KR20200065844A - 방향성 결합기 - Google Patents

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KR20200065844A
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Abstract

방향성 결합기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 입력되는 신호를 통과시키는 주(Main) 선로; 상기 주 선로와 소정의 간격으로 이격되어 구비되고, 상기 주 선로에 전송되는 신호를 커플링하는 커플링(coupling) 선로; 일단이 상기 주 선로에 연결되고, 타단이 상기 커플링 선로에 연결된 디지털 감쇄기(digital attenuator); 및 상기 커플링 선로에서 출력하는 커플링신호의 파워가 소정의 범위에 포함되도록 상기 디지털 감쇄기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

방향성 결합기{directional coupler}
본 발명은 방향성 결합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커플링 계수(Coupling Coefficient) 가변형 방향성 결합기(directional coupler)에 관한 것이다.
커플링이란 독립된 공간 또는 선로간에서 전/자계적으로 교류신호에너지가 상호 전달되는 현상으로, 공간적으로 떨어진 경우에도 선로간의 커패시턴스(Capacitance) 성분에 의해 고주파 RF 신호가 조금씩 전달되는 경우를 커플링(Cupling)이라고 한다.
일반적으로, 커플링 현상을 이용하여 주 선로에서 원하는 만큼의 전력을 추출해서 커플링 선로에 커플링할 수 있다. 이러한 커플러(coupler)들은 4포트 대칭구조로서, 입력포트 위치에 따라 나머지 포트들의 용도와 특성들이 결정되기 때문에 방향성 결합기(directional coupler)라고 불리워지기도 한다.
도 1은 종래의 방향성 결합기의 구조를 예시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 종래의 방향성 결합기(100)에는, 입력되는 송신 또는 수신신호가 통과하도록 하는 주(Main) 선로(102)와, 주 선로(102)와 소정의 간격으로 이격되어 구비되고 주 선로(102)에 전송되는 신호를 커플링하는 커플링(coupling) 선로(104)가 예시되어 있다.
종래의 방향성 결합기(100)에 있어서, 시스템에서 요구되는 커플링 계수가 결정되면 해당 커플링 계수를 갖도록 주 선로(102)와 커플링 선로(104)의 간격이 정해져 제품이 제작되었다. 그러나, 해당 커플링 계수를 변경할 필요가 있거나, 또는 제작과정 상에서 오차 또는 불량에 의해 커플링 계수(Coupling Coefficient)의 보정이 필요한 경우, 제품을 새로이 제작하거나 교환해야하는 문제점이 있었다.
도 2는 종래의 커플링 계수 가변형 방향성 결합기의 구조를 예시한 도면이다.
도 2을 참고하면, 소정 형태의 하우징(210) 양측에 콘넥터(222,224)가 구비되어 있고, 그 콘넥터(222,224)를 연결하여 신호가 통과하도록 하는 주 선로(230)가 접속되어 있다. 콘넥터(222,224)에 인가된 송신 또는 수신신호는 주 선로(230)를 통과하고, 이때 인가 신호의 일부가 주 선로와 소정 간격을 갖도록 평행하게 구성된 커플링 선로(250)에 유기된다. 여기서, 주 선로(230)와 커플링 선로(250)는 모두 에어스트립 라인(Air strip-line)으로 구성된다. 커플링 선로(250)는 내·외부 도체(252,254)로 나누어 제작되며, 커플링 선로(250)의 외부 도체(254)에 내부 도체(252)를 납땜하여 선로 접속을 한다. 이때, 납땜 위치에 따라 커플링 선로(250)의 내부 도체(252)가 이동하여 주 선로(230)와의 간격이 변하게 되어 거플링값을 변화시킨다.
이러한 구조는 손실특성이 좋고, 고전력(High Power)에 사용가능하며 설계가 쉬운 장점이 있는 반면, 시스템의 요구에 따라 커플링(Coupling)값을 변경할 경우 납땜을 떼어내고 주 선로(230)와 커플링 선로(250) 간의 간격을 조절 후 재납땜을 하여 고정해야 하므로 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
도 3은 종래 커플링계수 가변형 방향성 결합기의 다른 구조를 예시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 주 선로(330)는 도 2와 같이 에어 스트립 라인(Air strip-line)으로 구성되고, 커플링 선로(370)는 프린트회로기판(PCB)(340) 상에 마이크로 스트립 라인(Micro strip-line)으로 구성되는 혼합형 구조를 갖는다. 커플링 선로(370)는 커플링 계수를 맞추기 위해 PCB(340)의 위치를 조정할 수 있도록 되어 있다. 즉, PCB(340)의 중앙에 형성된 홈을 따라 슬라이딩하면서 주 선로(330)와 커플링 선로(370)간의 간격을 조절한 후 볼트(380)를 홈에 끼워 조임으로써 고정시킨다.
이러한 구조는 손실특성이 좋고, 고전력에 사용가능하며 도 2의 구조에 비해 생산성이 좋은 장점이 있는 반면, 구조가 복잡하여 설계가 복잡하고 재료비가 비싸고 조립이 힘든 단점이 있다.
이처럼, 종래에는 시스템의 요구에 따라 커플링 계수를 맞추기 위해 커플링 선로(370)의 위치를 일일이 가변시켜 조절해야 하는 문제점이 있었다.
공개번호 10-2013-0022835 (2013.3.7일공개) 커플링 조절이 가능한 방향성 결합기
본 발명은 제작과정상의 오차에 따라 방향성 결합기의 커플링 계수가 소정의 범위에 포함되지 아니한 경우, 디지털 감쇄기를 제어하여 방향성 결합기의 커플링 계수가 소정의 범위에 포함될 수 있는 방향성 결합기를 제공하고자 한다.
또한, 1차 결정된 커플링 계수 외에, 시스템에서 상이한 커플링 계수를 필요로 하는 경우, 해당 커플링 계수로 가변할 수 있는 방향성 결합기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 방향성 결합기(directional coupler)에 있어서, 입력되는 신호를 통과시키는 주(Main) 선로; 상기 주 선로와 소정의 간격으로 이격되어 구비되고, 상기 주 선로에 전송되는 신호를 커플링하는 커플링(coupling) 선로; 일단이 상기 주 선로에 연결되고, 타단이 상기 커플링 선로에 연결된 디지털 감쇄기(digital attenuator); 및 상기 커플링 선로에서 출력하는 커플링신호의 파워가 소정의 범위에 포함되도록 상기 디지털 감쇄기를 제어하는 제어부를 포함하는, 방향성 결합기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 커플링 선로의 커플링단자에 연결되어, 상기 커플링 선로에서 출력하는 커플링신호의 파워(power)값을 검출하는 파워검출기를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 파워검출기에서 출력하는 파워값을 참고하여 상기 디지털 감쇄기를 제어할 수 있다.
또한, 상기 파워값이 상기 소정의 범위를 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 디지털 감쇄기를 제어하여 커플링 계수(Coupling Coefficient)을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 파워값이 상기 소정의 범위에 미달하는 경우, 상기 제어부는 상기 디지털 감쇄기를 제어하여 커플링 계수(Coupling Coefficient)를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 디지털 감쇄기의 이득제어범위는 0 내지 31.5dB일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기는 제작과정상의 오차에 따라 방향성 결합기의 커플링 계수가 소정의 범위에 포함되지 아니한 경우, 디지털 감쇄기를 제어하여 방향성 결합기의 커플링 계수가 소정의 범위에 포함될 수 있는 장점이 있다.
또한, 1차 결정된 커플링 계수 외에, 시스템에서 상이한 커플링 계수를 필요로 하는 경우, 해당 커플링 계수로 가변할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 방향성 결합기의 구조를 예시한 도면이다.
도 2는 종래의 커플링값 가변형 방향성 결합기의 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 종래 커플링값 가변형 방향성 결합기의 다른 구조를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기의 구조를 예시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"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 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기의 구조를 예시한 도면이다.
이하, 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기의 구조를 설명함에 있어서, 본 발명의 출원시 공지된 구성에 대한 상세한 설명은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는바 생략하도록 한다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기(400)는 입력되는 신호를 통과시키는 주(Main) 선로(402)와, 주 선로(402)와 소정의 간격으로 이격되어 구비되고 주 선로(402)에 전송되는 신호를 커플링하는 커플링(coupling) 선로(404)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주 선로(402)와 커플링 선로(404)는 마이크로 스트립 라인(Micro strip-line)으로 구성될 수 있으며, 주 선로(402)와 커플링 선로(404)는 같은 평면상에서 소정의 거리만큼 이격될 수도 있고, 적층 레이어(layer)간에 소정의 거리만큼 이격 될 수 있다. 여기서, 방향성 결합기(400)에 포함될 수 있는 주 선로(402) 및 커플링 선로(404)는 본 발명의 출원시 공지된 다양한 구성일 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명한 생략한다.
여기서, 주 선로(402)와 커플링 선로(404) 간의 간격은 시스템에서 요구되는 커플링 계수 (Coupling Coefficient)에 따라 결정될 수 있다.
또한, 커플링 선로(404)의 일측은 커플링단자(coupling port)와 연결되고 있고 다른 일측은 종단저항(미도시)과 연결될 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과하며 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양하게 수정변경될 수 있다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기(400)는 일단이 주 선로(402)에 연결되고, 타단이 커플링 선로(404)에 연결된 디지털 감쇄기(digital attenuator)(410)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 감쇄기(410)는 후술하는 제어부(미도시)의 제어에 따라, 주 선로(402)의 신호의 파형을 왜곡시키지 않고 크기를 소정의 값으로 줄여 커플링 선로(404)로 출력할 수 있다. 디지털 감쇄기(410)의 구성 및 기능은 본 발명의 출원시 공지된 다양한 구성일 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 감쇄기(410)의 이득제어범위는 0 내지 31.5dB일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다.
본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기(400)는 커플링 선로(404)의 커플링단자에 연결되어, 커플링 선로(404)에서 출력하는 커플링신호의 파워(power)값을 검출하는 파워검출기(420)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 파워검출기(420)의 구성 및 기능은 본 발명의 출원시 공지된 다양한 구성일 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 방향성 결합기(400)는 커플링 선로(404)에서 출력하는 커플링신호의 파워값이 소정의 범위에 포함되도록 디지털 감쇄기(410)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(410)는 상술한 파워검출기(420)에서 출력하는 파워값이 소정의 범위에 포함되도록 상기 디지털 감쇄기(410)를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 종래의 기술에 있어서는, 시스템에서 요구되는 커플링 계수가 결정되면 해당 커플링 계수를 갖도록 주 선로(402)와 커플링 선로(404)의 간격이 정해져 방향성 결합기가 제작되었다. 그러나, 제작과정상의 오차나 불량에 의해서 방향성 결합기가 소정의 커플링 계수를 가지지 못하거나 소정의 범위에 포함되지 아니한 경우, 방향성 결합기가 적용되는 환경에 따라 커플링 계수의 변경이 필요한 경우 등에 있어서 많은 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 제어부(미도시)의 제어하에 디지털 감쇄기(410)가 주 선로(402)의 신호의 일부를 파형의 변화없이 소정의 크기로 줄여서 커플링 선로(404)에 출력함으로서, 방향성 결합기(400)의 커플링 계수가 소정의 범위에 포함되도록 할 수 있다.
이하, 설명의 편의와 본 발명의 이해를 도모하기 위하여, 시스템에서 요구되는 커플링 계수(또는 커플링 계수의 범위)를 제1 커플링 계수라 칭하고, 실질적으로 제작된 방향성 결합기의 실제 커플링 계수(또는 제2 커플링 계수의 범위)를 제2 커플링 계수라 명칭한다.
상술한 바와 같이, 시스템에서 요구되는 제1 커플링 계수가 결정되면, 제1 커플링 계수를 가지는 주 선로(402)와 커플링 선로(404)의 간격이 산출되고, 산출된 간격에 따라 방향성 결합기(400)가 제작될 수 있다. 그러나, 방향상 결합기(400)의 제작과정상의 오차로 인하여 제2 커플링 계수가 제1 커플링 계수에 미달하거나, 초과할 수 있다.
예를 들어, 제2 커플링 계수가 제1 커플링 계수에 미달하는 경우, 방향성 결합기(400)의 커플링 선로(404)에서 출력하는 커플링 신호의 파워값은 소정의 범위를 초과할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(미도시)는 파워검출기(420)에서 출력하는 파워값이 소정의 범위를 초과하는 것을 인지하고, 디지털 감쇄기(410)를 제어하여 제2 커플링 계수가 제1 커플링 계수와 같거나 오차 범위에 포함되도록 방향성 결합기(400)의 커플링 계수를 증가시킬 수 있다.
반대로, 제2 커플링 계수가 제1 커플링 계수를 초과하는 경우, 방향성 결합기(400)의 커플링 선로(404)에서 출력하는 커플링 신호의 파워값이 소정의 범위에 미달할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(미도시)는 파워검출기(404)에서 출력하는 파워값이 소정의 범위에 미달하는 것을 인지하고, 디지털 감쇄기(410)를 제어하여 제2 커플링 계수가 제1 커플링 계수와 같거나 오차 범위에 포함되도록 방향성 결합기(400)의 커플링 계수를 감소시킬 수 있다.
상술한 예시에서, 제1 커플링 계수는 시스템에서 요구되는 커플링 계수로 예시하였으나, 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 주 선로(402)와 커플링 선로(404)간의 이격거리에 따라 1차적으로 정해진 커플링 계수와는 다르게, 방향성 결합기(400)의 이용자 등이 다양한 시스템에 방향성 결합기(400)를 적용함에 있어서 사후적으로 의도하는 상이한 커플링 계수도 포함할 수 있다.
또한, 상술한 제1 커플링 계수는 미리 지정되어 제어부(미도시)에 저장되거나, 외부사용자로부터 실시간 또는 주기별로 제어부(400)에 전송되는 등 다양한 방식으로 입력될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
202 : 주선로 204 : 커플링 선로
210 : 디지털 감쇄기 220 : 파워검출기

Claims (5)

  1. 방향성 결합기(directional coupler)에 있어서,
    입력되는 신호를 통과시키는 주(Main) 선로;
    상기 주 선로와 소정의 간격으로 이격되어 구비되고, 상기 주 선로에 전송되는 신호를 커플링하는 커플링(coupling) 선로;
    일단이 상기 주 선로에 연결되고, 타단이 상기 커플링 선로에 연결된 디지털 감쇄기(digital attenuator); 및
    상기 커플링 선로에서 출력하는 커플링신호의 파워가 소정의 범위에 포함되도록 상기 디지털 감쇄기를 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 방향성 결합기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커플링 선로의 커플링단자에 연결되어, 상기 커플링 선로에서 출력하는 커플링신호의 파워(power)값을 검출하는 파워검출기;
    를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 파워검출기에서 출력하는 파워값을 참고하여 상기 디지털 감쇄기를 제어하는, 방향성 결합기
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파워값이 상기 소정의 범위를 초과하는 경우,
    상기 제어부는 상기 디지털 감쇄기를 제어하여 커플링 계수(Coupling Coefficient)을 증가시키는, 방향성 결합기
  4. 제2항에 있어서,
    상기 파워값이 상기 소정의 범위에 미달하는 경우,
    상기 제어부는 상기 디지털 감쇄기를 제어하여 커플링 계수(Coupling Coefficient)를 감소시키는, 방향성 결합기
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 디지털 감쇄기의 이득제어범위는 0 내지 31.5dB인, 방향성 결합기.
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