WO2020111535A1 - 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치 - Google Patents

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WO2020111535A1
WO2020111535A1 PCT/KR2019/014553 KR2019014553W WO2020111535A1 WO 2020111535 A1 WO2020111535 A1 WO 2020111535A1 KR 2019014553 W KR2019014553 W KR 2019014553W WO 2020111535 A1 WO2020111535 A1 WO 2020111535A1
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WO
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blocking
node
bypass
path
transmission line
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/014553
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English (en)
French (fr)
Inventor
이기덕
Original Assignee
주식회사 케이엠더블유
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/15—Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes

Definitions

  • the present invention relates to a pin diode switch, and more specifically, a bypass capable of ensuring stable driving of a device by implementing bidirectional movement of a signal through a bypass path even in a situation where a forward voltage cannot be applied to the pin diode switch. It relates to a pin diode switch with a function applied.
  • TDD time division duplex
  • the TDD method is a method of processing RF signals of various frequencies by time, an RF switch for blocking or passing RF signals is essential.
  • a pin (PIN) diode switch having high output and high performance characteristics, easy control, and fast on/off switching speed is mainly used to block or pass an RF signal.
  • the pin diode switch has a low impedance when a forward voltage is applied, and blocks or passes an RF signal using the characteristics of a pin diode having a high impedance when the forward voltage is not applied (when a reverse voltage is applied).
  • One embodiment of the present invention by providing a separate path (bypass path) that can move the communication signal even when the forward voltage is not applied to the pin diode to ensure stable operation of the pin diode switch and the wireless communication device
  • the main purpose is to provide a pin diode switch with a bypass function.
  • a pin diode switch of a wireless communication system which is connected between a first port and a third port, and provides a main path that is a path for moving a signal;
  • a blocking unit connected to the main path unit and selectively blocking movement of the signal through the main path;
  • a bypass that is connected between the main path part and the second port and selectively provides a bypass path of the signal through an on or off operation of the bypass pin diode included in itself. It provides a pin diode switch with a bypass function characterized in that it comprises a pass portion.
  • the first main is connected between the first port and the third port and provides a first main path that is a movement path of the first signal. Path part; A second main path unit connected between the second port and the fourth port and providing a second main path that is a movement path of the second signal; A first blocking unit connected to the first main path unit and selectively blocking movement of the first signal through the first main path; A second blocking unit connected to the second main path unit and selectively blocking movement of the second signal through the second main path; And one or more bypass pin diodes included in the first port and the second port, thereby bypassing the first and second signals through an on or off operation. It provides a pin diode switch with a bypass function, characterized in that it comprises a bypass portion for selectively providing a path.
  • the present invention is configured to move the communication signal through the bypass path even in a situation where the forward voltage is not applied, it is possible to secure stable and continuous driving of the pin diode switch and the wireless communication device.
  • the switch of the present invention is formed through a simple structure in which only a quarter wave transmission line and a pin diode are applied, design and manufacture can be easily implemented and cost efficiency can be provided.
  • the present invention is easy to manufacture, and can be applied not only to a specific type of wireless communication device, but also to various types of wireless communication devices, thereby providing an effect that can be applied universally.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which the pin diode switch of the present invention is implemented in a wireless communication device.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the main path portion and the bypass portion of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing an example of the blocking portion of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing another example of the main path portion and the bypass portion of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing another example of a blocking unit constituting the pin diode switch shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which the pin diode switch (hereinafter referred to as “switch”) 100 of the present invention is implemented in a wireless communication device.
  • switch the pin diode switch
  • functions and peripheral devices of the switch 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. 1.
  • the bypass path from the main path (the path formed through the solid line of the switch) (the switch It corresponds to a device that enables switching or transmission of signals through a bypass path by switching to a path formed through a dotted line).
  • the switch 100 of the present invention may be implemented in a wireless communication device or wireless communication system that processes RF signals of various frequencies using a TDD scheme.
  • the specific implementation example may include a switch that can have the advantage of ensuring stability of driving due to having a bypass function, such as a local frequency selection switch, an IF (Intermediate Frequency) filter selection switch, and the like.
  • the wireless communication device in which the switch 100 of the present invention is implemented is located in the opposite direction to the front end 300 based on the front end 300, the switch 100, including the antenna ANT.
  • the rear end 200, the specific device 403 located on the bypass path provided by the switch 100 of the present invention and the specific device 401 located on the main path provided by the switch 100 of the present invention It can be configured to include.
  • the RF signal received through the antenna (ANT) of the front end 300 is down to a baseband signal through a LOCON frequency (LO) signal from a down converter, and the main signal is down. It moves to the rear end 200 along the path provided by the path.
  • LO LOCON frequency
  • the baseband signal moved from the rear end 200 moves to the front end 300 along the path provided by the main path, and receives the local frequency (LO) signal from the up converter. After that, it is up to the RF signal and transmitted through the antenna ANT.
  • LO local frequency
  • the main path may be formed only when a forward voltage is applied to one or more pin diodes constituting the switch 100 of the present invention.
  • the main path is not formed, and when the forward voltage is applied to the pin diode, the main path is formed.
  • the present invention is configured by separately including a bypass path formed only when a forward voltage is not applied to the pin diode. Specifically, when a forward voltage is not applied to the pin diode, the switch 100 of the present invention forms a bypass path through a switching operation.
  • bypass path corresponding to the bypass path provides the same path as the main path, the same transmission as the bidirectional transmission of a signal using the main path can be implemented through the bypass path.
  • the switch 100 of the present invention is configured to move the communication signal through the bypass path even in a situation where the forward voltage is not applied, stable and continuous driving of the pin diode switch 100 itself and the wireless communication device Can be secured.
  • Figure 1 is a view showing the switch 100 in a form of implementing a switching function through a general switch structure, that is, physical On/Off to further emphasize the switching function of the switch 100 according to the present invention.
  • the switch 100 of the present invention does not implement a switching function through physical on/off, but a switch function through forward and reverse bias of one or more pin diodes included therein. It is configured to implement.
  • the bypass path provided by the switch 100 of the present invention is not physically disconnected when the forward voltage is applied to the pin diode, but is physically connected even when the forward voltage is applied to the pin diode. It is configured to maintain.
  • the impedance of the bypass path viewed from a specific port has an infinite impedance, so that the signal cannot be moved to the bypass path.
  • the bypass path viewed from a specific port has a finite impedance (for example, 50 ohms), so that the signal can move through the bypass path.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the main path unit 110 and the bypass unit 130 of the present invention.
  • the configuration of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the main path 110 of the present invention is connected between the first port (P1) and the third port (P3), from the first port (P1) to the third port (P3) It corresponds to a configuration that provides a main path that is a moving path of a moving signal and a signal moving from the third port P3 to the first port P1.
  • one of the first port (P1) and the third port (P3) corresponds to the terminal to which the signal moved from the outside is input, and the other is the signal that moved the main path May correspond to a terminal output to the outside.
  • the blocking unit 120 of the present invention is connected to the main path unit 110, and blocks the movement of the signal (movement of the signal through the main path) between the first port P1 and the third port P3. Corresponds to the configuration.
  • the blocking unit 120 is configured to selectively block the movement of the signal through the main path only when the signal must be moved through the bypass path described later.
  • the bypass unit 130 of the present invention is connected between the main path unit 110 and the second port P2, and the bypass pin diode Dp included therein is turned on or off. It corresponds to a configuration that selectively provides a bypass path according to an off operation.
  • the bypass unit 130 of the present invention as shown in Figure 2, the bypass quarter wave transmission line (hereinafter referred to as'bypass transmission line') 131 and the bypass pin It may be configured to include a diode (Dp).
  • Dp diode
  • the quarter wave ( ⁇ /4) is, when a forward voltage is applied to the bypass pin diode Dp and the bypass pin diode Dp is connected to the ground, the length between the first node A and the ground Indicates.
  • the quarter wave of the quarter wave transmission line referred to herein refers to a length between a specific node connected to one end of itself and a ground connected to the other end of itself, as mentioned in the above paragraph.
  • the bypass transmission line 131 may be formed of a microstrip transmission line, and is connected to the first port P1 and the main path unit 110 through the first node A, as shown in FIG. 2, It is connected to the second port (P2) through the second node (B).
  • Z 0 represented in FIG. 2 represents the characteristic impedance
  • Z 0 represented in FIGS. 3 to 5 described hereinafter also represents the characteristic impedance
  • the bypass pin diode Dp is connected between the second node B and the ground, thereby connecting the bypass path unit 130 and the second port P2.
  • the configuration 10 located between the second node B and the second port P2 corresponds to the open stub 10 for impedance matching with the bypass transmission line 131 made of a microstrip transmission line.
  • the impedance viewed from the first node A to the second node B has a finite impedance (eg, 50). Ohm), the signal can be moved through the bypass path.
  • the blocking unit 120 of the present invention is configured to block the main path, the signal cannot move through the main path.
  • the blocking unit 120 of the present invention is configured not to block the main path, a signal blocked from moving through the bypass path can be moved through the main path.
  • the switch 100 of the present invention selects one of the main path and the bypass path as a path through which the signal moves through the on/off operation of the pin diode Dp and the selective blocking operation of the blocking unit 120
  • the path selection is made based on whether a forward voltage is applied to the pin diode.
  • the switch 100 of the present invention can secure a separate signal moving path referred to as a bypass path even when a forward voltage cannot be applied to the pin diode, and thus the switch itself and wireless communication including the switch The stability of the system and the possibility of continuous operation can be improved.
  • FIG. 3 is a view showing an example of the blocking unit 120 of the present invention.
  • the blocking unit 120 of the present invention will be described in detail with respect to the technical features of the present invention to selectively block the main path 120 of the present invention.
  • the main path unit 110 of the present invention may be configured to include a main quarter wave transmission line (hereinafter referred to as a'main transmission line') 111, and block the present invention
  • the unit 120 may include a blocking quarter wave transmission line (hereinafter referred to as a “blocking transmission line”) 121 and a blocking pin diode Db.
  • main transmission line 111 One end of the main transmission line 111 is connected to the first port P1 through the first node A, and the other end of the main transmission line 111 is connected to the third port P3 through the third node C. It is connected with.
  • the main transmission line 111 may be made of a microstrip transmission line.
  • the main path part 110 of the present invention further includes an open stub 10 connected to both ends of the main transmission line 111. It can be configured to include.
  • the blocking transmission line 121 is connected between the first node (A) and the third node (C), and provides a blocking path that is a path through which a part of the signal flowing into the first node (A) moves.
  • the blocking pin diode Db is connected between the blocking transmission line 121 and ground, and is turned on or off based on whether a forward voltage is applied.
  • both the blocking path and the bypass path are blocked, so the signal flowing into the first node (A) is blocked from moving through the blocking path and moving through the bypass path to move along the main path. Is done.
  • the blocking transmission line 121 may include three blocking transmission lines 121-1, 121-2, and 121-3 and two blocking pin diodes D1 and D2.
  • one end of the first blocking transmission line 121-1 is connected to the main path unit 110 through the first node A, and the other end of the first blocking transmission line 121-1 is It is connected to the fourth node (D).
  • one end of the second blocking transmission line 121-2 is connected to the main path unit 110 through a third node C, and the other end of the second blocking transmission line 121-2 is a fifth node ( E).
  • the third blocking transmission line 121-3 is connected between the fourth node D and the fifth node E.
  • the first blocking pin diode D1 is connected between the fourth node D and ground, and the second blocking pin diode D2 is connected between the fifth node and ground.
  • the signal moved in the direction of the blocking transmission lines 121-1, 121-2, and 121-3 is 270 degrees from the third node C.
  • Signals having a phase and moving in the direction of the main transmission line 111 have a phase of 90 degrees at the third node C, thereby canceling each other.
  • the present invention is configured such that the bypass path is formed through a simple structure composed of a quarter wave transmission line, a pin diode, and the like, so that design and manufacturing can be easily implemented and high cost efficiency can be provided.
  • the present invention since the present invention is easy to manufacture, it can be applied not only to a specific type of wireless communication system, but also to various types of wireless communication systems, thereby providing an effect that can be applied universally.
  • FIG. 4 is a view showing another example of the main path unit 110 and the bypass unit 130 of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing another example of the main path unit 110 and the bypass unit 130 of the present invention.
  • another example of the main path part 110 and the bypass part 130 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.
  • the switch 100 of the present invention includes a first main path part 110-1, a second main path part 110-2, and a first blocking part 120-1. It may be configured to include a second blocking unit 120-2, the bypass unit 130.
  • the first main path unit 110-1 is connected between the first port P1 and the third port P3, and a signal and a third port moving from the first port P1 to the third port P3. This corresponds to a configuration that provides a first main path that is a moving path of a signal (first signal) moving from (P3) to the first port (P1).
  • the second main path unit 110-2 is connected between the second port P2 and the fourth port P4, and a signal and a fourth port moving from the second port P2 to the fourth port P4. This corresponds to a configuration that provides a second main path that is a moving path of a signal (second signal) moving from (P4) to the second port P2.
  • the first blocking part 120-1 of the present invention is connected to the first main path part 110-1, and moves the signal between the first port P1 and the third port P3 (first main). Corresponds to the configuration that selectively blocks the movement of the first signal through the path).
  • the first blocking unit 120-1 is configured to block the first signal to be moved through the first main path only when the signal must be moved through the bypass path described later.
  • the second blocking portion 120-2 of the present invention has a configuration corresponding to the first blocking portion 120-1, and is connected to the second main path portion 110-2, and the second port P2 and the second blocking portion 120-2. Corresponds to the configuration of selectively blocking the movement of signals between the 4 ports (P4) (movement of the second signal through the second main path).
  • the second blocking unit 120-2 is configured to move through the second main path only when the signal needs to move through the bypass path, that is, when the forward voltage is not applied to the pin diodes Dp1 and Dp2. It is configured to block 2 signals.
  • the bypass unit 130 of the present invention is connected between the first port (P1) and the second port (P2) (first main path unit 110-1 and the second main) It is connected between the path parts 110-2), and is configured to bypass the first and second signals by selectively providing a bypass path according to the on or off operation of the bypass pin diode Dp included therein.
  • the bypass unit 130 of the present invention may be configured to include a 1 bypass pin diode (Dp1) and a second bypass pin diode (Dp2).
  • the first bypass transmission line 131-1 may be formed of a microstrip transmission line, and as shown in FIG. 4, the first port P1 and the first main path unit (1) through the first node A 110-1).
  • the second bypass transmission line 131-2 may also be formed of a microstrip transmission line, and is connected to the second port P2 and the second main path unit 110-2 through the sixth node F. .
  • One end of the first bypass pin diode Dp1 is connected to the 2-1 node B1 located in the opposite direction to the first node A with respect to the first bypass transmission line 131-1, The other end of the first bypass pin diode Dp1 is connected to the ground.
  • One end of the second bypass pin diode Dp2 is connected to the second 2nd node B2 located in the opposite direction to the sixth node F with the second bypass transmission line 131-2 as the center,
  • the other end of the second bypass pin diode Dp2 is connected to the ground.
  • the configuration 10 located between the 2-1 node B1 and the 2-2 node B2 corresponds to the open stub 10 for impedance matching.
  • the impedance seen from the first node A to the 2-1 node B1 direction is a finite impedance (eg For example, it becomes 50 ohm, and the impedance viewed from the 6th node F to the 2-2 node B2 direction also becomes a finite impedance (for example, 50 ohm).
  • the signal can move through the bypass path.
  • the blocking units 120-1 and 120-2 of the present invention are configured to block the first and second main paths, the first and second signals cannot be moved through the first and second main paths. do.
  • the switch 100 of the present invention can select one of the main path and the bypass path through the on/off operation of the pin diodes Dp1 and Dp2 and the selective blocking operation of the blocking units 120-1 120-2. It is configured to select a path through which the signal travels, and this path selection is made based on whether a forward voltage is applied to the pin diode.
  • the switch 100 of the present invention can secure a separate signal movement path referred to as a bypass path even when a forward voltage cannot be applied to the pin diodes Dp1 and Dp2, so that the switch itself and this switch It is possible to improve the stability of the wireless communication system and the continuous driving possibility.
  • FIG. 5 is a view showing another example of the blocking units 120-1 and 120-2 constituting the switch 100 shown in FIG. 4.
  • various embodiments of the blocking units 120-1 and 120-2 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.
  • the blocking unit 120 of the present invention may include a first blocking unit 120-1 and a second blocking unit 120-2.
  • first blocking unit 120-1 an exemplary embodiment of the first blocking unit 120-1 will be described first, and then an exemplary embodiment of the second blocking unit 120-2 will be described later.
  • the first main path unit 110-1 of the present invention is a first main quarter wave transmission line (hereinafter referred to as a'first main transmission line') (111-1).
  • the first blocking unit 120-1 of the present invention may include a first blocking quarter wave transmission line (hereinafter referred to as a'first blocking transmission line') 121 and a blocking pin diode Db1. ).
  • One end of the first main transmission line 111-1 is connected to the first port P1 through the first node A, and the other end of the first main transmission line 111 is through the third node C. It is connected to the third port (P3).
  • the first main transmission line 111-1 may be formed of a microstrip transmission line.
  • the first main path unit 110-1 of the present invention is the first main transmission line 111-1. It may be configured to further include an open stub 10 connected to both ends of.
  • the first blocking transmission line 121 is connected between the first node (A) and the third node (C), and provides a blocking path that is a path through which a part of the signal flowing into the first node (A) moves.
  • the blocking pin diode Db1 is connected between the first blocking transmission line 121 and ground, and is turned on or off based on whether a forward voltage is applied.
  • the first blocking transmission line 121 may include three blocking transmission lines 121-1, 121-2, and 121-3 and two blocking pin diodes D1 and D2. .
  • One end of the first-first blocking transmission line 121-1 is connected to the first main path unit 110-1 through the first node A, and is connected to the first-first blocking transmission line 121-1. The other end is connected to the fourth node (D).
  • first-second blocking transmission line 121-2 is connected to the first main path unit 110-1 through the third node C, and the first-second blocking transmission line 121-2.
  • the other end is connected to the fifth node (E).
  • the first-third blocking transmission line 121-3 is connected between the fourth node D and the fifth node E.
  • the first blocking pin diode D1 is connected between the fourth node D and ground
  • the second blocking pin diode D2 is connected between the fifth node E and ground. do.
  • the first signal flowing into the first node A is the first signal.
  • the movement of the first blocking path and the movement of the bypass path are blocked so that the movement along the first main path is performed.
  • the signal moved in the direction of the first blocking transmission lines 121-1, 121-2, and 121-3 is transmitted from the third node C.
  • the signal having a phase of 270 degrees and moving in the direction of the first main transmission line 111-1 has a phase of 90 degrees at the third node C, thereby canceling each other.
  • the second main path unit 110-2 of the present invention is the second main quarter wave transmission line (hereinafter referred to as the'second main transmission line') (111- 2), the second blocking unit 120-2 of the present invention, the second blocking quarter wave transmission line (hereinafter referred to as'second blocking transmission line') 123 and blocking pin diode (Db2).
  • One end of the second main transmission line 111-2 is connected to the second port P2 through the sixth node F, and the other end of the second main transmission line 111-2 is the seventh node G It is connected to the fourth port (P4) through.
  • the second main transmission line 111-2 may be formed of a microstrip line.
  • the second main path unit 110-2 of the present invention may be configured as a second main transmission line 111-2. It may be configured to further include an open stub 10 connected to both ends.
  • the second blocking transmission line 123 is connected between the sixth node (F) and the seventh node (G) to provide a second blocking path, which is a path through which a part of the signal flowing into the sixth node (F) moves. do.
  • the blocking pin diode Db2 is connected between the second blocking transmission line 123 and ground, and is turned on or off based on whether a forward voltage is applied.
  • the second blocking transmission line 123 includes three second blocking transmission lines 123-1, 123-2, and 123-3 and two blocking pin diodes D3 and D4. Can be.
  • One end of the second-first blocking transmission line 123-1 is connected to the second main path unit 110-2 through the sixth node F, and the second-first blocking transmission line 123-1 The other end is connected to the eighth node (H).
  • one end of the second-second blocking transmission line 123-2 is connected to the second main path unit 110-2 through the seventh node G, and the second-second blocking transmission line 123-2 ) The other end is connected to the ninth node (I).
  • the second-third blocking transmission line 123-3 is connected between the eighth node H and the ninth node I.
  • the third blocking pin diode D3 is connected between the eighth node H and ground, and the fourth blocking pin diode D4 is connected between the ninth node I and ground. do.
  • the second signal introduced into the sixth node F is the second signal.
  • the movement of the second blocking path and the movement of the bypass path are blocked to move along the second main path.
  • the signal moved in the direction of the second blocking transmission lines 123-1, 123-2, and 123-3 is transmitted from the seventh node G
  • the signal having a phase of 270 degrees and moving in the direction of the second main transmission line 111-2 has a phase of 90 degrees at the seventh node G, thereby canceling each other.

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선통신시스템의 핀 다이오드 스위치로서, 제1포트와 제3포트 사이에 연결되며, 신호의 이동 경로인 메인경로를 제공하는 메인경로부; 상기 메인경로부에 연결되며, 상기 신호의 상기 메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 차단부; 및 상기 메인경로부와 제2포트 사이에 연결되며, 자체에 포함된 바이패스 핀 다이오드의 온(on) 또는 오프(off) 동작을 통하여 상기 신호의 바이패스(bypass) 경로를 선택적으로 제공하는 바이패스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치를 제공한다. 대표도: 도 2

Description

바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치
본 발명은 핀 다이오드 스위치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 핀 다이오드 스위치에 순방향 전압이 인가될 수 없는 상황에서도 바이패스 경로를 통해 신호의 양방향 이동을 구현함으로써 장치의 안정적인 구동을 확보할 수 있는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
한정된 통신 대역폭 내에서 다양한 주파수의 RF(Radio Frequency)신호들을 효율적으로 처리하기 위해, TDD(Time Division Duplex) 방식이 무선 통신 기술 분야에서 널리 활용되고 있다.
TDD 방식은 다양한 주파수의 RF신호들을 시간을 구분하여 처리하는 방식이므로, RF신호들을 차단 또는 통과시키기 위한 RF스위치가 필수적으로 요구된다. TDD 방식에 이용되는 다양한 RF스위치들 중 고출력 및 고성능 특성을 가지고, 제어가 용이하며, On/Off 스위칭 속도가 빠른 핀(PIN) 다이오드 스위치가 RF 신호의 차단 또는 통과를 위해 주로 이용되고 있다.
핀 다이오드 스위치는 순방향 전압이 인가되는 경우 낮은 임피던스를 가지며, 순방향 전압이 인가되지 않는 경우(역방향 전압이 인가되는 경우) 높은 임피던스를 가지는 핀 다이오드의 특성을 이용하여 RF신호를 차단 또는 통과시킨다.
그러나, 핀 다이오드에 순방향 전압을 인가하는 구성이 오작동하거나 이 구성에 고장이 발생하는 경우, 핀 다이오드 스위치가 스위치로서의 기능을 수행할 수 없음은 물론, 핀 다이오드 스위치를 이용하여 TDD 방식을 구현하는 무선 통신 장치가 종래 설정된 자신의 기능을 수행할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되지 못하는 상황에서도 통신신호를 이동시킬 수 있는 별도의 경로(바이패스 경로)를 제공함으로써 핀 다이오드 스위치와 무선 통신 장치의 안정적인 구동을 확보할 수 있는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선통신시스템의 핀 다이오드 스위치로서, 제1포트와 제3포트 사이에 연결되며, 신호의 이동 경로인 메인경로를 제공하는 메인경로부; 상기 메인경로부에 연결되며, 상기 신호의 상기 메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 차단부; 및 상기 메인경로부와 제2포트 사이에 연결되며, 자체에 포함된 바이패스 핀 다이오드의 온(on) 또는 오프(off) 동작을 통하여 상기 신호의 바이패스(bypass) 경로를 선택적으로 제공하는 바이패스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 무선통신시스템의 핀 다이오드 스위치로서, 제1포트와 제3포트 사이에 연결되며, 제1신호의 이동 경로인 제1메인경로를 제공하는 제1메인경로부; 제2포트와 제4포트 사이에 연결되며, 제2신호의 이동 경로인 제2메인경로를 제공하는 제2메인경로부; 상기 제1메인경로부에 연결되며, 상기 제1신호의 상기 제1메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 제1차단부; 상기 제2메인경로부에 연결되며, 상기 제2신호의 상기 제2메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 제2차단부; 및 상기 제1포트와 제2포트사이에 연결되며, 자체에 포함된 하나 이상의 바이패스 핀 다이오드의 온(on) 또는 오프(off) 동작을 통하여 상기 제1 및 제2신호의 바이패스(bypass) 경로를 선택적으로 제공하는 바이패스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치를 제공한다.
본 발명은 순방향 전압이 인가되지 못하는 상황에서도 바이패스 경로를 통하여 통신신호를 이동시킬 수 있도록 구성되므로, 핀 다이오드 스위치와 무선 통신 장치의 안정적이고 지속적인 구동을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 스위치는 쿼터웨이브 전송라인과 핀 다이오드만이 적용된 간단한 구조를 통해 형성되므로, 설계 및 제작이 용이하게 구현될 수 있으며 비용 효율성 또한, 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은 제작이 용이하여 특정 종류의 무선 통신 장치뿐만 아니라, 다양한 종류의 무선 통신 장치에 적용 가능하므로, 범용적으로 적용될 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 핀 다이오드 스위치가 무선 통신 장치 내에서 구현되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 메인경로부와 바이패스부에 대한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 차단부에 대한 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 메인경로부와 바이패스부에 대한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 핀 다이오드 스위치를 구성하는 차단부에 대한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 핀 다이오드 스위치(이하 '스위치”라 지칭한다)(100)가 무선 통신 장치 내에서 구현되는 일 예를 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 스위치(100)의 기능과 주변 장치들에 대하여 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스위치(100)는 내부에 구성된 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 메인경로(스위치의 실선을 통해 형성되는 경로)로부터 바이패스경로(스위치의 점선을 통해 형성되는 경로)로 스위칭하여 바이패스경로를 통해 신호의 양방향 이동 또는 전송이 구현되도록 하는 장치에 해당한다.
본 발명의 스위치(100)는 TDD 방식을 이용하여 다양한 주파수의 RF신호들을 처리하는 무선 통신 장치 또는 무선 통신 시스템 내에 구현될 수 있다. 그 구체적이 구현 예에는 로컬 주파수 선택 스위치, IF(Intermediate Frequency)단의 필터 선택 스위치 등과 같이 바이패스 기능을 가짐으로 인하여 구동의 안정성 확보라는 이점을 가질 수 있는 스위치 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 스위치(100)가 구현된 무선 통신 장치는 안테나(ANT)를 포함하여 구성되는 전단(front-end)(300), 스위치(100)를 기준으로 전단(300)과 반대 방향에 위치하는 후단(200), 본 발명의 스위치(100)가 제공하는 바이패스경로 상에 위치하는 특정 장치(403) 및 본 발명의 스위치(100)가 제공하는 메인경로 상에 위치하는 특정 장치(401)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신신호의 경우, 전단(300)의 안테나(ANT)를 통해 수신된 RF신호는 다운컨버터(Down Converter)에서 로컨 주파수(LO)신호를 거쳐 기저대역(baseband)신호로 다운(down)되고, 메인경로가 제공하는 경로를 따라 후단(200)으로 이동하게 된다.
전송신호의 경우, 후단(200)으로부터 이동된 기저대역(baseband)신호는 메인경로가 제공하는 경로를 따라 전단(300)으로 이동하게 되고, 업컨버터(Up Converter)에서 로컬 주파수(LO)신호를 거쳐 RF신호로 업(up)되어 안테나(ANT)를 통해 전송되게 된다.
위와 같은 기본적인 신호 전송 경로를 가지는 무선 통신 장치에서, 전술된 바와 같이, 메인경로는 본 발명의 스위치(100)를 구성하는 하나 이상의 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는 경우에 한하여 형성될 수 있다.
즉, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우(역방향 전압이 인가되는 경우) 메인경로가 형성되지 않으며, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는 경우 메인경로가 형성되게 된다.
따라서, 핀 다이오드에 순방향 전압을 인가하는 별도의 구성(DC_IN, 미도시)이 오작동하거나 이 구성에 고장이 발생한 경우 등과 같이, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가될 수 없는 경우에는 메인경로를 이용한 신호의 양방향 전송 또는 이동이 구현될 수 없게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우에 한하여 형성되는 바이패스 경로를 별도로 포함하여 구성된다. 구체적으로, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 본 발명의 스위치(100)는 스위칭 동작을 통해 바이패스경로를 형성한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 우회경로에 해당하는 바이패스경로는 메인경로와 동일한 경로를 제공하므로, 메인경로를 이용한 신호의 양방향 전송과 동일한 전송이 바이패스경로를 통해 구현될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 스위치(100)는 순방향 전압이 인가되지 못하는 상황에서도 바이패스경로를 통하여 통신신호를 이동시킬 수 있도록 구성되므로, 핀 다이오드 스위치(100) 자체와 무선 통신 장치의 안정적이고 지속적인 구동을 확보할 수 있다.
한편, 도 1은 본 발명에 의한 스위치(100)의 스위칭 기능을 더욱 강조하기 위하여 스위치(100)를 일반적인 스위치 구조 즉, 물리적인 On/Off를 통해 스위칭 기능을 구현하는 형태로 표현한 도면이다.
도 1에 표현된 구조와 달리, 본 발명의 스위치(100)는 물리적인 On/Off를 통해 스위칭 기능을 구현하는 것이 아닌, 내부에 포함된 하나 이상의 핀 다이오드의 순방향 바이어스와 역방향 바이어스를 통하여 스위치 기능을 구현하도록 구성된다.
이와 동일한 관점에서, 본 발명의 스위치(100)가 제공하는 바이패스경로는 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는 경우 물리적으로 단선되는 것이 아니라, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는 경우에도 물리적으로 연결된 상태를 유지하도록 구성된다.
다만, 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는 경우, 특정 포트에서 바라본 바이패스경로의 임피던스가 무한의 임피던스를 가져 바이패스경로로 신호가 이동하지 못하도록 구성된다.
핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 특정 포트에서 바라본 바이패스경로는 유한의 임피던스(예를 들어, 50옴)를 가져 바이패스경로를 통해 신호가 이동할 수 있게 된다. 이와 같은 본 발명의 기술적 특징은 후술되는 내용을 통해 더욱 구체적으로 설명된다.
도 2는 본 발명의 메인경로부(110)와 바이패스부(130)에 대한 일 예를 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 메인경로부(110)는 제1포트(P1)과 제3포트(P3) 사이에 연결되며, 제1포트(P1) 로부터 제3포트(P3)로 이동하는 신호와 제3포트(P3)로부터 제1포트(P1)로 이동하는 신호의 이동 경로인 메인경로를 제공하는 구성에 해당한다.
메인경로는 신호의 양방향 이동 경로에 해당하므로, 제1포트(P1)와 제3포트(P3) 중 어느 하나는 외부로부터 이동된 신호가 입력되는 단자에 해당하며 다른 하나는 메인경로를 이동한 신호가 외부로 출력되는 단자에 해당할 수 있다.
본 발명의 차단부(120)는 메인경로부(110)와 연결되며, 제1포트(P1)와 제3포트(P3) 사이에서의 신호의 이동(신호의 메인경로를 통한 이동)을 차단하는 구성에 해당한다. 차단부(120)는 후술되는 바이패스경로를 통해 신호가 이동해야 하는 경우에 한하여 메인경로를 통한 신호의 이동을 선택적으로 차단하도록 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바이패스부(130)는 메인경로부(110)와 제2포트(P2) 사이에 연결되며, 자체에 포함된 바이패스 핀 다이오드(Dp)의 온 또는 오프 동작에 따라 바이패스경로를 선택적으로 제공하는 구성에 해당한다.
이러한 선택적 경로 제공을 위하여, 본 발명의 바이패스부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 바이패스 쿼터웨이브 전송라인(이하 '바이패스 전송라인'이라 지칭한다)(131)과 바이패스 핀 다이오드(Dp)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 쿼터웨이브(λ/4)란, 바이패스 핀 다이오드(Dp)에 순방향 전압이 인가되어 이 바이패스 핀 다이오드(Dp)가 그라운드와 연결되는 경우, 제1노드(A)로부터 그라운드 사이의 길이를 나타낸다.
이하, 본 명세서에서 언급되는 쿼터웨이브 전송라인의 쿼터웨이브란, 위 문단에서 언급된 바와 같이, 자신의 일단과 연결된 특정 노드와 자신의 타단과 연결된 그라운드 사이의 길이를 나타낸다.
바이패스 전송라인(131)은 마이크로스트립 전송라인으로 이루어질 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1노드(A)를 통하여 제1포트(P1) 및 메인경로부(110)와 연결되고, 제2노드(B)를 통하여 제2포트(P2)와 연결된다.
도 2에 표현된 Z 0는 특성 임피던스를 나타내며, 이와 동일하게 이하 설명되는 도 3 내지 도 5에 표현된 Z 0 또한, 특성 임피던스를 나타낸다.
바이패스 핀 다이오드(Dp)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2노드(B)와 그라운드 사이에 연결됨으로써 바이패스경로부(130) 및 제2포트(P2)와 연결된다. 제2노드(B)와 제2포트(P2) 사이에 위치하는 구성(10)은 마이크로스트립 전송라인으로 이루어지는 바이패스 전송라인(131)과의 임피던스 매칭을 위한 오픈 스터브(10)에 해당한다.
이와 같이 구성된 상태에서, 바이패스 핀 다이오드(Dp)에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 제1노드(A)에서 제2노드(B) 방향으로 바라 본 임피던스가 유한의 임피던스(예를 들어, 50옴)가 되므로, 바이패스경로를 통해 신호가 이동할 수 있게 된다. 이 경우, 본 발명의 차단부(120)는 메인경로를 차단하도록 구성되므로, 신호는 메인경로를 통해 이동할 수 없게 된다.
바이패스 핀 다이오드(Dp)에 순방향 전압이 인가되는 경우, 제1노드(A)에서 제2노드(B) 방향으로 바라 본 임피던스가 오픈 임피던스(즉, 무한대의 임피던스)가 되므로, 바이패스경로를 통한 신호의 이동이 차단되게 된다. 이 경우, 본 발명의 차단부(120)는 메인경로를 차단하지 않도록 구성되므로, 바이패스경로를 통한 이동이 차단된 신호는 메인경로를 통해 이동할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 스위치(100)는 핀 다이오드(Dp)의 온/오프 동작과 차단부(120)의 선택적 차단 동작을 통하여 메인경로와 바이패스경로 중 어느 하나를 신호가 이동하는 경로로 선택하도록 구성되며, 이러한 경로 선택은 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는지 여부를 기준으로 이루어지게 된다.
따라서, 본 발명의 스위치(100)는 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가될 수 없는 경우에도 바이패스경로라 지칭되는 별도의 신호 이동 경로를 확보할 수 있게 되므로, 스위치 자체와 이 스위치가 포함된 무선통신시스템의 안정성과 지속적인 구동 가능성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 차단부(120)에 대한 일 예를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 차단부(120)가 메인경로를 선택적으로 차단하는 본 발명의 기술적 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
메인경로를 선택적으로 차단하기 위하여, 본 발명의 메인경로부(110)는 메인 쿼터웨이브 전송라인(이하 '메인 전송라인'이라 지칭한다)(111)을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명의 차단부(120)는 차단 쿼터웨이브 전송라인(이하 '차단 전송라인'이라 지칭한다)(121)과 차단 핀 다이오드(Db)를 포함하여 구성될 수 있다.
메인 전송라인(111)의 일단은 제1노드(A)를 통하여 제1포트(P1)와 연결되며, 메인 전송라인(111)의 타단은 제3노드(C)를 통하여 제3포트(P3)와 연결된다. 또한, 메인 전송라인(111)은 마이크로스트립 전송라인으로 이루어질 수 있으며, 이와 같은 경우, 본 발명의 메인경로부(110)는 메인 전송라인(111)의 양단에 연결되는 오픈 스터브(10)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
차단 전송라인(121)은 제1노드(A)와 제3노드(C) 사이에 연결되어, 제1노드(A)로 유입되는 신호의 일부가 이동하는 경로인 차단경로를 제공한다. 차단 핀 다이오드(Db)는 차단 전송라인(121)과 그라운드 사이에 연결되며, 순방향 전압의 인가 여부를 기준으로 온 또는 오프된다.
이와 같이 구성된 상태에서, 핀 다이오드(Dp, Db)에 순방향 전압이 인가되어 이 핀 다이오드(Dp, Db)가 온되는 경우, 제1노드(A)에서 제4노드(D) 방향으로 바라 본 임피던스와 제1노드(A)에서 제2노드(B) 방향으로 바라 본 임피던스가 모두 오픈 임피던스가 된다.
따라서, 오픈 임피던스로 인하여, 차단경로와 바이패스경로가 모두 차단되게 되므로, 제1노드(A)로 유입된 신호는 차단경로를 통한 이동과 바이패스경로를 통한 이동이 차단되어 메인경로를 따라 이동하게 된다.
실시형태에 따라, 차단 전송라인(121)은 세 개의 차단 전송라인(121-1, 121-2, 121-3)과 두 개의 차단 핀 다이오드(D1, D2)를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 실시예의 경우, 제1차단 전송라인(121-1)의 일단은 제1노드(A)를 통하여 메인경로부(110)와 연결되며, 제1차단 전송라인(121-1)의 타단은 제4노드(D)와 연결된다.
또한, 제2차단 전송라인(121-2)의 일단은 제3노드(C)를 통하여 메인경로부(110)와 연결되며, 제2차단 전송라인(121-2)의 타단은 제5노드(E)와 연결된다. 제3차단 전송라인(121-3)은 제4노드(D)와 제5노드(E) 사이에 연결된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1차단 핀 다이오드(D1)는 제4노드(D)와 그라운드 사이에 연결되며, 제2차단 핀 다이오드(D2)는 제5노드와 그라운드 사이에 연결된다.
이와 같이 구성된 상태에서, 핀 다이오드(Dp, Db)에 순방향 전압이 인가되어 이 핀 다이오드(Dp, Db)가 온되는 경우, 전술된 바와 같이 제1노드(A)로 유입된 신호는 차단경로를 통한 이동과 바이패스경로를 통한 이동이 모두 차단되어 메인경로를 따라 이동하게 된다.
이와 달리, 핀 다이오드(Dp, Db)에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 차단 전송라인(121-1, 121-2, 121-3) 방향으로 이동한 신호는 제3노드(C)에서 270도의 위상을 가지며, 메인 전송라인(111) 방향으로 이동한 신호는 제3노드(C)에서 90도의 위상을 가지게 되어, 서로 상쇄되게 된다.
이러한 상쇄 효과를 통하여 제1포트(P1)으로부터 제3포트(P3)로의 신호의 이동(차단경로를 통한 이동 및 메인경로를 통한 이동)이 차단되게 되나, 전술된 바와 같이 바이패스경로는 차단되지 않은 상태이므로, 신호는 바이패스경로를 통해 이동하게 된다.
이와 같이, 본 발명은 쿼터웨이브 전송라인, 핀 다이오드 등으로 구성되는 간단한 구조를 통해 바이패스경로가 형성되도록 구성되므로, 설계 및 제작이 용이하게 구현될 수 있으며 높은 비용 효율성 또한, 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 제작이 용이하므로 특정 종류의 무선 통신 시스템뿐만 아니라, 다양한 종류의 무선 통신 시스템에 적용 가능하여 범용적으로 적용될 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 메인경로부(110)와 바이패스부(130)에 대한 다른 일 예를 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 메인경로부(110)와 바이패스부(130)의 다른 일 예에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스위치(100)는 제1메인경로부(110-1), 제2메인경로부(110-2), 제1차단부(120-1). 제2차단부(120-2), 바이패스부(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1메인경로부(110-1)는 제1포트(P1)과 제3포트(P3) 사이에 연결되며, 제1포트(P1) 로부터 제3포트(P3)로 이동하는 신호와 제3포트(P3)로부터 제1포트(P1)로 이동하는 신호(제1신호)의 이동 경로인 제1메인경로를 제공하는 구성에 해당한다.
제2메인경로부(110-2)는 제2포트(P2)과 제4포트(P4) 사이에 연결되며, 제2포트(P2) 로부터 제4포트(P4)로 이동하는 신호와 제4포트(P4)로부터 제2포트(P2)로 이동하는 신호(제2신호)의 이동 경로인 제2메인경로를 제공하는 구성에 해당한다.
본 발명의 제1차단부(120-1)는 제1메인경로부(110-1)와 연결되며, 제1포트(P1)와 제3포트(P3) 사이에서의 신호의 이동(제1메인경로를 통한 제1신호의 이동)을 선택적으로 차단하는 구성에 해당한다. 제1차단부(120-1)는 후술되는 바이패스경로를 통해 신호가 이동해야 하는 경우에 한하여 제1메인경로를 통해 이동하려는 제1신호를 차단하도록 구성된다.
본 발명의 제2차단부(120-2)는 제1차단부(120-1)와 대응되는 구성으로서, 제2메인경로부(110-2)와 연결되며, 제2포트(P2)와 제4포트(P4) 사이에서의 신호의 이동(제2메인경로를 통한 제2신호의 이동)을 선택적으로 차단하는 구성에 해당한다.
제2차단부(120-2)는 바이패스경로를 통해 신호가 이동해야 하는 경우 즉, 핀 다이오드(Dp1, Dp2)에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우에 한하여, 제2메인경로를 통해 이동하려는 제2신호를 차단하도록 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바이패스부(130)는 제1포트(P1)와 제2포트(P2) 사이에 연결되며(제1메인경로부(110-1)와 제2메인경로부(110-2) 사이에 연결되며), 자체에 포함된 바이패스 핀 다이오드(Dp)의 온 또는 오프 동작에 따라 바이패스경로를 선택적으로 제공하여 제1 및 제2신호를 바이패스시키는 구성에 해당한다.
이러한 선택적 경로 제공을 위하여, 본 발명의 바이패스부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1바이패스 전송라인(131-1), 제2바이패스 전송라인(131-2), 제1바이패스 핀 다이오드(Dp1) 및 제2바이패스 핀 다이오드(Dp2)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1바이패스 전송라인(131-1)은 마이크로스트립 전송라인으로 이루어질 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1노드(A)를 통하여 제1포트(P1) 및 제1메인경로부(110-1)와 연결된다. 제2바이패스 전송라인(131-2) 또한, 마이크로스트립 전송라인으로 이루어질 수 있으며, 제6노드(F)를 통하여 제2포트(P2) 및 제2메인경로부(110-2)와 연결된다.
제1바이패스 핀 다이오드(Dp1)의 일단은 제1바이패스 전송라인(131-1)을 중심으로 제1노드(A)와 반대 방향에 위치하는 제2-1노드(B1)에 연결되며, 제1바이패스 핀 다이오드(Dp1)의 타단은 그라운드에 연결된다.
제2바이패스 핀 다이오드(Dp2)의 일단은 제2바이패스 전송라인(131-2)을 중심으로 제6노드(F)와 반대 방향에 위치하는 제2-2노드(B2)에 연결되며, 제2바이패스 핀 다이오드(Dp2)의 타단은 그라운드에 연결된다. 제2-1노드(B1)와 제2-2노드(B2) 사이에 위치하는 구성(10)은 임피던스 매칭을 위한 오픈 스터브(10)에 해당한다.
이와 같이 구성된 상태에서, 바이패스 핀 다이오드(Dp1, Dp2)에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 제1노드(A)에서 제2-1노드(B1) 방향으로 바라 본 임피던스가 유한 임피던스(예를 들어, 50옴)가 되고, 제6노드(F)에서 제2-2노드(B2) 방향으로 바라 본 임피던스 또한, 유한 임피던스(예를 들어, 50옴)가 된다.
따라서, 두 임피던스가 오픈 임피던스에 해당하지 않으므로 바이패스경로를 통해 신호가 이동할 수 있게 된다. 이 경우, 본 발명의 차단부(120-1, 120-2)는 제1 및 제2메인경로를 차단하도록 구성되므로, 제1 및 제2신호는 제1 및 제2메인경로를 통해 이동할 수 없게 된다.
바이패스 핀 다이오드(Dp1, Dp2)에 순방향 전압이 인가되는 경우, 제1노드(A)에서 제2-1노드(B1) 방향으로 바라 본 임피던스와 제6노드(F)에서 제2-2노드(B2) 방향으로 바라 본 임피던스가 모두 오픈 임피던스가 된다.
따라서, 바이패스경로를 통한 신호의 이동이 차단되고, 차단부(120-1, 120-2)가 제1 및 제2메인경로를 차단하지 않으므로, 바이패스경로로 이동할 수 없는 신호는 제1 및 제2메인경로를 통해 이동할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 스위치(100)는 핀 다이오드(Dp1, Dp2)의 온/오프 동작과 차단부(120-1 120-2)의 선택적 차단 동작을 통하여 메인경로와 바이패스경로 중 어느 하나를 신호가 이동하는 경로로 선택하도록 구성되며, 이러한 경로 선택은 핀 다이오드에 순방향 전압이 인가되는지 여부를 기준으로 이루어지게 된다.
따라서, 본 발명의 스위치(100)는 핀 다이오드(Dp1, Dp2)에 순방향 전압이 인가될 수 없는 경우에도 바이패스경로라 지칭되는 별도의 신호 이동 경로를 확보할 수 있게 되므로, 스위치 자체와 이 스위치가 포함된 무선통신시스템의 안정성과 지속적인 구동 가능성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 5는 도 4에 도시된 스위치(100)를 구성하는 차단부(120-1, 120-2)에 대한 다른 일 예를 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 차단부(120-1, 120-2)에 대한 다양한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차단부(120)는 제1차단부(120-1)와 제2차단부(120-2)로 구성될 수 있다. 이하에서는 제1차단부(120-1)의 실시예에 대해 먼저 설명한 후, 제2차단부(120-2)의 실시예에 대해 후술하도록 한다.
제1메인경로를 선택적으로 차단하기 위하여, 본 발명의 제1메인경로부(110-1)는 제1메인 쿼터웨이브 전송라인(이하 '제1메인 전송라인'이라 지칭한다)(111-1)을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명의 제1차단부(120-1)는 제1차단 쿼터웨이브 전송라인(이하 '제1차단 전송라인'이라 지칭한다)(121)과 차단 핀 다이오드(Db1)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1메인 전송라인(111-1)의 일단은 제1노드(A)를 통하여 제1포트(P1)와 연결되며, 제1메인 전송라인(111)의 타단은 제3노드(C)를 통하여 제3포트(P3)와 연결된다.
또한, 제1메인 전송라인(111-1)은 마이크로스트립 전송라인으로 이루어질 수 있으며, 이와 같은 경우, 본 발명의 제1메인경로부(110-1)는 제1메인 전송라인(111-1)의 양단에 연결되는 오픈 스터브(10)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제1차단 전송라인(121)은 제1노드(A)와 제3노드(C) 사이에 연결되어, 제1노드(A)로 유입되는 신호의 일부가 이동하는 경로인 차단경로를 제공한다. 차단 핀 다이오드(Db1)는 제1차단 전송라인(121)과 그라운드 사이에 연결되며, 순방향 전압의 인가 여부를 기준으로 온 또는 오프된다.
이와 같이 구성된 상태에서, 핀 다이오드(Dp, Db1)에 순방향 전압이 인가되어 이 핀 다이오드(Dp, Db1)가 온되는 경우, 제1노드(A)에서 제4노드(D) 방향으로 바라 본 임피던스와 제1노드(A)에서 제2노드(B1) 방향으로 바라 본 임피던스가 모두 오픈 임피던스가 된다.
따라서, 오픈 임피던스로 인하여, 제1차단경로와 바이패스경로가 모두 차단되게 되므로, 제1노드(A)로 유입된 신호는 제1차단경로로의 이동과 바이패스경로로의 이동이 차단되어 제1메인경로를 따라 이동하게 된다.
실시형태에 따라, 제1차단 전송라인(121)은 세 개의 차단 전송라인(121-1, 121-2, 121-3)과 두 개의 차단 핀 다이오드(D1, D2)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1-1차단 전송라인(121-1)의 일단은 제1노드(A)를 통하여 제1메인경로부(110-1)와 연결되며, 제1-1차단 전송라인(121-1)의 타단은 제4노드(D)와 연결된다.
또한, 제1-2차단 전송라인(121-2)의 일단은 제3노드(C)를 통하여 제1메인경로부(110-1)와 연결되며, 제1-2차단 전송라인(121-2)의 타단은 제5노드(E)와 연결된다. 제1-3차단 전송라인(121-3)은 제4노드(D)와 제5노드(E) 사이에 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1차단 핀 다이오드(D1)는 제4노드(D)와 그라운드 사이에 연결되며, 제2차단 핀 다이오드(D2)는 제5노드(E)와 그라운드 사이에 연결된다.
이와 같이 구성된 상태에서, 핀 다이오드(Dp, Db1)에 순방향 전압이 인가되어 이 핀 다이오드(Dp, Db1)가 온되는 경우, 전술된 바와 같이 제1노드(A)로 유입된 제1신호는 제1차단경로로의 이동과 바이패스경로로의 이동이 차단되어 제1메인경로를 따라 이동하게 된다.
이와 달리, 핀 다이오드(Dp, Db1)에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 제1차단 전송라인(121-1, 121-2, 121-3) 방향으로 이동한 신호는 제3노드(C)에서 270도의 위상을 가지며, 제1메인 전송라인(111-1) 방향으로 이동한 신호는 제3노드(C)에서 90도의 위상을 가지게 되어, 서로 상쇄되게 된다.
이러한 상쇄 효과를 통하여 제1포트(P1) 로부터 제3포트(P3)로의 신호의 이동(제1메인경로를 통한 제1신호의 이동)이 차단되게 되나, 전술된 바와 같이 바이패스경로는 차단되지 않은 상태이므로, 제1신호는 바이패스경로를 통해 바이패스된다.
한편, 제2메인경로를 선택적으로 차단하기 위하여, 본 발명의 제2메인경로부(110-2)는 제2메인 쿼터웨이브 전송라인(이하 '제2메인 전송라인'이라 지칭한다)(111-2)을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명의 제2차단부(120-2)는 제2차단 쿼터웨이브 전송라인(이하 '제2차단 전송라인'이라 지칭한다)(123)과 차단 핀 다이오드(Db2)를 포함하여 구성될 수 있다.
제2메인 전송라인(111-2)의 일단은 제6노드(F)를 통하여 제2포트(P2)와 연결되며, 제2메인 전송라인(111-2)의 타단은 제7노드(G)를 통하여 제4포트(P4)와 연결된다.
또한, 제2메인 전송라인(111-2)은 마이크로스트립 라인으로 이루어질 수 있으며, 이와 같은 경우, 본 발명의 제2메인경로부(110-2)는 제2메인 전송라인(111-2)의 양단에 연결되는 오픈 스터브(10)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제2차단 전송라인(123)은 제6노드(F)와 제7노드(G) 사이에 연결되어, 제6노드(F)로 유입되는 신호의 일부가 이동하는 경로인 제2차단경로를 제공한다. 차단 핀 다이오드(Db2)는 제2차단 전송라인(123)과 그라운드 사이에 연결되며, 순방향 전압의 인가 여부를 기준으로 온 또는 오프된다.
이와 같이 구성된 상태에서, 핀 다이오드(Dp, Db2)에 순방향 전압이 인가되어 이 핀 다이오드(Dp, Db2)가 온되는 경우, 제6노드(F)에서 차단 핀 다이오드(Db2) 방향으로 바라 본 임피던스와 제6노드(F)에서 제2노드(B2) 방향으로 바라 본 임피던스가 모두 오픈 임피던스가 된다.
따라서, 오픈 임피던스로 인하여, 제2차단경로와 바이패스경로가 모두 차단되게 되므로, 제6노드(F)로 유입된 신호는 제2차단경로로의 이동과 바이패스경로로의 이동이 차단되어 제2메인경로를 따라 이동하게 된다.
실시형태에 따라, 제2차단 전송라인(123)은 세 개의 제2차단 전송라인(123-1, 123-2, 123-3)과 두 개의 차단 핀 다이오드(D3, D4)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2-1차단 전송라인(123-1)의 일단은 제6노드(F)를 통하여 제2메인경로부(110-2)와 연결되며, 제2-1차단 전송라인(123-1)의 타단은 제8노드(H)와 연결된다.
또한, 제2-2차단 전송라인(123-2)의 일단은 제7노드(G)를 통하여 제2메인경로부(110-2)와 연결되며, 제2-2차단 전송라인(123-2)의 타단은 제9노드(I)와 연결된다. 제2-3차단 전송라인(123-3)은 제8노드(H)와 제9노드(I) 사이에 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제3차단 핀 다이오드(D3)는 제8노드(H)와 그라운드 사이에 연결되며, 제4차단 핀 다이오드(D4)는 제9노드(I)와 그라운드 사이에 연결된다.
이와 같이 구성된 상태에서, 핀 다이오드(Dp, Db2)에 순방향 전압이 인가되어 이 핀 다이오드(Dp, Db2)가 온되는 경우, 전술된 바와 같이 제6노드(F)로 유입된 제2신호는 제2차단경로로의 이동과 바이패스경로로의 이동이 차단되어 제2메인경로를 따라 이동하게 된다.
이와 달리, 핀 다이오드(Dp, Db2)에 순방향 전압이 인가되지 않는 경우, 제2차단 전송라인(123-1, 123-2, 123-3) 방향으로 이동한 신호는 제7노드(G)에서 270도의 위상을 가지며, 제2메인 전송라인(111-2) 방향으로 이동한 신호는 제7노드(G)에서 90도의 위상을 가지게 되어, 서로 상쇄되게 된다.
이러한 상쇄 효과를 통하여 제2포트(P2) 로부터 제4포트(P4)로의 신호의 이동(제2메인경로를 통한 제2신호의 이동)이 차단되게 되나, 전술된 바와 같이 바이패스경로는 차단되지 않은 상태이므로, 제2신호는 바이패스경로를 통해 바이패스된다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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본 특허출원은, 본 명세서에 그 전체가 참고로서 포함되는, 2018년 11월 28일에 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2018-0149818호에 대해 우선권을 주장한다.

Claims (10)

  1. 무선통신시스템의 핀 다이오드 스위치로서,
    제1포트와 제3포트 사이에 연결되며, 신호의 이동 경로인 메인경로를 제공하는 메인경로부;
    상기 메인경로부에 연결되며, 상기 신호의 상기 메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 차단부; 및
    상기 메인경로부와 제2포트 사이에 연결되며, 자체에 포함된 바이패스 핀 다이오드의 온(on) 또는 오프(off) 동작을 통하여 상기 신호의 바이패스(bypass) 경로를 선택적으로 제공하는 바이패스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바이패스부는,
    일단이 상기 메인경로부에 포함된 제1노드를 통하여 상기 제1포트에 연결되며, 타단이 제2노드를 통하여 상기 제2포트에 연결되는 바이패스 쿼터웨이브(quarter wave) 전송라인; 및
    상기 제2노드와 그라운드 사이에 연결된 상기 바이패스 핀 다이오드를 포함하고,
    상기 신호는,
    상기 바이패스 핀 다이오드가 오프되는 경우, 상기 바이패스경로를 통하여 바이패스되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인경로부는,
    일단이 상기 제1노드를 통하여 상기 제1포드에 연결되며, 타단이 제3노드를 통하여 상기 제3포트에 연결되는 메인 쿼터웨이브 전송라인을 포함하고,
    상기 차단부는,
    상기 제1노드와 상기 제3노드 사이에 연결되며, 상기 신호의 일부가 이동하는 차단경로를 제공하는 차단 쿼터웨이브 전송라인; 및
    상기 차단 퀘터웨이브 전송라인과 그라운드 사이에 연결된 하나 이상의 차단 핀 다이오드를 포함하며,
    상기 신호는,
    상기 차단 핀 다이오드가 온되는 경우, 상기 차단경로를 통한 이동이 차단되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차단 쿼터웨이브 전송라인은,
    일단이 상기 제1노드를 통하여 상기 제1포트에 연결되며, 타단이 제4노드에 연결되는 제1차단 쿼터웨이브 전송라인;
    일단이 상기 제3노드를 통하여 상기 제3포트에 연결되며, 타단이 제5노드에 연결되는 제2차단 쿼터웨이브 전송라인; 및
    상기 제4노드와 상기 제5노드 사이에 연결되는 제3차단 쿼터웨이브 전송라인을 포함하고,
    상기 차단 핀 다이오드는,
    상기 제4노드와 그라운드 사이에 연결된 제1차단 핀 다이오드; 및
    상기 제5노드와 그라운드 사이에 연결된 제2차단 핀 다이오드를 포함하며,
    상기 차단경로를 이동하는 신호는,
    상기 제1 및 제2차단 핀 다이오드가 오프되는 경우, 상기 메인경로를 이동하는 신호와 상쇄되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  5. 무선통신시스템의 핀 다이오드 스위치로서,
    제1포트와 제3포트 사이에 연결되며, 제1신호의 이동 경로인 제1메인경로를 제공하는 제1메인경로부;
    제2포트와 제4포트 사이에 연결되며, 제2신호의 이동 경로인 제2메인경로를 제공하는 제2메인경로부;
    상기 제1메인경로부에 연결되며, 상기 제1신호의 상기 제1메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 제1차단부;
    상기 제2메인경로부에 연결되며, 상기 제2신호의 상기 제2메인경로를 통한 이동을 선택적으로 차단하는 제2차단부; 및
    상기 제1포트와 제2포트 사이에 연결되며, 자체에 포함된 하나 이상의 바이패스 핀 다이오드의 온(on) 또는 오프(off) 동작을 통하여 상기 제1 및 제2신호의 바이패스(bypass) 경로를 선택적으로 제공하는 바이패스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이패스부는,
    일단이 상기 제1메인경로부에 포함된 제1노드를 통하여 상기 제1포트에 연결되는 제1바이패스 쿼터웨이브(quarter wave)전송라인;
    일단이 상기 제2메인경로부에 포함된 제6노드를 통하여 상기 제2포트에 연결되는 제2바이패스 쿼터웨이브 전송라인;
    상기 제1바이패스 쿼터웨이브 전송라인의 타단과 그라운드 사이에 연결된 제1바이패스 핀 다이오드; 및
    상기 제2바이패스 쿼터웨이브 전송라인의 타단과 그라운드 사이에 연결된 제2바이패스 핀 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 및 제2신호는,
    상기 제1 및 제2바이패스 핀 다이오드가 오프되는 경우, 상기 바이패스경로를 통하여 바이패스되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1메인경로부는,
    일단이 제1노드를 통하여 상기 제1포트에 연결되며, 타단이 제3노드를 통하여 상기 제3포트에 연결되는 제1메인 쿼터웨이브(quarter wave) 전송라인을 포함하고,
    상기 제1차단부는,
    상기 제1노드와 상기 제3노드 사이에 연결되며, 상기 제1신호의 일부가 이동하는 제1차단경로를 제공하는 제1차단 쿼터웨이브 전송라인; 및
    상기 제1차단 퀘터웨이브 전송라인과 그라운드 사이에 연결된 하나 이상의 차단 핀 다이오드를 포함하고,
    상기 제1신호는,
    상기 차단 핀 다이오드가 온되는 경우, 상기 제1차단경로를 통한 이동이 차단되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1차단 쿼터웨이브 전송라인은,
    일단이 상기 제1노드를 통하여 상기 제1포트에 연결되며, 타단이 제4노드에 연결되는 제1-1차단 쿼터웨이브 전송라인;
    일단이 상기 제3노드를 통하여 상기 제3포트에 연결되며, 타단이 제5노드에 연결되는 제1-2차단 쿼터웨이브 전송라인; 및
    상기 제4노드와 상기 제5노드 사이에 연결되는 제1-3차단 쿼터웨이브 전송라인을 포함하고,
    상기 차단 핀 다이오드는,
    상기 제4노드와 그라운드 사이에 연결된 제1차단 핀 다이오드; 및
    상기 제5노드와 그라운드 사이에 연결된 제2차단 핀 다이오드를 포함하며,
    상기 제1차단경로를 이동하는 신호는,
    상기 제1 및 제2차단 핀 다이오드가 오프되는 경우, 상기 제1메인경로를 이동하는 신호와 상쇄되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2메인경로부는,
    일단이 제6노드를 통하여 상기 제2포트에 연결되며, 타단이 제7노드를 통하여 상기 제4포트에 연결되는 제2메인 퀘터웨이브 전송라인을 포함하며,
    상기 제2차단부는,
    상기 제6노드와 상기 제7노드 사이에 연결되며, 상기 제2신호의 일부가 이동하는 제2차단경로를 제공하는 제2차단 쿼터웨이브 전송라인; 및
    상기 제2차단 퀘터웨이브 전송라인과 그라운드 사이에 연결된 하나 이상의 차단 핀 다이오드를 포함하고,
    상기 제2신호는,
    상기 차단 핀 다이오드가 온되는 경우, 상기 제2차단경로를 통한 이동이 차단되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2차단 쿼터웨이브 전송라인은,
    일단이 상기 제6노드를 통하여 상기 제2포트에 연결되며, 타단이 제8노드에 연결되는 제2-1차단 쿼터웨이브 전송라인;
    일단이 상기 제7노드를 통하여 상기 제4포트에 연결되며, 타단이 제9노드에 연결되는 제2-2차단 쿼터웨이브 전송라인; 및
    상기 제8노드와 상기 제9노드 사이에 연결되는 제2-3차단 쿼터웨이브 전송라인을 포함하고,
    상기 차단 핀 다이오드는,
    상기 제8노드와 그라운드 사이에 연결된 제3차단 핀 다이오드; 및
    상기 제9노드와 그라운드 사이에 연결된 제4차단 핀 다이오드를 포함하며,
    상기 제2차단경로를 이동하는 신호는,
    상기 제3 및 제4차단 핀 다이오드가 오프되는 경우, 상기 제2메인경로를 이동하는 신호와 상쇄되는 것을 특징으로 하는 바이패스 기능이 적용된 핀 다이오드 스위치.
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