WO2011093592A2 - Beam-forming device - Google Patents

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WO2011093592A2
WO2011093592A2 PCT/KR2010/009164 KR2010009164W WO2011093592A2 WO 2011093592 A2 WO2011093592 A2 WO 2011093592A2 KR 2010009164 W KR2010009164 W KR 2010009164W WO 2011093592 A2 WO2011093592 A2 WO 2011093592A2
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김태욱
정예석
강만근
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연세대학교 산학협력단
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    • H03C7/00Modulating electromagnetic waves
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Abstract

Disclosed is a beam-forming device. The beam-forming device comprises couplers which include port converters, and outputs of the couplers are arranged on one side. Thus, since the size of the couplers is reduced, a beam-forming device optimized to high integration can be provided.

Description

빔포밍 소자 Beamforming element
본 발명은 빔포밍 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a beamforming element.
정보화 시대가 도래함에 따라 통신의 형태가 미디어, 음성 및 영상들을 포함하는 대용량의 멀티미디어형 데이터를 주고 받는 고속 전송 무선 통신으로 발전하고 있다. 고전 전송 무선 네트워크에서 통신 서비스의 품질, 보안 신뢰성 및 고속 전송비는 통신의 방법에 따라 다라질 수 있다. With the advent of the information age, the form of communication is developing into a high-speed transmission wireless communication for transmitting and receiving a large amount of multimedia data including media, voice and images. In classical transmission wireless networks, the quality of service, security reliability and high rate of transmission can vary depending on the method of communication.
상술된 통신 환경의 변화에 따라, 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있고, 고품질의 통신 서비스를 제공하기 위해 빔포밍(Beam-forming) 기술이 주목을 받고 있다. 다만, 빔포밍(Beam-forming)을 위해 사용되는 소자의 크기에 대한 제약으로 고집적화된 빔포밍소자를 제공하는데 어려움이 있다. In accordance with the above-described change in the communication environment, a beam-forming technology is attracting attention in order to transmit and receive a large amount of data and to provide a high quality communication service. However, there is a difficulty in providing a highly integrated beamforming device due to a limitation on the size of the device used for beamforming.
따라서, 소형화된 빔포밍 소자를 구현하여, 고집적화된 빔포밍 통신 모둘을 구현하기 위한 많은 연구들이 진행 중이다.Therefore, many studies are underway to implement a miniaturized beamforming element to implement a highly integrated beamforming communication module.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 고집적화에 최적화된 빔포밍 소자를 구현하는 데 있다. One technical problem to be achieved by the present invention is to implement a beamforming device optimized for high integration.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 저렴한 가격에 생산이 가능한 빔포밍 소자를 구현하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to implement a beamforming device that can be produced at a low price.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 빔포밍 소자가 제공된다. 상기 빔포밍 소자는 커플러, 상기 커플러의 일측에 배치된 제1 입력 포트 및 제2 입력 포트 및 상기 커플러의 타측에 배치된 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하되, 상기 커플러는, 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로, 상기 제1 전송 선로의 일단과 상기 제2 전송 선로의 일단을 연결하는 제1 포트 변환기 및 상기 제1 전송 선로의 타단과 상기 제2 전송 선로의 타단을 연결하는 제2 포트 변환기를 포함하고, 상기 제1 입력 포트는 상기 제1 전송 선로의 상기 일단과 연결되고, 상기 제2 입력 포트는 상기 제2 전송 선로의 일단과 연결되고, 상기 제1 출력 포트는 상기 제1 전송 선로의 상기 타단과 연결되고, 상기 제2 출력 포트는 상기 제2 전송 선로의 상기 타단과 연결되고, 상기 제1 입력 포트 및 상기 제2 입력 포트 중 어느 하나의 포트로 입력신호가 입력되고, 상기 제1 출력 포트는 상기 입력 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제1 출력 신호를 출력하고, 상기 제2 출력 포트는 상기 입력 신호의 위상과 동일한 위상을 갖는 제2 출력 신호를 출력된다. In order to achieve the above technical problem, a beamforming device is provided. The beamforming element includes a coupler, a first input port and a second input port disposed on one side of the coupler, and a first output port and a second output port disposed on the other side of the coupler, wherein the coupler includes: a first coupler; A first port converter connecting a transmission line and a second transmission line, one end of the first transmission line and one end of the second transmission line, and a second connecting the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line. A two-port converter, said first input port being connected to said one end of said first transmission line, said second input port being connected to one end of said second transmission line, and said first output port being connected to said first output port. A first output line is connected to the other end of the transmission line, the second output port is connected to the other end of the second transmission line, and an input signal is input to any one of the first input port and the second input port; , The first output port outputs a first output signal having a phase different from that of the input signal, and the second output port outputs a second output signal having a phase identical to that of the input signal.
상기 제1 전송 선로의 일단과 상기 제2 전송 선로의 일단은 서로 인접하고, 상기 제1 전송 선로의 타단과 상기 제2 전송 선로의 타단은 서로 인접할 수 있다. One end of the first transmission line and one end of the second transmission line may be adjacent to each other, and the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line may be adjacent to each other.
상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 위상의 차이는 90°일 수 있다. A phase difference between the first output signal and the second output signal may be 90 °.
상기 제1 및 제2 전송 선로의 길이는 상기 입력 신호의 파장의 1/8 보다 작을 수 있다. The length of the first and second transmission lines may be less than 1/8 of the wavelength of the input signal.
상기 입력 신호는 60Ghz 에서 77Ghz 사이의 주파수를 가질 수 있다. The input signal may have a frequency between 60Ghz and 77Ghz.
상기 제1 포트 변환기 및 상기 제2 포트 변환기는 동일할 수 있다. The first port converter and the second port converter may be the same.
상기 제1 포트 변환기 및 상기 제2 포트 변환기는 커패시터를 포함할 수 있다. The first port converter and the second port converter may include a capacitor.
상기 제1 입력 포트, 상기 제2 입력 포트, 상기 제1 출력 포트 및 상기 제2 출력 포트는 동일한 평면상에 배치될 수 있다. The first input port, the second input port, the first output port and the second output port may be disposed on the same plane.
빔포밍 소자는 입력 신호를 입력받아 제1 변조 신호 및 상기 제1 변조 신호와 위상이 다른 제2 변조 신호를 출력하는 제1 커플러, 상기 제1 변조 신호를 입력받아, 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호와 위상이 다른 제3 출력 신호를 출력하고, 상기 제1 커플러에 인접한 제2 커플러, 상기 제2 변조 신호를 입력받아, 상기 제2 변조 신호와 위상이 다른 제3 변조 신호를 출력하는 위상 변조기 및 상기 제3 변조 신호를 입력받아, 제2 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호와 위상이 다른 제4 출력 신호를 출력하고, 상기 제1 커플러와 상기 위상 변조기를 통해 연결된 제3 커플러를 포함한다.The beamforming element receives an input signal and outputs a first modulated signal and a second modulated signal out of phase with the first modulated signal, and receives the first modulated signal, wherein the first output signal and the Outputs a third output signal that is out of phase with a second output signal, receives a second coupler adjacent to the first coupler and the second modulated signal, and outputs a third modulated signal that is out of phase with the second modulated signal Receiving a phase modulator and the third modulated signal, and outputting a second output signal and a fourth output signal different in phase from the second output signal, and connecting the first coupler and a third coupler connected through the phase modulator. Include.
상기 빔포밍 소자는 상기 제2 커플러와 상기 위상 변조기를 통해 연결되고, 상기 제3 커플러와 직접 연결된 제4 커플러를 더 포함할 수 있다. The beamforming element may further include a fourth coupler connected to the second coupler through the phase modulator and directly connected to the third coupler.
상기 제2 출력 신호를 전달하는 선로와 상기 제3 출력 신호를 전달하는 선로는 다른 평면에서 교차할 수 있다. The line for transmitting the second output signal and the line for transmitting the third output signal may cross in different planes.
상기 제1 변조 신호와 상기 제2 변조 신호의 위상 차이, 상기 제1 출력 신호와 상기 제3 출력 신호의 위상 차이 및 상기 제2 출력 신호와 상기 제4 출력 신호의 위상 차이는 90°일 수 있다. A phase difference between the first modulated signal and the second modulated signal, a phase difference between the first output signal and the third output signal, and a phase difference between the second output signal and the fourth output signal may be 90 °. .
상기 제2 변조 신호와 상기 제3 변조 신호의 위상차이, 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 위상 차이, 상기 제2 출력 신호와 상기 제3 출력 신호의 위상 차이 및 상기 제3 출력 신호와 상기 제4 출력 신호의 위상 차이는 45°일 수 있다. Phase difference between the second modulated signal and the third modulated signal, phase difference between the first output signal and the second output signal, phase difference between the second output signal and the third output signal, and the third output signal. And a phase difference between the fourth output signal may be 45 °.
상기 제1, 2 및 3 커플러 중에에서 적어도 어느 하나는, 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로, 상기 제1 전송 선로의 일단과 상기 제2 전송 선로의 일단을 연결하는 제1 포트 변환기 및 상기 제1 전송 선로의 타단과 상기 제2 전송 선로의 타단을 연결하는 제2 포트 변환기를 포함하되, 상기 제1 전송 선로의 상기 일단과 상기 제2 전송 선로의 상기 일단은 서로 인접하고, 상기 제1 전송 선로의 상기 타단과 상기 제2 전송 선로의 상기 타단은 서로 인접할 수 있다. At least one of the first, second, and third couplers may include: a first port converter and a first port connecting the first transmission line and the second transmission line, one end of the first transmission line, and one end of the second transmission line; And a second port converter connecting the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line, wherein the one end of the first transmission line and the one end of the second transmission line are adjacent to each other and the first transmission. The other end of the line and the other end of the second transmission line may be adjacent to each other.
상기 제1 포트 변환기 및 상기 제2 포트 변환기는 상기 제1 전송 서로 및 상기 제2 전송 서로와 공진할 수 있다. The first port converter and the second port converter may resonate with the first transmission and with the second transmission.
상기 빔포밍 소자는 상기 제1, 2, 3 및 4 출력 신호를 각각 출력하는 제1, 2, 3 및 4 안테나를 더 포함할 수 있다. The beamforming element may further include first, second, third and fourth antennas respectively outputting the first, second, third and fourth output signals.
상기 빔포밍 소자는 PCB 기판 상에 구현될 수 있다.The beamforming element may be implemented on a PCB substrate.
본 발명의 실시 예에 따르면, 커플러의 일 측으로 신호들이 출력되어, 고집적화 및 저가격화에 최적화된 빔포밍 소자가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, signals may be output to one side of a coupler, so that a beamforming device optimized for high integration and low cost may be provided.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍 소자를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a beamforming device according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 빔포밍 소자를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a beamforming device according to another embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 실시 예들에 따른 빔포밍 소자를 구현한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a beamforming device according to embodiments of the present invention.
도 4 는 본 발명의 실시 예들에 따른 적용 예를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an application example according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 '및/또는' 이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents can be thorough and complete, and enough to convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, since according to the embodiment, reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for clarity. The expression 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍 소자가 설명된다. 도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍 소자를 설명하기 위한 도면이다. A beamforming device according to an embodiment of the present invention is described. 1 is a view for explaining a beamforming device according to an embodiment of the present invention.
도 1 을 참조하면, 커플러(100)는 제1 전송 선로(110) 및 제2 전송 선로(120)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)는 동일한 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)의 임피던스는 Z0 이고, 전기적 길이는 λ/8 일 수 있다. 상기 전기적 길이(electrical lenth)는 물리적인 길이를 파장으로 나눈 값이고, 상기 λ는 본 발명에 따른 빔포밍 소자가 사용하는 주파수의 파장일 수 있다. Referring to FIG. 1, the coupler 100 may include a first transmission line 110 and a second transmission line 120. The first transmission line 110 and the second transmission line 120 may have the same electrical characteristics. For example, the impedance of the first transmission line 110 and the second transmission line 120 may be Z 0 , and the electrical length may be λ / 8. The electrical length is a value obtained by dividing a physical length by a wavelength, and λ may be a wavelength of a frequency used by the beamforming device according to the present invention.
상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)는 동일한 평면상에 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제1 전송 선로(110)는 일단 및 타단을 포함할 수 있다. 상기 제2 전송 선로(120)는 일단 및 타단을 포함할 수 있다. 상기 제1 전송 선로(110)의 상기 일단 및 상기 제2 전송 선로(120)의 상기 일단은 서로 인접할 수 있다. 상기 제1 전송 선로(110)의 상기 타단 및 상기 제2 전송 선로(120)의 상기 일단은 서로 인접할 수 있다. The first transmission line 110 and the second transmission line 120 may be disposed in parallel on the same plane. The first transmission line 110 may include one end and the other end. The second transmission line 120 may include one end and the other end. The one end of the first transmission line 110 and the one end of the second transmission line 120 may be adjacent to each other. The other end of the first transmission line 110 and the one end of the second transmission line 120 may be adjacent to each other.
상기 커플러(100)는 상기 제1 전송 선로(110)의 상기 일단과 상기 제2 전송 선로(120)의 상기 일단을 서로 연결하는 제1 포트 변환기(130)를 포함할 수 있다. 상기 제1 포트 변환기(130)는 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)와 공진할 수 있다. 상기 커플러(100)는 상기 제1 전송 선로(110)의 상기 타단과 상기 제2 전송 선로(120)의 상기 타단을 서로 연결하는 제2 포트 변환기(140)를 포함할 수 있다. 상기 제2 포트 변환가(140)는 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)와 공진할 수 있다. The coupler 100 may include a first port converter 130 connecting the one end of the first transmission line 110 and the one end of the second transmission line 120 to each other. The first port converter 130 may resonate with the first transmission line 110 and the second transmission line 120. The coupler 100 may include a second port converter 140 connecting the other end of the first transmission line 110 and the other end of the second transmission line 120 to each other. The second port converter 140 may resonate with the first transmission line 110 and the second transmission line 120.
상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)는 동일한 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)는 커패시터를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)의 임피던스가 Z0 이고, 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 주파수가 ω 인 경우, 상기 커패시터의 커패시턴스 Cm 은 1/ (Z0ω) 일 수 있다.The first port converter 130 and the second port converter 140 may have the same electrical characteristics. For example, the first port converter 130 and the second port converter 140 may include a capacitor. In this case, when the impedance of the first transmission line 110 and the second transmission line 120 is Z 0, and the frequency used in an embodiment of the present invention is ω, the capacitance C m of the capacitor is 1 / (Z 0 ω).
상기 커플러(100)의 일측에 제1 입력 포트(151) 및 제2 입력 포트(152)가 배치될 수 있다. 상기 제1 입력 포트(151)는 상기 커플러(100)의 상기 제1 전송 선로(110)의 상기 일단에 연결될 수 있다. 상기 제2 입력 포트(152)는 상기 커플러(100)의 상기 제2 전송 선로(120)의 상기 일단에 연결될 수 있다. 상기 제1 입력 포트(151) 및 상기 제2 입력 포트(152)는 동일 평면상에 배치될 수 있다. The first input port 151 and the second input port 152 may be disposed on one side of the coupler 100. The first input port 151 may be connected to the one end of the first transmission line 110 of the coupler 100. The second input port 152 may be connected to the one end of the second transmission line 120 of the coupler 100. The first input port 151 and the second input port 152 may be disposed on the same plane.
상기 커플러(100)의 타측에 제1 출력 포트(161) 및 제2 출력 포트(162)가 배치될 수 있다. 상기 제1 출력 포트(161)는 상기 커플러(100)의 상기 제1 전송 선로(110)의 상기 타단에 연결될 수 있다. 상기 제2 출력 포트(162)는 상기 커플러(100)의 상기 제2 전송 선로(120)의 상기 타단에 연결될 수 있다. 상기 제1 출력 포트(161) 및 상기 제2 출력 포트(162)는 동일 평면 상에 배치될 수 있다. The first output port 161 and the second output port 162 may be disposed on the other side of the coupler 100. The first output port 161 may be connected to the other end of the first transmission line 110 of the coupler 100. The second output port 162 may be connected to the other end of the second transmission line 120 of the coupler 100. The first output port 161 and the second output port 162 may be disposed on the same plane.
상기 제1 입력 포트(151) 또는 상기 제2 입력 포트(152) 중 어느 하나의 포트로 신호가 입력될 수 있고, 상기 제1 출력 포트(161) 및 상기 제2 출력 포트(162)로 신호가 출력될 수 있다. A signal may be input to any one of the first input port 151 and the second input port 152, and a signal may be input to the first output port 161 and the second output port 162. Can be output.
예를 들어, 상기 커플러(100)의 상기 제1 입력 포트(151)로 입력 신호(170)가 입력될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 입력 포트(152)는 고립될 수 있다. 상기 입력 신호(170)는 60Ghz 에서 77Ghz 의 주파수를 가질 수 있다. 상기 제1 전송 선로(110), 상기 제2 전송 선로(120), 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)의 전기적 특성, 예를 들어, 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)의 임피던스 Z0 및 전기적 길이 λ/8 , 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)의 커패시턴스 Cm에 의해, 상기 입력 신호(170)를 입력받은 상기 커플러(100)는 상기 제1 출력 포트(161) 및 상기 제2 출려 포트(162)에서 각각 제1 변조 신호(171) 및 상기 제1 변조 신호(171)와 다른 위상을 갖는 제2 변조 신호(172)가 출력될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 변조 신호(171)와 상기 제2 변조 신호(172)의 위상의 차이는 90°일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 변조 신호(171)의 위상이 상기 제2 변조 신호(172)의 위상보다 90°클 수 있다. 상기 제1 변조 신호(171)의 위상은 상기 입력 신호(170)의 출력 위상보다 90°클 수 있고, 상기 제2 변조 신호(172)의 위상은 상기 입력 신호(170)의 위상과 동일할 수 있다.For example, an input signal 170 may be input to the first input port 151 of the coupler 100. In this case, the second input port 152 may be isolated. The input signal 170 may have a frequency of 60Ghz to 77Ghz. Electrical characteristics of the first transmission line 110, the second transmission line 120, the first port converter 130, and the second port converter 140, for example, the first transmission line 110. ) And the impedance Z 0 of the second transmission line 120, the electrical length λ / 8, and the capacitance C m of the first port converter 130 and the second port converter 140, thereby providing the input signal 170. ), The coupler 100 has a phase different from that of the first modulation signal 171 and the first modulation signal 171 at the first output port 161 and the second extraction port 162, respectively. The second modulated signal 172 may be output. For example, a phase difference between the first modulated signal 171 and the second modulated signal 172 may be 90 °. In this case, the phase of the first modulated signal 171 may be greater than 90 ° than the phase of the second modulated signal 172. The phase of the first modulated signal 171 may be 90 ° greater than the output phase of the input signal 170, and the phase of the second modulated signal 172 may be the same as the phase of the input signal 170. have.
Z0가 임피던스이고, θ가 전기적 길이이고, 오드 모드(odd mode)의 Cm은 커패시턴스 성분에 해당하는 경우, 본 발명에 따른 커플러(100)의 이븐 모드(even mode)에서 어드미턴스는 아래의 수학식 1로 표현될 수 있고, 오드 모드에서 어드미턴스는 수학식 2로 표현될 수 있다. When Z 0 is an impedance, θ is an electrical length, and C m of the odd mode corresponds to a capacitance component, the admittance in the even mode of the coupler 100 according to the present invention is represented by the following equation. It may be represented by Equation 1, and the admittance in the odd mode may be represented by Equation 2.
수학식 1
Figure PCTKR2010009164-appb-M000001
Equation 1
Figure PCTKR2010009164-appb-M000001
수학식 2
Figure PCTKR2010009164-appb-M000002
Equation 2
Figure PCTKR2010009164-appb-M000002
상기 제1 입력 포트(151)를 1번 포트, 상기 제2 입력 포트(152)를 2번 포트, 상기 제1 출력 포트(161)를 3번 포트, 상기 제2 출력 포트(162)를 4번 포트로 가정하는 경우, 상기 어드미컨스들을 산란계수(scaterring parameter)로 변환하면, 이븐 및 오드 모드에서 S11 및 S21 은 각각 아래의 수학식 3으로 표현될 수 있다. Port 1 for the first input port 151, port 2 for the second input port 152, port 3 for the first output port 161, and port 4 for the second output port 162. If it is assumed that the port, if the conversion to the scattering parameter (scaterring parameter), in the even and odd mode S11 and S21 can be represented by Equation 3 below.
수학식 3
Figure PCTKR2010009164-appb-M000003
Equation 3
Figure PCTKR2010009164-appb-M000003
노멀 모드(normal mode)에서 본 발명의 커플러(100)의 산란계수는 아래의 수학식 4로 표현될 수 있다. In normal mode, the scattering coefficient of the coupler 100 of the present invention may be expressed by Equation 4 below.
수학식 4
Figure PCTKR2010009164-appb-M000004
Equation 4
Figure PCTKR2010009164-appb-M000004
커플링 팩터 C 를 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정하는 경우, 이븐 및 오드 모드의 임피던스는 아래의 수학식 5와 같이 표현되므로, 이븐 및 오드 모드의 임피던스 Zo, Ze 는 동일하고, 이븐 및 오드 모드의 전기적 길이 θo, θe 도 동일한 것으로 가정될 수 있다. Assuming that the coupling factor C can be negligibly small, the impedances of the even and odd modes are expressed as shown in Equation 5 below, so the impedances Z o and Z e of the even and odd modes are the same, and the even and odd modes are the same. The electrical lengths of θ o , θ e can also be assumed to be the same.
수학식 5
Figure PCTKR2010009164-appb-M000005
Equation 5
Figure PCTKR2010009164-appb-M000005
따라서, 이븐 및 오드 모드에서 어드미턴스는 커패시턴스 성분 Cm 을 제외하면 동일하게 되고, S11의 산란계수는 아래의 수학식 6으로 표현될 수 있다. Therefore, in the even and odd modes, the admittance becomes the same except for the capacitance component C m , and the scattering coefficient of S 11 may be expressed by Equation 6 below.
수학식 6
Figure PCTKR2010009164-appb-M000006
Equation 6
Figure PCTKR2010009164-appb-M000006
전기적 길이 θ 가 λ/8 이고, 커패시턴스 Cm 가 1/(Z0ω)인 경우, 이븐 및 오드 모드에서 S11 은 0 이 되므로, S11 및 S31 의 값도 0 이 된다. S11 및 S31 이 0 이 되는 상술된 조건에서 S21 및 S41 을 구해보면 각각 아래의 수학식 7 및 수학식 8로 표현될 수 있다. When the electrical length θ is λ / 8 and the capacitance C m is 1 / (Z 0 ω), S 11 becomes 0 in the even and odd modes, so the values of S 11 and S 31 also become zero. When S 21 and S 41 are obtained under the above conditions in which S 11 and S 31 become 0, they may be represented by Equations 7 and 8, respectively.
수학식 7
Figure PCTKR2010009164-appb-M000007
Equation 7
Figure PCTKR2010009164-appb-M000007
수학식 8
Figure PCTKR2010009164-appb-M000008
Equation 8
Figure PCTKR2010009164-appb-M000008
상기 수학식 7 및 수학식 8에서 알 수 있듯이, 2번 포트 및 4번 포트에서 동일한 위상을 가지고, 90°의 위상 차이를 갖는 신호가 출력됨을 알 수 있다. 상기 2번 포트는 상기 제1 출력 포트(161)이고, 상기 제4번 포트는 상기 제2 출력 포트(162)일 수 있다. As can be seen from Equations 7 and 8, it can be seen that signals having the same phase and having a phase difference of 90 ° are output at ports 2 and 4. The second port may be the first output port 161, and the fourth port may be the second output port 162.
한편, 도면에 도시된 바와는 달리, 상기 제2 입력 포트(152)로 입력 신호(170)가 입력될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 출력 포트(161)에서 출력된 제1 변조 신호(171)의 위상은 상기 제2 출력 포트(162)에서 출력된 제2 변조 신호(172)의 위상보다 90°작을 수 있다. 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)가 생략된 경우, 출력 신호들(161, 162)이 출력되는 포트는, 상술된 바와는 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)가 생략되고, 상기 커플러(100)의 상기 제1 입력 포트(151)로 입력 신호(170)가 입력될 수 있다. 상기 입력 신호(170)를 입력받은 상기 커플러(100)는 상기 제1 출력 포트(161)에서 변조 신호가 출력될 수 있고, 상기 제2 입력 포트(152)가 출력 포트가 되어, 상기 제2 입력 포트(152)에서 변조 신호가 출력될 수 있다. Unlike the drawing, the input signal 170 may be input to the second input port 152. In this case, the phase of the first modulation signal 171 output from the first output port 161 may be 90 ° smaller than the phase of the second modulation signal 172 output from the second output port 162. . When the first port converter 130 and the second port converter 140 are omitted, the port from which the output signals 161 and 162 are output may be different from that described above. For example, the first port converter 130 and the second port converter 140 may be omitted, and an input signal 170 may be input to the first input port 151 of the coupler 100. . The coupler 100 receiving the input signal 170 may output a modulated signal from the first output port 161, and the second input port 152 becomes an output port, thereby providing the second input. The modulated signal may be output from the port 152.
상술된 바와 같이, 상기 입력 신호(100)에 대한 변조 신호들이 상기 커플러(100)의 일측에 배치된 포트들에서 출력되지 않기 때문에, 변조 신호들을 출력하는 포트들 중 어느 하나의 포트를 다른 하나의 포트가 배치된 상기 커플러(100)의 일측으로 배치하기 위해, 다층막 구조를 이용해야 한다. As described above, since the modulated signals for the input signal 100 are not output from the ports disposed on one side of the coupler 100, the port of any one of the ports for outputting the modulated signals is changed to the other one. In order to arrange the port to one side of the coupler 100, the multilayer structure must be used.
다만, 본 발명에 따르면, 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)에 의해, 입력 신호에 대한 변조 신호들을 출력하는 포트들이 상기 커플러(100)의 일측에 정렬될 수 있어, 동일한 평면상에 출력 포트들이 배치될 수 있다. 이로 인해, 저가격에 최적화된 빔포밍에 소자에 사용되는 커플러가 제공될 수 있다.However, according to the present invention, the ports for outputting the modulated signals for the input signal by the first port converter 130 and the second port converter 140 may be aligned on one side of the coupler 100 The output ports can be arranged on the same plane. As a result, a coupler used in an element for beamforming optimized for low cost can be provided.
또한, 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)가 생략되는 경우, 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)의 길이는 상기 커플러(100)가 사용되는 신호의 주파수의 파장의 1/4 일 수 있다. 다만 본 발명에 따르면, 상기 제1 포트 변환기(130) 및 상기 제2 포트 변환기(140)의 커패시턴스에 의해 상기 제1 전송 선로(110) 및 상기 제2 전송 선로(120)의 길이는, 상기 커플러(100)에 사용되는 신호의 주파수의 파장의 1/8 보다 작을 수 있다. 이로 인해, 고집적화에 최적화된 빔포밍 소자에 사용되는 커플러가 제공될 수 있다.In addition, when the first port converter 130 and the second port converter 140 are omitted, the length of the first transmission line 110 and the second transmission line 120 is determined by the coupler 100. It may be a quarter of the wavelength of the frequency of the signal used. However, according to the present invention, the length of the first transmission line 110 and the second transmission line 120 by the capacitance of the first port converter 130 and the second port converter 140, the coupler It may be less than one eighth of the wavelength of the frequency of the signal used in (100). This can provide a coupler for use in the beamforming element optimized for high integration.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 빔포밍 소자가 설명된다. 도 2 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 빔포밍 소자를 설명하기 위한 도면이다. A beamforming device according to another embodiment of the present invention is described. 2 is a view for explaining a beamforming device according to another embodiment of the present invention.
도 2 를 참조하면, 입력 신호(280)가 제1 커플러(210)로 입력될 수 있다. 상기 제1 커플러(210)는 도 1 을 참조하여 설명된 커플러일 수 있다. 상기 제1 커플러(210)는 제1 전송 선로(211), 제2 전송 선로(212), 제1 포트 변환기(215) 및 제2 포트 변환기(216)을 포함할 수 있다. 제1 입력 포트(261)가 상기 제1 전송 선로(211)의 일단과 연결될 수 있다. 상기 제2 입력 포트(262)가 상기 제2 전송 선로(212)의 일단과 연결될 수 있다. 상기 제1 전송 선로(211)의 상기 일단과 상기 제2 전송 선로(212)의 상기 일단은 인접할 수 있다. 2, an input signal 280 may be input to the first coupler 210. The first coupler 210 may be the coupler described with reference to FIG. 1. The first coupler 210 may include a first transmission line 211, a second transmission line 212, a first port converter 215, and a second port converter 216. The first input port 261 may be connected to one end of the first transmission line 211. The second input port 262 may be connected to one end of the second transmission line 212. The one end of the first transmission line 211 and the one end of the second transmission line 212 may be adjacent to each other.
상기 제1 및 제2 입력 포트(261, 262) 중 어느 하나의 포트를 통해 상기 입력 신호(280)는 상기 제1 커플러(210)로 입력될 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 신호(280)는, 상기 제1 커플러(210)의 상기 제1 전송 선로(211)의 일단과 연결된 제1 입력 포트(261)을 통하여, 상기 제1 커플러(210)로 입력될 수 있다. 상기 제1 커플러(210)는 상기 입력 신호(280)를 입력받아 제1 변조 신호(281) 및 제2 변조 신호(282)를 출력할 수 있다. 상기 제1 변조 신호(281)는 상기 제1 전송 선로(211)의 타단에서 출력될 수 있다. 상기 제2 변조 신호(282)는 상기 제2 전송 선로(212)의 타단에서 출력될 수 있다. 상기 제1 전송 선로(211)의 상기 타단은 상기 제2 전송 선로(212)의 상기 타단과 인접할 수 있다. 상기 제1 변조 신호(281) 및 상기 제2 변조 신호(282)의 위상은 상이할 수 있다. 상기 제1 변조 신호(281) 및 상기 제2 변조 신호(282)의 위상의 차이는 90° 일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 변조 신호(281)의 위상은 상기 입력 신호(280)의 위상보다 90°도 클 수 있고, 상기 제2 변조 신호(282)의 위상은 상기 입력 신호(282)의 위상과 동일할 수 있다.The input signal 280 may be input to the first coupler 210 through one of the first and second input ports 261 and 262. For example, the input signal 280 is connected to the first coupler 210 through a first input port 261 connected to one end of the first transmission line 211 of the first coupler 210. Can be entered. The first coupler 210 may receive the input signal 280 and output a first modulated signal 281 and a second modulated signal 282. The first modulated signal 281 may be output at the other end of the first transmission line 211. The second modulated signal 282 may be output at the other end of the second transmission line 212. The other end of the first transmission line 211 may be adjacent to the other end of the second transmission line 212. The phases of the first modulated signal 281 and the second modulated signal 282 may be different. The phase difference between the first modulated signal 281 and the second modulated signal 282 may be 90 °. For example, the phase of the first modulated signal 281 may be greater than 90 ° than the phase of the input signal 280, and the phase of the second modulated signal 282 is the phase of the input signal 282. May be the same as
상기 제1 변조 신호(281)는 제2 커플러(220)로 입력될 수 있다. 상기 제2 커플러(212)는 도 1 을 참조하여 설명된 커플러일 수 있다. 상기 제2 커플러(212)는 제1 전송 선로(221), 제2 전송 선로(222), 제1 포트 변환기(225) 및 제2 포트 변환기(226)을 포함할 수 있다. 상기 제1 커플러(210)의 상기 제1 전송 선로(221)의 상기 타단과 상기 제2 커플러(220)의 상기 제1 전송 선로(221)의 일단은 연결될 수 있다. 상기 제2 커플러(220)의 상기 제1 전송 선로(221)의 타단은 제1 출력 포트(271)와 연결될 수 있다. 상기 제2 커플러(220)의 상기 제2 전송 선로(222)의 타단은 제3 출력 포트(273)과 연결될 수 있다. 상기 제2 커플러(220)의 상기 제1 전송 선로(221)의 상기 타단과 상기 제2 전송 선로(222)의 상기 타단은 인접할 수 있다. The first modulated signal 281 may be input to the second coupler 220. The second coupler 212 may be the coupler described with reference to FIG. 1. The second coupler 212 may include a first transmission line 221, a second transmission line 222, a first port converter 225, and a second port converter 226. The other end of the first transmission line 221 of the first coupler 210 and one end of the first transmission line 221 of the second coupler 220 may be connected. The other end of the first transmission line 221 of the second coupler 220 may be connected to the first output port 271. The other end of the second transmission line 222 of the second coupler 220 may be connected to the third output port 273. The other end of the first transmission line 221 of the second coupler 220 and the other end of the second transmission line 222 may be adjacent to each other.
상기 제2 커플러(220)의 상기 제1 전송 선로(221)의 일단으로 상기 제1 변조 신호(281)를 입력받아, 상기 제1 출력 포트(291) 및 상기 제3 출력 포트(293)에서 각각 제1 출력 신호(291) 및 제3 출력 신호(293)가 출력될 수 있다. 상기 제1 출력 신호(291) 및 상기 제3 출력 신호(293)의 위상은 상이할 수 있다. 상기 제1 출력 신호(291)의 위상은 및 상기 제3 출력 신호(293)의 위상과 90° 일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 출력 신호(291)의 위상은 상기 제1 변조 신호(281)의 위상보다 90° 크고, 상기 제3 출력 신호(293)의 위상은 상기 제1 변조 신호(281)의 위상과 동일할 수 있다. 상기 제1 출력 신호(291)의 위상은 상기 입력 신호(280)위 위상보다 180°크고, 상기 제3 출력 신호(293)의 위상은 상기 입력 신호(280)의 위상보다 90° 클 수 있다.The first modulation signal 281 is input to one end of the first transmission line 221 of the second coupler 220, and respectively at the first output port 291 and the third output port 293. The first output signal 291 and the third output signal 293 may be output. The phase of the first output signal 291 and the third output signal 293 may be different. The phase of the first output signal 291 may be 90 ° to the phase of the third output signal 293. For example, the phase of the first output signal 291 is 90 ° greater than the phase of the first modulated signal 281, and the phase of the third output signal 293 is of the first modulated signal 281. It can be the same as the phase. The phase of the first output signal 291 may be 180 ° greater than the phase above the input signal 280, and the phase of the third output signal 293 may be 90 ° greater than the phase of the input signal 280.
상기 제1 커플러(210)의 상기 제2 전송 선로(212)의 상기 타단은 위상 변조기(250)와 연결될 수 있다. 상기 제2 변조 신호(282)는 상기 위상 변조기(250)로 입력될 수 있다. 상기 위상 변조기(250)는 상기 제2 변조 신호(282)의 위상을 변조하여 제3 변조 신호(283)를 출력할 수 있다. 상기 제2 변조 신호(282)와 상기 제3 변조 신호(283)의 위상은 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 변조 신호(283)의 위상은 상기 제2 변조 신호(282)의 위상보다 45°클 수 있다. 이 경우, 상기 위상 변조기(250)는 45°위상 변조기 일 수 있다. 상기 제3 변조 신호(283)의 위상은 상기 입력 신호(280)의 위상보다 45°클 수 있다.The other end of the second transmission line 212 of the first coupler 210 may be connected to the phase modulator 250. The second modulated signal 282 may be input to the phase modulator 250. The phase modulator 250 may output a third modulated signal 283 by modulating the phase of the second modulated signal 282. The phase of the second modulated signal 282 and the third modulated signal 283 may be different. For example, the phase of the third modulated signal 283 may be 45 ° greater than the phase of the second modulated signal 282. In this case, the phase modulator 250 may be a 45 ° phase modulator. The phase of the third modulated signal 283 may be 45 ° greater than the phase of the input signal 280.
상기 제3 변조 신호(283)는 제3 커플러(230)로 입력될 수 있다. 상기 제3 커플러(230)는 도 1 을 참조하여 설명된 커플러일 수 있다. 상기 제3 커플러(230)는 제1 전송 선로(231), 제2 전송 선로(232), 제1 포트 변환기(235) 및 제2 포트 변환기(236)을 포함할 수 있다. 상기 제3 커플러(230)의 상기 제1 전송 선로(231)의 일단은 상기 위상 변조기(250)와 연결될 수 있다. 상기 제3 커플러(230)의 상기 제1 전송 선로(231)의 상기 일단은 상기 위상 변조기(250)를 통해 상기 제1 커플러(210)의 상기 제2 전송 선로(212)의 상기 타단과 연결될 수 있다. 상기 제3 커플러(230)의 상기 제1 전송 선로(231)의 타단은 제2 출력 포트(272)와 연결될 수 있다. 상기 제3 커플러(230)의 상기 제2 전송 선로(232)의 타단은 제4 출력 포트(274)와 연결될 수 있다. 상기 제1 전송 선로(231)의 상기 타단과 상기 제2 전송 선로(232)의 상기 타단은 서로 인접할 수 있다. The third modulated signal 283 may be input to the third coupler 230. The third coupler 230 may be the coupler described with reference to FIG. 1. The third coupler 230 may include a first transmission line 231, a second transmission line 232, a first port converter 235, and a second port converter 236. One end of the first transmission line 231 of the third coupler 230 may be connected to the phase modulator 250. The one end of the first transmission line 231 of the third coupler 230 may be connected to the other end of the second transmission line 212 of the first coupler 210 through the phase modulator 250. have. The other end of the first transmission line 231 of the third coupler 230 may be connected to the second output port 272. The other end of the second transmission line 232 of the third coupler 230 may be connected to the fourth output port 274. The other end of the first transmission line 231 and the other end of the second transmission line 232 may be adjacent to each other.
상기 제3 커플러(230)는 상기 위상 변조기(250)로부터 상기 제3 변조 신호(283)를 입력받아, 상기 제2 출력 포트(272) 및 상기 제4 출력 포트(274)에서 각각 제2 출력 신호(292) 및 제4 출력 신호(294)를 출력할 수 있다. 상기 제2 출력 신호(292) 및 상기 제4 출력 신호(294)의 위상은 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 출력 신호(292)의 위상과 상기 제4 출력 신호(294)의 위상의 차이는 90°일 수 있다. 상기 제2 출력 신호(292)의 위상은 상기 제3 변조 신호(283)의 위상보다 90° 클 수 있고, 상기 제4 출력 신호(294)의 위상은 상기 제3 변조 신호(283)의 위상과 동일할 수 있다. 상기 제2 출력 신호(292)의 위상은 상기 입력 신호(280)의 위상보다 135° 클 수 있고, 상기 제4 출력 신호(294)의 위상은 상기 입력 신호(280)의 위상보다 45°클 수 있다. The third coupler 230 receives the third modulated signal 283 from the phase modulator 250, and a second output signal at the second output port 272 and the fourth output port 274, respectively. 292 and the fourth output signal 294 may be output. The phase of the second output signal 292 and the fourth output signal 294 may be different. For example, the difference between the phase of the second output signal 292 and the phase of the fourth output signal 294 may be 90 °. The phase of the second output signal 292 may be greater than 90 ° than the phase of the third modulated signal 283, and the phase of the fourth output signal 294 may be equal to the phase of the third modulated signal 283. May be the same. The phase of the second output signal 292 may be 135 ° greater than the phase of the input signal 280, and the phase of the fourth output signal 294 may be 45 ° greater than the phase of the input signal 280. have.
상기 제3 커플러(230)의 상기 제1 전송 선로(231)와 상기 제2 출력 포트(272)를 연결하는 선로는, 상기 제2 커플러(220)의 상기 제2 전송 선로(222)와 상기 제3 출력 포트(273)를 연결하는 선로와, 다른 평면에서 교차될 수 있다. 상기 제2 출력 포트(272)는 상기 제1 출력 포트(271)에 인접할 수 있고, 상기 제3 출력 포트(273)은 상기 제4 출력 포트(274)에 인접할 수 있다. 상기 제1 출력 포트(271), 상기 제2 출력 포트(272), 상기 제3 출력 포트(273) 및 상기 제4 출력 포트(274)는 동일한 평면상에 차례로 정렬될 수 있다. A line connecting the first transmission line 231 and the second output port 272 of the third coupler 230 includes the second transmission line 222 and the second transmission line of the second coupler 220. The line connecting the three output ports 273 may be crossed in another plane. The second output port 272 may be adjacent to the first output port 271, and the third output port 273 may be adjacent to the fourth output port 274. The first output port 271, the second output port 272, the third output port 273, and the fourth output port 274 may be sequentially aligned on the same plane.
서로 인접한 출력 포트에서 전달되는 출력 신호들의 차이는 45°일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 출력 신호(291) 및 상기 제2 출력 신호(292)의 차이, 상기 제2 출력 신호(292) 및 상기 제3 출력 신호(293)의 차이 및, 상기 제3 출력 신호(293) 및 상기 제4 출력 신호(294)의 차이는 45°일 수 있다. The difference between output signals transmitted from output ports adjacent to each other may be 45 °. For example, a difference between the first output signal 291 and the second output signal 292, a difference between the second output signal 292 and the third output signal 293, and the third output signal The difference between the 293 and the fourth output signal 294 may be 45 °.
본 발명에 따른 빔포밍 소자는 제4 커플러(240)를 더 포함할 수 있다. 상기 제4 커플러(240)는 도 1 을 참조하여 설명된 커플러일 수 있다. 상기 제4 커플러(240)는 제1 전송 선로(241), 제2 전송 선로(242), 제1 포트 변환기(245) 및 제2 포트 변환기(246)을 포함할 수 있다. 상기 제4 커플러(240)의 상기 제1 전송 선로(241)의 일단은 제3 입력 포트(263)와 연결될 수 있다. 상기 제4 커플러(240)의 상기 제2 전송 선로(242)의 일단은 제4 입력 포트(264)와 연결될 수 있다. 상기 제1 전송 선로(241)의 상기 일단은 상기 제2 전송 선로(242)의 상기 일단과 인접할 수 있다. The beamforming device according to the present invention may further include a fourth coupler 240. The fourth coupler 240 may be the coupler described with reference to FIG. 1. The fourth coupler 240 may include a first transmission line 241, a second transmission line 242, a first port converter 245, and a second port converter 246. One end of the first transmission line 241 of the fourth coupler 240 may be connected to a third input port 263. One end of the second transmission line 242 of the fourth coupler 240 may be connected to the fourth input port 264. The one end of the first transmission line 241 may be adjacent to the one end of the second transmission line 242.
상기 제1 전송 선로(241)의 타단은 위상 변조기(250)와 연결될 수 있다. 상기 제1 전송 선로(241)의 상기 타단은 상기 위상 변조기(250)를 통해, 상기 제2 커플러(220)의 상기 제2 전송 선로(222)의 상기 일단과 연결될 수 있다. 상기 제4 커플러(240)의 상기 제2 전송 선로(242)의 타단은 상기 제3 커플러(230)의 상기 제2 전송 선로(232)의 상기 일단과 연결될 수 있다. 상기 제4 커플러(240)의 상기 제1 전송 선로(241)의 상기 타단과 상기 제2 전송 선로(242)의 상기 타단은 인접할 수 있다. The other end of the first transmission line 241 may be connected to the phase modulator 250. The other end of the first transmission line 241 may be connected to the one end of the second transmission line 222 of the second coupler 220 through the phase modulator 250. The other end of the second transmission line 242 of the fourth coupler 240 may be connected to the one end of the second transmission line 232 of the third coupler 230. The other end of the first transmission line 241 of the fourth coupler 240 and the other end of the second transmission line 242 may be adjacent to each other.
상기 제1 출력 포트(271), 상기 제2 출력 포트(272), 상기 제3 출력 포트(273) 및 상기 제4 출력 포트(274)는 각각 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)와 연결될 수 있다. 상기 제1~4 안테나들(ANT1~ANT4)은 상기 제1~4 출력 포트들(271~274)에서 각각 출력되는 제1~4 출력 신호들(291~294)를 각각 출력하여 빔포밍할 수 있다. The first output port 271, the second output port 272, the third output port 273, and the fourth output port 274 are a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2, respectively. It may be connected to the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4. The first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may beam-form by outputting first to fourth output signals 291 to 294 respectively output from the first to fourth output ports 271 to 274. have.
상술된 바와는 달리, 상기 제2 입력 포트(262), 상기 제3 입력 포트(263) 및 상기 제4 입력 포트(264) 중 어느 하나의 포트로 입력 신호가 입력될 수 있다. Unlike the above description, an input signal may be input to any one of the second input port 262, the third input port 263, and the fourth input port 264.
본 발명의 실시 예들에 따른 빔포밍 소자가 구현된다. A beamforming device according to embodiments of the present invention is implemented.
도 3 은 본 발명의 실시 예들에 따른 빔포밍 소자를 PCB 기판 상에 구현된 것을 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a beamforming device implemented on a PCB substrate according to embodiments of the present invention.
도 3 을 참조하면, 사용 주파수가 1Ghz 인 빔포밍 소자를 PCB 기판 상에 구현했다. 종래 1Ghz 주파수를 사용하는 빔포밍 소자의 크기가 22.56cm2 인 반면, 본 발명에 따른 빔포밍 소자는 입력 포트들 및 출력 포트를 제외한 크기가 7cm2 로 감소될 수 있었다. 이로 인해, 종래 빔포밍 소자에 비하여 크기가 약 10 배 감소될 수 있어, 고집적화된 빔포밍 소자를 제공가 제공될 수 있다. 60Ghz~70Ghz 의 고주파수를 사용하는 경우, 본 발명에 따른 빔포밍 소자의 크기는 더욱 줄어들 수 있다. Referring to FIG. 3, a beamforming device having a use frequency of 1 Ghz was implemented on a PCB substrate. While the size of the beamforming device using the conventional 1 Ghz frequency is 22.56 cm 2 , the beam forming device according to the present invention can be reduced to 7 cm 2 except for the input ports and the output port. As a result, the size can be reduced by about 10 times compared with the conventional beamforming element, so that a highly integrated beamforming element can be provided. When using a high frequency of 60Ghz ~ 70Ghz, the size of the beamforming device according to the present invention can be further reduced.
도 4 는 본 발명의 실시 예들에 따른 적용 예를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining an application example according to embodiments of the present invention.
도 4 를 참조하면, 도 4 를 참조하면, 핸드폰(1100), MP3 플레이어(1200), 카메라(1300), DVD(1400), TV(1500), PC(1600) 및 스피커(1700)등에 본 발명의 실시 예들에 따른 통신 모듈이 포함될 수 있다. 상기 열거된 전자 기기들이 본 발명의 실시 예들에 따른 통신 모듈을 포함하고 있어, 각각의 전자 기기 사이에 무선 네트워크가 구축될 수 있다. 예를 들어, 상기 핸드폰(1100) 및 상기 TV(1500)은 본 발명의 실시 예들에 따른 통신 모듈을 포함하고 있어, 상기 핸드폰(1100) 및 상기 TV(1500) 사이에 대용량 데이터 파일, 예를 들어, 동영상 파일이 무선으로 교환될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 상기 카메라(1300) 및 상기 PC(1600) 사이에 이미지 파일들이 상호 교환될 수 있고, 상기 스피커(1700) 및 상기 MP3 플레이어(1200) 사이에 사운드 파일이 교환되어, 상기 MP3 플레이어(1200)에 내재된 사운드가 상기 스피커(1700)를 통해 출력될 수 있다. Referring to FIG. 4, referring to FIG. 4, the present invention relates to a mobile phone 1100, an MP3 player 1200, a camera 1300, a DVD 1400, a TV 1500, a PC 1600, a speaker 1700, and the like. A communication module according to embodiments of the present disclosure may be included. Since the electronic devices listed above include a communication module according to embodiments of the present invention, a wireless network may be established between each electronic device. For example, the mobile phone 1100 and the TV 1500 include a communication module according to embodiments of the present invention, such that a large data file, for example, between the mobile phone 1100 and the TV 1500. The video file can be exchanged wirelessly. In another example, image files may be exchanged between the camera 1300 and the PC 1600, and a sound file may be exchanged between the speaker 1700 and the MP3 player 1200, so that the MP3 may be exchanged. Sound inherent in the player 1200 may be output through the speaker 1700.
특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 통신 모듈은 고집적화 및 고효율에 최적화되어, 상기 핸드폰(1100) 및 상기 MP3 플레이어(1200)와 같은 휴대용 전자기기에 적극 사용될 수 있다.In particular, the communication module according to the embodiments of the present invention may be optimized for high integration and high efficiency, and may be actively used in portable electronic devices such as the mobile phone 1100 and the MP3 player 1200.

Claims (17)

  1. 커플러;Coupler;
    상기 커플러의 일측에 배치된 제1 입력 포트 및 제2 입력 포트; 및A first input port and a second input port disposed at one side of the coupler; And
    상기 커플러의 타측에 배치된 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하되,It includes a first output port and the second output port disposed on the other side of the coupler,
    상기 커플러는,The coupler is,
    제1 전송 선로 및 제2 전송 선로;A first transmission line and a second transmission line;
    상기 제1 전송 선로의 일단과 상기 제2 전송 선로의 일단을 연결하고, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 공진하는 제1 포트 변환기; 및A first port converter connecting one end of the first transmission line and one end of the second transmission line and resonating with the first transmission line and the second transmission line; And
    상기 제1 전송 선로의 타단과 상기 제2 전송 선로의 타단을 연결하고, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 공진하는 제2 포트 변환기를 포함하고,A second port converter connecting the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line and resonating with the first transmission line and the second transmission line,
    상기 제1 입력 포트는 상기 제1 전송 선로의 상기 일단과 연결되고, 상기 제2 입력 포트는 상기 제2 전송 선로의 일단과 연결되고,The first input port is connected to the one end of the first transmission line, and the second input port is connected to one end of the second transmission line,
    상기 제1 출력 포트는 상기 제1 전송 선로의 상기 타단과 연결되고, 상기 제2 출력 포트는 상기 제2 전송 선로의 타단과 연결되고,The first output port is connected to the other end of the first transmission line, and the second output port is connected to the other end of the second transmission line,
    상기 제1 입력 포트 및 상기 제2 입력 포트 중 어느 하나의 포트로 입력신호가 입력되고, 상기 제1 출력 포트는 상기 입력 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제1 출력 신호를 출력하고, 상기 제2 출력 포트는 상기 입력 신호의 위상과 동일한 위상을 갖는 제2 출력 신호를 출력하는 빔포밍 소자. An input signal is input to any one of the first input port and the second input port, the first output port outputs a first output signal having a phase different from that of the input signal, and the second output port. An output port for outputting a second output signal having a phase equal to that of the input signal.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 전송 선로의 일단과 상기 제2 전송 선로의 일단은 서로 인접하고, 상기 제1 전송 선로의 타단과 상기 제2 전송 선로의 타단은 서로 인접한 빔포밍 소자. One end of the first transmission line and one end of the second transmission line are adjacent to each other, and the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line are adjacent to each other.
  3. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 위상의 차이는 90°인 빔포밍 소자. And a phase difference between the first output signal and the second output signal is 90 degrees.
  4. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 및 제2 전송 선로의 길이는 상기 입력 신호의 파장의 1/4 보다 작은 빔포밍 소자. And a length of the first and second transmission lines is less than one quarter of the wavelength of the input signal.
  5. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 입력 신호는 60Ghz 에서 77Ghz 사이의 주파수를 갖는 빔포밍 소자. The input signal is a beamforming device having a frequency between 60Ghz and 77Ghz.
  6. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 포트 변환기 및 상기 제2 포트 변환기는 동일한 빔포밍 소자. And the first port converter and the second port converter are the same.
  7. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 포트 변환기 및 상기 제2 포트 변환기는 커패시터를 포함하는 빔포밍 소자. And the first port converter and the second port converter comprise a capacitor.
  8. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 입력 포트, 상기 제2 입력 포트, 상기 제1 출력 포트 및 상기 제2 출력 포트는 동일한 평면상에 배치되는 빔포밍 소자. And the first input port, the second input port, the first output port and the second output port are disposed on the same plane.
  9. 입력 신호를 입력받아 제1 변조 신호 및 상기 제1 변조 신호와 위상이 다른 제2 변조 신호를 출력하는 제1 커플러;A first coupler configured to receive an input signal and output a first modulated signal and a second modulated signal out of phase with the first modulated signal;
    상기 제1 변조 신호를 입력받아, 제1 출력 신호 및 상기 제1 출력 신호와 위상이 다른 제3 출력 신호를 출력하고, 상기 제1 커플러에 인접한 제2 커플러;A second coupler configured to receive the first modulated signal, output a first output signal and a third output signal that is out of phase with the first output signal, and adjacent to the first coupler;
    상기 제2 변조 신호를 입력받아, 상기 제2 변조 신호와 위상이 다른 제3 변조 신호를 출력하는 위상 변조기; 및A phase modulator configured to receive the second modulated signal and output a third modulated signal that is out of phase with the second modulated signal; And
    상기 제3 변조 신호를 입력받아, 제2 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호와 위상이 다른 제4 출력 신호를 출력하고, 상기 제1 커플러와 상기 위상 변조기를 통해 연결된 제3 커플러를 포함하는 빔포밍 소자. A beamforming comprising a third coupler receiving the third modulated signal, outputting a second output signal and a fourth output signal that is out of phase with the second output signal, and connected through the first coupler and the phase modulator device.
  10. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제2 커플러와 상기 위상 변조기를 통해 연결되고, 상기 제3 커플러와 직접 연결된 제4 커플러를 포함하는 빔포밍 소자. And a fourth coupler connected to the second coupler through the phase modulator and directly connected to the third coupler.
  11. 제9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 제2 출력 신호를 전달하는 선로와 상기 제3 출력 신호를 전달하는 선로는 다른 평면에서 교차하는 빔포밍 소자. And a line for transmitting the second output signal and a line for transmitting the third output signal intersect at different planes.
  12. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제1 변조 신호와 상기 제2 변조 신호의 위상 차이, 상기 제1 출력 신호와 상기 제3 출력 신호의 위상 차이, 및 상기 제2 출력 신호와 상기 제4 출력 신호의 위상 차이는 90°인 빔포밍 소자. A phase difference between the first modulated signal and the second modulated signal, a phase difference between the first output signal and the third output signal, and a phase difference between the second output signal and the fourth output signal is 90 ° Forming element.
  13. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제2 변조 신호와 상기 제3 변조 신호의 위상차이, 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 위상 차이, 상기 제2 출력 신호와 상기 제3 출력 신호의 위상 차이, 및 상기 제3 출력 신호와 상기 제4 출력 신호의 위상 차이는 45°인 빔포밍 소자. A phase difference between the second modulated signal and the third modulated signal, a phase difference between the first output signal and the second output signal, a phase difference between the second output signal and the third output signal, and the third output And a phase difference between the signal and the fourth output signal is 45 [deg.].
  14. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제1, 2 및 3 커플러 중에에서 적어도 어느 하나는, At least one of the first, second and third couplers,
    제1 전송 선로 및 제2 전송 선로;A first transmission line and a second transmission line;
    상기 제1 전송 선로의 일단과 상기 제2 전송 선로의 일단을 연결하는 제1 포트 변환기; 및A first port converter connecting one end of the first transmission line and one end of the second transmission line; And
    상기 제1 전송 선로의 타단과 상기 제2 전송 선로의 타단을 연결하는 제2 포트 변환기를 포함하되,Including a second port converter for connecting the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line,
    상기 제1 전송 선로의 상기 일단과 상기 제2 전송 선로의 상기 일단은 서로 인접하고, 상기 제1 전송 선로의 상기 타단과 상기 제2 전송 선로의 상기 타단은 서로 인접한 빔포밍 소자. The one end of the first transmission line and the one end of the second transmission line are adjacent to each other, and the other end of the first transmission line and the other end of the second transmission line are adjacent to each other.
  15. 제14 항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 제1 포트 변환기 및 상기 제2 포트 변환기는 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 공진하는 빔포밍 소자. And the first port converter and the second port converter resonate with the first transmission line and the second transmission line.
  16. 제15 항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 제1, 2, 3 및 4 출력 신호를 각각 출력하여 빔포밍하는 제1, 2, 3 및 4 안테나를 더 포함하는 빔포밍 소자. And first, second, third and fourth antennas for outputting and beamforming the first, second, third and fourth output signals, respectively.
  17. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 빔포밍 소자는 PCB 기판 상에 구현되는 빔포밍 소자. The beamforming device is a beamforming device implemented on a PCB substrate.
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