KR20160082228A - 양방향 송수신기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 양방향 송수신기는 송신 신호와 수신 신호를 처리하는 신호 처리부, 적어도 하나의 제 1 단위 모듈을 통해 복수의 안테나에 연결되고, 제 1 단위 모듈의 송신 경로와 수신 경로 제어를 통해 복수의 안테나들로부터 송신 신호를 복수의 안테나들로 전송 및 수신 신호를 복수의 안테나들로부터 수신하는 신호 송수신부, 신호 처리부와 신호 송수신부 사이에 연결되고, 적어도 하나의 제 2 단위 모듈의 송신 경로와 수신 경로의 제어를 통해 송신 신호를 신호 송수신부로 출력하고, 수신 신호를 신호 처리부로 출력하는 신호 입출력부를 포함한다.
여기서, 제 1 및 제 2 단위 모듈 각각은 기준 신호 라인, 기준 신호 라인을 기준으로 양 측면에 위치한 부가 신호 라인들, 및 부가 신호 라인들 중 하나와 기준 신호 라인 사이에 연결되고, 입력되는 제어 신호에 의해 신호의 송수신 방향을 전환하기 위해 단위 소자의 동작을 제어하는 적어도 하나의 양방향 증폭기를 포함하고, 기준 신호 라인과 부가 신호 라인들 각각은 임피던스를 갖는 적어도 하나의 전송 라인을 포함하고, 신호가 입출력되지 않는 일단에 저항을 통해 접지된다.

Description

양방향 송수신기{BIDIRECTIONAL TRANSIVER}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 밀리미터파 통신을 위해 신호 손실의 감소를 최소화하고, 스위칭 지향성 안테나와 위상 천이 지향성 안테나의 두 가지 모드를 모두 지원할 수 있는 양방향 송수신기에 관한 것이다.

최근 통신 시스템 중에서 이동 통신은 송수신되는 데이터의 양이 증가함에 따라 더욱 넓은 대역폭을 필요로 한다. 이에 따라, 수 기가헤르쯔(GHz) 대역에서는 데이터 처리를 위해 요구되는 대역폭을 충족하기 어려워지고 있으며, 이로 인해 10GHz 이상의 밀리미터파 대역이 대안으로 고려된다. 하지만, 일반적으로 밀리미터파 대역은 밀리미터파 대역보다 낮은 대역에 비해 상대적으로 높은 경로 손실을 가짐에 따라 통신 시스템에서 적용하기에 어려움이 있었다.

이로 인해, 통신 시스템에서 밀리미터파 대역의 이용을 위해 높은 이득을 갖는 지향성 안테나를 사용하여 경로 손실 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 동시에 전 방향을 감지할 수 없기 때문에 밀리미터파를 이용한 통신 시스템에서는 지향성 빔을 전자적인 방법을 통해 조향하고 형성하는 기술이 필수적이다.

하지만, 지향성 안테나의 사용에 따른 복수의 신호 흐름을 제어하기 위해서는 스위치 또는 결합/분배기를 사용한다. 이와 같은 스위치 또는 결합/분배기는 통과에 따른 신호 손실이 크다는 문제점이 있었고, 신호 전송을 위한 안테나의 개수가 증가할수록 구현이 어려워지고 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 송수신단에서의 신호 손실의 감소를 최소화하는 양방향 송수신기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 안테나 개수의 증가에 따른 구현이 용이한 양방향 송수신기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 밀리미터파 대역에서 양방향 송수신이 가능한 양방향 송수신기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 스위칭 지향성 안테나와 위상 천이 지향성 안테나의 두 가지 동작 모드를 모두 지원할 수 있는 양방향 송수신기를 제공함에 있다.

본 발명의 양방향 송수신기는 송신 신호와 수신 신호를 처리하는 신호 처리부, 적어도 하나의 제 1 단위 모듈을 통해 복수의 안테나에 연결되고, 상기 제 1 단위 모듈의 송신 경로와 수신 경로 제어를 통해 상기 복수의 안테나들로부터 상기 송신 신호를 상기 복수의 안테나들로 전송 및 상기 수신 신호를 상기 복수의 안테나들로부터 수신하는 신호 송수신부, 상기 신호 처리부와 상기 신호 송수신부 사이에 연결되고, 적어도 하나의 제 2 단위 모듈의 송신 경로와 수신 경로의 제어를 통해 상기 송신 신호를 상기 신호 송수신부로 출력하고, 상기 수신 신호를 상기 신호 처리부로 출력하는 신호 입출력부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단위 모듈 각각은 기준 신호 라인, 상기 기준 신호 라인을 기준으로 양 측면에 위치한 부가 신호 라인들, 및 상기 부가 신호 라인들 중 하나와 상기 기준 신호 라인 사이에 연결되고, 입력되는 제어 신호에 의해 신호의 송수신 방향을 전환하기 위해 단위 소자의 동작을 제어하는 적어도 하나의 양방향 증폭기를 포함하고, 상기 기준 신호 라인과 상기 부가 신호 라인들 각각은 임피던스를 갖는 적어도 하나의 전송 라인을 포함하고, 신호가 입출력되지 않는 일단에 저항을 통해 접지된다.

본 발명에 의하면, 양방향 송수신기는 신호의 송수신을 양방향 증폭기를 이용한 단위 모듈을 사용하도록 함으로써, 스위치 또는 결합 분배기를 필요로 하지 않아 신호 손실을 최소화할 수 있다. 양방향 송수신기는 안테나 개수의 증가에도 구현이 용이하며, 밀리미터파 대역에서 양방향 송수신을 할 수 있다. 또한, 양방향 송수신기는 단위 모듈의 양방향 증폭기의 온 오프 동작을 통해서 스위칭 지향성 안테나와 위상 천이 지향성 안테나의 두 가지 동작 모드를 모두 지원할 수 있다.

도 1은 양방향 증폭기를 사용한 스위칭형 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 양방향 증폭기를 사용한 위상 천이형 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 구성하는 단위 모듈을 예시적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면,
도 5는 도 4의 양방향 송수신기에서 스위칭형 양방향 송수신 기능의 구현을 예시적으로 도시한 도면,
도 6은 도 4의 양방향 송수신기에서 위상 천이형 양방향 송수신 기능의 구현을 예시적으로 도시한 도면, 및
도 7은 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 구성하는 다른 단위 모듈을 예시적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 신호 손실의 감소를 최소화하는 양방향 송수신기를 제공한다. 본 발명에서 제안된 양방향 송수신기는 일예로, 10 기가헤르쯔(GHz) 이상을 갖는 밀리미터파 대역의 양방향 신호 송수신에 이용되는 경우를 예시적으로 설명하지만 상술한 대역 이외의 다른 주파수 대역에서 양방향 신호 송수신에 이용될 수도 있다.

하기에서는 네 개의 안테나들을 포함하는 구조를 예시적으로 설명하기로 하며, 네 개보다 적거나 네 개보다 많은 개수의 안테나들을 이용한 양방향 송수신기에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 양방향 증폭기를 사용한 스위칭형 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 스위칭형 양방향 송수신기(100)는 입출력 양방향 증폭기(110), 스위치(120), 안테나 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134), 및 안테나들(141, 142, 143, 144)을 포함한다.

입출력 양방향 증폭기(110)는 단자(10)를 통해 신호 처리부(미도시)에 연결된다. 신호 전송 시에 입출력 양방향 증폭기(110)는 단자(10)로부터 수신되는 송신 신호를 스위치(120)로 출력한다. 신호 수신 시에 입출력 양방향 증폭기(110)는 스위치(120)를 통해 수신되는 수신 신호를 단자(10)로 출력한다.

스위치(120)는 입출력 양방향 증폭기(110)와 안테나 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134) 사이에 연결된다. 스위치(120)는 입출력 양방향 증폭기(110)와 안테나 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134) 사이에 송수신되는 신호를 스위칭한다. 이를 위해, 스위치(120)는 단일 폴 포 쓰로우(SP4T: Single Pole 4 Through)를 이용할 수 있다. 스위치(120)는 송수신 시 특정 안테나의 선택을 통해 지향하고자 하는 영역을 결정할 수 있다. 이를 위해, 스위치는 별도의 제어 회로(미도시)의 제어를 통해 안테나를 선택할 수 있다.

입출력 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134)은 안테나들(141, 142, 143, 144) 각각에 연결된다. 입출력 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134)은 안테나들(141, 142, 143, 144)로부터 수신되는 신호를 스위치(120)로 출력하고, 스위치(120)로부터 출력되는 신호를 안테나들(141, 142, 143, 144)을 통해 전송한다.

안테나들(141, 142, 143, 144)은 신호의 송수신을 위해 지향을 한다. 제 1 안테나(141)는 제 1 영역(B11), 제 2 안테나(142)는 제 2 영역(B12), 제 3 안테나(143)는 제 3 영역(B13), 및 제 4 안테나(144)는 제 4 영역(B14)을 각각 지향한다.

도 2는 본 발명에 따른 양방향 증폭기를 사용한 위상 천이형 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 위상 천이형 양방향 송수신기(200)는 입출력 양방향 증폭기(210), 결합기/분배기(combiner/splitter)(220), 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234), 위상 천이기들(241, 242, 243, 244), 및 안테나들(251, 242, 253, 254)을 포함한다.

입출력 양방향 증폭기(210)는 단자(20)를 통해 신호 처리부(미도시)에 연결된다. 신호 전송 시에 입출력 양방향 증폭기(210)는 단자(20)로부터 수신되는 송신 신호를 결합기/분배기(220)로 출력한다. 신호 수신 시에 입출력 양방향 증폭기(210)는 결합기/분배기(220)를 통해 수신되는 수신 신호를 단자(20)로 출력한다.

결합기/분배기(220)는 입출력 양방향 증폭기(210)와 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234) 사이에 연결된다. 결합기/분배기(220)는 입출력 양방향 증폭기(210)와 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234) 사이에 송수신되는 신호를 스위칭한다. 이를 위해, 결합기/분배기(220)는 송신 시에 입출력 양방향 증폭기(210)를 통해 입력된 신호를 분배하여 안테나 양방향 증폭기들(231, 12, 233, 234)로 출력한다. 결합기/분배기(220)는 수신 시에 안테나 양방향 증폭기들(231, 12, 233, 234)를 통해 입력된 신호를 결합하여 입출력 양방향 증폭기(210)로 출력한다.

입출력 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234)은 위상 천이기들(241, 242, 243, 244) 각각에 연결된다. 입출력 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234)은 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)로부터 수신되는 신호를 결합기/분배기(220)로 출력하고, 결합기/분배기(220)로부터 출력되는 신호를 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)로 출력한다.

위상 천이기들(241, 242, 243, 244)은 미리 설정된 위상값 또는 외부 제어 회로(미도시)의 지연 위상의 조절에 따라 중첩되는 빔 형성을 통해 지향된 방향의 신호를 수신하거나 송신할 수 있다. 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)은 안테나들(251, 252, 253, 254) 각각에 연결된다.

안테나들(251, 252, 253, 254)은 신호의 송수신을 위해 지향을 한다. 제 1 안테나(251)는 제 1 영역(B21), 제 2 안테나(252)는 제 2 영역(B22), 제 3 안테나(253)는 제 3 영역(B23), 및 제 4 안테나(254)는 제 4 영역(B24)을 각각 지향한다. 이와 같이, 지향성 안테나를 통해 중첩된 신호로부터 지향하고자 하는 영역을 구분할 수 있다.

이와 같이, 양방향 증폭기를 사용하면, 송수신 경로 등을 별도로 구성하기 위한 추가적인 스위치를 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 도 1의 스위칭형 양방향 송수신기(100)와 도 2의 위상 천이형 양방향 송수신기(200)의 구조에서 신호 손실 등이 감소할 수 있다.

하기에서는, 도 1의 스위칭형 양방향 송수신기(100)와 도 2의 위상 천이형 양방향 송수신기(200)의 기능을 하나의 기기를 통해 구현할 수 있는 양방향 송수신기를 설명한다. 또한, 스위치(120) 또는 결합기/분배기(220)와 같은 소자로 인한 신호 손실 등을 최소화하고, 안테나 개수의 증가에 따라 구현의 난이도가 증가되지 않고, 성능이 저하되지 않는 양방향 송수신기를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 구성하는 단위 모듈을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 단위 모듈(300)은 기준 신호 라인(310), 부가 신호 라인들(320, 330), 및 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)을 포함한다.

기준 신호 라인(310)은 전송 라인들(311, 312, 313)과 제 1 저항(314)을 포함한다. 기준 신호 라인(310)은 안테나들로 전송할 신호를 제 1 단자(31)로부터 입력받거나, 안테나들로부터 수신된 신호를 제 1 단자(31)로 출력한다. 이를 위해, 기준 신호 라인(310)의 일단은 제 1 단자(31)에 연결되고, 다른 일단은 접지단에 연결된다.

전송 라인들(311, 312, 312)은 미리 설정된 임피던스 값을 갖고, 제 1 단자(31)와 접지단 사이에 직렬로 연결된다. 따라서, 제 1 전송 라인(311)은 제 1 단자(31)에 연결되고, 제 2 전송 라인(312)은 제 1 전송 라인(311)에 연결되고, 제 3 전송 라인(313)은 제 2 전송 라인(312)에 연결된다.

제 1 저항(314)은 제 3 전송 라인(313)과 접지단 사이에 연결된다.

따라서, 기준 신호 라인(310)은 제 1 단자(31)와 접지단 사이에 전송 라인들(311, 312, 313)과 제 1 저항(314)이 순차적으로 직렬 연결된다.

부가 신호 라인들(320, 330)은 기준 신호 라인(310)의 양측면에 위치한다.

제 1 부가 신호 라인들(320)은 전송 라인들(321, 322, 323)과 제 2 저항(324)을 포함하고, 제 2 부가 신호 라인들(330)은 전송 라인들(331, 332, 333)과 제 3 저항(334)을 포함한다.

부가 신호 라인들(320, 330)은 기준 신호 라인(310)과 유사한 구조를 갖는다. 제 1 부가 신호 라인들(320)은 제 2 단자(32)와 접지단 사이에 제 4 전송 라인(321), 제 5 전송 라인(322), 제 6 전송 라인(323), 및 제 2 저항(324)이 순차적으로 연결되는 구조를 갖는다. 또한, 제 2 부가 신호 라인들(330)은 제 3 단자(33)와 접지단 사이에 제 7 전송 라인(331), 제 8 전송 라인(332), 제 9 전송 라인(333), 및 제 3 저항(334)이 순차적으로 연결되는 구조를 갖는다.

이때, 기준 신호 라인(310)의 전송 라인들(311, 312, 313)과 부가 신호 라인들(320, 330)의 전송 라인들(321, 322, 323, 331, 332, 333)은 예시적으로 모두 동일한 임피던스 값(Z0)을 갖지만, 기준 신호 라인(310)의 전송 라인들(311, 312, 313)과 부가 신호 라인들(320, 330)의 전송 라인들(321, 322, 323, 331, 332, 333)의 임피던스 값들은 상호 간에 다를 수 있으며, 하나의 신호 라인들 내에서 각각의 임피던스 값들이 모두 다를 수도 있다.

여기서, 전송 라인들(311, 312, 313, 321, 322, 323, 331, 332, 333)의 임피던스 값, 즉 특성 임피던스에 맞추어 양방향 증폭기들의 동작을 위한 임피던스 매칭을 구현할 수 있다.

양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 기준 신호 라인(310)과 부가 신호 라인들(320, 330) 사이에 연결된다. 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 입력된 제어 신호 등을 통해 신호 흐름의 방향을 전환, 즉, 신호의 송신 경로 또는 수신 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 양방향 증폭기(341)를 기준으로 설명하면, 신호 송신 시에 제어 신호(C1)에 의해 단위 소자(A1)를 온 동작시키고, 단위 소자(A2)를 오프 동작시킨다. 이와 반대로, 제 1 양방향 증폭기(341)는 신호 수신 시에 제어 신호(C1)에 의해 단위 소자(A1)를 오프 동작시키고, 단위 소자(A2)를 온 동작시킨다. 또한, 제 1 양방향 증폭기(341)는 양방향의 신호를 송수신하지 않는 경우, 단위 소자들(A1, A2)을 오프 동작시킬 수도 있다.

이때, 제 1 양방향 증폭기(341)와 제 2 양방향 증폭기(342)는 기준 신호 라인(310)과 제 1 부가 신호 라인(320) 사이에 연결된다.

제 1 양방향 증폭기(341)는 제 1 전송 라인(311)과 제 2 전송 라인(312) 사이의 접점과 제 5 전송 라인(322)과 제 6 전송 라인(323) 사이의 접점에 연결된다.

제 2 양방향 증폭기(342)는 제 2 전송 라인(312)과 제 3 전송 라인(313) 사이의 접점과 제 4 전송 라인(321)과 제 5 전송 라인(322) 사이의 접점에 연결된다.

또한, 제 3 양방향 증폭기(343)와 제 4 양방향 증폭기(344)는 기준 신호 라인(310)과 제 2 부가 신호 라인(330) 사이에 연결된다.

제 3 양방향 증폭기(343)는 제 1 전송 라인(311)과 제 2 전송 라인(312) 사이의 접점과 제 8 전송 라인(332)과 제 9 전송 라인(333) 사이의 접점에 연결된다.

제 4 양방향 증폭기(344)는 제 2 전송 라인(312)과 제 3 전송 라인(313) 사이의 접점과 제 7 전송 라인(331)과 제 8 전송 라인(332) 사이의 접점에 연결된다.

여기서, 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 능동형 단위 모듈들을 양방향으로 구성한 구조를 갖는다. 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 내부에 스위치 등의 소자를 이용하여 단위 모듈의 온 또는 오프 동작이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 신호 손실의 감소를 최소화하는 양방향 송수신기를 제공한다. 본 발명에서 제안된 양방향 송수신기는 일예로, 10 기가헤르쯔(GHz) 이상을 갖는 밀리미터파 대역의 양방향 신호 송수신에 이용되는 경우를 예시적으로 설명하지만 상술한 대역 이외의 다른 주파수 대역에서 양방향 신호 송수신에 이용될 수도 있다.

하기에서는 네 개의 안테나들을 포함하는 구조를 예시적으로 설명하기로 하며, 네 개보다 적거나 네 개 보다 많은 개수의 안테나들을 이용한 양방향 송수신기에 적용될 수 있다.

도 1은 양방향 증폭기를 사용한 스위칭형 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 스위칭형 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신기(100)는 입출력 양방향 증폭기(110), 스위치(120), 안테나 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134), 및 안테나들(141, 142, 143, 144)을 포함한다.

입출력 양방향 증폭기(110)는 단자(10)를 통해 신호 처리부(미도시)에 연결된다. 신호 전송 시에 입출력 양방향 증폭기(110)는 단자(10)로부터 수신되는 송신 신호를 스위치(120)로 출력한다. 신호 수신 시에 입출력 양방향 증폭기(110)는 스위치(120)를 통해 수신되는 수신 신호를 단자(10)로 출력한다.

스위치(120)는 입출력 양방향 증폭기(110)와 안테나 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134) 사이에 연결된다. 스위치(120)는 입출력 양방향 증폭기(110)와 안테나 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134) 사이에 송수신되는 신호를 스위칭한다. 이를 위해, 스위치(120)는 단일 폴 포 쓰로우(SP4T: Single Pole 4 Through)를 이용할 수 있다. 스위치(120)는 송수신 시 특정 안테나의 선택을 통해 지향하고자 하는 영역을 결정할 수 있다. 이를 위해, 스위치는 별도의 제어 회로(미도시)의 제어를 통해 안테나를 선택할 수 있다.

입출력 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134)은 안테나들(141, 142, 143, 144) 각각에 연결된다. 입출력 양방향 증폭기들(131, 132, 133, 134)은 안테나들(141, 142, 143, 144)로부터 수신되는 신호를 스위치(120)로 출력하고, 스위치(120)로부터 출력되는 신호를 안테나들(141, 142, 143, 144)을 통해 전송한다.

안테나들(141, 142, 143, 144)은 신호의 송수신을 위해 지향을 한다. 제 1 안테나(141)는 제 1 영역(B11), 제 2 안테나(142)는 제 2 영역(B12), 제 3 안테나(143)는 제 3 영역(B13), 및 제 4 안테나(144)는 제 4 영역(B14)을 각각 지향한다.

도 2는 양방향 증폭기를 사용한 위상 천이형 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 위상 천이형 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신기(200)는 입출력 양방향 증폭기(210), 결합기/분배기(combiner/splitter)(220), 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234), 위상 천이기들(241, 242, 243, 244), 및 안테나들(251, 252, 253, 254)을 포함한다.

입출력 양방향 증폭기(210)는 단자(20)를 통해 신호 처리부(미도시)에 연결된다. 신호 전송 시에 입출력 양방향 증폭기(210)는 단자(20)로부터 수신되는 송신 신호를 결합기/분배기(220)로 출력한다. 신호 수신 시에 입출력 양방향 증폭기(210)는 결합기/분배기(220)를 통해 수신되는 수신 신호를 단자(20)로 출력한다.

결합기/분배기(220)는 입출력 양방향 증폭기(210)와 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234) 사이에 연결된다. 결합기/분배기(220)는 입출력 양방향 증폭기(210)와 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234) 사이에 송수신되는 신호를 스위칭한다. 이를 위해, 결합기/분배기(220)는 송신 시에 입출력 양방향 증폭기(210)를 통해 입력된 신호를 분배하여 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234)로 출력한다. 결합기/분배기(220)는 수신 시에 안테나 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234)를 통해 입력된 신호를 결합하여 입출력 양방향 증폭기(210)로 출력한다.

입출력 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234)은 위상 천이기들(241, 242, 243, 244) 각각에 연결된다. 입출력 양방향 증폭기들(231, 232, 233, 234)은 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)로부터 수신되는 신호를 결합기/분배기(220)로 출력하고, 결합기/분배기(220)로부터 출력되는 신호를 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)로 출력한다.

위상 천이형 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신기(200)는 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)의 미리 설정된 위상값 또는 외부 제어 회로(미도시)의 지연 위상의 조절에 따라 중첩되는 빔 형성을 통해 지향된 방향의 신호를 수신하거나 송신할 수 있다. 위상 천이기들(241, 242, 243, 244)은 안테나들(251, 252, 253, 254) 각각에 연결된다.

안테나들(251, 252, 253, 254)은 신호의 송수신을 위해 지향을 한다. 이때, 위상 천이기의 지연된 위상값에 따라 다음과 같은 네 개의 영역을 구분하여 지향한다. 제 1 영역(B21)은 지연된 위상 값의 크기를 제 4 위상 천이기(244)>제 3 위상 천이기(243)>제 2 위상 천이기(242)>제 1 위상 천이기(241)로 나타낼 수 있다. 제 2 영역(B22)은 지연된 위상값의 크기를 제 1 영역(B21)과 유사하게 나타낼 수 있으나, 위상 천이 값이 더 작다. 제 4 영역(B24)은 지연된 위상 값의 크기를 제 4 위상 천이기(244)<제 3 위상 천이기(243)<제 2 위상 천이기(242)<제 1 위상 천이기(241)로 나타낼 수 있다. 제 3 영역(B23)은 지연된 위상값의 크기를 제 4 영역(B24)과 유사하게 나타낼 수 있으나, 위상 천이 값이 더 작다. 지향성 안테나를 통해 중첩된 신호로부터 지향하고자 하는 영역을 구분할 수 있다.

그러나, 여전히 도 1의 경우, 4:1 스위치가 사용되고 있으며, 도 2에서는 전력 분배/결합기가 사용된다. 따라서, 이러한 컴포넌트 자체의 신호 손실을 없애기 위해 하기의 도 3의 단위 모듈을 사용한 양방향 송수신기를 제안한다.

하기에서는, 도 1의 스위칭형 양방향 송수신기(100)와 도 2의 위상 천이형 양방향 송수신기(200)의 기능을 하나의 기기를 통해 구현할 수 있는 양방향 송수신기를 설명한다. 또한, 스위치(120) 또는 결합기/분배기(220)와 같은 소자로 인한 신호 손실 등을 최소화하고, 안테나 개수의 증가에 따라 구현의 난이도가 증가되지 않고, 성능이 저하되지 않는 양방향 송수신기를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 구성하는 단위 모듈을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 단위 모듈(300)은 기준 신호 라인(310), 부가 신호 라인들(320, 330), 및 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)을 포함한다.

기준 신호 라인(310)은 전송 라인들(311, 312, 313)과 제 1 저항(314)을 포함한다. 기준 신호 라인(310)은 안테나들로 전송할 신호를 제 1 단자(31)로부터 입력받거나, 안테나들로부터 수신된 신호를 제 1 단자(31)로 출력한다. 이를 위해, 기준 신호 라인(310)의 일단은 제 1 단자(31)에 연결되고, 다른 일단은 접지단에 연결된다.

전송 라인들(311, 312, 313)은 미리 설정된 임피던스 값을 갖고, 제 1 단자(31)와 접지단 사이에 직렬로 연결된다. 따라서, 제 1 전송 라인(311)은 제 1 단자(31)에 연결되고, 제 2 전송 라인(312)은 제 1 전송 라인(311)에 연결되고, 제 3 전송 라인(313)은 제 2 전송 라인(312)에 연결된다.

제 1 저항(314)은 제 3 전송 라인(313)과 접지단 사이에 연결된다.

따라서, 기준 신호 라인(310)은 제 1 단자(31)와 접지단 사이에 전송 라인들(311, 312, 313)과 제 1 저항(314)이 순차적으로 직렬 연결된다.

부가 신호 라인들(320, 330)은 기준 신호 라인(310)의 양측면에 위치한다.

제 1 부가 신호 라인들(320)은 전송 라인들(321, 322, 323)과 제 2 저항(324)을 포함하고, 제 2 부가 신호 라인들(330)은 전송 라인들(331, 332, 333)과 제 3 저항(334)을 포함한다.

부가 신호 라인들(320, 330)은 기준 신호 라인(310)과 유사한 구조를 갖는다. 제 1 부가 신호 라인들(320)은 제 2 단자(32)와 접지단 사이에 제 4 전송 라인(321), 제 5 전송 라인(322), 제 6 전송 라인(323), 및 제 2 저항(324)이 순차적으로 연결되는 구조를 갖는다. 또한, 제 2 부가 신호 라인들(330)은 제 3 단자(33)와 접지단 사이에 제 7 전송 라인(331), 제 8 전송 라인(332), 제 9 전송 라인(333), 및 제 3 저항(334)이 순차적으로 연결되는 구조를 갖는다.

이때, 기준 신호 라인(310)의 전송 라인들(311, 312, 313)과 부가 신호 라인들(320, 330)의 전송 라인들(321, 322, 323, 331, 332, 333)은 예시적으로 모두 동일한 임피던스 값(Z0)을 갖지만, 기준 신호 라인(310)의 전송 라인들(311, 312, 313)과 부가 신호 라인들(320, 330)의 전송 라인들(321, 322, 323, 331, 332, 333)의 임피던스 값들은 상호 간에 다를 수 있으며, 하나의 신호 라인들 내에서 각각의 임피던스 값들이 모두 다를 수도 있다.

여기서, 전송 라인들(311, 312, 313, 321, 322, 323, 331, 332, 333)의 임피던스 값, 즉 특성 임피던스에 맞추어 양방향 증폭기들의 동작을 위한 임피던스 매칭을 구현할 수 있다.

양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 기준 신호 라인(310)과 부가 신호 라인들(320, 330) 사이에 연결된다. 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 입력된 제어 신호 등을 통해 신호 흐름의 방향을 전환, 즉, 신호의 송신 경로 또는 수신 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 양방향 증폭기(341)를 기준으로 설명하면, 신호 송신 시에 제어 신호(C1)에 의해 단위 소자(A1)를 온 동작시키고, 단위 소자(A2)를 오프 동작시킨다. 이와 반대로, 제 1 양방향 증폭기(341)는 신호 수신 시에 제어 신호(C1)에 의해 단위 소자(A1)를 오프 동작시키고, 단위 소자(A2)를 온 동작시킨다. 또한, 제 1 양방향 증폭기(341)는 양방향의 신호를 송수신하지 않는 경우, 단위 소자들(A1, A2)을 오프 동작시킬 수도 있다.

이때, 제 1 양방향 증폭기(341)와 제 2 양방향 증폭기(342)는 기준 신호 라인(310)과 제 1 부가 신호 라인(320) 사이에 연결된다.

제 1 양방향 증폭기(341)는 제 1 전송 라인(311)과 제 2 전송 라인(312) 사이의 접점과 제 5 전송 라인(322)과 제 6 전송 라인(323) 사이의 접점에 연결된다.

제 2 양방향 증폭기(342)는 제 2 전송 라인(312)과 제 3 전송 라인(313) 사이의 접점과 제 4 전송 라인(321)과 제 5 전송 라인(322) 사이의 접점에 연결된다.

또한, 제 3 양방향 증폭기(343)와 제 4 양방향 증폭기(344)는 기준 신호 라인(310)과 제 2 부가 신호 라인(330) 사이에 연결된다.

제 3 양방향 증폭기(343)는 제 1 전송 라인(311)과 제 2 전송 라인(312) 사이의 접점과 제 8 전송 라인(332)과 제 9 전송 라인(333) 사이의 접점에 연결된다.

제 4 양방향 증폭기(344)는 제 2 전송 라인(312)과 제 3 전송 라인(313) 사이의 접점과 제 7 전송 라인(331)과 제 8 전송 라인(332) 사이의 접점에 연결된다.

여기서, 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 능동형 단위 모듈들을 양방향으로 구성한 구조를 갖는다. 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)은 내부에 스위치 등의 소자를 이용하여 단위 모듈의 온 또는 오프 동작을 제어한다. 이를 통해, 양방향 증폭기들(341, 342, 343, 344)로 입력되는 제어 신호들(C1, C2, C3, C4)에 의해 신호 흐름 방향의 제어가 가능하다.

예를 들면, 제 1 양방향 증폭기(341)는 제 1 단위 소자(A1)와 제 2 단위 소자(A2)를 포함한다. 이때, 하나의 방향에 하나의 단위 소자를 포함한 것을 도시하지만, 이득의 크기와 전력 소모량을 고려하여 복수개의 단위 소자들을 직렬로 연결하는 구조를 가질 수도 있다. 단위 소자는 공통 소스(common source), 공통 게이트(common gate), 캐스코드(casccode), 및 전류 재사용(current reuse) 방식의 증폭기를 포함하며, 제 1 양방향 증폭기(341)는 상술한 방식의 증폭기들을 양방향으로 연결하여 사용할 수 있다.

나머지 양방향 증폭기들(342, 343, 344)에서도 제 1 양방향 증폭기(341)와 같은 구조를 가질 수 있으며, 양방향 증폭기들(342, 343, 344)의 상세한 설명은 제 1 양방향 증폭기(341)를 참조하기로 한다.

이와 같은 구조를 갖는 단위 모듈(300)을 이용하여 구현한 양방향 송수신기를 하기의 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 양방향 송수신기(400)는 신호 처리부(410), 신호 입출력부(420), 신호 송수신부(430), 및 송수신 제어회로(460)를 포함한다.

신호 처리부(410)는 기저대역 신호를 신호 처리하여 안테나들로 전송을 위한 송신 신호를 생성하고, 신호 입출력부(420)를 통해 수신된 수신 신호를 기저대역 신호 처리를 한다.

신호 입출력부(420)는 신호 처리부(410)에 연결된다. 신호 입출력부(420)는 도 3에서 설명한 단위 모듈(300)로 구성될 수 있다. 신호 입출력부(420)는 기준 신호 라인(421), 부가 신호 라인들(422, 423), 및 양방향 증폭기들(424, 425, 426, 427)을 포함한다.

이때, 양방향 증폭기들(424, 425)은 제 1 기준 신호 라인(421)과 제 1 부가 신호 라인(422) 사이에 연결되고, 양방향 증폭기들(426, 427)은 제 1 기준 신호 라인(421)과 제 2 부가 신호 라인 사이(422)에 연결된다.

여기서, 신호 입출력부(420)는 도 3의 단위 모듈(300)과 동일한 형태를 가지고 있으므로, 상세한 설명은 도 3의 단위 모듈(300)을 참조한다.

제 1 기준 신호 라인(421)은 신호 처리부(410)에 연결된다.

제 1 양방향 증폭기(424)는 제 1 제어 신호(C11)에 의해 제어되고, 제 2 양방향 증폭기(425)는 제 2 제어 신호(C12)에 의해 제어되고, 제 3 양방향 증폭기(426)는 제 3 제어 신호(C13)에 의해 제어되고, 제 4 양방향 증폭기(427)는 제 4 제어 신호(C14)에 의해 제어된다.

신호 송수신부(430)는 신호 입출력부(420)에 연결되고, 복수의 안테나들(451, 452, 453, 454)에 연결된다. 신호 송수신부(430)는 기준 신호 라인들(431, 441), 부가 신호 라인들(432, 433, 442, 443), 및 양방향 증폭기들(434, 435, 436, 437, 444, 445, 446, 447)을 포함한다. 이때, 신호 송수신부(430)는 복수의 안테나들(451, 452, 453, 454)을 포함할 수 있다. 이때, 신호 송수신부(430)는 도 3의 단위 모듈(300) 두 개를 포함한 구조를 가질 수 있다. 여기서도, 단위 모듈들의 상세한 구조에 대한 설명은 도 3의 단위 모듈(300)을 참조한다.

신호 송수신부(430)는 신호 입출력부(420)를 통해 입력된 신호를 안테나들(451, 452, 453, 454)을 통해 전송하고, 안테나들(451, 452, 453, 454)을 통해 수신된 신호를 신호 입출력부(420)로 출력한다.

두 개의 단위 모듈들 중 하나의 단위 모듈에 대응되는 제 2 기준 신호 라인(431)은 신호 입출력부(220)의 제 1 부가 신호 라인(422)에 연결되고, 제 3 부가 신호 라인(432)은 제 1 안테나(451)에 연결되고, 제 4 부가 신호 라인(433)은 제 2 안테나(452)에 연결된다. 한편, 다른 하나의 단위 모듈에 대응되는 제 3 기준 신호 라인(441)은 신호 입출력부(420)의 제 2 부가 신호 라인(423)에 연결되고, 제 5 부가 신호 라인(442)은 제 3 안테나(453)에 연결되고, 제 6 부가 신호 라인(443)은 제 4 안테나(454)에 연결된다.

이때, 양방향 증폭기들(434, 435)은 제 2 기준 신호 라인(431)과 제 3 부가 신호 라인(432) 사이에 연결되고, 양방향 증폭기들(436, 437)은 제 2 기준 신호 라인(431)과 제 4 부가 신호 라인(433) 사이에 연결된다. 또한, 양방향 증폭기들(444, 445)은 제 3 기준 신호 라인(441)과 제 5 부가 신호 라인(442) 사이에 연결되고, 양방향 증폭기들(446, 447)은 제 3 기준 신호 라인(441)과 제 6 부가 신호 라인(443) 사이에 연결된다.

이와 같이, 신호 송수신부(430)에 포함된 단위 모듈들은 신호 입출력부(420)에 포함된 단위 모듈들의 부가 신호 라인들(422, 423)에 기준 신호 라인들(431, 431)이 각각 연결되는 구조를 가지고 있다.

송수신 제어 회로(460)는 신호 입출력부(420)에 포함된 양방향 증폭기들(424, 425, 426, 427)을 제어하기 위한 제어 신호들(C11~C14)을 생성하고, 신호 송수신부(430)에 포함된 양방향 증폭기들(434, 435, 436, 437, 444, 445, 446, 447)을 제어하기 위한 제어 신호들(C21~28)을 생성한다. 또한, 송수신 제어 회로(460)는 양방향 증폭기들(424, 425, 426, 427, 434, 435, 436, 437, 444, 445, 446, 447) 내부에 포함된 단위 소자들(A11~A18, A21~A28, A31~A38)의 온 동작 또는 오프 동작을 제어하기 위한 제어 신호들(C11~C14, C21~C28)을 출력한다.

이를 통해, 양방향 송수신기(400)는 동작을 위한 신호 라인 상에 스위치를 필요를 하지 않음으로써, 신호 손실의 감소를 최소화할 수 있다. 양방향 송수신기(400)는 안테나 개수가 증가하더라도 신호 입출력부(420)와 신호 송수신부(430)에 단위 모듈의 추가를 통해 확장이 가능하다. 양방향 송수신기(400)는 양방향 증폭기에 포함된 단위 소자의 동작 제어를 통해 밀리미터파 대역에서 양방향 송수신이 가능하다.

도 5는 도 4의 양방향 송수신기에서 스위칭 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신 기능의 구현을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 양방향 송수신기(400)의 상세 구조는 도 4에서 설명하였으므로, 상세한 설명은 도 4를 참조한다. 스위칭 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신 기능의 구현에 따라 양방향 송수신기(400)는 제 3 안테나(453)를 통한 신호의 송신을 예시적으로 도시한다. 이와 같이, 스위칭형 양방향 송수신 기능이 구현된 양방향 송수신기(400)는 도 1의 스위칭형 양방향 송수신기(100)에 대응된다.

이때, 송수신 제어 회로(460)에서는 제 1 양방향 증폭기(424)의 단위 소자(A11), 제 2 양방향 증폭기(425)의 단위 소자(A13), 제 9 양방향 증폭기(444)의 단위 소자(A31), 제 10 양방향 증폭기(A10)의 단위 소자(A32)의 동작을 온 시키도록 제어하는 제어 신호(C11, C12, C25, C26)를 출력한다. 이때, 제어 신호들(C11, C12, C25, C26)은 제 1 양방향 증폭기(424)의 단위 소자(A12), 제 2 양방향 증폭기(425)의 단위 소자(A14), 제 9 양방향 증폭기(444)의 단위 소자(A32), 제 10 양방향 증폭기(A10)의 단위 소자(A33)를 오프 동작하도록 제어한다.

한편, 제어 신호들(C11, C12, C25, C26)이 단위 소자들(A11, A13, A31, A33)을 오프 동작하도록 제어하고, 단위 소자들(A12, A14, A32, A34)을 온 동작하도록 제어하면, 제 3 안테나(453)를 통해 입력된 신호를 수신할 수도 있다.

또한, 제어 신호들(C11, C12, C25, C26)을 제외한 나머지 제어 신호들(C13, C14, C21, C22, C23, C24, C27, C28)은 해당 양방향 증폭기들(426, 427, 434, 435, 436, 437, 446, 447)에 포함된 단위 소자들(A15, A16, A17, A18, A21, A22, A23, A24, A25, A26, A27, A28, A35, A36, A37, A38)을 모두 오프 동작하도록 제어한다.

양방향 송수신기(400) 내에서 온 동작하는 단위 소자들은 모두 실선으로 표기되고, 오프 동작하는 단위 소자들을 점선으로 나타내었다. 이를 통해, 신호 입출력부(420)에 연결된 단자를 통해 입력된 송신 신호는 제 3 안테나(453)를 통해 전송(화살표로 표기)될 수 있다.

이와 같이, 양방향 송수신기(400)는 한 방향의 신호 흐름에 따라 양방향 증폭기들의 단위 소자들의 제어를 함으로써, 공통 신호 선 중에서 신호 흐름이 존재하는 한쪽 방향에 대해서만 신호 전달을 가능하도록 한다. 이를 통해, 양방향 송수신기는 스위칭형 양방향 송수신 동작이 가능하고, 분산형 증폭기의 동작을 위한 매칭 구현이 가능하다.

도 6은 도 4의 양방향 송수신기에서 위상 천이형 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신 기능의 구현을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 양방향 송수신기(400)의 상세 구조는 도 4에서 설명하였으므로, 상세한 설명은 도 4를 참조한다. 위상 천이형 지향성 안테나를 위한 양방향 송수신 기능의 구현에 따라 양방향 송수신기(400)는 전력 결합기와 전력 분배기의 기능을 함에 따라 모든 신호선의 단위 소자의 온 동작 또는 오프 동작을 제어를 통해 단위 소자의 방향만을 결정한다. 이와 같이, 위상 천이형 양방향 송수신 기능이 구현된 양방향 송수신기(400)는 도 2의 위상 천이형 양방향 송수신기(200)에 대응된다.

송수신 제어 회로(460)에서는 단위 소자들(A11, A13, A15, A17, A21, A23, A25, A27, A31, A33, A35, A37)을 온 동작시키고, 단위 소자들(A12, A14, A16, A18, A22, A24, A26, A28, A32, A34, A36, A38)을 오프 동작시키도록 제어하는 제어 신호들(C11~C14, C21~C24, C31~C34)을 생성한다. 송수신 제어 회로(460)는 생성된 제어 신호들(C11~C14, C21~C24, C31~C34)을 양방향 증폭기들(424, 425, 426, 427, 434, 435, 436, 437, 444, 445, 446, 447)로 출력한다. 이때, 양방향 송수신기(400)는 신호 처리부(410)를 통해 입력된 송신 신호를 제 1 안테나 내지 제 4 안테나(451, 452, 453, 454)를 통해 송신할 수 있다.

이와 반대로, 송수신 제어 회로(460)에서는 단위 소자들(A12, A14, A16, A18, A22, A24, A26, A28, A32, A34, A36, A38)을 온 동작시키고, 단위 소자들(A11, A13, A15, A17, A21, A23, A25, A27, A31, A33, A35, A37)을 오프 동작시키도록 제어하는 제어 신호들(C11~C14, C21~C24, C31~C34)을 생성한다. 송수신 제어 회로(460)는 생성된 제어 신호들(C11~C14, C21~C24, C31~C34)을 양방향 증폭기들(424, 425, 426, 427, 434, 435, 436, 437, 444, 445, 446, 447)로 출력한다. 양방향 송수신기(400)는 제 1 안테나 내지 제 4 안테나(451, 452, 453, 454) 를 통해 수신된 수신 신호를 신호 처리부(410)로 출력할 수 있다.

양방향 송수신기(400) 내에서 온 동작하는 단위 소자들은 모두 실선으로 표기되고, 오프 동작하는 단위 소자들을 점선으로 나타내었다. 이를 통해, 단자를 통해 입력된 송신 신호는 모든 안테나들(451, 452, 453, 454)을 통해 전송(화살표로 표기)될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 양방향 송수신기를 구성하는 다른 단위 모듈을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 단위 모듈(500)은 기준 신호 라인(510), 부가 신호 라인들(520, 530), 및 양방향 증폭기들(540, 550)을 포함한다.

단위 모듈(500)은 기준 신호 라인(510)과 부가 신호 라인들은 두 개의 전송 라인들을 포함하고, 기준 신호 라인과 부가 신호 라인들 사이에 양방향 증폭기를 하나만을 포함하는 것을 제외하면 도 3의 단위 모듈(300)과 전반적으로 유사한 구조를 갖는다.

기준 신호 라인(510)은 전송 라인들(511, 512)과 저항(513)을 포함한다. 기준 신호 라인(510)은 안테나들로 전송할 신호를 제 1 단자(41)로부터 입력받거나, 안테나들로부터 수신된 신호를 제 1 단자(41)로 출력한다. 이를 위해, 기준 신호 라인(310)의 일단은 제 1 단자(41)에 연결되고, 다른 일단은 접지단에 연결된다. 제 1 단자(41)와 접지단 사이에 전송 라인(511, 512)과 제 1 저항(513)이 순차적으로 연결된다.

부가 신호 라인들(520, 530)은 기준 신호 라인(510)의 양측면에 위치한다.

제 1 부가 신호 라인들(520)은 전송 라인들(521, 522)과 제 2 저항(523)을 포함하고, 제 2 부가 신호 라인들(530)은 전송 라인들(531, 532)과 제 3 저항(333)을 포함한다.

부가 신호 라인들(520, 530)은 기준 신호 라인(510)과 유사한 구조를 갖는다. 제 1 부가 신호 라인들(520)은 제 2 단자(42)와 접지단 사이에 제 3 전송 라인(521), 제 4 전송 라인(522), 및 제 2 저항(523)이 순차적으로 연결되는 구조를 갖는다. 또한, 제 2 부가 신호 라인들(530)은 제 3 단자(43)와 접지단 사이에 제 5 전송 라인(531), 제 6 전송 라인(532), 및 제 3 저항(534)이 순차적으로 연결되는 구조를 갖는다.

이때, 기준 신호 라인(510)의 전송 라인들(511, 512)과 부가 신호 라인들(520, 530)의 전송 라인들(521, 522, 531, 532)은 예시적으로 모두 동일한 임피던스 값(Z0)을 갖지만, 기준 신호 라인(510)의 전송 라인들(511, 512)과 부가 신호 라인들(520, 530)의 전송 라인들(521, 522, 531, 532)의 임피던스 값들은 상호 간에 다를 수 있으며, 하나의 신호 라인들 내에서 각각의 임피던스 값들이 모두 다를 수도 있다.

여기서도, 전송 라인들(511, 512, 521, 522, 531, 532)의 임피던스 값, 즉 특성 임피던스에 맞추어 양방향 증폭기들의 동작을 위한 임피던스 매칭을 구현할 수 있다.

양방향 증폭기들(540, 550)은 기준 신호 라인(510)과 부가 신호 라인들(520, 530) 사이에 연결된다. 양방향 증폭기들(540, 550)은 외부 제어 신호 등을 통해 신호 흐름의 방향을 전환할 수 있다. 예를 들어, 제 1 양방향 증폭기(540)를 기준으로 설명하면, 신호 송신 시에 제어 신호(C110)에 의해 단위 소자(A110)를 온 동작시키고, 단위 소자(A120)를 오프 동작시킨다. 이와 반대로, 제 1 양방향 증폭기(540)는 신호 수신 시에 제어 신호(C110)에 의해 단위 소자(A110)를 오프 동작시키고, 단위 소자(A120)를 온 동작시킨다.

이때, 제 1 양방향 증폭기(540)는 기준 신호 라인(510)과 제 1 부가 신호 라인(520) 사이에 연결된다. 제 1 양방향 증폭기(540)는 제 1 전송 라인(511)과 제 2 전송 라인(512) 사이의 접점과 제 4 전송 라인(521)과 제 6 전송 라인(522) 사이의 접점에 연결된다.

또한, 제 2 양방향 증폭기(550)는 기준 신호 라인(510)과 제 2 부가 신호 라인(530) 사이에 연결된다. 제 2 양방향 증폭기(550)는 제 1 전송 라인(511)과 제 2 전송 라인(512) 사이의 접점과 제 5 전송 라인(531)과 제 6 전송 라인(532) 사이의 접점에 연결된다.

여기서, 양방향 증폭기들(540, 550)은 능동형 단위 모듈들을 양방향으로 구성한 구조를 갖는다. 양방향 증폭기들(540, 550)은 내부에 스위치 등의 소자를 이용하여 전원 제어를 조절하여 단위 모듈의 방향을 온 또는 오프함으로써, 신호 흐름 방향을 제어할 수 있다.

예를 들면, 제 1 양방향 증폭기(540)는 단위 소자들(A110, A120)을 포함하고, 제 2 양방향 증폭기(550)는 단위 소자들(A130, A140)을 포함한다. 이때, 하나의 방향에 하나의 단위 소자를 포함한 구조를 기재하고 있으나, 이득의 크기와 전력 소모량을 고려하여 복수개의 단위 소자들을 직렬로 연결하는 구조를 가질 수도 있다.

이와 같이, 단위 모듈은 양방향 증폭기와 전송 라인들을 이용하여 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단위 모듈을 이용하여 신호 손실을 최소화할 수 있는 양방향 송수신기를 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 스위칭형 양방향 송수신기 110: 입출력 양방향 증폭기
120: 스위치
131, 132, 133, 134: 안테나 양방향 증폭기들
141, 142, 143, 144: 안테나들 200: 위상 천이형 양방향 송수신기
210: 입출력 양방향 증폭기 220: 결합기/분배기
231, 232, 233, 234: 안테나 양방향 증폭기들
241, 242, 243, 244: 위상 천이기들
251, 242, 253, 254: 안테나들 300: 단위 모듈
310: 기준 신호 라인 320, 330: 부가 신호 라인들
311, 312, 313, 321, 322, 323, 331, 332, 333: 전송 라인들
314,324, 334: 저항들 341, 342, 343, 344: 양방향 증폭기들
400: 양방향 송수신기 410: 신호 처리부
420: 신호 입출력부 430: 신호 송수신부
460: 송수신 제어회로 421, 431, 441: 기준 신호 라인들
422, 423, 432, 433, 442, 443: 부가 신호 라인들
424, 425, 426, 427, 434, 435, 436, 437, 444, 445, 446, 447: 양방향 증폭기들
451, 452, 453, 454: 안테나들 500: 단위 모듈
510: 기준 신호 라인 520, 530: 부가 신호 라인들
540, 550: 양방향 증폭기들
511, 512, 521, 522, 531, 532: 전송 라인들
513, 523, 533: 저항들

Claims (1)

1. 송신 신호와 수신 신호를 처리하는 신호 처리부;
   적어도 하나의 제 1 단위 모듈을 통해 복수의 안테나에 연결되고, 상기 제 1 단위 모듈의 송신 경로와 수신 경로 제어를 통해 상기 복수의 안테나들로부터 상기 송신 신호를 상기 복수의 안테나들로 전송 및 상기 수신 신호를 상기 복수의 안테나들로부터 수신하는 신호 송수신부;
   상기 신호 처리부와 상기 신호 송수신부 사이에 연결되고, 적어도 하나의 제 2 단위 모듈의 송신 경로와 수신 경로의 제어를 통해 상기 송신 신호를 상기 신호 송수신부로 출력하고, 상기 수신 신호를 상기 신호 처리부로 출력하는 신호 입출력부를 포함하고,
   상기 제 1 및 제 2 단위 모듈 각각은
   기준 신호 라인;
   상기 기준 신호 라인을 기준으로 양 측면에 위치한 부가 신호 라인들; 및
   상기 부가 신호 라인들 중 하나와 상기 기준 신호 라인 사이에 연결되고, 입력되는 제어 신호에 의해 신호의 송수신 방향을 전환하기 위해 단위 소자의 동작을 제어하는 적어도 하나의 양방향 증폭기를 포함하고,
   상기 기준 신호 라인과 상기 부가 신호 라인들 각각은 임피던스를 갖는 적어도 하나의 전송 라인을 포함하고, 신호가 입출력되지 않는 일단에 저항을 통해 접지되는 양방향 송수신기.

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