KR101438401B1 - Balun Transformer - Google Patents

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장동희
박명규
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주식회사 피플웍스
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Abstract

According to a balun transformer according to a preferable embodiment of the present invention, signal separation between ports can be possible. The balun transformer according to a preferable embodiment of the present invention comprises a first coil, a second coil, and resistance having one end connected with one end of the first coil. Specifically, the other end of the resistance is characterized by being connected with one end of the second coil.

Description

발룬 트랜스포머{Balun Transformer}Balun Transformer

본 발명은 발룬 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 입력단 사이의 신호의 분리가 가능한 발룬 트랜스포머에 관한 것이다.The present invention relates to a balun transformer, and more particularly, to a balun transformer capable of separating signals between two input terminals.

저주파대역용 고출력 전력증폭기는 파장이 길어 일반적인 이동통신용 전력증폭기처럼 마이크로스트립(Microstrip)과 커패시터(capacitor)로는 정합(Matching)이 불가능하며 이를 개선하기 위해 RF 발룬 트랜스포머(balun transformer)를 사용하게 된다. 발룬 트랜스포머는 일반적으로 페라이트 코어(Ferrite core)를 활용하여 제작하게 되는데, 이는 페라이트 코어의 자성 성분을 활용하여 적은 권선(Turn)수로 큰 인덕턴스값을 얻기 위함이다. 또한, 이러한 권선수에 따라 1:1로부터 N:1의 다양한 발룬 트랜스포머를 만들 수 있으며 이러한 기술은 오랫동안 연구되고 활용되어왔다.The high output power amplifier for the low frequency band has a long wavelength and can not be matched with the microstrip and the capacitor like the power amplifier for general mobile communication. The RF balun transformer is used to improve the power amplifier. The balun transformer is generally fabricated using a ferrite core to obtain a large inductance value with a small number of turns by utilizing the magnetic component of the ferrite core. In addition, it is possible to make a variety of balun transformers from 1: 1 to N: 1 depending on these windings, and these techniques have been studied and utilized for a long time.

발룬 트랜스포머의 동작 원리는 각각의 입력 포트로부터 입력된 RF 신호가 인덕터를 거치며 상호 인덕턴스 값에 의해 커플링이 발생되게 되며 커플링이 된 신호는 결합되어 출력 포트로 출력되게 된다.The operation principle of the balun transformer is that the RF signal input from each input port passes through the inductor and coupling is caused by the mutual inductance value, and the coupled signal is combined and output to the output port.

발룬 트랜스포머의 경우 광대역에서 출력 전력을 손쉽게 결합할 수 있다는 장점이 있는 반면 입력 반사 전력이 높고 입력 포트간 분리(isolation)이 확보되지 않는다는 단점이 있다. 이로 인해 출력 전력이 원하지 않는 방향으로 전달되어 전력 소자의 손상을 입히거나 원하는 출력 전력을 확보하기 어려운 경우가 발생되기도 한다.In the case of a balun transformer, it has the advantage of being able to easily combine output power in a wide band, but has a disadvantage in that input reflection power is high and isolation between input ports is not ensured. As a result, the output power may be transmitted in an undesired direction, causing damage to the power device or difficulty in securing the desired output power.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 포트간 신호 분리가 확보된 발룬 트랜스포머를 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a balun transformer in which signal separation between ports is ensured.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머는, 제 1 권선; 제 2 권선; 및 상기 제 1 권선의 일단에 일단이 연결된 저항;을 포함한다. 구체적으로, 상기 저항의 타단은 상기 제 2 권선의 일단에 연결된 것을 특징으로 한다.A balun transformer according to a preferred embodiment of the present invention includes: a first winding; Second winding; And a resistor having one end connected to one end of the first winding. Specifically, the other end of the resistor is connected to one end of the second winding.

또한, 상기 저항은, 상기 제 2 권선 일단의 제 2 신호가 상기 제 1 권선의 일단으로 입력되는 것을 방지하고, 상기 제 1 권선 일단의 제 1 신호가 상기 제 2 권선의 일단으로 입력되는 것을 방지하는 역할을 한다.The resistor prevents the second signal at one end of the second winding from being input to one end of the first winding and prevents the first signal at the end of the first winding from being input to one end of the second winding .

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머에 따르면, 포트간 신호 분리가 확보 가능하다.According to the balun transformer according to the preferred embodiment of the present invention, signal isolation between ports can be ensured.

도 1은 종래의 발룬 트랜스포머의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머의 구성도.
도 3a 및 도 3b는 각각 종래의 발룬 트랜스포머 및 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머의 성능을 테스트하기 위한 장치의 구성도.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 장치에 의한 모의 실험 결과.1 is a block diagram of a conventional balun transformer.
2 is a block diagram of a balun transformer according to a preferred embodiment of the present invention.
Figures 3A and 3B are block diagrams of a conventional balun transformer and an apparatus for testing the performance of a balun transformer according to one preferred embodiment of the present invention.
4A and 4B are simulation results of the apparatuses of FIGS. 3A and 3B, respectively.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 발룬 트랜스포머에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a balun transformer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
It should be understood that the following embodiments of the present invention are only for embodying the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

먼저 도 1은 종래의 발룬 트랜스포머(10)의 구성도이다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 종래의 발룬 트랜스포머(10)는 제 1 권선(11) 및 제 2 권선(12)을 포함한다.
1 is a block diagram of a conventional balun transformer 10. As can be seen from Fig. 1, the conventional balun transformer 10 includes a first winding 11 and a second winding 12.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머(20)의 구성도이다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머(20)는, 제 1 권선(21), 제 2 권선(22) 및 저항(23)을 포함한다.
2 is a block diagram of a balun transformer 20 according to a preferred embodiment of the present invention. 2, the balun transformer 20 according to a preferred embodiment of the present invention includes a first winding 21, a second winding 22, and a resistor 23.

구체적으로, 본 발명의 발룬 트랜스포머(20)는 제 1 권선(21)의 일단이 저항(23)의 일단에 연결되고, 제 2 권선(22)의 일단이 저항(23)의 타단에 연결된다.Specifically, in the balun transformer 20 of the present invention, one end of the first winding 21 is connected to one end of the resistor 23, and one end of the second winding 22 is connected to the other end of the resistor 23.

저항(23)은, 제 1 권선(21) 일단의 제 1 신호가 제 2 권선(22)의 일단으로 입력되는 것을 방지하고, 제 2 권선(22) 일단의 제 2 신호가 제 1 권선(21)의 일단으로 입력되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 저항(23)은 제 1 권선(21)의 일단과 제 2 권선(22)의 일단에서 신호를 서로 분리하는 역할을 한다.
The resistor 23 prevents the first signal at one end of the first winding 21 from being input to one end of the second winding 22 and the second signal at the other end of the second winding 22 is connected to the first winding 21 To be input at one end. That is, the resistor 23 serves to separate signals from one end of the first winding 21 and one end of the second winding 22 from each other.

도 3a 및 도 3b는 각각 종래의 발룬 트랜스포머(10) 및 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머(20)의 성능을 테스트하기 위한 장치이다.3A and 3B are apparatus for testing the performance of a conventional balun transformer 10 and a balun transformer 20 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b에서, 제 1 권선(11, 21)의 일단 및 제 2 권선(12, 22)의 일단은 각각 발룬 트랜스포머(10, 20)의 입력 신호가 입력되는 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트에 해당한다. 아울러, 제 1 권선(11, 21)의 타단 및 제 2 권선(12, 22)의 타단은 각각 발룬 트랜스포머(10, 20)의 출력 신호가 출력되는 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트에 해당한다.
3A and 3B, one end of the first windings 11 and 21 and one end of the second windings 12 and 22 are connected to a first input port to which input signals of the balun transformers 10 and 20 are inputted, It corresponds to the input port. The other end of the first windings 11 and 21 and the other end of the second windings 12 and 22 correspond to the first output port and the second output port through which output signals of the balun transformers 10 and 20 are output, respectively .

도 3a 및 도 3b로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 입력 포트는 DC 블러킹(Blocking)을 위한 제 1 커패시터(30)를 경유하여 제 1 발진기(50)에 연결된다. 또한, 제 2 입력 포트는 DC 블러킹을 위한 제 2 커패시터(40)를 경유하여 제 2 발진기(60)에 연결된다. 발룬 트랜스포머(10, 20)로 각각 전달된 신호는 상호 인덕턴스값에 의해 커플링(Coupling) 되어 출력용 DC 블러킹을 위한 제 3 커패시터(70)를 거쳐 출력 부하(Load, 80)로 전달되어 진다.
As can be seen from FIGS. 3A and 3B, the first input port is connected to the first oscillator 50 via a first capacitor 30 for DC blocking. The second input port is also connected to the second oscillator 60 via a second capacitor 40 for DC blocking. Signals transmitted to the balun transformers 10 and 20 are coupled to each other by a mutual inductance value and then transmitted to an output load 80 via a third capacitor 70 for output DC blocking.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 장치에 의한 모의 실험 결과를 나타낸다.Figures 4A and 4B show simulation results by the apparatus of Figures 3A and 3B, respectively.

도 4a 및 도 4b로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 3b의 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머(20)의 경우, 도 3a의 종래의 발룬 트랜스포머(10)와는 달리, 신호를 분리(isolation)하는 저항(23)에 의해, 제 2 발진기(60)에서 출력된 신호가 발룬 트랜스포머(20)의 상호 인덕턴스값에 의해 커플링 되며, 역으로 제 1 발진기(50)로 입력되는 것을 막게 된다. 마찬가지로, 제 1 발진기(50)에서 출력된 신호가 발룬 트랜스포머(20)의 상호 인덕턴스값에 의해 커플링 되며, 역으로 제 2 발진기(60)로 입력되는 것을 막게 된다. 이는 발룬 트랜스포머(20)의 상호 인덕턴스값에 의해 커플링 되어진 신호가 제 1 발진기(50) 및 제 2 발진기(60)로 전달되어질 때 분리(isolation) 저항(23)이 그 신호를 흡수하기 때문이다.
As can be seen from FIGS. 4A and 4B, unlike the conventional balun transformer 10 of FIG. 3A, in the case of the balun transformer 20 according to the preferred embodiment of the present invention of FIG. 3B, , The signal output from the second oscillator 60 is coupled by the mutual inductance value of the balun transformer 20 and is prevented from being input to the first oscillator 50 inversely. Similarly, the signal output from the first oscillator 50 is coupled by the mutual inductance value of the balun transformer 20, and is prevented from being input to the second oscillator 60 inversely. This is because the isolation resistor 23 absorbs the signal when the signal coupled by the mutual inductance value of the balun transformer 20 is transmitted to the first oscillator 50 and the second oscillator 60 .

즉, 도 4a 및 도 4b의 상측 도면은 제 2 발진기(60)로부터 제 1 발진기(50)로 되돌아가는(즉, 제 2 발진기(60)의 출력으로부터 제 1 발진기(50)의 출력으로 가는) 전력을 각각 모의 실험한 결과로, 값이 높을 수록 되돌아가는 전력량이 높아지는 것을 의미한다. 도 4a 및 도 4b의 상측 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머(20)가 제 2 발진기(60)로부터 제 1 발진기(50)로 되돌아가는 전력량이 훨씬 작다.4A and 4B illustrate the return of the first oscillator 60 from the second oscillator 60 to the first oscillator 50 (i.e., from the output of the second oscillator 60 to the output of the first oscillator 50) As a result of simulating power, it means that the higher the value, the higher the amount of power that is returned. 4A and 4B, the amount of power that the balun transformer 20 according to the embodiment of the present invention returns from the second oscillator 60 to the first oscillator 50 is much smaller.

또한, 도 4a 및 도 4b의 하측 도면은 제 1 발진기(50)(또는 제 2 발진기(60))로부터 제 1 발진기(50)(또는 제 2 발진기(60))로 되돌아가는(즉, 해당 발진기의 출력이 자신의 출력으로 가는) 전력을 각각 모의 실험한 결과로, 값이 높을 수록 되돌아가는 전력량이 높아지는 것을 의미한다.
4A and 4B also illustrate how to return from the first oscillator 50 (or the second oscillator 60) to the first oscillator 50 (or the second oscillator 60) The power of the output of the power amplifier to the output of the power amplifier is simulated, and the higher the value, the higher the amount of power returned.

도 4a 및 도 4b로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 발룬 트랜스포머(10)와 비교하여, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머(20)가 개선된 결과를 나타내었다.
As can be seen from FIGS. 4A and 4B, the balun transformer 20 according to the preferred embodiment of the present invention has improved results compared to the conventional balun transformer 10.

상술한 바와 같이, 광대역의 출력 전력을 결합하는 발룬 트랜스포머(10)의 단점인 각 입력 포트의 분리(isolation)을 개선할 수 있으며 더 나아가 개선의 효과로 입력 반사계수도 향상되어 발진기에서 출력되는 신호가 반사없이 최대의 효율로 출력 부하(80)로 전달할 수 있는 효과도 발생하게 된다.
As described above, the isolation of each input port, which is a disadvantage of the balun transformer 10 that combines the output power of a wide band, can be improved. Further, the input reflection coefficient is improved by the effect of improvement, It is possible to transmit the light to the output load 80 with maximum efficiency without reflection.

본 발명에서 제시한 발진기(50, 60)의 경우 설명의 간소화를 위해 임의로 제시하였고 이는 전력소자 및 전력증폭기로 대체하여도 동일한 효과를 거둘 수 있다.In the case of the oscillators 50 and 60 proposed in the present invention, they are arbitrarily presented for the sake of simplicity of explanation, and the same effect can be obtained even if they are replaced with power devices and power amplifiers.

10 : 종래의 발룬 트랜스포머
20 : 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발룬 트랜스포머
11, 21 : 제 1 권선 12, 22 : 제 2 권선
23 : 분리 저항
30 : 제 1 커패시터 40 : 제 2 커패시터
50 : 제 1 발진기 60 : 제 2 발진기
70 : 제 3 커패시터 80 : 부하10: Conventional balun transformer
20: A balun transformer according to a preferred embodiment of the present invention
11, 21: first winding 12, 22: second winding
23: Separation resistor
30: first capacitor 40: second capacitor
50: first oscillator 60: second oscillator
70: third capacitor 80: load

Claims (4)

제 1 권선;
제 2 권선; 및
상기 제 1 권선의 일단에 일단이 연결되고, 상기 제 2 권선의 일단에 타단이 연결된 저항;을 포함하는 발룬 트랜스포머.A first winding;
Second winding; And
And a resistor having one end connected to one end of the first winding and the other end connected to one end of the second winding. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 저항은,
상기 제 2 권선 일단의 제 2 신호가, 상기 제 1 권선의 일단으로 입력되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 발룬 트랜스포머.The method according to claim 1,
The resistor
And a second signal at one end of the second winding is prevented from being input to one end of the first winding. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저항은,
상기 제 1 권선 일단의 제 1 신호가, 상기 제 2 권선의 일단으로 입력되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 발룬 트랜스포머.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The resistor
The first signal of the first winding is prevented from being inputted to one end of the second winding.
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