KR200211979Y1 - 스위치를 이용한 능동 결합기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이동 통신 시스템에 사용되는 능동 결합기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용화된 스위치를 이용하여 결합기를 구성시켜, 낮은 삽입손실 및 정재파비(VSWR)를 가지게 하고, 구조를 간단하게 하여 제작 가격을 낮출 수 있게 한 스위치를 이용한 능동 결합기에 관한 것으로,

선형 전력증폭기가 병렬로 연결된 결합기를 4PST 스위치와 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(STUB)로 구성하되, 상기 4PST 스위치의 4개의 입력단자 중 서로 래치되지 않은 2개의 입력단자에 각각 선형 전력증폭기를 연결하고, 나머지 2개의 입력단자에 각각 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브를 연결하여 구성하여, 삽입손실을 대폭 줄임과 동시에 정재파비(VSWR)도 줄이고, 그 구조가 간단하여 부피를 줄일 수 있어 장비 설치시 점유되는 용적비율을 개선은 물론 가격을 낮출 수 있어 경제성이 있는 것으로 다른 제조 업체에 비해서 경쟁력이 있는 고안이다.

Description

스위치를 이용한 능동 결합기{Active combiner using switch}

본 고안은 이동 통신 시스템에 사용되는 능동 결합기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용화된 스위치를 이용하여 결합기를 구성시켜, 낮은 삽입손실 및 정재파비(VSWR)를 가지게 하고, 구조를 간단하게 하여 제작 가격을 낮출 수 있게 한 스위치를 이용한 능동 결합기에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신시스템은 기지국과 이동국으로 이루어지는데, 이때 기지국은 다수의 무선채널을 동시에 서비스할 것이 요구된다. 이러한 서비스 요구에 부응하기 위한 기지국은 다수 개의 수신기, 다수 개의 송신기로 구성된다.

이동 통신 기지국에서는 고 출력의 신호를 만들기 위해서 여러개의 선형 전력증폭기(Linear Power Amplifier)를 병렬로 연결하여 사용하고 있으며 각 선형 전력증폭기에서 출력되는 신호들을 결합하기 위한 여러 결합 기술이 개발되었다. 이와 같이 각 선형 전력증폭기의 출력신호를 받아 이를 단일 출력신호로 만들어 내는 모듈을 결합기(Combiner)라 하며, 지금까지 여러 가지의 결합기가 제안되었으며, 그 종류는 크게 수동 결합기(Passive Combiner)와 능동 결합기(Active Combiner)로 나눌 수 있다.

그러나 종래에는 간단한 구조와 동작의 신뢰성 때문에 전력 분할기(Power Divider)와 커플러(Coupler) 등과 같은 수동 소자를 이용한 수동 결합기를 주로 사용하였으며, 구조는 구성 방법에 따라 커퍼러트 피드(Corporate Feed) 구조, 시리얼 피드(Serial Feed) 구조 및 하이브리드 매트릭스(Hybrid Matrix) 구조 등이 있다. 이와 같은 수동 결합기는 그 구조가 간단하나 손실이 크다는 단점이 있다.

또한 능동 결합기는 손실이 작은 특성을 가지고 있으나 구조와 제어가 복잡하다는 단점을 가지고 있다.

이와 같이 결합기는 일반적으로 낮은 삽입 손실을 얻기 위하여 제작되어 왔으며, 이로 인해 1 WAY만 사용할 경우가 발생될 것을 감안하여 병렬 스터브(STUB)를 구성하여야 하므로 구조가 복잡해지고 결합기의 크기가 증가하며 제작 단가가 높아지는 문제가 있었다.

본 고안은 전기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상용화된 SP4T 스위치의 4개 출력단자가 2개씩 나누어져 래치(latch) 형태로 동작하는 특성을 이용하여, SP4T 스위치의 출력단자를 입력단자로 입력단자를 출력단자로 사용하여 결합기를 구성한 것으로서, 삽입손실을 대폭 줄임과 동시에 정재파비도 줄이고, 그 구조가 간단하여 부피를 줄일 수 있어 장비 설치시 점유되는 용적비율을 개선은 물론 경제성을 높이는 효과가 있는 스위치를 이용한 능동 결합기를 제공하기 위한 것이다.

도 1 은 본 고안의 능동 결합기를 나타내는 블록도.

도 2 는 본 고안의 능동 결합기에 선형 전력증폭기가 연결된 상태의 블록도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 결합기,

2: 스위치,

3,3': 스터브,

4: 선형 전력증폭기,

I₁,I₂,I₃,I₄: 스위치의 입력단자,

T₁,T₂: 트랜스포머,

C₁,C₂: 커패시터

본 고안은 선형 전력증폭기가 병렬로 연결된 결합기에 있어서,

상기 결합기를 4PST 스위치와 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(STUB)로 구성하되, 상기 4PST 스위치의 4개의 입력단자 중 서로 래치되지 않은 2개의 입력단자에 각각 선형 전력증폭기를 연결하고, 나머지 2개의 입력단자에 각각 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브를 연결하여 구성된 스위치를 이용한 능동 결합기이다.

또한 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브는 상기 입력단자에 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 트랜스포머(Transformer)를 직렬로 커패시터(Capacitor)를 병렬로 연결한 것이다.

이하 본 고안을 첨부도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 능동 결합기를 나타내는 블록도이다.

도 2 는 본 고안의 능동 결합기에 선형 전력증폭기가 연결된 상태를 나타내는 블록도이다.

본 고안은 선형 전력증폭기(4)가 병렬로 연결된 결합기(1)에 있어서,

상기 결합기(1)를 4PST 스위치(2)와 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(3)(3')로 구성하되, 상기 4PST 스위치의 4개의 입력단자(I₁,I₂,I₃,I₄)중 서로 래치되지 않은 2개의 입력단자(I₁,I₄)에 각각 선형 전력증폭기(4)를 연결하고, 나머지 2개의 입력단자(I₂,I₃)에 각각 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(3)(3')를 연결하여 구성된다.

또한 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(3)(3')는 상기 입력단자에 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 트랜스포머(T₁,T₂)를 직렬로, 커패시터(C₁,C₂)를 병렬로 연결 구성한다.

미설명 부호 5는 분배기 이고, O는 출력단자 이다.

본 고안을 2WAY 결합기를 예를 들어 다시 설명하면 본 고안의 결합기(1)에 2개의 선형 전력증폭기(4)가 병렬로 연결되고, 상기 결합기(1)는 4PST 스위치(2)와 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(3)(3')로 구성한다.

여기서 상기 4PST 스위치(2)는 상용화된 SP4T 스위치를 이용하여 SP4T 스위치의 4개의 출력단자를 입력단자로 1개의 입력단자를 출력단자로 사용한 것이다. 상기 SP4T 스위치는 한개의 입력 신호를 제어단자를 이용하여 원하는 출력 단자에 배분을 하는 소자로서, 일반적으로 신호를 분리하기 위해서 사용되고 있으나, 이를 반대로 여러 개의 입력을 결합하여 한개의 출력을 만들어 내는데 사용되기도 한다. 이와 같이 여러 개의 입력을 한 개의 출력으로 결합하는데 SP4T 스위치가 사용되면 이를 4PST 스위치라 명명한다. 상기 상용화된 SP4T 스위치는 일반적으로 2개의 출력 단자가 서로 래치형태로 동작하며 주파수에 따라서 차이가 있지만 40㎓ 까지는 1㏈의 삽입 손실을 가지며, 1.9:1의 정재파비(VSWR)와 50㏈이상의 격리도를 갖는다.

본 고안의 결합기(1)의 4PST 스위치(2)는 4개의 입력단자(I₁,I₂,I₃,I₄)중 두 단자끼리 즉, I₁단자와 I₂단자, I₃단자와 I₄단자가 서로 래치되어 있다. 상기 4PST 스위치(2)의 4개의 입력단자(I₁,I₂,I₃,I₄)중 서로 래치되지 않은 2개의 입력단자(I₁,I₄)에 각각 선형 전력증폭기(4)를 연결되어 선형 전력증폭기(4)의 고출력 신호를 전송을 위하여 사용된다.

또한 나머지 2개의 입력단자(I₂,I₃)에 각각 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(3)를 연결하여 발생할 수 있는 이상 상황에서 선형 전력증폭기(4)와 출력단자(O)와 연결을 단락 시키기 위하여 사용된다.

선형 전력증폭기(4)와 출력단자(O)와 연결을 단락 시키기 위해서는 4PST 스위치(2)의 입력단자(I₂,I₃)에 각각 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 트랜스포머(T₁,T₂)를 직렬로 커패시터(C₁,C₂)를 병렬로 연결하여 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(3)(3')를 구성한다. 상기와 같이 4PST 스위치(2)의 입력단자(I₂,I₃)에 각각 스터브(3)(3')를 구성하므로서 4PST 스위치(2) 내부에서 입력단자(I₂,I₃)가 개방(open)이 된 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 것이다. 여기서 커패시터(C₁,C₂)는 정확한 개방 효과를 얻기 위한 튜링(tuning)을 하기 위한 것이다.

이와 같이 스티브(3)(3')를 구성하므로서 1WAY 일 경우 또는 이상 상황이 발생할 경우, 해당 입력단자(I₁,I₄)와 출력단자(O)를 단락 시키고 입력단자(I₂,I₃)와 연결시켜 삽입 손실을 최소화 시키는 것이다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 인식할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 고안의 결합기는 기존에 사용하던 방식에 비하여 삽입손실을 대폭 줄임과 동시에 정재파비(VSWR)도 줄이고, 그 구조가 간단하여 부피를 줄일 수 있어 장비 설치시 점유되는 용적비율을 개선은 물론 가격을 낮출 수 있어 경제성이 있는 것으로 다른 제조업체에 비해서 경쟁력을 가질 수 있는 등 여러 효과가 있다.

Claims (2)

1. 선형 전력증폭기가 병렬로 연결된 결합기에 있어서,

   상기 결합기를 4PST 스위치와 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브(STUB)로 구성하되, 상기 4PST 스위치의 4개의 입력단자 중 서로 래치되지 않은 2개의 입력단자에 각각 선형 전력증폭기를 연결하고, 나머지 2개의 입력단자에 각각 상기 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 스터브를 연결하여 구성함을 특징으로 하는 스위치를 이용한 능동 결합기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스터브는 상기 입력단자에 신호 주파수 파장의 1/4 길이의 트랜스포머를 직렬로, 커패시터를 병렬로 연결함을 특징으로 하는 스위치를 이용한 능동 결합기.