KR0140225Y1 - 마이크로 웨이브용 분배증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 마이크로 웨이브 증폭기의 과전압 및 과전류에 의해 파괴되는 것을 방지하고 복수로 분배된 출력단자간을 위상보상회로를 사용하여 분리시킨 마이크로 웨이브용 분배증폭기를 제공하기 위한 것으로, 정(+) 및 부(-)의 과대전압, 부(-)의 미달전압, 및 외부정전기가 상기 증폭기로 인입되는 것을 방지하도록 상기 증폭기 및 DC전원 사이에 전압보호회로를 설치하고 상기 증폭기의 온도에 따른 전류 변동을 검출하여 증폭하고 이를 상기 증폭기에 부귀환으로 접속하여 온도보상회로를 형성하며, 분배 회로의 각 출력단자간을 격리시키도록 위상보상회로를 각각 설치하여 리턴 노이즈가 다른 출력단자로 인입되는 것을 상쇄하도록 구성한 것임.

Description

마이크로 웨이브용 분배증폭기
제1도는 본 고안의 마이크로 웨이브 분배증폭기의 회로도를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전압보호회로 2 : 정전류회로
3 : 온도보상회로 4 : 마이크로 웨이브 증폭회로
5 : 출력분배회로
본 고안은 마이크로 웨이브용 분배증폭기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 극초단파를 사용하는 마이크로 웨이브의 신호를 분배함과 동시에 증폭하는 마이크로 웨이브용 분배증폭기에 관한 것이다.
마이크로 웨이브 통신에서는 통상 도파관에서 신호를 분파(분배)하여 전송하는 경우, 분파(또는 분배)로 인하여 신호가 약해지기 때문에 증폭을 해야만 한다.
그런데, 상기 마이크로 웨이브 분배증폭기에서 증폭소자로 사용되는 MOSFET는 고가일 뿐만 아니라 과전류와 과전압(± 전압모두)에 매우 약해서 사용중에 파손되는 경우가 많다. 이는 마이크로 웨이브 증폭기에서 증폭소자로 사용되는 CMOS는 통상의 주파수나 스위치용의 CMOS의 경우와 같이, 직류전압의 과대시 이를 컷트(cut)시키기 위해 다이오드가 사용될 때에 주파수 특성이 아주 나쁘기 때문에, 종래 CMOS의 다이오드 사용에 의한 과전압보호 장치는 마이크로 웨이브용의 증폭소자에는 그대로 응용할 수 없어 이에 대한 적절한 대책을 수립하지 못하였기 때문이다.
따라서, 본 고안의 목적은 정(正) 및 부(負)의 과전압과 과전류에 대한 적절한 보호대책이 수립된 마이크로 웨이브용 분배증폭기를 제공하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 온도 드리프트(drift)에 따른 마이크로 웨이브용의 증폭소자의 오동작을 제거하기 위한 온도보상회로를 가지는 마이크로 웨이브용 분배증폭기를 제공하는데 있다.
이하, 첨부된 도면에 근거하여 본 고안을 상세히 설명한다.
제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 본 고안에 의한 마이크로 웨이브용의 분배증폭기는 전압보호회로(1), 정전류회로(2), 온도보상회로(3), 마이크로 웨이브 증폭회로(4) 및 출력분배회로(5)로 구성되어 있다.
상기 전압보호회로(1)는, 마이크로 웨이브 증폭회로의 입력측에 접속되어 있으며, DC전원의 정(+)측과 DC전원의 부(-)측 사이에 저항(R1, R2, R9)를 개재(介在)하여 접속된 제너다이오드(ZD1) 및 트랜지스터(TR1)로 형성되는 (-) 미달전압 보호회로부와, 정전류회로(2)의 커런트 미러회로(IC1)의 공통단자(C)에 접속된 제너다이오드(ZD2)로 형성되는 정(+)의 과전압보호회로부와, 저항(R9)을 경유하여 DC전원의 부(-)측에 접속된 제너다이오드(ZD3)로 형성되는 부(-)의 과전압보호회로부와, 다이오드(D4, D5)로 형성되어 DC전원의 부(-)측 및 마이크로 웨이브 증폭회로의 MOSFET(TR2)의 게이트측에 연결되게 형성된 외부정전기 보호회로부로 구성되어 있다.
그리고, 상기 (-) 미달전압 보호회로부는 정상상태일 때에는 제너다이오드(ZD1)가 도통되나, DC전압의 (-)측, 즉 (-)전압이 소정범위에 미달되는 경우에는 제너다이오드(ZD1)가 오프되어 트랜지스터(TR1)가 도통되도록 구성되어 있다.
정전류회로(2)는, 전류제한용으로 사용되는 통상의 커런트 미러회로(IC1) 및 저항(R3, R4)로 구성되어 있다.
온도보상회로(3)는, 마이크로 웨이브 증폭회로(4)의 MOSFET(TR2)가 온도변동으로 인하여 증폭도가 변동되는 것을 방지하기 위해, 정전류회로(2)와 MOSFET(TR2)의 사이에 저항(R5)을 접속하여 연산증폭기(IC2)의 비반전(+) 입력에서 전류량을 검출토록 하고, 연산증폭기(IC2)의 반전(-)입력은 그의 출력측을 저항(R7, R8)으로 분압하여 접속하며, 상기 연산증폭기(IC2)의 출력은 저항(R8)을 통하여 증폭소자인 MOSFET(TR2)의 게이트에 접속하도록 하여 전류변동량에 따른 연산증폭기(IC2)의 출력을 MOSFET(TR2)의 게이트에 부귀환으로 접속하도록 구성되어 있다.
마이크로 웨이브 증폭회로(4)는, 접지점에 접지된 소오스와, 상기 정전류회로(2)에 저항(R5)을 개재하여 접속한 드레인과, 마이크로 웨이브 바이패스용 콘덴서(C7, C8) 및 바이어스 저항(R11, R10)으로 형성하는 바이어스 회로로 구성되어 있고, 전압보호회로(1) 및 온도보상회로(3)측과는 코일(L1, L2) 및 콘덴서(C3, C4)를 사용하여 교류적으로 분리하도록 구성되어 있다.
출력분배회로(5)는 마이크로 웨이브 증폭기(4)의 출력을 서로 간섭없이 분배하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 2개의 출력(OUT1, OUT2)으로 분배하고 있으며, 저항(R12)과 컨덴서(C5), 저항(R15) 및 저항(R14)과 컨덴서(C9)로 구성된 위상보상회로로 이루어지는 제1출력회로(OUT1)와, 저항(R13) 및 컨덴서(C6), 저항(R17) 및 저항(R16)과 컨덴서(C10)로 구성된 위상보상회로로 이루어지는 제2출력회로(OUT2)로 구성되어 있으며, 제1출력회로(OUT1)의 외측으로부터 리턴되는 노이즈 신호는 동일 구성의 위상보상회로(R14, R15, C9) 및 위상보상회로(R16, R17C10)에 의해 서로 신호가 상쇄되어 제2 출력회로(OUT2)의 출력측으로 전달하지 않도록 배치 구성되어 있다.
이하, 이와 같이 구성된 본 고안의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 정(+)의 과전압이 발생되면, 정전류회로(2)의 커런트 미러회로(IC1)의 공통단자(C)에도 이에 상응하는 전압이 나타나고, 이것에 의해 제너다이오드(ZD2)가 도통되기 때문에, 정전류회로(2)의 출력이 제로로 되어 마이크로 웨이브 증폭회로(4)의 MOSFET(TR2)의 입력단으로의 전류의 공급이 차단된다.
또한, 부(-)의 과전압이 걸리는 경우에는, 저항(R9)을 경유하여 접속된 제너다이오드(ZD3)가 도통되어 접지점으로 흐르게 되기 때문에, 상기 마이크로 웨이브 증폭회로(4)의 MOSFET(TR2)에 인가되는(-)전압이 차단된다. 한편, 부(-)의 미달전압이 인가되는 경우에는, 도통중이던 제너다이오드(ZD1)가 오프되어, 트랜지스터(TR1)가 도통되므로 정전류회로(2)의 출력을 차단하게 된다. 그리고, 외부의 정전기에 의한 전압이 전술한 MOSFET(TR2)에 인가될 경우에는 정전기가 정(+)인 경우에는 다이오드(D4)를 통하여, 그리고 부(-)인 경우에는 다이오드(D5)를 통하여 순간적으로 방전되어 정전기에 의한 MOSFET(TR2)의 파괴를 방지할 수 있다.
또한, 어떠한 원인으로 DC전원이 높아지더라도 정전류회로(2)에 의해 소정 이상의 전류는 차단되어 MOSFET(TR2)를 보호하여 준다.
한편, 온도변동(드리프트)에 의해 MOSFET(TR2)의 증폭도가 변동되는 경우, 전류변동에 따른 저항(R5) 양단에서의 전압을 연산증폭기(IC2)가 검출하여 증폭하게 되고, 이 증폭된 출력은 저항(R8)을 통하여 MOSFET(TR2)의 게이트에 부귀환적으로 인가된다. 즉, 온도상승으로 인하여 MOSFET(TR2)의 전류가 증가되면, 저항(R5)를 통하여 흐르는 전류도 증가되므로, 이때 저항(R5)의 양단의 전압강하가 크게 되고, 이 전압은 그대로 연산증폭기(IC2)의 비반전 단자(+)에 역극성으로 인가되어 출력이 부(-)측으로 커지게 되고, 이것이 MOSFET(TR2)의 게이트에 인가되어 증폭도를 낮추게 하여 전류가 감소시키게 되며, 반대로 온도가 내려가서 MOSFET(TR2)의 전류가 작게되면, 전술한 바와 같이 연산증폭기(IC2)의 입력측에 접속된 저항(R5)의 양단의 전압도 낮게되어 MOSFET(TR2)의 게이트전압이 실질적으로 높게 되어 MOSFET의 전압 증폭도가 증가하게 된다. 따라서, 온도변동에 따른 MOSFET(TR2)의 증폭도가 보상하게 되므로 온도보상이 이루어진다.
한편, 마이크로 웨이브 증폭회로(4)의 입력단(IN)에 마이크로 웨이브 신호가 입력되면, MOSFET(TR2)가 이 신호를 증폭하여 소정의 신호를 출력분배회로(5)의 제1출력회로(OUT1)와 제2출력회로(OUT2)로 분배하여 출력하게 된다. 이들 2개의 제1 및 제2출력회로는 어느 하나의 출력회로의 외부로부터 입력되는 리턴신호에 대하여서는 각각 설치된 위상보상회로(R15, R14, C9)와 위상보상회로(R16, R17, C10)에 의하여 서로 상쇄되어 다른 또하나의 인입회로로 출력되지 않도록 하므로 리턴되는 노이즈 성분은 완전히 상쇄하게 된다.
이상과 같이 본 고안의 마이크로 웨이브용 분배증폭기에 의하면, 정(+) 및 부(-)의 과전압이나 정전기에 의한 순간 고전압 및 부(-)의 미달전압에 대하여서도 마이크로 웨이브용 증폭소자인 MOSFET(TR2)를 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 MOSFET(TR2)는 항상 정전류회로(2)에 의하여 생성되는 정전류로 구동되게 하여, 과전류에 대하여서도 충분히 보호되며, 온도변동에 따른 MOSFET(TR2)의 증폭율의 변동도 온도보상회로(3)를 통하여 MOSFET(TR2)로 입력되는 전류를 검출증폭하여 부귀환으로 MOSFET(TR2)의 게이트에 인가시켜 줌으로써 보상하게 되며, 또한 증폭회로부(4)와 전압보호회로(1) 및 온도보상회로(3) 사이에는 코일(L1, L2) 및 컨덴서(C3, C4)에 의해 교류적으로 분리되게 함으로써 마이크로 웨이브 증폭회로(4)의 증폭특성을 개선하며, 또한 출력분배회로(5)는 동일 구성의 위상보상회로(R14, R15, C9) 및 위상보상회로(R16, R17, C10)에 의하여 각 출력(OUT1, OUT2)이 분리되게 하여 외부로부터 들어오는 리턴 노이즈 성분을 완전히 상쇄할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

  1. DC전원의 정(+)측과 DC전원의 부(-)측 사이에 저항(R1, R2, R9)를 개재(介在)하여 접속된 제너다이오드(ZD1) 및 트랜지스터(TR1)로 형성되는 (-)미달전압 보호회로부와, 커런트 미러회로(IC1)의 공통단자(C)에 접속된 제너다이오드(ZD2)로 형성되는 정(+)의 과전압보호회로부와, 저항(R9)을 경유하여 DC전원의 부(-)측에 접속된 제너다이오드(ZD3)로 형성되는 부(-)의 과전압보호회로부와, 다이오드(D4, D5)로 형성되어 DC전원의 부(-)측 및 마이크로 웨이브 증폭회로의 MOSFET(TR2)의 게이트측에 연결되게 형성된 외부정전기 보호회로부로 구성되는 전압보호회로(1)와, 커런트 미러회로(IC1) 및 저항(R3, R4)로 구성되는 정전류회로(2)와, 상기 정전류회로(2)와 MOSFET(TR2)의 사이에 저항(R5)을 접속하여 연산증폭기(IC2)의 비반전(+) 입력에서 전류량을 검출토록 하고, 연산증폭기(IC2)의 반전(-)입력은 그의 출력측을 저항(R7, R8)으로 분압하여 접속하며, 상기 연산증폭기(IC2)의 출력은 저항(R8)을 통하여 증폭소자인 MOSFET(TR2)의 게이트에 접속하도록 하여 전류변동량에 따른 연산증폭기(IC2)의 출력을 MOSFET(TR2)의 게이트에 부귀환으로 접속하도록 구성되는 온도보상회로(3)와, 접지점에 접지된 소오스와, 상기 정전류회로(2)에 저항(R5)을 개재하여 접속한 드레인과, 마이크로 웨이브 바이패스용 콘덴서(C7, C8) 및 바이어스 저항(R11, R10)으로 형성하는 바이어스 회로로 구성되어 있고, 전압보호회로(1) 및 상기 온도보상회로(3)측과는 코일(L1, L2) 및 콘덴서(C3, C4)를 사용하여 교류적으로 분리하는 마이크로 웨이브 증폭회로(4)와, 저항(R12)과 컨덴서(C5), 저항(R15) 및 저항(R14)과 컨덴서(C9)로 구성된 위상보상회로로 이루어지는 제1출력회로(OUT1)와, 저항(R13)과 컨덴서(C6), 저항(R17) 및 저항(R16)과 컨덴서(C10)로 구성된 위상보상회로로 이루어지는 제2출력회로(OUT2)로 구성되어, 제1출력회로(OUT1)의 외측으로부터 리턴되는 노이즈 신호는 동일 구성의 위상보상회로(R14, R15, C9) 및 위상보상회로(R16, R17C10)에 의해 서로 신호가 상쇄되어 제2 출력회로(OUT2)의 출력측으로 전달하지 않도록 배치 구성되는 출력분배회로(5)를 구비하는 마이크로 웨이브 분배증폭기.
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