KR101463072B1 - coupler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 커플러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이중 대역 브랜치 라인 커플러(dual-band branch-line coupler)에 관한 것이다. 본 발명은 방송통신위원회 한국방송통신전파진흥원의 방송통신미디어 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다(과제번호 2011-0016802, 대형셀 주파수 이용효율 제고를 위한 공간편파분할 다중접속기반 MASSIVE MIMO 기술개발)The present invention relates to a coupler, and more particularly to a dual-band branch-line coupler. The present invention was derived from a research conducted by the Korea Communications Commission (KCC) of the Korea Communications Commission (KFCC) as part of the broadcasting technology development project of the broadcasting and communication media (Project Number 2011-0016802, Space Polarization Division Multiple Access Development of MASSIVE MIMO technology)
밀리미터 웨이브(mm-wave) 대역은 수 내지 수십 GHz에 이르는 광대한 주파수 대역의 제공이 가능하다는 측면에서 광대역 초고속 통신 시스템에의 응용에 있어 매우 매력적인 대역이다. 2000년대 들어 SiGe HBT 및 Si CMOS 등 Si 에 기반한 소자들의 동작 속도가 급격히 증가하면서 저가의 밀리미터 웨이브 시스템 구현에 대한 기대가 높아지게 되었다.The mm-wave band is a very attractive band for application to a broadband high-speed communication system in that it can provide a vast frequency band ranging from several to several tens of GHz. As the operating speed of Si-based devices such as SiGe HBT and Si CMOS increased sharply in the 2000s, the expectations for low-cost millimeter-wave system implementation increased.
또한, 결과적으로 mm-wave 시스템의 상용화 가능성도 크게 높아지게 되었다. 현재 Si RFCMOS에 기반한 mmwave회로는 최근 들어 전세계적으로 여러 연구진에 의해 연구결과가 발표되고 있고, 더 높은 주파수를 향하여 연구가 진행되고 있다.As a result, the possibility of commercialization of the mm-wave system has been greatly increased. Currently, the mmwave circuit based on Si RFCMOS has recently been published by several researchers around the world, and research is proceeding toward higher frequencies.
밀리미터 웨이브의 상용화 응용으로서는, 이 중에서도 이미징 시스템(Imaging system; 동작 주파수 94 GHz) 응용은 보안 시스템, 항공 안전 시스템, 대기 감지(sensing) 시스템에 대한 수요의 급격한 증가와 맞물려 최근 크게 주목을 받고 있으며 시장 성장에 대한 잠재력도 상당히 큰 것으로 분석되고 있다.Among commercial applications of the millimeter wave, imaging system (operating frequency 94 GHz) application has attracted much attention in recent years due to the rapid increase in demand for security system, aviation safety system, and sensing system. The potential for growth is also being analyzed to be quite large.
현재까지 개발된 밀리미터 웨이브 시스템은 대체로 LTCC 공정 등을 사용해 외부 기판에 수동 회로들(antenna, coupler, filter)을 제작한 후 칩(chip)과 결합한 SoP(System on Package)형태를 사용하고 있지만, 최근에는 모두 포함한 전체 시스템을 하나의 칩으로 제작한 SoC(System on Chip)을 목표로 한 연구가 진행되고 있다.The millimeter wave system developed so far uses a system on package (SoP) type combined with a chip after manufacturing passive circuits (antenna, coupler, filter) on an external substrate using LTCC process. (System on Chip), which is a system in which the entire system including all of them is fabricated on a single chip.
수동 회로들을 CMOS 공정에서 다른 고주파(RF) 회로와 함께 제작할 경우 전체 시스템 제작과정을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이종 기판 간 상호 연결(interconnection) 문제를 해결할 수 있다. 동작 주파수가 증가할수록 파장이 짧아지므로, 수동 회로들의 크기가 점점 소형화되어 CMOS 칩 내부에 장착하는 것이 가능할 것으로 기대된다.When passive circuits are fabricated together with other high frequency (RF) circuits in a CMOS process, the entire system manufacturing process can be reduced and interconnection problems between different substrates can be solved. As the operating frequency increases, the wavelength becomes shorter. Therefore, it is expected that the size of the passive circuits becomes smaller and it can be mounted inside the CMOS chip.
하지만, 현재까지 고주파 수동 회로들은 여전히 큰 크기로 인해 수신단(LNA, Mixer, VCO)과의 결합을 고려했을 때, 공간이 많이 낭비되거나 혹은 부족해지는 문제가 있다.However, to date, high-frequency passive circuits still have a problem of wasting or insufficient space when considering coupling with a receiving end (LNA, Mixer, VCO) due to its large size.
고주파 수동 회로의 대표적인 예로서, 브랜치 라인 커플러(Branch line coupler)를 들 수 있다. 브랜치 라인 커플러는 브랜치 라인(branch line)을 통한 직접 커플링(direct coupling)을 이용한 전송 선로 커플러(transmission line coupler)로서, 매우 광범위하게 응용되는 유용한 커플러이다.As a representative example of the high-frequency passive circuit, there is a branch line coupler. A branch line coupler is a transmission line coupler using direct coupling through a branch line, and is a useful coupler for a very wide range of applications.
브랜치 라인 커플러의 2 개의 출력 전력(output power)은 각각 입력(input)의 절반에 해당되는 전력을 갖는, 즉 -3 dB 커플러로서 입력 전력(input power)을 균등하게 배분하는 기능을 하며, 2 개의 균등한 출력 신호는 90°위상차를 갖는다. Balanced amplifier의 경로 분리용 및 기타 전력 분배기(power divider)의 용도로 애용되며, 완전한 대칭구조이기 때문에 역으로 컴바이너(combiner)로도 사용이 가능하다.The two output powers of the branch line couplers each have a power corresponding to one half of the input, that is, a -3 dB coupler that functions to evenly distribute the input power, The even output signal has a phase difference of 90 °. It is used for the path separation of balanced amplifiers and other power divider. It can be used as a combiner since it is a perfectly symmetrical structure.
본 발명은, 임의의 커플링 레벨을 설정가능한 커플러를 제공하는 것을 일 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a coupler capable of setting an arbitrary coupling level.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 그리고 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and the problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings will be.
본 발명은 커플러를 제공한다. The present invention provides a coupler.
본 발명의 일 실시예에 따른 커플러는, 입력 포트와 제 1 출력 포트 사이를 연결하는 제 1 수평 브랜치 라인, 격리 포트와 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수평 브랜치 라인, 상기 입력 포트와 상기 격리 포트 사이를 연결하는 제 1 수직 브랜치 라인, 상기 제 1 출력 포트와 상기 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수직 브랜치 라인 및 상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인 사이를 연결하는 제 3 수평 브랜치 라인을 포함할 수 있다.A coupler according to an embodiment of the present invention includes a first horizontal branch line connecting an input port and a first output port, a second horizontal branch line connecting an isolation port and a second output port, A first vertical branch line connecting between the isolation ports, a second vertical branch line connecting between the first output port and the second output port, and a second vertical branch line connecting between the first vertical branch line and the second vertical branch line And may include a third horizontal branch line.
상기 제 1 수직 브랜치 라인은, 상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 1 마이크로스트립 라인 및 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 2 마이크로스트립 라인을 포함하되, 상기 제 1 마이크로스트립 라인과 상기 제 2 마이크로스트립 라인은 동일한 임피던스를 갖도록 제공될 수 있다.Wherein the first vertical branch line comprises a first microstrip line disposed between the first horizontal branch line and the third horizontal branch line and a second microstrip line disposed between the second horizontal branch line and the third horizontal branch line, The first microstrip line and the second microstrip line may be provided so as to have the same impedance.
상기 제 2 수직 브랜치 라인은, 상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 3 마이크로스트립 라인 및 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 4 마이크로스트립 라인을 포함하되, 상기 제 3 마이크로스트립 라인과 상기 제 4 마이크로스트립 라인은 동일한 임피던스를 갖도록 제공될 수 있다.The second vertical branch line includes a third microstrip line disposed between the first horizontal branch line and the third horizontal branch line and a third microstrip line disposed between the second horizontal branch line and the third horizontal branch line, And the third microstrip line and the fourth microstrip line may be provided to have the same impedance.
상기 제 1 마이크로스트립 라인, 상기 제 2 마이크로스트립 라인, 상기 제 3 마이크로스트립 라인, 그리고 상기 제 4 마이크로스트립 라인은 서로 동일한 임피던스를 갖도록 제공될 수 있다. The first microstrip line, the second microstrip line, the third microstrip line, and the fourth microstrip line may be provided to have the same impedance.
상기 제 3 수평 브랜치 라인은, 상기 제 1 수직 브랜치 라인에서 상기 제 2 수직 브랜치 라인 방향으로 연장되는 제 1 브랜치 라인, 상기 제 2 수직 브랜치 라인에서 상기 제 1 수직 브랜치 라인 방향으로 연장되는 제 2 브랜치 라인 및 상기 제 1 브랜치 라인과 상기 제 2 브랜치 라인을 연결하는 제 3 브랜치 라인을 포함하되, 상기 제 1 브랜치 라인과 상기 제 2 브랜치 라인은 수평선에서 벗어나게 연결될 수 있다.The third horizontal branch line includes a first branch line extending from the first vertical branch line toward the second vertical branch line, a second branch line extending from the second vertical branch line toward the first vertical branch line, And a third branch line connecting the first branch line and the second branch line, wherein the first branch line and the second branch line may be connected out of the horizontal line.
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수평 브랜치 라인은 서로 평행하게 형성될 수 있다.The first horizontal branch line and the second horizontal branch line may be formed parallel to each other.
상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 서로 평행하게 형성될 수 있다.The first vertical branch line and the second vertical branch line may be formed parallel to each other.
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 1 수직 브랜치 라인은 서로 수직하게 형성될 수 있다.The first horizontal branch line and the first vertical branch line may be formed perpendicular to each other.
상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 서로 수직하게 형성될 수 있다.The second horizontal branch line and the second vertical branch line may be formed perpendicular to each other.
상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수평 브랜치 라인 및 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 평행하게 형성될 수 있다.The third horizontal branch line may be formed parallel to the first horizontal branch line and the second horizontal branch line.
상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수직 브랜치 라인 및 상기 제 2 수직 브랜치 라인과 수직하게 형성될 수 있다.The third horizontal branch line may be formed perpendicular to the first vertical branch line and the second vertical branch line.
상기 커플러는 이중 대역에서 동작할 수 있다.The coupler may operate in a dual band.
또한, 본 발명은 다른 실시예에 따른 커플러를 제공한다. The present invention also provides a coupler according to another embodiment.
본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러는, 입력 포트와 제 1 출력 포트 사이를 연결하는 제 1 수평 브랜치 라인, 격리 포트와 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수평 브랜치 라인, 상기 입력 포트와 상기 격리 포트 사이를 연결하는 제 1 수직 브랜치 라인, 상기 제 1 출력 포트와 상기 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수직 브랜치 라인 및 상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인 사이를 연결하는 제 3 수평 브랜치 라인을 포함하되, 상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수평 브랜치 라인, 상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 각각 서로 평행하게 형성되고, 상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 1 수직 브랜치 라인, 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 각각 서로 수직하게 형성되며, 상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수평 브랜치 라인 및 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 평행하게 형성되고, 상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수직 브랜치 라인 및 상기 제 2 수직 브랜치 라인과 수직하게 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coupler including a first horizontal branch line connecting an input port and a first output port, a second horizontal branch line connecting an isolation port and a second output port, A first vertical branch line connecting between the isolation ports, a second vertical branch line connecting between the first output port and the second output port, and a second vertical branch line connecting between the first vertical branch line and the second vertical branch line Wherein the first horizontal branch line and the second vertical branch line are substantially parallel to each other and the first horizontal branch line and the second horizontal branch line are substantially parallel to each other, And the first vertical branch line, the second horizontal branch line, and the second vertical branch line are formed perpendicular to each other, A third horizontal branch line is formed parallel to the first horizontal branch line and the second horizontal branch line and the third horizontal branch line is formed perpendicular to the first vertical branch line and the second vertical branch line .
상기 커플러는 이중 대역에서 동작할 수 있다.The coupler may operate in a dual band.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임의의 커플링 레벨을 설정가능한 커플러를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a coupler capable of setting any coupling level.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 그리고 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and the effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 커플러를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 커플러의 일 실시예에 따른 도면이다.
도 3은 도 1의 커플러를 이븐 모드(even mode)와 오드 모드(odd mode)에서의 등가 어드미턴스 값을 얻기 위해 대칭적으로 바라보는 모습이다.
도 4 내지 도 7은 이븐 모드(even mode)와 오드 모드(odd mode)에서의 등가 회로를 각각 보여주는 도면들이다.
도 8은 주파수 비율에 따른 설계 변수를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8의 일 실시예에 따른 커플러를 보여준다.
도 10 및 도 11은 도 9의 커플러의 주파수에 따른 S-파라미터를 보여주는 그래프이다.
도 12는 도 8의 다른 실시예에 따른 커플러를 보여준다.
도 13 및 도 14는 도 12의 커플러의 주파수에 따른 S-파라미터를 보여주는 그래프이다.1 is a schematic illustration of a coupler of the present invention. Figure 2 is a view in accordance with one embodiment of the coupler of Figure 1;
FIG. 3 is a view of symmetrically viewing the coupler of FIG. 1 in order to obtain an equivalent admittance value in the even mode and the odd mode.
Figs. 4 to 7 are views showing equivalent circuits in an even mode and an odd mode, respectively.
8 is a diagram showing design parameters according to frequency ratios.
Figure 9 shows a coupler according to one embodiment of Figure 8;
FIGS. 10 and 11 are graphs showing the S-parameters according to the frequency of the coupler of FIG.
Figure 12 shows a coupler according to another embodiment of Figure 8;
13 and 14 are graphs showing S-parameters according to the frequency of the coupler of FIG.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the present invention and not to limit the scope of the invention. Should be interpreted to include modifications or variations that do not depart from the spirit of the invention. In addition, the terms used in the present specification and the accompanying drawings are for explaining the present invention easily, and thus the present invention is not limited by the terms used in the present specification and the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.
도 1 은 본 발명의 커플러를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 커플러의 일 실시예에 따른 도면이다. 1 is a schematic illustration of a coupler of the present invention. Figure 2 is a view in accordance with one embodiment of the coupler of Figure 1;
도 1을 참조하면, 커플러(100)는 제 1 수평 브랜치 라인(110), 제 2 수평 브랜치 라인(120), 제 1 수직 브랜치 라인(130), 제 2 수직 브랜치 라인(140), 그리고 제 3 수평 브랜치 라인(150)을 포함한다. Referring to Figure 1,
제 1 수평 브랜치 라인(110)은 입력 포트(1)와 제 1 출력 포트(2) 사이를 연결한다. 제 2 수평 브랜치 라인(120)은 격리 포트(4)와 제 2 출력 포트(3) 사이를 연결한다. 제 1 수평 브랜치 라인(110)과 제 2 수평 브랜치 라인(120)은 서로 동일한 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 수평 브랜치 라인(110) 및 제 2 수평 브랜치 라인(120)의 임피던스는 Z1 이고, 마이크로스트립 라인의 전기적 길이(electrical length, 물리적인 길이를 파장으로 나눈 값)에 대응하는 위상차는 2θ일 수 있다. 제 1 수평 브랜치 라인(110) 및 제 2 수평 브랜치 라인(120)은 동일한 평면상에 평행하게 배치될 수 있다. The first
제 1 수직 브랜치 라인(130)은 입력 포트(1)와 격리 포트(4) 사이를 연결한다. 제 2 수직 브랜치 라인(140)은 제 1 출력 포트(2)와 제 2 출력 포트(3) 사이를 연결한다. 제 1 수직 브랜치 라인(130) 및 제 2 수직 브랜치 라인(140)은 동일한 평면상에 평행하게 배치될 수 있다. 제 1 수직 브랜치 라인(130)은 제 1 수평 브랜치 라인(110)에 수직하게 된다. 또한, 제 1 수직 브랜치 라인(130)은 제 2 수평 브랜치 라인(120)에 수직하게 형성될 수 있다. 제 2 수직 브랜치 라인(140)은 제 2 수평 브랜치 라인(120)에 수직하게 된다. 또한, 제 2 수직 브랜치 라인(140)은 제 1 수평 브랜치 라인(110)에 수직하게 형성될 수 있다.The first
제 1 수직 브랜치 라인(130)은 제 1 마이크로스트립 라인(132)과 제 2 마이크로스트립 라인(134)을 포함한다. 제 1 마이크로스트립 라인(132)은 제 1 수평 브랜치 라인(110)과 제 3 수평 브랜치 라인(150) 사이에 배치된다. 제 2 마이크로스트립 라인(134)은 제 2 수평 브랜치 라인(120)과 제 3 수평 브랜치 라인(150) 사이에 배치된다. 제 1 마이크로스트립 라인(132)과 제 2 마이크로스트립 라인(134)은 서로 동일한 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 마이크로스트립 라인(132) 및 제 2 마이크로스트립 라인(134)의 임피던스는 Z2 이고, 마이크로스트립 라인의 전기적 길이(electrical length, 물리적인 길이를 파장으로 나눈 값)에 대응하는 위상차는 θ일 수 있다.The first
제 2 수직 브랜치 라인(140)은 제 3 마이크로스트립 라인(142)과 제 4 마이크로스트립 라인(144)을 포함한다. 제 3 마이크로스트립 라인(142)은 제 1 수평 브랜치 라인(110)과 제 3 수평 브랜치 라인(150) 사이에 배치된다. 제 4 마이크로스트립 라인(144)은 제 2 수평 브랜치 라인(120)과 제 3 수평 브랜치 라인(150) 사이에 배치된다. 제 3 마이크로스트립 라인(142)과 제 4 마이크로스트립 라인(144)은 서로 동일한 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 마이크로스트립 라인(142) 및 제 4 마이크로스트립 라인(144)의 임피던스는 Z2 이고, 마이크로스트립 라인의 전기적 길이(electrical length, 물리적인 길이를 파장으로 나눈 값)에 대응하는 위상차는 θ일 수 있다. 이 때, 제 1 마이크로스트립 라인(132), 제 2 마이크로스트립 라인(134), 제 3 마이크로스트립 라인(142), 그리고 제 4 마이크로스트립 라인(144)은 서로 동일한 전기적 특성을 가질 수 있다. 일 예로, 제 1 마이크로 스트립 라인(132), 제 2 마이크로 스트립 라인(134), 제 3 마이크로스트립 라인(142) 및 제 4 마이크로스트립 라인(144)의 임피던스는 Z2 이고, 마이크로스트립 라인의 전기적 길이(electrical length, 물리적인 길이를 파장으로 나눈 값)에 대응하는 위상차는 θ일 수 있다.The second
제 3 수평 브랜치 라인(150)은 제 1 수직 브랜치 라인(130)과 제 2 수직 브랜치 라인(140) 사이를 연결한다. 이 때, 제 3 수평 브랜치 라인(150)은 제 1 수평 브랜치 라인(110)과 제 2 수평 브랜치 라인(120) 사이에 배치된다. 제 3 수평 브랜치 라인(150)의 위상차는 제 1 수평 브랜치 라인(110) 및 제 2 수평 브랜치 라인(120)과 동일하게 제조될 수 있다. 일 예로, 제 3 수평 브랜치 라인(150)의 마이크로스트립 라인의 전기적 길이(electrical length, 물리적인 길이를 파장으로 나눈 값)에 대응하는 위상차는 2θ일 수 있다. 이 때, 제 3 수평 브랜치 라인(150)의 임피던스는 Z3일 수 있다.The third
도 2를 참조하면, 제 3 수평 브랜치 라인(150)은 제 1 브랜치 라인(152), 제 2 브랜치 라인(154), 그리고 제 3 브랜치 라인(156)을 가진다. 제 1 브랜치 라인(152)은 제 1 수직 브랜치 라인(130)에서 제 2 수직 브랜치 라인(140)을 향하는 방향으로 연장된다. 제 2 브랜치 라인(154)은 제 2 수직 브랜치 라인(140)에서 제 1 수직 브랜치 라인(130)을 향하는 방향으로 연장된다. 제 3 브랜치 라인(156)은 제 1 브랜치 라인(152)과 제 2 브랜치 라인(154)을 연결한다. 제 1 브랜치 라인(152)과 제 2 브랜치 라인(154)은 일직선상에서 벗어나게 연결된다. 일 예로, 도 2와 같이, 제 1 브랜치 라인(152) 및 제 2 브랜치 라인(154)은 평행하게 제공될 수 있다. 도 2와 같이, 제 3 브랜치 라인(156)은 제 1 브랜치 라인(152)과 제 2 브랜치 라인(154)을 수직하게 연결할 수 있지만, 90°가 아닌 다른 각도로 연결할 수 있다. Referring to FIG. 2, the third
커플러(100)는 이중 대역에서 동작 가능하다. 위상차(θ)가 [수학식 1]과 같을 경우, f1 및 nf1 주파수에서 동일한 특성을 나타낼 수 있다.The
[수학식 1] [Equation 1]
도 3은 도 1의 커플러(100)를 이븐 모드(even mode)와 오드 모드(odd mode)에서의 등가 어드미턴스 값을 얻기 위해 대칭적으로 바라보는 모습이다. 도 4 내지 도 7은 이븐 모드(even mode)와 오드 모드(odd mode)에서의 등가 회로를 각각 보여주는 도면들이다. 도 4의 이븐-이븐 모드(even-even mode)의 어드미턴스(Yee)는 입력 포트(1), 제 1 출력 포트(2), 제 2 출력 포트(3), 그리고 격리 포트(4)에 각각 V, V, V, 그리고 V의 전압을 인가했을 때의 등가 어드미턴스이다. 도 5의 이븐-오드 모드(even-odd mode)의 어드미턴스(Yeo)는 입력 포트(1), 제 1 출력 포트(2), 제 2 출력 포트(3), 그리고 격리 포트(4)에 각각 V, -V, -V, 그리고 V의 전압을 인가했을 때의 등가 어드미턴스이다. 도 6의 오드-이븐 모드(odd-even mode)의 어드미턴스(Yoe)는 입력 포트(1), 제 1 출력 포트(2), 제 2 출력 포트(3), 그리고 격리 포트(4)에 각각 V, V, -V, 그리고 -V의 전압을 인가했을 때의 등가 어드미턴스이다. 도 7의 오드-오드 모드(odd-odd mode)의 어드미턴스(Yoo)는 입력 포트(1), 제 1 출력 포트(2), 제 2 출력 포트(3), 그리고 격리 포트(4)에 각각 V, -V, V, 그리고 -V의 전압을 인가했을 때의 등가 어드미턴스이다. 도 4 내지 도 7의 등가 어드미턴스들을 이용하여, [수학식 2]를 얻을 수 있다. FIG. 3 is a view of the
[수학식 2]&Quot; (2) "
각 모드의 어드미턴스를 활용하여, 각 모드로 신호를 인가하였을 때의 반사 계수를 [수학식 3]을 통해 얻을 수 있다.Using the admittance of each mode, the reflection coefficient when a signal is applied in each mode can be obtained by the following equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
각 모드의 반사 계수를 통해, S-파라미터(S-parameter)를 얻으면, [수학식 4]와 같다. 이 때, 입력 포트(1)는 1번 포트, 제 1 출력 포트(2)는 2번 포트, 제 2 출력 포트(3)는 3번 포트, 그리고 격리 포트(162)는 4번 포트로 가정한다.If an S-parameter (S-parameter) is obtained through the reflection coefficient of each mode, it is expressed by Equation (4). At this time, it is assumed that the
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5]&Quot; (5) "
[수학식 4] 및 [수학식 5]에 의해, 솔루션을 구할 수 있다. 이 때, K는 제 1 출력 포트(2)와 제 2 출력 포트(3)로 전력이 분배되는 비율(power-split ration)를 의미한다. 이 때, K는 임의값으로 제공된다. 따라서, 원하는 분배 배율(coupling level)을 갖는 이중 대역 브랜치 라인 커플러로 동작할 수 있다. The solutions can be obtained by the following equations (4) and (5). In this case, K denotes a power-split ratio at which power is distributed to the
도 8은 은 주파수 비율에 따른 설계 변수를 보여주는 도면이다. 도 8은 각각 k2=-3, 0, 3dB인 경우를 도시한다. 이 때, k2=10log(K2)로 제공된다. k2=-3인 경우는, 제 1 출력 포트와 제 2 출력 포트로 나누어지는 전력비가 1:2인 경우를 나타낸다. k2=0인 경우는, 제 1 출력 포트와 제 2 출력 포트로 나누어지는 전력비가 1:1인 경우를 나타낸다. k2=3인 경우는, 제 1 출력 포트와 제 2 출력 포트로 나누어지는 전력비가 2:1인 경우를 나타낸다. 그러나 이와 달리 임의의 두 주파수에 대해, 다양한 전력 분배비를 갖도록 설계할 수 있다. 8 is a diagram showing design parameters according to the silver frequency ratio. FIG. 8 shows the case where k2 = -3, 0, and 3 dB, respectively. At this time, k2 = 10 log (K2) is provided. When k2 = -3, the power ratio divided by the first output port and the second output port is 1: 2. When k2 = 0, it indicates that the power ratio divided by the first output port and the second output port is 1: 1. When k2 = 3, the power ratio divided by the first output port and the second output port is 2: 1. Alternatively, however, for any two frequencies, it can be designed to have various power distribution ratios.
도 9는 도 8의 일 실시예에 따른 커플러를 보여준다. 도 10 및 도 11은 도 9의 커플러의 주파수에 따른 S-파라미터를 보여주는 그래프이다. 도 12는 도 8의 다른 실시예에 따른 커플러를 보여준다. 도 13 및 도 14는 도 12의 커플러의 주파수에 따른 S-파라미터를 보여주는 그래프이다. 도 9 및 도 12의 커플러의 전기적 특성은 다음 [표 1]과 같이 제공된다. Figure 9 shows a coupler according to one embodiment of Figure 8; FIGS. 10 and 11 are graphs showing the S-parameters according to the frequency of the coupler of FIG. Figure 12 shows a coupler according to another embodiment of Figure 8; 13 and 14 are graphs showing S-parameters according to the frequency of the coupler of FIG. The electrical characteristics of the couplers of Figs. 9 and 12 are provided as shown in the following table.
[표 1][Table 1]
[표 1]을 참조하면, 도 9의 경우, S31과 S21의 차이가 3dB임을 알 수 있다. 또한, 도 12의 경우 S31과 S21의 차이가 -3dB임을 알 수 있다. 또한, 도 9 및 도 12의 경우 모두 S11 및 S41이 매우 작게 나타남을 알 수 있다. Referring to Table 1, in the case of FIG. 9, it can be seen that the difference between S31 and S21 is 3 dB. It can also be seen that the difference between S31 and S21 in Fig. 12 is -3dB. 9 and 12, it can be seen that S11 and S41 are very small.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 수정, 치환 그리고 변형이 가능하므로 상술한 실시예 그리고 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, The present invention is not limited to the drawings. In addition, the embodiments described herein are not limited to be applied, and all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications can be made.
100: 커플러
110: 제 1 수평 브랜치 라인 120: 제 2 수평 브랜치 라인
130: 제 1 수직 브랜치 라인 140: 제 2 수직 브랜치 라인
132 : 제 1 마이크로스트립 라인
134 : 제 2 마이크로스트립 라인
142 : 제 3 마이크로스트립 라인
144 : 제 4 마이크로스트립 라인
150: 제 1 수평 브랜치 라인 152 : 제 1 브랜치 라인
154 : 제 2 브랜치 라인 156 : 제 3 브랜치 라인100: Coupler
110: first horizontal branch line 120: second horizontal branch line
130: first vertical branch line 140: second vertical branch line
132: first microstrip line
134: second microstrip line
142: third microstrip line
144: fourth microstrip line
150: first horizontal branch line 152: first branch line
154: second branch line 156: third branch line
Claims (14)
격리 포트와 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수평 브랜치 라인;
상기 입력 포트와 상기 격리 포트 사이를 연결하는 제 1 수직 브랜치 라인;
상기 제 1 출력 포트와 상기 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수직 브랜치 라인; 및
상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인 사이를 연결하는 제 3 수평 브랜치 라인을 포함하며,
상기 제 3 수평 브랜치 라인은,
상기 제 1 수직 브랜치 라인에서 상기 제 2 수직 브랜치 라인 방향으로 연장되는 제 1 브랜치 라인;
상기 제 2 수직 브랜치 라인에서 상기 제 1 수직 브랜치 라인 방향으로 연장되는 제 2 브랜치 라인; 및
상기 제 1 브랜치 라인과 상기 제 2 브랜치 라인을 연결하는 제 3 브랜치 라인을 포함하되,
상기 제 1 브랜치 라인과 상기 제 2 브랜치 라인은 일직선상에서 벗어나게 연결되는 커플러.A first horizontal branch line connecting the input port and the first output port;
A second horizontal branch line connecting between the isolation port and the second output port;
A first vertical branch line connecting the input port and the isolation port;
A second vertical branch line connecting the first output port and the second output port; And
And a third horizontal branch line connecting the first vertical branch line and the second vertical branch line,
Wherein the third horizontal branch line comprises:
A first branch line extending from the first vertical branch line toward the second vertical branch line;
A second branch line extending in the first vertical branch line direction from the second vertical branch line; And
And a third branch line connecting the first branch line and the second branch line,
Wherein the first branch line and the second branch line are connected in a straight line.
상기 제 1 수직 브랜치 라인은,
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 1 마이크로스트립 라인; 및
상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 2 마이크로스트립 라인을 포함하되,
상기 제 1 마이크로스트립 라인과 상기 제 2 마이크로스트립 라인은 동일한 임피던스를 갖도록 제공되는 커플러.The method according to claim 1,
Wherein the first vertical branch line comprises:
A first microstrip line disposed between the first horizontal branch line and the third horizontal branch line; And
And a second microstrip line disposed between the second horizontal branch line and the third horizontal branch line,
Wherein the first microstrip line and the second microstrip line are provided to have the same impedance.
상기 제 2 수직 브랜치 라인은,
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 3 마이크로스트립 라인; 및
상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 3 수평 브랜치 라인 사이에 배치되는 제 4 마이크로스트립 라인을 포함하되,
상기 제 3 마이크로스트립 라인과 상기 제 4 마이크로스트립 라인은 동일한 임피던스를 갖도록 제공되는 커플러.3. The method of claim 2,
Wherein the second vertical branch line comprises:
A third microstrip line disposed between the first horizontal branch line and the third horizontal branch line; And
And a fourth microstrip line disposed between the second horizontal branch line and the third horizontal branch line,
Wherein the third microstrip line and the fourth microstrip line are provided to have the same impedance.
상기 제 1 마이크로스트립 라인, 상기 제 2 마이크로스트립 라인, 상기 제 3 마이크로스트립 라인, 그리고 상기 제 4 마이크로스트립 라인은 서로 동일한 임피던스를 갖도록 제공되는 커플러.The method of claim 3,
Wherein the first microstrip line, the second microstrip line, the third microstrip line, and the fourth microstrip line have the same impedance.
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수평 브랜치 라인은 서로 평행하게 형성되는 커플러.The method according to claim 1,
Wherein the first horizontal branch line and the second horizontal branch line are formed parallel to each other.
상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 서로 평행하게 형성되는 커플러.The method according to claim 6,
Wherein the first vertical branch line and the second vertical branch line are formed parallel to each other.
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 1 수직 브랜치 라인은 서로 수직하게 형성되는 커플러.8. The method of claim 7,
Wherein the first horizontal branch line and the first vertical branch line are formed perpendicular to each other.
상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 서로 수직하게 형성되는 커플러.9. The method of claim 8,
Wherein the second horizontal branch line and the second vertical branch line are formed perpendicular to each other.
상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수평 브랜치 라인 및 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 평행하게 형성되는 커플러.10. The method of claim 9,
And the third horizontal branch line is formed parallel to the first horizontal branch line and the second horizontal branch line.
상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수직 브랜치 라인 및 상기 제 2 수직 브랜치 라인과 수직하게 형성되는 커플러.11. The method of claim 10,
And the third horizontal branch line is formed perpendicular to the first vertical branch line and the second vertical branch line.
상기 커플러는 이중 대역에서 동작하는 커플러.The method according to any one of claims 1 to 4, 6 to 11,
Wherein the coupler operates in a dual band.
격리 포트와 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수평 브랜치 라인;
상기 입력 포트와 상기 격리 포트 사이를 연결하는 제 1 수직 브랜치 라인;
상기 제 1 출력 포트와 상기 제 2 출력 포트 사이를 연결하는 제 2 수직 브랜치 라인; 및
상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인 사이를 연결하는 제 3 수평 브랜치 라인을 포함하되,
상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수평 브랜치 라인, 상기 제 1 수직 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 각각 서로 평행하게 형성되고, 상기 제 1 수평 브랜치 라인과 상기 제 1 수직 브랜치 라인, 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 상기 제 2 수직 브랜치 라인은 각각 서로 수직하게 형성되며, 상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수평 브랜치 라인 및 상기 제 2 수평 브랜치 라인과 평행하게 형성되고, 상기 제 3 수평 브랜치 라인은 상기 제 1 수직 브랜치 라인 및 상기 제 2 수직 브랜치 라인과 수직하게 형성되며,
상기 제 3 수평 브랜치 라인은,
상기 제 1 수직 브랜치 라인에서 상기 제 2 수직 브랜치 라인 방향으로 연장되는 제 1 브랜치 라인;
상기 제 2 수직 브랜치 라인에서 상기 제 1 수직 브랜치 라인 방향으로 연장되는 제 2 브랜치 라인; 및
상기 제 1 브랜치 라인과 상기 제 2 브랜치 라인을 연결하는 제 3 브랜치 라인을 포함하되,
상기 제 1 브랜치 라인과 상기 제 2 브랜치 라인은 일직선상에서 벗어나게 연결되는 커플러.A first horizontal branch line connecting the input port and the first output port;
A second horizontal branch line connecting between the isolation port and the second output port;
A first vertical branch line connecting the input port and the isolation port;
A second vertical branch line connecting the first output port and the second output port; And
And a third horizontal branch line connecting the first vertical branch line and the second vertical branch line,
Wherein the first horizontal branch line, the second horizontal branch line, the first vertical branch line, the second vertical branch line, and the second vertical branch line are parallel to each other, and the first horizontal branch line and the first vertical branch line, The second horizontal branch line and the second vertical branch line are formed perpendicular to each other, the third horizontal branch line is formed parallel to the first horizontal branch line and the second horizontal branch line, A branch line is formed perpendicular to the first vertical branch line and the second vertical branch line,
Wherein the third horizontal branch line comprises:
A first branch line extending from the first vertical branch line toward the second vertical branch line;
A second branch line extending in the first vertical branch line direction from the second vertical branch line; And
And a third branch line connecting the first branch line and the second branch line,
Wherein the first branch line and the second branch line are connected in a straight line.
상기 커플러는 이중 대역에서 동작하는 커플러.14. The method of claim 13,
Wherein the coupler operates in a dual band.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140019146A KR101463072B1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | coupler |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140019146A KR101463072B1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | coupler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101463072B1 true KR101463072B1 (en) | 2014-11-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20140019146A KR101463072B1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | coupler |
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Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101463072B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040066437A (en) * | 2003-01-18 | 2004-07-27 | 엘지전자 주식회사 | Dual band power divider and fabricating method thereof |
KR100604159B1 (en) | 2004-04-14 | 2006-07-25 | 광운대학교 산학협력단 | Branch Line Coupler with Cross Coupling |
KR20070089579A (en) * | 2006-02-28 | 2007-08-31 | 인천대학교 산학협력단 | Multi-stage microstrip branch line coupler using stub |
-
2014
- 2014-02-19 KR KR20140019146A patent/KR101463072B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Title |
---|
Carlos 외 2인, "Dual-Band Planar Quadrature Hybrid with Enhanced Bandwidth Response", IEEE MTT, Vol-54, No-1, 2006년1월, 페이지 180~188. * |
Carlos 외 2인, "Dual-Band Planar Quadrature Hybrid with Enhanced Bandwidth Response", IEEE MTT, Vol-54, No-1, 2006년1월, 페이지 180~188.* |
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