KR101619173B1 - 가변도파기가 구비된 방향성커플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변도파기가 구비된 방향성커플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고주파 통신용으로 사용되는 방향성커플러(Directional Coupler)에 길이 조정이 가능한 가변도파기가 구비되며, 상기 도파기는 커플링선로(32)로 분기되는 고주파신호(S)가 안정되게 분기되도록 하우징도체(10)를 관통하여 천공된 관통공(12)에 결합되는 적어도 한쌍으로 이루어지되, 입력되는 고주파신호에 따라 내부에서 유도되는 커플링신호가 안정되게 분기되거나 결합되고, 하우징도체에서 반사되는 반사파를 최소화시켜 안정적인 사용환경이 제공하며, 고주파신호에 대하여 우수한 반사손실(Return Loss)과 방향성(Directivity)을 갖도록 개선한 가변도파기가 구비된 방향성커플러에 관한 것이다.

Description

가변도파기가 구비된 방향성커플러{Directional Coupler Having valiable Directors}

본 발명은 가변도파기가 구비된 방향성커플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고주파 통신용으로 사용되는 방향성커플러(Directional Coupler)가 외란을 차폐하는 외부도체에서 연장되고 길이 조정이 가능한 가변도파기를 상기 고주파가 커플링되는 커플링선로에 근접되게 배치함에 따라, 반사파나 불필요한 외란을 방지하여 우수한 반사손실(Return Loss)과 방향성(Directivity)을 보이는 가변도파기가 구비된 방향성커플러에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신사의 고주파통신용 중계기들은 양질의 서비스를 수행하기 위하여 고주파 통신신호를 합성하고 분배하여 건물 또는 기지국의 각 중계기에 공급하는데, 이때 상기 고주파 통신신호의 합성과 분배를 위해 방향성커플러가 사용되게 된다.

이러한, 방향성커플러(Coupler)는 신호 전력이 분배되거나 결합되는 RF수동소자의 일종으로, 전파되는 파동 에너지의 일부를 원신호에 간섭함이 없이 다른 포트(port)로 빼내어서 감시 및 측정 등의 용도로 사용할 수 있게 한 다포트 결합기이다.

한편, 최적의 전력 전달을 위해 사용되며, 분리기/합파기(분파기/합파기), 분기결합기, 스플리터, 분기기, 방향성결합기 등 입출력 포트 간에 신호 에너지의 부분적인 교환이 일어나는 장치들을 넓은 의미에서는 모두 커플러라 칭한다.

종래의 커플러로 대한민국 등록특허 제10-0653936호(2006. 11. 28 이하 '종래기술'이라 함.)에는 "커넥터 일체형 방향성 커플러"가 개시되어 있다.

상기 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이 하우징과; 상기 하우징의 일단 및 타단에 결합된 입력 및 출력 커넥터와; 상기 입, 출력 커넥터를 연결하여 신호가 통과하도록 하는 주전송선로와; 상기 주전송선로에 인가된 신호의 일부가 유기되도록 하기 위한 커플링선로로 이루어진 방향성커플러에 있어서,상기 하우징은 몸체; 상기 몸체의 일단에 일체형으로 연장되는 상기 입력 커넥터; 및 상기 몸체의 타단에 일체형으로 연장되는 상기 출력 커넥터가 구비되고,

상기 입력 커넥터의 단부로부터 상기 몸체를 지나 상기 출력 커넥터의 단부까지 연장되는 관통홀이 형성되어, 상기 주전송선로가 수용되는 수용공간을 제공함을 특징으로 한다.

한편, 통상의 방향성커플러는 도 2에 도시된 바와 같이 입력포트(Input Port), 출력포트(Output Port), 커플링포트(Coupling Port) 및 격리포트(Isolation Port)를 가지며, 그 내부에는 커플링회로 및 상기 커플링회로와 각각의 포트를 연결하는 연결회로로 구성된다.

이러한, 방향성 커플러는 유전체의 종류와 형태에 따라 스트립라인(Strip-Line) 또는 에어라인(Air-Line) 및 마이크로스트립라인(Microstrip-Line)등으로 구분되고, 스트립라인(Strip-Line) 또는 에어라인(Air-Line) 방향성 커플러이 이론적으로는 완벽한 품질을 가지는 것으로 알려져 있다.

그러나, 종래기술은 실제의 경우 비록 스트립라인 또는 에어라인으로 구성된 방향성커플러 일지라도 여러 가지의 설계상의 이유로 완벽한 품질을 구현하기가 힘들고, 이동통신에서 요구하는 다양한 주파수를 소화하기위한 광대역 방향성 커플러에서는 더욱 우수한 품질을 구현하는 데에 한계가 있는 문제점이 있었다.

또한, 방향성커플러는 주선로와 커플링선로만 존재하여야 이론적으로 완벽한 커플러를 구현할 수 있으나, 외부의 주파수 신호를 차폐토록 구비되는 하우징도체와 각 포트를 연결하는 연결선로가 구비되어야 하고, 이는 연결선로와 금속벽면에서 불필요한 방사와 반사파가 이상적인 커플링을 방해하며, 그 결과 커플링선로의 특성임피던스(Characteristic Impedance)에 영향을 주어 반사손실(Return Loss)을 발생시키고, 이러한 반사손실은 격리도(Isolation)에도 거의 비례적으로 영향을 주어 방향성(Directivity)을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 고주파 이동통신의 보다 안정적이고 원활한 서비스를 보장하기 위해서는, 상기한 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 구조의 방향성커플러가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 방향성커플러에 구비된 가변도파기를 이용하여 반사손실(Return Loss)을 줄이고, 이에 따라 방향성이 개선되며, 상기 가변도파기가 외부에서 길이조정이 가능하여 가변되는 주파수특성에 따라 방향성을 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 구비되어 보다 안정적인 고주파 이동통신 환경을 제공할 수 있도록 개선된 가변도파기가 구비된 방향성커플러를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 가변도파기가 구비된 방향성커플러는 고주파신호(S)가 안정되게 분기되거나 결합되도록 외란을 차폐하는 도체가 외부를 감싸는 방향성커플러로서, 외란을 차폐토록 외형이 형성되고 내부에 상기 고주파신호의 전계가 유기되도록 유전체가 구비된 하우징도체와; 상기 고주파신호가 입력되는 입력포트와, 상기 고주파신호가 출력되는 출력포트와, 상기 고주파신호가 분기되어 출력되는 커플링포트와, 상기 고주파신호의 누설 전력이나 반사 전력을 소모시키는 격리포트가 구비되어 외부의 전송선로와 연결토록 상기 하우징도체에서 연장된 포트부와; 상기 하우징도체의 내부에 구비되어, 상기 입력포트와 상기 출력포트를 연결하는 주선로와, 상기 주선로에 대응된 형상으로 상기 커플링포트와 상기 격리포트를 연결하는 커플링선로가 구비된 선로부와; 상기 커플링선로로 분기되는 상기 고주파신호가 안정되게 분기되도록 상기 하우징도체에 천공된 관통공에 결합되는 적어도 한쌍 이상의 원통형 도파기로 이루어지되, 상기 도파기에는 상기 관통공과 결합되도록 외주연에 나사산이 형성된 체결부와, 상기 체결부와 결합되어 풀림을 방지하는 락너트가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 도파기에는 상기 선로부와의 이격거리를 조정토록 상기 하우징도체의 외부에서 상기 체결부를 회동하는 렌치부가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 도파기의 직경은 상기 선로부의 커플링에 영향을 주지 않토록 상기 유전체의 두께의 50% 이내이며, 상기 이격거리는 상기 선로부의 커플링에 영향을 주지 않토록 상기 선로부의 특성임피던스의 한계치 이상의 거리가 이격되어 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 도파기는 상기 하우징도체의 내부의 상면과 하면에서 수직방향으로 대칭되도록 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 선로부는 상기 유전체로 둘러싸인 스트립라인으로 구비되고, 상기 유전체는 고체성분 또는 공기층 중 적어도 어느 하나로 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 주선로는 상기 고주파신호가 전송되어 분기되는 원신호선과, 상기 원신호선에서 연장되어 상기 입력포트 및 상기 출력포트와 연결되는 제1연장선으로 이루어지고, 상기 커플링선로는 상기 원신호선과 대응되어 상기 고주파신호가 유기되는 분기신호선과, 상기 분기신호선에서 연장되어 상기 커플링포트 및 상기 격리포트와 연결되는 제2연장선이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 도파기는 상기 원신호선과 상기 분기신호선 간의 중심에서 연장된 상기 하우징도체의 내부의 상면과 하면에 구비되고, 상기 도파기가 쌍을 이루는 배치간격은 상기 원신호선과 상기 분기신호선의 길이의 50% 내지 80% 사이에서 정해지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 가변도파기가 구비된 방향성커플러의 효과는 다음과 같다.

첫째, 방향성커플러의 하우징도체에 결합된 적어도 한쌍의 도파기가 구비됨에 따라, 입력되는 고주파신호에 따라 내부에서 유도되는 커플링신호가 안정되게 분기되거나 결합되고, 하우징도체에서 반사되는 반사파를 최소화시켜 안정적인 사용환경이 제공되며,

둘째, 도파기의 길이를 조정하는 체결부와 풀림을 방지하는 락너트가 구비되어 인입되는 고주파신호의 주파수 성분 중 원하는 분기신호를 용이하게 분기함에 따라 제품의 가공정밀도가 낮아서 일어나는 특성의 편차를 극복할 수 있고,

셋째, 상기 체결부를 외부에서 회동가능토록 상기 하우징도체의 외부로 노출된 렌치부가 구비되어, 최적의 상태로 선로부와 상기 도파기 간의 이격거리를외부에서 상기 도파기의 길이를 변화시켜 조정함으로써 저렴한 비용으로 방향성커플러의 성능을 향상시키며,

넷째, 외부에서 길이 조정이 가능한 도파기는 특성의 조정이 용이하여, 가공정밀도와 관련된 방향성커플러의 불량률이 현저히 감소되고, 이는 생산비가 절감되며 생산 기간이 단축되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 커넥터 일체형 방향성커플러를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 종래의 방향성커플러를 나타내 보인 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변도파기가 한 쌍만 구비된 방향성커플러를 나타내 보인 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 방향성커플러에 구비된 가변도파기의 구조를 나타내 보인 정면도와 평면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 도 3의 방향성커플러가 도파기가 없는 경우 3차원 RF시뮬레이션 결과치를 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 도 3의 방향성커플러가 도파기가 있는 경우 3차원 RF시뮬레이션 결과치를 나타낸 그래프이며,
도 7은 본 발명에 따른 하우징도체의 상면과 하면에 도파기가 구비된 방향성커플러를 나타내 보인 사시도이고,
도 8은 본 발명에 따른 도 7의 방향성커플러의 특성치를 나타내 보인 그래프이며,
도 9는 본 발명의 도파기를 협대역 하이브리드 커플러(Narrow Band Hybrid Coupler)에 적용한 모습을 나타내 보인 사시도이고,
도 10은 본 발명에 따른 도 9의 방향성커플러가 도파기가 없는 경우의 특성치를 나타내 보인 그래프이며,
도 11은 본 발명에 따른 도 9의 방향성커플러가 도파기가 있는 경우의 특성치를 나타내 보인 그래프이며,
도 12는 본 발명의 도파기를 이동통신용 광대역 하이브리드 커플러(Broad Band Hybrid Coupler)에 적용한 모습을 나타내 보인 사시도이고,
도 13은 본 발명에 따른 도 12의 방향성커플러가 도파기가 없는 경우의 특성치를 나타내 보인 그래프이며,
도 14는 본 발명에 따른 도 12의 방향성커플러가 도파기가 있는 경우의 특성치를 나타내 보인 그래프이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가변도파기가 구비된 방향성커플러는 도 3에 도시된 바와 같이 고주파신호(S)가 안정되게 분기되거나 결합되도록 외란을 차폐하는 도체가 외부를 감싸는 방향성커플러로서, 외란을 차폐토록 외형이 형성되고 내부에 상기 고주파신호(S)의 전계가 유기되도록 유전체(11)가 구비된 하우징도체(10)와; 상기 고주파신호(S)가 입력되는 입력포트(21)와, 상기 고주파신호(S)가 출력되는 출력포트(22)와, 상기 고주파신호(S)가 분기되어 출력되는 커플링포트(23)와, 상기 고주파신호(S)의 누설 전력이나 반사 전력을 소모시키는 격리포트(24)가 구비되어 외부의 전송선로(C)와 연결토록 상기 하우징도체(10)에서 연장된 포트부(20)와; 상기 하우징도체(10)의 내부에 구비되어, 상기 입력포트(21)와 상기 출력포트(22)를 연결하는 주선로(31)와, 상기 주선로(31)에 대응된 형상으로 상기 커플링포트(23)와 상기 격리포트(24)를 연결하는 커플링선로(32)가 구비된 선로부(30)와; 상기 커플링선로(32)로 분기되는 상기 고주파신호(S)가 안정되게 분기되도록 상기 하우징도체(10)에 천공된 관통공(12)에 결합되는 적어도 한쌍 이상의 원통형 도파기(40)로 이루어지되,

상기 도파기(40)에는 상기 관통공(12)과 결합되도록 외주연에 나사산이 형성된 체결부(41)와, 상기 체결부(41)와 결합되어 풀림을 방지하는 락너트(42)가 구비된다.

여기서, 상기 포트부(20)의 각 포트는 외부에서 연결되는 선로와 용이하게 연결되도록 외부에 결합단(20a)이 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 관통공(12)는 상기 하우징도체(10)의 상면(10a)에 구비되되 그 간격은 후술하는 상기 도파기(40)의 배치 간격에 따라 결정된다.

또한, 상기 도파기(40)에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 선로부(30)와의 이격거리(d)를 조정토록 상기 하우징도체(10)의 외부에서 상기 체결부(41)를 회동하는 렌치부(43)가 구비된다.

한편, 상기 체결부(41)는 상기 도파기(40)가 고정형으로 구비될 시 별도의 나사산이 구비되지 않고 단순 고정토록 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 렌치부(43)는 외부에서 상기 도파기(40)의 길이를 조정하게 되고, 이는 상기 선로부(30)에 구비된 원신호선(31a)과 분기신호선(32a)에 최대한 근접하여 설치되되, 전송되는 고주파신호(S)의 주파수에 따라 근접거리를 조정하여 우수한 특성치를 보이는 거리를 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도파기(40)의 직경(R)은 상기 선로부(30)의 커플링에 영향을 주지 않토록 상기 유전체(11)의 두께(T)의 50% 이내에서 정해지며, 이는 상기 도파기(40)의 직경(R)이 너무 크게 구비되면, 상기 선로부(30)에서 직접적으로 유기되는 전계와 자계의 영향에 노출되어 신호손실이 발생함으로 이를 방지토록 상기 도파기(40)의 직경(R)이 설정되게 된다.

그리고, 상기 이격거리(d)는 상기 선로부(30)와 통전되는 것을 방지토록 상기 선로부(30)의 특성임피던스를 방해하지 않는 한계치 이상의 거리가 이격되어 구비된다.

또한, 상기 도파기(40)는 상기 하우징도체(10)의 내부의 상면(10a)과 하면(10b)에서 수직방향으로 대칭되도록 구비되어, 스트립라인 커플러를 구성하게 된다.

여기서, 상기 도파기(40)는 상기 상면(10a)에는 가변형으로, 하면(10b)에는 고정형으로 구비되는 것이 상기 이격거리(d)와 특성 조정에 유리하며, 상기 도파기(40)의 제작단가에 있어서도 가변형보다 고정형이 저렴하여 경제적인 면에서도 가변형과 고정형을 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다.

일반적으로 한쪽 면만 공기 또는 서로 다른 종류의 유전체에 노출되는 것을 마이크로 스트립라인이라 하며, 공기층을 통해 전체적으로 둘러싸일 경우에는 에어스트립라인형 커플러라 칭한다.

또한, 상기 선로부(30)는 상기 유전체(11)로 둘러싸인 스트립라인으로 구비되고, 상기 유전체(11)는 고체성분 또는 공기층 중 적어도 어느 하나로 구비된다.

여기서, 상기 선로부(30)의 설계 형태에 따라 협대역 하이브리드 방향성커플러 또는 이통통신용 광대역 하이브리드 방향성커플러 등으로 구성될 수 있고, 이때 상기 도파기(40)도 원신호선(31a)과 분기신호선(32a)의 설계 형태에 따라 구분되어 구성되는 것이 보다 좋은 특성을 얻을 수 있다.

일반적으로, 상기 주선로(31)는 상기 고주파신호(S)가 전송되어 분기되는 원신호선(31a)과, 상기 원신호선(31a)에서 연장되어 상기 입력포트(21) 및 상기 출력포트(22)와 연결되는 제1연장선(31b)으로 이루어지고, 상기 커플링선로(32)는 상기 원신호선(31a)과 대응되어 상기 고주파신호(S)가 유기되는 분기신호선(32a)과, 상기 분기신호선(32a)에서 연장되어 상기 커플링포트(23) 및 상기 격리포트(24)와 연결되는 제2연장선(32b)이 구비된다.

그리고, 상기 도파기(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 원신호선(31a)과 상기 분기신호선(32a) 간의 중심에서 연장된 상기 하우징도체(10)의 내부의 상면(10a)과 하면(10b)에 구비되며,

상기 도파기(40)가 쌍을 이루는 배치간격(l)은 도 12에 도시된 바와 같이 상기 원신호선(31a)과 상기 분기신호선(32a)의 길이(L)의 50% 내지 80% 사이에서 정해진다.

즉, 상기 배치간격(l)은 분기되는 각 상기 고주파신호(S)에 따라 상기 원신호선(31a)과 상기 분기신호선(32a)의 소단위의 길이(L, L', L")에 따라 정해지게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 가변도파기가 구비된 방향성커플러의 작용을 살펴보면 아래와 같다.

본 발명의 가변도파기가 구비된 방향성커플러는 도 3에 도시된 바와 같이 선로부(30)에서 분기되는 고주파신호(S)가 안정되게 분기되도록 상기 하우징도체(10)에 고정되어 길이가 가변되는 적어도 한쌍의 원통형 도파기(40)가 구비됨에 따라 입력포트(21)에서 입력되는 고주파신호(S)가 커플링포트(23)에 분기시 높은 격리도, 즉 높은 방향성을 갖게 된다.
여기서, 상기 도파기(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 외부를 감싸는 상기 하우징도체(10)의 상면(10a)과 하면(10a)에 면접하게 되는데, 이러한 구조는 사각형상의 개구면도파기(40a)의 역할을 하게 된다.

또한, 상기 도파기(40)는 렌치부(43)를 회동하여 상기 선로부(30)와의 이격거리(d)를 조정하게 되는데, 이때 상기 선로부(30)의 특성 임피던스의 한계치 내에서 최대한 근접되도록 조정되는 것이 높은 격리도가 형성되게 된다.

그러나, 도 2에 도시된 종래의 방향성커플러는 도파기가 없어 도 5에 도시된 바와 같은 3차원 RF시뮬레이션 결과치를 나타내게 된다.

즉, 도 5a에 도시된 그래프의 빨간선은 커플링값을 나타내고, 파란선은 삽입손실을 나타내며, 도 5b에 도시된 그래프의 빨간선은 격리도를 나타내며, 파란선은 반사손실을 나타내는 것으로 반사손실은 큰 문제가 없으나, 격리도가 나빠 방향성이 떨어지게 된다.

이러한, 방향성커플러의 방향성은 수학식 1과 같이 격리도와 커플링값의 차이로 표시되며, 그래프 상에서 분석하면 종래의 방향성커플러는 중심주파수 1.7GHZ 대역에서 약 10dB정도의 방향성이 확보되게 된다.

일반적으로 방향성커플러가 요구하는 방향성은 대략 25dB이상이며, 30dB 이상의 제품은 고성능의 제품으로 가격이 고가이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변도파기가 구비된 방향성커플러는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 도파기(40)가 없는 종래의 경우와 비교하여 높은 방향성이 확보되게 된다.

즉, 앞에서 설명한 종래의 방향성커플러에 도파기를 하우징도체(10)의 상면(10a)에 한 쌍을 설치한 후 3차원 RF시뮬레이션하여 결과치를 나타낸 도면이 도 6이다.

여기서, 고주파신호(S)가 1.7GH 부근에서 도 6a의 그래프에 따른 커플링값은 -14.68dB이고, 도 6b의 그래프에 따른 격리도가 -50dB를 갖게되어 방향성은 30dB이상이 확보되게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변도파기가 구비된 방향성커플러는 도 7에 도시된 바와 같이 도파기를 상기 하우징도체(10)의 상면(10a)과 하면(10b)에 두 쌍으로 설치하게 되면 보다 우수한 특성의 광대역 방향성커플러를 구현하게 된다.

즉, 도 8에 도시된 3차원 RF시뮬레이션 결과치를 보면, 도 8b의 그래프에 표현된 격리도가 두 개의 폴을 형성하며 약 -55dB이하의 값을 형성하고, 도 8a의 그래프에 표시된 커플링값은 -15dB를 형성하여 방향성은 40dB 이상의 확보되며, 이는 넓은 주파수 범위에서 작용됨에 따라 방향성커플러의 성능을 높이게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변도파기가 구비된 방향성커플러는 도 9 및 도 12에 도시된 바와 같은 협대역 하이브리드 결합 분배기 또는 광대역 하이브리드 커플러 (Broadband Hybrid Coupler)에 적용되어 보다 우수한 성능을 보이게 된다.

일반적으로, 광대역 하이브리드 커플러를 구현하려면 커플링값이 1.5 dB 내외의 매우 강한 커플러(Tight Coupler)가 필요하다. 이러한 광대역 하이브리드 커플러는 주선로(31)를 통하여 출력되는 출력포트(22)의 전력보다 커플링포트(23)로 나가는 전력이 더 크다는 것을 의미한다.

따라서, 사이드 커플러의 형태로는 구현이 불가능하므로 상기 주선로(31)와 상기 커플링선로(32)가 아래위로 포개지는 모습의 브로드사이드 커플 선로 (Broad Side Coupled Line)가 요구되게 된다.

우선, 도 9에 따른 광대역 하이브리드 결합 분배기의 특성은 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이 도 10a 및 도 11a의 그래프에서 보여주는 커플링값은 큰 차이가 없으나, 도 10b 및 도 11b의 그래프가 보여주는 격리도에서 큰 차이가 나타나게 된다.

즉, 도파기가 적용된 도 11b의 그래프에 따르면, 거의 전대역에서 격리도와 반사손실 모두 25dB이상을 유지하는 매우 우수한 특성을 보여준다.

한편, 본 발명의 도파기가 적용된 이동통신용 광대역 하이브리드 결합 분배기는 도 12에 도시된 바와 같이 구현 될 수 있다.

그러나, 도파기가 배제된 이동통신용 광대역 하이브리드 결합 분배기는 도 13에 도시된 바와 같이 이동통신용 주파수 대역인 800MHz~2700MHz범위에서 삽입손실 3.4dB 이하, 커플링값 -3.1dB(오차대역 +/- 0.3dB), 반사손실 -25dB이하, 격리도 25dB 이상이다.

다만, 최근에는 중계기간의 신호간섭을 억제하기 위하여 격리도 규격을 더욱 올리는 경향이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 이동통신용 광대역 하이브리드 결합 분배기는 도 12 및 도 14에 도시된 바와 같이 격리도가 전대역에서 30dB를 초과하는 매우 우수한 특성을 잘 나타내고 있으며, 이에 따라 도파기가 적용된 경우 보다 저렴한 비용으로 방향성커플러를 설계하여 운용할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 하우징도체 10a : 상면
10b : 하면 11 : 유전체
12 : 관통공
20 : 포트부 21 : 입력포트
22 : 출력포트 23 : 커플링포트
24 : 격리포트 30 : 선로부
31 : 주선로 31a : 원신호선
31b : 제1연장선 32 : 커플링선로
32a : 분기신호선 32b : 제2연장선
40 : 도파기 40a : 개구면도파기
41 : 체결부
42 : 락너트 43 : 렌치부
S : 고주파신호 d : 이격거리
l : 배치간격 L : 원신호선 또는 분기신호선 길이
T : 두께 R : 직경

Claims (7)

1. 고주파신호(S)가 안정되게 분기되거나 결합되도록 외란을 차폐하는 도체가 외부를 감싸는 방향성커플러에 있어서,
   외란을 차폐토록 외형이 형성되고 내부에 상기 고주파신호(S)의 전계가 유기되도록 유전체(11)가 구비된 하우징도체(10)와; 상기 고주파신호(S)가 입력되는 입력포트(21)와, 상기 고주파신호(S)가 출력되는 출력포트(22)와, 상기 고주파신호(S)가 분기되어 출력되는 커플링포트(23)와, 상기 고주파신호(S)의 누설 전력이나 반사 전력을 소모시키는 격리포트(24)가 구비되어 외부의 전송선로(C)와 연결토록 상기 하우징도체(10)에서 연장된 포트부(20)와; 상기 하우징도체(10)의 내부에 구비되어, 상기 입력포트(21)와 상기 출력포트(22)를 연결하는 주선로(31)와, 상기 주선로(31)에 대응된 형상으로 상기 커플링포트(23)와 상기 격리포트(24)를 연결하는 커플링선로(32)가 구비된 선로부(30)와; 상기 커플링선로(32)로 분기되는 상기 고주파신호(S)가 안정되게 분기되도록 상기 하우징도체(10)에 천공된 관통공(12)에 결합되는 적어도 한쌍 이상의 원통형 도파기(40)로 이루어지되,
   상기 도파기(40)에는 상기 관통공(12)과 결합되도록 외주연에 나사산이 형성된 체결부(41)와, 상기 체결부(41)와 결합되어 풀림을 방지하는 락너트(42)가 구비되고,
   상기 주선로(31)는 상기 고주파신호(S)가 전송되어 분기되는 원신호선(31a)과, 상기 원신호선(31a)에서 연장되어 상기 입력포트(21) 및 상기 출력포트(22)와 연결되는 제1연장선(31b)으로 이루어지고,
   상기 커플링선로(32)는 상기 원신호선(31a)과 대응되어 상기 고주파신호(S)가 유기되는 분기신호선(32a)과, 상기 분기신호선(32a)에서 연장되어 상기 커플링포트(23) 및 상기 격리포트(24)와 연결되는 제2연장선(32b)이 구비되며,
   상기 도파기(40)는 상기 원신호선(31a)과 상기 분기신호선(32a) 간의 중심에서 연장된 상기 하우징도체(10)의 내부의 상면(10a)과 하면(10b)에 구비되고,
   상기 도파기(40)가 쌍을 이루는 배치간격(l)은 상기 원신호선(31a)과 상기 분기신호선(32a)의 길이(L)의 50% 내지 80% 사이에서 정해지는 것을 특징으로 하는 가변도파기가 구비된 방향성커플러.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도파기(40)에는 상기 선로부(30)와의 이격거리(d)를 조정토록 상기 하우징도체(10)의 외부에서 상기 체결부(41)를 회동하는 렌치부(43)가 구비된 것을 특징으로 하는 가변도파기가 구비된 방향성커플러.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 도파기(40)의 직경(R)은 상기 선로부(30)의 커플링에 영향을 주지 않토록 상기 유전체(11)의 두께(T)의 50% 이내로 구비된 것을 특징으로 하는 가변도파기가 구비된 방향성커플러.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 도파기(40)는 상기 하우징도체(10)의 내부의 상면(10a)과 하면(10b)에서 수직방향으로 대칭되도록 구비된 것을 특징으로 하는 가변도파기가 구비된 방향성커플러.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 선로부(30)는 상기 유전체(11)로 둘러싸인 스트립라인으로 구비되고,
   상기 유전체(11)는 고체성분 또는 공기층 중 적어도 어느 하나로 구비된 것을 특징으로 하는 가변도파기가 구비된 방향성커플러.
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