KR20190044607A - 방향성 커플러를 위한 수동 등화기 - Google Patents

방향성 커플러를 위한 수동 등화기 Download PDF

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Abstract

실시예에 따르면, 디바이스는 입력 포트, 송신 포트, 접속 포트 및 분리 포트를 갖는 방향성 커플러를 포함한다. 디바이스는 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 첫 번째 포트에 접속된 제1 단자를 갖는 제1 수동 등화기를 또한 포함한다. 제1 수동 등화기는 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 갖는 공진기를 포함하고, 공진기는 제1 수동 등화기의 제1 단자와 제2 단자 사이에 접속된다. 제1 수동 등화기는 제1 수동 등화기의 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬로 접속되는 제1 저항기 및 제2 저항기를 또한 포함하고, 제1 저항기는 제1 노드에서 제2 저항기에 접속된다. 제1 수동 등화기는 레퍼런스 단자와 제1 노드 사이에 접속되는 션트 네트워크를 더 포함한다.

Description

방향성 커플러를 위한 수동 등화기{PASSIVE EQUALIZERS FOR DIRECTIONAL COUPLERS}
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 방향성 커플러(directional coupler)를 위한 수동 등화기를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
특정의 방향으로 송신되는 전력을 검출할 수 있는 전자 디바이스인 방향성 커플러는 광범위한 무선 주파수(RF) 회로에서 사용되고, 예를 들어, 방향성 커플러는 반사 파형으로부터 입사 파형을 분리함으로써 반사 파형을 검출하기 위한 레이더 시스템에서 사용될 수 있거나, 혹은 전송 라인의 임피던스 미스매칭을 측정하는 회로에서 사용될 수 있다. 기능적으로, 방향성 커플러는 순방향 송신 경로(forward transmission path) 및 결합된 송신 경로(coupled transmission path)를 갖는다. 순방향 송신 경로는 일반적으로 손실을 갖는 한편, 결합된 송신 경로는 특정의 방향으로 전파되는 송신 전력의 일부분을 결합한다. 동작 주파수 및 동작 환경에 의존하는 상이한 토폴로지 및 재료를 이용하여 구현될 수 있는 다수의 상이한 타입의 커플러 아키텍처가 존재한다.
방향성 커플러에 대한 하나의 통상적인 애플리케이션은 휴대 전화 또는 휴대용 컴퓨팅 디바이스와 같은 휴대용 무선 주파수(RF) 디바이스에서 반사된 전력 및 송신된 전력을 검츨하는 것이다. 송신된 전력의 측정은 전력 증폭기의 출력을 조정하기 위해 제어 루프에서 사용될 수 있는 한편, 송신된 전력의 측정과 함께 반사된 전력의 측정은 조정가능한 안테나 매칭 네트워크를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 송신된 전력 측정의 정확도를 제한하는 하나의 파라미터는 방향성 커플러의 커플링 팩터(coupling factor)이다. 방향성 커플러의 성능을 향상시키기 위해 연구 및 개발이 수행되어 왔다.
실시예에 따르면, 디바이스는 입력 포트(input port), 송신 포트(transmitted port), 접속 포트(coupled port) 및 분리 포트(isolated port)를 갖는 방향성 커플러(directional coupler)를 포함한다. 디바이스는 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 첫 번째 포트에 접속된 제1 단자를 갖는 제1 수동 등화기를 또한 포함한다. 제1 수동 등화기는 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 갖는 공진기를 구비하고, 공진기는 제1 수동 등화기의 제1 단자와 제2 단자 사이에 접속된다. 제1 수동 등화기는 제1 수동 등화기의 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬로 접속된 제1 저항기 및 제2 저항기를 또한 구비하고, 제1 저항기는 제1 노드에서 상기 제2 저항기에 접속된다. 제1 수동 등화기는 레퍼런스 단자와 제1 노드 사이에 접속된 션트 네트워크를 더 구비한다.
본 발명과 그 장점의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 취해지는 후술하는 설명에 대해 참조가 행해진다.
도 1은 몇몇 실시예에서 방향성 커플러의 커플링 팩터를 도시하고,
도 2a 내지 도 2c는 몇몇 실시예에 따른 방향성 커플러 및 적어도 하나의 수동 등화기를 포함하는 방향성 커플러 시스템의 각종 실시예를 도시하고,
도 3은 수동 등화기의 실시예를 도시하고,
도 4a 내지 도 4c는 몇몇 실시예에서 주파수 노치의 튜닝가능한 위치를 갖는 수동 등화기의 각종 예를 도시하고,
도 5는 수동 등화기의 다른 실시예를 도시하고,
도 6은 몇몇 실시예에서 저역 통과 수동 등화기를 갖는 방향성 커플러 시스템의 커플링 팩터를 도시하고,
도 7은 몇몇 실시예에서 대역 통과 수동 등화기를 갖는 다른 방향성 커플러 시스템의 커플링 팩터를 도시하고,
도 8은 몇몇 실시예에서 방향성 커플러 시스템을 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템을 도시하고,
도 9a 및 도 9b는 몇몇 실시예에서 방향성 커플러 및 수동 등화기를 갖는 집적 회로의 횡단면도이고,
도 10은 몇몇 실시예에서 방향성 커플러를 동작시키는 방법의 플로우차트이다.
각종 도면에서의 대응하는 참조 부호 및 기호는 일반적으로 달리 표시되지 않는 한 대응하는 부분을 지칭한다. 도면은 바람직한 실시예의 관련 양태를 명확하게 예시하도록 도시되어 있으며 반드시 축척대로 도시되어 있는 것은 아니다. 특정의 실시예를 보다 명확하게 하도록, 동일한 구조, 재료, 또는 프로세스 스텝의 변형예를 표시하는 기호가 도면 부호에 후속할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 사용이 이하 상세하게 기술된다. 그러나, 본 발명은 폭넓은 다양한 특정의 문맥에서 구현될 수 있는 다수의 적용가능한 발명의 개념을 제공한다는 것을 이해해야 한다. 기술된 특정의 실시예는 본 발명을 구성하고 사용하기 위한 특정의 방식에 대해 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명은 적어도 하나의 수동 등화기를 갖는 방향성 커플러 시스템을 위한 시스템 및 방법에 대해 특정의 문맥에서 바람직한 실시예와 관련하여 기술될 것이다. 몇몇 경우에서, 방향성 커플러가 관심 대상의 폭넓은 주파수 대역에 걸쳐 플랫 커플링 팩터(flat coupling factor)를 갖는 것이 바람직하지만, 방향성 커플러는 통상적으로 폭넓은 대역폭에 걸쳐 플랫 커플링 팩터를 항상 제공하지는 않는다. 이에 대한 예는 "전기적으로 단락인" 방향성 커플러에서 관측될 수 있고, 여기서 커플러 구조는 90도 전기 길이보다 훨씬 짧은 한편, 폭넓은 대역폭 상에서의 커플링 팩터는 약 20 dB/decade의 1차 고역 통과 특성(first order high pass characteristic)을 나타낼 수 있다. 도 1에 예가 도시되어 있으며, 이는 약 6 GHz의 폭넓은 대역폭에 걸쳐 통상적인 방향성 커플러의 커플링 팩터를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 커플링 팩터는 고역 통과 특성을 나타낸다(예를 들어, 커플링 팩터는 주파수에 따라 증가함). 4G LTE(Long-Term Evolution) 표준에 대해 사용된 주파수 대역의 하한 및 상한에 대응하는 700 MHz 및 2.7 GHz에서, 커플링 팩터는 각각 약 -28.7 dB 및 약 -17.1 dB이다. LTE 대역에 걸쳐 커플링 팩터(예를 들어, 11.6 dB)의 큰 편차가 관측되고, 이는 보상되지 않은 채로 남겨지면, 전체 시스템 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
양호한 시스템 성능을 달성하기 위해, 필터 네트워크 또는 필터라 또한 지칭되는 등화기는 원하는 주파수 대역에 걸쳐 결합된 응답을 등화하고 커플링 팩터의 편차를 감소시키도록 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 방향성 커플러를 등화하는 수동 등화기(예를 들어, 수동 컴포넌트에 의해 형성된 등화기)를 사용한다. 몇몇 실시예의 수동 등화기는 네거티브 대역내 롤오프(roll-off)를 갖는 필터 네트워크를 포함한다. 고역 통과 특성을 갖는 방향성 커플러 다음에 저역 통과 롤오프 특성을 갖는 필터 네트워크를 배치함에 따라, 필터 네트워크 다음의 결합된 응답은 (예를 들어, 도 2a의 수동 등화기(108)의 단자(112)에서) 원하는 주파수 범위에 걸쳐 더 평탄해진다. 또한, 필터 네트워크는 동작 주파수 범위 내의 시스템의 특성 임피던스에 매칭되는(예를 들어, 결합된 송신 라인에 매칭되는) 일정한 입력 및 출력 임피던스를 제공함에 따라 방향성 커플러의 방향성은 필터 네트워크에 의해 훼손되지 않는다. 방향성 커플러 및 수동 등화기(들)를 포함하는 방향성 커플러 시스템에 관한 더 많은 세부사항이 이하에 기술된다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 수동 등화기(108)를 갖는 방향성 커플러 시스템(100)을 도시한다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 방향성 커플러 시스템(100)은 방향성 커플러(102), 수동 등화기(108) 및 종단 부하(110)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방향성 커플러(102)는 입력 포트(103), 송신 포트(104), 접속 포트(105) 및 분리 포트(isolated port)(106)를 갖는다. 몇몇 실시예에 따르면, 수동 등화기(108)는 2개의 단자를 갖고, 제1 단자(111)는 방향성 커플러(102)의 접속 포트(105)에 접속되고, 수동 등화기(108)의 제2 단자(112)는 방향성 커플러 시스템(100)의 등화된 접속 포트로서 기능할 수 있고, 시스템의 후속 회로(도시하지 않음)에 접속될 수 있다. 일례로서, 수동 등화기(108) 및 종단 부하(110)는 방향성 커플러(102)가 하나의 집적 회로(IC)로 집적될 수 있게 하고, 단자(112)는 IC의 등화된 접속 포트로서 기능할 수 있다. 수동 등화기(108)에 관한 세부사항은 이하 도 3, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5를 참조하여 기술된다. 몇몇 실시예에 따르면, 방향성 커플러(102)의 분리 포트(106)는 종단 부하(110)에 의해 종단된다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 종단 부하(110)가 시스템의 특성 임피던스(예를 들어, 50 Ω 또는 75 Ω)에 매칭될 수 있고, 분리 포트(106)와 레퍼런스 단자(114) 사이에 접속될 수 있음을 이해할 것이다. 몇몇 실시예에서, 레퍼런스 단자(114)는 접지 단자이다.
당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 몇몇 실시예에서, 방향성 커플러(102)가 대칭형 디바이스일 수 있음을 이해할 것이다. 이것은 입력 포트(103) 및 송신 포트(104)의 역할이 분리 포트(106) 및 접속 포트(105)의 역할과 함께 스위칭될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 접속 포트(105)가 종단되고 송신 포트(104)에 입사하는 신호가 도입될 때, 도입된 신호는 입력 포트(103)로 송신되고 분리 포트(106)에 접속된다. 대칭형 방향성 커플러는 본 명세서에서 기술된 각종 실시예에서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 수동 등화기(108a/180b)를 갖는 양방향성 커플러 시스템(100)을 도시한다. 도 2b에서, 커플러(102)는 양방향성 커플러이고, 제1 수동 등화기(108a)의 제1 단자(111a)는 접속/분리 포트(105/106) 중 첫 번째 포트에 접속되고, 제2 수동 등화기(108b)의 제1 단자(111b)는 접속/분리 포트(105/106) 중 두 번째 포트에 접속된다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 수동 등화기(108a) 및 제2 수동 등화기(108b)는 동일한 구조를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 수동 등화기(108a)의 제2 단자(112a) 및 제2 수동 등화기(108b)의 제2 단자(112b)는 방향성 커플러 시스템(100)의 등화된 접속/분리 포트로서 각각 기능할 수 있다.
도 2c는 몇몇 실시예에 따른 수동 등화기(108) 및 선택가능한 접속 포트를 갖는 양방향성 커플러 시스템(100)을 도시한다. 도 2c에 도시한 바와 같이, 양방향성 커플러 시스템(100)의 실시예는 양방향성 커플러(102), 수동 등화기(108), 종단 부하(110), 및 2개의 스위치 Sa 및 Sb를 포함한다. 몇몇 실시예에 따르면, 스위치 Sa는 2개의 선택가능한 위치 T1 및 T2를 갖고, 스위치 Sb는 2개의 선택가능한 위치 T3 및 T4를 갖는다. 스위치 Sa 및 Sb는 제각기의 제1 위치에서, 스위치 Sa가 위치 T2에 있고, 스위치 Sb가 위치 T4에 있으며, 스위치 Sa 및 Sb의 제각기의 제2 위치에서, 스위치 Sa가 위치 T1에 있고, 스위치 Sb가 위치 T3에 있도록 동기화된다. 도 2c는 2개의 스위치 Sa 및 Sb를 도시하지만, 다른 개수 및/또는 타입의 스위치가 가능하고 본 개시 내용의 범위 내에 있으며, 예를 들어, 스위치 Sa 및 Sb는 접속/분리 포트(105/106)에 접속되고 스위치 Sa 및 Sb와 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 더블 폴 더블 스로우(double-pole double-throw) 스위치로 대체될 수 있다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 스위치 Sa 및 Sb가 제각기의 제1 위치(예를 들어, T2 및 T4)에 있을 때, 양방향성 커플러(102)의 접속/분리 포트(105)는 수동 등화기(108)의 제1 단자(111)에 접속되고, 양방향성 커플러(102)의 접속/분리 포트(106)는 종단 부하(110)의 의해 종단되고, 스위치 Sa 및 Sb가 제각기의 제2 위치(예를 들어, T1 및 T3)에 있을 때, 양방향성 커플러(102)의 접속/분리 포트(105)는 종단 부하(110)의 의해 종단되고, 양방향성 커플러(102)의 접속/분리 포트(106)는 수동 등화기(108)의 제1 단자(111)에 접속된다. 몇몇 실시예에 따르면, 수동 등화기(108)의 제2 단자(112)는 방향성 커플러 시스템(100)의 등화된 결합 포트로서 기능할 수 있다.
도 2c에서, 양방향성 커플러 시스템(100)은 접속/분리 포트(105/106)와 수동 등화기(108) 및 종단 부하(110) 사이에 스위치(예를 들어, 스위치 Sa 및 Sb)를 부착함으로써 구현된다. 스위치는 감지, 예를 들어, 순방향 감지 또는 역방향 감지를 위한 방향을 선택한다. 도 2c에 도시한 유연성 있는 아키텍처에 따라, 단지 하나의 수동 등화기(108) 및 하나의 종단 부하(110)가 (예를 들어, 2개의 등화기가 사용되는 도 2b에 비해) 시스템의 컴포넌트 비용을 낮추는 양방향성 커플러 시스템(100)에서 사용된다. 또한, 분리 포트에서 잘 제어된 종단 부하 임피던스는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 높은 방향성을 허용한다. 수동 등화기(108), 스위치 Sa와 Sb, 및 종단 부하(110)는 집적 회로(IC)로서 반도체 기판 상에서 양방향성 커플러(102)와 모노리식으로 집적될 수 있고, 그 경우에, 도 2c에 도시한 설계는 하나의 수동 등화기 및 하나의 종단 부하를 이용하여 실리콘 면적을 상당히 절약할 수 있게 된다. 수동 등화기(108)는 인덕터(들)(도 3의 인덕터 L, 및 도 5의 인덕터 L1 및 L2 참조)를 갖고, 온칩 인덕터를 구현하는 데에 통상적으로 큰 실리콘 면적이 요구됨에 따라, 수동 등화기의 개수가 줄어들면 필요한 다이 면적을 크게 감소시킬 수 있다.
도 2c에 도시한 설계는 커플러의 방향성이 종단 부하(110)의 정확도에만 위존하고, 수동 등화기(108)의 컴포넌트의 정확도에는 의존하지 않는다는 다른 장점을 갖는다. 따라서, 커플러 시스템(100)의 높은 방향성이 대량 생산에 있어 달성될 수 있다.
수동 등화기(108)의 구조는 도 3, 도 4a 내지 도 4c, 및 도 5를 참조하여 상세하게 기술된다. 도 3을 참조하면, 저역 통과 토폴로지를 갖는 수동 등화기(108)에 대한 구조가 도시되어 있고 이하에서 저역 통과 설계라 지칭될 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 수동 등화기(108)는 인덕터 L과 병렬로 접속된 제1 캐패시터 Cn을 포함하는, 수동 등화기(108)의 제1 단자(111)와 제2 단자(112) 사이에 접속된 공진 회로를 포함한다. 제1 캐패시터 Cn과 인덕터 L 사이의 병렬 커플링으로 인해, 도 3에 도시한 공진기 회로는 이하에서 병렬 공진 회로라 또한 지칭될 수 있다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 공진 회로는 공진기, LC 회로, 또는 탱크 회로라 또한 지칭될 수 있음을 이해할 것이다. 공진 회로는 세라믹 캐패시터, 표면 탄성파(SAW) 필터, 및 전송 라인과 같은 임의의 적절한 전기 부품을 이용하여 형성될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, 제1 저항기 R1 및 제2 저항기 R2는 수동 등화기(108)의 제1 단자(111)와 제2 단자(112) 사이에서 직렬로 접속된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 저항기 R1은 제1 노드(122)에서 제2 저항기 R2에 접속된다. 몇몇 실시예에서, 수동 등화기는 레퍼런스 단자(114)와 제1 노드(122) 사이에 접속된 제2 캐패시터 C를 더 포함할 수 있다. 제2 캐패시터 C는 본 명세서에서 션트 캐패시터 C, 또는 션트 네트워크라 또한 지칭될 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 레퍼런스 단자(114)는 접지 단자이다.
상술한 바와 같이, 수동 등화기(108)는 접속 신호에 대해 스펙트럼 평탄화(spectral flattening)를 제공하는 비반사 등화기(non-reflective equalizer)인 한편, 부착되는 경로에서 적은 미스매칭을 나타내거나 혹은 미스매칭을 나타내지 않는다. 더욱이, 도 3에 도시한 저역 통과 설계에 대해, 병렬 공진 회로는 수동 등화기(108)의 등화된 출력의 주파수 응답에서 주파수 선택적인 노치(도 6의 약 5.5 GHz에서 중심에 있는 주파수 선택적인 노치 참조)를 생성하고, 이러한 주파수 선택적인 노치는 관심 대역 외에 또는 대역 내에 도입되어 등화된 출력의 원치 않는 주파수를 억제하거나 혹은 주파수 응답을 더 쉐이핑(shape)할 수 있다. 공진기 회로에 의해 제공된 주파수 선택적인 노치는 기존의 설계에 비해 본 발명의 다른 장점이다.
도 4a 내지 도 4c는 주파수 선택적인 노치에 대해 튜닝가능한 위치를 갖는 수동 등화기(108)의 몇몇 실시예를 도시한다. 도 4a에서, 수동 등화기(108)의 실시예는 도 3의 저역 통과 설계와 유사하지만, 수동 등화기(108)의 제1 캐패시터 Cn과 제1 및 제2 단자(111/112) 중 하나 사이에, 예를 들어, 제1 캐패시터 Cn과 제1 단자(111) 사이에 접속된 추가의 스위치 S를 갖는다. 몇몇 실시예에 따르면, 스위치 S가 폐쇄될 때, 제1 캐패시터 Cn은 인덕터 L과 병렬 공진 회로를 형성하고, 주파수 선택적인 노치를 제공하고, 스위치 S가 개방될 때, 제1 캐패시터 Cn은 수동 등화기(108)에서 바이패스되어, 어떠한 공진 회로도 형성되지 않는다.
도 4b는 조정가능한 제1 캐패시터 Cn을 제외하고, 도 4a에 도시한 수동 등화기와 유사한 수동 등화기(108)를 도시한다. 도 4b의 설계는 도 4a에 도시한 설계와 동일한 공진 회로를 바이패스하는 옵션을 제공한다. 또한, 도 4b의 설계는 상이한 위치에서 억제된 주파수에 대해 주파수 선택적인 노치의 위치를 제어하거나, 혹은 등화된 출력의 주파수 응답을 형성함에 있어 더 나은 유연성을 제공하기 위해 가변 캐패시턴스 Cn의 추가된 유연성을 제공한다.
도 4c는 프로그래밍가능한 캐패시터 영역을 사용하는 수동 등화기(108)를 도시한다. 몇몇 실시예에서, 캐패시터 어레이는 복수의 캐패시터 Cn1, Cn2, … Cnn 중 각각의 캐패시터와 수동 등화기(108)의 제1 및 제2 단자(111/112) 중 하나 사이에 접속된 복수의 스위치 S1, S2, … Sn과 함께 제1 인덕터 L과 병렬로 접속된 복수의 캐패시터 Cn1, Cn2, … Cnn을 포함한다. 복수의 스위치 S1, S2, … Sn을 폐쇄하거나 또는 개방함으로써, 공진기 회로의 총 캐패시턴스(예를 들어, 각각의 폐쇄된 스위치와의 캐패시터 Cn1, Cn2, … Cnn의 캐패시턴스의 합산)가 변경될 수 있고, 이는 도 4b의 조정가능한 캐패시턴스 Cn과 유사한 기능을 제공한다.
도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 도시한 저역 통과 설계에 대해, 수학식(1)-(3)은 수동 필터(108) 내의 컴포넌트(제1 인덕터의 인덕턴스 L, 제1 캐패시터의 캐패시턴스 Cn, 및 션트 캐패시터의 캐패시턴스 C)와 수동 필터(108)의 특성 임피던스 Z0 사이의 관계를 기술한다. 수학식(1)-(3)에서, Z1은 L 및 Cn을 포함하는 LC 회로의 임피던스이고, Z2는 션트 캐패시터 C의 임피던스이고, R은 수동 필터(108)의 입력/출력 임피던스이고, ω는 사용가능한 주파수 대역의 하측 에지에서의 각주파수이다. Cn의 값이 C보다 훨씬 작을 때, 수학식(3)은 수학식(4)으로 간략화될 수 있다.
Figure pat00001
매칭된 회로에 대해, 몇몇 실시예에서 저항기 R1 및 R2는 값이 Z0과 실질적으로 등등한 매칭 저항기 값 R을 갖는다. 몇몇 실시예에 따르면, 커플러의 동작 주파수 범위는 병렬 공진 탱크의 공진 주파수 미만이고, 예를 들어,
Figure pat00002
이다. ω가
Figure pat00003
보다 훨씬 작을 때(예를 들어,
Figure pat00004
), 수학식(3)은 수학식(4)에 의해 근사화될 수 있다. 수학식(4)은 ω와 독립적이므로, 실질적으로 일정한 매칭 임피던스가 커플러의 원하는 동작 주파수 범위에서 등화기(108)에 의해 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 인덕터의 인덕턴스 L은 약 1 nH 내지 약 10 nH의 값을 갖고, 저항 R은 약 30 Ω 내지 약 100 Ω의 값을 갖고, 캐패시턴스 Cn은 약 0.5 pF 내지 약 10 pF의 값을 갖고, 캐패시턴스 C는 약 0.5 pF 내지 약 10 pF의 값을 갖는다. 대안적으로, 상기 범위 밖의 다른 값이 사용될 수 있다.
저역 통과 설계에 대해, 응답성 컴포넌트에 대한 파라미터, 예를 들어, 인덕턴스 L 및 캐패시턴스 C는 수동 등화기(108)의 컷오프 주파수 및 롤오프 특성을 제어하도록 선택되고, 이는 또한 몇몇 실시예에서, 관심 주파수 대역(the frequency band of interest)에 걸쳐 방향성 커플러 시스템(100)의 결합 출력의 평탄성을 제어한다. 또한, 캐패시터 Cn은 인덕터 L과 병렬 공진기를 형성하고 그 캐패시턴스 Cn은 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 기술한 바와 같이, 사전결정된 위치에서 원치 않는 주파수를 억제하기 위해 튜닝가능한 주파수 선택적인 노치를 제공하도록 변화될 수 있다.
도 5는 대역 통과 토폴로지를 갖는 수동 등화기(108)를 도시하며 이하에서 대역 통과 설계라 지칭될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도 5의 대역 통과 설계는 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 도시한 저역 통과 설계의 주파수 응답보다 방향성 커플러 시스템(100)의 결합 출력에 대해 더 평탄한 주파수 응답을 달성할 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 도 5에 도시한 대역 통과 설계는 대역외 신호에 대해 추가의 주파수 억제를 제공하지 않는다.
도 5에 도시한 바와 같이, 수동 등화기(108)는 제1 캐패시터 C1와 직렬로 접속된 제1 인덕터 L1을 갖는 공진 회로를 포함하고, 공진 회로는 수동 등화기(108)의 제1 단자(111)와 제2 단자(112) 사이에 접속된다. 제1 인덕터 L1 및 제1 캐패시터 C1의 직렬 접속으로 인해, 도 5에 도시한 공진 회로는 이하에서 직렬 공진기 회로라 지칭될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 저항기 R1 및 제2 저항기 R2는 수동 등화기(108)의 제1 단자(111)와 제2 단자(112) 사이에서 직렬로 접속된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 저항기 R1은 제1 노드(122)에서 제2 저항기 R2에 접속된다. 몇몇 실시예에서 수동 등화기(108)는 레퍼런스 단자(114)와 제1 노드(122) 사이에 병렬로 접속된 제2 캐패시터 C2 및 제2 인덕터 L2를 더 포함할 수 있다. 제2 캐패시터 C2 및 제2 인덕터 L2는 션트 공진기라 또한 지칭될 수 있는 병렬 공진 회로의 형태로 션트 네트워크를 형성한다. 몇몇 실시예에 따르면, 레퍼런스 단자(114)는 접지 단자이다.
도 5에 도시한 대역 통과 설계는 몇몇 실시예에 따라, 직렬 공진기 및 션트 공진기가 관심 대역의 하한에서 공진 주파수로 튜닝될 때 저역 통과 설계의 롤오프보다 가파른 롤오프를 나타낸다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 공진 주파수가 서로 간에 근접할 때, 직렬 공진기 및 션트 공진기는 관심 대역의 하한에서 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수로 각각 튜닝될 수 있다. 예를 들어, LTE(예를 들어, 700MHz 내지 2.7 GHz)에 사용된 방향성 커플러에 대해, 직렬 공진기 및 션트 공진기는, 예를 들어, 약 700MHz 근처에서 대역의 하한으로 튜닝될 수 있다. 직렬 공진기 및 션트 공진기를 튜닝함으로써, 도 5의 대역 통과 설계는 대역내 평탄성을 최적화하는 능력을 제공하고 접속 신호에 대해 우수한 이득 평탄성을 제공한다. 그러나, 대역 통과 설계는 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 도시한 저역 통과 설계에서 L 및 Cn을 포함하는 병렬 공진기에 의해 누릴 수 있는 추가의 주파수 선택성(예를 들어, 700 MHz 내지 2.7 GHz의 동작 주파수 범위에 대해 WLAN 대역에서 5.5 GHz 근처에서 대역외 주파수를 배제함)을 제공하지 않는다. 몇몇 실시예에 따르면, 공진기의 응답성 컴포넌트(예를 들어, 직렬 및 션트 공진기의 캐패시터 C1/C2 및 인덕터 L1/L2)의 Q 팩터는 10 이상이다. 몇몇 실시예에서 높은 Q 팩터(예를 들어, 10 이상)는 수동 등화기(108)의 총 응답에 대해 공진기(예를 들어, 직렬 및 션트 공진기)의 대역폭의 효과를 감소시킨다. 높은 Q 팩터로 인해, 공진기 회로의 대역폭은 수동 등화기(108)의 응답에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.
저역 통과 설계에 대해, 도 5의 대역 통과 설계에서의 2개의 저항기 R1 및 R2는 최적의 커플러 성능을 위해 수학식(7)의 특성 임피던스 Z0에 매칭되어야 한다. 도 5의 수동 등화기(108)의 직렬 공진기 및 션트 공진기의 임피던스 ZS 및 ZP는 수학식(5) 및 (6)에 각각 제공된다. 수학식(7)은 수동 등화기(108)의 입력 및 출력 임피던스 R을 제공한다.
Figure pat00005
도 5를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 직렬 공진기의 인덕턴스 L1 및 캐패시턴스 C1, 션트 공진기의 인덕턴스 L2 및 캐패시턴스 C2와 같은 수동 등화기(108)의 응답성 컴포넌트에 대한 파라미터는 수학식(7)에 따라 선택된다. 몇몇 실시예에 따르면, 인덕턴스 L1은 약 1 nH 내지 약 20 nH의 값을 갖고, 캐패시턴스 C1은 약 0.5 pF 내지 약 20 pF의 값을 갖고, 임피던스 R은 약 30 Ω 내지 약 70 Ω의 값을 갖고, 캐패시턴스 C2는 약 0.5 pF 내지 약 20 pF의 값을 갖고, 인덕턴스 L2는 약 1 nH 내지 약 20 nH의 값을 갖는다. 이와 달리, 상기 범위 밖의 다른 값이 사용될 수 있다.
대역 통과 설계에 대해, 제1 인덕터 L1 및 제2 인덕터 L2가 동등한 인덕턴스 L로 되어 있고, 제1 캐패시터 C1 및 제2 캐패시터 C2가 동등한 캐패시턴스 C로 되어 있을 때, 수학식(7)의 특성 임피던스 Z0는 이하의 수학식(8)으로 감소하고,
Figure pat00006
이 수학식은 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 도시한 저역 통과 설계에 대해 수학식(4)과 동일한 표현을 갖는다. L1, L2, C1 및 C2의 값은 도 5에 도시한 대역 통과 설계의 동작의 대역폭 및 주파수 롤오프를 결정한다. 몇몇 실시예에서, 직렬 공진기는 제1 공진 주파수
Figure pat00007
로 튜닝되고, 여기서 w1 = 2πf1이고, 병렬 공진 회로(예를 들어, 션트 공진기)는 제2 공진 주파수
Figure pat00008
로 튜닝되고, 여기서 w2 = 2πf2이다. 상기 수학식에서, ω1 및 ω2는 관심 대역의 하한에서(예를 들어, 관심 대역의 최하측 주파수에서 혹은 그 근처에서) 동일한 공진 주파수일 수 있거나(예를 들어, ω1 = ω2) 혹은 2개의 근접하게 이격된 공진 주파수(예를 들어,
Figure pat00009
)일 수 있다.
저역 통과 설계 및 대역 통과 설계 양쪽에 대해, 수학식(1)-(4) 및 수학식(5)-(8)을 이용하는 경우에 획득된 롤오프보다 가파른 롤오프를 획득하기 위해 수동 등화기를 튜닝하는 것이 가능하다. 일반적으로, 이것은 회로의 임피던스 매칭의 품질을 제각기의 Z0으로 절충하는 것을 수반하고 등화기가 접속되는 커플러의 방향성을 저하시킬 수 있다. 그러나, 이것은 등화기가 더 넓은 대역폭에 걸쳐 사용되게 할 수 있고 매칭된 회로의 커플링보다 평탄한 커플링을 달성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 방향성 커플러 시스템(100)은 개별 솔루션(discrete solution)으로서 구현된다. 예를 들어, 수동 등화기(108)는 개별 인덕터 및 개별 캐패시터와 같은 개별 컴포넌트를 이용하여 구현될 수 있다. 개별 수동 등화기(108), 방향성 커플러(102), 종단 부하(110) 및 하나 이상의 스위치가 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 적절한 기판 상에 탑재될 수 있다. 다른 실시예에서, 수동 등화기(108)는 보조 회로로서 방향성 커플러(102)의 설계로 통합되고, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 방향성 커플러 시스템(100)은 통합된 솔루션(intergrated solution)으로서 구현되고, 예를 들어, 실리콘, 갈륨-비소, 갈륨-질화물, 인듐-인화물, 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 또는 다른 적절한 반도체 기판과 같은 모노리식 반도체 기판 상에 제조된 집적 회로(IC)로서 구현된다. 통합된 솔루션은 개별 솔루션에 비해 감소된 크기, 비용, 및 전력 소비와 같은 추가의 장점을 제공할 수 있다.
도 6은 수동 등화기에 대해 저역 통과 설계를 이용하는 방향성 커플러 시스템의 커플링 팩터에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 특히, 도 6에서, 도 2 및 도 3a 내지 도 3c에 도시한 것과 같은 저역 통과 설계를 갖는 수동 등화기는 방향성 커플러의 커플링 경로에 삽입되어 시뮬레이션된다. 비교를 위해, 시뮬레이션에서 사용된 방향성 커플러는 도 1의 시뮬레이션 결과를 생성하는데 사용된 방향성 커플러와 동일하다.
도 6을 참조하면, 700 MHz 및 2.7 GHz에서 커플링 팩터는 각각 약 -30.5 dB 및 -28.3 dB이다. LTE 대역의 하한과 상한 사이의 커플링 팩터의 편차는 약 2.2 dB로 감소되었고, 이는 수동 등화기를 갖지 않는 동일한 방향성 커플러에 대해 도 1에서 관측된 11.6 dB 편차보다 훨씬 작다. 또한, 캐패시터 Cn 및 인덕터 L을 포함하는 병렬 공진 회로는 5.5 GHz 근처에서 주파수 노치를 생성한다. 도 1과 비교하면, 5.5 GHz 근처에서 대역외 주파수에 대해 30 dB의 배제가 제공된다. 도시되어 있지 않지만, 병렬 공진 회로의 캐패시터 Cn은 700 MHz와 900 MHz 사이의 저주파 LTE 채널을 이용하면서 WLAN 802.11bg 신호를 억제하기 위해 주파수 노치의 위치를, 예를 들어, 2.4 GHz로 변경하도록 또한 튜닝될 수 있다.
도 7은 수동 등화기를 위한 대역 통과 설계를 이용하는 방향성 커플러 시스템의 커플링 팩터에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 대역 통과 설계를 갖는 수동 등화기는, 도 5에 도시한 바와 같이, 도 1에서 사용된 동일한 방향성 커플러의 커플링 경로에 삽입되어 시뮬레이션된다. 실질적으로 평탄한 커플링 팩터는 넓은 대역폭에 걸쳐 관측된다. 예를 들어, 700 MHz 및 2.7 GHz에서의 커플링 팩터는 각각 약 -29.3 dB 및 -29.1 dB이다. 약 0.2 dB의 작은 편차가 LTE 대역의 상한과 하한 사이에서 관측된다. 대역 통과 설계의 우수한 커플링 평탄성(예를 들어, 약 0.2 dB 편차)은 기존의 설계에 비해 본 발명의 다른 장점을 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 주파수(RF) 시스템(550)의 실시예를 도시한다. 시스템(550)은 방향성 커플러 시스템(504)의 실시예를 통해 안테나(512)에 접속된 RF 트랜시버(552)를 포함한다. 방향성 커플러 시스템(504)의 출력은 전력 검출기(508)를 통해 콘트롤러(510)에 접속된다. 시스템(550)은, 예를 들어, 방향성 커플러 시스템(504) 내에서 스위치의 위치를 선택함으로써 순방향 및 역방향으로 송신되는 전력 및 반사된 전력을 측정하도록 사용될 수 있다. 방향성 커플러 시스템(504)은, 예를 들어, 본 명세서에서 개시된 방향성 커플러 시스템(100)의 실시예를 이용하여 구현될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 반도체 디바이스(예를 들어, 집적 회로(IC)(900 및 960))의 실시예의 횡단면도를 도시한다. 몇몇 실시예에서, 반도체 디바이스(900 또는 960)는 반도체 기판(910) 상에 집적된 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)를 포함한다. 반도체 기판(910)은 실리콘, 결정질 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 및/또는 GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, GaInAsP 등과 같은 III-V 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 반도체 기판(910)은 또한 벌크 실리콘 기판 또는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판일 수 있다. 얕은 트렌치 분리(Shallow Trench Isolation : STI) 영역(도시하지 않음)은 반도체 기판(910)에서 활성 영역을 분리하기 위해 반도체 기판(910)에 형성될 수 있다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 반도체 디바이스(900)는 기판(910) 내에/상에 형성된 트랜지스터(905)를 갖는다. 몇몇 실시예에 따르면, 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)는 기판(910) 내에/상에 형성된다. 방향성 커플러(920)는 도 2a 내지 도 2c에 도시한 방향성 커플러(102)와 같은 임의의 적절한 방향성 커플러일 수 있다. 수동 네트워크(930)는 본 발명에서 수동 등화기(108)를 포함할 수 있고, 방향성 커플러(920)에 대해 종단 부하와 같은 추가의 수동 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 도전성 피쳐(예를 들어, 도전성 라인 및 비아)가 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)를 반도체 디바이스(900) 내의 다른 회로에 접속한다.
도 9b는 반도체 디바이스(900)의 다른 실시예를 도시하고, 도 9b의 동일한 참조 부호는 도 9a의 동일한 부분을 도시한다. 도 9b에 도시한 바와 같이, 층간 유전체(ILD)층(907)이 기판(910) 상에 형성된다. 금속간 유전체(IMD)층 또는 재분배층(RLD)일 수 있는 구조(909)가 ILD층(907) 위에 형성된다. 구조(909)는 유전체층에 인터커넥트 구조를 형성하는 금속 라인 및 비아(도시하지 않음)와 같은 도전성 피쳐를 갖는 하나 이상의 유전체층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 구조(909)의 유전체층은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 로우 k(low-k) 유전체 재료, 또는 임의의 다른 적절한 유전체 재료를 포함한다. 도 9b에 도시한 바와 같이, 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)가 구조(909)에 형성되고, 구조(909)의 하나 이상의 유전체층을 통해 연장할 수 있다. 도 9b는 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)가 동일한 층(들)에 배치되는 것을 도시하지만, 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)는 반도체 디바이스(900)의 상이한 층에 배치될 수 있다. 도시하지 않지만, 도전성 피쳐(예를 들어, 도전성 라인 및 비아)는 방향성 커플러(920) 및 수동 네트워크(930)를 반도체 디바이스(900) 내의 다른 회로에 접속한다.
도 10은 몇몇 실시예에 따라 방향성 커플러를 동작시키는 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 도 10에 도시한 플로우차트는 단지 일례이며, 이는 특허청구범위의 범위를 과도하게 제한해서는 안 된다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다수의 변형예, 대안예 및 변경예를 인지할 것이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 각종 스텝이 부가되고, 제거되고, 대체되고, 재배치되고, 반복될 수 있다.
도 10을 참조하면, 스텝(1010)에서, RF 신호는 방향성 커플러의 입력 포트 및 출력 포트 중 하나에 제공된다. 스텝(1020)에서, 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 하나에서의 출력 신호는 수동 등화기를 이용하여 등화된다. 수동 등화기는 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 하나에 접속된 제1 단자, 및 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 갖는 제1 공진기를 갖고, 제1 공진기는 수동 등화기의 제1 단자와 제2 단자 사이에 접속된다. 수동 등화기는 수동 등화기의 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬로 접속된 제1 저항기와 제2 저항기, 및 레퍼런스 단자와 노드 사이에 접속된 제2 캐패시터를 또한 갖고, 노드는 제1 및 제2 저항기에 접속된다.
발명의 실시예는 이하에 요약되어 있다. 본 명세서에서 기술된 명세서 및 특허청구범위의 전체로부터 다른 실시예가 또한 이해될 수 있다. 하나의 일반적인 양태는 입력 포트, 송신 포트, 접속 포트 및 분리 포트를 갖는 방향성 커플러를 포함하는 디바이스를 포함한다. 디바이스는 상기 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 첫 번째 포트에 접속된 제1 단자를 갖는 제1 수동 등화기를 또한 포함하고, 상기 제1 수동 등화기는 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함하는 공진기를 구비하고, 상기 공진기는 상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 접속된다. 상기 제1 수동 등화기는 상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 직렬로 접속된 제1 저항기 및 제2 저항기를 또한 구비하고, 상기 제1 저항기는 제1 노드에서 상기 제2 저항기에 접속된다. 상기 제1 수동 등화기는 레퍼런스 단자와 상기 제1 노드 사이에 접속되는 션트 네트워크를 더 구비한다.
구현예는 하나 이상의 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다. 디바이스는 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트 및 상기 분리 포트 중 두 번째 포트에 접속된 종단 부하를 더 포함할 수 있다. 디바이스는 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트 및 상기 분리 포트 중 두 번째 포트에 접속된 제2 수동 등화기를 더 포함할 수 있다. 디바이스는 상기 방향성 커플러와 상기 제1 수동 등화기 사이에 접속된 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 스위치는 제1 위치 및 제2 위치를 갖는다. 상기 스위치의 상기 제1 위치에서, 상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자가 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트에 접속되고, 상기 방향성 커플러의 상기 분리 포트가 종단되고, 상기 스위치의 상기 제2 위치에서, 상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자가 상기 방향성 커플러의 상기 분리 포트에 접속되고, 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트가 종단된다.
디바이스의 상기 공진기는 상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 병렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함할 수 있다. 상기 션트 네트워크는 상기 레퍼런스 단자와 상기 제1 노드 사이에 접속된 제2 캐패시터를 포함할 수 있다. 상기 제1 캐패시터의 캐패시턴스는 조정가능하다. 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 저항기는 동일한 저항 R을 갖고, 여기서
Figure pat00010
이고, L은 상기 제1 인덕터의 인덕턴스이고, C는 상기 제2 캐패시터의 캐패시턴스이다. 상기 제1 수동 등화기는 사전결정된 주파수 범위 밖의 주파수 선택적인 노치를 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 공진기는 상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 및 제2 단자 사이에 직렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함할 수 있다. 상기 션트 네트워크는 상기 레퍼런스 단자와 상기 제1 노드 사이에 병렬로 접속된 제2 인덕터 및 제2 캐패시터를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 저항기는 동일한 저항 R을 갖고, 여기서
Figure pat00011
이고, C1은 상기 제1 캐패시터의 캐패시턴스이고, L1은 상기 제1 인덕터의 인덕턴스이고, L2는 상기 제2 인덕터의 인덕턴스이고, C2는 상기 제2 캐패시터의 캐패시턴스이고, ω는 각주파수이다. 상기 방향성 커플러 및 상기 제1 수동 등화기는 반도체 기판 상에 모노리식으로(monolithically) 집적될 수 있다.
다른 일반적인 양태는 반도체 기판 상에 배치된 방향성 커플러와, 상기 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트에 각각 접속된 제1 스위치 및 제2 스위치 - 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 각각은 제1 위치 및 제2 위치를 가짐 - 와, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 하나에 접속된 제1 단자를 갖는 수동 등화기를 포함하는 집적 회로(IC)를 포함한다. 상기 수동 등화기는 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬로 접속되는 공진기 회로와, 노드에서 제2 저항기에 접속되는 제1 저항기 - 상기 제1 및 제2 저항기는 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 접속됨 - 와, 상기 노드와 레퍼런스 단자 사이에 접속되는 션트 네트워크를 구비한다. 상기 제1 및 제2 스위치의 각각의 제1 위치에서, 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자가 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트에 접속되고, 상기 방향성 커플러의 상기 분리 포트가 종단된다. 상기 제1 및 제2 스위치의 각각의 제2 위치에서, 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자가 상기 방향성 커플러의 상기 분리 포트에 접속되고, 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트가 종단된다.
몇몇 실시예에서, 상기 공진기 회로는 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 병렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 션트 네트워크는 상기 노드와 상기 레퍼런스 단자 사이에 접속된 제2 캐패시터를 포함한다. 상기 공진기 회로의 상기 제1 캐패시터의 캐패시턴스는 조정가능하다. 상기 수동 등화기는 상기 수동 등화기의 상기 제1 캐패시터와 상기 제1 및 제2 단자 중 하나 사이에 접속된 제3 스위치를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, IC는 상기 제1 캐패시터에 병렬로 접속된 제3 캐패시터와, 상기 수동 등화기의 상기 제3 캐패시터와 상기 제1 및 제2 단자 중 하나 사이에 접속된 제4 스위치를 더 포함한다. 각종 실시예에서, 상기 수동 등화기는 사전결정된 대역폭에 걸쳐 상기 방향성 커플러의 커플링 팩터의 편차를 감소시키고, 사전결정된 대역폭에 걸쳐 실질적으로 일정한 임피던스를 제공하고, 사전결정된 대역폭 밖의 주파수 선택적인 노치를 제공하여 사전결정된 주파수 세트(a set of predetermined frequencies)를 억제한다. 다른 실시예에서, 상기 공진기 회로는 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 션트 네트워크는 상기 노드와 상기 레퍼런스 단자 사이에 병렬로 접속된 제2 인덕터 및 제2 캐패시터를 포함한다. 몇몇 실시예에 따르면, 상기 방향성 커플러는 상기 반도체 기판 위의 하나 이상의 층에 배치된다.
다른 일반적인 양태는 방향성 커플러를 동작시키는 방법으로서, 상기 방향성 커플러의 입력 포트 및 출력 포트 중 하나에 입력 RF 신호를 제공하는 단계와, 수동 등화기를 이용하여 상기 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 하나에서 출력 신호를 등화하는 단계를 포함한다. 상기 수동 등화기는, 상기 방향성 커플러의 상기 접속 포트 및 상기 분리 포트 중 하나에 접속되는 제1 단자와, 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 접속되는 공진기와, 상기 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 직렬로 접속되는 제1 저항기 및 제2 저항기와, 레퍼런스 단자와 노드 사이에 접속되는 제2 캐패시터 - 상기 노드는 상기 제1 저항기 및 제2 저항기에 접속됨 - 를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 방법은 전력 검출기를 이용하여 상기 수동 등화기의 상기 제2 단자에서 접속 RF 출력 신호의 전력을 측정하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에, 상기 공진기는 병렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함하고, 상기 방법은 제1 캐패시터의 캐패시턴스를 변경하여 주파수 선택적인 노치의 위치를 변경하므로써 사전결정된 주파수 세트를 억제하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 실시예에, 상기 공진기는 직렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함하고, 상기 수동 등화기는 션트 공진기를 형성하도록 상기 제2 캐패시터에 병렬로 접속된 제2 인덕터를 더 포함하고, 상기 방법은 사전결정된 대역폭의 하단에서 상기 제1 공진기 및 상기 션트 공진기를 공진 주파수로 튜닝하는 단계를 더 포함한다. 각종 실시예에서, 상기 공진기는 직렬로 접속된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터를 포함하고, 상기 수동 등화기는 션트 공진기를 형성하도록 상기 제2 캐패시터에 병렬로 접속된 제2 인덕터를 더 포함하고, 상기 방법은 사전결정된 대역폭의 하단에서 상기 제1 공진기 및 상기 션트 공진기를 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수로 각각 튜닝하는 단계를 더 포함한다.
수동 등화기의 몇몇 실시예의 장점은 넓은 대역폭에 걸쳐 플랫 커플링, 그리고 넓은 대역폭에 걸쳐 일정한 저항성 매칭을 실질적으로 제공하는 능력을 포함한다. 또한, 수동 등화기의 저역 통과 설계는 대역외 주파수를 억제하기 위해 주파수 선택적인 노치의 위치를 튜닝하는 능력을 제공하고 대역 통과 설계는 대역내 평탄성을 최적화하는 능력을 제공하고 우수한 커플링 평탄성을 또한 제공한다. 수동 등화기는 높은 레벨의 집적도 뿐만 아니라 크기, 비용 및 전력 소모의 감소를 제공하기 위해 방향성 커플러가 IC에 집적화되게 할 수 있다. 개시된 수동 등화기를 이용하는 방향성 커플러 시스템의 방향성은 종단 저항기의 정확도에만 의존하고, 수동 등화기의 컴포넌트의 정확도에 의존하지 않으며, 이로 인해 대량 생산 시에 방향성이 더 높아진다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었으나, 이 설명은 제한하는 의미로 해석되어서는 안 된다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 예시적인 실시예의 각종 변경 및 결합뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예가 설명을 참조하여 명확해질 것이다.

Claims (1)

  1. 입력 포트(input port), 송신 포트(transmitted port), 접속 포트(coupled port) 및 분리 포트(isolated port)를 갖는 방향성 커플러(directional coupler)와,
    상기 방향성 커플러의 접속 포트 및 분리 포트 중 첫 번째 포트에 접속된 제1 단자를 갖는 제1 수동 등화기를 포함하되,
    상기 제1 수동 등화기는,
    상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 직렬로 접속된 제1 캐패시터 및 제1 인덕터를 포함하는 공진기와,
    상기 제1 수동 등화기의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 직렬로 접속되는 제1 저항기 및 제2 저항기 - 상기 제1 저항기는 제1 노드에서 상기 제2 저항기에 접속됨 - 와,
    레퍼런스 단자와 상기 제1 노드 사이에 병렬로 접속된 제2 인덕터 및 제2 캐패시터를 포함하는 션트 네트워크를 구비하며,
    상기 제1 저항기 및 상기 제2 저항기는 동일한 저항 R을 갖고, 여기서
    Figure pat00012
    이고, C1은 상기 제1 캐패시터의 캐패시턴스이고, L1은 상기 제1 인덕터의 인덕턴스이고, L2는 상기 제2 인덕터의 인덕턴스이고, C2는 상기 제2 캐패시터의 캐패시턴스이고, ω는 각주파수인
    디바이스.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9484878B2 (en) 2014-02-18 2016-11-01 Viasat, Inc. Equalization of frequency-dependent gain
CN107911094A (zh) * 2017-12-11 2018-04-13 广东黑林通信技术有限公司 一种多功能均衡器
EP3761529A1 (en) * 2018-02-27 2021-01-06 NEC Corporation Equalizer device, communication system and equalization method
US20200036563A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 Advanced Micro Devices, Inc. Passive continuous-time linear equalizer
CN110581337B (zh) * 2019-09-23 2024-07-26 内江喜马雅拉网络技术有限公司 一种多路功率均衡器
CN113676195A (zh) * 2020-05-15 2021-11-19 大富科技(安徽)股份有限公司 一种腔体耦合器及其通信电路
CN112202443A (zh) * 2020-09-25 2021-01-08 武汉中科医疗科技工业技术研究院有限公司 射频开关装置及射频开关系统
CN113992231B (zh) * 2021-12-28 2022-06-17 荣耀终端有限公司 射频收发模组及电子设备
CN117335766B (zh) * 2023-12-01 2024-03-26 成都世源频控技术股份有限公司 一种超宽带射频均衡器结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980041586A (ko) * 1996-11-30 1998-08-17 김광호 무선전송장치의 군지연 등화회로

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2682037A (en) * 1950-09-08 1954-06-22 Bell Telephone Labor Inc Equalizer
USRE28426E (en) * 1968-11-01 1975-05-20 Signal compressors and expanders
US3611199A (en) * 1969-09-30 1971-10-05 Emerson Electric Co Digital electromagnetic wave phase shifter comprising switchable reflectively terminated power-dividing means
JPS5541561B2 (ko) * 1974-06-29 1980-10-24
US4999593A (en) 1989-06-02 1991-03-12 Motorola, Inc. Capacitively compensated microstrip directional coupler
US6552629B2 (en) * 2000-12-12 2003-04-22 Micrel, Incorporated Universally stable output filter
US7218186B2 (en) 2004-01-02 2007-05-15 Scientific Components Corporation Directional coupler
US7821352B1 (en) * 2007-06-22 2010-10-26 Smiths Interconnect Microwave Components, Inc. Ultra-wideband, directional coupler and method of implementation
WO2009151973A2 (en) * 2008-05-28 2009-12-17 Rayspan Corporation Power amplifier architectures
JP2011091644A (ja) * 2009-10-22 2011-05-06 Dx Antenna Co Ltd 高周波機器
US9319006B2 (en) * 2013-10-01 2016-04-19 Infineon Technologies Ag System and method for a radio frequency coupler
JP6227391B2 (ja) * 2013-12-12 2017-11-08 松江エルメック株式会社 受動イコライザ
CN104467727A (zh) * 2014-11-07 2015-03-25 王少夫 一种可调吸收式滤波器
US9432230B1 (en) * 2015-10-21 2016-08-30 Freescale Semiconductor, Inc. Passive equalizer capable of use in a receiver

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980041586A (ko) * 1996-11-30 1998-08-17 김광호 무선전송장치의 군지연 등화회로

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