KR101030050B1 - 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기 - Google Patents

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구본현
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 디지털 감쇠기에 관한 것으로, 디지털 감쇠기의 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이가 통과 위상의 차이를 가져오게 되는데, 이러한 디지털 감쇠기의 통과 위상 변동을 개선하기 위한 디지털 감쇠기를 제공함에 있다.
본 발명은 디지털 감쇠기에 있어서, 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이로 인한 통과 위상변동을 발생시키는 감쇠회로부와, 직렬 저항 및 저대역 통과 필터를 포함하는 위상 보정부가 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이가 통과 위상의 차이를 가져오게 되므로, 이러한 통과 위상 변동을, 직렬 저항을 가진 저대역 통과 필터 구조를 디지털 감쇠기의 직렬 스위치에 병렬로 연결시킴으로써 기생 성분의 영향을 제거할 수 있는 효과가 있다.
감쇠기, 위상, 트랜지스터, 스위치, 필터

Description

낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기{Digital Attenuator with Low Phase Variation}
본 발명은 디지털 감쇠기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디지털 감쇠기의 통과 위상 변동을 개선하기 위한 구조에 관한 것이다.
스위치용 트랜지스터를 사용하는 디지털 감쇠기에 대해서는 현재까지 많은 연구 및 개발이 되어 왔다. 특히, 낮은 통과 위상 변동 성능을 요구하는 응용분야를 위해 다음과 같은 연구가 수행되었다.
종래기술에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이, SPDT(single-pole-double-throw)구조의 스위치(101, 102)를 두 개 사용하여, 기준 상태부분은 전송선(103)으로, 감쇠 상태부분은 저항 네트워크(104)로 구분함으로써 통과 위상을 용이하게 보정하였다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이, 스위치용 트랜지스터(201)를 전송선(202)에 병렬로 접속시켜 스위치용 트랜지스터(201)를 턴-온 및 턴-오프 시킴에 따라 감쇠를 얻는 구조이다. 이러한 구조에서, 스위치용 트랜지스터(201)에 직렬로 적절한 길이의 전송선(203)을 추가하여 통과 위상 변동을 줄이고 있다.
종래기술에 따른 도 1의 구조는, 통과 위상의 변동을 손쉽게 제거할 수 있지만, 실리콘(Si)과 같은 손실이 큰 기판에 사용하기에는 삽입 손실(insertion loss)이 크다는 단점이 있고, 특히 높은 감쇠를 얻기 위해서는 다수의 단일 감쇠기를 직렬 연결(cascade connection)해야 하며, 이때 삽입 손실은 누적이 되어 전체 삽입 손실이 매우 커지게 되는 문제점이 있다.
그리고 도 2의 구조는 전송선 및 단위 병렬 스위치의 결합으로 단위 감쇠 값을 얻는 구조이므로, 감쇠를 많이 얻기 위해서는 전송선 및 단위 병렬 스위치의 갯수가 감쇠 정도에 비례해서 증가하므로, 구현된 회로의 실제 크기가 상당히 증가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 디지털 감쇠기의 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이가 통과 위상의 차이를 가져오게 되는데, 이러한 디지털 감쇠기의 통과 위상 변동을 개선하기 위한 디지털 감쇠기를 제공함에 있다.
본 발명은 디지털 감쇠기에 있어서, 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이로 인한 통과 위상변동을 발생시키는 감쇠회로부; 및 상기 감쇠회로부와 병렬 연결되어, 직렬 저항 및 저대역 통과 필터를 포함하는 위상 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이가 통과 위상의 차이를 가져오게 되므로, 이러한 통과 위상 변동을, 직렬 저항을 가진 저대역 통과 필터 구조를 디지털 감쇠기의 직렬 스위치에 병렬로 연결시킴으로써 기생 성분의 영향을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한 저대역 통과 필터는 입출력 사이에 하나의 직렬 인덕턴스 또는 하나의 병렬 캐패시턴스 만으로도 구현이 가능하고, 이를 혼용 및 확장하여 여러 가지 구조의 필터로 구현하는 효과가 있다.
그리고 하나의 병렬 캐패시턴스 만으로 구현된 저대역 통과 필터의 경우, 집 적 회로의 면적을 거의 증가시키지 않으면서 통과 위상 변동을 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
본 발명은 디지털 감쇠기에 있어서, 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이로 인한 통과 위상변동을 발생시키는 감쇠회로부(1); 및 상기 감쇠회로부와 병렬 연결되어, 직렬 저항 및 저대역 통과 필터를 포함하는 위상 보정부(2);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 감쇠회로부는, 입력단(3)에 직렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 제1 병렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 상기 제1 병렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 저항이 접지연결되고, 출력단(4)에 상기 직렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자가 연결되고, 제2 병렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 상기 제2 병렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 저항이 접지연결되는 Pi형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 상기 감쇠회로부는, 입력단(3)에 직렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 제1 직렬 저항이 연결되고, 출력단(4)에 상기 직렬 스 위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자가 연결되고, 제2 직렬 저항이 연결되며, 상기 제1 및 제2 직렬 저항 사이에 병렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 상기 병렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 저항이 접지연결되는 T형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 상기 저대역 통과 필터는, 직렬 인덕턴스 또는 병렬 캐패시턴스로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 더욱 바람직하게 상기 저대역 통과 필터는, 직렬 인덕턴스, 병렬 캐패시턴스 및 직렬 인덕턴스가 T형으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 더욱 바람직하게 상기 저대역 통과 필터는, 병렬 캐패시턴스, 직렬 인덕턴스 및 병렬 캐패시턴스가 Pi형으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 더욱 바람직하게 상기 위상 보정부는, 일측 단자가 상기 감쇠회로부의 직렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 직렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터 구조를 이용한 Pi형 구조의 디지털 감쇠기에 관한 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 디지털 감쇠기는 도 3에 도시된 바와 같이, 저대역 통과 필터 구조를 이용한 Pi형 구조의 디지털 감쇠기로서, 그 구조를 살펴보면, 직렬 스위치용 트랜지스터(301), 병렬 스위치용 트랜지스터(302), 저항 네트워크(resistive network)를 구성하는 직렬 저항(303) 및 병렬 저항(304)으로 이루어 진 디지털 감쇠기에 위상 보정부(601)가 직렬 스위치용 트랜지스터(301)에 병렬로 연결된 구성이다.
여기서, Pi형 구조의 디지털 감쇠기의 위상 보정부(601)는 저대역 통과 필터(604)와 이 필터에 직렬로 직렬 저항(602, 603)이 연결된 회로이며, 이러한 위상 보정부(601)가 Pi형 구조의 디지털 감쇠기의 직렬 스위치용 트랜지스터(301)에 병렬로 연결됨으로써 본 발명의 구조를 형성한다. 이때, 위상 보정부(601)의 직렬 저항(602, 603)은 하나의 저항으로 구성될 수 있음은 물론이다. 그리고 직렬 저항(602, 603)은 Pi형 디지털 감쇠기의 저항 네트워크를 구성하는 직렬 저항(303)의 기능을 대체할 수 있으므로, 제거하여도 무방한 구조이다.
다음으로 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터 구조를 이용한 T형 구조의 디지털 감쇠기에 관한 구성도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 감쇠기는 도 4에 도시된 바와 같이, 저대역 통과 필터 구조를 이용한 T형 구조의 디지털 감쇠기로서, 그 구조를 살펴보면, 직렬 스위치용 트랜지스터(401), 병렬 스위치용 트랜지스터(402), 저항 네트워크를 구성하는 직렬 저항(403) 및 병렬 저항(404)으로 이루어진 디지털 감쇠기에 위상 보정부(701)가 직렬 스위치용 트랜지스터(401)에 병렬로 연결된 구성이다.
여기서, T형 구조의 디지털 감쇠기의 위상 보정부(701)는 저대역 통과 필터(704)와 이 필터에 직렬로 직렬 저항(702, 703)이 연결된 회로이며, 이러한 위상 보정부(701)가 T형 구조의 디지털 감쇠기의 직렬 스위치용 트랜지스터(401)에 병렬로 연결됨으로써 본 발명의 구조를 형성한다. 이때, 위상 보정부(701)의 직렬 저 항(702, 703)은 하나의 저항으로 구성될 수 있음은 물론이다.
도 5a 내지 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터의 구조에 관한 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터(604, 704)의 구조는 단일 소자로 구성할 경우, 하나의 직렬 인덕턴스(801)로 구성되는 제1 구조(도 5a), 또는 하나의 병렬 캐패시턴스(802)로 구성되는 제2 구조(도 5b)로 이루어진다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터를 두 개의 소자로 구성할 경우, 하나의 직렬 인덕턴스(803)와 입력부에 하나의 병렬 캐패시턴스(804)가 접속된 제3 구조(도 5c), 또는 하나의 직렬 인덕턴스(805)와 출력부에 하나의 병렬 캐패시턴스(806)가 접속된 제4 구조(도 5d)로 이루어진다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터를 세 개의 소자로 구성할 경우, 하나의 직렬 인덕턴스(807)과, 이 직렬 인덕턴스(807) 양단에 각각 병렬로 두 개의 캐패시턴스(808)가 접속되는 제5 구조(도 5e), 또는 두 개의 직렬 인덕턴스(809)와 두 인덕턴스 사이에 병렬 캐패시턴스(810)이 연결된 제6 구조(도 5f)로 이루어진다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터를 네 개 이상의 소자로 구성할 경우, 입력부에 병렬 캐패시턴스가 연결된 두 개 이상의 직렬 인덕턴스(811)와 두 개 이상의 병렬 캐패시턴스(812)로 구성되는 제7 구조(도 6a), 또는 입력부에 직렬 인덕턴스가 연결된, 두 개 이상의 직렬 인덕턴스(813)과 두 개 이상의 병렬 캐패시턴스(814)로 구성되는 제8 구조(도 6b)로 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 따른 디지털 감쇠기의 효과를 입증하기 위해 이론적인 계산을 통해 통과 위상 변동이 어떻게 감소할 수 있는지 검토해 보면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 Pi형 구조의 통과 위상 변동을 이론적으로 검토하면, 다음과 같다.
도 7a는 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 구성도이고, 도 7b는 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이며, 도 7c는 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이다.
본 실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 구조는 도 7a에 도시된 바와 같이, 직렬 스위치용 트랜지스터(301)와 병렬 스위치용 트랜지스터(302) 및 저항 네트워크를 구성하는 직렬 저항(303)과 병렬 저항(304)으로 구성된다. 이러한 구조에서는 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이에 의해 통과 위상의 변동이 발생하게 된다.
즉, 도 7b에서와 같이, 감쇠가 없는 기준 상태에서는 직렬 스위치용 트랜지스터가 턴-온 상태이고, 병렬 스위치용 트랜지스터가 턴-오프 상태가 되어 기생 캐패시턴스가 우세하게 작용한다. 이러한 기준 상태에서는 직렬 저항으로 보이는 트랜지스터의 온-저항(305)가 작기 때문에 통과 신호의 위상 변화가 크지 않으나, 도 7c와 같이, 감쇠 상태가 되면 직렬 스위치가 턴-오프 상태가 되어 입출력 사이에 기생 캐패시턴스(307)가 우세한 기생 성분으로 작용하게 되고, 병렬 스위치용 트랜지스터가 턴-온이 되므로, 온-저항(308)과 직렬 연결된 저항 성분에 의해 접 지(ground)까지 연결이 된다.
이러한 감쇠 상태에서는 직렬 연결된 기생 캐패시턴스에 의해 출력에 통과된 신호의 위상이 입력에 비해 앞서게 된다. 따라서 기준 상태에 비해 감쇠 상태의 위상이 앞서게 되어 통과 신호의 위상변동이 발생하게 되는 것이다. 만약, 얻고자 하는 감쇠 정도가 매우 큰 경우라면, 저항 네트워크의 직렬 저항(303)이 매우 크고, 병렬 저항(304)가 매우 작게 설계가 된다. 따라서, 감쇠 상태에서 직렬 스위치의 턴-오프에 의한 기생 캐패시턴스의 영향이 더욱 우세해지므로 통과 위상의 변동은 더욱 증가하게 되는 것이다.
도 8a는 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 구성도이고, 도 8b는 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이며, 도 8c는 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이다.
본 실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 구조는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 직렬 스위치용 트랜지스터(401)와 병렬 스위치용 트랜지스터(402)와 저항 네트워크를 구성하는 직렬 저항(403)과 병렬 저항(404)로 구성된다. 이 T형 구조에서도 Pi형 구조와 마찬가지로, 스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이에 의해 통과 위상의 변동이 발생하게 된다. 마찬가지로 기준 상태와 감쇠 상태에서 기생 성분의 차이로 통과 위상 차이가 발생한다.
이러한 위상 보정부가 제외된 Pi 및 T형 구조의 통과 위상 변동은 이론적인 계산에 의해 더욱 명확하게 확인된다.
도 7a의 Pi형 구조에 대해 검토해 보면, 기준 상태와 감쇠 상태의 통과 위상을 각각 전송 매트릭스(Transmisson matrix)로부터 유도하면 다음의 수학식 1과 수학식2로 표현할 수 있다. 여기서, ω2C2 2Rp 2 << 1 이라고 가정한다.
Figure 112009076860910-pat00001
Figure 112009076860910-pat00002
수식에 사용된 변수는 도 7a에서, 각각 R1은 301의 온-저항(305)이고, C1은 301의 오프-캐패시턴스(307)이다. 그리고 R2는 302의 온-저항(308)이고 C2는 302의 오프-캐패시턴스(306)이다. Rs는 저항 네트워크의 직렬저항(303)이고, Rp는 병렬 저항(304)이다. Zo는 특성 임피던스를 나타내며, ω는 주파수를 나타낸다.
통과 위상의 차이가 없으려면 다음의 수학식 3을 만족해야 한다. 그리고 수학식 3을 만족하는 해를 C1, C2의 값으로 구해보면 각각 수학식 4,5와 같다.
Figure 112009076860910-pat00003
Figure 112009076860910-pat00004
Figure 112009076860910-pat00005
C1, C2를 포함한 모든 변수는 양의 값을 가지므로 위의 수학식 4,5에서 C1, C2를 만족하는 값은 이론적으로 얻을 수 없다. 따라서, 위상 보정부가 제외된 Pi형 및 T형 구조는 이론적으로 통과 위상 변동을 완전히 제거할 수 없다.
도 9는 16dB 감쇠를 가지도록 저항 네트워크의 직렬 및 병렬 저항 값을 각각 154, 29Ω으로 정한 후, C1값을 15fF로 고정하고 C2를 0~45fF까지 변화시켰을 때, 기준 상태와 감쇠 상태의 위상 차이를 그래프로 나타낸 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 위상 변동이 완전히 제거되기 위해서는 C1,C2가 동시에 0fF이 되어야 한다. 이는 반도체 공정을 통해 제작되는 스위치용 트랜지스터의 기생 성분이 완전히 제거되어야 함을 의미하므로 현실적으로 불가능한 조건이 되는 것이다.
다음으로는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 적용된 디지털 감쇠기의 효과를 입증하기 위해 이론적인 계산을 통해 통과 위상 변동이 어떻게 감소할 수 있는지 검토해 보면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 위상 보정부의 구성에서, 간단한 저역 통과 필터 구조를 가정한 경우, 즉, 단일 소자로서 직렬 인덕턴스 또는 병렬 캐패시턴스에 의해 구성된 저역 통과 필터를 통해 수식을 전개한다.
도 10a는 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 구성도이고, 도 10b는 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이며, 도 10c는 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터가 도 5a로 구성된 단일 소자인 직렬 인덕턴스로 구성된 Pi형 디지털 감쇠기 구조에서, 기준 상태의 통과 위상(φR)과 감쇠 상태의 통과 위상(φA)을 각각 전송 매트릭스(Transmission matrix)로부터 유도하면 다음의 수학식 6과 수학식 7로 표현할 수 있다.
여기서 ω2C2 2Rp 2 << 1 그리고 ω2C1 2Rc 2 << 1 이라고 가정하였다.
Figure 112009076860910-pat00006
Figure 112009076860910-pat00007
도 10a, 10b, 10c를 참고하면, 수식에 사용된 변수 중, R1은 직렬 스위치용 트랜지스터(901)의 온-저항(905)이고, C1은 직렬 스위치용 트랜지스터(901)의 오프-캐패시턴스이며, R2는 저항 네트워크의 직렬저항(903)이고, Rp는 병렬 저항(904)이고, Lc는 직렬 인덕턴스(911)이고, Rc는 각각 위상 보정부의 직렬저항(909, 910)을 나타낸다. Zo는 특성 임피던스를 나타내며, ω는 주파수를 나타낸다.
통과 위상의 차이가 없으려면 상술한 수학식 3인 △φ=φA-φR=0 을 만족해야 한다. 그리고 수학식 3을 만족하는 해를 Lc의 값으로 구해보면 다음의 수학식 8과 같다.
Figure 112009076860910-pat00008
위의 수학식 8에서 Lc를 만족하는 값은 이론적으로 얻을 수 있다. 도 11은 16dB감쇠를 가지도록 저항 네트워크를 설정하였다. 다만, 여기서 직렬 저항을 오픈시키는 대신 그 기능을 도 10a의 909, 910으로 전가시켜 이들을 각각 77Ω으로 설 정하고, 병렬 저항 값을 각각 35Ω으로 정하였다. 여기서, C1값을 21fF, C2값을 15fF로 고정하고, Lc를 0~1nH까지 변화시켰을 때, 기준 상태와 감쇠 상태의 위상 차이를 그래프로 나타낸 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 특정한 Lc값에서 위상 변동이 완전히 제거될 수 있음을 알 수 있다.
도 12a는 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 구성도이고, 도 12b는 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이며, 도 12c는 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터가 도 5b로 구성된 단일 소자인 직렬 인덕턴스로 구성된 Pi형 디지털 감쇠기 구조에서, 기준 상태의 통과 위상(φR)과 감쇠 상태의 통과 위상(φA)을 각각 전송 매트릭스(Transmission matrix)로부터 유도하면 다음의 수학식 9와 수학식 10으로 표현할 수 있다.
여기서 ω2C2 2Rp 2 << 1 그리고 ω2C1 2Rc 2 << 1 이라고 가정하였다.
Figure 112009076860910-pat00009
Figure 112009076860910-pat00010
위 수식의 매개 변수 M은 다음의 수학식 11로 표시된다.
Figure 112009076860910-pat00011
수식에 사용된 변수는 도 12a 내지 도 12c에서, 각각 R1은 1001의 온-저항(1005)이고 C1은 1001의 오프-캐패시턴스(1007)이다. R2는 1002의 온-저항(1008)이고 C2는 1002의 오프-캐패시턴스(1006)이다. Rs는 저항 네트워크의 직렬 저항(1003)이고, RP는 병렬 저항(1004)이다. Cc는 병렬 캐패시턴스(1011)이고, Rc는 각각 (1009, 1010)을 나타낸다. Zo는 특성 임피던스를 나타내며, ω는 주파수를 나타낸다.
통과 위상의 차이가 없으려면 상술한 수학식 3을 만족해야 한다. 그리고 수학식 3을 만족하는 해를 Cc의 값으로 구해보면 다음의 수학식 12와 같다.
Figure 112009076860910-pat00012
위의 수학식 12에서 Cc를 만족하는 값은 이론적으로 얻을 수 있다. 도 13은 16dB감쇠를 가지도록 저항 네트워크를 설정하였다. 다만, 여기서 직렬 저항을 오픈시키는 대신 그 기능을 도 12a의 1009, 1010으로 전가시켜 이들을 각각 77Ω으로 설정하고, 병렬 저항 값을 각각 35Ω으로 정하였다. C1값을 21fF, C2값을 15fF로 고정하고, Cc를 0~200fF까지 변화시켰을 때, 기준 상태와 감쇠 상태의 위상 차이를 그래프로 나타낸 것이다. 도 13에서 보는 바와 같이 특정한 Cc값에서 위상 변동이 완전히 제거될 수 있음을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 디지털 감쇠기에 관한 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터 구조를 이용한 Pi형 구조의 디지털 감쇠기에 관한 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터 구조를 이용한 T형 구조의 디지털 감쇠기에 관한 구성도.
도 5a 내지 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 저대역 통과 필터의 구조에 관한 예시도.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 구성도.
도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 Pi형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 구성도.
도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 보정부가 제외된 T형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 9는 도 7a의 디지털 감쇠기에서, 기준 상태와 감쇠 상태의 위상 차이 변화를 나타내는 그래프.
도 10a는 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 구성도.
도 10b는 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 10c는 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 11은 도 5a로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기에서, 기준 상태와 감쇠 상태의 위상 차이 변화를 나타내는 그래프.
도 12a는 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 구성도.
도 12b는 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 기준 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 12c는 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기의 감쇠 상태에서 기생성분을 고려한 등가 회로도.
도 13은 도 5b로 구성된 저대역 통과 필터를 사용한 Pi형 디지털 감쇠기에서, 기준 상태와 감쇠 상태의 위상 차이 변화를 나타내는 그래프.
** 도면 부호에 대한 설명 **
301,901,1001 : Pi형 디지털 감쇠기의 직렬 스위치용 트랜지스터
302,902,1002 : Pi형 디지털 감쇠기의 병렬 스위치용 트랜지스터
303,403,605,903,1003 : 저항 네트워크를 구성하는 직렬 저항
304,404,904,1004 : 저항 네트워크를 구성하는 병렬 저항
305,905,1005 : 직렬 스위치(301)의 온-저항
306,906,1006 : 병렬 스위치(302)의 오프-캐패시턴스
307,907,1007 : 직렬 스위치(301)의 오프-캐패시턴스
308,908,1008 : 병렬 스위치(302)의 온-저항
401 : T형 디지털 감쇠기의 직렬 스위치용 트랜지스터
402 : T형 디지털 감쇠기의 병렬 스위치용 트랜지스터
405 : 직렬 스위치(401)의 온-저항
406 : 병렬 스위치(402)의 오프-캐패시턴스
407 : 직렬 스위치(401)의 오프-캐패시턴스
408 : 병렬 스위치(402)의 온-저항
601,701 : 위상 보정부
602,603,702,703,909,910,1009,1010 : 위상 보정용 회로를 구성하는 직렬저항
604,704 : 저대역 통과 필터
801,803,805,807,809,811,813,911,1011 : 저대역 통과 필터를 구성하는 직렬 인덕턴스
802,804,806,808,810,812,814 : 저대역 통과 필터를 구성하는 병렬 캐패시턴 스

Claims (7)

  1. 디지털 감쇠기에 있어서,
    스위치용 트랜지스터의 턴-온 또는 턴-오프에 따른 기생 성분의 차이로 인한 통과 위상변동을 발생시키는 감쇠회로부; 및
    상기 감쇠회로부와 병렬 연결되어, 직렬 저항 및 저대역 통과 필터를 포함하는 위상 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감쇠회로부는,
    입력단에 직렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 제1 병렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 상기 제1 병렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 저항이 접지연결되고,
    출력단에 상기 직렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자가 연결되고, 제2 병렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되며, 상기 제2 병렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 저항이 접지연결되는 Pi형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감쇠회로부는,
    입력단에 직렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 제1 직렬 저항이 연결되고,
    출력단에 상기 직렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자가 연결되고, 제2 직렬 저항이 연결되며,
    상기 제1 및 제2 직렬 저항 사이에 병렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 상기 병렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 저항이 접지연결되는 T형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저대역 통과 필터는,
    직렬 인덕턴스 또는 병렬 캐패시턴스로 구성된 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 저대역 통과 필터는,
    직렬 인덕턴스, 병렬 캐패시턴스 및 직렬 인덕턴스가 T형으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 저대역 통과 필터는,
    병렬 캐패시턴스, 직렬 인덕턴스 및 병렬 캐패시턴스가 Pi형으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 보정부는,
    일측 단자가 상기 감쇠회로부의 직렬 스위치용 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 직렬 스위치용 트랜지스터의 소스 단자 및 바디 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 낮은 위상 변동을 가지는 디지털 감쇠기.
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