KR20120032815A - 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치 - Google Patents

이중대역 마이너스 군지연 발생 장치 Download PDF

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엄순영
정용채
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 마이너스 군지연 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 두 동작 주파수 대역에서 마이너스 군지연 특성을 얻을 수 있는 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치는, RF 입력 신호를 두 경로로 분배하는 분배기와, 상기 분배기에서 분배된 신호를 각각 수신하고, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 제1 및 제2 공진부를 포함한다.

Description

이중대역 마이너스 군지연 발생 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DUALBAND NEGATIVE GROUP DELAY CIRCUIT}
본 발명은 마이너스 군지연 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 두 동작 주파수 대역에서 마이너스 군지연 특성을 얻을 수 있는 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치에 관한 것이다.
마이너스 군지연 특성은 최근 들어 많은 연구가 이루어지고 있는 분야이다. 신호 감쇄 또는 신호 흡수로 인하여 비정상적인 전달 특성이 나타나는 좁은 주파수 대역에서군지연(또는 군속도)이 진공 상태에서 빛의 속도(c)보다 크거나 마이너스 값을 갖는 현상이 관찰된다. 이것은 각주파수 변화에 대한 위상 변화의 기울기가 신호 감쇄 또는 신호 흡수가 발생하는특정 주파수에서 양의 값을 갖는다는 의미이다. 이러한 현상은 초광속 효과로 정의되었으며, 이 현상에 관한 실험 및 이론적인 분석이 최근 여러 연구 결과를 통해 보고되고 있다.
기존 연구에서의 마이너스 군지연 특성은 대역폭이 없는 매우 제한적인 주파수에서 나타나고, 회로의 입/출력 반사계수가 좋지 못한 문제가 있다. 최근 통신 데이터량의 증가로 인하여 다중 반송파 또는 디지털 변조 신호의 이용이 필수적이기 때문에 대역폭이 좁은 회로는 실질적인 이용이 불가능하다. 또한, 좋지 못한 반사계수로 인하여 시스템에집적될 경우 회로와 회로 사이의 성능 저하를 유발하는 요인으로 작용할 수 있다.
마이너스 군지연 회로의 중요성은 RF 전력 증폭기의 왜곡 감소 기법인 피드포워드(Feedforward) 선형화 기법의 효율 개선에 관한 연구가 발표된 이후로 널리 인정받기 시작했다. 또한, 주파수 의존 소자인 λ/4 전송선로로 구성되는 RF 수동 회로의 대역폭 증가와 기저대역(Baseband) 신호 처리부의 전파 지연(propagation delay) 시간의 감소 등의 여러 분야에서 응용 사례가 발굴되고 있다.
하지만, 기존 연구의 경우, 모두 단일대역동작만을 언급하고 있으며, 최근 화두가 되고 있는 다중모드/다중대역/다중플랫폼 개발 사례에 있어서 활용될 수 있는 다중대역 마이너스 군지연에 관한 사례는 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다.
위에서 언급한 내용과 같이, 서로 다른 두 주파수 대역에서마이너스 군지연 발생이 가능한 장치의 필요성은 명백한 사실이며, 특히 다중대역 아날로그/디지털 왜곡 감소 기법의 효율 개선에 있어서 필수적인 기술이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 서로 다른 두 동작 주파수 대역에서 마이너스 군지연 특성을 얻을 수 있는 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치를 제공한다.
또한, 서로 다른 두 동작 주파수 대역에서 마이너스 군지연과 전달 특성이 일정 수준 이상의 평탄도를 유지하는 대역폭을 갖는이중대역 마이너스 군지연 발생 장치를 제공한다.
또한, 우수한 입출력 반사 특성 및 격리 특성을 갖는 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치는, RF 입력 신호를 두 경로로 분배하는 분배기와, 상기 분배기에서 분배된 신호를 각각 수신하고, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 제1 및 제2 공진부를 포함한다.
본 발명에 따른 장치를 사용하면, 서로 다른 두 동작 주파수 대역에서 마이너스 군지연 특성을 얻을 수 있는 이점이 있다.
또한, 서로 다른 두 동작 주파수 대역에서 마이너스 군지연과 전달 특성이 일정 수준 이상의 평탄도를 유지하는 대역폭을 갖는이점이 있다.
또한, 우수한 입출력 반사 특성 및 격리 특성을 갖는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 블록도,
도 2는 도 1의 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 통과 대역이 2.14 GHz와 3.5 GHz 대역인 경우에 삽입 손실과 군지연 특성을 보여주는 그래프,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 블록도,
도 4는 도 3의 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 통과 대역이 2.14 GHz와 3.5 GHz 대역인 경우에 삽입 손실과 군지연 특성을 보여주는 그래프.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 이중대역마이너스 군지연 발생 장치(100)는 분배기(110), 제1 공진부(130) 및 제2 공진부(150)를 포함한다.
분배기(110)는 RF 입력단자(RF IN), 결합 단자(113) 및 전달 단자(115)를 갖는다. 이러한 분배기(110)는 RF 입력단자(RF IN)로 RF 신호를 수신하고, 수신된 RF 신호를 분배하여 결합 단자(113)와 전달 단자(115)로 각각 출력한다.
여기서, 분배기(110)는 광대역 90ㅀ(도) 분배기 또는 이중대역 90ㅀ(도) 분배기인 것이 바람직하다. 광대역 또는 이중대역 90ㅀ 분배기(110)는 이 분야의 관용기술로서 여러 가지 경험상의 고려 사항들을 생각하여 적절한 기법을 사용할 수 있을 것이므로 이의 상세한 설명은 생략한다.
제1 공진부(130)는 분배기(110)의 결합 단자(113)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제1 공진부(130)는 제1 저항(R1)과 제1 공진회로(135)를 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)의 일 단은 분배기(110)의 결합 단자(113)에 전기적으로 연결되며, 타 단은 접지된다. 이러한 제1 저항(R1)은 분배기(110)의 결합 단자(113)로부터 출력되는 신호를 감쇄시켜 비정상적인 전달 특성이 나타나게 한다.
제1 공진회로(135)의 일 단은 분배기(110)의 결합 단자(113)과 직렬 연결되고, 종단은 단락된다. 여기서, 제1 공진회로(135)의 종단의 길이는 λ/4인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 제1 공진회로(135)와 제1 저항(R1)에 의한 공진 주파수에서 제1 저항(R1)에 의한 신호 감쇄에 영향을 주지 않기 위함이다.
제1 공진회로(135)는 제1 저항(R1)에서 감쇄되는 신호의 주파수를 결정하며, 제1 저항(R1)과 함께 미리 결정된 동작 주파수에서 공진을 일으킨다.
제2 공진부(150)는 분배기(110)의 전달 단자(115)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제2 공진부(150)는 제2 저항(R2)과 제2 공진회로(155)를 포함할 수 있다.
제2 저항(R2)의 일 단은 분배기(110)의 전달 단자(115)에 전기적으로 연결되며, 타 단은 접지된다. 이러한 제2 저항(R2)은 분배기(110)의 전달 단자(155)로부터 출력되는 신호를 감쇄시켜 비정상적인 전달 특성이 나타나게 한다.
제2 공진회로(155)의 일 단은 분배기(110)의 전달 단자(115)과 직렬 연결되고, 종단은 단락된다. 여기서, 제2 공진회로(155)의 종단의 길이는 λ/4인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 제2 공진회로(155)와 제2 저항(R2)에 의한 공진 주파수에서 제2 저항(R2)에 의한 신호 감쇄에 영향을 주지 않기 위함이다.
제2 공진회로(155)는 제2 저항(R2)에서 감쇄되는 신호의 주파수를 결정하며, 제2 저항(R2)과 함께 미리 결정된 동작 주파수에서 공진을 일으킨다.
제1 공진부(130)의 제1 공진회로(135)와 제2 공진부(150)의 제2 공진회로(155)의 공진 주파수는마이너스 군지연 특성을 얻고자 하는 서로 다른 두 주파수 대역의 중심 주파수로 각각 설정되는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 특성을 도 2를 참조하여 살펴보도록 한다.
도 2는 도 1의 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 통과 대역이 2.14 GHz와 3.5 GHz 대역인 경우에 삽입 손실(Insertion Loss)과 군지연 특성(Group Delay)을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 블록도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치(300)는 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310), 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330) 및 이득 보상부(350)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310, 330)는 도 1에 도시된 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치(100)과 동일하다. 따라서, 제1 및 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310, 330)에서 도 1의 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치(100)와 동일한 부분은 앞서 설명한 부분으로 대체하고, 차이가 나타나는 부분을 중점적으로 이하에서 설명하도록 한다.
제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)는 마이너스 군지연 대역폭의 확장을 위한 것이다.
이득 보상부(350)의 입력단은 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 출력 단자(RF OUT1)와 전기적으로 연결되고, 출력단은 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 입력 단자(RF IN2)와 전기적으로 연결된다. 이러한 이득 보상부(350)는 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 저항(R11, R12)과 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 제1 및 제2 저항(R21, R22)에 의해 감쇄된 신호의 이득을 보상한다.
제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수는마이너스 군지연 특성을 얻고자 하는 서로 다른 두 주파수 대역의 한쪽 가장자리 주파수로 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 평탄한 진폭 및 군지연 통과 특성을 갖는 서로 다른 두 주파수 대역들 중 상대적으로 낮은 주파수 대역의 중심 주파수를 fL이라 하고, 상대적으로 높은 주파수 대역의 중심 주파수를 fH라 하며, 두 동작 주파수 대역의 최하위 주파수와 최상위 주파수를 각각 fL±(f2-f1)/2, fH±(f4-f3)/2라고 정의하면, 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수는 다음의 조합들 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 공진 주파수의 조합들은 {fL-(f2-f1)/2와 fH-(f4-f3)/2}, {fL-(f2-f1)/2와 fH+(f4-f3)/2}, {fL+(f2-f1)/2와 fH-(f4-f3)/2} 및 {fL+(f2-f1)/2와 fH+(f4-f3)/2}이다.
이득 보상부(350)는 이득 보상 증폭기인 것이 바람직하다. 이러한 이득 보상 중폭기(350)는 신호 감쇄량을보상하기 위해 사용되는 범용 소신호 이득 증폭기로서, 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 분배기(311)의 동작 주파수와 같거나 더 넓은 동작 대역폭을 갖는다.
제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 분배기(331)는 이득 보상 증폭기(350)의 출력 신호를 수신한다. 이러한 분배기(331)는 이 분야의 관용기술로서 여러 가지 경험상의 고려 사항들을 생각하여 적절한 기법을 사용할 수 있을 것이므로 이의 상세한 설명은 생략한다.
제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 제1 및 제2 공진회로(333, 335)의 공진 주파수는 마이너스 군지연 특성을 얻고자 하는 서로 다른 두 주파수 대역 내의 공진 주파수 조합들 중에서 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수가 아닌 것이 바람직하다.
예를 들어, 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수가 각각 fL-(f2-f1)/2와 fH-(f4-f3)/2일 경우, 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 제1 및 제2 공진회로(333, 335)의 공진 주파수는 fL+(f2-f1)/2와 fH+(f4-f3)/2가 바람직하다.
마찬가지로, 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수가fL-(f2-f1)/2와 fH+(f4-f3)/2일 경우, 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 제1 및 제2 공진회로(333, 335)의 공진 주파수는fL+(f2-f1)/2와 fH-(f4-f3)/2가 바람직하다.
또한, 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수가 fL+(f2-f1)/2와 fH-(f4-f3)/2일 경우, 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 제1 및 제2 공진회로(333, 335)의 공진 주파수는 fL-(f2-f1)/2와 fH+(f4-f3)/2가 바람직하다.
또한, 제1 이중대역 마이너스 군지연 발생부(310)의 제1 및 제2 공진회로(313, 315)의 공진 주파수가 fL+(f2-f1)/2와 fH+(f4-f3)/2일 경우, 제2 이중대역 마이너스 군지연 발생부(330)의 제1 및 제2 공진회로(333, 335)의 공진 주파수는 fL-(f2-f1)/2와 fH-(f4-f3)/2가 바람직하다.
도 4는 도 3의 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치의 통과 대역이 2.14 GHz와 3.5 GHz 대역인 경우에 삽입 손실(Insertion Loss)과 군지연 특성(Group Delay)을 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 그래프보다 대역폭이 대략 2배 정도 더 넓어졌음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치
110: 분배기
130: 제1 공진부
135: 제1 공진회로
150: 제2 공진부
155: 제2 공진회로

Claims (1)

  1. 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치에 있어서,
    RF 입력 신호를 두 경로로 분배하는 분배기와,
    상기 분배기에서 분배된 신호를 각각 수신하고, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 제1 및 제2 공진부를
    포함하는 이중대역 마이너스 군지연 발생 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103716024A (zh) * 2013-12-31 2014-04-09 南京理工大学 一种复合型负群延时电路

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