KR20180057093A - 고주파 전력 결합기 - Google Patents

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Abstract

고주파 전력 결합기가 개시된다.
2-way 방식의 고주파 전력 결합기는 고주파 신호가 입력되는 제1 입력단 및 제2 입력단; 제1 입력단 및 제2 입력단을 통해 입력된 고주파 신호들이 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 합 신호가 출력되는 제1 출력단; 및 제1 입력단 및 제2 입력단을 통해 입력된 고주파 신호들이 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 차 신호가 출력되는 제2 출력단을 포함하고, 상기 제1 입력단, 제2 입력단, 제1 출력단, 제2 출력단은, 공기층 사이에 배치된 유전체층에 위치한 도체 선로를 포함하는 서스펜디드 선로(Suspended Line) 전송 선로로 연결되며, 상기 서스펜디드 선로는, 마이크로스트립(Microstrip) 전송 선로와 연결되는 구간의 상기 도체 선로에서 광대역 천이로 연결될 수 있다. 고주파 신호들 간의 차 신호가 출력되는 제2 출력단은 반원 형태의 고주파 종단기로 연결될 수 있다.

Description

고주파 전력 결합기{MICROWAVE POWER COMBINER}
본 발명은 고주파 전력 결합기에 관한 것이다.
개인 이동 통신, 위성 통신 등 다양한 무선 시스템의 송신부에는 높은 전력을 송출하는 전력 증폭기가 필요하다. 최근 5세대 이동 통신을 비롯한 다양한 통신 시스템의 사용 주파수 대역과 출력 전력은 점차 상승하는 추세이다. 그러나, 사용 주파수 대역이 높아질수록 전력 증폭기 소자당 출력 전력은 감소하는 경향이 있다. 그러므로, 고주파에서 높은 출력 전력을 구현하기 위해서는 전력 증폭기의 전력을 결합할 수 있는 고주파 전력 결합기가 요구된다.
종래의 고주파 전력 결합기 중 평면형 윌킨슨 2-way 전력 결합기는 입력단에 동위상의 신호가 입력되면 결합하여 출력단으로 출력하고, 입력된 신호에 위상의 차이가 있는 경우, 차 신호를 격리 저항으로 감쇄한다. 이때, 격리 저항은 입력단에 입력되는 전력의 1/2 이상의 정격 전력이어야 하므로 윌킨슨형 전력 결합기의 정격 전력은 격리 저항의 정격 전력에 따라 결정된다.
그러나, 신호의 주파수가 높아질수록 회로의 크기는 작아져야 하며 격리 저항도 예외일 수 없다. 그리고, 평면형 저항의 정격 전력은 그 면적에 비례하므로 고주파용 저항일수록 정격 전력은 감소하게 된다.
따라서, 윌킨슨 전력 결합기는 신호의 주파수가 높아질수록 정격 전력 낮아져서 높은 전력을 결합하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 고주파 전력 결합기 보다 높은 동작 주파수와 높은 격리도, 높은 정격 전력 및 높은 결합 효율을 가지는 고주파 전력 결합기가 요구되고 있다.
본 발명은 종래의 고주파 전력 결합기 보다 높은 동작 주파수와 높은 격리도, 높은 정격 전력 및 높은 결합 효율을 가지는 고주파 전력 결합기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기는 고주파 신호가 입력되는 제1 입력단 및 제2 입력단; 제1 입력단 및 제2 입력단을 통해 입력된 고주파 신호들이 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 합 신호가 출력되는 제1 출력단; 및 제1 입력단 및 제2 입력단을 통해 입력된 고주파 신호들이 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 차 신호가 출력되는 제2 출력단을 포함하고, 상기 제1 입력단, 제2 입력단, 제1 출력단, 제2 출력단은, 공기층 사이에 배치된 유전체층에 위치한 도체 선로를 포함하는 서스펜디드 선로 (Suspended Line)로 연결되며, 상기 서스펜디드 선로는, 마이크로스트립(Microstrip) 선로와 연결되는 구간에서 정합 회로(Matching Circuit)를 이용한 광대역 천이 (Transition) 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기의 상기 서스펜디드 선로는 상기 도체 선로의 폭, 상기 유전체층의 두께, 상기 유전체층의 비유전율 및 상기 공기층의 두께 및 상기 공기층의 비유전율, 및 유전체층과 공기층의 폭에 따라 특성 임피던스가 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기의 제2 출력단은, 두 개의 고주파 종단기가 각각 결합된 두개의 단자로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기의 고주파 종단기는, 상기 제2 출력단의 서스펜디드 선로와 연결된 마이크로스트립 선로; 마이크로스트립 선로의 유전체층에 위치한 반원 형상의 박막 필름 저항 및 상기 제2 출력단의 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 선로 간에 위치하며, 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성된 정합회로를 이용한 광대역 천이를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기의 서스펜디드 선로가 상기 마이크로스트립 선로와 연결되는 구간은, 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성된 정합회로를 이용한 광대역 천이 및 상기 마이크로스트립 선로에서 접지와 연결되는 비아(Via) 홀을 포함하는 2-way 방식의 고주파 전력 결합기.
본 발명의 일실시예에 따른 제1 입력단, 제2 입력단, 제3 입력단, 및 제4 입력단을 통하여 각각 제1 고주파 신호, 제2 고주파 신호, 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호를 입력받는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기는 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호를 입력받고, 상기 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호간의 제1 합 신호가 출력되며, 상기 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호가 출력되는 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기; 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호를 입력받고, 상기 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 제2 합 신호가 출력되며, 상기 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호가 출력되는 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기; 및 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호를 입력받고, 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호 간의 제3 합 신호가 출력되며, 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 제1 합 신호와 상기 제2 합 신호 간의 차 신호가 출력되는 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기는 상기 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기, 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기, 및 상기 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기는, 상기 제1 고주파 신호, 상기 제2 고주파 신호, 상기 제3 고주파 신호, 상기 제4 고주파 신호, 상기 제1 합 신호, 및 상기 제2 합 신호 중 하나를 입력받는 입력단과 상기 제1 합 신호, 상기 제2 합 신호, 및 상기 제3 합 신호 중 하나를 출력하는 출력단 및 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호, 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호 및 제1 합 신호와 상기 제2 합 신호 간의 차 신호 중 하나를 출력하는 출력단이 공기층 사이에 배치된 유전체층에 위치한 도체 선로를 포함하는 서스펜디드 선로로 연결되는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기이다.
본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기의 상기 서스펜디드 선로는, 상기 도체 선로의 폭, 상기 유전체층의 두께, 상기 유전체층의 비유전율 및 상기 공기층의 두께 및 상기 공기층의 비유전율, 그리고 유전체와 공기층의 폭에 따라 특성 임피던스가 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기의 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호, 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호 및 제1 합 신호와 상기 제2 합 신호 간의 차 신호 중 하나를 출력하는 출력단은, 두개의 고주파 종단기가 각각 결합된 두개의 단자로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기의 고주파 종단기는, 상기 차 신호 중 하나를 출력하는 출력단의 서스펜디드 선로와 연결된 마이크로스트립 선로; 마이크로스트립 선로의 유전체층에 위치한 반원 형상의 박막 필름 저항 및 상기 제2 출력단의 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 전송 선로 간에 위치하며, 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성된 정합회로를 이용한 광대역 천이를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 유전 손실이 극히 작은 공기를 주요 매질로 사용하는 서스펜디드 선로를 고주파 전력 결합기의 내부 전송 선로로 사용함으로써, 종래의 고주파 전력 결합기 보다 작은 삽입 손실 및 높은 결합 효율을 가질 수 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 종단기는 넓은 면적으로 인해 높은 정격 전력을 가지며, 반원 형태로 인해 높고 넓은 동작 주파수를 나타낸다. 이를 통해 높은 동작 주파수와 높은 격리도, 높은 정격 전력 및 높은 결합 효율을 가지는 고주파 전력 결합기가 구현 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 전력 결합기는 개인 휴대 통신, 위성 통신 등 다양한 무선 시스템의 송수신부에서 고주파 신호의 전력 결합에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 전력 결합기의 서스펜디드 선로 의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 전력 결합기에 전력 결합부의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 선로 간의 천이의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 종단기의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기의 일례이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기를 나타내는 도면이다.
2-way 방식의 고주파 전력 결합기는 도 1에 도시된 바와 같이 전력 결합부(102), 마이크로스트립 선로-서스펜디드 선로간 천이 (160), 및 고주파 종단기(170)를 포함할 수 있다
이때, 마이크로스트립 선로와 서스펜디드 선로(101)가 연결된 천이 (160)를 통하여 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)에 고주파 신호가 입력될 수 있다.
그리고, 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)을 통해 입력된 고주파 신호들이 동일한 위상을 가지는 경우, 전력 결합부(102)의 제1 출력단(130)으로 고주파 신호들의 합 신호가 출력될 수 있다. 이때, 고주파 신호들의 합 신호는 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)을 통해 입력된 고주파 신호들이 결합하여 생성된 신호일 수 있다.
또한, 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)을 통해 입력된 고주파 신호들이 서로 다른 위상을 가지는 경우, 전력 결합부(102)의 제2 출력단으로 고주파 신호들 간의 차 신호(difference signal)가 출력될 수 있다. 이때, 고주파 신호들의 차 신호는 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)을 통해 입력된 고주파 신호들 간의 차이(difference) 에 따라 생성된 신호일 수 있다.
이때, 제2 출력단은 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 고주파 종단기(170)가 각각 결합된 단자 1(140) 및 단자 2(150)로 구성될 수 있다.
천이(160)는 외부의 마이크로스트립 선로와 2-way 방식의 고주파 전력 결합기의 내부의 서스펜디드 선로(101)가 연결되는 구간일 수 있다. 본 발명의 천이(160)의 구체적인 구조는 이하 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
고주파 종단기(170)는 제2 출력단의 단자 1(140) 및 단자 2(150)에 각각 결합되며, 결합된 단자에서 출력되는 차 신호를 감쇄시킬 수 있다. 본 발명의 고주파 종단기(170)의 구체적인 구조는 이하 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기는 유전 손실이 극히 작은 공기를 주요 매질로 사용하는 서스펜디드 선로를 고주파 전력 결합기의 내부 전송 선로로 사용함으로써, 종래의 고주파 전력 결합기 보다 작은 삽입 손실 및 높은 결합 효율을 가질 수 있다. 또한 본 발명은 반원 형태로 형성되어 높고 넓은 고주파 정합 특성을 가지며 넓은 면적으로 인해 높은 정격 전력을 가진 고주파 종단기를 사용함으로써, 종래의 고주파 전력 결합기 보다 높은 동작 주파수와 높은 격리도, 높은 정격 전력을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기는 개인 휴대 통신, 위성 통신 등 다양한 무선 시스템의 송수신부에서 고주파 신호의 전력 결합에 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 전력 결합기의 서스펜디드 선로의 일례이다.
본 발명의 일실시예에 따른 2-way 방식의 고주파 전력 결합기의 내부 전송 선로로 사용되는 서스펜디드 선로(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 유전체로 형성된 유전체층(210)과, 유전체층(210)의 위에 배치된 공기층(220), 유전체층(210)의 아래에 배치된 공기층(230) 및 유전체층(210)에 위치한 도체 선로(240)로 구성될 수 있다.
서스펜디드 선로의 상면과 하면의 공기층은 서스펜디드 선로를 둘러싼 도체면에 의해 형성될 수 있다. 이때, 유전체층(210)의 상면과 서스펜디드 선로(101)를 둘러싼 도체 상면이 이격되어 공기층(220)이 형성될 수 있다. 또한, 유전체층(210)의 하면과 서스펜디드 선로(101)를 둘러싼 도체 하면이 이격되어 공기층(230)이 형성될 수 있다.
또한, 서스펜디드 선로(101)는 종래의 고주파 전력 결합기에서 사용되는 마이크로스트립 선로에 포함되는 도체 선로보다 넓은 폭을 가지는 도체 선로(240)를 포함함으로써, 도전 손실을 감소시킬 수 있다.
그리고, 서스펜디드 선로(101)는, 도체 선로(240)의 폭, 유전체층(210)의 두께, 유전체층(210)의 비유전율 및 공기층(220, 230)의 두께, 공기층(220, 230)의 비유전율 및 유전체층과 공기층의 폭에 따라 특성 임피던스가 결정될 수 있다.
신호의 주파수가 높아질수록 전송 선로의 삽입 손실은 증가할 수 있다. 종래의 고주파 전력 결합기에서 사용되는 마이크로스트립 선로는 유전체로 구성된 유전체층을 주요 매질로 사용하여 전송되므로 유전 손실에 의해 삽입 손실이 크다는 단점이 있었다.
서스펜디드 선로(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 유전체층(210)보다 공기층(220, 230)의 면적이 더 넓으므로, 유전체보다 공기가 매질이 되는 영역이 더 넓을 수 있다. 따라서, 서스펜디드 선로(101)는 유전 손실이 작은 공기를 주요 매질로 사용함으로써, 삽입 손실이 마이크로스트립 선로보다 적을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 전력 결합기의 전력 결합부의 일례이다.
전력 결합부(102)는 제1 입력단(110), 제2 입력단(120), 제1 출력단(130), 단자 1(140), 단자 2(150)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)는 고주파 신호가 입력되는 단자일 수 있다.
또한, 제1 출력단(130)은 제1 입력단(110) 및 제2 입력단(120)을 통해 입력된 고주파 신호들이 동일한 위상을 가지는 경우, 고주파 신호들 간의 합 신호가 출력되는 단자일 수 있다.
그리고, 제2 출력단은 제1 입력단(110)과 제2 입력단(120)을 통해 입력된 고주파 신호들이 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 차 신호가 출력되는 단자일 수 있다. 이때, 제2 출력단은 단자 1(140)과 단자 2(150)으로 구성되고, 단자 1(140)과 단자 2(150)에 각각 차 신호를 감쇄시키기 위한 고주파 종단기(170)가 결합됨으로써, 하나의 고주파 종단기를 포함하는 종래의 전력 결합기보다 2배 높은 정격 전력을 가질 수 있다.
그리고, 제1 입력단(110), 제2 입력단(120), 제1 출력단(130), 단자 1(140), 및 단자 2(150)는 서스펜디드 선로로 연결될 수 있다. 또한, 제1 입력단(110), 제2 입력단(120), 제1 출력단(130), 단자 1(140), 및 단자 2(150)를 연결하는 서스펜디드 선로는 도 3에 도시된 바와 같이 유전체로 형성된 유전체층(310)과, 유전체층(310)의 위에 배치된 공기층(320), 유전체층(310)의 아래에 배치된 공기층(330) 및 유전체층(310)에 위치한 도체 선로로 구성될 수 있다.
제1 입력단(110), 제2 입력단(120), 제1 출력단(130), 단자 1(140), 및 단자 2(150)를 연결하는 서스펜디드 선로는 도 2에 도시된 서스펜디드 선로(101)과 동일한 구성이므로, 유전체층(310), 공기층(320), 공기층(330), 및 도체 선로에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 선로 간의 천이의 일례이다.
종래의 고주파 전력 결합기에서 사용되는 전송 선로는 마이크로스트립 선로이고, 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 전력 결합기에서 사용되는 전송 선로는 서스펜디드 선로이므로, 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 선로를 연결하기 위해 광대역으로 정합된 천이가 필요가 있다.
신호의 주파수가 높아질수록 전송 선로의 종류가 바뀌어 전송 선로가 연속되지 않는 불연속 구간(연결부)에서는 신호의 반사가 증가하여 삽입 손실이 증대할 수 있다. 따라서, 불연속을 정합하여 저 손실 특성을 가진 천이를 구현하여야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천이(160)는 도 4에 도시된 바와 같이 서스펜디드 선로(410)와 마이크로스트립 선로(420) 간의 천이로 구성될 수 있다.
이때, 서스펜디드 선로 (410)는 유전체로 형성된 유전체층(411)과, 유전체층(411)의 위에 배치된 공기층(412), 유전체층(411)의 아래에 배치된 공기층(413) 및 유전체층(411)에 위치한 도체 선로(414)로 구성될 수 있다.
또한, 마이크로스트립 선로(420)는 유전체로 형성된 유전체층(421)과, 유전체층(421)의 위에 배치된 공기층(422) 및 유전체층(421)에 위치한 도체 선로(423)로 구성될 수 있다. 그리고, 마이크로스트립 선로(420)에는 접지와 연결된 Via 홀(424)들이 도 4에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.
서스펜디드 선로 (410)의 유전체층(411)과 마이크로스트립 선로(420)의 유전체층(421)은 동일한 유전체층일 수 있으며, 서스펜디드 선로 (410) 위에 배치된 공기층(412)과 마이크로스트립 선로(420) 위에 배치된 공기층(422)는 동일한 공기층일 수 있다.
이때, 도체 선로(414)와 도체 선로(423)의 사이에 위치한 천이(430)에서 천이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 천이기(430)는 직렬 인덕턴스(431)와 병렬 커패시턴스(432,433)로 구성될 수 있다. 그리고, 천이(430)는 광대역으로 불연속을 정합하여 신호의 반사를 줄이고 삽입 손실을 감소시켜 광대역 저손실 특성을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고주파 종단기의 일례이다.
본 발명의 일실시예에 따른 고주파 종단기(170)는 도 5에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 선로와 박막 필름 저항(513) 및 천이(520)로 구성될 수 있다.
이때, 고주파 종단기(170)는 단자 1(140), 또는 단자 2(150)과 결합되며, 단자 1(140), 또는 단자 2(150)는 전력 결합부(102)의 서스펜디드 선로로 연결될 수 있다. 따라서, 고주파 종단기(170)의 입력단은 도 5에 도시된 바와 같이 전력 결합부(102)의 서스펜디드 선로에 대응하는 유전체로 형성된 유전체층(310)과, 유전체층(310)의 위에 배치된 공기층(320), 유전체층(310)의 아래에 배치된 공기층(330) 및 유전체층(310)에 위치한 도체 선로(530)로 구성될 수 있다.
고주파 종단기(170)의 마이크로스트립 선로는 단자 1(140), 또는 단자 2(150)의 서스펜디드 선로와 연결되며, 유전체로 형성된 유전체층(511)과, 유전체층(511)의 위에 배치된 공기층(512)으로 구성될 수 있다.
또한, 박막 필름 저항(513)은 유전체층(511) 위에 위치하며, 도 5에 도시된 바와 같이 반원 형태로 형성되어 높은 넓은 고주파 정합 특성을 가지며 넓은 면적으로 인해 높은 정격 전력을 확보할 수 있다.
그리고, 천이(520)는 도 4에서와 같이 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기의 일례이다.
제1 입력단(611), 제2 입력단(612), 제3 입력단(621), 및 제4 입력단(622)을 통하여 각각 제1 고주파 신호, 제2 고주파 신호, 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호를 입력받는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기는 도 6에 도시된 바와 같이 3개의 2-way 방식의 고주파 전력 결합기를 포함할 수 있다.
4-way 방식의 고주파 전력 결합기에 포함된 2-way 방식의 고주파 전력 결합기 중 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기(610)는 제1 입력단(611)을 통하여 제1 고주파 신호를 입력받고, 제2 입력단(612)을 통하여 제2 고주파 신호를 입력받을 수 있다.
제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기(610)는 제1 출력단(613)을 통하여 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호간의 제1 합 신호를 출력할 수 있다.
또한, 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기(610)는 단자 1(614)과 단자 2(615)로 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호를 출력할 수 있다. 이때, 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호는 단자 1(614)과 단자 2(615)에 각각 연결된 고주파 종단기에 의하여 감쇄될 수 있다.
4-way 방식의 고주파 전력 결합기에 포함된 2-way 방식의 고주파 전력 결합기 중 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기(620)는 제3 입력단(621)을 통하여 제3 고주파 신호를 입력받고, 제4 입력단(622)을 통하여 제4 고주파 신호를 입력받을 수 있다.
제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기(620)는 제2 출력단(623)을 통하여 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호간의 제2 합 신호를 출력할 수 있다.
또한, 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기(620)는 단자 3(624)과 단자 4(625)로 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호를 출력할 수 있다. 이때, 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호는 단자 3(624)과 단자 4(625)에 각각 연결된 고주파 종단기에 의하여 감쇄될 수 있다.
4-way 방식의 고주파 전력 결합기에 포함된 2-way 방식의 고주파 전력 결합기 중 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기(630)는 제1 출력단(613)와 연결된 입력단을 통하여 제1 합 신호를 입력받고, 제2 출력단(623)과 연결된 입력단을 통하여 제2 합 신호를 입력받을 수 있다.
제1 신호 및 상기 제2 합 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기(630)는 제3 출력단(631)을 통하여 제1 합 신호 및 제2 합 신호 간의 제3 합 신호를 출력할 수 있다.
또한, 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기(630)는 단자 5(632)과 단자 6(633)로 제1 합 신호와 제2 합 신호 간의 차 신호를 출력할 수 있다. 이때, 제1 합 신호와 제2 합 신호 간의 차 신호는 단자 5(632)과 단자 6(633)에 각각 연결된 고주파 종단기에 의하여 감쇄될 수 있다.
그리고, 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기(610), 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기(620), 및 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기(630)의 세부 구성은 도 1에 도시된 2-way 방식의 고주파 전력 결합기와 동일하므로, 세부 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 유전 손실이 극히 작은 공기를 주요 매질로 사용하는 서스펜디드 선로를 고주파 전력 결합기의 내부 전송 선로로 사용함으로써, 종래의 고주파 전력 결합기 보다 작은 삽입 손실 및 높은 결합 효율을 가질 수 있다. 또한 본 발명은 반원 형태로 형성되어 높고 넓은 고주파 정합 특성을 가지며 넓은 면적으로 인해 높은 정격 전력을 가진 고주파 종단기를 사용함으로써, 종래의 고주파 전력 결합기 보다 높은 동작 주파수와 높은 격리도, 높은 정격 전력을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 4-way 방식의 고주파 전력 결합기는 개인 휴대 통신, 위성 통신 등 다양한 무선 시스템의 송수신부에서 고주파 신호의 전력 결합에 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: 서스펜디드 선로
110: 제1 입력단
120: 제2 입력단
130: 제1 출력단

Claims (11)

  1. 2-way 방식의 고주파 전력 결합기에 있어서,
    고주파 신호가 입력되는 제1 입력단 및 제2 입력단;
    제1 입력단 및 제2 입력단을 통해 입력된 고주파 신호들이 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 합 신호가 출력되는 제1 출력단; 및
    제1 입력단 및 제2 입력단을 통해 입력된 고주파 신호들이 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 고주파 신호들 간의 차 신호가 출력되는 제2 출력단
    을 포함하고,
    상기 제1 입력단, 제2 입력단, 제1 출력단, 제2 출력단은,
    공기층 사이에 배치된 유전체층에 위치한 도체 선로를 포함하는 서스펜디드 선로로 연결되며,
    상기 서스펜디드 선로는,
    마이크로스트립 선로와 연결되는 구간의 상기 도체 선로에서 천이가 발생되는 2-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서스펜디드 선로는,
    상기 도체 선로의 폭, 상기 유전체층의 두께, 상기 유전체층의 비유전율 및 상기 공기층의 두께, 상기 공기층의 비유전율 및 유전체층과 공기층의 폭에 따라 특성 임피던스가 결정되는 2-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 출력단은,
    두개의 고주파 종단기가 각각 결합된 두개의 단자로 구성되는 2-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고주파 종단기는,
    상기 제2 출력단의 서스펜디드 선로와 연결된 마이크로스트립 선로;
    마이크로스트립 선로의 유전체층에 위치한 반원 형상의 박막 필름 저항 및
    상기 제2 출력단의 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 선로 간에 위치하며, 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성된 천이
    를 포함하는 2-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서스펜디드 선로가 상기 마이크로스트립 선로와 연결되는 구간은,
    직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성된 천이 및 상기 마이크로스트립 선로에서 접지와 연결되는 비아 홀을 포함하는 2-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  6. 제1 입력단, 제2 입력단, 제3 입력단, 및 제4 입력단을 통하여 각각 제1 고주파 신호, 제2 고주파 신호, 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호를 입력받는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기에 있어서,
    제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호를 입력받고, 상기 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호간의 제1 합 신호가 출력되며, 상기 제1 고주파 신호, 및 제2 고주파 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호가 출력되는 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기;
    제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호를 입력받고, 상기 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 제2 합 신호가 출력되며, 상기 제3 고주파 신호, 및 제4 고주파 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호가 출력되는 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기; 및
    상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호를 입력받고, 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호가 동일한 위상을 가지는 경우, 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호 간의 제3 합 신호가 출력되며, 상기 제1 합 신호 및 상기 제2 합 신호가 서로 다른 위상을 가지는 경우, 상기 제1 합 신호와 상기 제2 합 신호 간의 차 신호가 출력되는 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기;
    를 포함하는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 2-way 방식의 제1 고주파 전력 결합기, 2-way 방식의 제2 고주파 전력 결합기, 및 상기 2-way 방식의 제3 고주파 전력 결합기는,
    상기 제1 고주파 신호, 상기 제2 고주파 신호, 상기 제3 고주파 신호, 상기 제4 고주파 신호, 상기 제1 합 신호, 및 상기 제2 합 신호 중 하나를 입력받는 입력단과
    상기 제1 합 신호, 상기 제2 합 신호, 및 상기 제3 합 신호 중 하나를 출력하는 출력단 및
    제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호, 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호 및 제1 합 신호와 상기 제2 합 신호 간의 차 신호 중 하나를 출력하는 출력단
    이 공기층 사이에 배치된 유전체층에 위치한 도체 선로를 포함하는 서스펜디드 선로로 연결되는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서스펜디드 선로는,
    상기 도체 선로의 폭, 상기 유전체층의 두께, 상기 유전체층의 비유전율 및 상기 공기층의 두께, 상기 공기층의 비유전율 및 유전체층과 공기층의 폭에 따라 특성 임피던스가 결정되는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  9. 제6항에 있어서,
    제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호 간의 차 신호, 제3 고주파 신호와 제4 고주파 신호 간의 차 신호 및 제1 합 신호와 상기 제2 합 신호 간의 차 신호 중 하나를 출력하는 출력단은, 두개의 고주파 종단기가 각각 결합된 두개의 단자로 구성되는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고주파 종단기는,
    상기 차 신호 중 하나를 출력하는 출력단의 서스펜디드 선로와 연결된 마이크로스트립 선로;
    마이크로스트립 선로의 유전체층에 위치한 반원 형상의 박막 필름 저항 및
    상기 제2 출력단의 서스펜디드 선로와 마이크로스트립 선로 간에 위치하며, 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스로 구성된 천이
    를 포함하는 4-way 방식의 고주파 전력 결합기.
  11. 상기 2-way 방식의 고주파 전력 결합기를 포함하는 8-way, 16-way, 32-way, 64-way 방식의 고주파 전력 결합기
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101967426B1 (ko) 2018-09-17 2019-05-10 (주)엑소더스커뮤니케이션스 대전력용 Gysel 전력 결합기
KR102381469B1 (ko) 2021-06-23 2022-03-30 광운대학교 산학협력단 Rf 공진기 전력 결합기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113163579B (zh) * 2021-04-16 2022-09-13 电子科技大学 一种基于介质集成悬置线的过渡结构及集成模块

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990013012A (ko) * 1997-07-31 1999-02-25 배순훈 브이시알의 입력진단 표시방법
KR20110075795A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 이엠와이즈 통신(주) 마이크로스트립 선로와 서스펜디드 스트립선로간 전이구조 및 그 응용 모듈
JP2013090133A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Furuno Electric Co Ltd 電力合成分配器、電力増幅回路および無線装置
KR101558205B1 (ko) * 2014-08-19 2015-10-08 (주)엑스엠더블유 부하 일체형 도파관 결합기

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986188A (en) 1974-09-09 1976-10-12 Litton Systems, Inc. Dual mode microwave amplifier subsystem
KR100211064B1 (ko) 1996-12-04 1999-07-15 정선종 비선형 박막을 갖는 광도파로
KR100327898B1 (ko) 1998-11-12 2002-08-21 한국전자통신연구원 직선형광도파로를구비한파장역다중화소자
US6822531B2 (en) 2002-07-31 2004-11-23 Agilent Technologies, Inc. Switched-frequency power dividers/combiners
US9065163B1 (en) 2011-12-23 2015-06-23 Nuvotronics, Llc High frequency power combiner/divider

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990013012A (ko) * 1997-07-31 1999-02-25 배순훈 브이시알의 입력진단 표시방법
KR20110075795A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 이엠와이즈 통신(주) 마이크로스트립 선로와 서스펜디드 스트립선로간 전이구조 및 그 응용 모듈
JP2013090133A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Furuno Electric Co Ltd 電力合成分配器、電力増幅回路および無線装置
KR101558205B1 (ko) * 2014-08-19 2015-10-08 (주)엑스엠더블유 부하 일체형 도파관 결합기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101967426B1 (ko) 2018-09-17 2019-05-10 (주)엑소더스커뮤니케이션스 대전력용 Gysel 전력 결합기
KR102381469B1 (ko) 2021-06-23 2022-03-30 광운대학교 산학협력단 Rf 공진기 전력 결합기

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