KR100536189B1

KR100536189B1 - 광대역 180°-비트 위상변위기

Info

Publication number: KR100536189B1
Application number: KR10-2002-0045076A
Authority: KR
Inventors: 정명득; 임중수; 소준호; 신현익
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2005-12-14
Also published as: US20040021526A1; KR20040011294A

Abstract

본 발명은 광대역 180°-비트 위상 변위기에 관한 것으로서, 특히, 접지된 스위칭 소자를 이용하여 단순화된 회로 구성을 지니는 것을 특징으로 하는 광대역 180°-비트 위상 변위기에 관한 것이다.

본 발명인 광대역 180°-비트 위상 변위기는 입력 포트와, 출력 포트와, 쓰루 포트 및 커플드 포트를 구비하는 랑게 커플러와; 상기 랑게 커플러의 쓰루 포트와, 커플드 포트에 각각 연결되어, 그 입력되는 무선 신호를 각각 반사시키는 반사 부하들로 구성된다.

Description

광대역 180°-비트 위상변위기{WIDEBAND 180°-BIT PHASE SHIFTER}

본 발명은 광대역 180°-비트 위상변위기에 관한 것으로서, 특히, 접지된 스위칭 소자를 이용하여 단순화된 회로 구성을 지니는 것을 특징으로 하는 광대역 180°-비트 위상변위기에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 180°-비트 위상변위기의 구성도를 도시하는 것으로서, 입력 스위치(1)와, 출력 스위치(4)와, 단락된(shorted) π-형 회로(2) 및, 단락된 랑게(lange) 커플러(coupler)(3)로 구성된다. 상기 위상변위기를 통하여 입력된 무선 주파수 신호(이하, "RF 신호"라 함)에 대하여 상기 스위치의 동작에 의해서 2가지의 출력신호들이 출력되고, 상기 출력신호들 간에 180°의 위상차가 발생되게 된다.

상기 스위치(1)의 내부 상세도는 참조번호(10)로 지시되고, 상기 스위치(4)도 상기 스위치(1)와 동일한 구성을 지닌다. 상기 종래의 스위치(1), (4)는 적어도 4개 이상의 PIN 다이오드를 포함하여 매우 복잡한 구성을 지닌다. 따라서, 상기 종래의 위상변위기는 다수개의 소자들로 구성됨으로써 상당히 넓은 면적을 차지하게 되는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 종래의 위상변위기보다 간단한 새로운 개념의 광대역 180°-비트 위상변위기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuits: 모놀리딕 마이크로파 집적회로) 및 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuits: 하이브리드 마이크로파 집적 회로) 등과 같은 평면형(planar type)의 위상변위기를 제작할 때 그 면적 면에서 휠씬 적게 구현된 광대역 180°-비트 위상변위기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 광대역 180°-비트 위상 변위기는 입력 포트와, 출력 포트와, 쓰루 포트 및 커플드 포트를 구비하는 랑게 커플러와; 상기 랑게 커플러의 쓰루 포트와 커플드 포트에 각각 연결된 PIN 다이오드 스위칭 소자로 이루어진 반사 부하로서, 상기 스위칭 소자의 동시 도통(ON)시에 입력되는 무선 신호에 대해 -1의 반사계수 특성을 보이고 상기 스위칭 소자의 동시 차단(OFF)시에 1의 반사계수 특성을 보이는 반사 부하를 구비하는 것을 특징으로 한다.이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 살명한다.

도 2는 본 발명에 따른 광대역 180°-비트 위상변위기의 구성도를 도시하는 것으로서, 랑게 커플러(20)와, 상기 랑게 커플러(20)로부터 입력된 신호를 반사하는 2개의 반사부하들(reflective load)(30)로 이루어져 있다.

자세하게, 상기 랑게 커플러는 입력(input) 포트(21)와, 아이솔레이티드 (isolated) 포트 또는 출력 포트(22)와, 커플드(coupled) 포트(23) 및 쓰루 (through) 포트(24)로 이루어진다. 상기 2개의 반사부하들(30)은 각각 커플드 포트(23)와 쓰루 포트(24)에 연결되고, 상기 반사부하들(30) 각각은 스위칭 소자(31)와 접지(32)로 이루어진다.

도 3은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 구성도를 도시하는 것으로서, 상기 스위칭 소자(31)의 일실시예로서 PIN 다이오드(41), (42)가 각각 사용될 수 있고, 상기 접지(43), (44)는 스루홀(via hole)로 형성될 수 있다. 상기 PIN 다이오드(41), (42)는 소정의 제어 회로(도시되지 않음)에 의해 동시에 온되거나 오프되어진다. 상기 PIN 다이오드들의 등가회로로 상기 다이오드가 온되었을 경우 약 1.5오옴의 저항으로, 오프되었을 경우 50pF의 캐패시터로 근사화할 수 있다

이하에서, 본 발명의 작용을 설명한다. 먼저, P∠0°(이때, P는 입력된 신호의 크기)인 RF 신호(Si)가 상기 입력 포트(21)를 통하여 입력되면, 상기 커플드 포트(23)에서 1/2P∠0°인 RF 신호(Sci)가 상기 PIN 다이오드(41)로 입력되고, 상기 쓰루 포트(24)에서 1/2P∠90°인 RF 신호(Sti)가 상기 PIN 다이오드(42)로 입력된다.

첫째로, 상기 PIN 다이오드들(41), (42)이 모두 오픈(open)인 경우, 즉 PIN 다이오드들(41), (42)이 모두 오프인 경우, 상기 반사부하(30)의 반사 계수가 거의 1로 보이게 되어, 1/2P∠0°인 RF 신호(Sco)가 상기 커플드 포트(23)로 반사되고, 1/2P∠90°인 RF 신호(Sto)가 상기 쓰루 포트(24)로 반사된다. 상기 반사된 RF 신호들은 다시 랑게 커플러(20)로 입력된다. 따라서, 입력 포트(21)로는 상기 RF 신호(Sco)와 (Sto)가 상기 랑게 커플러(20)를 통과하여, 각각 1/2P∠0°인 RF 신호와, 1/2P∠180°인 RF 신호가 합하여지게 되므로, 즉 서로 180°의 위상차가 있는 RF 신호가 합해지므로 서로 상쇄되어, 출력된 RF 신호는 0이 된다. 반면에 출력 포트(22)로는 상기 RF 신호(Sco)와 (Sto)가 상기 랑게 커플러(20)를 통과하여, 각각 1/2 P∠90°인 RF 신호와, 1/2P∠90°인 RF 신호가 합하여지게 되므로, 출력된 RF 신호(So)는 P∠90°이 된다.

둘째로, 상기 PIN 다이오드들(41), (42)이 모두 단락(short)인 경우, 즉 PIN 다이오드들(41), (42)이 모두 온인 경우, 상기 반사부하(30)의 반사 계수가 거의 -1로 보이게 되어, 1/2P∠-180°인 RF 신호(Sco)가 상기 커플드 포트(23)로 반사되고, 1/2P∠-90°인 RF 신호(Sto)가 상기 쓰루 포트(24)로 반사된다. 상기 반사된 RF 신호들은 다시 랑게 커플러(20)로 입력된다. 따라서, 입력 포트(21)로는 상기 RF 신호(Sco)와 (Sto)가 상기 랑게 커플러(20)를 통과하여, 각각 1/2P∠-180°인 RF 신호와, 1/2P∠0°인 RF 신호가 합하여지게 되므로, 즉 서로 180°의 위상차가 있는 RF 신호가 합해지므로 서로 상쇄되어, 출력된 RF 신호는 0이 된다. 반면에 출력 포트(22)로는 상기 RF 신호(Sco)와 (Sto)가 상기 랑게 커플러(20)를 통과하여, 각각 1/2 P∠-90°인 RF 신호와, 1/2P∠-90°인 RF 신호가 합하여지게 되므로, 출력된 RF 신호(So)는 P∠-90°이 된다.

따라서, 상기 출력 포트(24)로 출력되는 RF 신호의 종류는 P∠90°와, P∠-90°이므로, 서로 180°의 위상차가 있는 RF 신호가 생성되게 된다.

상기 스위치(31)로 사용되는 소자는 상기 PIN 다이오드(41), (42) 이외에도, MESFET, HEMT 등이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 출력의 그래프를 도시한 것으로서, 2GHz에서 6GHz 대역에서의 결과를 도시한다. 상기 그래프에서 주파수 대역이 2GHz 내지 6GHz 범위에서 거의 180°의 위상 변위가 이루어짐을 알 수 있다.

상기한 구성에 따라서, 본 발명은 위상변위기의 구조를 현저하게 단순하게 하면서도 광대역에서 180°의 위상을 변위시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 위상변위기의 웨이퍼 상에서의 면적을 현저하게 감소시킴으로써, 웨이퍼의 수율을 현저하게 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 180°-비트 위상변위기의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 광대역 180°-비트 위상변위기의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 출력의 그래프이다.

Claims

입력 포트와, 출력 포트와, 쓰루 포트 및 커플드 포트를 구비하는 랑게 커플러와;

상기 랑게 커플러의 쓰루 포트와 커플드 포트에 각각 연결된 PIN 다이오드 스위칭 소자로 이루어진 반사 부하로서, 상기 스위칭 소자의 동시 도통(ON)시에 입력되는 무선 신호에 대해 -1의 반사계수 특성을 보이고 상기 스위칭 소자의 동시 차단(OFF)시에 1의 반사계수 특성을 보이는 반사 부하를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 180°-비트 위상 변위기.
삭제
삭제
삭제