KR100342662B1 - Multi-Directional Coupler - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통신 기지국 장비의 증설용으로 분배기의 분배에 따른 전력손실을 보완하기 위한 대체 모듈로 2+N의 결합회로를 구현하기 위한 방법으로 다중 결합이가능한 멀티-방향성 결합기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-directional coupler capable of multiple coupling in a method for implementing a combined circuit of 2 + N as an alternative module for compensating for power loss due to distribution of a divider for expansion of communication base station equipment.
본 발명은 2+N개의 결합회로를 이용하여 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기에 있어서,The present invention is a multi-directional coupler capable of multiple coupling using 2 + N coupling circuit,
하나의 PCB상에 메인라인과, 메인라인을 중심으로 대향되게 형성된 한쌍의 커플링라인으로 구성된 결합기,A combiner consisting of a main line and a pair of coupling lines formed opposite to the main line on one PCB,
상기 결합기를 기준으로 형성된 소정의 결합값(dB)과 동일한 결합값을 얻기 위해 각각 메인라인의 삽입손실만큼 보상하여 설계된 소정개수의 결합기,A predetermined number of combiners designed to compensate for each insertion loss of the main line to obtain a combined value equal to a predetermined combined value (dB) formed on the basis of the combiner,
상기 소정개수의 결합기에 형성된 메인라인을 각각 결합하기 위한 전송선로,Transmission lines for coupling the main lines formed in the predetermined number of combiners, respectively,
상기 전송선로로 결합된 각각의 결합기를 다층으로 적층한 것을 특징으로 한 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기가 제시된다.Multi-directional couplers capable of multiple coupling are characterized in that each coupler coupled to the transmission line is stacked in multiple layers.
Description
본 발명은 통신 기지국 장비의 증설용으로 분배기의 분배에 따른 전력손실을 보완하기 위한 대체 모듈로 2+N의 결합회로를 구현하기 위한 방법으로 다중 결합이가능한 멀티-방향성 결합기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-directional coupler capable of multiple coupling in a method for implementing a combined circuit of 2 + N as an alternative module for compensating for power loss due to distribution of a divider for expansion of communication base station equipment.
최근 이동전화 가입자가 늘어남과 동시에 고객의 통화품질에 관한 욕구가 계속되고 있으며 이에 대하여 각 이동전화 사업자는 기지국을 1FA를 시작하여 계속적으로 증설하는 추세이며, 기지국 장비에 자체전력 손실이 많은 분배기를 사용하여 분배함에 따라 분배기를 필요한 만큼 추가로 증가시키거나 또는 결합기를 사용하여 왔다.상기 종래 결합기의 구성과 작용을 살펴보면 하기와 같다Recently, as the number of mobile phone subscribers increases, the demand for customer call quality continues.In response, each mobile phone service provider is continuously expanding base stations starting with 1FA. As a result of the distribution, the distributor may be further increased as needed or a coupler may be used. The structure and operation of the conventional coupler are as follows.
도 1은 PCB상에 구성된 종래의 방향성 결합기로서 도시한 바와 같이 메인라인(2)과 상기 메인라인(2)을 중심으로 대향되게 형성된 한쌍의 커플링라인(1)으로 구성되어 있으며, 또한 RF신호를 입력하기 위한 RF신호 입력포트(5)와 RF신호를 출력하기 위한 RF신호 출력포트(6)가 구성되어 있다.또한 RF신호를 결합하는 RF신호 결합포트(3)와 RF신호를 격리시키는 RF신호 격리포트(4)가 구성되어 있다.여기서 도 2의 50Ω종단저항 C의 위치에 따라 결합포트(3)와 격리포트(4)의 위치가 변경될 수 있다.이는 사용자의 필요에 따라 순방향(FWD)과 역방향(REV)의 위치를 바꿀 수 있음을 의미한다.Fig. 1 is a conventional directional coupler formed on a PCB, which is composed of a main line 2 and a pair of coupling lines 1 opposed to the main line 2, and also an RF signal. RF signal input port 5 for inputting an RF signal and an RF signal output port 6 for outputting an RF signal. An RF signal coupling port 3 for coupling an RF signal and an RF signal isolating RF signal The signal isolation port 4 is configured. Here, the position of the coupling port 3 and the isolation port 4 can be changed according to the position of the 50? Terminating resistor C of FIG. 2. FWD) and reverse (REV) position can be changed.
도 2는 종래 방향성 결합기의 회로도로서 -30dB 결합기로 가정했을 때 그 작용을 살펴보면, 메인라인을 중심으로 커플링라인 A포트와 50Ω의 종단을 갖는 A'의 결합회로 즉 순방향 링크와, 커플링라인 B포트와 50Ω의 종단 C를 갖는 B' 즉 역방향 링크를 갖는 결합회로에 FWD 또는 REV 신호를 입력에 따른 작용을 살펴보면 하기와 같다.FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional directional coupler. When assuming a -30 dB coupler, the operation of the coupling circuit of A 'having a termination of 50 kHz and a coupling line, that is, a forward link and a coupling line, is described. The operation according to the input of the FWD or REV signal to the B ', that is, the reverse link having the end C of the B port and the 50 kHz is as follows.
우선 A포트에서 볼 때 FWD 신호가 30dB 감쇄후 출력되면 REV 신호는 50Ω종단 C로 흡수됨에 따라 FWD 신호에 REV 신호의 개입을 방지하는 작용을 한다.First, when the FWD signal is attenuated by 30dB when output from the A port, the REV signal is absorbed by the 50Ω terminal C, thereby preventing the REV signal from intervening in the FWD signal.
또한 상기와 반대로 B포트에서 볼때 REV 신호가 30dB 감쇄후, 출력하면 FWD 신호는 B'에서 50Ω종단 C로 흡수됨에 따라 REV 신호에 FWD 신호의 개입을 방지한다.On the contrary, when the REV signal is attenuated by 30dB when output from the B port, the FWD signal is absorbed by the 50Ω terminal C at B ', thereby preventing the FWD signal from intervening in the REV signal.
따라서 상기와 같은 방향성 결합기는 RF시스템에서 FWD 신호나 REV 신호에 대한 모니터링을 위한 검출과 결합포트로서 다른 RF신호를 입력하여 메인 RF신호와 합성하는데 주로 이용한다.Therefore, the directional coupler as described above is mainly used to input another RF signal and combine with the main RF signal as a detection and coupling port for monitoring the FWD signal or the REV signal in the RF system.
그러나, 상기 종래기술은 기지국 장비의 증설용으로 분배기를 사용하여 분배하며 방향성 결합기의 증가에 따른 포트수가 제한됨에 따라 하기와 같은 문제점이 있다.However, the related art uses the splitter for the expansion of the base station equipment and has the following problems as the number of ports due to the increase in the directional coupler is limited.
첫째 : 스플리터(Splitter)의 자체 입력대 출력의 전력손실이 크며 이와 같은 전력손실이 분배기 증가로 누적된다.First: The power loss of the splitter's own input-to-output is large, and this power loss accumulates as the divider increases.
둘째 : 입력대 출력의 전력손실이 거의 없는 방향성 결합기의 자체 내장 결합회로의 수가 2개로 제한되어 있다.따라서 상기 방향성 결합기를 증설해야 하는 등의 문제가 있다.Secondly, the number of self-contained coupling circuits of the directional coupler with little power loss of the input-to-output is limited to two. Therefore, there is a problem such as the need to add the directional coupler.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 한 모듈에 다수의 커플링 회로를 내장한 멀티-방향성 결합기를 구성하여 분배기 기능에 있어 단점인 입력대 출력의 손실을 줄이며 또한 다양한 용도로 활용이 가능하도록 포트수를 확장하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems by configuring a multi-directional coupler with a plurality of coupling circuits in one module to reduce the loss of input to output which is a disadvantage in the divider function and also to be utilized in various applications The purpose is to expand the number of ports.
따라서, 그와 같은 목적을 달성하기 위한 기술 사상은 2+N개의 결합회로를 이용하여 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기에 있어서,Accordingly, the technical idea for achieving the above object is that in a multi-directional coupler capable of multiple coupling using 2 + N coupling circuits,
하나의 PCB상에 메인라인과, 메인라인을 중심으로 대향되게 형성된 한쌍의 커플링라인으로 구성된 결합기,A combiner consisting of a main line and a pair of coupling lines formed opposite to the main line on one PCB,
상기 결합기를 기준으로 형성된 소정의 결합값(db)과 동일한 결합값을 얻기 위해 각각 메인라인의 삽입손실만큼 보상하여 설계된 소정개수의 결합기,A predetermined number of combiners designed to compensate for each insertion loss of the main line to obtain a coupling value equal to the predetermined coupling value db formed on the basis of the combiner,
상기 소정개수의 결합기에 형성된 메인라인을 각각 결합하기 위한 전송선로,Transmission lines for coupling the main lines formed in the predetermined number of combiners, respectively,
상기 전송선로로 결합된 각각의 결합기를 다층으로 적층한 것을 특징으로 한 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기가 제시된다.Multi-directional couplers capable of multiple coupling are characterized in that each coupler coupled to the transmission line is stacked in multiple layers.
제 1도는 종래의 방향성 결합기의 기구물 상에 장착된 PCB 패턴이다.1 is a PCB pattern mounted on the fixture of a conventional directional coupler.
제 2도는 PCB상에 구성된 종래 방향성 결합기의 구성도로서, 50Ω종단저항의 위치에 따라 그 역할이 달라지는 예를 보여준다.2 is a configuration diagram of a conventional directional coupler formed on the PCB, showing an example of the role is changed depending on the position of the 50Ω termination resistor.
제 3도는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 PCB로 구성된 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기의 구성도이다.3 is a block diagram of a multi-coupling multi-directional coupler composed of a multi-layer PCB according to an embodiment of the present invention.
제 4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기의 구성도이다4 is a configuration diagram of a multi-coupled multi-directional coupler according to another embodiment of the present invention.
제 5도는 상기 제 4도의 일실시예를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of FIG. 4.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1, 10a, 10b, 10c : 커플링라인1, 10a, 10b, 10c: coupling line
2, 2D, 12a, 12b, 12c, 22 : 메인라인2, 2D, 12a, 12b, 12c, 22: mainline
3 : RF신호 결합포트 4 : RF신호 격리포트3: RF signal coupling port 4: RF signal isolation port
5, 15, 25 : RF신호 입력포트 6, 16, 26 : RF신호 출력포트5, 15, 25: RF signal input port 6, 16, 26: RF signal output port
7 : 기구물 13, 13' : 전송라인30a, 30b, 30c, 40 : PCB 100 : 1차측 기판200 : 2차측 기판 300 : 3차측 기판7: Instrument 13, 13 ': Transmission line 30a, 30b, 30c, 40: PCB 100: Primary side substrate 200: Secondary side substrate 300: Tertiary side substrate
이하 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 3도는 본 발명의 실시예로 3개층의 멀티-방향성 결합기의 사시도를 나타3 shows a perspective view of a three layer multi-directional coupler in an embodiment of the invention.
낸 도면으로서, 2+N의 결합회로 구성을 위해 하나의 메인라인(12a)과 상기 메인라인(12a)을 중심으로 대향되게 형성된 한쌍의 결합회로(10a)로 구성된 1차측기판(100)과 2차측기판(200) 및 3차측기판(300)으로 구성된다.또한, 상기 1차측기판(100)의 소정의 결합값(dB)을 기준으로 추가되는 층마다 삽입되는 메인라인(12b,12c)의 삽입손실을 보상하여 설계함에 따라 상기 1차측기판(100)과 같은 소정의 결합값(dB)을 2차, 3차측기판(200,300)에서도 얻을 수 있도록 구성된다.As shown in FIG. 1, a primary side substrate 100 and a pair of main circuits 12a and a pair of coupling circuits 10a formed to face the main line 12a to form a 2 + N coupling circuit. It is composed of a secondary side substrate 200 and a tertiary side substrate 300. In addition, the main line (12b, 12c) of each of the insertion layer is added based on a predetermined coupling value (dB) of the primary side substrate 100 As a result of compensating for the insertion loss, a predetermined coupling value (dB) similar to that of the primary side substrate 100 may be obtained in the secondary and tertiary side substrates 200 and 300.
또한 상기 1차측기판(100)에 구성된 메인라인(12a)의 RF신호 입력포트(15)에 입력된 신호를 상기 3차측기판(300)의 RF신호 출력포트(16)로 출력하기 위한 각 층의 메인라인(12a,12b,12c)을 연결하기 위한 전송선로(13,13')가 구성된다.In addition, each layer for outputting a signal input to the RF signal input port 15 of the main line 12a of the primary side substrate 100 to the RF signal output port 16 of the tertiary side substrate 300 Transmission lines 13 and 13 'for connecting the main lines 12a, 12b and 12c are formed.
또한 상기 1차측기판(100)과 2차측기판(200) 및 3차측기판(300)을 다층화하기 위해 일반 다층 PCB의 적층에 이용하는 접착제를 사용하여 적층시킨다.In addition, in order to multilayer the primary side substrate 100, the secondary side substrate 200, and the tertiary side substrate 300, an adhesive is used to laminate a general multilayer PCB.
상기 각 기판을 다층화하기 위한 결합회로의 실험식은 수학식 1과 같다.
제 4도는 본 발명의 다른 실시예로 복수개의 다중-방향성 결합기 구성도를 도시한 도면이다.하나의 PCB(40)상에 메인라인(2D)과 메인라인(2D)을 중심으로 대향된 N개의 결합회로(10)와 상기 N개 만큼 증가된 결합회로(10) 사이에는 결합회로의 증가에 비례한 길이로 메인라인(2D)이 연장 형성된다.4 is a diagram illustrating a configuration of a plurality of multi-directional couplers according to another embodiment of the present invention. N opposed main lines 2D and main lines 2D on a single PCB 40 are illustrated. Between the coupling circuit 10 and the coupling circuits 10 increased by N, the main line 2D extends in a length proportional to the increase of the coupling circuit.
상기 구성 역시 N개의 증가된 결합회로(10)만큼 삽입되는 메인라인(2D)의 삽입손실을 보상하여 N+2의 결합회로를 설계함에 따라 하나의 PCB상에서 N개 만큼 증가된 결합회로와 비례한 길이의 메인라인(2D)을 구성할 수 있다.The above configuration also compensates for the insertion loss of the main line 2D inserted by N increased coupling circuits 10 to design the coupling circuit of N + 2, which is proportional to N coupling circuits increased by N on one PCB. The main line 2D of length can be configured.
상기 결합회로의 갯수를 증가시키기 위한 결합회로의 실험식은 수학식 2와 같다.An empirical formula of the coupling circuit for increasing the number of the coupling circuit is shown in Equation 2.
상기와 같은 수학식 2를 토대로 도 4에서 도시된 바와 같이 N개까지 확장이 가능하다.Based on Equation 2, as shown in FIG.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 도 5를 참조하여 설명하면 하기와 같다.Referring to Figure 5 the operation of the present invention having the configuration as described above is as follows.
RF신호 입력포트(25)와 메인라인(2D) 및 RF신호 출력포트(26)는 단지 원신호를 전송하기 위한 전송선로이며 각각의 결합포트들은 메인으로부터 내부 무선전송에 의하여 메인라인과 결합회로 라인 간격에 의하여 결합값이 결정 및 설계되고 그로 인해 RF신호의 추출 및 결합이 가능하다.또한 상기 구성의 멀티-방향성 결합기는 자체적인 회로감쇄가 내부에서 이루어지기 때문에 각 채널이나 시스템 등의 용량에 맞게 설계가 가능한 이점으로 용도를 다양하게 사용할 수 있다.The RF signal input port 25 and the main line 2D and the RF signal output port 26 are only transmission lines for transmitting original signals, and each coupling port is a main line and a coupling circuit line by an internal wireless transmission from the main. The coupling value is determined and designed according to the spacing, which allows extraction and combining of RF signals. In addition, the multi-directional coupler of the above configuration has its own circuit attenuation inside, so it is suitable for each channel or system capacity. Various possible uses are possible due to the possible design.
도 5에 제시된 바와 같이, C는 각 채널의 출력포트로 이용이 가능하며, D는 RF신호를 전력측정기로 측정할 때 사용하는 포트로 사용이 가능하다.이는 RF신호를 곧바로 전력측정기로 측정할 때 RF신호의 전력이 높기 때문에 장비가 손상될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해 상기의 결합기의 D의 포트를 이용하여 측정한다.As shown in FIG. 5, C may be used as an output port of each channel, and D may be used as a port used when measuring an RF signal with a power meter. When the power of the RF signal is high, there is a risk of damage to the equipment, so to prevent this measure using the port of the D of the combiner.
또한 E포트는 RF신호 입력포트로부터 입력된 신호와 커플링 포트로 입력된 시스템 또는 모듈의 신호를 입력하여 결합하고 이를 RF신호 출력포트로 두 신호가 결합된 신호를 출력할 수 있다.Also, the E port may input and combine a signal input from an RF signal input port and a signal of a system or a module input to a coupling port, and output the combined signal of the two signals to the RF signal output port.
이와 같이 증가된 포트를 이용하여 다양한 용도로 결합이 가능하다.By using the increased port as described above it can be combined for various purposes.
또한 다중신호를 상기 결합포트로 합성이 가능해 결합회로의 본래 역할인 REV, FWD RF신호의 검출도 가능하다.In addition, multiple signals can be synthesized through the coupling port, so that the REV and FWD RF signals, which are inherent to the coupling circuit, can be detected.
본 발명은 하나의 PCB상에 메인라인과 메인라인을 중심으로 대향되게 형성된 한쌍의 커플링라인을 다층으로 적층한 다중결합이 가능한 멀티-방향성 결합기 제공을 토대로 분배기 기능을 수행시 분배기의 단점인 입력대 출력의 손실을 최소화 하며 또한 다중신호를 상기 결합기의 결합포트로 합성이 가능하며, 또한 결합기의 본래 역할인 REV, FWD RF신호의 검출도 가능한 효과가 있다.The present invention is based on the provision of a multi-directional coupler capable of multiple coupling by stacking a pair of coupling lines formed in a plurality of pairs opposed to the main line and the main line on a single PCB based on the input of the divider when performing the divider function. It is possible to minimize the loss of the large output and to combine multiple signals into the coupling port of the combiner, and also to detect the REV and FWD RF signals, which are the original roles of the combiner.
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