KR100804201B1 - Delay equalization in wireless communication systems having a highly selective filter - Google Patents
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Abstract
통신 신호의 효율적인 수신을 위한 리시브 전단은 통신 신호의 통과 대역을 선택하기 위한 고선택비를 가진 대역 통과 필터; 대역 통과 필터의 고선택비에 의해 발생한 군지연 변이를 보상하기 위한 등화기; 및 대역 통과 필터에 의하여 통과 대역 외측의 신호들로부터 보호되고, 리시브 전단의 잡음 형태를 결정하도록 등화기에 결합된 저잡음 증폭기를 포함하고, 대역 통과 필터 및 등화기는 고온 초전도 요소를 포함하며, 대역 통과 필터, 등화기 및 저잡음 증폭기는 저온 환경에서의 동작을 위하여 저온 유지 장치 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.A receive front end for efficient reception of a communication signal includes a band pass filter having a high selectivity for selecting a pass band of the communication signal; An equalizer for compensating for group delay variation caused by the high selectivity ratio of the bandpass filter; And a low noise amplifier protected by signals outside the pass band by a band pass filter and coupled to the equalizer to determine the noise shape of the receive front end, wherein the band pass filter and the equalizer include a high temperature superconducting element, and a band pass filter The equalizer and low noise amplifier are characterized in that they are arranged in a cryostat for operation in a low temperature environment.
HTSHTS
Description
도 1은 본 발명의 개략적인 리시브 전단의 블록 다이어그램1 is a block diagram of a schematic receive shear of the present invention
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 리시브 전단의 등화기를 나타낸 구성도Figure 2 is a block diagram showing an equalizer of the receiving shear of Figure 1 according to an embodiment of the present invention
도 3a와 도 3b는 도 2의 등화기의 개략적인 사시도3A and 3B are schematic perspective views of the equalizer of FIG.
도 4는 도 1의 리시브 전단의 프리 셀렉션 필터를 나타낸 구성도4 is a block diagram showing a pre-selection filter of the receive front end of FIG.
도 5는 도 1의 리시브 전단의 프리 셀렉션 셀프 등화의 구성을 나타낸 구성도5 is a block diagram showing the configuration of the pre-selection self-equalization of the receive front end of FIG.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 프리 셀렉션 필터의 셀프 등화의 개략적인 사시도6A and 6B are schematic perspective views of self-equalization of the pre-selection filter of FIG. 5 in accordance with an embodiment of the present invention.
도 7은 도 5,도 6a 그리고 도 6b의 프리 셀렉션 필터의 셀프 등화부의 사시도FIG. 7 is a perspective view of a self equalizing unit of the pre-selection filter of FIGS. 5, 6A, and 6B.
도 8은 도 7의 8-8선에 따른 도 5의 프리 셀렉션 필터의 셀프 등화 단면도8 is a self-illuminated cross-sectional view of the pre-selection filter of FIG. 5 along line 8-8 of FIG. 7.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10. 리시브 전단 12. 안테나10. Receive
14. 케이블 16. 캐비넷
14.
18. 출력 포트 20. 저온 유지 장치18.
22. 대역 통과 필터 24. 저잡음 증폭기22. Bandpass Filter 24. Low Noise Amplifier
26. 등화기26. Equalizer
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 고선택 필터와 관련하여 지연 등화를 어드레싱하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication system and, more particularly, to a wireless communication system for addressing delay equalization with respect to a high selection filter.
무선 통신 스테이션들을 위한 고주파 리시버들은 증가적으로 대립되는 주파수 스펙트럼에서 고도의 감도(미약한 신호들을 수신하는 능력)와 선택성(작은 주파수 차이에 의해 분리된 신호들 사이의 구분 능력) 모두가 제공되어야 한다. 전형적인 기지국에서, 수신되는 고주파 신호는 먼저 요구 신호의 주파수 범위를 벗어난 신호 요소들을 제거하기 위하여 저손실의 고주파 대역 통과 필터를 통과한다.High frequency receivers for wireless communication stations must be provided with both high sensitivity (the ability to receive weak signals) and selectivity (the ability to differentiate between signals separated by small frequency differences) in an increasingly opposing frequency spectrum. . In a typical base station, the received high frequency signal first passes through a low loss high frequency band pass filter to remove signal elements outside the frequency range of the desired signal.
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필터링된 신호가 매우 미약하기 때문에 그 신호는 저잡음 증폭기와 같이 많은 양의 노이즈를 반영시키지 않는 증폭기(즉, 저잡음 증폭기 또는 LNA)에 결합된다.Because the filtered signal is so weak, it is coupled to an amplifier (ie, a low noise amplifier or LNA) that does not reflect a large amount of noise, such as a low noise amplifier.
최근 상대적으로 초전도 기술이 진보되어 고온 초전도 (High-Temperature Superconducting; HTS) 필터라는 새로운 타입의 RF 필터가 부각되고 있다. 고온 초전도 필터들은 77K의 니트로겐의 액화 온도 또는 그 이상에서 초전도체로 행동하는 구성 요소들을 포함한다. 이런 필터들은 초전도가 아닌 일반적인 필터보다 감도 및 선택성의 모두에서 대단히 증대된 성능을 제공한다. 특히, 고온 초전도 필터들은 일반적인 필터의 사용에서 가능한 것보다 더 작은 신호 손실을 갖는 우수한 성능을 제공하는 것으로 알려져 있다. 높은 삽입 손실이 없는 선택성의 향상은 일반적으로 무선 통신 캐리어들이 각 기지국의 영역을 증가시키는 것을 허용한다. 증가되어진 범위는 그들의 허용 범위내에서 시스템이 유지되는 동안에 분당 사용시간(MOUs; Minutes Of Use)를 증가시킬 것이다.Recently, superconducting technology has been advanced, and a new type of RF filter called a high-temperature superconducting (HTS) filter is emerging. High temperature superconducting filters include components that act as superconductors at or above the liquefaction temperature of 77 K of nitrogen. These filters offer significantly increased performance in both sensitivity and selectivity over conventional filters that are not superconducting. In particular, high temperature superconducting filters are known to provide superior performance with smaller signal losses than is possible with the use of conventional filters. The enhancement of selectivity without high insertion loss generally allows wireless communication carriers to increase the area of each base station. Increased ranges will increase the minutes of use (MOUs) while the system remains within their tolerances.
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그러나 이들 진보된 성능들은 각 RF 리시버의 구성요소들의 시스템을 더 복잡하게 하고 제조 비용을 증가시킨다. 특히, 고온 초전도 필터들은 상대적으로 낮은 온도(예를 들면, 대략 90 K 또는 그보다 낮은 온도)를 유지하는 필터 냉각 시스템이 부가되어야 한다.However, these advanced capabilities further complicate the system of the components of each RF receiver and increase manufacturing costs. In particular, high temperature superconducting filters must be added with a filter cooling system that maintains a relatively low temperature (eg, approximately 90 K or lower).
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디바이스를 그러한 온도에서 유지하기 위하여, 냉각 시스템은 몇 가지 종류의 저온 냉동기(cryorefrigerator)를 포함한다. 저온 냉동기는 대표적으로 냉각될 디바이스들로부터 열을 제거하기 위해 압축된 냉각제의 공급을 유지하기 위한 컴프레이셔(compressor)와 열교환기 또는 냉각 헤드(cold head)를 포함한다. 또한, 고온 초전도 필터는 저온 유지 장치(cryostat) 내에 냉각된 디바이스들을 넣는 것에 의해 주변으로부터의 열전달량을 최소화하여야 한다. 저온 유지 장치는 대류에 의한 가열을 감소시키기 위하여 임의의 기체 물질을 자주 배출한다.In order to keep the device at such a temperature, the cooling system includes several types of cryorefrigerators. Cold chillers typically include a compressor and a heat exchanger or cold head to maintain a supply of compressed coolant to remove heat from the devices to be cooled. In addition, the high temperature superconducting filter should minimize the amount of heat transfer from the surroundings by placing the cooled devices in a cryostat. The cryostat frequently discharges any gaseous material to reduce heating by convection.
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군 또는 포락선 지연에 관한 고선택 필터들을 사용하는 시스템들은 복잡한 문제들이 발생한다. 일반적으로 이상적인 RF 필터는 통과 대역 내의 전체 주파수들에 대한 일정한 군지연을 갖는다. 이 방식에서, 통과 대역 내의 신호들은 다른 주파수들 사이에서 위상 왜곡 없이 필터 출력단에 도달한다. 그러나, 위성 통신에서(즉, C 및 X-대역 신호들) 사용되는 필터들은 지연 등화 또는 일반적으로 말하는 통과 대역으로 전해진 위상 비선형에 대한 보상의 필요가 나타난다. 대조적으로, 진폭 보상과 연계하는 지연 등화는 무선 통신 시스템내에서 캐리어 주파수의 복조후의 기저 대역 주파수에 어드레스 되어진다.Systems that use high select filters for group or envelope delays present complex problems. In general, an ideal RF filter has a constant group delay for all frequencies in the passband. In this way, signals in the pass band arrive at the filter output without phase distortion between different frequencies. However, filters used in satellite communications (i.e., C and X-band signals) present a need for compensation for delay equalization or phase nonlinearity propagated into the generally speaking pass band. In contrast, delay equalization in conjunction with amplitude compensation is addressed at baseband frequencies after demodulation of carrier frequencies in a wireless communication system.
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위상 왜곡을 교정하는 하나의 방법으로는 지연 등화기(이하, 등화기)를 이용하는 것으로, 등화기는 통과 대역 내의 모든 주파수들에 대한 지연을 등화하도록 필터의 비선형 효과를 보상하는 전 통과 전달 함수(통과 대역 내의 모든 주파수의 어느 하나의 진폭을 갖는)를 제공함에 의해 전형적으로 왜곡을 보상한다. 예를 들면, 비선형성은 필터의 극성의 효과를 상쇄시키기 위한 복소 제로들을 적절하게 위치시킨 전달 함수를 갖는 등화기를 설계하는 것에 의해 보상되어진다.One method of correcting phase distortion is to use a delay equalizer (hereinafter, equalizer), which is a prepass transfer function (pass) that compensates for the nonlinear effects of the filter to equalize the delay for all frequencies in the passband. Distortion is typically compensated by providing an amplitude of any one of all frequencies in the band). For example, nonlinearity is compensated by designing an equalizer with a transfer function with appropriately positioned complex zeros to counteract the effect of the polarity of the filter.
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일반적인 등화기들은 입력 포트, 원 포트 네트워크에 결합되는 세컨 포트 그리고 출력 포트를 갖는 서큘레이터(circulator)를 포함한다. 서큘레이터는 입력 포트에서 세컨 포트 그리고 세컨 포트에서 출력 포트로 단일 방향으로 신호를 통과시키기 위한 수동 도파관 접합을 나타낸다.
그러나 일반적인 등화기들은 몇몇의 이유에 의해 최근 무선 통신 스테이션들에 결합된 고온 초전도 필터들의 사용에 적절하지 못하다. 필터는 리젝션(rejection)에 비례하여 RF 주파수가 지연 변이를 유도하기 때문에, 고선택 고온 초전도(HTS) 필터의 사용은 이전에 직면한 것보다 더 극한의 등화 요구들로 나타나고 그 중에서도 설계의 복잡도와 튜닝 포화도가 현안으로 떠오른다. 더욱이, 일반적인 등화기들은 고온 초전도 필터에 의해 강요된 저온 환경 그리고/또는 특히 고온 초전도 필터에 의해 강요된 엄격한 튜닝과 다른 요구들과 양립할 수 없을 것이다.Typical equalizers include a circulator with an input port, a second port coupled to a one-port network, and an output port. The circulator represents a passive waveguide junction for passing signals in a single direction from the input port to the second port and from the second port to the output port.
However, general equalizers are not suitable for the use of high temperature superconducting filters that have recently been coupled to wireless communication stations for some reason. Since filters induce RF delays in proportion to rejection, the use of high-selective high temperature superconducting (HTS) filters presents more extreme equalization requirements than previously encountered, among other things, design complexity. And tuning saturation come to the fore. Moreover, common equalizers will be incompatible with the low temperature environment imposed by the high temperature superconducting filter and / or the stringent tuning and other requirements imposed by the high temperature superconducting filter in particular.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 무선 통신 시스템에서 고선택 필터에 대하여 지연 등화 어드레싱을 하는 무선 통신 시스템을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem of the prior art, and to provide a wireless communication system for delay equalization addressing for a high selection filter in a wireless communication system.
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본 발명에 따르면, 통신 신호의 효율적인 수신을 위한 리시브 전단은 통신 신호의 통과 대역 선택을 위한 고선택비의 대역 통과 필터, 대역 통과 필터의 고선택비에 의해 발생한 군지연 변이를 보상하기 위한 등화기, 리시브 전단의 잡음 형태를 설정하기 위하여 등화기에 결합되고 통과 대역 외측의 신호들로부터 대역 통과 필터에 의해 보호되는 저잡음 증폭기를 포함한다.According to the present invention, a receive front end for efficient reception of a communication signal includes a bandpass filter having a high selectivity for selecting a passband of the communication signal and an equalizer for compensating group delay variation caused by the high selectivity of the bandpass filter. And a low noise amplifier coupled to the equalizer to set the noise shape of the receive front end and protected by a band pass filter from signals outside the pass band.
바람직한 실시예에 있어서, 대역 통과 필터는 고온 초전도 요소를 포함하고, 등화기는 고온 초전도 요소를 더 포함한다. 대역 통과 필터, 등화기 및 저잡음 증폭기는 저온 환경에서의 동작을 위하여 저온 유지 장치 내에 배치된다.In a preferred embodiment, the band pass filter comprises a high temperature superconducting element and the equalizer further comprises a high temperature superconducting element. Band pass filters, equalizers and low noise amplifiers are disposed in cryostats for operation in low temperature environments.
리시브 필터는 각각의 통신 신호는 PCS 신호 또는 셀룰러 신호를 포함하도록 다른 형태의 무선 통신 시스템과 관련하여 유용할 수 있다.Receive filters may be useful in connection with other types of wireless communication systems such that each communication signal comprises a PCS signal or a cellular signal.
바람직하게 등화기는 복수 개의 공진기들을 포함한다. 등화기는 복수 개의 공진기들이 위치되는 복수개의 공동들을 정의하는 하우징을 포함한다. 복수 개의 공진기들은 서로 인접하여 결합되는 한 쌍의 비연속적인 공진기들을 포함한다. 등화기는 고성등 외부 등화기를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably the equalizer comprises a plurality of resonators. The equalizer includes a housing defining a plurality of cavities in which the plurality of resonators are located. The plurality of resonators includes a pair of discontinuous resonators coupled adjacent to each other. The equalizer preferably includes a high-light external equalizer.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 대역 통과 필터는 자기 등화 필터를 포함한다. 바람직하게 리시브 전단은 내부에 자기 등화 필터가 위치되는 저온 용기를 포함한다. 자기 등화 필터는 고온 초전도 요소를 포함한다. 등화기는 또한 추가 고온 초전도 요소를 포함한다.In another preferred embodiment, the band pass filter comprises a magnetic equalization filter. Preferably the receive shear comprises a low temperature vessel in which a magnetic equalization filter is located. The magnetic equalization filter includes a high temperature superconducting element. The equalizer also includes additional high temperature superconducting elements.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 통신 신호를 수신하기 위한 리시브 전단은 통신 신호의 통과 대역 내에서 지연 보상을 위한 복소 제로들의 설정을 위해 결합되는 복수 개의 단계를 포함하고 통신 신호의 통과 대역을 선택하는 고선택의 대역 통과 필터를 포함하고, 통신 신호의 통과 대역 내에서 지연 보상을 더 제공하기 위하여 고선택의 대역 통과 필터에 등화기가 연결된다.According to another aspect of the invention, a receive front end for receiving a communication signal comprises a plurality of steps combined for setting of complex zeros for delay compensation within a pass band of the communication signal and selecting a pass band of the communication signal. An equalizer is coupled to the high selection band pass filter to include a high selection band pass filter and to further provide delay compensation within the pass band of the communication signal.
바람직한 실시예에 있어서, 고선택의 대역 통과 필터 및 등화기는 고온 초전도 요소를 포함한다. 리시브 전단은 리시브 전단에서의 잡음 형태를 설정하기 위하여 등화기에 연결되고 통과 대역 외측의 신호들로부터 고선택의 대역 통과 필터에 의해 보호되는 저잡음 증폭기를 더 포함한다. 고선택의 대역 통과 필터, 등화기 및 저잡음 증폭기는 저온 환경에서의 동작을 위하여 저온 유지 장치 내에 배치된다.In a preferred embodiment, the highly selective band pass filter and equalizer comprise a high temperature superconducting element. The receive front end further includes a low noise amplifier connected to the equalizer to set the noise shape at the receive front end and protected by a high selection band pass filter from signals outside the pass band. High selection bandpass filters, equalizers and low noise amplifiers are placed in cryostats for operation in low temperature environments.
등화기는 바람직하게 등화기의 하우징에 의해 정의되는 공동들, 복수 개의 공동들 내에 각각 배치되는 복수 개의 공진기들을 포함한다. 복수 개의 공진기들은 서로 결합되는 한 쌍의 비연속적인 공진기들을 포함한다. 한 쌍의 비연속적인 공진기들은 서로 인접한다.The equalizer preferably comprises cavities defined by the housing of the equalizer, a plurality of resonators respectively disposed in the plurality of cavities. The plurality of resonators includes a pair of discontinuous resonators coupled to each other. A pair of discontinuous resonators are adjacent to each other.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 통과 대역을 갖는 대역 통과 필터는 복수 개의 공진기들을 포함하고, 각 공진기는 고온 초전도 물질을 포함한다. 복수 개의 공진기들은 한 쌍의 비연속적인 공진기들을 포함하고, 한 쌍의 비연속적인 공진기들은 통과 대역 내에서의 지연 보상을 위한 복소 제로들의 설정을 위해 결합된다.According to another aspect of the invention, a band pass filter having a pass band comprises a plurality of resonators, each resonator comprising a high temperature superconducting material. The plurality of resonators includes a pair of discontinuous resonators, and the pair of discontinuous resonators are coupled for setting of complex zeros for delay compensation in the pass band.
복수개의 공진기들은 한 쌍의 비연속적인 공진기들이 인접하도록 정렬된다. 대역 통과 필터는 복수 개의 공동들이 정의되는 하우징을 포함하고 복수 개의 공진기들은 각각 복수 개의 공동들 내에 배치된다. 하우징은 한 쌍의 비연속적인 공진기들을 분리하는 벽을 포함하고, 벽은 한 쌍의 비연속적인 공진기들을 크로스 결합시키기 위한 구멍를 포함한다.The plurality of resonators are arranged such that a pair of discontinuous resonators are adjacent. The band pass filter includes a housing in which a plurality of cavities are defined and the plurality of resonators are each disposed in the plurality of cavities. The housing includes a wall separating the pair of discontinuous resonators, and the wall includes a hole for cross coupling the pair of discontinuous resonators.
일 실시예에 있어서, 대역 통과 필터는 추가 지연 보상을 제공하기 위하여 대역 통과 필터에 결합되는 등화기와 조합된다. 등화기는 고온 초전도 요소를 포함하고 조합에 관한 잡음 형태의 설정을 위해 등화기에 대역 통과 필터를 결합하는 저잡음 증폭기를 더 포함하여 조합된다. 등화기는 고효율의 등화기 그리고/또는 다중 공진 디바이스일 수 있다. 다중 공진 디바이스는 복수 개의 공동들을 정의하는 하우징을 포함할 수 있고, 서로 결합되는 비연속적인 공진기들을 적어도 두 개 더 포함할 수 있다. 두 개의 비연속적인 공진기들은 인접할 수 있다.In one embodiment, the band pass filter is combined with an equalizer coupled to the band pass filter to provide additional delay compensation. The equalizer further includes a low noise amplifier that includes a high temperature superconducting element and couples a band pass filter to the equalizer for setting of the noise form regarding the combination. The equalizer may be a high efficiency equalizer and / or multiple resonant device. The multiple resonant device may comprise a housing defining a plurality of cavities and may further comprise at least two discontinuous resonators coupled to each other. Two discontinuous resonators may be adjacent.
다른 특성과 이점들은 청구된 필터들과 리시브 전단에 내재하고 있거나 첨부된 도면들과 관련된 상세한 설명으로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.Other features and advantages will be apparent to those of ordinary skill in the art from the detailed descriptions inherent in the claimed filters and receive shears or in connection with the accompanying drawings.
본 발명은 무선 통신 시스템의 리시브 전단에서 하나 이상의 고선택 필터에 의해 발생한 군지연 변이를 보상하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 지연 보상은 임의의 내부 등화, 외부 등화 또는 그들의 몇몇 조합을 포함된다.The present invention seeks to compensate for group delay variations caused by one or more high-selection filters at the receive front end of a wireless communication system. Delay compensation in accordance with the present invention includes any internal equalization, external equalization or some combination thereof.
특히, 고선택 필터를 가진 리시브 전단에서 지연 보상은 개선된 자기 등화 필터, 외부 등화기 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다.In particular, delay compensation at a receive front end with a high select filter may include an improved magnetic equalization filter, an external equalizer or a combination thereof.
도 1을 참조하면, 통신 신호의 송신 및 수신을 위한 기지국 또는 어떤 다른 통신 스테이션은 리시버를 포함하고, 다음으로 리시버는 일반적으로 10으로 표시된 전단(이하, 리시브 전단)을 포함한다. 안테나(12)는 동축 케이블 또는 적절한 임피던스를 가진 다른 케이블(14) 또는 종래 기술 분야에서 알려진 다른 형태의 연결을 통하여 리시브 전단(10)과 결합되어 있다. 리시브 전단(10)은 리시버의 구성 요소들과 연결을 유지하는 출력 포트(18)를 갖는 캐비넷(16)에 수용될 수 있다. 캐비넷(16)은 전달 필터와 같은, 리시브 전단(10)에 속하는 것들과는 다른 구성 요소들을 포함하고, 다중 신호 경로를 형성하기 위한 추가 시스템들을 더 포함할 수 있다. 리시브 전단(10)은 또한 전달 경로 내의 구성 요소들이 패키지되고 및/또는 리시브 경로 내의 구성 요소들과 공유된 듀플렉서 형상(duplexer configuration)과 결합될 수 있다. 다중 섹터 셀의 서비스 구역을 위하여 (이 기술 분야에서 알려진 것과 같은 무지향성이거나 아닌) 하나 이상의 안테나들이 리시브 전단(10)에 연결될 수 있다는 점이 주지되어야 한다.1, a base station or some other communication station for the transmission and reception of a communication signal comprises a receiver, and then the receiver generally comprises a front end (hereinafter referred to as a receiver front end) generally indicated by 10. The
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설명의 간략화를 위하여, 본 발명은 오직 리시브, 단일 셀 또는 섹터 환경만을 개시하였으나, 이하에서 설명될 특정 요소, 측면 또는 구성 요소들은 다중 섹터 환경, 송신기의 동작을 위하여 중복되거나, 조합 또는 변경될 수 있음이 이해될 것이다.For simplicity of the description, the present invention discloses only a receive, single cell or sector environment, although certain elements, aspects or components to be described below may be duplicated, combined or changed for the operation of a multi-sector environment, a transmitter. Will be understood.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 캐비넷(16)은 내부에 배치된 구성 요소들의 저온 환경을 유지하기 위한 저온 유지 장치(20)를 포함한다. 상기 저온 유지 장치(20)는 여기에 참조로 언급된 현재 출원중인 공동 출원의 미국 특허 출원번호 08/831,175에 개시된 장치와 같은 얇은 벽의 저온 유지 장치 또는 일정한 온도와 압력 환경을 설정하기 위하여 적합한 다른 저온 유지 장치일 수 있다. 최종적으로 저온 유지 장치(20)는 저온 냉동기(도시되지 않음)에 결합된다.According to a particular embodiment of the invention,
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본 발명의 일 실시예에 따르면, 저온 유지 장치(20)는 바람직하게는 사전 선택, 대역 통과 필터(이후, 필터; 22), 저잡음 증폭기(24) 및 등화기(26)를 포함하는 몇몇의 저온을 필요로 하는 구성 요소들을 수용한다. 필터(22)는 안테나(12)에 의하여 수집되고 동축 케이블(14)에 의해 리시브 전단(10)에 전달되는 통신 신호를 수신하기 위한 입력 포트(28)에 결합된다. 필터(22)는 안테나(12)에 의해 수집된 무선 통신 시스템의 관심 통과 대역 외의 신호들로부터 저잡음 증폭기(24)를 보호하기 위한 통상적으로 설계된다. 다음으로, 저잡음 증폭기(24)는 임의의 상당한 잡음의 추가 없이 필터의 통과 대역 내의 주파수에서 신호를 강화하도록 설계되고, 그것에 의하여 리시브 전단(10)을 위한 잡음 형태가 획득되거나 결정된다. 필터(22)와 저잡음 증폭기(24)에 의해 개선된 필터링 및 증폭된 통신 신호는 통과 대역내에서 필터(22)에 의해 발생한 군지연 변이를 보상하기 위해 설계된 등화기(26)로 공급된다.According to one embodiment of the invention, the
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더 높은 반사도를 제공하기 위하여 다수개의 필터들이 직렬연결되는 점에 미루어 필터(22)는 필터 시스템일 수 있다. 필터들은 아이솔레이터(isolator) 또는 다른 버퍼 또는 여기에 참조로 언급된 현재 출원 중인 공동 출원의 미국 특허 출원번호 09/130,274에 설명된 증폭기에 의해 분리될 수 있다. 필터(22)가 공진기 또는 HTS 물질을 가진 다른 구성요소들을 포함하는 점에 비추어, 특별한 형상에 관계없이 필터 또는 필터들(22)은 바람직하게는 HTS에 기초한 필터이다. 필터(22)는 더욱 바람직하게는 극히 낮은 삽입 손실을 유지하는 반면 우수한 리젝션(rejection)을 제공하기 위하여 고온 초전도(HTS) 물질을 사용하는 다중 공동 공진기를 포함한다. 특히, 그러한 고온 초전도 필터는 고온 초전도 물질이 후막(厚膜) 코팅된 하나 이상의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 적절한 고온 초전도 필터로는 다수의 셀룰러와 PCS 대역에 관한 일리노이스 슈퍼컨덕터 코포레이션(일리노이스 프로스펙트 소재)으로부터 유용해졌으며 스펙트럼 마스터 및 레인지 마스터 상표가 부착되어 사용화된 적층된 디바이스 내의 저잡음 증폭기의 조합으로 얻어질 수 있다.The
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본 발명의 실시를 위해 적합한 다른 고온 초전도 및 비고온 초전도 필터들이 상술한 출원들에서 추가적으로 설명되고, 또는 이하에서 더욱 상세히 설명되어질 것이다.Other high temperature and non-temperature superconducting filters suitable for the practice of the present invention are further described in the above-mentioned applications, or will be described in more detail below.
필터(22)는 후막 공진기들 또는 공동에 기초한 공진기를 포함할 필요는 없으나, 공진 공동 내에 배치될 적합한 기판 상에 증착된 박막 초전도 물질에 기초할 수 있다는 점이 주지되어야 한다. 필터(22)는 또한 여기에 참조로 언급된 현재 출원계속 중인 미국 특허 번호 09/158,631호에 개시된 바와 같이, 이중 모드, 전-온도(all temperature) 필터를 구성할 수 있다. 그러한 이중 모드 필터들은 초전도 물질의 임계 온도를 넘는 동작 온도의 결과로 파워 공급이 중단되는 동안에도 계속적인 동작을 제공한다.It should be noted that the
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다른 타입의 고선택 필터들이 낮은 삽입 손실을 갖고 높은 리젝션을 제공하기 위하여 고온 초전도 필터 대신에 사용될 수 있다. 예를 들면, 저잡음 플로어를 갖는 비초전도 세라믹으로 만들어진 구성 요소들을 포함하는 필터들뿐 아니라, 저온 환경에서의 동작시의 개선된 응답을 제공하는 비초전도 필터들이 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지되어 있다. 필터의 구성 물질들에 관계없이, 여기에 사용된 바와 같이, 고선택 필터(또는 선택적으로 고선택성을 갖는 필터)는 대략 1% 이상의(통상적인 전체 또는 전대역 시스템들) 대역폭을 위하여 10개 이상의 극점 필터들 또는 대략 0.3% 이하의(개별 채널 시스템들) 대역폭을 위하여 5개 이상의 극점들을 갖는 필터를 구성한다. 좀더 바람직하게는, 필터(22)는 대략 1% 이상의 대역폭을 위하여 12개 이상의 극점들을 갖고, 반면 필터(22)는 0.3% 이하의 대역폭을 위하여 6개 이상의 극점들을 갖는다. 가장 바람직하게는, 필터(22)는 대략 1% 이상의 대역폭을 위하여 16개 이상의 극점들을 갖고, 반면 필터(22)는 대략 0.3% 이하의 대역폭을 위하여 8개 이상의 극점들을 갖는다.Other types of high select filters can be used in place of high temperature superconducting filters to provide high rejection with low insertion loss. For example, filters including components made of non-superconducting ceramics with low noise floors, as well as non-superconducting filters that provide improved response in operation in low temperature environments, are already known in the art. have. Regardless of the material of the filter, as used herein, a high selector filter (or optionally a filter with high selectivity) has 10 or more poles for a bandwidth of approximately 1% or more (typical full or full-band systems). Configure filters with five or more poles for filters or bandwidth of approximately 0.3% or less (individual channel systems). More preferably, filter 22 has 12 or more poles for approximately 1% or more bandwidth, while
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고온 초전도 필터 또는 다른 고선택 필터(22)는 1 dB 이하의 누적 잡음 기여를 갖는 것이 좋고, 바람직하게는 약 0.7dB 이하 그리고 더욱 바람직하게는 0.5dB 이하를 갖는다. 상기한 잡음의 형태는 물론 온도에 종속되므로 그를 위한 조정이 필요할 수 있다는 점이 주지되어야 한다.The high temperature superconducting filter or other high
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필터(22)는 각각 50Ω의 동축 케이블 또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 적합한 전송 라인을 통하여 저잡음 증폭기(24)에 연결된다. 반사 및 그에 따른 신호 손실의 방지하기 위하여 전송 라인은 필터(22)와 저잡음 증폭기(24)에 임피던스 정합되어야 한다. 저잡음 증폭기(24)는 필터(22)의 통과 대역에 상응하는 주파수 범위 전반에서 고정된 크기의 이득을 갖는 필터링 및 증폭된 RF 신호를 출력한다.예를 들면, 저잡음 증폭기(24)는 대략 1.2dB(실온에서)의 최대 노이즈 형태를 갖는 주파수 범위 1850 ~ 1910MHZ에서 대략 25dB의 이득을 제공할 수 있다. 저잡음 증폭기(24)는, 반드시 그럴 필요는 없으나, 저온에서의 동작을 허용하기 위한 GaAs에 기초한 증폭기일 수 있다. 이런 저잡음 증폭기로는 JCA 테크롤러지(캘리포니아, 카마릴로)에서 생산된 생산 넘버 JC12-2342D와 같은 것이 유용한다. 대안으로, 저잡음 증폭기(24)는 낮은 주파수 범위(824 ~ 849MHZ)에서 유사한 이득 레벨들을 제공한다. 이러한 저잡음 증폭기로는 JCA 테크롤러지에서의 생산 넘버 JCA01-3149와 같은 것이 유용하다.The
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등화기(26)는 도 2에서 더욱 상세하게 도시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 등화기(26)는 입력 포트(32), 중간 포트(34) 및 출력 포트(36)를 갖는 서큘레이터(30)를 포함한다. 서큘레이터(30)는 통상적으로 설계된 것일 수 있으나, 리시브 전단(10)의 다른 구성 요소들과의 호환성을 위해 저온에서 동작할 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 서큘레이터(30)로는 UTE 마이크로웨이브 Inc(뉴저지, 하스베리)의 모델 넘버 CT-2409N과 같은 것이 유용하다. 동작에서, 입력 포트(32)는 군지연 변이를 갖는 필터링되고 증폭된 통신 신호를 수신하기 위해 저잡음 증폭기(24)에 연결되고 통신 신호는 원 포트 디바이스(38)에 적용하기 위하여 중간 포트(34)로 통과된다. 원 포트 디바이스(38)는 필터(22)에 의해 발생한 지연 변이를 보상하는 전달 함수를 갖는 전체 통과 네트워크인 것이 바람직하다. 중간 포트(34)에 나타난 신호는 복수 개의 공진기(E-1) 내지 공진기(E-6)에 의한 프로세싱, 공진기(E-6) 후의 반사 및 반대로 공진기(E-6) 내지 공진기(E-1)의 프로세싱을 위하여 원 포트 디바이스(38)로 들어간다. 공진기(E-1 내지 E-6)는 고온 초전도 또는 비고온초전도 구성 요소 어느 하나를 포함할 수 있고 저온 환경에서의 동작될 필요는 없다. 그러나, 본 발명의 일 형태에 따르면, 유사한 물질 또는 구성요소는 유사한 온도 응답 특성을 갖기 때문에, 등화기(26)와 필터(22) 모두 유사한 물질 또는 구성요소를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 필터(22)와 등화기(26)는 모두 저온에서 동작된다 하더라도, 필터(22)와 등화기(26)가 조정된 정확한 온도로부터 임의의 온도차는 필터(22)와 등화기(26)에 서로 다른 정도의 영향을 줄 것이다. 결과적으로, 지연 보상을 달성하기 위한 리시브 전단(10)의 구성 요소들을 조정하려는 어떤 노력들은 리시브 전단(10)의 동작 온도에 영향을 주는 제어되지 않는 것들에 의해 방해 받을 수 있다.
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등화기(26)의 원 포트 디바이스(38)의 공진기들(E-1 내지 E-6)은 공동 공진기 또는 박막 고온 초전도 기술에 의해 실현될 수 있다. 그래서, 이와 같이 고온 초전도 구성 요소들이 사용되는 범위를 위하여, 공진기들(E-1 내지 E-6)이 후막 또는 박막 구성 요소들들에 구현될 수 있음이 이해되어야 한다.The resonators E-1 through E-6 of the one
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공진기들(E-1 내지 E-6)이 공동 공진기라면, 각각의 공동들은 디바이스 하우징의 내벽에 배치된 구멍을 통하여 결합되고, 이것은 도 3a 및 도 3b와 관련하여 이하에서 더욱 상세히 설명되어질 것이다. 본 발명의 일 시시예에 따르면, 공진기들(E-1 내지 E-6)이 결합되는 방법은 인접한 공진기들을 분리하는 벽들(42) 내의 개구 또는 간격(40)에 의해 도 2에 개략적으로 도시된다. 개구(40)는 도 3a 및 도 3b에서 설명되고 도시된 구멍에 대응되도록 위치된다.If the resonators E-1 to E-6 are cavity resonators, each of the cavities is coupled through a hole disposed in the inner wall of the device housing, which will be described in more detail below with respect to FIGS. 3A and 3B. According to one embodiment of the invention, the way in which the resonators E-1 to E-6 are coupled is schematically illustrated in FIG. 2 by an opening or spacing 40 in the
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서큘레이터(30)는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 알려진 바와 같이, 3-dB 하이브리드 네트워크에 의해 대체될 수 있다.The
도 3a와 도 3b을 참조하면, 등화기(26)의 원 포트 디바이스(38)는 두 가지 다른 사시도들로부터 더욱 상세히 도시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공진기들(E-1 내지 E-6)은 한 쌍의 끝단 벽들(52)쌍, 상부 벽(54) 및 하부벽(56)을 갖는 하우징(50)에 의해 정의되는 각각의 공동들 내에 구현된다. 하우징(50)은 또한 나사 등을 통하여 끝단 벽들(52) 상부 벽(54) 및 하부벽(56)에 설치된 한 쌍의 플레이트(도시되지 않음)를 포함한다. 하우징(50)은 또한 인접한 공진 공동들(E-1내지 E-6)을 분리하기 위한 다수 개의 내부 벽(58)들을 포함한다. 공진기들(E-1, E-4 및 E-5)과 관련된 공동들을 정의하는 것들과 같이, 도 3a 및 도 3b의 이분 사시도로부터 불명확하거나 도시되지 않은 내부 벽들(58)은 좀 더 명확하게 도시된 공동들과 관련하여 도시된 것들과 유사한 것이 바람지하다.3A and 3B, the one
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하우징(50)은 통상적으로 62(도 3b)로 나타낸 입출력 결합 메카니즘의 삽입을 위한 구멍(도 3a의 60)을 포함하는 공진기(E-1)에 상응하는 입출력 공동을 가진다. 결합 메카니즘(62)은 공진기(E-1)와 관련된 공동 내에서 전자기파의 전파(또는 수집)를 위한 안테나(도시되지 않음)를 포함한다. 안테나는 단순 전도 루프 또는 공동 내의 전도 요소의 위치의 기계적 조정을 제공하는 더 복잡한 구조를 포함할 수 있다. 그러한 결합 메카니즘의 예가 여기에 참조로 언급된 미국 특허 번호 5,731,269호에서 설명된다. 결합 메카니즘(62)은 도 3b에서 도시된 바와 같이, 안테나와 케이블 컨넥터(66)를 측벽(52)에 설치하기 위한 플레이트(64)를 더 포함한다.The
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각각의 공동은 공진 요소(도시되지 않음)를 포함하고, 다음으로 분리-링, 환형 공진기(예를 들면, 도 7 및 8에서 도시된다)를 포함하는 것이 바람직하다. 환형 공진기는 이 기술 분야에서 알려진 바와 같은 또는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 특정 정도와 형태의 결합을 달성하기 위하여 공동 내에 적용될 수 있다. 각 환형 공진기는 유전체 설치 메카니즘에 의해 하부 벽(56)에 설치될 수 있다. 설치 메카니즘은 구멍(68)을 통하여 확장된 나사(도시되지 않음) 또는 그와 같은 것을 통하여 하부벽(56)에 설치될 수 있다. 설치 메카니즘은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 위치되고 구성될 수 있다. 전형적인 설치 메카니즘에 대한 좀 더 상세한 설명은 여기에 참조로 첨부된 미국 특허 번호 5,843,871호에 개시되어 있다. 다른 적절한 유전체 설치 메카니즘은 여기에 참조로 첨부된 미국 특허 출원 번호 08/869,399호에서 도시되고 설명된다.Each cavity preferably includes a resonant element (not shown), and then preferably includes a split-ring, annular resonator (eg, shown in FIGS. 7 and 8). Annular resonators may be applied in the cavity to achieve a certain degree and type of coupling, as known in the art or as shown in FIGS. 7 and 8. Each annular resonator may be installed in the
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공진기들(E-1 내지 E-6)의 튜닝은 환형 공진기 내의 갭(도시하지 않음) 근처의 각 공동으로 돌출된 튜닝 디스크(도시되지 않음)에 의해 1차적으로 조정된다. 각 튜닝 디스크는 상부 벽(54)의 구멍(도시하지 않음)을 통하여 확장된 나사 어셈블리(70)에 결합된다. 분리-링 공진기들의 튜닝을 위한 그러한 메카니즘은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려져 있으며, 여기에 추가적으로 설명되지 않을 것이다. 그렇지만 더욱 상세하게는 미국 특허 번호 5,843,871호의 명세서 내에 개시되어 있다.Tuning of the resonators E-1 to E-6 is primarily adjusted by tuning discs (not shown) protruding into each cavity near a gap (not shown) in the annular resonator. Each tuning disk is coupled to the
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도 3a 및 도 3b를 계속하여 참조하면, 공진기들(E-1 및 E-2)은 내부 벽(58)의 결합 구멍(72)을 통하여 결합된다. 결합 구멍(72)의 위치, 크기 및 형상은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 자명한 바와 같이 많이 변경될 수 있다. 공진기(E-2)는 결합 구멍(74)에 의하여 공진기(E-3)djl 결합되고, 반면 공진기(E-3)는 결합 구멍(76)에 의하여 공진기(E-4)에 결합되며, 이것은 T-형상일 수 있다. 공진기들(E-4 및 E-5)은 비연속 공진기들(E-3 및 E-6)을 크로스 결합시키는 구멍(78)과 크기 및 형상이 유사한 구멍(도시하지 않음)에 의하여 결합될 수 있다. 마지막으로 공진기들(E-5 및 E-6)은 구멍(80)에 의해 결합된다.With continued reference to FIGS. 3A and 3B, resonators E-1 and E-2 are coupled through coupling holes 72 in
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상기한 각각의 구멍들은 통신 신호를 위한 통과 대역 내에서의 지연 보상을 위한 복소 제로(complex zeros)의 설정을 위하여 각각의 공진기 쌍들 사이에 포지티브(positive) 결합된다. 공진기들(E-1 내지 E-6)은 공진기들(E-3 및 E-6) 사이의 용이한 크로스 결합을 허용하고 최적의 성능을 위해 지그 재그 형상으로 배열된다. 예를들면, 공진기들(E-3 및 E-6) 사이의 크로스 결합의 성립은 도 3a 및 도 3b에 도시된 6-공진기 설계가 8-공진기 설계의 차수와 비슷한 실행을 하는 범위로 등화 기능을 개선하는 것으로 나타난다. 지그 재그, 6단계 구성은 또한 결합 세기가 최소화되고, 다음으로 요구되지 않은 범위, 비인접 결합이 감소되도록 한다.Each of the holes described above is positively coupled between each pair of resonators to establish complex zeros for delay compensation in the pass band for the communication signal. The resonators E-1 to E-6 are arranged in a zigzag shape to allow easy cross coupling between the resonators E-3 and E-6 and for optimal performance. For example, the establishment of cross coupling between resonators E-3 and E-6 is equalized to the extent that the 6-resonator design shown in FIGS. 3A and 3B performs a similar execution to the order of the 8-resonator design. Appears to improve. Zig-zag, six-step configuration also allows the strength of the bond to be minimized and then to the extent not required, non-adjacent coupling.
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일반적으로, 하우징(50) 내의 공진기들의 형상 또는 레이아웃은 비연속적인 공진기들(예를 들면, 공진기 E-3와 E-6)이 인접한 공진기들과 클로스-결합되도록 한다. 도 3a 및 3b에 도시되고, 그와 관련하여 설명된 공진기들(E-1 내지 E-6) 및 결합 구멍들은 비인접 공진기들 사이의 바람직하지 않은 결합을 피하기 위하여 비연속적인 공진기들뿐 아니라 연속적인 공진기들(예를 들면, 공진기 E-1 및 E-2) 사이의 결합을 최소화하도록 설계될 수 있음이 또한 주지되어야 한다. 바람직하지 않은 결합은 고온 초전도의 구성 요소를 사용하여 공진기들을 결합할 때의 강한 결합 가능성을 이유로 특히 문제가 될 수 있다.In general, the shape or layout of the resonators in the
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원 포트 디바이스(38)의 추가적 튜닝 및 지연 보상을 위한 필요한 복소 제로의 확정을 위한 공진기들(E-1 내지 E-6) 사이의 결합의 조정은 상부 벽(58)의 구멍들(84) 내에 배치된 결합 나사(82)를 통하여 달성될 수 있다. 구멍들(84)은 바람직하게는 각각의 결합 나사(82)가 내부 벽들(58) 내의 각각의 구멍으로 돌출되도록 위치된다.Adjustment of the coupling between the resonators E-1 through E-6 for the determination of the required complex zero for further tuning of the one
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원 포트 네트워크(38)의 하우징(50)은 실버 코팅된 알루미늄으로 만드는 것이 바람직하나, 저저항을 갖는 다른 여러 종류의 물질로 만들어질 수 있다. 이와 유사하게, 본 발명의 일 시시예에서는 분리-링 공진기들을 저저항 금속으로 만들어질 수 있고, 고온 초전도 물질로 코팅될 수 있다. 그러한 고온 초전도 물질의 제조에 관한 방법과 화학적 조성에 대한 더욱 상세한 설명은 여기에 참조로 첨부된 미국 특허 번호 5,789,347호의 명세서에 개시되어 있다.The
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도 3a에 도시된 원 포트 디바이스(38)는 6단계를 정의하는 6개의 공진기들 또는 공동들을 포함하는 반면, 상기 원 포트 디바이스(38)는 일정 범위의 등화를 달성하기 위해 요구된 것과 같은 소정 개수의 공진기들 eh는 단계들을 가질 수 있다. 일반적으로, 통과 대역의 약 90%가 어떤 범위의 등화(지연 변이의 무시할 수 없는 양에 위한)를 요구하면, 원 포트 네트워크(38) 내에 필요한 공진기들의 숫자는 지연 변이가 발생하는 필터(22) 내의 공진기들 숫자의 대략 반인 것을 알 수 있다. 통과 대역에서 추가되는 부분들이 등화를 요구하면, 공진기들의 숫자는 증가할 수 있다. 상기에서 가정은 필터가 여기서 개시된 각각의 필터와 같이 유사 타원 필터(quasi-elliptic filter)임을 가정한 것임이 주지되어야 한다. 체비세프 또는 다른 필터 형태가 사용되면, 더 적은 숫자의 공진기가 적절할 수 있는 경우에, 적은 등화가 요구될 수 있다.The one
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그러나 일반적으로, 상기에서 논의된 고온 초전도와 다른 고선택 필터들은 특히 W-CDMA와 같은 광대역폭 시스템들내에서 상당한 양의 지연 변이를 발생시킬 수 있다. 그러한 경우는 많은 양의 지연 등화를 요구할 수 있고, 그게 의하여 고성능의 등화기가 요구된다. 여기에 사용된 바와 같이, 고성능의 등화기는 약 1%이상의 대역폭을 갖는 무선 통신 시스템에서는 6개 이상의 공진기들들, 약 0.3% 이하의 대역폭을 갖는 무선 통신 시스템에 있어서는 4개 이상의 공진기들을 갖는 원 포트 디바이스를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 원 포트 디바이스(38)는 약 1% 이상의 대역폭을 위하여는 8개 이상의 공진기들을 갖는 반면, 약 0.3% 이하의 대역폭을 위하여는 6개 이상의 공진기들을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 원 포트 디바이스(38)는 약 1% 이상의 대역폭을 위하여는 10개 이상의 공진기들을 갖는 반면, 약 0.3% 이하의 대역폭을 위하여는 8개 이상의 공진기들을 갖는다.In general, however, the high temperature superconductivity and other high select filters discussed above can produce significant amounts of delay variation, especially in wideband systems such as W-CDMA. Such a case may require a large amount of delay equalization, whereby a high performance equalizer is required. As used herein, a high performance equalizer is a one-port having six or more resonators in a wireless communication system having a bandwidth of about 1% or more, and four or more resonators in a wireless communication system having a bandwidth of about 0.3% or less. Have a device. More preferably, the one
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등화기(26)는 도 3a와 도 3b에 도시된 원 포트 네트워크(38)에서와 유사한 형태를 갖는 고온 초전도 필터와 함께 사용될 수 있다. 도 4를 참고하면, 필터(22)는 후막 또는 박막 기술을 사용하여 구현된 16개의 공진기들(F-1 내지 F-16)을 포함할 수 있다. 다른 경우에는, 공진기들(F-1 내지 F-16)은 연속적 또는 비연속적인 결합을 용이하게 하기 위하여 도시된 바와 같이 두 개의 행(Rows)으로 배열된다. 통신 신호는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 입력 포트(100) 및 공진기(F-1)를 통하여 필터(22)에 들어가고, 그 후 신호는 연속적인 방식으로 커플러들(102)을 통과하여 공진기들(F-2 내지 F16)에 의하여 처리된다. 만약 필터(22)가 후막 기술을 사용한다면, 각 커플러(102)는 내부 벽(등화기(26)에 관하여 여기에서 설명한 것과 매우 동일한 형태) 내에 배치된 구멍에 상응할 것이다. 구멍의 형태, 위치 및 크기에 관한 상세한 내용은 상기한 참조 미국 출원 번호 09/130,274에서 알 수 있다. 그러나, 일반적으로 커플러들(102)(그리고 상기에서 설명된 나사와 같은 결합 조정 메커니즘)은 각 연속적인 공진기들의 결합 쌍을 위해 포지티브 결합을 구현하도록 설계된다.
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필터(22)는 또한 공진기들(F-7 및 F-10) 사이 및 공진기들(F-6 및 F-11)의 사이에 비연속적인 결합을 위한 커플러(104)를 포함한다. 그러한 비연속적인 결합은 필터(22)(지연 보상을 위한 복소 제로보다)의 제로 전송을 구현하도록 설계되고, 공진기들(F-7 및 F-10) 사이의 네가티브(negative) 결합과 공진기들(F-6 및 F-11) 사이의 포지티브 결합을 구현하기 위하여 이 기술 분야에서 알려진(나사 및 그와 같은 것을 통한) 방으로 결합 조정을 포함할 수 있다. 그러한 결합의 세기 또는 크기는 본 발명의 각 적용을 위한 각 경우에 기초하여 구현되는 정도의 문제이다. 통신 신호가 필터(22)의 공진기들 주위로(연속적) 그리고 대하여(비연속적) 전파된 후에, 신호는 출력 포트(106)에 결합된다. 입력 포트(100)와 출력 포트(106) 모두 입출력 결합 매카니즘(62; 도 3)의 설계와 유사하거나 이 기술 분야에서 알려진 다른 적합한 결합 포트일 수 있다.
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본 발명의 특정한 적용들에 있어서, 등화기(26)에 의해 제공되는 지연 보상의 양은 불충분할 수 있다. 예를 들면, 등화기(26)는 실제로 튜닝의 어려움에 의해 특정 차수로 제한되어 질 수 있다. 그 경우에는 등화기를 통하여 필요한 지연 보상의 일부에 재설계된 필터를 통하여 내부로 공급된 잔류분을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 필터(22)는 도 5에서 일반적으로 108로 나타난 필터에 의해 대체된다. 필터(108)는 그것의 공진기가 지연 등화 및 보상을 위해 필요한 복소 제로를 제공하는 것과 같은 형태로 결합되기 때문에 자기 등화 필터로 불린다.In certain applications of the present invention, the amount of delay compensation provided by
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도 5를 참고하면, 필터(108)는 도 4의 필터(22)와 많은 면에서 유사하다. 예를 들면, 필터(108)는 입/출력 포트(100, 106)와 유사한 입출력 결합 정렬을 갖고 후막 또는 박막 기술에 의해 구현될 수 있다. 게다가, 필터(108)는 또한 고선택 필터인 것이 바람직하고, 도시된 바와 같이 16개의 공지기들(SE-1 내지 SE-16)을 가질 수 있으며, 다른 개수의 공진기들이 다른 적용에 적합할 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 공진기들(SE-1 내지 SE-16)은 비록 이하에서 설명되어진 바와 같이 결합 세기 및 크기의 조정이 필요하지만, 도 4와 관련하여 상기에서 설명된 바와 유사한 방식으로 커플러(102)를 통하여 순차적으로 결합된다. 필터(108)는 도 5에서 개략적으로 도시한 바와 같이, 비연속적인 공진기들(SE-5와 SE-12; SE-6와 SE-11; 및 SE-7과 SE-10) 사이의 몇 개의 크로스 결합 정렬에서 도 4의 필터(22)와는 다르다. 이들 크로스 결합 정렬에 의해 설정되는 복소 제로를 통하여, 등화기(26)에 다르게 의해 제공되는 등화의 전부 또는 적어도 일부는 외부적으로 보다는 내부적으로 달성된다.Referring to FIG. 5,
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도 5에서 개략적으로 도시되고 도 6a 및 도 6b와 관련되어 추가적으로 도시되고 설명될 실시예에 있어서, 공진기들(SE-5 및 SE-12) 사이의 크로스 결합 또는 비연속은 포지티브인 반면, 공진기들(SE-6 및 SE-11) 사이의 결합과 공진기들(SE-7 및 SE-10) 사이의 결합은 모두 네가티브이다. (도 5에서 보여진바와 같이) n=16의 유사 타원 필터에 있어서, (n/2-1)/2 공진기(즉, 공진기 SE-7)와 (n/2+1)/2 공진기(즉, 공진기 SE-10) 사이의 결합은 n/2-3 공진기(즉, 공진기 SE-10)과 n/2+2 공진기(즉, 공진기 SE-12) 사이의 결합과 유사하고 전형적으로 부호는 반대인 반면, 본 발명의 실시예에 따른 공진기들(SE-7 및 SE-10) 사이의 결합은 공진기들(SE-6 및 SE-11)(이것 또한 네가티브이다) 사이의 결합과 유사하고 네가티브이다.In the embodiment shown schematically in FIG. 5 and further shown and described in connection with FIGS. 6A and 6B, the cross coupling or discontinuity between resonators SE-5 and SE-12 is positive, while resonators The coupling between SE-6 and SE-11 and the coupling between resonators SE-7 and SE-10 are both negative. For a pseudo-elliptic filter of n = 16 (as shown in FIG. 5), the (n / 2-1) / 2 resonators (i.e. resonator SE-7) and (n / 2 + 1) / 2 resonators (i.e. The coupling between resonator SE-10) is similar to the coupling between n / 2-3 resonator (i.e. resonator SE-10) and n / 2 + 2 resonator (i.e. resonator SE-12) and is typically opposite in sign. On the other hand, the coupling between the resonators SE-7 and SE-10 according to the embodiment of the present invention is similar to the coupling between the resonators SE-6 and SE-11, which is also negative.
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도 6a 및 도 6b를 참조하면, 자기 등화 필터(108)의 일 실시예는 특히, 상기에서 설명되어진 결합 정렬에 대하여 더욱 상세히 도시된다. 필터(108)는 단지 하나보다 두 개의 입출력 포트인 것를 제외하고는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 원 포트 네트워크(38)의 실시예에 공동 공진기에 기초한 접근과 동일한 다수의 구조적 요소들을 포함한다. 사실, 유사 메카니즘과 구조들은 온도 변화에 유사하게 반응할 것이고, 따라서 리시브 전단(10)의 디 튜닝(de-tuning)의 가능성을 최소화하기 때문에, 설계와 구조의 유사는 리시브 전단(10)에서 필터(108)의 적절한 구현에 바람직하다. 이를 위하여, 자기 등화 필터는 하우징(150), 끝단 벽(152), 상부 벽(154), 하부 벽(156), 내부 벽(158), 공진기들(SE-1 내지 SE-16)과 관련된 공동을 정확하게 정의하기 위한 한 쌍의 플레이트(도시되지 않음), 공진기(SE-1)를 위한 입력 결합 메카니즘(도 6b의 160), 공진기(SE-16)를 위한 출력 결합 메카니즘(162)(둘다 결합 메카니즘(62)과 유사하다), (도 7 그리고 8에 도시된 바와 같이) 각 공동 내에 배치되고 설치된 각각의 분리-링 환형 공진기들, 각 공동을 위한 각각의 튜닝 디스크들(도시되지 않음) 및 각 연속적 결합의 조정을 위한 각각의 결합 나사들(도시하지 않음)을 포함하고, 이들 모두는 상기에서 참고된 것들과 유사하므로, 추가적으로 설명되지 않을 것이다.6A and 6B, one embodiment of the
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연속적 결합은 또한 내부 벽(158)에 배치된 결합 구멍을 통하여 유사하게 설정된다. 도 6a와 도 6b의 사시도에 도시되지 않은 공진기 열에서 연속적 결합과 관련된 결합 구멍들은 실제로 도시된 공진 공동들의 열과 관련된 결합 구멍(164)의 크기, 모양 및 위치에 대응하는 것이 바람직하다. 그러나, 감도의 세기를 높이기 위하여 공진기들(SE-8 및 SE-9) 사이는 연속적 또는 인접 결합은 공진기들(SE-8 ㅁ및 SE-9) 사이의 결합이 공진기들(SE-7 및 SE-10)의 결합에 영향을 주는 점에 비추어 너무 강한 것으로 나타난다. 결과적으로, 결합 구멍(166)은 공진기들(SE-8 및 SE-9) 사이의 결합을 감소시키도록 설계된다.Continuous engagement is also similarly established through engagement holes disposed in the
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등화 지연을 위해 필요한 복소 제로의 설정에 부분적으로 사용되는 비연속 결합을 살펴보면, 결합 구멍들(170 및 172)은 각각 공진기들(SE-6 및 SE-11) 사이 및 공진기들(SE-7 및 SE-10) 사이의 필수적인 네가티브 결합을 가져오는 반면, 결합 구멍(168)은 공진기들(SE-5 및 SE-12) 사이의 필수적인 포지티브 결합을 가져온다. 결합 구멍(172)은 또한 공진기들(SE-8 및 SE-9)을 통한 스퓨리어스(spurious), 비연속적 결합을 감소시키기 위한 노력을 돕기 위하여 크기가 작게 설계된다. (공진기들(SE-8 및 SE-9) 사이뿐 아니라) 공진기들(SE-7 및 SE-10) 사이의 결합의 세기를 감소시키는 것에 의하여, 실제로 자기 등화 필터(108)의 튜닝은 훨씬 더 조작이 용이하고 실시가 가능할 수 있다는 점이 발견되었다.Looking at discontinuous coupling partially used in setting the complex zero required for equalization delay, coupling holes 170 and 172 are interposed between resonators SE-6 and SE-11 and resonators SE-7 and The coupling holes 168 lead to the necessary positive coupling between the resonators SE-5 and SE-12, while the necessary negative coupling between the SE-10) is achieved. Coupling
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도 7 및 도 8을 참조하면, 공진기들(SE-6 및 SE-11) 및 공진기들(SE-7 및 SE-10) 사이의 네가티브 결합은 일반적으로 180으로 나타낸 결합 어셈블리에 의해 만들어진다. 공진기들(SE-7 및 SE-10)은 분리-링, 환형 공진기(181) 및 설치 메커니즘(182)에 의해 구현되는 것으로 도시된다. 결합 어셈블리(180)은 바람직하게는 공진기들(181) 근처의 결합 구멍(170 및 172) 내에 배치되고, 나사 머리(184)를 갖는 나사(182)를 포함한다. 나사(182)는 크로스 결합을 형성하기 위한 안테나로 동작하는 금속 막대(186)를 위치시키기 위하여 상부 벽(154) 내의 구멍(도시되지 않음) 내에 움직일 수 있도록 배치된다. 마지막으로, 와셔(188)가 조정된 위치 사이에서 나사 위치를 유지하기 위하여 상부 벽(154)에 형성된 시트(seat; 190) 내에 위치된다. 또한, 나사(182)는 나사(182)를 받아들이기 위하여 내부에 나사산을 갖는 타원 형상의 유전체 인서트(192)에 결합된다. 인서트(192)는 결합 구멍(170 및 172)에 설치되고 따라서, 나사 머리(184)의 회전 운동을 방지하고 이에 의하여 금속 막대(286)의 수직 이동으로 변환하게 된다. 이와 같은 방식에 있어서, 금속 막대(186)는 크로스 결합된 공진기들 사이에 적절한 크기의 결합을 형성하도록 위치될 수 있다. 다음으로, 크로스 결합은 지연 보상을 위한 필수적인 복소 제로를 형성하도록 설계된다.7 and 8, the negative coupling between the resonators SE-6 and SE-11 and the resonators SE-7 and SE-10 is made by a coupling assembly, generally indicated at 180. The resonators SE-7 and SE-10 are shown to be implemented by a split-ring,
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도 1의 등화기(26)와 관련하여 자기 등화 필터(108)의 사용(즉, 필터(22)를 필터(108)로 대체하는 것)은 등화기(26)의 원 포트 디바이스(38)의 복잡도를 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 그러한 실시예에서 원 포트 디바이스의 차수를 6에서 4로 감소시킬 수 있음이 판명되었다. 일반적으로 말해서, 필터(108)는 합리적인 양의 내부 등화를 제공할 것이고, 이것은 본 발명의 특정 실시예에서 군지연 변이를 완전히 보상하기에 충분할 수 있다. 그러나, 시스템 튜닝과 관련된 문제를 최소화시키는 것뿐 아니라 시스템 설계에서의 복잡도 감소시키기 위하여, 이론적으로 내부 등화가 충분한 등화를 공급할 수 있는지에 관계없이 추가적 지연 보상을 제공하기 위한 외부 등화기를 부가하는 것이 바람직할 것이다. 실제로, 그러한 실시예들은 시스템 설계자 또는 기술자가 리시브 전단(10)이 통신 시스템에 연결되기 전에 필터(108) 및 등화기(26)를 튜닝하는 것을 허용한다. 다음으로 등화기(26)는 요구되는 군지연 등화를 위한 시스템 사양의 만족을 보증하기 위하여 미세 조정될 것이다.
상술한 고선택 필터 및 다른 구성 요소들은 단일의 독립조작 가능한 유닛들에 통합되거나 그렇지 않을 수 있게 때문에, 본 발명은 리시브 전단(10)에서 구성 요소들의 임의의 특정 물리적 형상으로 제한되는 것이 아니라는 점이 주지되어야 한다. 더욱이, 본 발명은 단일 또는 이중 형상을 갖는 리시브 전단으로 제한되지 않을 뿐 아니라 특정 개수의 섹터를 갖는 기지국에서의 사용으로 제한되지도 않는다.
리시브 전단(10)이 하나 이상의 고온 초전도 필터들을 포함할 때, 리시브 전단(10)은 고온 초전도 필터들이 입력 신호를 처리해야 하는지 하지 않아야 하는지 여부를 결정하는 바이패스 메카니즘을 포함할 수 있다. 고온 초전도 필터를 바이패스하는 선택은 여기에 참조로 첨부된 명세서, 현재 출원 중인 출원 일련 번호 09/255,896호에서 설명되어진 바와 같이, 독립조작 가능한 집적된 제어기에 의해 어드레스될 것이다.The use of magnetic equalization filter 108 (ie, replacing
It should be noted that the present invention is not limited to any particular physical shape of the components at the receiving
When receive
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다른 실시예에 있어서, 리시브 전단(10)의 임의의 하나 이상의 구성 요소들은 고온 초전도를 기초로 하는 구성 요소들을 포함할 필요가 없다. 더욱이, 그러한 구성 요소들은 비저온에서의 동작되거나 동작되지 않을 것이다. 그러나, 튜닝 및 다른 계측의 목적을 위하여 유사 구성요소들을 갖거나 유사 온도에서의 동작하도록 설계된 구성 요소를 갖는 시스템을 준비하고 동작시키는 것이 덜 부담스러울 것이다.In another embodiment, any one or more components of the receive
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리시브 전단(10)에 의해 처리되는 통신 신호는 특정 형식의 RF 신호로 제한되지 않을 뿐 아니라, 한 가지 형식의 무선 통신 신호로 제한되지도 않는다. 따라서, 본 발명의 실시는 PCS, 셀룰러 및 다른 무선 시스템들에 매우 적합하나 그에 제한되는 것은 아니고, 특히 제 3 발진(즉, "3G") 및 W-CDMA와 같은 광대역(그 결과 지연 변이를 위한 포텐셜이 더 많은)을 갖는 다른 시스템들에 매우 적합하다.The communication signal processed by the receive
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비록 리시브 전단(10)이 무선 통신 시스템들과 관련된 사용을 위하여 특별히 매우 적합하고, 여기에 그러한 내용이 논의되었지만, 본 발명의 기술이 그러한 사용 환경에 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 반대로, 본 발명의 기술에 따라 구성된 리시버들은 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 제공되는 고성능의 필터링 그리고/또는 지연 등화의 이점을 갖는 모든 적용에 채택될 것이다.Although the receive
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상술한 상세한 설명은 단지 명백한 이해를 위하여 주어진 것일 뿐, 본 기술 분야의 기술들에 의해 자명한 변경과 같이 불필요한 제한을 위한 것이 아님이 그것으로부터 이해되어야 한다.It is to be understood from the foregoing that the foregoing detailed description has been given for clarity of understanding only and is not intended to be an unnecessary limitation, such as obvious change by techniques in the art.
본 발명의 상세한 설명 내에 포함되어 있음 Included in the Detailed Description of the Invention
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