KR100895103B1 - 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의고주파 모듈 - Google Patents

트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의고주파 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 제1 포트, 제1 포트와 제2 포트 사이에 연결되며, 복수의 제1 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 필터, 일단이 제1 포트에 연결되고, 복수의 제2 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 필터 및 제1 포트와 제3 포트 사이에 연결되며, 복수의 제3 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제3 주파수 대역을 통과시키는 제3 필터 및 제1 내지 제3 필터를 제1 포트에 정합시키는 정합 회로를 포함하고, 복수의 제1 및 제2 커플드 라인은 적어도 일단이 단락되어 있는 트리플렉서를 제공한다.
본 발명에 따르면, 광대역 특성과 우수한 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분 제거 특성을 동시에 만족시키는 트리플렉서를 구현할 수 있다.
트리플렉서, 에지 커플드 타입 필터, 인터디지털 타입 필터, 위성 통신

Description

트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈{TRIPLEXER AND HIGH FREQUENCY MODULE IN SATELLITE ANTENNA SYSTEM INCLUDING THE TRIPLEXER}
본 발명은 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-020-02, 과제명: 고속 이동체 인터넷 위성 무선 연동 기술개발].
트리플렉서(Triplexer)는 세가지 주파수 대역을 동시에 분리하는 수동 필터 소자이다. 예로써, 트리플렉서는 로우 패스 필터(low pass filter), 밴드 패스 필터(band pass filter) 및 하이 패스 필터(high pass filter)의 세가지 필터를 포함하고, 이를 통해 세가지 주파수 대역을 구분해서 통과 시키도록 구현될 수 있다.
최근, 이동 단말이 음성 통화뿐 아니라 다양한 서비스를 받을 수 있는 컨버전스 단말로 발전하였다. 이동 단말이 부호 분할 다중 접속(CDMA), 광대역 부호 분할 다중 접속(W-CDMA) 및 위성 디지털 멀티미디어 방송(DMB) 등의 서비스를 동시 에 서비스 받도록 함과 동시에 이동 단말의 크기를 작게하고 제작 비용을 절감하기 위해 여러 개의 주파수를 동시에 처리하는 트리플렉서를 사용한다.
이동 단말에 제공되는 서비스와 마찬가지로, 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템에도 트리플렉서를 이용하여 복수의 서비스를 동시에 제공하려는 노력이 계속되고 있다.
고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템에 사용되는 트리플렉서는 세 개의 통신 및 방송 주파수 대역을 동시에 처리할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 광대역 특성과 우수한 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분 제거 특성을 가지는 트리플렉서가 요구된다.
일반적으로 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템에 사용되는 트리플렉서는 평판형 구조 또는 에지 커플드(Edge coupled) 타입으로 구현되고, 커플드 스터브(coupled stub)를 추가하여 대역 통과 특성을 개선시키거나 브랜치 라인 커플러를 이용하여 각 필터를 격리시킨다. 그러나, 커플드 스터브를 추가하는 경우, 회로가 복잡해지고 추가적인 제작 공정이 필요하게 되는 단점이 있다. 한편, 브랜치 라인 커플러를 이용하는 경우, 브랜치 라인 커플러의 협대역 특성 때문에 광대역 특성이 열화되고, 트리플렉서를 실장하기 위한 기판의 크기가 커지는 문제점이 있다.
이에, 광대역 특성과 우수한 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분 제거 특성을 동시에 만족시키는 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈의 필요성이 커지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광대역 특성과 우수한 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분 제거 특성을 동시에 만족시키는 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 트리플렉서는, 제1 포트, 상기 제1 포트와 제2 포트 사이에 연결되며, 복수의 제1 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 필터, 일단이 상기 제1 포트에 연결되고, 복수의 제2 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 필터 및 상기 제1 포트와 제3 포트 사이에 연결되며, 복수의 제3 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제3 주파수 대역을 통과시키는 제3 필터 및 상기 제1 내지 제3 필터를 상기 제1 포트에 정합시키는 정합 회로를 포함한다. 여기에서, 상기 복수의 제1 및 제2 커플드 라인은 적어도 일단이 단락되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈은, 위성과 데이터 송수신을 수행하는 위성 송수신 안테나를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈로서, 입력되는 제1 내지 제3 신호를 각각 서로 중첩되지 않는 제1 내지 제3 주파수 대역을 통과시키는 제1 내지 제3 필터를 통과시켜 제4 내지 제6 신호를 생성하는 제1 트리플렉서, 각각 상기 제1 내지 제3 주파수 대역을 통과시키는 제4 내지 제6 필터를 포함하고, 상기 제4 신호를 상기 제4 필터를 통해 출력시켜 상기 위성 송수신 안테나로 전달하고, 상기 위성 송수신 안테나로부터 입력되는 신호를 상기 제5 및 제6 필터를 통과시켜 상기 제2 및 제3 신호를 생성하는 제2 트리플렉서 및 상기 제1 트리플렉서와 상기 제2 트리플렉서 사이에 연결되며, 상기 제1 트리플렉서와 상기 제2 트리플렉서 간의 신호 전송을 위한 신호선을 통과시키는 로터리 조인트를 포함한다. 여기에서, 상기 제1 내지 제6 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인 중, 상기 제1 필터, 상기 제2 필터, 상기 제4 필터 및 상기 제5 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인은 적어도 일단이 단락되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 의하면, 광대역 특성과 우수한 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분 제거 특성을 동시에 만족시키는 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈을 구현할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 트리플렉서 및 이를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100)의 배치도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100)는 입력 포트(102), Ku 대역 수신 포트(104), Ka 대역 수신 포트(106), Ku 대역 송신 포트(108), Ka 대역 송신 포트(110), 정합회로(112), Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116), Ka 대역 수신 필터(118), 신호 분배기(120) 및 비아홀(Via hole, 122)을 포함하며, 평판형 기판(10)에 형성된다.
Ku 대역 수신 필터(114)는 광대역 통과 특성과 인접 대역 제거특성 및 고차 하모닉 제거 특성의 향상을 위해 인터디지털(Interdigital) 타입의 필터로 형성된다. 여기에서, Ku 대역 수신 필터(114)는 양 끝단이 모두 단락(Short)되는 복수의 커플드 라인(Coupled line, 114-1 ~ 114-6)을 포함한다. 복수의 커플드 라인(114-1 ~ 114-6) 중 첫 번째 커플드 라인(114-1)이 정합 회로(112)를 통해 입력 포트(102)에 연결되어 있고, 마지막 커플드 라인(114-6)이 Ku 대역 수신 포트(104)에 연결되어 있다. Ku 대역 수신 필터(114)는 Ku 대역 수신 포트(104)로 입력되는 신 호 중 Ku 대역의 수신 주파수 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 입력 포트(102)로 출력한다.
Ku 대역 송신 필터(116)는 인접 대역 제거특성의 향상을 위해 인터디지털 타입 필터로 형성된다. 여기에서, Ku 대역 송신 필터(116)는 한쪽 끝 단이 단락(Short)되고 다른 쪽 끝 단이 개방(Open)되는 복수의 커플드 라인(116-1 ~ 116-6)을 포함한다. 복수의 커플드 라인(116-1 ~ 116-6) 중 첫 번째 커플드 라인(116-1)이 정합 회로(112)를 통해 입력 포트(102)에 연결되어 있고, 마지막 커플드 라인(116-6)이 신호 분배기(120)의 입력단(120-1)에 연결되어 있다. Ku 대역 송신 필터(116)는 입력 포트(102)를 통해 입력되는 신호 중 Ku 대역의 송신 주파수 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 신호 분배기(120)의 입력단(120-1)으로 출력한다.
한편, Ku 대역 수신 필터(114) 및 Ku 대역 송신 필터(116)에서, 커플드 라인의 단락은 커플드 라인을 평판형 기판(10)의 배면의 접지단(도시하지 않음)과 연결되는 비아홀(122)에 연결함으로써 이루어진다.
Ku 대역 수신 필터(114)의 수신 주파수 대역은 10.7 ~ 12.75GHz이고, Ku 대역 송신 필터(116)의 송신 주파수 대역은 13.75 ~ 14.5 GHz이다. 즉, Ku 대역 수신 필터(114)와 Ku 대역 송신 필터(116)의 송수신 주파수 대역 간의 주파수 대역은 서로 매우 인접하게 형성되므로, 인접 대역 제거특성이 우수하여야 한다. 한편, Ku 대역 수신 필터(114)는 인터디지털 타입 필터로 형성됨에 따라 2GHz 이상의 대역폭을 가진 광대역 특성을 가지고, 고차 하모닉 성분을 발생시키지 않는다.
Ka 대역 수신 필터(118)는 통과대역의 삽입손실 개선 및 고주파에서 발생 가 능한 비아홀(122)의 기생효과(parasitic effect)를 제거하기 위해 끝단이 개방된 형태의 에지 커플드(Edge coupled) 타입의 필터로 형성된다. 여기에서, Ka 대역 수신 필터(118)는 양 끝단이 모두 개방(Open)되는 복수의 커플드 라인(118-1 ~ 118-5)을 포함한다. 복수의 커플드 라인(118-1 ~ 118-5) 중 첫 번째 커플드 라인(118-1)이 정합 회로(112)를 통해 입력 포트(102)에 연결되어 있고, 마지막 커플드 라인(118-5)이 Ka 대역 수신 포트(106)에 연결되어 있다. Ka 대역 수신 필터(118)는 Ka 대역 수신 포트(106)로 입력되는 신호 중 Ka 대역의 수신 주파수 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 입력 포트(102)로 출력한다.
Ka 대역 수신 필터(118)의 수신 주파수 대역은 18.3 ~ 20.2 GHz로 Ku 대역 수신 필터(114)의 수신 주파수 대역의 2배 주파수 대역에 가깝다. 이 때문에, 앞서 언급한 바와 같이, Ku 대역 수신 필터(114)는 2차 하모닉 성분이 발생하는 것을 방지하기 위해 인터디지털 타입 필터로 형성된다.
한편, Ka 대역 수신 필터(118)가 Ku 대역 수신 필터(114) 및 Ku 대역 송신 필터(116)와는 달리 에지 커플드(Edge coupled) 타입의 필터로 형성되는 이유는 다음과 같다.`
Ka 대역 수신 필터(118)의 수신 주파수 대역은 18.3 ~ 20.2 GHz로 Ku 대역 송신 필터(116)의 송신 주파수 대역인 13.75 ~ 14.5 GHz와 주파수 대역이 충분히 떨어져 있으며, 2차 하모닉 성분(36.6 GHz)에 대한 간섭이 없다. 인터디지털 타입 필터는 광대역 특성, 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분의 발생을 방지하는 특성이 있으나, 대역 통과 손실이 크고 대역 내 주파수 특성이 열화된다는 단점이 있으므로, Ka 대역 수신 필터(118)는 큰 대역 통과 손실을 갖는 인터디지털 타입 필터로 형성될 필요가 없다.
한편, 정합회로(112)는 Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118) 간의 간섭을 최소화하고, 입력 포트(102)에 대하여 정합을 시키기 위한 것이다.
신호 분배기(120)는 하나의 입력단과 두개의 출력단을 포함한다. 신호 분배기(120)의 입력단(120-1)은 Ku 대역 신호 송신 및 Ka 대역 신호 송신을 위해 공유되는 Ku 대역 송신 필터(116)의 마지막 커플드 라인(116-6)에 연결된다. 신호 분배기(120)는 트리플렉서의 작동을 제어하는 제어부(도시하지 않음)의 제어 신호에 따라 입력단을 통해 입력되는 신호를 두 출력단(108, 110) 중 하나로 출력한다. 여기에서, 신호 분배기(120)의 두 출력단 중 하나는 Ka 대역 신호 송신을 위해 이용되고, 다른 하나는 Ku 대역 신호 송신을 위해 이용되므로, 본 명세서 내에서는 두 출력단(108, 110)을 각각 Ku 대역 송신 포트(108) 및 Ka 대역 송신 포트(110)라 칭한다. 또한, 신호 분배기(120)는 윌킨슨 분배기(Wilkinson divider)로 구현될 수 있음은 물론이다.
한편, Ku 대역 수신 필터(114)는 입력 포트(102)를 통해 입력되는 신호 중 Ku 대역의 수신 주파수 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 Ku 대역 수신 포트(104)로 출력하도록 설정될 수 있다. 그리고, Ku 대역 송신 필터(116)는 신호 분배기(120)의 입력단(120-1)측으로부터 입력되는 신호 중 Ku 대역의 송신 주파수 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 입력 포트(102)로 출력하도록 설정될 수 있다. 또 한, Ka 대역 수신 필터(118)는 입력 포트(102)를 통해 입력되는 신호 중 Ka 대역의 수신 주파수 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 Ka 대역 수신 포트(106)로 출력하도록 설정될 수 있다.
한편, 도 1에 나타낸 Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)는 예시적인 것으로, Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118) 각각에 포함되는 커플드 라인(Coupled line)의 개수는 도 1에 나타낸 것과 달리 필요에 따라 증감될 수 있음은 물론이다.
이하, 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100)를 이용하여 구현되는 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파(Radio Frequency; RF) 모듈(1000)을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트리플렉서(100)를 이용하여 구현되는 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈(1000)을 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈(1000)은 4 포트 트리플렉서(100), 3 포트 트리플렉서(202), 로터리 조인트(Rotary joint, 204), Ku 대역 수신 저잡음 증폭기(206), Ka 대역 수신 저잡음 증폭기(208), Ku 대역 송신 전력증폭기(210), Ka 대역 송신 전력증폭기(212), Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214), Ku 대역 수신 주파수 하향변환기(216), Ka 대역 수신 주파수 하향변환기(218) 및 Ku 대역 송신 주파수 상향변환기(220)를 포함한다.
참고로, 도 2에서, Ku 대역 수신 저잡음 증폭기(206)와 Ka 대역 수신 저잡음 증폭기(208)는 수신 안테나(도시하지 않음)와 연결되고, Ku 대역 송신 전력증폭기(210)와 Ka 대역 송신 전력증폭기(212)는 송신 안테나(도시하지 않음)에 연결된다. 또한, 3 포트 트리플렉서(202)는 신호 분배기(120) 및 Ka 대역 송신 포트(110)를 포함하지 않는다는 것을 제외하면, 도 1에 나타낸 4 포트 트리플렉서(100)와 동일하게 형성된다.
Ku 대역 수신 저잡음 증폭기(206)는 수신 안테나로부터 입력되는 신호를 증폭하여 4 포트 트리플렉서(100)의 Ku 대역 수신 포트(104)로 전달한다. Ka 대역 수신 저잡음 증폭기(208)는 수신 안테나로부터 입력되는 신호를 증폭하여 4 포트 트리플렉서(100)의 Ka 대역 수신 포트(106)로 입력시킨다. Ku 대역 송신 전력증폭기(210)는 4 포트 트리플렉서(100)의 Ku 대역 송신 필터(116) 및 신호 분배기(120)를 통해 Ku 대역 송신 포트(108)로 출력되는 Ku 대역 송신 신호를 증폭하여 송신 안테나로 전달한다. Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214)는 4 포트 트리플렉서(100)의 Ka 대역 송신 포트(110)로 출력되는 신호를 변환하여 Ka 대역 송신 신호로 변환한다. 그리고, Ka 대역 송신 전력증폭기(212)는 Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214)로부터 입력되는 Ka 대역 송신 신호를 증폭하여 송신 안테나로 전달한다.
Ku 대역 수신 주파수 하향변환기(216)는 로터리 조인트(204)를 통해 3 포트 트리플렉서(202)의 입력 포트(102)로 입력되어 Ku 대역 수신 필터(114)를 통해 Ku 대역 수신 포트(104)로 출력되는 Ka 대역 수신 신호를 입력받아 낮은 주파수 대역 신호로 변환한다.
Ka 대역 수신 주파수 하향변환기(218)는 로터리 조인트(204)를 통해 3 포트 트리플렉서(202)의 입력 포트(102)로 입력되어 Ka 대역 수신 필터(118)를 통해 Ka 대역 수신 포트(106)로 출력되는 Ka 대역 수신 신호를 입력받아 낮은 주파수 대역 신호로 변환한다.
Ku 대역 송신 주파수 상향변환기(220)는 입력되는 신호를 Ku 대역 송신 주파수 대역 신호로 변환하여 출력한다. Ku 대역 송신 주파수 상향변환기(220)로부터 출력된 신호는 Ku 대역 신호만을 통과시키는 3 포트 트리플렉서(202)의 Ku 대역 송신 필터(116)를 통해 3 포트 트리플렉서(202)의 입력 포트(102)로 출력되어 로터리 조인트(204)를 통해 4 포트 트리플렉서(100)의 입력 포트(102)로 입력된다.
한편, 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈(1000)은 이동체의 위치에 관계없이 항상 위성을 지향하여야 한다. 이를 위해 안테나가 360도 회전이 가능하여야 하며, 이 회전을 위해 로터리조인트(204)를 포함한다. 로터리조인트(204)는 하나의 고주파 케이블만을 통과시킨다. 이 때문에, 로터리조인트(204)를 통과하는 고주파 케이블로부터 입력되는 Ku 대역 및 Ka 대역 신호를 하나의 입력 포트(102)로 공급받아 Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116), Ka 대역 수신 필터(118) 및 신호 분배기(120)를 통해 필터링하여 Ku 대역 수신 포트(104), Ka 대역 수신 포트(106), Ku 대역 송신 포트(108) 및 Ka 대역 송신 포트(110)로 출력하는 4 포트 트리플렉서(100)가 이용된다.
Ku 대역 송신 전력증폭기(210)는 신호 분배기(120)가 Ku 대역 송신 포트(108)를 통해 출력하는 Ku 대역 송신 신호가 존재하는 경우에 온(ON)되어 구동된 다. 이때, Ka 대역 송신 전력증폭기(212) 및 Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214)는 오프(OFF)되어 구동되지 않는다.
반대로, 신호 분배기(120)가 Ku 대역 송신 필터(108)로 필터링하여 Ka 대역 송신 포트(110)를 통해 출력하는 Ka 대역 송신 신호가 존재하는 경우에는 Ka 대역 송신 전력증폭기(212) 및 Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214)가 온(ON)되어 구동되고, Ku 대역 송신 전력증폭기(210)는 오프(OFF)되어 구동되지 않는다. Ka 대역 송신 주파수 대역은 30.085 ~ 30.885 GHz로 Ku 대역 송신 주파수 대역인 13.75 ~ 14.5 GHz에 비해 높다. Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214)는 4 포트 트리플렉서(100)의 Ku 대역 송신 필터(108)로 필터링되어 출력된 신호의 주파수를 Ka 대역 송신 주파수의 주파수 대역에 맞도록 변환시키고, Ka 대역 송신 전력증폭기(212)는 Ka 대역 송신 주파수 상향변환기(214)의 출력 신호를 증폭시킨다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100) 및 3 포트 트리플렉서(202)의 Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)의 필터의 성능을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100) 및 3 포트 트리플렉서(202)의 Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)의 특성 설계값과 실제 측정값을 비교하여 나타낸 도면이다. 도 3에서, Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)의 특성 설계값을 각각 301, 303 및 305의 실선으로 나타내었다. 그리고, Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)의 실제 측정값을 각 각 302, 304 및 306의 점선으로 나타내었다.
도 3에 도시한 바와 같이, Ku 대역 수신 필터(114)는 Ku 대역 수신 주파수 대역인 10.7 ~ 12.75GHz에서 광대역 특성, 인접대역 제거특성 및 고차 하모닉 제거 특성이 우수하게 나타난다. 그리고, Ku 대역 송신 필터(116)는 Ku 대역 송신 주파수 대역인 13.75 ~ 14.5 GHz에서 인접대역 제거 특성이 우수하게 나타난다. 또한, Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)는 모두 해당 주파수 대역에서 특성 설계값과 실제 측정값이 거의 일치하게 나타난다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100) 및 3 포트 트리플렉서(202)는 저가의 평판형 기판 상에 서로 다른 타입의 필터, 즉 에지 커플드(Edge-coupled) 타입 필터와 인터디지털(Interdigital) 타입의 필터를 혼합하여 배치함으로써 광대역 특성과 우수한 인접 대역 제거 특성 및 고차 하모닉 성분 제거 특성을 동시에 만족시킨다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100)의 배치도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트리플렉서(100)를 이용하여 구현되는 고속 이동체용 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈(1000)을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 4 포트 트리플렉서(100) 및 3 포트 트리플렉서(202)의 Ku 대역 수신 필터(114), Ku 대역 송신 필터(116) 및 Ka 대역 수신 필터(118)의 필터의 특성 설계값과 실제 측정값을 비교하여 나타낸 도면이다.

Claims (14)

  1. 제1 포트;
    상기 제1 포트와 제2 포트 사이에 연결되며, 복수의 제1 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 필터;
    일단이 상기 제1 포트에 연결되고, 복수의 제2 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 필터; 및
    상기 제1 포트와 제3 포트 사이에 연결되며, 복수의 제3 커플드 라인을 통해 입력 신호의 제3 주파수 대역을 통과시키는 제3 필터; 및
    상기 제1 내지 제3 필터를 상기 제1 포트에 정합시키는 정합 회로를 포함하고,
    상기 복수의 제1 및 제2 커플드 라인은 적어도 일단이 단락되어 있고, 상기 복수의 제1 커플드 라인은 양 단이 모두 단락되어 있으며, 상기 복수의 제2 커플드 라인은 일단이 단락되고 타단이 개방되어 있는 트리플렉서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 커플드 라인은 상기 제1 내지 제3 필터가 형성되는 평판형 기판의 배면 접지단과 연결되는 비아홀을 통해 단락되는 트리플렉서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제 3 커플드 라인들은 양 단이 모두 개방되어 있는 트리플렉서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터의 타단에 연결되는 하나의 입력단과 제1 및 제2 출력단을 포함하고, 제어 신호에 따라 상기 입력단을 통해 입력되는 신호를 상기 제1 및 제2 출력단 중 어느 하나를 통해 선택적으로 출력하는 신호 분배기를 더 포함하는 트리플렉서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 필터는 각각 상기 제2 포트 또는 상기 제3 포트로 입력되는 상기 입력 신호를 상기 제1 포트로 출력하고,
    상기 제2 필터는 상기 제1 포트로 입력되는 상기 입력신호를 상기 신호 분배기의 입력단으로 출력하는 트리플렉서.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터의 타단은 제4 포트에 연결되며,
    상기 제1 내지 제3 필터는 각각 상기 제1 포트로 입력되는 상기 입력신호를 상기 제2 내지 제4 포트로 출력하거나 또는 상기 제2 내지 제4 포트로 입력되는 상기 입력 신호를 상기 제1 포트로 출력하는 트리플렉서.
  8. 제1항 또는 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 주파수 대역은 각기 서로 중첩되지 않는 트리플렉서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역보다 높고, 상기 제3 주파수 대역보다 낮은 트리플렉서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 필터는 인터디지털 타입 필터이고, 상기 제3 필터는 에지 커플드 타입 필터이며, 상기 신호 분배기는 윌킨슨 분배기인 트리플렉서.
  11. 위성과 데이터 송수신을 수행하는 위성 송수신 안테나를 포함하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈에 있어서,
    입력되는 제1 내지 제3 신호를 각각 서로 중첩되지 않는 제1 내지 제3 주파수 대역을 통과시키는 제1 내지 제3 필터를 통과시켜 제4 내지 제6 신호를 생성하는 제1 트리플렉서;
    각각 상기 제1 내지 제3 주파수 대역을 통과시키는 제4 내지 제6 필터를 포 함하고, 상기 제4 신호를 상기 제4 필터를 통해 출력시켜 상기 위성 송수신 안테나로 전달하고, 상기 위성 송수신 안테나로부터 입력되는 신호를 상기 제5 및 제6 필터를 통과시켜 상기 제2 및 제3 신호를 생성하는 제2 트리플렉서; 및
    상기 제1 트리플렉서와 상기 제2 트리플렉서 사이에 연결되며, 상기 제1 트리플렉서와 상기 제2 트리플렉서 간의 신호 전송을 위한 신호선을 통과시키는 로터리 조인트를 포함하고,
    상기 제1 내지 제6 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인 중, 상기 제1 필터, 상기 제2 필터, 상기 제4 필터 및 상기 제5 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인은 적어도 일단이 단락되는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제4 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인은 일단이 단락되고 타단이 개방되어 있고, 상기 제2 및 제5 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인은 양 단이 모두 단락되어 있으며,
    상기 제3 및 제6 필터에 포함되는 복수의 커플드 라인은 양 단이 모두 개방되어 있는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 트리플렉서는,
    상기 제4 필터의 출력단에 연결되는 하나의 입력단과 제1 및 제2 출력단을 포함하는 신호 분배기를 더 포함하고,
    상기 신호 분배기는 제어 신호에 따라 상기 입력단을 통해 입력되는 신호를 상기 제1 및 제2 출력단 중 어느 하나를 통해 선택적으로 출력하는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 출력단은 상기 제1 주파수 대역 신호를 증폭하여 상기 위성 송수신 안테나로 출력하는 증폭기에 연결되고,
    상기 제2 출력단은,
    상기 제1 주파수 대역 신호를 변환하여 상기 제1 내지 제3 주파수 대역과 중첩되지 않는 제4 주파수 대역 신호를 생성하는 주파수 변환기; 및
    상기 제4 주파수 대역 신호를 증폭하여 상기 위성 송수신 안테나로 출력하는 증폭기에 연결되는 위성 송수신 안테나 시스템의 고주파 모듈.
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