KR101687642B1 - 능동 서큘레이터 - Google Patents

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한스-올로프 비키스
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사브 에이비
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Abstract

본 발명은 마이크로파시스템용 능동 서큘레이터를 제공한다. 상기 마이크로파시스템은 적어도 하나의 전단 배열을 포함한다. 각 전단 배열은 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 안테나로 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능을 포함한다. 저 잡음 증폭기 기능은 수신 모드에서 안테나로부터 의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭시키도록 배열되어 있다. 서큘레이터 기능은 송신 모드와 수신 모드 사이에서 신호 흐름을 유도하도록 배열되고, 여기서 각 전단 배열은 하나의 능동 서큘레이터를 포함한다. 상기 능동 서큘레이터는 전력 증폭기 기능, 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능을 포함하며, 상기 세 기능은 하나의 모듈 내에 집적된다. 본 발명은 또한 상기 능동 서큘레이터를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

능동 서큘레이터{ACTIVE CIRCULATOR}
본 발명은 능동 전자 주사 안테나(Active Electronically Scanned Antenna: AESA) 시스템 등과 같은 마이크로파시스템에 있어서 서큘레이터의 분야에 관한 것이다.
서큘레이터는 일반적으로 모든 마이크로파시스템에 있어서, 예컨대, 신호 흐름을 송신기로부터 안테나로 유도하거나 신호 흐름을 안테나로부터 수신기로 유도시키는 기능을 가진 AESA-시스템 및 그들의 연관된 T/R-모듈(Transmit/Receive-module)에 있어서 그 장소를 찾는 3-포트 장치이다. 이것은 때로는 또한 송신 모드와 수신 모드의 전환으로서 기재된다. 서큘레이터는 또한 불량하게 정합된 기능성 블록들 간의 정합 장치로서, 예컨대, 안테나와 송신기 혹은 수신기 간의 정합 장치로서 작용하는 추가의 기능을 지닐 수도 있다. 서큘레이터는 안테나에 근접한 T/R-모듈의 단부에 위치되어 있다. 서큘레이터 부품에 부가해서, 송신된 신호용의 전력 증폭기(power amplifier: PA)와, 수신된 신호용의 저 잡음 증폭기(low no ise amplifier: LNA)로서 별도의 부품이 있다. T/R 모듈의 전방 단부 배열이라고 종종 불리는 이들 세 부품은 모두 회로 기판 상에 실질적인 면적을 필요로 한다.
전통에 의하면, 서큘레이터 자체는, 페라이트계 디스크와 바이어스용 자석에 의거한 설계이다. 이러한 구조 설계는 특별한 장착 요건을 지니는 대형 점유 면적을 초래한다. 또, 이것은 RF 신호를 감쇠시킨다. 페라이트계 서큘레이터는 또한 대형 구조 면적(면적 = 250 내지 400㎟)을 점유하는 협대역 부품이다. PA 부품 및 LNA 부품과 함께, 전단 배열(front-end arrangement)에 대한 이 해결책의 면적은 크다. RF-신호란 용어가 사용될 경우, 이것은 모든 유형의 마이크로파 신호를 포함한다.
도 1은 서큘레이터(103)의 제1포트(102)에 연결된 전력 증폭기(PA)(101)를 지닌 종래의 전단 배열을 도시한다. 서큘레이터의 제2포트(104)는 리미터(105)를 통해서 저 잡음 증폭기(106)에 접속된다. 서큘레이터의 제3포트(107)는 안테나(108)에 접속된다. 이와 같이 해서 서큘레이터는, 안테나가 송신 모드에서 작동 중인 경우 PA를 안테나에 접속하고, 안테나가 수신 모드에서 작동 중인 경우 안테나를 리미터를 통해서 LNA에 접속하는 3 포트 장치이다. 리미터는 수신된 에너지의 높은 진폭으로부터 LNA를 보호한다.
미국 특허 공개 제2009/0286492 A1호는 서큘레이터가 질화갈륨(GaN) 트랜지스터를 이용해서 반도체 스위치로 교체되는 해결책을 제시한다. 그러나, 이 해결책은 스위치용의 개별의 부품과 LNA 및 PA에 대해서 적어도 하나의 부품을 필요로 하므로, 커다란 구조 면적을 차지한다.
따라서, 적어도 저감된 크기와 중량을 지니는 T/R-모듈용의 전단 배열을 제공하는 해결책을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 해결책과 함께 언급된 결점들 중 적어도 일부를 저감시키기 위한 것이며, 또한, 상기 문제를 해결하여 크기와 중량을 줄인 T/R-모듈에 대한 전단 배열을 달성하기 위하여, 이하의 것들을 제공하기 위한 것이다:
Figure 112013003791895-pct00001
마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터 및
Figure 112013003791895-pct00002
마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터를 제조하는 방법.
본 발명의 목적은 마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터를 제공함으로써 달성된다. 상기 마이크로파시스템은 적어도 하나의 전단 배열을 포함한다. 각 전단 배열은 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능(circulator function)을 통해서 안테나에 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능을 포함한다. 저 잡음 증폭기 기능은 수신 모드에서 안테나로부터의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭하도록 배열된다. 서큘레이터 기능은 송신 모드와 상기 수신 모드 간에 신호 흐름을 유도하도록 배열되어 있으며, 여기서 각 전단 배열은 하나의 능동 서큘레이터를 포함한다. 상기 능동 서큘레이터는 전력 증폭기 기능, 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능을 포함하며, 상기 세 기능은 하나의 모듈 내에 통합, 즉, 집적된다(integrated).
본 발명의 목적은 마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터를 제조하는 방법을 제공함으로써 더욱 달성된다. 상기 마이크로파시스템은 적어도 하나의 전단 배열을 이용한다. 각 전단 배열은 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 안테나에 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능을 지닌다. 저 잡음 증폭기 기능은 수신 모드에서 안테나로부터의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭하도록 배열된다. 서큘레이터 기능은 송신 모드와 수신 모드 간에 신호 흐름을 유도하도록 배열되며, 여기서 능동 서큘레이터는 전력 증폭기 기능, 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능을 포함하며, 이와 같이 해서 하나의 전단 배열에 대한 상기 세 기능은 하나의 모듈 내에 집적된다.
본 발명의 능동 서큘레이터의 일 실시예에 있어서, 능동 서큘레이터의 전력 증폭기 기능과 저 잡음 증폭기 기능은 분산 전력 증폭기(Distributed Power Amplifier: DPA)로서, 그리고 분산 저 잡음 증폭기(Distributed Low Noise Amplifier: DLNA)로서 배열되고, 이에 따라서 광대역 성능을 달성한다. 분산 증폭기는 두 전송 라인 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 증폭기를 포함하되, 한쪽의 전송 라인은 상기 분산 증폭기에 대한 입력 포트를 포함하고, 다른 쪽 전송 라인은 상기 분산 증폭기의 출력 포트를 포함한다.
증폭기 기능들을 분산 증폭기로서 배열함으로써, RF-신호의 분산 증폭이 달성된다. 분산 증폭 원리는 고유하게 매우 광대역이라는 이점을 지니고, 적어도 1 디케이드(decade)의 대역폭의 가능성은 그 대역폭에 걸쳐서 실질적으로 일정한 이득으로 달성될 수 있다. 본 발명의 전형적인 예는 3 내지 40㎓의 대역폭을 지닐 수 있지만, 보다 넓은 대역폭도 가능하다. 증폭기 기능의 이 구성에 의하면, RF-신호의 부분은 증폭기 기능의 입력 포트를 포함하는 전송 라인으로부터 증폭기 기능의 출력 포트를 포함하는 전송 라인으로 연속하여 태핑된다(tapped). 그러나, 분산 증폭의 원리는 또한 1 디케이드 미만의 대역폭이 충분한 용도에서 본 발명의 증폭기 기능에 적용될 수 있다.
본 발명의 능동 서큘레이터의 일 실시예에 있어서, 능동 서큘레이터는 모놀리식 마이크로파 집적회로(Monolithic Microwave integrated Circuit: MMIC) 모듈이다.
본 발명의 능동 서큘레이터의 일 실시예에 있어서, MMIC 모듈은 질화갈륨(GaN) 반도체 기술에 기초하고 있다.
마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터의 제조방법의 일 실시예에 있어서, 능동 서큘레이터는 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈로서 제조된다.
마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터의 제조방법의 일 실시예에 있어서, MMIC 모듈은 질화갈륨(GaN) 반도체 기술을 이용해서 제조된다.
본 발명이 또한 위에서 언급되지 않은 종속 청구항에 따른 하나 혹은 수개의 특성을 부여한다면 추가의 이점이 달성된다. 이것은 이하에 더욱 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술의 전단 배열을 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 능동 서큘레이터의 일례를 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 능동 서큘레이터에서 이용되는 증폭기의 실시예를 개략적으로 도시한 도면;
도 4는 능동 서큘레이터에서 이용되는 서브증폭기의 두 층을 지니는 증폭기의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면;
도 5는 안테나 전송 라인의 실현예를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 이하 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술 부분에 이미 기재되어 있다.
본 발명의 능동 서큘레이터는 예컨대 마이크로파시스템에서 전단 배열로서 이용될 수 있고, 상기 마이크로파시스템은 적어도 하나의 전단 배열을 포함한다. 각 전단 배열은 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 안테나에 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능과, 수신 모드에서 안테나로부터의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭하도록 배열된 저 잡음 증폭기 기능을 포함한다. 서큘레이터 기능은 송신 모드와 수신 모드 간에 신호 흐름을 유도하도록 배열되어 있고, 여기서 각 전단 배열은 하나의 능동 서큘레이터를 포함하며, 상기 능동 서큘레이터는 전력 증폭기 기능, 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능을 포함하고, 상기 세 기능은 하나의 모듈 내에 집적된다.
능동 서큘레이터(201)의 일 실시예는 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 능동 서큘레이터는 병렬로 배열된 출력 전송 라인(202), 안테나 전송 라인(203) 및 입력 전송 라인(204)을 포함하되, 안테나 전송 라인은 출력 전송 라인과 입력 전송 라인 사이에 위치되어 있다. 전송 라인들은 제1단부와 제2단부의 두 단부를 지니며, 능동 서큘레이터의 제2측면(206)과 제1측면(205) 사이에 연장되도록 배열되되, 이때 그들의 제1측면은 능동 서큘레이터의 제1단부에, 제2측면은 제2단부에 위치된다.
출력 전송 라인(202)은 제1측면(205)에서 제1단부에 접속된 전송 입력 포트(TXin)와 제2측면(206)에서 제2단부에 접속된 제1종단 임피던스(207)를 포함한다.
안테나 전송 라인(203)은 제1측면(205)에서 제1단부에 접속된 제2종단 임피던스(208) 및 제2측면(206)에서 제2단부에 접속된 안테나 포트(ANT)를 포함한다. 용도에 적합한 안테나(210)가 안테나 포트에 접속되어 있다. 본 발명의 능동 서큘레이터는 의도된 응용에 적합한 임의의 유형의 안테나에 적용될 수 있다. 안테나 포트는 또한 RXin 포트(즉, 이것은 안테나로부터 입력 신호를 수신함)로서, 그리고 TXout 포트(즉, 이것은 전력 증폭기 기능으로부터 안테나로 신호를 접속함)로서 역할한다.
입력 전송 라인(204)은 제1측면(205)에서 제1단부에 접속된 수신 출력 포트(RXout)와 제2측면(206)에서 제2단부에 접속된 제3종단 임피던스(209)를 포함한다.
능동 서큘레이터의 전력 증폭기 기능과 저 잡음 증폭기 기능은 바람직하게는 분산 전력 증폭기(DPA)로서 그리고 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)로서 배열되고, 이에 따라서 위의 발명의 내용 부분에서 기재된 바와 같은 광대역 성능을 달성한다. 분산 증폭기는 두 전송 라인 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 증폭기(At,1 내지 At.m, Ar,1 내지 Ar,m)를 포함하되, 한쪽의 전송 라인은 분산 증폭기에 대한 입력 포트를 포함하고, 다른 쪽 전송 라인은 분산 증폭기의 출력 포트를 포함한다. 도 2의 실시예에 있어서, 분산 전력 증폭기(DPA)는 출력 전송 라인(202)과 안테나 전송 라인(203) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 송신 증폭기(At,i)를 포함하고, 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)는 안테나 전송 라인과 입력 전송 라인 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 수신 증폭기(Ar,i)를 포함한다. 지수 i는 1에서 m까지의 범위에 이르는 정수 오름 지수이다.
종단 임피던스들은 접지 평면 등과 같은 공통의 기준 평면에 접속된다. 종단 임피던스들은 가장 유효한 신호 흐름(대역폭에 걸친 평탄한 이득)을 위하여 DPA와 DLNA 양쪽을 튜닝하는 기능을 지닌다. 종단 임피던스들에 대한 연관된 저항치들은 통상 20 내지 80옴의 범위이지만, 이것은 전형적인 예에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
각 전송 라인은 각각 출력 전송 라인, 안테나 전송 라인 및 수신 전송 라인에 대해서 전송 라인 구역(Tt,1 내지 Tt,m+1, Ta,1 내지 Ta,m+1 및 Tr,1 내지 Tr,m+1)으로 나뉜다. 전송 라인 구역의 1 내지 m+1로 진행되는 제2지수가 붙여진 번호매김은 능동 서큘레이터의 제1단부로부터 시작된다.
증폭기들은 입력 단자와 출력 단자를 지닌다. 여기서 제1개시점으로서 규정된, 출력 전송 라인의 두 전송 라인 사이의 각 점은, 제1입력 정합 라인 구역(210)을 통해서 하나의 송신 증폭기의 입력 단자에 접속되고, 이 송신 증폭기의 출력 단자는, 제1출력 정합 라인 구역(211)을 통해서, 제1개시점 둘레의 두 전송 라인 구역과 같은 제2지수번호를 지니는 안테나 전송 라인의 두 전송 라인 구역 사이에, 여기서 제1말단점으로서 규정된 점에 접속된다.
여기에서 제2개시점으로 규정된, 안테나 전송 라인의 두 전송 라인 구역 사이의 각 점은, 제2입력 정합 라인 구역(212)을 통해서 하나의 수신 증폭기의 입력 단자에 접속되고, 이 수신 증폭기의 출력 단자는, 제2출력 정합 라인 구역(213)을 통해서, 제2개시점 둘레의 두 전송 라인 구역과 같은 제2지수번호를 지니는 입력 전송 라인의 두 전송 라인 구역 사이에, 여기서 제2말단점으로서 규정된 점에 접속된다. 이 경우, 제1말단점은 제2개시점과 동일한 점이다. 이와 같이 해서 송신 증폭기와 수신 증폭기는 m개의 열(column)과 2개의 행(row), 즉, 하나의 송신 행 및 하나의 수신 행을 지니는 행렬로 배열된다.
각 전송 라인 구역은 각 전송 라인 구역의 임피던스와 시간 지연에 영향을 미치는 소정의 길이와 폭을 지닌다. 실용적인 이유에서, 전송 라인 구역의 길이는 통상 동일하고, 임피던스는 전송 라인 구역의 폭을 변경시킴으로써 변화된다. 정합 라인 구역들은 증폭기들을 전송 라인들에 정합시키기 위하여 전송 라인 구역들과 동일한 방식으로 변경될 수 있다. 전송 라인 구역들 및 정합 라인 구역들의 임피던스 값들은 통상 50옴보다 높고, 전형적으로 50 내지 90옴의 범위이지만, 이것은 단지 전형적인 예일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
이와 같이 해서 능동 서큘레이터는 이하의 3개의 포트를 구비한다:
Figure 112013003791895-pct00003
안테나에 대한 접속용의 안테나 포트(ANT), 이 포트는 전력 증폭기 기능으로부터의 출력 신호용(TXout)의 그리고 상기 안테나로부터의 입력 신호용(RXin)의 공통 포트임,
Figure 112013003791895-pct00004
전력 증폭기 기능에 대한 입력 신호를 수신하도록 배열된 송신 입력 포트(TXin) 및
Figure 112013003791895-pct00005
저 잡음 증폭기 기능으로부터의 신호를 출력하도록 배열된 수신 출력 포트(RXout).
송신 모드에서의 동작의 이론은 도 2의 실시예를 참조하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 전력 증폭기(PA)는 입력 RF-포트(TXin) 및 출력 RF-포트(TXout)를 구비한다. TXin 포트에서의 유입되는 파는 임피던스(Za)의 출력 전송 라인(202)을 따라서 TXout 포트를 향하는 방향으로 진행하고, 연속하여 태핑되어 송신 증폭기들을 통하여 3개의 개소에서 증폭되어 임피던스(Zb)의 안테나 전송 라인으로 공급되며, 여기서 유입되는 파의 증폭된 부분은 TXout 포트를 향하여 진행되고 출력 포트(TXout)에 입력되는 출력 신호로서 가산된다. 이 회로 배열은, 위에서 언급된 바와 같이, 분산 증폭기, 이 경우에는 분산 전력 증폭기(DPA)라 불린다. 송신 모드에서, 상부 부분의 회로 배열(수신 증폭기들을 구비함)은, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 제어 전압을 이용함으로써 오프 상태로 전환된다.
수신 모드에서의 동작 이론은 이어서 도 2의 실시예를 참조하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 저 잡음 증폭기(LNA)는 입력 RF-포트(RXin) 및 출력 RF-포트(RXout)를 구비한다. RXin 포트에서의 유입되는 파는 임피던스(Zb)의 안테나 전송 라인을 따라서 RXout 포트를 향하는 방향으로 진행하고, 연속하여 태핑되어 송신 증폭기들을 통하여 3개의 개소에서 증폭되어 임피던스(Zc)의 입력 전송 라인으로 공급되며, 여기서, 유입되는 파의 증폭된 부분은 RXout 포트를 향하여 진행되고 출력 포트(RXout)에 입력되는 출력 신호로서 가산된다. 이 회로 배열은, 분산 증폭기, 이 경우에는 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)라 불린다. 수신 모드에서, 하부 부분의 회로 배열(송신 증폭기들을 구비함)은, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 제어 전압을 이용함으로써 오프 상태로 전환된다.
두 RF-포트 표기 (RXin) 및 (TXout)은 실제로 안테나 포트(ANT)와 동일한 물리적 포트이다. 이러한 상이한 표기는 두 동작 모드, 즉, 수신 모드와 송신 모드를 예시하기 위하여 이용될 뿐이다.
제안된 회로 배열은 수개의 방식으로 실시될 수 있다. 본 실시에 있어서 이용되는 반도체 기술에 따라서, 상이한 특징이 얻어질 수 있다. GaAs 반도체 기술을 이용함에 있어서, 전력 증폭기 기능과 저 잡음 증폭기 기능의 양쪽 모두의 실질적인 대역폭이 달성될 것이다.
GaN 반도체 기술에 의하면, 이 기술이 대략 5 내지 6W/㎜ 정도의 트랜지스터 크기라 지칭되는 전력 밀도를 전형적으로 생산함에 따라서 광대역폭에 걸쳐서 또한 그 이상으로 보다, 또한 높은 출력 전력을 달성하는 것이 가능하다. 또한, 이 반도체 기술은 매우 높은 파괴 전압의 고유 특성을 지닌다. 이 특성은 회로, 예컨대, 로버스트(robust) 저 잡음 증폭기에서 얻어질 수 있고, 이는 트랜지스터 수준에서 매우 고전압 스윙에 견딜 수 있고, 또한 분산 저 잡음 증폭기에서 이용될 수 있다. 이것은 별도의 수신기 리미터 회로를 용장성으로 만든다. 따라서, 가장 관련된 반도체 기술은 질화갈륨(GaN) 및 전송/수신-모듈(T/R-모듈)에서의 그의 응용이다. 본 발명에 대한 주된 대상의 주파수 대역은 2 내지 18㎓이다. 그러나, 본 발명의 원리는 상기 기재된 반도체 기술 및 예시적인 주파수 범위의 이용으로 제한되지 않고, 기타 적절한 반도체 기술이 이용될 수 있으며, 본 발명은 기타 주파수 범위에도 적응될 수 있다.
본 발명의 이점은, 예컨대 GaN 반도체 기술에 기초한, 하나의 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈에 있어서, 커다란 대역폭에 걸쳐서 양호한 분리(isolation)를 가지는, 저 잡음 증폭기(LNA), 전력 증폭기(PA) 및 송신 모드(TX)와 수신 모드(RX) 사이의 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능을 집적하는 것이 가능하다. 능동 서큘레이터의 반도체 영역은, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 페라이트계 서큘레이터 및 PA와 LNA의 개별의 설계를 이용한 설계 접근법과 비교하여 대략 25배 작을 수 있다.
능동 서큘레이터, 수신 증폭기 및 송신 증폭기의 증폭 기능은, 예컨대 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈 등과 같은 모듈 내에 집적하기에 적합한 임의의 종래의 수단에 의해 달성될 수 있다. 도 3은 증폭기(300)들의 몇몇 적절한 증폭기 실현예를 개략적으로 도시한다. 도 3a에서, 증폭기(300)는 충분히 공지된 공통 게이트/공통 소스 조합으로 접속된 제1트랜지스터(301)와 제2트랜지스터(302)를 포함하며, 여기서 제1트랜지스터의 게이트(G)와 제2트랜지스터의 소스(S)는 접지 등과 같은 기준 평면에 접속된다. 증폭기의 입력 단자(303)는 제1트랜지스터의 소스(304)에 접속된다. 증폭기의 출력 단자(305)는 제2트랜지스터의 드레인 단자(306)에 접속된다. 제2트랜지스터의 게이트 단자(308)는 제1트랜지스터의 드레인 단자(307)에 접속된다. 제1커패시터(309)는 제1트랜지스터의 게이트 단자와 접지 사이에 삽입되어 전류 제어를 가능하게 한다.
도 3b에서, 증폭기(300)는 충분히 공지된 공통 소스/공통 게이트 조합으로 접속된 제3트랜지스터(310)와 제4트랜지스터(311)를 포함하되, 여기서 제4트랜지스터의 게이트(G) 및 제3트랜지스터의 소스(S)는 접지 등과 같은 기준 평면에 접속된다. 증폭기의 입력 단자(312)는 제3트랜지스터의 게이트(313)에 접속된다. 증폭기의 출력 단자(314)는 제4트랜지스터의 드레인 단자(315)에 접속된다. 제4트랜지스터의 소스 단자(316)는 제3트랜지스터의 드레인 단자(317)에 접속된다. 제2커패시터(318)는 제4트랜지스터의 게이트 단자와 접지 사이에 삽입되어, 전류 제어를 가능하게 한다.
도 3a 및 도 3b에 따른 실현예에서 달성되는 증폭기 기능은 송신 기능과 수신 기능 사이의 분리를 개선시키므로 분리의 관점에서 유리하다. 이것은 DPA 혹은 DLNA가 오프 상태로 전환될 경우 두 트랜지스터가 전송 라인들 간의 "이중 분리"(double isolation)의 효과를 지니는, 증폭기 기능을 실현하는데 이용된다는 사실에 기인된다.
도 3c는 접지 등과 같은 기준 평면에 접속된, 소스(S)를 구비한 제5트랜지스터(320)를 지니는 공통 소스, 단일 트랜지스터 해법을 도시한다. 증폭기의 입력 단자(321)는 제5트랜지스터의 게이트(322)에 접속되고, 드레인(323)은 증폭기의 출력 단자(324)에 접속된다.
신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능은 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)가 오프 상태로 전환된 채로 배열되는 한편, 상기 안테나는 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)에 접속되도록 배열된 제1제어 전압에 의해 상기 송신 모드에서 작동되고, 상기 분산 전력 증폭기(DPA)는 오프 상태로 전환되도록 배열되는 한편, 상기 안테나는 상기 분산 전력 증폭기(DPA)에 접속되도록 배열되어 있는 제2제어전압에 의해 상기 수신 모드에서 작동된다. DLNA를 오프 상태로 전환하기 위한 제1제어 전압은 DLNA에 속하는 증폭기의 게이트 단자에 인가될 수 있다. DPA를 오프 상태로 전환하기 위한 제2제어 전압은 DPA에 속하는 증폭기의 게이트 단자에 인가될 수 있다. DLNA 또는 DPA를 오프 상태로 전환하기 위한 다른 해결책도 또한 본 발명의 범위 내에서 가능하다.
능동 서큘레이터는 바람직하게는 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈일 수 있다. MMIC 모듈은 바람직하게는 질화갈륨(GaN) 반도체 기술에 기초한다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 증폭기들인, 송신 증폭기 및/또는 수신 증폭기는 적어도 2층의 서브증폭기를 포함하며, 이들 서브증폭기는 두 전송 라인 사이에 배열되어 있고, 여기서 적어도 하나는 중간 전송 라인이다. 도 4는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같은 출력 전송 라인(202), 안테나 전송 라인(203) 및 입력 전송 라인(204)을 지니는 능동 서큘레이터(400)를 도시한다. 도 4의 실시예에 있어서, 송신 증폭기와 수신 증폭기는 양쪽 모두 두 층의 서브증폭기를 포함한다. 제1중간 전송 라인(401)은 출력 전송 라인과 안테나 전송 라인 사이에 병렬로 삽입된다. 제2중간 전송 라인(402)은 안테나 전송 라인과 입력 전송 라인 사이에 병렬로 삽입된다. 중간 전송 라인들은, 해당 중간 전송 라인들이 능동 서큘레이터의 제1측면(205)과 제2측면(206)의 양쪽 모두에서 종단 임피던스(403)들을 장비하고 있다는 차이점을 지닌 채 출력 전송 라인, 안테나 전송 라인 및 입력 전송 라인과 동일한 형태로 배열된 전송 라인 구역을 지닌다. 제1중간 전송 라인은 전송 라인 구역(Ti1,1) 내지 (Ti1,4)을 지니고, 제2중간 전송 라인은 중간 라인 구역(Ti2,1) 내지 (Ti2,4)을 지닌다.
송신 증폭기는 이 실시예에서 두 층의 송신 서브증폭기로 대체되며, 각 층은 m개의 송신 서브증폭기를 지닌다. 수신 증폭기들은 이에 대응해서 두 층의 수신 서브증폭기로 대체되며, 각 층은 m개의 수신 서브증폭기를 지닌다. 송신 서브증폭기는 At,ij를 나타내고, 수신 서브증폭기는 Ar,ij이며, 여기서 i는 층을 나타내는 1 내지 n의 정수이고, j는 1 내지 m의 정수 지수이다. 도 4의 실시예에서, n=4이고, m=3이다. 송신 서브증폭기는 층 1 및 2에 있고, 수신 서브증폭기는 층 3 및 4에 있다. 이와 같이 해서 서브증폭기는 m개의 열과 n개의 행을 지니는 행렬로 배열된다.
At,1 증폭기는 도 4의 실시예에서 2개의 송신 서브증폭기(At,11) 및 (At,21)로 대체되되, 그들의 입력 및 출력 정합 라인 구역은 직렬로 접속되어 있다. At,11/At,21은 At,1과 마찬가지 방식으로 출력 전송 라인과 안테나 전송 라인 사이에 뻗어 있다. 서브증폭기들은 송신 증폭기와 수신 증폭기와 마찬가지 방식으로 그의 입력 단자와 출력 단자의 양쪽 모두에 접속된 정합 라인 구역들을 지닌다. 제1층의 입력 정합 라인 구역들은 (411)로 표기되고, 제2층의 것들은 (412)로, 제3층의 것들은 (413)으로, 그리고 제4층의 것들은 (414)로 표기된다. 제1층의 출력 정합 라인 구역들은 (421)로 표기되고, 제2층의 것들은 (422)로, 제3층의 것들은 (423)으로, 그리고 제4층의 것들은 (424)로 표기된다. 정합 라인 구역들을 지니는 At,11은 출력 전송 라인과 제1중간 전송 라인 사이에 접속되어 있다. 제1중간 전송 라인 내의 전송 라인 구역들 간의 중간점으로 불리는 각 점은 서브증폭기들의 m개의 열에서 제1출력 정합 라인 구역(421)과 제2입력 정합 라인 구역(412) 사이의 점에 접속된다. 이와 같이 해서, 각 중간 전송 라인에 m개의 중간점이 있다. 정합 라인 구역들을 지니는 At,21 서브증폭기는, 이 조합 At,11/At,21이 At,1과 같은 방식으로 출력 전송 라인과 안테나 전송 라인 사이에 뻗도록 제1중간점과 안테나 전송 라인 사이에 접속된다. 정합 라인 구역들을 지니는 서브증폭기들(At,12/At,22) 및 (At,13/At,23)의 다른 열은 마찬가지 방식으로 출력 전송 라인과 안테나 전송 라인 사이에 접속된다.
중간점들은 능동 서큘레이터의 제1단부에 가장 가까운 제1중간점에서 시작하여 연속적인 수순으로 번호매겨진다.
수신 서브증폭기들은, 송신 서브증폭기들이 출력 전송 라인과 안테나 전송 라인 사이에 삽입되는 바와 같은 방식으로 안테나 전송 라인과 입력 전송 라인 사이에 삽입된다. Ar,1 증폭기는, 예로서, 두 수신 서브증폭기(Ar,11), (Ar,21)로 대체되되, 그들의 정합 라인 구역은 직렬로 접속된다. Ar,11/Ar,21은 이와 같이 해서 Ar,1과 같은 방식으로 안테나 전송 라인과 입력 전송 라인 사이에 뻗어 있다.
이와 같이 해서, 도 4에 따른 능동 서큘레이터의 배치형태에 있어서, DPA는 두 층의 송신 서브증폭기를 포함하고, DLNA는 두 층의 수신 서브증폭기를 포함한다. 송신 모드 동안 DLNA의 오프 상태로의 전환은, 수신 서브증폭기의 각 열에서 적어도 하나의 게이트 단자에, 인가 중인 제1제어 전압에 의해 배열될 수 있거나, 또는, 접속되도록 배열될 수 있다. 바람직하게는, 제1제어 전압은, 수신 서브증폭기들의 각 열에서 모든 게이트 단자에 인가되거나 또는 접속되도록 배열된다. 수신 모드 동안 DPA의 오프 상태로의 전환은, 송신 서브증폭기의 각 열에서 적어도 하나의 게이트 단자에, 인가 중인 제2제어 전압에 의해 배열될 수 있거나, 또는, 접속되도록 배열될 수 있다. 바람직하게는, 제2제어 전압은, 송신 서브증폭기들의 각 열에서 모든 게이트 단자에 인가되거나 또는 접속되도록 배열된다.
제1 및 제2제어 전압은, 마이크로파시스템 내에 혹은 외부에 임의의 종래의 수단에 의해, 발생될 수 있거나, 발생되도록 배열될 수 있다. 제1제어 전압은, T/R-모듈이 송신 모드에 있을 때, 발생되거나 혹은 발생되도록 배열되고, 제2제어 전압은, T/R-모듈이 수신 모드에 있을 때, 발생되거나 혹은 발생되도록 배열된다.
도 4의 실시예에 있어서, 송신 서브증폭기 및 수신 서브증폭기의 층들의 수는 동일하며, 이 경우에는 두 층의 송신 서브증폭기 및 두 층의 수신 서브증폭기이다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 송신 서브증폭기들과 수신 서브증폭기들에 대한 층들의 수는 다를 수 있다. 또한, 두 층의 수신 서브증폭기와 조합된 한 층의 송신 증폭기를 지니는 것이 가능하며, 즉, 3행의 증폭기/서브증폭기가 있다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 또한, 두 층 이상의 송신 서브증폭기 및/또는 두 층 이상의 수신 서브증폭기가 있을 수도 있다. 이들 응용에 있어서, 추가의 중간 전송 라인들은 위에 기재된 원리에 따라서 삽입될 필요가 있다. 3층의 송신 서브증폭기를 지니는 본 발명의 실시예에 있어서, 한 층의 송신 서브증폭기는 이와 같이 해서 두 중간 전송 라인 사이에 뻗어 있다.
본 발명의 추가의 변형예에 있어서, 송신 증폭기들과 수신 증폭기들에 대한 증폭기들 혹은 서브증폭기들의 상이한 열의 수를 지니는 것이 가능하다. 일 실시예로서, 본 발명의 범위 내에서 두 층 내에 배열된 5열의 수신 서브증폭기와 조합된 3열의 송신 증폭기를 지니는 것이 가능하다.
능동 서큘레이터(500)를 도시하고 있는 도 5에 예시된 본 실시예에 있어서, 안테나 전송 라인은 두 병렬 전송 라인인 제1안테나 전송 라인(501)과 제2안테나 전송 라인(502)으로 분할될 수 있다. 안테나 전송 라인들의 일 단부는 능동 서큘레이터의 제2측면(206)에서 안테나 포트(ANT)에 접속되고, 안테나 전송 라인들의 대향 단부들은 개별의 종단 임피던스(503)를 통해서 혹은 하나의 공통 종단 임피던스(도 5에는 도시 생략)를 통해서 기준 평면에 접속된다. 기준 평면은 예컨대 접지 평면일 수 있다. 도 5의 예는 다르게는 도 2에 도시된 것과 같은 형태를 지니며, 즉, 이것은 증폭기의 3개의 열, m=3과, 송신 증폭기들의 하나의 행 및 수신 증폭기들의 하나의 행을 지닌다. 제1안테나 전송 라인(501)은 m+1, 즉, 4개의 전송 라인 구역(Ta,11) 내지 (Ta,14)을 지닌다. 송신 증폭기들로부터의 출력 신호들은 이제는 제1안테나 전송 라인으로 공급되어, 초기에 기재된 바와 같이 제1안테나 전송 라인을 따라 안테나 포트로 진행된다.
제2안테나 전송 라인(502)은 또한 m+1, 즉, 4개의 전송 라인 구역(Ta,21) 내지 (Ta,24)을 지닌다. 안테나로부터의 입력 신호는 이제는 제2안테나 전송 라인으로 공급되고, 수신 증폭기를 통해서 입력 전송 라인으로 연속해서 태핑되며, 여기서 이 신호는 초기에 기재된 바와 같이 입력 전송 라인을 따라 RXout 포트로 진행한다.
안테나 전송 라인의 두 병렬 전송 라인으로의 분할은 본 발명의 모든 실시예 및 변형예에 적용될 수 있다. 본 발명의 이 실시예의 이점은 송신 및 수신 증폭기에 대한 상이한 수의 열을 지니는 본 발명의 변형예가 더욱 편리하게 실시될 수 있다는 점이다.
다르게는 도 5에 예시된 능동 서큘레이터의 기능은 도 2의 능동 서큘레이터의 기능에 대응한다.
본 발명의 일 응용에 있어서, 능동 서큘레이터(201), (400), (500)는 능동 전자 주사 안테나(AESA) 시스템에서 각 전송/수신-모듈(T/R-모듈)에 대한 전단 배열을 포함한다.
도 2, 도 4 및 도 5에 도시되고 이들 도면과 관련하여 설명된 정합 라인 구역들과 종단 임피던스들은, 모두 개별의 부품인 바, 이들이 상기 도면들에서 동일한 참조 부호로 표기되더라도 개별의 값을 취할 수 있다.
본 발명은 또한 마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 마이크로파시스템은 적어도 하나의 전단 배열을 이용하고, 각 전단 배열이 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 안테나(210)에 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능과, 수신 모드에서 안테나로부터의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭하도록 배열된 저 잡음 증폭기 기능을 포함한다. 상기 서큘레이터 기능은 상기 송신 모드와 상기 수신 모드 간에 신호 흐름을 유도하도록 배열되되, 여기서 능동 서큘레이터는 전력 증폭기 기능, 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능을 지니는 하나의 모듈로서 제조된다. 이와 같이 해서, 하나의 전단 배열에 대한 상기 세 기능은 하나의 모듈에 집적된다.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 전력 증폭기 기능 및 저 잡음 증폭기 기능은 분산 전력 증폭기(DPA)로서 그리고 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)로서 배열되며, 이에 따라서, 광대역 성능을 달성한다. 분산 증폭기는 두 전송 라인(202-204) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 증폭기(At,1 내지 At.m, Ar,1 내지 Ar,m, 300)를 구비하되, 한쪽의 전송 라인은 상기 분산 증폭기에 대한 입력 포트를 구비하고, 다른 쪽 전송 라인은 상기 분산 증폭기의 출력 포트를 구비한다.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 능동 서큘레이터(201, 400, 500)는 출력 전송 라인(202), 안테나 전송 라인(203) 및 입력 전송 라인(204)을 병렬로 지니되, 안테나 전송 라인은 출력 전송 라인과 입력 전송 라인 사이에 위치된다. 전송 라인들은 능동 서큘레이터의 제1측면(205)와 제2측면(206) 사이에 연장되도록 배열되고, 이하의 특성들을 지닌다:
Figure 112013003791895-pct00006
출력 전송 라인은 제1측면(205)에 전송 입력 포트(TXin)를, 제2측면(206)에 제1종단 임피던스(207)를 구비함,
Figure 112013003791895-pct00007
안테나 전송 라인(203)은 제1측면(205)에 제2종단 임피던스(208)를, 제2측면(206)에 안테나 포트(ANT)를 구비함 및
Figure 112013003791895-pct00008
입력 전송 라인(204)은 제1측면(205)에 수신 출력 포트(RXout)를, 제2측면(206)에 제3종단 임피던스(209)를 구비함.
분산 전력 증폭기(DPA)는 출력 전송 라인(202)과 안테나 전송 라인(203) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 송신 증폭기(At,1 - At,m)를 포함하며, 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)는 안테나 전송 라인(203)과 입력 전송 라인(204) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 수신 증폭기(Ar,1 - Ar,m)를 구비한다.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 신호 흐름을 유도하는 서큘레이터 기능은 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)가 오프 상태로 전환된 채로 배열되는 한편 안테나는 제1제어 전압을 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)에 인가함으로써 송신 모드에서 작동한다. 분산 전력 증폭기(DPA)는 오프 상태로 전환되는 한편, 안테나는 제2제어 전압을 상기 분산 전력 증폭기(DPA)에 인가함으로써 수신 모드에서 작동한다.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 능동 서큘레이터는 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈로서 제조된다.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, MMIC 모듈은 질화갈륨(GaN) 반도체 기술을 이용해서 제조된다.
본 발명은 위에서 설명된 실시예 및 실시형태로 제한되는 것은 아니고, 첨부된 특허청구범위의 범주 내에서 자유롭게 변화시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 마이크로파시스템이 적어도 하나의 전단 배열(front-end arrangement)을 포함하고, 각 전단 배열이 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능(circulator function)을 통해서 안테나(210)에 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능과, 수신 모드에서 안테나로부터의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭하도록 배열된 저 잡음 증폭기 기능을 포함하며, 상기 서큘레이터 기능은 상기 송신 모드와 상기 수신 모드 간에 신호 흐름을 유도하도록 배열되어 있는, 마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터(active circulator)(201, 400, 500)로서,
    각 전단 배열은 하나의 능동 서큘레이터(201, 400, 500)를 포함하고, 상기 능동 서큘레이터는 상기 전력 증폭기 기능, 상기 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 상기 서큘레이터 기능을 포함하며, 상기 세 기능은 하나의 모듈 내에 집적되고(integrated), 상기 능동 서큘레이터의 상기 전력 증폭기 기능과 상기 저 잡음 증폭기 기능은 분산 전력 증폭기(Distributed Power Amplifier: DPA)로서 그리고 분산 저 잡음 증폭기(Distributed Low Noise Amplifier: DLNA)로서 배열되므로 광대역 성능을 달성하며, 분산 증폭기는 두 전송 라인(202-204) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 증폭기(At,1 내지 At.m, Ar,1 내지 Ar,m, 300)를 포함하고, 한쪽의 전송 라인은 상기 분산 증폭기에 대한 입력 포트를 포함하며, 다른 쪽 전송 라인은 상기 분산 증폭기의 출력 포트를 포함하고,
    상기 능동 서큘레이터는 병렬로 배열된 출력 전송 라인(202), 안테나 전송 라인(203) 및 입력 전송 라인(204)을 포함하되, 상기 안테나 전송 라인은 상기 출력 전송 라인과 상기 입력 전송 라인 사이에 위치되고, 상기 전송 라인들은 상기 능동 서큘레이터의 제1측면(205)와 제2측면(206) 사이에 연장되도록 배열되며,
    Figure 112016062147371-pct00026
    상기 출력 전송 라인(202)은 상기 제1측면(205)에 송신 입력 포트(TXin)를, 상기 제2측면(206)에 제1종단 임피던스(207)를 포함하고,
    Figure 112016062147371-pct00027
    상기 안테나 전송 라인(203)은 상기 제1측면(205)에 제2종단 임피던스(208)를, 상기 제2측면(206)에 안테나 포트(ANT)를 포함하며,
    Figure 112016062147371-pct00028
    상기 입력 전송 라인(204)은 상기 제1측면(205)에 수신 출력 포트(RXout)를, 상기 제2측면(206)에 제3종단 임피던스(209)를 포함하고,
    상기 분산 전력 증폭기(DPA)는 상기 출력 전송 라인(202)과 상기 안테나 전송 라인(203) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 송신 증폭기(At,1 - At,m)를 포함하며, 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)는 상기 안테나 전송 라인(203)과 상기 입력 전송 라인(204) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 수신 증폭기(Ar,1 - Ar,m)를 포함하고,
    상기 송신 증폭기 및/또는 수신 증폭기는 적어도 2층의 서브증폭기(At,11 - At,13, At,21 - At,23, Ar,11 - Ar,13, Ar,21 - Ar,23)를 포함하고, 상기 서브증폭기는 두 전송 라인 사이에 배열되며, 두 전송 라인 중 적어도 하나는 중간 전송 라인인 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 능동 서큘레이터(201, 400, 500)는,
    Figure 112013003791930-pct00023
    상기 전력 증폭기 기능으로부터의 출력 신호(TXout)용의 그리고 상기 안테나로부터의 입력 신호(RXin)용의 공통 포트인, 상기 안테나에 대한 접속용의 안테나 포트(ANT),
    Figure 112013003791930-pct00024
    상기 전력 증폭기 기능에 대한 입력 신호를 수신하도록 배열된 송신 입력 포트(TXin), 및
    Figure 112013003791930-pct00025
    상기 저 잡음 증폭기 기능으로부터의 신호를 출력하도록 배열된 수신 출력 포트(RXout)의 세 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  3. 제1항에 있어서, 신호 흐름을 유도하는 상기 서큘레이터 기능은 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)가 오프 상태로 전환된 채로 배열되는 한편, 상기 안테나는 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)에 접속되도록 배열된 제1제어 전압에 의해 상기 송신 모드에서 작동되고, 상기 분산 전력 증폭기(DPA)는 오프 상태로 전환되도록 배열되는 한편, 상기 안테나는 상기 분산 전력 증폭기(DPA)에 접속되도록 배열되어 있는 제2제어전압에 의해 상기 수신 모드에서 작동되는 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 능동 서큘레이터(201, 400, 500)는 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈인 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 MMIC 모듈은 질화갈륨(GaN) 반도체 기술에 기초하는 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  6. 제3항에 있어서, 상기 안테나 전송 라인은 2개의 병렬 전송 라인인 제1안테나 전송 라인(501)과 제2안테나 전송 라인(502)으로 분리되고, 상기 안테나 전송 라인들 중 하나의 단부는 상기 능동 서큘레이터(201, 400, 500)의 상기 제2측면(206)에서 상기 안테나 포트(ANT)에 접속되고, 상기 안테나 전송 라인들 중 반대쪽 단부들은 개별의 종단 임피던스(503)를 통해서 혹은 하나의 공통 종단 임피던스를 통해서 기준 평면에 접속되는 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 능동 서큘레이터(201, 400, 500)는 능동 전자 주사 안테나(Active Electronically Scanned Antenna: AESA) 시스템에서 각 송신/수신-모듈(T/R-모듈)에 대한 전단 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터.
  8. 마이크로파시스템이 적어도 하나의 전단 배열을 이용하고, 각 전단 배열이 송신 모드에서 증폭된 출력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 안테나(210)에 전달하도록 배열된 전력 증폭기 기능과, 수신 모드에서 안테나로부터의 입력 신호를 서큘레이터 기능을 통해서 증폭하도록 배열된 저 잡음 증폭기 기능을 포함하며, 상기 서큘레이터 기능은 상기 송신 모드와 상기 수신 모드 간에 신호 흐름을 유도하도록 배열되어 있는, 마이크로파시스템용의 능동 서큘레이터를 제조하는 방법으로서,
    상기 능동 서큘레이터는 상기 전력 증폭기 기능, 상기 저 잡음 증폭기 기능 및 신호 흐름을 유도하는 상기 서큘레이터 기능을 지니는 하나의 모듈로서 제조되고, 이에 따라 하나의 전단 배열에 대한 상기 세 기능은 하나의 모듈에 집적되며, 상기 전력 증폭기 기능 및 상기 저 잡음 증폭기 기능은 분산 전력 증폭기(DPA)로서 그리고 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)로서 배열되므로 광대역 성능을 달성하고, 분산 증폭기는 두 전송 라인(202-204) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 증폭기(At,1 내지 At.m, Ar,1 내지 Ar,m, 300)를 포함하며, 한쪽의 전송 라인은 상기 분산 증폭기에 대한 입력 포트를 포함하고, 다른 쪽 전송 라인은 상기 분산 증폭기의 출력 포트를 포함하며,
    상기 능동 서큘레이터(201, 400, 500)는 출력 전송 라인(202), 안테나 전송 라인(203) 및 입력 전송 라인(204)을 병렬로 지니되, 상기 안테나 전송 라인은 상기 출력 전송 라인과 상기 입력 전송 라인 사이에 위치되고, 상기 전송 라인들은 상기 능동 서큘레이터의 제1측면(205)와 제2측면(206) 사이에 연장되며,
    Figure 112016062147371-pct00029
    상기 출력 전송 라인은 상기 제1측면(205)에 송신 입력 포트(TXin)를, 상기 제2측면(206)에 제1종단 임피던스(207)를 포함하고,
    Figure 112016062147371-pct00030
    상기 안테나 전송 라인(203)은 상기 제1측면(205)에 제2종단 임피던스(208)를, 상기 제2측면(206)에 안테나 포트(ANT)를 포함하며,
    Figure 112016062147371-pct00031
    상기 입력 전송 라인(204)은 상기 제1측면(205)에 수신 출력 포트(RXout)를, 상기 제2측면(206)에 제3종단 임피던스(209)를 포함하고,
    상기 분산 전력 증폭기(DPA)는 상기 출력 전송 라인(202)과 상기 안테나 전송 라인(203) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 송신 증폭기(At,1 - At,m)를 포함하며, 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)는 상기 안테나 전송 라인(203)과 상기 입력 전송 라인(204) 사이에 병렬로 접속된 적어도 2개의 수신 증폭기(Ar,1 - Ar,m)를 포함하고,
    상기 송신 증폭기 및/또는 수신 증폭기는 적어도 2층의 서브증폭기(At,11 - At,13, At,21 - At,23, Ar,11 - Ar,13, Ar,21 - Ar,23)를 포함하고, 상기 서브증폭기는 두 전송 라인 사이에 배열되며, 두 전송 라인 중 적어도 하나는 중간 전송 라인인 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 신호 흐름을 유도하는 상기 서큘레이터 기능은 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)가 오프 상태로 전환된 채로 배열되는 한편 상기 안테나는 제1제어 전압을 상기 분산 저 잡음 증폭기(DLNA)에 인가함으로써 상기 송신 모드에서 작동하고, 상기 분산 전력 증폭기(DPA)는 오프 상태로 전환되는 한편, 상기 안테나는 제2제어 전압을 상기 분산 전력 증폭기(DPA)에 인가함으로써 상기 수신 모드에서 작동하는 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 능동 서큘레이터는 모놀리식 마이크로파 집적회로(MMIC) 모듈로서 제조된 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 MMIC 모듈은 질화갈륨(GaN) 반도체 기술을 이용해서 제조된 것인 것을 특징으로 하는 능동 서큘레이터의 제조방법.
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