KR101383385B1 - Matching apparatus between amplifiers using mutual induction - Google Patents

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KR101383385B1 KR1020130037532A KR20130037532A KR101383385B1 KR 101383385 B1 KR101383385 B1 KR 101383385B1 KR 1020130037532 A KR1020130037532 A KR 1020130037532A KR 20130037532 A KR20130037532 A KR 20130037532A KR 101383385 B1 KR101383385 B1 KR 101383385B1
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서동환
박창근
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a device for matching amplifiers by using mutual induction. According to the invention, it provides the device for matching amplifiers by using mutual induction that includes a first conductor connected between a first output terminal of an operating amplifier and a first input terminal of a power amplifier, a second conductor connected between a second output terminal of the operating amplifier and a second input terminal of the power amplifier and in which the opposite current to the first conductor flows, a third conductor forming a coupling with the first conductor by being placed in parallel to the first conductor but in which the opposite current to the first conductor flows and having its end connected to an end of the second conductor, and a fourth conductor forming a coupling with the second conductor by being placed in parallel to the first conductor but in which the opposite current to the second conductor flows, having its end connected to an end of the first conductor, and having the other end connected to the other end of the third conductor. According to the device for matching amplifiers, matching between two terminals can be performed and impedance matching can be performed by placing a plurality of conductors between a power terminal and an operating terminal. In addition, an installation area can be saved by applying it to the inside of a connecting metal between the operating terminal and the power terminal. Moreover, it can be applied to designing a broadband power amplifier because it has a wide operating frequency area.

Description

상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치{Matching apparatus between amplifiers using mutual induction}Matching apparatus between amplifiers using mutual induction}

본 발명은 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동 증폭기와 전력 증폭기 사이의 연결단 정합을 위한 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a matching device between amplifiers using mutual induction, and more particularly, to a matching device between amplifiers using mutual induction for matching connection stages between a driving amplifier and a power amplifier.

오늘날 전력 증폭기는 높은 전력이득을 얻기 위하여 구동단과 전력단을 포함하는 두 단으로 설계하고 있다. 이렇게 두 단으로 설계 시 구동단과 전력단의 연결부분에 연결단을 필요로 한다.Today's power amplifiers are designed in two stages, including a drive stage and a power stage to achieve high power gain. In this two-stage design, a connection stage is required at the connection between the drive stage and the power stage.

도 1은 일반적인 전력 증폭기의 구성도이다. 보통 구동단(Driver stage) 내의 트랜지스터의 드레인 출력은 전력단(Power stage) 내의 트랜지스터의 게이트로 입력이 된다. 이때, 게이트에서는 소스와 연결되는 가상의 기생 캐패시턴스(점선 도시)가 발생하게 된다. 이러한 기생 커패시터에 의한 영향을 없애기 위하여 기존에는 연결단에 인덕터를 사용하고 있다. 1 is a block diagram of a general power amplifier. Usually, the drain output of the transistor in the driver stage is input to the gate of the transistor in the power stage. At this time, a virtual parasitic capacitance (dotted line) connected to the source is generated at the gate. In order to eliminate the influence of such parasitic capacitors, inductors are used in the connection stage.

도 1의 경우 구동단과 전력단 사이에 인덕터와 기생 캐패시턴스가 병렬로 형성되는 정합회로(Matching circuit)가 배치되어 있다. 그런데, 집적 회로 상에 구현되는 인덕터는 좁은 면적에 비해 큰 크기를 가지기 때문에 회로의 레이아웃 시 인덕터를 피해서 연결선이나 소자를 배치하여야 하는 등의 설계상의 어려움이 존재한다. 또한, 두 단 사이의 정합을 위해 사용한 인덕터 소자로 인하여 증폭기의 동작 주파수가 특정 주파수 범위로 좁아지는 제한이 따른다.In FIG. 1, a matching circuit in which an inductor and a parasitic capacitance are formed in parallel is disposed between the driving stage and the power stage. However, since an inductor implemented on an integrated circuit has a large size compared to a narrow area, there are design difficulties such as arranging a connection line or an element to avoid an inductor in the layout of the circuit. In addition, the inductor device used for matching between the two stages limits the operating frequency of the amplifier to a specific frequency range.

본 발명의 배경이 되는 기술은 국내공개특허 제2011-0103292호(2011.09.20 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 2011-0103292 (published on September 20, 2011).

본 발명은 구동단과 전력단 사이에 복수의 전도체를 배치하여 커플링에 의해 임피던스 매칭을 수행할 수 있는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a matching device between amplifiers using mutual induction capable of performing impedance matching by coupling a plurality of conductors between a driving stage and a power stage.

본 발명의 제1 실시예에 따른 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 구동 증폭기의 제1 출력단과 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되는 제1 전도체와, 상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결되며 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르는 제2 전도체와, 상기 제1 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제2 전도체의 일단과 연결된 제3 전도체, 및 상기 제2 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제2 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제2 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제1 전도체의 일단에 연결되고 타단이 상기 제3 전도체의 타단과 연결된 제4 전도체를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치를 제공한다.An amplifier-to-amp matching device using mutual induction according to a first embodiment of the present invention includes a first conductor connected between a first output terminal of a driving amplifier and a first input terminal of a power amplifier, a second output terminal of the driving amplifier, and A second conductor connected between the second input terminal of the power amplifier and having a current flowing in a direction opposite to the first conductor, and disposed in parallel with the first conductor to form a coupling with the first conductor, Current in the opposite direction flows, one end of which is connected to one end of the second conductor, and parallel to the second conductor to form a coupling with the second conductor, but the current in the opposite direction of the second conductor Flows, matching between amplifiers using mutual induction comprising a fourth conductor, one end of which is connected to one end of the first conductor and the other end of which is connected to the other end of the third conductor Provide value.

여기서, 상기 구동 증폭기와 상기 전력 증폭기는 차동 증폭기이고, 상기 제1 출력단과 상기 제1 입력단에서의 전압 위상과, 상기 제2 출력단과 상기 제2 입력단에서의 전압 위상은 서로 역위상일 수 있다. Here, the driving amplifier and the power amplifier are differential amplifiers, and the voltage phase at the first output terminal and the first input terminal, and the voltage phase at the second output terminal and the second input terminal may be out of phase with each other.

또한, 상기 제1 내지 제4 전도체는 전송선으로 이루어지며, 상기 구동 증폭기의 제1 및 제2 출력단 사이와 근접한 위치에 상기 전송선이 크로스 형태를 형성할 수 있다.In addition, the first to fourth conductors may be formed of a transmission line, and the transmission line may have a cross shape at a position proximate to between the first and second output terminals of the driving amplifier.

또한, 상기 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제1 전도체를 통해 상기 제1 입력단에 입력되는 제1 전류 경로, 상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제4 전도체와 상기 제3 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제2 전류 경로, 그리고 상기 제2 입력단에서 출력되어 상기 제2 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제3 전류 경로를 포함할 수 있다.The matching device between the amplifiers using the mutual induction may include a first current path output from the first output terminal and input to the first input terminal through the first conductor, and output from the first output terminal and the fourth conductor. And a second current path input through the third conductor to the second output terminal, and a third current path output from the second input terminal and input to the second output terminal through the second conductor.

또한, 상기 제3 전도체의 타단과 상기 제4 전도체의 타단의 접점에 가상접지가 형성될 수 있다.In addition, a virtual ground may be formed at a contact point of the other end of the third conductor and the other end of the fourth conductor.

여기서, 상기 제3 전도체의 타단과 제4 전도체의 타단의 접점에 직류전원이 인가될 수 있다.Here, a direct current power source may be applied to a contact point of the other end of the third conductor and the other end of the fourth conductor.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 구동 증폭기의 제1 출력단과 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되는 제1 전도체와, 상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결되며 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르는 제2 전도체와, 상기 제1 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 타단이 상기 제2 전도체의 타단과 연결된 제3 전도체, 및 상기 제2 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제2 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제2 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제3 전도체의 일단과 연결되고 타단이 상기 제1 전도체의 타단과 연결된 제4 전도체를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치를 제공한다.An amplifier matching device using mutual induction according to a second embodiment of the present invention includes a first conductor connected between a first output terminal of a driving amplifier and a first input terminal of a power amplifier, and a second output terminal of the driving amplifier. And a second conductor connected between the second input terminal of the power amplifier and a current flowing in a direction opposite to the first conductor, and disposed in parallel with the first conductor to form a coupling with the first conductor. Current flows in a direction opposite to the conductor, and a third conductor connected to the other end of the second conductor and the second conductor is disposed in parallel with the second conductor to form a coupling with the second conductor, but opposite to the second conductor. An amplifier using mutual induction including a fourth conductor having a current flowing through one end of which is connected to one end of the third conductor and the other end of which is connected to the other end of the first conductor. It provides a matching device.

여기서, 상기 구동 증폭기와 상기 전력 증폭기는 차동 증폭기이고, 상기 제1 출력단과 상기 제1 입력단에서의 전압 위상과, 상기 제2 출력단과 상기 제2 입력단에서의 전압 위상은 서로 역위상일 수 있다. Here, the driving amplifier and the power amplifier are differential amplifiers, and the voltage phase at the first output terminal and the first input terminal, and the voltage phase at the second output terminal and the second input terminal may be out of phase with each other.

또한, 상기 제1 내지 제4 전도체는 전송선으로 이루어지며, 상기 전력 증폭기의 제1 및 제2 입력단 사이와 근접한 위치에 상기 전송선이 크로스 형태를 형성할 수 있다.In addition, the first to fourth conductors may be formed of a transmission line, and the transmission line may have a cross shape at a position proximate between the first and second input terminals of the power amplifier.

또한, 상기 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제1 전도체를 통해 상기 제1 입력단에 입력되는 제1 전류 경로, 상기 제2 입력단에서 출력되어 상기 제3 전도체와 상기 제4 전도체를 통해 상기 제1 입력단으로 입력되는 제2 전류 경로, 그리고 상기 제2 입력단에서 출력되어 상기 제2 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제3 전류 경로를 포함할 수 있다.The matching device between the amplifiers using the mutual induction may include a first current path output from the first output terminal and input to the first input terminal through the first conductor, and output from the second input terminal and the third conductor. The second current path may be input to the first input terminal through the fourth conductor, and the third current path may be output from the second input terminal and input to the second output terminal through the second conductor.

또한, 상기 제3 전도체의 일단과 상기 제4 전도체의 일단의 접점에 가상접지가 형성될 수 있다.In addition, a virtual ground may be formed at a contact point of one end of the third conductor and one end of the fourth conductor.

여기서, 상기 제3 전도체의 일단과 상기 제4 전도체의 일단의 접점에 직류전원이 인가될 수 있다.Here, a DC power source may be applied to a contact point of one end of the third conductor and one end of the fourth conductor.

그리고, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 구동 증폭기의 출력단과 전력 증폭기의 입력단 사이에 연결되는 제1 전도체, 및 상기 제1 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제1 전도체의 타단과 연결되고 타단이 접지에 연결되는 제2 전도체를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치를 제공한다.The amplifier matching device using mutual induction according to the third embodiment of the present invention may include a first conductor connected between an output terminal of a driving amplifier and an input terminal of a power amplifier, and disposed in parallel with the first conductor. 1 Coupling between amplifiers using mutual induction, which includes a second conductor that forms a coupling with a conductor, the current flowing in a direction opposite to the first conductor, one end of which is connected to the other end of the first conductor and the other end of which is connected to ground. Provide a device.

여기서, 상기 제2 전도체는 N개가 직렬로 연결되며, 상기 N개의 제2 전도체는 상호 평행하게 배치되며, 상기 정합 장치의 출력 임피던스(Zout) 대비 입력 임피던스(Zin)의 비는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.Here, N second conductors are connected in series, and the N second conductors are arranged in parallel to each other, and the ratio of the input impedance Z in to the output impedance Z out of the matching device is expressed by the following equation. It can be defined as

Figure 112013029901414-pat00001
Figure 112013029901414-pat00001

그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 구동 증폭기의 제1 출력단과 제1 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결된 제1 전도체와, 상기 구동 증폭기의 제1 출력단과 제2 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결된 제2 전도체와, 상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 제1 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결된 제3 전도체와, 상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 제2 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결된 제4 전도체와, 일단이 상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 연결된 제5 전도체, 및 일단이 상기 구동 증폭기의 제1 출력단과 연결되고 타단이 상기 제5 전도체의 타단과 연결된 제6 전도체를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치를 제공한다.An amplifier matching device using mutual induction according to a fourth embodiment of the present invention includes a first conductor connected between a first output terminal of a driving amplifier and a first input terminal of a first power amplifier, and a first amplifier of the driving amplifier. A second conductor connected between an output terminal and a first input terminal of a second power amplifier, a third conductor connected between a second output terminal of the drive amplifier and a second input terminal of the first power amplifier, and a second output terminal of the drive amplifier And a fourth conductor connected between a second input terminal of the second power amplifier, a fifth conductor connected at one end to a second output terminal of the drive amplifier, and connected at a first end to a first output terminal of the drive amplifier and the other end of the second conductor. 5 provides an inter-amp matching device using mutual induction including a sixth conductor connected to the other end of a conductor.

여기서, 상기 구동 증폭기와 상기 전력 증폭기는 차동 증폭기이고, 상기 제1 출력단과 상기 제1 입력단에서의 전압 위상과, 상기 제2 출력단과 상기 제2 입력단에서의 전압 위상은 서로 역위상이며, 상기 제1 내지 제6 전도체는 전송선으로 이루어질 수 있다.Here, the driving amplifier and the power amplifier is a differential amplifier, the voltage phase at the first output terminal and the first input terminal, and the voltage phase at the second output terminal and the second input terminal are out of phase with each other. The first to sixth conductors may be made of transmission lines.

또한, 상기 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치는, 상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제1 전도체를 통해 상기 제1 전력 증폭기의 제1 입력단에 입력되는 제1 전류 경로, 상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제2 전도체를 통해 상기 제2 전력 증폭기의 제1 입력단에 입력되는 제2 전류 경로, 상기 제1 전력 증폭기의 제2 입력단에서 출력되어 상기 제3 전도체를 통해 상기 제2 출력단에 입력되는 제3 전류 경로, 상기 제2 전력 증폭기의 제2 입력단에서 출력되어 상기 제4 전도체를 통해 상기 제2 출력단에 입력되는 제4 전류 경로, 그리고 상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제6 전도체와 상기 제5 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제5 전류 경로를 포함할 수 있다.The amplifier matching device using the mutual induction may include a first current path output from the first output terminal and input to the first input terminal of the first power amplifier through the first conductor, and output from the first output terminal. A second current path input to the first input terminal of the second power amplifier through the second conductor, a third output from the second input terminal of the first power amplifier and input to the second output terminal through the third conductor A current path, a fourth current path output from the second input terminal of the second power amplifier and input to the second output terminal through the fourth conductor, and the sixth conductor and the fifth conductor output from the first output terminal; It may include a fifth current path input to the second output terminal through.

본 발명에 따른 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치에 따르면, 구동단과 전력단 사이에 복수의 전도체를 배치하여 커플링에 의해 임피던스 매칭을 수행하고 두 단 사이의 정합이 가능한 이점이 있다. 또한, 본 발명은 구동단과 전력단 사이의 연결메탈 내부에 적용이 가능하므로 설치 면적을 아낄 수 있다. 더욱이, 본 발명의 구성에 따르면 동작 주파수 영역이 넓어 광대역 전력 증폭기의 설계에 적용이 가능한 이점이 있다.According to the matching device between amplifiers using mutual induction according to the present invention, a plurality of conductors are disposed between a driving stage and a power stage to perform impedance matching by coupling and matching between the two stages is possible. In addition, the present invention can be applied to the inside of the connection metal between the driving stage and the power stage, thereby saving the installation area. Further, according to the configuration of the present invention there is an advantage that can be applied to the design of a wideband power amplifier because the operating frequency range is wide.

도 1은 일반적인 전력 증폭기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2의 정합 장치를 상세히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4의 정합 장치를 상세히 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 정합 장치를 전송선으로 구현한 예이다.
도 7은 도 5의 정합 장치를 전송선으로 구현한 예이다.
도 8은 도 4의 가상접지 부분에 직류 전압이 인가되는 예시도이다.
도 9는 도 7에 직류 전원 인가용 패드가 구비된 예이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예를 위한 증폭기의 배치도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다.
도 13은 본 발명의 동작 주파수 성능을 검증하는 그래프이다.1 is a block diagram of a general power amplifier.
2 is a block diagram of an inter-amp matching device according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing in detail the matching device of FIG.
4 is a block diagram of an inter-amp matching device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view showing in detail the matching device of FIG.
6 illustrates an example of implementing the matching device of FIG. 3 as a transmission line.
7 is an example of implementing the matching device of FIG. 5 as a transmission line.
8 is an exemplary diagram in which a DC voltage is applied to the virtual ground portion of FIG. 4.
FIG. 9 illustrates an example in which a pad for applying DC power is provided in FIG. 7.
10 is a configuration diagram of an inter-amp matching device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
11 is a layout view of an amplifier for a fourth embodiment of the present invention.
12 is a block diagram of an inter-amp matching device according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a graph verifying the operating frequency performance of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다. 도 3은 도 2의 정합 장치를 상세히 나타낸 도면이다. 도 3은 각 전도체 별 전류 방향을 도시하고 있다.2 is a block diagram of an inter-amp matching device according to the first embodiment of the present invention. 3 is a view showing in detail the matching device of FIG. Figure 3 shows the current direction for each conductor.

이러한 제1 실시예에 따른 정합 장치(100)는 구동 증폭기(10)와 전력 증폭기(20)는 사이에 배치된다. 상기 구동 증폭기(10)와 전력 증폭기(20)는 차동 증폭기 형태로서, 제1 출력단(11)과 제1 입력단(21)의 전압 위상과, 상기 제2 출력단(12)과 제2 입력단(22)의 전압 위상은 서로 역위상일 수 있다. In the matching device 100 according to the first embodiment, the driving amplifier 10 and the power amplifier 20 are disposed therebetween. The driving amplifier 10 and the power amplifier 20 are in the form of a differential amplifier, the voltage phase of the first output terminal 11 and the first input terminal 21 and the second output terminal 12 and the second input terminal 22. The voltage phases of may be out of phase with each other.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정합 장치(100)는 제1 전도체(110), 제2 전도체(120), 제3 전도체(130), 제4 전도체(140)를 포함한다. 2 and 3, the matching device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a first conductor 110, a second conductor 120, a third conductor 130, and a fourth conductor 140. ).

상기 제1 전도체(110)는 구동 증폭기(10)의 제1 출력단(11)과 전력 증폭기(20)의 제1 입력단(21) 사이에 연결된다.The first conductor 110 is connected between the first output terminal 11 of the drive amplifier 10 and the first input terminal 21 of the power amplifier 20.

상기 제2 전도체(120)는 상기 구동 증폭기(10)의 제2 출력단(12)과 상기 전력 증폭기(20)의 제2 입력단(22) 사이에 연결되며, 상기 제1 전도체(110)와 반대방향의 전류가 흐른다.The second conductor 120 is connected between the second output terminal 12 of the driving amplifier 10 and the second input terminal 22 of the power amplifier 20, and is opposite to the first conductor 110. Current flows.

상기 제3 전도체(130)는 상기 제1 전도체(110)와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체(110)와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체(110)와 반대방향의 전류가 흐른다. 이러한 제3 전도체(130)는 일단이 상기 제2 전도체(120)의 일단과 연결되고 타단이 제4 전도체(140)의 타단과 연결된다. 여기서, 일단과 타단이란 각 전도체의 좌측 단부와 우측 단부를 의미한다.The third conductor 130 is disposed in parallel with the first conductor 110 to form a coupling with the first conductor 110, but a current in a direction opposite to the first conductor 110 flows. One end of the third conductor 130 is connected to one end of the second conductor 120 and the other end is connected to the other end of the fourth conductor 140. Here, one end and the other end means the left end and the right end of each conductor.

상기 제4 전도체(140)는 상기 제2 전도체(120)와 평행하게 배치되어 상기 제2 전도체(120)와 커플링을 형성하되 상기 제2 전도체(120)와 반대방향의 전류가 흐른다. 이러한 제4 전도체(140)는 일단이 상기 제1 전도체(110)의 일단에 연결되고 타단이 상기 제3 전도체(130)의 타단과 연결된다.The fourth conductor 140 is disposed in parallel with the second conductor 120 to form a coupling with the second conductor 120, but a current in a direction opposite to the second conductor 120 flows. The fourth conductor 140 has one end connected to one end of the first conductor 110 and the other end connected to the other end of the third conductor 130.

여기서, 상기 제3 전도체(130)의 타단과 상기 제4 전도체(140)의 타단의 접점에는 가상접지가 형성된다. 두 전도체(130,140)의 전류 방향이 상이하므로 두 전도체(130,140)가 만나는 접점 부위에는 가상접지가 형성된다.Here, a virtual ground is formed at the contact point of the other end of the third conductor 130 and the other end of the fourth conductor 140. Since the current directions of the two conductors 130 and 140 are different, a virtual ground is formed at the contact portion where the two conductors 130 and 140 meet.

이러한 제1 실시예의 경우 서로 인접한 두 전도체(110과 130, 120과 140) 간에 서로 반대 방향의 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 이하에서는 상기 제1 실시예의 구성에 따른 전류 경로를 구체적으로 설명한다.In the case of the first embodiment, it can be seen that currents in opposite directions flow between two adjacent conductors 110 and 130, 120 and 140. Hereinafter, the current path according to the configuration of the first embodiment will be described in detail.

본 발명의 제1 실시예의 경우 제1 내지 제3 전류 경로를 포함하는 3 가지 전류 경로가 존재한다. 먼저, 제1 전류 경로는 상기 구동 증폭기(10)의 제1 출력단(11)에서 출력되어 상기 제1 전도체(110)를 통해 상기 전력 증폭기(20)의 제1 입력단(21)에 입력되는 전류 경로이다. 이는 전력 증폭기(20)의 제1 입력단(21) 내에 연결된 제1 트랜지스터(미도시)의 게이트와 소스 사이의 기생 캐패시터가 충전되는 방향에 해당된다. In the case of the first embodiment of the present invention, there are three current paths including the first to third current paths. First, a first current path is output from the first output terminal 11 of the driving amplifier 10 and is input to the first input terminal 21 of the power amplifier 20 through the first conductor 110. to be. This corresponds to the direction in which the parasitic capacitors between the gate and the source of the first transistor (not shown) connected in the first input terminal 21 of the power amplifier 20 are charged.

그리고, 제2 전류 경로는 상기 구동 증폭기(10)의 제1 출력단(11)에서 출력되어 상기 제4 전도체(140)와 상기 제3 전도체(130)를 경유하여 상기 제2 출력단(12)으로 입력되는 전류 경로이다. 이는 충전 동작과 관계된다.The second current path is output from the first output terminal 11 of the driving amplifier 10 to the second output terminal 12 via the fourth conductor 140 and the third conductor 130. Current path. This is related to the charging operation.

다음, 제3 전류 경로는 상기 전력 증폭기(20)의 제2 입력단(22)에서 출력되어 상기 제2 전도체(120)를 통해 상기 구동 증폭기(10)의 제2 출력단(12)으로 입력되는 전류 경로이다. 이는 상기 전력 증폭기(20)의 제2 입력단(22) 내에 연결된 제2 트랜지스터(미도시)의 게이트와 소스 사이의 기생 캐패시터가 방전되는 방향에 해당된다. Next, a third current path is output from the second input terminal 22 of the power amplifier 20 and is input to the second output terminal 12 of the drive amplifier 10 through the second conductor 120. to be. This corresponds to the direction in which the parasitic capacitors between the gate and the source of the second transistor (not shown) connected in the second input terminal 22 of the power amplifier 20 are discharged.

즉, 이러한 제1 실시예에서 전력 증폭기(20)의 제1 입력단(21)으로 전류가 들어가는 방향은 충전 방향이고 제2 입력단(22)을 통해 전류가 나가는 방향은 방전 방향에 해당된다. That is, in this first embodiment, the direction in which the current enters the first input terminal 21 of the power amplifier 20 is the charging direction, and the direction in which the current flows out through the second input terminal 22 corresponds to the discharge direction.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다. 도 5는 도 4의 정합 장치를 상세히 나타낸 도면이다. 도 4는 각 전도체 별 전류 방향을 도시하고 있다. 이러한 제2 실시예 또한 앞서 제1 실시예와 같이 구동 증폭기(10)와 전력 증폭기(20)는 차동 증폭기 형태를 갖는다.4 is a block diagram of an inter-amp matching device according to a second embodiment of the present invention. 5 is a view showing in detail the matching device of FIG. Figure 4 shows the current direction for each conductor. The second embodiment also has a drive amplifier 10 and the power amplifier 20 as in the first embodiment has a differential amplifier form.

본 발명의 제2 실시예에 따른 정합 장치(200)는 제1 전도체(210), 제2 전도체(220), 제3 전도체(230), 제4 전도체(240)를 포함한다.The matching device 200 according to the second embodiment of the present invention includes a first conductor 210, a second conductor 220, a third conductor 230, and a fourth conductor 240.

상기 제1 전도체(210)는 구동 증폭기(30)의 제1 출력단(31)과 전력 증폭기(40)의 제1 입력단(41) 사이에 연결된다.The first conductor 210 is connected between the first output terminal 31 of the drive amplifier 30 and the first input terminal 41 of the power amplifier 40.

상기 제2 전도체(220)는 상기 구동 증폭기(30)의 제2 출력단(32)과 상기 전력 증폭기(40)의 제2 입력단(42) 사이에 연결되며 상기 제1 전도체(210)와 반대방향의 전류가 흐른다.The second conductor 220 is connected between the second output terminal 32 of the drive amplifier 30 and the second input terminal 42 of the power amplifier 40 and is opposite to the first conductor 210. Current flows

상기 제3 전도체(230)는 상기 제1 전도체(210)와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체(210)와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체(210)와 반대방향의 전류가 흐른다. 이러한 제3 전도체(230)는 일단이 상기 제4 전도체(240)의 일단과 연결되고 타단이 상기 제2 전도체(220)의 타단과 연결된다. 여기서, 일단과 타단이란 각 전도체의 좌측 단부와 우측 단부를 의미한다.The third conductor 230 is disposed in parallel with the first conductor 210 to form a coupling with the first conductor 210, but a current in a direction opposite to the first conductor 210 flows. One end of the third conductor 230 is connected to one end of the fourth conductor 240 and the other end is connected to the other end of the second conductor 220. Here, one end and the other end means the left end and the right end of each conductor.

상기 제4 전도체(240)는 상기 제2 전도체(220)와 평행하게 배치되어 상기 제2 전도체(220)와 커플링을 형성하되 상기 제2 전도체(220)와 반대방향의 전류가 흐른다. 이러한 제4 전도체(240)는 일단이 상기 제3 전도체(230)의 일단과 연결되고 타단이 상기 제1 전도체(210)의 타단과 연결된다.The fourth conductor 240 is disposed in parallel with the second conductor 220 to form a coupling with the second conductor 220 while a current in a direction opposite to the second conductor 220 flows. One end of the fourth conductor 240 is connected to one end of the third conductor 230 and the other end thereof is connected to the other end of the first conductor 210.

여기서, 상기 제3 전도체(230)의 일단과 상기 제4 전도체(240)의 일단의 접점에는 가상접지가 형성된다. 두 전도체(230,240)의 전류 방향이 상이하므로 두 전도체(230,240)가 만나는 접점 부위에는 가상접지가 형성된다.Here, a virtual ground is formed at one end of the third conductor 230 and one end of the fourth conductor 240. Since the current directions of the two conductors 230 and 240 are different, a virtual ground is formed at the contact point where the two conductors 230 and 240 meet.

이상과 같은 구성에 따르면, 서로 인접한 두 전도체(210과 230, 220과 240) 간에는 서로 반대 방향의 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 이하에서는 상기 제2 실시예의 구성에 따른 전류 경로를 구체적으로 설명한다.According to the configuration as described above, it can be confirmed that the current in the opposite direction flows between the two conductors 210 and 230, 220 and 240 adjacent to each other. Hereinafter, the current path according to the configuration of the second embodiment will be described in detail.

본 발명의 제2 실시예의 경우 제1 내지 제3 전류 경로를 포함하는 3 가지 전류 경로가 존재한다. 먼저, 제1 전류 경로는 상기 구동 증폭기(30)의 제1 출력단(31)에서 출력되어 상기 제1 전도체(210)를 통해 상기 전력 증폭기(40)의 제1 입력단(41)에 입력되는 전류 경로이다. 이는 전력 증폭기(40)의 제1 입력단(41) 내에 연결된 제1 트랜지스터(미도시)의 게이트와 소스 사이에 기생 캐패시터가 충전되는 방향에 해당된다.In the second embodiment of the present invention, there are three current paths including the first to third current paths. First, a first current path is output from the first output terminal 31 of the driving amplifier 30 and is input to the first input terminal 41 of the power amplifier 40 through the first conductor 210. to be. This corresponds to the direction in which the parasitic capacitor is charged between the gate and the source of the first transistor (not shown) connected in the first input terminal 41 of the power amplifier 40.

그리고, 제2 전류 경로는 상기 전력 증폭기(40)의 제2 입력단(42)에서 출력되어 상기 제3 전도체(230)와 상기 제4 전도체(240)를 통해 상기 전력 증폭기(40)의 제1 입력단(41)으로 입력되는 전류 경로이다. 이는 제2 입력단(42) 내에 연결된 제2 트랜지스터(미도시)의 방전 동작과, 제1 입력단(41) 내에 연결된 제1 트랜지스터(미도시)의 충전 동작과 관계된다.In addition, the second current path is output from the second input terminal 42 of the power amplifier 40 to pass through the third conductor 230 and the fourth conductor 240 to the first input terminal of the power amplifier 40. This is the current path input to (41). This is related to the discharge operation of the second transistor (not shown) connected in the second input terminal 42 and the charging operation of the first transistor (not shown) connected in the first input terminal 41.

다음, 제3 전류 경로는 상기 전력 증폭기(40)의 제2 입력단(42)에서 출력되어 상기 제2 전도체(220)를 통해 상기 구동 증폭기(30)의 제2 출력단(32)으로 입력되는 전류 경로이다. 이는 전력 증폭기(40)의 제2 입력단(42) 내에 연결된 제2 트랜지스터(미도시)의 게이트와 소스 사이의 기생 캐패시터가 방전되는 방향에 해당된다.Next, a third current path is output from the second input terminal 42 of the power amplifier 40 and is input to the second output terminal 32 of the drive amplifier 30 through the second conductor 220. to be. This corresponds to the direction in which the parasitic capacitors between the gate and the source of the second transistor (not shown) connected in the second input terminal 42 of the power amplifier 40 are discharged.

즉, 이러한 제2 실시예 또한 전력 증폭기(40)의 제1 입력단(41)으로 전류가 들어가는 방향은 충전 방향이고 제2 입력단(42)을 통해 전류가 나가는 방향은 방전 방향에 해당된다. 전력증폭기(40)의 제1 입력단(41)과 제2 입력단(42)의 충전과 방전은 회로의 동작주파수와 동일한 주기로 변한다.That is, in the second embodiment, the direction in which the current enters the first input terminal 41 of the power amplifier 40 is the charging direction, and the direction in which the current flows out through the second input terminal 42 corresponds to the discharge direction. The charging and discharging of the first input terminal 41 and the second input terminal 42 of the power amplifier 40 vary at the same period as the operating frequency of the circuit.

앞서, 제1 및 제2 실시예에서 제1 내지 제4 전도체가 전송선으로 이루어지는 경우, 각각의 정합 장치(100,200)는 인덕터 형태가 될 수 있다.In the first and second embodiments, when the first to fourth conductors are formed of transmission lines, each of the matching devices 100 and 200 may be in the form of an inductor.

도 6은 도 3의 정합 장치를 전송선으로 구현한 예이다. 즉, 도 6은 제1 실시예에 따른 정합 장치(100)의 제1 내지 제4 전도체(110,120,130,140)가 전송선(transmission line)으로 이루어진 경우이다. 여기서, 상기 구동 증폭기(10)의 제1 및 제2 출력단(11,12) 사이와 근접한 위치에는 상기 전송선이 크로스(cross) 형태를 형성하고 있다. 즉, 제1 및 제2 출력단(11,12) 사이의 정중앙과 인접한 부분에서 전송선이 교차하는 부위가 발생한다. 이는 도 2 및 도 3에서도 동일하게 적용된다.6 illustrates an example of implementing the matching device of FIG. 3 as a transmission line. That is, FIG. 6 illustrates a case in which the first to fourth conductors 110, 120, 130, and 140 of the matching device 100 according to the first embodiment are configured as transmission lines. Here, the transmission line has a cross shape at a position close to the first and second output terminals 11 and 12 of the driving amplifier 10. That is, a portion where the transmission line intersects at the center and adjacent portions between the first and second output terminals 11 and 12 occurs. The same applies to FIGS. 2 and 3.

도 7은 도 5의 정합 장치를 전송선으로 구현한 도면이다. 즉, 도 7은 제2 실시예에 따른 정합 장치(200)의 제1 내지 제4 전도체(210,220,230,240)가 전송선(transmission line)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 전력 증폭기(40)의 제1 및 제2 입력단(41,42) 사이와 근접한 위치에는 상기 전송선이 크로스 형태를 형성하고 있다. 이는 도 4 및 도 5에서도 동일하게 적용된다. 이상과 같은 도 6 및 도 7은 구동 증폭기(10)의 출력에서 전력 증폭기(20)의 입력으로 연결하는 메탈 내부에 서로 커플링이 발생하도록 전송선을 배치한 것이다.FIG. 7 is a diagram illustrating the matching device of FIG. 5 using a transmission line. That is, in FIG. 7, the first to fourth conductors 210, 220, 230, and 240 of the matching device 200 according to the second embodiment are configured as transmission lines. In this case, the transmission line has a cross shape at a position close to the first and second input terminals 41 and 42 of the power amplifier 40. The same applies to FIGS. 4 and 5. 6 and 7 as described above are arranged in the transmission line so that the coupling occurs within the metal connected from the output of the driving amplifier 10 to the input of the power amplifier 20.

도 8은 도 4의 가상접지 부분에 직류 전압이 인가되는 예시도이다. 즉, 도 8은 제3 전도체(230)의 일단과 제4 전도체(240)의 일단의 접점에 직류전원(Gate Bias)이 인가되는 형태이다. 도 8의 경우, 접점을 기준으로 두 전도체(230,240)의 위상이 서로 반대이므로 가상 접지가 형성되어 있다. 여기에 직류 바이어스 전원을 걸어주면 위상 변화는 없으나 승압 효과가 있다.8 is an exemplary diagram in which a DC voltage is applied to the virtual ground portion of FIG. 4. That is, FIG. 8 illustrates a form in which a DC power source (Gate Bias) is applied to one end of the third conductor 230 and one end of the fourth conductor 240. In FIG. 8, since the phases of the two conductors 230 and 240 are opposite to each other based on the contact point, a virtual ground is formed. Applying a DC bias power supply has no phase change, but has a boosting effect.

물론, 이러한 도 4에 나타낸 제2 실시예 뿐만 아니라, 도 2와 같은 제1 실시예에서도 직류 전압이 인가될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 제3 전도체(130)의 타단과 제4 전도체(140)의 타단의 접점에 직류전원이 인가될 수 있으며, 그 효과는 앞의 경우와 동일하다.Of course, the DC voltage may be applied not only to the second embodiment shown in FIG. 4 but also to the first embodiment as shown in FIG. That is, a DC power source may be applied to a contact point of the other end of the third conductor 130 and the other end of the fourth conductor 140 shown in FIG. 2, and the effect thereof is the same as in the previous case.

도 9는 도 7에 직류전원 인가용 패드가 구비된 예이다. 이는 도 8에 대응되는 것으로서, 제3 전도체(230)와 제4 전도체(240) 사이에 형성된 가상접지 부분에 직류전원(gate bias) 인가를 위한 패드(G)를 배치한 경우이다. 이러한 패드 배치의 구성은 앞서 제1 실시예 즉, 도 2의 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.9 is an example provided with a DC power applying pad in FIG. This corresponds to FIG. 8, in which a pad G for applying a gate bias is disposed at a virtual ground portion formed between the third conductor 230 and the fourth conductor 240. The configuration of the pad arrangement may be applied to the first embodiment, that is, the case of FIG. 2.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다. 이러한 도 10은 구동 증폭기(50)와 전력 증폭기(60)가 단일 증폭기인 경우이다.10 is a configuration diagram of an inter-amp matching device according to a third exemplary embodiment of the present invention. 10 illustrates a case in which the driving amplifier 50 and the power amplifier 60 are single amplifiers.

상기 제3 실시예에 따른 정합 장치(300)는 제1 전도체(310) 및 제2 전도체(320)를 포함한다. 상기 제1 전도체(310)는 구동 증폭기(50)의 출력단(51)과 전력 증폭기(60)의 입력단(61) 사이에 연결된다.The matching device 300 according to the third embodiment includes a first conductor 310 and a second conductor 320. The first conductor 310 is connected between the output terminal 51 of the driving amplifier 50 and the input terminal 61 of the power amplifier 60.

제2 전도체(320)는 상기 제1 전도체(310)와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체(310)와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체(310)와 반대방향의 전류가 흐른다. 제2 전도체(320)는 일단이 상기 제1 전도체(310)의 타단과 연결되고 타단이 접지에 연결된다.The second conductor 320 is disposed in parallel with the first conductor 310 to form a coupling with the first conductor 310, but a current in a direction opposite to the first conductor 310 flows. One end of the second conductor 320 is connected to the other end of the first conductor 310 and the other end is connected to the ground.

도 10의 경우, 전력 증폭기(60)의 입력단(61)에서 출력되어 제1 전도체(310)를 통해 구동 증폭기(50)의 출력단으로 입력되는 전류 경로와, 상기 입력단(61)에서 출력되어 제2 전도체(320)를 통해 가상 접지를 향하는 전류 경로가 존재한다. 이러한 도 10은 도 5의 예를 간단하게 모델링한 도면에 해당될 수 있다.10, a current path output from the input terminal 61 of the power amplifier 60 and input to the output terminal of the driving amplifier 50 through the first conductor 310, and output from the input terminal 61 to the second terminal. There is a current path through conductor 320 towards virtual ground. 10 may correspond to a diagram of a model of the example of FIG. 5.

상기 제2 전도체(320)는 N개가 직렬로 연결되는 형태를 갖는다. 도 10의 경우 N=2인 예로서 2개의 제2 전도체(320a,320b)가 직렬 연결되어 상호 평행하게 배치되어 있다.The second conductor 320 has a form in which N pieces are connected in series. In the case of FIG. 10, for example, when N = 2, two second conductors 320a and 320b are connected in series and arranged in parallel with each other.

이때, 상기 정합 장치(300)의 출력 임피던스(Zout) 대비 입력 임피던스(Zin)의 비는 아래의 수학식 1로 정의된다.In this case, the ratio of the input impedance Z in to the output impedance Z out of the matching device 300 is defined by Equation 1 below.

Figure 112013029901414-pat00002
Figure 112013029901414-pat00002

여기서, Zin과 Zout은 수학식 2와 같다.Here, Z in and Z out are the same as in Equation 2.

Figure 112013029901414-pat00003
Figure 112013029901414-pat00003

여기서 I는 구동 증폭기(50)의 출력단(51)에서의 전류에 해당된다. 그리고, V는 전력증폭기(60)의 입력단(61)에서의 전압에 해당된다. 제3 실시예의 경우 이러한 방법으로 임피던스 변환 비율을 얻을 수 있으며 임피던스를 변환함으로써 구동단과 전력단 사이의 정합을 수행할 수 있다.Where I corresponds to the current at the output stage 51 of the drive amplifier 50. V corresponds to the voltage at the input terminal 61 of the power amplifier 60. In the case of the third embodiment, the impedance conversion ratio can be obtained in this manner, and matching between the driving stage and the power stage can be performed by converting the impedance.

도 11은 본 발명의 제4 실시예를 위한 증폭기의 배치도이다. 도 11은 1개의 구동 증폭기(70)에 대해 2 개의 전력 증폭기(80,90)가 연결된 모습을 나타낸다. 11 is a layout view of an amplifier for a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 shows two power amplifiers 80 and 90 connected to one driving amplifier 70.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 증폭기 간 정합 장치의 구성도이다. 이러한 도 12는 도 11의 구조에서 정합 장치(400)가 구현된 예이다. 12 is a block diagram of an inter-amp matching device according to a fourth embodiment of the present invention. 12 is an example in which the matching device 400 is implemented in the structure of FIG. 11.

이러한 제4 실시예의 구동 증폭기(70)와 전력 증폭기(80,90)는 차동 증폭기 형태를 가진다. 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)과 각 전력 증폭기(80,90)의 제1 입력단(81,91)에서의 전압 위상과, 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)과 각 전력 증폭기(80,90)의 제2 입력단(82,92)에서의 전압 위상은 서로 역위상이다.The drive amplifier 70 and power amplifiers 80 and 90 of this fourth embodiment have the form of differential amplifiers. The voltage phase at the first output terminal 71 of the drive amplifier 70 and the first input terminal 81, 91 of each power amplifier 80, 90, and the second output terminal 72 of the drive amplifier 70, respectively. The voltage phases at the second input terminals 82, 92 of the power amplifiers 80, 90 are in phase with each other.

본 발명의 제4 실시예에 따른 정합 장치(400)는 제1 전도체(410), 제2 전도체(420), 제3 전도체(430), 제4 전도체(440), 제5 전도체(450), 제6 전도체(460)를 포함한다.The matching device 400 according to the fourth embodiment of the present invention includes a first conductor 410, a second conductor 420, a third conductor 430, a fourth conductor 440, a fifth conductor 450, A sixth conductor 460 is included.

제1 전도체(410)는 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)과 제1 전력 증폭기(80)의 제1 입력단(81) 사이에 연결된다. 제2 전도체(420)는 상기 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)과 제2 전력 증폭기(90)의 제1 입력단(91) 사이에 연결된다.The first conductor 410 is connected between the first output terminal 71 of the drive amplifier 70 and the first input terminal 81 of the first power amplifier 80. The second conductor 420 is connected between the first output terminal 71 of the drive amplifier 70 and the first input terminal 91 of the second power amplifier 90.

상기 제3 전도체(430)는 상기 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)과 상기 제1 전력 증폭기(80)의 제2 입력단(82) 사이에 연결된다. 상기 제4 전도체(440)는 상기 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)과 상기 제2 전력 증폭기(90)의 제2 입력단(92) 사이에 연결된다.The third conductor 430 is connected between the second output terminal 72 of the drive amplifier 70 and the second input terminal 82 of the first power amplifier 80. The fourth conductor 440 is connected between the second output terminal 72 of the drive amplifier 70 and the second input terminal 92 of the second power amplifier 90.

상기 제5 전도체(450)는 일단이 상기 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)과 연결되고 타단이 상기 제6 전도체(460)의 타단과 연결된다. 상기 제6 전도체(460)는 일단이 상기 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)과 연결되고 타단이 상기 제5 전도체(450)의 타단과 연결된다.One end of the fifth conductor 450 is connected to the second output terminal 72 of the driving amplifier 70, and the other end thereof is connected to the other end of the sixth conductor 460. One end of the sixth conductor 460 is connected to the first output terminal 71 of the driving amplifier 70, and the other end thereof is connected to the other end of the fifth conductor 450.

이러한 제4 실시예의 구성에 따른 전류 경로에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 제4 실시예의 경우 제1 내지 제5 전류 경로를 포함하는 5 가지 전류 경로가 존재한다. Hereinafter, the current path according to the configuration of the fourth embodiment will be described in detail. In the fourth embodiment of the present invention, there are five current paths including the first to fifth current paths.

먼저 제1 전류 경로는 상기 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)에서 출력되어 상기 제1 전도체(410)를 통해 상기 제1 전력 증폭기(80)의 제1 입력단(81)에 입력되는 전류 경로이다. 제2 전류 경로는 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)에서 출력되어 상기 제2 전도체(420)를 통해 상기 제2 전력 증폭기(90)의 제1 입력단(91)에 입력되는 전류 경로이다.First, a first current path is output from the first output terminal 71 of the driving amplifier 70 and is input to the first input terminal 81 of the first power amplifier 80 through the first conductor 410. Path. The second current path is a current path output from the first output terminal 71 of the driving amplifier 70 and input to the first input terminal 91 of the second power amplifier 90 through the second conductor 420. .

제3 전류 경로는 상기 제1 전력 증폭기(80)의 제2 입력단(82)에서 출력되어 상기 제3 전도체(430)를 통해 상기 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)에 입력되는 전류 경로이다. 제4 전류 경로는 상기 제2 전력 증폭기(90)의 제2 입력단(92)에서 출력되어 상기 제4 전도체(440)를 통해 상기 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)에 입력되는 전류 경로이다.The third current path is output from the second input terminal 82 of the first power amplifier 80 and is input to the second output terminal 72 of the drive amplifier 70 through the third conductor 430. to be. The fourth current path is output from the second input terminal 92 of the second power amplifier 90 and is input to the second output terminal 72 of the drive amplifier 70 through the fourth conductor 440. to be.

제5 전류 경로는 상기 구동 증폭기(70)의 제1 출력단(71)에서 출력되어 상기 제6 전도체(460)와 상기 제5 전도체(450)를 통해 상기 구동 증폭기(70)의 제2 출력단(72)으로 입력되는 전류 경로이다.A fifth current path is output from the first output terminal 71 of the drive amplifier 70 to allow the second output terminal 72 of the drive amplifier 70 to pass through the sixth conductor 460 and the fifth conductor 450. It is a current path input to).

상기 제4 실시예의 경우도 제1 내지 제6 전도체(410,420,430,440,450,460)는 전송선(transmission line)으로 이루어질 수 있다. 이러한 제4 실시예는 2개의 전력단 뿐만 아니라 그 이상의 전력단을 구비한 경우에 대하여 응용될 수 있다.In the case of the fourth embodiment, the first to sixth conductors 410, 420, 430, 440, 450, and 460 may be formed as transmission lines. This fourth embodiment can be applied to the case having not only two power stages but also more power stages.

이상과 같은 본 발명의 실시예를 통해 구동단과 전력단 사이의 연결단의 정합회로를 구성할 경우, 면적을 많이 차지하는 인덕터를 사용할 필요가 없으며, 구동단과 전력단을 연결하는 메탈 내부에 전도체만 배치하면 되므로 면적소비를 줄일 수 있다. 또한, 종래와 같이 인덕터를 사용할 경우 전력단의 기생 캐패시터를 상쇄하는 효과만 있는 반면, 본 발명의 실시예에 의한 정합 회로는 전도체 사이에 서로 커플링이 일어나게 함에 따라 임피던스 변환 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.When the matching circuit of the connection stage between the driving stage and the power stage is configured through the embodiment of the present invention as described above, there is no need to use an inductor that occupies a large area, and only a conductor is disposed inside the metal connecting the driving stage and the power stage. This can reduce the area consumption. In addition, when using an inductor as in the prior art, only the effect of canceling the parasitic capacitor of the power stage, while the matching circuit according to the embodiment of the present invention has the advantage that the coupling effect between the conductors to each other to obtain the impedance conversion effect There is this.

이하에서는 본 발명에 따른 정합 장치의 성능을 검증하여 본다. 도 13은 본 발명의 동작 주파수 성능을 검증하는 그래프이다. Hereinafter, to verify the performance of the matching device according to the present invention. 13 is a graph verifying the operating frequency performance of the present invention.

도 13에서 Combined_tour#1_Power는 도 3(제1 실시예)을 이용한 결과이고, Combined_tour#2_Power는 도 5(제2 실시예)를 이용한 결과이다. 또한, 도 13에서 Combined_IND_#1, Combined_IND_#2는 도 1과 같은 종래 기술에서 인덕터 소자를 이용한 결과이다. 참고로, Combined_IND_#1은 도 2, 도 3, 도 6과 같이 인덕터를 구동 증폭기의 출력에 연결해 본 결과이고, Combined_IND #2는 도 4, 도 5, 도 7과 같이 인덕터를 전력 증폭기 입력에 연결해 본 결과이다. In FIG. 13, Combined_tour # 1_Power is the result using FIG. 3 (first embodiment), and Combined_tour # 2_Power is the result using FIG. 5 (second embodiment). In addition, in FIG. 13, Combined_IND_ # 1 and Combined_IND_ # 2 are results of using an inductor device in the related art as shown in FIG. 1. For reference, Combined_IND_ # 1 is a result of connecting the inductor to the output of the driving amplifier as shown in FIGS. 2, 3, and 6, and Combined_IND # 2 is connected to the power amplifier input as shown in FIGS. 4, 5 and 7. This is the result.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에 의한 출력(A)은 종래 기술에 의한 출력(B)에 비해 넓은 동작 주파수 범위를 갖는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명은 종래와 달리 동작 주파수 영역이 넓어 광대역 전력 증폭기의 설계에 적용이 가능한 이점이 있다.It can be seen that the output A according to the first and second embodiments of the present invention has a wider operating frequency range than the output B according to the prior art. Therefore, the present invention has an advantage that can be applied to the design of a wideband power amplifier because the operating frequency range is wider than the conventional.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10,30,50,70: 구동 증폭기 11,31,71: 제1 출력단
12,32,72: 제2 출력단 20,40,60: 전력 증폭기
21,41,81,91: 제1 입력단 22,42,82,92: 제2 입력단
51: 출력단 61: 입력단
80: 제1 전력 증폭기 90: 제2 전력 증폭기
100,200,300,400: 증폭기 간 정합 장치
110,210,310,410: 제1 전도체 120,220,320,420: 제2 전도체
130,230,430: 제3 전도체 140,240,440: 제4 전도체
450: 제5 전도체 460: 제6 전도체10,30,50,70: drive amplifiers 11,31,71: first output stage
12, 32, 72: second output stage 20, 40, 60: power amplifier
21,41,81,91: first input terminal 22,42,82,92: second input terminal
51: output 61: input
80: first power amplifier 90: second power amplifier
100,200,300,400: Matching device between amplifiers
110,210,310,410: first conductor 120,220,320,420: second conductor
130,230,430: third conductor 140,240,440: fourth conductor
450: fifth conductor 460: sixth conductor

Claims (17)

구동 증폭기의 제1 출력단과 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되는 제1 전도체;
상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결되며 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르는 제2 전도체;
상기 제1 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제2 전도체의 일단과 연결된 제3 전도체; 및
상기 제2 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제2 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제2 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제1 전도체의 일단에 연결되고 타단이 상기 제3 전도체의 타단과 연결된 제4 전도체를 포함하며,
상기 제3 전도체의 타단과 상기 제4 전도체의 타단의 접점에 가상접지가 형성되는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.A first conductor connected between the first output end of the drive amplifier and the first input end of the power amplifier;
A second conductor connected between a second output end of the driving amplifier and a second input end of the power amplifier, through which current flows in a direction opposite to the first conductor;
A third conductor disposed in parallel with the first conductor to form a coupling with the first conductor, a current flowing in a direction opposite to the first conductor, and one end of which is connected to one end of the second conductor; And
Disposed parallel to the second conductor to form a coupling with the second conductor, a current in a direction opposite to the second conductor flows, one end of which is connected to one end of the first conductor, and the other end of the third conductor A fourth conductor connected to the stage,
And a matching device using mutual induction in which a virtual ground is formed at a contact point of the other end of the third conductor and the other end of the fourth conductor. 청구항 1에 있어서,
상기 구동 증폭기와 상기 전력 증폭기는 차동 증폭기이고,
상기 제1 출력단과 상기 제1 입력단에서의 전압 위상과, 상기 제2 출력단과 상기 제2 입력단에서의 전압 위상은 서로 역위상인 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method according to claim 1,
The driving amplifier and the power amplifier are differential amplifiers,
And a voltage phase at the first output terminal and the first input terminal and a voltage phase at the second output terminal and the second input terminal are in phase out of phase with each other. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 내지 제4 전도체는 전송선으로 이루어지며,
상기 구동 증폭기의 제1 및 제2 출력단 사이와 근접한 위치에 상기 전송선이 크로스 형태를 형성하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method according to claim 1,
The first to fourth conductors are made of a transmission line,
And a matching device using mutual induction, in which the transmission lines form a cross shape at a position proximate between the first and second output terminals of the driving amplifier. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제1 전도체를 통해 상기 제1 입력단에 입력되는 제1 전류 경로,
상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제4 전도체와 상기 제3 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제2 전류 경로, 그리고
상기 제2 입력단에서 출력되어 상기 제2 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제3 전류 경로를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method according to claim 1,
A first current path output from the first output terminal and input to the first input terminal through the first conductor,
A second current path output from the first output terminal and input to the second output terminal through the fourth conductor and the third conductor, and
And a third current path output from the second input terminal and input to the second output terminal through the second conductor. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제3 전도체의 타단과 제4 전도체의 타단의 접점에 직류전원이 인가되는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method according to claim 1,
And a matching device using mutual induction in which a direct current power source is applied to a contact point of the other end of the third conductor and the other end of the fourth conductor. 구동 증폭기의 제1 출력단과 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결되는 제1 전도체;
상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결되며 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르는 제2 전도체;
상기 제1 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제1 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제1 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 타단이 상기 제2 전도체의 타단과 연결된 제3 전도체; 및
상기 제2 전도체와 평행하게 배치되어 상기 제2 전도체와 커플링을 형성하되 상기 제2 전도체와 반대방향의 전류가 흐르며, 일단이 상기 제3 전도체의 일단과 연결되고 타단이 상기 제1 전도체의 타단과 연결된 제4 전도체를 포함하며,
상기 제3 전도체의 일단과 상기 제4 전도체의 일단의 접점에 가상접지가 형성되는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.A first conductor connected between the first output end of the drive amplifier and the first input end of the power amplifier;
A second conductor connected between a second output end of the driving amplifier and a second input end of the power amplifier, through which current flows in a direction opposite to the first conductor;
A third conductor disposed in parallel with the first conductor to form a coupling with the first conductor, the current flowing in a direction opposite to the first conductor, and the other end connected to the other end of the second conductor; And
Disposed parallel to the second conductor to form a coupling with the second conductor, a current in a direction opposite to the second conductor flows, one end of which is connected to one end of the third conductor, and the other end of the first conductor A fourth conductor connected to the stage,
And a matching device using mutual induction in which a virtual ground is formed at a contact point of one end of the third conductor and one end of the fourth conductor. 청구항 7에 있어서,
상기 구동 증폭기와 상기 전력 증폭기는 차동 증폭기이고,
상기 제1 출력단과 상기 제1 입력단에서의 전압 위상과, 상기 제2 출력단과 상기 제2 입력단에서의 전압 위상은 서로 역위상인 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method of claim 7,
The driving amplifier and the power amplifier are differential amplifiers,
And a voltage phase at the first output terminal and the first input terminal and a voltage phase at the second output terminal and the second input terminal are in phase out of phase with each other. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 내지 제4 전도체는 전송선으로 이루어지며,
상기 전력 증폭기의 제1 및 제2 입력단 사이와 근접한 위치에 상기 전송선이 크로스 형태를 형성하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method of claim 7,
The first to fourth conductors are made of a transmission line,
And a matching device using mutual induction, in which the transmission lines cross each other at positions close to each other between the first and second input terminals of the power amplifier. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제1 전도체를 통해 상기 제1 입력단에 입력되는 제1 전류 경로,
상기 제2 입력단에서 출력되어 상기 제3 전도체와 상기 제4 전도체를 통해 상기 제1 입력단으로 입력되는 제2 전류 경로, 그리고
상기 제2 입력단에서 출력되어 상기 제2 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제3 전류 경로를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method of claim 7,
A first current path output from the first output terminal and input to the first input terminal through the first conductor,
A second current path output from the second input terminal and input to the first input terminal through the third conductor and the fourth conductor, and
And a third current path output from the second input terminal and input to the second output terminal through the second conductor. 삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 제3 전도체의 일단과 상기 제4 전도체의 일단의 접점에 직류전원이 인가되는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.The method of claim 7,
And a matching device using mutual induction in which a direct current power is applied to a contact point of one end of the third conductor and one end of the fourth conductor. 삭제delete 삭제delete 구동 증폭기의 제1 출력단과 제1 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결된 제1 전도체;
상기 구동 증폭기의 제1 출력단과 제2 전력 증폭기의 제1 입력단 사이에 연결된 제2 전도체;
상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 제1 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결된 제3 전도체;
상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 상기 제2 전력 증폭기의 제2 입력단 사이에 연결된 제4 전도체;
일단이 상기 구동 증폭기의 제2 출력단과 연결된 제5 전도체; 및
일단이 상기 구동 증폭기의 제1 출력단과 연결되고 타단이 상기 제5 전도체의 타단과 연결된 제6 전도체를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.A first conductor coupled between the first output end of the drive amplifier and the first input end of the first power amplifier;
A second conductor connected between the first output terminal of the drive amplifier and the first input terminal of a second power amplifier;
A third conductor connected between the second output terminal of the drive amplifier and the second input terminal of the first power amplifier;
A fourth conductor connected between the second output terminal of the drive amplifier and the second input terminal of the second power amplifier;
A fifth conductor, one end of which is connected to the second output terminal of the driving amplifier; And
And a sixth conductor having one end connected to the first output end of the driving amplifier and the other end connected to the other end of the fifth conductor. 청구항 15에 있어서,
상기 구동 증폭기와 상기 전력 증폭기는 차동 증폭기이고,
상기 제1 출력단과 상기 제1 입력단에서의 전압 위상과, 상기 제2 출력단과 상기 제2 입력단에서의 전압 위상은 서로 역위상이며,
상기 제1 내지 제6 전도체는 전송선으로 이루어진 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.16. The method of claim 15,
The driving amplifier and the power amplifier are differential amplifiers,
The voltage phase at the first output terminal and the first input terminal and the voltage phase at the second output terminal and the second input terminal are in phase out of each other,
The first to the sixth conductor is an inter-amp matching device using mutual induction consisting of a transmission line. 청구항 15에 있어서,
상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제1 전도체를 통해 상기 제1 전력 증폭기의 제1 입력단에 입력되는 제1 전류 경로,
상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제2 전도체를 통해 상기 제2 전력 증폭기의 제1 입력단에 입력되는 제2 전류 경로,
상기 제1 전력 증폭기의 제2 입력단에서 출력되어 상기 제3 전도체를 통해 상기 제2 출력단에 입력되는 제3 전류 경로,
상기 제2 전력 증폭기의 제2 입력단에서 출력되어 상기 제4 전도체를 통해 상기 제2 출력단에 입력되는 제4 전류 경로, 그리고
상기 제1 출력단에서 출력되어 상기 제6 전도체와 상기 제5 전도체를 통해 상기 제2 출력단으로 입력되는 제5 전류 경로를 포함하는 상호 유도를 이용한 증폭기 간 정합 장치.16. The method of claim 15,
A first current path output from the first output terminal and input to the first input terminal of the first power amplifier through the first conductor,
A second current path output from the first output terminal and input to the first input terminal of the second power amplifier through the second conductor,
A third current path output from the second input terminal of the first power amplifier and input to the second output terminal through the third conductor;
A fourth current path output from the second input terminal of the second power amplifier and input to the second output terminal through the fourth conductor, and
And a fifth current path output from the first output terminal and input to the second output terminal through the sixth and fifth conductors.
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