KR20110003960A - Ｐｉｎ 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 관한 것으로서, 입력포트(201) 및 출력포트(215)와 접속되어 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)와, 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)와 접속되어 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)의 상태 제어를 위해 그라운드와 접지된 바이어스(204, 212)와 접속되어 직류 전압을 회로로 인가시키고, 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(203, 231)와, 바이어스(204, 212)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)와, π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(208, 210)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 앞서도록 하는(phase leading) 제2 인덕터(205, 206) 및 제1 커패시터(207)와, π 형태의 저주파 통과필터(low-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(209, 211)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 뒤서도록 하는(phase lagging) 제3 인덕터(216, 217) 및 제2 커패시터(218, 219), 및 제3 인덕터(216, 217)와 제2 커패시터(218, 219)로부터 인가되는 교류 신호의 누출을 차단하는 제4 인덕터(220)를 포함한다.
핀 다이오드, 위상 변위기
Description
본 발명은 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 무선 통신 및 레이더 시스템에 필수적인 위상 변위기 회로운용에 있어 초고주파 대역에서 고성능의 위상 변위기 특성을 확보하는 기술에 관한 것이다.
최근에 다양한 상업 위성 시스템 들이 고속의 데이터 전송을 위해 제안되고 있다. 이러한 초고속 시스템에서는 위상배열안테나(phased-array antenna)를 사용하는데 그 안에는 수천 개의 위상 변위기가 마이크로웨이브 모놀리식 단일 집적 회로 (monolithic microwave integrated circuits, MMIC) 형태로 이용된다. 그러므로 저면적의 고성능 위상 변위기는 이러한 시스템의 핵심 부품이라고 할 수 있다.
과거 군용 무선통신에 이용된 위상 변위기는 GaAs pHEMT 기술을 바탕으로 발전해 왔다. 현재 능동 위상변위 시스템이 기존의 GaAs pHEMT 기술을 통하여 무선 통신용 상용 제품에 이용되기 시작하였다.
그러나, GaAs pHEMT를 스위칭 소자로 이용할 경우 고주파 특성을 나타내는 차단 주파수 (cut-off frequency)가 2 THz 이내로 제한되어 전체적인 위상 변위기의 삽입손실, 반사손실 등의 성능이 저하되었다 [Ref: (1)Z. Yonghong, F. Zhenghe, F. Yong, "Ka-band 4-bit phase shifter with low phase deviation," International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology Preceedings, 2004. (2) E. Taniguchi, M. Hieda, H. Kurusu, M. Funada, Y. Iyama, and T. Takagi, "A Ku-band matched embedded-FET phase shifter", European Microwave Conference, 1999]
또한, 현재 0.25 μm 이하의 CMOS 기술을 마이크로파 위상 변위기에 적용하기 위해 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 이 기술 또한 차단 주파수가 1 THz 이하로 제한되는 등의 고주파 소자 특성의 한계로 인해 20 GHz 이상의 대역에서는 그 성능이 크게 제한된다. [D. Kang, H. Lee, and S. Hong, "Ku-band MMIC phase shifter using a parallel resonator with 0.18-μm CMOS technology," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 54, no. 1, pp. 294-301, Jan. 2006. D. Kang, and S. Hong, "A 4-bit CMOS phase shifter using distributed active swiches," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 55, no. 7, pp. 1476-1483, July 2007.]
또 다른 위상 변위기 제작 방법으로 MEMS 소자를 스위칭 소자로 이용하여 신호의 위상을 변위시키는 방법이 있다. 이 기술은 삽입손실이 작은 장점이 있지만 MEMS 소자 제작이 매우 어렵기 때문에 다른 무선 통신용 회로와의 결합이 어렵고 가격이 증가하는 단점이 존재한다. [B. Pillans, S. Eshelman, A, Malczewski, J. Ehmke, and C. Goldsmith, "Ka-band RF MEMS phase shifters," IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 9, no. 12, pp. 520-522, Dec. 1999. J. Hayden, and G. Rebeiz, "Very low-loss distributed X-band and Ka-band MEMS phase shifters using metal-air-metal capacitors,＂IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 51, no. 1, pp. 309-314, Jan. 2003.]
결론적으로, 위상 변위기 구현에 있어서 스위칭 소자의 선택이 전체 회로의 특성 및 가격 등을 결정하는 중요 요소라고 할 수 있다.
무선통신 시장이 활성화되면서 무선통신시스템이 대중화되었고 사용자가 늘어나게 되었다. 따라서 대량의 통신용량을 수용하기 위해 사용주파수가 점점 높아지고 있다. 따라서 정보화 사회의 통신수단인 무선통신기술에서 신호를 주고받는 기능을 하는 송수신부품은 가장 중요한 부품의 하나로 시스템의 성능을 좌우하므로 시스템의 경쟁력을 확보하기 위해서는 부품의 집적에 의한 소형화, 저가격화 및 고기능화가 요구되고 있다.
고주파 반도체 소자는 이렇게 위상배열 레이더 시스템(phased-array radar system)에 주로 응용되는데, 특히 위상 변위기는 신호의 위상을 변화시켜 방사되는 빔의 방향을 조절하는 필수적인 회로이다. 이렇게 위상배열 레이더 시스템에서 핵심 회로인 위상 변위기는 기존의 HEMT(high electron mobility transistor) 또는 MESFET(metal semiconductor field effect transistor)과 같은 FET(field effect transistor)소자를 기반으로 제작이 이루어졌다.
그러나, 이러한 FET 기반의 위상 변위기의 경우, 소자의 성능에 따라 고주 파 대역에서의 위상 변위기 특성 변수인 삽입손실(insertion loss), 반사손실(retrun loss), 및 평균 제곱근 위상 에러(Root mean square phase error)가 여전히 큰 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고주파 특성이 우수한 PIN 다이오드를 이용하여 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 특성을 확보하고자 한다. 즉, PIN 다이오드를 사용하여 고주파 대역에서 위상 변위기 특성 변수인 삽입손실 (insertion loss), 반사손실 (return loss), 및 평균 제곱근 위상 에러(Root mean square phase error)를 기존의 스위치 회로에 대비하여 향상시킴에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 입력포트(201) 및 출력포트(215)와 접속되어 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)와, 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)와 접속되어 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)의 상태 제어를 위해 그라운드와 접지된 바이어스(204, 212)와 접속되어 직류 전압을 회로로 인가시키고, 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(203, 231)와, 바이어스(204, 212)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)와, π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(208, 210)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 앞서도록 하는(phase leading) 제2 인덕터(205, 206) 및 제1 커패시터(207)와, π 형태의 저주파 통과필터(low-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(209, 211)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 뒤서도록 하는(phase lagging) 제3 인덕터(216, 217) 및 제2 커패시터(218, 219), 및 제3 인덕터(216, 217)와 제2 커패시터(218, 219)로부터 인가되는 교류 신호의 누출을 차단하는 제4 인덕터(220)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 입력포트(301) 및 출력포트(308)와 접속되어 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(302, 307)와, 바이어스(310)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(311)와, 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(305)와, 바이어스(310)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(304, 306, 314), 및 π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(304, 306)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서도록 하는(phase leading) 제3 인덕터(303, 309) 및 PIN 다이오드(304, 306)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 바이어스(408)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(409)와, 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(402, 405)와, 바이어스(408) 의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(403, 404, 412), 및 T 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(403, 404)로 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서도록 하는 PIN 다이오드(403, 404) 및 제3 인덕터(407)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 바이어스(511)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(507)와, 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(503, 509)와, 입력포트(501) 및 출력포트(510)와 각각 접속되어 양단의 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(505)와, 바이어스(511)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(502, 508, 506)와, 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 5.625˚ 또는 2.8125˚ 뒤서도록(phase lagging) 하는 제3 인덕터(504), 및 바이어스(511)의 전압에 따라 역방향으로의 신호 전환 시 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 5.625˚ 또는 2.8125˚ 앞서도록(phase leading) 하는 PIN 다이오드(506)를 포함한다.
그리고, 본 발명의 제5 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 바이어스(911)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(902)와, 그라운드 와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(909), 및 바이어스(911)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(903, 905, 906, 907)를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고주파 특성이 우수한 PIN 다이오드를 이용하여 180˚, 90˚의 단일 비트 위상 변위기, 90˚, 45˚, 22.5˚의 단일 비트 위상 변위기, 11.25˚, 5.625˚의 단일비트 위상 변위기, 및 기준 전송선과 위상변위 전송선을 통해 원하는 주파수에서 원하는 위상변화를 도출하는 위상변위기를 제안함으로써, 우수한 반사손실과 삽입손실을 획득하고, 작은 평균 제급근 위상 에러를 갖는 다수 비트 위상 변위기를 구현토록 하며, 종래의 회로와 대비하여 작은 면적으로 위상 변위기를 구현, 즉 고성능 저면적 위상변위기를 구현하는 효과가 있다.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
먼저, 도 1 은 본 발명에 따른 위상 변위기 회로에 삽입되는 InGaAs PIN 다 이오드(이하, 'PIN 다이오드')의 전류-전압 곡선을 나타낸 도면으로 도시된 바와 같이, 순방향(forward biased)으로 시작전압(turn-on voltage)을 지나면 전압에 따라 전류가 기하급수적으로(exponentially) 증가하고 역방향(reverse biased)으로는 전압의 증가에 따라 전류가 흐르지 않는다.
여기서, PIN 다이오드는 스위칭 소자로 사용되며, 일반적으로 PIN 다이오드 사이에 I층(intrinsic layer)을 삽입하여 오프 상태에서의 커패시턴스 성분을 감소시켜 고주파 특성을 향상시키고 역방향 항복전압(reverse biased breakdown voltage)을 향상시킨 소자이다.
이하에서는 그 언급을 생략하겠으나, 본 발명에 따른 PIN 다이오드는 InGaAs PIN 다이오드를 이용하는바, 상기 PIN 다이오드는 높은 전자 이동도(electron mobility)를 갖고 밴드갭(bandgap)이 작기 때문에 높은 차단 주파수를 갖으며, 작은 시작 전압(turn on voltage) 등의 고주파 대역에서의 마이크로웨이브 모놀리식 단일집적회로(monolithic microwave integrated circuit, MMIC)에 응용되기 위한 다양한 장점을 갖는다.
아울러, 본 발명의 PIN 다이오드를 스위칭 소자로 이용하여 그 특성을 검증하였으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, GaAs 또는 GaN와 같은 다양한 물질의 PIN 다이오드 소자로 변형하여 적용이 가능한 것을 밝혀둔다.
또한, 상기 PIN 다이오드는 10 x 10 ㎛ㅂ의 p metal 크기를 갖으며, 전류-전압 측정 분석 결과 시작 전압이 10mA의 전류에 대해 0.5V로 측정되었고, RF측정결과 얻어진 on-state resistance와 off-state capacitance값이 각각 1.6Ω과 fF으로 분석되었다. 이는 [수학식1]에 의하여 스위치 소자의 특성을 나타내는 차단 주파수(cut-off frequency)가 5.23 THz로 도출되었으며, 이러한 결과는 상기 PIN 다이오드가 GaAs 기반의 FET에 비해 스위치 소자로서 DC와 RF특성이 매우 우수하다는 것을 반증한다.
[수학식1]
한편, 위상 변위기는 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚ 및 5.625˚의 위상을 변위하는 단일 비트 위상 변위기(single-bit phase shifter)의 직렬연결로 다수 비트 위상 변위기(multi-bit phase shifter)로 구현된다. 예컨대, 4비트 위상 변위기는 180˚-90˚-45˚-22.5˚가 연결되어 22.5˚의 최소 위상 변위 단위를 기준으로 0˚ 부터 360˚사이의 16가지 상태에 대한 위상 변위 특성을 얻을 수 있고, 6비트 위상 변위기는 180˚-90˚-45˚-22.5˚-11.25˚-5.625˚가 연결되어 5.625˚의 최소 위상 변위 단위를 기준으로 0˚부터 360˚사이의 64가지 상태에 대한 위상 변위 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 도 2 에 도시된바와 같이 PIN 다이오드를 통해 180˚ 단일 비트 위상 변위기에 대한 회로이다.
먼저, 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)는 입력포트(201) 및 출력포 트(215)와 각각 접속되어 양단의 직류 전압 및 전류를 분리한다.
또한, 제1 인덕터(203, 213)는 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)와 접속되어 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)의 상태 제어를 위한 바이어스(204, 212)와 접속되어 직류 전압을 회로로 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하며, PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)는 바이어스(204, 212)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절한다.
또한, 제2 인덕터(205, 206)와 제1 커패시터(207)는 π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(208, 210)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 앞서도록 하고(phase leading), 제3 인덕터(216, 217)와 제2 커패시터(218, 219)는 π 형태의 저주파 통과필터(low-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(209, 211)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 뒤서도록 하며(phase lagging), 제4 인덕터(220)는 그라운드와 접속되어 제3 인덕터(216, 217)와 제2 커패시터(218, 219)로부터 인가되는 교류 신호의 누출을 차단한다.
전술한 바와 같은 회로는 바이어스(204, 212) 전압(Vbias)의 조절을 통해 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)의 상태를 변경시켜 신호의 흐름을 조절할 수 있는바, 그 작동양태를 살피면 다음과 같다.
먼저, 바이어스(204, 212)의 전압을 양(+)으로 설정하면 PIN 다이오드(208, 209)가 점등됨과 아울러 PIN 다이오드(210, 211)가 소등되며, 회로의 신호가 제2 인덕터(205, 206) 및 제1 커패시터(207) 즉, π 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)를 통과하여 PIN 다이오드(208, 209)를 통과한 신호의 위상이 90˚ 앞 서게 된다.
반면에, 바이어스(204, 212)의 전압을 음(-)으로 설정하면 PIN 다이오드(208, 209)가 소등됨과 아울러 PIN 다이오드(210, 211)가 점등되며, 회로의 신호가 제3 인덕터(216, 217) 및 제2 커패시터(218, 219) 즉, π 형태의 저주파 통과 필터(low-pass filter)를 통과하여 PIN 다이오드(210, 211)를 통과한 신호의 위상이 90˚ 뒤서게 된다.
이처럼 신호의 흐름을 변화시켜 출력에서 전체 180˚의 위상을 변화시킬 수 있다. 이때, 고주파 통과 필터 및 저주파 통과 필터에 사용된 인덕터의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값은, 중심 주파수에서 변화시키기 원하는 위상 값과 주파수에 대한 위상의 순간 변화량이 '0'이 되도록 하는 조건, 그리고 필터 통과 시 손실이 없는 조건에 의해 결정되며, 상기 조건들에 따라 도출된 인덕턴스와 커패시턴스 값은 아래의 [수학식2]와 같다.
[수학식2]
상기 [수학식2]를 이용하여 고주파 통과 필터(high-pass filter)에서는 신호가 45˚ 앞서게 하고, 저주파 통과 필터(low-pass filter)에서는 신호가 45˚뒤서게 하여 전체 90˚의 단위 비트 위상 변위기를 구현할 수 도 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 도 3 에 도시된바와 같이 PIN 다이오드를 통해 90˚, 45˚ 및 22.5˚ 단일 비트 위상 변위기에 대한 회로이다.
먼저, 금속-절연체-금속 커패시터(302, 307)는 입력포트(301) 및 출력포트(308)와 각각 접속되어 양단의 직류 전압 및 전류를 분리한다.
또한, 제1 인덕터(311)는 바이어스(310)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하며, 제2 인덕터(305)는 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하고, PIN 다이오드(304, 306, 314))는 바이어스(310)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절한다.
또한, 제3 인덕터(303, 309)와 PIN 다이오드(304, 306)는 π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 인가받은 PIN 다이오드(304, 306)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서도록 한다(phase leading).
전술한 바와 같은 회로는 바이어스(310) 전압(Vbias)의 조절을 통해 PIN 다이오드(304, 306, 314)의 상태를 변경시켜 신호의 흐름을 조절할 수 있는바, 그 작동양태를 살피면 다음과 같다.
먼저, 바이어스(310)의 전압을 양(+)으로 설정하면 PIN 다이오드(304, 306)가 점등됨과 아울러 PIN 다이오드(314)가 소등되는데 이때, 회로의 신호가 PIN 다이오드(304, 306)를 통과함에 따라 위상변화가 발생하지 않으며, 제4 인덕터(312) 및 역방향으로 구비된 PIN 다이오드(314)가 병렬공진회로(parallel resonance circuit)를 이루게 되어 그라운드로의 신호 누설을 방지한다.
반면에, 바이어스(310)의 전압을 음(-)으로 설정하면 PIN 다이오드(304, 306)가 소등됨과 아울러 PIN 다이오드(314)가 점등되며, 회로의 신호가 제3 인덕터(303, 309) 즉, π 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)를 통과하여 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서게 된다(phase leading).
이처럼 신호의 흐름을 변화시켜 출력에서 전체 90˚, 45˚ 또는 22.5˚의 위상을 변화시킬 수 있다. 이때, 고주파 통과 필터에 사용된 인덕터의 인덕턴스 값과 PIN 다이오드 또는 커패시터의 커패시턴스 값은, 중심 주파수에서 변화시키기 원하는 위상 값과 주파수에 대한 위상의 순간 변화량이 '0'이 되도록 하는 조건, 그리고 필터 통과 시 손실이 없는 조건에 의해 결정되며, 상기 조건들에 따라 도출된 인덕턴스와 커패시턴스 값은 아래의 [수학식3]과 같다.
[수학식3]
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 도 4 에 도시된바와 같이 상기 제3 실시예와는 또 다른 형태의 PIN 다이오드를 통해 90˚, 45˚ 및 22.5˚ 단일 비트 위상 변위기에 대한 회로이다.
먼저, 제1 인덕터(409)는 바이어스(408)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하며, 제2 인덕터(402, 405)는 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하며, PIN 다이오드(403, 404, 412)는 바이어스(408)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절한다.
또한, PIN 다이오드(403, 404) 및 제3 인덕터(407)는 T 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서게 한다(phase leading).
전술한 바와 같은 회로는 바이어스(408) 전압(Vbias)의 조절을 통해 PIN 다이오드(403, 404, 412)의 상태를 변경시켜 신호의 흐름을 조절할 수 있는바, 그 작동양태를 살피면 다음과 같다.
먼저, 바이어스(408)의 전압을 양(+)으로 설정하면 PIN 다이오드(403, 404)가 점등됨과 아울러 PIN 다이오드(412)가 소등되는데 이때, 회로의 신호가 PIN 다이오드(403, 404)를 통과함에 따라 위상변화가 발생하지 않으며, 제1 인덕터(409) 및 역방향으로 구비된 PIN 다이오드(412)가 병렬공진회로(parallel resonance circuit)를 이루게 되어 그라운드로의 신호 누설을 방지한다.
반면에, 바이어스(408)의 전압을 음(-)으로 설정하면 PIN 다이오드(403, 404)가 소등됨과 아울러 PIN 다이오드(412)가 점등되며, 회로의 신호가 제3 인덕터(407) 즉, T 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)를 통과하여 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서게 된다(phase leading).
이처럼 신호의 흐름을 변화시켜 출력에서 전체 90˚, 45˚ 또는 22.5˚의 위상을 변화시킬 수 있다. 이때, 고주파 통과 필터에 사용된 인덕터의 인덕턴스 값과 PIN 다이오드 또는 커패시터의 커패시턴스 값은, 중심 주파수에서 변화시키기 원하 는 위상 값과 주파수에 대한 위상의 순간 변화량이 '0'이 되도록 하는 조건, 그리고 필터 통과 시 손실이 없는 조건에 의해 결정되며, 상기 조건들에 따라 도출된 인덕턴스와 커패시턴스 값은 아래의 [수학식4]와 같다.
[수학식4]
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 도 5 에 도시된바와 같이 PIN 다이오드를 통해 11.25˚, 및 5.625˚ 단일 비트 위상 변위기에 대한 회로이다.
먼저, 제1 인덕터(507)는 바이어스(511)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하며, 제2 인덕터(503, 509)는 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지한다.
또한, 금속-절연체-금속 커패시터(505)는 입력포트(501) 및 출력포트(510)와 각각 접속되어 양단의 직류 전압 및 전류를 분리하고, PIN 다이오드(502, 508, 506)는 바이어스(511)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절한다.
또한, 제3 인덕터(504)는 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 5.625˚ 또는 2.8125˚ 뒤서게 하며(phase lagging), PIN 다이오드(506)는 역방향으로의 신호 전환 시 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 5.625˚ 또는 2.8125˚ 앞서게 한다(phase leading).
전술한 바와 같은 회로는 바이어스(511) 전압(Vbias)의 조절을 통해 PIN 다이오드(502, 506, 508)의 상태를 변경시켜 신호의 흐름을 조절할 수 있는바, 그 작동양태를 살피면 다음과 같다.
먼저, 바이어스(511)의 전압을 양(+)으로 설정하면 PIN 다이오드(506, 508)가 점등됨과 아울러 PIN 다이오드(502)가 소등되는데 이때, 신호가 제3 인덕터(504) 및 PIN 다이오드(508)를 통과하여 위상이 5.625˚ 또는 2.8125˚ 뒤서게 한다.
반면에, 바이어스(511)의 전압을 음(-)으로 설정하면 PIN 다이오드(506, 508)가 소등됨과 아울러 PIN 다이오드(502)가 점등되며, 신호가 순방향 PIN 다이오드(502)와 역방향 PIN 다이오드(506)를 통과하여 위상이 5.625˚ 또는 2.8125˚ 앞서게 한다.
이처럼, 신호의 흐름을 변화시켜 출력에서 전체 11.25˚ 또는 5.625˚의 위상을 변화시킬 수 있다. 이때, 고주파 통과 필터에 사용된 인덕터의 인덕턴스 값과 PIN 다이오드 또는 커패시터의 커패시턴스 값은, 중심 주파수에서 변화시키기 원하는 위상 값과 주파수에 대한 위상의 순간 변화량이 '0'이 되도록 하는 조건, 그리고 필터 통과 시 손실이 없는 조건에 의해 결정되며, 상기 조건들에 따라 도출된 인덕턴스와 커패시턴스 값은 아래의 [수학식5]와 같다.
[수학식5]
상기 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로들은, 도 2 의 제1 실시예에 따라 180˚ 및 90˚의 위상을 변위시키는 단일 비트 위상 변위기 회로, 도 3 및 도 4의 제2 실시예 및 제3 실시예에 따라 90˚, 45˚ 및 22.5˚의 위상을 변위시키는 단일 비트 위상 변위기 회로, 도 5 의 제4 실시예에 따라 11.25˚ 및 5.625˚의 위상을 변위시키는 단일 비트 위상 변위기 회로이다.
전술한 바와 같은 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 단일 비트 위상 변위기의 조합으로 다수 비트 위상 변위기(multi-bit phase shifter)의 구현이 가능하다.
도 6 은 제1 실시예에 따른 180˚ 위상 변위기, 제4 실시예에 따른 11.25˚ 위상 변위기, 및 제2 실시예에 따른 22.5˚, 45˚ 및 90˚ 위상 변위기를 직렬로 연결한 5비트 위상 변위기를 도시한 도면이고, 도 7 은 도 6 에 도시된 5비트 위상 변위기의 레이아웃을 도시한 도면이며, 도 8 은 도 6 및 도 7과 같이 설계된 회로를 바탕으로 ADS 시뮬레이션을 통해 도출한 5비트 위상 변위기의 삽입손실 및 위상변위 특성 곡선을 나타낸 도면이다.
전술한 5비트 위상 변위기 외에도 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 회로들의 조합을 통해 2비트 내지 6비트를 갖는 다수 비트 위상 변위기의 구현이 가능하다.
한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로는, 도 9 에 도시된바와 같이 양자의 전송선(transmission line)의 길이차이에 의한 위상 차이를 얻는 회로인바, 중심 주파수 대역에서 PIN 다이오드를 통해 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚, 및 5.625˚의 모든 위상을 구현할 수 있는 단일 비트 위상 변위기에 대한 회로이다.
먼저, 제1 인덕터(902)가 바이어스(911)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하며, 제2 인덕터(909)는 그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지한다.
또한, PIN 다이오드(903, 905, 906, 907)는 바이어스(911)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하되, 바이어스(911)의 전압을 양(+)으로 설정하면, PIN 다이오드(903, 905)가 점등됨과 아울러 PIN 다이오드(906, 907)가 소등되는데 이때, 신호가 짧은 길이의 기준 전송선(904)을 지남에 따라 작은 위상변화가 발생하여 위상이 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚, 또는 5.625˚ 앞서게 된다.
반면에, 바이어스(911)의 전압을 음(-)으로 설정하면, PIN 다이오드(903, 905)가 소등됨과 아울러 PIN 다이오드(906, 907)가 점등되는데 이때, 신호가 긴 길이의 위상변위 전송선(908)을 지나기 때문에 큰 위상변화가 나타나게 되어 위상이 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚, 또는 5.625˚ 뒤지게 된다.
전술한 바와 같이 양자의 전송선 길이차이에 따라 출력신호의 위상을 상대적으로 변화시킬 수 있으며, 전송선의 길이와 위상 변화에 대한 관계는 아래의 [수학식6]을 통해 도출된다.
[수학식6]
이처럼 전송선의 길이 차이를 이용한 경우, 주파수가 증가할수록 위상 차이가 계속 커지기 때문에 앞서 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예 형태의 회로에 비하여 광대역 특성은 낮지만 비교적 간단한 회로구성으로 위상 변위기를 구현하게 되어 작은 삽입손실을 도모할 수 있다.
또한, 전술한 제5 실시예의 구성은, 모든 중심 주파수에 대해 원하는 위상 변위를 모두 도출할 수 있기 때문에 각 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚ 및 5.625˚의 단위 비트 위상 변위기를 연속적으로 배치시켜 도 10 에 도시된 바와 같은 다수 비트 위상 변위기를 구현할 수 있다.
세부적으로 도 10 은 도 9에서 나타낸 180˚, 90˚, 45˚ 및 22.5˚ 위상 변위기를 직렬로 연결하여 구현한 4비트 위상 변위기를 도시한 도면이고, 도 11 은 도 10 에 나타낸 4비트 위상 변위기의 레이아웃을 도시한 도면이며, 도 12 는 도 10 및 도 11 과 같이 설계된 회로를 바탕으로 ADS 시뮬레이션을 통해 도출한 4비트 위상 변위기의 삽입손실 및 위상변위 특성 곡선을 나타낸 도면이다.
전술한 4비트 위상 변위기 외에도 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 회로들의 조합을 통해 2비트 내지 6비트를 갖는 다수 비트 위상 변위기의 구현이 가능하다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하 여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로의 PIN 다이오드의 전압-전류 특성 곡선을 나타낸 도면.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로를 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로를 나타낸 도면.
도 4 는 본 발명의 제3 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로를 나타낸 도면.
도 5 는 본 발명의 제4 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로를 나타낸 도면.
도 6 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 180˚ 위상 변위기, 제4 실시예에 따른 11.25˚ 위상 변위기, 및 제2 실시예에 따른 22.5˚, 45˚ 및 90˚ 위상 변위기를 직렬로 연결한 5비트 위상 변위기를 도시한 도면.
도 7 은 도 6 에 도시된 5비트 위상 변위기의 레이아웃을 도시한 도면.
도 8 은 도 6 및 도 7과 같이 설계된 회로를 바탕으로 ADS 시뮬레이션을 통해 도출한 5비트 위상 변위기의 삽입손실 및 위상변위 특성 곡선을 나타낸 도면.
도 9 는 본 발명의 제5 실시예에 따른 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로를 나타낸 도면.
도 10 은 도 9에서 나타낸 180˚, 90˚, 45˚ 및 22.5˚ 위상 변위기를 직렬 로 연결하여 구현한 4비트 위상 변위기를 도시한 도면.
도 11 은 도 10 에 나타낸 4비트 위상 변위기의 레이아웃을 도시한 도면.
도 12 는 도 10 및 도 11 과 같이 설계된 회로를 바탕으로 ADS 시뮬레이션을 통해 도출한 4비트 위상 변위기의 삽입손실 및 위상변위 특성 곡선을 나타낸 도면.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
201: 입력포트 202: 금속-절연체-금속 커패시터
203, 213: 제1 인덕터 204, 212: 바이어스
205, 206: 제2 인덕터 207: 제1 커패시터
208, 209, 210, 211: PIN 다이오드 214: 금속-절연체-금속 커패시터
215: 출력포트 216, 217: 제3 인덕터
218, 219: 제2 커패시터 220: 제4 인덕터
301: 입력포트 302: 금속-절연체-금속 커패시터
303, 309: 제3 인덕터 304, 306: PIN 다이오드
305: 제2 인덕터 307: 금속-절연체-금속 커패시터
308: 출력포트 310: 바이어스
311: 제1 인덕터 312: 제4 인덕터
313: 금속-절연체-금속 커패시터 314: PIN 다이오드
401: 입력포트 402, 405: 제2 인덕터
403, 404: PIN 다이오드 407: 제3 인덕터
408: 바이어스 409: 제1 인덕터
410: 제4 인덕터 411: 금속-절연체-금속 커패시터
412: PIN 다이오드
501: 입력포트 502, 508: PIN 다이오드
503, 509: 제2 인덕터 504: 제3 인덕터
505: 금속-절연체-금속 커패시터 506: PIN 다이오드
507: 제1 인덕터 510: 출력포트
511: 바이어스
601: 입력포트 602: 금속-절연체-금속 커패시터
603, 613: 제1 인덕터 604, 612: 제1 바이어스
605, 606: 제2 인덕터 607: 제1 커패시터
608, 609, 610, 611: PIN 다이오드 614: 금속-절연체-금속 커패시터
616, 617: 제3 인덕터 618, 619: 제2 커패시터
620: 제4 인덕터 621, 628: PIN 다이오드
622, 629: 제5 인덕터 623: 제6 인덕터
624: 금속-절연체-금속 커패시터 625: 제7 인덕터
626: 제2 바이어스 627: PIN 다이오드
630: 금속-절연체-금속 커패시터 631, 635: 제8 인덕터
632, 634: PIN 다이오드 633: 제9 인덕터
636: 제3 바이어스 637: 제10 인덕터
638: 제11 인덕터 639: 금속-절연체-금속 커패시터
640: PIN 다이오드 641: 금속-절연체-금속 커패시터
642, 646: 제12 인덕터 643, 645: PIN 다이오드
644: 제13 인덕터 647: 제4 바이어스
648: 제14 인덕터 649: 제15 인덕터
650: 금속-절연체-금속 커패시터 651: PIN 다이오드
652: 금속-절연체-금속 커패시터 654, 656: 제16 인덕터
655: 제17 인덕터 658: 제5 바이어스
659: 제18 인덕터 660: 제19 인덕터
661: 금속-절연체-금속 커패시터 662: PIN 다이오드
663: 금속-절연체-금속 커패시터 664: 출력포트
901: 입력포트 902: 제1 인덕터
903, 905, 906, 907: PIN 다이오드 904: 기준 전송선
908: 위상변위 전송선 909: 제2 인덕터
910: 출력포트 911: 바이어스
1001: 입력포트 1002: 제1 인덕터
1003: 제1 바이어스 1004 ~ 1008: PIN 다이오드
1005: 제1 기준 전송선 1009: 제1 위상변위 전송선
1010: 제2 인덕터 1011 ~ 1015: PIN 다이오드
1012: 제2 기준 전송선 1016: 제2 위상변위 전송선
1017: 제3 인덕터 1018: 제2 바이어스
1019: 금속-절연체-금속 커패시터 1020: 제4 인덕터
1021: 제3 바이어스 1022, 1024 ~ 1026: PIN 다이오드
1023: 제3 기준 전송선 1027: 제3 위상변위 전송선
1028: 제5 인덕터 1029, 1031 ~ 1033: PIN 다이오드
1030: 제4 기준 전송선 1034: 위상변위 전송선
1035: 제6 인덕터 1036: 제4 바이어스
1037: 출력포트
Claims (15)
- PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 있어서,입력포트(201) 및 출력포트(215)와 접속되어 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214);상기 금속-절연체-금속 커패시터(202, 214)와 접속되어 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211)의 상태 제어를 위해 그라운드와 접지된 바이어스(204, 212)와 접속되어 직류 전압을 회로로 인가시키고, 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(203, 231);상기 바이어스(204, 212)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(208, 209, 210, 211);π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(208, 210)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 앞서도록 하는(phase leading) 제2 인덕터(205, 206) 및 제1 커패시터(207);π 형태의 저주파 통과필터(low-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(209, 211)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚ 뒤서도록 하는(phase lagging) 제3 인덕터(216, 217) 및 제2 커패시터(218, 219); 및상기 그라운드와 접속되어 상기 제3 인덕터(216, 217)와 제2 커패시터(218, 219)로부터 인가되는 교류 신호의 누출을 차단하는 제4 인덕터(220); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회 로.
- 제 1 항에 있어서,상기 바이어스(204, 212)는,전압을 양(+)으로 설정하여 PIN 다이오드(208, 209)를 점등시킴과 아울러 PIN 다이오드(210, 211)를 소등시키며, 회로의 신호가 상기 제2 인덕터(205, 206) 및 제1 커패시터(207) 즉, π 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)를 통과하여 상기 PIN 다이오드(208, 209)를 통과한 신호의 위상을 90˚ 앞서도록 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 바이어스(204, 212)는,전압을 음(-)으로 설정하여 상기 PIN 다이오드(208, 209)를 소등시킴과 아울러 상기 PIN 다이오드(210, 211)가 점등시키며, 상기 회로의 신호가 상기 제3 인덕터(216, 217) 및 제2 커패시터(218, 219) 즉, π 형태의 저주파 통과 필터(low-pass filter)를 통과하여 상기 PIN 다이오드(210, 211)를 통과한 신호의 위상을 90˚ 뒤서도록 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 있어서,입력포트(301) 및 출력포트(308)와 접속되어 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(302, 307);바이어스(310)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(311);그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(305);상기 바이어스(310)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(304, 306, 314); 및π 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(304, 306)로부터 인가받은 신호의 위상을 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서도록 하는(phase leading) 제3 인덕터(303, 309) 및 PIN 다이오드(304, 306); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 4 항에 있어서,상기 바이어스(310)는,전압을 양(+)으로 설정하여 PIN 다이오드(304, 306)를 점등시킴과 아울러 PIN 다이오드(314)가 소등시키되, 신호가 상기 PIN 다이오드(304, 306)를 통과함에 따라 위상변화가 발생하지 않으며, 제4 인덕터(312) 및 역방향으로 구비된 PIN 다이오드(314)가 병렬공진회로(parallel resonance circuit)를 이루게 되어 접속된 그라운드로의 신호 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초 고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 4 항에 있어서,상기 바이어스(310)는,전압을 음(-)으로 설정하여 상기 PIN 다이오드(304, 306)를 소등시킴과 아울러 상기 PIN 다이오드(314)가 점등시키되, 상기 신호가 상기 제3 인덕터(303, 309) 즉, π 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)를 통과하여 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서도록(phase leading) 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 있어서,바이어스(408)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(409);그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(402, 405);상기 바이어스(408)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(403, 404, 412); 및T 형태의 고주파 통과필터(high-pass filter)의 기능을 수행하여 PIN 다이오드(403, 404)로 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서도록 하는 PIN 다이오드(403, 404) 및 제3 인덕터(407); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 바이어스(408)는,전압을 양(+)으로 설정하여 PIN 다이오드(403, 404)를 점등시킴과 아울러 PIN 다이오드(412)를 소등시키되, 회로의 신호가 상기 PIN 다이오드(403, 404)를 통과함에 따라 위상변화가 발생하지 않도록 하며, 상기 제1 인덕터(409) 및 역방향으로 구비된 PIN 다이오드(412)가 병렬공진회로(parallel resonance circuit)를 이루게 되어 상기 그라운드로의 신호 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 바이어스(408)는,전압을 음(-)으로 설정하여 PIN 다이오드(403, 404)를 소등시킴과 아울러 PIN 다이오드(412)가 점등시키며, 회로의 신호가 상기 제3 인덕터(407) 즉, T 형태의 고주파 통과 필터(high-pass filter)를 통과하여 90˚, 45˚ 또는 22.5˚ 앞서게 도록(phase leading)하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 있어서,바이어스(511)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단 하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(507);그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(503, 509);입력포트(501) 및 출력포트(510)와 각각 접속되어 양단의 직류 전압 및 전류를 분리하는 금속-절연체-금속 커패시터(505);상기 바이어스(511)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(502, 508, 506);신호를 통과시킴과 아울러 위상을 5.625˚ 또는 2.8125˚ 뒤서도록(phase lagging) 하는 제3 인덕터(504); 및상기 바이어스(511)의 전압에 따라 역방향으로의 신호 전환 시 신호를 통과시킴과 아울러 위상을 5.625˚ 또는 2.8125˚ 앞서도록(phase leading) 하는 PIN 다이오드(506); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 10 항에 있어서,상기 바이어스(511)는,전압을 양(+)으로 설정하여 PIN 다이오드(506, 508)를 점등시킴과 아울러 PIN 다이오드(502)를 소등시키되, 신호가 상기 제3 인덕터(504) 및 PIN 다이오드(508)를 통과하여 위상이 5.625˚ 또는 2.8125˚ 뒤서도록 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 10 항에 있어서,상기 바이어스(511)는,전압을 음(-)으로 설정하여 PIN 다이오드(506, 508)를 소등시킴과 아울러 PIN 다이오드(502)를 점등시키며, 신호가 순방향 PIN 다이오드(502)와 역방향 PIN 다이오드(506)를 통과하여 위상이 5.625˚ 또는 2.8125˚ 앞서도록 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로에 있어서,바이어스(911)와 접속되어 직류 전압을 회로에 인가시키고 교류 신호를 차단하여 신호의 누출을 방지하는 제1 인덕터(902);그라운드와 접속되어 교류 신호의 누출을 방지하는 제2 인덕터(909); 및상기 바이어스(911)의 전압에 따라 교번되어 신호의 흐름을 조절하는 PIN 다이오드(903, 905, 906, 907); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 13 항에 있어서,상기 바이어스(911)는,전압을 양(+)으로 설정하여 PIN 다이오드(903, 905)가 점등됨과 아울러 PIN 다이오드(906, 907)가 소등되도록 하며, 신호가 짧은 길이의 기준 전송선을 지남에 따라 작은 위상변화가 발생하여 위상이 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚, 또는 5.625˚ 앞서도록 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
- 제 13 항에 있어서,상기 바이어스(911)는,전압을 음(-)으로 설정하여 PIN 다이오드(903, 905)가 소등됨과 아울러 PIN 다이오드(906, 907)가 점등되도록 하며, 신호가 긴 길이의 위상변위 전송선(908)을 지남에 따라 때문에 큰 위상변화가 나타나게 되어 위상이 180˚, 90˚, 45˚, 22.5˚, 11.25˚, 또는 5.625˚ 뒤지도록 하는 것을 특징으로 하는 PIN 다이오드를 이용한 초고주파 대역 고성능 위상 변위기 회로.
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