KR20150072211A - Broadband power amplification module matching circuit of High frequency - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a matching circuit and, more particularly, to a matching circuit of a high frequency broadband power amplification module of a high frequency band, capable of obtaining a high output by matching impedance and synthesizing power efficiently using a transmission line converter and a power synthesizer in the broadband of the high frequency band to synthesize the power and match the impedance of the amplification module comprising a high frequency band high output amplifier. In the amplification module which operates in the broadband of the high frequency band, the matching circuit of the high frequency broadband amplification module includes: a balun which is formed on an input terminal and an output terminal, respectively, a capacitor which is formed on the input terminal and the output terminal, respectively, a converter which is formed on the input terminal and the output terminal to convert the impedance, and a transistor which is located in the center between the input terminal and the output terminal and is designed for the high output of the high frequency band.

Description

고주파대역의 광대역 전력증폭모듈 정합회로{Broadband power amplification module matching circuit of High frequency}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a broadband power amplifier module matching circuit,

본 발명은 정합회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파대역 고출력 증폭기를 구성하는 증폭모듈의 임피던스를 정합하고 전력합성을 하기 위하여, 고주파대역의 광대역에서 효과적인 전송선 변환기와 전력합성기를 이용하여 정합하고 합성시켜 고출력을 얻는 고주파대역 주파수대의 광대역 고주파 전력증폭모듈 정합회로에 관한 것이다.The present invention relates to a matching circuit, and more particularly, to a matching circuit that matches and synthesizes an impedance of an amplifying module constituting a high-frequency band high-output amplifier using an effective transmission line converter and a power synthesizer in a high- Frequency power band amplification module matching circuit for obtaining a high output power.

일반적으로, 초고주파회로에서 서로 다른 두 연결단의 출력단과 입력단을 연결할 때 반사 손실이 없고 최대의 전력이 전달되도록 임피던스 정합회로를 삽입하여 두 연결단의 임피던스 차이를 보정해주는 회로가 필요하다. Generally, a circuit is required to compensate impedance difference between two connection ends by inserting an impedance matching circuit so that maximum output power is transmitted when there is no return loss when an output terminal and an input terminal of two different connection ends are connected in a very high frequency circuit.

그러나, 기존의 마이크로스트립 선로를 사용하는 고주파대역의 광대역 증폭모듈에서는, 고주파 대역의 광대역에서 입출력단이 정합되고 저삽입손실을 가지는 구조를 구성하기 힘들고, 낮은 주파수 대역이라 전기적 길이가 길어짐으로 물리적 사이즈가 커지며, 주파수 대역을 모두 만족하기 힘들다는 문제점이 있다.However, in a high-frequency broadband amplification module using a conventional microstrip line, it is difficult to configure a structure having a low insertion loss and a matching input / output terminal in a high frequency band, and since the electrical length is long due to a low frequency band, And it is difficult to satisfy all the frequency bands.

대한민국 등록특허공보 제 10-0325363 (2002.02.06)Korean Registered Patent No. 10-0325363 (Mar. 02, 2002)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

본 발명은 고주파 대역의 광대역에서 입출력단이 정합되고 저삽입손실을 가지는 구조를 구성하기 쉽고, 낮은 주파수 대역을 사용함에 있어서도 물리적으로 사이즈를 작게 하며, 주파수 대역을 모두 만족시킬 수 있는 정합회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a matching circuit capable of easily constructing a structure having input and output ends matched in a high frequency band and having a low insertion loss, physically reducing the size even when using a low frequency band, and satisfying all frequency bands It has its purpose.

목적을 달성하기 위한 구성으로는, 전력합성을 하기 위해 입력단과 출력단에 각각 형성된 발룬과, 입력단과 출력단에 각각 형성된 캐패시터와, 임피던스 변환을 위해 형성된 변환기와, 입력단과 출력단 가운데 위치하여, 고주파 대역의 고출력을 하기 위해 설계된 트랜지스터로 구성된다.In order to accomplish the object, there are provided a balun formed at an input end and an output end for power combining, a capacitor formed at each of an input end and an output end, a converter formed for impedance conversion, It consists of transistors designed for high output.

본 발명의 다른 특징으로는 입력단에 길이 210mm, 굵기 1.2mm의 동축케이블로 구성된, 제 1 발룬과, 출력단에 길이 210mm, 굵기 2.15mm의 동축케이블로 구성된, 제 2 발룬과, 입력단과 출력단에 각각 형성된 캐패시터와, 입력단에 길이 100mm, 굵기 1.2mm의 동축케이블로 구성된 제 1, 제 2 변환기와, 출력단에 길이 300mm, 굵기 1.2mm의 동축케이블로 구성된 제 3, 제 4, 제 5 변환기와, 입력단과 출력단 가운데 위치하는 트랜지스터로 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a second balun having a first balun having a length of 210 mm and a thickness of 1.2 mm and a coaxial cable having a length of 210 mm and a thickness of 2.15 mm and having an input end and an output end, First, second and third converters each having a length of 100 mm and a thickness of 1.2 mm and a coaxial cable having a length of 300 mm and a thickness of 1.2 mm at an output end, And a transistor located in the middle of the output stage.

본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 트랜지스터는 Push-Pull구조로 되어 있다.According to still another aspect of the present invention, the transistor has a push-pull structure.

본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 제 1 캐패시터는 20pF의 값을 가지며, 상기 제 2 캐패시터는 27pF의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, the first capacitor has a value of 20 pF, and the second capacitor has a value of 27 pF.

본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 발룬과 변환기는 동축케이블과 토로이드 자성체로 구성된다.In another aspect of the present invention, the balun and the transducer are composed of a coaxial cable and a toroidal magnetic body.

상기한 바와 같이, 본 발명은 고주파대역의 광대역에서 동작하는 증폭모듈의 정합과 전력합성을 최적화할 수 있고, 광대역에서 저삽입손실 및 주파수 특성을 보다 효율적으로 만족시킬 수 있다. 또한 고주파대역의 광대역에서 주파수가 변하여도 튜닝 공정만으로 사용할 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can optimize matching and power combining of an amplification module operating in a wideband of a high frequency band, and can more efficiently satisfy low insertion loss and frequency characteristics in a wide band. Also, even if the frequency changes in a wide band of a high frequency band, the tuning process can be used only.

도 1은 기존의 고주파발진회로의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 고주파대역의 광대역 증폭모듈 정합회로도
도 3은 본 발명에 따른 고주파대역의 광대역 증폭모듈 정합회로의 시뮬레이션도
도 4는 본 발명의 구성요소인 제 1,제 2 발룬과 제 1,제 2,제 3,제 4,제 5 변환기의 내부 구성도1 is a circuit diagram of a conventional high-frequency oscillation circuit.
FIG. 2 is a circuit diagram of a matching circuit for a broadband amplification module in a high frequency band according to the present invention
3 is a simulation diagram of a matching circuit for a wideband amplification module in a high frequency band according to the present invention
FIG. 4 is a diagram showing the internal configurations of the first and second baluns and the first, second, third, fourth, and fifth converters,

고주파 대역의 광대역에서 동작하는 증폭모듈에 있어서,In an amplification module operating in a wideband of a high frequency band,

전력합성을 하기 위해 입력단(1)과 출력단(2)에 각각 형성된 제 1, 제 2 발룬(10,20);과,First and second baluns (10, 20) respectively formed at an input terminal (1) and an output terminal (2)

입력단(1)과 출력단(2)에 각각 형성된 제 1, 제 2 캐패시터(30,40);와,First and second capacitors (30, 40) respectively formed in an input terminal (1) and an output terminal (2)

임피던스의 변환을 위해 입력단(1)과 출력단(2)에 구성된 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 변환기(50,60,70,80,90);와, First, second, third, fourth and fifth converters (50, 60, 70, 80, 90) constituted at an input terminal (1) and an output terminal (2)

입력단(1)과 출력단(2) 가운데 위치하여, 고주파 대역의 고출력을 하기 위해 설계된 트랜지스터(100);로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 광대역증폭모듈의 정합회로이다.And a transistor 100 positioned between the input terminal 1 and the output terminal 2 and designed for high output in a high frequency band.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 따른 구성요소를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, components according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 고주파대역의 광대역 증폭모듈 정합회로도로서, 입력단에 제 1,제 2 변환기(50,60)와 제 1 발룬(10)과, 출력단에 제 3, 제 4, 제 5 변환기(70,80,90)와 제 2 발룬(20)을 이용하여 증폭기 정합회로가 구성되고, 통과대역에서 저주파와 고주파수 특성에 대한 임피던스 라인의 인덕턴스를 보상하기 위하여 제 1 캐패시터(30)와 제 2 캐패시터(40)가 형성된다. 또한, 증폭기는 고주파 대역의 고출력 증폭기 설계를 위하여 입력부(1)와 출력부(2) 사이에 Push-Pull구조의 트랜지스터(100)로 구성되어 있다. 상기 제 1 발룬(10)은 Push-Pull구조의 트랜지스터의 입력으로 전력분배하기 위해 구성되어 있고, 제 2 발룬(20)은 Push-Pull구조의 트랜지스터의 출력을 전력합성하기 위해 구성되어 있다. FIG. 2 is a circuit diagram of a high-frequency band broadband amplification module according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a wideband amplification module matching circuit according to the present invention. The broadband amplification module includes first and second converters 50 and 60, a first balun 10, An amplifier matching circuit is constituted by using the first and second baluns 70, 80 and 90 and the second balun 20, and the first capacitor 30 and the second capacitor 30 are disposed in order to compensate the inductance of the impedance line for the low- A capacitor 40 is formed. Also, the amplifier is composed of a transistor 100 having a push-pull structure between the input unit 1 and the output unit 2 for designing a high-output amplifier with a high frequency band. The first balun 10 is configured to distribute power to an input of a push-pull structure transistor, and the second balun 20 is configured to power-synthesize an output of a push-pull structure transistor.

도 3은 본 발명에 따른 고주파대역의 광대역 증폭모듈 정합회로의 시뮬레이션도로서, 제 1, 제 2 발룬(10,20)과 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 변환기(50,60,70,80,90)는 동축케이블로 구성되어 있으며, 사용된 동축케이블의 길이와 굵기는 다음과 같다.FIG. 3 is a simulation diagram of a high-frequency broadband amplification module matching circuit according to the present invention. The first and second baluns 10 and 20 and the first, second, third, fourth, and fifth converters 50, 60,70,80,90) is composed of coaxial cable, and the length and thickness of the coaxial cable used are as follows.

제 1 발룬(10) => 길이 : 210mm, 굵기 : 1.2mmFirst balun 10 => Length: 210 mm, Thickness: 1.2 mm

제 2 발룬(20) => 길이 : 210mm, 굵기 : 2.15mmSecond balun 20 => length: 210 mm, thickness: 2.15 mm

제 1 변환기(50) => 길이 : 100mm, 굵기 : 1.2mmFirst converter 50 => length: 100 mm, thickness: 1.2 mm

제 2 변환기(60) => 길이 : 100mm, 굵기 : 1.2mmSecond converter 60 => length: 100 mm, thickness: 1.2 mm

제 3 변환기(70) => 길이 : 300mm, 굵기 : 1.2mmThird converter 70 => length: 300 mm, thickness: 1.2 mm

제 4 변환기(80) => 길이 : 300mm, 굵기 : 1.2mmFourth converter 80 => length: 300 mm, thickness: 1.2 mm

제 5 변환기(90) => 길이 : 300mm, 굵기 : 1.2mmFifth converter 90 => length: 300 mm, thickness: 1.2 mm

출력단의 전력합성기인 제 2 발룬(20)의 전력용량을 높이기 위하여 동축케이블과 페라이트는 더 굵고 큰 것을 사용하며, 특히 제 2 발룬(20)의 페라이트는 열전도성 에폭시로 기구물에 고정하여 열발생에 대한 출력손실을 줄이도록 구성한다.In order to increase the power capacity of the second balun 20, which is a power synthesizer of the output stage, coaxial cables and ferrites are made thicker and larger, and in particular, ferrites of the second baluns 20 are fixed to a thermoconductive epoxy device, So as to reduce the power loss.

임피던스라인의 인덕턴스를 보상하기 위하여 제 1 캐패시터(30)의 값은 20pF로 구성하고, 제 2 캐패시터(40)의 값은 27pF로 구성된다.In order to compensate the inductance of the impedance line, the value of the first capacitor 30 is 20 pF and the value of the second capacitor 40 is 27 pF.

도 4는 본 발명의 구성요소인 제 1, 제 2 발룬과 제 1,제 2,제 3,제 4,제 5 변환기의 내부 구성도로서, 광대역 특성을 가지는 구조에서 저삽입손실 및 주파수 특성을 만족시키기 위해서 동축케이블(B)과 토로이드 자성체(A)로 구성된다. 동축케이블(B)을 토로이드 자성체(A)에 감아서 통과대역의 저주파수와 고주파수대역 특성을 보다 향상시킬 수 있다.FIG. 4 is an internal view of first, second, third, fourth, and fifth converters, which are components of the present invention, and shows low insertion loss and frequency characteristics in a structure having broadband characteristics. It consists of a coaxial cable (B) and a toroidal magnetic body (A). The coaxial cable B can be wound around the toroidal magnetic body A to further improve the low frequency and high frequency band characteristics of the pass band.

본 발명의 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with knowledge will know easily.

1. 입력단 2. 출력단
10. 제 1 발룬 20. 제 2 발룬
30. 제 1 캐패시터 40. 제 2 캐패시터
50. 제 1 변환기 60. 제 2 변환기
70. 제 3 변환기 80. 제 4 변환기
90. 제 5 변환기 100.트랜지스터
A. 토로이드 자성체 B. 동축케이블1. Input stage 2. Output stage
10. First balun 20. Second balun
30. First capacitor 40. Second capacitor
50. First converter 60. Second converter
70. Third converter 80. Fourth converter
90. Fifth transducer 100. Transistor
A. Toroidal magnetic body B. Coaxial cable

Claims (6)

고주파 대역의 광대역에서 동작하는 증폭모듈에 있어서,
전력합성을 하기 위해 입력단(1)과 출력단(2)에 각각 형성된 제 1, 제 2 발룬(10,20);과,
입력단(1)과 출력단(2)에 각각 형성된 제 1, 제 2 캐패시터(30,40);와,
임피던스의 변환을 위해 입력단(1)과 출력단(2)에 구성된 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 변환기(50,60,70,80,90);와,
입력단(1)과 출력단(2) 가운데 위치하여, 고주파 대역의 고출력을 하기 위해 설계된 트랜지스터(100);로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 광대역증폭모듈의 정합회로.In an amplification module operating in a wideband of a high frequency band,
First and second baluns (10, 20) respectively formed at an input terminal (1) and an output terminal (2)
First and second capacitors (30, 40) respectively formed in an input terminal (1) and an output terminal (2)
First, second, third, fourth and fifth converters (50, 60, 70, 80, 90) constituted at an input terminal (1) and an output terminal (2)
And a transistor (100) positioned between the input terminal (1) and the output terminal (2) and designed for high output in a high frequency band. 고주파 대역의 광대역에서 동작하는 증폭모듈에 있어서,
전력합성을 하기 위해 입력단(1)에 형성되고, 고출력에서 정상작동을 하기 위하여 길이 210mm, 굵기 1.2mm의 동축케이블과 페라이트로 구성된, 제 1 발룬(10);과,
전력합성을 하기 위해 출력단(2)에 형성되고, 고출력에서 정상작동을 하기 위하여 길이 210mm, 굵기 2.15mm의 동축케이블과 페라이트로 구성된, 제 2 발룬(20);과,
입력단(1)과 출력단(2)에 각각 형성된 제 1, 제 2 캐패시터(30,40);와,
임피던스의 변환을 위해 입력단(1)에 형성되고, 길이 100mm, 굵기 1.2mm의 동축케이블로 구성된 제 1, 제 2 변환기(50,60);와,
임피던스의 변환을 위해 출력단(2)에 형성되고, 길이 300mm, 굵기 1.2mm의 동축케이블로 구성된 제 3, 제 4, 제 5 변환기(70,80,90);와,
입력단(1)과 출력단(2) 가운데 위치하여, 고주파 대역의 고출력을 하기 위해 설계된 트랜지스터(100);로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 광대역증폭모듈의 정합회로.In an amplification module operating in a wideband of a high frequency band,
A first balun 10 formed of a coaxial cable having a length of 210 mm and a thickness of 1.2 mm and ferrite formed on the input terminal 1 for power combining to perform normal operation at a high output,
A second balun 20 formed of a coaxial cable and ferrite having a length of 210 mm and a thickness of 2.15 mm and formed in the output stage 2 for power synthesis and for normal operation at a high output,
First and second capacitors (30, 40) respectively formed in an input terminal (1) and an output terminal (2)
First and second converters 50 and 60 formed on the input terminal 1 for impedance conversion and composed of coaxial cables having a length of 100 mm and a thickness of 1.2 mm;
Third, fourth and fifth converters 70, 80, and 90 formed of coaxial cables of length 300 mm and thickness 1.2 mm, formed in the output stage 2 for impedance conversion,
And a transistor (100) positioned between the input terminal (1) and the output terminal (2) and designed for high output in a high frequency band. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 캐패시터(30,40)는 통과 대역에서 임피던스 라인의 인덕턴스를 보상하기 위하여 형성되고, 제 1 캐패시터(30)는 20pF의 값을 가지며, 상기 제 2 캐패시터(40)는 27pF의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 고주파 광대역 증폭모듈의 정합회로.3. The method according to claim 1 or 2,
The first and second capacitors 30 and 40 are formed to compensate for the inductance of the impedance line in the pass band. The first capacitor 30 has a value of 20 pF. The second capacitor 40 has a capacitance of 27 pF Wherein the matching circuit comprises: 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 발룬과 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 변환기는 토로이드 자성체(A)와 동축케이블(B)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 광대역 증폭모듈의 정합회로.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first and second baluns and the first, second, third, fourth, and fifth converters are comprised of a toroidal magnetic body (A) and a coaxial cable (B) . 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 트랜지스터(100)는 Push-Pull구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 광대역 증폭모듈의 정합회로.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the transistor (100) has a push-pull structure. 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 발룬(20)의 페라이트는 열전도성 에폭시로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 광대역증폭모듈의 정합회로.3. The method of claim 2,
Wherein the ferrite of the second balun (20) comprises a thermally conductive epoxy.
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