KR100431521B1 - Directional coupler having reduced-length and improved-directivity by unbalanced coupled-transmission-line structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주전송선로와 커플링선로(및 50옴라인)의 직경/구조를 상호 불균형적으로 설계 제작함으로써 결합기의 길이축소 뿐만 아니라 결합기 성능(지향성, 반사손실 등)의 향상을 도모할 수 있는 방향성 결합기에 관한 것이다.According to the present invention, the diameter / structure of the main transmission line and the coupling line (and 50 ohm line) are disproportionately designed and manufactured so that not only the length reduction of the coupler but also the performance of the coupler (directivity, return loss, etc.) can be improved. It relates to a directional coupler.
본 발명은 전자파를 입사시키기 위한 입력포트, 입사된 전자파를 전달시키는 주전송선로, 주전송선로를 통한 통과전력을 출력하는 출력포트, 주전송선로와 결합되고 입사 전자파에 대한 소정의 전력을 분기하기 위한 커플링선로, 커플링선로에 연결되어 결합전력을 출력하기 위한 결합포트, 및 커플링선로의 타측과 연결되는 격리포트를 포함하는 방향성 결합기에 있어서, 주전송선로와 커플링선로의 결합영역을 동작주파수대역에 대한 λ/4 보다 작은 길이로 구현하며; 결합기의 성능 저하를 보상하기 위하여, 커플링선로의 단면규모(직경)와 주전송선로의 단면규모(직경)는 상호 불균형적으로 설계하는 것을 특징으로 한다.The present invention is coupled to the input port for injecting electromagnetic waves, the main transmission line for transmitting the incident electromagnetic waves, the output port for outputting the passing power through the main transmission line, the main transmission line and branching a predetermined power for the incident electromagnetic waves A directional coupler including a coupling line for coupling, a coupling port connected to the coupling line for outputting coupling power, and an isolation port connected to the other side of the coupling line, wherein the coupling area between the main transmission line and the coupling line is defined. The length is less than [lambda] / 4 for the operating frequency band; In order to compensate for the deterioration of the coupler, the cross section size (diameter) of the coupling line and the cross section size (diameter) of the main transmission line are characterized by an unbalanced design.
Description
본 발명은 방향성 결합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주전송선로와 커플링선로(및 50옴라인)의 직경/구조를 상호 불균형적으로 설계 제작함으로써 결합기의 길이축소 뿐만 아니라 지향성 및 반사손실의 향상을 도모할 수 있는 불균형적인 결합구조를 통해 길이축소 및 높은 지향성을 갖는 방향성 결합기에 관한 것이다.The present invention relates to a directional coupler, and more particularly, to improve the directivity and return loss as well as the length reduction of the coupler by designing and disproportionately designing the diameter / structure of the main transmission line and the coupling line (and 50 ohm line). The present invention relates to a directional coupler having a length reduction and a high directivity through an unbalanced coupling structure capable of.
일반적으로 무선통신 네트워크 또는 시스템에서 사용되는 방향성 결합기는 마이크로 고주파 신호를 분리하거나 결합하는 특성을 갖는 소자로서, 혼합기(Mixer)내에서 고주파(RF) Power의 분기 또는 결합, Source로부터 시스템의 Level 제어를 위한 Power의 샘플링, 회로망 분석기에서 입력신호와 반사신호의 분리, 다수의 부하에 대한 RF Power의 분배 등을 위해 광범위하게 사용되는 소자이다.In general, the directional coupler used in a wireless communication network or system is a device that separates or combines micro-frequency signals, and branches or combines high-frequency (RF) power in a mixer and controls the level of the system from a source. It is widely used for sampling of power, separating input signal and reflected signal from network analyzer, and distributing RF power to multiple loads.
이러한 방향성 결합기는 크게 도파관형, 브랜치라인(Branch-Line)형, 결합 전송선로(Coupled-Transmission-Line)형 등으로 분류할 수 있으며, 그 용도에 따라 다양한 형태로 구현되어 사용된다.Such directional couplers can be broadly classified into waveguide, branch-line, and coupled-transmission-line types, and are implemented in various forms according to their purpose.
특히, 결합 전송선로형 방향성 결합기는 입력포트, 출력포트, 결합포트, 및 격리포트의 4단자 포트와, 상기 입력포트를 통해 입사하는 마이크로 전자파를 상기 출력포트를 통해 통과시키는 주전송선로와, 상기 주전송선로와의 결합 현상을 통해 전자파에 대한 소정의 전력을 분기하고 이를 상기 결합포트를 통해 출력하는 커플링선로로 구성되어 있으며, 이들 주전송선로와 커플링선로의 이격거리 및 그 단면규모(또는 구조)에 의해 결정되는 전자파의 결합계수에 따라 주전송선로와 커플링선로 사이에 일정한 결합량을 갖게 된다.Particularly, the combined transmission line type directional coupler includes four terminal ports of an input port, an output port, a coupling port, and an isolation port, and a main transmission line through which the microwaves incident through the input port pass through the output port. It consists of a coupling line for branching a predetermined power for electromagnetic waves through the coupling phenomenon with the main transmission line and outputting it through the coupling port, and the separation distance between the main transmission line and the coupling line and the cross-sectional scale thereof ( Or a structure) and has a constant coupling amount between the main transmission line and the coupling line according to the coupling coefficient of the electromagnetic wave.
또한, 이론상으로는 상기 주전송선로와 커플링선로의 결합길이가 λ/4일 경우 최대의 결합이 발생하며, 그 이하로 설정될 경우 결합기 성능(지향성, 아이솔레이션, 반사손실 등)의 전반적인 저하가 나타나게된다.In theory, the maximum coupling occurs when the coupling length between the main transmission line and the coupling line is λ / 4, and when set below, the overall degradation of the coupler performance (directionality, isolation, return loss, etc.) appears. do.
또한, 지향성, 반사손실, 아이솔레이션 등의 특성을 최대로 얻기 위해서는 결합기의 입,출력단 임피던스를 무선기기 설계자간의 상호 규약에 따른 50Ω임피던스로 정합할 필요가 있다.In addition, in order to maximize the characteristics such as directivity, return loss, and isolation, it is necessary to match the input and output impedance of the coupler to 50 Ω impedance according to mutual agreement between wireless device designers.
따라서, 종래의 방향성 결합기는 원하는 만큼의 결합량을 갖고 입,출력단 임피던스의 정합을 통해 결합기 특성(지향성, 반사손실, 삽입손실, 아이솔레이션 등)의 개선을 도모하기 위하여, 일반적으로 결합 Line의 길이를 λ/4로 설정하고 있으며, 주전송선로와 커플링선로에 대한 상호 이격거리를 조절하거나 그 단면규모(직경, 또는 선로폭, 등)를 동일치수로 하면서 이를 적절하게 조절하고 있다.Therefore, in order to improve the characteristics of the coupler (directionality, return loss, insertion loss, isolation, etc.) through the matching of the input and output impedances, the conventional directional coupler has the coupling amount as desired, and in general, the length of the coupling line is increased. It is set to λ / 4, and the distance between the main transmission line and the coupling line is adjusted or the size of the cross section (diameter, line width, etc.) is equally adjusted.
하지만, 이와 같은 종래의 방향성 결합기는 λ/4의 결합길이에 따른 크기상의 많은 문제점을 갖고 있으며, 주전송선로와 커플링선로의 직경(또는 선로폭)이 관행적으로 동일하게 설계됨으로써 지향성 및 반사손실 등의 특성이 일정한 한계를 갖게 되는 문제점이 있다.However, such a conventional directional coupler has a lot of problems in size according to the coupling length of λ / 4, and the diameter (or line width) of the main transmission line and the coupling line are conventionally designed to be the same, thus directivity and reflection There is a problem that characteristics such as loss have a certain limit.
특히, CDMA 무선통신 장치에 사용되는 800MHz대 10dB(결합량) 방향성 결합기의 경우 λ/4의 결합영역을 갖게 되면, 전송라인의 길이는 대략 87mm정도이며, 여기에 외함, 커넥터 등을 고려하면 방향성 결합기의 전체적인 길이는 대략 10cm이상이 됨으로써, 설치상의 불편함 뿐만 아니라 전반적인 관련장치의 소형화에 제한요인이 되는 문제점이 있다.Especially, in case of 800MHz to 10dB (coupling amount) directional coupler used in CDMA wireless communication device, if the coupling area is λ / 4, the length of transmission line is about 87mm. Since the overall length of the coupler is about 10 cm or more, there is a problem that it is not only an inconvenience in installation, but also a limiting factor in the miniaturization of the related devices.
또한, 종래의 800MHz대 10dB 방향성 결합기들은, λ/4의 결합영역을 가짐에도 불구하고, 그 지향성이 20~22dB정도로 한계를 갖고, 반사손실 또한 25~30dB정도의 특성을 나타내고 있는 실정이다.In addition, the conventional 800MHz band 10dB directional coupler, despite having a coupling region of λ / 4, its directivity has a limit of about 20 ~ 22dB, the return loss also shows a characteristic of about 25 ~ 30dB.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 방향성 결합기의 결합영역을 λ/4 이하( λ/8)로 축소함과 동시에 주전송선로와 결합선로(및 50옴라인)의 단면규모를 상호 불균형적으로 조절하면서 결합영역의 축소에 따른 결합기성능(지향성, 반사손실 등)의 저하를 보상하고 입,출력단 임피던스를 50옴으로 최대 정합시킴으로써, 결합기크기의 축소 뿐만 아니라 높은 지향성 및 기타 성능의 향상을 함께 도모할 수 있는 불균형적인 결합구조를 통해 길이축소 및 높은 지향성을 갖는 방향성 결합기를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the coupling area of the directional coupler to λ / 4 or less (λ / 8) and at the same time the main transmission line and the coupling line (and 50 ohm line). ), While compensating the cross-sectional size of the cross-sectional disproportionately and compensating for the decrease in the performance of the coupler (directivity, return loss, etc.) due to the reduction of the coupling area, and matching the input and output terminal impedances to 50 ohms. It is to provide a directional coupler having a length reduction and a high directivity through an unbalanced coupling structure capable of improving the directivity and other performance.
도 1은 본 발명에 따른 방향성 결합기를 도시한 분해 사시도.1 is an exploded perspective view showing a directional coupler according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 방향성 결합기의 주선로 및 커플링선로에 대한 구조도.2 is a structural diagram of the main line and the coupling line of the directional coupler according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 방향성 결합기의 반사손실 및 삽입손실에 대한 특성도.Figure 3 is a characteristic diagram for the reflection loss and insertion loss of the directional coupler according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 방향성 결합기의 결합도에 대한 특성도.Figure 4 is a characteristic view of the coupling of the directional coupler according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 방향성 결합기의 아이솔레이션에 대한 특성도.5 is a characteristic view of the isolation of the directional coupler according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
103. 입력포트 104. 주전송선로103. Input port 104. Main transmission line
105. 출력포트 106. 결합단 50Ω라인105. Output port 106. Coupling end 50Ω line
107. 결합포트 108. 커플링선로107. Coupling port 108. Coupling line
109. 격리단 50Ω라인 110. 격리포트109. 50Ω line in isolation 110. Isolation port
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 불균형적인 결합구조를 통해 길이축소 및 높은 지향성을 갖는 방향성 결합기는 전자파를 입사시키기 위한 입력포트, 일단이 상기 입력포트와 연결되고 입사된 전자파를 전달시키는 주전송선로, 상기 주전송선로의 타단에 연결되어 통과 전력을 출력하는 출력포트, 상기 주전송선로와 커플링되고 입사 전자파에 대한 소정의 전력을 분기하기 위한 커플링선로, 상기 커플링선로의 일측과 연결되어 결합전력을 출력하기 위한 결합포트, 및 상기 커플링선로의 타측과 연결되는 격리포트를 포함하는 방향성 결합기에 있어서,상기 주전송선로와 상기 커플링선로의 결합영역이 동작주파수대역에 대한 λ/4 보다 작은 길이로 구현되고;결합기의 성능저하를 보상하기 위하여, 상기 커플링선로의 단면규모와 상기 주전송선로의 단면규모는 상호 불균형적인 결합구조로 설계되며;일단이 상기 커플링선로의 일측과 연결되고 타단은 상기 결합포트와 연결되며 그 단면규모가 상기 커플링선로와 동일한 결합단 50옴라인 및 일단이 상기 커플링선로의 타측과 연결되고 타단은 상기 격리포트와 연결되며 그 단면규모가 상기 커플링선로와 동일한 격리단 50옴라인이 설치된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a directional coupler having a length reduction and a high directivity through an unbalanced coupling structure according to the present invention has an input port for injecting electromagnetic waves, a main end of which is connected to the input port and transmits incident electromagnetic waves. A transmission line, an output port connected to the other end of the main transmission line and outputting passing power, a coupling line coupled to the main transmission line and for branching a predetermined power for incident electromagnetic waves, the one side of the coupling line A directional coupler including a coupling port connected to output a coupling power, and an isolation port connected to the other side of the coupling line, wherein the coupling region between the main transmission line and the coupling line is λ with respect to an operating frequency band. It is implemented with a length of less than / 4; in order to compensate for the deterioration of the coupler, the cross-sectional size of the coupling line and the The cross-sectional scale of the main transmission line is designed in a mutually unbalanced coupling structure; one end is connected to one side of the coupling line, the other end is connected to the coupling port and the cross-section size is the same as the coupling line 50 ohm line And an isolation end 50 ohm line having one end connected to the other side of the coupling line, the other end connected to the isolation port, and the cross-sectional size thereof being the same as the coupling line.
또한, 본 발명에 따른 방향성 결합기는 일단이 상기 커플링선로의 일측과 연결되고 타단은 상기 결합포트와 연결되며 그 단면규모가 상기 커플링선로와 동일한 결합단 50옴 라인과, 일단이 상기 커플링선로의 타측과 연결되고 타단은 상기 격리포트와 연결되며 그 단면규모가 상기 커플링선로와 동일한 격리단 50옴 라인을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the directional coupler according to the present invention, one end is connected to one side of the coupling line, the other end is connected to the coupling port and the cross-section size of the coupling end 50 ohm line is the same as the coupling line, one end is the coupling It is preferable that the other end of the line and the other end is connected to the isolation port further comprises a 50 ohm line isolating end of the cross-section is the same as the coupling line.
또한, 상기 주전송선로와 상기 커플링선로의 결합영역은 동작주파수대역의 λ/8로 설계하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the coupling region of the main transmission line and the coupling line be designed to be λ / 8 of the operating frequency band.
또한, 본 발명에 따른 방향성 결합기가 동작주파수 대역이 800MHz대인 10dB 에어라인형 방향성 결합기일 경우, 상기 주전송선로의 단면 직경이 2.6mm이고, 상기 커플링선로, 상기 결합단 50옴라인, 및 상기 격리단 50옴라인의 단면 직경은 2.5mm인 것이 바람직하다.In addition, when the directional coupler according to the present invention is a 10dB directional coupler having an operating frequency band of 800MHz band, the cross section diameter of the main transmission line is 2.6mm, the coupling line, the coupling end 50 ohm line, and the The cross-sectional diameter of the 50 ohm line of isolation stage is preferably 2.5 mm.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면 도 1은 본 발명에 따른 불균형 결합구조를 갖는 방향성 결합기에 대한 일실시예를 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 주전송선로 및 커플링선로의일실시예에 대한 구조도이다.1 is an exploded perspective view illustrating an embodiment of a directional coupler having an unbalanced coupling structure according to the present invention, and FIG. 2 is a structural diagram of an embodiment of a main transmission line and a coupling line.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방향성 결합기는 접지체 역할을 하는 외함덮개(102) 및 외함본체(101)와, 입력포트(103)와, 출력포트(105)와, 일단이 상기 입력포트(103)에 연결되고 타단은 상기 출력포트(105)에 연결되는 주전송선로(104)와, 상기 주전송선로(104)와 평행하게 배치되는 커플링선로(108)와, 결합포트(107)와, 일단이 상기 커플링선로(108)의 일측에 연결되고 타단은 상기 결합포트(107)에 연결되는 결합단 50Ω라인(106)과, 격리포트(110)와, 일단이 상기 커플링선로(108)의 타측에 연결되고 타단은 상기 격리포트(110)에 연결되는 격리단 50Ω라인(109)으로 구성되는 것으로서, 상기 주전송선로(104)와 상기 커플링선로(108)의 결합길이는 동작주파수대역에 대한 λ/4 이하(λ/8)로 구현되며, 길이 축소에 따른 결합기의 특성저하를 보상하기 위하여 상기 커플링선로(108)의 단면규모(직경)와 상기 주전송선로(104)의 단면규모(직경)는 상호 불균형적인 결합구조로 설계된다.As shown in FIG. 1, the directional coupler according to the present invention has an enclosure cover 102 and an enclosure body 101 serving as a grounding body, an input port 103, an output port 105, and one end thereof. A main transmission line 104 connected to an input port 103 and the other end connected to the output port 105, a coupling line 108 disposed in parallel with the main transmission line 104, and a coupling port ( 107, a coupling end 50Ω line 106, one end is connected to one side of the coupling line 108 and the other end is connected to the coupling port 107, an isolation port 110, and one end is the coupling It is connected to the other side of the line 108 and the other end is composed of an isolation end 50Ω line 109 connected to the isolation port 110, the coupling length of the main transmission line 104 and the coupling line 108 Is implemented as λ / 4 or less (λ / 8) for the operating frequency band, and the coupler is used to compensate for the deterioration of the coupler due to length reduction. Cross-sectional size (diameter) of the cross-sectional size (diameter) and in the main transmission line 104 of the line 108 is designed as a cross-unbalanced coupling structure.
상기 입력포트(103)를 통해 입사되는 마이크로전자파는 상기 주전송선로(104)를 통해 전달되면서, 그 중 소정의 전력(결합량에 따라)은 커플링선로(108)로 분기되고, 그 나머지 전력은 상기 출력포트(105)를 통해 통과된다.Microwaves incident through the input port 103 are transmitted through the main transmission line 104, and a predetermined power (depending on the amount of coupling) is branched to the coupling line 108, and the remaining power thereof. Is passed through the output port 105.
상기 커플링선로(108)로 분기되는 전자파의 대부분은 상기 결합단 50Ω라인(106)을 통해 상기 결합포트(107)로 출력되고 그 일부는 상기 격리단 50Ω라인(109)을 통해 상기 격리포트(110)로 출력되는 것으로서, 결합기의 지향성은 격리포트에 대한 출력포트의 출력비로서 산출된다.Most of the electromagnetic waves branched to the coupling line 108 are output to the coupling port 107 through the coupling end 50Ω line 106, and a part of the electromagnetic waves are separated through the isolation stage 50Ω line 109. Output to 110, the directivity of the coupler is calculated as the output ratio of the output port to the isolation port.
이때, 본 발명은 상기 커플링선로(108)와 주전송선로(104)의 결합길이를 λ/4 이하, 바람직하게는 λ/8로 설정하고, 결합길이의 축소에 따른 결합량, 지향성, 기타 특성의 저하를 커플링선로(108) 및 50옴 라인(106,109)의 단면규모에 대한 실험적 조정을 통해서 보상하게 된다.In this case, the present invention sets the coupling length of the coupling line 108 and the main transmission line 104 to λ / 4 or less, preferably λ / 8, and the coupling amount, directivity, etc. according to the reduction of the coupling length. The deterioration of the characteristics is compensated through experimental adjustments to the cross-sectional size of the coupling line 108 and the 50 ohm lines 106 and 109.
또한, 상기 50Ω라인(106,109)은 결합포트(107) 및 격리포트(110)와 상기 커플링선로(108)간에 교각역활을 할 뿐만 아니라 지향성, 반사손실, 아이솔레이션 등의 특성 개선과 임피던스 정합에 있어 중요한 역할을 하는 것으로서, 그 단면규모(직경)를 상기 주전송선로(104)의 단면규모(직경)와 서로 다른값으로 실험적으로 조정함으로써 결합기가 최대의 특성을 나타내게 되는 값으로 설계된다.In addition, the 50Ω lines 106 and 109 serve as bridges between the coupling port 107 and the isolation port 110 and the coupling line 108, as well as improving impedance and matching characteristics such as directivity, return loss, and isolation. As an important role, the cross-sectional size (diameter) is experimentally adjusted to a value different from the cross-sectional scale (diameter) of the main transmission line 104 is designed to the value that will exhibit the maximum characteristics.
특히, 도 1에 도시된 바와 같은 공기 유전체를 사용하는 에어라인형(Air Line Type) 방향성 결합기의 경우, 본 발명에 따른 불균형 결합구조 및 λ/8를 적용함으로써, 종래의 에어라인형 방향성 결합기에 비해, 결합기 전체적 길이의 대폭적인 축소 뿐만 아니라 지향성 및 반사손실 등에 있어 오히려 그 성능의 향상을 얻을 수 있다.In particular, in the case of an air line type directional coupler using an air dielectric as shown in FIG. 1, by applying an unbalanced coupling structure and λ / 8 according to the present invention, a conventional air line type directional coupler is applied. On the contrary, in addition to the drastic reduction of the overall length of the coupler, it is possible to obtain an improvement in the performance in terms of directivity and reflection loss.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 주전송선로(104)와 상기 커플링선로(108)의 결합영역 길이(ℓ)를 일반적인 λ/4에 비해 그 절반인 λ/8로 설정함으로써, 방향성 결합기의 전체적인 길이축소를 도모한다.As shown in FIG. 2, first, by setting the coupling length L of the main transmission line 104 and the coupling line 108 to λ / 8 which is half of that of the general λ / 4, The overall length of the coupler is reduced.
그리고, 방향성 결합기가 원하는 결합량을 갖도록, 선로간의 이격거리(S)와 주전송선로(104), 커플링선로(108), 및 50Ω라인(106,109)의 단면직경을 대략적인 길이(d)로 일단 설계한다.Then, the distance between the lines (S) and the cross-sectional diameters of the main transmission line 104, the coupling line 108, and the 50 Ω lines 106, 109 so as to have the desired coupling amount to the approximate length (d) so that the directional coupler has a desired coupling amount. Design first.
그리고, 상기 커플링선로(108) 및 50Ω라인(106,109)의 단면직경을 상기 주전송선로(104)의 직경(d)과 다른 길이(C)로 실험적으로 조절하면서, 입,출력단의 임피던스정합과 최대의 지향성 및 기타 특성들을 갖도록 그 단면직경(C)를 설계하게 된다.And, while experimentally adjusting the cross-sectional diameters of the coupling line 108 and the 50Ω line (106,109) to a length (C) different from the diameter (d) of the main transmission line 104, the impedance matching of the input and output terminals The cross sectional diameter C will be designed to have maximum directivity and other properties.
한편, 본 발명에 따른 방향성 결합기에 대한 보다 구체적인 실시예로서, 동작주파수 대역이 800MHz대인 CDMA시스템에 사용되는 10dB 결합량의 방향성 결합기의 경우, λ/8를 적용하여 결합영역의 길이를 44mm정도로 설계하고, 상기 주전송선로(104)의 단면직경(d)은 2.6mm, 상기 커플링선로(108) 및 50Ω라인(106,109)의 단면직경(C)은 2.5mm로 설계함으로써, 결합기의 전체적인 길이축소와 함께 그 특성(지향성, 반사손실, 아이솔레이션 등)들의 개선을 도모할 수 있다. 또한, 상기 이격거리(S)는 대략 3.1~3.3mm정도, 바람직하게는 3.13mm로 설계한다.On the other hand, as a more specific embodiment of the directional coupler according to the present invention, in the case of the 10dB coupling amount of the directional coupler used in the CDMA system having an operating frequency band of 800MHz, the length of the coupling region is designed to be 44mm by applying λ / 8. In addition, the cross-sectional diameter (d) of the main transmission line 104 is 2.6mm, the cross-sectional diameter (C) of the coupling line 108 and 50Ω line 106,109 is designed to 2.5mm, thereby reducing the overall length of the coupler In addition, the characteristics (directionality, return loss, isolation, etc.) can be improved. In addition, the separation distance (S) is designed to be approximately 3.1 ~ 3.3mm, preferably 3.13mm.
도 3 내지 도 5은 본 발명에 따른 불균형 결합구조를 갖는 방향성 결합기가 상기된 바와 같은 결합구조로 설계될 경우, 이에 따른 결합기의 각 특성들을 보여주는 도면이다.3 to 5 are views showing the characteristics of the coupler when the directional coupler having an unbalanced coupling structure according to the present invention is designed as the coupling structure as described above.
도 3은 본 발명에 따른 800MHz대(중심주파수 860MHz)에서 동작하는 10dB 방향성 결합기의 반사손실 및 삽입손실에 대한 특성도로서, CH1은 반사손실에 대한 특성을 나타내며, CH2는 삽입손실에 대한 특성을 보여준다. 도 3에서, 반사손실은 약 45dB 정도이며, 삽입손실은 0.5dB 이하임을 알 수 있다.3 is a characteristic diagram of the reflection loss and insertion loss of the 10dB directional coupler operating in the 800MHz band (center frequency 860MHz) according to the present invention, CH1 is characterized by the reflection loss, CH2 is characterized by the insertion loss characteristics Shows. In FIG. 3, the reflection loss is about 45 dB, and the insertion loss is 0.5 dB or less.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 800MHz대(중심주파수 860MHz)에서 동작하는 10dB 방향성 결합기의 결합도에 대한 특성도로서, CH1은 반사손실에 대한 특성이고, CH2는 결합도에 대한 특성이다.4 is a characteristic diagram for the coupling degree of the 10dB directional coupler operating in the 800MHz band (center frequency 860MHz) according to the present invention, CH1 is a characteristic for the return loss, CH2 is a characteristic for the coupling.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 800MHz대(중심주파수 860MHz)에서 동작하는 10dB 방향성 결합기의 아이솔레이션(Isolation)에 대한 특성도로서, CH1은 반사손실에 대한 특성이고, CH2는 아이솔레이션에 대한 특성이다.In addition, Figure 5 is a characteristic diagram for the isolation (Isolation) of the 10dB directional coupler operating in the 800MHz band (center frequency 860MHz) according to the present invention, CH1 is a characteristic for the return loss, CH2 is a characteristic for the isolation.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이이솔레이션은 약 39dB 정도로 향상되어지는 것을 확인할 수 있다.As shown in Figure 5, according to the present invention, it can be seen that the isolation is improved to about 39dB.
또한, 본 발명에 따른 방향성 결합기의 지향성 특성은 아이솔레이션(약 39dB)- 결합도(10dB)로부터 약 29dB정도로 되어, 종래의 방향성 결합기(20~22dB)에 비해 약 7~8dB가량 향상됨을 알수 있다.In addition, the directional characteristics of the directional coupler according to the present invention is about 29dB from the isolation (about 39dB) -coupling degree (10dB), it can be seen that about 7 ~ 8dB improvement compared to the conventional directional coupler (20 ~ 22dB).
한편, 본 발명에 따른 결합기의 전송선로는 상기와 같은 도체봉 형태 뿐만 아니라 그 사용 용도 또는 필요에 따라 스트립선로 등으로 용이하게 구현할 수 있다.On the other hand, the transmission line of the coupler according to the present invention can be easily implemented as a strip line or the like, as well as the form of the conductor rod as described above or the use purpose thereof.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 방향성 결합기의 결합영역을 일반적인 λ/4에 비해 그 이하 또는 절반(λ/8)로 구현함으로써, 결합기의 전체적인 규모의 축소와 그에 따른 설치상의 용이성 및 관련장치의 소형화 등을 도모할 수 있다.According to the present invention made as described above, by implementing the bonding area of the directional coupler in less than or half (λ / 8) than the general λ / 4, the overall scale of the coupler and the ease of installation and related devices Miniaturization and the like can be achieved.
또한, 결합전송선로의 직경/구조 등을 설계함에 있어 커플링선로 및 50옴라인을 주전송선로와 불균형적으로 조정함으로써, 결합영역을 λ/4 이하로 함에도 불구하고 오히려 종래의 방향성 결합기에 비해 향상된 지향성, 반사손실, 아이솔레이션 등을 도모할 수 있다.In addition, in designing the diameter / structure of the coupling transmission line, the coupling line and the 50 ohm line are disproportionately adjusted with the main transmission line, so that the coupling area is λ / 4 or less, rather than the conventional directional coupler. Improved directivity, return loss and isolation can be achieved.
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