KR101624287B1 - Efficient digital phase shifter - Google Patents

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KR101624287B1
KR101624287B1 KR1020150006860A KR20150006860A KR101624287B1 KR 101624287 B1 KR101624287 B1 KR 101624287B1 KR 1020150006860 A KR1020150006860 A KR 1020150006860A KR 20150006860 A KR20150006860 A KR 20150006860A KR 101624287 B1 KR101624287 B1 KR 101624287B1
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Inventor
이무홍
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(주)엑스엠더블유
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/66—Phase shifters

Abstract

The present invention relates to a digital phase shifter. The phase shifter of the present invention comprises: a signal distribution unit having a plurality of channels to distribute an input signal with a determined ratio and output the input signal after delaying for a preset locked phase; a variable phase unit for outputting a signal outputted from the signal distribution unit by linearly delaying a phase of the signal; and an output unit for amplifying and adjusting a signal outputted in the variable phase unit, and outputting the signal through an antenna.

Description

효율적인 디지털 위상변화기{Efficient digital phase shifter}Efficient digital phase shifter < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 신호 분배기 내에서 입력신호를 정해진 비율로 분배하고 고정 위상만큼 지연시킨 후, 분배된 지연신호를 선형적으로 위상가변시키는 디지털 위상변화기에 관한 것이다.
The present invention relates to a digital phase shifter that distributes input signals within a signal divider at a predetermined rate, delays them by a fixed phase, and then linearly phase shifts the distributed delay signals.

위상변화기는 송수신 모듈에 쓰이는 회로의 일종으로 특히 위상배열안테나에 신호의 위상변화를 주기 위한 핵심부품으로 초고주파 레이다 및 위성의 안테나에 쓰이는 부품이다. 이러한 위상변화기에 관한 특허기술로 한국등록특허 제10-1083027호가 있다. The phase shifter is a part of the circuit used for the transmitter and receiver module. It is a core part for giving the phase change of the signal to the phased array antenna. It is used for the microwave radar and satellite antenna. Korean Patent No. 10-1083027 discloses a patented technology relating to such a phase changer.

한편, 최근 위상변화기는 디지털 방식으로 위상을 가변시키는 방식이 이용되고 있다. 이러한 디지털 방식의 위상가변기는 입력신호를 동위상으로 다수의 채널로 분배하고, 분배된 동위상의 입력신호를 0도 내지 360도 가변범위 내에서 위상을 정해진 위상단위로 가변시켜 출력하였다. On the other hand, in recent years, a method of varying a phase by a digital method has been used as a phase shifter. Such a digital phase-shifting toilet bowl distributes the input signal in a plurality of channels in phase and outputs the distributed input signal in a variable range of 0 to 360 degrees.

이때, 예를 들어 5.6도 위상 단위로 360도 가변시키려면 6비트의 병렬제어신호가 필요하게 된다. 이에 따라, 채널수가 늘어날수록 제어비트수가 늘어나 회로가 복잡해지고, 제어신호를 출력하기 위한 마이크로 프로세서의 입출력 포트 수도 늘어나게 된다는 단점이 있다.
In this case, for example, in order to vary 360 degrees in 5.6 degree phase units, a 6-bit parallel control signal is required. As a result, the number of control bits increases as the number of channels increases, complicating the circuit and increasing the number of input / output ports of the microprocessor for outputting control signals.

1. 한국등록특허 제10-1083027호1. Korean Patent No. 10-1083027

본 발명은 신호 분배기 내에서 입력신호를 정해진 비율로 분배하고 고정 위상만큼 지연시킨 후, 분배된 지연신호를 특정가변 범위 내에서 선형적으로 위상 가변시키는 디지털 위상변화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a digital phase shifter that distributes an input signal at a predetermined rate in a signal distributor and delays the delayed signal by a fixed phase, and then linearly phase-shifts the delayed signal within a specific variable range.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 다수의 채널을 구비하는 위상변화기에 있어서, 상기 다수의 채널 각각은, 입력신호를 정해진 비율로 분배하고 고정 위상만큼 지연시켜 출력하는 신호분배부, 상기 신호분배부로부터 출력된 신호를 가변범위 내에서 선형적으로 위상지연시켜 출력하는 가변위상부, 상기 가변위상부에서 출력된 신호를 증폭 및 손실 보정하여 안테나를 통해 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a phase shifter including a plurality of channels, wherein each of the plurality of channels divides an input signal at a predetermined rate and outputs the delayed signal by a fixed phase A variable phase unit for linearly phase-delaying the signal output from the signal distributor in a variable range, an output unit for amplifying and loss-compensating the signal output from the variable phase unit and outputting the signal through an antenna, .

또한, 기준채널(m채널)과 기준채널 다음 채널(m+1채널)의 고정위상은, (360/채널수)도의 위상차를 가질 수 있다.The fixed phase of the reference channel (m channel) and the channel (m + 1 channel) next to the reference channel may have a phase difference of (360 / number of channels) degrees.

또한, 상기 신호분배부는 채널 수가 4일 경우, 90도 하이브리 커플러를 이용하여 상기 입력신호를 지연시킬 수 있다. The signal distributor may delay the input signal using a 90 degree hybrid coupler when the number of channels is four.

또한, 상기 가변위상부는, 0도 내지 (360/채널수)도의 가변범위를 가지며, 5.6도 단위로 선형 위상가변하기 위한 위상 가변 회로를 포함할 수 있다.The variable phase unit may have a variable range of 0 degrees to (360 / number of channels) degrees and may include a phase variable circuit for changing the linear phase in units of 5.6 degrees.

또한, 상기 가변위상부는 가변위상에 대응되는 n 비트(채널수=2 N-n )의 제어신호가 입력되면, 상기 가변위상에 대응하여 위상 가변 회로에서 상기 신호분배부에서 출력된 신호를 위상가변시킨 후 출력시킬 수 있다.When the control signal of n bits (number of channels = 2 Nn ) corresponding to the variable phase is input, the variable phase shifter changes the phase of the signal output from the signal distributor in the phase variable circuit corresponding to the variable phase Can be output.

여기서, n은 제어신호의 비트수(구현비트수)이며, 다음 수학식을 이용하여 산출될 수 있다.Here, n is the number of bits (number of implemented bits) of the control signal, and can be calculated using the following equation.

360도 = Po x 2N, (N: 비트수, Po: 단위 위상), 360 degrees = Po x 2 N , (N: number of bits, Po: unit phase),

채널수 = 2N-n, (n : 구현비트수)
Number of channels = 2 Nn , (n: number of implemented bits)

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 위상변화기는 신호 분배기 내에서 입력신호를 정해진 비율로 분배하고 고정 위상만큼 지연시킨 후 대응되는 가변위상부로 분배하고, 가변위상부는 분배된 지연신호를 특정 가변범위 내에서 선형적으로 위상가변시킬 수 있다. As described above, the digital phase shifter according to an embodiment of the present invention divides the input signal in a predetermined ratio in the signal distributor, distributes the input signal to a corresponding variable phase unit after delaying the fixed phase by a fixed phase, The signal can be phase-shifted linearly within a certain variable range.

이에 따라, 채널수가 (2N-n)개일 때, 가변위상부에서 360도 가변범위가 아닌 특정 가변범위(0 내지 (360/2N-n)도) 내에서 위상을 가변시킴으로써 가변위상부를 제어하는 마이크로프로세서의 제어신호 비트수를 줄일 수 있고, 비트수를 줄임으로써 마이크로프로세서의 제어신호를 출력하기 위한 핀 수 및 출력 포트 수도 줄일 수 있다.
Thereby, when the number of channels is (2 Nn ), the microprocessor controlling the variable phase unit by varying the phase within a specific variable range (0 to (360/2 Nn ) degrees) other than the 360 degree variable range in the variable phase unit The number of control signal bits can be reduced and the number of pins and the number of output ports for outputting control signals of the microprocessor can be reduced by reducing the number of bits.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 위상변화기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 위상 변화기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 1의 신호분배기에 이용되는 90도 하이브리드 커플러(3dB)를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital phase shifter according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating the configuration of a digital phase shifter according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a 90 degree hybrid coupler (3 dB) used in the signal distributor of FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 디지털 위상변화기에 대하여 설명한다. 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 디지털 위상변화기는 5G 이동통신 기지국 등에서 사용되는 멀티모드안테나를 구동하는 멀티채널을 가지는 위상변화기가 될 수 있다. 본 발명의 위상변화기의 입력신호는 모뎀에서 오는 신호가 주파수변환 및 증폭되어 출력된 고주파 신호가 될 수 있다. 이하의 설명에 있어, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. Hereinafter, a digital phase shifter according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings 1 to 3. The digital phase shifter according to an exemplary embodiment of the present invention may be a multi-channel phase shifter for driving a multimode antenna used in a 5G mobile communication base station or the like. The input signal of the phase shifter of the present invention may be a high frequency signal in which the signal coming from the modem is frequency-converted and amplified and output. In the following description, for the sake of clarity of the present invention, a description of what has been conventionally known will be omitted or simplified.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 위상변화기의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 따르면 4개의 채널(210 내지 240)로 구성된 디지털 위상변화기(100)를 실시예로 도시하고 있다. 여기서, 각 채널(210 내지 240)들은 신호분배부(110), 가변위상부(120) 및 출력부를 각각 포함하며, 출력부는 증폭부(130) 및 신호가변부(140)를 포함할 수 있다. 디지털 위상변화기(100)는 각 채널(210 내지 240)을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부는 위상변화기(100)를 제어하는 마이크로 프로세서로, 신호분배부(110) 내지 신호가변부(140)를 제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital phase shifter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an embodiment of a digital phase changer 100 including four channels 210 to 240 is shown. Each of the channels 210 to 240 includes a signal distribution unit 110, a variable phase unit 120 and an output unit, and the output unit may include an amplification unit 130 and a signal variable unit 140. The digital phase shifter 100 may include a controller (not shown) for controlling each of the channels 210 to 240. Here, the control unit is a microprocessor for controlling the phase shifter 100, and may output a control signal for controlling the signal distributor 110 to the signal variable unit 140.

신호분배부(110)는 각 채널별로 설정된 고정위상만큼 입력신호를 지연시켜 대응되는 채널의 가변위상부(120)로 전송할 수 있다. 즉, 신호분배부(110)에서 출력되는 고정위상 지연된 신호는 가변위상부(120)의 입력신호로 입력될 수 있다.The signal distributor 110 may delay the input signal by a predetermined fixed phase for each channel and transmit the delayed signal to the variable phase unit 120 of the corresponding channel. That is, the fixed phase delayed signal output from the signal distributor 110 may be input as an input signal to the variable phase shifter 120.

신호분배부(110)는 채널의 개수에 따라 입력신호를 지연시키는 고정위상을 설정할 수 있다. 여기서, 채널의 개수는 2N-n개가 될 수 있다. 이는 다음 수식을 이용하여 설명될 수 있다. The signal distributor 110 may set a fixed phase to delay the input signal according to the number of channels. Here, the number of channels may be 2 Nn . This can be explained using the following equation.

360도 = Po x 2N, (N: 비트수, Po: 단위 위상), 360 degrees = Po x 2 N , (N: number of bits, Po: unit phase),

채널수 = 2N-n, (n: 구현비트수)Number of channels = 2 Nn , (n: number of implemented bits)

여기서, N(비트수)은 이용되는 단위위상에 따라 산출되는 비트수가 될 수 있다. 즉, 단위 위상으로 5.6도를 이용하는 경우, N(비트수)은 6비트가 될 수 있다.Here, N (number of bits) may be the number of bits calculated according to the unit phase used. That is, when 5.6 degrees is used as the unit phase, N (number of bits) can be 6 bits.

이를 이용하여, 본 발명의 일 실시 예에서는 4개의 채널을 이용할 때, 상기 수식에 따라 구현비트수로 4비트를 이용할 수 있다. In an embodiment of the present invention, when four channels are used, 4 bits can be used as the number of implementation bits according to the above equation.

또한, 신호분배부(110)에서 분배된 m채널과 m+1채널의 위상차는 (360/채널수)도가 될 수 있다. 즉, 도 1에서 제1채널(210)과 제2채널(220)의 위상차는 90도가 될 수 있다. 또한, 제2채널(220)과 제3채널(230), 제3채널(230)과 제4채널(240) 각각의 위상차는 90도가 되도록 설정될 수 있다. In addition, the phase difference between the m-channel and the (m + 1) -channel distributed in the signal distributor 110 may be (360 / channel number) degrees. That is, in FIG. 1, the phase difference between the first channel 210 and the second channel 220 may be 90 degrees. The phase difference between the second channel 220 and the third channel 230, and between the third channel 230 and the fourth channel 240 may be set to 90 degrees.

한편, 도 1에서는 채널 개수가 4개인 경우를 실시 예로 설명하고 있으나, 23개, 24개 등으로 채널의 개수는 다르게 설정될 수도 있다. 채널 개수가 달라짐에 따라, m채널과 m+1채널의 위상차 및 가변위상부(120)의 가변범위도 달라질 수 있다. 도 1에서는 채널이 4개인 경우를 실시예로 도시하였으며, 도 2에서는 채널이 8개인 경우를 도시하였다. Although FIG. 1 illustrates the case where the number of channels is four, the number of channels may be set to 2 3 , 2 4, and so on. As the number of channels is changed, the phase difference between the m channel and the (m + 1) channel and the variable range of the variable phase unit 120 can be varied. In FIG. 1, the case where four channels are used is shown as an example. In FIG. 2, the case where eight channels are shown is shown.

한편, 신호분배부(110)는 도 3에 도시된 90도 하이브리드 커플러를 이용하여 입력신호를 지연시킬 수 있다. 90도 하이브리드 커플러는 하나의 입력신호를 입력받고, 두개의 출력신호를 출력할 수 있다. 이때, 출력되는 출력신호는 90도의 위상차를 가질 수 있다. 도 1의 일 실시 예에 따른 디지털 위상변화기(100)는 도 3에 도시된 3개의 하이브리드 커플러를 이용하여 4개의 채널로 입력신호를 분배할 수 있다. 이때, 입력신호는 하이브리드 커플러에 의해 1/채널수의 크기로 각 채널에 분배되고, 분배되는 입력신호는 각 채널별로 설정된 고정위상만큼 지연되어 출력될 수 있다. Meanwhile, the signal distributor 110 may delay the input signal using the 90 degree hybrid coupler shown in FIG. The 90 degree hybrid coupler receives one input signal and can output two output signals. At this time, the outputted output signal may have a phase difference of 90 degrees. The digital phase shifter 100 according to the embodiment of FIG. 1 can distribute input signals to four channels using the three hybrid couplers shown in FIG. At this time, the input signal is distributed to each channel by a 1 / channel number by a hybrid coupler, and the input signal to be distributed can be outputted by delaying by a fixed phase set for each channel.

즉, 도 1에 따르면, 신호분배부(110)는 1/4크기의 입력신호를 채널별로 설정된 고정위상 즉 0도(제1채널 고정위상 0도 : 10), 90도(제2채널 고정위상 90도 : 20), 180도(제3채널 고정위상 180도 : 30) 및 270도(제4채널 고정위상 270도 : 40)만큼 각각 지연시켜 대응되는 가변위상부(120)로 출력시킬 수 있다. 한편, 신호분배부의 일 실시 예로, 하이브리드 커플러를 이용하는 것을 설명하였으나, 이 외에 신호분배부는 입력신호를 동위상으로 각각 분배하고, 각각 분배된 입력신호를 지연 설로 회로 또는 고정 위상 장치를 사용하여 설정된 고정위상에 대응되게 조정하여 각 채널로 신호를 분배할 수 있다.That is, according to FIG. 1, the signal distributor 110 divides an input signal having a 1/4 size into a fixed phase, that is, 0 degrees (first channel fixed phase 0 degree: 10 degrees), 90 degrees 90 degrees: 20 degrees), 180 degrees (third channel fixed phase 180 degrees: 30 degrees), and 270 degrees (fourth channel fixed phases 270 degrees: 40 degrees) . In the meantime, although the use of the hybrid coupler has been described as an embodiment of the signal distributing unit, the signal distributing unit may distribute the input signals in phase to each other, and each of the distributed input signals may be fixed It is possible to distribute the signal to each channel by adjusting it to correspond to the phase.

가변위상부(120)는 신호분배부(110)에서 크기 및 위상이 분배된 입력신호를 제어부(미도시)로부터 입력된 제어신호1에 따라 가변범위 내에서 위상을 가변시킬 수 있다. 이때, 가변위상부(120)의 가변범위는 0도 내지 (360/채널수)도가 될 수 있다. The variable phase unit 120 may vary the phase of the input signal divided in size and phase in the signal distribution unit 110 within a variable range according to the control signal 1 input from the controller (not shown). At this time, the variable range of the variable phase unit 120 may be 0 degree to (360 / number of channels) degrees.

가변위상부(120)는 일례로 가변범위 내에서 단위위상 단위(일례로, 5.6도)로 입력신호를 지연시킬 수 있는 회로패턴을 포함하고 있으며, 제어신호1에 따라 기설정된 패턴경로로 입력신호를 출력할 수 있다. 여기서, 제어신호1은 가변위상부(120)가 기설정된 특정위상만큼 입력신호를 지연시키도록 제어하는 신호로, 상술한 수학식에 의한 n비트(구현비트수)의 디지털신호가 될 수 있다. The variable phase shifter 120 includes a circuit pattern capable of delaying an input signal in a unit phase unit (for example, 5.6 degrees) within a variable range, Can be output. Here, the control signal 1 is a signal for controlling the variable phase shifter 120 to delay the input signal by a predetermined phase, and may be an n-bit (implemented bit number) digital signal according to the above-described equation.

즉, 도 1의 실시예에 따른 위상변화기는 4채널로 구현되고 5.6도의 단위위상을 가지는 경우, N(비트수)가 6비트가 되므로 상술한 수학식에 의해, 제어신호1의 구현비트수는 4비트가 될 수 있다. 또한, 도 2의 실시예에 따른 위상변화기는 8채널로 구현되고 5.6도의 단위위상을 가지는 경우, N(비트수)가 6비트가 되므로 상술한 수학식에 의해, 제어신호1의 구현비트수는 3비트가 될 수 있다.That is, when the phase shifter according to the embodiment of FIG. 1 is implemented with four channels and has a unit phase of 5.6 degrees, N (number of bits) becomes 6 bits, 4 bits. In addition, when the phase shifter according to the embodiment of FIG. 2 is implemented with eight channels and has a unit phase of 5.6 degrees, N (number of bits) is 6 bits, 3 bits.

한편, 단위위상은 일례로 5.6도로 설명한 것이며, 정밀하게 위상변화시킬 수 있는 단위로 설정하는 것이 바람직하다.On the other hand, the unit phase is described as 5.6 degrees, for example, and is preferably set as a unit capable of precisely changing the phase.

예를 들어, 기설정된 특정위상이 28도인경우, 제어신호1은 신호분배부(110)에서 입력된 입력신호를 가변위상부(120)에 포함된 회로패턴경로 중 위상이 28도 지연되는 패턴경로를 통해 출력되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.For example, when the predetermined specific phase is 28 degrees, the control signal 1 is input to the signal distributor 110 through a pattern path that is delayed by 28 degrees in the circuit pattern path included in the variable phase unit 120, To be output through the signal line.

가변위상부(120)에서 출력되는 출력신호는 제어부(미도시)의 제어에 따라, 증폭부(130) 및 신호가변부(140)를 통해 원하는 출력 레벨로 증폭 및 조정된 후 안테나로 출력될 수 있다. 증폭부(130)는 가변위상부(120)에서 출력되는 출력신호의 크기를 증폭시켜 신호가변부(140)로 출력할 수 있다. The output signal output from the variable phase unit 120 is amplified and adjusted to a desired output level through the amplifying unit 130 and the signal varying unit 140 under the control of a control unit have. The amplifying unit 130 amplifies the magnitude of the output signal output from the variable phase unit 120 and outputs the amplified signal to the signal varying unit 140.

신호가변부(140)는 증폭부(130)에서 입력된 신호를 제어부(미도시)에서 입력되는 제어신호2에 따라 조정함으로써 각 채널에서 원하는 신호가 출력되도록 할 수 있다. 신호가변부(140)는 트랜지스터 및 가변저항 등을 이용하여 출력 신호 크기를 조정할 수 있다. 여기서, 제어신호2는 채널별로 차이나는 신호레벨을 원하는 크기로 조정할 수 있도록 하는 제어하는 신호가 될 수 있다. The signal varying unit 140 may adjust a signal inputted from the amplifying unit 130 according to a control signal 2 inputted from a controller (not shown) to output a desired signal in each channel. The signal variable unit 140 may adjust the output signal size using a transistor and a variable resistor. Here, the control signal 2 may be a control signal for adjusting the signal level, which is different for each channel, to a desired level.

신호가변부(140)를 통해 출력되는 출력신호는 신호분배기(110)의 고정위상 및 가변위상부(120)의 가변위상에 의한 위상변화를 가지는 신호로, 안테나를 통해 출력될 수 있다. 즉, 도 1에 따르면 채널1(210)에서 출력되는 출력신호의 위상변화범위는 0 내지 90도가 될 수 있으며, 고정위상이 0도이고 가변위상이 28도인 경우 28도 위상변화를 가지는 출력신호가 출력될 수 있다. 또한, 채널2에서 출력되는 출력신호의 위상변화범위는 90 내지 180도가 될 수 있으며, 고정위상이 90도이고 가변위상이 28도인 경우 118도 위상변화를 가지는 출력신호가 출력될 수 있다. The output signal output through the signal varying unit 140 is a signal having a fixed phase of the signal distributor 110 and a phase change due to the variable phase of the variable phase unit 120, and may be output through the antenna. That is, according to FIG. 1, the phase change range of the output signal of the channel 1 210 may be 0 to 90 degrees, and when the fixed phase is 0 degree and the variable phase is 28 degrees, Can be output. Also, the phase change range of the output signal output from the channel 2 may be 90 to 180 degrees, and an output signal having a phase change of 118 degrees may be output when the fixed phase is 90 degrees and the variable phase is 28 degrees.

한편, 도 1과 같이 4 비트의 제어신호 및 4개의 채널을 이용하는 경우, 총 제어비트수는 채널당 제어비트수(4 비트)*채널수(4개), 즉 16개가 될 수 있다. 즉, 16개의 제어비트 전송라인이 필요하고, 마이크로프로세서에서 16개의 입출력 포트가 필요하다. On the other hand, when 4-bit control signals and 4 channels are used as shown in FIG. 1, the total number of control bits can be 4 control bits per channel (four), that is, 16. That is, 16 control bit transmission lines are required, and 16 microprocessor input / output ports are required.

반면, 종래기술에 따른 위상변화기는 6 비트의 제어신호 및 4개의 채널을 이용하는 경우, 총 제어비트 수 24개, 24개의 제어비트 전송라인 및 입출력 포트를 필요로 한다. 이에 따라, 종래기술과 비교시 본 발명의 도 1의 실시 예에 따른 위상변화기는 총 제어비트수, 제어비트 전송라인 및 입출력 포트의 개수를 (2*채널수), 즉 8개 줄일 수 있다. On the other hand, in the case of using 6-bit control signals and 4 channels, the phase shifter according to the related art requires 24 total control bits, 24 control bit transmission lines and input / output ports. Accordingly, in comparison with the prior art, the phase shifter according to the embodiment of FIG. 1 of the present invention can reduce the total number of control bits, the number of control bit transmission lines and the number of input / output ports by (2 * the number of channels), that is, eight.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 위상 변화기의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 따르면 8개의 채널(210 내지 280)로 구성된 디지털 위상변화기(100)를 실시예로 도시하고 있다. 한편, 각 채널의 구성은 도 1의 디지털 위상변화기의 채널 구성과 동일하며, 기능도 동일하다. 다만, 채널의 개수가 8개로 차이가 있고, 채널의 개수 차이에 의해 각 채널의 고정위상 및 가변위상부(120)의 가변범위가 달라질 수 있다. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a digital phase shifter according to another embodiment of the present invention. According to FIG. 2, a digital phase shifter 100 composed of eight channels 210 to 280 is shown as an embodiment. On the other hand, the configuration of each channel is the same as the channel configuration of the digital phase shifter of FIG. 1, and the functions are the same. However, the number of channels is different, and the fixed phase of each channel and the variable range of the variable phase unit 120 can be changed by the difference in the number of channels.

도 2에 따르면, 신호분배부(110)는 1/8크기의 입력신호를 채널별로 설정된 위상 즉 0도, 45도, 90도, 135도, 180도, 225도, 270도 및 315도만큼 지연시켜 대응되는 가변위상부(120)로 출력시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, the signal distributor 110 may delay the 1/8 input signal by a predetermined phase, i.e., 0, 45, 90, 135, 180, 225, To the corresponding variable phase unit 120.

가변위상부(120)는 신호분배부(110)에서 크기 및 위상이 분배된 입력신호를 제어부(미도시)로부터 입력된 제어신호1에 따라 가변범위 내에서 위상을 가변시킬 수 있다. 이때, 가변위상부(120)의 가변범위는 0도 내지 (360/채널수)도가 될 수 있다. 즉, 도 2에 따르면, 가변위상부(120)의 가변범위는 0도 내지 45도가 될 수 있다.The variable phase unit 120 may vary the phase of the input signal divided in size and phase in the signal distribution unit 110 within a variable range according to the control signal 1 input from the controller (not shown). At this time, the variable range of the variable phase unit 120 may be 0 degree to (360 / number of channels) degrees. That is, according to FIG. 2, the variable range of the variable phase section 120 can be from 0 degrees to 45 degrees.

가변위상부(120)에서 출력되는 각 채널의 출력신호는 제어부(미도시)의 제어에 따라, 증폭기(130) 및 신호가변부(140)를 통해 출력 신호의 크기를 증폭 및 조정한 후 안테나로 출력할 수 있다. 증폭기(130)는 가변위상부(120)에서 출력되는 출력신호의 크기를 증폭시켜 신호가변부(140)로 출력할 수 있다. The output signals of the respective channels output from the variable phase unit 120 are amplified and adjusted in size of the output signal through the amplifier 130 and the signal variable unit 140 under the control of a control unit Can be output. The amplifier 130 amplifies the magnitude of the output signal output from the variable phase unit 120 and outputs the amplified signal to the signal varying unit 140.

신호가변부(140)를 통해 출력되는 출력신호는 신호분배기(110)의 고정위상 및 가변위상부(120)의 가변위상에 의한 위상변화를 가지는 신호로, 안테나를 통해 출력될 수 있다. 즉, 도 2에 따르면 채널1에서 출력되는 출력신호의 위상변화범위는 0 내지 45도가 될 수 있으며, 고정위상이 0도이고 가변위상이 28인 경우 28도 위상변화를 가지는 출력신호가 출력될 수 있다. 또한, 채널2에서 출력되는 출력신호의 위상변화범위는 45 내지 90도가 될 수 있으며, 고정위상이 45도이고 가변위상이 28도인 경우 73도 위상변화를 가지는 출력신호가 출력될 수 있다. The output signal output through the signal varying unit 140 is a signal having a fixed phase of the signal distributor 110 and a phase change due to the variable phase of the variable phase unit 120, and may be output through the antenna. That is, according to FIG. 2, the phase change range of the output signal from the channel 1 can be 0 to 45 degrees, and an output signal having a phase change of 28 degrees can be output when the fixed phase is 0 degree and the variable phase is 28 have. Also, the phase change range of the output signal output from the channel 2 may be 45 to 90 degrees, and an output signal having a phase change of 73 degrees may be output when the fixed phase is 45 degrees and the variable phase is 28 degrees.

한편, 도 2와 같이 3 비트의 제어신호 및 8개의 채널을 이용하는 경우, 총 제어비트수는 채널당 제어비트수(3 비트)*채널수(8개), 즉 24개가 될 수 있다. 즉, 24개의 제어비트 전송라인이 필요하고, 마이크로프로세서에서 24개의 입출력 포트가 필요하다. On the other hand, when 3-bit control signals and 8 channels are used as shown in FIG. 2, the total number of control bits can be the number of control bits per channel (3 bits) * the number of channels (8), i.e., 24. That is, 24 control bit transmission lines are required, and 24 microprocessor input / output ports are required.

반면, 종래기술에 따른 위상변화기는 6 비트의 제어신호 및 8개의 채널을 이용하는 경우, 총 제어비트 수 48개, 48개의 제어비트 전송라인 및 마이크로프로세서 입출력 포트를 필요로 한다. 이에 따라, 종래기술과 비교시 본 발명의 도 2의 실시 예에 따른 위상변화기는 총 제어비트수, 제어비트 전송라인 및 입출력 포트의 개수를 (3*채널수), 즉 24개를 줄일 수 있다.On the other hand, the conventional phase shifter requires 48 control bits, 48 control bit transmission lines and microprocessor input / output ports when using 6-bit control signals and 8 channels. Accordingly, in comparison with the conventional art, the phase shifter according to the embodiment of FIG. 2 of the present invention can reduce the total number of control bits, the number of control bit transmission lines and the number of input / output ports (3 * the number of channels) .

결과적으로, 동일 위상으로 입력신호를 분배하고, 6 비트 제어신호를 이용하고 가변범위로 0도 내지 360도를 가지는 종래의 위상변화기와 비교시, 본 발명의 실시 예에 따른 위상변화기(100)는 제어신호의 비트수(구현비트수)가 줄어들음에 따라 제어부(미도시)의 핀수 및 마이크로프로세서의 입출력 포트수가 줄어들 수 있다. 또한, 가변위상부(120)의 가변범위가 특정가변범위(0도 내지 (360/채널수)도)로 좁아짐에 따라 회로패턴의 복잡도도 낮출 수 있다. As a result, in comparison with a conventional phase shifter that distributes the input signal in the same phase and uses a 6-bit control signal and has a variable range of 0 to 360 degrees, the phase shifter 100 according to the embodiment of the present invention As the number of bits (number of implemented bits) of the control signal is reduced, the number of pins of the control unit (not shown) and the number of input / output ports of the microprocessor can be reduced. Further, as the variable range of the variable phase section 120 narrows to a specific variable range (from 0 degrees to (360 / number of channels) degrees), the complexity of the circuit pattern can also be lowered.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The appended claims are to be considered as falling within the scope of the following claims.

100 : 위상가변기 110 : 신호분배부
120 : 가변위상부 130 : 증폭부
140 : 신호가변부 210 내지 280 : 채널
10 내지 80 : 고정위상100: phase-change toilet 110: signal distributor
120: variable phase unit 130: amplification unit
140: Signal variable part 210 to 280:
10 to 80: fixed phase

Claims (5)

다수의 채널을 구비하는 위상변화기에 있어서,
상기 다수의 채널 각각은,
입력신호를 정해진 비율로 분배하고 기 설정된 고정위상만큼 지연시킨 후 출력하는 신호분배부;
상기 신호분배부로부터 출력된 신호를 가변범위 내에서 선형적으로 위상지연시켜 출력하는 가변위상부;
상기 가변위상부에서 출력된 신호를 증폭 및 조정하여 안테나를 통해 출력하는 출력부를 포함하며,
상기 가변위상부는,
단위위상만큼 선형 위상 가변시키는 위상가변회로를 포함하며, 가변위상에 대응되는 n 비트(채널수=2N-n )의 제어신호가 입력되면, 상기 가변위상에 대응하여 상기 위상 가변회로에서 상기 신호분배부에서 출력된 신호를 상기 가변위상에 대응하여 위상가변 시킨 후 출력시키며,
상기 n은,
360도 = Po x 2N, 채널수 = 2N-n
(여기서, N: 비트수, Po: 단위 위상, n : 제어신호의 비트수(구현비트수))
을 이용하여 산출된 것을 특징으로 하는 위상변화기.In a phase shifter having a plurality of channels,
Each of the plurality of channels comprising:
A signal distributor for distributing the input signal at a predetermined ratio, delaying the delayed signal by a predetermined fixed phase, and outputting the delayed signal;
A variable phase unit for linearly delaying a signal output from the signal distributor in a variable range and outputting the delayed signal;
And an output unit for amplifying and adjusting the signal output from the variable phase unit and outputting the amplified signal through an antenna,
The variable phase-
And a phase varying circuit for varying a linear phase by a unit phase. When a control signal of n bits (number of channels = 2 Nn ) corresponding to a variable phase is inputted, in the phase varying circuit corresponding to the variable phase, And outputs the signal after varying the phase corresponding to the variable phase,
Wherein n is a number
360 degrees = Po x 2 N , the number of channels = 2 Nn
(Where N: number of bits, Po: unit phase, n: number of bits of the control signal (implementation bit number)
Of the phase shifter. 제1항에 있어서,
기준채널(m채널)과 기준채널 다음 채널(m+1채널)의 고정위상은, (360/채널수)도의 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 위상변화기.The method according to claim 1,
Wherein the fixed phase of the reference channel (m channel) and the channel (m + 1 channel) next to the reference channel has a phase difference of (360 / number of channels) degrees. 제1항에 있어서,
상기 신호분배부는 채널 수가 4일 경우, 90도 하이브리드 커플러를 이용하여 상기 입력신호를 각 채널로 분배하여 지연시키는 것을 특징으로 하는 위상변화기.The method according to claim 1,
Wherein the signal distributor distributes the input signal to each channel and delays the input signal using a 90 degree hybrid coupler when the number of channels is four. 제1항에 있어서,
상기 위상가변회로는,
0도 내지 (360/채널수)도의 가변범위를 가지며, 5.6도 단위로 선형 위상가변하는 것을 특징으로 하는 위상변화기.




The method according to claim 1,
Wherein the phase varying circuit comprises:
Wherein the phase shifter has a variable range of 0 degrees to (360 / channel number) degrees, and the linear phase changes in units of 5.6 degrees.




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