KR200431634Y1 - Transmitter combiner - Google Patents

Transmitter combiner

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KR200431634Y1
KR200431634Y1 KR2020060022020U KR20060022020U KR200431634Y1 KR 200431634 Y1 KR200431634 Y1 KR 200431634Y1 KR 2020060022020 U KR2020060022020 U KR 2020060022020U KR 20060022020 U KR20060022020 U KR 20060022020U KR 200431634 Y1 KR200431634 Y1 KR 200431634Y1
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주식회사 앱솔테크
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Abstract

본 고안은 송신 결합기에 관한 것으로서, 두 개의 송신기로부터 입력되는 전송 신호를 안테나에 전달하는 송신 결합기(transmitter combiner)에 있어서, 상기 각 송신기로부터의 신호를 입력받는 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와, 입력 신호를 안테나로 전달하는 안테나 단자와, 상기 각 입력 단자에 각각 연결되는 두 개의 아이솔레이터와, 상기 입력 신호를 커플링하는 하이브리드 커플러를 포함하고, 상기 하이브리드 커플러(Hybrid coupler)와 상기 아이솔레이터(Isolator)가 동일 기판에 일체형으로 구비되는 특징으로하는 송신 결합기를 제공한다. The present invention relates to a transmission combiner, comprising: a transmitter combiner for transmitting a transmission signal input from two transmitters to an antenna, the first and second input terminals receiving a signal from each transmitter; An antenna terminal for transmitting an input signal to the antenna, two isolators respectively connected to the respective input terminals, and a hybrid coupler coupling the input signal, wherein the hybrid coupler and the isolator are coupled to each other. ) Is provided integrally on the same substrate to provide a transmission coupler.

결합기, 하이브리드 커플러, 아이솔레이터 Combiner, Hybrid Coupler, Isolator

Description

송신 결합기{Transmitter combiner}Transmitter combiner

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 통신기기의 구성을 보이는 개념도.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a communication device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 고안의 실시예에 따라 제작된 3dB 커플러의 사진.2 is a photograph of a 3dB coupler manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 커플러의 특성 측정도.3 is a characteristic measurement diagram of the coupler shown in FIG.

도 4는 본 고안에 따른 아이솔레이터의 구성을 보이는 개략도.Figure 4 is a schematic view showing the configuration of an isolator according to the present invention.

도 5는 본 고안의 실시예에 따라 제작된 아이솔레이터 사진.5 is an isolator picture produced according to an embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 도시된 아이솔레이터의 주파수 특성도.6 is a frequency characteristic diagram of the isolator shown in FIG.

도 7 및 도 8은 본 고안의 실시예에 따른 GSM1900 기지국용 2-Way 송신 결합기 실물 사진.7 and 8 are a physical picture of the 2-Way transmit combiner for the GSM1900 base station according to an embodiment of the present invention.

본 고안은 이동통신 관련 통신 기기에 관한 것으로서, 구체적으로는 송신 신호를 결합하는 송신 결합기(transmitter combiner)에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile communication related communication device, and more particularly, to a transmitter combiner for combining a transmission signal.

결합기는 둘 이상의 신호를 결합하는 것으로서 고주파 무선 통신에서 출력 송신 신호 전력의 증폭 등을 위해서 분리기와 쌍으로 널리 쓰이는 주요 통신기기이 다.A combiner is a combination of two or more signals, and is a main communication device widely used as a separator and a pair for amplifying the output transmission signal power in high frequency wireless communication.

결합기는 커플러, 특히 하이브리드 커플러 또는 브랜치 라인 커플러(branch line coupler)라고 일컬어지는 3dB 커플러를 이용하여 제작될 수 있으며, 아울러 피드백 신호와의 분리를 위한 아이솔레이터를 적용할 수 있다. The coupler can be fabricated using a coupler, in particular a 3 dB coupler, called a hybrid coupler or a branch line coupler, and can also apply an isolator for separation from the feedback signal.

그런데, 현재 이동통신 기지국(Base station)의 다중 채널이 보편화 되었음에도 불구하고 송신 결합기(Transmitter Combiner)는 아직도 아이솔레이터와 커플러 및 종단기(Terminatior)등의 개별 단품을 조합하는 형태의 제품으로 구현되어 전송 손실이 증가하고, 소형화 및 안정화에 문제점이 발생하고 있다. However, even though the multi-channel of the mobile communication base station is common, the transmitter combiner is still implemented as a product combining individual components such as an isolator, a coupler, and a terminator. Increasingly, problems arise in miniaturization and stabilization.

차세대 3G 이동통신 서비스의 개시 및 기타 무선 통신의 수요가 날로 증가하고 있는 현시점에서 시장 예측에 의한 기술 개발 및 제품 선점은 매우 중요한 이슈가 되고 있다.At the moment when the launch of next generation 3G mobile communication service and other wireless communication is increasing day by day, the market development of technology and the preemption of product are very important issues.

그러나 현재 국내의 무선 통신 시장의 수요 및 잠재력에 비해 관련 통신 부품의 외산 제품 의존도는 매우 높은 편이고, 특히 아이솔레이터 등의 microwave용 ferrite 적용 제품의 기술력 및 기반 환경은 매우 열악한 수준으로 평가되어 관련 기술의 개발을 시급히 시행하여 기반 기술을 확보해야 한다.However, compared to the demand and potential of the domestic wireless communication market, the dependence on foreign products of related communication components is very high. Especially, the technology and base environment of microwave ferrite applied products such as isolators are evaluated at a very poor level. Should be implemented urgently to secure the underlying technology.

또한 무선통신 기지국 등의 시스템 사업자들의 통합된 저가의 솔루션의 요구 및 국내 기지국 메이커의 제품 경쟁력을 향상하기 위해서 저가, 고성능의transmitter combiner의 개발은 필수적인 것이다.In addition, the development of low-cost, high-performance transmitter combiners is essential for the demand of integrated low-cost solutions of system operators such as wireless communication base stations and to improve the product competitiveness of domestic base station manufacturers.

본 고안은 다양한 통신 방식에 범용으로 이용될 수 있는, 3dB 하이브리드 커플러(Hybrid coupler)와 아이솔레이터(Isolator)를 일체화하고, 부품 간 접속에 의한 손실, 인접 부품과의 간섭 등을 고려하여 전송 손실을 감소시켜 시스템의 효율을 증가시키며, 제품의 소형화, 그리고 안정된 특성을 구현할 수 있는 송신 결합기를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention integrates a 3dB hybrid coupler and isolator, which can be used for various communication methods, and reduces transmission loss in consideration of loss due to connection between parts and interference with adjacent parts. The purpose of the present invention is to provide a transmission coupler capable of increasing the efficiency of the system, miniaturization of the product, and stable characteristics.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 두 개의 송신기로부터 입력되는 전송 신호를 안테나에 전달하는 송신 결합기(transmitter combiner)에 있어서, 상기 각 송신기로부터의 신호를 입력받는 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와, 입력 신호를 안테나로 전달하는 안테나 단자와, 상기 각 입력 단자에 각각 연결되는 두 개의 아이솔레이터와, 상기 입력 신호를 커플링하는 하이브리드 커플러를 포함하고, 상기 하이브리드 커플러(Hybrid coupler)와 상기 아이솔레이터(Isolator)가 동일 기판에 일체형으로 구비되는 특징으로하는 송신 결합기를 제공한다.In order to achieve the above object, a transmitter combiner for transmitting a transmission signal input from two transmitters to an antenna, comprising: a first input terminal and a second input terminal for receiving a signal from each transmitter; An antenna terminal for transmitting an input signal to the antenna, two isolators respectively connected to the respective input terminals, and a hybrid coupler coupling the input signal, the hybrid coupler and the isolator Provides a transmission coupler characterized in that is integrally provided on the same substrate.

상기 커플러는 안테나 단자의 반사손실(Return Loss)은 -34.22dB이고 상기 제1 입력 단자와 상기 안테나 단자 사이의 삽입손실(Insertion Loss) 및 상기 제2 입력 단자와 상기 안테나 단자 사이의 삽입손실은 각각 -3.37dB와 -3.31dB의 GSM1900 기지국용 일체형 2-Way ISOHYBRID의 개발 규격 IL3.4dB max를 만족하는 것이 바람직하다.The coupler has a return loss of -34.22 dB at the antenna terminal and an insertion loss between the first input terminal and the antenna terminal and an insertion loss between the second input terminal and the antenna terminal, respectively. It is desirable to meet the development specification IL3.4dB max of the integrated 2-Way ISOHYBRID for GSM1900 base station of -3.37dB and -3.31dB.

아울러, 상기 아이솔레이터는 주파수 특성은 삽입손실이 0.15dB 이하이고 주파수 대역 내에서(1,840~1,870MHz) 반사손실과 아이솔레이션이 30dB 이상을 만족 하는 것인 바람직하다.In addition, the isolator is preferable that the frequency characteristic is that the insertion loss is 0.15dB or less, and the return loss and isolation within the frequency band (1,840 ~ 1,870MHz) satisfy 30dB or more.

본 고안의 실시예에 따른 통신기기는 설계된 아이솔레이터와 커플러를 일체형으로 결합하여 ISOHYBRID를 구성한다. The communication device according to the embodiment of the present invention forms an ISOHYBRID by integrally combining the designed isolator and coupler.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 구성에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 송신 결합기의 개념도이다. 제1 송신기가 연결되는 제1 단자와, 제2 송신기가 연결되는 제2 단자 및 안테나 단자와, 종단 단자가 3dB 하이브리드 커플러, 즉 브랜치 라인 커플러(branch line coupler)에 의하여 결합되어 있고, 아이솔레이터가 포함된다. 1 is a conceptual diagram of a transmission combiner according to an embodiment of the present invention. A first terminal to which the first transmitter is connected, a second terminal and an antenna terminal to which the second transmitter is connected, and an end terminal are coupled by a 3dB hybrid coupler, that is, a branch line coupler, and includes an isolator do.

도 2 및 도 3은 각각 본 고안에 적용되는 3dB 브랜치 라인 커플러의 예시적 제조 형태와 그 측정 결과를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 커플러는 앤소프트(Ansoft)사의 고주파 회로해석 툴인 세레나데(SerenadeTM)를 이용하여 회로 시뮤레이션을 수행한 결과를 토대로, 실제 제작 시에 발생할 수 있는 EM 커플링 효과를 고려하기 위하여 회로해석 툴의 결과를 기반으로 앤소프트(Ansoft)사의 EM 해석 툴인 HFSSTM를 이용하여 튜닝 설계하였다.2 and 3 show exemplary manufacturing forms and measurement results of the 3 dB branch line coupler applied to the present invention, respectively. The coupler shown in FIG. 2 is based on the results of circuit simulation using Serenade TM , a high-frequency circuit analysis tool from Ansoft, to consider EM coupling effects that may occur during actual fabrication. Based on the results of the circuit analysis tool, the tuning design was performed by using HFSS TM , an Ansoft EM analysis tool.

시뮬레이션 결과를 적용하여 설계한 브랜치 라인 커플러의 아트워크 레이아웃을 작도하고, 도 2에 도시된 PCB를 제작하였다. The artwork layout of the branch line coupler designed by applying the simulation results was constructed, and the PCB shown in FIG. 2 was fabricated.

　　 도 3에 도시된 바와 같이, 측정 결과가 안테나 단자의 반사손실(Return Loss)은 -34.22dB로서 EM 시뮬레이션과 유사한 결과를 보였으며, 또한 제1 입력 단자와 안테나 단자 사이의 삽입손실(insertion loss) 및 제2 입력 단자와 안테나 단 자 사이의 삽입손실은 각각 -3.37dB와 -3.31dB이다.As shown in FIG. 3, the measurement result shows that the return loss of the antenna terminal is -34.22 dB, which is similar to that of the EM simulation, and also shows an insertion loss between the first input terminal and the antenna terminal. The insertion loss between the second input terminal and the antenna terminal is -3.37dB and -3.31dB, respectively.

도 5는 아이솔레이터 내부를 구성하고 있는 형태를 보여준다. 센터 컨덕터는 신호 입력단, 출력단 및 격리단을 가지며 컨덕터의 상측과 하측에는 제 1 공진 가닛 페라이트(Garnet Ferrite)와 제 2 공진 가닛 페라이트가 위치한다. 또한 가닛 페라이트에 외부 자계를 인가하기 위한 마그넷이 존재하며 외부 자계의 자속을 균일하게 하기 위한 폴 피스와, 온도 보상회로 구현을 위한 패드가 놓인다. 5 shows a form constituting the inside of the isolator. The center conductor has a signal input end, an output end, and an isolation end, and a first resonant garnet ferrite and a second resonant garnet ferrite are positioned above and below the conductor. In addition, there is a magnet for applying an external magnetic field to the garnet ferrite, a pole piece for equalizing the magnetic flux of the external magnetic field, and a pad for implementing a temperature compensation circuit.

　　 페라이트와 유전체는 디스크형으로 되어 있으며, 내부 구조 및 크기는 주파수 대역별로 시뮬레이션을 거쳐 설정할 수 있다.The ferrite and the dielectric are disc-shaped, and the internal structure and size can be set through simulation for each frequency band.

　　 외부 자계 인가를 위한 자석으로는 고자력을 인가할 수 있는 SmCo 강자성체가 이용될 수 있다. 그러나 이것은 온도 변화에 따른 특성 값의 확보가 어려운 단점을 가지고 있는데, Ni-Alloy를 사용한 온도 보상 회로를 적용하여 온도 변화에 따른 특성 값을 확보하는 것이 바람직하다. 한편, Sr-강자성체는 착/탈자가 용이하고 주파수 특성의 확보가 용이하며 비교적 자력의 값이 작아 상/하에서 동시에 자력 인가가 가능하다.　 As a magnet for applying an external magnetic field, an SmCo ferromagnetic material capable of applying a high magnetic force may be used. However, this has a disadvantage that it is difficult to secure the characteristic value according to the temperature change, it is desirable to secure the characteristic value according to the temperature change by applying a temperature compensation circuit using Ni-Alloy. On the other hand, Sr-ferromagnetic material is easy to attach / detach, easy to secure the frequency characteristics and relatively small magnetic force value can be applied at the same time up / down magnetic.

　 가닛 페라이트의 선정에는 다음과 같은 사항을 고려되어야 한다.The selection of garnet ferrite should take into account:

첫째, 아이솔레이터의 특성평가 파라미터 중에서 가장 중요하다고 볼 수 있는 삽입손실 특성의 향상을 위해서 △H 값이 작은 칼슘 바다듐이 도핑된 YIG ㄱ가강자성체(ium Vanadium Doped YIG ferrite)를 이용할 수 있다.First, in order to improve the insertion loss characteristic, which is considered to be the most important characteristic of the isolator, YIG a ferromagnetic material doped with calcium admium having a small ΔH value may be used.

둘째, 정션부(Junction)의 크기 감소를 위해서 페라이트에 유전체가 둘러싸고 있는 형태를 취하며 사용한 유전체의 재질은 마그네슘 칼슘 티타네이트 (Magnesium Calcium Titinate)이며 유전율은 30이다.Second, in order to reduce the size of the junction (Junction) to take the form of a dielectric surrounded by a ferrite, the material of the used dielectric material is magnesium calcium Calcium Titinate (dielectric constant is 30).

셋째, 특성 향상을 위하여 Sr-강자성체에 은페이스트 침잠(silver paste dipping) 공정을 추가하는 것이 바람직하다.Third, it is preferable to add a silver paste dipping process to the Sr-ferromagnetic material in order to improve properties.

설계에 적용된 폴 피스(Pole Piece)는 등가회로 상에서 분로(Shunt) 역할을 하며 자성체에 공급되는 외부자계를 골고루 분포시키는 자력 조정 역할을 하는데 0.1t, 0.25t, 0.5t로 두께가 커질수록 자력이 강해져 고주파로 중심주파수가 이동한다. sus436 재질을 사용할 수 있다. Pole Piece applied to the design acts as a shunt in the equivalent circuit and adjusts the magnetic force to evenly distribute the external magnetic field supplied to the magnetic material. As the thickness increases to 0.1t, 0.25t, 0.5t, the magnetic force is increased. The center frequency shifts to high frequency. sus436 material is available.

도 4 및 5와 같이 제작된 아이솔레이터는 도 6에 도시된 바와 같은 주파수 특성 곡선을 보여주며, 중심 주파수에서의 반사손실과 아이솔레이션은 각각 23dB 이상이고 삽입손실은 0.25dB 이내의 결과를 보였다. 측정한 결과 25°C 상온에서의 특성은 밴드 폭 60MHz에서 삽입손실이 0.21dB에서 0.22dB의 값을 보였고, 반사손실은 제1 입력 단자의 경우에 -21.6 dB에서 -22.9dB를 보였으며 제2 입력 ㄷ단자의 경우에는 중심주파수에서 -38.3 dB이었다. The isolators manufactured as shown in FIGS. 4 and 5 show the frequency characteristic curves as shown in FIG. 6, and the reflection loss and the isolation at the center frequency are more than 23 dB and the insertion loss is within 0.25 dB. As a result of the measurement, the characteristic at 25 ° C room temperature showed insertion loss of 0.21dB to 0.22dB at the band width of 60MHz, return loss of -21.6dB to -22.9dB for the first input terminal The input c terminal was -38.3 dB at the center frequency.

도 7 및 도 8은 본 고안에 따라 구현한 일체형 송신 결합기의 실시예를 보이는 사진이다.7 and 8 are photographs showing an embodiment of an integrated transmission combiner implemented according to the present invention.

도시된 바와 같이, 각 송신기로부터의 신호를 입력받는 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와, 입력 신호를 안테나로 전달하는 안테나 단자와, 상기 각 입력 단자에 각각 연결되는 두 개의 아이솔레이터와, 상기 입력 신호를 커플링하는 하이브리드 커플러를 포함하고, 상기 하이브리드 커플러(Hybrid coupler)와 상기 아이솔레이터(Isolator)가 동일 기판에 일체형으로 구비되는 특징으로 한다.As shown, a first input terminal and a second input terminal for receiving a signal from each transmitter, an antenna terminal for transmitting an input signal to the antenna, two isolators connected to each of the input terminals, and the input And a hybrid coupler coupling the signal, wherein the hybrid coupler and the isolator are integrally provided on the same substrate.

특성 평가를 위한 설계 중심주파수는 1960MHz이고 각각의 입력 단자에서 삽입손실은 3.5dB, max. 이며 출력단-입력단과 입력단-입력단의 격리도(Isolation)는 각각 23dB, min. 과 48dB, min이다. 여기서 입력단은 도 7에서의 제1 입력 단자(port 1) 및 제2 입력 단자(port 2)를 의미하며 출력단은 안테나 단자(ANT)이다.Design center frequency for evaluation is 1960MHz and insertion loss is 3.5dB, max. Isolation of output-input and input-input stage is 23dB, min. And 48 dB, min. Herein, the input terminal refers to the first input terminal port 1 and the second input terminal port 2 in FIG. 7, and the output terminal is the antenna terminal ANT.

제1 입력 단자와 제2 입력 단자를 지나는 신호는 각각 서로 다른 단자에 영향을 주지 않으면서 안테나 단자을 통하여 공간으로 방사되며, 안테나 단자을 통하거나 다른 단자를 통하여 유입되는 신호 전력은 100Watt 혹은 150Watt의 칩 종단기(chip termination)에서 열에너지가 되어 빠져나가게 된다. Signals passing through the first and second input terminals are radiated into the space through the antenna terminals without affecting the different terminals, and the signal power flowing through the antenna terminals or through the other terminals is 100Watt or 150Watt chip terminator. (chip termination) is released as heat energy.

본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 상세히 기술하였다. 그러나, 상세한 설명 및 본고안의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, but the detailed description and embodiments of the present disclosure are exemplary only.

이러한 개발 방법을 통하여 GSM1900 주파수 대역을 비롯한 K-PCS, W-CDMA 및 WiBro 대역의 Isolator와 ISOHYBRID Transmitter Combiner를 개발함과 동시에 이러한 부품들을 일체형으로 구현하면서 부품간 접속에 의한 손실, 인접 부품과의 간섭 등으로 발생하는 전송 손실 등을 감소시켜 시스템의 효율을 증가시켰으며 제품의 소형화 및 안정된 특성을 구현할 수 있다.Through this development method, Isolator and ISOHYBRID Transmitter Combiner of K-PCS, W-CDMA and WiBro band including GSM1900 frequency band are developed, and these parts are integrated, and loss due to connection between parts and interference with adjacent parts It reduces the transmission loss caused by the system and increases the efficiency of the system, and can make the product small and stable.

Claims (3)

두 개의 송신기로부터 입력되는 전송 신호를 안테나에 전달하는 송신 결합기(transmitter combiner)에 있어서, In a transmitter combiner for transmitting a transmission signal input from two transmitters to the antenna, 상기 각 송신기로부터의 신호를 입력받는 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와, A first input terminal and a second input terminal receiving a signal from each transmitter; 입력 신호를 안테나로 전달하는 안테나 단자와, An antenna terminal for transmitting an input signal to the antenna, 상기 각 입력 단자에 각각 연결되는 두 개의 아이솔레이터와,Two isolators connected to each of the input terminals, 상기 입력 신호를 커플링하는 하이브리드 커플러를 포함하고,A hybrid coupler coupling the input signal, 상기 하이브리드 커플러(Hybrid coupler)와 상기 아이솔레이터(Isolator)가 동일 기판에 일체형으로 구비되는 특징으로하는 송신 결합기.And wherein the hybrid coupler and the isolator are integrally provided on the same substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 커플러는 안테나 단자의 반사손실(Return Loss)은 -34.22dB이고 상기 제1 입력 단자와 상기 안테나 단자 사이의 삽입손실(Insertion Loss) 및 상기 제2 입력 단자와 상기 안테나 단자 사이의 삽입손실은 각각 -3.37dB와 -3.31dB인 것을 특징으로 하는 송신 결합기.The coupler has a return loss of -34.22 dB at the antenna terminal and an insertion loss between the first input terminal and the antenna terminal and an insertion loss between the second input terminal and the antenna terminal, respectively. A transmit combiner, characterized by -3.37 dB and -3.31 dB. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아이솔레이터는 주파수 특성은 삽입손실이 0.15dB 이하이고 주파수 대역 내에서(1,840~1,870MHz) 반사손실과 아이솔레이션이 30dB 이상을 만족하는 것인 송신 결합기.The isolator has a frequency characteristic is that the insertion loss is 0.15dB or less and within the frequency band (1,840 ~ 1,870MHz) return loss and the isolation satisfies 30dB or more.
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