KR20090121898A - 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 고주파 신호를 다수의 경로로 분배하거나 다수의 경로로부터 입력되는 고주파 신호를 하나의 신호로 합성하는 윌킨슨(Wilkinson) 전력분배 합성기에 관한 것으로, 튜닝을 위한 리액턴스를 구비하여 동작주파수를 일정한 범위 내에서 가변할 수 있도록 하여 사용 주파수에서 전력 손실과 입출력 포트에서 신호의 반사가 최소화되도록 한 튜닝가능한 윌킨슨 전력분배 합성기에 관한 것이다.
전력 분배, 전력 합성, 윌킨슨 전력분배 합성기, 리액턴스, 동작 주파수

Description

튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기{Tunable Wilkinson Power Divider Combiner}
본 발명은 전력 분배 합성기에 관한 것으로, 구체적으로 튜닝을 위한 리액턴스를 구비하여 동작주파수를 일정한 범위 내에서 가변하거나, 선로변환기의 특성 임피던스를 제어할 수 있도록 하여 사용 주파수에서 전력 손실과 입출력 포트에서 신호의 반사가 최소화되도록 한 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기에 관한 것이다.
통상적으로 초고주파 시스템에는 고주파 전력을 여러 개의 출력 포트로 분배하는 전력 분배기(power divider)와, 여러 포트로 입력되는 고주파 전력을 합성하여 하나의 포트로 출력하기 위한 전력 합성기(power combiner)가 널리 사용되고 있다.
전력 분배기는 한 개의 신호원으로부터 출력되는 초고주파 신호를 여러 개의 필요부분으로 일정한 비율로 분배하는데 사용되며, 전력 합성기는 여러 개의 신호원 또는 증폭기로부터 출력되는 초고주파 신호를 결합하여 한 개의 안테나 또는 출력을 합성하는데 사용된다. 하나의 장치로서 전력 합성기와 분배기 기능을 겸하도 록 동작한다.
상기와 같은 전력 분배기/합성기의 일 예로서는 '윌킨슨(Wilkinson)'에 의해 제안된 N-분기 윌킨슨 전력 분배기(N-Way Wilkinson power divider, 여기서 N은 1보다 큰 정수)를 들 수 있다.
N-분기 윌킨슨 전력 분배기의 기본적인 구성은 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트와, 상기 입력포트로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 2개 이상의 출력포트를 갖는다.
이러한 구성은 여러 형태로 제작이 가능하나, 통상 마이크로스트립(Micro strip) 라인이나 동축 전송선로를 이용하여 구성되는 예가 그 대표적인 예이다.
도 1은 종래 기술의 N 분기 윌킨슨 전력분배기/합성기의 구성도이고, 도 2는 도 1의 출력 포트의 수가 2 분기인 경우에 대한 종래 기술의 2 분기 윌킨슨 전력분배기/합성기의 구성도이다.
그리고 도 3은 종래 기술의 2 분기 윌킨슨 전력분배기/합성기의 S-파라미터 특성 그래프이다.
도 1에서와 같이, N-분기 윌킨슨 전력분배기의 기본적인 구성은 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력 포트(10)와, 상기 입력포트(10)로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 하나 이상의 출력 포트(16)(17)(18)(19)를 갖는다.
입력 포트(10)로 초고주파 신호가 입력되면 선로변환기(11)(12)(13)(14)의 일측 노드로 입력되어 분기가 일어난다.
선로변환기의 길이는 λ/4이며, 임피던스 값은
Figure 112008036776203-PAT00001
이다. 여기에서 λ는 동작 주파수에서의 신호의 파장 길이를 나타내고, Z0 는 시스템 임피던스로서 초고주파 통신에서는 50Ω을 대부분 이용한다.
도 1의 구성은 하나의 입력신호가 N개의 출력으로 반사가 없이 분배되기 위한 최적의 값을 나타낸 것이고, 특히 이 중에서 선로변환기의 길이와 특성 임피던스 값이 가장 핵심이 되는 파라미터이며 이 값들이 도 1에 제시한 값과 다르게 제작될 경우에는 최적의 특성에서 벗어나게 된다.
선로변환기의 N개의 타측 노드(20)에는 각 50Ω의 저항이 공통 노드에 공통으로 연결된다. 이 저항(15)은 출력포트간 아이솔레이션 특성과 출력포트에서의 반사계수를 최소화하기 위한 기능을 갖는다.
도 2는 도 1에서 출력이 2개에 해당하는 2 분기형 윌킨슨 전력분배기/합성기에 대한 구성을 나타낸 것이다. 선로변환기의 임피던스가
Figure 112008036776203-PAT00002
의 값이 70.7 (2분기에 대해서는
Figure 112008036776203-PAT00003
)이며 길이는 90도 즉 λ/4 파장에 해당하는 길이이다.
도 3은 2 분기형 윌킨슨 전력분배기/합성기의 S-파라미터 특성을 하나의 일례로서 중심 주파수 1GHz에서 설계한 결과의 주파수 특성을 나타낸 것이다.
이와 같은 종래 기술의 윌킨슨 전력분배기/합성기에서 가장 특성에 영향을 많이 미치는 부분은 선로변환기 기능을 하는 전송선로로서 이의 길이(l/4)와 임피 던스 값(
Figure 112008036776203-PAT00004
)이 설계 및 제작과정에서 상기와 다를 시에는 동작 주파수가 달라지거나, 동작 주파수에서 여러 특성이 나빠지는 결과를 초래한다.
동작 주파수 불일치를 극복하기 위해서는 광대역 구조로 설계하는 방안이 있으나 이는 소자의 전체적인 크기가 증가하고 이로 인하여 삽입손실이 증가하는 문제를 갖는다.
종래의 방법으로 제작된 윌킨슨 전력분배기/합성기를 제작하여 특성이 이상적이지 않을지라도 일정한 규격을 만족하면 이를 이용하는 형태이다. 그러나 이는 초고주파 시스템 설계시 전력 오차가 발생하여 전체적인 시스템의 성능을 저하시킨다.
또한 기존의 전력분배기/합성기는 특정 주파수에서 제작 후에 다른 인접 주파수에서 사용시 특성이 저하되어 만족스런 결과를 나타내지 못하여, 새로이 제작해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 윌킨슨 전력분배기/합성기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 동작주파수와 입출력 특성 및 삽입 손실등의 특성을 사용자가 튜닝하여 최적의 특성을 제공하는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 특정 주파수에서 이미 제작된 윌킨슨 전력분배기/합성기나 제작 과정에서의 오차로 인하여 측정된 중심 주파수가 사용 주파수와 다른 경우에 튜닝용 리액턴스를 추가하여 동작주파수를 일정한 범위 내에서 높이거나 낮추는 등의 가변이 가능하면서 이상적인 특성을 나타내는 윌킨슨 전력분배기/합성기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이미 제작 후에 제작 주파수는 일치하지만 입출력 특성 및 삽입손실이 이론치와 편차가 많을 경우에 튜닝용 리액턴스를 추가하여 특성을 이론적 특성에 근접하게 하는 기능을 제공함에 있다.
본 발명은 동작주파수가 상이할 경우에 대하여 상이한 편차에 대하여 선로변환기의 양측에 용량성 리액턴스나 유도성 리액턴스를 추가하여 주파수를 높이거나 낮추는 기능을 갖는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기를 제공한다.
본 발명은 제작후에 주파수는 근접하지만 입출력 특성이 차이가 나는 경우에 대하여 선로변환기의 중앙에 용량성 리액턴스나 유도성 리액턴스를 추가하여 특성을 개선할 수 있도록 한 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기를 제공하는데 그 목 적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜닝가능한 윌킨슨 전력분배 합성기는 선로변환기를 포함하는 윌킨슨 전력분배기/합성기에 있어서, 상기 선로변환기의 양측에 리액턴스를 추가하여 동작주파수를 가변시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배기/합성기의 다른 특징은 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트와, 상기 입력포트로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 적어도 2개 이상의 출력포트와, 상기 입력포트와 각각의 출력포트 사이에 각각 구성되어 입력포트를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 선로변환기와, 상기 입력포트와 선로변환기 사이에 각각 병렬로 연결되어 동작주파수를 일정하게 튜닝하는 제 1 리액턴스와, 상기 선로변환기와 출력포트 사이에 각각 병렬로 연결되어 동작주파수를 일정하게 튜닝하는 제 2 리액턴스와, 상기 출력포트의 공통 노드에 구성되는 아이솔레이션 저항을 포함하는데 있다.
바람직하게 상기 리액턴스는 캐패시터 및 인덕터 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배 합성기는 선로변환기를 포함하는 윌킨슨 전력분배기/합성기에 있어서, 상기 선로변환기의 중앙에 병렬로 연결된 리액턴스를 추가하여 상기 선로변환기의 특성 임피던스를 가변시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 튜닝가능한 윌킨슨 전력분배 합성기의 다른 특징으로 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트와, 상기 입력포트로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 적어도 2개 이상의 출력포트와, 상기 입력포트와 출력포트 사이에 각각 구성되어 입력포트를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 선로변환기와, 상기 선로변환기의 중앙에 각각 병렬로 연결되어, 상기 선로변환기의 특성 임피던스를 튜닝하는 튜닝용 리액턴스와, 상기 출력포트의 공통 노드에 구성되는 아이솔레이션 저항을 포함하는데 있다.
바람직하게 상기 리액턴스는 캐패시터 및 인덕터 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배기/합성기는 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명은 윌킨슨 전력분배기에서 핵심이되는 전송선로인 λ/4 파장 길이의 선로변환기의 양단에 리액턴스 성분을 추가하거나, 또는 선로변환기의 중앙에 병렬 리액턴스를 삽입하여 특성을 최적화하는 효과가 있다.
또한, 리액턴스를 이용하여 전력분배기/합성기가 동작하는 중심주파수를 제한된 범위 내에서 가변이 가능하여 사용 가능한 주파수 범위가 넓어지면서 특성의 개선이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 설계 및 제작시에는 반드시 일정한 오차가 추가되는데 이를 튜닝에 의하여 제어가 가능하여 최적의 특성을 제공하는 방법이 가능하게 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배기/합성기의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 튜닝 가능한 윌킨슨 전력분배기/합성기의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명은 하나의 고주파 신호를 다수의 경로로 분배하거나 다수의 경로로부터 입력되는 고주파 신호를 하나의 신호로 합성하는 윌킨슨(Wilkinson) 전력분배기/합성기에 관한 것으로 사용 주파수에서 전력손실과 입출력 포트에서 신호의 반사가 최소화되도록 조정하는 기능 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 초고주파 대역에서 사용되는 윌킨슨 전력분배기/합성기의 특성을 사용자의 요구에 맞게 튜닝하는 방법에 관한 것으로, 튜닝하는 파라미터는 동작주파수, 입출력 정재파비, 출력 포트간 아이솔레이션 특성을 포함한다.
2 분기형 윌킨슨 전력분배기/합성기의 동작 특성이 N 분기형에 대해서도 동일하게 적용되는 것을 이용하여, 이하의 본 발명에 따른 실시예의 설명은 2 분기형 윌킨슨 전력분배기/합성기를 기준으로 한다.
윌킨슨 전력분배기/합성기의 특성을 결정하는 2가지 요소는 선로변환기의 길 이와 특성 임피던스 값인데, 이것이 제작과정에서 이론적인 값과 차이가 날 경우에 중심주파수와 특성이 예상치와 차이를 나타낸다.
본 발명에서는 이를 해결하기 위해서 선로길이의 문제(제 1 실시예)와 선로의 특성 임피던스 문제(제 2 실시예)를 각각 분리하여 설명한다.
제 1 실시예
제 1 실시예는 선로길이가 설계치와 차이가 나서 예상 주파수가 아닌 다른 주파수에서 적합한 특성이 나타나는 경우로서, 이 경우에 리액턴스를 이용하여 중심주파수를 이동시키면서 이상적인 특성을 나타내도록 튜닝하는 구조를 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 중심주파수를 낮추기 위한 실시 예를 나타낸 구성도이고, 도 5는 중심주파수를 낮추기 위한 실시 예의 S-파라미터 특성 그래프이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 중심주파수를 낮추기 위한 구성을 살펴보면, 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트(40)와, 상기 입력포트(40)로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 2개의 출력포트들(43)(44)과, 상기 입력포트(40)와 각각의 출력포트들(43)(44) 사이에 각각 구성되어 입력포트(40)를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 2개의 선로변환기들(41)(42)과, 상기 입력포트(40)와 2개의 선로변환기들(41)(42) 사이에 각각 구성되어 동작주파수를 일정하게 낮추기 위한 튜닝용 병렬 캐패시터(46)(48)들과, 각각의 2개의 선로변환기들(41)(42)과 출력포트들(43)(44) 사이에 각각 구성되 어 동작주파수를 일정하게 낮추기 위한 튜닝용 병렬 캐패시터(47)(49)들과, 상기 출력포트들(43)(44)의 공통 노드에 구성되어 출력포트들 간의 아이솔레이션 특성을 높이고 출력 포트에서의 반사 계수를 최소화하기 위한 아이솔레이션 저항(45)을 포함하고 구성된다.
이처럼 윌킨슨 전력 분배기/합성기의 구조에 부가적으로 상기 선로변환기(41)(42)의 일측에 각각 캐패시터(46)(48)를 병렬로 추가하고, 또한 상기 선로변환기(41)(42)의 타측에 각각 캐패시터(47)(49)를 병렬로 추가하여 동작 주파수를 일정하게 낮추면서 이상적인 특성을 가지도록 튜닝함으로서 중심 주파수를 낮출 수 있다.
이에 따라, 도 5에서 나타내고 있는 S-파라미터 특성과 같이, 1 GHz 에서 동작하는 윌킨슨 전력분배기/합성기를 도 4와 같은 캐패시터의 추가 구성으로 0.9 GHz 에서 입출력 특성, 삽입손실 및 아이솔레이션이 이상치에 근접함을 알 수 있다.
그리고 도 6은 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 중심주파수를 높이기 위한 실시 예를 나타낸 구성도이고, 도 7은 중심주파수를 높이기 위한 실시 예의 S-파라미터 특성 그래프이다.
도 6을 참조하여 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 중심주파수를 높이기 위한 구성을 살펴보면, 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트(60)와, 상기 입력포트(60)로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 2개의 출력포트들(63)(64)과, 상기 입력포트(60)와 각각의 출력포트들(63)(64) 사이에 각 각 구성되어 입력포트(60)를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 2개의 선로변환기들(61)(62)과, 상기 입력포트(60)와 2개의 선로변환기들(61)(62) 사이에 각각 구성되어 동작주파수를 일정하게 증가시키기 위한 튜닝용 병렬 인덕터(66)(68)들과, 각각의 2개의 선로변환기들(61)(62)과 출력포트들(63)(64) 사이에 각각 구성되어 동작주파수를 일정하게 증가시키기 위한 튜닝용 병렬 인덕터(67)(69)들과, 상기 출력포트들(63)(64)의 공통 노드에 구성되어 출력포트들 간의 아이솔레이션 특성을 높이고 출력 포트에서의 반사 계수를 최소화하기 위한 아이솔레이션 저항(45)을 포함하고 구성된다.
이처럼 윌킨슨 전력 분배기/합성기의 구조에 부가적으로 상기 선로변환기(61)(62)의 일측에 각각 인덕터(66)(68)를 병렬로 추가하고, 또한 상기 선로변환기(61)(62)의 타측에 각각 인덕터(67)(69)를 병렬로 추가하여 동작 주파수를 일정하게 증가시키면서 이상적인 특성을 가지도록 튜닝함으로서 중심 주파수를 높일 수 있다.
이에 따라, 도 7에서 나타내고 있는 S-파라미터 특성과 같이, 1 GHz 에서 동작하는 윌킨슨 전력분배기/합성기를 도 6과 같은 인덕터 추가 구성으로 1.1 GHz 에서 입출력 특성, 삽입손실 및 아이솔레이션이 이상치에 근접함을 알 수 있다.
참고로, 도 4 는 동작 주파수가 사용 주파수보다 높은 경우에 캐패시터를 병렬로 추가한 튜닝에 의하여 동작 주파수를 낮추기 위한 구성을 나타낸 것이고, 도 6은 동작 주파수가 사용 주파수보다 낮은 경우에 인덕터를 병렬로 추가한 튜닝에 의하여 동작 주파수를 높이기 위한 구성을 나타낸 것이다.
따라서, 제 1 실시예에 따른 도 4 및 도 6의 구성을 갖는 윌킨슨 전력 분배 합성기는 선로변환기의 일측 및 타측에 소정의 값을 갖는 리액턴스를 병렬로 연결함으로써, 다른 주파수에서 동작하는 전력분배기/합성기나 제작된 전력분배기/합성기의 동작 주파수가 사용 주파수와 상이할 경우에 선로변환기의 양측에 추가한 리액턴스에 기반하여 입출력 특성, 삽입손실 및 아이솔레이션이 이상치에 근접하도록 제어하게 된다.
여기에서 상기 캐패시터(46)(47)와 인덕터(66)(67)의 값은 리액턴스를 추가하기 전에 측정한 동작 주파수에서 주파수의 이동 범위에 의하여 결정되는 것이 바람직하다.
제 2 실시예
제 2 실시예는 제작 주파수는 일치하지만 입출력 특성 및 삽입손실이 이론과 편차가 많이 발생되어 입출력 및 삽입손실 등의 특성이 나쁜 경우로서, 이 경우에 리액턴스를 이용하여 선로변환기의 특성 임피던스를 제어하여 이상적인 특성을 나타내도록 튜닝하는 구조를 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 선로변환기의 특성 임피던스를 증가시키기 위한 실시 예를 나타낸 구성도이고, 도 9는 도 8의 특성 임피던스를 제어하기 위한 실시예의 S-파라미터 특성 그래프이다.
도 8을 참조하여 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 선로변환기의 특성 임피던스를 증가시키기 위한 구성을 살펴보면, 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트(80)와, 상기 입력포트(80)로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 2개의 출력포트들(85)(86)과, 상기 입력포트(80)와 각각의 출력포트들(85)(86) 사이에 각각 구성되어 입력포트(80)를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 2개의 선로변환기들(81,82)(83,84)과, 상기 2개의 선로변환기들(81,82)(83,84)의 중앙에 병렬로 연결되어 선로변환기의 특성 임피던스를 증가시키기 위한 튜닝용 병렬 인덕터(88)(89)들과, 상기 출력포트들(85)(86)의 공통 노드에 구성되어 출력포트들 간의 아이솔레이션 특성을 높이고 출력 포트에서의 반사 계수를 최소화하기 위한 아이솔레이션 저항(87)을 포함하고 구성된다.
이처럼 윌킨슨 전력 분배기/합성기의 구조에 부가적으로 상기 선로변환기(81,82)(83,84)의 중앙에 각각 인덕터(88)(89)를 병렬로 추가하여 선로변환기의 특성 임피던스를 증가시키면서 이상적인 특성을 가지도록 튜닝할 수 있다.
도 9는 도 8의 선로 임피던스가 60Ω 일 경우에 대하여 인덕터를 이용하여 보정한 결과를 나타낸 것으로, 도 9와 같이, 중심 주파수는 일치하나 특성 임피던스가 이상적인 것(2분기에 대해서는
Figure 112008036776203-PAT00005
)과 차이가 나는 경우에 도 8과 같은 인덕터 추가 구성에 따라 1 GHz에서 입출력 특성, 삽입손실 및 아이솔레이션이 개선되었음을 알 수 있다.
그리고 도 10은 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 선로변환기의 특성 임피던스를 낮추기 위한 실시 예를 나타낸 구성도이고, 도 11은 도 10의 특성 임피던스를 제어하기 위한 실시예의 S-파라미터 특성 그래프이다.
도 10을 참조하여 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 선로변환기의 특성 임피던스를 낮추기 위한 구성을 살펴보면, 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트(100)와, 상기 입력포트(100)로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 2개의 출력포트들(105)(106)과, 상기 입력포트(100)와 각각의 출력포트들(105)(106) 사이에 각각 구성되어 입력포트(80)를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 2개의 선로변환기들(101,102)(103,104)과, 상기 2개의 선로변환기들(101,102)(103,104)의 중앙에 병렬로 연결되어 선로변환기의 특성 임피던스를 낮추기 위한 튜닝용 병렬 캐패시터(108)(109)들과, 상기 출력포트들(105)(106)의 공통 노드에 구성되어 출력포트들 간의 아이솔레이션 특성을 높이고 출력 포트에서의 반사 계수를 최소화하기 위한 아이솔레이션 저항(107)을 포함하고 구성된다.
이처럼 윌킨슨 전력 분배기/합성기의 구조에 부가적으로 상기 선로변환기(101,102)(103,104)의 중앙에 각각 캐패시터(108)(109)를 병렬로 추가하여 선로변환기의 특성 임피던스를 낮추면서 이상적인 특성을 가지도록 튜닝할 수 있다.
도 11은 도 10의 선로 임피던스가 80Ω 일 경우에 대하여 캐패시터를 이용하여 보정한 결과를 나타낸 것으로, 도 11과 같이, 중심 주파수는 일치하나 특성 임피던스가 이상적인 것(2분기에 대해서는
Figure 112008036776203-PAT00006
)과 차이가 나는 경우에 도 10과 같은 캐패시터 추가 구성에 따라 1 GHz에서 입출력 특성, 삽입손실 및 아이솔레이션이 개선되었음을 알 수 있다.
참고로, 도 8 은 선로변환기의 특성 임피던스가 이상치 보다 낮은 경우에 구 성되는 구조이고, 도 10은 도 8과는 반대로 선로변환기의 특성 임피던스가 이상치 보다 높은 경우에 구성되는 구성이다.
따라서, 제 2 실시예에 따른 도 8 및 도 10의 구성을 갖는 윌킨슨 전력 분배 합성기는 선로변환기의 중앙에 소정의 값을 갖는 리액턴스를 병렬로 연결함으로써, 도 2에서 이상적인 선로변환기의 길이는 일치하나 임피던스 값이 이상적인 값과 차이가 나서 입출력 및 삽입손실 등의 특성이 나쁜 경우에 선로변환기의 중앙에 추가한 리액턴스에 기반하여 입출력 반사손실이나, 아이솔레이션 및 삽입손실 등의 특성을 튜닝하게 되어 최적의 상태를 제어하는 것이 가능하다.
여기에서 상기 캐패시터(108)(109)와 인덕터(89)(889)의 값은 리액턴스를 추가하기 전에 측정한 동작 주파수에서 주파수의 이동 범위에 의하여 결정되는 것이 바람직하다.
한편, 도 9는 도 8의 선로 임피던스가 60Ω일 경우에 대하여 인덕터를 이용하여 보정한 결과를 나타낸 것이고, 도 11은 도 10의 선로 임피던스가 80Ω일 경우에 대하여 캐패시터를 이용하여 보정한 결과를 나타낸 것이지만, 현재의 기술로 제작과정에서 70Ω이 60Ω보다 아래이거나 80Ω보다 높을 가능성은 전무하고 실제로 70Ω 근처에서 오차를 나타내므로 본 발명의 적용에 따른 튜닝시에는 보다 간편하게 튜닝할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 종래 기술의 N 분기 윌킨슨 전력분배기/합성기의 구성도
도 2는 종래 기술의 2 분기 윌킨슨 전력분배기/합성기의 구성도
도 3은 종래 기술의 2 분기 윌킨슨 전력분배기/합성기의 S-파라미터 특성 그래프
도 4는 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 중심주파수를 낮추기 위한 실시 예를 나타낸 구성도
도 5는 중심주파수를 낮추기 위한 실시 예의 S-파라미터 특성 그래프
도 6은 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 중심주파수를 높이기 위한 실시 예를 나타낸 구성도
도 7은 중심주파수를 높이기 위한 실시 예의 S-파라미터 특성 그래프
도 8은 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 선로변환기의 특성 임피던스를 증가시키기 위한 실시 예를 나타낸 구성도
도 9는 도 8의 특성 임피던스를 제어하기 위한 실시예의 S-파라미터 특성 그래프
도 10은 본 발명에 따른 윌킨슨 전력분배기/합성기의 선로변환기의 특성 임피던스를 낮추기 위한 실시 예를 나타낸 구성도
도 11은 도 10의 특성 임피던스를 제어하기 위한 실시예의 S-파라미터 특성 그래프
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
40.60.80.100. 입력부
41.42.61.62.81.82.83.84.101.102.103.104. 선로변환기
45.65.87.107. 아이솔레이션 저항
43.44.63.64.85.86.105.106. 출력부
46.47.48.49.108.109. 튜닝용 병렬 캐패시터
66.67.68.69.88.89. 튜닝용 병렬 인덕터

Claims (6)

  1. 선로변환기를 포함하는 윌킨슨 전력분배기/합성기에 있어서,
    상기 선로변환기의 양측에 리액턴스를 추가하여 동작주파수를 가변시키는 것을 특징으로 하는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력 분배 합성기.
  2. 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트와,
    상기 입력포트로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 적어도 2개 이상의 출력포트와,
    상기 입력포트와 각각의 출력포트 사이에 각각 구성되어 입력포트를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 선로변환기와,
    상기 입력포트와 선로변환기 사이에 각각 병렬로 연결되어 동작주파수를 일정하게 튜닝하는 제 1 리액턴스와,
    상기 선로변환기와 출력포트 사이에 각각 병렬로 연결되어 동작주파수를 일정하게 튜닝하는 제 2 리액턴스와,
    상기 출력포트의 공통 노드에 구성되는 아이솔레이션 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력 분배 합성기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리액턴스는 캐패시터 및 인덕터 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력 분배 합성기.
  4. 선로변환기를 포함하는 윌킨슨 전력분배기/합성기에 있어서,
    상기 선로변환기의 중앙에 병렬로 연결된 리액턴스를 추가하여 상기 선로변환기의 특성 임피던스를 가변시키는 것을 특징으로 하는 튜닝가능한 윌킨슨 전력 분배 합성기.
  5. 적어도 하나의 고주파 신호를 입력하기 위한 입력포트와,
    상기 입력포트로 입력되는 고주파 신호를 분배 출력하기 위한 적어도 2개 이상의 출력포트와,
    상기 입력포트와 출력포트 사이에 각각 구성되어 입력포트를 통하여 입력되는 고주파 신호를 분배하는 선로변환기와,
    상기 선로변환기의 중앙에 각각 병렬로 연결되어, 상기 선로변환기의 특성 임피던스를 튜닝하는 튜닝용 리액턴스와,
    상기 출력포트의 공통 노드에 구성되는 아이솔레이션 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력 분배 합성기.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 리액턴스는 캐패시터 및 인덕터 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 튜닝 가능한 윌킨슨 전력 분배 합성기.
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