KR20070014673A - Ｎ-웨이 전력분배기/합성기 및 이를 이용한 ｒｆ 신호출력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이솔레이트된 전력분배기/합성기 및 상기 전력분배기/합성기를 이용한 RF 신호 출력장치로서, 전력분배/합성회로의 복수개의 단자에 아이솔레이션 회로를 연결함으로써, RF 신호 출력장치를 이용하여 독립적인 분배기 및 합성기를 용이하게 구현할 수 있으며, 전력 증폭기 중 일부에 고장이 발생하더라도 정상적으로 동작중인 나머지 전력 증폭기의 S-파라미터의 특성을 정상적으로 유지하여 고품질의 전력을 송신함으로써 전체 시스템의 특성이 열화되지 않도록 할 수 있다.

전력 합성기, 분배기, 격리, 아이솔레이션

Description

Ｎ-웨이 전력분배기/합성기 및 이를 이용한 ＲＦ 신호 출력장치{N-WAY POWER DIVIDER/COMBINER AND A RF SIGNAL OUTPUT DEVICE USING THEREOF}

도 1은 윌킨슨 방식의 전력분배기/합성기를 이용한 종래의 RF 신호 출력장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명에 의한 아이솔레이트(isolate)된 전력 분배기/합성기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 아이솔레이트된 전력 분배기/합성기의 회로도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 RF 신호 출력장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의한 RF 신호 출력장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 의한 RF 신호 출력장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 7은 종래의 RF 신호 출력장치에 의한 아이솔레이션 특성을 도시한 그래프이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 제1, 제2, 제3실시예에 의한 아이솔레이션 특성을 도시한 그래프이다.

도 9는 본 발명에 의한 2단자 신호 분배기의 아이솔레이션 특성을 도시한 그래프이다.

도 10은 본 발명에 의한 3단자 신호 분배기의 아이솔레이션 특성을 도시한 그래프이다.

도 11은 본 발명에 의한 4단자 신호 분배기의 아이솔레이션 특성을 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 전력 분배기/합성기

100a: 윌킨슨(WILKINSON) 분배기

100b: 윌킨슨 합성기

200: n-웨이 전력 분배기/합성기

210a: 전력분배회로

210b: 전력합성회로

220: 아이솔레이션 회로

221: 로드 종단 회로

222: 로드 밸런스 회로

300a: 3dB 분배기

300b: 3dB 합성기

400: 증폭기(amplifier)

본 발명은 고주파 신호를 분배 또는 합성하는 전력분배기/합성기 및 이를 이용한 RF 신호출력장치로서, λ/4 길이의 마이크로스트립 라인(입력에 대해 90°의 위상지연을 가진)으로 구성되어 하나의 입출력신호를 N개로 분배 또는 합성하는 전력분배/ 합성기를 포함하는 RF신호 출력장치에 관한 것이다.

아날로그 및 디지털 신호를 송수신하는 통신 장치에서는 신호전력의 분배 및 합성이 시스템의 성능 및 용량에 미치는 영향이 매우 크다. 따라서, 통신장치의 신호출력을 정밀하게 안정화시키는 것이 필요하다. 이와 같은 통신장치의 신호출력의 안정성은 RF 신호 전력증폭기의 출력을 분배 또는 합성하는 과정에서의 분배기(또는 합성기)의 입출력 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio, 전압정재파비)과 분배노드 또는 합성노드에서의 아이솔레이션 값(Isolation Value) 및 채널들 사이의 아이솔레이션 값에 의해 큰 영향을 받는다.

일반적으로 통신 시스템에서 송신 신호를 분배 또는 합성시키는 데 사용되는 윌킨슨(WILKINSON)방식의 전력 분배기/합성기는 복수개의 입출력 포트들간에 아이솔레이션이 이루어지고 모든 포트들이 정합되도록 하나의 전송선로와 2개의 전송선로들이 연결되고, 2개의 전송선로 사이에 정합을 위한 차동저항이 결합되어 구성되는 손실 있는 3-포트 네트워크이다. 이와 같은 윌킨슨 방식의 전력 분배기/합성기는 복수개의 입출력 포트들 사이에 누설되거나 반사되는 신호들에 의해 출력 VSWR 특성이 나쁘다. 또한 분지수가 일반적으로 2개로서, 짝수개의 분지수를 구현하는 것은 비교적 용이하나 분지수가 1,3,5...개와 같이 홀수개인 경우에는 출력포트들 사이의 임피던스 매칭이 어려워서 출력특성이 좋은 분배기/합성기를 구현하기 어렵다. 그리고 윌킨슨 분배기/합성기에 연결된 RF 전력 증폭기의 이득 및 출력이 상이하면, 복수개의 신호의 출력전력이 달라지게 되어 전체 시스템의 성능이 열화되는 문제가 발생하며, RF 전력 증폭기의 특성에 따라 RF신호의 출력이 변동하고 출력 특성이 열화되므로, 이는 디지털 통신 시스템과 같이 정밀한 전력 제어가 요구되는 시스템에서 중대한 문제가 아닐 수 없다.

도 1은 윌킨슨 분배기/합성기를 이용하여 RF신호를 출력하는 종래의 RF신호 출력장치를 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 RF 신호장치(100)는 윌킨슨 방식의 분배기(101a), 합성기(101b) 및 RF전력증폭기(104)를 포함하여 구성되고, 하나의 RF신호는 윌킨슨 분배기(101a)를 통과해서 N개의 신호로 분배되고 분배된 N개의 신호는 RF 전력 증폭기(104)에 의해 증폭된 후, 윌킨슨 분배기(101b)에 의해 하나의 신호로 출력된다.

이와 같은 종래의 RF 출력장치는 기존의 윌킨슨 방식의 분배기(101a) 및 합성기(101b)에서 복수개의 입출력 단자들의 신호들이 다른 단자들로 누설되거나 반사되므로 입출력 VSWR 특성이 좋지 않은 문제를 그대로 가지고 있을 뿐만 아니라 그 자체로 독립적인 분배기 및 합성기의 제작이 어렵다라는 문제가 있다. 보통 이러한 문제를 해결하기 위해 RF 전력 증폭기의 이득과 출력을 정밀하게 조정하는 방법이 이용되고 있으나, 윌킨슨 방식의 분배기 및 합성기로는 입출력 VSWR의 열화된 특성에 의해 RF신호의 출력과 특성이 변하기 때문에 한계가 있다.

본 발명의 목적은 전력분배기 및 합성기의 복수개의 입출력포트를 통해 송수신되는 RF 신호의 아이솔레이션을 향상시키고, 복수의 전력분배/합성을 용이하게 하는 RF 신호 출력장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 향상된 S 파라미터 특성을 유지하는 동시에 RF 신호 출력장치에 포함된 전력분배기 또는 합성기를 용이하게 구현할 수 있는 RF 신호 출력장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시내용 뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 N-웨이 전력 분배기/합성기에 있어서,

제 1 입/출력 포트;

제 1 입/출력 포트와 접속하는 제1 전송선로;

제1 전송선로에 연결된 N개의 제2 전송선로들;

제 2 전송선로들과 대응된 제2 입/출력 포트들 간에 전송되는 신호들을 입력 받아 신호들 간의 격리도를 향상시키는 아이솔레이션 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기 및 합성기를 제공한다.

아이솔레이션 회로는, N개의 제2 전송선로에 연결되고, 제2 전송선로를 통해 전송되는 N개의 신호들의 반사전력을 소모시키는 로드 종단 회로; 및 로드 종단 회로를 통해 반사 전력이 소모된 N개의 신호들간의 아이솔레이션 및 밸런스를 조절하는 로드 밸런스 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 로드 종단 회로는 제2 전송선로에 각각 연결된 N개의 제3 전송선로; 및 일측이 제3 전송선로와 연결되고 타측이 어스(earth)된 차동저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제3 전송선로는, 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4 인 것이 바람직하다.

또한 로드 밸런스 회로는 일측이 제3 전송선로와 연결되고, 타측이 공통단자로 연결된 N개의 제4 전송선로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제4 전송선로는 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4 인 것이 바람직하다.

또한, 제1 입/출력포트로 입력된 신호를 분배하여 N개의 제2 입/출력 포트로 출력하되, 아이솔레이션 회로는 N개의 제2 입/출력포트로 출력되는 신호들간 영향력을 차단함을 특징으로 한다.

N개의 제2 입/출력포트로 출력되는 신호들간 영향력을 차단함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 입력된 하나의 RF 신호를 N개(N은 2이상의 정수)로 분배하는 전력분배기;

전력분배기에서 분배된 N개의 신호를 소정의 크기로 증폭시키는 전력 증폭기;

전력 증폭기에서 증폭된 N개의 신호를 수신하여 하나의 신호로 합성하는 전력 합성기; 및

전력 분배기의 출력포트들에 연결되고, 전력 분배기의 출력포트들간에 전송되는 신호들을 입력받아 신호들간의 격리도를 향상시키는 아이솔레이션(Isolation)회로를 포함하는, RF 신호 출력장치를 제공한다.

아이솔레이션 회로는 전력 합성기의 입력포트들에 연결되고, 전력 증폭기로부터 전력 합성기에 전송되는 신호들을 입력받아 신호들간의 격리도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또한 아이솔레이션 회로는,

전력 분배기의 출력단자에 접속하여 전력 분배기의 출력포트들간을 격리시키고 반사전력을 소모시키는 로드 종단회로; 및

로드 종단회로에 연결되고, 전력 분배기의 출력포트들의 격리도 및 밸런스를 조절하는 로드 밸런스 회로를 포함하는 것이 바람직하다.

로드 종단회로는 전력 분배기의 N개의 출력포트에 각각 연결되는 전송선로와, 한쪽 단자가 전송 선로에 연결되고 나머지 한쪽 단자가 어스(earth)된 차동저항을 포함하는 것이 바람직하다.

로드 밸런스 회로는 한쪽 단자가 로드 종단회로의 전송선로와 차동 저항 사이에 연결되고, 나머지 한쪽 단자가 하나로 연결된 N개의 전송선로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

로드 종단회로의 전송선로 및 로드 밸런스 회로의 전송선로는 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4길이인 것이 바람직하다.

아이솔레이션 회로는 별도의 출력 포트를 가지는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 공지 구성에 대한 구체적인 설명 또는 당업자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서 동일기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙여 그 반복 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 아이솔레이트된 전력 분배기/합성기의 블록도를 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 아이솔레이트된 전력 분배기/합성기(220)는 전력 분배/합성 회로(221)의 복수개의 입력 또는 출력 포트에 로드 종단회로(221) 및 로드 밸런스 회로(222)로 이루어진 아이솔레이션 회로(222)를 접속하여 구성된다.

전력 분배/합성 회로(221)는 일측에 하나의 입/출력 포트(201)와 연결되고와, 타측에 4개의 입/출력포트(202,203,204,205)와 연결되어 구성된다. 도 2에서 전력 분배/합성회로(221)는 4개의 입/출력포트를 가지고 있으나, 입/출력포트의 수는 이에 한정되지 않고 N개(N은 2이상의 정수)가 될 수 있다.

여기서, 전력 분배/합성 회로(221)는 대칭성에 의해 의해 분배기 또는 합성기로 모두 사용될 수 있다. 즉, 하나의 입/출력포트(201)에 신호가 입력되면 4개의 포트(202,203,204,205)를 통해 4개의 신호가 출력되는 전력분배기(221)로 작동하고, 역으로 4개의 포트(202,203,204,205)를 통해 4개의 신호가 입력되면 하나의 포트(11)로 합성된 신호가 출력되는 전력 합성회로(221)로 작동하게 된다. 이러한 전력분배/합성 회로(100)로는 윌킨슨 방식의 전력 분배기/합성기를 포함한 기존의 전력 분배기/합성기가 사용될 수 있다.

로드 종단 회로(221)는 전력 분배/합성 회로(221)의 4개의 입/출력포트에 각각 접속하여 4개의 입/출력포트로 전송되는 N개의 RF신호들이 다른 선로로 누설(leakage)되거나 반사되는 것을 차단한다.

로드 밸런스 회로(222)는 로드 종단 회로(221)에 연결되고, 로드 종단 회로(221)를 통해 누설되는 신호들의 밸런스를 조절하여 전력 분배기/합성기의 아이솔레이션을 향상시킨다.

도 3은 도 2의 아이솔레이트된 전력 분배기/합성기(200)의 회로도를 보다 구체적으로 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 전력 분배/합성 회로(210)는 외부의 4개의 입력단자(RF_INPUT1,RF_INPUT2,RF_INPUT3.RF_INPUT4)는 임피던스 크기가 Z3인 4개의 스트립 라인의 일측과 연결되고, 4개의 스트립 라인의 타측 단자는 하나의 스트립 라인(Z4)이 연결된다. 또한 스트립 라인(Z4)의 타측 단자는 합성된 전 력을 출력하는 출력단자가 연결되어, 4개의 입력단자(RF_INPUT1,RF_INPUT2,RF_INPUT3.RF_INPUT4)에서 입력된 신호가 하나의 신호로 합성되어 출력된다.

그리고 전력 분배/합성 회로(210)의 4개의 입력포트(RF_INPUT1,RF_INPUT2,RF_INPUT3.RF_INPUT4)에는 전송선로(221)와 차동저항(222)으로 구성된 로드 종단 회로(221)가 연결된다. 로드 종단 회로(221)의 전송선로(221)는 임피던스의 크기가 Z1이고, λ/4의 길이의 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성된다. 차동저항은 바람직하게는 크기가 50Ω이며, 누설된 입력신호에 의한 반사전력을 소모시키는 기능을 한다. 로드 종단 회로(221)는 4개의 RF입력단자(RF_INPUT1,RF_INPUT2.RF_INPUT3,RF_INPUT4)들을 통해 입력되는 4개의 입력신호 중 일부가 다른 RF 입력포트로 누설되는 것을 방지한다.

로드 밸런스 회로(222)는 로드 종단 회로(221)의 스트립 라인(z1)과 저항(R1,R2,R3,R4)의 접합점에 각각 일측 단자가 접속하고, 타측 단자가 하나의 노드에 공통으로 접속하는 전송선로로 구성된다. 로드 밸런스 회로(222)의 전송선로는 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되며, 상기 스트립 라인 또는 동축 케이블은 λ/4의 길이를 가지고, 임피던스 크기가 Z2이다.

로드 밸런스 회로(222)는 복수개의 입/출력 단자들 중 임의의 두 단자 사이의 위상차가 항상 λ(180°)가 되도록 한다. 즉, 입력단자(RF_INPUT1)을 통해 입력된 신호 중 일부가 다른 입력단자(RF_INPUT2,RF_INPUT3,RF_INPUT4)로 누설되는 경우를 보면, 제 1 입력단자와 연결된 λ/4 길이의 로드 종단 회로(220)의 전송선 로(221a)에 의해 zb지점에서의 입력신호는 λ/4만큼 위상이 변화하고, λ/4 길이의 로드 밸런스 회로(222)를 통과하면 λ/4만큼 위상이 변화하므로, 로드 밸런스 회로(220)의 공통접속점zc에서는 입력신호의 위상이 λ/2만큼 변화한다. 역으로 z2에 도달한 입력신호가 로드 밸런스 회로(220)의 공통접속점zc에서 다른 입력단자(RF_INPUT2,RF_INPUT3,RF_INPUT4)로 전달될 경우에도 총 위상차가 λ/2가 된다 . 따라서, 상기 아이솔레이션 회로(220)를 통해 하나의 입력단자에서 누설된 입력신호가 다른 입력단자로 도달할 때 총 λ(180°)의 위상차가 발생하므로, 누설된 신호의 위상 변화가 없게 되어 밸런스 및 아이솔레이션을 향상시킨다.

만약, 로드 밸런스 회로(222)가 없다면 로드 종단회로(221)의 제 1 전송선로 및 누설된 신호가 유입된 로드 종단회로의 다른 단자의 임피던스Z1에 의해 누설된 신호가 유입된 입력단자에서는 λ/2(180°)의 위상차가 발생하므로, 전력분배/합성기의 밸런스를 악화시킨다.

또한, 본 발명의 아이솔레이션 회로(220)는 신호가 짝수개인 경우 뿐만 아니라 홀수개인 경우에도 복수개의 입/출력단자들간의 임피던스를 효과적으로 매칭(matching)시킨다. 상기한 바와 같이, 복수개의 입/출력 단자들 사이에 누설된 전류종래의 전압 분배기/결합기에 의하면 짝수개의 신호를 분배/합성하는 것은 구현하기 쉬운 데 반해, 홀수개의 신호를 분배/합성할 때에는 좋은 신호특성을 가지도록 구현하는 것 자체가 어려웠으나, 본원발명은 신호의 수가 홀수개인 경우에도 좋은 격리도를 가지고 분배 또는 결합할 수 있는 이점을 나타낸다.

각각의 신호 스트립 라인의 임피던스 및 임피던스의 길이(λ/4)는 다음의 수 학식 1 및 2를 이용하여 구할 수 있다.

먼저 임피던스의 길이는 수학식1과 같다.

여기서, c는 광속으로 3.0×10⁸ ㎧이고, f는 입력신호의 중심 주파수이다. 상기 임피던스의 길이는 입출력 신호의 포트수와 관계없이 중심 주파수에만 영향을 받는 값값이다.

또한, 각 전송선로의 영상 임피던스 크기(z)는 다음의 수학식 2를 통해 구할 수 있다.

여기서, Za는 신호 입력단자와 로드 종단 회로의 접합점에서 측정한 임피던스의 크기이고, Zb는 로드 종단 회로의 영상 임피던스 Z1, 저항 R의 접합점에서 측정한 임피던스의 크기이며, Zc는 로드 밸런스 회로의 N개의 영상 임피던스 Z2들이 만나는 공통 접합점에서 측정한 임피던스의 크기이며, Zd는 전력 분배기/합성기의 1개의 전송선로 및 N개의 전송선로가 만나는 접합점에서 측정한 임피던스의 크기이며, Ze는 외부 입력 또는 출력 포트와 1개의 전송선로의 접합점에서 측정한 임피던스의 크기이다.

상기 임피던스는 입출력 신호의 포트수에 따라 상기 각 접합점에서 측정되는 임피던스들(Za, Zb, Zc, Zd, Ze)의 값이 바뀌게 되므로 다른 값들을 갖게 될 것이다.

한편, 도4 내지 도 6에는 본원발명의 아이솔레이트된 전력 분배기/합성기를 이용한 RF신호 출력장치의 다양한 실시예들을 도시하고 있다.

도 4는 윌킨슨 전력 분배기(100a), 윌킨슨 전력 합성기(100b), 격리회로(220) 및 N개의 증폭기(400)로 구성된 RF신호 출력장치를 도시하고 있다. RF 신호 출력장치는 윌킨슨 전력 분배기(100a)와 증폭기(400) 사이 및 윌킨슨 전력 합성기(100b)와 증폭기(400) 사이에 각각 격리회로(220)를 연결함으로써, 증폭기(400)에 입력되거나 출력되는 신호들 사이에 누설 또는 반사가 이루어지지 않도록 한다. 이에 따라 본원에 의한 RF신호 출력장치는 향상된 VSWR 특성을 갖게 된다.

또한, 윌킨슨 분배기(100a) 및 윌킨슨 합성기(100b)의 복수개의 단자에 각각 연결된 아이솔레이트 회로(220)에 의해 N개의 증폭기 중 어느 하나가 고장나더라도 정상적으로 동작하는 증폭기는 상기 고장난 증폭기에 의해 변조된 신호의 영향을 받지 않으면서 증폭된 RF 신호를 안정되게 출력할 수 있다.

그리고 윌킨슨 합성기측에 연결된 격리회로(220)에 별도의 단자를 연결함으 로써, N개의 증폭신호로 분배하는 분배기를 구현할 수 있다.

도 5는 윌킨슨 전력 분배기(100a), N개의 3dB 분배기(300a) 및 3dB 합성기(300b), 3dB 분배기(300a)와 3dB 합성기(300b) 사이에 2개씩 연결된 증폭기(400), 윌킨슨 전력 합성기(100b)를 포함하여 구성된 종래의 RF신호 출력장치에 아이솔레이트 회로(220)를 윌킨슨 분배기(100a)와 윌킨슨 합성기(100b)의 복수개의 단자에 연결하여 RF신호 출력장치를 도시하고 있다.

도 6은 상기 도 5에 도시된 RF신호출력장치에서 3dB 분배기 및 3dB 합성기 대신 본원의 아이솔레이트 분배기 및 합성기를 이용한 RF 신호출력장치를 도시하고 있다. 기존의 3dB 분배기 및 3dB 합성기가 보통 하나의 신호를 두개로 분배하거나 합성하므로 N개의 3dB 분배기 및 3dB 합성기에 사용될 증폭기의 수가 2N개임에 반해, 본원발명의 아이솔레이트된 분배기 및 합성기를 사용할 경우 증폭기의 수를 자유롭게 결정할 수 있으므로 증폭기의 수를 현저하게 감소시킬 수 있다.

도 7은 종래의 3포트-윌킨슨 분배기를 이용한 통신장치의 동작 특성을 나타낸 그래프이다. 도 7의 그래프 위쪽의 3개의 직선은 1개의 입력단자와 3개의 출력단자를 통해 입출력되는 전력신호의 손실을 나타내고 있으며, 아래쪽에 도시된 곡선은 입력포트에서의 아이솔레이션 값을 나타내는 것으로, 약 1.8GHz에서 -42dB의 값을 가진다.

도 8은 본원발명의 일실시예에 따른 아이솔레이션 값을 그래프로 도시하고 있다. 도 8에 도시된 그래프를 보면, 곡선 중 맨 아래쪽에 위치한 곡선은 출력신호들의 아이솔레이션 값을 나타내는 것으로, 1.8GHz에서 약 -52dB의 값을 가진다. 이와 같이 본원발명은 종래의 3포트-윌킨슨 분배기를 이용한 통신장치가 -42dB를 가지는 것과 비교하여 아이솔레이션이 향상되었음을 알 수 있다.

도 9는 본원발명에 의한 2분배-분배기에서의 아이솔레이션값을 그래프로 도시하고 있으며, 도 10은 본원발명에 의한 3분배-분배기에서의 아이솔레이션값을 그래프로 도시하고 있으며, 도 11은 본원발명에 의한 4분배-분배기에서의 아이솔레이션 값을 그래프로 도시하고 있다.

도 9 내지 도 11에 도시된 각 그래프들을 비교하면, 2분배-분배기, 3분배-분배기 및 4분배-분배기 모두 -44dB이하의 아이솔레이션 값을 가진다. 이는 종래의 분배기에 비해 아이솔레이션이 향상되었음을 나타내며, 특히 3분배-분배기의 아이솔레이션값이 2분배, 4분배 등 2N분배-분배기 형태의 아이솔레이션값과 비슷할 정도로 향상된다.

한편 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 기존의 전력 분배기 또는 전력합성기를 아이솔레이트된 회로로 구성함으로써 복수개의 단자를 통해 입력 또는 출력되는 신호 각각에 대해 독립적인 전력 분배/합성기를 용이하게 구현할 수 있으며, 짝수개의 전력 분배/합성 뿐만 아니라 홀수개의 전력 분배/합성도 용이하게 할 수 있다.

또한, 기존의 RF 출력신호 송출장치의 전력 분배기 및 전력 합성기를 상기 아이솔레이트된 회로로 구현함으로써 RF 출력신호 송출장치에 포함된 복수개의 전력 증폭기 중 어느 하나가 고장나더라도 나머지 동작중인 전력 증폭기의 S-파라미터의 특성을 정상적으로 유지시켜 전체 통신 시스템 특성의 열화가 발생하지 않도록 함에 따라 기존의 윌킨슨 분배/합성기보다 입출력 VSWR 특성이 더 전력을 송신하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생될 수 있는 효과 및 산업발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

Claims (16)

1. N-웨이 전력 분배기/합성기에 있어서,

   제 1 입/출력 포트;

   상기 제 1 입/출력 포트와 접속하는 제1 전송선로;

   상기 제1 전송선로에 연결된 N개의 제2 전송선로들;

   상기 제 2 전송선로들과 대응된 제2 입/출력 포트들 간에 전송되는 신호들을 입력받아 상기 신호들 간의 격리도를 향상시키는 아이솔레이션 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기 및 합성기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 아이솔레이션 회로는,

   상기 N개의 제2 전송선로에 연결되고, 상기 제2 전송선로를 통해 전송되는 N개의 신호들의 반사전력을 소모시키는 로드 종단 회로; 및

   상기 로드 종단 회로를 통해 반사 전력이 소모된 N개의 신호들간의 아이솔레이션 및 밸런스를 조절하는 로드 밸런스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 로드 종단 회로는 상기 제2 전송선로에 각각 연결된 N개의 제3 전송선 로; 및

   일측이 상기 제3 전송선로와 연결되고 타측이 어스(earth)된 차동저항을 포함하는 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제3 전송선로는, 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4 인 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 로드 밸런스 회로는 일측이 상기 제3 전송선로와 연결되고, 타측이 공통단자로 연결된 N개의 제4 전송선로를 포함하는 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제4 전송선로는 상기 로드 밸런스 회로의 전송선로는, 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4 인 것을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 입/출력포트로 입력된 신호를 분배하여 상기 N개의 제2 입/출력 포 트로 출력하되,

   상기 아이솔레이션 회로는 상기 N개의 제2 입/출력포트로 출력되는 신호들간 영향력을 차단함을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 N개의 제2 입/출력포트로 출력되는 신호들간 영향력을 차단함을 특징으로 하는, N-웨이 전력 분배기/합성기.
9. 입력된 하나의 RF 신호를 N개(N은 2이상의 정수)로 분배하는 전력분배기;

   상기 전력분배기에서 분배된 N개의 신호를 소정의 크기로 증폭시키는 전력 증폭기;

   상기 전력 증폭기에서 증폭된 N개의 신호를 수신하여 하나의 신호로 합성하는 전력 합성기; 및

   상기 전력 분배기의 출력포트들에 연결되고, 상기 전력 분배기의 출력포트들간에 전송되는 신호들을 입력받아 상기 신호들간의 격리도를 향상시키는 아이솔레이션(Isolation)회로를 포함하는, RF 신호 출력장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 아이솔레이션 회로는 상기 전력 합성기의 입력포트들에 연결되고, 상기 전력 증폭기로부터 상기 전력 합성기에 전송되는 신호들을 입력받아 상기 신호들간 의 격리도를 향상시키는 것을 특징으로 하는, RF 신호 출력장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 아이솔레이션 회로는,

    상기 전력 분배기의 출력단자에 접속하여 상기 전력 분배기의 출력포트들간을 격리시키고 반사전력을 소모시키는 로드 종단회로; 및

    상기 로드 종단회로에 연결되고, 상기 전력 분배기의 출력포트들의 격리도 및 밸런스를 조절하는 로드 밸런스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, RF 신호 출력장치.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 로드 종단회로는 상기 전력 분배기의 N개의 출력포트에 각각 연결되는 전송선로와, 한쪽 단자가 상기 전송 선로에 연결되고 나머지 한쪽 단자가 어스(earth)된 차동저항을 포함하는, RF 신호 출력장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 로드 밸런스 회로는 한쪽 단자가 상기 로드 종단회로의 전송선로와 상기 차동 저항 사이에 연결되고, 나머지 한쪽 단자가 하나로 연결된 N개의 전송선로로 이루어지는 것을 특징으로 하는, RF 신호 출력장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 로드 종단회로의 전송선로는 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4길이인 것을 특징으로 하는, RF 신호 출력장치.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 로드 밸런스 회로의 전송선로는 스트립 라인 또는 동축 케이블로 구성되고, 그 길이가 λ/4길이인 것을 특징으로 하는 RF 신호 출력장치.
16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 아이솔레이션 회로는 별도의 출력 포트를 가지는 것을 특징으로 하는, RF 신호 출력장치.

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