WO2018110752A1 - 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치 - Google Patents

무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치 Download PDF

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WO2018110752A1
WO2018110752A1 PCT/KR2016/014910 KR2016014910W WO2018110752A1 WO 2018110752 A1 WO2018110752 A1 WO 2018110752A1 KR 2016014910 W KR2016014910 W KR 2016014910W WO 2018110752 A1 WO2018110752 A1 WO 2018110752A1
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filter
signal
port
filter unit
connection point
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PCT/KR2016/014910
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English (en)
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Inventor
박정석
김윤영
오정윤
우민기
안상태
윤재호
손선락
김태준
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(주)기산텔레콤
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/2007—Filtering devices for biasing networks or DC returns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
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    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/19—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port of the junction type
    • H01P5/20—Magic-T junctions
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match

Definitions

  • the present invention relates to a bias tee device for a wireless communication service, and more particularly, to a wireless communication system for supplying power, RF signal, and IF signal to a wireless communication device using a single feed line.
  • RF signal and signal separation to increase power supply and Passive Inter Modulation (PIM) signal, especially in high-power equipment, so that the forward signal of wireless mobile communication does not affect the reverse signal
  • PIM Passive Inter Modulation
  • a repeater receives an RF signal transmitted from a subscriber station, converts the signal into an intermediate frequency, processes the signal, and transmits the RF signal to a desired counterpart terminal.
  • a line amplifier is installed between the repeater and the repeater to compensate for the loss of the transmission power transmitted from the predetermined repeater.
  • each RF line and DC power line were required to transmit the RF signal and the DC power signal transmitted from the repeater toward the line amplifier.
  • separate installation of separate RF lines and DC power lines has a problem that construction is difficult and expensive.
  • a bias tee Bias-T
  • Bias-T bias tee
  • Bias tee (or Bias T) is used to supply power, RF signal and modem signal to telecommunication repeater equipment by using one feed line. Each is getting wider and closer to each other. This widened IF signal, RF signal, and Bias T with high separation between signals are required to supply power. In addition, as Bias T requires high quality RF signals, PIM characteristics are also highly demanded.
  • a Bias T such as a structure that increases the number of stages of a filter is used as shown in FIG. 1, but there is a problem that low PIM characteristics cannot be satisfied.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide IF and RF signals and power in a wireless communication system for supplying power and RF signals and IF signals to a wireless communication device using a single feed line.
  • Bias tee devices are provided to increase the separation between signals and to reduce the passive intermodulation (PIM) signal, which occurs in high power equipment, so that the forward signal of wireless mobile communication does not affect the reverse signal.
  • PIM passive intermodulation
  • a bias tee device for a wireless communication service passes an RF signal drawn through (or drawn out) through a first port and inverts an IF signal and a DC component flowing back.
  • a first filter unit configured to cut off, to enhance the skirt characteristic of the incoming RF signal, and to combine the RF signal having the enhanced skirt characteristic and the IF signal passed through the fourth filter unit and the DC component and output the same through a fourth port;
  • a second filter unit for blocking a DC component passing through the IF signal introduced through (or withdrawn from) the second port and introduced into the reverse port;
  • a third filter unit for blocking the IF signal passing through the DC component introduced through (or drawn out) through the third port and flowing in the reverse direction;
  • a fourth filter unit for combining the IF signal passing through the second filter unit and the DC component passing through the third filter unit to block the RF signal passing through and inversely introduced.
  • the first filter unit is a HPF (High Pass filter) including a notch filter to enhance the skirt characteristics, one end is connected to the first port, the other end is connected to the fourth port and the fourth filter may be connected to the notch filter.
  • HPF High Pass filter
  • the high pass filter (HPF) including the notch filter includes a first capacitor connected between a first port and a fourth port, a first inductor and a second capacitor connected in series between one end of the first capacitor and the ground, and a first capacitor.
  • One end of the fourth filter unit may include a second inductor and a third capacitor connected in series between the other end of the circuit and ground, and a common connection point of the first inductor and the second capacitor constituting the notch filter.
  • One end of the second filter part may be connected to the second port, and the other end of the second filter part may include a high pass filter (HPF) commonly connected to the third filter part and the fourth filter part.
  • HPF high pass filter
  • Pass filter is a fourth to six capacitors connected in series to the second port, a third inductor connected between a common connection point of the fourth and fifth capacitors and the ground, and a common connection point and ground of the fifth and six capacitors It may include a fourth inductor connected at both ends therebetween.
  • One end of the third filter part may be connected to the third port, and the other end thereof may include a low pass filter (LPF) commonly connected to the second filter part and the fourth filter part, and the third filter part may have a low pass filter (LPF).
  • Pass filter has a fifth inductor connected at one end to a common connection point of the second filter part and the fourth filter part, and the other end is connected between the common connection point of the fifth inductor and the third port and ground. It may include a seventh capacitor connected to.
  • the fourth filter part may include a low pass filter (LPF) having one end connected in common with the second filter part and the third filter part and the other end connected to a notch filter of the first filter part, and the LPF of the fourth filter part.
  • LPF low pass filter
  • (Low Pass Filter) is between the common connection point of the sixth to ninth inductor, the sixth and seventh inductor, the sixth and seventh inductor connected in series between the common connection point of the second filter unit and the third filter unit and the notch filter of the first filter unit.
  • the connected eighth capacitor may include a ninth capacitor connected between the common connection point of the seventh and eighth inductors and the ground, and a tenth capacitor connected between the common connection point of the eighth and ninth inductors and the ground.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a Bias T device of a conventional PIN-coupled structure with increased number of stages
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a bias tee device for a wireless communication service according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view for explaining signal characteristics according to Bias T of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating simulation data and PIMD measurement data according to Bias T of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating simulation data and PIMD measurement data according to Bias T of FIG. 2.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a bias tee device for a wireless communication service according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a first port 1 to which an RF signal is introduced or drawn out is connected to one side and the other side.
  • the fourth filter unit 24 may be included.
  • the first filter unit 21 passes the RF signal introduced through (or drawn out) through the first port 1 and blocks the IF signal and the DC component flowing in the reverse direction, but the skirt characteristic of the incoming RF signal ), And the RF signal having the enhanced skirt characteristic and the IF signal passed through the fourth filter unit 24 and the DC component are combined to be output through the fourth port 4.
  • the first filter part 21 is composed of, for example, a high pass filter (HPF) including notch filters 21a and 21b so as to enhance skirt characteristics, one end of which is connected to the first port 1 and the other end of which is fourth.
  • HPF high pass filter
  • One end of the fourth filter 24 is connected to the port 4 and the notch filter 21a.
  • the circuit of the first filter part 21, that is, the circuit of the HPF (High Pass filter) 21 including the notch filters 21a and 21b, is, for example, the first port 1 and the fourth port 4.
  • Capacitor C1 connected between the inductor L1 and capacitor C2 connected in series between ground and one end of capacitor C1, and inductor L2 and capacitor connected in series between ground and the other end of capacitor C1.
  • One end of the fourth filter part 24 may be connected to the common connection point of the inductor L1 and the capacitor C2 constituting the notch filter 21a.
  • the second filter unit 22 is configured as a high pass filter (HPF) so as to pass an IF signal introduced through (or drawn out) through the second port 2 and block a DC component flowing in the reverse direction. It may be connected to the second port 2 and the other end may be connected to a common connection point of the third filter part 23 and the fourth filter part 24.
  • HPF high pass filter
  • the HPF (High Pass Filter) circuit of the second filter unit 22 has a plurality of capacitors C4, C5, and C6 connected in series to the second port 2, and both ends of the capacitor C4 and C5 between the common connection point and ground.
  • the connected inductor L3 and the inductor L4 connected at both ends between the common connection point of the capacitors C5 and C6 and ground may be included.
  • the third filter unit 23 is configured as a low pass filter (LPF) so as to block the IF signal flowing through the DC component introduced through (or drawn out) through the third port 3 and flowing in reverse. It may be connected to the third port 3 and the other end may be connected to a common connection point of the second filter part 22 and the fourth filter part 24.
  • LPF low pass filter
  • a low pass filter (LPF) circuit of the third filter part 23 has one end connected to a common connection point of the second filter part 22 and the fourth filter part 24 and the other end connected to the third port 3.
  • L5 and a capacitor C7 connected between the common connection point of the inductor L5 and the third port 3 and ground.
  • the fourth filter part 24 passes the combined signal of the IF signal passing through the second filter part 22 and the DC component passing through the third filter part 23 and the LPF to block the RF signal flowing back.
  • Low Pass Filter one end of which is connected to the common connection point of the second filter part 22 and the third filter part 23, and the other end of which is connected to the notch filter 21a of the first filter part 21. Can be.
  • the low pass filter (LPF) circuit of the fourth filter part 24 includes a common connection point of the second filter part 22 and the third filter part 23 and an inductor of the notch filter 21a of the first filter part 21.
  • a plurality of inductors L6 to L9 connected in series between the common connection point of L1 and the capacitor C2, the common connection point of the capacitor C8 and the inductor L7 and L8 connected between the common connection point of the inductors L6 and L7 and ground
  • a capacitor C9 connected between the ground and the ground, and a capacitor 10 connected between the common connection point of the inductors L8 and L9 and ground.
  • the embodiment of the present invention is designed so as not to affect the frequency characteristics, which can combine and distribute the IF signal and the power signal of the adjacent wide band while minimizing the PIMD for high quality / high output characteristics.
  • the requirements for the fabrication of the PIMD specification is -150dBm or less, RF frequency is 700MHz or more, which is the basic frequency of mobile communication, IF frequency is 500MHz or less close to RF, and power is DC as an example. It doesn't work.
  • a mixed signal of the RF signal, the IF signal, and the DC is output through the fourth port 4.
  • the IF signal introduced through the second port 2 passes through the second filter 22 and the DC signal introduced through the third port 3 passes through the third filter 23 and the second filter ( 22 blocks the DC signal from flowing back from the third filter 23 side, and the third filter 23 blocks the IF signal from flowing back from the second filter 22.
  • the IF signal and the DC signal are combined at the node 1 (N1) serving as a common connection point between the second filter part 22 and the third filter part 23 to pass through the fourth filter part 24, and the fourth filter part.
  • Reference numeral 24 blocks backflow of the RF signal from the first filter part 21.
  • the RF signal introduced from the first port 1 passes through the first filter part 21 while the skirt characteristic is enhanced by the notch filter 21a, and the RF signal and the fourth filter part 24 whose skirt characteristic is enhanced. IF signal and DC component passing through) are combined at node 2 (N2) of notch filter 21a and output through the fourth port 4.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating signal characteristics according to the bias tee circuit of FIG. 2, and as shown in FIG. 1, according to the conventional bias tee circuit of FIG. 1, the RF signal is IF as indicated by the dotted line of FIG. 3.
  • the skirt characteristic of the RF signal is enhanced, thereby improving the signal separation between the RF signal and the IF signal and achieving a low PIM characteristic.
  • the bias tee circuit of FIG. 2 combines a plurality of signals (IF signal, RF signal, and power signal) introduced as in the first path as described above and combines them into one while increasing the degree of separation from each other.
  • the RF / IF / DC combined signal inputted through the fourth port 4 in the opposite direction to the aforementioned first path may be separated from each other into an RF signal, an IF signal, and a power signal to separate the first port 1.
  • the output may be performed through the second port 2 and the third port 3, respectively.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating simulation data and PIMD measurement data according to Bias T of FIG. 1
  • FIG. 5 is a diagram illustrating simulation data and PIMD measurement data according to Bias T of FIG. 2.
  • FIG. 4 shows simulation data, (b) shows PIMD measurement data for a CDMA signal, and (c) shows PIMD measurement data for a WCDMA signal.
  • the Bias T circuit of FIG. 2 was able to satisfy the Low PIM characteristic as shown in FIG. 5, and also reduces the number of stages of HPF when constructing the first filter to satisfy the RF frequency characteristic, while also separating the frequency between frequencies. It was possible to increase the required RF characteristics.
  • a notch was added to the attenuation section of the RF band in order to reduce the number of steps as much as possible and to increase the separation between frequencies in the filter. Due to the proposed structure, Bias T can be implemented to combine and separate the wideband RF / IF / power signals to secure the low PIM characteristics.
  • PIM Passive Inter Modulation
  • Bias T requires a power supply like a tower top LNA, but it is difficult to install a facility, and it is used to deliver RF frequency and power using a single cable to reduce cost increase. This requires a wider IF and RF frequency, which is more difficult because of the PIM when the RF frequency is high output. Therefore, according to the present invention, when a wide band of IF and RF frequencies and power is required to be transmitted through one cable, the present invention can be used without restriction of the PIM to provide a stable RF communication service to a service provider and does not require a separate power supply facility. This greatly reduces the cost of the power plant and can be installed at low cost.

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Abstract

무선 통신 장비에 전원과 RF 신호 그리고 IF 신호를 한 개의 급전선로를 이용해 공급하기 위한 무선 통신 시스템에서 IF와 RF 신호, 그리고 전원을 공급하기 위해 신호간 구분도를 높이고 특히 고출력의 장비에서 발생하는 수동상호변조왜곡(Passive Inter Modulation: PIM) 신호를 낮추어 무선 이동통신의 순방향 신호가 역방향 신호에 영향을 주지 않게 하기 위한 바이어스 티 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치
본 발명은 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티(Bias Tee) 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 무선 통신 장비에 전원과 RF 신호 그리고 IF 신호를 한 개의 급전선로를 이용해 공급하기 위한 무선 통신 시스템에서 IF와 RF 신호, 그리고 전원을 공급하기 위해 신호간 구분도를 높이고 특히 고출력의 장비에서 발생하는 수동상호변조왜곡(Passive Inter Modulation: PIM) 신호를 낮추어 무선 이동통신의 순방향 신호가 역방향 신호에 영향을 주지 않게 하기 위한 바이어스 티 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신 시스템에 있어서 중계기는 가입자 단말기로부터 송신된 RF 신호를 수신하여 중간주파수로 변환시켜 신호 처리한 후 다시 RF 신호로 원하는 상대방 단말기로 송출하는 역할을 한다. 이때, 중계기와 중계기 사이에는 소정의 중계기로부터 전송되는 전송 전력의 손실을 보상하기 위하여 선로 증폭기가 설치된다.
종래에는 중계기로부터 송신되는 RF 신호 및 DC 전원 신호를 선로 증폭기 방향으로 전송해 주기 위해 각각의 RF 선로 및 DC 전원 선로가 필요하였다. 이와 같이 별도의 RF 선로 및 DC 전원 선로를 분리하여 설치하는 것은 공사가 까다롭고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이동통신 중계기로부터 전송되는 RF 신호 및 DC 전원 신호를 하나의 선로만으로도 전송할 수 있게 하는 바이어스 티(Bias-T)가 개발되었다.
통신 중계기 장비에 전원과 RF 신호 그리고 모뎀 신호를 한 개의 급전선로를 이용해 공급하기 위해 바이어스 티(또는 Bias T라 칭함)가 사용되는데, 무선 서비스의 종류 및 수가 점차 많아짐에 따라 IF 신호와 RF 신호가 각각 넓어지고 서로 가까워 지고 있다. 이 넓어진 IF 신호와 RF 신호, 그리고 전원을 공급하기 위해 신호간 구분도가 높은 Bias T가 요구된다. 또한 Bias T는 고품질의 RF 신호가 요구됨에 따라 PIM 특성 또한 높이 요구된다.
이를 해결 하기 위해 기존에는 도 1에 도시된 바와 같이 필터(Filter)의 단수를 높이는 구조 등의 Bias T가 사용되었으나 낮은(Low) PIM 특성을 만족할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 무선 통신 장비에 전원과 RF 신호 그리고 IF 신호를 한 개의 급전선로를 이용해 공급하기 위한 무선 통신 시스템에서 IF와 RF 신호, 그리고 전원을 공급하기 위해 신호간 구분도를 높이고 특히 고출력의 장비에서 발생하는 수동상호변조왜곡(Passive Inter Modulation: PIM) 신호를 낮추어 무선 이동통신의 순방향 신호가 역방향 신호에 영향을 주지 않게 하기 위한 바이어스 티 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치는, 제1 포트를 통해 인입(또는 인출)되는 RF 신호를 통과하고 역으로 유입되는 IF 신호와 DC 성분을 차단하되, 인입된 RF 신호의 스커트 특성을 강화하고, 상기 스커트 특성이 강화된 RF 신호 및 제4 필터부를 통과한 IF 신호와 DC 성분을 결합하여 제4 포트를 통해 출력하기 위한 제1 필터부; 제2 포트를 통해 인입(또는 인출)되는 IF 신호를 통과하고 역으로 유입되는 DC 성분을 차단하기 위한 제2 필터부; 제3 포트를 통해 인입(또는 인출)되는 DC 성분을 통과하고 역으로 유입되는 IF 신호를 차단하기 위한 제3 필터부; 및 상기 제2 필터부를 통과한 IF 신호와 상기 제3 필터부를 통과한 DC 성분을 결합하여 통과하고 역으로 유입되는 RF 신호를 차단하기 위한 제4 필터부를 포함할 수 있다.
상기 제1 필터부는 스커트 특성을 강화하도록 노치 필터를 포함한 HPF(High Pass filter)로서, 제1 포트에 일단이 연결되고 타단은 제4 포트에 연결되며 상기 노치 필터에 상기 제4 필터가 연결될 수 있다.
상기 노치 필터를 포함한 HPF(High Pass filter)는 제1 포트와 제4 포트의 사이에 연결된 제1 캐패시터, 제1 캐패시터의 일단과 접지 사이에 직렬 연결된 제1 인덕터와 제2 캐패시터, 및 제1 캐패시터의 타단과 접지 사이에 직렬 연결된 제2 인덕터와 제3 캐패시터를 포함하고, 상기 노치 필터를 구성하는 제1 인덕터와 제2 캐패시터의 공통 연결점에 상기 제4 필터부의 일단이 연결될 수 있다.
상기 제2 필터부는 상기 제2 포트에 일단이 연결되고 타단은 상기 제3 필터부 및 상기 제4 필터부와 공통 연결된 HPF(High Pass Filter)를 포함할 수 있고, 상기 제2 필터부의 HPF(High Pass Filter)는 상기 제2 포트에 직렬로 연결된 제4~6 캐패시터, 상기 제4,5 캐패시터의 공통 연결점과 접지 사이에 양단이 연결된 제3 인덕터, 및 상기 제5,6 캐패시터의 공통 연결점과 접지 사이에 양단이 연결된 제4 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 제3 필터부는 상기 제3 포트에 일단이 연결되고 타단은 상기 제2 필터부 및 상기 제4 필터부와 공통 연결된 LPF(Low Pass Filter)를 포함할 수 있고, 상기 제3 필터부의 LPF(Low Pass Filter)는 상기 제2 필터부와 상기 제4 필터부의 공통 연결점에 일단이 연결되고 타단은 상기 제3 포트에 연결된 제5 인덕터, 및 상기 제5 인덕터와 상기 제3 포트의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제7 캐패시터를 포함할 수 있다.
상기 제4 필터부는 일단이 상기 제2 필터부 및 상기 제3 필터부와 공통 연결되고 타단이 제1 필터부의 노치 필터에 연결된 LPF(Low Pass Filter)를 포함할 수 있고, 상기 제4 필터부의 LPF(Low Pass Filter)는 상기 제2 필터부 및 상기 제3 필터부의 공통 연결점과 상기 제1 필터부의 노치 필터 사이에 직렬 연결된 제6 내지 제9 인덕터, 제6,7 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제8 캐패시터, 제7,8 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제9 캐패시터, 및 제8,9 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제10 캐패시터를 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 단수를 늘린 PIN 결합형 구조의 Bias T 장치의 회로도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치의 회로도,
도 3은 도 2의 Bias T에 따른 신호 특성을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1의 Bias T에 따른 시뮬레이션 데이터 및 PIMD 측정 데이터를 나타낸 도면,
도 5는 도 2의 Bias T에 따른 시뮬레이션 데이터 및 PIMD 측정 데이터를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치의 회로도로로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 일측에 RF 신호가 인입 또는 인출되는 제1 포트(1)가 연결되고 타측에 RF/IF/DC 혼합신호가 인입 또는 인출되는 제4 포트(4)가 연결된 제1 필터부(21), 일측에 IF 신호가 인입 또는 인출되는 제2 포트(2)가 연결된 제2 필터부(22), 일측에 DC 성분이 인입 또는 인출되는 제3 포트(3)가 연결된 제3 필터부(23), 및 제1 필터부(21)와 제2,3 필터부의 공통연결점의 사이에 연결된 제4 필터부(24)를 포함할 수 있다.
제1 필터부(21)는 제1 포트(1)를 통해 인입(또는 인출)되는 RF 신호를 통과하고 역으로 유입되는 IF 신호와 DC 성분을 차단하되, 인입된 RF 신호의 스커트 특성(Skirt Characteristic)을 강화하고, 그 스커트 특성이 강화된 RF 신호 및 제4 필터부(24)를 통과한 IF 신호와 DC 성분을 결합하여 제4 포트(4)를 통해 출력하기 위한 것이다.
제1 필터부(21)는 예를 들어 스커트 특성을 강화하도록 노치 필터(21a,21b)를 포함한 HPF(High Pass filter)로 구성되는데, 제1 포트(1)에 일단이 연결되고 타단은 제4 포트(4)에 연결되며 노치 필터(21a)에 제4 필터(24)의 일단이 연결된다.
제1 필터부(21)의 회로 즉, 노치 필터(21a,21b)를 포함한 HPF(High Pass filter)(21)의 회로는, 예를 들어, 제1 포트(1)와 제4 포트(4)의 사이에 연결된 캐패시터(C1), 캐패시터(C1)의 일단과 접지 사이에 직렬 연결된 인덕터(L1)와 캐패시터(C2), 및 캐패시터(C1)의 타단과 접지 사이에 직렬 연결된 인덕터(L2)와 캐패시터(C3)를 포함할 수 있고, 노치 필터(21a)를 구성하는 인덕터(L1)와 캐패시터(C2)의 공통 연결점에 제4 필터부(24)의 일단이 연결될 수 있다.
제2 필터부(22)는 제2 포트(2)를 통해 인입(또는 인출)되는 IF 신호를 통과하고 역으로 유입되는 DC 성분을 차단할 수 있도록 HPF(High Pass Filter)로 구성된 것으로, 그 일단은 제2 포트(2)에 연결되고 타단은 제3 필터부(23)와 제4 필터부(24)의 공통 연결점에 연결될 수 있다.
제2 필터부(22)의 HPF(High Pass Filter) 회로는 제2 포트(2)에 직렬로 연결된 복수의 캐패시터(C4,C5,C6), 캐패시터 C4와 C5의 공통 연결점과 접지 사이에 양단이 연결된 인덕터(L3), 및 캐패시터 C5와 C6의 공통 연결점과 접지 사이에 양단이 연결된 인덕터(L4)를 포함할 수 있다.
제3 필터부(23)는 제3 포트(3)를 통해 인입(또는 인출)되는 DC 성분을 통과하고 역으로 유입되는 IF 신호를 차단할 수 있도록 LPF(Low Pass Filter)로 구성된 것으로, 그 일단이 제3 포트(3)에 연결되고 타단은 제2 필터부(22)와 제4 필터부(24)의 공통 연결점에 연결될 수 있다.
제3 필터부(23)의 LPF(Low Pass Filter) 회로는 제2 필터부(22)와 제4 필터부(24)의 공통 연결점에 일단이 연결되고 타단은 제3 포트(3)에 연결된 인덕터(L5), 및 인덕터(L5)와 제3 포트(3)의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 캐패시터(C7)를 포함할 수 있다.
제4 필터부(24)는 제2 필터부(22)를 통과한 IF 신호와 제3 필터부(23)를 통과한 DC 성분의 결합 신호를 통과하고 역으로 유입되는 RF 신호를 차단할 수 있도록 LPF(Low Pass Filter)로 구성된 것으로, 그 일단이 제2 필터부(22)와 제3 필터부(23)의 공통연결점에 연결되고 타단이 제1 필터부(21)의 노치 필터(21a)에 연결될 수 있다.
제4 필터부(24)의 LPF(Low Pass Filter) 회로는 제2 필터부(22) 및 제3 필터부(23)의 공통 연결점과 제1 필터부(21)의 노치 필터(21a)의 인덕터(L1)와 캐패시터(C2)의 공통 연결점의 사이에 직렬 연결된 복수의 인덕터(L6~L9)와, 인덕터 L6과 L7의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 캐패시터(C8), 인덕터 L7과 L8의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 캐패시터(C9), 및 인덕터 L8과 L9의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 캐패시터(10)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 고품질/고출력의 특성을 위해 PIMD를 최소화하면서, 광 대역의 RF 신호와 인접한 광 대역의 IF 신호 및 전원 신호의 결합 및 분배 가능한, 주파수 특성에 영향을 주지 않도록 설계 하였고, 제품의 제작을 위한 요구 사항은 PIMD 규격은 -150dBm 이하, RF 주파수는 이동통신의 기본 주파수인 700MHz 이상, IF 주파수는 RF와 근접한 500MHz 이하, 및 전원은 DC를 일 예로 하였으나, 전술한 요구 사항에 한정되지는 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 도 2의 바이어스 티 회로의 동작에 대해 설명한다.
제1 내지 제3 포트(1~3)를 통해 RF 신호, IF 신호, 및 DC가 각각 인입되고 제4 포트(4)를 통해 RF 신호, IF 신호, 및 DC의 혼합신호가 출력되는 제1 경로를 일 예로 설명한다.
제2 포트(2)를 통해 인입된 IF 신호는 제2 필터(22)를 통과하고 제3 포트(3)를 통해 인입된 DC 신호는 제3 필터(23)를 통과함과 아울러 제2 필터(22)는 제3 필터(23)측으로부터 DC 신호가 역유입을 되는 것을 차단하고 제3 필터(23)는 제2 필터(22)로부터 IF 신호가 역유입되는 것을 차단한다.
이어 제2 필터부(22)와 제3 필터부(23)의 공통연결점으로서의 노드 1(N1)에서 IF 신호와 DC 신호가 결합되어 제4 필터부(24)를 통과하고, 아울러 제4 필터부(24)는 제1 필터부(21)로부터 RF 신호가 역유입되는 것을 차단한다.
그리고 제1 포트(1)로부터 인입된 RF 신호는 제1 필터부(21)를 통과하면서 노치 필터(21a)에 의해 스커트 특성이 강화되고 그 스커트 특성이 강화된 RF 신호 및 제4 필터부(24)를 통과한 IF 신호와 DC 성분이 노치 필터(21a)의 노드 2(N2)에서 결합되어 제4 포트(4)를 통해 출력된다.
도 3은 도 2의 바이어스 티 회로에 따른 신호 특성을 설명하기 위한 도면으로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 도 1의 기존의 바이어스 티 회로에 따르면 도 3의 점선으로 나타낸 바와 같이 RF 신호가 IF 신호를 침범하여 낮은(Low) PIM 특성을 만족하지 못하지만, 대조적으로 도 2의 본 발명의 바이어스 티 회로에 따르면 노치 필터(21a,21b)를 HPF(21)에 포함하여 HPF(21)의 스커트 특성을 강화함으로써 도 3의 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 RF 신호의 스커트 특성이 강화되고 이로 인해 RF 신호와 IF 신호 간의 신호 분리도가 향상되고 낮은(Low) PIM 특성을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 바이어스 티 회로는 전술한 제1 경로와 같이 인입된 복수의 신호(IF신호, RF 신호, 및 전원 신호)를 서로 구분도를 높이면서 하나로 결합하여 출력할 뿐만 아니라, 전술한 제1 경로와 역 방향으로 제4 포트(4)를 통해 입력되는 RF/IF/DC 결합 신호를 RF신호, IF 신호, 및 전원 신호로 서로 분리하여 제1 포트(1), 제2 포트(2), 제3 포트(3)를 통해 각각 출력할 수 있다.
도 4는 도 1의 Bias T에 따른 시뮬레이션 데이터 및 PIMD 측정 데이터를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 Bias T에 따른 시뮬레이션 데이터 및 PIMD 측정 데이터를 나타낸 도면이다.
도 1의 기존의 Bias T는 PIMD 특성을 만족하면서 RF 특성을 만족하기 위해 단수를 늘린 구조의 결합형 구조의 캐패시터를 적용한 필터를 사용하였으나 여러 개의 필터가 연결됨에 따라 견고하게 PIN이 고정되지 않았고, 이로 인해 도 4에 나타낸 바와 같이 PIMD 특성이 안정적으로 확보되지 않는 현상이 발생하였다. 도 4에서 (a)는 시뮬레이션 데이터를 나타낸 것이고, (b)는 CDMA 신호에 대한 PIMD 측정 데이터를 나타낸 것이며, (c)는 WCDMA 신호에 대한 PIMD 측정 데이터를 나타낸 것이다.
대조적으로, 도 2의 Bias T 회로는 도 5에 나타낸 바와 같이 낮은(Low) PIM 특성을 만족할 수 있었고, 또한 RF 주파수 특성을 만족하기 위한 제1 필터의 구성 시 HPF의 단수를 줄이면서도 주파수간 분리도를 높일 수 있어서 요구한 RF 특성을 만족할 수 있었다.
본 발명의 실시예에 따르면 단수를 가능한 한 줄이면서 필터(Filter)에 주파수간 분리도를 높이기 위해 RF 대역의 감쇄(Attenuation) 구간에 노치(Notch)를 추가하여 RF 대역에서 만족하는 특성을 얻을 수 있었고 제안하는 구조로 인해 Low PIM 특성을 확보하는 광대역의 RF/IF/전원 신호를 결합 및 분리할 수 있는 Bias T를 구현할 수 있었다.
본 발명에 따르면, 한 개의 급전선로를 이용해 전원과 RF 신호 그리고 IF 신호를 공급하기 위한 무선 통신 시스템에서 IF신호, RF 신호, 및 전원 신호간의 구분도를 높이고 특히 고출력의 장비에서 발생하는 수동상호변조왜곡(Passive Inter Modulation: PIM) 신호를 낮추어 무선 이동통신의 순방향 신호가 역방향 신호에 영향을 주지 않는 효과를 창출한다.
일반적으로 Bias T는 tower top LNA와 같이 전원시설이 필요하지만 시설을 설비하기에 난해하여 비용 증가를 줄이기 위해 하나의 케이블을 이용하여 RF 주파수와 전원을 전달하기 위해 사용되는데, 최근에는 무선서비스의 증가에 의해 넓은 대역의 IF 및 RF 주파수가 필요하며, RF 주파수가 고출력인 경우는 PIM 때문에 더욱 난해하다. 따라서 본 발명에 따르면 넓은 대역의 IF 및 RF 주파수와 전원이 하나의 케이블로 전송이 필요한 경우 PIM의 제약없이 사용이 가능하여 사업자에게 안정적인 RF 통신서비스를 제공하고, 또한 별도의 전원 시설이 필요하지 않게 됨으로써 전원 시설 비용을 대폭 줄여서 저렴한 시설비로 설치 가능하여 비용 절감 효과가 뚜렷하다.

Claims (9)

  1. 제1 포트를 통해 인입(또는 인출)되는 RF 신호를 통과하고 역으로 유입되는 IF 신호와 DC 성분을 차단하되, 인입된 RF 신호의 스커트 특성을 강화하고, 상기 스커트 특성이 강화된 RF 신호 및 제4 필터부를 통과한 IF 신호와 DC 성분을 결합하여 제4 포트를 통해 출력하기 위한 제1 필터부;
    제2 포트를 통해 인입(또는 인출)되는 IF 신호를 통과하고 역으로 유입되는 DC 성분을 차단하기 위한 제2 필터부;
    제3 포트를 통해 인입(또는 인출)되는 DC 성분을 통과하고 역으로 유입되는 IF 신호를 차단하기 위한 제3 필터부; 및
    상기 제2 필터부를 통과한 IF 신호와 상기 제3 필터부를 통과한 DC 성분을 결합하여 통과하고 역으로 유입되는 RF 신호를 차단하기 위한 제4 필터부를 포함하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터부는 스커트 특성을 강화하도록 노치 필터를 포함한 HPF(High Pass filter)로서, 제1 포트에 일단이 연결되고 타단은 제4 포트에 연결되며 상기 노치 필터에 상기 제4 필터가 연결된 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노치 필터를 포함한 HPF(High Pass filter)는 제1 포트와 제4 포트의 사이에 연결된 제1 캐패시터, 제1 캐패시터의 일단과 접지 사이에 직렬 연결된 제1 인덕터와 제2 캐패시터, 및 제1 캐패시터의 타단과 접지 사이에 직렬 연결된 제2 인덕터와 제3 캐패시터를 포함하고, 상기 노치 필터를 구성하는 제1 인덕터와 제2 캐패시터의 공통 연결점에 상기 제4 필터부의 일단이 연결된 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터부는 상기 제2 포트에 일단이 연결되고 타단은 상기 제3 필터부 및 상기 제4 필터부와 공통 연결된 HPF(High Pass Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터부의 HPF(High Pass Filter)는 상기 제2 포트에 직렬로 연결된 제4~6 캐패시터, 상기 제4,5 캐패시터의 공통 연결점과 접지 사이에 양단이 연결된 제3 인덕터, 및 상기 제5,6 캐패시터의 공통 연결점과 접지 사이에 양단이 연결된 제4 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 필터부는 상기 제3 포트에 일단이 연결되고 타단은 상기 제2 필터부 및 상기 제4 필터부와 공통 연결된 LPF(Low Pass Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 필터부의 LPF(Low Pass Filter)는 상기 제2 필터부와 상기 제4 필터부의 공통 연결점에 일단이 연결되고 타단은 상기 제3 포트에 연결된 제5 인덕터, 및 상기 제5 인덕터와 상기 제3 포트의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제7 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4 필터부는 일단이 상기 제2 필터부 및 상기 제3 필터부와 공통 연결되고 타단이 제1 필터부의 노치 필터에 연결된 LPF(Low Pass Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4 필터부의 LPF(Low Pass Filter)는 상기 제2 필터부 및 상기 제3 필터부의 공통 연결점과 상기 제1 필터부의 노치 필터 사이에 직렬 연결된 제6 내지 제9 인덕터, 제6,7 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제8 캐패시터, 제7,8 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제9 캐패시터, 및 제8,9 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제10 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 서비스를 위한 바이어스 티 장치.
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