KR20080008249A - 결합된 섹션을 갖는 분할기/조합기 - Google Patents

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Abstract

분할기는 스템 또는 제1포트와, 상기 제1포트에 직간접으로 연결되거나 결합되는 두개 이상의 브랜치 포트를 갖는다. 상술한 바와 같이, 분할기는 다수의 섹션을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 분할기는 적어도 유도가능하게 비결합된 섹션과 유도가능하게 결합된 섹션을 포함한다. 비결합된 섹션은 실질적으로 유도가능하게 비결합된 다수의 연관된 전송 라인을 특징으로 한다. 한편, 결합된 섹션은 실질적으로 유도가능하게 결합된 다수의 연관된 전송 라인을 포함한다. 분할기 섹션은 관련의 제1 및 제2전송 라인의 단부 사이에 연결된 레지스터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나이상의 비결합된 섹션은 제1포트에 직렬로 연결되며, 하나이상의 결합된 섹션은 비결합된 섹션과 제2 및 제3포트 사이에서 직렬로 연결된다.
포트, 전송 라인, 레지스터, 주파수, 임피던스, 통과대역

Description

결합된 섹션을 갖는 분할기/조합기{DIVIDER/COMBINER WITH COUPLED SECTION}
도1은 브랜칭 섹션과 인라인 섹션을 포함하는 2섹션 분할기의 블록도.
도2는 도1의 분할기에 사용된 비결합된 브랜칭 섹션의 실시예의 다이아그램.
도3은 도1의 분할기에 사용된 결합된 브랜칭 섹션의 실시예의 다이아그램.
도4는 도1의 분할기에 사용된 비결합된 인라인 섹션의 실시예의 다이아그램.
도5는 도1의 분할기에 사용된 결합된 인라인 섹션의 실시예의 다이아그램.
도6은 비결합된 브랜칭 섹션과 하나이상의 인라인 섹션과 적어도 하나의 결합된 섹션을 포함하는, 복합 섹션 분할기의 다이아그램.
도7은 비결합된 브랜칭 섹션과 3개의 결합된 인라인 섹션을 갖는 4섹션의 다이아그램.
도8은 도7의 분할기의 일실시예의 시뮬레이트된 성능을 도시한 도면.
도9는 예시적인 2섹션 4도전체 분할기를 갖는 도전체의 개락적인 측면도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10: 분할기 12: 제1포트
13: 제2포트 14: 브랜치 포트
18: 제3포트 20: 분할기 섹션
26: 인라인 섹션
본 발명은 분할기/조합기에 관한 것으로서, 특히 유도가능하게 결합 및 분리되는 섹션의 조합으로 형성되는 분할기/조합기에 관한 것이다.
분할기는 신호를 다수의 신호로 분할하는 회로이다. N웨이 분할기는 신호를 N신호로 분할한다. 역으로, 조합자는 다수의 신호를 단일의 신호로 조합한다. 전류의 유동방향에 따라, 즉 단일 포트가 입력 포트이거나 출력 포트일 경우, 동일한 회로는 분할기가 되거나 조합기가 될 수 있다. 사용되는 바와 같이, 분할기는 조합기를 의미한다.
윌킨슨에 허여된 미국특허 제3.091.743호에는 다수의 브랜치 라인의 한쪽 단부가 공통 노드 또는 포트에 연결되고 각각의 라인의 다른쪽 단부가 상호연결 레지스터를 통해 제2노드에 연결되는 파워 분할기가 개시되어 있다. 두개의 브랜치 라인을 갖는 간단한 경우, 두개의 상호연결 레지스터는 라인의 두개의 브랜치 단부를 연결하는 절연된 상호연결 레지스터를 형성한다. 상기 윌킨슨의 저서(광대역 3포트 TEM-MODE 하이브리드의 클래스, IEEE 마이크로파 원리 및 기법의 실행, MTT-16권, 2호, 1968년 2월, Cohn)에서는 윌킨슨의 단일 섹션을 라인 길이 및 상호연결 레지스터의 쌍으로 형성된 복합 폭포형 섹션으로 연장하고 있다. 섹션의 연장된 갯수는 VSWR, 절연 및 대역폭의 개선으로 나타났다.
한쌍의 이격된 도전성 라인은 한쪽에 흐르는 에너지가 다른쪽에 전자기적으 로 및/또는 정전기적으로 유도되도록, 서로 충분히 밀착이격되었을 때 유도가능하게 결합된다. 라인들 사이에 흐르는 에너지의 양은 유전체와, 도전체가 있는 자기 매체와, 라인들 사이의 이격거리와 관련되어 있다. 라인을 둘러싸고 있는 전자기장이 이론적으로 무한하다고 해도, 상대적 결합량에 기초하여 라인은 밀착되어 있거나 밀착되어 결합되어 있는, 또는 느슨하게 결합되거나, 또는 분리되어 있다고 언급하고 있다. 결합량은 결합상수에 의해 한정된다. 그러나, 실질적인 측정에서, 두개의 라인은 검출가능한 신호가 한쪽 라인으로부터 다른쪽 라인으로 결합되었을 때 유도가능하게 결합된 것으로 여겨진다. 결합의 임계값은 결합된 라인과 결합되지 않은 라인들 사이를 구분하는데 적절하다. 대부분의 경우에 있어서, 그 사이에 20dB 이하의 유도성 결합을 갖는 두개의 라인은 결합되지 않은 라인으로 간주된다. 일부 경우에 있어서, 100dB 이하의 라인은 결합되지 않은 라인으로 간주된다.
커플러는 유도가능하게 결합된 라인의 장점을 취하도록 형성된 장치이며; 두개의 유도가능하게 결합된 라인의 각각의 단부를 위해 4개의 포트를 갖는다. 주-라인은 출력 포트에 직간접으로 연결된 입력부를 갖는다. 다른쪽 단부는 직접 포트에 연결된다. 또 다른 또는 보조 라인은 결합된 포트와 절연된 포트 사이로 연장된다. 4개 이하의 포트를 갖는 커플러 장치를 형성하기 위해 하나 이상의 포트가 종료된다. 일부 커플러는 두개의 입력 포트와, 입력 포트에 수신된 신호의 총합인 신호를 갖는 총합 포트와, 입력 포트에 수신된 신호의 편차인 신호를 갖는 편차 포트를 갖는 것으로 설명된다. 커플러는 역전될 수 있으며; 이 경우에는 절연 포트가 입력 포트가 되고, 입력 포트는 절연 포트가 된다. 따라서, 결합된 포트와 직접 포트는 역전된 표시를 갖는다.
방향성 커플러는 모든 포트에서 동시에 임피던스 매칭되는 4포트 네트웍이다. 파워는 한쪽 입력 포트나 다른쪽 입력 포트로부터 출력 포트의 쌍으로 흐르며, 만일 출력 포트가 적절히 종료되었다면, 입력 포트의 쌍은 절연된다. 하이브리드 커플러는 일반적으로 그 출력 파워를 두개의 출력 사이에서 동일하게 분할하는 것으로 가정되며, 이에 따라 일반적인 용어로서의 방향성 커플러는 동일하지 않은 출력을 갖는다. 커플러는 결합된 출력부에 매우 미약한 결합을 가지며, 이것은 입력부로부터 주-출력부로의 삽입 손실을 최소화한다. 방향성 커플러의 품질 측정은 그 방향성과, 절연된 포트 출력에 대한 원하는 결합된 출력의 비율이다.
결합된 인접의 평행한 전송 라인은 전기적 및 자기적으로 결합된다. 결합은 주파수에 비례하며, 방향성은 자기결합 및 전기결합이 동일할 경우 매우 높다. 결합 영역이 길면 증가된 결합의 벡터 총합이 더 이상 증가하지 않을 때까지 라인들 사이의 결합을 증가시키며, 결합은 전기 길이의 증가와 함께 사인파 형태로 감소될 것이다. 여러 용도에 있어서, 넓은 대역에 대해서는 일정한 결합을 갖는 것이 바람직하다. 본질적으로, 대칭형 커플러는 결합된 출력 포트들 사이에 90도 상 편차를 나타내는 반면에, 비대칭형 커플러는 0도 또는 180도에 접근하는 상 편차를 갖는다.
분할기는 스템 또는 제1포트와, 상기 제1포트에 직간접으로 연결되거나 결합 되는 두개 이상의 브랜치 포트를 갖는다. 상술한 바와 같이, 분할기는 다수의 섹션을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 분할기는 적어도 유도가능하게 비결합된 섹션과 유도가능하게 결합된 섹션을 포함한다. 비결합된 섹션은 실질적으로 유도가능하게 비결합된 다수의 연관된 전송 라인을 특징으로 한다. 한편, 결합된 섹션은 실질적으로 유도가능하게 결합된 다수의 연관된 전송 라인을 포함한다.
결합된 또는 비결합된 섹션은 관련의 제1 및 제2전송 라인의 단부 사이에 연결된 레지스터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나이상의 비결합된 섹션은 제1포트에 직렬로 연결되며, 하나이상의 결합된 섹션은 비결합된 섹션과 제2 및 제3포트 사이에서 직렬로 연결된다.
또한, 일부 실시예에서, 분할기는 제1포트를 제2 및 제3포트에 결합하는 다수의 분할기 섹션을 포함한다. 각각의 분할기 섹션은 관련의 제1 및 제2전송 라인을 포함하며, 각각의 전송 라인은 제1 및 제2단부를 갖는다. 분할기 섹션은 적어도 하나의 결합된 섹션과 적어도 하나의 비결합된 섹션을 포함한다. 다수의 분할기 섹션의 제1전송 라인은 제1포트에 직접 연결된 한쪽 제1전송 라인의 제1단부와 제2포트에 직접 연결된 다른쪽 제1전송 라인의 제2단부에 직렬로 연결된다. 분할기 섹션의 제2전송 라인은 제3포트에 직접 연결된 시리즈의 단부에 직렬로 연결된다. 적어도 하나의 분할기 섹션은 하나의 분할기 섹션의 제1 및 제2전송 라인의 제2단부 사이에 연결된 레지스터를 부가로 포함한다. 비결합된 섹션의 관련의 제1 및 제2전송 라인은 유도가능하게 서로 분리되어 있으며, 각각의 결합된 섹션의 제1 및 제2전송 라인은 유도가능하게 서로 결합된다.
설명은 예시적이며 하나이상의 본 발명의 포함하는 예시적인 장치 및/또는 방법에 관한 것이다. 첨부의 청구범위는 하나이상의 실시예에 포함되는 특정 발명을 한정한다. 이러한 특허출원서에 기초한 또다른 특허출원서에 있는 청구범위는 기타 다른 발명을 포함한다. 단일의 특징이나 소자 또는 이들의 조합은 하기에 서술될 청구범위의 모든 가능한 조합에 기본적인 사항은 아니다. 모든 발명은 모든 실시예에 포함되지는 않는다. 이러한 변형예는 상이한 조합이나 동일한 조합에 관한 것이며, 그 범주는 상이하거나 넓거나 좁거나 동일하다.
"하나의" 또는 "제1" 소자 또는 이와 등가물이 반복되며, 그 사용은 이러한 소자를 하나이상 포함하며, 이러한 소자를 두개 이상 배제할 것을 요구하지 않는다. 또한, 지시된 소자를 위한 제1, 제2, 또는 제3 등과 같은 순차적인 표시어는 소자들을 구분하는데 사용되었으며; 이러한 소자의 원하는 갯수나 한정된 갯수를 지시하는 것은 아니며, 또한 기타 특정하게 지시하지 않는한 이러한 소자들의 특정 위치나 순서를 의미하지 않는다.
본 발명에서는 검출가능한 신호가 한쪽 라인으로부터 다른쪽 라인으로 유도가능하게 결합될 때, 두개의 라인이 유도가능하게 결합된다. 결합량은 특정 용도를 위해 선택될 수 있다. 분할기라는 용어는 조합기를 의미하는데, 그 이유는 신호의 포팅이나 신호들의 포팅에 따른 용도를 위해 동일한 회로가 사용되기 때문이다. 또한, 회로 소자들은 이들 사이에 간섭 소자들이 없을 때 직접 연결되는 것으로 간주된다. 따라서, 회로 소자들은 이들 사이에 간섭 소자들이 없을 때 서로 결 합되고 간접적으로 연결되는 것으로 간주된다.
분할기는 제1 내지 제3포트와, 적어도 하나의 결합된 섹션과 적어도 하나의 비결합된 섹션을 포함하는 제2 및 제3포트에 제1포트를 연결하는 다수의 분할기 섹션을 포함하며; 각각의 분할기 섹션은 관련의 제1 및 제2전송 라인을 포함하며; 각각의 전송 라인은 제1 및 제2단부를 포함하며; 다수의 분할기 섹션의 제1전송 라인은 제1포트에 직접 연결된 한쪽 제1전송 라인의 제1단부와 제2포트에 직접 연결된 다른쪽 전송 라인의 제2단부에 직렬로 연결되며; 분할기 섹션의 제2전송 라인은 다른쪽 제1전송 라인과 연관되어, 제3포트에 직접 연결된 제2단부를 갖는 제2전송 라인에 직렬로 연결되며; 분할기 섹션중 적어도 하나는 하나의 분할기 섹션의 제1 및 제2전송 라인의 제2단부들 사이에 연결된 제1레지스터를 부가로 포함하며; 각각의 비결합된 섹션의 관련의 제1 및 제2전송 라인은 서로 유도가능하게 비결합되며; 각각의 결합된 섹션의 관련의 제1 및 제2전송 라인은 서로 유도가능하게 결합된다.
도1 내지 도5에는 이러한 분할기(10)가 도시되어 있다. 분할기(10)는 단일 스템 또는 제1포트(12)와, 제2포트(16) 및 제3포트(18) 등과 같은 두개 이상의 브랜치 포트(14)를 포함한다. 제1포트(12)는 다수의 분할기 섹션(20)에 의해 브랜치 포트(14)에 결합된다. 분할기 섹션(20)은 브랜칭 섹션(22)과, 인라인 섹션(26) 등과 같은 하나이상의 인라인 섹션(24)을 포함한다.
분할기 섹션(20)은 관련의 제1 및 제2전송 라인을 포함한다. 상기 라인은 유도가능하게 결합되거나 비결합되며, 관련의 라인들 사이에 상호연결 레지스터를 포함한다. 관련의 전송 라인이 서로 유도가능하게 비결합되는 분할기 섹션은 비결 합된 섹션 또는 단순히 비결합된 섹션으로 언급된다. 이와 마찬가지로, 관련의 전송 라인이 서로 유도가능하게 결합되는 분할기 섹션은 결합된 섹션 또는 단순히 결합된 섹션으로 언급된다. 상기 길이가 특정 용도에서는 상이하다 할지라도, 여러 실시예에서 전송 라인의 전기 길이는 디자인 주파수에서 전형적으로 90°또는 λ/4 파장이다. 각각의 전송 라인은 임피던스를 가지며, 결합된 전송 라인인 경우, 라인은 짝수모드 임퍼던스 및 홀수모드 임피던스를 가질 것이다.
도2 내지 도5는 분할기 섹션(20)의 실시예, 특히 브랜칭 섹션(22)과 하나이상의 인라인 섹션(24)의 실시예를 도시하고 있다. 도2는 유도가능하게 비결합된 또한 관련의 제1 및 제2전송 라인(32, 34)을 갖는 비결합된 브랜칭 섹션(30)을 도시하고 있다. 이러한 전송 라인은 각각의 제1 및 제2단부(21a, 32b, 34a, 34b)를 갖는다. 전송 라인의 제1단부(32a, 34a)는 연결부(36)에서 단일의 도전체(38)에 연결된다. 그후, 도전체(38)는 분할기의 제1포트(12)에 연결되거나 제1포트를 형성한다. 상호연결 레지스터(40)는 전송 라인(32, 34) 사이에 연결된다. 특히, 레지스터의 제1단부(40a)는 전송 라인 단부(32b)에 연결되고, 레지스터의 제2단부(40b)는 전송 라인 단부(34b)에 연결된다. 이러한 전송 라인의 제2단부(32b, 34b)는 인접한 인라인 섹션의 대응 라인에 연결된다.
도3은 유도가능하게 결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(52, 54)을 갖는 결합된 브랜칭 섹션(50)을 도시하고 있다. 이러한 전송 라인은 각각 제1 및 제2단부(52a, 52b, 54a, 54b)를 갖는다. 각각의 전송 라인(52, 54)의 제1단부(52a, 54a)는 연결부(56)에서 단일의 도전체(57)에 연결된다. 그후, 도전체(57)는 분할 기의 제1포트(12)에 연결되거나, 또는 전송 라인 단부는 제1포트로서 작용한다. 이러한 전송 라인의 제2단부(52a, 52b)는 인접한 인라인 섹션의 대응 라인에 연결된다. 선택적으로, 상호연결 레지스터(58)는 전송 라인(52, 54) 사이에 연결된다. 특히, 레지스터(58)의 제1단부(58a)는 전송 라인 단부(52b)에 연결되고, 상호연결 레지스터의 제2단부(58b)는 전송 라인 단부(54b)에 연결된다.
도4는 유도가능하게 결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(62, 64)을 갖는 비결합된 인라인 섹션(60)을 도시하고 있다. 이러한 전송 라인은 각각 제1 및 제2단부(62a, 62b, 64a, 64b)를 갖는다. 이러한 전송 라인의 제1단부(62a, 64a)는 인접한 브랜치 섹션이나 인라인 섹션의 대응 라인에 연결된다. 이러한 전송 라인의 제2단부(62b, 64b)는 인접한 인라인 섹션의 대응 라인 또는 도1의 섹션(26)처럼 제2 및 제3포트에 연결된다. 상호연결 레지스터(66)는 전송 라인(62, 64)의 각각의 단부 사이에 연결된다. 특히, 레지스터의 제1단부(66a)는 전송 라인 단부(62b)에 연결되고, 레지스터의 제2단부(66b)는 전송 라인(64b)에 연결된다.
도5는 유도가능하게 결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(72, 74)을 갖는 결합된 인라인 섹션(70)을 도시하고 있다. 이러한 전송 라인은 각각 제1 및 제2단부(72a, 72b, 74a, 74b)를 갖는다. 이러한 전송 라인의 제1단부(72a, 74a)는 인접한 브랜치 섹션이나 인라인 섹션의 대응 라인에 연결된다. 이러한 전송 라인의 제2단부(72b, 74b)는 인접한 인라인 섹션의 대응 라인 또는 도1의 섹션(26)처럼 제2 및 제3포트에 연결된다. 선택적으로, 상호연결 레지스터(76)는 전송 라인(72, 74)의 각각의 단부 사이에 연결될 수 있다. 특히, 레지스터(76)의 제1단부(76a)는 전 송 라인 단부(72b)에 연결되고, 상호연결 레지스터의 제2단부(76b)는 전송 라인 단부(74b)에 연결된다.
도6은 비결합된 브랜칭 섹션(82)과 단부결합된 인라인 섹션(86)이 구비된 하나이상의 인라인 섹션(84)을 포함하는 예시적인 복합 섹션 분할기(80)를 도시하고 있다. 분할기(80)는 분할기(10)의 특정한 실시예이다. 브랜칭 섹션(30)은 도2에 도시된 섹션(30)과 동일하며, 유도가능하게 비결합되고 관련의 제1 및 제2전송 라인(32, 34)을 갖는다. 이러한 전송 라인은 각각 제1 및 제2단부(32a, 32b, 34a, 34b)를 갖는다. 전송 라인의 제1단부(32a, 34a)는 접합부 또는 연결부(36)에서 단일의 도전체(38)에 연결된다. 그후, 도전체(38)는 분할기의 제1포트(12)에 연결되거나 제1포트를 형성한다. 상호연결 레지스터(40)는 전송 라인(32, 34) 사이에 연결된다. 특히, 레지스터의 제1단부(40a)는 전송 라인 단부(32b)에 연결되고, 레지스터의 제2단부(40b)는 전송 라인 단부(34b)에 연결된다. 이러한 전송 라인의 제2단부(32b, 34b)는 단부 섹션(86) 등과 같은 인접한 인라인 섹션의 대응 라인에 연결된다.
이러한 실시예에서, 단부 섹션(86)은 도5에 도시된 바와 같이 결합된 인라인 섹션(70)이다. 따라서, 섹션(86)은 유도가능하게 결합되고 관련의 제1 및 제2전송 라인(72, 74)을 포함한다. 이러한 전송 라인은 각각 제1 및 제2단부(72a, 72b, 74a, 74b)를 갖는다. 이러한 전송 라인의 제1단부(72a, 74a)는 인접한 브랜치 섹션이나 인라인 섹션의 대응 라인에 연결된다. 이러한 전송 라인의 제2단부(72b, 74b)는 제2 및 제3포트(18, 18)에 연결된다. 전송 라인(72, 74) 사이에는 상호연 결 레지스터가 연결되지 않는다.
하나이상의 인라인 섹션(84)은 브랜칭 섹션(82)과 단부 인라인 섹션(86) 사이에 연결된다. 예를 들어, 다수의 비결합된 섹션(60) 또는 다수의 결합된 섹션(70)이 제공되거나 또는 이들 둘 모두가 제공된다. 일실시예에서는 브랜칭 섹션(82)에 직렬로 연결된 다수의 비결합된 섹션(60)이 제공된다. 또한, 단부 섹션(86)과 비결합된 섹션(60) 사이에 직렬로 연결된 다수의 결합된 섹션(70)이 제공된다. 비결합된 섹션은 상호연결 레지스터(66)를 가지며, 결합된 그 어떤 섹션도 상호연결 레지스터(76)를 갖지 않는다.
도7은 제1포트(12)를 브랜치 포트(16, 18)에 연결하는 3개의 결합된 인라인 섹션(94, 96, 98)과, 비결합된 브랜칭 섹션(92)을 갖는 4섹션 분할기(90)의 다이아그램이다. 분할기(90)는 분할기(10, 80)의 특정 실시예이다. 브랜칭 섹션(92)은 도2에 도시된 브랜칭 섹션(30)에 대응하며, 유도가능하게 비결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(100, 102)을 포함한다. 이러한 전송 라인은 각각 제1 및 제2단부(100a, 100b, 102a, 102b)를 포함한다. 전송 라인의 제1단부(100a, 102a)는 접합부 또는 연결부(104)에서 단일의 도전체(106)에 연결된다. 그후, 도전체(106)는 분할기의 제1포트(12)에 연결되거나 제1포트를 형성한다. 상호연결 레지스터(108)는 전송 라인(100, 102) 사이에 연결된다. 특히, 레지스터의 제1단부(108a)는 전송 라인 단부(100b)에 연결되고, 레지스터의 제2단부(108b)는 전송 라인 단부(102b)에 연결된다. 이러한 전송 라인의 제2단부(100b, 102b)는 인접한 인라인 섹션(94)의 대응 라인에 연결된다.
인라인 섹션(94, 96)은 도1에 도시된 인라인 섹션(24) 및 도5에 도시된 인라인 섹션(70)의 실시예이다. 각각의 섹션(94, 96, 98)은 결합된 관련의 전송 라인을 포함하며, 상호연결 레지스터는 포함하지 않는다. 특히, 섹션(94)은 유도가능하게 결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(110, 112)을 포함한다. 이러한 전송 라인은 제1 및 제2단부(110a, 110b, 112a, 112b)를 갖는다. 이러한 전송 라인의 제1단부(110a, 112a)는 인접한 브랜칭 섹션(92)의 레지스터 단부(108a, 108b) 및 각각의 전송 라인 단부(100b, 102b)에 연결된다.
섹션(96)은 유도가능하게 결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(114, 116)을 포함한다. 이러한 전송 라인은 제1 및 제2단부(114a, 114b, 116a, 116b)를 갖는다. 이러한 전송 라인의 제1단부(114a, 116a)는 인접한 브랜칭 섹션(94)의 각각의 전송 라인 단부(110b, 112b)에 연결된다.
섹션(98)은 유도가능하게 결합된 관련의 제1 및 제2전송 라인(118, 120)을 포함한다. 이러한 전송 라인은 제1 및 제2단부(118a, 118b, 120a, 120b)을 갖는다. 이러한 전송 라인의 제1단부(118a, 120a)는 인접한 브랜칭 섹션(96)의 각각의 전송 라인 단부(114b, 116b)에 연결된다. 이러한 전송 라인의 전송 라인 단부(118b, 120b)는 브랜치 포트(16, 18)에 연결된다.
제1전송 라인(100, 114, 118)은 제1포트(12) 및 브랜치 포트(16)에 직렬로 연결된다. 이와 마찬가지로, 제2전송 라인(102, 112, 116, 120)은 제1포트(12) 및 브랜치 포트(18)에 직렬로 연결된다. 분할기(90)에는 복합 분할기 섹션(20)이 있지만, 비결합된 브랜칭 섹션(92)의 전송 라인의 브랜치 단부에만 절연 레지스터가 제공된다. 남아있는 결합된 섹션(94, 96, 98)은 홀수 모드 및 짝수 모드 임피던스를 갖도록 형성하며, 이러한 모드는 관련의 제1 및 제2전송 라인들 사이에 적절한 임피던스를 제공한다.
하기에는 포드(12, 16, 18)에서 50 오옴의 임피던스에 대한 분할기(90)의 부품들의 설계값과 0.5GHz의 설계 주파수가 도시되어 있다.
각각의 전송 라인(100, 102)
임피던스: 87.16 오옴
전기 길이: 87.41°
레지스터(108): 52.6 오옴
결합된 인라인 섹션 94 96 98
짝수 모드 임피던스(오옴) 76.35 66.00 57.83
홀수 모드 임피던스(오옴) 27.00 36.06 44.79
전기 길이 90 90 90
결합된 섹션의 홀수 모드 임피던스는 비결합된 섹션으로부터 제2 및 제3포트까지의 값을 점진적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, 결합된 섹션의 짝수 모드 임피던스는 비결합된 섹션으로부터 제2 및 제3포트까지의 값을 점진적으로 감소시킨다. 레지스터 및 전송 라인은 5:1 이상의 대역폭에 대해 제1포트에 인가된 주어진 입력 신호를 위해 제2 및 제3포트에 3dB 출력 신호를 제공하도록 형성된다. 레지스터 및 전송 라인은 100MHz 이상의 통과대역을 갖도록 형성된다. 또한, 제1 레지스터는 입력 포트상에 1.0의 공칭 임피던스에 대해 1.2 이하의 공칭 임피던스를 갖는다(52.6 오옴을 50 오옴으로 나누면 1.05가 된다).
도8은 분할기(90)의 시뮬레이트된 성능을 도시하고 있다. 포트(12, 16, 18)는 각각 포트(1, 2, 3)로 확인된다. 이득(S21)은 0.15GHz 내지 0.85GHz의 주파수 범위를 갖는 통과대역에 대해 약 -3dB 이다. 포트(16, 18) 사이에서 포트(12)(S11) 및 절연부(S32)에서의 복귀손실 및 반사계수는 대부분의 이러한 1:5.7 대역폭에 대해 -20dB 이하이다.
분할기(90)는 붕괴된 Cohn 분할기인 것으로 간주된다. 즉, 제1 또는 브랜칭 섹션은 윌킨슨의 3포트 분할기와 유사하다. 3개의 인라인 섹션은 비결합된 섹션이 아니라 결합된 섹션으로서, Cohn에 의해 설명된 바와 같이 상호연결 레지스터를 갖는다. 각각의 결합된 섹션(94, 96, 98)의 관련의 전송 라인을 결합하므로써, 레지스터의 위치는 실제로 전송 라인 단부(100b, 102b)에서 평행하게 이동될 수 있다. 레지스터(108)는 실제로 3개의 결합된 섹션에 기여할 수 있는 평행 저항의 총합이다. 단일의 상호연결 레지스터에 대해 매우 낮은 최종값은 특히 열 성능과 고주파 성능 사이에 교환이 있는 높은 파워용에서 구축하기에는 실제적으로 되게 한다.
이러한 접근방식은 2브랜치 포트 분할기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 제2브랜칭 섹션은 제1브랜칭 섹션의 두개의 브랜치 라인에 적용할 수 있으며; 하나이상의 결합된 섹션은 분할기(90)와 마찬가지로, 각각의 제2브랜칭 섹션에 연결될 수 있다. 단일의 N웨이 브랜칭 섹션을 갖는 N웨이 분할기에 있어서, 인라인 섹션은 각각의 섹션에서 관련의 결합된 N전송 라인 사이에 결합을 제공한다.
이것은 도9에 도시된 바와 같이 2섹션 4웨이 분할기(130)의 간단한 3차원 표시에 의해 도시되어 있다. 도면은 분할기(130)의 도전체 및 레지스터에 대한 부분측면도이다. 이러한 분할기는 제1포트 또는 주-포트(132)와, 4개의 브랜치 포트(134, 136, 138, 140)를 포함한다. 주-포트(132)는 단부 도전체(142)의 일부로서, 4개의 브랜치 도전체(144, 146, 148, 150)에 연결된다. 이러한 브랜치 도전체는 브랜치 단부(144a, 146a, 148a, 150a)에서 종료되며, 그 단부는 각각의 브랜치 포트(134, 136, 138, 140)인 것으로 간주된다. 도전체는 적절한 유전체 물질에 지지되거나 또는 이러한 유전체 물질에 대해 지지되며, 그 일부는 에어 이다.
분할기(130)는 분할기(10)와 마찬가지로 다수의 분할기 섹션(152)을 포함하며, 이러한 분할기는 제1브랜칭 섹션(154)과 제1인라인 섹션(156)을 포함한다. 제1섹션(154)은 도2에 도시된 브랜칭 섹션(30)에 대응하며, 인라인 섹션(156)은 도5에 도시된 인라인 섹션(70)에 대응한다. 섹션(154)은 각각의 도전체(144, 146, 148, 150)에 의해 형성된 관련의 서로 비결합된 전송 라인(158, 160, 162, 164)을 포함한다. 제1 내지 제4상호연결 레지스터(166, 168, 170, 172)는 전송 라인의 각각의 단부를 도시된 바와 같이 공통 노드(174)에 연결한다.
섹션(156)은 관련의 서로 유도가능하게 결합된 전송라인(176, 178, 180, 182)을 포함한다. 섹션(156)에서, 도전체(144, 146, 148, 150)는 이들을 분리시키는 유전 매체에 기초하여, 이들사이에 유도 결합을 제공하도록 충분히 느슨하게 배치된다. 이러한 도전체의 전기 길이는 도전체 사이에 또한 도전체와 지면 사이에 부가의 임피던스가 부가되지 않는한, 약 90°이거나 설계 파장의 1/4 이다.
분할기는 주-포트와 N브랜치 포트와, 브랜칭 섹션과, 적어도 하나의 결합된 인라인 섹션을 포함하며; 상기 N은 1 이상의 정수이다. 브랜칭 섹션은 제1 및 제2단부를 갖는 N제1레지스터를 포함하며, 제1레지스터의 제1단부들은 서로 도전가능하게 결합되며; N브랜치 전송 라인은 주-포트에 도전가능하게 연결된 제1단부와, 각각의 제1레지스터의 제2단부에 도전가능하게 연결되는 제2단부를 포함한다. 브랜치 전송 라인은 서로 유도가능하게 비결합된다. 각각의 제1결합 섹션은 관련의 서로 유도가능하게 결합된 N전송 라인을 포함하며; 각각의 결합된 전송 라인은 각각의 제1레지스터의 제1단부에 유도가능하게 결합된 제1단부와, 각각의 브랜치 포트에 유도가능하게 결합된 제2단부를 갖는다.
여러개의 인라인 섹션은 주-포트와 브랜치 포트 사이에서 신호 또는 신호들을 결합하기 위해 직렬로 또는 병렬로 연결된다. 분할기(130)는 하나의 인라인 섹션과, 각각의 섹션에 4개의 전송 라인을 갖는 실시예이다. 기타 다른 실시예는 많거나 적은 전송 라인과, 많은 인라인 섹션을 갖는다. 따라서, 상술한 바와 같이, 특히 복합 포트 분할기의 실시예가 도시 및 서술되었지만, 기타 다른 변형예도 가능하다.
본 발명에 설명된 방법 및 장치는 오디오와 비디오 및 데이터 통신과 방송 시스템을 포함하는 원격통신용으로 사용되는 것처럼, 고주파 신호를 사용하는 시스템 및 산업에도 적용될 수 있다. 파이크로파 파워 분할기는 신호를 복합 안테나에 전송하는 것처럼, 광범위한 조작 및 시스템용으로 유용하게 사용될 수 있다. 파워 분할기는 조합된 신호를 통상적으로 분할기의 출력으로 간주되는 것에 인가하므로써, 마이크로파 신호를 조합하는데도 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 신호를 조합하면, 증폭기 등과 같이 다수의 반도체 신호장치로부터 고출력 파워를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 제1 내지 제3포트와,
    제1포트를 제2 및 제3포트에 결합하는 다수의 분할기 섹션을 포함하며,
    상기 분할기 섹션은 적어도 하나의 결합된 섹션과 적어도 하나의 비결합된 섹션을 포함하며; 각각의 분할기 섹션은 관련의 제1 및 제2전송 라인을 포함하며; 각각의 전송 라인은 제1 및 제2단부를 가지며; 다수의 분할기 섹션의 제1전송 라인은 제1포트에 직접 연결된 제1전송 라인의 제1단부와, 제2포트에 직접 연결된 단부 전송 라인의 제2단부에 직렬로 유도가능하게 연결되며; 분할기 섹션의 제2전송 라인은 제2전송 라인에 직렬로 연결되고; 상기 제2전송 라인은 제1전송 라인과 관련되고, 제2포트에 직접 연결된 제2단부와 제3포트에 직접 연결된 제2단부를 가지며; 적어도 하나의 분할기 섹션은 하나의 분할기 섹션의 제1 및 제2전송 라인의 제2단부들 사이에 연결되는 적어도 하나의 제1레지스터를 부가로 포함하며; 각각의 비결합된 섹션의 관련의 제1 및 제2전송 라인은 유도가능하게 서로 비결합되고, 각각의 결합된 섹션의 관련의 제1 및 제2전송 라인은 유도가능하게 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  2. 제1항에 있어서, 결합된 섹션의 제1전송 라인의 제1단부는 제1포트에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  3. 제1항에 있어서, 레지스터는 결합된 섹션의 제1 및 제2전송 라인의 제2단부들 사이에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  4. 제1항에 있어서, 다수의 분할기 섹션은 비결합된 섹션인 것을 특징으로 하는 분할기.
  5. 제1항에 있어서, 다수의 분할기 섹션은 결합된 섹션인 것을 특징으로 하는 분할기.
  6. 제5항에 있어서, 하나의 비결합된 섹션의 제1 및 제2전송 라인의 제1단부는 제1포트에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  7. 제6항에 있어서, 다수의 분할기 섹션은 다수의 결합된 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 분할기.
  8. 제7항에 있어서, 레지스터는 하나의 비결합된 섹션의 제1 및 제2전송 라인의 제2단부들 사이에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  9. 제8항에 있어서, 하나의 비결합된 섹션은 비결합된 섹션뿐인 것을 특징으로 하는 분할기.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 레지스터 및 각각의 전송 라인은 각각의 임피던스를 가지며, 상기 임피던스는 제1포트에 주어진 주파수 입력을 갖는 주어진 입력 신호를 위해 제2 및 제3포트상에 동일한 출력 신호를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  11. 제10항에 있어서, 하니의 비결합된 섹션은 제1포트에 연결되고, 적어도 하나의 비결합된 섹션과 제2 및 제3포트 사이에는 폭포형의 다수의 결합된 섹션이 제공되며, 각각의 결합된 섹션은 홀수 모드 임피던스를 가지며, 결합된 섹션의 홀수 모드 임피던스는 적어도 하나의 비결합된 섹션으로부터 제2 및 제3포트까지의 값을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 분할기.
  12. 제11항에 있어서, 결합된 섹션은 짝수 모드 임피던스를 가지며, 결합된 섹션의 짝수 모드 임피던스는 적어도 하나의 비결합된 섹션으로부터 제2 및 제3포트까지의 값을 점진적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 분할기.
  13. 제11항에 있어서, 적어도 제1레지스터 및 전송 라인은 5:1 이상의 대역폭에 대해 제1포트에 인가된 주어진 입력 신호를 위해 제2 및 제3포트에 3dB 출력 신호를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  14. 제13항에 있어서, 레지스터 및 전송 라인은 100MHz 이상의 통과대역을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분할기.
  15. 제10항에 있어서, 제1레지스터는 입력 포트상에 1.0의 공칭 임피던스에 대해 1.2 이하의 공칭 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 분할기.
  16. 주-포트와,
    N브랜치 포트와,
    N제1레지스터와 N브랜치 전송 라인을 갖는 브랜칭 섹션과,
    적어도 제1결합 섹션을 포함하며,
    상기 N은 1 이상의 정수이며; 상기 N제1레지스터는 제1 및 제2단부를 가지며; 제1레지스터의 제1단부는 서로 유도가능하게 결합되며; 상기 N브랜치 전송 라인은 주-포트에 유도가능하게 연결된 제1단부와, 각각의 제1레지스터의 제2단부에 유도가능하게 연결된 제2단부를 가지며; 상기 브랜치 전송 라인은 서로 유도가능하게 비결합되며; 각각의 결합된 섹션은 N관련의 서로 유도가능하게 결합된 전송 라인을 포함하며; 각각의 결합된 전송 라인은 각각의 제1레지스터의 제1단부에 유도가능하게 결합된 제1단부와, 각각의 브랜치 포트에 유도가능하게 결합된 제2단부를 갖는 것을 특징으로 하는 분할기.
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