KR102481224B1 - 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서큘레이터(circulator)의 단자 간에 누설되는 전력을 넓은 주파수 대역에서 상쇄하여 서큘레이터의 격리도(isolation)를 광대역폭으로 개선하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치는 송신 증폭기의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 방향성 결합부, 상기 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 상기 수신된 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하며, 상기 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 상쇄 신호 생성부 및 상기 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 상기 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄하는 하이브리드 결합부를 포함할 수 있다.

Description

무선 송수신 장치 및 그 동작 방법{WIRELESS TRANSMITTING/RECEIVING APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서큘레이터(circulator)의 단자 간에 누설되는 전력을 넓은 주파수 대역에서 상쇄하여 서큘레이터의 격리도(isolation)를 광대역폭으로 개선하는 기술에 관한 것이다.
무선 송수신 장치에 해당하는 RF(Radio Frequency) 시스템에서 서큘레이터(circulator)는 송신기에서 보내지는 신호와 수신기로 받는 신호를 분리할 수 있는 구성이다.
일반적으로, 서큘레이터는 3단자 소자로, 각 단자는 안테나, 수신기, 송신기에 연결된다.
서큘레이터는 3단자 간에 신호가 진행되는 방향을 제어하여 안테나, 수신기 및 송신기에 연결되어 신호가 원활하게 전달되도록 한다.
여기서, 신호가 전달되는 방향에 따라 전달되지 않는 경우에 누설 전력(예: 송신 누설 신호)이 발생되고, 누설 신호는 수신기를 동작 불능으로 만들 수 있다.
따라서, 무선 송수신 장치는 송신기와 수신기 사이의 격리도를 위해 누설 신호를 상쇄하는 구성이 요구된다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하는 구성을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 무선 송수신 장치(100)는 안테나(110), 서큘레이터(120), 송신 증폭기(130) 및 수신 증폭기(140)를 포함한다.
송신 증폭기(130)는 송신기에 연결되고, 수신 증폭기(140)는 수신기에 연결된다.
서큘레이터(120)는 3단자 소자로, 제1 단자로 입력된 신호는 제2 단자로만 전달하고, 제3 단자로는 전달하지 않는다.
여기서, 제1 단자로 입력되는 신호는 송신 증폭기(130)로부터의 신호이고, 제2 단자로 입력되는 신호는 안테나(110)로부터의 신호일 수 있다.
이는 제2 단자와 제3 단자에 입력되는 신호도 동일하고, 서큘레이터(120)의 화살표 방향으로만 신호가 전달된다.
다시 말해, 제1 단자와 제2 단자 사이에서 신호는 제1 단자에서 제2 단자로만 갈 수 있고, 제2 단자에서 제1 단자로 진행되어서는 안되며, 제2 단자에서 제1 단자로 신호가 진행될 수 있는 정도를 격리도(isolation)라 하고, 이는 서큘레이터(120)의 매우 중요한 특성이다.
일반적으로, 서큘레이터(120)는 20 dB 내지 30 dB 정도의 격리도를 보이고 있다.
여기서, 서큘레이터(120)의 단자 간의 격리도 특성 중 가장 중요한 격리도는 제2 단자와 제3 단자 사이의 격리도이다.
제3 단자의 매우 큰 송신 신호는 제1 단자로 전달되면서 제2 단자로 누설되고, 수신 증폭기(140)를 포화시켜 동작 불능을 일으키는 문제가 있다.
따라서, 송신 증폭기(130)와 수신 증폭기(140) 사이의 격리도를 개선하기 위해 사용되는 회로 기술로 피드포워드 누설전력 상쇄기(feedforward leakage power canceller)를 이용한 기술이 존재한다.
종래 기술에 따른 피드포워드 누설전력 상쇄기는 전력분배 블록(power dividing block), 피드포워드 블록(feedforward block) 및 전력결합 블록(power combining block)으로 구성되어 있다.
전력분배 블록은 송신기의 출력전력을 추출하고, 이를 피드포워드 블록에 입력시켜 누설되는 전력에 대하여 크기는 같고 위상은 반대가 되도록 제어한 후에 전력결합 블록에서 서큘레이터(120)에서 누설되는 전력과 결합하여 상쇄되도록 한다.
그러나, 종래 기술에 따른 피드포워드 누설전력 상쇄기는 피드포워드 블록의 위상천이기(phase shifter) 및 감쇄기(attenuator)를 이용하여 필요한 진폭과 위상을 특정 주파수에 대하여 제공함에 따라 협대역(narrow band) 특성을 보이는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1199005호, "피드포워드 고주파 전력 증폭기" 한국등록특허 제10-2071885호, "평형구조 및 광대역 0˚/180˚ 전력분배기를 이용한 동일대역 비자성체 전이중통신 무선 전단부 회로" 한국공개특허 제10-2020-0073136호, "누설 전력 저감을 위한 송수신기" 한국등록특허 제10-1908490호, "누설 신호를 감소시킬 수 있는 W대역 레이더 장치"
본 발명은 서큘레이터(circulator)의 단자 간에 누설되는 전력을 넓은 주파수 대역에서 상쇄하여 서큘레이터의 격리도(isolation)를 광대역폭으로 개선하는 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 음의 캐패시터(negative capacitor)를 포함하는 저역통과필터 구조에 기반하여 넓은 주파수 대역에서 송신 누설 신호를 광대역 상쇄하기 위해 필요한 진폭응답(magnitude response) 및 위상응답(phase response)을 제공하여 격리도의 광대역 특성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 격리도의 광대역 특성을 확보함에 따라 광대역 무선 송수신 장치를 설계할 수 있어서 무선 송수신 장치의 소형화 및 저가격화를 이루는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치는 송신 증폭기의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 방향성 결합부, 상기 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 상기 수신된 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하며, 상기 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 상쇄 신호 생성부 및 상기 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 상기 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄하는 하이브리드 결합부를 포함할 수 있다.
상기 저역 통과 필터 네트워크는 캐패시터(C1, C2) 및 상기 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)를 각각 포함하는 서로 다른 파이(π) 구조와 상기 서로 다른 파이(π) 구조 사이에 상기 서로 다른 파이(π) 구조를 직렬로 연결하는 상기 음의 캐패시터(CN)를 포함할 수 있다.
상기 상쇄 신호 생성부는 상기 저역 통과 필터 네트워크에 기반하여 상기 송신 누설 신호의 진폭 변화에 대한 평균 변화에 대응하는 진폭응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
상기 상쇄 신호 생성부는 상기 서로 다른 파이(π) 구조에 기반한 음의 기울기를 보이는 위상응답과 상기 음의 캐패시터(CN)에 기반한 양의 기울기를 보이는 위상응답을 결합하여 상기 송신 누설 신호의 위상 변화에 대한 평균 변화에 반대되는 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
상기 특정 주파수 범위는 2.3 GHz 내지 2.6 GHz 의 주파수 범위를 포함할 수 있다.
상기 캐패시터(C1)는 3.1 pF의 값을 갖고, 상기 캐패시터(C2)는 6.9 pF의 값을 갖으며, 상기 인덕터(L)는 1.48 nH의 값을 갖고, 상기 음의 캐패시터(CN)는 -2 pF의 값을 갖을 수 있다.
상기 음의 캐패시터(CN)는 직렬 연결된 세 개의 트랜지스터를 하나의 트랜지스터 유닛으로 하여, 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛이 게이트단을 마주보는 형태로 서로 대칭되는 구조로 형성되고, 상기 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛 중에서 전압이 인가되는 트랜지스터(MP1, MP2) 및 트랜지스터(MN1, MN2) 각각에는 동일한 게이트 전압이 인가되며, 상기 트랜지스터(MP1, MP2) 및 상기 트랜지스터(MN1, MN2)의 사이에 위치하는 트랜지스터(M1, M2)의 게이트단은 교차하여 상기 트랜지스터(MP1, MP2)의 소스단과 연결되고, 상기 서로 대칭되는 구조에 기반하여 양의 기울기를 보이는 위상응답을 생성할 수 있다.
상기 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛은 제1 트랜지스터 유닛과 제2 트랜지스터 유닛을 포함하고,
상기 제1 트랜지스터 유닛의 트랜지스터(MP1) 및 트랜지스터(M1)의 소스단 및 트랜지스터(M1)의 게이트단과 상기 제2 트랜지스터 유닛의 트랜지스터(MP2) 및 트랜지스터(M2)의 소스단 및 트랜지스터(M2)의 게이트단은 캐패시터(CL)를 통해 병렬 연결될 수 있다.
상기 제1 트랜지스터 유닛은 트랜지스터(M1)의 드레인단과 트랜지스터(MN1)의 소스단의 사이에 캐패시터(CD)가 연결되고, 상기 제2 트랜지스터 유닛은 트랜지스터(M2)의 드레인단과 트랜지스터(MN2)의 소스단 사이에 캐패시터(CD)가 연결될 수 있다.
상기 방향성 결합부는 상기 송신 증폭기의 출력을 수신하여 상기 수신된 출력의 일부를 추출하여 상기 제1 출력 신호로 상기 상쇄 신호 생성부로 출력하고, 상기 제2 출력 신호를 서큘레이터(circulator)의 입력 단자로 출력할 수 있다.
상기 송신 누설 신호는 상기 제2 출력 신호를 입력으로 수신한 상기 서큘레이터로부터 상기 하이브리드 결합부의 입력단으로 발생되는 누설 신호일 수 있다.
상기 누설 상쇄 신호는 상기 송신 누설 신호에 대응하는 진폭과 180도의 위상차를 갖을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 송수신 장치의 동작 방법은 방향성 결합부에서, 송신 증폭기의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 단계 상쇄 신호 생성부에서, 상기 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 상기 수신된 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하고, 상기 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 단계 및 하이브리드 결합부에서, 상기 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 상기 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 저역 통과 필터 네트워크는 캐패시터(C1, C2) 및 상기 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)를 각각 포함하는 서로 다른 파이(π) 구조와 상기 서로 다른 파이(π) 구조 사이에 상기 서로 다른 파이(π) 구조를 직렬로 연결하는 상기 음의 캐패시터(CN)를 포함할 수 있다.
상기 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크를 이용하여 상기 수신된 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하며, 상기 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 단계는 상기 저역 통과 필터 네트워크에 기반하여 상기 송신 누설 신호의 진폭 변화에 대한 평균 변화에 대응하는 진폭응답을 제공하고, 상기 서로 다른 파이(π) 구조에 기반한 음의 기울기를 보이는 위상응답과 상기 음의 캐패시터(CN)에 기반한 양의 기울기를 보이는 위상응답을 결합하여 상기 송신 누설 신호의 위상 변화의 평균 변화에 반대되는 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 서큘레이터(circulator)의 단자 간에 누설되는 전력을 넓은 주파수 대역에서 상쇄하여 서큘레이터의 격리도(isolation)를 광대역폭으로 개선하는 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 음의 캐패시터(negative capacitor)를 포함하는 저역통과필터 구조에 기반하여 넓은 주파수 대역에서 송신 누설 신호를 광대역 상쇄하기 위해 필요한 진폭응답(magnitude response) 및 위상응답(phase response)을 제공하여 격리도의 광대역 특성을 확보할 수 있다.
본 발명은 격리도의 광대역 특성을 확보함에 따라 광대역 무선 송수신 장치를 설계할 수 있어서 무선 송수신 장치의 소형화 및 저가격화를 이룰 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하는 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 블록도를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위한 저역통과필터 구조 및 회로도를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위하여 제공하는 진폭응답 및 위상응답을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 서큘레이터 단자 사이의 격리도를 나타내는 시뮬레이션 결과들을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 실제 구현 이미지를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 구현된 무선 송수신 장치의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 음의 캐패시턴스를 포함하는 저역통과필터 구조를 이용한 피드포워드 누설전력 상쇄기를 이용하여 서큘레이터(circulator)의 단자 간에 누설되는 전력을 넓은 주파수 대역에서 상쇄하기 위한 진폭응답 및 위상응답을 제공함에 따라 서큘레이터의 격리도(isolation)를 광대역폭으로 개선하는 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
이하에서 설명하는, 무선 송수신 장치는 무선 통신 신호를 송수신하는 무선 통신 송수신 장치 또는 무선 전력 신호를 송신하는 무선전력 송신 장치로서 RF(Radio Frequency) 시스템에 해당할 수 있다.
또한, 무선 송수신 장치가 무선 전력 송신 장치인 경우, 수신 신호는 무선 전력 수신기로부터 수신하는 신호일 수 있고, 송신 신호는 무선 전력 수신기로 송신하는 무선 전력에 대응되는 신호일 수 있다.
또한, 무선 송수신 장치가 무선 전력 송신 장치인 경우, 무선 송수신 장치는 원거리 무선전력전송용 역지향성 시스템에 대응되는 장치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 블록도를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 격리도의 광대역 특성을 얻기 위한 구성 요소를 예시한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치(200)는 안테나(210), 서큘레이터(220), 피드포워드 누설전력 상쇄기(230), 방향성 결합부(231), 상쇄 신호 생성부(232), 하이브리드 결합부(233), 송신 증폭기(240) 및 수신 증폭기(250)를 포함한다.
일례로, 무선 송수신 장치(200)는 피드포워드(feedforward) 방식으로 광대역에서 각 주파수의 누설 전력을 상쇄하기 위한 진폭응답(magnitude response) 및 위상응답(phase response)를 제공할 수 있다.
구체적으로, 무선 송수신 장치(200)는 광대역에서 각 주파수의 누설 전력을 상쇄하기 위한 진폭응답(magnitude response) 및 위상응답(phase response)를 제공함에 따라 무선 송수신 장치(200)에 구비되는 송신 증폭기(240)의 출력단에서 수신 증폭기(250)의 입력단으로 서큘레이터의 누설 전력이 발생되지 않도록 고립도의 대역폭을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 본 발명의 일실시예에 따른 방향성 결합부(231)는 송신 증폭기(240)의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력할 수 있다.
일례로, 방향성 결합부(231)는 송신 증폭기(240)의 출력 전력의 감소를 방지하기 위해서 수신된 출력 전력 중 일부 전력만 추출하여 제1 출력 신호로 출력하고, 나머지 전력을 제2 출력 신호로 출력할 수 있다.
예를 들어, 방향성 결합부(231)는 약 20 dB의 출력 전력만 추출하여 제1 출력 신호로 출력한다.
즉, 방향성 결합부(231)는 송신 증폭기(240)의 출력을 수신하여 수신된 출력의 일부를 추출하고, 추출된 일부를 제1 출력 신호로 상쇄 신호 생성부(232)로 출력하고, 제2 출력 신호를 서큘레이터(220)의 입력 단자로 출력할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 방향성 결합부(231)는 전력분배기 또는 전류분배 블록으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상쇄 신호 생성부(232)는 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어할 수 있다.
일례로, 상쇄 신호 생성부(232)는 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상쇄 신호 생성부(232)는 저역 통과 필터 네트워크에 기반하여 송신 누설 신호의 진폭 변화에 대한 평균 변화에 대응하는 진폭응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
저역 통과 필터 네트워크의 구조는 도 3a 및 도 3b를 통해서 보충 설명한다.
일례로, 상쇄 신호 생성부(232)는 서로 다른 파이(π) 구조에 기반한 음의 기울기를 보이는 위상응답과 음의 캐패시터(CN)에 기반한 양의 기울기를 보이는 위상응답을 결합하여 송신 누설 신호의 위상 변화에 대한 평균 변화에 반대되는 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 음의 기울기를 보이는 위상응답과 양의 기울기를 보이는 위상응답이 결합되면 음의 기울기를 보이는 위상응답과 양의 기울기를 보이는 위상응답의 평균 위상응답이 구현될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상쇄 신호 생성부(232)는 저역 통과 필터 네트워크에 기반하여 송신 누설 신호의 진폭 변화에 대한 평균 변화에 대응하는 진폭응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 송신 누설 신호의 진폭은 각 주파수에서 다를 수 있고, 각 주파수에서 다른 진폭은 진폭 변화들에 대한 평균 변화를 도출하면 선형성이 존재한다.
일례로 본 발명의 일실시예에 따르면 상쇄 신호 생성부(232)는 저역 통과 필터 네트워크에 기반하여 송신 누설 신호와 관련된 주파수 범위 내에서 선형적으로 변화되는 진폭응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상쇄 신호 생성부(232)는 캐패시터(C1, C2) 및 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)되는 회로 구조에 기반하여 음의 기울기를 보이는 위상응답을 제공하고, 음의 캐패시터(CN)에 기반한 양의 기울기를 보이는 위상응답을 제공하는 회로 특성에 기반하여 음의 기울기를 보이는 위상응답과 양의 기울기를 보이는 위상응답의 중간 정도의 크기에 해당하는 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
즉, 상쇄 신호 생성부(232)는 송신 누설 신호의 위상 변화에 대한 평균 변화에 대응하는 중간 정도의 크기 위상을 가지는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 특정 주파수 범위는 2.3 GHz 내지 2.6 GHz 의 주파수 범위를 포함할 수 있다.
즉, 상쇄 신호 생성부(232)는 특정 주파수 범위에 해당하는 광대역의 주파수 범위에서 각 주파수에 따른ㄴ 누설 전류를 상쇄하기 위한 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상쇄 신호 생성부(232)는 피드포워드부 또는 피드포워드 블록으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 하이브리드 결합부(233)는 상쇄 신호 생성부(232)에서 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄할 수 있다.
일례로, 송신 누설 신호는 제2 출력 신호를 입력으로 수신한 서큘레이터(220)로부터 하이브리드 결합부(233)의 입력단으로 발생되는 누설 신호일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 하이브리드 결합부(2330는 송신 누설 신호를 상쇄시키는 전력 결합기 또는 전력 결합 블록일 수 있다.
일례로, 하이브리드 결합부(230)는 서큘레이터(220)로부터의 송신 누설 신호를 송신 누설 신호에 대응하는 진폭과 180도의 위상차를 갖는 신호인 누설 상쇄 신호를 결합하여 송신 누설 신호를 제거할 수 있다.
즉, 하이브리드 결합부(230)는 서큘레이터(220)로부터의 송신 누설 신호가 동일한 크기의 진폭과 180도의 위상차를 갖는 신호를 광대역에서 상쇄시킴에 따라 결과적으로 복수의 주파수에서 서큘레이터(220)의 고립도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 음의 캐패시터(negative capacitor)를 포함하는 저역통과필터 구조에 기반하여 넓은 주파수 대역에서 송신 누설 신호를 광대역 상쇄하기 위해 필요한 진폭응답(magnitude response) 및 위상응답(phase response)을 제공하여 격리도의 광대역 특성을 확보할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위한 저역통과필터 구조 및 회로도를 설명하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위한 저역통과필터 네트워크의 회로 구조를 예시한다.
일례로, 저역통과필터 네트워크는 일반적인 인덕터와 캐패시터와 함께 음의 캐패시터를 포함한 저역통과필터 형태의 구조를 사용하여 넓은 주파수 대역에서 동작하도록 무선 송수신 장치에 포함된다.
도 3a를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저역통과필터 네트워크(300)는 캐패시터(C1, C2) 및 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)를 각각 포함하는 서로 다른 파이(π) 구조와 서로 다른 파이(π) 구조 사이에 서로 다른 파이(π) 구조를 직렬로 연결하는 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 구조를 가진다.
상술한 저역통과필터 네트워크(300)의 구조에 기반하여 본발명의 저역통과필터 구조는 음의 캐패시턴스(capacitance)를 포함한다.
캐패시터(C1, C2) 및 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)는 일반적인 캐패시터와 인덕터이고, 음의 캐패시터(CN)는 음의 값을 보이는 캐패시터이다.
저역통과필터 네트워크(300)는 위상응답에 있어서, 캐패시터(C1, C2) 및 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)는 음의 기울기를 보이는 위상응답을 보이고, 음의 캐패시터(CN)는 양의 기울기를 보이는 위상응답을 보인다.
예를 들어, 캐패시터(C1)는 3.1 pF의 값을 갖고, 캐패시터(C2)는 6.9 pF의 값을 갖으며, 인덕터(L)는 1.48 nH의 값을 갖고, 음의 캐패시터(CN)는 -2 pF의 값을 갖을 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위한 저역통과필터 네트워크에서 음의 캐패시터(CN)를 구현하기 위한 회로도를 예시한다.
도 3b를 참고하면, 음의 캐패시터(310)는 직렬 연결된 세 개의 트랜지스터를 하나의 트랜지스터 유닛으로 하여, 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛이 게이트단을 마주보는 형태로 서로 대칭되는 구조로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따르면 음의 캐패시터(310)는 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛 중에서 전압이 인가되는 트랜지스터(MP1, MP2) 및 트랜지스터(MN1, MN2) 각각에는 동일한 게이트 전압이 인가된다.
일례로, 음의 캐패시터(310)는 트랜지스터(MP1, MP2) 및 상기 트랜지스터(MN1, MN2)의 사이에 위치하는 트랜지스터(M1, M2)의 게이트단은 교차하여 상기 트랜지스터(MP1, MP2)의 소스단과 연결된다.
또한, 음의 캐패시터(310)는 서로 대칭되는 구조에 기반하여 상기 양의 기울기를 보이는 위상응답을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 음의 캐패시터(310)는 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛을 포함하는데, 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛은 제1 트랜지스터 유닛과 제2 트랜지스터 유닛을 포함한다.
일례로, 제1 트랜지스터 유닛의 트랜지스터(MP1) 및 트랜지스터(M1)의 소스단 및 트랜지스터(M1)의 게이트단과 제2 트랜지스터 유닛의 트랜지스터(MP2) 및 트랜지스터(M2)의 소스단 및 트랜지스터(M2)의 게이트단은 캐패시터(CL)를 통해 병렬 연결될 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터 유닛은 트랜지스터(M1)의 드레인단과 트랜지스터(MN1)의 소스단의 사이에 캐패시터(CD)가 연결되고, 제2 트랜지스터 유닛은 트랜지스터(M2)의 드레인단과 트랜지스터(MN2)의 소스단 사이에 캐패시터(CD)가 연결될 수 있다.
도 3a에서 설명된 음의 캐패시터(CN)가 -2 pF의 값을 갖기 위해서 음의 캐패시터(310)에서 트랜지스터(M1, M2)는 채널 폭 및 채널 길이의 비율(W/L)이 6670으로 설정되고, (W/L)트랜지스터(MP1, MP2)는 채널 폭 및 채널 길이의 비율(W/L)이 240으로 설정되며, 트랜지스터(MN1, MN2)는 채널 폭 및 채널 길이의 비율(W/L)이 50으로 설정되고, 캐패시터(CL)는 0.85pF이며, 캐패시터(CD)는 10pF일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위하여 제공하는 진폭응답 및 위상응답을 설명하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위하여 제공하는 진폭응답을 예시하고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치에서 송신 누설 신호를 상쇄하기 위하여 제공하는 위상응답을 예시한다.
도 4a의 그래프(400)를 참고하면, 가로축은 주파수의 변화를 나타내고 세로축은 진폭응답을 나타낸다.
그래프(400)의 지시선(401)은 각 주파수에서 서큘레이터의 누설 전력 상쇄에 요구되는 진폭응답을 나타내고, 지시선(402)은 무선 송수신 장치에서 제1 출력 신호의 진폭을 제어하여 각 주파수 별로 제공하는 진폭응답을 나타낸다.
지시선(401)은 2.3 GHz 내지 2.6 GHz의 주파수 범위의 각 주파수에서 서큘레이터의 누설 전력에 대하여 80 dB 이상의 격리도를 위한 상쇄에 필요한 진폭 응답을 나타낸다.
지시선(401)은 서큘레이터의 특성에 따라 매우 불규칙적인 진폭응답이 요구되는 것을 나타낸다.
지시선(402)은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 상쇄 신호 생성부가 음의 캐패시터를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크를 이용하여 각 주파수에 제1 출력 신호의 진폭을 제어하여 제어된 진폭에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에서의 진폭응답을 포물선이 아닌 선형적으로 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 것을 예시한다.
그래프(400)는 지시선(401)에 지시선(402)이 각 주파수에서 대응됨을 나타낸다.
일례로, 무선 송수신 장치의 상쇄 신호 생성부는 2.3 GHz 내지 2.6 GHz의 주파수 범위에 해당하는 광대역에서 요구되는 진폭 응답에 대응하도록 누설 상쇄 신호의 진폭을 제어할 수 있다.
도 4b의 그래프(410)를 참고하면, 가로축은 주파수의 변화를 나타내고 세로축은 위상응답을 나타낸다.
그래프(410)의 지시선(411)은 각 주파수에서 서큘레이터의 누설 전력 상쇄에 요구되는 위상응답을 나타내고, 지시선(412)은 무선 송수신 장치에서 제1 출력 신호의 진폭을 제어하여 각 주파수 별로 제공하는 위상응답을 나타낸다.
또한, 지시선(413)은 음의 캐패시터를 포함하지 않는 저역통과필터에 기반한 각 주파수 별 위상응답을 예시하고, 지시선(414)는 저역통과필터 없이 음의 캐패시터만을 이용한 회로에 기반한 각 주파수 별 위상응답을 예시한다.
지시선(411)은 2.3 GHz 내지 2.6 GHz의 주파수 범위의 각 주파수에서 서큘레이터의 누설 전력에 대하여 80 dB 이상의 격리도를 위한 상쇄에 필요한 위상 응답을 나타낸다.
지시선(411)은 서큘레이터의 특성에 따라 매우 불규칙적인 위상응답이 요구되는 것을 나타낸다.
지시선(411)은 서큘레이터로부터 누설되는 누설 전력의 위상과 180도의 위상 차이를 갖는 누설 상쇄 신호의 위상응답을 특정 격리도를 위한 상쇄에 필요한 위상응답으로 요구하는 것을 나타낸다.
지시선(412)은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 상쇄 신호 생성부가 음의 캐패시터를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크를 이용하여 각 주파수에 제1 출력 신호의 위상을 제어하여 제어된 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에서의 위상응답을 포물선이 아닌 선형적으로 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 것을 예시한다.
그래프(410)는 지시선(411)에 지시선(412)이 각 주파수에서 대응됨을 나타낸다.
일례로, 무선 송수신 장치의 상쇄 신호 생성부는 2.3 GHz 내지 2.6 GHz의 주파수 범위에 해당하는 광대역에서 요구되는 진폭 응답에 대응하도록 누설 상쇄 신호의 위상을 제어할 수 있다.
지시선(411)과 지시선(412)을 대비하면 2.3 GHz와 2.5 GHz 사이에서는 매우 근접하지만, 2.5 GHz 이상에서는 상쇄 조건에서 벗어남을 확인할 수 있다.
무선 송수신 장치가 제공하는 위상응답에 대응하는 지시선(412)은 지시선(413)과 지시선(414)의 결합으로 얻어질 수 있다.
구체적으로, 무선 송수신 장치는 음의 캐패시터를 포함하는 저역통과필터 네트워크를 이용하여 지시선(412)에 대응하는 위상응답을 갖도록 누설 상쇄 신호의 위상을 각 주파수에서 제어한다.
지시선(413)에 해당하는 음의 캐피시터가 포함되지 않은 저역통과필터는 음의 기울기의 위상응답을 나타내고, 지시선(414)에 해당하는 음의 캐패시터는 양의 기울기의 위상응답을 나타낸다.
또한, 지시선(414)는 음의 캐패시터의 위상응답으로 매우 넓은 주파수 대역에서 거의 0도인 것을 알 수 있다.
지시선(413)과 지시선(414)의 위상응답이 결합되면 그 평균 값으로 지시선(411)에 해당하는 무선 송수신 장치의 상쇄 신호 생성부가 생성하는 누설 상쇄 신호의 위상이 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 서큘레이터 단자 사이의 격리도를 나타내는 시뮬레이션 결과들을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치와 관련하여 다양한 조건에서의 서큘레이터 단자 사이의 격리도를 나타내는 S-파라미터(parameter)를 측정하여 무선 송수신 장치가 격리도의 광대역 특성을 갖는 것을 확인하기 위한 시뮬레이션 결과들을 예시한다.
도 5를 참고하면, 그래프(500)는 가로축에서 주파수의 변화를 나타내고, 세로축에서 S-파라미터를 나타낸다.
그래프(500)의 지시선(501)은 제1 시뮬레이션을 나타내고, 지시선(502)은 제2 시뮬레이션을 나타내며, 지시선(503)은 제3 시뮬레이션을 나타낸다.
지시선(501)은 제1 시뮬레이션에서 피드포워드 블록으로 일반적인 감쇄기와 위상천이기를 이용하여 특정 주파수에 대해 상쇄되는 진폭응답과 위상응답을 제공한 경우의 격리도를 나타낸다.
지시선(501)은 대역폭의 기준을 -45 dB 이하로 설정(격리도 45 dB 이상)하였을 때 대역폭인 68 MHz 정도되는 협대역 특성을 나타낸다.
지시선(502)은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 저역통과필터 네트워크의 음의 캐패시터를 이상적인 소자로 사용할 시 상쇄 신호 생성부에 의해 제공되는 진폭응답과 위상응답을 따른 서큘레이터의 격리도를 나타낸다.
지시선(501)과 지시선(502)을 비교하면 동일 기준일 때 대역폭은 160 MHz 정도로 지시선(502)이 지시선(501)의 경우 보다 135% 정도 넓어진 광대역 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
지시선(503)은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 저역통과필터 네트워크의 음의 캐패시터를 도 3b에서 설명된 회로로 적용한 경우에 상쇄 신호 생성부에 의해 제공되는 진폭응답과 위상응답을 따른 서큘레이터의 격리도를 나타낸다.
지시선(503)은 저역통과필터 네트워크에서의 음의 캐패시터를 도 3b에서 설명된 회로로 적용한 경우에 지시선(502)와 동일 기준에서 대역폭은 180 MHz 정도로 대역폭이 11% 넓어지는 것을 나타낸다.
이는 실제 회로 소자에 포함된 기생성분에 의해 저주파수 대역으로 특성이 옮겨지면서 누설 전력 상쇄를 위한 격리도는 열화되나 대역폭이 확장됨을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 실제 구현 이미지를 설명하는 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치(600)는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 상에 제작되었고, 안테나(610), 서큘레이터(620), 피드포워드 누설전력 상쇄기(630), 방향성 결합부(631), 상쇄 신호 생성부(632), 저역 통과 필터 네트워크(633), 하이브리드 결합부(634), 송신 증폭기(640) 및 수신 증폭기(650)를 포함한다.
피드포워드 누설전력 상쇄기(630)의 치수는 41mm × 37mm이고, 저역 통과 필터 네트워크(633)의 음의 캐패시터의 치수는 624μm × 509μm일 수 있다.
칩은 3mm × 3mm 크기의 16개 리드를 사용하여 오픈 페이스 패키지에 장착되고 와이어 본딩처리될 수 있다.
방향성 결합부(631) 및 하이브리드 결합부(634)는 인쇄회로기판 상에 구현될 수 있다.
또한, 저역 통과 필터 네트워크(633)는 상용 SMD(surface mounted device) 오프 칩(인덕터 및 캐패시터 칩)과 설계 음의 캐패시터 칩으로 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 구현된 무선 송수신 장치의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6에서 실제 구현된 무선 송수신 장치와 관련하여 저역 통과 필터 네트워크 사용 여부와 저역 통과 필터 네트워크를 포함할 시 시뮬레이션과 측정 결과를 비교하여 예시한다.
도 7의 그래프(700)를 참고하면, 그래프(700)는 가로축에서 주파수의 변화를 나타내고, 세로축에서 S-파라미터(parameter)의 변화를 나타낸다.
그래프(700)의 지시선(701)은 저역 통과 필터 네트워크 사용하지 않는 경우를 나타내고, 지시선(702)은 저역 통과 필터 네트워크를 사용하는 경우에 시뮬레이션 결과를 나타내며, 지시선(703)은 저역 통과 필터 네트워크를 사용하는 경우에 측정 결과를 나타낸다.
그래프(700)는 회로보다 실제 장치에 더 많은 수의 기생 부품으로 인해 절연 성능이 시뮬레이션보다 약간 낮은 주파수로 이동했음을 보여준다.
주파수 범위 2.4 GHz 및 2.5 GHz에서 절연 특성은 -47 dB 및 -57 dB 일 수 있다.
서큘레이터의 고유 절연을 제외하면 2.4 GHz 및 2.5 GHz에서 누설 제거가 각각 24dB 및 31dB이었으며 잡음 지수는 2.5 GHz에서 3.7dB 증가함을 확인할 수 있다. 따라서 수신 증폭기의 최소 감도가 27.3 dB 향상될 수 있다.
빔포밍 정확도를 위해 동시에 수신 증폭기에서 2.4 GHz 구성 요소의 필터링 부담이 24 dB 감소할 수 있다.
그래프(700)는 누설 상쇄와 관련하여 2.29 GHz와 2.512 GHz 사이의 주파수에서 20 dB 이상임을 지시선(703)을 통하여 보여준다.
본 발명의 무선 송수신 장치의 대역폭은 20 dB 이상의 누설 상쇄에 해당하는 주파수 범위로 설정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 절대대역폭과 부분대역폭은 각각 222 MHz와 9.25%일 수 있다.
따라서, 본 발명은 격리도의 광대역 특성을 확보함에 따라 광대역 무선 송수신 장치를 설계할 수 있어서 무선 송수신 장치의 소형화 및 저가격화를 이룰 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 장치의 동작 방법을 순차적으로 예시한다.
도 8을 참고하면, 단계(801)에서 무선 송수신 장치의 동작 방법은 제1 및 제2 출력 신호를 출력한다.
즉, 무선 송수신 장치의 동작 방법은 방향성 결합부에서, 송신 증폭기의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력할 수 있다.
다시 말해, 무선 송수신 장치의 동작 방법은 송신 증폭기의 출력 일부를 추출하여 제1 출력 신호로 상쇄 신호 생성부로 전달하고, 나머지를 제2 출력 신호로 서큘레이터로 전달하도록 방향성 결합부를 동작한다.
단계(802)에서 무선 송수신 장치의 동작 방법은 제1 출력 신호를 이용하여 누설 상쇄 신호를 생성한다.
즉, 무선 송수신 장치의 동작 방법은 상쇄 신호 생성부에서 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하고, 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 각 주파수에 대한 진폭응답은 동일한 크기의 진폭에 해당하고, 위상응답은 180도의 위상차에 해당하는 위상일 수 있다.
다시 말해, 무선 송수신 장치의 동작 방법은 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하도록 상쇄 신호 생성부를 동작한다.
단계(803)에서 무선 송수신 장치의 동작 방법은 누설 상쇄 신호를 이용하여 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄한다.
즉, 무선 송수신 장치의 동작 방법은 하이브리드 결합부에서, 상쇄 신호 생성부에 의해 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 방향성 결합부에서 출력된 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄할 수 있다.
다시 말해, 무선 송수신 장치의 동작 방법은 누설 상쇄 신호와 송신 누설 신호를 결합하도록 하이브리드 결합부를 동작한다.
따라서, 본 발명은 서큘레이터(circulator)의 단자 간에 누설되는 전력을 넓은 주파수 대역에서 상쇄하여 서큘레이터의 격리도(isolation)를 광대역폭으로 개선하는 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 무선 송수신 장치
210: 안테나 220: 서큘레이터
230: 피드포워드 누설전력 상쇄기
231: 방향성 결합부 232: 상쇄 신호 생성부
233: 하이브리드 결합부 240: 송신 증폭기
250: 수신 증폭기

Claims (15)

  1. 송신 증폭기의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 방향성 결합부;
    상기 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 상기 수신된 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하며, 상기 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 상쇄 신호 생성부; 및
    상기 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 상기 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄하는 하이브리드 결합부를 포함하고,
    상기 저역 통과 필터 네트워크는 캐패시터(C1, C2) 및 상기 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)를 각각 포함하는 파이(π) 구조들과 상기 파이(π) 구조들 사이에서 상기 파이(π) 구조들과 상호 직렬로 연결되는 상기 음의 캐패시터(CN)를 포함하며,
    상기 상쇄 신호 생성부는 상기 파이(π) 구조들에 기반한 음의 기울기를 보이는 위상응답과 상기 음의 캐패시터(CN)에 기반한 양의 기울기를 보이는 위상응답을 결합하여 상기 송신 누설 신호의 위상 변화의 평균 변화에 반대되는 평균 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상쇄 신호 생성부는 상기 저역 통과 필터 네트워크에 기반하여 상기 송신 누설 신호의 진폭 변화에 대한 평균 변화에 대응하는 진폭응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 특정 주파수 범위는 2.3 GHz 내지 2.6 GHz 의 주파수 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터(C1)는 3.1 pF의 값을 갖고,
    상기 캐패시터(C2)는 6.9 pF의 값을 갖으며,
    상기 인덕터(L)는 1.48 nH의 값을 갖고,
    상기 음의 캐패시터(CN)는 -2 pF의 값을 갖는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음의 캐패시터(CN)는 직렬 연결된 세 개의 트랜지스터를 하나의 트랜지스터 유닛으로 하여, 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛이 게이트단을 마주보는 형태로 서로 대칭되는 구조로 형성되고, 상기 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛 중에서 전압이 인가되는 트랜지스터(MP1, MP2) 및 트랜지스터(MN1, MN2) 각각에는 동일한 게이트 전압이 인가되며, 상기 트랜지스터(MP1, MP2) 및 상기 트랜지스터(MN1, MN2)의 사이에 위치하는 트랜지스터(M1, M2)의 게이트단은 교차하여 상기 트랜지스터(MP1, MP2)의 소스단과 연결되고, 상기 서로 대칭되는 구조에 기반하여 양의 기울기를 보이는 위상응답을 생성하는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서로 다른 두 개의 트랜지스터 유닛은 제1 트랜지스터 유닛과 제2 트랜지스터 유닛을 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터 유닛의 트랜지스터(MP1) 및 트랜지스터(M1)의 소스단 및 트랜지스터(M1)의 게이트단과 상기 제2 트랜지스터 유닛의 트랜지스터(MP2) 및 트랜지스터(M2)의 소스단 및 트랜지스터(M2)의 게이트단은 캐패시터(CL)를 통해 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 유닛은 트랜지스터(M1)의 드레인단과 트랜지스터(MN1)의 소스단의 사이에 캐패시터(CD)가 연결되고,
    상기 제2 트랜지스터 유닛은 트랜지스터(M2)의 드레인단과 트랜지스터(MN2)의 소스단 사이에 캐패시터(CD)가 연결되는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 결합부는 상기 송신 증폭기의 출력을 수신하여 상기 수신된 출력의 일부를 추출하여 상기 제1 출력 신호로 상기 상쇄 신호 생성부로 출력하고, 상기 제2 출력 신호를 서큘레이터(circulator)의 입력 단자로 출력하는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 송신 누설 신호는 상기 제2 출력 신호를 입력으로 수신한 상기 서큘레이터로부터 상기 하이브리드 결합부의 입력단으로 발생되는 누설 신호인 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 누설 상쇄 신호는 상기 송신 누설 신호에 대응하는 진폭과 180도의 위상차를 갖는 신호인 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치.
  13. 방향성 결합부에서, 송신 증폭기의 출력을 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 단계;
    상쇄 신호 생성부에서, 상기 제1 출력 신호를 수신하고, 음의 캐패시터(CN)를 포함하는 저역 통과 필터 네트워크(low pass filter network)를 이용하여 상기 수신된 제1 출력 신호의 진폭(magnitude) 및 위상(phase)을 제어하고, 상기 제어된 진폭 및 위상에 기반하여 특정 주파수 범위의 각 주파수에 대한 진폭응답 및 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 단계; 및
    하이브리드 결합부에서, 상기 생성된 누설 상쇄 신호를 이용하여 상기 제2 출력 신호에 기반한 송신 누설 신호를 상쇄하는 단계를 포함하고,
    포함하고,
    상기 저역 통과 필터 네트워크는 캐패시터(C1, C2) 및 상기 캐패시터(C1, C2)와 병렬 연결되는 인덕터(L)를 각각 포함하는 파이(π) 구조들과 상기 파이(π) 구조들 사이에서 상기 파이(π) 구조들과 상호 직렬로 연결되는 상기 음의 캐패시터(CN)를 포함하며,
    상기 누설 상쇄 신호를 생성하는 단계는,
    상기 파이(π) 구조들에 기반한 음의 기울기를 보이는 위상응답과 상기 음의 캐패시터(CN)에 기반한 양의 기울기를 보이는 위상응답을 결합하여 상기 송신 누설 신호의 위상 변화의 평균 변화에 반대되는 평균 위상응답을 제공하는 누설 상쇄 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    무선 송수신 장치의 동작 방법.
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