KR20190071972A - Phase Shifter - Google Patents

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KR20190071972A
KR20190071972A KR1020170172942A KR20170172942A KR20190071972A KR 20190071972 A KR20190071972 A KR 20190071972A KR 1020170172942 A KR1020170172942 A KR 1020170172942A KR 20170172942 A KR20170172942 A KR 20170172942A KR 20190071972 A KR20190071972 A KR 20190071972A
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports

Abstract

The present invention provides a phase shifter. The phase shifter comprises: a 90 degree coupler having first to fourth ports; a first load connected to the third port and including first to third varactor diodes and a first load transmission line; and a second load connected to the fourth port and including fourth to sixth varactor diodes and a second load transmission line. The second port is opened.

Description

위상천이기 {Phase Shifter}Phase Shifter

본 발명은 위상천이기에 관한 것으로, 특히 하나의 포트를 개방하고 다수의 버렉터다이오드와 다수의 전송선로로 부하를 구성함으로써, 삽입손실이 개선되는 위상천이기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shifter, and more particularly, to a phase shifter in which insertion loss is improved by opening a single port and constituting a load by a plurality of collector diodes and a plurality of transmission lines.

정보통신 신호처리 분야에서 신호의 송수신단에서 동작하는 회로 내에서 원하는 주파수 대역에서의 통과 위상을 전기적 또는 기계적으로 변화시키는 위상천이기는, 위상 어레이 안테나의 빔 제어와 위상변조, RF 아날로그 신호처리단과 같은 이동통신 신호처리 분야에 많이 이용된다. In the field of information communication signal processing, a phase shifter that electrically or mechanically changes the phase of a pass in a desired frequency band in a circuit operating at the transmission / reception end of a signal is called a phase control circuit such as a beam control and phase modulation of a phased array antenna, It is widely used in mobile communication signal processing field.

특히, 이러한 위상천이기에 대해서는 360도 이상의 위상천이량, 소형의 크기, 저삽입손실의 특성이 요구된다. Particularly, such a phase shifter requires a phase shift amount of 360 degrees or more, a small size, and low insertion loss characteristics.

도 1은 종래의 위상천이기를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a conventional phase shifter.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 위상천이기(10)는, 90도 커플러(coupler)(20)와, 90도 커플러(20)에 연결되는 제1 및 제2부하(30, 32)를 포함한다.1, a conventional phase shifter 10 includes a 90 degree coupler 20 and first and second loads 30 and 32 connected to a 90 degree coupler 20 .

90도 커플러(20)는 제1 내지 제4포트(P1 내지 P4)를 갖고, 제1 및 제2부하(30, 32)는 각각 제3 및 제4포트(P3, P4)에 연결된다.The 90 degree coupler 20 has first to fourth ports P1 to P4 and the first and second loads 30 and 32 are connected to the third and fourth ports P3 and P4 respectively.

여기서, 제1 내지 제4포트(P1 내지 P4)에서는 입력전압에 대한 출력전압의 비인 제1 내지 제4반사계수(Γ1 내지 Γ4)가 정의되는데, 위상천이기(10)의 위상천이량 특성은 제1 및 제2부하(30, 32)에 대한 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)에 의하여 결정된다. In the first to fourth ports P1 to P4, first to fourth reflection coefficients 1 to 4, which are the ratio of the output voltage to the input voltage, are defined. The phase shift amount characteristic of the phase shifter 10 is Is determined by the third and fourth reflection coefficients (? 3,? 4) for the first and second loads (30, 32).

제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)는 전압에 따른 제1 및 제2부하(30, 32)의 리액턴스(reactance)의 변화량에 의존하는데, 360도 이상의 위상천이량을 얻기 위해서는 제1 및 제2부하(30, 32)가 반사계수가 360도 가변 가능한 구조를 가져야 한다.The third and fourth reflection coefficients? 3 and? 4 depend on the amount of reactance of the first and second loads 30 and 32 according to the voltage. In order to obtain a phase shift amount of 360 degrees or more, The second load 30, 32 must have a structure capable of varying the reflection coefficient 360 degrees.

이러한 제1 및 제2부하(30, 32)의 구조를 도면을 참조하여 설명한다.The structure of the first and second loads 30 and 32 will be described with reference to the drawings.

도 2a 내지 도 2c는 각각 종래의 제1 내지 제3예의 위상천이기의 제1 및 제2부하를 도시한 도면으로, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.Figs. 2A to 2C are diagrams showing the first and second loads of the conventional phase shifter according to the first to third examples, respectively, and will be described with reference to Fig. 1. Fig.

도 2a에 도시한 바와 같이, 종래의 제1예의 위상천이기(10)에서, 제1부하(30)는 제1 및 제2저항(R1, R2), 제1인덕터(L1) 및 제1커패시터(C1)를 포함하고, 제2부하(32)는 제3 및 제4저항(R3, R4), 제2인덕터(L2) 및 제2커패시터(C2)를 포함한다.2A, in the phase shifter 10 of the first example of the related art, the first load 30 is connected to the first and second resistors R1 and R2, the first inductor L1, And the second load 32 includes third and fourth resistors R3 and R4, a second inductor L2 and a second capacitor C2.

제1인덕터(L1), 제2저항(R2) 및 제1커패시터(C1)는 서로 직렬로 연결되고, 제1저항(R1)과 제1인덕터(L1), 제2저항(R2) 및 제1커패시터(C1)는 90도 커플러(20)의 제1전송선로(TL1)의 일단과 접지단 사이에 병렬로 연결된다.The first inductor L1, the second resistor R2 and the first capacitor C1 are connected in series with each other, and the first inductor L1 and the first inductor L1, the second inductor L2, The capacitor C1 is connected in parallel between one end of the first transmission line TL1 of the 90 degree coupler 20 and the ground terminal.

제2인덕터(L1), 제4저항(R4) 및 제2커패시터(C2)는 서로 직렬로 연결되고, 제3저항(R3)과 제2인덕터(L2), 제4저항(R4) 및 제2커패시터(C2)는 90도 커플러(20)의 제1전송선로(TL1)의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결된다.The second inductor L1, the fourth resistor R4 and the second capacitor C2 are connected in series with each other and the third resistor R3 and the second inductor L2, the fourth resistor R4, The capacitor C2 is connected in parallel between the other end of the first transmission line TL1 of the 90-degree coupler 20 and the ground terminal.

도 2b에 도시한 바와 같이, 종래의 제2예의 위상천이기(10)에서, 제1부하(30)는 제1버렉터다이오드(varactor diode)(VD1) 및 제2전송선로(TL2)를 포함하고, 제2부하(32)는 제2버렉터다이오드(VD2) 및 제3전송선로(TL3)를 포함한다.2B, in the conventional phase shifter 10 of the second example, the first load 30 includes a first varactor diode VD1 and a second transmission line TL2 And the second load 32 includes the second selector diode VD2 and the third transmission line TL3.

제1버렉터다이오드(VD1) 및 제2전송선로(TL2)는 90도 커플러(20)의 제1전송선로(TL1)의 일단과 접지단 사이에 직렬로 연결된다.The first rectifier diode VD1 and the second transmission line TL2 are connected in series between one end of the first transmission line TL1 of the 90 degree coupler 20 and the ground terminal.

제2버렉터다이오드(VD2) 및 제3전송선로(TL3)는 90도 커플러(20)의 제1전송선로(TL1)의 타단과 접지단 사이에 직렬로 연결된다.The second selector diode VD2 and the third transmission line TL3 are connected in series between the other end of the first transmission line TL1 of the 90 degree coupler 20 and the ground terminal.

도 2c에 도시한 바와 같이, 종래의 제3예의 위상천이기(10)에서, 제1부하(30)는 제1 및 제2저항(R1, R2), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 제1 및 제2버렉터다이오드(VD1, VD2) 및 제2전송선로(TL2)를 포함하고, 제2부하(32)는 제3 및 제4저항(R3, R4), 제3 및 제4인덕터(L3, L4), 제3 및 제4버렉터다이오드(VD3, VD4) 및 제3전송선로(TL3)를 포함한다.2C, in the phase shifter 10 of the third example of the related art, the first load 30 is connected to the first and second resistors R1 and R2, the first and second inductors L1 and L2 ), First and second selector diodes (VD1 and VD2) and a second transmission line (TL2), and the second load (32) includes third and fourth resistors (R3 and R4) Four inductors L3 and L4, third and fourth collector diodes VD3 and VD4, and a third transmission line TL3.

제1인덕터(L1) 및 제1버렉터다이오드(VD1)는 서로 직렬로 연결되고, 제1저항(R1)과 제1인덕터(L1) 및 제1버렉터다이오드(VD1)는 90도 커플러(20)의 제1전송선로(TL1)의 일단과 제2전송선로(TL2)의 일단 사이에 병렬로 연결된다.The first inductor L1 and the first varactor diode VD1 are connected in series with each other and the first resistor R1 and the first inductor L1 and the first varactor diode VD1 are connected to a 90 degree coupler 20 Is connected in parallel between one end of the first transmission line TL1 and one end of the second transmission line TL2.

제2인덕터(L2) 및 제2버렉터다이오드(VD2)는 서로 직렬로 연결되고, 제2저항(R2)과 제2인덕터(L2) 및 제2버렉터다이오드(VD2)는 제2전송선로(TL2)의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결된다.The second inductor L2 and the second varactor diode VD2 are connected in series to each other and the second resistor R2 and the second inductor L2 and the second varactor diode VD2 are connected to the second transmission line TL2) are connected in parallel between the other end and the ground terminal.

제3인덕터(L3) 및 제3버렉터다이오드(VD3)는 서로 직렬로 연결되고, 제3저항(R3)과 제3인덕터(L3) 및 제3버렉터다이오드(VD3)는 90도 커플러(20)의 제1전송선로(TL1)의 타단과 제3전송선로(TL3)의 일단 사이에 병렬로 연결된다.The third inductor L3 and the third collector diode VD3 are connected in series with each other and the third resistor R3 and the third inductor L3 and the third collector diode VD3 are connected to the 90 degree coupler 20 Of the first transmission line TL1 and one end of the third transmission line TL3.

제4인덕터(L4) 및 제4버렉터다이오드(VD4)는 서로 직렬로 연결되고, 제4저항(R4)과 제4인덕터(L4) 및 제4버렉터다이오드(VD4)는 제3전송선로(TL3)의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결된다.The fourth inductor L4 and the fourth rectifier diode VD4 are connected in series with each other and the fourth resistor R4 and the fourth inductor L4 and the fourth rectifier diode VD4 are connected to the third transmission line TL3) are connected in parallel between the other end and the ground terminal.

이러한 종래의 위상천이기(10)의 특성을 표를 참조하여 설명한다.The characteristics of such a conventional phase shifter 10 will be described with reference to tables.

표 1은 종래의 제1 내지 제3예의 위상천이기의 특성을 나타낸 표로서, 도 1과 도 2a 내지 도 2c를 함께 참조하여 설명한다.Table 1 is a table showing the characteristics of the phase shifter of the first to third examples of the related art, and will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 제1예의 위상천이기(10)는 약 10GHz의 중심주파수(f0), 약 350도의 위상천이량, 약 -4.8±0.5dB의 삽입손실(insertion loss) 및 미세한 크기를 갖고, 종래의 제2예의 위상천이기(10)는 약 10GHz의 중심주파수(f0), 약 380도의 위상천이량, 약 -4.5±0.7dB의 삽입손실 및 약 25*25mm2의 크기를 갖고, 종래의 제3예의 위상천이기(10)는 약 2.0GHz의 중심주파수(f0), 약 404도의 위상천이량, 약 -4.4±0.2dB의 삽입손실 및 약 28*59mm2의 크기를 갖는다.As shown in Table 1, the phase shifter 10 of the first example of the prior art has a center frequency f 0 of about 10 GHz, a phase shift of about 350 degrees, an insertion loss of about -4.8 ± 0.5 dB, The phase shifter 10 of the second conventional example has a center frequency f 0 of about 10 GHz, a phase shift of about 380 degrees, an insertion loss of about -4.5 ± 0.7 dB, and a phase shift of about 25 * 25 mm 2 The phase shifter 10 of the third example of the prior art has a center frequency f 0 of about 2.0 GHz, a phase shift of about 404 degrees, an insertion loss of about -4.4 ± 0.2 dB and a phase shift of about 28 * 59 mm 2 Size.

이와 같이, 종래의 제1 내지 제3예의 위상천이기(10)는, 다양한 구조의 제1 및 제2부하(30, 32)를 이용하여 360도 이상의 위상천이량을 갖는다.As described above, the phase shifter 10 of the first to third conventional examples has a phase shift amount of 360 degrees or more using the first and second loads 30 and 32 having various structures.

그러나, 종래의 제1 내지 제3예의 위상천이기(10)에서는, 360도 이상의 위상천이량을 얻기 위하여 전송선로의 임피던스(impedance)를 변화시키기 때문에, 삽입손실이 증가하고 손실된 전력을 보상하지 못하게 되는 문제가 있다. However, in the phase shifter 10 of the first to third examples, since the impedance of the transmission line is changed in order to obtain a phase shift amount of 360 degrees or more, the insertion loss increases and the lost power is compensated There is a problem that can not be done.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 90도 커플러의 하나의 포트를 개방하고 다수의 버렉터다이오드와 다수의 전송선로로 부하를 구성함으로써, 삽입손실이 개선되어 손실된 전력이 보상되는 위상천이기를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve such a problem. By opening one port of a 90 degree coupler and constructing a load by a plurality of diode diodes and a plurality of transmission lines, insertion loss is improved and lost power is compensated And a phase shifter.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 제1 내지 제4포트를 갖는 90도 커플러와, 상기 제3포트에 연결되고, 제1 내지 제3버렉터다이오드와 제1부하전송선로를 포함하는 제1부하와, 상기 제4포트에 연결되고, 제4 내지 제6버렉터다이오드와 제2부하전송선로를 포함하는 제2부하를 포함하고, 상기 제2포트는 개방되는 위상천이기를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a 90-degree coupler having first to fourth ports; and a second load transfer line connected to the third port and including first to third burr diode diodes and a first load transmission line And a second load connected to the fourth port and including fourth through sixth collector diodes and a second load transmission line, the second port providing an open phase shifter.

그리고, 상기 제1버렉터다이오드는 상기 제3포트와 접지단 사이에 연결되고, 상기 제1부하전송선로의 일단은 상기 제3포트에 연결되고, 상기 제2 및 제3버렉터다이오드는 상기 제1부하전송선로의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결되고, 상기 제4버렉터다이오드는 상기 제4포트와 접지단 사이에 연결되고, 상기 제2부하전송선로의 일단은 상기 제4포트에 연결되고, 상기 제5 및 제6버렉터다이오드는 상기 제2부하전송선로의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결될 수 있다.The first and second collector diodes are connected between the third port and the ground terminal, one end of the first load transmission line is connected to the third port, and the second and third collector diodes are connected to the One end of the second load transmission line is connected to the fourth port and the other end of the second load transmission line is connected in parallel between the other end of the first load transmission line and the ground end and the fourth resistor diode is connected between the fourth port and the ground terminal, And the fifth and sixth collector diodes may be connected in parallel between the other end of the second load transmission line and the ground terminal.

또한, 상기 제1 내지 제6버렉터다이오드는, 각각 등가적으로 직렬로 연결되는 다이오드저항, 다이오드인덕터 및 다이오드커패시터로 이루어질 수 있다.In addition, the first to sixth collector diodes may be composed of a diode resistor, a diode inductor, and a diode capacitor, which are equivalently connected in series.

그리고, 상기 제3 및 제4포트에서의 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)는 아래의 수식1에 의하여 산출될 수 있다. The third and fourth reflection coefficients (3, 4) at the third and fourth ports can be calculated by the following equation (1).

Figure pat00002
----- (수식1)
Figure pat00002
- - - (Equation 1)

(Z0는 상기 90도 커플러의 제2커플러전송선로의 커플러 특성임피던스, Zt는 상기 제1 및 제2부하전송선로 각각의 부하 특성임피던스, Rd는 상기 다이오드저항의 레지스턴스, Ld는 상기 다이오드인덕터의 인덕턴스이고, Cd는 상기 다이오드커패시터의 커패시턴스)(Z 0 is the coupler characteristic impedance of the 90 ° coupler to the second coupler transmission line, Z t is the load characteristic impedance of each of the first and second load transmission lines, Rd is the resistance of the diode resistor, Ld is the resistance of the diode inductor And Cd is the capacitance of the diode capacitor)

또한, 상기 위상천이기의 입력 S-파라미터([S]in)는 아래의 수식2에 의하여 산출될 수 있다. Further, the input S-parameter ([S] in) of the phase shifter can be calculated by the following equation (2).

Figure pat00003
----- (수식2)
Figure pat00003
- - - (Equation 2)

(Γ3은 상기 제3반사계수, Γ4는 상기 제4반사계수)(Where? 3 is the third reflection coefficient,? 4 is the fourth reflection coefficient)

그리고, 상기 제1포트에 연결되는 써큘레이터의 출력 S-파라미터([S]out)는 아래의 수식3에 의하여 산출될 수 있다. The output S-parameter ([S] out) of the circulator connected to the first port can be calculated by the following equation (3).

Figure pat00004
----- (수식3)
Figure pat00004
- - - (Equation 3)

([S]in은 상기 입력 S-파라미터) ([S] in is the input S-parameter)

또한, 상기 90도 커플러는, 서로 마주보는 제1 및 제2커플러전송선로와, 서로 마주보며 상기 제1 및 제2커플러전송선로에 교차로 연결되는 제3 및 제4커플러전송선로를 포함할 수 있다.The 90 degree coupler may include first and second coupler transmission lines facing each other and third and fourth coupler transmission lines crossing the first and second coupler transmission lines while facing each other .

그리고, 상기 제1커플러전송선로는 상기 제1 및 제2포트 사이에 연결되고, 상기 제2커플러전송선로는 상기 제3 및 제4포트 사이에 연결되고, 상기 제3커플러전송선로는 상기 제1 및 제3포트 사이에 연결되고, 상기 제4커플러전송선로는 상기 제2 및 제4포트 사이에 연결될 수 있다.The first coupler transmission line is connected between the first and second ports, the second coupler transmission line is connected between the third and fourth ports, and the third coupler transmission line is connected between the first and second ports. And the fourth port, and the fourth coupler transmission line may be connected between the second port and the fourth port.

또한, 상기 위상천이기는 2.14GHz의 중심 주파수, 360도의 위상천이량, -2.27±0.19의 삽입손실 및 29*37mm2의 크기를 가질 수 있다.Also, the phase shifter may have a center frequency of 2.14 GHz, a phase shift of 360 degrees, an insertion loss of -2.27 ± 0.19, and a size of 29 * 37 mm 2 .

본 발명은, 90도 커플러의 하나의 포트를 개방하고 다수의 버렉터다이오드와 다수의 전송선로로 부하를 구성함으로써, 삽입손실이 개선되어 손실된 전력이 보상되는 효과를 갖는다. The present invention has an effect of compensating for lost power by improving insertion loss by opening one port of a 90 degree coupler and constituting a load by a plurality of diode diodes and a plurality of transmission lines.

도 1은 종래의 위상천이기를 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2c는 각각 종래의 제1 내지 제3예의 위상천이기의 제1 및 제2부하를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기의 임피던스 차트를 도시한 도면.Figure 1 shows a conventional phase shifter;
Figs. 2A to 2C are diagrams showing first and second loads of the phase shifters of the first to third conventional examples, respectively. Fig.
3 illustrates a phase shifter in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an impedance chart of a phase shifter according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상천이기를 설명한다. Hereinafter, a phase shifter according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a phase shifter according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기(110)는, 90도 커플러(coupler)(120)와, 90도 커플러(120)에 연결되는 제1 및 제2부하(130, 132)를 포함한다.3, the phase shifter 110 according to the embodiment of the present invention includes a 90-degree coupler 120, first and second loads (not shown) connected to the 90-degree coupler 120 130, 132).

90도 커플러(120)는, 제1 내지 제4포트(P1 내지 P4)를 갖고, 제1 및 제2부하(30, 32)는 각각 제3 및 제4포트(P3, P4)에 연결되는데, 제2포트(P2)는 개방(open)된다.The 90 degree coupler 120 has first to fourth ports P1 to P4 and the first and second loads 30 and 32 are respectively connected to the third and fourth ports P3 and P4, And the second port P2 is opened.

구체적으로, 90도 커플러(120)는, 서로 마주보는 제1 및 제2커플러전송선로(TLC1, TLC2)와, 서로 마주보며 제1 및 제2커플러전송선로(TLC1, TLC2)에 교차로 연결되는 제3 및 제4커플러전송선로(TLC3, TLC4)를 포함한다.Specifically, the 90-degree coupler 120 includes first and second coupler transmission lines TLC1 and TLC2 facing each other, and first and second coupler transmission lines TLC1 and TLC2 facing each other and being connected to the first and second coupler transmission lines TLC1 and TLC2 in an intersecting manner. 3 and fourth coupler transmission lines TLC3 and TLC4.

제1커플러전송선로(TLC1)는 제1 및 제2포트(P1, P2) 사이에 연결되고, 제2커플러전송선로(TLC2)는 제3 및 제4포트(P3, P4) 사이에 연결되고, 제3커플러전송선로(TLC3)는 제1 및 제3포트(P1, P3) 사이에 연결되고, 제4커플러전송선로(TLC4)는 제2 및 제4포트(P2, P4) 사이에 연결된다. The first coupler transmission line TLC1 is connected between the first and second ports P1 and P2 and the second coupler transmission line TLC2 is connected between the third and fourth ports P3 and P4, The third coupler transmission line TLC3 is connected between the first and third ports P1 and P3 and the fourth coupler transmission line TLC4 is connected between the second and fourth ports P2 and P4.

여기서, 개방된 제2포트(P2)를 제외한 제1, 제3 및 제4포트(P1, P3, P4)에서는 입력전압에 대한 출력전압의 비인 제1, 제3 및 제4반사계수(Γ1, Γ3, Γ4)가 정의되는데, 위상천이기(110)의 위상천이량 특성은 제1 및 제2부하(130, 132)에 대한 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)에 의하여 결정되고, 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)는 전압에 따른 제1 및 제2부하(130, 132)의 리액턴스(reactance)의 변화량에 의존할 수 있다. In the first, third and fourth ports P1, P3 and P4 except for the opened second port P2, the first, third and fourth reflection coefficients? 1,? 2, The phase shift characteristic of the phase shifter 110 is determined by the third and fourth reflection coefficients G3 and G4 for the first and second loads 130 and 132, The third and fourth reflection coefficients G3 and G4 may depend on the amount of reactance of the first and second loads 130 and 132 depending on the voltage.

제1부하(130)는 제1 내지 제3버렉터다이오드(varactor diode)(VD1 내지 VD3) 및 제1부하전송선로(TLL1)를 포함하고, 제2부하(132)는 제4 내지 제6버렉터다이오드(VD4 내지 VD6) 및 제2부하전송선로(TLL2)를 포함한다.The first load 130 includes first to third varactor diodes VD1 to VD3 and a first load transmission line TLL1 and the second load 132 includes fourth to sixth burrs The rectifier diodes VD4 to VD6 and the second load transmission line TLL2.

제1버렉터다이오드(VD1)는 90도 커플러(110)의 제2커플러전송선로(TLC2)의 일단과 접지단 사이에 연결되고, 제1부하전송선로(TLL1)의 일단은 90도 커플러(120)의 제2커플러전송선로(TLC2)의 일단에 연결되고, 제2 및 제3버렉터다이오드(VD2, VD3)는 제1부하전송선로(TLL1)의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결된다.The first selector diode VD1 is connected between one end of the second coupler transmission line TLC2 of the 90 degree coupler 110 and the ground terminal and one end of the first load transmission line TLL1 is connected to the 90 degree coupler 120 And the second and third varactor diodes VD2 and VD3 are connected in parallel between the other end of the first load transmission line TLL1 and the ground terminal.

제4버렉터다이오드(VD4)는 90도 커플러(110)의 제2커플러전송선로(TLC2)의 타단과 접지단 사이에 연결되고, 제2부하전송선로(TLL2)의 일단은 90도 커플러(120)의 제2커플러전송선로(TLC2)의 타단에 연결되고, 제5 및 제6버렉터다이오드(VD5, VD6)는 제2부하전송선로(TLL2)의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결된다.The fourth rectifier diode VD4 is connected between the other end of the second coupler transmission line TLC2 of the 90 degree coupler 110 and the ground terminal and one end of the second load transmission line TLL2 is connected to the 90 degree coupler 120 And the fifth and sixth rectifier diodes VD5 and VD6 are connected in parallel between the other end of the second load transmission line TLL2 and the ground terminal of the second coupler transmission line TLC2.

예를 들어, 90도 커플러(110)의 제2커플러전송선로(TLC2)는 커플러 특성임피던스(Z0)와 중심주파수(f0)의 λ/4의 전기적 길이를 갖고, 제1 및 제2부하전송선로(TLL1, TLL2)는 각각 부하 특성임피던스(Zt)와 중심주파수(f0)의 λ/4의 전기적 길이를 가질 수 있다.For example, the second coupler transmission line TLC2 of the 90-degree coupler 110 has an electrical length of? / 4 of the coupler characteristic impedance Z 0 and the center frequency f 0 , and the first and second loads The transmission lines TLL1 and TLL2 may have an electrical length of λ / 4 of the load characteristic impedance Z t and the center frequency f 0 , respectively.

그리고, 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)는 각각 등가적으로 직렬로 연결되는 다이오드저항(Rd), 다이오드인덕터(Ld) 및 다이오드커패시터(Cd)로 이루어질 수 있는데, 다이오드커패시터(Cd)는 가변 커패시터일 수 있다.The first to sixth rectifier diodes VD1 to VD6 may each be composed of a diode resistor Rd, a diode inductor Ld and a diode capacitor Cd which are equivalently connected in series. The diode capacitor Cd ) May be a variable capacitor.

여기서, 전압으로 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)의 다이오드커패시터(Cd)를 가변하여 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)의 특성을 변화시킬 수 있으며, 그 결과 위상천이기(110)의 위상특성을 변화시킬 수 있다.Here, the characteristics of the first to sixth selector diodes (VD1 to VD6) can be changed by varying the diode capacitors Cd of the first to sixth selector diodes (VD1 to VD6) with the voltage, The phase characteristics of the cloth 110 can be changed.

그리고, 제1 및 제2부하전송선로(TLL1, TLL2)를 이용하여 각 위상천이량이 일정한 삽입손실을 갖도록 할 수 있다.Then, the first and second load transmission lines TLL1 and TLL2 can be used so that each phase shift amount has a constant insertion loss.

이러한 위상천이기(110)에서는, 90도 커플러(120)의 제3 및 제4포트(P3, P4)에서의 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)는 아래의 수식1과 같이 산출할 수 있다. In this phase shifter 110, the third and fourth reflection coefficients G3 and G4 at the third and fourth ports P3 and P4 of the 90 degree coupler 120 are calculated as shown in Equation 1 below .

Figure pat00005
----- (수식1)
Figure pat00005
- - - (Equation 1)

여기서, Z0는 제2커플러전송선로(TLC2)의 커플러 특성임피던스, Zt는 제1 및 제2부하전송선로(TLL1, TLL2) 각각의 부하 특성임피던스이고, Rd는 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)의 다이오드저항의 레지스턴스이고, Ld는 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)의 다이오드인덕터의 인덕턴스이고, Cd는 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)의 다이오드커패시터의 커패시턴스이다. Here, Z 0 is a coupler characteristic impedance of the second coupler transmission line TLC2, Z t is a load characteristic impedance of each of the first and second load transmission lines TLL1 and TLL2, and Rd is a load characteristic impedance of each of the first to sixth direct- Ld is the inductance of the diode inductors of the first to sixth collector diodes VD1 to VD6 and Cd is the resistance of the diode resistances of the first to sixth collector diodes VD1 to VD6, Is the capacitance of the diode capacitor.

그리고, 90도 커플러(120)의 제2포트(P2)가 개방(open)되므로, 위상천이기(110)의 입력 S-파라미터([S]in)는 포트감소법(port reduction method)을 이용하여 아래의 수식2와 같이 산출할 수 있다. Since the second port P2 of the 90 degree coupler 120 is opened, the input S-parameter [S] in of the phase shifter 110 is used by the port reduction method Can be calculated as shown in Equation (2) below.

Figure pat00006
----- (수식2)
Figure pat00006
- - - (Equation 2)

수식2에 따르면, 위상천이기(110)의 입력 S-파라미터([S]in)는 제3 및 제4포트(P3, P4)에서의 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)에 의하여 결정되므로, 제3 및 제4포트(P3, P4)에 연결되는 제3 및 제4부하(130, 132)가 각각 180도 위상천이량을 갖고 상대적으로 낮은 삽입손실을 가질 경우, 위상천이기(110)가 360도의 위상천이량과 상대적으로 낮은 삽입손실을 가질 수 있다. According to Equation 2, the input S-parameter ([S] in) of the phase shifter 110 is determined by the third and fourth reflection coefficients G3 and G4 at the third and fourth ports P3 and P4 The third and fourth loads 130 and 132 connected to the third and fourth ports P3 and P4 respectively have a phase shift of 180 degrees and have a relatively low insertion loss, 110 may have a 360 degree phase shift amount and a relatively low insertion loss.

한편, 위상천이기(110)의 제1포트(P1)에 써큘레이터(circulator)(140)를 연결할 경우, 위상천이기(110)로부터 써큘레이터(140)를 통하여 전력이 전달되는데, 써큘레이터(140)의 출력 S-파라미터([S]out)는 아래의 수식3과 같이 산출할 수 있다.When the circulator 140 is connected to the first port P1 of the phase shifter 110, electric power is transmitted from the phase shifter 110 through the circulator 140. In the circulator 140, The output S-parameter ([S] out) of the output terminal 140 can be calculated as shown in Equation 3 below.

Figure pat00007
----- (수식3)
Figure pat00007
- - - (Equation 3)

수식3으로부터 위상천이기(110)를 1단자 소자로 사용할 수 있음을 알 수 있다.From Equation (3), it can be seen that the phase shifter 110 can be used as a one-terminal element.

이러한 위상천이기(110)의 특성을 도면을 참조하여 설명한다.The characteristics of the phase shifter 110 will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기의 임피던스 차트를 도시한 도면으로, 도 3을 함께 참조하여 설명한다.FIG. 4 is a view showing an impedance chart of a phase shifter according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIG. 3. FIG.

도 4에 도시한 바와 같이, 시뮬레이션 결과 및 실측 결과에 의하면 위상천이기(110)는 360도 위상천이량을 갖는다.As shown in FIG. 4, according to the simulation results and the measurement results, the phase shifter 110 has a 360-degree phase shift amount.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기(110)의 특성을 표를 참조하여 설명한다.The characteristics of the phase shifter 110 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the tables.

표 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기의 특성을 나타낸 표로서, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.Table 2 is a table showing the characteristics of the phase shifter according to the embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

[표 2][Table 2]

Figure pat00008
Figure pat00008

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기(110)는 약 2.14GHz의 중심주파수(f0), 약 360도의 위상천이량, 약 -2.27±0.19dB의 삽입손실(insertion loss) 및 약 29*37mm2의 크기를 갖는다.As shown in Table 2, the phase shifter 110 according to the embodiment of the present invention has a center frequency f 0 of about 2.14 GHz, a phase shift amount of about 360 degrees, insertion loss of about -2.27 ± 0.19 dB loss and a size of about 29 * 37 mm 2 .

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기(110)는, 제2포트(P2)를 개방하고, 제1 내지 제6버렉터다이오드(VD1 내지 VD6)와 제1 및 제2부하전송선로(TLL1, TLL2)를 포함하는 제1 및 제2부하(130, 132)를 이용하여 360도의 위상천이량을 가질 뿐만 아니라, 종래의 위상천이기(10)에 비하여 상대적으로 낮은 삽입손실을 가지며 손실된 전력을 보상할 수 있다.As described above, the phase shifter 110 according to the embodiment of the present invention opens the second port P2 and connects the first through sixth selector diodes VD1 through VD6 and the first and second load transmission lines Has a phase shift amount of 360 degrees using the first and second loads 130 and 132 including the first and second phase shifters TLL1 and TLL2 and has a relatively low insertion loss as compared with the conventional phase shifter 10, Can be compensated for.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 위상천이기(110)는, 모든 주파수에 적용 가능하며, 특히 RF/Microwave의 아날로그 신호 처리, ET. EER 등의 RF 전력증폭기의 아날로그 신호 처리에 사용 될 수 있다.The phase shifter 110 according to the embodiment of the present invention can be applied to all frequencies, and in particular, to RF / Microwave analog signal processing, ET. And can be used for analog signal processing of an RF power amplifier such as an EER.

예를 들어, 안테나의 빔 포밍 방향 변경 시 급전되는 신호 위상을 변경할 수 있다. For example, it is possible to change the signal phase to be fed when changing the beam forming direction of the antenna.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that

110: 위상천이기 120: 90도 커플러
130: 제1부하 132: 제2부하
TLC1 내지 TLC4: 제1 내지 제4커플러전송선로
VD1 내지 VD6: 제1 내지 제6버렉터다이오드
TLL1, TLL2: 제1 및 제2부하전송선로
140: 써큘레이터110: Phase shifter 120: 90 degree coupler
130: first load 132: second load
TLC1 to TLC4: First to fourth coupler transmission lines
VD1 to VD6: first to sixth selector diodes
TLL1, TLL2: first and second load transmission lines
140: Circulator

Claims (9)

제1 내지 제4포트를 갖는 90도 커플러와;
상기 제3포트에 연결되고, 제1 내지 제3버렉터다이오드와 제1부하전송선로를 포함하는 제1부하와;
상기 제4포트에 연결되고, 제4 내지 제6버렉터다이오드와 제2부하전송선로를 포함하는 제2부하
를 포함하고,
상기 제2포트는 개방되는 위상천이기.
A 90 degree coupler having first to fourth ports;
A first load connected to the third port and including first to third collector diodes and a first load transmission line;
And a second load connected to the fourth port and including fourth to sixth collector diodes and a second load transmission line,
Lt; / RTI >
And the second port is open.
제 1 항에 있어서,
상기 제1버렉터다이오드는 상기 제3포트와 접지단 사이에 연결되고,
상기 제1부하전송선로의 일단은 상기 제3포트에 연결되고,
상기 제2 및 제3버렉터다이오드는 상기 제1부하전송선로의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결되고,
상기 제4버렉터다이오드는 상기 제4포트와 접지단 사이에 연결되고,
상기 제2부하전송선로의 일단은 상기 제4포트에 연결되고,
상기 제5 및 제6버렉터다이오드는 상기 제2부하전송선로의 타단과 접지단 사이에 병렬로 연결되는 위상천이기.
The method according to claim 1,
The first selector diode is connected between the third port and the ground terminal,
One end of the first load transmission line is connected to the third port,
The second and third collector diodes are connected in parallel between the other end of the first load transmission line and the ground terminal,
The fourth collector diode is connected between the fourth port and the ground terminal,
One end of the second load transmission line is connected to the fourth port,
And the fifth and sixth collector diodes are connected in parallel between the other end of the second load transmission line and the ground terminal.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 내지 제6버렉터다이오드는, 각각 등가적으로 직렬로 연결되는 다이오드저항, 다이오드인덕터 및 다이오드커패시터로 이루어지는 위상천이기.
The method according to claim 1,
The first through sixth collector diodes are each composed of a diode resistor, a diode inductor, and a diode capacitor, which are connected in series in an equivalent manner.
제 3 항에 있어서,
상기 제3 및 제4포트에서의 제3 및 제4반사계수(Γ3, Γ4)는 아래의 수식1에 의하여 산출되는 위상천이기.
Figure pat00009
----- (수식1)
(Z0는 상기 90도 커플러의 제2커플러전송선로의 커플러 특성임피던스, Zt는 상기 제1 및 제2부하전송선로 각각의 부하 특성임피던스, Rd는 상기 다이오드저항의 레지스턴스, Ld는 상기 다이오드인덕터의 인덕턴스이고, Cd는 상기 다이오드커패시터의 커패시턴스)
The method of claim 3,
And the third and fourth reflection coefficients (3, 4) at the third and fourth ports are calculated by the following equation (1).
Figure pat00009
- - - (Equation 1)
(Z 0 is the coupler characteristic impedance of the 90 ° coupler to the second coupler transmission line, Z t is the load characteristic impedance of each of the first and second load transmission lines, Rd is the resistance of the diode resistor, Ld is the resistance of the diode inductor And Cd is the capacitance of the diode capacitor)
제 4 항에 있어서,
상기 위상천이기의 입력 S-파라미터([S]in)는 아래의 수식2에 의하여 산출되는 위상천이기.
Figure pat00010
----- (수식2)
(Γ3은 상기 제3반사계수, Γ4는 상기 제4반사계수)
5. The method of claim 4,
The input S-parameter ([S] in) of the phase shifter is calculated by the following equation (2).
Figure pat00010
- - - (Equation 2)
(Where? 3 is the third reflection coefficient,? 4 is the fourth reflection coefficient)
제 5 항에 있어서,
상기 제1포트에 연결되는 써큘레이터의 출력 S-파라미터([S]out)는 아래의 수식3에 의하여 산출되는 위상천이기.
Figure pat00011
----- (수식3)
([S]in은 상기 입력 S-파라미터)
6. The method of claim 5,
The output S-parameter ([S] out) of the circulator connected to the first port is calculated by the following equation (3).
Figure pat00011
- - - (Equation 3)
([S] in is the input S-parameter)
제 1 항에 있어서,
상기 90도 커플러는,
서로 마주보는 제1 및 제2커플러전송선로와;
서로 마주보며 상기 제1 및 제2커플러전송선로에 교차로 연결되는 제3 및 제4커플러전송선로
를 포함하는 위상천이기.
The method according to claim 1,
The 90-
First and second coupler transmission lines facing each other;
And third and fourth coupler transmission lines, which are alternately connected to the first and second coupler transmission lines,
.
제 7 항에 있어서,
상기 제1커플러전송선로는 상기 제1 및 제2포트 사이에 연결되고, 상기 제2커플러전송선로는 상기 제3 및 제4포트 사이에 연결되고, 상기 제3커플러전송선로는 상기 제1 및 제3포트 사이에 연결되고, 상기 제4커플러전송선로는 상기 제2 및 제4포트 사이에 연결되는 위상천이기.
8. The method of claim 7,
Wherein the first coupler transmission line is connected between the first and second ports, the second coupler transmission line is connected between the third and fourth ports, and the third coupler transmission line is connected between the first and second ports, 3 port, and the fourth coupler transmission line is connected between the second and fourth ports.
제 1 항에 있어서,
상기 위상천이기는 2.14GHz의 중심 주파수, 360도의 위상천이량, -2.27±0.19의 삽입손실 및 29*37mm2의 크기를 갖는 위상천이기.The method according to claim 1,
The phase shifter has a center frequency of 2.14 GHz, a phase shift of 360 degrees, an insertion loss of -2.27 ± 0.19, and a size of 29 * 37 mm 2 .
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