KR20150101516A - Dual band unequal power divider - Google Patents

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KR20150101516A KR1020140022663A KR20140022663A KR20150101516A KR 20150101516 A KR20150101516 A KR 20150101516A KR 1020140022663 A KR1020140022663 A KR 1020140022663A KR 20140022663 A KR20140022663 A KR 20140022663A KR 20150101516 A KR20150101516 A KR 20150101516A
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김영
이수정
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Abstract

The present invention relates to a dual band unequal power divider. Provided is a dual band unequal power divider capable of distributing power at a high power distribution rate by realizing a transmission line of high impedance and low impedance only with a micro-strip line. To this end, the dual band unequal power divider comprises: an input terminal; a first output terminal for outputting a first power signal; a second output terminal for outputting a second power signal having power n times greater than that of the first power signal; a first transmission line formed in a T junction structure, which divides the first power signal from the input terminal; and a second transmission line including a slow wave unit cell structure which divides the second power signal from the input terminal. According to the configuration, the present invention can: achieve a high power distribution rate only with a transmission line consisting of a micro strip line; and obtain high mass productivity and the reliability of mass production by utilizing a conventional technique for manufacturing a microstrip.

Description

이중대역 비대칭 전력 분배기{Dual band unequal power divider} ≪ Desc / Clms Page number 1 > Dual band unequal power divider &

본 발명은 이중대역 비대칭 전력 분배기에 관한 것으로, 특히, T 접합 구조 및 지연파(slow wave) 단위 셀 구조를 이용하여 전송 선로를 마이크로스트립 기술로 구현함으로써 고 전력 분배율을 제공할 수 있는 이중대역 비대칭 전력 분배기에 관한 것이다. The present invention relates to a dual band asymmetric power divider, and more particularly, to a dual band asymmetric power splitter capable of providing a high power sharing ratio by implementing a transmission line with a microstrip technique using a T-junction structure and a slow wave unit cell structure. Power divider.

일반적으로 초고주파 회로 분야에서는 다양한 구조 및 기능을 갖는 여러 가지 전력 분배기가 널리 이용되고 있으며, 이러한 전력 분배기는 입력된 전력을 일정 비율로 분배하여, 예를 들면 2개의 출력 단자로 출력하는 회로로서, 전력 손실 없이 원하는 비율로 전력을 분배할 뿐만 아니라, 출력 단자들 사이를 격리(isolation)시킴으로써 출력 단자들의 상호 영향에 의한 회로 특성의 변화를 방지하는 것이 이상적이다. In general, various kinds of power dividers having various structures and functions are widely used in the field of microwave circuits. Such a power divider distributes input power at a predetermined ratio, for example, to two output terminals, Ideally, not only does the power be distributed at a desired rate without loss, but also isolates between the output terminals to prevent changes in circuit characteristics due to mutual influences of the output terminals.

또한, 전력 분배기는 입출력 단자를 전환시켜 전력 합성기로 사용하는 것도 가능하며, 이러한 전력 분배기는 정보통신 신호처리 분야에 속하는 기술로 신호의 송수신단에서 동작되는 회로 내에서 사용되는 것으로, 그 용도는 통신 신호의 분배, 예를 들면 안테나 어레이의 전력 공급 회로, 평형 혼합기, 평형 증폭기, 및 검사 장비 등에 사용되고 있다.Also, the power divider can be used as a power synthesizer by switching the input / output terminal. Such a power divider is a technology belonging to the field of information communication signal processing and is used in a circuit operated at a signal transmission / reception end. Signal distribution, for example power supply circuits in antenna arrays, balanced mixers, balanced amplifiers, and inspection equipment.

도 1은 종래의 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다. 1 is an equivalent circuit diagram of a conventional dual-band asymmetric power divider.

이중대역 비대칭 전력 분배기는 입력되는 신호의 전력 분배를 위한 제 1 전송 선로(120) 및 제 2 전송 선로(150), 제 1 출력 단자와 제 2 출력 단자를 격리하기 위한 저항(R)으로 이루어진 격리 단자(140), 전송 선로들과 출력 단자들의 정합을 위한 제 1 정합부(130) 및 제 2 정합부(160)를 포함한다. 도 1에서, 제 1 전송 선로(120), 제 1 정합부(130), 제 2 전송 선로(150) 및 제 2 정합부(160)의 특성 임피던스는 각각 Z10, Z20, Z30, 및 Z40를 갖는다. The dual band asymmetric power divider includes a first transmission line 120 and a second transmission line 150 for power distribution of an input signal, A terminal 140, a first matching part 130 and a second matching part 160 for matching transmission lines and output terminals. 1, the characteristic impedances of the first transmission line 120, the first matching portion 130, the second transmission line 150, and the second matching portion 160 are Z 10 , Z 20 , Z 30 , It has a Z 40.

이러한 이중대역 비대칭 전력 분배기에서, 1:N의 비대칭 전력 분배기를 구현하기 위해서는 Z10은 상대적으로 고 임피던스를 갖고, Z20은 상대적으로 저 임피던스를 가져야 한다. In such a dual-band asymmetric power divider, to realize a 1: N asymmetric power divider, Z 10 should have a relatively high impedance and Z 20 should have a relatively low impedance.

한편, 마이크로스트립 선로(microstrip line)를 사용한 전력 분배기는 정보통신 신호처리 분야에서 많이 사용되고 있으나, RF 통신에서 사용되는 마이크로스트립 선로를 이용한 전력 분배기는 출력 단자 사이의 전력 분배율이 커지게 되면 구현하고자 하는 전송 선로의 임피던스 값이 큰 것(고 임피던스)과 전송 선로의 임피던스 값이 작은 것(저 임피던스)으로 구분된다.On the other hand, although a power divider using a microstrip line is widely used in the field of information communication signal processing, a power divider using a microstrip line used in RF communication has a problem in that, (High impedance) of the transmission line and a low impedance value of the transmission line (low impedance).

이와 같이, 고 임피던스 및 저 임피던스의 전송 선로를 구현하는 경우, 인쇄회로기판(PCB)에 구현되는 마이크로스트립 선로의 선폭이 예를 들어, 0.1 ㎜ 이하로 작아지거나, 또는 수십 ㎜로 커지게 되므로, 기존의 마이크로스트립 기술을 이용하여 고 전력 분배율의 전력 분배기를 구현하는데 어려움이 있었다. As described above, when the transmission line of high impedance and low impedance is implemented, the line width of the microstrip line implemented on the printed circuit board (PCB) is reduced to, for example, 0.1 mm or becomes several tens mm, It has been difficult to implement a power divider having a high power distribution ratio by using the conventional microstrip technology.

더욱이, 마이크로스트립 기술을 이용하여 이중대역 비대칭 전력 분배기를 구성하면 별도의 소자를 사용하지 않고도 패턴화하여 제조할 수 있어 대량생산에 적합하고 전체 부피가 감소하여 소형화에 적합하기 때문에, 고 전력 분배율의 이중대역 비대칭 전력 분배기를 마이크로스트립 기술을 이용하여 제조하려는 요구가 있다.Moreover, since the dual-band asymmetric power divider can be fabricated using a microstrip technology without using a separate device, it is suitable for mass production and is suitable for miniaturization due to reduction in total volume. Therefore, There is a need to fabricate dual band asymmetric power dividers using microstrip technology.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 고 임피던스 및 저 임피던스의 전송 선로를 마이크로스트립 라인만으로 구현하여 고 전력 분배율로 전력을 분배할 수 있는 이중대역 비대칭 전력 분배기를 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a dual-band asymmetric power divider capable of distributing power at a high power sharing ratio by implementing a transmission line of high impedance and low impedance only with a microstrip line.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 입력 단자; 제 1 전력 신호를 출력하는 제 1 출력 단자; 상기 제 1 전력 신호보다 N배 큰 전력의 제 2 전력 신호를 출력하는 제 2 출력 단자; 상기 입력 단자로부터 상기 제 1 전력 신호를 분기하는 T 접합 구조로 이루어진 1 전송 선로; 및 상기 입력 단자로부터 상기 제 2 전력 신호를 분기하는 지연파(slow wave) 단위 셀 구조를 포함하는 제 2 전송 선로를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, A first output terminal for outputting a first power signal; A second output terminal for outputting a second power signal having a power N times larger than the first power signal; A first transmission line having a T-junction structure for branching the first power signal from the input terminal; And a second transmission line including a slow wave unit cell structure for branching the second power signal from the input terminal.

일 실시예에서, 상기 제 1 전송 라인 및 상기 제 2 전송 라인은 마이크로스트립 라인으로 이루어질 수 있다. In one embodiment, the first transmission line and the second transmission line may be microstrip lines.

일 실시예에서, 상기 T 접합 구조는 하나의 전송 선로 및 그 중앙에 연결된 하나의 오픈 스터브(Open Stub)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the T-junction structure may include one transmission line and one open stub connected to the center thereof.

일 실시예에서, 상기 지연파 단위 셀 구조는 하나의 전송 선로 및 그에 병렬 연결된 복수의 오픈 스터브를 포함할 수 있다. In one embodiment, the delayed wave unit cell structure may include one transmission line and a plurality of open stubs connected in parallel thereto.

일 실시예에서, 본 발명은 상기 제 1 전송 선로의 출력 임피던스와 상기 제 1 출력 단자의 임피던스를 정합하는 제 1 정합부; 상기 제 2 전송 선로의 출력 임피던스와 상기 제 2 출력 단자의 임피던스를 정합하는 제 2 정합부; 및 상기 제 1 출력 단자와 상기 제 2 출력 단자를 격리하는 격리 저항을 포함할 수 있다. In one embodiment, the present invention may include: a first matching unit matching an output impedance of the first transmission line with an impedance of the first output terminal; A second matching unit for matching an output impedance of the second transmission line with an impedance of the second output terminal; And an isolation resistor isolating the first output terminal from the second output terminal.

일 실시예에서, 상기 제 2 정합부는 지연파 단위 셀 구조를 포함할 수 있다. In one embodiment, the second matching portion may include a delayed wave unit cell structure.

일 실시예에서, 상기 N은 적어도 2이상의 실수일 수 있다. In one embodiment, N may be at least two real numbers.

본 발명에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기는 고 임피던스의 전송 선로 및 저 임피던스 전송 선로를 T 접합 구조 및 지연파 단위 셀 구조로 각각 구현함으로써, 고 분배율을 마이크로스트립 라인만으로 구성된 전송 라인으로도 달성할 수 있는 효과가 있다. The dual-band asymmetric power divider according to the present invention can realize a high distribution ratio as a transmission line composed only of a microstrip line by implementing a high-impedance transmission line and a low-impedance transmission line in a T-junction structure and a delayed wave unit cell structure, respectively There is an effect.

또한, 본 발명은 고 분배율의 비대칭 전력 분배기를 마이크로스트립 기술을 이용하여 구성함으로써, 기존의 마이크로스트립 제조 기술을 활용한 높은 양산성 및 양산의 신뢰성을 확보할 수 있다. In addition, the present invention can achieve high mass productivity and mass production reliability using the existing microstrip fabrication technology by configuring the asymmetric power divider having a high distribution ratio using the microstrip technology.

도 1은 종래의 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다.
도 2는 일반적인 T 접합 구조를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다.
도 3은 일반적인 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 개략적 등가 회로도이다.
도 5는 저 임피던스의 전송 선로를 구성하는 지연파 단위 셀 구조의 개념도 (a) 및 구성도(b)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다.
도 7은 종래의 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 S 파라미터 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 S 파라미터 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 구현예를 나타낸 사진이다. 1 is an equivalent circuit diagram of a conventional dual-band asymmetric power divider.
2 is an equivalent circuit diagram of a dual band asymmetric power divider using a general T junction structure.
3 is an equivalent circuit diagram of a dual-band asymmetric power divider using two general transmission lines.
4 is a schematic equivalent circuit diagram of a dual-band asymmetric power divider in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram (a) and a diagram (b) of a delay wave unit cell structure constituting a transmission line of low impedance.
6 is an equivalent circuit diagram of a dual band asymmetric power divider in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing S parameter characteristics of a dual band asymmetric power divider using two conventional transmission lines.
8 is a graph illustrating S parameter characteristics of a dual band asymmetric power divider according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph illustrating an embodiment of a dual band asymmetric power divider according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments and accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명은 T 접합 구조와 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기를 구현하기 위한 것으로, 기존의 이중대역 비대칭 전력 분배기의 임피던스 값을 마이크로스트립 기술로 구현이 가능한 임피던스 값으로 변환하여 구현할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a dual-band asymmetrical power divider using a T-junction structure and two transmission lines, in which an impedance value of a conventional dual-band asymmetric power divider is converted into an impedance value that can be implemented by a microstrip technology, .

고 전력 분배율의 이중대역 비대칭 전력 분배기에서, 전력 분배율이 높아짐에 따라 요구되는 고 임피던스의 전송 선로를 마이크로스트립 기술을 이용한 T 접합 구조로 구성하고, 저 임피던스의 전송 선로를 지연파 단위 셀 구조를 이용하여 고 임피던스의 작은 전기적 길이를 갖는 전송 선로와 이에 병렬 연결된 다수의 오픈 스터브로 구현함으로써, 기존의 마이크로스트립 기술로는 구현이 곤란한 한계를 극복하여 마이크로 스트립 기술을 이용하여 기존의 마이크로스트립 기술에 의한 이중대역 비대칭 전력 분배기보다 높은 분배율, 예를 들면, 1:5 이상의 고 전력 분배율을 갖는 전력 분배기의 설계에 관한 것이다. In a dual-band asymmetrical power divider with high power sharing ratio, a high-impedance transmission line is required as the power sharing ratio becomes high, and a low-impedance transmission line is constructed using a delayed wave unit cell structure Thus, by implementing the transmission line having a small electrical length of high impedance and a plurality of open stubs connected in parallel thereto, it is possible to overcome the limitations of the conventional microstrip technology and use the microstrip technology To a design of a power divider having a higher divide ratio than a dual-band asymmetric power divider, for example, a high power divide ratio of 1: 5 or more.

이하, T 접합 구조와 지연파 단위 셀 구조를 이용한 고 전력 분배율의 이중대역 비대칭 전력 분배기의 구성 원리를 설명한다. Hereinafter, the construction principle of a dual-band asymmetrical power divider having a high power sharing ratio using a T-junction structure and a delayed wave unit cell structure will be described.

도 2는 일반적인 T 접합 구조를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of a dual band asymmetric power divider using a general T junction structure.

도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 전송 선로(220, 250) 각각은 T 접합 구조로서 하나의 전송 라인(222, 226)의 중앙에 오븐 스터브(224)가 형성되며, 격리 저항(240)이 출력 단자들(272, 274) 사이를 격리한다. 여기서, 오픈 스터브(224)를 중심으로 좌우의 전송 선로의 특성 임피던스는 다음과 같다. As shown in FIG. 2, each of the two transmission lines 220 and 250 has a T-junction structure in which an oven stub 224 is formed at the center of one transmission line 222 and 226, Isolates between the output terminals 272 and 274. Here, the characteristic impedances of the left and right transmission lines around the open stub 224 are as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, k는 전송 선로(220)와 전송 전로(250)에 의해 전력이 나누어지는 분배율을 의미한다. Here, k denotes a distribution ratio at which electric power is divided by the transmission line 220 and the transmission line 250.

또한, 각 출력 단자(272, 274)에서의 특성 임피던스는 다음과 같이 나타낼 수 있다.The characteristic impedances at the output terminals 272 and 274 can be expressed as follows.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, 구현하고자 하는 대역의 두 개의 주파수 f1과 f2에 의한 전기적 길이(θ) 및 저항(R)은 다음과 같이 나타낼 수 있다In addition, the two frequencies f 1 and the electric length (θ) and a resistance (R) caused by the band f 2 can be expressed as: to be implemented

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

이러한 T 접합 구조는 단위 구조의 적정한 임피던스의 전송 선로를 이용하여 고 임피던스의 전송 선로를 구성할 수 있기 때문에, 마이크로스트립 기술의 구현이 적합할 수 있다. Such a T-junction structure can form a high-impedance transmission line by using a transmission line having an appropriate impedance of a unit structure, so that the implementation of the microstrip technology can be suitable.

도 3은 일반적인 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a dual-band asymmetric power divider using two general transmission lines.

도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기는 고 전력 분배를 위한 제 1 전송 선로(320), 제 1 전송 선로(320)의 정합을 위한 제 1 정합부(330), 출력 단자들(372, 374) 사이를 격리하는 저항(340), 저 전력 분배를 위한 제 2 전송 선로(350), 및 제 2 전송 선로(350)의 정합을 위한 제 2 정합부(360)로 구성된다. 도 3에서, 하나의 전송 선로(320)를 2개의 임피던스 요소(Z1, Z2)로 구분한 것은 도 2의 T 접합 구조를 두 개의 주파수에서 고 임피던스의 전송 선로에 적용하기 위한 것이며, 그외의 제 2 전송 선로(350), 제 1 정합부(330), 및 제 2 정합부(360)도 동일한 이유로 각각 2개의 임피던스 요소들(Z3, Z4), (Z5, Z6), (Z7, Z8)로 구성된다. 3, the dual band asymmetrical power divider using two transmission lines includes a first transmission line 320 for high power distribution, a first matching part 330 for matching the first transmission line 320, A second transmission line 350 for low power distribution, and a second matching line 360 for matching the second transmission line 350. The resistor 340 isolates the output terminals 372 and 374 from the first transmission line 350, ). In FIG. 3, one transmission line 320 is divided into two impedance elements Z 1 and Z 2 for applying the T-junction structure of FIG. 2 to transmission lines of high impedance at two frequencies. of the second transmission line 350, first matching unit 330, and the second matching unit 360 also each of the two impedance elements for the same reason (Z 3, Z 4) (Z 5, Z 6), (Z 7 , Z 8 ).

이러한 이중대역 비대칭 전력 분배기에 대한 Monzon의 해석에 따르면, 각 전송 선로 상에 2개의 임피던스 요소(Z1, Z2)의 특성 임피던스는 아래와 같다. According to Monzon's analysis of this dual-band asymmetric power divider, the characteristic impedance of two impedance elements (Z 1 , Z 2 ) on each transmission line is as follows.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서,

Figure pat00009
이다. 즉, 예를 들면, 하나의 전송 선로(320) 상에서 2개의 임피던스 요소(Z1, Z2)는 동일한 길이로 구성될 수 있다. here,
Figure pat00009
to be. That is, for example, two impedance elements (Z 1 , Z 2 ) on one transmission line 320 can have the same length.

이와 같은 도 3의 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 고 임피던스의 전송 선로, 예를 들면, 제 1 전송 선로(320)에 도 2의 T 접합 구조를 적용함으로써 기존의 마이크로스트립 기술로도 고 임피던스를 달성할 수 있다.By applying the T-junction structure of FIG. 2 to the high-impedance transmission line of the dual-band asymmetric power distributor using the two transmission lines of FIG. 3, for example, the first transmission line 320, A high impedance can be achieved.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 개략적 등가 회로도이다. 4 is a schematic equivalent circuit diagram of a dual-band asymmetric power divider in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 1:N(N은 2 이상의 실수)의 전력 분배율로 출력을 분배하는 경우, 제 1 출력 단자(472)는 제 2 출력 단자(474)의 출력 전력에 비하여 1/N배의 전력을 출력하며, 이를 위해 제 1 전송 선로(420) 상대적으로 고 임피던스로 구성해야 한다. 이러한 목적으로 제 1 전송 선로(420)를 T 접합 구조로 구성할 수 있다. 4, when the output is distributed at a power sharing ratio of 1: N (N is a real number equal to or greater than 2), the first output terminal 472 is connected to the output power of the second output terminal 474 And the first transmission line 420 is configured to have a relatively high impedance. For this purpose, the first transmission line 420 may have a T-junction structure.

한편, 이중대역 비대칭 전력 분배기는 고 전력 분배율을 확보하기 위해 제 2 전송 선로(450)를 상대적으로 저 임피던스, 특히 10Ω 이하의 임피던스로 구성해야 하지만, 앞서 설명한 바와 같이, 너무 낮은 임피던스는 마이크로스트립 기술로는 구현하지 어렵기 때문에, 보다 넓은 선폭을 갖는 적정한 임피던스의 전송 선로로 구현할 필요가 있다. 본 발명자는 이러한 요구사항을 비교적 작은 선폭의 전송 선로에 병렬로 커패시터를 연결하는 지연파 단위 셀 구조를 이용하여 저 임피던스의 전송 전로를 달성하였다. 이러한 개념을 이용하여 전송 선로에 지연파 단위 셀 구조를 적용하면 도 5와 같다. Meanwhile, the dual band asymmetric power divider is required to configure the second transmission line 450 to have a relatively low impedance, specifically, an impedance of 10 OMEGA or less in order to secure a high power distribution ratio. However, as described above, It is necessary to implement the transmission line with an appropriate impedance having a wider line width. The present inventor has achieved this requirement by using a delay wave unit cell structure in which capacitors are connected in parallel to a transmission line having a relatively small line width, thereby achieving a low-impedance transmission coil. FIG. 5 shows a delay wave unit cell structure applied to a transmission line using this concept.

도 5는 저 임피던스의 전송 선로를 구성하는 지연파 단위 셀 구조의 개념도 (a) 및 구성도(b)이다. 5 is a conceptual diagram (a) and a diagram (b) of a delay wave unit cell structure constituting a transmission line of low impedance.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 지연파 단위 셀 구조는 전송 선로(456)에 병렬로 복수의 커패시터(458)를 접속함으로써 일정 길이의 전송 선로(456)에 대하여 상대적으로 낮은 임피던스를 획득할 수 있다. 결과적으로 길이 d를 갖는 전송 선로와 병렬 커패시터(Cp)로 이루어진 단위 셀이 복수개로 직렬 연결된 형태로 이루어진다. 5A, the delay wave unit cell structure acquires a relatively low impedance with respect to the transmission line 456 of a constant length by connecting a plurality of capacitors 458 in parallel to the transmission line 456 can do. As a result, a plurality of unit cells formed of the transmission line having the length d and the parallel capacitors Cp are connected in series.

이런 지연파 단위 셀 구조를 마이크로스트립 기술로 구현하기 위한 예가 도 5(b)에 도시된다. 일정한 선폭을 갖는 전송 선로(456)에 일정 거리(d)마다 길이 l의 오픈 스터브(458')를 형성한다. 이러한 지연파 단위 셀 구조는 다음과 같은 식을 이용하여 적정한 임피던스를 갖고 길이가 짧은 전송 선로(d)와 오픈 스터브로 구현되는 커패시터 값(Cp)을 구할 수 있다.An example for implementing such a delayed wave unit cell structure by a microstrip technique is shown in Fig. 5 (b). An open stub 458 'having a length l is formed in the transmission line 456 having a constant line width at a predetermined distance d. In this delayed wave unit cell structure, a transmission line d having a proper impedance and a short length and a capacitor value Cp implemented with an open stub can be obtained using the following equation.

일반적으로, 전송 선로의 임피던스(ZoTL)와 위상 속도(vpTL)는 다음과 같이 나타낼 수 있다. In general, the impedance (Z oTL ) and the phase velocity (v pTL ) of the transmission line can be expressed as follows.

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

수학식 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 특성 임피던스를 감소시키기 위해서는 L값을 작게 하거나 C값을 증가시켜야 하는데, 수 Ω의 특성 임피던스를 달성하기 위해 L을 너무 낮추는 것은 기존의 마이크로스트립 기술로 구현하기 곤란하기 때문에, C값을 증가시키면 특성 임피던스를 감소시킬 수 있다. As can be seen from Equation (9), in order to reduce the characteristic impedance, the L value must be decreased or the C value should be increased. To lower the L value too low to achieve the characteristic impedance of several ohms, Because of the difficulty, increasing the C value can reduce the characteristic impedance.

따라서, 고 전력 분배율의 저 임피던스를 지연파 단위 셀 구조를 이용함으로써 특성 임피던스를 감소시킬 수 있다. Therefore, the characteristic impedance can be reduced by using the delay wave unit cell structure having a low impedance of a high power share ratio.

도 5(b)에 도시된 지연파 단위 셀 구조에서, 단위 셀의 특성 임피던스(ZoSWTL)와 위상 속도(vpSWTL)는 다음과 같이 표현할 수 있다. In the delayed wave unit cell structure shown in FIG. 5 (b), the characteristic impedance Z oSWTL and the phase velocity v pSWTL of the unit cell can be expressed as follows.

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, Cp는 오븐 스터브(458')에 의해 형성되는 커패시터 값이고, d는 단위 셀을 구성하는 전송 선로의 길이이다. Here, Cp is a capacitor value formed by the oven stub 458 ', and d is the length of the transmission line constituting the unit cell.

또한, 전송 선로의 전기적 길이(ΦpSWTL)(전기적 길이는 사용하는 주파수의 위상 속도와 관련된 길이이며, d는 물리적 길이를 의미함)는 다음과 같이 표현할 수 있다.Also, the electrical length? PSWTL of the transmission line (the electrical length is a length related to the phase velocity of the frequency to be used, and d means the physical length) can be expressed as follows.

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, N은 지연파 단위 셀의 수이다. Here, N is the number of delayed wave unit cells.

수학식 9 내지 13을 이용하여 지연파 단위 셀 구조의 선로 길이(d)는 다음과 같이 구할 수 있다.The line length d of the delayed wave unit cell structure can be obtained as follows using Equations (9) to (13).

Figure pat00015
Figure pat00015

또한, 오픈 스터브로 구현되는 커패시터 값은 다음과 같이 표현된다.Also, the capacitor value implemented in the open stub is expressed as follows.

Figure pat00016
Figure pat00016

이 값을 이용하여 커패시터를 구현하는 오픈 스터브의 길이(l)는 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.The length (l) of the open stub that implements the capacitor using this value can be calculated using the following equation.

Figure pat00017
Figure pat00017

이러한 단위 셀 구조로 변형된 이중대역 비대칭 전력 분배기는 도 6에 도시된다. A dual-band asymmetric power divider modified to this unit cell structure is shown in Fig.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기(40)를 상세히 설명한다. Hereinafter, a dual-band asymmetric power divider 40 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 등가 회로도이다. 6 is an equivalent circuit diagram of a dual band asymmetric power divider in accordance with an embodiment of the present invention.

이중대역 비대칭 전력 분배기(40)는 입력 단자(410), 제 1 전력 신호를 분기하는 제 1 전송 선로(420), 제 1 전송 선로(420)의 정합을 위한 제 1 정합부(430), 제 1 출력 단자(472)와 제 2 출력 단자(474)를 격리시키는 격리 저항(440), 제 2 전력 신호를 분기하는 제 2 전송 선로(450), 제 2 전송 선로(450)의 정합을 위한 제 2 정합부(460), 제 1 전력 신호를 출력하는 제 1 출력 단자(472), 및 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 출력 단자(474)를 포함한다. The dual band asymmetric power divider 40 includes an input terminal 410, a first transmission line 420 for splitting the first power signal, a first matching unit 430 for matching the first transmission line 420, An isolation resistor 440 for isolating the first output terminal 472 and the second output terminal 474 from each other, a second transmission line 450 for branching the second power signal, a second transmission line 450 for matching the second transmission line 450, 2 matching section 460, a first output terminal 472 for outputting a first power signal, and a second output terminal 474 for outputting a second output signal.

이러한 이중대역 비대칭 전력 분배기(40)에서, 제 1 출력 단자(472)와 제 2 출력 단자(474)의 전력 신호들, 즉, 제 1 전력 신호와 제 2 전력 신호는 1:N의 비율로 분배되며, 예를 들면, 제 2 전력 신호는 제 1 전력 신호보다 N배 큰 전력을 갖는다. 예를 들면, N은 적어도 2이상의 실수일 수 있고, 즉, 이중대역 비대칭 전력 분배기(40)의 전력 분배율은 1:2 이상일 수 있다. In this dual band asymmetric power divider 40, the power signals of the first output terminal 472 and the second output terminal 474, i.e., the first power signal and the second power signal are distributed in a ratio of 1: N For example, the second power signal has a power N times greater than the first power signal. For example, N may be at least two or more real numbers, that is, the power sharing ratio of the dual band asymmetric power divider 40 may be 1: 2 or more.

제 1 전송 선로(420)는 양단이 입력 단자(410) 및 제 1 정합부(430)에 각각 연결되며, 입력 단자(410)로부터 제 1 전력 신호를 분기한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 전송 선로(420)는 분배율에 따라 제 1 출력 단자(472)에서 상대적으로 낮은 전력의 제 1 전력 신호를 출력하기 위해 고 임피던스로 구성되어야 하기 때문에, T 접합 구조로 이루어진다. 도 6에 도시된 바와 같이, T 접합 구조는 하나의 전송 선로(422, 426) 및 그 중앙에 연결된 하나의 오픈 스터브(424)를 포함하며, 마이크로스트립 라인으로 이루어질 수 있다. The first transmission line 420 has its both ends connected to the input terminal 410 and the first matching unit 430 and branches the first power signal from the input terminal 410. As described above, the first transmission line 420 has a T-junction structure because the first transmission line 420 must have a high impedance to output a first power signal having a relatively low power at the first output terminal 472 according to the distribution ratio . As shown in FIG. 6, the T junction structure includes one transmission line 422 and 426 and one open stub 424 connected to the center thereof, and may be formed of a microstrip line.

제 1 정합부(430)는 양단이 제 1 전송 선로(420) 및 제 1 출력 단자(472)에 각각 연결되며, 제 1 전송 선로(420)의 출력 임피던스와 제 1 출력 단자(472)의 임피던스를 정합한다. 이러한 제 2 정합부(460)는 전력 분배율에 따른 특성 임피던스를 갖는 전송 라인으로 구성될 수 있다. The first matching part 430 is connected at both ends to the first transmission line 420 and the first output terminal 472 and has an output impedance of the first transmission line 420 and an impedance of the first output terminal 472, . The second matching portion 460 may be configured as a transmission line having a characteristic impedance corresponding to a power sharing ratio.

격리 저항(440)은 양단이 제 1 전송 선로(420)와 제 1 정합부(430)의 접속 노드와, 제 2 전송 선로(450)와 제 2 정합부(460)의 접속 노드에 각각 연결되며, 입력 단자(410)로부터 분기되는 제 1 출력 단자(472)와 제 2 출력 단자(474)를 격리시킨다. The isolation resistor 440 has its both ends connected to the connection node of the first transmission line 420 and the first matching part 430 and the connection node of the second transmission line 450 and the second matching part 460 And separates the first output terminal 472 and the second output terminal 474, which are branched from the input terminal 410.

제 2 전송 선로(450)는 양단이 입력 단자(410) 및 제 2 정합부(460)에 각각 연결되며, 입력 단자(410)로부터 제 1 전력 신호의 N배의 전력을 갖는 제 2 전력 신호를 분기한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제 2 전송 선로(450)는 분배율에 따라 제 2 출력 단자(474)에서 상대적으로 높은 전력의 제 2 전력 신호를 출력하기 위해 저 임피던스로 구성되어야 하기 때문에, 지연파 단위 셀 구조로 이루어진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지연파 단위 셀 구조는 하나의 전송 선로 및 그에 병렬로 연결된 복수의 오픈 스터브(458')를 포함하며, 마이크로스트립 라인으로 이루어질 수 있다. The second transmission line 450 has its both ends connected to the input terminal 410 and the second matching unit 460 and receives a second power signal having N times the power of the first power signal from the input terminal 410 Branch. As described above, since the second transmission line 450 must be configured with a low impedance to output the second power signal of relatively high power at the second output terminal 474 according to the distribution ratio, . As shown in FIG. 6, the delayed wave unit cell structure includes one transmission line and a plurality of open stubs 458 'connected thereto in parallel, and may be a microstrip line.

제 2 정합부(460)는 양단이 제 2 전송 선로(450) 및 제 2 출력 단자(474)에 각각 연결되며, 제 2 전송 선로(450)의 출력 임피던스와 제 2 출력 단자(474)의 임피던스를 정합한다. 이러한 제 2 정합부(460)는 제 2 전송 선로(450)의 구조와 유사하게 지연파 단위 셀 구조를 포함할 수 있고, 예를 들면, 하나의 전송 선로 및 그에 병렬 연결된 복수의 오픈 스터브(458')를 포함할 수 있으며, 마이크로스트립 라인으로 이루어질 수 있다. The second matching section 460 has its both ends connected to the second transmission line 450 and the second output terminal 474 and has an output impedance of the second transmission line 450 and an impedance of the second output terminal 474 . The second matching portion 460 may include a delay wave unit cell structure similar to the structure of the second transmission line 450, and may include, for example, one transmission line and a plurality of open stubs 458 '), And may be formed of a microstrip line.

이와 같은 구성에 의해 이중대역 비대칭 전력 분배기(40)는 고 전력 분배율을 마이크로스트립 라인만으로 구성된 전송 라인으로도 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 마이크로스트립 제조 기술을 활용한 높은 양산성 및 양산의 신뢰성을 확보할 수 있다. With this configuration, the dual band asymmetric power divider 40 can achieve a high power sharing ratio not only as a transmission line composed only of a microstrip line but also a high mass productivity and mass production reliability .

도 7은 종래의 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 S 파라미터 특성을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 S 파라미터 특성을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing S-parameter characteristics of a conventional dual-band asymmetric power divider using two transmission lines, and FIG. 8 is a graph illustrating S-parameter characteristics of a dual-band asymmetric power divider according to an embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 2개의 전송 선로를 이용한 이중대역 비대칭 전력 분배기의 S 파라미터 특성과, 수학식 1 내지 15를 이용한 고 전력 분배율을 갖는 이중대역 비대칭 전력 분배기의 S 파라미터 특성은 거의 유사한 특성을 나타내고 있다. 따라서, 본 발명은 고 전력 분배율의 이중대역 비대칭 전력 분배기를 기존의 마이크로스트립 기술을 이용하여 달성할 수 있다. As can be seen from Figs. 7 and 8, the S parameter characteristics of the dual band asymmetric power divider using two conventional transmission lines and the S parameter characteristic of the dual band asymmetric power divider having high power sharing ratio using Equations 1 to 15 The parameter characteristics show almost similar characteristics. Thus, the present invention can achieve a dual band asymmetric power divider with high power share ratio using existing microstrip technology.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기의 구현예를 나타낸 사진이다. 9 is a photograph illustrating an embodiment of a dual band asymmetric power divider according to an embodiment of the present invention.

이중대역 비대칭 전력 분배기(90)는 입력 단자(910), T 접합 구조로 이루어진 제 1 전송 선로(920), 제 1 전송 선로(920)의 정합을 위한 제 1 정합부(930), 제 1 출력 단자(972)와 제 2 출력 단자(974)를 격리하기 위한 격리 저항(940), 지연파 단위 셀 구조로 이루어진 제 2 전송 선로(950), 지연파 단위 셀 구조로 이루어진 제 2 정합부(960), 제 1 전력 신호를 출력하는 제 1 출력 단자(972), 및 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 출력 단자(974)를 포함한다. The dual band asymmetric power divider 90 includes an input terminal 910, a first transmission line 920 having a T-junction structure, a first matching portion 930 for matching the first transmission line 920, An isolation resistor 940 for isolating the terminal 972 from the second output terminal 974, a second transmission line 950 having a delayed wave unit cell structure, a second matching unit 960 A first output terminal 972 for outputting a first power signal, and a second output terminal 974 for outputting a second output signal.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중대역 비대칭 전력 분배기(90)는 고 임피던스를 갖는 제 1 전송 선로(420), 제 1 정합부(430), 저 임피던스를 갖는 제 2 전송 선로(450), 및 제 2 정합부(460) 등 저항을 제외한 모든 구성요소를 기존의 마이크로스트립 기술로 구현 가능한 마이크로스트립 라인으로 구성할 수 있다. 9, the dual band asymmetric power divider 90 according to the present invention includes a first transmission line 420 having a high impedance, a first matching part 430, a second transmission line having a low impedance 450, and the second matching portion 460 can be configured as microstrip lines that can be implemented by existing microstrip technology.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Do.

40 : 이중대역 비대칭 전력 분배기 410 : 입력 단자
420 : 제 1 전송 선로 424 : 오픈 스터브
430 : 제 1 정합부 440 : 격리 저항
450 : 제 2 전송 선로 456 : 전송 선로
458 : 커패시터 458' : 오픈 스터브
460 : 제 2 정합부 472 : 제 1 출력 단자
474 : 제 2 출력 단자40: dual band asymmetric power divider 410: input terminal
420: first transmission line 424: open stub
430: first matching portion 440: isolation resistance
450: second transmission line 456: transmission line
458: Capacitor 458 ': Open stub
460: second matching portion 472: first output terminal
474: second output terminal

Claims (7)

입력 단자;
제 1 전력 신호를 출력하는 제 1 출력 단자;
상기 제 1 전력 신호보다 N배 큰 전력의 제 2 전력 신호를 출력하는 제 2 출력 단자;
상기 입력 단자로부터 상기 제 1 전력 신호를 분기하는 T 접합 구조로 이루어진 1 전송 선로; 및
상기 입력 단자로부터 상기 제 2 전력 신호를 분기하는 지연파(slow wave) 단위 셀 구조를 포함하는 제 2 전송 선로를 포함하는, 이중대역 비대칭 전력 분배기. An input terminal;
A first output terminal for outputting a first power signal;
A second output terminal for outputting a second power signal having a power N times larger than the first power signal;
A first transmission line having a T-junction structure for branching the first power signal from the input terminal; And
And a second transmission line including a slow wave unit cell structure for splitting the second power signal from the input terminal. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전송 라인 및 상기 제 2 전송 라인은 마이크로스트립 라인으로 이루어지는, 이중대역 비대칭 전력 분배기. The method according to claim 1,
Wherein the first transmission line and the second transmission line comprise microstrip lines. 제 1 항에 있어서,
상기 T 접합 구조는 하나의 전송 선로 및 그 중앙에 연결된 하나의 오픈 스터브(Open Stub)를 포함하는, 이중대역 비대칭 전력 분배기. The method according to claim 1,
Wherein the T-junction structure comprises one transmission line and one open stub connected to its center. 제 1 항에 있어서,
상기 지연파 단위 셀 구조는 하나의 전송 선로 및 그에 병렬 연결된 복수의 오픈 스터브를 포함하는, 이중대역 비대칭 전력 분배기. The method according to claim 1,
Wherein the delayed wave unit cell structure comprises one transmission line and a plurality of open stubs connected in parallel thereto. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전송 선로의 출력 임피던스와 상기 제 1 출력 단자의 임피던스를 정합하는 제 1 정합부;
상기 제 2 전송 선로의 출력 임피던스와 상기 제 2 출력 단자의 임피던스를 정합하는 제 2 정합부; 및
상기 제 1 출력 단자와 상기 제 2 출력 단자를 격리하는 격리 저항을 포함하는, 이중대역 비대칭 전력 분배기. The method according to claim 1,
A first matching unit for matching an output impedance of the first transmission line with an impedance of the first output terminal;
A second matching unit for matching an output impedance of the second transmission line with an impedance of the second output terminal; And
And an isolation resistor isolating the first output terminal from the second output terminal. 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 정합부는 지연파 단위 셀 구조를 포함하는, 이중대역 비대칭 전력 분배기.6. The method of claim 5,
Wherein the second matching portion comprises a delayed wave unit cell structure. 제 1 항에 있어서,
상기 N은 적어도 2이상의 실수인, 이중대역 비대칭 전력 분배기.The method according to claim 1,
Wherein N is at least two real numbers.
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KR20170127969A (en) * 2016-05-13 2017-11-22 금오공과대학교 산학협력단 Asymmetric Power Divider

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