KR20070055990A - Microwave group delay time adjuster using resonance circuit - Google Patents

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김철동
김홍기
정용채
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세원텔레텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기에 대한 것으로, 신호전송선로에 연결되며 바이어스 전압에 따라 캐패시터값이 변화하는 가변 캐패시터부(110)와; 상기 가변 캐패시터부(110)와 병렬 연결되며, 리액턴스가 양의 값을 가진 범위 내에서 캐패시터값을 변화시키는 가변 인덕터부(120)를 포함하여 이루어지는 단일 군지연 시간조정기(100)를 통하여 우수한 전기적 신호 전달 특성을 가지는 마이크로파 송수신 시스템을 제공한다.The present invention relates to a microwave group delay time adjuster using a resonant circuit, comprising: a variable capacitor unit (110) connected to a signal transmission line and changing a capacitor value according to a bias voltage; It is connected in parallel with the variable capacitor unit 110, and excellent electrical signal through a single group delay time adjuster 100 comprising a variable inductor unit 120 for changing the capacitor value within the range of the reactance positive value Provided is a microwave transmission and reception system having a transmission characteristic.

군지연 시간조정기 Group delay time adjuster

Description

공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기{MICROWAVE GROUP DELAY TIME ADJUSTER USING RESONANCE CIRCUIT}Microwave group delay time adjuster using resonant circuit {MICROWAVE GROUP DELAY TIME ADJUSTER USING RESONANCE CIRCUIT}

도 1은 전송선로에 연결된 병렬 공진 회로를 나타낸 회로도,1 is a circuit diagram showing a parallel resonant circuit connected to a transmission line;

도 2는 버랙터 다이오드의 역바이어스에 따른 다이오드 커패시턴스를 측정하여 나타낸 그래프,2 is a graph showing diode capacitance measured according to reverse bias of a varactor diode;

도 3은 전송선로와 집중소자 등가모델을 나타낸 회로도,3 is a circuit diagram showing an equivalent model of a transmission line and a concentrated element;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 군지연 시간 조정기를 나타낸 회로도,4 is a circuit diagram showing a single group delay time adjuster according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전송선로 등가모델을 적용한 단일 군지연 시간 조정기를 나타낸 회로도.5 is a circuit diagram illustrating a single group delay time adjuster applying a transmission line equivalent model according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 단일 군지연 시간 조정기 110 : 가변 캐패시터부100: single group delay time adjuster 110: variable capacitor unit

120 : 가변 인덕터부 120: variable inductor

VD1, VD2 : 버랙터 다이오드 Zt : 전송설로VD 1 , VD 2 : Varactor diode Z t : Transmission

본 발명은 마이크로파 송수신 시스템에 관한 것으로서, 특히 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기에 관한 것이다.The present invention relates to a microwave transmission and reception system, and more particularly, to a microwave group delay time adjuster using a resonance circuit.

통상적으로, 신호가 왜곡없이 전달되려면 신호가 경유하는 시스템이 선형적인 특성을 가져야 한다. 만약 어떤 시스템이 비선형적 특성을 가지고 있다면, 입력되는 신호가 선형적이라 할지라도 출력 신호는 비선형적일 수 밖에 없다. 예를 들어, 이동통신 시스템에 있어서 `선형 입력 신호 대비 비선형 출력 신호`를 살펴볼 수 있는데, 상기 입출력 신호 관계는 AM-to-AM, AM-to-PM, 혼변조 왜곡, 인접채널 전력비 등을 이용하여 설명할 수 있다. Typically, in order for a signal to be transmitted without distortion, the system through which the signal passes must have a linear characteristic. If a system is nonlinear, the output signal is nonlinear, even if the input signal is linear. For example, in a mobile communication system, a 'non-linear output signal versus a linear input signal' may be examined. The input / output signal relationship may be based on AM-to-AM, AM-to-PM, intermodulation distortion, and adjacent channel power ratio. This can be explained.

현재까지 비선형 출력 신호를 선형 신호로 개선시키는 선형화 기술 중에서 피드포워드 방식은 신호의 동일 진폭, 역 위상, 군지연 시간의 정확한 정합 등이 중요한 것으로 알려져 있으며, 실시간 자동적응 신호상쇄와 대량 생산을 편리하게 하는 양산성을 위해서는 가변 신호 진폭 조정기, 가변 위상 조정기 및 가변 군지연 시간 조정기가 필수적이다. Among the linearization techniques that improve the nonlinear output signal to a linear signal, the feed forward method is known to be important for the exact matching of the same amplitude, inverse phase, and group delay time of the feed forward method. A variable signal amplitude adjuster, a variable phase adjuster and a variable group delay time adjuster are essential for mass production.

한편, 마이크로파 중계 시스템에서 송신 안테나로부터 수신 안테나로 궤환되는 신호는 수신 시스템의 성능을 나쁘게 할 뿐만 아니라 중계 시스템 내에 동일 채널 간섭 신호를 발생시킨다. On the other hand, the signal fed back from the transmitting antenna to the receiving antenna in the microwave relay system not only degrades the performance of the receiving system but also generates co-channel interference signals in the relay system.

이와 같이 송신 안테나에서 수신 안테나로 궤환되는 동일 채널 간섭 신호의 지연 시간은 환경 조건과 같은 여러 요인에 의해 달라지게 되는데, 이러한 채널 간섭 신호를 효율적으로 제거하기 위해서는 시스템 내에서 궤환 신호에 대응하는 상쇄 신호의 진폭, 위상, 군지연 시간 등을 적절하게 조절해야 한다. As described above, the delay time of the co-channel interference signal fed back from the transmitting antenna to the receiving antenna varies depending on various factors such as environmental conditions. In order to effectively remove the channel interference signal, an offset signal corresponding to the feedback signal in the system is required. The amplitude, phase, group delay time should be adjusted accordingly.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 여러 요인에 의해 변화되는 군지연 시간을 적절하게 조절함으로써 비선형 왜곡 신호 또는 채널 간섭 신호를 효과적으로 제거할 수 있는 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a microwave group delay time adjuster using a resonance circuit that can effectively remove a nonlinear distortion signal or a channel interference signal by appropriately adjusting a group delay time changed by various factors. To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일 군지연 시간조정기는, Single group delay time adjuster of the present invention for achieving the above object,

신호 전송선로에 연결되며 바이어스 전압에 따라 캐패시터값이 변화하는 가변 캐패시터부와, 상기 가변 캐패시터부와 병렬 연결되며 리액턴스가 양의 값을 가진 범위 내에서 캐패시터값을 변화시키는 가변 인덕터부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하며,And a variable capacitor part connected to a signal transmission line and having a capacitor value varying according to a bias voltage, and a variable inductor part connected in parallel with the variable capacitor part and changing a capacitor value within a range having a positive value. Features,

또한, 상기 가변 캐패시터부는 베렉터 다이오드를 사용하고, 상기 가변 인덕터부는 베렉터 다이오드 및 상기 베렉터 다이오드의 종단에 연결된 전송선로로 구성구성함을 특징으로 하고,In addition, the variable capacitor unit uses a selector diode, and the variable inductor unit is characterized in that the configuration consisting of a transmission line connected to the end of the varactor diode and the varactor diode,

또한, 본 발명의 단일 군지연 시간조정기는,In addition, the single group delay time adjuster of the present invention,

신호 전송선로에 연결된 베렉터 다이오드로 이루어진 가변 캐패시터부와, 상기 가변 캐패시터부와 병렬 연결되며 베렉터 다이오드 및 상기 베렉터 다이오드의 종단에 연결된 전송선로로 이루어진 가변 인덕터부를 포함함을 특징으로 한다. And a variable capacitor part including a varactor diode connected to a signal transmission line, and a variable inductor part connected in parallel with the variable capacitor part and including a varactor diode and a transmission line connected to an end of the varactor diode.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

통상적으로, 군지연 시간(Group Delay Time, GD)은 신호가 임의의 시스템을 통과하는데 얼마의 시간이 걸리는가를 나타낸다. 상기 군지연 시간은 시스템의 전기적 특성과 물리적 길이에 큰 영향을 받고, 보통 주파수에 대해서는 크게 영향을 받지 않는다. Typically, Group Delay Time (GD) represents how long it takes for a signal to pass through any system. The group delay time is greatly influenced by the electrical characteristics and the physical length of the system, and usually by the frequency.

일반적으로, 상기 군지연 시간은 각 주파수 변화에 따른 전체 위상의 변화율로 나타내며, 하기 <수학식 1>과 같이 정의할 수 있다. 상기 군지연 시간 왜곡은 송수신 신호나 데이터의 왜곡을 관찰하는 중요한 파라미터이다. In general, the group delay time is represented by the rate of change of the total phase according to each frequency change, and may be defined as in Equation 1 below. The group delay time distortion is an important parameter for observing distortion of a transmission / reception signal or data.

Figure 112006096210503-PAT00001
Figure 112006096210503-PAT00001

(φ는 전체 위상의 변화, ω는 각 주파수를 각각 나타낸다.)(φ represents the change of the overall phase, ω represents each frequency.)

도 1은 전송선로에 연결된 병렬 공진 회로를 나타낸 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 전송선로에 연결된 병렬 공진회로에 있어서, 입력 단에서 바라보는 입력 어드미턴스는 하기 <수학식 2>와 같이 표현할 수 있고, 전달계수는 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다. 1 is a circuit diagram illustrating a parallel resonant circuit connected to a transmission line. In the parallel resonant circuit connected to the transmission line as shown in FIG. 1, the input admittance seen from the input terminal can be expressed as Equation 2 below, and the transfer coefficient can be expressed as Equation 3 below. have.

Figure 112006096210503-PAT00002
Figure 112006096210503-PAT00002

Figure 112006096210503-PAT00003
Figure 112006096210503-PAT00003

상기 <수학식 3>으로부터 군지연 시간(GD)은 하기 <수학식 4>로 나타낼 수 있다. The group delay time (GD) from Equation 3 may be represented by Equation 4 below.

Figure 112006096210503-PAT00004
Figure 112006096210503-PAT00004

만약 도 1의 병렬 공진회로가 특정 주파수에서 공진을 유지한다면, ω0 2LC=1 을 만족하게 되고, 상기 <수학식 4>는 하기 <수학식 5>와 같이 표현된다. If the parallel resonance circuit of FIG. 1 maintains resonance at a specific frequency, ω 0 2 LC = 1 is satisfied, and Equation 4 is expressed by Equation 5 below.

Figure 112006096210503-PAT00005
Figure 112006096210503-PAT00005

상기 <수학식 5>로부터 병렬 공진회로의 캐패시턴스가 증가하게 되면 군지연 시간도 증가하게 되며, 반대로 인덕턴스가 증가하게 되면 군지연 시간은 감소하게 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 공진 주파수를 일정하게 유지시키면, 신호 진폭 전달 특성은 일정하게 유지하면서 군지연 시간은 캐패시턴스와 인덕턴스의 조합에 의해서 조절할 수 있다. It can be seen from Equation 5 that the group delay time increases when the capacitance of the parallel resonant circuit increases, whereas the group delay time decreases when the inductance increases. Therefore, if the resonant frequency is kept constant, the group delay time can be adjusted by a combination of capacitance and inductance while keeping the signal amplitude transfer characteristics constant.

도 2는 버랙터 다이오드의 역바이어스에 따른 다이오드 커패시턴스를 측정하여 나타낸 그래프이며, 도 3은 전송선로와 집중소자 등가모델을 나타낸 회로도로서, 도 2 및 도 3은 본 발명에 적용되는 이론적 뒷받침을 설명하기 위한 참고 도면들이다. FIG. 2 is a graph showing diode capacitance measured according to reverse bias of a varactor diode. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an equivalent model of a transmission line and a lumped element, and FIGS. 2 and 3 illustrate a theoretical support applied to the present invention. Reference drawings are provided below.

버랙터 다이오드(Varactor Diode)는 다이오드의 PN 접합 공핍 영역의 물리적 폭이 바이어스 조건에 따라 달라지는 특성을 이용한 소자로서, PN 접합부에 역바이어스를 가하면 캐패시터로 동작한다. 본 발명에서는 상기 버랙터 다이오드를 가변 캐피시터로 활용한다. A varactor diode is a device using a characteristic in which the physical width of a PN junction depletion region of a diode varies depending on a bias condition. The varactor diode acts as a capacitor when a reverse bias is applied to the PN junction. In the present invention, the varactor diode is used as a variable capacitor.

도 2에는 버랙터 다이오드의 다이오드 캐패시턴스를 측정한 값을 나타낸 그래프로서, Sony사의 1T362를 대상으로 역바이어스에 따른 다이오드 캐패시턴스를 880MHz를 기준으로 측정하여 나타내고 있다. FIG. 2 is a graph showing the measured diode capacitance of the varactor diode. The diode capacitance of the reverse bias is measured with respect to 1T362 of Sony based on 880 MHz.

한편, 도 3에는 전송선로와 집중소자의 등가모델이 도시되어 있으며, 특성 임피던스가 Zt이고, 전기각이 θ일 때 집중소자의 값은 하기 <수학식 6>으로 나타낼 수 있다. Meanwhile, FIG. 3 shows an equivalent model of the transmission line and the lumped element, and when the characteristic impedance is Z t and the electric angle is θ, the value of the lumped element can be represented by Equation 6 below.

Figure 112006096210503-PAT00006
Figure 112006096210503-PAT00006

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단일 군지연 시간 조정기를 나타낸 회로도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 전송선로 등가모델을 적용한 단일 군지연 시간 조정기를 나타낸 회로도이다. 4 is a circuit diagram showing a single group delay time adjuster according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a circuit diagram showing a single group delay time adjuster applying a transmission line equivalent model according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 단일 군지연 시간 조정기(100)는 가변 캐패시터부(110)와 가변 인덕터부(120)로 구성된다. As shown in FIG. 4, the single group delay time adjuster 100 according to the embodiment of the present invention includes a variable capacitor unit 110 and a variable inductor unit 120.

상기 가변 캐패시터부(110)는 신호 전송선로에 연결된 버랙터 다이오드(VD1)로 이루어진다. The variable capacitor unit 110 includes a varactor diode VD 1 connected to a signal transmission line.

상기 가변 인덕터부(120)는 상기 가변 캐패시터부(110)와 병렬 연결되며, 버랙터 다이오드(VD2) 및 상기 버랙터 다이오드(VD2)의 종단에 연결된 전송선로(Zt)로 이루어진다. The variable inductor 120 is constituted by the variable capacitor 110 and is in parallel connection, a varactor diode (VD 2) and the varactor diode terminating the transmission line (Z t) associated to the (VD 2).

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명인 단일 군지연 시간 조정기는 도 3의 전송선로 등가모델을 적용하여 등가적으로 가변 인덕터로 구현할 수 있다. As shown in FIG. 5, the single group delay time adjuster of the present invention may be implemented as a variable inductor by applying the transmission line equivalent model of FIG. 3.

도 5의 (b)에 나타난 바와 같이 전송선로(Zt)는 집중소자 등가모델을 이용해 나타낼 수 있고, 도 5의 (c)에 나타난 바와 같이 등가모델의 병렬 Ct는 각각 C1과 C2와 합해져 나타낼 수 있다. 또한, Lt와 직렬 연결된 버랙터 다이오드의 캐패시턴스(C2+Ct)를 조절하게 되면 전체적으로 도 5의 (d)와 같은 인덕턴스(L`) 특성을 얻을 수 있다. As shown in (b) of FIG. 5, the transmission line Z t may be represented using a lumped element equivalent model. As shown in (c) of FIG. 5, parallel C t of the equivalent model may be C 1 and C 2, respectively. In combination with In addition, by adjusting the capacitance (C 2 + C t ) of the varactor diode connected in series with L t can obtain the inductance (L`) characteristics as shown in Figure 5 (d) as a whole.

하기 <수학식 7>은 직렬 Lt와 C2+Ct의 동작 주파수에서의 입력 임피던스를 나타내고 있다. 만약 리액턴스(XL)가 양의 값을 갖는다면, 인덕터의 특성을 갖게 된다. 따라서, 캐패시턴스의 값을 리액턴스가 양의 값을 갖는 범위 안에서 적절하게 변화시키면 인덕터의 특성을 얻을 수 있다. Equation 7 below shows the input impedance at the operating frequency of the series L t and C 2 + C t . If reactance X L has a positive value, it has the characteristics of an inductor. Accordingly, the characteristics of the inductor can be obtained by appropriately changing the capacitance value within a range where the reactance has a positive value.

Figure 112006096210503-PAT00007
Figure 112006096210503-PAT00007

상기 <수학식 7>로부터 도 4의 공진회로에서 전송선로의 특성 임피던스도 군지연 시간에 영향을 주는 것을 알 수 있으며, 전송선로의 특성 임피던스가 50Ω일 때 880MHz 대역에서 군지연 시간을 1ns 변화시키기 위해서는 약 20pF 정도의 캐패시턴스 변화량이 있어야 한다. 또한, 공진회로를 구성하는 가변 캐패시터와 가변 인덕터는 각각 두 개의 바이어스 전압에 의해서 특정한 값을 갖는다. It can be seen from Equation 7 that the characteristic impedance of the transmission line also affects the group delay time in the resonant circuit of FIG. 4. When the characteristic impedance of the transmission line is 50 Ω, the group delay time is changed by 1 ns in the 880 MHz band. This requires about 20pF of capacitance variation. In addition, each of the variable capacitor and the variable inductor constituting the resonant circuit has a specific value by two bias voltages.

한편, 본 발명인 단일 군지연 시간 조정기(100)는 디지털 셀룰라 중계 시스템이나 피드포워드 선형화 회로에 적용할 수 있으며, 하기 <표 1>에는 880 MHz에서 군지연 시간을 1ns에서 2ns로 변화시켜가면서 측정된 전송계수와 반사계수 특성이 나타나 있다. The single group delay time adjuster 100 of the present invention can be applied to a digital cellular relay system or a feedforward linearization circuit, and the following table 1 is measured while changing the group delay time from 1 ns to 2 ns at 880 MHz. Transmission and reflection coefficient characteristics are shown.

GD[GD [ nsns ]] S21[S21 [ dBdB ]] S11[S11 [ dBdB ]] 1.0341.034 -0.8-0.8 -18.0-18.0 1.2161.216 -1.0-1.0 -16.7-16.7 1.4111.411 -1.1-1.1 -15.9-15.9 1.6031.603 -1.3-1.3 -15.1-15.1 1.8271.827 -1.5-1.5 -14.2-14.2 2.0052.005 -1.8-1.8 -13.2-13.2

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기는 단일 군지연 시간조정기로서 실시간으로 간섭 신호 및 왜곡 신호의 군지연 시간에 맞추어서 간섭 신호 및 왜곡 신호를 제거할 수 있어 우수한 전기적 신호 전달 특성을 가지는 마이크로파 송수신 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.As described above, the microwave group delay time adjuster using the resonant circuit according to the preferred embodiment of the present invention is a single group delay time adjuster which can remove the interference signal and the distortion signal in accordance with the group delay time of the interference signal and the distortion signal in real time. There is an effect to build a microwave transmission and reception system having excellent electrical signal transmission characteristics.

Claims (3)

신호 전송선로에 연결되며 바이어스 전압에 따라 캐패시터값이 변화하는 가변 캐패시터부(110)와;A variable capacitor unit 110 connected to the signal transmission line and whose capacitor value changes according to a bias voltage; 상기 가변 캐패시터부(110)와 병렬 연결되며, 리액턴스가 양의 값을 가진 범위 내에서 캐패시터값을 변화시키는 가변 인덕터부(120)를 포함함을 특징으로 하는 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기. And a variable inductor unit (120) connected in parallel with the variable capacitor unit (110), the variable inductor unit (120) changing a capacitance value within a range having a positive value. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가변 캐패시터부(110)는 베렉터 다이오드(VD1)를 사용하고, 상기 가변 인덕터부(120)는 베렉터 다이오드(VD2) 및 상기 베렉터 다이오드(VD2)의 종단에 연결된 전송선로(Zt)로 구성함을 특징으로 하는 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기. Wherein the variable capacitor unit 110 chopping collector diode using (VD 1) and in the variable inductor unit 120 includes a transmission line connected to the end of the chopping collector diode (VD 2) and the chopping collector diode (VD 2) ( Z t ) microwave group delay time adjuster using a resonant circuit, characterized in that consisting of. 신호 전송선로에 연결된 베렉터 다이오드(VD1)로 이루어진 가변 캐패시터부(110)와;(VD2)A variable capacitor unit 110 formed of a varactor diode VD 1 connected to a signal transmission line; (VD 2 ) 상기 가변 캐패시터부(110)와 병렬 연결되며, 베렉터 다이오드 및 상기 베렉터 다이오드(VD2)의 종단에 연결된 전송선로(Zt)로 이루어진 가변 인덕터부(120)를 포함함을 특징으로 하는 공진 회로를 이용한 마이크로파 군지연 시간조정기. Resonance characterized in that it comprises a variable inductor unit 120 is connected in parallel with the variable capacitor unit 110, the variable inductor 120 consisting of a transmission line (Z t ) connected to the end of the varactor diode and the varactor diode (VD 2 ) Microwave group delay time adjuster using a circuit.
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