KR20180047680A - 초고주파 저손실 전력 분배기/합성기 및 이를 포함하는 전력 증폭기 - Google Patents

초고주파 저손실 전력 분배기/합성기 및 이를 포함하는 전력 증폭기 Download PDF

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KR20180047680A
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Abstract

초고주파 저손실 전력 분배기/합성기 및 이를 포함하는 전력 증폭기가 개시된다. 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기는 도파관과, 입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 변환기를 포함하고, 상기 도파관은 상기 변환기를 포함한다.

Description

초고주파 저손실 전력 분배기/합성기 및 이를 포함하는 전력 증폭기{POWER DIVER/COMBINER WITH LOW-LOSS OF SUPER HIGH FREQUENCY, AND POWER AMPLIFIER INCLUDING THE SAME}
아래 실시예들은 초고주파 저손실 전력 분배기/합성기 및 이를 포함하는 전력 증폭기에 관한 것이다.
최근의 반도체 증폭기를 이용한 반도체 고출력 증폭기(solid state power amplifier)의 개발을 위하여, 복수 개의 증폭기 모듈을 병렬로 합성하기 위하여 평면형 전력 분배기/합성기, 도파관형 전력 분배기/합성기 또는 공간형 전력분배기/합성기 기술이 활용되고 있다. 각 전력 분배기/합성기 기술은 손실 특성에 의한 효율 특성, 크기에 따른 소형화 가능성 등에 활용 분야가 다르게 적용되고 있다.
예를 들어, 평면형 전력 분배기/합성기는 크기가 작게 구현할 수 있으며, 증폭기 서브 모듈을 평면적으로 병렬 합성할 수 있는 장점이 있으나, 사용 주파수가 높아지거나 서브 모듈의 크기가 커질 경우 전력 분배기/합성기의 전송 손실이 증가되어 증폭기 전체의 효율이 급격히 감소되는 특징이 있다.
그리고, 도파관형 증폭기의 경우 그 차지하는 면적 및 공간이 크고, 평면 회로 증폭기 또는 동축선로 입출력의 증폭기 서브 모듈의 인터페이스를 도파관으로 변경해야 하는 단점을 가지고 있으나, 도파관 전송 선로의 아주 우수한 전송 손실 특성은 높은 주파수 대역에서 비교적 작은 크기로 구현할 수 있기 때문에 매우 매력적인 전력분배기/합성기로 활용되고 있다.
실시예들은 초고주파 신호의 전력 분배 및 합성을 위해 도파관과 동축 전송 선로를 결합하여 활용함으로써 저손실 특성을 갖는 전력 분배기/합성기를 제공할 수 있다.
또한, 실시예들은 전력 분배기/합성기가 소형화할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기는 도파관과, 입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 변환기를 포함하고, 상기 도파관은 상기 변환기를 포함한다.
상기 전력 분배기/합성기는 상기 입력 신호 단자에 접속하여 상기 입력 신호를 상기 변환기로 전송하기 위한 동축 전송 선로를 더 포함할 수 있다.
상기 변환기는 상기 입력 신호를 상기 복수의 출력 신호들 중에서 제1 출력 신호로 변환하여 출력하는 제1 변환기와, 상기 입력 신호를 복수의 출력 신호들 중에서 제2 출력 신호로 변환하여 출력하는 제2 변환기를 포함할 수 있다.
상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호는 동일한 특성의 신호일 수 있다.
상기 동일한 특성은 위상 및 크기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 입력 신호 단자는 입력 동축 전송 선로이고, 상기 복수의 출력 신호 단자들 각각은 출력 동축 전송 선로일 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기는 도파관과, 입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 제1 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 제1 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 제1 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 제1 변환기와, 상기 입력 신호를 제2 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 제2 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 제2 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 제2 변환기를 포함하고, 상기 도파관은 상기 제1 변환기 및 상기 제2 변환기를 포함한다.
상기 전력 분배기/합성기는 상기 입력 신호 단자에 접속하여 상기 입력 신호를 상기 제1 변환기 및 상기 제2 변환기로 전송하기 위한 동축 전송 선로를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 복수의 출력 신호들과 상기 복수의 제2 출력 신호들은 동일한 특성의 신호일 수 있다.
상기 동일한 특성은 위상 및 크기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 입력 신호 단자는 입력 동축 전송 선로이고, 상기 제1 복수의 출력 신호 단자들과 제2 복수의 출력 신호 단자들 각각은 출력 동축 전송 선로일 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 증폭기는 전력 분배기/합성기와, 상기 전력 분배기/합성기의 복수의 출력 단자들 각각에 접속하는 복수의 증폭기 서브 모듈들을 포함하고, 상기 전력 분배기/합성기는 도파관과, 입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 상기 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 변환기를 포함하고, 상기 도파관은 상기 변환기를 포함한다.
상기 전력 분배기/합성기는 상기 입력 신호 단자에 접속하여 상기 입력 신호를 상기 변환기로 전송하기 위한 동축 전송 선로를 더 포함할 수 있다.
상기 변환기는 상기 입력 신호를 상기 복수의 출력 신호들 중에서 제1 출력 신호로 변환하여 출력하는 제1 변환기와, 상기 입력 신호를 복수의 출력 신호들 중에서 제2 출력 신호로 변환하여 출력하는 제2 변환기를 포함할 수 있다.
상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호는 동일한 특성의 신호일 수 있다.
상기 동일한 특성은 위상 및 크기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 입력 신호 단자는 입력 동축 전송 선로이고, 상기 복수의 출력 신호 단자들 각각은 출력 동축 전송 선로일 수 있다.
도 1a는 평면형으로 구현될 수 있는 전력 분배기/합성기의 일 예를 나타낸다.
도 1b는 도 1a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 2a는 도파관으로 구성된 전력 분배기/합성기의 다른 예를 나타낸다.
도 2b는 도 2a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 3은 동축선로-도파관 변환기가 입력에 연결된 전력 분배기/합성기의 또 다른 예를 나타낸다.
도 4a는 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기의 일 예를 나타낸다.
도 4b는 도 4a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 5a는 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기의 다른 예를 나타낸다.
도 5b는 도 5a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 6은 도 5a에 도시된 전력 분배기/합성기를 이용한 전력 증폭기의 일 예를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기의 또 다른 예를 나타낸다.
본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1a는 평면형으로 구현될 수 있는 전력 분배기/합성기의 일 예를 나타내고, 도 1b는 도 1a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 전력 분배기/합성기(power divider/combiner; 100)는 평면형 전력 분배기/합성기이다. 전력 분배기/합성기(100)는 입력 신호 단자(P1) 및 복수의 출력 신호 단자(P2 및 P3)를 포함한다.
전력 분배기/합성기(100)는 1개의 입력 신호 단자(P1)가 2개의 출력 신호 단자(P2, P3)로 나누어지는 1:2 구조이다. 예를 들어, 전력 분배기/합성기(100)는 1개의 입력 신호 단자(P1)가 30mm 간격의 2개의 출력 신호 단자(P2, P3)로 나누어지는 1:2 구조일 수 있다. 이때, 전력 분배기/합성기(100)는 22GHz 대역에서 초고주파 저손실 기판의 일종인 알루미나 기판으로 제작되었을 경우에 0.7dB 이상의 전송 손실이 발생할 수 있다.
전력 분배기/합성기(100)의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과는 도 1b에 도시된 바와 같으며, 상술한 바와 같이 전력 분배기/합성기(100)를 제작하여 측정한 전송 손실에 대한 결과는 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 특성을 보인다.
도 2a는 도파관으로 구성된 전력 분배기/합성기의 다른 예를 나타내고, 도 2b는 도 2a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 전력 분배기/합성기(200)는 도파관형 전력 분배기/합성기, 예를 들어 도파관 구조의 전력 분배기/합성기이다. 전력 분배기/합성기(200)는 도파관(210), 입력 신호 단자(P1) 및 복수의 출력 신호 단자(P2 및 P3)를 포함한다.
전력 분배기/합성기(200)는 1개의 입력 신호 단자(P1)가 2개의 출력 신호 단자(P2, P3)로 나누어지는 1:2 구조이다. 예를 들어, 전력 분배기/합성기(200)는 도파관(210)을 기준으로 22GHz 대역에서 동작하도록 설계될 수 있고, 1개의 입력 신호 단자(P1)가 30mm 간격의 2개의 출력 신호 단자(P2, P3)로 나누어지는 1:2 구조일 수 있다.
전력 분배기/합성기(200)의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과는 도 2b에 도시된 바와 같으며, 전력 분배기/합성기(200)를 제작하여 측정한 전송 손실에 대한 결과도 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 특성을 보인다.
도 3은 동축선로-도파관 변환기가 입력에 연결된 전력 분배기/합성기의 또 다른 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전력 분배기/합성기(300)는 도파관형 전력 분배기/합성기, 예를 들어 도파관 구조의 전력 분배기/합성기이다. 전력 분배기/합성기(300)는 도파관(310), 입력 신호 단자(P1) 및 복수의 출력 신호 단자(P2 및 P3)를 포함한다.
전력 분배기/합성기(300)는 동축 선로(330) 및 동축선로-도파관 변환기(350)를 더 포함한다. 동축 선로(330)와 동축선로-도파관 변환기(350)는 입력 신호 단자(P1)와 도파관(310) 사이를 연결할 수 있다.
동축선로-도파관 변환기(310)는 도파관형 전력 분배기/합성기(300)가 전력 증폭기 등에 사용될 때 평면형 기판 또는 동축 커넥터 형태로 구현되는 증폭기 서브 모듈과 연결하기 위한 인터페이스 장치이다.
도 1b 및 도 2b의 시뮬레이션 결과를 비교하면, 도파관형 전력 분배기/합성기(200)의 전송 손실이 평면형 전력 분배기/합성기(100)의 전송 손실에 비하여 0.7dB 정도 전송 손실이 낮음을 확인할 수 있다. 이는, 도파관형 전력 분배기/합성기(200)의 전송 손실이 거의 없는 것을 의미한다.
도 1a의 평면형 전력 분배기/합성기(100)는 평면형 기판으로 구현되는 대부분의 증폭기 서브 모듈과 연결하는데 편리하고 비교적 작은 면적으로 구현할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 평면형 전력 분배기/합성기(100)는 전송 손실이 크기 때문에 전력 증폭기 등에 사용될 때 복수 개의 증폭기 서브 모듈들과 병렬 연결한 후에는 효율 감소가 커진다.
도 2a의 도파관형 전력 분배기/합성기(200)는 전력 증폭기 등에 사용될 때 평면형 기판 또는 동축 커넥터 형태로 구현되는 증폭기 서브 모듈과 연결하기 위하여 도 3의 도파관형 전력 분배기/합성기(300)와 같이 별도의 인터페이스 단자의 변환 장치(또는 변환기)가 필요하다. 이에, 도파관형 전력 분배기/합성기(200 및 300)의 크기는 매우 커진다.
도 4a는 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기의 일 예를 나타내고, 도 4b는 도 4a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전력 분배기/합성기(400)는 입력 신호 단자(410), 복수의 출력 신호 단자들(431 및 433), 동축 전송 선로(450), 변환기(470), 및 도파관(490)을 포함한다. 전력 분배기/합성기(400)는 초고주파대역의 고출력 증폭기에 구현될 수 있다.
전력 분배기/합성기(400)는 1개의 입력 신호 단자(410)가 2개의 출력 신호 단자(431, 433)로 나누어지는 1:2 구조이다.
입력 신호 단자(410)는 동축 전송 선로(450)와 접속할 수 있다. 입력 신호 단자(410)는 입력 신호를 수신할 수 있다. 이때, 입력 신호는 동축 전송 선로(450)를 통해 변환기(470)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 입력 신호 단자(410)는 신호 합 단자일 수 있다.
변환기(470)는 동축 전송 선로(450)로 전송된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 복수의 출력 신호들 각각을 대응하는 복수의 출력 신호 단자(431 및 433)로 출력할 수 있다. 변환기(470)는 도파관(490) 내에 위치하여(또는 구현되어) 동축 전송 선로(450)에서 도파관(490)으로 입력 신호의 신호 경로를 변환할 수 있다. 즉, 도파관(490)은 변환기(470)를 포함한다.
변환기(470)는 제1 변환기(471) 및 제2 변환기(473)를 포함할 수 있다. 제1 변환기(471) 및 제2 변환기(473)는 동축 전송 선로-도파관 변환기일 수 있다.
제1 변환기(471) 및 제2 변환기(473)는 동축 전송 선로(450)에 접속할 수 있다. 제1 변환기(471)는 입력 신호 단자(410)로부터 수신된 입력 신호를 동축 전송 선로(450)를 통해 수신할 수 있다. 또한, 제2 변환기(473)는 입력 신호 단자(410)로부터 수신된 입력 신호를 동축 전송 선로(450)를 통해 수신할 수 있다.
제1 변환기(471)는 입력 신호를 제1 출력 신호로 변환하고, 제1 출력 신호를 대응하는 도파관 형태의 출력 신호 단자(431)로 출력할 수 있다. 제2 변환기(473)는 입력 신호를 제2 출력 신호로 변환하고, 제2 출력 신호를 대응하는 도파관 형태의 출력 신호 단자(433)로 출력할 수 있다.
제1 출력 신호와 제2 출력 신호는 동일한 특성의 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호는 위상 및 크기 중에서 적어도 하나가 동일한 신호일 수 있다.
즉, 변환기(470)는 동축 전송 선로(450)를 통해 수신된 입력 신호에 응답하여 동일한 위상 및/또는 동일한 크기의 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 생성할 수 있다. 이후에, 변환기(470)는 제1 출력 신호를 출력 신호 단자(431)로 출력하고, 제2 출력 신호를 출력 신호 단자(433)로 출력할 수 있다.
도 4b는 도 4a의 전력 분배기/합성기(400)의 구조에 기초하여 22GHz 대역에 적합하도록 설계된 전력 분배기/합성기의 시뮬레이션 결과이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 전력 분배기/합성기(400)의 특성은 도 2a의 도파관형 전력 분배기/합성기(300)의 특성과 거의 유사한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 전력 분배기/합성기(400)를 샘플로 제작하여 측정한 결과, 제작된 전력 분배기/합성기(400)의 전송 손실이 0.1dB 이하로 매우 우수한 것으로 나타난다.
전력 분배기/합성기(400)는 초고주파 신호의 전력 분배 및 합성을 위해 도파관(490)과 동축 전송 선로(450)를 결합하여 활용함으로써 저손실 특성을 구현할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기의 다른 예를 나타내고, 도 5b는 도 5a에 도시된 전력 분배기/합성기의 전송 손실에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 전력 분배기/합성기(500)는 입력 신호 단자(510), 복수의 출력 신호 단자들(531 및 533), 변환기(570), 및 도파관(590)을 포함한다. 전력 분배기/합성기(500)는 초고주파대역의 고출력 증폭기에 구현될 수 있다.
전력 분배기/합성기(500)는 1개의 입력 신호 단자(510)가 2개의 출력 신호 단자(531, 533)로 나누어지는 1:2 구조이다. 예를 들어, 입력 신호 단자(510)는 신호 합 단자일 수 있다.
입력 신호 단자(510) 및 복수의 출력 신호 단자들(531 및 533)은 동축 전송 선로일 수 있다. 즉, 전력 분배기/합성기(500)의 입/출력 단자(510, 531 및 533)는 동축 전송 선로로 구현될 수 있으며, 이에 전력 분배기/합성기(500)는 도축 전송 선로의 입/출력 단자를 가지는 증폭기 서브 모듈과 병렬 전력 합성이 용이할 수 있다.
변환기(570)는 입력 신호 단자, 예를 들어 입력 동축 전송 선로(510)로 입력된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 복수의 출력 신호들 각각을 대응하는 복수의 출력 신호 단자, 예를 들어 복수의 출력 동축 전송 선로들(531 및 533)로 출력할 수 있다. 변환기(570)는 도파관(590) 내에 위치하여(또는 구현되어) 입력 동축 전송 선로(510)에서 도파관(590)으로 입력 신호의 신호 경로를 변환할 수 있다. 즉, 도파관(590)은 변환기(570)를 포함한다.
변환기(570)는 제1 변환기(571) 및 제2 변환기(573)를 포함할 수 있다. 제1 변환기(571) 및 제2 변환기(573)는 동축 전송 선로-도파관 변환기일 수 있다.
제1 변환기(571) 및 제2 변환기(573)는 입력 동축 전송 선로(510)에 접속할 수 있다. 제1 변환기(571)와 제2 변환기(573)는 입력 동축 전송 선로(510)로부터 입력 신호를 수신할 수 있다.
제1 변환기(571)는 입력 신호를 제1 출력 신호로 변환하고, 제1 출력 신호를 대응하는 출력 동축 전송 선로(531)로 출력할 수 있다. 제2 변환기(573)는 입력 신호를 제2 출력 신호로 변환하고, 제2 출력 신호를 대응하는 출력 동축 전송 선로(533)로 출력할 수 있다.
제1 출력 신호와 제2 출력 신호는 동일한 특성의 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호는 위상 및 크기 중에서 적어도 하나가 동일한 신호일 수 있다.
즉, 변환기(570)는 입력 동축 전송 선로(510)를 통해 수신된 입력 신호에 응답하여 동일한 위상 및/또는 동일한 크기의 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 생성할 수 있다. 이후에, 변환기(570)는 제1 출력 신호를 출력 동축 전송 선로(531)로 출력하고, 제2 출력 신호를 출력 동축 전송 선로(533)로 출력할 수 있다.
도 5b는 도 5a의 전력 분배기/합성기(500)의 구조에 기초하여 22GHz 대역에 적합하도록 설계된 전력 분배기/합성기의 시뮬레이션 결과이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 전력 분배기/합성기(500)는 도 4b의 시뮬레이이션 결과와 유사한 0.1dB 이하의 전송 손실 특성을 보이고 있다.
전력 분배기/합성기(500)는 초고주파 신호의 전력 분배 및 합성을 위해 도파관(590)과 동축 전송 선로(510, 531, 533)를 결합하여 활용함으로써 저손실 특성을 구현할 수 있다.
도 4a 또는 도 5a에서 도시된 바와 같이, 도 4a 또는 도 5a의 변환기(470 또는 570)는 도파관(490 또는 590) 내에 위치하기(또는 구현되기) 때문에, 전력 분배기/합성기(400 또는 500)의 크기는 대부분 도파관(490 또는 590)의 크기가 차지하며, 도파관(490 또는 590)으로의 신호 진행 방향을 전환하기 위한 밴드(bend) 등이 필요 없기 때문에 소형화로 구현될 수 있다.
도 6은 도 5a에 도시된 전력 분배기/합성기를 이용한 전력 증폭기의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 전력 증폭기(600)는 복수의 전력 분배기/합성기들(611 및 613) 및 복수의 증폭기 서브 모듈들(631 및 633)을 포함한다.
도 6의 복수의 전력 분배기/합성기들(611 및 613) 각각의 구성 및 동작은 도 5 a 내지 도 5b에서 설명된 전력 분배기/합성기(500)의 구성 및 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 증폭기 서브 모듈들(631 및 633)은 입/출력 동축 전송 선로(또는 단자)를 포함한다. 복수의 전력 분배기/합성기들(611 및 613)과 복수의 증폭기 서브 모듈들(631 및 633)은 병렬 연결(또는 합성)되어, 전력 증폭기(600)를 구성한다.
이에, 전력 증폭기(600)의 출력단 전력 분배기/합성기(613)의 전송 손실이 0.1 dB 이하 이기 때문에, 전력 증폭기(600)의 출력 전력은 하나의 증폭기 모듈이 낼 수 있는 출력 전력보다 2.9dB 정도 증가시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 평면적으로 제작되는 고출력 증폭기 서브 모듈(631 및 633)을 병렬 합성할 때, 하드웨어 면적을 최소화하면서 도파관형 전력 분배기/합성기가 가지는 저손실 특성으로 전력 분배기/합성기(611 및 613)를 구현함으로써, 손실에 의한 전력 증폭기(600)의 출력 전력 감소 또는 효율 감소를 최소화할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전력 분배기/합성기의 또 다른 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 전력 분배기/합성기(700)는 입력 신호 단자(710), 복수의 출력 신호 단자들(731, 733, 735, 및 737), 동축 전송 선로(750), 변환기(770), 및 도파관(790)을 포함한다.
전력 분배기/합성기(700)는 1개의 입력 신호 단자(710)가 4개의 출력 신호 단자(731, 733, 735, 및 737)로 나누어지는 1:4 구조이다.
입력 신호 단자(710)는 동축 전송 선로(750)와 접속할 수 있다. 입력 신호 단자(710)는 입력 신호를 수신할 수 있다. 이때, 입력 신호는 동축 전송 선로(750)를 통해 변환기(770)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 입력 신호 단자(710)는 신호 합 단자일 수 있다.
변환기(770)는 제1 변환기(771) 및 제2 변환기(773)를 포함할 수 있다. 제1 변환기(771) 및 제2 변환기(773)의 구성 및 동작은 도 4a의 변환기(470)의 구성 및 도작과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 도파관(790)은 변환기(770)를 포함한다.
제1 변환기(771) 및 제2 변환기(773)는 동축 전송 선로(750)에 접속할 수 있다. 제1 변환기(771)는 입력 신호 단자(710)로부터 수신된 입력 신호를 동축 전송 선로(750)를 통해 수신할 수 있다. 또한, 제2 변환기(773)는 입력 신호 단자(710)로부터 수신된 입력 신호를 동축 전송 선로(750)를 통해 수신할 수 있다.
제1 변환기(771)는 입력 신호를 제1 출력 신호들로 변환하고, 제1 출력 신호들 각각을 대응하는 출력 신호 단자들(731 및 733) 각각으로 출력할 수 있다. 제2 변환기(773)는 입력 신호를 제2 출력 신호들로 변환하고, 제2 출력 신호들 각각을 대응하는 출력 신호 단자들(735 및 737) 각각으로 출력할 수 있다.
제1 출력 신호들과 제2 출력 신호들은 동일한 특성의 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 신호들과 제2 출력 신호들은 동일한 위상 및 동일한 크기의 신호일 수 있다.
즉, 변환기(770)는 도파관(790) 내에 위치하고, 동축 전송 선로(750)를 통해 수신된 입력 신호에 응답하여 동일한 위상 및 동일한 크기의 복수의 출력 신호들을 생성할 수 있다. 이후에, 변환기(770)는 복수의 출력 신호들 각각을 대응하는 복수의 출력 신호 단자들(731, 733, 735, 및 737) 각각으로 출력할 수 있다.
도 7은 도 4a에 도시된 전력 분배기/합성기(400)의 구조를 이용한 1:4 구조의 전력 분배기/합성기(700)를 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않으며 1:4 구조의 전력 분배기/합성기(700)는 도 5a에 도시된 전력 분배기/합성기(500)의 구조를 이용할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 도파관; 및
    입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 변환기
    를 포함하고,
    상기 도파관은 상기 변환기를 포함하는 전력 분배기/합성기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호 단자에 접속하여 상기 입력 신호를 상기 변환기로 전송하기 위한 동축 전송 선로
    를 더 포함하는 전력 분배기/합성기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는,
    상기 입력 신호를 상기 복수의 출력 신호들 중에서 제1 출력 신호로 변환하여 출력하는 제1 변환기; 및
    상기 입력 신호를 복수의 출력 신호들 중에서 제2 출력 신호로 변환하여 출력하는 제2 변환기
    를 포함하는 전력 분배기/합성기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호는 동일한 특성의 신호인 전력 분배기/합성기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동일한 특성은 위상 및 크기 중에서 적어도 하나를 포함하는 전력 분배기/합성기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호 단자는 입력 동축 전송 선로이고,
    상기 복수의 출력 신호 단자들 각각은 출력 동축 전송 선로인 전력 분배기/합성기.
  7. 도파관;
    입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 제1 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 제1 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 제1 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 제1 변환기; 및
    상기 입력 신호를 제2 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 제2 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 제2 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 제2 변환기
    를 포함하고,
    상기 도파관은 상기 제1 변환기와 상기 제2 변환기를 포함하는 전력 분배기/합성기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입력 신호 단자에 접속하여 상기 입력 신호를 상기 제1 변환기 및 상기 제2 변환기로 전송하기 위한 동축 전송 선로
    를 더 포함하는 전력 분배기/합성기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 복수의 출력 신호들과 상기 복수의 제2 출력 신호들은 동일한 특성의 신호인 전력 분배기/합성기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동일한 특성은 위상 및 크기 중에서 적어도 하나를 포함하는 전력 분배기/합성기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 입력 신호 단자는 입력 동축 전송 선로이고,
    상기 제1 복수의 출력 신호 단자들과 제2 복수의 출력 신호 단자들 각각은 출력 동축 전송 선로인 전력 분배기/합성기.
  12. 전력 분배기/합성기; 및
    상기 전력 분배기/합성기의 복수의 출력 단자들 각각에 접속하는 복수의 증폭기 서브 모듈들
    을 포함하고,
    상기 전력 분배기/합성기는,
    도파관; 및
    입력 신호 단자로부터 수신된 입력 신호를 복수의 출력 신호들로 변환하고, 상기 복수의 출력 신호들 각각을 상기 도파관을 통해 대응하는 상기 복수의 출력 신호 단자들로 출력하기 위한 변환기
    를 포함하고,
    상기 도파관은 상기 변환기를 포함하는 전력 증폭기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전력 분배기/합성기는,
    상기 입력 신호 단자에 접속하여 상기 입력 신호를 상기 변환기로 전송하기 위한 동축 전송 선로
    를 더 포함하는 전력 증폭기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 변환기는,
    상기 입력 신호를 상기 복수의 출력 신호들 중에서 제1 출력 신호로 변환하여 출력하는 제1 변환기; 및
    상기 입력 신호를 복수의 출력 신호들 중에서 제2 출력 신호로 변환하여 출력하는 제2 변환기
    를 포함하는 전력 증폭기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호는 동일한 특성의 신호인 전력 증폭기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동일한 특성은 위상 및 크기 중에서 적어도 하나를 포함하는 전력 증폭기.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 입력 신호 단자는 입력 동축 전송 선로이고,
    상기 복수의 출력 신호 단자들 각각은 출력 동축 전송 선로인 전력 증폭기.
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