KR20230108689A

KR20230108689A - Differential transmission line having high isolation and configuratin method thereof

Info

Publication number: KR20230108689A
Application number: KR1020220113009A
Authority: KR
Inventors: 왕승훈; 공선우; 박봉혁; 이희동; 장승현; 현석봉
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2023-07-18

Abstract

고주파 시스템을 위한 무선 주파수 집적회로에 사용할 수 있는 스위치를 구비한 차동 전송선로 및 이를 구성하는 방법과 이를 이용하는 통신 장치가 개시된다. 차동 전송선로는, 제1 임피던스를 가진 제1 분포 소자를 포함하는 제1 전송선로, 제2 임피던스를 가진 제2 분포 소자를 포함하는 제2 전송선로, 제1 전송선로의 제1 말단부와 제2 전송선로의 제1 말단부와 이들 사이에 교차 연결되는 제1 스위치 블럭을 포함하고, 여기서 제1 스위치 블럭은, 제1 전송선로의 제1 말단부에 직렬 연결되는 제1 스위치, 제2 전송선로의 제1 말단부에 직렬 연결되는 제2 스위치, 제1 스위치의 제1 단자와 제2 스위치의 제2 단자 사이에 연결되는 제1 교차 커패시터, 제1 스위치의 제2 단자와 제2 스위치의 제1 단자 사이에 연결되는 제2 교차 커패시터를 구비한다.Disclosed are a differential transmission line having a switch usable in a radio frequency integrated circuit for a high frequency system, a method of configuring the same, and a communication device using the same. The differential transmission line includes a first transmission line including a first distribution element having a first impedance, a second transmission line including a second distribution element having a second impedance, a first distal end of the first transmission line and a second distribution element. It includes a first end portion of the transmission line and a first switch block cross-connected therebetween, wherein the first switch block includes a first switch connected in series to the first end portion of the first transmission line, and a second switch block of the second transmission line. A second switch connected in series to one end, a first crossed capacitor connected between a first terminal of the first switch and a second terminal of the second switch, between a second terminal of the first switch and a first terminal of the second switch It has a second crossover capacitor connected to.

Description

Differential transmission line having high isolation and method for configuring the same

본 발명은 고주파 시스템을 위한 무선 주파수 집적회로에 사용할 수 있는 차동 전송선로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 격리도를 가지는 차동 전송선로 및 그 구성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a differential transmission line usable in a radio frequency integrated circuit for a high-frequency system, and more particularly, to a differential transmission line having a high degree of isolation and a method for constructing the same.

기존 통신시스템을 이루는 주파수 영역에서 발생하는 대역폭의 한계로 인해서, 최근 밀리미터파 대역에서의 무선 통신 기술이 주목받고 있다. 차세대 통신 시스템에 요구되는 기능이 점차 더 많아지면서 다중 밴드, 다중 모드를 지원하는 집적회로나 위상배열 시스템에 적용될 수 있는 위상천이기와 같이 재구성이 가능한(reconfigurable)한 회로들에 대한 수요가 늘어났으며, 이러한 회로들은 전송선로 스위치가 함께 사용되는 구조로 구성된다.Due to limitations in bandwidth occurring in the frequency domain constituting an existing communication system, a wireless communication technology in a millimeter wave band has recently been attracting attention. As the functions required for next-generation communication systems gradually increase, the demand for reconfigurable circuits such as integrated circuits supporting multi-band and multi-mode or phase shifters that can be applied to phased array systems has increased. , these circuits are composed of a structure in which transmission line switches are used together.

전송선로는 기본적으로 신호를 전송하는 역할을 하며, 신호 입력 측의 소스(source)와 신호 출력 측의 부하(load) 사이의 임피던스 매칭을 해준다. 특히 1/4 람다(λ) 길이의 전송선로의 경우, 스미스 차트 상에서 특성 임피던스(characteristic impedance) 기준으로 180°의 위상을 변화시킬 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 RF 영역에서 단락(short) 상태를 개방(open) 상태로, 개방 상태를 단락 상태로 보일 수 있기 때문에, 스위치를 회로로 구성하거나 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider) 등의 전력분배기를 구성하는데 사용되어 왔다.The transmission line basically serves to transmit signals and performs impedance matching between a source on the signal input side and a load on the signal output side. In particular, in the case of a transmission line having a length of 1/4 lambda (λ), the phase can be changed by 180° based on the characteristic impedance on the Smith chart. Since a short state can be seen as an open state and an open state as a short state in the RF area using these characteristics, a switch is configured as a circuit or a power divider such as a Wilkinson divider is configured. has been used to

물론, 1/8 람다, 1/16 람다 등의 길이를 갖는 전송선로도 특성 임피던스 기준으로 정재파비(voltage standing wave ration, VSWR)를 일정하게 유지하면서 각각의 전기적 길이(electrical length)에 맞는 위상만을 변화시켜줄 수 있으므로, 고주파 회로를 구성하는데 자주 사용되고 있다.Of course, transmission lines having lengths such as 1/8 lambda, 1/16 lambda, etc., maintain a constant voltage standing wave ratio (VSWR) based on the characteristic impedance, and only use phases suitable for each electrical length. Since it can be changed, it is often used to configure high-frequency circuits.

한편, 기존의 전송선로에서 스위치의 격리도를 확보하는 방법은 주로 인덕터를 추가로 구성하는 것이다. 이러한 스위치의 격리도 확보 방법은 인덕터의 크기로 인해 부품의 크기가 커지고 회로가 복잡해지며, 격리도가 상대적으로 높지 않아 접합 노드에 영향이 미치는 문제가 있다.Meanwhile, a method for securing isolation of a switch in an existing transmission line is mainly to additionally configure an inductor. The method for securing the isolation of the switch has problems in that the size of the parts increases due to the size of the inductor and the circuit becomes complicated, and the isolation is not relatively high, which affects the junction node.

특히, 밀리미터파 대역에서 사용하는 스위치를 구비한 전송선로의 경우, 스위치가 꺼졌을 때의 기생 캐패시턴스 때문에 신호 누설이 발생하여 높은 격리도를 얻을 수 없는 문제가 있다.In particular, in the case of a transmission line equipped with a switch used in the millimeter wave band, signal leakage occurs due to parasitic capacitance when the switch is turned off, so that high isolation cannot be obtained.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 차동 전송선로의 양단 노드들을 높은 격리도로 격리시킬 수 있는 차동 전송선로를 제공하는데 있다.The present invention was derived to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a differential transmission line capable of isolating nodes at both ends of the differential transmission line with a high degree of isolation.

본 발명의 다른 목적은 교차 결합(cross coupled) 캐패시턴스를 사용하여 스위치의 격리도를 확보하면서 차동 전송선로를 구성하는 데 필요한 캐패시터로 사용함으로써 기존에 인덕터를 추가로 구성하여 스위치의 격리도를 확보하는 방법에 비해 훨씬 간단하고 작은 사이즈로 구성하면서도 스위치 양단에 접합되는 노드에 영향을 주지 않게 끔 높은 격리도(isolation)를 가지는 차동 전송선로 및 그 구성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to use a cross-coupled capacitance to secure the isolation of the switch and to secure the isolation of the switch by additionally configuring an inductor by using it as a capacitor required to configure the differential transmission line. An object of the present invention is to provide a differential transmission line having a high isolation so as not to affect nodes bonded to both ends of a switch and a method for configuring the same, while being configured in a much simpler and smaller size than the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은, 간단한 구조를 통해 기존대비 삽입 손실의 증가 없이 작은 사이즈로 구성하면서 동시에 분리 모드에서의 격리도를 넓은 대역폭에서 개선할 수 있는 차동 전송선로 및 이를 이용하는 통신 모듈을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a differential transmission line and a communication module using the same, which can improve isolation in a separation mode in a wide bandwidth while being configured in a small size without an increase in insertion loss compared to conventional ones through a simple structure. .

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 차동 전송선로용 스위치는, 높은 격리도를 가지는 스위치로서, 제1 전송선로의 일단부에 직렬 연결되는 제1 스위치, 제2 전송선로의 일단부에 직렬 연결되는 제2 스위치, 상기 제1 스위치의 제1 단자와 상기 제2 스위치의 제2 단자 사이에 연결되는 제1 교차 커패시터, 및 상기 제1 스위치의 제2 단자와 상기 제2 스위치의 제1 단자 사이에 연결되는 제2 교차 커패시터를 포함한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a switch for a differential transmission line is a switch having a high degree of isolation, a first switch serially connected to one end of a first transmission line, and one end of a second transmission line. A second switch connected in series to the negative, a first crossing capacitor connected between a first terminal of the first switch and a second terminal of the second switch, and a second terminal of the first switch and the second switch and a second crossover capacitor connected between the first terminals.

일실시예에서, 상기 제1 스위치의 제어 단자와 상기 제2 스위치의 제어 단자는 전원전압에 공통 연결될 수 있다.In one embodiment, the control terminal of the first switch and the control terminal of the second switch may be connected in common to a power supply voltage.

일실시예예서, 상기 제1 스위치의 바디 부분 및 상기 제2 스위치의 바디 부분은 스위치를 구성하는 트랜지스터의 타입에 따라 그라운드에 연결되거나 그라운드보다 높은 전압 레벨을 갖는 전원전압에 연결될 수 있다.In one embodiment, the body portion of the first switch and the body portion of the second switch may be connected to the ground or to a power supply voltage having a higher voltage level than the ground according to the type of transistor constituting the switch.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른, 스위치를 포함하는 차동 전송선로는, 제1 임피던스를 가진 제1 분포 소자를 포함하는 제1 전송선로; 제2 임피던스를 가진 제2 분포 소자를 포함하는 제2 전송선로; 상기 제1 전송선로의 제1 말단부와 상기 제2 전송선로의 제1 말단부와 이들 사이에 교차 연결되는 제1 스위치 블럭을 포함한다. 상기 제1 스위치 블럭은, 상기 제1 전송선로의 제1 말단부에 직렬 연결되는 제1 스위치, 상기 제2 전송선로의 제1 말단부에 직렬 연결되는 제2 스위치, 상기 제1 스위치의 제1 단자와 상기 제2 스위치의 제2 단자 사이에 연결되는 제1 교차 커패시터, 상기 제1 스위치의 제2 단자와 상기 제2 스위치의 제1 단자 사이에 연결되는 제2 교차 커패시터를 구비한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a differential transmission line including a switch includes a first transmission line including a first distribution element having a first impedance; a second transmission line including a second distribution element having a second impedance; and a first end portion of the first transmission line and a first end portion of the second transmission line, and a first switch block cross-connected therebetween. The first switch block includes a first switch connected in series to the first end of the first transmission line, a second switch connected in series to the first end of the second transmission line, and a first terminal of the first switch. A first crossed capacitor connected between the second terminal of the second switch, and a second crossed capacitor connected between the second terminal of the first switch and the first terminal of the second switch.

일실시예에서, 상기 제1 스위치의 제어 단자와 상기 제2 스위치의 제어 단자는 전원전압단에 공통 연결될 수 있다.In one embodiment, the control terminal of the first switch and the control terminal of the second switch may be connected in common to a power voltage terminal.

일실시예예서, 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 스위치의 바디 부분은 스위치를 구성하는 트랜지스터의 타입에 따라 그라운드에 연결되거나 전원전압에 연결될 수 있다.In one embodiment, a body portion of the first switch or the second switch may be connected to ground or to a power supply voltage according to a type of a transistor constituting the switch.

일실시예에서, 차동 전송선로는, 상기 제1 전송선로의 제2 말단부와 상기 제2 전송선로의 제2 말단부와의 사이에 연결되는 제1 커패시터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the differential transmission line may further include a first capacitor connected between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line.

일실시예에서, 차동 전송선로는, 상기 제1 전송선로의 제2 말단부와 상기 제2 전송선로의 제2 말단부와의 사이에 연결되는 제2 스위치 블럭을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 스위치 블럭은 상기 제1 스위치 블럭과 동일한 구성을 구비할 수 있다.In one embodiment, the differential transmission line may further include a second switch block connected between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line. The second switch block may have the same configuration as the first switch block.

일실시예에서, 차동 전송선로는, 상기 제1 전송선로 및 제2 전송선로와 상기 제1 스위치 블럭과의 사이에서 상기 제1 전송선로의 제1 말단부와 상기 제2 전송선로의 제1 말단부와의 사이에 병렬 연결되는 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the differential transmission line includes a first end portion of the first transmission line and a first end portion of the second transmission line between the first transmission line and the second transmission line and the first switch block. A second capacitor connected in parallel between may be further included.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른, 스위치를 포함한 차동 전송선로의 구성 방법은, 제1 임피던스를 가진 제1 분포 소자를 포함하는 제1 전송선로의 제1 말단부에 제1 스위치를 직렬 연결하는 단계; 제2 임피던스를 가진 제2 분포 소자를 포함하는 제2 전송선로의 제1 말단부에 제2 스위치를 직렬 연결하는 단계; 상기 제1 스위치의 제1 단자와 상기 제2 스위치의 제2 단자 사이에 제1 교차 커패시터를 연결하는 단계; 및 상기 제1 스위치의 제2 단자와 상기 제2 스위치의 제1 단자 사이에 제2 교차 커패시터를 연결하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a method for configuring a differential transmission line including a switch includes a first switch at a first end portion of a first transmission line including a first distribution element having a first impedance. serially connecting; serially connecting a second switch to a first end of a second transmission line including a second distribution element having a second impedance; connecting a first crossover capacitor between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch; and connecting a second crossover capacitor between a second terminal of the first switch and a first terminal of the second switch.

일실시예에서, 차동 전송선로의 구성 방법은, 상기 제1 스위치의 제어 단자와 상기 제2 스위치의 제어 단자를 전원전압단에 공통 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method of configuring the differential transmission line may further include connecting a control terminal of the first switch and a control terminal of the second switch to a power supply voltage terminal.

일실시예에서, 차동 전송선로의 구성 방법은, 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 스위치의 바디 부분을, 스위치를 구성하는 트랜지스터의 타입에 따라 그라운드에 연결하거나 전원전압에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method of configuring the differential transmission line may further include connecting a body portion of the first switch or the second switch to ground or to a power supply voltage according to a type of a transistor constituting the switch. can

일실시예에서, 상기 제1 분포 소자 및 상기 제2 분포 소자는 무선주파수에 따른 파장의 일정 비율의 길이를 갖는 직렬 인덕터일 수 있다.In one embodiment, the first distribution element and the second distribution element may be a series inductor having a length of a predetermined ratio of the wavelength according to the radio frequency.

일실시예에서, 상기 차동 전송선로는 스위치 동작이 필요한 전송선로를 포함하는 위상천이기에 사용되거나 상기 위상천이기를 포함하는 RF(radio frequency) 프론트엔드 모듈에 사용될 수 있다.In one embodiment, the differential transmission line may be used for a phase shifter including a transmission line requiring a switch operation or may be used for a radio frequency (RF) front-end module including the phase shifter.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른, 스위치를 포함한 차동 전송선로의 구성 방법은, 제1 임피던스를 가진 제1 분포 소자를 포함하는 제1 전송선로의 제1 말단부에 제1 스위치를 직렬 연결하는 단계; 제2 임피던스를 가진 제2 분포 소자를 포함하는 제2 전송선로의 제1 말단부에 제2 스위치를 직렬 연결하는 단계; 상기 제1 스위치의 제1 단자와 상기 제2 스위치의 제2 단자 사이에 제3 스위치를 연결하는 단계; 및 상기 제2 스위치의 제1 단자와 상기 제1 스위치의 제2 단자 사이에 제4 스위치를 연결하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제1 쌍과 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치의 제2 쌍은 서로 교차 결합된 쌍으로 연결되어 서로의 오프 커패시턴스를 상쇄하도록 기능한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a method for configuring a differential transmission line including a switch includes a first switch at a first end portion of a first transmission line including a first distribution element having a first impedance. serially connecting; serially connecting a second switch to a first end of a second transmission line including a second distribution element having a second impedance; connecting a third switch between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch; and connecting a fourth switch between a first terminal of the second switch and a second terminal of the first switch, wherein the first pair of the first switch and the second switch and the third switch and the second pair of the fourth switch are connected as a cross-coupled pair to cancel each other's off capacitance.

일실시예에서, 상기 차동 전송선로의 구성 방법은, 상기 제1 쌍의 스위치들의 제어 단자들과 상기 제2 쌍의 스위치들의 제어 단자들을 전원전압단에 각각 공통 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method of configuring the differential transmission line may further include connecting control terminals of the first pair of switches and control terminals of the second pair of switches to a power supply voltage terminal. .

일실시예에서, 상기 차동 전송선로의 구성 방법은, 상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치 중 어느 하나 이상의 스위치의 바디 부분을, 해당 스위치를 구성하는 트랜지스터의 타입에 따라 그라운드에 연결하거나 전원전압에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method of configuring the differential transmission line may include connecting a body portion of one or more of the first switch to the fourth switch to ground or to a power supply voltage according to the type of transistor constituting the corresponding switch. A connecting step may be further included.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 스위치를 포함한 차동 전송선로를 이용하는 통신 모듈은, 차동 전송선로; 및 상기 차동 전송선로를 포함한 위상천이기를 포함하고, 상기 차동 전송선로는, 제1 임피던스를 가진 제1 분포 소자를 포함하는 제1 전송선로, 제2 임피던스를 가진 제2 분포 소자를 포함하는 제2 전송선로, 및 상기 제1 전송선로의 제1 말단부와 상기 제2 전송선로의 제1 말단부와 이들 사이에 교차 연결되는 제1 스위치 블럭을 구비한다. 여기서, 상기 제1 스위치 블럭은, 상기 제1 전송선로의 제1 말단부에 직렬 연결되는 제1 스위치, 상기 제2 전송선로의 제1 말단부에 직렬 연결되는 제2 스위치, 상기 제1 스위치의 제1 단자와 상기 제2 스위치의 제2 단자 사이에 연결되는 제1 교차 결합 소자, 상기 제1 스위치의 제2 단자와 상기 제2 스위치의 제1 단자 사이에 연결되는 제2 교차 결합 소자를 구비한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a communication module using a differential transmission line including a switch includes a differential transmission line; and a phase shifter including the differential transmission line, wherein the differential transmission line includes a first transmission line including a first distribution element having a first impedance and a second distribution element including a second distribution element having a second impedance. A transmission line, and a first end portion of the first transmission line and a first end portion of the second transmission line and a first switch block cross-connected therebetween. Here, the first switch block includes a first switch connected in series to the first end of the first transmission line, a second switch connected in series to the first end of the second transmission line, and a first switch of the first switch. A first cross-coupling element connected between a terminal and the second terminal of the second switch, and a second cross-coupling element connected between the second terminal of the first switch and the first terminal of the second switch.

일실시예에서, 상기 제1 교차 결합 소자 및 상기 제2 교차 결합 소자는 교차 커패시터 또는 반도체 스위치일 수 있다. 반도체 스위치는 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect trasistor, MOSFET)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first cross-coupling device and the second cross-coupling device may be a cross capacitor or a semiconductor switch. The semiconductor switch may include a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).

일실시예에서, 상기 차동 전송선로는 위상천이기 또는 프론트엔드 모듈(front-end module, FEM)에 연결될 수 있다.In one embodiment, the differential transmission line may be connected to a phase shifter or a front-end module (FEM).

일실시예에서, 상기 통신 모듈은, 상기 위상천이기에 연결되는 전력증폭기 및 안테나를 더 포함하거나, 상기 위상천이기에 연결되는 안테나 및 저잡음증폭기를 더 포함하거나, 상기 위상천이기에 연결되는 전력증폭기, 안테나 및 저잡음증폭기를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the communication module further includes a power amplifier and an antenna connected to the phase shifter, further includes an antenna and a low noise amplifier connected to the phase shifter, or a power amplifier and an antenna connected to the phase shifter. and a low noise amplifier.

전술한 본 발명의 구성에 의하면, 기존의 인덕터를 이용하여 격리도를 확보하는 스위치에 비해 더 간단하고 작은 사이즈를 가지는 교차 결합(cross coupled) 캐패시터 기반의 스위치 구조를 이용하여 스위치가 꺼졌을 때, 기생 캐패시턴스(parasitic off capacitance)를 상쇄하여 격리도를 확보하고, 스위치가 켜졌을 때 보이는 병렬 커패시턴스(shunt capacitance)를 이용하여 병렬 커패시터들과 직렬 인덕터로 이루어진 C-L-C 구조에서의 커패시터로 활용함으로써 높은 격리도를 가지는 전송선로를 제공할 수 있다.According to the configuration of the present invention described above, when the switch is turned off by using a switch structure based on a cross coupled capacitor having a simpler and smaller size than a switch that secures isolation using an existing inductor, parasitics Isolation is secured by offsetting the capacitance (parasitic off capacitance), and the shunt capacitance visible when the switch is turned on is used as a capacitor in the C-L-C structure consisting of parallel capacitors and series inductors. ro can be provided.

또한, 본 발명의 의하면, C-L-C의 럼프드(lumped) 소자로 구성되는 차동 전송선로를 이루는 커패시턴스(capacitance)를 직렬 스위치의 스위치 오프 커패시턴스(C_off)를 상쇄할 때 사용하는 교차 결합된(cross coupled) 커패시터 쌍(capacitor pair)으로 사용함으로써, 스위치 동작이 필요한 전송선로를 구성할 때 삽입 손실의 저하 혹은 스위치 오프 커패시턴스를 상쇄하기 위한 추가적인 인덕터 등을 사용하지 않고 용이하게 차동 전송선로를 구현할 수 있다. 이러한 차동 전송선로를 이용하면, 기존의 인덕터가 커패시턴스를 상쇄할 수 있는 주파수 밴드가 제한되고 협소한 대역폭을 가지게 되는 종래의 문제점을 개선할 수 있다.In addition, according to the present invention, the capacitance constituting the differential transmission line composed of the lumped element of the CLC is cross-coupled, which is used to offset the switch-off capacitance (C _off ) of the series switch. ) By using it as a capacitor pair, it is possible to easily implement a differential transmission line without using an additional inductor to offset the reduction of insertion loss or switch-off capacitance when configuring a transmission line that requires a switch operation. When such a differential transmission line is used, it is possible to improve the conventional problem that a frequency band in which an existing inductor can cancel capacitance is limited and has a narrow bandwidth.

또한, 본 발명에 의하면, 간단한 구조를 가지기 때문에 삽입 손실에 추가적인 손해가 없으며, 작은 사이즈로도 높은 격리도를 가지는 스위치 내장형 차동 전송선로를 효과적으로 구현할 수 있고, 이에 의해 위상천이기나 프론트엔드 모듈(front-end module, FEM) 등에서 모회로로부터 높은 격리도를 필요로 하는 고주파 어플리케이션이나 재구성 가능한 회로 설계에 적극적으로 그리고 효과적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, since it has a simple structure, there is no additional damage to insertion loss, and it is possible to effectively implement a switch-embedded differential transmission line having a high degree of isolation even in a small size, whereby a phase shifter or front-end module (front-end module) It has the advantage of being actively and effectively utilized in high-frequency applications or reconfigurable circuit designs that require high isolation from the parent circuit in end modules (FEMs).

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 2는 도 1의 차동 전송선로에 채용할 수 있는 스위치의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 스위치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 개략적인 회로도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 차동 전송선로의 스위치 온/오프에 따른 동작 상태를 설명하기 위한 등가회로도들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 개략적인 회로도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 개략적인 회로도이다.
도 8은 비교예의 차동 전송선로에 사용가능한 스위치의 개략적인 회로도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차동 전송선로에 채용할 수 있는 스위치 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 실시예의 차동 전송선로와 비교예의 스위치 양단의 격리도에 대한 시뮬레이션 결과를 예시한 그래프이다.
도 11은 본 실시예의 차동 전송선로와 비교예의 전송선로 쪽의 임피던스에 대한 시뮬레이션 결과를 예시한 스미스 차트(smith chart)이다.
도 12는 도 10 및 도 11의 시뮬레이션 환경에서 스위치를 켠 상태의 삽입 손실에 대한 비교 결과를 예시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 차동 전송선로에 채용할 수 있는 스위치의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 14는 도 13의 스위치의 작동에 따른 선로 상태를 설명하기 위한 스미스 차트이다.
도 15는 본 실시예의 차동 전송선로를 적용할 수 있는 위상천이기에 대한 개략도이다.
도 16은 본 실시예의 차동 전송선로를 적용할 수 있는 프론트 엔드 모듈(front-end module, FEM)에 대한 예시도이다.
도 17은 비교예의 차동 전송선로를 예시한 도면이다.
도 18은 도 17의 차동 전송선로의 스위치 오프 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 17의 차동 전송선로에 사용가능한 비교예의 스위치 구조를 설명하기 도면이다.1 is a schematic circuit diagram for explaining a differential transmission line having a switch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a switch that can be employed in the differential transmission line of FIG. 1;
3A and 3B are diagrams for explaining an operating state of the switch of FIG. 2 .
4 is a schematic circuit diagram of a differential transmission line having a switch according to another embodiment of the present invention.
5A and 5B are equivalent circuit diagrams for explaining an operating state according to switching on/off of the differential transmission line of FIG. 4 .
6 is a schematic circuit diagram of a differential transmission line having a switch according to another embodiment of the present invention.
7 is a schematic circuit diagram of a differential transmission line having a switch according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic circuit diagram of a switch usable for a differential transmission line of a comparative example.
9 is a conceptual diagram for explaining a switch structure that can be employed in a differential transmission line according to another embodiment of the present invention.
10 is a graph illustrating simulation results of isolation between the differential transmission line of the present embodiment and the switch of the comparative example.
11 is a Smith chart illustrating simulation results of impedances of the differential transmission line of the present embodiment and the transmission line of the comparative example.
12 is a graph illustrating comparison results of insertion loss in a switched-on state in the simulation environment of FIGS. 10 and 11 .
13 is a circuit diagram showing the configuration of a switch that can be employed in a differential transmission line according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a Smith chart for explaining a line state according to the operation of the switch of FIG. 13 .
15 is a schematic diagram of a phase shifter to which the differential transmission line of this embodiment can be applied.
16 is an exemplary diagram of a front-end module (FEM) to which the differential transmission line of the present embodiment can be applied.
17 is a diagram illustrating a differential transmission line of a comparative example.
FIG. 18 is a diagram for explaining a switch-off mode of the differential transmission line of FIG. 17;
FIG. 19 is a diagram for explaining a switch structure of a comparative example usable for the differential transmission line of FIG. 17;

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는'이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term 'and/or' includes a combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.

본 출원의 실시예들에서, 'A 및 B 중에서 적어도 하나'는 'A 또는 B 중에서 적어도 하나' 또는 'A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나'를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, 'A 및 B 중에서 하나 이상'은 'A 또는 B 중에서 하나 이상' 또는 'A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상'을 의미할 수 있다.In embodiments of the present application, 'at least one of A and B' may mean 'at least one of A or B' or 'at least one of combinations of one or more of A and B'. Also, in the embodiments of the present application, 'at least one of A and B' may mean 'at least one of A or B' or 'at least one of combinations of one or more of A and B'.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어'있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when a component is referred to as being 'connected' or 'connected' to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being 'directly connected' or 'directly connected' to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가진다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as 'comprise' or 'having' are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하의 상세한 설명은 단지 예시적인 목적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 개념을 임의의 특정된 물리적 구성에 한정하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. The following detailed description is provided for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the inventive concept to any particular physical configuration. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로를 설명하기 위한 개략적인 회로도이고, 도 2는 도 1의 차동 전송선로에 채용할 수 있는 스위치의 구성을 나타낸 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram for explaining a differential transmission line having a switch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a switch that can be employed in the differential transmission line of FIG.

도 1을 참조하면, 차동 전송선로(100)는 제1 전송선로(110), 제2 전송선로(120), 및 스위치 블록(130)을 구비한다. 스위치 블록(130)은 제1 전송선로(110)의 제1 말단부와 제2 전송선로(120)의 제1 말단부와의 사이에 직렬 연결된다.Referring to FIG. 1 , a differential transmission line 100 includes a first transmission line 110 , a second transmission line 120 , and a switch block 130 . The switch block 130 is connected in series between the first end of the first transmission line 110 and the first end of the second transmission line 120 .

제1 전송선로(110)는 제1 임피던스를 가진 제1 분포 소자(112)를 포함할 수 있다. 제1 임피던스는 소정의 특성 임피던스를 포함하고, 제1 분포 소자(112)는 회로정수가 선로의 길이 방향으로 분포되어 있는 것으로 간주할 수 있는 도파관이나 전송선로를 포함한다. 전송선로는 마이크로스트립 선로(microstrip line)를 포함할 수 있다.The first transmission line 110 may include a first distribution element 112 having a first impedance. The first impedance includes a predetermined characteristic impedance, and the first distribution element 112 includes a waveguide or transmission line that can be regarded as having circuit constants distributed in the length direction of the line. The transmission line may include a microstrip line.

제2 전송선로(120)는, 제2 임피던스를 가진 제2 분포 소자(122)를 포함할 수 있다. 제2 임피던스는 소정의 특성 임피던스를 포함하고, 제1 임피던스와 동일하거나 상이할 수 있다. 제2 분포 소자(122)는 회로정수가 선로의 길이 방향으로 분포되어 있는 것으로 간주할 수 있는 도파관이나 전송선로를 포함한다. 전송선로는 마이크로스트립 선로(microstrip line)를 포함할 수 있다.The second transmission line 120 may include a second distribution element 122 having a second impedance. The second impedance includes a predetermined characteristic impedance and may be the same as or different from the first impedance. The second distribution element 122 includes a waveguide or transmission line that can be regarded as having circuit constants distributed in the length direction of the line. The transmission line may include a microstrip line.

제1 전송선로(110)의 제1 말단부(101)의 반대측인 제2 말단부와 제2 전송선로(120)의 제1 말단부(102)의 반대측인 제2 말단부에는 안테나 등의 통신 부품(200)이나 기타 통신 모듈이 연결될 수 있다.A communication component 200 such as an antenna is provided on the second end portion opposite to the first end portion 101 of the first transmission line 110 and the second end portion opposite to the first end portion 102 of the second transmission line 120. or other communication modules may be connected.

스위치 블록(130)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 전송선로(110)의 제1 말단부(101)측에 직렬 연결되는 제1 스위치(M1), 제2 전송선로(120)의 제1 말단부(102)측에 직렬 연결되는 제2 스위치(M2), 제1 스위치(M1)의 제1 단자와 제2 스위치(M2)의 제2 단자와의 사이에 연결되는 제1 교차 커패시터(C_cross), 제1 스위치(M1)의 제2 단자와 제2 스위치(M2)의 제1 단자와의 사이에 연결되는 제2 교차 커패시터(C_cross)를 구비한다.As shown in FIG. 2 , the switch block 130 includes a first switch M1 serially connected to the first end portion 101 of the first transmission line 110 and a first switch M1 of the second transmission line 120. A second switch M2 serially connected to the distal end 102, a first cross capacitor C _cross connected between the first terminal of the first switch M1 and the second terminal of the second switch M2 ), and a second cross capacitor C _cross connected between the second terminal of the first switch M1 and the first terminal of the second switch M2.

제1 스위치(M1)의 제1 단자는 제1 말단부(101)에 연결되고, 제1 스위치(M1)의 제2 단자는 제2 말단부(103)에 연결될 수 있다. 그리고 제2 스위치(M2)의 제1 단자는 또 다른 제1 말단부(102)에 연결되고, 제2 스위치(M2)의 제2 단자는 또 다른 제2 말단부(104)에 연결될 수 있다.A first terminal of the first switch M1 may be connected to the first end portion 101 , and a second terminal of the first switch M1 may be connected to the second end portion 103 . Also, the first terminal of the second switch M2 may be connected to another first end portion 102 and the second terminal of the second switch M2 may be connected to another second end portion 104 .

제1 스위치(M1)의 제어 단자는 제1 저항(R1)을 통해 전원전압(VDD)에 연결되고, 제2 스위치(M2)의 제어 단자는 제2 저항(R2)을 통해 전원전압(VDD)에 연결될 수 있다. 또한, 스위치의 종류에 따라 각 스위치의 제어 단자는 그라운드(ground) 또는 또 다른 전원전압에 연결될 수 있다. 또 다른 전원전압은 전원전압(VDD)보다 전압 레벨이 일정 크기만큼 작은 전압 레벨을 갖고 VSS 등으로 지칭될 수 있다. 이러한 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.The control terminal of the first switch M1 is connected to the power voltage VDD through the first resistor R1, and the control terminal of the second switch M2 is connected to the power voltage VDD through the second resistor R2. can be connected to Also, depending on the type of switch, a control terminal of each switch may be connected to ground or another power supply voltage. Another power supply voltage has a voltage level smaller than the power supply voltage VDD by a predetermined size and may be referred to as VSS or the like. The first switch M1 and the second switch M2 may include thin film transistors.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 스위치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면들이다.3A and 3B are diagrams for explaining an operating state of the switch of FIG. 2 .

도 3a를 참조하면, 스위치 블록(130)에서 VDD의 전압 레벨 또는 전류 레벨에 따라 제1 스위치(M1) 및 제2 스위치(M2)가 턴온될 때, 스위치 블록(130)은 제1 전송선로(110)과 제2 전송선로(120) 사이에서 2배의 교차 커패시턴스(2*C_cross)의 병렬 커패시터(C1)가, C-L-C로 구성된 집중(lumped) 소자를 가진 전송선로의 일측 커패시턴스(C)로서 기능하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3A , when the first switch M1 and the second switch M2 are turned on according to the voltage level or current level of VDD in the switch block 130, the switch block 130 connects the first transmission line ( 110) and the second transmission line 120, a parallel capacitor (C1) of twice the cross capacitance (2*C _cross ) is one-side capacitance (C) of the transmission line having a lumped element composed of CLC. can be configured to function.

또한, 스위치 블록(130)에서 VDD의 전압 레벨 또는 전류 레벨에 따라 제1 스위치(M1) 및 제2 스위치(M2)가 턴오프되면, 스위치 블록(130)은 2개의 교차 커패시턴스(C_cross)와 2개의 스위치 오프 커패시턴스(C_off)를 가진 형태로 구성된다.In addition, when the first switch M1 and the second switch M2 are turned off according to the voltage level or current level of VDD in the switch block 130, the switch block 130 has two cross capacitances (C _cross ) and It is composed of a form with two switch-off capacitances (C _off ).

즉, 도 3b에 도시한 바와 같이, 스위치 블록(130)은, 제1 스위치(도 2의 M1 참조)의 위치에 형성되는 스위치 오프 커패시턴스(C_off)와, 제2 스위치(도 2의 M2 참조)의 위치에 형성되는 또 다른 스위치 오프 커패시턴스(C_off)와, 제1 스위치의 제1 단자와 제2 스위치의 제2 단자 사이에 형성되는 교차 커패시턴스(C_cross)와, 제1 스위치의 제2 단자와 제2 스위치의 제1 단자 사이에 형성되는 또 다른 교차 커패시턴스(C_cross)를 포함한 등가회로 형태로 구성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 3B, the switch block 130 includes a switch off capacitance C _off formed at the position of the first switch (see M1 in FIG. 2) and a second switch (see M2 in FIG. 2). ), another switch off capacitance (C _off ) formed at the position, a cross capacitance (C _cross ) formed between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch, and the second terminal of the first switch It may be configured in the form of an equivalent circuit including another cross capacitance (C _cross ) formed between the terminal and the first terminal of the second switch.

이와 같이, 스위치 블록(130)의 제1 스위치(M1)과 제2 스위치(M2)를 턴오프하면, 각 스위치에서 발생하는 기생 성분인 스위치 오프 커패시턴스가 교차 커패시턴스에 의해 상쇄되어 스위치의 일단에서 볼 때 타단으로부터 보이는 임피던스, 혹은 스위치의 타단에서 볼 때 일단으로부터 보이는 임피던스가 매우 큰 값을 가지게되고, 따라서 스위치 양단의 격리도는 매우 크게 형성될 수 있다.In this way, when the first switch M1 and the second switch M2 of the switch block 130 are turned off, the switch-off capacitance, which is a parasitic component generated in each switch, is offset by the cross capacitance, so that one end of the switch When viewed from the other end of the switch, or the impedance seen from one end of the switch when viewed from the other end, has a very large value, and thus the isolation degree of both ends of the switch can be formed very large.

본 실시예에 의하면, 스위치 블록의 개방시, 스위치 블록(130)의 양단에 연결되는 서로 다른 회로들 간에 거의 영향을 주지 않도록 차동 전송 선로를 구성할 수 있다. 즉, 일측 회로에서 볼 때 타측 회로는 처음부터 그 노드에 전송선로가 없는 것과 같이 취급될 수 있고, 반대로 타측 회로에서 볼 때 일측 회로는 처음부터 그 노드에 전송선로가 없는 것과 같이 취급될 수 있다.According to this embodiment, when the switch block is opened, the differential transmission line can be configured so that different circuits connected to both ends of the switch block 130 have little effect. That is, when viewed from one side circuit, the other side circuit can be treated as if there is no transmission line at the node from the beginning, and conversely, when viewed from the other side circuit, the one side circuit can be treated as if the node does not have a transmission line from the beginning. .

이를 위해, 본 실시예에서는 전송선로를 형성하는데 필요한 교차 커패시턴스를 구하고, 2배의 교차 커패시턴스가 스위치 오프 커패시턴스를 적절하게 상쇄할 수 있도록 스위치들(도 2의 M1, M2 참조)의 각 사이즈를 결정할 수 있다.To this end, in this embodiment, the cross capacitance required to form the transmission line is obtained, and each size of the switches (see M1 and M2 in FIG. 2) is determined so that the doubled cross capacitance can appropriately offset the switch-off capacitance. can

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 개략적인 회로도이다.4 is a schematic circuit diagram of a differential transmission line having a switch according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 차동 전송선로(100A)는 제1 전송선로(110), 제2 전송선로(120), 제1 스위치 블록(130) 및 제2 스위치 블록(140)을 구비한다. 제1 스위치 블록(130)은 제1 전송선로(110)의 제1 말단부와 제2 전송선로(120)의 제1 말단부와의 사이에 직렬 연결된다. 그리고 제2 스위치 블록(140)은 제1 전송선로(110)의 제2 말단부와 제2 전송선로(120)의 제2 말단부와의 사이에 직렬 연결된다.Referring to FIG. 4 , a differential transmission line 100A includes a first transmission line 110 , a second transmission line 120 , a first switch block 130 and a second switch block 140 . The first switch block 130 is connected in series between the first end of the first transmission line 110 and the first end of the second transmission line 120 . The second switch block 140 is connected in series between the second end of the first transmission line 110 and the second end of the second transmission line 120 .

즉, 차동 전송선로(100A)는 제1 스위치 블록(130)의 타단과 제2 스위치 블록(140)의 일단과의 사이에는 제1 전송선로(110)의 중간에 직렬로 연결된 형태의 제1 분포 소자(112)가 위치하고, 제2 전송선로(120)의 중간에 직렬로 연결된 형태의 제2 분포 소자(122)가 위치하는 회로 구조를 가질 수 있다. 여기서, 제1 스위치 블록(130)의 일단에는 제1 전송선로(110)의 제1 말단부(101)와 제2 전송선로(120)의 제1 말단부(102)가 위치하고, 제2 스위치 블록(140)의 타단에는 제1 전송선로(110)의 제2 말단부(105)와 제2 전송선로(120)의 제2 말단부(106)가 위치할 수 있다.That is, the differential transmission line 100A is a first distribution in a form connected in series between the other end of the first switch block 130 and one end of the second switch block 140 in the middle of the first transmission line 110. It may have a circuit structure in which the element 112 is located and the second distribution element 122 connected in series in the middle of the second transmission line 120 is located. Here, the first end part 101 of the first transmission line 110 and the first end part 102 of the second transmission line 120 are positioned at one end of the first switch block 130, and the second switch block 140 The second end part 105 of the first transmission line 110 and the second end part 106 of the second transmission line 120 may be located at the other end of ).

전술한 제1 전송선로와 제2 전송선로를 포함한 차동 전송선로를 이용하면, 단일 전송선로를 이용하는 경우보다 EMI(electro-magnetic interference) 방출을 낮추고, 공통 모드 잡음을 제거하기가 용이하며, 기가헤르츠(㎓) 급의 고속 처리용 하드웨어의 인터페이스에 효과적으로 적용할 수 있다. 특히, LVDS(low voltage differential signaling), GLVDS(ground LVDS) 등과 같은 신호 전송 규격에 적용되어 저전력 소모의 특성과 함께 후술하는 스위치 블록(130)을 통해 스위치 양단 간의 높은 격리도를 제공할 수 있는 효과가 있다.If the differential transmission line including the first transmission line and the second transmission line described above is used, it is easier to reduce electro-magnetic interference (EMI) emission and remove common mode noise than in the case of using a single transmission line, and it is easier to remove gigahertz It can be effectively applied to the interface of (GHz) class high-speed processing hardware. In particular, it is applied to signal transmission standards such as low voltage differential signaling (LVDS) and ground LVDS (GLVDS) to provide low power consumption and high isolation between both ends of the switch through the switch block 130 described below. there is.

제1 스위치 블록(130)과 제2 스위치 블록(140) 각각은 도 2를 참조하여 앞서 설명한 스위치 블록과 실질적으로 동일한 구성을 구비하고 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있다.Each of the first switch block 130 and the second switch block 140 may have substantially the same configuration as the switch block previously described with reference to FIG. 2 and may perform substantially the same function.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 차동 전송선로의 스위치 턴온/턴오프에 따른 동작 상태를 설명하기 위한 등가회로도들이다.5A and 5B are equivalent circuit diagrams for explaining an operating state according to turning on/off of a switch of the differential transmission line of FIG. 4 .

도 5a를 참조하면, 차동 전송선로(100A)의 제1 스위치 블록(130)과 제2 스위치 블록(140) 각각에서 VDD의 전압 레벨 또는 전류 레벨에 따라 제1 스위치(M1) 및 제2 스위치(M2)가 턴온되면, 각 스위치 블록(130; 140)은 제1 전송선로(110)과 제2 전송선로(120) 사이에서 2배의 교차 커패시턴스(2*C_cross)의 병렬 커패시터(C1)가, C-L-C로 구성된 집중(lumped) 소자를 가진 차동 전송선로의 양측의 각 커패시턴스(C)로서 기능하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5A, in each of the first switch block 130 and the second switch block 140 of the differential transmission line 100A, the first switch M1 and the second switch (M1) and the second switch ( When M2) is turned on, each switch block 130; 140 has a parallel capacitor C1 of double cross capacitance (2*C _cross ) between the first transmission line 110 and the second transmission line 120. , can be configured to function as each capacitance C on both sides of a differential transmission line having a lumped element composed of CLC.

또한, 도 5b를 참조하면, 차동 전송선로(100A)의 각 스위치 블록(130; 140)에서 VDD의 전압 레벨 또는 전류 레벨에 따라 제1 스위치(M1) 및 제2 스위치(M2)가 턴오프되면, 각 스위치 블록(130; 140)은 2개의 교차 커패시턴스(C_cross)와 2개의 스위치 오프 커패시턴스(C_off)를 가진 형태로 구성된다. 즉, 각 스위치 블록(130; 140)은, 제1 스위치(도 2의 M1 참조)의 위치에 형성되는 제1 스위치 오프 커패시턴스(C_off)와, 제2 스위치(도 2의 M2 참조)의 위치에 형성되는 제2 스위치 오프 커패시턴스(C_off)와, 제1 스위치의 제1 단자와 제2 스위치의 제2 단자 사이에 형성되는 제1 교차 커패시턴스(C_cross)와, 제1 스위치의 제2 단자와 제2 스위치의 제1 단자 사이에 형성되는 제2 교차 커패시턴스(C_cross)를 포함한 회로 형태로 구성될 수 있다.5B, when the first switch M1 and the second switch M2 are turned off according to the voltage level or the current level of VDD in each switch block 130; 140 of the differential transmission line 100A. , Each switch block 130; 140 is composed of two cross capacitances (C _cross ) and two switch off capacitances (C _off ). That is, each switch block (130; 140) has a first switch off capacitance (C _off ) formed at the position of the first switch (see M1 in FIG. 2) and the position of the second switch (see M2 in FIG. 2). A second switch-off capacitance (C _off ) formed on , a first cross capacitance (C _cross ) formed between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch, and the second terminal of the first switch It may be configured in a circuit form including a second cross capacitance (C _cross ) formed between and the first terminal of the second switch.

이와 같이, 각 스위치 블록(130; 140)의 제1 스위치(M1)과 제2 스위치(M2)를 턴오프하면, 각 스위치 블록의 스위치들에서 발생하는 기생 성분인 스위치 오프 커패시턴스가 교차 커패시턴스에 의해 상쇄되어 스위치 블록의 일단에서 볼 때 타단으로부터 보이는 임피던스, 및 스위치 블록의 타단에서 볼 때 일단으로부터 보이는 임피던스가 매우 큰 값을 가지게 되고, 따라서 스위치 블록 양단의 격리도를 매우 크게 형성할 수 있다.In this way, when the first switch M1 and the second switch M2 of each switch block 130; 140 are turned off, the switch-off capacitance, which is a parasitic component generated in the switches of each switch block, is caused by cross capacitance. Because of the offset, the impedance seen from the other end when viewed from one end of the switch block and the impedance seen from one end when viewed from the other end of the switch block have a very large value, and thus the isolation degree of both ends of the switch block can be formed very large.

이를 위해, 본 실시예의 차동 전송선로(100A)에서는 차동 전송선로를 구성하는데 필요한 교차 커패시턴스를 구하고, 2배의 교차 커패시턴스가 스위치 오프 커패시턴스를 적절하게 상쇄할 수 있도록 스위치들(도 2의 M1, M2 참조)의 각 사이즈를 결정할 수 있다.To this end, in the differential transmission line 100A of this embodiment, the cross capacitance required to configure the differential transmission line is obtained, and the switches (M1, M2 in FIG. Reference) can determine each size.

아울러, 본 실시예의 차동 전송선로(100A)에서는 미리 결정된 스위치 사이즈에서의 스위치 오프 커패시턴스를 소거할(cancel) 수 있는 만큼만 교차 커패시턴스를 사용하도록 구성될 수 있다.In addition, in the differential transmission line 100A of this embodiment, the cross capacitance may be used only as much as it can cancel the switch-off capacitance in a predetermined switch size.

본 실시예에 의하면, 스위치 블록 내 두 개의 스위치들의 턴오프시, 각 스위치 블록(130; 140)의 양단에 연결되는 서로 다른 회로들 간에 거의 영향을 주지 않도록 차동 전송선로를 구성할 수 있다. 다시 말해서, 본 실시예의 스위치를 구비한 차동 전송선로(100A)의 구조에 의하면, 각 스위치를 중심으로 그 일측 회로에서 볼 때 타측 회로는 처음부터 그 노드에 전송선로가 없는 것과 같이 취급될 수 있고, 반대로 그 타측 회로에서 볼 때 일측 회로는 처음부터 그 노드에 전송선로가 없는 것과 같이 취급될 수 있다.According to this embodiment, when the two switches in the switch block are turned off, the differential transmission line can be configured to have little effect on different circuits connected to both ends of each switch block (130; 140). In other words, according to the structure of the differential transmission line 100A with switches of this embodiment, when viewed from the circuit on one side centered on each switch, the circuit on the other side can be treated as if there is no transmission line at the node from the beginning, , Conversely, when viewed from the other side circuit, one side circuit can be treated as if there is no transmission line at the node from the beginning.

한편, 차동 전송선로를 구성하기 위해 추가로 사용가능한 병렬 커패시턴스를 스위치의 일단부 및 타단부 중 적어도 어느 한쪽이나 양쪽에 추가할 수 있다. 또한, 스위치의 일단부에 스위치 블록이 연결되어 있고, 스위치의 타단부 측에 병렬 커패시턴스가 추가되는 경우, 스위치의 타단부에서 병렬 커패시턴스의 후단에는 또 다른 스위치 블록이 선택적으로 설치가능하다.Meanwhile, in order to configure a differential transmission line, an additionally usable parallel capacitance may be added to at least one or both of one end and the other end of the switch. In addition, when a switch block is connected to one end of the switch and a parallel capacitance is added to the other end of the switch, another switch block can be selectively installed at the rear end of the parallel capacitance at the other end of the switch.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 개략적인 회로도이다.6 is a schematic circuit diagram of a differential transmission line having a switch according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 차동 전송선로(100B)는 제1 전송선로(110), 제2 전송선로(120), 제1 스위치 블록(130) 및 커패시터(C3)를 구비한다. 커패시터(C3)는 다른 실시예의 커패시터와의 구분을 위해 제3 커패시터로 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the differential transmission line 100B includes a first transmission line 110, a second transmission line 120, a first switch block 130, and a capacitor C3. Capacitor C3 may be referred to as a third capacitor for distinction from capacitors of other embodiments.

차동 전송선로(100B)는, 제1 스위치 블록(130)의 타단과 제3 커패시터(C3)의 일측 단자(이하 제1 단자)와의 사이에 제1 전송선로(110)의 중간에 직렬로 연결된 형태의 제1 분포 소자(112)가 위치하고, 제1 스위치 블록(130)의 타단과 제3 커패시터(C3)의 타측 단자(이하 제2 단자)와의 사이에는 제2 전송선로(120)의 중간에 직렬로 연결된 형태의 제2 분포 소자(122)가 위치하도록 구성될 수 있다.The differential transmission line 100B is connected in series in the middle of the first transmission line 110 between the other end of the first switch block 130 and one terminal (hereinafter referred to as first terminal) of the third capacitor C3. The first distribution element 112 is located, and between the other end of the first switch block 130 and the other terminal (hereinafter referred to as the second terminal) of the third capacitor C3 is in series in the middle of the second transmission line 120. The second distribution element 122 of the form connected to may be configured to be located.

여기서, 제1 스위치 블록(130)의 일단에는 제1 전송선로(110)의 제1 말단부(101)와 제2 전송선로(120)의 제1 말단부(102)가 위치한다. 그리고, 제3 커패시터(C3)의 제1 단자에는 제1 전송선로(110)의 제2 말단부(105)가 위치하고, 제3 커패시터(C3)의 제2 단자에는 제2 전송선로(120)의 제2 말단부(106)가 위치할 수 있다.Here, the first end portion 101 of the first transmission line 110 and the first end portion 102 of the second transmission line 120 are positioned at one end of the first switch block 130 . And, the second end portion 105 of the first transmission line 110 is located at the first terminal of the third capacitor C3, and the second terminal of the second transmission line 120 is located at the second terminal of the third capacitor C3. Two distal ends 106 may be located.

전술한 제1 스위치 블록(130)은 도 2를 참조하여 설명한 스위치 블록과 동일한 구성 및 기능을 구비할 수 있다.The aforementioned first switch block 130 may have the same configuration and functions as those of the switch block described with reference to FIG. 2 .

본 실시예에 의하면, 차동 전송선로의 양단 중에 높은 격리도가 필요한 한 쪽에만 선택적으로 스위치 블록(130)을 사용하는 방식으로 차동 전송선로(100B)를 구성할 수 있다. 이 경우, 스위치 블록(130)의 스위치들이 턴오프되는 경우, 도 6의 왼쪽에서 차동 전송선로(100B)를 향해 보는 방향의 임피던스가 매우 크게 되어 왼쪽 노드로부터 전송선로가 효과적으로 격리될 수 있다. 아울러, 차동 전송선로(100B)에 사용되는 스위치의 개수가 줄기 때문에 삽입 손실이 개선될 수 있다.According to the present embodiment, the differential transmission line 100B can be configured in such a way that the switch block 130 is selectively used only on one side of the differential transmission line that requires high isolation. In this case, when the switches of the switch block 130 are turned off, the impedance of the direction looking toward the differential transmission line 100B from the left side of FIG. 6 becomes very large, so that the transmission line can be effectively isolated from the left node. In addition, since the number of switches used in the differential transmission line 100B is reduced, insertion loss can be improved.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 개략적인 회로도이다.7 is a schematic circuit diagram of a differential transmission line having a switch according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 차동 전송선로(100C)는 제1 전송선로(110), 제2 전송선로(120), 제1 스위치 블록(130), 제2 스위치 블록(140), 제2 커패시터(C2) 및 제3 커패시터(C3)를 구비한다.Referring to FIG. 7, the differential transmission line 100C includes a first transmission line 110, a second transmission line 120, a first switch block 130, a second switch block 140, and a second capacitor C2. ) and a third capacitor C3.

차동 전송선로(100C)의 구성에서, 제1 스위치 블록(130)의 타단과 제2 스위치 블록(140)의 일단과의 사이에는 제1 전송선로(110)의 중간 부분에 제1 분포 소자(112)가 위치하고 제2 전송선로(120)의 중간 부분에 제2 분포 소자(122)가 위치할 수 있다. 그리고, 제1 스위치 블록(130)의 타단과 제1 분포 소자(112)의 일단 사이의 제1 노드와 제1 스위치 블록(130)의 타단과 제2 분포 소자(122)의 일단 사이의 제2 노드에는 제2 커패시터(C2)의 양측 단자들이 각각 연결된다. 또한, 제1 분포 소자(112)의 타단과 제2 스위치 블록(140)의 일단 사이의 제3 노드와 제2 분포 소자(122)의 타단과 제2 스위치 블록(140)의 일단 사이의 제4 노드에는 제3 커패시터(C3)의 양측 단자들이 각각 연결된다.In the configuration of the differential transmission line 100C, the first distribution element 112 is located in the middle of the first transmission line 110 between the other end of the first switch block 130 and one end of the second switch block 140. ) is located and the second distribution element 122 may be located in the middle of the second transmission line 120. And, a second node between the other end of the first switch block 130 and one end of the first distribution element 112 and the other end of the first switch block 130 and one end of the second distribution element 122 Both terminals of the second capacitor C2 are respectively connected to the node. In addition, the third node between the other end of the first distribution element 112 and one end of the second switch block 140 and the fourth between the other end of the second distribution element 122 and one end of the second switch block 140 Both terminals of the third capacitor C3 are respectively connected to the node.

여기서, 제1 스위치 블록(130)의 일단에는 제1 전송선로(110)의 제1 말단부(101)와 제2 전송선로(120)의 제1 말단부(102)가 병렬로 위치하고, 제2 스위치 블록(140)의 타단에는 제1 전송선로(110)의 제2 말단부(105)와 제2 전송선로(120)의 제2 말단부(106)가 병렬로 위치할 수 있다.Here, the first end part 101 of the first transmission line 110 and the first end part 102 of the second transmission line 120 are positioned in parallel at one end of the first switch block 130, and the second switch block At the other end of 140, the second end portion 105 of the first transmission line 110 and the second end portion 106 of the second transmission line 120 may be positioned in parallel.

전술한 제1 스위치 블록(130) 및 제2 스위치 블록(140) 각각은 도 2를 참조하여 설명한 스위치 블록과 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 구비할 수 있다.Each of the aforementioned first switch block 130 and second switch block 140 may have substantially the same configuration and function as the switch block described with reference to FIG. 2 .

본 실시예에 의하면, 차동 전송선로(100C)의 각 스위치 블록(130; 140) 내 스위치들의 스위치 오프 커패시턴스(C_off)를 소거(cancel)할 수 있는 만큼만 교차 커패시턴스(C_cross)를 사용하고, 전송선로를 이루기 위해 부족한 커패시턴스는 제2 커패시터(C2) 및 제3 커패시터(C3)와 같이 병렬 커패시턴스(shunt capacitance)를 스위치 후단에 추가하여 구성할 수 있다.According to this embodiment, the cross capacitance (C _cross ) is used only as much as it can cancel the switch off capacitance (C _off ) of the switches in each switch block (130; 140) of the differential transmission line (100C), The capacitance insufficient to form the transmission line can be configured by adding a shunt capacitance to the rear end of the switch, such as the second capacitor C2 and the third capacitor C3.

전술한 스위치 블록은 직렬 차동 스위치 또는 간략히 스위치로 지칭될 수 있다. 또한, 전술한 분포 소자를 가진 전송선로는 도파관이나 마이크로스트립 라인으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The aforementioned switch block may be referred to as a series differential switch or simply a switch. In addition, the transmission line having the distribution element described above may be implemented as a waveguide or a microstrip line, but is not limited thereto.

도 8은 비교예의 차동 전송선로에 사용가능한 직렬 차동 스위치에 대한 개략적인 회로도이다.8 is a schematic circuit diagram of a series differential switch usable for a differential transmission line of a comparative example.

도 8을 참조하면, 비교예의 차동 전송선로에 사용가능한 직렬 차동 스위치(300)는 제1 전송선로(110)에 직렬 연결되는 제1 스위치(T1) 및 제2 전송선로(120)에 직렬 연결되는 제2 스위치(T2)를 구비하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 스위치(T1)의 제어 단자와 제2 스위치(T2)의 제어 단자는 전원전압(VDD)에 공통 연결될 수 있다.Referring to FIG. 8 , a series differential switch 300 usable for the differential transmission line of the comparative example includes a first switch T1 connected in series to the first transmission line 110 and a series connection to the second transmission line 120. It may be configured to have a second switch (T2). Here, the control terminal of the first switch T1 and the control terminal of the second switch T2 may be connected in common to the power supply voltage VDD.

전술한 비교예의 직렬 차동 스위치를 사용하여 집중(lumped) 소자로 구성된 C-L-C 타입의 전송선로를 차동으로 구성하는 경우(도 7의 형태 참조), 스위치를 턴온하는 경우에는 문제가 없으나, 스위치를 턴오프하는 경우, 스위치의 기생 커패시턴스 성분 때문에 차동 전송선로에서 스위치 양단의 A노드와 B노드가 서로 격리되지 않아 스위치 즉, 직렬 차동 스위치(300)를 기준으로 차동 전송선로의 좌우 회로부들이 서로 임피던스 매칭 특성 및 누설(leakage)에 의한 격리(isolation) 성능에 악영향을 미쳐 격리도나 좋지 않게 될 수 있다.In the case of differentially configuring a C-L-C type transmission line composed of lumped elements using the series differential switch of the comparative example described above (see the form of FIG. 7), there is no problem when turning on the switch, but turning the switch off In this case, the A node and the B node at both ends of the switch are not isolated from each other in the differential transmission line due to the parasitic capacitance component of the switch, so that the left and right circuit parts of the differential transmission line have impedance matching characteristics and Isolation performance due to leakage may be adversely affected, resulting in poor isolation.

한편, 전송선로(transmission line) 사이즈는 기본적으로 매우 크기 때문에 집적회로 설계에서는 이를 커패시터와 인덕터의 등가회로로 구성한 C-L-C의 집중(lumped) 소자를 이용하여 상대적으로 작은 사이즈의 전송선로를 구성하게 된다. 또한, 집적회로 설계에서 전송선로를 차동(differential)으로 구성하는 경우, 접지(ground) 조건에 무관한 성능을 얻을 수 있어서 고주파 회로에 적합하며, 다채널을 구성하는 경우, 채널 간 분리(isolation)에서도 유리하다.On the other hand, since the size of the transmission line is basically very large, in the design of the integrated circuit, a relatively small size transmission line is configured using a C-L-C lumped element composed of an equivalent circuit of a capacitor and an inductor. In addition, when the transmission line is configured as a differential in the integrated circuit design, performance independent of ground conditions can be obtained, which is suitable for high-frequency circuits, and when configuring multiple channels, isolation between channels is also advantageous

이와 같이, 전술한 비교예와 달리 본 실시예의 차동 전송선로에서는 교차 커패시턴스를 가진 직렬 차동 스위치를 차동 전송선로의 스위치 또는 스위치 블록으로 사용함으로써 차동 전송선로에서 스위치 양단의 높은 격리도를 보장할 수 있다.Unlike the comparative example described above, in the differential transmission line of this embodiment, a series differential switch having a cross capacitance is used as a switch or switch block of the differential transmission line, thereby ensuring high isolation of both ends of the switch in the differential transmission line.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차동 전송선로에 채용할 수 있는 스위치 구조를 설명하기 위한 개념도이다.9 is a conceptual diagram for explaining a switch structure that can be employed in a differential transmission line according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 제1 전송선로(110)에 직렬 연결되는 제1 스위치(M1)는 삽입손실의 개선을 위하여 제1 스위치(M1)의 바디(body) 부분이 그라운드(ground)에 연결되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(M1)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 제1 스위치(M1)가 PMOS 타입의 트랜지스터인 경우, 제1 스위치(M1)는 제1 스위치(M1)의 바디(body) 부분이 전원전압(VDD)에 연결되도록 처리될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the first switch M1 serially connected to the first transmission line 110 is configured such that a body portion of the first switch M1 is connected to ground in order to improve insertion loss. can be configured. In this case, the first switch M1 may be an NMOS transistor. When the first switch M1 is a PMOS type transistor, a body portion of the first switch M1 may be connected to the power supply voltage VDD.

이와 같이, 본 실시예의 차동 전송선로의 구성 방법에서는, 전술한 스위치 블록 내 모든 스위치의 바디 부분을 스위치의 종류에 따라 그라운드에 연결하거나 하이 레벨의 전원전압에 연결하도록 처리할 수 있다.In this way, in the method of configuring the differential transmission line of the present embodiment, the body parts of all switches in the above-described switch block may be connected to the ground or to a high-level power supply voltage according to the type of switch.

전술한 본 실시예의 차동 전송선로는 위상천이기(phase shifter)에 사용되거나, 위상천이기, 전력증폭기(power amplifier, PA), 저잡음증폭기(low noise amplifier, LNA), 안테나(antenna)를 포함하는 고주파(RF) 대역용 프론트엔드 모듈(front-end module, FEM) 등에 사용될 수 있다. 또한, 스위치와 전송선로를 포함하는 재구성 가능한(reconfigurable) 회로에도 사용될 수 있다. 일례로, 전송선로를 이용하여 재구성 가능한 회로를 설계할 때, 스위치를 이용하여 특정 타겟 노드(target node)에 전송선로를 연결했다가 분리하는 방식에 사용될 수 있다.The differential transmission line of the present embodiment described above is used for a phase shifter, or includes a phase shifter, a power amplifier (PA), a low noise amplifier (LNA), and an antenna. It can be used for a front-end module (FEM) for a high frequency (RF) band. It can also be used for reconfigurable circuits including switches and transmission lines. For example, when designing a reconfigurable circuit using a transmission line, a switch may be used to connect and disconnect the transmission line to a specific target node.

도 10은 본 실시예의 차동 전송선로와 비교예의 스위치 양단의 격리도에 대한 시뮬레이션 결과를 예시한 그래프이다.10 is a graph illustrating simulation results of isolation between the differential transmission line of the present embodiment and the switch of the comparative example.

도 10은 스위치 양단의 노드에 대해 50오옴(ohm, Ω)의 포트 임피던스(port impedance)를 놓고, 스위치를 끈 상태로 양단의 격리도를 확인하기 위한 시뮬레이션 결과이다. 파란색 그래프 또는 점선 그래프는 기존의 스위치(도 9 참조)를 구비하고 도 7과 같은 등가회로로 나타낼 수 있는 비교예의 차동 전송선로에 대한 시뮬레이션 결과이고, 빨간색 그래프 또는 실선 그래프는 도 7를 참조하여 앞서 설명한 본 실시예의 스위치를 구비한 차동 전송선로에 대한 시뮬레이션 결과이다. 비교예 대비 시뮬레이션 중심 주파수인 28㎓ 기준으로 약 25㏈의 격리도(isolation) 향상 효과를 확인할 수 있다.10 is a simulation result for confirming the degree of isolation at both ends with a port impedance of 50 ohm (Ω) for the node at both ends of the switch and the switch turned off. The blue graph or dotted line graph is a simulation result of a differential transmission line of a comparative example that has an existing switch (see FIG. 9) and can be represented as an equivalent circuit as shown in FIG. This is a simulation result of a differential transmission line equipped with a switch of the present embodiment described. Compared to the comparative example, an isolation improvement effect of about 25 dB based on the simulation center frequency of 28 GHz can be confirmed.

도 11은 본 실시예의 차동 전송선로와 비교예의 전송선로 쪽의 임피던스에 대한 시뮬레이션 결과를 예시한 스미스 차트(smith chart)이다.11 is a Smith chart illustrating simulation results of impedances of the differential transmission line of the present embodiment and the transmission line of the comparative example.

도 11의 스미스 차트는, 도 10의 시뮬레이션 조건과 동일한 조건에서, 스위치가 꺼져 있을 때의 전송선로 쪽으로 바라보이는 임피던스에 대한 시뮬레이션 결과이다.The Smith chart of FIG. 11 is a simulation result of the impedance seen toward the transmission line when the switch is turned off under the same conditions as the simulation conditions of FIG. 10 .

본 실시예의 빨강색 그래프 또는 점섬 그래프에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서는 주파수에 따라서 반사계수가 매우 큰 값을 유지하게 되지만, 비교예의 파랑색 그래프 또는 실선 그래프에서 볼 수 있듯이, 비교예에서는 중심주파수 근처에서 주파수에 따라 반사계수가 크게 변하는 것을 확인할 수 있으며, 이것은 스위치를 끈다고 하더라도 차동 전송선로와 연결되어 있는 노드에 전송선로 자체가 영향을 크게 미칠 수 있다는 점을 보여준다.As can be seen in the red graph or dotted line graph of this embodiment, in this embodiment, the reflection coefficient maintains a very large value depending on the frequency, but as can be seen in the blue graph or solid line graph of Comparative Example, the center frequency in Comparative Example It can be seen that the reflection coefficient varies greatly depending on the frequency in the vicinity, which shows that the transmission line itself can greatly affect the node connected to the differential transmission line even if the switch is turned off.

도 12는 도 10 및 도 11의 시뮬레이션 환경에서 스위치를 켠 상태의 삽입 손실에 대한 비교 결과를 예시한 그래프이다.12 is a graph illustrating comparison results of insertion loss in a switched-on state in the simulation environment of FIGS. 10 and 11 .

도 12의 그래프는, 도 10 및 도 11의 시뮬레이션 조건과 동일한 조건에서, 스위치를 켜고 삽입손실을 비교한 결과를 보여준다.The graph of FIG. 12 shows the result of comparing the insertion loss after turning on the switch under the same conditions as the simulation conditions of FIGS. 10 and 11 .

본 실시예의 빨간색 그래프 또는 실선 그래프와, 비교예의 파란색 그래프 또는 점선 그래프의 삽입손실 특성이 거의 같은 것을 확인할 수 있다. 이는 두 가지 경우 모두에서 실제로 사용되는 능동 소자와 수동 소자의 값이 등가회로에서 같고 구성하는 방법만 다르기 때문이다.It can be seen that the insertion loss characteristics of the red graph or solid line graph of this embodiment and the blue graph or dotted line graph of Comparative Example are almost the same. This is because the values of the active and passive elements actually used in both cases are the same in the equivalent circuit, and only the configuration method is different.

본 실시예에서 설명한 스위치는 전송선로를 구성하는 것 외에도, 스위치와 이를 이용하여 직렬 스위치가 켜졌을 때 단락 커패시턴스(shunt capacitance)를 필요로 하고, 직렬 스위치가 꺼졌을 때 스위치를 이루는 트랜지스터의 기생 캐패시턴스인 스위치 오프 커패시턴스(C_off)를 상쇄하여 높은 격리도를 얻어야 하는 통신 모듈 등의 어플리케이션에도 동일하게 적용될 수 있다.In addition to configuring the transmission line, the switch described in this embodiment requires a shunt capacitance when the series switch is turned on using the switch and the parasitic capacitance of the transistor constituting the switch when the series switch is turned off. The same can be applied to applications such as a communication module in which high isolation must be obtained by offsetting the in switch-off capacitance (C _off ).

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 차동 전송선로에 채용할 수 있는 스위치의 구성을 나타낸 회로도이다. 도 14는 도 13의 스위치의 작동에 따른 선로 상태를 설명하기 위한 스미스 차트이다.13 is a circuit diagram showing the configuration of a switch that can be employed in a differential transmission line according to another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a Smith chart for explaining a line state according to the operation of the switch of FIG. 13 .

도 13을 참조하면, 스위치 블록은, 제1 전송선로의 제1 말단부(101)측에 직렬 연결되는 제1 스위치(M1), 제2 전송선로의 제1 말단부(102)측에 직렬 연결되는 제2 스위치(M2), 제1 스위치(M1)의 제1 단자와 제2 스위치(M2)의 제2 단자와의 사이에 교차 연결되는 제3 스위치(M3), 및 제1 스위치(M1)의 제2 단자와 제2 스위치(M2)의 제1 단자와의 사이에 교차 연결되는 제4 스위치(M4)를 구비한다.Referring to FIG. 13, the switch block includes a first switch M1 serially connected to the first end portion 101 side of the first transmission line and a first switch M1 serially connected to the first end portion 102 side of the second transmission line. 2 switch (M2), a third switch (M3) cross-connected between the first terminal of the first switch (M1) and the second terminal of the second switch (M2), and the second terminal of the first switch (M1) A fourth switch M4 cross-connected between the second terminal and the first terminal of the second switch M2 is provided.

제1 스위치(M1)의 제1 단자와 제4 스위치(M4)의 제1 단자는 제1 말단부(101)에 공통 연결되고, 제1 스위치(M1)의 제2 단자와 제3 스위치(M3)의 제1 단자는 제2 말단부(103)에 공통 연결될 수 있다. 그리고 제2 스위치(M2)의 제1 단자와 제3 스위치(M3)의 제2 단자는 또 다른 제1 말단부(102)에 공통 연결되고, 제2 스위치(M2)의 제2 단자와 제4 스위치(M4)의 제2 단자는 또 다른 제2 말단부(104)에 공통 연결될 수 있다.The first terminal of the first switch M1 and the first terminal of the fourth switch M4 are connected in common to the first distal end 101, and the second terminal of the first switch M1 and the third switch M3 The first terminal of may be connected in common to the second end portion 103. And the first terminal of the second switch M2 and the second terminal of the third switch M3 are connected in common to another first distal end 102, and the second terminal of the second switch M2 and the fourth switch The second terminal of (M4) may be commonly connected to another second end portion 104.

제1 스위치(M1)의 제어 단자는 제1 저항(R1)을 통해 제1 전원전압(V1)에 연결되고, 제2 스위치(M2)의 제어 단자는 제2 저항(R2)을 통해 제2 전원전압(V2)에 연결되고, 제3 스위치(M3)의 제어 단자는 제3 저항(R3)을 통해 제3 전원전압(V3)에 연결되고, 제4 스위치(M4)의 제어 단자는 제4 저항(R4)을 통해 제4 전원전압(V4)에 연결될 수 있다. 또한, 스위치의 종류에 따라 각 스위치의 제어 단자는 그라운드(ground) 또는 또 다른 레벨의 전원전압에 연결될 수 있다. 또 다른 전원전압은 전원전압(VDD)보다 전압 레벨이 일정 크기만큼 작은 전압 레벨을 갖고 VSS 등으로 지칭될 수 있다. 이러한 제1 스위치(M1) 내지 제4 스위치(M4)는 박막 트랜지스터로 각각 구현될 수 있다.The control terminal of the first switch M1 is connected to the first power supply voltage V1 through the first resistor R1, and the control terminal of the second switch M2 is connected to the second power source through the second resistor R2. The control terminal of the third switch M3 is connected to the third power voltage V3 through the third resistor R3, and the control terminal of the fourth switch M4 is connected to the fourth resistor. It may be connected to the fourth power supply voltage V4 through R4. Also, depending on the type of switch, a control terminal of each switch may be connected to ground or another level of power supply voltage. Another power supply voltage has a voltage level smaller than the power supply voltage VDD by a predetermined size and may be referred to as VSS or the like. Each of the first switch M1 to the fourth switch M4 may be implemented as a thin film transistor.

본 실시예의 스위치 구조에서는 도 2의 교차 커패스터(C_cross) 대신에 스위치의 오프 커패시턴스(off capacitance)를 이용하도록 구성된다. 이러한 스위치는 MOSFET 등과 같은 반도체 스위치의 기생 커패시터(parastic capacitor) 또는 기생용량(parasitic capacitance)를 이용하도록 구성될 수 있다.In the switch structure of this embodiment, the off capacitance of the switch is used instead of the cross capacitor C _cross of FIG. 2 . Such a switch may be configured to use a parasitic capacitor or parasitic capacitance of a semiconductor switch such as a MOSFET.

제1, 제2, 제3 및 제4 전원전압들(V1, V2, V3, V4)의 제어하여 스위치 블록의 상태를 아래의 표 1과 같이 제어할 수 있다.The state of the switch block may be controlled as shown in Table 1 below by controlling the first, second, third, and fourth power voltages V1, V2, V3, and V4.

V1V1 V2V2 V3V3 V4V4 스위치 블록 상태switch block status 00 00 00 00 openopen 1One 1One 00 00 0 degree0 degree 00 00 1One 1One 180 degree180 degree 1One 1One 1One 1One shortshort

표 1에서 나타낸 바와 같이, 각 전원전압의 0 또는 1의 값은 해당 스위치의 비활성화 또는 활성화를 위한 전압의 세기나 전류의 세기에 대응될 수 있다. 활성화는 스위치의 턴온 레벨에 대응하고, 비활성화는 스위치의 턴오프 레벨에 대응될 수 있다.As shown in Table 1, the value of 0 or 1 of each power voltage may correspond to the intensity of voltage or current for inactivating or activating the corresponding switch. Activation may correspond to a turn-on level of a switch, and deactivation may correspond to a turn-off level of a switch.

일례로, 스위치 블록의 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)를 턴오프하고 제3 스위치(M3)와 제4 스위치(M4)도 턴오프하면, 스위치 블록을 개방(open) 상태로 제어할 수 있다. 또한, 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)를 턴온하고 제3 스위치(M3)와 제4 스위치(M4)를 턴오프하면, 스위치 블록을 0°(degree) 위상으로 제어할 수 있다. 또한, 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)를 턴오프하고 제3 스위치(M3)와 제4 스위치(M4)를 턴온하면, 스위치 블록을 180°위상으로 제어할 수 있다. 그리고 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)를 턴온하고 제3 스위치(M3)와 제4 스위치(M4)도 턴온하면, 스위치 블록을 단락(short) 상태로 제어할 수 있다.For example, when the first switch M1 and the second switch M2 of the switch block are turned off and the third switch M3 and the fourth switch M4 are also turned off, the switch block is opened. You can control it. In addition, when the first switch M1 and the second switch M2 are turned on and the third switch M3 and the fourth switch M4 are turned off, the switch block can be controlled to have a 0 degree phase. . In addition, when the first switch M1 and the second switch M2 are turned off and the third switch M3 and the fourth switch M4 are turned on, the switch block can be controlled in phase with 180°. In addition, when the first switch M1 and the second switch M2 are turned on and the third switch M3 and the fourth switch M4 are also turned on, the switch block can be controlled in a short state.

즉, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 전원전압들(V1, V2, V3, V4) 각각의 인가에 의한 제1 내지 제4 스위치들의 작동 상태에 따라 스위치 블록은 개방(open), 0°위상, 180°위상, 단락(short), 기타1(ECT1), 기타2(ECT2) 등에서 결정되는 어느 하나의 상태로 제어될 수 있다.That is, as shown in FIG. 14, the switch block is opened according to the operating state of the first to fourth switches by application of the first to fourth power voltages V1, V2, V3, and V4, respectively. , 0° phase, 180° phase, short, other 1 (ECT1), other 2 (ECT2), etc.

본 실시예에 의하면, 각 스위치에서 발생하는 기생 성분인 스위치 오프 커패시턴스가 제3 스위치와 제4 스위치의 기생 커패시터에 의해 상쇄되어 스위치의 일단에서 볼 때 타단으로부터 보이는 임피던스, 혹은 스위치의 타단에서 볼 때 일단으로부터 보이는 임피던스가 매우 큰 값을 가지게 되고, 따라서 스위치 양단의 격리도는 매우 크게 형성될 수 있다.According to this embodiment, the switch-off capacitance, which is a parasitic component generated in each switch, is offset by the parasitic capacitors of the third switch and the fourth switch, so that when viewed from one end of the switch, the impedance seen from the other end, or from the other end of the switch The impedance seen from one end has a very large value, and therefore the isolation degree of both ends of the switch can be formed very large.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 스위치 블록의 개방시, 스위치 블록(130)의 양단에 연결되는 서로 다른 회로들 간에 거의 영향을 주지 않도록 차동 전송 선로를 구성할 수 있다. 즉, 일측 회로에서 볼 때 타측 회로는 처음부터 그 노드에 전송선로가 없는 것과 같이 취급될 수 있고, 반대로 타측 회로에서 볼 때 일측 회로는 처음부터 그 노드에 전송선로가 없는 것과 같이 취급될 수 있다.In this way, according to the present embodiment, when the switch block is opened, the differential transmission line can be configured so that different circuits connected to both ends of the switch block 130 have little effect. That is, when viewed from one side circuit, the other side circuit can be treated as if there is no transmission line at the node from the beginning, and conversely, when viewed from the other side circuit, the one side circuit can be treated as if the node does not have a transmission line from the beginning. .

본 실시예의 방식은 전술한 다른 실시예의 방식에서 커패시터의 오프 커패시턴스(off capacitance)을 상쇄하기 위하여 럼프드(lumped) 소자의 커패시터를 사용하는 구성과 다르게, 교차 결합되는 커패시터(cross coupled cap.)을 럼프드 소자로 구성하지 않고 MOSFET 등의 반도체 스위치로 구성하여 각각의 쌍(pair)이 서로 교차 결합 쌍(cross coupled pair)으로 연결되어 서로의 오프 커패시턴스(C_off)를 상쇄하도록 구성된다. 반도체 스위치나 교차 커패시터는 교차 결합 소자로 지칭되거나 교차 결합 소자에 포함될 수 있다.Unlike the configuration in which a capacitor of a lumped element is used to offset the off capacitance of the capacitor in the method of the other embodiments described above, the method of this embodiment uses a cross-coupled capacitor. It is composed of a semiconductor switch such as a MOSFET rather than a lumped element, so that each pair is connected to each other as a cross coupled pair to cancel each other's off capacitance (C _off ). A semiconductor switch or cross-capacitor may be referred to as a cross-coupled device or included in a cross-coupled device.

이러한 구성에 의하면, 위의 표 1에서와 같이, 각 스위치의 제어 전압(control voltage)에 따라 스위치 블록이 보여줄 수 있는 임피던스가 개방(open)과 단락(short)뿐만 아니라, 기존의 신호를 0도(degree)라고 할 때, 180도로 구현 가능하여 위상천이기 등의 구현에도 유리한 장점이 있다.According to this configuration, as shown in Table 1 above, the impedance that the switch block can show according to the control voltage of each switch is not only open and short, but also converts the existing signal to 0 degrees. When referring to (degree), it can be implemented at 180 degrees, which is advantageous in implementing phase shifters and the like.

또한, 본 실시예의 스위치 블록은, 기타 임피던스(ECT1), 또 다른 기타 임피던스(ECT2)도 추가적으로 표현할 수 있어서, 반사형 위상천이기(reflection type phase shifter, RTPS)에도 사용될 수 있을 것으로 기대된다.In addition, the switch block of the present embodiment is expected to be used for a reflection type phase shifter (RTPS) as it can additionally express another impedance (ECT1) and another other impedance (ECT2).

도 15는 본 실시예의 차동 전송선로를 적용할 수 있는 위상천이기에 대한 개략도이다.15 is a schematic diagram of a phase shifter to which the differential transmission line of this embodiment can be applied.

도 15를 참조하면, 위상천이기(500)는 마이크로스트립 라인(112a)를 포함하는 제1 전송선로(110a), 제1 전송선로(110a)와 차동 구조를 형성하는 제2 전송선로(120a), 제1 전송선로(110a)와 제2 전송선로(120a)의 일단에 병렬 연결되는 제1 스위치(130a), 및 제1 전송선로(110a)와 제2 전송선로(120a)의 타단에 병렬 연결되는 제2 스위치(140a)를 구비한다.Referring to FIG. 15, the phase shifter 500 includes a first transmission line 110a including a microstrip line 112a and a second transmission line 120a forming a differential structure with the first transmission line 110a. , a first switch 130a connected in parallel to one end of the first transmission line 110a and the second transmission line 120a, and a parallel connection to the other ends of the first transmission line 110a and the second transmission line 120a. and a second switch 140a.

제1 스위치(130a) 및 제2 스위치(140a)는 도 2를 참조하여 설명한 스위치 블록과 실질적으로 동일한 구조를 구비하고 실질적으로 동일한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.The first switch 130a and the second switch 140a may have substantially the same structure as the switch block described with reference to FIG. 2 and may be configured to perform substantially the same function.

본 실시예의 위상천이기(500)에 의하면, 제1 전송선로(110a)와 제2 전송선로(120a)의 일단부(101, 102)의 A-노드에 연결되는 제1 구성부와 제1 전송선로(110a)와 제2 전송선로(120a)의 타단부(105, 106)의 B-노드에 연결되는 제2 구성부 간에 제1 스위치(130a) 및/또는 제2 스위치(140a)의 동작에 따라 높은 격리도를 제공할 수 있다.According to the phase shifter 500 of this embodiment, the first component and the first transmission line connected to the A-nodes of the ends 101 and 102 of the first transmission line 110a and the second transmission line 120a. The operation of the first switch 130a and/or the second switch 140a between the row 110a and the second component connected to the B-nodes of the other ends 105 and 106 of the second transmission line 120a. It can provide a high degree of isolation.

전술한 스위치와 전송선로를 포함하는 회로는 위상천이기 외에 RF 프론트 엔드 모듈 등에서 재구성 가능한(reconfigurable) 회로로 사용될 수 있다.The circuit including the switch and the transmission line described above may be used as a reconfigurable circuit in an RF front-end module or the like other than a phase shifter.

도 16은 본 실시예의 차동 전송선로를 적용할 수 있는 프론트 엔드 모듈(front-end module, FEM)에 대한 예시도이다.16 is an exemplary diagram of a front-end module (FEM) to which the differential transmission line of the present embodiment can be applied.

도 16을 참조하면, 프론트 엔드 모듈(700)은 안테나(ANT)에 연결되는 송수신기(transceivers)에서 데이터의 송신(Tx)과 수신(Rx)를 위해 전력증폭기(power amplifier, PA, 710), 제1 스위치 블럭(730), 제1 전송선로(750), 제2 전송선로(760), 제2 스위치 블록(720), 제3 전송선로(740), 제3 스위치 블록(780) 및 저잡은 증폭기(low noise amplifier, LNA, 790)을 포함한다. 또한, 프론트 엔드 모듈(700)은 안테나(ANT) 단의 앞에 배치되는 발룬(balanced to unbalanced, balun)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16, the front-end module 700 includes a power amplifier (PA) 710 for transmission (Tx) and reception (Rx) of data in transceivers connected to the antenna (ANT), 1 switch block 730, 1st transmission line 750, 2nd transmission line 760, 2nd switch block 720, 3rd transmission line 740, 3rd switch block 780 and low noise amplifier (low noise amplifier, LNA, 790). In addition, the front-end module 700 may further include a balun (balanced to unbalanced) disposed in front of the antenna (ANT) terminal.

구체적으로, 제1 스위치 블럭(730), 제2 스위치 블록(720) 및 제3 스위치 블록(780)은 도 2 또는 도 13을 참조하여 앞서 설명한 스위치 블록과 실질적으로 동일한 구조를 구비하고 동일한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.Specifically, the first switch block 730, the second switch block 720, and the third switch block 780 have substantially the same structure as the switch block described above with reference to FIG. 2 or FIG. 13 and have the same functions. can be configured to perform.

제1 전송선로(750)는 그 중간부에 제1 인덕터(752)를, 제2 전송선로(760)는 그 중간부에 제2 인덕터(762)를, 제3 전송선로(740)는 그 중간부에 제3 인덕터(742)를, 그리고 제4 전송선로(770)는 그 중간부에 제4 인덕터(772)를 각각 구비할 수 있다.The first transmission line 750 has the first inductor 752 in its middle, the second transmission line 760 has the second inductor 762 in the middle, and the third transmission line 740 has the middle. The third inductor 742 may be provided at the portion and the fourth inductor 772 may be provided at the middle portion of the fourth transmission line 770 .

즉, 제1 스위치 블록(730), 제1 인덕터(752) 및 제2 인덕터(762), 그리고 제2 스위치 블록(720)의 조합은 오프 커패시터-인덕터-오프 커패시터의 C-L-C를 구성하여 럼프드 전송선로를 형성할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 스위치 블록(720), 제3 인덕터(742) 및 제4 인덕터(772), 그리고 제3 스위치 블록(780)의 조합은 오프 커패시터-인덕터-오프 커패시터의 C-L-C를 구성하여 럼프드 전송선로를 형성할 수 있다.That is, the combination of the first switch block 730, the first inductor 752 and the second inductor 762, and the second switch block 720 configures C-L-C of the off capacitor-inductor-off capacitor to form a lumped transmission line. ro can be formed. Similarly, the combination of the second switch block 720, the third inductor 742 and the fourth inductor 772, and the third switch block 780 constitutes C-L-C of an off capacitor-inductor-off capacitor such that A fed transmission line may be formed.

이러한 구성에 의하면, 전력 증폭기(PA, 710)와 저잡음 증폭기(LNA, 790)에 매칭 네트워크의 용도로 전송라인을 사용할 때, 송신(TX) 모드와 수신(RX) 모드 간에 분리(isolation)을 위하여 스위치를 구비한 럼프드 전송라인(lumped transmission line)을 사용할 수 있다.According to this configuration, when using a transmission line for the purpose of a matching network for the power amplifier (PA, 710) and the low noise amplifier (LNA, 790), for isolation between the transmission (TX) mode and the reception (RX) mode A lumped transmission line with a switch may be used.

전술한 프론트 엔드 모듈(700)은 협의의 측면에서 전력증폭기(710)를 생략한 형태를 구비할 있다. 이러한 모듈은 듀플렉서로 지칭될 수 있다. 또한, 전력증폭기(710)를 포함하는 포론트 엔드 모듈(700)은 송수신기(transceivers)로도 지칭될 수 있다. 이러한 송수신기는 평면형 송수신기를 포함하고, 필터 등을 더 포함할 수 있고, 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 상에 배치될 수 있다.The aforementioned front-end module 700 may have a form in which the power amplifier 710 is omitted in terms of consultation. Such a module may be referred to as a duplexer. In addition, the front end module 700 including the power amplifier 710 may also be referred to as transceivers. Such a transceiver includes a planar transceiver, may further include a filter, and the like, and may be disposed on a printed circuit board (PCB).

도 17은 비교예의 차동 전송선로를 예시한 도면이고, 도 18은 도 17의 차동 전송선로의 스위치 오프 모드를 설명하기 위한 등가회로도이다. 그리고 도 19는 도 17의 차동 전송선로에 사용가능한 비교예의 스위치 구조를 설명하기 도면이다.FIG. 17 is a diagram illustrating a differential transmission line of a comparative example, and FIG. 18 is an equivalent circuit diagram for explaining a switch off mode of the differential transmission line of FIG. 17 . 19 is a diagram for explaining a switch structure of a comparative example usable for the differential transmission line of FIG. 17 .

도 17을 참조하면, 비교예의 차동 전송선로는, 전송선로에 포함되는 제1 분포 소자(L1)의 양단에 병렬 연결되는 두 커패시터들(C4, C5)과 제1 분포소자(L1)의 양단에 직렬 연결되는 두 스위치들(SW1, SW2)을 가진 C-L-C 타입의 차동 전송선로 구조를 가진다.Referring to FIG. 17, the differential transmission line of the comparative example includes two capacitors C4 and C5 connected in parallel to both ends of the first distribution element L1 included in the transmission line and both ends of the first distribution element L1. It has a C-L-C type differential transmission line structure with two switches (SW1, SW2) connected in series.

제1 분포 소자(L1)는 마이크로스트립 라인 등의 인덕턴스 성분을 가지는 소자를 포함할 수 있다.The first distribution element L1 may include an element having an inductance component such as a microstrip line.

제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 오프 상태이면, 도 18에 도시한 바와 같이, 차동 전송선로는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)의 위치에 형성되는 스위치 오프 커패시턴스(C_off)로 인해 입력단이나 출력단과 완전히 분리되지 못하고, 타겟 노드에 전기적으로 영향을 미치게 된다.When the first switch SW1 and the second switch SW2 are in the off state, as shown in FIG. 18, the differential transmission line is switched off formed at the positions of the first switch SW1 and the second switch SW2. Due to the capacitance (C _off ), the input terminal or the output terminal cannot be completely separated, and the target node is electrically affected.

전술한 비교예의 차동 전송선로의 문제를 해결하기 위해, 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 스위치(SW1) 또는 제2 스위치(SW2)에 대응하는 스위치(M3)에 별도의 인덕터(L2)를 병렬 연결하여 추가할 수 있다. 스위치(M1)에 병렬로 인덕터(L2)를 추가하면, 스위치 오프 커패시턴스를 상쇄할 수는 있지만, 인덕터(L2)의 사이즈가 커서 비용적인 문제가 있고, 인덕처(L2)의 유한한 Q-팩터(quality factor) 때문에 추가적인 삽입손실(insertion loss)이 발생하게 되고, 인덕터(L2)가 커패시턴스를 상쇄할 수 있는 주파수 밴드가 넓지 않기 때문에 사용 대역폭에 있어서도 제한사항을 가지게 되는 한계가 있다.In order to solve the problem of the differential transmission line of the comparative example described above, as shown in FIG. 19, a separate inductor L2 is provided in the switch M3 corresponding to the first switch SW1 or the second switch SW2. They can be added by connecting them in parallel. Adding an inductor L2 in parallel to the switch M1 can cancel the switch-off capacitance, but there is a cost problem because the size of the inductor L2 is large, and the finite Q-factor of the inductor L2 Additional insertion loss occurs due to the quality factor, and since the frequency band in which the inductor L2 can offset the capacitance is not wide, there is a limit in that the bandwidth to be used is also limited.

특히, 전술한 비교예의 차동 전송선로를 도 7의 등가회로와 같이 집중(lumped) 소자로 구성된 C-L-C 타입의 전송선로로 구성하는 경우에도, 스위치를 켰을 때는 문제가 없으나, 스위치를 껐을 경우 스위치의 기생 커패시턴스 성분 때문에 스위치 양단의 노드들끼리 서로 격리되지 않아서 스위치를 기준으로 좌우 노드가 서로 임피던스 매칭 특성 및 누설에 의한 격리 혹은 분리(isolation) 성능에 영향을 미치게 된다.In particular, even when the differential transmission line of the comparative example described above is configured as a C-L-C type transmission line composed of lumped elements as in the equivalent circuit of FIG. 7, there is no problem when the switch is turned on, but when the switch is turned off, the parasitics of the switch Nodes at both ends of the switch are not isolated from each other because of the capacitance component, so the left and right nodes of the switch affect each other on impedance matching characteristics and isolation or isolation performance due to leakage.

한편, 전술한 비교예의 문제는 도 2 또는 도 13의 구조를 참조하여 설명한 본 실시예의 높은 격리도를 가지는 간단한 구조의 스위치 블록을 이용하여 효과적으로 해결할 수 있다.On the other hand, the problem of the comparative example described above can be effectively solved by using a switch block having a simple structure having a high degree of isolation according to the present embodiment described with reference to the structure of FIG. 2 or FIG. 13 .

본 실시예에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present embodiment can be implemented as a computer readable program or code on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which information that can be read by a computer system is stored. In addition, computer-readable recording media may be distributed to computer systems connected through a network to store and execute computer-readable programs or codes in a distributed manner.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, and flash memory. The program command may include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine code generated by a compiler.

본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시 예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 적어도 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.Although some aspects of the present invention have been described in the context of an apparatus, it may also represent a description according to a corresponding method, where a block or apparatus corresponds to a method step or feature of a method step. Similarly, aspects described in the context of a method may also be represented by a corresponding block or item or a corresponding feature of a device. Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device such as, for example, a microprocessor, programmable computer, or electronic circuitry. In some embodiments, at least one or more of the most important method steps may be performed by such a device.

실시 예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array)는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서(microprocessor)와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.In embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array) may be used to perform some or all of the functions of the methods described herein. In embodiments, a field-programmable gate array may operate in conjunction with a microprocessor to perform one of the methods described herein. Generally, methods are preferably performed by some hardware device.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will be able to.

Claims

As a differential transmission line equipped with a switch,
a first transmission line including a first distribution element having a first impedance;
a second transmission line including a second distribution element having a second impedance;
A first switch block connected between a first end of the first transmission line and a first end of the second transmission line;
The first switch block includes a first switch connected in series to the first end of the first transmission line, a second switch connected in series to the first end of the second transmission line, and a first terminal of the first switch. A differential transmission line comprising: a first crossing capacitor connected between a second terminal of the second switch and a second crossing capacitor connected between a first terminal of the second switch and a second terminal of the first switch.

The method of claim 1,
A control terminal of the first switch and a control terminal of the second switch are commonly connected to a power supply voltage terminal.

The method of claim 1,
A body portion of the first switch or the second switch is connected to ground or to a power supply voltage according to a type of a transistor constituting the switch, the differential transmission line.

The method of claim 1,
The differential transmission line further comprising a first capacitor coupled between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line.

The method of claim 1,
and a second switch block connected between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line, wherein the second switch block has the same configuration as the first switch block. , a differential transmission line.

The method of claim 5,
The differential transmission line further comprising a first capacitor coupled between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line.

The method of claim 6,
A second capacitor connected in parallel between the first end of the first transmission line and the first end of the second transmission line between the first transmission line and the second transmission line and the first switch block is further connected. Inclusive, differential transmission lines.

As a method of configuring a differential transmission line including a switch,
serially connecting a first switch to a first end of a first transmission line including a first distribution element having a first impedance;
serially connecting a second switch to a first end of a second transmission line including a second distribution element having a second impedance;
connecting a third switch between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch; and
Connecting a fourth switch between a first terminal of the second switch and a second terminal of the first switch,
A method of configuring a differential transmission line, wherein the first pair of the first switch and the second switch and the second pair of the third switch and the fourth switch are connected as cross-coupled pairs to cancel each other's off capacitances. .

The method of claim 8,
The method of configuring a differential transmission line further comprising the step of connecting the control terminals of the first pair of switches and the control terminals of the second pair of switches to a power voltage terminal, respectively.

The method of claim 8,
Further comprising connecting a body portion of one or more of the first switch to the fourth switch to ground or to a power supply voltage according to the type of transistor constituting the corresponding switch. Method for configuring a differential transmission line .

The method of claim 8,
Wherein the first distribution element and the second distribution element are series inductors having a length of a predetermined ratio of a wavelength according to a radio frequency, a method of configuring a differential transmission line.

The method of claim 8,
The differential transmission line is used for a phase shifter including a transmission line requiring a switch operation or used for a radio frequency (RF) front-end module including the phase shifter.

a first transmission line including a first distribution element having a first impedance;
a second transmission line including a second distribution element having a second impedance; and
A first end portion of the first transmission line and a first end portion of the second transmission line and a first switch block cross-connected therebetween;
The first switch block includes a first switch connected in series to the first end of the first transmission line, a second switch connected in series to the first end of the second transmission line, and a first terminal of the first switch. A differential transmission line having a first cross-coupling element connected between the second terminal of the second switch and a second cross-coupling element connected between the first terminal of the second switch and the second terminal of the first switch. as.

The method of claim 13,
Wherein the first cross-coupling element and the second cross-coupling element are cross capacitors or semiconductor switches.

The method of claim 13,
A body portion of the first switch or the second switch is connected to ground or to a power supply voltage according to a type of a transistor constituting the switch, the differential transmission line.

The method of claim 13,
The differential transmission line further comprising a first capacitor coupled between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line.

The method of claim 13,
A second switch block connected between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line, wherein the second switch block has the same configuration as the first switch block , a differential transmission line.

The method of claim 17
The differential transmission line further comprising a first capacitor coupled between a second end of the first transmission line and a second end of the second transmission line.

The method of claim 18
A second capacitor connected in parallel between the first end of the first transmission line and the first end of the second transmission line between the first and second transmission lines and the first switch block Further inclusive, differential transmission lines.

The method of claim 13,
A differential transmission line connected to a phase shifter or front-end module (FEM).