Distributed parameters Filter Definitions 여파기(Filter)의 정의 여파기(Filter)라 함은 수많은 주파수(수헤르쯔~수억헤르쯔)중에서 사용하고자 하는 일정 대역만의 주파수를 선택하여 통과시키는 역할을 하는 것으로, 말 그대로 파를 여과하는 장치이다. 여파기(Filter)의 구성요소에 따른 종류 여파기(Filter)의 종류는 분류 방법에 따라 여러 종류가 있으며 먼저 필터의 구성요소에 따른 종류를 살펴보면 아래 그림과 같다. Electric wave filter Passive filters with Lumped components Distributed parameters LC RC Active filter Combline Interdigital With LC interstages With RC interstages Transmission line With resonator Cavity Helical Waveguide Coaxial Piezo- electric Electro- mechanical Magneto- strictive GS Teletech Co., Ltd.
Filter Definitions GS Teletech Co., Ltd. 여파기(Filter)의 주파수 응답특성에 따른 종류 1. Low Pass Filter 아래 그림과 같이 일정대역 이하의 주파수만 통과시키는 필터. Atten Passband Stopband Transition Freq. Cut off Freq. Passband Cut off transiton band Stopband 2. High Pass Filter 아래 그림과 같이 일정대역 이상의 주파수만 통과시키는 필터. Atten Stopband Transition Freq. Cut off Freq. Stopband Cut off transiton band Passband GS Teletech Co., Ltd.
Filter Definitions GS Teletech Co., Ltd. 3. Band Pass Filter 아래 그림과 같이 일정대역 주파수만(f1~f2) 통과시키는 필터. Atten Freq. f1 f2 Freq. Stopband f1 Passband f2 Stopband 4. Band Reject Filter 아래 그림과 같이 일정대역 주파수만(f1~f2) 통과시키지 않는 필터. Atten Freq. f1 f2 Freq. Passband Stopband Passband GS Teletech Co., Ltd.
Filter Definitions GS Teletech Co., Ltd. 여파기(Filter)의 특성 1. 삽입손실(Insertion Loss) 어떤 장치에 필터를 삽입함으로서 필터의 응답특성이 100% 전송되지 못하고 저항에 의해 손실이 발생되는데 이러한 입력량에 대한 손실을 의미한다. 중계기(Repeater)를 예를 들면, 송신측(Forward)에서는 전력손실과 직결되고 또한 시스템의 잡음지수 (Noise Figure)에 영향을 미치게 된다. 수신측(Reverse)에서는 수신감도와 직결되므로 필터 설계시 매우 중요한 요소로 작용된다. 일반적인 삽입손실 산출공식은 삽입손실 = log [ 1 + { f0 / ( 1.2 x 3dB Bandwidth x Q Value )}] x 20 x 단수 이므로, 작은 삽입손실의 필터를 얻기 위해서는 3dB Bandwidth가 넓을 수록 즉 통과대역이 넓어질수록 삽입손실은 작아진다. 사용되는 공진기의 품질계수(Quality factor)가 클수록 즉, Cavity 필터에서는 하나의 Room size가 증가할수록 삽입손실이 작아지며 TE mode 공진기를 이용한 Cavity 필터를 사용하는 이유도 Resonator의 품질계수를 높여 삽입손실을 감소시키기 위함이다. 필터를 구성하는 단수가 적을수록 즉, 똑같은 통과대역을 갖는 필터에서 3단필터가 6단필터보다 훨씬 작은 삽입손실을 갖게된다. 2. 반사손실 또는 정재파비(Return Loss or VSWR) 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)는 최대전압과 최소전압의 비를 나타내며 반사손실과 의 관계는 다음식과 같다. 반사손실 = 20log[ (VSWR +1) / (VSWR - 1)] 예를 들면, 정재파비가 1.2:1인 경우 반사손실 = 20 log[(1.2+1) / (1.2-1)] = 20.828dB 설계자의 편의을 위해 변환표를 기타에 나타내었다. GS Teletech Co., Ltd.
Filter Definitions GS Teletech Co., Ltd. 3. 통과대역 평탄도(Passband Ripple) 아래의 그림과 같이 주어진 통과대역 내에서 전달량에 대한 주파수 응답특성이 최대 - 최소치의 차이를 통과대역 내 평탄도라 한다. Filter Bandwidth Ripple Amplitude Freq. 4. 감쇄특성(Attenuation) 아래 그림과 같이 통과대역 이외의 주파수를 제거하기 위한 것으로 통과대역 이외의 주파수에서 삽입손실이 어느 정도인가를 나타낸다. 예를 들면, 수신단의 필터는 송신단의 주파수를 제거하여야 하며 이때의 감쇄량은 송신단의 출력과 관련하여 -60dB 혹은 -100dB 이상의 특성도 요구되어진다. 또한, 사용주파수의 배분이 근접된 경우 타사업자에 영향을 미치지 않도록 충분한 감쇄가 이루어져 씨스템에서 사용중인 주파수외에 다른 주파수는 충분히 제거가 이루어져야 한다. 이러한 감쇄량은 필터의 단수가 증가할수록 증가하고 품질계수가 클수록 증가한다. Amplitude 감쇄량 통과애역 Freq. 수신단 송신단 GS Teletech Co., Ltd.
Filter Definitions GS Teletech Co., Ltd. 기타 1. 삽입손실과 정재파비 전환표 2. Power 전환표 VSWR Return Loss (dB) dBm (mW) = dBm (W) = 1.00:1 = .010 -20 = .120 +21 1.01:1 46.02 = .012 -19 = .159 +22 1.02:1 40.09 = .016 -18 = .200 +23 1.03:1 36.60 = .020 -17 = .251 +24 1.04:1 34.15 = .025 -16 = .316 +25 1.05:1 32.25 = .032 -15 = .398 +26 1.06:1 30.72 = .040 -14 = .501 +27 1.07:1 29.42 = .050 -13 = .631 +28 1.08:1 28.29 = .063 -12 = .794 +29 1.09:1 27.31 = .079 -11 = 1.00 +30 1.10:1 26.45 = .100 -10 = 1.26 +31 1.15:1 23.12 = .130 -9 = 1.59 +32 1.20:1 20.83 = .160 -8 = 2.00 +33 1.25:1 19.09 = .200 -7 = 2.55 +34 1.30:1 17.70 = .250 -6 = 3.16 +35 1.35:1 16.54 = .316 -5 = 3.98 +36 1.40:1 15.56 = .398 -4 = 5.01 +37 1.45:1 14.72 = .501 -3 = 6.31 +38 1.50:1 13.98 = .630 -2 = 7.94 +39 1.60:1 12.74 = .794 -1 = 10.0 +40 1.70:1 11.73 = 1.00 = 12.6 +41 1.80:1 10.88 = 1.25 +1 = 15.8 +42 1.90:1 10.16 = 1.58 +2 = 20.0 +43 2.00:1 9.54 = 2.00 +3 = 25.1 +44 2.50:1 7.36 = 2.51 +4 = 31.6 +45 3.00:1 6.02 = 3.16 +5 = 39.8 +46 3.50:1 5.11 = 3.98 +6 = 50.1 +47 4.00:1 4.44 = 5.01 +7 = 63.1 +48 4.50:1 3.96 = 6.30 +8 = 79.4 +49 5.00:1 3.52 = 7.94 +9 = 100 +50 6.00:1 2.92 = 10.0 +10 = 126 +51 7.00:1 2.50 = 12.6 +11 = 158 +52 8.00:1 2.18 = 15.8 +12 = 200 +53 9.00:1 1.93 = 19.9 +13 = 251 +54 10.00:1 1.74 = 25.1 +14 = 316 +55 = 31.6 +15 = 398 +56 = 39.8 +16 = 501 +57 = 50.1 +17 = 631 +58 = 63.1 +18 = 794 +59 = 79.4 +19 = 1000 +60 = 100 +20 W = [ 10 / 1000 ] dBm/10 dBm = 10 log (W x 1000) GS Teletech Co., Ltd.
Filter Definitions GS Teletech Co., Ltd. 3. 마이크로웨이브 주파수 대역 4. 필터 선택 MHz GHz Frequency 500-1,000 1-2 2-4 4-8 8-12.4 12.4-18 18-26.5 26.5-40 Microwave Band Designation VHF L S C X Ku K Ka 주파수 사용현황 Cellular 824-849/ 869-894 PCS 1.75-1.78/ 1.84-1.87 4. 필터 선택 20 10 4 2 1 Bandwidth Percent 0.4 0.2 0.1 0.04 0.02 0.01 Freq. 0.1kHz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 100GHz LC Filter Crystal Filter Herical Coaxial Waveguide GS Teletech Co., Ltd.