との間にもチューニングシートが挿入される。
【００４６】
前記のように本発明の実施例に係るキャビティタイプの導波管フィルタを構成することができ、一方、発明ではその他にも様々な実施例や変形例があり得る。例えば、前記の各フィルタ構造における共振区間の数は、必要に応じて多様に設計できることが分かる。
【００４７】
また、前記図５に図示した第４の実施例では、第１および第２の栓構造物５６、５７の両方に仕切りが形成されるものとして説明したが、この時のいずれかの栓構造物のみで仕切りを形成する構造が十分可能である。
【００４８】
また、前記の実施形態では、栓構造物及びチューニングシートがケースの（図面上）左側及び／または右側面から着脱可能に設置する構造を説明したが、他にもケースの上側及び／または下側から着脱可能に設置する構造も可能である。
【００４９】
このように、本発明の様々な変形及び変更が可能であり、したがって、本発明の範囲は、説明した実施例によって定めるものではなく、請求の範囲と、請求の範囲同等のものによって定めなければならならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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