KR101015545B1 - Dc blocking device using slow wave structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 DC 차단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TMA(Tower Mounted Amplifier)와 같은 이동통신 시스템에 사용되는 DC 차단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a DC blocking device, and more particularly, to a DC blocking device used in a mobile communication system such as a tower mounted amplifier (TMA).
이동통신 기지국은 시스템은 신호의 송신 시 기지국 내에 위치한 고출력 증폭기에서 송신하고자 하는 신호를 증폭한 후 급전 케이블을 통해 타워에 설치된 안테나로 송신 신호를 전송하고, 타워에 설치된 안테나가 송신 신호를 방사한다. 또한, 이동통신 기지국 시스템은 신호의 수신 시 타워에 설치된 안테나가 신호를 수신하여 급전 케이블을 통해 기지국 내의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)로 신호를 전송하여 미약한 수신 신호를 증폭한다.The mobile base station amplifies a signal to be transmitted by a high power amplifier located in the base station when transmitting a signal, and then transmits a transmission signal to an antenna installed in a tower through a feed cable, and the antenna installed in the tower radiates a transmission signal. In addition, the mobile communication base station system amplifies a weak reception signal by receiving a signal from the antenna installed in the tower and transmitting the signal to a low noise amplifier in the base station through a feed cable.
이와 같은 이동통신 기지국 시스템에서 기지국 시스템과 안테나는 상당한 거리를 두고 설치되는 것이 일반적이며, 송신 신호 및 수신 신호가 급전 케이블을 통해 전송되는 동안 신호가 감쇄되는 문제점이 있었다. 기지국 시스템과 안테나가 수십 미터에 이를 경우, 입력 신호의 3dB 이상이 감쇄되는 현상이 발생하기도 하며, 이는 수신 시 상대적인 잡은 증가에 의해 수신 감도의 저하를 초래하기도 한다.In such a mobile communication base station system, the base station system and the antenna are generally installed at a considerable distance, and there is a problem that the signal is attenuated while the transmission signal and the reception signal are transmitted through the feed cable. When the base station system and the antenna reaches several tens of meters, more than 3dB of the input signal may be attenuated, which may cause a decrease in reception sensitivity due to a relative increase in reception.
이러한 문제점의 해결을 위해, 안테나와 기지국이 멀리 떨어져서 설치되는 경우, 송수신 필터와 증폭기를 구비하며 안테나에 인접하여 설치되는 TMA의 사용이 저변화되고 있다. In order to solve this problem, when the antenna and the base station are installed far away, the use of a TMA having a transmission / reception filter and an amplifier and installed adjacent to the antenna is being changed.
이와 같은 TMA에는 RF 신호 및 DC 전원 신호가 같이 제공되며, RF 신호 및 DC 전원 신호를 분리하여 전송할 필요가 있다. 물론, TMA 이외의 중계기와 같은 이동통신 장비에도 이와 같이 RF 신호와 DC 전원 신호를 분리하여 전송하는 장치가 필요하다. 또한, TMA와 같은 장비가 아니더라도 많은 RF 장비에서 DC 신호를 차단해야하는 경우가 있으며, 이를 위해 캐패시티브 커플링을 이용한 DC 차단 장치가 개발되었다. The TMA is provided with an RF signal and a DC power signal together, and needs to be transmitted separately from the RF signal and the DC power signal. Of course, a mobile communication device such as a repeater other than the TMA also needs a device that separates and transmits the RF signal and the DC power signal. In addition, many RF equipments need to block DC signals even if they are not devices such as TMA. To this end, DC blocking devices using capacitive coupling have been developed.
RF 선호와 DC 전원 선로를 분리하여 설치하는 경우 이러한 장치가 필요 없으나, 이는 공사가 까다롭고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있는 바, 하나의 선로를 통해 RF 신호 및 DC 전원 신호를 분리하여 전송하기 위해 DC 차단 장치가 개발되었다. These devices are not required when installing the RF preference and DC power line separately, but this is a difficult and costly construction work, in order to separate and transmit the RF signal and DC power signal through one line. DC blocking devices have been developed.
DC 차단 장치는 RF 신호 및 DC 전원 신호를 동시에 수신할 때 DC 신호를 차단하는 기능을 하는 장치로서, 이와 같은 DC 차단 장치 및 그 회로도가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다. The DC blocking device is a device that functions to block a DC signal when receiving an RF signal and a DC power signal at the same time. Such a DC blocking device and a circuit diagram thereof are shown in FIGS. 1 to 3.
도 1은 일반적인 DC 차단 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a general DC blocking device.
도 1을 참조하여 DC 차단 장치의 동작을 살펴보면, 단자 (a)로 RF 신호 및 DC 전원 신호가 입력된다. RF 신호 및 DC 전원 신호 중 DC 전원 신호는 캐패시 터(C1)를 통과할 수 없으며, RF 신호는 캐패시터를 통과하여 단자 (b)로 출력된다. Looking at the operation of the DC blocking device with reference to Figure 1, the RF signal and the DC power signal is input to the terminal (a). Of the RF signal and the DC power signal, the DC power signal cannot pass through the capacitor C1, and the RF signal passes through the capacitor and is output to the terminal (b).
한편, RF 신호 및 DC 전원 신호 중 RF 신호는 인덕터를 통과할 수 없으며, DC 전원 신호는 인덕터(L1)를 통해 단자 (c)로 출력된다. DC 차단 만이 목적일 경우 인덕터와 결합되는 단자(b)는 생략될 수도 있다. Meanwhile, the RF signal of the RF signal and the DC power signal cannot pass through the inductor, and the DC power signal is output to the terminal (c) through the inductor L1. If only DC blocking is the purpose, the terminal b coupled with the inductor may be omitted.
이와 같이, DC 차단 장치는 인덕터 및 캐패시터의 조합에 의해 DC 전원 신호 및 RF 신호를 서로 다른 경로로 분리하는 기능을 한다. 물론, DC 신호에 대한 별도의 경로를 제공하지 않고 DC 신호만을 차단하는 DC 차단 장치가 사용되기도 하며 이 경우에는 인덕터가 구비되지 않는다. As such, the DC blocking device functions to separate the DC power signal and the RF signal into different paths by a combination of an inductor and a capacitor. Of course, a DC blocking device that blocks only the DC signal without providing a separate path for the DC signal is used, in which case no inductor is provided.
도 2 내지 도 3은 종래의 DC 차단 장치의 분해 사시도 및 단면도를 도시한 도면이다. 2 to 3 are exploded perspective views and cross-sectional views of a conventional DC blocking device.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 DC 차단 장치는 내부 도체(100), 외부 도체(102), 하우징(104), 결합판(106)으로 이루어지는 커넥터와, 내부 도체(100)에 형성되는 분기홈(108)과 삽입홈(110) 및 삽입홈(110)에 삽입되는 삽입 도체(112)를 포함할 수 있다. 2 and 3, a conventional DC blocking device is formed on a connector including an
내부 도체(100)에는 RF 신호가 인가되며, 외부 도체(102)는 접지와 전기적으로 연결된다. An RF signal is applied to the
내부 도체(100)에는 분기홈(108) 및 삽입홈(110)이 형성된다. 분기홈(108)에는 인덕터(미도시)가 전기적으로 연결되며, DC 전원 신호는 분기홈(108)에서 전기적으로 연결되는 인덕터를 통해 출력된다.
또한, 삽입홈(110)에는 삽입 도체(112)가 삽입된다. 삽입 도체(112)는 내부 도체(100)와 전기적으로 연결되지 않으며 소정 간격 거리를 두고 삽입된다. 내부 도체(100)와 삽입 도체(112) 사이에는 캐패시턴스가 형성되며, 커플링에 의해 RF 신호는 삽입 도체로 커플링되어 외부로 출력된다. In addition, an
이와 같은 종래의 DC 차단 장치에서 내부 도체와 삽입 도체(112) 사이에서 적절한 커플링이 이루어지려면 커플링이 이루어지는 구간의 길이(즉, 삽입 도체의 길이)는 파장의 1/2로 설정되어야 한다. In such a conventional DC blocking device, in order for proper coupling between the inner conductor and the
따라서, 커플링이 이루어지는 구간의 길이는 주파수가 낮아질 수록 길어지며, 저주파수 대역(850 ~ 900MHz)에서는 커플링 구간의 길이가 길어져서 DC 차단 장치의 사이즈가 증가하고 밀집화된 구조의 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 받는 문제점이 있었다.Therefore, the length of the coupling section becomes longer as the frequency decreases. In the low frequency band (850 to 900 MHz), the length of the coupling section becomes longer, which increases the size of the DC blocking device and increases the density of the mobile communication equipment. There was a problem of being spatially restricted when mounted.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 보다 소형화된 구조로 제작될 수 있는 DC 차단 장치를 제안하고자 한다. In the present invention, to solve the problems of the prior art as described above, to propose a DC blocking device that can be manufactured in a more compact structure.
본 발명의 다른 목적은 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있는 DC 차단 장치를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to propose a DC blocking device capable of minimizing spatial constraints when mounted in mobile communication equipment.
본 발명의 또 다른 목적은 DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 구조를 제안하는 것이다. Still another object of the present invention is to propose a structure in which proper coupling can be made even if the length of the coupling portion in the DC blocking device is reduced.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 도출할 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art through the following examples.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, RF 신호가 인가되며 내부에 홈이 형성되는 내부 도체; 접지와 전기적으로 연결되는 외부 도체; 및 상기 내부 도체의 홈에 삽입되며 상기 내부 도체와 전기적으로 이격되는 삽입 도체를 포함하되, 상기 삽입 도체는 돌출부 및 그루브가 반복되는 구조인 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, the RF signal is applied, the inner conductor is formed therein; An outer conductor electrically connected to ground; And an insertion conductor inserted into a groove of the inner conductor and electrically spaced from the inner conductor, wherein the insertion conductor is provided with a DC blocking device using a delayed wave structure in which protrusions and grooves are repeated.
상기 내부 도체에서 상기 삽입 도체로의 커플링이 이루어지며, 커플링 주파수는 상기 돌출부 및 그루브의 사이즈 차이 및 반복되는 돌출부 및 그루브의 수에 의해 결정된다. Coupling from the inner conductor to the insertion conductor takes place and the coupling frequency is determined by the size difference of the protrusions and grooves and the number of repeated protrusions and grooves.
상기 돌출부의 단면은 직사각형 형태를 가질 수 있다. The cross section of the protrusion may have a rectangular shape.
상기 내부 도체에는 인덕터가 결합되며, 상기 내부 도체에 DC 신호 및 RF 신호가 인가될 경우 상기 DC 신호는 인덕터가 결합된 경로로 제공되고 상기 RF 신호는 상기 내부 도체에서 상기 삽입 도체로 커플링된다.An inductor is coupled to the inner conductor. When a DC signal and an RF signal are applied to the inner conductor, the DC signal is provided in a path in which the inductor is coupled, and the RF signal is coupled from the inner conductor to the insertion conductor.
본 발명에 의하면, DC 차단 장치가 이동통신 장비에 장착될 때 공간적인 제약을 최소화할 수 있으며, DC 차단 장치에서 커플링이 이루어지는 부분의 길이를 줄이더라도 적절한 커플링이 이루어질 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a spatial restriction can be minimized when the DC blocking device is mounted on a mobile communication device, and an appropriate coupling can be made even if the length of the coupling part in the DC blocking device is reduced.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 지연파(Slow Wave) 구조를 이용한 DC 차단 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the DC blocking device using a slow wave structure according to the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면이다. 4 is an exploded perspective view of a DC blocking device using a delay wave structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a DC blocking device using a delay wave structure according to an embodiment of the present invention. Figure is shown.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 차단 장치는 내부 도체(400), 외부 도체(402), 커넥터 하우징(404), 결합판(406)을 포함하는 커넥터부(450)와 삽입 도체(412)를 포함하고, 내부 도체(400)에는 삽입홈(410)이 형성된다. 4 and 5, a DC blocking device according to an embodiment of the present invention includes a connector unit including an
도 4에는 신호가 인가되는 내부 도체(400)가 커넥터의 내부 도체인 경우가 도시되어 있으나, 일반 전송 선로의 내부 도체일 수도 있으며 그 외에 다양한 장치에서 RF 신호가 인가되는 내부 도체일 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것 이다. In FIG. 4, the
커넥터부(450)에는 RF 케이블이 결합되며, RF 케이블로부터 RF 신호 및 DC 신호가 공급된다. 일례로, RF 케이블은 동축 케이블일 수 있다. DC 신호는 TMA 또는 중계기 등에 장착되는 모뎀 또는 기타 장치의 전원 공급을 위한 신호일 수도 있으며, 다른 종류의 바이어스를 위한 신호일 수도 있다.An RF cable is coupled to the
내부 도체(400) 및 외부 도체(402)는 신호 전송 경로로서의 기능을 수행하며, 내부 도체(400)에는 RF 신호 및 DC 신호가 인가되고 외부 도체(402)는 접지 전위를 제공한다. 내부 도체(400) 및 외부 도체(402)는 원통 형상을 가질 수 있다. The
도 4에는 도시되어 있지 않으나, 내부 도체(400)의 진입부에는 인덕터(미도시)가 결합되어 DC 신호를 별도의 경로로 전송할 수도 있다. 예를 들어, DC 신호가 특정 장치의 전원 신호일 경우 인덕터를 내부 도체(400)에 결합하여 인덕터를 통해 DC 전원 신호를 해당 장치에 제공할 수 있을 것이다. 원하지 않은 DC 바이어스를 차단하고자 할 경우에는 도 4와 같은 구조로 이루어질 수 있다. Although not shown in FIG. 4, an inductor (not shown) may be coupled to the entrance of the
내부 도체에 형성되는 삽입홈(410)에는 삽입 도체(412)가 삽입된다. 삽입 도체(412)는 RF 신호 출력단(미도시)과 전기적으로 연결되어 있다. The
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입 도체(412)는 내부 도체(400)와 소정 간격을 두고 삽입된다. 삽입 도체(412)와 내부 도체 사이에는 유전체가 채워질 수도 있으며 일반 공기층이 유전체의 역할을 수행할 수도 있다. 유전체가 채워질 경우 테프론 재질의 유전체가 사용될 수도 있고 다양한 재질의 유전체가 사용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. As shown in FIGS. 4 and 5, the
내부 도체(400)와 삽입 도체(412) 사이에는 전자기적인 커플링 현상이 발생하며, 내부 도체(400)에 인가되는 RF 신호는 내부 도체(400)로부터 삽입 도체(412)로 커플링되어 출력된다. 즉, 내부 도체(400)로 인가되는 RF 신호는 삽입 도체(412)로 커플링되나 DC 신호는 커플링되지 않고 차단된다. An electromagnetic coupling phenomenon occurs between the
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 커플링이 발생하는 삽입 도체(412)는 지연파 구조를 가진다. 지연파 구조는 주기적인 패턴이 반복되는 구조로서, 전송 선로에서 신호의 속도를 제어하기 위한 구조이나, 이와 같은 지연파 구조가 본 발명의 삽입 도체(412)에 적용된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입 도체(412)는 돌출부(412a)와 그루브(412b)가 주기적으로 반복되는 구조를 가지고 있다. 도 4 및 도 5에는 단면으로 사각형 형태의 돌출부가 주기적으로 반복되는 구조가 도시되어 있으나 돌출부의 형태가 다양하게 설정될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. 예를 들어, 단면이 삼각형인 돌출부가 구비되어 삽입 도체의 단면이 톱니 형태를 가질 수도 있을 것이다. As shown in FIGS. 4 and 5, the
이와 같이, 삽입 도체(412)를 지연파 구조로 형성하는 것은 삽입 도체의 길이를 보다 소형으로 구현하기 위함이다. 전술한 바와 같이, 내부 도체(400) 및 삽입 도체(412) 사이에서 커플링이 일어나는 부분의 길이는 중심 주파수 파장()의 1/2 /2 길이로 설정되어야 한다. 예를 들어, 850MHz ~ 900MHz 대역의 RF 신호가 사용될 경우, 커플링이 일어나는 부분의 길이는 약 42mm로 설정되어야 하나, 본 발 명에 의한 지연파 구조가 이용될 경우 이보다 작은 길이로 삽입 도체의 길이를 소형으로 구현할 수 있다. As such, the formation of the
도 4와 같은 지연파 구조에서 돌출 부분의 직경과 그루브 부분의 직경의 차이 및 돌출부와 그루부가 반복되는 수가 증가함에 따라 커플링되는 주파수 대역은 낮아진다. In the delayed wave structure as shown in FIG. 4, as the difference between the diameter of the protruding portion and the diameter of the groove portion and the number of repetition of the protruding portion and the groove portion are increased, the frequency band to be coupled decreases.
즉, 본 발명에 의한 지연파 구조가 삽입 도체(412)에 적용될 때 동일한 대역에서 삽입 도체의 길이를 보다 소형화 하더라도 적절한 DC 차단 및 RF 신호 커플링이 이루어질 수 있다. That is, when the delayed wave structure according to the present invention is applied to the
도 6은 일반적인 라인 형태의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실과 본 발명에 의한 지연파 구조의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실을 도시한 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating the reflection loss when the insertion conductor having a general line shape is used and the reflection loss when the insertion conductor having a delay wave structure according to the present invention is used.
도 6에서, 지연파 구조의 삽입 도체는 돌출부의 직경이 2.9mm이고 그루브의 직경이 1mm이며, 돌출부 및 그루부의 수는 27개로 설정하였으며, 반사손실을 비교할 때 지연파 구조의 삽입 도체가 사용되면 약 1.14GHz에서 영점이 형성되나 일반적인 라인 형태의 삽입 도체가 사용되면 약 1.83GHz에서 영점이 형성되는 것을 확인할 수 있다. In FIG. 6, the insertion conductor of the delayed wave structure has a diameter of 2.9 mm for the protrusion, the diameter of the groove is 1 mm, and the number of the protrusions and the grooves is set to 27. Although a zero point is formed at about 1.14 GHz, a zero point is formed at about 1.83 GHz when a typical line-shaped insertion conductor is used.
상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
도 1은 일반적인 DC 차단 장치의 회로 구성을 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a general DC blocking device.
도 2 내지 도 3은 종래의 DC 차단 장치의 분해 사시도 및 단면도를 도시한 도면.2 to 3 is an exploded perspective view and a cross-sectional view of a conventional DC blocking device.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치의 분해 사시도를 도시한 도면.4 is an exploded perspective view of a DC blocking device using a delay wave structure according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연파 구조를 이용한 DC 차단 장치의 단면도를 도시한 도면.5 is a cross-sectional view of a DC blocking device using a delay wave structure according to an embodiment of the present invention.
도 6은 일반적인 라인 형태의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실과 본 발명에 의한 지연파 구조의 삽입 도체가 사용될 경우의 반사손실을 도시한 도면.Fig. 6 is a diagram showing the reflection loss when the insertion conductor of the general line shape is used and the reflection loss when the insertion conductor of the delay wave structure according to the present invention is used.
Claims (4)
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2009
- 2009-09-09 KR KR1020090084972A patent/KR101015545B1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |