KR20140072355A - 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치 - Google Patents

능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른, 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치는, 입력되는 RF 신호를 증폭하는 증폭기; 제1 제어 신호에 따라 상기 RF 신호의 진폭을 조정하는 적어도 하나의 감쇠기; 제2 제어 신호에 따라 상기 RF 신호의 위상을 조정하는 적어도 하나의 위상 변위기; 및 입력되는 직렬의 데이터 신호를 병렬의 상기 제1 및 제2 제어 신호로 변환하고, 상기 제1 및 제2 제어 신호를 각각 상기 감쇠기 및 상기 위상 변위기에 인가하는 직병렬 변환기를 포함하고, 상기 증폭기, 상기 감쇠기, 상기 위상 변위기 및 상기 직병렬 변환기는 하나의 MMIC 칩에 집적된다.

Description

능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치{TRANSMITTING AND RECEIVING BEAM FORMING APPARATUS FOR ACTIVE PHASED ARRAY ANTENNA}
본 발명은 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치에 관한 것이다. 능동위상배열 안테나는 복수 개의 안테나를 적절히 배열하고 각 안테나에서 송수신하는 전파의 크기와 위상을 제어하여, 전체 안테나의 송수신 빔을 형성하고 제어하는 안테나 시스템이다.
종래의 능동위상배열 안테나에는 송수신 빔을 형성하고 제어하기 위해 개별의 마이크로파 증폭기, 디지털 위상 변위기, 디지털 감쇠기가 사용된다. 따라서 시스템의 크기가 커지고 전력 소모가 많아지며 시스템의 가격이 비싼 문제점이 있다.
또한, 디지털 위상 변위기 및 디지털 감쇠기를 제어하기 위해서는 많은 제어 신호가 요구된다. 이러한 많은 제어 신호를 외부에서 입력하기 위해서는 많은 제어 선로가 필요하며 많은 제어 선로들이 차지하는 면적이 커짐으로 인해 시스템이 커지고 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 능동위상 배열 안테나 시스템을 작고 가볍고 저렴하게 구현할 수 있도록 마이크로파 증폭기, 디지털 위상 변위기, 디지털 감쇠기 뿐만 아니라 이를 제어하기 위한 디지털 회로까지 하나의 MMIC 칩에 집적되는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치는, 입력되는 RF 신호를 증폭하는 증폭기; 제1 제어 신호에 따라 상기 RF 신호의 진폭을 조정하는 적어도 하나의 감쇠기; 제2 제어 신호에 따라 상기 RF 신호의 위상을 조정하는 적어도 하나의 위상 변위기; 및 입력되는 직렬의 데이터 신호를 병렬의 상기 제1 및 제2 제어 신호로 변환하고, 상기 제1 및 제2 제어 신호를 각각 상기 감쇠기 및 상기 위상 변위기에 인가하는 직병렬 변환기를 포함하고, 상기 증폭기, 상기 감쇠기, 상기 위상 변위기 및 상기 직병렬 변환기는 하나의 MMIC 칩에 집적된다.
일 실시예에서, 상기 감쇠기는, 스위칭 소자; 및 상기 스위칭 소자와 병렬로 연결되는, 서로 직렬 연결된 제1 전송선로, 저항성 소자, 제2 전송선로로 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 감쇠기는, 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자와 병렬로 연결되는, 서로 직렬 연결된 제1 저항성 소자, 제1 전송선로, 제2 전송선로, 제2 저항성 소자; 일단이 접지와 연결된 제2 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로의 연결단에 연결되고 타단이 제2 스위칭 소자의 타단에 연결된 제3 저항성 소자로 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 감쇠기는, 서로 직렬 연결된, 제1 스위칭 소자, 제1 전송선로, 제2 스위칭 소자; 서로 직렬 연결된, 제3 스위칭 소자, 제2 전송선로, 제1 저항성 소자, 제2 저항성 소자, 제4 전송선로, 제4 스위칭 소자; 및 상기 제1 저항성 소자와 상기 제2 저항성 소자의 연결단에 일단이 연결되고 타단이 접지와 연결된 제3 저항성 소자로 이루어지고, 상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 상기 제3 스위칭 소자의 입력단이 서로 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 상기 제4 스위칭 소자의 출력단이 서로 연결된다.
일 실시예에서, 상기 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자와 병렬 연결된 저역 통과 필터; 및 상기 제2 스위칭 소자와 병렬 연결된 고역 통과 필터로 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 저역 통과 필터; 상기 제2 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 고역 통과 필터; 및 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 연결단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제2 고역 통과 필터로 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 저역 통과 필터; 상기 제2 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 고역 통과 필터; 상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제2 고역 통과 필터; 및 상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제4 스위칭 소자와 제2 저역 통과 필터로 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제1 저역 통과 필터와 제1 고역 통과 필터와 제2 저역 통과 필터; 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 연결단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제3 저역 통과 필터와 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자; 및 상기 제2 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 제2 고역 통과 필터로 이루어지고, 상기 제1 저역 통과 필터와 상기 제1 고역 통과 필터의 연결단과 상기 제3 저역 통과 필터와 상기 제3 스위칭 소자의 연결단이 서로 연결되고, 상기 제1 고역 통과 필터와 상기 제2 저역 통과 필터의 연결단과 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자의 연결단이 서로 연결된다.
일 실시예에서, 상기 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된, 제1 스위칭 소자, 제1 저역 통과 필터, 제2 저역 통과 필터, 제2 스위칭 소자; 서로 직렬 연결된, 제3 스위칭 소자, 제1 고역 통과 필터, 제2 고역 통과 필터, 제4 스위칭 소자; 상기 제1 저역 통과 필터와 상기 제2 저역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제3 고역 통과 필터; 및 상기 제1 고역 통과 필터와 상기 제2 고역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제3 저역 통과 필터로 이루어지고, 상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 상기 제3 스위칭 소자의 입력단이 서로 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 상기 제4 스위칭 소자의 출력단이 서로 연결된다.
일 실시예에서, 상기 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된, 제1 스위칭 소자, 제1 내지 제3 저역 통과 필터, 제2 스위칭 소자; 서로 직렬 연결된, 제3 스위칭 소자, 제1 내지 제3 고역 통과 필터, 제4 스위칭 소자; 상기 제1 저역 통과 필터와 상기 제2 저역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제4 고역 통과 필터; 상기 제2 저역 통과 필터와 상기 제3 저역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제5 고역 통과 필터; 상기 제1 고역 통과 필터와 상기 제2 고역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제4 저역 통과 필터; 및 상기 제2 고역 통과 필터와 상기 제3 고역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제5 저역 통과 필터로 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 직병렬 변환기는, TTL 레벨의 신호인 상기 직렬의 데이터 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제1 레벨 시프터; 및 상기 제1 레벨 시프터의 출력 신호들을 상기 적어도 하나의 감쇠기 및 상기 적어도 하나의 위상 변위기에 병렬로 전달하기 위한 복수 개의 D 플립플롭들을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 직병렬 변환기는, TTL 레벨의 신호인 입력되는 클록 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제2 레벨 시프터; 및 TTL 레벨의 신호인 입력되는 로드 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제3 레벨 시프터를 더 포함하고, 상기 복수 개의 D 플립플롭들은 상기 클록 신호 및 상기 로드 신호에 따라 상기 제1 레벨 시프터의 출력 신호들을 상기 적어도 하나의 감쇠기 및 상기 적어도 하나의 위상 변위기에 병렬로 전달한다.
본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 마이크로파 증폭기, 디지털 위상 변위기, 디지털 감쇠기 뿐만 아니라 이를 제어하기 위한 디지털 회로까지 하나의 MMIC 칩에 집적되고, 다중 비트의 디지털 감쇠기 및 다중 비트의 위상 변위기를 직렬의 제어 데이터만으로 간단하게 제어할 수 있으며, 능동위상배열 안테나 시스템의 크기와 면적을 줄여 소형화와 경량화가 가능하다.
또한, 감쇠기는 정확한 감쇠량 뿐만 아니라 입출력 정합, 작은 삽입 손실, 작은 위상 변동, 그리고 높은 선형성이 요구되는데, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 이러한 요구사항을 만족하는 감쇠기를 구현할 수 있다.
또한, 위상 변위기는 정확한 위상 변위 뿐만 아니라, 입출력 정합, 작은 삽입 손실, 삽입 손실의 작은 변동 및 높은 선형성이 요구되는데, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 이러한 요구사항을 만족하는 위상 변위기를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 고주파 집적회로를 제어하기 위한 디지털 회로를 CMOS 공정으로 별개의 칩으로 제작하지 않아도 되므로 고주파 시스템의 크기와 무게 및 비용을 줄일 수 있으며, 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기(100-1, 2, 3)의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠기(200-1)의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠기(200-2, 3, 4)의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠기(200-5, 6)의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-1)의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-2)의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-6)의 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-5)의 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-3)의 회로도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-4)의 회로도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬 변환기(400)의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치를 MMIC로 구현한 레이아웃을 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치의 블록도이다. 본 실시예에 따른 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치는, 도시된 바와 같이 증폭기들(100-1, 2, 3), 6비트 디지털 감쇠기(200), 6비트 위상 변위기(300), 직병렬 변환기(400), 및 바이어스 회로(500)로 이루어진다. 6비트 디지털 감쇠기(200)는 복수 개의 감쇠기들(200-1~6)로 구성되고, 6비트 위상 변위기(300)는 복수 개의 위상 변위기들(300-1~6)로 구성된다. 본 실시예에서 디지털 감쇠기(200)와 위상 변위기(300)의 비트수는 6비트로 구현되나, 그 비트수는 설계에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 디지털 감쇠기(200)와 위상 변위기(300)의 비트수에 따라 그것을 구성하는 감쇠기들과 위상 변위기들의 수는 달라질 수 있다.
증폭기(100-1)은 RF In 단자를 통하여 입력되는 RF 신호를 증폭한다. 6비트 디지털 감쇠기(200)는 증폭기(100-1)로부터 출력되는 RF 신호를 제어 신호에 따라 가변적으로 감쇠시킴으로써 진폭을 제어한다. 증폭기(100-2)는 6비트 디지털 감쇠기(200)로부터 출력되는 RF 신호를 다시 한번 증폭한다. 6비트 위상 변위기(300)는 증폭기(100-2)로부터 출력되는 RF 신호에 대하여 제어 신호에 따라 그 위상을 천이시킴으로써 위상을 제어한다. 증폭기(100-3)은 6비트 위상 변위기(300)로부터 출력되는 RF 신호를 한번 더 증폭하고 RF Out 단자를 통하여 출력한다.
본 발명의 일 실시예에서, 6비트 디지털 감쇠기(200)를 구성하는 6개의 감쇠기들(200-1~6)은 각각 0.5dB 감쇠기(200-1), 1dB 감쇠기(200-2), 2dB 감쇠기(200-3), 4dB 감쇠기(200-4), 8dB 감쇠기(200-5), 16dB 감쇠기(200-6)일 수 있다. 물론 각 감쇠기의 감쇠량 또는 순서는 설계에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 6비트 위상 변위기(300)를 구성하는 6개의 위상 변위기들(300-1~6)은 각각 5.625deg 위상 변위기(300-1), 11.25deg 위상 변위기(300-2), 90deg 위상 변위기(300-3), 180deg 위상 변위기(300-4), 45deg 위상 변위기(300-5), 22.5deg 위상 변위기(300-6)일 수 있다. 물론 각 위상 변위기의 위상 변위량 또는 순서는 설계에 따라 변경될 수 있다.
직병렬 변환기(400)에는 Data 단자를 통하여 외부로부터 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)를 제어하기 위한 직렬의 데이터 신호가 입력된다. 직병렬 변환기(400)는 외부로부터의 직렬의 데이터 신호를 병렬의 제어 신호로 변환하여 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)에 인가함으로써 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)를 제어한다. 한편 직병렬 변환기(400)에는 직렬의 데이터 신호 외에도 VEE 단자를 통하여 전원이 입력되고, Clock 단자를 통하여 클록 신호가 입력되며, Load 단자를 통하여 로드 신호가 입력된다.
바이어스 회로(500)는 증폭기들(100-1, 2, 3)에 바이어스를 공급한다. 이를 위해 바이어스 회로(500)에는 VG 단자를 통하여 게이트 바이어스 전압이, VD 단자를 통하여 드레인 바이어스 전압이 입력된다.
또한 본 발명의 실시예에서, 증폭기들(100-1, 2, 3), 6비트 디지털 감쇠기(200), 6비트 위상 변위기(300), 직병렬 변환기(400), 및 바이어스 회로(500)는 하나의 MMIC 칩에 집적된다. 따라서 본 실시예에 의하면 다중 비트의 디지털 감쇠기 및 다중 비트의 위상 변위기를 직렬의 제어 데이터만으로 간단하게 제어할 수 있고, 능동위상배열 안테나 시스템의 크기와 면적을 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기(100-1, 2, 3)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 증폭기는 고주파용 트랜지스터 U101, 입력 정합 회로 101, 출력 정합 회로 102, 안정화 회로 103, 게이트 바이어스 회로 104, 드레인 바이어스 회로 105로 이루어진다. RF 신호는 RF In 단자를 통해 입력되고 고주파용 트랜지스터 U101을 통해 증폭되어 RF Out 단자를 통해 출력된다. 입력 정합 회로 101 및 출력 정합 회로 102는 고주파용 트랜지스터 U101의 입력 및 출력 임피던스를 정합하여 증폭기가 최대 이득, 최소 잡음지수, 최대 출력을 얻도록 하는 역할을 한다. 안정화 회로 103은 고주파용 트랜지스터 U101이 발진을 일으키지 않고 안정적으로 증폭하도록 하는 역할을 한다. 게이트 바이어스 회로 104 및 드레인 바이어스 회로 105는 고주파용 트랜지스터 U101에 바이어스를 공급하면서 RF 신호와 DC를 분리하는 역할을 한다. 게이트 바이어스 회로 104에는 VG 단자를 통하여 게이트 바이어스 전압이, 드레인 바이어스 회로 105에는 VD 단자를 통하여 드레인 바이어스 전압이 입력된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠기(200-1)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 감쇠기는 스위칭 소자 U201, 스위칭 소자 U201과 병렬로 연결되는, 서로 직렬 연결된 전송선로 TL201, 저항성 소자 R201, 전송선로 TL202로 이루어진다. 스위칭 소자 U201은 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U201이 제어 전압 Vc에 의해 단락되면, 감쇠기는 입력된 신호를 거의 대부분 통과시키는 저손실 상태가 된다. 반면에 스위칭 소자 U201이 개방되면 감쇠기는 일정한 감쇠량을 가지게 되며, 그 감쇠량은 저항성 소자 R201에 의해 결정된다. 저항성 소자 R201의 저항값에 의해 결정된 감쇠량과 상기 저손실 상태에서의 삽입 손실의 차이 값이 제어 전압 Vc에 의해 가변되는 감쇠량에 해당한다. 위상배열안테나용 감쇠기는 정확한 감쇠량 뿐만 아니라, 감쇠에 따른 위상 변동이 작아야 한다. 본 실시예에 따른 감쇠기에 의하면, 전송선로 TL201과 TL202에 의하여 감쇠 상태와 저손실 상태 간의 위상 오차를 효과적으로 제거할 수 있다. 스위칭 소자로 쓰이는 고주파용 트랜지스터는 내부에 용량성 기생 성분이 존재하므로 주파수에 의존적인 감쇠량 오차가 발생한다. 전송선로 TL201과 TL202는 유도성 성분을 이용하여 스위칭 소자의 용량성 기생성분을 공진시켜 제거함으로써 상기 감쇠량 오차를 감소시키는 역할도 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠기(200-2, 3, 4)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 감쇠기는 스위칭 소자 U202, 스위칭 소자 U202와 병렬로 연결되는, 서로 직렬 연결된 저항성 소자 R203, 전송선로 TL203, 전송선로 TL204, 저항성 소자 R204, 일단이 접지와 연결된 스위칭 소자 U203, 및 일단이 전송선로 TL203 및 전송선로 TL204의 연결단에 연결되고 타단이 스위칭 소자 U203의 타단에 연결된 저항성 소자 R205로 이루어진다. 스위칭 소자 U202, U203은 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U202가 제어전압 Vc에 의해 단락되고 스위칭 소자 U203이 제어전압
Figure pat00001
에 의해 개방되면, 감쇠기는 입력된 신호를 거의 대부분 통과시키는 저손실 상태가 된다. 반면에 스위칭 소자 U202가 개방되고 스위칭 소자 U203이 단락되면, 감쇠기는 일정한 감쇠량을 가지게 되며, 그 감쇠량은 저항성 소자 R203과 R204 및 R205의 저항 값에 의해 주로 결정된다. 저항성 소자 R203, R204 및 R205의 저항 값에 의해 결정된 감쇠량과 상기 저손실 상태에서의 삽입 손실의 차이 값이 제어 전압 Vc에 의해 가변되는 감쇠량에 해당한다. 본 실시예에 따른 감쇠기에 의하면, 전송선로 TL203과 TL204가 도 3의 전송선로 TL201과 TL202와 유사하게 위상 오차를 제거하고 감쇠량 오차를 감소시키는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠기(200-5, 6)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 감쇠기는, 서로 직렬 연결된, 스위칭 소자 U204, 전송선로 TL205, 스위칭 소자 U205, 서로 직렬 연결된, 스위칭 소자 U206, 전송선로 TL206, 저항성 소자 R208, 저항성 소자 R209, 전송선로 TL207, 스위칭 소자 U207, 및 저항성 소자 R208과 R209의 연결단에 일단이 연결되고 타단이 접지와 연결된 저항성 소자 R210으로 이루어지고, 스위칭 소자 U204의 입력단과 스위칭 소자 U206의 입력단이 서로 연결되고, 스위칭 소자 U205의 출력단과 스위칭 소자 U207의 출력단이 서로 연결된다. 스위칭 소자 U204, U205, U206, U207은 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U204와 U205가 제어전압 Vc에 의해 단락되고 스위칭 소자 U206과 U207이 제어전압
Figure pat00002
에 의해 개방되면, 감쇠기는 입력된 신호를 거의 대부분 통과시키는 저손실 상태가 된다. 반면에 스위칭 소자 U204와 U205가 개방되고 스위칭 소자 U206과 U207가 단락되면, 감쇠기는 일정한 감쇠량을 가지게 되며, 그 감쇠량은 저항성 소자 R208과 R209 및 R210의 저항 값에 의해 주로 결정된다. 저항성 소자 R208, R209 및 R210의 저항 값에 의해 결정된 감쇠량과 상기 저손실 상태에서의 삽입 손실의 차이 값이 제어 전압 Vc에 의해 가변되는 감쇠량에 해당한다. 본 실시예에 따른 감쇠기에 의하면, 전송선로 TL206과 TL207이 도 3의 전송선로 TL201과 TL202와 유사하게 위상 오차를 제거하고 감쇠량 오차를 감소시키는 역할을 한다.
감쇠기는 정확한 감쇠량 뿐만 아니라 입출력 정합, 작은 삽입 손실, 작은 위상 변동, 그리고 높은 선형성이 요구된다. 도 3, 4, 5에서 제안한 감쇠기 구조를 적용함으로써 이러한 요구사항을 만족하는 감쇠기를 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-1)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U301과 스위칭 소자 U302, 스위칭 소자 U301과 병렬 연결된 저역 통과 필터 L301, 및 스위칭 소자 U302와 병렬 연결된 고역 통과 필터 H301로 이루어진다. 스위칭 소자 U301, U302는 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U301이
Figure pat00003
에 의해 단락되고, 스위칭 소자 U302가 Vc에 의해 개방되면, 도시된 회로는 고역 통과 필터 H301에 의하여 고역 통과 필터로 동작한다. 스위칭 소자 U301이
Figure pat00004
에 의해 개방되고 스위칭 소자 U302가 Vc에 의해 단락되면, 도시된 회로는 저역 통과 필터 L301에 의하여 저역 통과 필터로 동작한다. 고역 통과 필터 상태와 저역 통과 필터 상태의 위상 차이가 제어 전압에 의해 가변되는 위상 변위에 해당하고 이 값은 5.625도일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-2)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U303과 스위칭 소자 U304, 스위칭 소자 U303과 병렬 연결된 저역 통과 필터 L302, 스위칭 소자 U304와 병렬 연결된 고역 통과 필터 H302, 및 스위칭 소자 U303과 스위칭 소자 U304의 연결단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U305와 고역 통과 필터 H303으로 이루어진다. 스위칭 소자 U303, U304, U305는 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U303이
Figure pat00005
에 의해 단락되고 스위칭 소자 U304와 U305가 Vc에 의해 개방되면, 도시된 회로는 고역 통과 필터 H302에 의하여 고역 통과 필터로 동작한다. 스위칭 소자 U303이
Figure pat00006
에 의해 개방되고 스위칭 소자 U304와 U305가 Vc에 의해 단락되면, 도시된 회로는 저역 통과 필터 L302와 고역 통과 필터 H303에 의하여 저역 통과 필터로 동작한다. 고역 통과 필터 상태와 저역 통과 필터 상태의 위상 차이가 제어 전압에 의해 가변되는 위상 변위에 해당하고 이 값은 11.25도일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-6)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U306과 스위칭 소자 U307, 스위칭 소자 U306과 병렬 연결된 저역 통과 필터 L303, 스위칭 소자 U307과 병렬 연결된 고역 통과 필터 H304, 스위칭 소자 U306의 입력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U308와 고역 통과 필터 H305, 및 스위칭 소자 U307의 출력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U309와 저역 통과 필터 L304로 이루어진다. 스위칭 소자 U306, U307, U308, U309는 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U306과 U309가
Figure pat00007
에 의해 단락되고 스위칭 소자 U307과 U308이 Vc에 의해 개방되면, 도시된 회로는 고역 통과 필터 H304와 저역 통과 필터 L304에 의하여 고역 통과 필터로 동작한다. 스위칭 소자 U306과 U309가
Figure pat00008
에 의해 개방되고 스위칭 소자 U307과 U308이 Vc에 의해 단락되면, 도시된 회로는 저역 통과 필터 L303과 고역 통과 필터 H305에 의하여 저역 통과 필터로 동작한다. 고역 통과 필터 상태와 저역 통과 필터 상태의 위상 차이가 제어 전압에 의해 가변되는 위상 변위에 해당하고 이 값은 22.5도일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-5)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된 스위칭 소자 U310과 스위칭 소자 U311, 스위칭 소자 U310의 입력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 저역 통과 필터 L305와 고역 통과 필터 H307과 저역 통과 필터 L307, 스위칭 소자 U310과 스위칭 소자 U311의 연결단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 저역 통과 필터 L306과 스위칭 소자 U312와 스위칭 소자 U313, 및 스위칭 소자 U311과 병렬로 연결되는 고역 통과 필터 H306으로 이루어지고, 저역 통과 필터 L305와 고역 통과 필터 H307의 연결단과, 저역 통과 필터 L306과 스위칭 소자 U312의 연결단이 서로 연결되고, 고역 통과 필터 H307과 저역 통과 필터 L307의 연결단과, 스위칭 소자 U312와 스위칭 소자 U313의 연결단이 서로 연결된다. 스위칭 소자 U310, U311, U312, U313은 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U310과 U312가
Figure pat00009
에 의해 단락되고 스위칭 소자 U311와 U313이 Vc에 의해 개방되면, 도시된 회로는 고역 통과 필터 H306, 저역 통과 필터 L306, L307에 의하여 고역 통과 필터로 동작한다. 스위칭 소자 U310과 U312가
Figure pat00010
에 의해 개방되고 스위칭 소자 U311과 U313이 Vc에 의해 단락되면, 도시된 회로는 저역 통과 필터 L305, L306과 고역 통과 필터 H307에 의하여 저역 통과 필터로 동작한다. 고역 통과 필터 상태와 저역 통과 필터 상태의 위상 차이가 제어 전압에 의해 가변되는 위상 변위에 해당하고 이 값은 45도일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-3)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된, 스위칭 소자 U314, 저역 통과 필터 L308, 저역 통과 필터 L309, 스위칭 소자 U316, 서로 직렬 연결된, 스위칭 소자 U315, 고역 통과 필터 H309, 고역 통과 필터 H310, 스위칭 소자 U317, 저역 통과 필터 L308과 L309의 연결단과 접지 사이에 연결되는 고역 통과 필터 H308, 및 고역 통과 필터 H309와 H310의 연결단과 접지 사이에 연결되는 저역 통과 필터 L310으로 이루어지고, 스위칭 소자 U314와 U315의 입력단이 서로 연결되고, 스위칭 소자 U316과 U317의 출력단이 서로 연결된다. 스위칭 소자 U314, U315, U316, U317은 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U315와 U317이
Figure pat00011
에 의해 단락되고 스위칭 소자 U314와 U316이 Vc에 의해 개방되면, 도시된 회로는 고역 통과 필터 H309, H310 및 저역 통과 필터 L310에 의하여 고역 통과 필터로 동작한다. 스위칭 소자 U315와 U317이
Figure pat00012
에 의해 개방되고 스위칭 소자 U314와 U316이 Vc에 의해 단락되면, 도시된 회로는 저역 통과 필터 L308, L309 및 고역 통과 필터 H308에 의하여 저역 통과 필터로 동작한다. 고역 통과 필터 상태와 저역 통과 필터 상태의 위상 차이가 제어 전압에 의해 가변되는 위상 변위에 해당하고 이 값은 90도일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위기(300-4)의 회로도이다. 본 실시예에 따른 위상 변위기는, 서로 직렬 연결된, 스위칭 소자 U318, 저역 통과 필터 L311, L312, L313, 스위칭 소자 U320, 서로 직렬 연결된, 스위칭 소자 U319, 고역 통과 필터 H311, H312, H313, 스위칭 소자 U320, 저역 통과 필터 L311과 L312의 연결단과 접지 사이에 연결되는 고역 통과 필터 H314, 저역 통과 필터 L312와 L313의 연결단과 접지 사이에 연결되는 고역 통과 필터 H315, 고역 통과 필터 H311과 H312의 연결단과 접지 사이에 연결되는 저역 통과 필터 L314, 및 고역 통과 필터 H312와 H313의 연결단과 접지 사이에 연결되는 저역 통과 필터 L315로 이루어진다. 그리고 스위칭 소자 U318과 U319의 입력단이 서로 연결되고, 스위칭 소자 U320과 U321의 출력단이 서로 연결된다. 스위칭 소자 U318, U319, U320, U321은 고주파용 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위칭 소자 U319와 U321이
Figure pat00013
에 의해 단락되고, 스위칭 소자 U318와 U320이 Vc에 의해 개방되면, 도시된 회로는 고역 통과 필터 H311, H312, H313, 저역 통과 필터 L314 및 L315에 의하여 고역 통과 필터로 동작한다. 스위칭 소자 U319와 U321이
Figure pat00014
에 의해 개방되고, 스위칭 소자 U318과 U320이 Vc에 의해 단락되면, 도시된 회로는 저역 통과 필터 L311, L312, L313, 고역 통과 필터 H314 및 H315에 의하여 저역 통과 필터로 동작한다. 고역 통과 필터 상태와 저역 통과 필터 상태의 위상 차이가 제어 전압에 의해 가변되는 위상 변위에 해당하고 이 값은 180도일 수 있다. 용량성 소자 C301, C302, C303, C304는 스위칭 소자 U318, U319, U320, U321이 개방 상태일 때 발생하는 기생 용량성 성분과 병렬로 배치되어 기생 용량성 성분을 감소시키는 역할을 한다. 기생 용량성 성분을 감소시킴으로써 스위칭 소자는 보다 이상적인 스위칭 소자로 동작하여, 위상 변위기의 성능이 향상된다.
위상 변위기는 정확한 위상 변위 뿐만 아니라, 입출력 정합, 작은 삽입 손실, 삽입 손실의 작은 변동 및 높은 선형성이 요구된다. 도 6 내지 11에서 제안한 위상 변위기 구조를 적용함으로써 이러한 요구사항을 만족하는 위상 변위기를 구현할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬 변환기(400)의 블록도이다. 본 실시예에 따른 직병렬 변환기는, TTL(Transistor Transistor Logic) 레벨의 신호인 직렬의 데이터 신호를 DCFL(Direct Coupled FET Logic) 레벨의 신호로 변환하는 제1 레벨 시프터(401-1), TTL 레벨의 신호인 입력되는 클록(Clock) 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제2 레벨 시프터(401-2), TTL 레벨의 신호인 입력되는 로드(Loae) 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제3 레벨 시프터(401-3), 제1 레벨 시프터(401-1)의 출력 신호들을 복수 개의 감쇠기들(200-1~6) 및 복수 개의 위상 변위기들(300-1~6)에 병렬로 전달하기 위한 복수 개의 D 플립플롭들(402, 403), DCFL 레벨의 신호인, D 플립플롭들(402)의 출력 신호들을 RFSW 레벨의 신호들로 변환하는 제4 레벨 시프터들(401-4), 입력되는 전원 VEE를 디지털 회로를 동작시키는 데 필요한 전원 VSS로 출력하는 전압 분배기(404)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬 변환기(400)를 구성하는 각 기능 블록, 즉 레벨 시프터, D플립플롭, 전압 분배기 등은 앞서 기술한 증폭기, 디지털 감쇠기, 디지털 위상 변위기를 구현하는데 사용된 고주파 트랜지스터와 저항성 소자 등으로 구현된다. 따라서, 별개의 CMOS 공정을 통해 직병렬 변환기를 구현하지 않아도 된다. 즉, 증폭기, 디지털 감쇠기, 디지털 위상 변위기의 제작에 사용된 동일한 MMIC 제작 공정을 사용하여 하나의 MMIC 칩에 증폭기, 디지털 감쇠기, 디지털 위상 변위기 및 직병렬 변환기를 모두 집적할 수 있다.
본 실시예에 따른 직병렬 변환기는, 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)를 제어하기 위한 직렬의 데이터 신호(Data), 클록 신호(Clock) 로드 신호(Load)를 입력받아서, 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)를 이루는 복수 개의 감쇠기들(200-1~6)과 복수 개의 위상 변위기들(300-1~6)을 제어하기 위한 병렬의 제어 신호 Vc1,
Figure pat00015
, Vc2,
Figure pat00016
, ..., Vc12,
Figure pat00017
를 출력한다.
본 실시예에 따른 직병렬 변환기의 동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
입력되는 클록 신호는 제2 레벨 시프터(401-2)를 통해서 TTL 레벨에서 DCFL 레벨로 변환된다. DCFL 레벨로 변환된 클록 신호는 도 12에서 CLK와
Figure pat00018
로서, D 플립플롭(403)에 입력되어 D 플립플롭(403)을 동작시킨다.
입력되는 데이터 신호는 직렬 데이터 형태이며 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)를 제어하기 위한 정보를 담고 있는 디지털 신호이다. 본 실시예에서는 예컨대 12개의 직렬 데이터가 입력된다. 12개의 직렬 데이터는 6비트 디지털 감쇠기(200)와 6비트 위상 변위기(300)의 설정 값 12개로 구성된다.
TTL 레벨의 신호는 로직 로우(Logic Low)의 경우 0V에서 0.4V 사이의 전압을 가지며, 로직 하이(Logic High)의 경우 3V에서 5V 사이의 전압을 가진다. 데이터의 설정 값이 로직 로우이면 위상 변위기 및 감쇠기는 기준(reference) 상태로 설정되어야 한다. 데이터의 설정 값이 로직 하이이면 위상 변위기는 위상이 감소한 상태로, 감쇠기는 감쇠량이 증가한 상태로 설정되어야 한다.
입력되는 데이터 신호는 제1 레벨 시프터(401-1)를 통해서 TTL 레벨의 신호에서 DCFL 레벨의 신호(도 12에서 DD 및
Figure pat00019
)로 변환된다. DCFL 레벨로 변환된 DD 신호는 첫 번째 D 플립플롭(403)에 입력되고, CLK 신호에 맞추어 인접한 D 플립플롭(403)으로 전달된다. D 플립플롭들(403)은 각각, CLK 신호의 폴링 엣지(Falling Edge)에서, 입력된 DD 신호를 출력하여 그와 연결된 인접한 D 플립플롭(403)으로 차례로 전달한다. 따라서, 직렬의 데이터 신호가 입력되는 단자에서 가장 멀리 위치한 D 플립플롭(403)에 직렬의 데이터 신호 중 제일 먼저 입력된 값이 전달되면, 가장 가까이 위치한 D 플립플롭(403)에는 제일 나중에 입력된 12번째의 값이 전달된다.
입력되는 로드(Load) 신호는 12개의 D 플립플롭(402)에 12개의 직렬 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 입력된 로드 신호도 역시 제3 레벨 시프터(401-3)를 통해서 TTL 레벨의 신호에서 DCFL 레벨의 신호(도 12에서 LD 및
Figure pat00020
)로 변환된다.
상기 LD 신호는 12개의 데이터가 입력된 직후에 로직 하이에서 로우로 한번만 상태가 변화하는 신호이다. 도 12에 도시된 바와 같이 12개의 D 플립플롭(403)에 차례대로 전달된 12개의 DD 신호는, LD 신호에 의해서, 각 D 플립플롭(403)의 바로 위에 연결된 12개의 D 플립플롭(402)에 전달되고 저장된다. 다음의 LD 신호가 입력되기 전까지는 D 플립플롭(402)에 전달된 DD 신호는 상태가 변하지 않고 저장된다.
D 플립플롭(402)에 저장된 데이터 신호는 감쇠기 및 위상 변위기를 구동할 수 있는 신호로 변환되어야 하며, 제4 레벨 시프터(401-4)가 그 역할을 수행한다. 제4 레벨 시프터(401-4)는 입력되는 DCFL 레벨의 신호를 감쇠기 및 위상 변위기를 구동할 수 있는 신호인 RFSW 레벨의 신호로 변환한다. 감쇠기 및 위상 변위기를 구동할 수 있는 신호의 레벨은 예컨대 -3V/0V이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치를 MMIC로 구현한 레이아웃을 나타낸다. 도 13에서 회로의 실제 크기는 4 mm x 4mm x 0.1mm이다. 도 13을 참조하면, 증폭기들(100), 6비트 디지털 감쇠기(200), 6비트 위상 변위기(300), 직병렬 변환기(400), 및 바이어스 회로(500)가 각각 차지하는 부분이 표시된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 입력되는 RF 신호를 증폭하는 증폭기;
    제1 제어 신호에 따라 상기 RF 신호의 진폭을 조정하는 적어도 하나의 감쇠기;
    제2 제어 신호에 따라 상기 RF 신호의 위상을 조정하는 적어도 하나의 위상 변위기; 및
    입력되는 직렬의 데이터 신호를 병렬의 상기 제1 및 제2 제어 신호로 변환하고, 상기 제1 및 제2 제어 신호를 각각 상기 감쇠기 및 상기 위상 변위기에 인가하는 직병렬 변환기를 포함하고,
    상기 증폭기, 상기 감쇠기, 상기 위상 변위기 및 상기 직병렬 변환기는 하나의 MMIC 칩에 집적된 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠기는,
    스위칭 소자; 및
    상기 스위칭 소자와 병렬로 연결되는, 서로 직렬 연결된 제1 전송선로, 저항성 소자, 제2 전송선로로 이루어지는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠기는,
    제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자와 병렬로 연결되는, 서로 직렬 연결된 제1 저항성 소자, 제1 전송선로, 제2 전송선로, 제2 저항성 소자;
    일단이 접지와 연결된 제2 스위칭 소자; 및
    일단이 상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로의 연결단에 연결되고 타단이 제2 스위칭 소자의 타단에 연결된 제3 저항성 소자로 이루어지는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠기는,
    서로 직렬 연결된, 제1 스위칭 소자, 제1 전송선로, 제2 스위칭 소자;
    서로 직렬 연결된, 제3 스위칭 소자, 제2 전송선로, 제1 저항성 소자, 제2 저항성 소자, 제4 전송선로, 제4 스위칭 소자; 및
    상기 제1 저항성 소자와 상기 제2 저항성 소자의 연결단에 일단이 연결되고 타단이 접지와 연결된 제3 저항성 소자로 이루어지고,
    상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 상기 제3 스위칭 소자의 입력단이 서로 연결되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 상기 제4 스위칭 소자의 출력단이 서로 연결되는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변위기는,
    서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자와 병렬 연결된 저역 통과 필터; 및
    상기 제2 스위칭 소자와 병렬 연결된 고역 통과 필터로 이루어지는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변위기는,
    서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 저역 통과 필터;
    상기 제2 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 고역 통과 필터; 및
    상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 연결단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제2 고역 통과 필터로 이루어지는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변위기는,
    서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 저역 통과 필터;
    상기 제2 스위칭 소자와 병렬 연결된 제1 고역 통과 필터;
    상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제2 고역 통과 필터; 및
    상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제4 스위칭 소자와 제2 저역 통과 필터로 이루어지는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변위기는,
    서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제1 저역 통과 필터와 제1 고역 통과 필터와 제2 저역 통과 필터;
    상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 연결단과 접지 사이에 연결되는, 서로 직렬 연결된 제3 저역 통과 필터와 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자; 및
    상기 제2 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 제2 고역 통과 필터로 이루어지고,
    상기 제1 저역 통과 필터와 상기 제1 고역 통과 필터의 연결단과 상기 제3 저역 통과 필터와 상기 제3 스위칭 소자의 연결단이 서로 연결되고,
    상기 제1 고역 통과 필터와 상기 제2 저역 통과 필터의 연결단과 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자의 연결단이 서로 연결되는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변위기는,
    서로 직렬 연결된, 제1 스위칭 소자, 제1 저역 통과 필터, 제2 저역 통과 필터, 제2 스위칭 소자;
    서로 직렬 연결된, 제3 스위칭 소자, 제1 고역 통과 필터, 제2 고역 통과 필터, 제4 스위칭 소자;
    상기 제1 저역 통과 필터와 상기 제2 저역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제3 고역 통과 필터; 및
    상기 제1 고역 통과 필터와 상기 제2 고역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제3 저역 통과 필터로 이루어지고,
    상기 제1 스위칭 소자의 입력단과 상기 제3 스위칭 소자의 입력단이 서로 연결되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 출력단과 상기 제4 스위칭 소자의 출력단이 서로 연결되는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변위기는,
    서로 직렬 연결된, 제1 스위칭 소자, 제1 내지 제3 저역 통과 필터, 제2 스위칭 소자;
    서로 직렬 연결된, 제3 스위칭 소자, 제1 내지 제3 고역 통과 필터, 제4 스위칭 소자;
    상기 제1 저역 통과 필터와 상기 제2 저역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제4 고역 통과 필터;
    상기 제2 저역 통과 필터와 상기 제3 저역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제5 고역 통과 필터;
    상기 제1 고역 통과 필터와 상기 제2 고역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제4 저역 통과 필터; 및
    상기 제2 고역 통과 필터와 상기 제3 고역 통과 필터의 연결단과 접지 사이에 연결되는 제5 저역 통과 필터로 이루어지는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 직병렬 변환기는,
    TTL 레벨의 신호인 상기 직렬의 데이터 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제1 레벨 시프터; 및
    상기 제1 레벨 시프터의 출력 신호들을 상기 적어도 하나의 감쇠기 및 상기 적어도 하나의 위상 변위기에 병렬로 전달하기 위한 복수 개의 D 플립플롭들을 포함하는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 직병렬 변환기는,
    TTL 레벨의 신호인 입력되는 클록 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제2 레벨 시프터; 및
    TTL 레벨의 신호인 입력되는 로드 신호를 DCFL 레벨의 신호로 변환하는 제3 레벨 시프터를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 D 플립플롭들은 상기 클록 신호 및 상기 로드 신호에 따라 상기 제1 레벨 시프터의 출력 신호들을 상기 적어도 하나의 감쇠기 및 상기 적어도 하나의 위상 변위기에 병렬로 전달하는 능동위상배열 안테나의 송수신 빔 형성 장치.
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