[중계기 구성] Filter란? - 2 Cavity, Saw Fiter에 대해

저번 시간에 필터에 대한 기본적인 내용과 통과대역 특성에 따라 알아봤었습니다.

 

2020/08/27 - [직무지식/중계기] - 중계기 블록도

2020/09/03 - [직무지식/중계기] - [중계기 구성] Filter란? - 1 BPF, HPF, LPF, BSF에 대해

이전 글을 혹시 읽지 않으신 분들은 읽고 오시면 오늘 포스팅할 내용을 이해하는 것에 도움이 될 겁니다.

 

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1. 통과 신호의 구성에 따른 분류

• Duplexer
  • 일반적으로 FDD 방식에서 신호를 구분하는 역할을 수행합니다.
  • 안테나-송신-수신단을 연결하는 일을 합니다.
  • 2개의 다른 신호를 주고받으며 BPF 2개를 사용합니다.

 

Duplexer

• Diplexer
  • 송, 수신 단의 구분만 원할 때 사용합니다.
  • LPF와 HPF를 조합해서 사용합니다.

 

• Multiplexer
  • 2개 이상의 주파수 신호를 구분하는 역할을 합니다.
  • MUX라고도 불리며 BPF가 여러 개 붙인 형태입니다.

Diplexer, Triplexer

 

 

 

2. 통과대역 파형에 따른 구분

• Butterworth
  • 통과대역의 형태가 가장 평평하게 만들어지는 필터입니다.
  • Skirt 특성이 좋지 않다는 단점이 있습니다.

Butterworth 통과대역 파형

※ Skirt 특성이란 얼마나 샤프하게 그래프가 떨어지는가, 즉 주파수 선택도가 얼마나 좋은가를 나타내는 특성입니다.

 

• Chebyshev 필터
  • 통과대역에 Ripple들이 존재합니다.
  • Skirt 특성이 우수하다는 장점이 있습니다.

Chebyshev필터 통과대역 파형

통과 대역의 평탄도와 주파수 선택 도중 무엇을 중요하게 여기냐에 따라 선택하는 필터가 달라집니다.

통과 대역의 평탄도가 중요하다면 Butterworth필터를 사용할 것이고 주파수 선택도가 중요하다면 Chebyshev 필터를 사용할 것입니다.

 

우리나라에서는 주파수 선택도를 더 중요시 여기기 때문에 Chebyshev필터를 더 많이 사용하고 있습니다.

 

 

 

 

3. 구현 형태에 따른 분류

 

• Lumped Element
  • Inductor와 Capacitor의 조합으로 구현됩니다.
  • 2㎓ ~ 3㎓ 이하의 주파수에서는 PCB상에 쉽게 구현 가능합니다.
  • 3㎓ ~ 5㎓ 이상으로 주파수가 높아지면 각 소자의 SRF로 인해 사용 가능한 소자가 제한됩니다.

Lumped Element

 

• Transmission Line
  • 주파수가 높아서 C와 L소자를 사용하기가 어렵고, 정교한 Control이 필요한 경우 사용합니다.
  • 선로 간의 커플링, 선로상의 공진, 다중 임피던스 연결의 원리를 이용하여 필터를 구현합니다.

Transmission Line

 

• Ceramic Filter
• 파장에 따른 공진을 이용하는 구조적 필터입니다.
• 각 공진기를 여러 개 조합하여 Compact 한 필터 구현이 가능합니다.
• 사각형의 Ceramic공진기에 은도금이 된 형태입니다.
• 단말기에 최종단 Duplexer로 주로 사용되며 구조상 High Power에서 사용하기 어렵습니다.

Ceramic Filter

 

• Cavity Filter(Combiner Type)
  • 기본적으로 금속재료를 사용하며 High Power Handling에 용이합니다.
  • 기지국에 적용되는 필터 종류입니다.
  • 금속 Resonator(공진기)의 높이로 주파수를 결정합니다.

Cavity Filter(Combiner Type)

 

• Cavity Filter(Dielectric Type)
  • Combiner Type과 같이 금속재료를 사용합니다.
  • Resonator(공진기)는 Dielectric(유전체)을 활용합니다.
  • 도파관 중간에 벽을 세워 빈 공간을 만들고 그 공간 사이의 뚫린 공간 등을 조절하여 필터를 구성합니다.
  • 중계기 BPF로 많이 사용됩니다.

Cavity Filter(Dielectric Type)

 

• SAW Filter
  • Surface Acoustic Wave의 줄임말로 표면파를 이용한 필터입니다.
  • 동일 성능으로 구현할 경우 가장 작은 크기로 구현이 가능한 필터입니다.
  • 작은 크기에 비해 Skirt 특성이 매우 우수합니다.
  • Skirt 특성에 따라 Group Dealy 시간이 변화하며, 가격이 비쌉니다.
  • 삽입 손실이 크고 구조가 복잡하다는 단점이 있습니다.
  • 주로 저출력에 BPF로 사용됩니다.

SAW Filter

필터에 대해 설명하며 나오는 다양한 특성들(Group Delay, Skirt 특성, Rejection특성 등)이 무엇을 의미하는지는 따로 포스팅하는 것이 필요할 것 같네요.

필터에 대한 포스팅은 여기까지 하겠습니다.