KR20000001082A - 광대역 초고주파 정합식 스위치 - Google Patents

광대역 초고주파 정합식 스위치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초고주파 대역에서 송수신 모듈에 쓰이는 스위치의 출력부를 정합식으로 종단함으로써 넓은 주파수 범위에서 낮은 반사손실과 뛰어난 정합성을 갖도록 한 광대역 초고주파 정합식 스위치에 관한 것으로, 제1제어단(V1)에 의해 작동되어 입력신호를 스위칭하는 입력스위칭부(10)와, 제1제어단(V1)에 의해 작동되어 출력신호를 스위칭하는 출력스위칭부(30)와, 출력단(OUT)에 대해 임피던스를 정합시키는 정합수단(40)과, 입력스위칭부(10)와 출력스위칭부(30)에 병렬로 입력되어 제2제어단(V2)에 의해 작동되며 입출력신호에 대해 각기 다른 필터링 특성을 갖는 다수개의 필터로 된 필터부(50)로 이루어져 넓은 주파수 범위에서 외부 응용회로와의 정합성이 향상되어 신호전달성이 뛰어나다는 이점이 있다.

Description

광대역 초고주파 정합식 스위치
본 발명은 광대역 초고주파 정합식 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초고주파 대역에서 송수신 모듈에 쓰이는 스위치의 출력부를 정합식으로 종단함으로써 넓은 주파수 범위에서 낮은 반사손실과 뛰어난 정합성을 갖도록 한 광대역 초고주파 정합식 스위치에 관한 것이다.
본 발명의 스위치는 초고주파 대역의 송수신 모듈에 쓰이는 회로의 일종으로, 한 입력신호에 대해 여러개의 출력부 구성으로 다른 기능의 회로와 응용이 가능하여 위상배열(Phase Arrary)시스템이나 통신 장비의 송수신모듈에 널리 쓰이는 부품이다.
일반적으로 GaAs 스위치 MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuits ; 초고주파 모노리식 집적회로)는 크게나누어 하나의 입력신호에 대한 출력의 개수와 종단방식에 따라 나누어진다.
도1은 일반적인 반사식(reflective) MMIC 스위치를 나타낸 회로도이다. 도1에 도시된 바와 같이 반사식 MMIC 스위치는 입력단(IN)과 출력단(OUT)에 직렬로 연결된 제1트랜지스터(T2)와, 출력단(OUT)에 병렬로 연결된 제2트랜지스터(T4)와, 제1트랜지스터(T2)를 제어하기 위해 제1저항(R2)을 매개로 연결된 제1제어단(V1)과, 제2트랜지스터(T4)를 제어하기 위해 제2저항(R4)을 매개로 연결된 제2제어단(V2)으로 이루어진다.
입력스위칭부(2)는 제1트랜지스터(T2)와 제1저항(R2)으로 이루어지며, 필터부(4)는 제2트랜지스터(T4)와 제2저항(R4)으로 이루어진다.
도1에서는 제1,2트랜지스터(T2)(T4)는 FET(Feild Effect Transistor ; 전계효과 트랜지스터)로 이루어져 있다.
상기와 같이 이루어진 반사식 MMIC 스위치의 작동을 설명하면 다음과 같다. 입력단(IN)을 통해 입력된 신호는 제1트랜지스터(T2)가 온될 경우 제1트랜지스터(T2)를 통해 출력되고, 제1트랜지스터(T2)가 오프되면 병렬로 연결된 제2트랜지스터(T4)가 온되어 신호를 접지로 분로시키게 된다.
입력단(IN)에서 입력된 신호가 출력단(OUT)으로 흐르기 위한 선택은 제1트랜지스터(T2)의 온/오프동작에 따라 정해지는데 전송 신호라인의 특성과 실제 FET의 크기, FET 자체의 낮은 삽입 손실에 따라 전송되는 신호의 손실을 좌우하게 된다.
그리고 신호가 지나지 않는 라인과 입력 신호와의 분리도도 스위치 특성의 중요한 특성으로 라인과 병렬로 연결된 제2트랜지스터(T4)가 그 특성을 좌우하게 된다.
즉, 반사식 MMIC 스위치의 출력부분은 단지 제2트랜지스터(T4)인 FET 스위치로 분로시키고 있기 때문에 출력단(OUT)과 연결되는 다른 회로의 입력단과 정합이 이루어지지 않아 신호의 전달이 손쉽게 이루어지지 않으며 반사손실이 높다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 MMIC스위치의 출력단의 정합성을 향상시키고 넓은 주파수 대역에서 반사손실은 낮추도록 한 광대역 초고주파 정합식 스위치를 제공함에 있다.
도1은 일반적인 초고주파 반사방식 스위치를 나타낸 회로도이다.
도2는 본 발명에 의한 광대역 초고주파 정합식 스위치를 나타낸 회로도이다.
도3은 본 발명에 의한 광대역 초고주파 정합식 스위치의 SP4T에 응용된 상태를 나타낸 회로도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
IN : 입력단
OUT : 출력단
V1,V2 : 제1,2제어단
R10 ∼ R90 : 제1∼9저항
T10 ∼ T60 : 제1∼6트랜지스터
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 제1제어단에 의해 작동되어 입력신호를 스위칭하는 입력스위칭부와, 제1제어단에 의해 작동되어 출력신호를 스위칭하는 출력스위칭부와, 출력단에 대해 임피던스를 정합시키는 정합수단과, 입력스위칭부와 출력스위칭부에 병렬로 입력되어 제2제어단에 의해 작동되며 입출력신호에 대해 각기 다른 필터링 특성을 갖는 다수개의 필터로 된 필터부로 이루어진다.
위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.
제1제어단에서 입력되는 신호에 따라 입력스위칭부와 출력스위칭부가 온/오프되면서 입력단으로 입력되는 신호를 출력단으로 전송한다. 이때 전송되는 신호에서 불필요한 신호는 제2제어단의 제어에 의해 작동되는 각기 다른 필터링 특성을 갖는 필터부에 의해 필터링된다. 또한 출력스위칭부가 오프되었을 때는 강제적인 정합수단에 의해 외부의 응용회로와 정합되어 반사손실을 최대한 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도2는 본 발명에 의한 실시예로서 광대역 초고주파 정합식 스위치를 나타낸 회로도이다.
여기에 도시된 바와 같이 입력스위칭부(10)는 입력단(IN)으로 입력되는 신호를 스위칭하는 제1트랜지스터(T10)와, 제1트랜지스터(T10)의 게이트단과 제1제어단(V1) 사이에 연결되어 제1제어단(V1)으로 입력되는 제어신호를 전달하는 제1저항(R10)으로 이루어진다.
또한, 출력스위칭부(30)는 출력단(OUT)으로 출력되는 신호를 스위칭하는 제2트랜지스터(T20)와, 제2트랜지스터(T20)의 게이트단과 제1제어단(V1) 사이에 연결되어 제1제어단(V1)으로 입력되는 제어신호를 전달하는 제2저항(R20)과, 정합수단(40)으로 제2트랜지스터(T20)의 소오스와 드레인사이에 연결된 제9저항(R90)으로 이루어진다.
그리고, 필터부(50)는 제1트랜지스터(T10)와 제2트랜지스터(T20) 사이에 각각 병렬로 연결되어 제1트랜지스터(T10)와 제2트랜지스터(T20)가 오프되었을 때 통과되는 신호를 접지로 분로시키는 제3,4,5,6트랜지스터(T30)(T40)(T50)(T60)와, 제3,4,5,6트랜지스터(T30)(T40)(T50)(T60)의 게이트단과 제2제어단(V2) 사이에 연결되어 제2제어단(V2) 신호를 전달하는 제3,4,5,6저항(R30)(R40)(R50)(R60)과, 제5,6트랜지스터(T50)(T60)의 소스단과 접지사이에 각각 연결되어 출력단(OUT)에서의 정합성을 향상시키는 제7,8저항(R70)(R80)으로 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.
제1,2트랜지스터(T10)(T20)가 제1제어단(V1)의 제어에 따라 온상태일 경우 입력단(IN)으로 입력된 신호는 제1,2트랜지스터(T10)(T20)를 통해 출력단(OUT)으로 출력된다.
그러나 제1,2트랜지스터(T10)(T20)가 오프되었을 때는 제2제어단(V2)에 의해 제3,4,5,6트랜지스터(T30)(T40)(T50)(T60)가 온되면서 제1,2트랜지스터(T10)(T20)의 상태가 고임피던스로 신호의 감쇄가 이루어져 제1,2트랜지스터(T10)(T20)를 통과한 신호를 접지로 분로시키게 된다. 이때 저주파성분과 고주파성분은 각각 제3,5트랜지스터(T30)(T50)와 제4,6트랜지스터(T40)(T60)에 의해 신호의 모든성분을 접지로 분로시키도록 작동된다.
그리고 제5,6트랜지스터(T50)(T60)는 접지와 연결시 제7,8저항(R70)(R80)을 매개로 연결되어 있어 출력단(OUT)과의 임피던스 정합성이 향상된다.
또한, 제9저항(R90)은 제2트랜지스터(T20)가 오프될 때 전송경로를 형성하며 외부 응용회로와의 임피던스 정합을 시켜 반사손실을 줄이게 된다.
도3은 본 발명에 의한 광대역 초고주파 정합식 스위치를 하나의 입력단에서 입력된 신호를 다수개의 다른 회로에 연결하기 위해 여러개의 출력단을 갖도록한 정합식 SP4T 스위치를 나타낸 회로도로서 입력된 신호를 반사손실없이 외부의 회로 즉, 엠프나 믹서 기타 기능을 달리하는 회로에 동일한 신호를 출력하기 위해 사용된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 출력단에 연결된 정합저항과, 저주파성분과 고주파성분을 접지로 분로시키기 위해 입력측과 출력측에 각각 이중으로 사용함으로써 DC에서 18GHz 까지의 넓은 주파수 영역에서 안정적인 낮은 삽입손실과 정합성이 뛰어나다는 이점이 있다.
또한, 안정적인 낮은 삽입손실과 뛰어난 정합성으로 다른 회로와의 연결에 있어서 신호전달성이 뛰어나다는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 제1제어단에 의해 작동되어 입력신호를 스위칭하는 입력스위칭부와,
    상기 제1제어단에 의해 작동되어 출력신호를 스위칭하는 출력스위칭부와,
    상기 출력단에 대해 임피던스를 정합시키는 정합수단과,
    상기 입력스위칭부와 상기 출력스위칭부에 병렬로 입력되어 제2제어단에 의해 작동되며 입출력신호에 대해 각기 다른 필터링 특성을 갖는 다수개의 필터로 된 필터부
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 초고주파 정합식 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력스위칭부는
    입력단으로 입력되는 신호를 스위칭하는 제1트랜지스터와,
    제1트랜지스터의 게이트단과 제1제어단 사이에 연결되는 제1저항
    으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 초고주파 정합식 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출력스위칭부는
    출력단으로 출력되는 신호를 스위칭하는 제2트랜지스터와,
    제2트랜지스터의 게이트단과 제1제어단 사이에 연결된 제2저항
    으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 초고주파 정합식 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정합수단은
    제2트랜지스터의 소오스와 드레인사이에 연결된 제9저항
    인 것을 특징으로 하는 광대역 초고주파 정합식 스위치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터부는
    상기 제1트랜지스터(T10)와 상기 제2트랜지스터 사이에 각각 병렬로 연결되어 신호를 접지로 분로시키는 제3,4,5,6트랜지스터와,
    상기 제3,4,5,6트랜지스터의 게이트단과 제2제어단사이에 연결된 제3,4,5,6저항과,
    상기 제5,6트랜지스터의 소스단과 접지사이에 각각 연결된 제7,8저항
    으로 이루어진 것을 특징으로 한 광대역 초고주파 정합식 스위치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102195772B1 (ko) * 2019-10-18 2020-12-29 베렉스주식회사 고격리도와 저반사손실 특성을 갖는 rf 스위치

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