KR20150095376A - 삽입손실을 개선한 감쇠기 및 그 감쇠기의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력되는 신호를 왜곡시키지 않고 신호의 파워를 감소시켜주는 감쇠기에 관한 것으로서, 감쇠기의 내부 구조에서 감쇠기 칩과 출력단을 연결하는 전송선로(제 2 전송선로)의 양쪽 끝 부분 중 감쇠기 칩에 연결되는 부분에 감쇠기 칩과 병렬적인 구조로 금속 구조물을 추가함으로써 종래의 감쇠기에 비하여 삽입손실이 개선된 감쇠기를 제공하며, 삽입손실이 일정 범위를 만족하지 못하는 경우에도 본 발명이 제안하는 방식에 따라 금속 구조물을 추가하여 일정 기준을 만족하는 감쇠기를 제공할 수 있도록 한다.

Description

삽입손실을 개선한 감쇠기 및 그 감쇠기의 제작 방법 {The Attenuator Improving Insertion Loss and the Method for Manufacturing the Attenuator}

본 발명은 감쇠기에 입력된 원래 신호의 파형을 왜곡시키지 않은 채 신호 세기의 전력을 줄이는 감쇠기에 관한 것으로서, 구체적으로는, 종래의 감쇠기의 삽입손실을 개선하여 신뢰성을 향상시킨 감쇠기 및 그 감쇠기를 제작하는 방법에 관한 것이다.

감쇠기는 출력되는 신호의 전력이 너무 높을 때 그 신호의 파형과 데이터를 왜곡시키지 않으면서 그 전력만을 원하는 수준으로 낮추기 위해 주로 사용되는 장치이다.

전력을 낮춰주는 것이 필요한 경우에는 다음과 같은 몇 가지 경우가 있을 수 있는데, 서로 다른 두 소자 혹은 회로 사이의 레벨을 맞춰주기 위한 경우가 가장 일반적이며, 간혹 임피던스 매칭을 개선하거나 회로의 안정성을 확보하기 위한 경우 전력을 낮춰주는 것이 필요할 수 있다.

예를 들어, Power AMP의 출력전력이 +15dBm인데 최종 단에 사용되는 duplexer 등의 입력전력 범위가 0 ~ +5dBm이라면 Power AMP와 duplexer 사이에 감쇠율이 -12dB 정도인 감쇠기를 사용하여 Power AMP 출력전력을 +3dBm 정도로 낮추어 duplexer에 무리 없이 입력전력을 인가하여 줄 수 있다.

그 외에도 출력 전력을 모니터링하려고 할 때 커플러(coupler)가 없거나 커플러를 통해 커플링되어 약해진 전력조차도 너무 높아서 계측기에 바로 연결할 수 없을 때 전력을 낮춰주는 용도로도 사용된다.

예를 들어, +54.3dBm (300W)을 출력하는 Power AMP의 출력 파형과 출력 전력을 측정하려고 할 때 바로 spectrum analyzer를 연결해서 사용할 경우 spectrum analyzer의 입력 한계 전력보다 높기 때문에 장비가 입력되는 전력을 수용하지 못해서 고가의 장비가 바로 고장 나는 사고가 일어날 수 있다. 이때는 Power AMP 뒤에 300W -30dB 커플러를 하나 추가하고 커플러의 커플링 포트에 spectrum analyzer를 연결하여 +24.3dBm으로 낮아진 출력 신호의 파형과 전력을 측정한다. 정상적인 경우라면 파형은 동일하게 나올 것이고 전력은 -30dB 낮아진 채로 측정될 것이다.

그런데 300W -30dB 커플러가 없거나 있더라도 spectrum analyzer의 입력전력 범위가 +20dBm 이하로 낮다면 난감할 수 있다. 만약 -20dB 커플러만 있다면 커플러의 커플링 포트로 나오는 출력도 +34.3dBm으로 상당히 높은 수준이다. 이때는 커플링 포트에 10W(40dBm) -20dB 이상의 감쇠기를 추가로 연결하여 전력을 낮춰서 측정할 수 있다.

커플러가 전혀 없을 경우엔 더욱 측정이 어려울 수 있다. 이때는 300W 이상의 입력 전력을 가지며 삽입손실이 -30dB 이상인 감쇠기를 Power AMP와 spectrum analyzer 사이에 연결하여 +24dBm 이하로 전력을 낮추어 spectrum analyzer에 신호를 인가하여 측정할 수 있다.

이러한 감쇠기를 제조하거나 구입할 때 검토해야 할 중요한 요소는 사용하고자 하는 주파수 대역에서 삽입손실(S21)의 값과 삽입손실의 평탄도, 감쇠기 반사손실(S11), 그리고 감쇠기가 받아들일 수 있는 최대 입력 전력이다.

감쇠기의 삽입손실(S21)은 원하는 감쇠율이 -30dB라면 가능한 ±1dB를 벗어나지 않는 -29 ~ -31dB 이내로 들어가는 것이 좋다. 감쇠율이 평탄하지 못하고 크게 요동친다는 것은 감쇠기를 통과하는 신호가 주파수에 따라서 전력이 달라진다는 것이므로 신뢰성에 적지 않은 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 따라서 삽입손실(S21)을 원하는 감쇠율로부터 일정 범위 이내로 유지할 수 있는 감쇠기가 요구된다고 할 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 감쇠기의 구조에서 출력단에 연결되는 전송선로(제 2 전송선로)가 감쇠기 칩과 연결되는 부분에 금속 구조물을 추가함으로써 삽입손실을 개선한 감쇠기 및 그 감쇠기를 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따르면, 신호의 입력단과 연결되고 상기 입력단을 통해 수신한 신호를 전달하는 제 1 전송선로; 상기 제 1 전송선로와 연결되고 상기 제 1 전송선로를 통해 전달된 신호의 전력을 감소시키는 감쇠기 칩; 상기 감쇠기 칩과 상기 신호의 출력단 사이에 연결된 제 2 전송선로; 및 상기 제 2 전송선로의 양쪽 끝 부분 중 상기 출력단과 연결되지 않은 끝 부분에 추가된 금속 구조물을 포함하는 삽입손실을 개선한 감쇠기를 제공한다.

상기 금속 구조물은 상기 제 2 전송선로에 연결된 상기 감쇠기 칩과 병렬적인 구조로 상기 제 2 전송선로와 연결되고, 사각형 형태의 동박으로 구성될 수 있으며, 상기 제 2 전송선로의 끝 부분과 납땜을 통해 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 감쇠기 내부의 제 1 전송선로와 제 2 전송선로 사이에 감쇠기 칩을 연결하는 단계; 및 상기 제 2 전송선로의 양쪽 끝 부분 중 출력단과 연결되지 않은 끝 부분에 금속 구조물을 추가하는 단계를 포함하는 삽입손실을 개선한 감쇠기의 제작 방법을 제공한다.

상기 금속 구조물을 추가하는 단계는 상기 제 2 전송선로에 연결된 감쇠기 칩과 상기 금속 구조물이 닿지 않도록 상기 금속 구조물을 추가하거나 상기 제 2 전송선로에 연결된 감쇠기 칩과 상기 금속 구조물이 평행하게 위치하도록 상기 금속 구조물을 추가하는 것일 수 있다.

본 발명은 종래의 감쇠기의 구조에서 감쇠기 칩과 출력단에 연결되는 전송선로(제 2 전송선로)가 연결되는 부분에 금속 구조물을 추가함으로써 종래의 감쇠기에 비하여 삽입손실을 개선한 감쇠기를 제공하며, 종래의 감쇠기가 삽입손실의 기준을 만족하지 못하는 경우라도 본 발명에 따른 감쇠기의 제작 방법을 통해 삽입손실을 개선할 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 감쇠기의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇠기의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 감쇠기의 반사손실 및 삽입손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇠기의 반사손실 및 삽입손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 종래의 감쇠기의 삽입손실을 개선한 감쇠기에 관한 것으로서, 종래의 감쇠기를 구조적으로 개선하여 삽입손실을 원하는 감쇠율로부터 ±1dB 이내로 유지할 수 있도록 하는 감쇠기 및 그 감쇠기를 제작하는 방법을 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 감쇠기의 구조를 나타낸 것으로서, 입력단(Input)을 통해 입력된 신호가 제 1 전송선로(100)를 통과하여 제 1 전송선로(100)에 연결된 감쇠기 칩(110)으로 전달된다. 감쇠기 칩(110)은 입력된 신호의 전력을 감소시키고 감쇠기 칩(110)으로 인하여 전력이 감소된 신호는 감쇠기 칩(110)과 연결된 제 2 전송선로(120)를 통해 출력단(Output)으로 출력된다.

따라서 감쇠기로 입력된 신호의 전력이 감쇠기를 통해 감소시키고자하는 크기만큼 감소된 신호가 출력되는데, 종래의 감쇠기의 경우 삽입손실이 목적하는 감쇠율로부터 일정 범위 이내(±1dB)를 벗어나 감쇠기의 신뢰성에 영향을 주는 경우가 존재한다.

도 2는 전술한 종래의 감쇠기의 문제점을 해결하기 위하여 제안하는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇠기의 구조를 나타낸 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 감쇠기는 제 1 전송선로(200), 감쇠기 칩(210), 제 2 전송선로(220) 및 금속 구조물(230)을 포함한다.

제 1 전송선로(200)는 입력단(Input)과 감쇠기 칩(210)을 연결하며 입력단(Input)을 통해 입력된 신호를 전달한다. 감쇠기 칩(210)은 제 1 전송선로(200)를 통해 전달받은 신호의 전력을 감소시키고 전력이 감소된 신호를 제 2 전송선로(220)로 전달한다. 제 2 전송선로(220)는 감쇠기 칩(210)과 출력단(Output)을 연결하며 감쇠기 칩(210)으로 인하여 전력이 감소된 신호를 출력단(Output)으로 출력한다.

따라서 제 1 전송선로(200), 감쇠기 칩(210) 및 제 2 전송선로(220)의 구조 및 기능은 종래의 감쇠기와 유사한 면이 있으나, 본 발명이 제안하는 감쇠기의 구조는 제 2 전송선로(220)에 연결된 금속 구조물(230)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

금속 구조물(230)은 제 2 전송선로(220)의 양쪽 끝 부분 중에서 출력단(Output)과 연결되지 않은 부분에 연결되며, 제 1 전송선로(200)나 감쇠기 칩(210)과 닿지 않도록 연결된다. 즉, 감쇠기 칩(210)과 제 2 전송선로(220)가 연결된 부분에 감쇠기 칩(210)과 닿지 않으면서 제 2 전송선로(220)에 연결될 수 있도록 금속 구조물(230)을 연결한다. 이때 금속 구조물(230)은 감쇠기 칩(210)과 병렬적인 구조로 연결될 수 있으며, 감쇠기 칩(210)과 평행하게 위치하도록 연결될 수도 있다.

금속 구조물(230)은 본 발명의 실시예에서 사각형 형태의 얇은 동박을 사용하고 동박을 사용한 경우의 측정 그래프를 도 4에서 도시하고 있으나 금속 구조물(230)이 동박에 한정되는 것은 아니며, 금속 구조물(230)은 제 2 전송선로(220)와 납땜 등을 통해 연결된다.

전술한 바와 같이 본 발명이 제안하는 구조에 따라 감쇠기의 제 2 전송선로(220)의 한쪽 끝 부분에 금속 구조물(230)을 연결할 경우 종래의 감쇠기에 비하여 삽입손실이 개선되는 것을 도 3과 도 4에 도시된 측정 그래프를 통해 확인할 수 있다.

이는 종래의 감쇠기의 성능을 개선하기 위하여 여러 가지 실험을 하고 그 결과를 측정하여 도출한 것으로서, 금속 구조물(230)을 입력단(Input)에 연결된 제 1 전송선로(200)에 연결한 경우에는 성능이 개선되는 것을 확인할 수 없었으나 출력단(Output)에 연결된 제 2 전송선로(220)에 연결한 경우에는 종래의 감쇠기에 비하여 감쇠기의 성능 중 삽입손실이 개선되는 것을 확인할 수 있어 본 발명과 같은 감쇠기의 구조를 창안해낸 것이다.

도 3과 도 4는 감쇠기의 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프를 도시한 것으로서, 도 3은 종래의 감쇠기의 반사손실(S11), 삽입손실(S21)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇠기의 반사손실(S11), 삽입손실(S21)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 3의 우측 상단에 도시된 그래프를 보면 종래의 감쇠기의 삽입손실(S21)이 2GHz에서 -31.46dB, 3GHz에서 -32.22dB 정도인 것을 확인할 수 있다. 그런데 이러한 감쇠기의 제 2 전송선로(220)의 한쪽 끝 부분에 동박 등과 같은 금속 구조물(230)을 연결하면, 도 4의 우측 상단에 도시된 그래프와 같이 감쇠기의 삽입손실(S21)이 2GHz에서 -30.31dB, 3GHz에서 -30.22dB 정도로 개선되는 것을 확인할 수 있다.

이는 감쇠율이 -30dB이 되도록 감쇠기를 제작한 경우를 예시로 한 것으로서, 삽입손실(S21)이 감쇠율로부터 ±1dB 이내가 되도록 함으로써 신뢰성이 높은 감쇠기를 제공할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명이 제안하는 구조를 통해 신뢰성이 높은 감쇠기를 제공할 수 있으며, 삽입손실(S21)이 감쇠기에 요구하는 기준을 만족하지 않는 경우(예컨대, 삽입손실(S21)의 측정 결과가 도 3과 같은 경우)에도 동박 등과 같은 금속 구조물(230)을 부가함으로써 성능을 개선한 감쇠기를 제공할 수 있도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200 : 제 1 전송선로
110, 210 : 감쇠기 칩
120, 220 : 제 2 전송선로
230 : 금속 구조물(동박)

Claims (8)

1. 신호의 입력단과 연결되고 상기 입력단을 통해 수신한 신호를 전달하는 제 1 전송선로;
   상기 제 1 전송선로와 연결되고 상기 제 1 전송선로를 통해 전달된 신호의 파워를 감소시키는 감쇠기 칩;
   상기 감쇠기 칩과 상기 신호의 출력단 사이에 연결된 제 2 전송선로; 및
   상기 제 2 전송선로의 양쪽 끝 부분 중 상기 출력단과 연결되지 않은 끝 부분에 추가된 금속 구조물
   을 포함하는 삽입손실을 개선한 감쇠기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 구조물은 상기 제 2 전송선로에 연결된 상기 감쇠기 칩과 병렬적인 구조로 상기 제 2 전송선로와 연결된 것
   인 삽입손실을 개선한 감쇠기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 금속 구조물은 동박으로 구성되고 사각형 형태의 구조물인 것을 특징으로 하는 것
   인 삽입손실을 개선한 감쇠기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 금속 구조물은 상기 제 2 전송선로의 끝 부분과 납땜을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 것
   인 삽입손실을 개선한 감쇠기.
   
5. 감쇠기 내부의 제 1 전송선로와 제 2 전송선로 사이에 감쇠기 칩을 연결하는 단계; 및
   상기 제 2 전송선로의 양쪽 끝 부분 중 출력단과 연결되지 않은 끝 부분에 금속 구조물을 추가하는 단계
   를 포함하는 삽입손실을 개선한 감쇠기의 제작 방법.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 금속 구조물을 추가하는 단계는
   상기 제 2 전송선로에 연결된 감쇠기 칩과 상기 금속 구조물이 닿지 않도록 상기 금속 구조물을 추가하는 것
   인 삽입손실을 개선한 감쇠기의 제작 방법.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 금속 구조물을 추가하는 단계는
   상기 제 2 전송선로에 연결된 감쇠기 칩과 상기 금속 구조물이 평행하게 위치하도록 상기 금속 구조물을 추가하는 것
   인 삽입손실을 개선한 감쇠기의 제작 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 제 1 전송선로는 상기 감쇠기의 입력단과 상기 감쇠기 칩을 연결하고, 상기 제 2 전송선로는 상기 감쇠기의 출력단과 상기 감쇠기 칩을 연결하는 것
   인 삽입손실을 개선한 감쇠기의 제작 방법.
   

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