KR100940216B1 - Broadband rf switching circuit using pin diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 핀다이오드를 이용한 광대역 알에프 스위칭 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핀다이오드에 순방향 또는 역방향으로 전압을 인가해주는 것에 따라 핀다이오드가 도통 또는 차단되는 원리를 이용하여 알에프(RF) 경로를 선택하는 스위칭 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a wideband RF switching circuit using a pin diode, and more particularly, selects an RF path using a principle that the pin diode is conductive or interrupted by applying a voltage in a forward or reverse direction to the pin diode. It relates to a switching circuit.
일반적으로 핀다이오드를 이용한 알에프 스위칭 회로는 핀다이오드에 인가하는 전압이 순방향이냐 역방향이냐에 따라 도통 또는 차단되는 원리를 이용하여 알에프 경로를 선택한다.In general, an RF switching circuit using a pin diode selects an RF path using a principle of conducting or blocking depending on whether the voltage applied to the pin diode is forward or reverse.
이를 위해 RF 경로상에 직렬 핀다이오드의 캐소드와 병렬 핀다이오드의 애노드를 연결하고, RF 경로를 차단할 때 격리도(isolation) 향상을 위하여 직렬 핀다이오드는 차단하고, 병렬 핀다이오드는 도통시켜 접지 쪽으로 신호를 보내게 된다.To do this, connect the cathode of the serial pindiode and the anode of the parallel pindiode on the RF path.When the RF path is interrupted, the serial pindiode is cut off and the parallel pindiode conducts to the ground by improving the isolation. Will be sent.
이때 직렬 핀다이오드는 차단하기 위해 직렬 핀다이오드에 가능한 높은 전압을 인가해주어야 하는데, 상기 병렬 핀다이오드가 도통하게 되어 병렬 핀다이오드의 도통전압 즉 DC 0.5V 밖에 유지할 수가 없다.In this case, in order to block the series pin diode, a high voltage should be applied to the series pin diode as much as possible. The parallel pin diode is conductive so that only the conduction voltage of the parallel pin diode can be maintained, that is, DC 0.5V.
따라서 병렬 핀다이오드에 추가적인 회로 즉, 병렬 핀다이오드를 제어하기 위하여 별도의 직류전원 공급을 위한 회로가 필요하게 되었다.Therefore, an additional circuit for the parallel pin diode, that is, a circuit for supplying a separate DC power supply is needed to control the parallel pin diode.
또한, 직렬 핀다이오드의 캐소드와 병렬 핀다이오드의 애노드 사이에 있는 RF 경로상에 커패시터, 저항 또는 인덕터가 추가되어 회로가 복잡하게 이루어지며, 이로 인하여 RF 신호의 손실이 증가하는 문제점이 있었다.In addition, the circuit is complicated by the addition of a capacitor, a resistor, or an inductor on the RF path between the cathode of the series pin diode and the anode of the parallel pin diode, thereby increasing the loss of the RF signal.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, RF 경로 차단시 핀다이오드의 역전압을 제너 다이오드를 이용 손쉽게 유지하여, 종래 직류전원 회로의 제거로 회로를 간단하게 구현할 수 있고, 이로 인하여 RF 신호의 손실을 줄일 수 있는 핀다이오드를 이용한 광대역 알에프 스위칭 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by easily maintaining the reverse voltage of the pin diode using a Zener diode when the RF path is interrupted, the circuit can be easily implemented by eliminating the conventional DC power circuit. An object of the present invention is to provide a wideband RF switching circuit using a pin diode which can reduce signal loss.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핀다이오드를 이용한 광대역 알에프 스위칭 회로는, RF 경로의 입출력 단자인 제1단자와 제3단자 및 공통연결 단자인 제2단자;According to an aspect of the present invention, there is provided a wideband RF switching circuit using a pin diode according to an embodiment of the present invention, including: a first terminal, a third terminal, and a second terminal, which is a common terminal and an input / output terminal of an RF path;
상기 제1단자와 제2단자간 경로의 도통과 차단을 스위칭하는 제1핀다이오드;A first pin diode for switching conduction and interruption of the path between the first terminal and the second terminal;
상기 제2단자와 제3단자간 경로의 도통과 차단을 스위칭하는 제2핀다이오드;A second pin diode for switching conduction and interruption of the path between the second terminal and the third terminal;
상기 제1단자의 경로를 도통시키고, 제3단자의 경로를 차단할 때 제3단자로의 신호전달을 줄이기 위하여 접지로 신호를 보내는 제3핀다이오드;A third pin diode that conducts the path of the first terminal and sends a signal to ground to reduce signal transmission to the third terminal when the path of the third terminal is blocked;
상기 제1,2,3핀다이오드에 -전원과 +전원을 교차 제어하는 전원 스위치 제어부;A power switch controller for controlling the first power, the second power, and the third power pins to cross a -power and a + power;
상기 제3핀다이오드에 연결되어 제3핀다이오드 도통시 제2핀다이오드에 높은 역전압을 유지하고 제3핀다이오드의 전압과 전류를 제어하는 역전압/전류 제어부; 및A reverse voltage / current controller connected to the third pin diode to maintain a high reverse voltage at the second pin diode and to control the voltage and current of the third pin diode when the third pin diode conducts; And
상기 제1핀다이오드와 제2핀다이오드에 +전원이 인가되었을 경우 순방향 전류 경로로 전류가 도통될 수 있도록 연결되는 순방향 전류경로를 포함하여 구성된다.When the + power is applied to the first pin diode and the second pin diode is configured to include a forward current path is connected so that current can be conducted in the forward current path.
상술한 과제 해결 수단에 의하면, 간단한 회로로 RF 경로 차단시 핀다이오드의 역전압을 손쉽게 유지할 수 있어 RF 경로상의 부품수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 RF 신호의 경로 손실을 줄일 수 있다.According to the above-described problem solving means, it is possible to easily maintain the reverse voltage of the pin diode when the RF path is interrupted by a simple circuit, thereby reducing the number of components on the RF path, thereby reducing the path loss of the RF signal.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings as follows.
도 1은 본 발명에 따른 RF 스위치 회로의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an RF switch circuit according to the present invention.
도시된 바와 같이, RF 경로의 입출력 단자로 송신, 수신단자로 연결 가능한 제1단자와 제3단자, 스위치 입출력 공통연결 단자로 사용되는 제2단자, 제1단자와 제2단자간 경로상에 직렬 연결되어 제1단자와 제2단자간 경로의 도통과 차단을 스위칭하는 핀다이오드(10), 제2단자와 제3단자간 경로상에 직렬 연결되어 제2단자와 제3단자간 경로의 도통과 차단을 스위칭하는 핀다이오드(30), 제2단자와 제3단자간 경로상에 병렬 연결되어 제1단자의 경로를 도통시키고, 제3단자의 경로를 차단할 때 제3단자로의 신호전달을 줄이기 위하여 접지로 신호를 보내는 핀다이오드(40), 외부의 스위치 제어로 -전원과 +전원 입력에 의해 핀다이오드(10,30,40)에 -전원과 +전원을 교차 제어하여 주는 전원 스위치 제어부(20), 상기 핀다이오드(40)에 연결되어 핀다이오드(40) 도통시 핀다이오드(30)에 높은 역전압을 유지하고 핀다이오드(40)의 전압과 전류를 제어하는 역전압/전류 제어부(60), 상기 핀다이오드(10)와 핀다이오드(30)에 +전원이 인가되었을 경우 직류전류가 도통될 수 있도록 순방향 전류(직류) 경로 연결을 위한 순방향 전류경로로 이루어진다.
여기서 상기 핀다이오드(10)의 애노드는 제1단자에 캐소드는 제2단자에 연결된다.As shown in the figure, a first terminal and a third terminal which can be connected to the input and output terminals of the RF path, and can be connected to the receiving terminal, a second terminal which is used as a switch input / output common connection terminal, and a serial on the path between the first and second terminals.
Here, the anode of the
그리고 상기 역전압/전류 제어부(60)는 상기 핀다이오드(40)의 애노드에 캐소드가 연결되어 핀다이오드(40)를 높은 전압으로 유지하는 제너 다이오드(ZD)와, 상기 제너 다이오드(ZD)의 애노드에 연결되어 전류를 조절하는 저항(R)과, 상기 핀다이오드(40)의 애노드에 연결되는 알에프 신호경로용 콘덴서(C)로 이루어진다.In addition, the reverse voltage /
여기서 상기 저항(R)을 제거하고 역전압을 유지할 수도 있다.The resistor R may be removed and a reverse voltage may be maintained.
또한, 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)의 위치를 변경할 수도 있다.In addition, the positions of the zener diode ZD and the resistor R may be changed.
즉, 상기 핀다이오드(40)의 애노드에 저항(R)이 연결되고, 상기 저항(R)에 제너 다이오드(ZD)의 캐소드가 연결될 수도 있다.That is, a resistor R may be connected to the anode of the
또한, 도 1에서 핀다이오드(40)와 제너 다이오드(ZD)의 방향이 역방향이라고 정의할 때, 반대방향인 순방향으로 핀다이오드(40)와 제너 다이오드(ZD)를 연결하여 즉, 핀다이오드(40)의 캐소드와 제너 다이오드(50)의 애노드를 연결하여 높은 +전원을 유지할 수 있다.In addition, when the
이하에서는 도 1의 회로를 기준으로 그 동작 원리를 설명한다.Hereinafter, the operation principle will be described with reference to the circuit of FIG.
먼저, 일반적으로 핀다이오드는 핀다이오드에 전류가 흐르고 안 흐름에 따라 핀다이오드가 도통과 차단의 동작을 하여 스위칭을 하게 된다.First, in general, the pin diode is switched by the conduction and blocking of the pin diode as the current flows in the pin diode and flows into the pin diode.
상기 핀다이오드의 -전원, +전원의 공급에 따라서 순방향(+전원 공급)과 역방향(-전원 공급)으로 분류하고, +전원 공급일 때 RF 경로 도통, -전원 공급일 때 RF 경로 차단이라 정의한다.The pin diodes are classified into forward (+ power supply) and reverse (-power supply) according to -power and + power supply, and are defined as RF path conduction when + power supply and RF path blocking when -power supply. .
도통 동작일 때는 상술한 일반적인 원리에 따라 동작하는 것으로 즉, 핀다이오드(30)에 +전원을 공급하면 핀다이오드(30)에 전류가 흐르게 되어 도통되고, 핀다이오드(40)에는 핀다이오드 방향에 의하여 전류가 흐르지 못하는 차단이 되어 제3단자로의 알에프 경로가 도통된다.In the case of the conduction operation, it operates according to the general principle described above, that is, when + power is supplied to the
반대로 핀다이오드(30)에 -전원이 공급되면, 핀다이오드(40)는 도통되어 전류가 흐르게 되며, 제너 다이오드(ZD)에서는 제너전압만큼 전위차가 유지되어 전류가 흐르게 되고 상기 전류는 저항(R)에 의하여 조절되어, 상기 제너 다이오드(ZD)에 걸리는 전위차와 저항(R)에 걸리는 전위차가 더해진 -전압이 핀다이오드(30)에 걸리게 된다.
즉, 핀다이오드(40)의 연결없이 핀다이오드(30)만 있는 경우 핀다이오드(30)에 -전원에 해당하는 전압이 걸리게 되나, 핀다이오드(40)가 연결되어 있는 상태에서 -전원이 공급되면 핀다이오드(40)의 역방향에 의해 도통이 된다.
또한, 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)이 없으면 핀다이오드(40)의 도통 전압(약 -0.7V)만 걸리게 되나, 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)이 연결되어 있어 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)에 부하전압이 걸리게 되어 핀다이오드(30)에 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)에 걸리는 전위차가 더해진 -전압이 걸리게 된다.
상기 -전원은 스위치에 사용하게 되는 RF 파워레벨에 따라 적절한 -전압을 사용하여 핀다이오드(30)를 차단될 때 높은 RF 파워레벨에 의하여 도통되는 것을 방지한다.On the contrary, when -power is supplied to the
That is, when there is only the
In addition, without the zener diode ZD and the resistor R, only the conduction voltage (about -0.7V) of the
The power supply is prevented from conducting by a high RF power level when the
이때 핀다이오드(30)는 역전압에 의한 전류차단이 되며, 이 높은 역전압 유지로 인하여 핀다이오드(10)가 도통되어 제1단자를 통한 큰 신호의 RF 파워레벨에 의한 핀다이오드(30)의 도통을 방지할 수 있는 것이다.At this time, the
이를 좀 더 자세히 설명하면, 전원 스위치 제어부(20)에서 제1단자와 제2단자 간의 RF 경로를 도통시키기 위하여 핀다이오드(10)에 +전원을 공급한다.In more detail, the power
제2단자와 제3단자 간의 RF 경로를 차단하기 위하여 핀다이오드(30)와 핀다이오드(40)에 높은 -전원을 공급하면 핀다이오드(30)는 역전압에 의하여 차단되고, 핀다이오드(40)는 -전원 방향에 의하여 도통한다.
이때 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)으로 구성된 역전압/전류 제어부(60)에 의하여 0.5V 정도 저하된 전압을 유지하게 된다.When the high power is supplied to the
At this time, the voltage lowered by about 0.5V is maintained by the reverse voltage /
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상기 전원 스위치 제어부(20)에서 -전원을 핀다이오드(30)와 핀다이오드(40)에 인가하는 경우 핀다이오드(40)는 역방향전류로 도통하게 되고 이때 핀다이오드(40)에 의해 전압강하(인가전압-DC 0.5~0.7V)가 일어난다.When the power
이 전압과 전류는 역전압/전류 제어부(60)의 강하된 전압보다 DC 1V 낮은 제너 다이오드(ZD)와 저항(R)을 조절하여 제어한다.The voltage and current are controlled by adjusting the Zener diode ZD and the resistor R, which are DC 1V lower than the dropped voltage of the reverse voltage /
여기서 제어된 전압은 핀다이오드(30)에 역전압으로 작용하여 차단되고 따라서 RF 신호를 차단하게 된다.The controlled voltage acts as a reverse voltage on the
상기 핀다이오드(40)는 접지 쪽으로 도통되어 핀다이오드(30)에 의해 누설된 RF 신호를 추가로 감쇄하고 이에 따라 제3단자로 넘어가는 신호의 양을 적게 함으로써 제2단자에서 제3단자로 넘어가는 RF 신호 격리효율을 개선하여 주는 것이다.
이상에서 높은 역전압 즉, 높은 -전압은 그 크기가 구체적으로 한정된 것이 아니라 RF 신호가 통과되는 파워레벨에 따라 그 크기가 가변되어 파워레벨에 따라 적절히 선택하여 사용하는 것이다.
예를 들어 파워레벨이 10와트일 경우는 -10V~-50V 정도를 사용하고, 100와트일 경우는 -70V~-120V 정도를, 1000와트일 경우는 -150V~-350V 정도를 사용한다. The
In the above, the high reverse voltage, that is, the high-voltage is not specifically limited in magnitude, but the magnitude thereof varies depending on the power level at which the RF signal is passed, and is selected according to the power level.
For example, if the power level is 10 watts, use about -10V to -50V, for 100 watts use about -70V to -120V, and for 1000 watts use about -150V to -350V.
본 발명은 상기한 실시예에서 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며, 이 역시 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the scope not departing from the gist of the present invention, which will also belong to the claims of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 RF 스위치 회로의 구성도.1 is a block diagram of an RF switch circuit according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10,30,40: 핀다이오드 20: 전원 스위치 제어부10,30,40: pin diode 20: power switch control unit
60: 역전압/전류 제어부 C: 콘덴서60: reverse voltage / current control unit C: condenser
R: 저항 ZD: 제너 다이오드R: Resistance ZD: Zener Diode
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KR1020090035859A KR100940216B1 (en) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | Broadband rf switching circuit using pin diode |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023133219A1 (en) * | 2022-01-06 | 2023-07-13 | Advanced Energy Industries, Inc. | Dc series rf parallel pin diode switch |
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2009
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