KR101934933B1

KR101934933B1 - 도허티 결합기

Info

Publication number: KR101934933B1
Application number: KR1020170106729A
Authority: KR
Inventors: 안달; 최관순; 임종식; 한상민; 김성민; 장유나; 이대웅; 오준석; 구서; 강태훈; 김지원; 장익수
Original assignee: 순천향대학교 산학협력단
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-01-04
Also published as: CN111133676B; CN111133676A; US20200228065A1; WO2019039650A1; US11201592B2

Abstract

본 발명은 도허티 전력 증폭기에 사용되는 도허티 결합기에 관한 것으로, 캐리어 증폭기(carrier amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 캐리어 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 위상(phase)을 변경하는 위상 천이부; 도허티 전력 증폭기의 출력 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하는 매칭부; 및 피킹 증폭기(peaking amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및 크기 대역폭 중 적어도 하나를 가변시키는 대역폭 개선부를 포함한다.

Description

도허티 결합기{DOHERTY COMBINER}

본 발명은 도허티 결합기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 도허티 전력 증폭기를 구성하는 적어도 하나의 증폭기의 출력 단에 전송선로 또는 공진회로를 추가하여 상기 도허티 전력 증폭기의 대역폭을 개선할 수 있는 도허티 결합기에 관한 것이다.

현대의 이동 통신 시스템은 한정된 주파수 대역을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 디지털 변조 통신 방식을 사용하고 있다. 이렇게 디지털 변조된 신호는 원하는 송신 출력까지 RF(Radio Frequency) 전력 증폭기를 이용하여 증폭시키게 되는데, 신호의 왜곡 없는 전달을 위해서는 전력 증폭기가 고선형 특성을 가지고 있어야 한다.

그리고 전력 증폭기의 전력 레벨 증가 및 소형화에 따른 열 문제로 인해 최근에는 증폭기의 고선형뿐만 아니라 고효율 특성도 점차 중요한 특성 항목이 되어가고 있다. 이러한 고선형 특성 및 고효율 특성을 동시에 성취할 수 있는 방법으로 Doherty 전력 증폭기에 대한 관심이 점차 증가하고 있다.

Doherty 전력 증폭기는 전력을 보존하거나 효율을 증대시키는 방법으로 처음 제안되었으며, 용이한 구현 방식과 높은 전력 효율을 갖는 장점이 있으나 좁은 대역폭을 갖는 단점이 있다. Doherty 전력 증폭기의 좁은 대역폭을 개선하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도허티 전력 증폭기(100)는 커플러(110), 캐리어 증폭기(120), 피킹 증폭기(130) 및 도허티 결합기(140)를 포함한다. 상기 도허티 결합기(140)는 90도 위상 천이부(90°phase shift section)와 매칭부(matching section)로 이루어진다.

캐리어 증폭기(120)의 출력 단인

지점에서 도허티 결합기(140)와 결합되고, 피킹 증폭기(130)의 출력 단인

지점에서 도허티 결합기(140)와 결합되어, 도허티 전력 증폭기(100)의 출력 단인

지점에서 전력이 결합되어 출력된다.

그런데 종래 도허티 결합기(100)의 경우, 90도 위상 천이부로 인해

지점과

지점 사이의 위상 차이가 중심 주파수에서만 90°의 위상 차이(phase difference)를 가지고 있기 때문에 매우 좁은 위상 대역폭을 갖는다는 문제점이 있다. 따라서, 중심 주파수를 벗어난 주파수 대역에서도 동일한 위상 차이를 갖도록 하기 위한(즉, 위상 대역폭을 개선하기 위한) 도허티 결합기를 개발할 필요가 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 적어도 하나의 증폭기의 출력 단에 하나 이상의 전송선로를 추가하여 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭을 개선할 수 있는 도허티 결합기를 제공함에 있다.

또 다른 목적은 적어도 하나의 증폭기의 출력 단에 하나 이상의 공진회로를 추가하여 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭을 개선할 수 있는 도허티 결합기를 제공함에 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 캐리어 증폭기의 일 단에 연결되어, 상기 캐리어 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 위상(phase)을 변경하는 위상 천이부; 도허티 전력 증폭기의 출력 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하는 매칭부; 및 피킹 증폭기의 일 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및 크기 대역폭 중 적어도 하나를 가변시키는 대역폭 개선부를 포함하는 도허티 결합기를 제공한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 180도 위상 천이 선로(180° phase shift line)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 상기 피킹 증폭기의 일 단에 연결되는 180도 위상 천이 선로(180° phase shift line)와, 상기 180도 위상 천이 선로와 연결되는 제1 인덕터와 제1 커패시터가 병렬로 연결된 병렬 공진회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 상기 피킹 증폭기의 일 단에 연결되는 180도 위상 천이 선로(180° phase shift line)와, 상기 180도 위상 천이 선로와 연결되는 쇼트 스터브(short stub)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 인덕터(L)와 커패시터(C)가 직렬로 연결된 직렬 공진회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 제1 인덕터와 제1 커패시터가 직렬로 연결된 직렬 공진회로와, 제2 인덕터와 제2 커패시터가 병렬로 연결된 병렬 공진회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 위상 천이부는 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위한 제1 전송선로를 포함하고, 상기 매칭부는 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하기 위한 제2 전송선로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 위상 천이부는 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위한 전송선로(transmission line)와 등가 관계인 제1 집중소자(lumped elements)를 포함하고, 상기 매칭부는 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하기 위한 전송선로와 등가 관계인 제2 집중소자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 집중소자는, Low-Pass π 타입 LC 회로, High-Pass π 타입 LC 회로, Low-Pass T 타입 LC 회로, High-Pass T 타입 LC 회로 중 어느 하나로 구성되고, 상기 제2 집중소자는, Low-Pass π 타입 LC 회로, High-Pass π 타입 LC 회로, Low-Pass T 타입 LC 회로, High-Pass T 타입 LC 회로 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 집중소자는 상기 제1 집중소자와 다른 L/C 값을 가질 수 있다.

좀 더 바람직하게는, 상기 위상 천이부는 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위한 전송선로와 등가 관계인 제1 집중소자 및 제1 공진회로를 포함하고, 상기 매칭부는 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하기 위한 전송선로와 등가 관계인 제2 집중소자 및 제2 공진회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 또는 제2 집중소자가 π 타입 구조인 경우, 상기 제1 또는 제2 공진회로는 병렬 공진회로로 구성되고, 상기 제1 또는 제2 집중소자가 T 타입 구조인 경우, 상기 제1 또는 제2 공진 회로는 직렬 공진회로로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 공진회로는 상기 제1 공진회로와 동일한 L/C 값을 가질 수 있다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 인덕터와 커패시터가 직렬로 연결된 직렬 공진회로와, 상기 직렬 공진회로와 연결되는 쇼트 스터브(short stub)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 대역폭 개선부는, 직렬 공진회로에 대응하는 집중소자 회로와 등가 관계인 분포소자 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 분포소자 회로는 구로다 공식(Kuroda‘s Identities)을 통해 균등 치환된 두 개의 전송선로와 커패시터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 도허티 결합기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 피킹 증폭기의 출력 단에 전송선로를 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 위상(phase) 대역폭 및/또는 크기(magnitude) 대역폭을 개선할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 피킹 증폭기의 출력 단에 하나 이상의 공진회로를 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및/또는 크기 대역폭을 개선할 수 있다는 장점이 있다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 도허티 결합기가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명과 관련된 도허티 전력 증폭기(200)의 구성을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 4는 도 3의 도허티 결합기(340)에 관한 등가회로를 나타내는 도면;
도 5는 종래의 도허티 결합기와 도 3의 도허티 결합기의 성능을 비교한 도면;
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 7a는 도 6b의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면;
도 7b는 도 6b의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 9는 도 8의 도허티 결합기(840)에 관한 등가회로를 나타내는 도면;
도 10은 종래의 도허티 결합기와 도 8의 도허티 결합기의 성능을 비교한 도면;
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 12는 전송선로와 등가인 집중소자의 4가지 타입을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 13은 제1 집중소자와 제2 집중소자의 조합에 따른 다양한 형태의 도허티 결합기를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 14 내지 도 29는 16 가지의 형태를 갖는 도허티 결합기를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 30a 및 도 30b는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 31a는 도 30a의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면;
도 31b는 도 30a의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면;
도 32는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 33은 전송선로와 등가인 집중소자의 4가지 타입을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 34는 제1 집중소자와 제2 집중소자의 다양한 조합에 따른 도허티 결합기를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 35는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 36은 도 35의 도허티 전력 증폭기에 구비된 집중소자 및 공진회로의 4가지 타입을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 37은 제1 집중소자 및 제1 공진회로와 제2 집중소자 및 제2 공진회로의 다양한 조합에 따른 도허티 결합기를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 38은 제1 및 제2 집중소자에 제1 및 제2 공진회로를 추가한 구조를 갖는 도허티 결합기의 일 예를 나타내는 도면;
도 39a는 도 38의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면;
도 39b는 도 38의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면;
도 40은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면;
도 41a는 도 40의 도허티 결합기에 도시된 집중소자를 분산소자로 변환한 도허티 결합기의 구성을 나타내는 도면;
도 41b는 구로다 공식을 이용하여 등가회로를 구현하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 도허티 전력 증폭기를 구성하는 적어도 하나의 증폭기의 출력 단에 하나 이상의 전송선로 또는 공진회로를 추가하여 상기 도허티 전력 증폭기의 대역폭을 개선할 수 있는 도허티 결합기를 제안한다.

이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명과 관련된 도허티 전력 증폭기(200)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 도허티 전력 증폭기(200)는, 커플러(210), 캐리어 증폭기(220), 피킹 증폭기(230) 및 도허티 결합기(240)를 포함할 수 있다.

커플러(210)는 통신 모뎀(미도시)으로부터 수신한 RF 신호를 커플링하여 캐리어 증폭기(220)와 피킹 증폭기(230)로 출력할 수 있다.

캐리어 증폭기(220)와 피킹 증폭기(230)는 커플러(210)로부터 수신한 RF 신호를 증폭하여 도허티 결합기(240)로 출력할 수 있다. 도허티 전력 증폭기(200)의 고효율을 유지하기 위해, 저출력에서는 캐리어 증폭기(220)만 동작하고, 고출력에서는 두 증폭기(220, 230)가 병행해서 동작할 수 있다. 이하 본 실시 예들에서, 캐리어 증폭기(220)의 트랜지스터는 클래스 AB로 바이어스(bias)될 수 있고, 피킹 증폭기(230)의 트랜지스터는 클래스 C로 바이어스(bias)될 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.

도허티 결합기(240)는 캐리어 증폭기(220)로부터 출력되는 제1 RF 신호와 피킹 증폭기(230)로부터 출력되는 제2 RF 신호를 결합하여 안테나 단 방향으로 출력하는 기능을 수행할 수 있다.

도허티 결합기(240)는 캐리어 증폭기(220)의 출력 단(P₁)과 연결되는 위상 천이부(241), 도허티 전력 증폭기(200)의 출력 단(P₃)과 연결되는 매칭부(242), 피킹 증폭기(230)의 출력 단(P₂)과 연결되는 대역폭 개선부(243)를 포함할 수 있다. 상기 위상 천이부(241), 매칭부(242) 및 대역폭 개선부(243)는 P₂ ^' 지점에서 만날 수 있다.

위상 천이부(241)는 캐리어 증폭기(220)와 피킹 증폭기(230)의 출력을 결합하기 위한 위상 천이(phase shift) 기능을 수행할 수 있다. 상기 위상 천이부(241)는 전송선로(transmission line) 또는 집중 소자들(Lumped Elements)로 구성될 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.

매칭부(242)는 도허티 전력 증폭기(200)의 출력을 임피던스 매칭(impedance matching)하는 기능을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 상기 매칭부(242)는 전송선로(transmission line) 또는 집중 소자들(Lumped Elements)로 구성될 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.

대역폭 개선부(243)는 도허티 전력 증폭기(200)의 위상 대역폭 및/또는 크기 대역폭을 개선하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 대역폭 개선부(243)는 전송선로(transmission line) 또는 하나 이상의 공진회로(resonant circuit)로 구성될 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.

도허티 결합기(240)는 대역폭 개선부(243)를 이용하여 캐리어 증폭기(220)에서 출력되는 RF 신호와 피킹 증폭기(230)에서 출력되는 RF 신호의 위상 차이를 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(240)는 대역폭 개선부(243)를 피킹 증폭기(230)의 출력단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(200)의 크기 대역폭을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 피킹 증폭기(230)의 출력 단을 50 옴(ohm)과 다른 임피던스로 구현할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 도허티 결합기들에 대해 상세히 설명하도록 한다.

<제1 실시 예>

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(300)는, 커플러(310), 캐리어 증폭기(320), 피킹 증폭기(330) 및 도허티 결합기(340)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(310), 캐리어 증폭기(320) 및 피킹 증폭기(330)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도허티 결합기(340)는 캐리어 증폭기(320)로부터 출력되는 제1 RF 신호와 피킹 증폭기(330)로부터 출력되는 제2 RF 신호를 결합하여 안테나 단 방향으로 출력하는 기능을 수행할 수 있다.

도허티 결합기(340)는 캐리어 증폭기(340)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 전송선로(341), 도허티 전력 증폭기(300)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 전송선로(342), 피킹 증폭기(330)의 출력 단(P₂)과 연결되는 제3 전송선로(343)를 포함할 수 있다.

제1 전송선로(341)는 캐리어 증폭기(320)와 피킹 증폭기(330)의 출력을 결합하기 위한 90도 위상 천이 선로(90° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 전송선로(341)는 Z₀의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이(electrical length)를 가질 수 있다. 상기 특성 임피던스(Z₀)는 캐리어 증폭기(320) 단의 출력 임피던스와 같다. (단, 대역폭의 확장을 위해 약간의 변화는 가능하다.)

제2 전송선로(342)는 도허티 전력 증폭기(300)의 출력을 매칭하기 위한 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 전송선로(342)는 Z₀/

의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

제3 전송선로(343)는 도허티 전력 증폭기(300)의 대역폭을 개선하기 위한 180도 위상 천이 선로(180° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제3 전송선로(343)는 Z_C의 특성 임피던스와 2θ(=

)의 전기적 길이(electrical length)를 가질 수 있다.

도허티 결합기(340)는 제3 전송선로(343)를 이용하여 캐리어 증폭기(320)에서 들어오는 RF 신호와 피킹 증폭기(330)에서 들어오는 RF 신호의 위상 차이를 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(340)는 제3 전송선로(343)를 피킹 증폭기(330)의 출력단(P₂)에 추가함으로써, 피킹 증폭기(330) 단을 50 옴(ohm)보다 낮은 임피던스로 구현할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이,

지점에서의 위상을 확인하면, 캐리어 증폭기(320)에서 θ 위상으로 RF 신호가 들어오고, 피킹 증폭기(330)에서

위상으로 RF 신호가 들어온다. 두 증폭기(320, 330)에서 들어오는 RF 신호는 중심 주파수(

)에서 (

)의 위상 차이를 갖고, 중심 주파수(

) 이외의 선택 주파수(

)에서는 (

)의 위상을 갖는다. 상기 선택 주파수 (

)에서 90°의 위상 차이를 갖도록 하기 위하여, 피킹 증폭기(330)의 출력 단에 추가한 제3 전송선로(343)의 특성 임피던스(

) 값을 결정할 수 있다. 상기 특성 임피던스(

) 값을 계산하는 방법은 아래 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.

도 4는 도 3의 도허티 전력 증폭기(300)에 관한 등가회로를 나타내는 도면이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 등가회로(410)는 캐리어 증폭기(320)로부터 입/출력 크기와 위상을 보기 위한 등가 회로로서, 피킹 증폭기(330)의

지점이

로 종단(terminated)되어 구성된 등가회로이다.

캐리어 증폭기(320)로부터의 입/출력 위상을 보기 위해, 캐리어 증폭기(320)의 종단(

)에서부터

지점까지의 위상 θ와

지점에서부터 도허티 전력 증폭기(300)의 출력 단(

)까지의 위상을 합산한다.

지점에서부터 도허티 전력 증폭기(300)의 출력단(

)까지의 위상은 아래 수학식 1과 같은 ABCD-파라미터를 통해 구할 수 있다.

한편, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 등가회로(420)는 피킹 증폭기(330)로부터 입/출력 크기와 위상을 보기 위한 등가회로로서, 캐리어 증폭기(320)의

지점이

로 종단(terminated)되어 구성된 등가회로이다.

피킹 증폭기(330)로부터의 입/출력 위상을 보기 위해, 피킹 증폭기(330)의 종단(

)에서부터 도허티 전력 증폭기(300)의 출력 단(

)까지의 위상을 아래 수학식 2와 같은 ABCD-파라미터를 통해 구할 수 있다.

상술한 수학식 1 및 2의 ABCD-파라미터를 이용하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도허티 결합기(340)의 위상 확인이 가능하다. 가령, 캐리어 증폭기 단이 입력으로 사용될 경우,

지점에서

지점까지의 위상(즉, 위상 천이 선로(341)의 전기적 길이 θ)을 구할 수 있고, 상술한 수학식 1로부터 얻어진 ABCD-파라미터의 파라미터 변환을 통해

지점에서부터

지점까지의 위상(

)을 구할 수 있다.

위에서 계산된 두 위상을 합산하여 캐리어 증폭기(320)로부터의 출력 위상(

)을 구할 수 있고, 상기 출력 위상(

)은 아래 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.

한편, 피킹 증폭기 단이 입력으로 사용될 경우, 피킹 증폭기(330)로부터의 출력 위상(

)은 피킹 증폭기(330)의 종단(

)에서부터 도허티 전력 증폭기(300)의 출력 단(

)까지의 위상에 대응한다. 따라서, 상기 출력 위상(

)은 상술한 수학식 2의 파라미터 변환을 통해 아래 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.

이때,

,

임.

상술한 수학식 3 및 4를 기반으로, 캐리어 증폭기(320)로부터의 출력 위상(

)과 피킹 증폭기(330)로부터의 출력 위상 (

)의 위상 차이를

라고 하면,

는 아래 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.

상술한 수학식 5를 이용하여 중심 주파수(

)에서의 위상 차이(

)와 특정 주파수(

)에서의 위상 차이(

)를 구할 수 있다. 즉, 중심 주파수(

)에서의 위상 차이(

)를 구하게 되면,

가 되고, 선택 주파수(

)에서의 위상 차이(

)를 구하게 되면,

가 된다.

두 주파수에서의 위상 차이(

,

)를 이용하여, 아래 수학식 6과 같이 중심 주파수(

)와 선택 주파수(

) 간의 위상 차이를 구할 수 있다.

위 수학식 6에서,

는 제1 전송선로(341)의 전기적 길이(electrical length)로 결정되는 값으로

가 되고,

의 값을 위 수학식 6에 대입하여 정리하면, 아래 수학식 7과 같은 수식을 얻을 수 있다.

마지막으로, 상술한 수학식 3 및 수학식 4에서 얻어진

와

를 수학식 7에 대입한 다음 Z_c에 대한 방정식을 연산하면, 제3 전송선로(343)의 특성 임피던스 값(Z_c)을 구할 수 있다.

도 5는 종래의 도허티 결합기와 도 3의 도허티 결합기의 성능을 비교한 도면이다. 좀 더 구체적으로, 도 5의 (a)는 종래의 도허티 결합기와 본 발명의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 종래의 도허티 결합기와 본 발명의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

본 시뮬레이션에서, 본 발명에 따른 도허티 결합기는 Z₀ = 50ohm, θ = 90°의 제1 전송선로와,

, θ = 90°의 제2 전송선로와, Z_C = 18.89ohm, 2θ = 180°의 제3 전송선로로 설계되어 있다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 도허티 결합기와 본 발명의 도허티 결합기 모두 중심 주파수(3GHz)에서 -3.01dB로 전력이 분배되는 것을 확인할 수 있다. 추가적으로, 중심 주파수(3GHz)를 벗어난 선택 주파수(3.2GHz)에서 종래의 도허티 결합기는 S31 = -3.02dB, S32 = -3.02dB로 전력이 분배되는 것을 확인할 수 있고, 본 발명의 도허티 결합기는 S31 = -3.27dB와 S32 = -2.92dB로 전력이 분배되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 도허티 결합기의 경우, 중심 주파수(3GHz)로부터

의 위상 대역폭은 2.93GHz ~ 3.07GHz로 4.66%의 좁은 대역폭인 반면, 본 발명의 도허티 결합기의 경우 2.7GHz ~ 3.3GHz로 20%의 넓은 대역폭을 갖는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 원하는 주파수 영역에서 위상 대역폭을 개선할 수 있고, 전력이 적절하게 분배되는 것을 확인할 수 있다.

<제2 실시 예>

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(600)는, 커플러(610), 캐리어 증폭기(620), 피킹 증폭기(630) 및 도허티 결합기(640)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(610), 캐리어 증폭기(620) 및 피킹 증폭기(630)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

일 실시 예로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기(640)는, 캐리어 증폭기(640)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 전송선로(641), 도허티 전력 증폭기(600)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 전송선로(642), 피킹 증폭기(630)의 출력 단(P₂)과 연결되는 제3 전송선로(643), P₂ ^' 지점에서 접지(ground)와 연결되는 병렬 공진회로(644)를 포함할 수 있다.

다른 실시 예로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기(640)는, 캐리어 증폭기(620)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 전송선로(641), 도허티 전력 증폭기(600)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 전송선로(642), 피킹 증폭기(630)의 출력 단(P₂)과 연결되는 제3 전송선로(643), P₂ ^' 지점에서 접지(ground)와 연결되는 제4 전송선로(645)를 포함할 수 있다.

제1 전송선로(641)는 캐리어 증폭기(620)와 피킹 증폭기(630)의 출력을 결합하기 위한 90도 위상 천이 선로(90° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 전송선로(641)는 Z₀의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

제2 전송선로(642)는 도허티 전력 증폭기(600)의 출력을 매칭하기 위한 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 전송선로(642)는 Z₀/

의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

제3 전송선로(643)는 도허티 전력 증폭기(600)의 대역폭을 개선하기 위한 180도 위상 천이 선로(180° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 제3 전송선로(643)는 Z_C의 특성 임피던스와 2θ(=

)의 전기적 길이(electrical length)를 가질 수 있다. 상기 제3 전송선로(643)의 특성 임피던스 값은 상술한 도 4에서 설명한 방법을 사용하여 계산할 수 있다.

병렬 공진회로(644)는 도허티 전력 증폭기(600)의 크기(magnitude) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L)와 커패시터(C)는 병렬로 연결될 수 있다.

제4 전송선로(645)는 병렬 공진회로(644)와 등가회로인 쇼트 스터브(Short stub)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제4 전송선로(645)는 Z_a의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다. 상기 특성 임피던스(Z_a)는 아래 수학식 8을 통해 정의될 수 있다.

여기서, C는 병렬 공진회로의 커패시터 값임.

도 6a에 도시된 도허티 결합기(640)는 제3 전송선로(643)와 병렬 공진회로(644)를 이용하여 도허티 전력 증폭기(600)의 크기(magnitude) 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(640)는 제3 전송선로(643)와 병렬 공진회로(644)를 피킹 증폭기(630)의 출력단(P₂)에 추가함으로써, 피킹 증폭기(630) 단을 50 옴(ohm)과 다른 임피던스로 구현할 수 있다.

마찬가지로, 도 6b에 도시된 도허티 결합기(640)는 제3 및 제4 전송선로(643, 645)를 이용하여 도허티 전력 증폭기(600)의 크기(magnitude) 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(640)는 제3 및 제4 전송선로(643, 645)를 피킹 증폭기(630)의 출력단(P₂)에 추가함으로써, 피킹 증폭기(630) 단을 50 옴(ohm)과 다른 임피던스로 구현할 수 있다.

도 7a는 도 6b의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 7b는 도 6b의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

본 시뮬레이션에서, 본 발명에 따른 도허티 결합기는 Z₀ = 50ohm, θ = 90°의 제1 전송선로와, Z₀/

= 35.35ohm, θ = 90°의 제2 전송선로와, Z_C = 18.89ohm, 2θ = 180°의 제3 전송선로와 Z_A = 300ohm, θ = 90°의 쇼트 스터브로 설계되어 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 중심 주파수(2GHz)를 벗어난 선택 주파수(2.34GHz)에서 S31 = -3.46dB와 S32 = -2.68dB로 전력이 분배되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 중심 주파수(2GHz)를 기준으로

의 위상 대역폭은 1.9GHz ~ 2.1GHz로 20%의 대역폭을 갖는 것을 확인할 수 있다.

<제3 실시 예>

도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(800)는, 커플러(810), 캐리어 증폭기(820), 피킹 증폭기(830) 및 도허티 결합기(840)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(810), 캐리어 증폭기(820) 및 피킹 증폭기(830)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 도허티 결합기(840)는 캐리어 증폭기(840)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 전송선로(841), 도허티 전력 증폭기(800)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 전송선로(842), 피킹 증폭기(830)의 출력 단(P₂)과 연결되는 직렬 공진회로(843)를 포함할 수 있다.

제1 전송선로(841)는 캐리어 증폭기(820)와 피킹 증폭기(830)의 출력을 결합하기 위한 90도 위상 천이 선로(90° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전송선로(841)는 Z₀의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이(electrical length)를 가질 수 있다.

제2 전송선로(842)는 도허티 전력 증폭기(800)의 출력을 매칭하기 위한 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 제2 전송선로(842)는 Z₀/

의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

직렬 공진회로(843)는 도허티 전력 증폭기(800)의 대역폭을 개선하기 위하여 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L)와 커패시터(C)는 직렬로 연결될 수 있다.

도허티 결합기(840)는 직렬 공진회로(843)를 이용하여 캐리어 증폭기(820)에서 들어오는 RF 신호와 피킹 증폭기(830)에서 들어오는 RF 신호의 위상 차이를 개선할 수 있다.

즉, 직렬 공진회로(843)는 중심 주파수(

)에서 단락회로를 제공하고, 중심 주파수(

)를 벗어난 선택 주파수 대역에서

과

간에 약 90° 위상 차이를 제공할 수 있다. 중심 주파수(

) 이외의 선택 주파수 (

)에서 90°의 위상 차이를 갖도록 하기 위하여, 피킹 증폭기(830)의 출력 단에 추가한 직렬 공진회로(843)의 L, C 값을 결정할 수 있다. 상기 L, C 값을 계산하는 방법은 아래 도 9를 참조하여 후술하도록 한다.

도 9는 도 8의 도허티 전력 증폭기(800)에 관한 등가회로를 나타내는 도면이다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 등가회로(910)는

의 위상 차이를 보기 위한 등가회로로서, 피킹 증폭기(830)의

지점이

로 종단(terminated)되어 구성된 등가회로이다.

의 위상 차이를 보기 위해, 캐리어 증폭기(820)의 종단(

)에서부터

지점까지의 위상 θ과

지점에서부터 도허티 전력 증폭기(800)의 출력 단(

)까지의 위상을 합산한다.

지점에서부터 도허티 전력 증폭기(800)의 출력 단(

)까지의 위상은 아래 수학식 9와 같은 ABCD-Parameter를 구할 수 있다.

한편, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 등가회로(920)는

의 위상 차이를 보기 위한 등가회로로서, 캐리어 증폭기(820)의

지점이

로 종단(terminated)되어 구성된 등가회로이다.

의 위상 차이를 보기 위해, 피킹 증폭기(830)의 종단 지점(

)에서부터 도허티 전력 증폭기(800)의 출력 단(

)까지의 위상을 아래 수학식 10과 같은 ABCD-파라미터를 통해 구할 수 있다.

상술한 수학식 9 및 10의 ABCD-파라미터를 이용하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도허티 결합기(840)의 위상 확인이 가능하다. 가령, 캐리어 증폭기 단이 입력으로 사용될 경우,

지점에서

지점까지의 위상(즉, 위상 천이 선로(841)의 전기적 길이 θ)을 구할 수 있고, 상술한 수학식 9로부터 얻어진 ABCD-파라미터의 파라미터 변환을 통해

지점에서부터

지점까지의 출력 위상(

)을 구할 수 있다.

위의 두 위상을 합산하여 캐리어 증폭기(820)로부터의 출력 위상(

)을 구할 수 있고, 상기 출력 위상(

)은 아래 수학식 11과 같이 정의될 수 있다.

한편, 피킹 증폭기 단이 입력으로 사용될 경우, 피킹 증폭기(830)로부터의 출력 위상(

)은 피킹 증폭기(830)의 종단(

)에서부터 도허티 전력 증폭기(800)의 출력 단(

)까지의 위상에 대응한다. 따라서, 상기 출력 위상(

)은 상술한 수학식 10의 파라미터 변환을 통해 아래 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.

상술한 수학식 11 및 12를 기반으로, 캐리어 증폭기(820)로부터의 출력 위상(

)과 피킹 증폭기(830)로부터의 출력 위상 (

)의 위상 차이를

라고 하면,

는 아래 수학식 13과 같이 정의될 수 있다.

상술한 수학식 13을 이용하여 중심 주파수(

)에서의 위상차이(

)와 중심 주파수(

)를 벗어난 선택 주파수(

)에서의 위상 차이(

)를 구할 수 있다.

즉, 중심 주파수(

)에서의 위상차이(

)는 아래 수학식 14를 통해 정의될 수 있고, 선택 주파수(

)에서의 위상 차이(

)는 아래 수학식 15를 통해 정의될 수 있다.

,

라는 조건을 이용하여 상술한 수학식 15를 정리하면, 아래와 같은 수학식 16을 얻을 수 있다.

마지막으로, 중심 주파수(

)와 선택 주파수 (

)에서

간의 위상 차이가 정해지면, 상술한 수학식 16을 이용하여 직렬 공진회로(843)의 커패시터 값(C)을 구할 수 있고, 공진 조건에 의해 인덕터의 값(L)을 구할 수 있다.

도 10은 종래의 도허티 결합기와 도 8의 도허티 결합기의 성능을 비교한 도면이다. 좀 더 구체적으로, 도 10의 (a)는 종래의 도허티 결합기와 본 발명의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 10의 (b)는 종래의 도허티 결합기와 본 발명의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

, θ = 90°의 제2 전송선로와, C=2.671pF, L=2.371nH 의 직렬 공진회로로 설계되어 있다.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 도허티 결합기와 본 발명의 도허티 결합기 모두 중심 주파수(2GHz)에서 -3.01dB로 전력이 분배되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 도허티 결합기의 경우, 중심 주파수(2GHz)로부터

의 위상 대역폭은 1.98GHz ~ 2.02GHz로 2%의 좁은 대역폭을 갖는 반면, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우,

의 위상 대역폭은 1.9GHz ~ 2.09GHz로 9.5%의 넓은 대역폭을 갖는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 원하는 주파수 영역에서 위상 대역폭을 개선할 수 있고, 전력이 적절하게 분배되는 것을 확인할 수 있다.

<제4 실시 예>

도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(1100)는, 커플러(1110), 캐리어 증폭기(1120), 피킹 증폭기(1130) 및 도허티 결합기(1140)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(1110), 캐리어 증폭기(1120) 및 피킹 증폭기(1130)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 도허티 결합기(1140)는 캐리어 증폭기(1120)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 집중소자(lumped elements, 1141), 도허티 전력 증폭기(1100)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 집중소자(1142), 피킹 증폭기(1130)의 출력 단(P₂)과 연결되는 직렬 공진회로(1143)를 포함할 수 있다.

상술한 도 8의 도허티 결합기(840)와 달리, 본 발명에 따른 도허티 결합기(1140)에서는 위상 천이부(1141)를 제1 전송선로와 등가인 제1 집중소자로 구현할 수 있다. 또한, 매칭부(1142)를 제2 전송선로와 등가인 제2 집중소자로 구현할 수 있다.

제1 및 제2 전송선로 대신 제1 및 제2 집중소자를 사용함으로써, 도허티 결합기(1140) 및 이를 포함하는 도허티 전력 증폭기(1100)를 소형화할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(1140)는 제1 및 제2 전송선로 대신 제1 및 제2 집중소자를 사용하더라도, 도 8의 도허티 결합기(840)와 동일한 위상 대역폭 및 크기 대역폭을 가질 수 있다.

제1 집중소자(1141)는 캐리어 증폭기(1120)와 피킹 증폭기(1130)의 출력을 결합하기 위한 위상 천이(phase shift) 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 제1 집중소자(1141)는, 도 12에 도시된 바와 같이, Low-Pass π 타입 LC 회로(1210), High-Pass π 타입 LC 회로(1220), Low-Pass T 타입 LC 회로(1230), High-Pass T 타입 LC 회로(1240) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

제2 집중소자(1142)는 도허티 전력 증폭기(1100)의 출력을 임피던스 매칭(impedance matching)하는 기능을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 집중소자(1142)는, 도 12에 도시된 바와 같이, Low-Pass π 타입 LC 회로(1210), High-Pass π 타입 LC 회로(1220), Low-Pass T 타입 LC 회로(1230), High-Pass T 타입 LC 회로(1240) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

제1 집중소자(1141)로 4가지의 LC 회로가 가능하고, 제2 집중소자(1142)로 4가지의 LC 회로가 가능하므로, 본 실시 예에 따른 도허티 결합기(1140)는 총 16가지의 형태로 구현될 수 있다.

가령, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 집중소자가 π-π 타입 구조인 경우, 상기 제1 및 제2 집중소자는 'Low-Pass π 타입/Low-Pass π 타입', 'Low-Pass π 타입/High-Pass π 타입', 'High-Pass π 타입/Low-Pass π 타입', 'High-Pass π 타입/High-Pass π 타입'으로 구성될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 집중소자가 T-T 타입 구조인 경우, 상기 제1 및 제2 집중소자는 'Low-Pass T 타입/Low-Pass T 타입', 'Low-Pass T 타입/High-Pass T 타입', 'High-Pass T 타입/Low-Pass T 타입', 'High-Pass T 타입/High-Pass T 타입'으로 구성될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 집중소자가 π-T 타입 구조인 경우, 상기 제1 및 제2 집중소자는 'Low-Pass π 타입/Low-Pass T 타입', 'Low-Pass π 타입/High-Pass T 타입', 'High-Pass π 타입/Low-Pass T 타입', 'High-Pass π 타입/High-Pass T 타입'으로 구성될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 집중소자가 T-π 타입 구조인 경우, 상기 제1 및 제2 집중소자는 'Low-Pass T 타입/Low-Pass π 타입', 'Low-Pass T 타입/High-Pass π 타입', 'High-Pass T 타입/Low-Pass π 타입', 'High-Pass T 타입/High-Pass π 타입'으로 구성될 수 있다. 이러한 16 가지의 형태를 갖는 도허티 결합기들에 대해서는 아래 도 14 내지 도 29를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

직렬 공진회로(1143)는 도허티 전력 증폭기(1100)의 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L)와 커패시터(C)는 직렬로 연결될 수 있다.

도허티 결합기(1140)는 직렬 공진회로(1143)를 피킹 증폭기(1130)의 출력 단에 추가하여 캐리어 증폭기(1120)에서 들어오는 RF 신호와 피킹 증폭기(1130)에서 들어오는 RF 신호의 위상 차이를 개선할 수 있다.

도 14는 Low-Pass π 타입/Low-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(1400)를 나타내는 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(1400)는 제1 집중소자(1410), 제2 집중소자(1420) 및 직렬 공진회로(1430)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(1410)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(1420)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(1430)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 집중소자(1410), 제2 집중소자(1420) 및 직렬 공진회로(1430)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 15는 Low-Pass π 타입/High-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(1500)를 나타내는 도면이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(1500)는 제1 집중소자(1510), 제2 집중소자(1520) 및 직렬 공진회로(1530)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(1510)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(1520)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(1530)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(1510), 제2 집중소자(1520) 및 직렬 공진회로(1530)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 16은 High-Pass π 타입/Low-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(1600)를 나타내는 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(1600)는 제1 집중소자(1610), 제2 집중소자(1620) 및 직렬 공진회로(1630)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(1610)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(1620)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(1630)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(1610), 제2 집중소자(1620) 및 직렬 공진회로(1630)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 17은 High-Pass π 타입/High-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(1700)를 나타내는 도면이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(1700)는 제1 집중소자(1710), 제2 집중소자(1720) 및 직렬 공진회로(1730)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(1710)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(1720)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(1730)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(1710), 제2 집중소자(1720) 및 직렬 공진회로(1730)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 18은 Low-Pass T 타입/Low-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(1800)를 나타내는 도면이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(1800)는 제1 집중소자(1810), 제2 집중소자(1820) 및 직렬 공진회로(1830)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(1810)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(1820)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(1830)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(1810), 제2 집중소자(1820) 및 직렬 공진회로(1830)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 19는 Low-Pass T 타입/High-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(1900)를 나타내는 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(1900)는 제1 집중소자(1910), 제2 집중소자(1920) 및 직렬 공진회로(1930)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(1910)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(1920)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(1930)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(1910), 제2 집중소자(1920) 및 직렬 공진회로(1930)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 20은 High-Pass T 타입/Low-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2000)를 나타내는 도면이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2000)는 제1 집중소자(2010), 제2 집중소자(2020) 및 직렬 공진회로(2030)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2010)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2020)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2030)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2010), 제2 집중소자(2020) 및 직렬 공진회로(2030)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 21은 High-Pass T 타입/High-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2100)를 나타내는 도면이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2100)는 제1 집중소자(2110), 제2 집중소자(2120) 및 직렬 공진회로(2130)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2110)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2120)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2130)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2110), 제2 집중소자(2120) 및 직렬 공진회로(2130)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 22는 High-Pass π 타입/High-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2200)를 나타내는 도면이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2200)는 제1 집중소자(2210), 제2 집중소자(2220) 및 직렬 공진회로(2230)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2210)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2220)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2230)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2210), 제2 집중소자(2220) 및 직렬 공진회로(2230)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 23은 High-Pass π 타입/Low-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2300)를 나타내는 도면이다. 도 23에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2300)는 제1 집중소자(2310), 제2 집중소자(2320) 및 직렬 공진회로(2330)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2310)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2320)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2330)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다.

도 24는 Low-Pass π 타입/High-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2400)를 나타내는 도면이다. 도 24에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2400)는 제1 집중소자(2410), 제2 집중소자(2420) 및 직렬 공진회로(2430)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2410)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2420)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2430)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2410), 제2 집중소자(2420) 및 직렬 공진회로(2430)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 25는 Low-Pass π 타입/Low-Pass T 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2500)를 나타내는 도면이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2500)는 제1 집중소자(2510), 제2 집중소자(2520) 및 직렬 공진회로(2530)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2510)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2520)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2530)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2510), 제2 집중소자(2520) 및 직렬 공진회로(2530)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 26은 High-Pass T 타입/High-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2600)를 나타내는 도면이다. 도 26에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2600)는 제1 집중소자(2610), 제2 집중소자(2620) 및 직렬 공진회로(2630)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2610)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2620)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2630)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2610), 제2 집중소자(2620) 및 직렬 공진회로(2630)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 27은 High-Pass T 타입/Low-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2700)를 나타내는 도면이다. 도 27에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2700)는 제1 집중소자(2710), 제2 집중소자(2720) 및 직렬 공진회로(2730)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2710)는 하나의 인덕터(L₁)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 High-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2720)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2730)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2710), 제2 집중소자(2720) 및 직렬 공진회로(2730)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 28은 Low-Pass T 타입/High-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2800)를 나타내는 도면이다. 도 28에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2800)는 제1 집중소자(2810), 제2 집중소자(2820) 및 직렬 공진회로(2830)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2810)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2820)는 두 개의 인덕터(L₂)와 하나의 커패시터(C₂)로 이루어진 High-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2830)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2810), 제2 집중소자(2820) 및 직렬 공진회로(2830)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 29는 Low-Pass T 타입/Low-Pass π 타입 구조를 갖는 도허티 결합기(2900)를 나타내는 도면이다. 도 29에 도시된 바와 같이, 도허티 결합기(2900)는 제1 집중소자(2910), 제2 집중소자(2920) 및 직렬 공진회로(2930)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(2910)는 두 개의 인덕터(L₁)와 하나의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass T 타입으로 구성될 수 있고, 제2 집중소자(2920)는 하나의 인덕터(L₂)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있다. 직렬 공진회로(2930)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 집중소자(2910), 제2 집중소자(2920) 및 직렬 공진회로(2930)의 L/C 값들은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

<제5 실시 예>

도 30a 및 도 30b는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 30a 및 도 30b를 참조하면, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(3000)는, 커플러(3010), 캐리어 증폭기(3020), 피킹 증폭기(3030) 및 도허티 결합기(3040)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(3010), 캐리어 증폭기(3020) 및 피킹 증폭기(3030)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

일 실시 예로, 도 30a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기(3040)는 캐리어 증폭기(3020)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 전송선로(3041), 도허티 전력 증폭기(3000)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 전송선로(3042), 피킹 증폭기(3030)의 출력 단(P₂)과 연결되는 제1 대역폭 개선부(3043)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 대역폭 개선부(3043)는 직렬 공진회로와 병렬 공진회로로 구성될 수 있다.

다른 실시 예로, 도 30b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기(3040)는 캐리어 증폭기(3020)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 전송선로(3041), 도허티 전력 증폭기(3000)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 전송선로(3042), 피킹 증폭기(3030)의 출력 단(P₂)과 연결되는 제2 대역폭 개선부(3044)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 대역폭 개선부(3044)는 직렬 공진회로와 제3 전송선로로 구성될 수 있다.

제1 전송선로(3041)는 캐리어 증폭기(3020)와 피킹 증폭기(3030)의 출력을 결합하기 위한 90도 위상 천이 선로(90° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전송선로(3041)는 Z₀의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이(electrical length)를 가질 수 있다.

제2 전송선로(3042)는 도허티 전력 증폭기(3000)의 출력을 매칭하기 위한 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 제2 전송선로(3042)는 Z₀/

의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

제1 대역폭 개선부(3043)의 직렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3000)의 위상(phase) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L₁)와 커패시터(C₁)는 직렬로 연결될 수 있다.

제1 대역폭 개선부(3043)의 병렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3000)의 크기(magnitude) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L₂)와 커패시터(C₂)는 병렬로 연결될 수 있다. 상기 병렬 공진회로의 L₂, C₂값은 상기 직렬 공진회로의 L₁, C₁값과 무관하다. (단, 동일한 값을 가져도 관계 없다.)

제2 대역폭 개선부(3044)의 직렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3000)의 위상(phase) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L₁)와 커패시터(C₁)는 직렬로 연결될 수 있다.

제2 대역폭 개선부(3044)의 제3 전송선로는, 제1 대역폭 개선부(3043)의 병렬 공진회로와 등가회로인 쇼트 스터브(Short stub)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제3 전송선로(645)는 Z_a의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다. 상기 특성 임피던스(Z_a)는 수학식 (Z_a=1/8fC)을 통해 정의될 수 있다.

도 30a에 도시된 도허티 결합기(3040)는 직렬 공진회로를 피킹 증폭기(3030)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3000)의 위상 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(3040)는 병렬 공진회로를 피킹 증폭기(3030)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3000)의 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

마찬가지로, 도 30b에 도시된 도허티 결합기(3040)는 직렬 공진회로를 피킹 증폭기(3030)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3000)의 위상 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(3040)는 쇼트 스터브를 피킹 증폭기(3030)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3000)의 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

도 31a는 도 30a의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 31b는 도 30a의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

= 35.35ohm, θ = 90°의 제2 전송선로와, L = 2.3712nH, C = C=2.671pF의 직렬 공진회로와 L = 2.3712nH, C = C=2.671pF의 병렬 공진회로로 설계되어 있다.

도 31a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 직렬 공진회로만을 사용하는 도허티 결합기에 비해, 크기 대역폭이 760MHz 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 도 31b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 직렬 공진회로만을 사용하는 도허티 결합기와 위상 차이가 동일함을 확인할 수 있다.

즉, 상술한 도 8의 도허티 결합기(800)에 구비된 직렬 공진회로에 병렬 공진회로를 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭을 유지하면서 해당 증폭기의 크기 대역폭이 개선되는 것을 확인할 수 있다.

<제6 실시 예>

도 32는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 32를 참조하면, 본 발명의 제6 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(3200)는, 커플러(3210), 캐리어 증폭기(3220), 피킹 증폭기(3230) 및 도허티 결합기(3240)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(3210), 캐리어 증폭기(3220) 및 피킹 증폭기(3230)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 도허티 결합기(3240)는 캐리어 증폭기(3240)의 출력 단(P₁)과 연결되는 제1 집중소자(lumped elements, 3241), 도허티 전력 증폭기(3200)의 출력 단(P₃)과 연결되는 제2 집중소자(3242), 피킹 증폭기(3230)의 출력 단(P₂)과 연결되는 대역폭 개선부(3243)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 대역폭 개선부(3243)는 직렬 공진회로와 병렬 공진회로로 구성될 수 있다.

상술한 도 30의 도허티 결합기(3040)와 달리, 본 발명에 따른 도허티 결합기(3240)에서는 제1 전송선로와 등가인 제1 집중소자로 위상 천이부(3241)를 구현할 수 있다. 또한, 제2 전송선로와 등가인 제2 집중소자로 매칭부(3242)를 구현할 수 있다.

제1 및 제2 전송선로 대신 제1 및 제2 집중소자를 사용함으로써, 도허티 결합기(3240) 및 이를 포함하는 도허티 전력 증폭기(3200)를 소형화할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(3240)는 제1 및 제2 전송선로 대신 제1 및 제2 집중소자를 사용하더라도, 도 30의 도허티 결합기(3040)와 동일한 위상(phase) 대역폭 및 크기(magnitude) 대역폭을 구비할 수 있다.

제1 집중소자(3241)는 캐리어 증폭기(3220)와 피킹 증폭기(3230)의 출력을 결합하기 위한 위상 천이(phase shift) 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 제1 집중소자(3241)는, 도 33에 도시된 바와 같이, Low-Pass π 타입 LC 회로(3310), High-Pass π 타입 LC 회로(3320), Low-Pass T 타입 LC 회로(3330), High-Pass T 타입 LC 회로(3340) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

제2 집중소자(3242)는 도허티 전력 증폭기(3200)의 출력을 임피던스 매칭(impedance matching)하는 기능을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 집중소자(3242)는, 도 33에 도시된 바와 같이, Low-Pass π 타입 LC 회로(3310), High-Pass π 타입 LC 회로(3320), Low-Pass T 타입 LC 회로(3330), High-Pass T 타입 LC 회로(3340) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

제1 집중소자(3241)로 4가지 종류의 회로가 사용 가능하고, 제2 집중소자(3242)로 4가지 종류의 회로가 사용 가능하므로, 본 실시 예에 따른 도허티 결합기(3240)는 총 16가지의 형태로 구현될 수 있다.

가령, 도 34에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 집중소자가 π-π 타입 구조인 경우, 상기 제1 및 제2 집중소자는 'Low-Pass π 타입/Low-Pass π 타입', 'Low-Pass π 타입/High-Pass π 타입', 'High-Pass π 타입/Low-Pass π 타입', 'High-Pass π 타입/High-Pass π 타입'으로 구성될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 집중소자가 T-π 타입 구조인 경우, 상기 제1 및 제2 집중소자는 'Low-Pass T 타입/Low-Pass π 타입', 'Low-Pass T 타입/High-Pass π 타입', 'High-Pass T 타입/Low-Pass π 타입', 'High-Pass T 타입/High-Pass π 타입'으로 구성될 수 있다.

대역폭 개선부(3243)의 직렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3200)의 위상(phase) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L₁)와 커패시터(C₁)는 직렬로 연결될 수 있다.

대역폭 개선부(3243)의 병렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3200)의 크기(magnitude) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 이때, 인덕터(L₂)와 커패시터(C₂)는 병렬로 연결될 수 있다. 상기 병렬 공진회로의 L₂, C₂값은 상기 직렬 공진회로의 L₁, C₁값과 무관하다. (단, 동일한 값을 가져도 관계 없다.)

도허티 결합기(3240)는 직렬 공진회로를 피킹 증폭기(3230)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3200)의 위상 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(3240)는 병렬 공진회로를 피킹 증폭기(3230)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3200)의 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

<제7 실시 예>

도 35는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 35를 참조하면, 본 발명의 제7 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(3500)는, 커플러(3510), 캐리어 증폭기(3520), 피킹 증폭기(3530) 및 도허티 결합기(3540)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(3510), 캐리어 증폭기(3520) 및 피킹 증폭기(3530)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 도허티 결합기(3540)는 캐리어 증폭기(3520)의 출력 단(P₁)과 연결되는 위상 천이부(3541), 도허티 전력 증폭기(3500)의 출력 단(P₃)과 연결되는 매칭부(3542), 피킹 증폭기(3530)의 출력 단(P₂)과 연결되는 대역폭 개선부(3543)를 포함할 수 있다. 이때, 위상 천이부(3541)는 제1 집중소자와 제1 공진회로로 구성될 수 있고, 매칭부(3542)는 제2 집중소자와 제2 공진회로로 구성될 수 있으며, 대역폭 개선부(3543)는 직렬 공진회로와 병렬 공진회로로 구성될 수 있다.

상술한 도 32의 도허티 결합기(3240)와 달리, 본 발명에 따른 도허티 결합기(3540)에서는 제1 전송선로와 등가인 제1 집중소자에 제1 공진회로를 추가하여 위상 천이부(3541)를 구현할 수 있다. 또한, 제2 전송선로와 등가인 제2 집중소자에 제2 공진회로를 추가하여 매칭부(3542)를 구현할 수 있다.

제1 및 제2 집중소자에 제1 및 제2 공진회로를 추가함으로써, 도허티 결합기(3540)를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 도허티 결합기(3540)의 크기 밸런스(magnitude balance)를 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(3540)는 제1 및 제2 집중소자에 제1 및 제2 공진회로를 추가하더라도, 도 32의 도허티 결합기(3240)와 동일한 위상 차이를 가질 수 있다.

제1 및 제2 공진회로의 주파수 크기 특성을 살펴보면, 무 손실 공진회로의 경우 공진 주파수에서 손실이 전혀 없이 신호가 전달 되며, 중심 주파수로부터 벗어나면서 신호의 반사가 존재하여 손실이 발생한다. 이러한 점을 이용하여 중심 주파수를 벗어나 크기 밸런스가 무너진 주파수 대역에서의 크기 특성 밸런스를 개선할 수 있다.

제1 집중소자 및 제1 공진회로는 캐리어 증폭기(3520)와 피킹 증폭기(3530)의 출력을 결합하기 위한 위상 천이(phase shift) 기능을 수행할 수 있다. 이때, 제1 집중소자의 타입이 π 타입인 경우, 해당 집중소자에 병렬 공진회로가 추가될 수 있고, 제1 집중소자의 타입이 T 타입인 경우, 해당 집중 소자에 직렬 공진회로가 추가될 수 있다.

가령, 도 36에 도시된 바와 같이, 상기 제1 집중소자 및 제1 공진회로는 'Low-Pass π 타입 LC 회로(3610) + 병렬 공진회로(3620)', 'High-Pass π 타입 LC 회로(3630) + 병렬 공진회로(3640)', 'Low-Pass T 타입 LC 회로(3650) + 직렬 공진회로(3660)', 'High-Pass T 타입 LC 회로(3670) + 직렬 공진회로(3680)' 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 이때, 제1 집중소자의 L, C값은 제1 공진회로의 L, C 값과 다른 값을 가질 수 있다.

제1 공진회로의 L/C값은 공진 주파수에 의해 L, C의 곱이 결정되는 관계식 하나와 중심 주파수를 벗어난 주파수에서의 크기 밸런스 차이에 따라 결정되는 관계식을 이용하여 L/C 값을 구할 수 있다.

제2 집중소자 및 제2 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3500)의 출력을 임피던스 매칭(impedance matching)하는 기능을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 도 36에 도시된 바와 같이, 상기 제2 집중소자 및 제2 공진회로는 'Low-Pass π 타입 LC 회로(3610) + 병렬 공진회로(3620)', 'High-Pass π 타입 LC 회로(3630) + 병렬 공진회로(3640)', 'Low-Pass T 타입 LC 회로(3650) + 직렬 공진회로(3660)', 'High-Pass T 타입 LC 회로(3670) + 직렬 공진회로(3680)' 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 이때, 제2 집중소자의 L, C값은 제2 공진회로의 L, C 값과 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 제2 공진회로의 L, C 값은 제1 공진회로의 L, C 값과 동일한 값을 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 집중소자 및 제1 공진회로로 4가지 종류의 회로들이 사용 가능하고, 제2 집중소자 및 제2 공진회로로 4가지 종류의 회로들이 사용 가능하므로, 본 실시 예에 따른 도허티 결합기(3540)는 총 16가지의 형태로 구현될 수 있다.

가령, 도 37에 도시된 바와 같이, π-π 타입 구조인 경우, '제1 집중소자+제1 공진회로/제2 집중소자+제2 공진회로'는, 'Low-Pass π 타입+병렬 공진회로/Low-Pass π 타입+병렬 공진회로', 'Low-Pass π 타입+병렬 공진회로/High-Pass π 타입+병렬 공진회로', 'High-Pass π 타입+병렬 공진회로/Low-Pass π 타입+병렬 공진회로', 'High-Pass π 타입+병렬 공진회로/High-Pass π 타입+병렬 공진회로'로 구성될 수 있다.

또한, T-T 타입 구조인 경우, '제1 집중소자+제1 공진회로/제2 집중소자+제2 공진회로'는, 'Low-Pass T 타입+직렬 공진회로/Low-Pass T 타입+직렬 공진회로', 'Low-Pass T 타입+직렬 공진회로/High-Pass T 타입+직렬 공진회로', 'High-Pass T 타입+직렬 공진회로/Low-Pass T 타입+직렬 공진회로', 'High-Pass T 타입+직렬 공진회로/High-Pass T 타입+직렬 공진회로'로 구성될 수 있다.

또한, π-T 타입 구조인 경우, '제1 집중소자+제1 공진회로/제2 집중소자+제2 공진회로'는, 'Low-Pass π 타입+병렬 공진회로/Low-Pass T 타입+직렬 공진회로', 'Low-Pass π 타입+병렬 공진회로/High-Pass T 타입+직렬 공진회로', 'High-Pass π 타입+병렬 공진회로/Low-Pass T 타입+직렬 공진회로', 'High-Pass π 타입+병렬 공진회로/High-Pass T 타입+직렬 공진회로'로 구성될 수 있다.

또한, T-π 타입 구조인 경우, '제1 집중소자+제1 공진회로/제2 집중소자+제2 공진회로'는, 'Low-Pass T 타입+직렬 공진회로/Low-Pass π 타입+병렬 공진회로', 'Low-Pass T 타입+직렬 공진회로/High-Pass π 타입+병렬 공진회로', 'High-Pass T 타입+직렬 공진회로/Low-Pass π 타입+병렬 공진회로', 'High-Pass T 타입+직렬 공진회로/High-Pass π 타입+병렬 공진회로'로 구성될 수 있다.

대역폭 개선부(3543)의 직렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3500)의 위상(phase) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 대역폭 개선부(3543)의 병렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(3500)의 크기(magnitude) 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다.

도허티 결합기(3540)는 직렬 공진회로를 피킹 증폭기(3530)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3500)의 위상 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(3540)는 병렬 공진회로를 피킹 증폭기(3530)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(3500)의 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

도 38은 제1 및 제2 집중소자에 제1 및 제2 공진회로를 추가한 구조를 갖는 도허티 결합기(3800)의 일 예를 나타내는 도면이다. 이하 본 실시 예에서, 도허티 결합기(3800)의 위상 천이부(3810)는 π 타입 구조로서, 'Low-Pass π 타입 + 병렬 공진회로'로 구성될 수 있다. 도허티 결합기(3800)의 매칭부(3820)는 π 타입 구조로서, Low-Pass π 타입 + 병렬 공진회로'로 구성될 수 있다.

도 38을 참조하면, 도허티 결합기(3800)는 제1 집중소자(3811) 및 제1 공진회로(3812)로 구성된 위상 천이부(3810), 제2 집중소자(3821) 및 제2 공진회로(3822)로 구성된 매칭부(3820), 직렬 공진회로(3831) 및 병렬 공진회로(3832)로 구성된 대역폭 개선부(3830)를 포함할 수 있다.

제1 집중소자(3811)는 두 개의 인덕터(L₁/2)와 두 개의 커패시터(C₁)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제1 공진회로(3812)는 하나의 덕터(L₀)와 하나의 커패시터(C₀)가 병렬로 연결된 구조로 구성될 수 있다.

제2 집중소자(3821)는 두 개의 인덕터(L₂/2)와 두 개의 커패시터(C₂)로 이루어진 Low-Pass π 타입으로 구성될 수 있고, 제2 공진회로(3822)는 하나의 덕터(L₀)와 하나의 커패시터(C₀)가 병렬로 연결된 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 제2 공진회로(3822)의 L, C 값은 제1 공진회로(3812)의 L, C 값과 동일한 값을 가질 수 있다.

직렬 공진회로(3831)는 하나의 인덕터(L₃)와 하나의 커패시터(C₃)가 직렬로 연결된 구조로 구성될 수 있고, 병렬 공진회로(3832)는 하나의 인덕터(L₄)와 하나의 커패시터(C₄)가 병렬로 연결된 구조로 구성될 수 있다.

도허티 결합기(3840)는 제1 및 제2 집중소자(3811, 3821)에 제1 및 제2 공진회로(3812, 3822)를 추가함으로써, 해당 결합기(3840)의 크기(size)를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 해당 결합기(3840)의 크기 밸런스(magnitude balance)를 개선할 수 있다.

도 39a는 도 38의 도허티 결합기의 크기(magnitude) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 39b는 도 38의 도허티 결합기의 위상 차이(phase difference) 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

본 시뮬레이션에서, 본 발명에 따른 도허티 결합기는 L₁ = 3.9789nH, C₁ = 1.5915pF의 제1 집중소자와, L₂ = 2.8135nH, C₂ = 2.2508pF의 제2 집중소자, L₃ = 5.7569nH, C₃ = 1.1pF의 직/병렬 공진회로와 L₀ = 2.533nH, C₀ = 2.5pF의 병렬 공진회로로 설계되어 있다.

도 39a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 집중소자만을 사용하는 도허티 결합기에 비해, 크기 대역폭은 약간 감소하지만 크기 밸런스가 상당히 개선됨을 확인할 수 있다. 또한, 도 39b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 결합기의 경우, 집중소자만을 사용하는 도허티 결합기와 위상 차이가 동일함을 확인할 수 있다.

즉, 상술한 도 32의 도허티 결합기(3200)에 구비된 제1 및 제2 집중소자에 제1 및 제2 공진회로를 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭을 유지하면서 해당 증폭기의 크기 밸런스(magnitude balance)를 개선하는 것을 확인할 수 있다.

<제8 실시 예>

도 40은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 40을 참조하면, 본 발명의 제8 실시 예에 따른 도허티 전력 증폭기(4000)는, 커플러(4010), 캐리어 증폭기(4020), 피킹 증폭기(4030) 및 도허티 결합기(4040)를 포함할 수 있다. 상기 커플러(4010), 캐리어 증폭기(4020) 및 피킹 증폭기(4030)는 도 2에 도시된 커플러(210), 캐리어 증폭기(220) 및 피킹 증폭기(230)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 도허티 결합기(4040)는 캐리어 증폭기(4040)의 출력 단(P₁)과 연결되는 위상 천이부(4041), 도허티 전력 증폭기(4000)의 출력 단(P₃)과 연결되는 매칭부(4042), 피킹 증폭기(4030)의 출력 단(P₂)과 연결되는 대역폭 개선부(4043)를 포함할 수 있다.

위상 천이부(4041)는 제1 전송선로 또는 제1 전송선로와 등가인 제1 집중소자(미도시)로 구성될 수 있고, 매칭부(4042)는 제2 전송선로 또는 제2 전송선로와 등가인 제2 집중소자(미도시)로 구성될 수 있다.

대역폭 개선부(4043)는 직렬 공진회로와 병렬 공진회로(미도시)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 병렬 공진회로는 등가 회로인 쇼트 스터브(short stub)로 구현될 수 있다.

제1 전송선로(4041)는 캐리어 증폭기(4020)와 피킹 증폭기(4030)의 출력을 결합하기 위한 90도 위상 천이 선로(90° phase shift line)로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전송선로(4041)는 Z₀의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이(electrical length)를 가질 수 있다.

제2 전송선로(4042)는 도허티 전력 증폭기(4000)의 출력을 매칭하기 위한 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 제2 전송선로(4042)는 Z₁의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

대역폭 개선부(4043)의 직렬 공진회로는 도허티 전력 증폭기(4000)의 대역폭을 개선하기 위한 L/C 수동소자들로 구성될 수 있다. 대역폭 개선부(4043)의 쇼트 스터브는 Z₂의 특성 임피던스와 θ(=

)의 전기적 길이를 가질 수 있다.

제1 전송선로(4041), 제2 전송선로(4042) 및 쇼트 스터버의 특성 임피던스 값(Z₀, Z₁, Z₂)은, 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 설계 사양에 따라 결정될 수 있다.

제1 및 제2 입력 포트(P₁, P₂)의 임피던스와 출력 포트(P₃)의 임피던스가 서로 다른 경우에도, 본 발명에 따른 도허티 결합기(4040)는 상술한 도 30의 도허티 결합기(3040)와 동일한 위상(phase) 대역폭 및 크기(magnitude) 대역폭을 가질 수 있다.

또한, 제1 입력 포트(P₁)의 임피던스와 제2 입력 포트(P₂)의 임피던스가 서로 다른 경우에도, 본 발명에 따른 도허티 결합기(4040)는 임피던스 비율에 따라 전력을 분배하면서 위상 대역폭 및 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

이처럼, 도허티 결합기(4040)는 직렬 공진회로를 피킹 증폭기(4030)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(4000)의 위상 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(4040)는 병렬 공진회로 또는 쇼트 스터브를 피킹 증폭기(4030)의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기(4000)의 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

도 41a는 도 40의 도허티 결합기에 도시된 집중소자를 분산소자로 변환한 도허티 결합기의 구성을 나타내는 도면이고, 도 41b는 구로다 공식을 이용하여 등가회로를 구현하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도 41a를 참조하면, 도허티 결합기(4140)는 캐리어 증폭기의 출력 단(P₁)과 연결되는 위상 천이부(4141), 도허티 전력 증폭기의 출력 단(P₃)과 연결되는 매칭부(4142), 피킹 증폭기의 출력 단(P₂)과 연결되는 대역폭 개선부(4143)를 포함할 수 있다.

위상 천이부(4141)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위하여 제1 전송선로 및 제2 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전송선로는 Z₀의 특성 임피던스와 Ø의 전기적 길이를 가질 수 있고, 제2 전송선로는 Z₀의 특성 임피던스와 θ의 전기적 길이를 가질 수 있다.

매칭부(4142)는 도허티 전력 증폭기의 출력을 매칭하기 위하여 제3 전송선로로 구성될 수 있다. 이때, 제3 전송선로는 Z₁의 특성 임피던스와 θ의 전기적 길이를 가질 수 있다.

대역폭 개선부(4143)는 위상 대역폭 및/또는 크기 대역폭을 개선하기 위하여 제4 전송선로, 제5 전송선로, 캐패시턴스 및 쇼트 스터브로 구성될 수 있다. 이때, 제4 전송선로는 Z₃의 특성 임피던스와 Ø의 전기적 길이를 가질 수 있고, 제5 전송선로는 Z₄의 특성 임피던스와 Ø의 전기적 길이를 가질 수 있다.

도 41a의 (ⅰ) 및 (ⅱ)에 도시된 바와 같이, 제2 입력 포트(P₂)에 연결된 직렬 공진회로의 L, C를 집중 소자가 아닌 분포 소자로 구성하게 되면, L, C에서 길이가 추가됨으로써 제1 입력 포트(P₁)에 그에 해당하는 전송 선로(Z₀, θ/2)를 추가해야 한다. 이를 해결하기 위해 구로다 공식(Kuroda‘s Identities)을 이용하여 등가회로를 구현할 수 있다.

가령, 도 41b에 도시된 바와 같이, 공지된 구로다 공식을 이용하여 인덕터(L)와 추가 전송 선로를 두 개의 전송 선로로 구현할 수 있다. 이에 따라, 직렬 공진회로의 집중 소자(lumped element)와 등가인 분포 소자(distributed element)를 피킹 증폭기의 출력 단에 구현할 수 있다. 이때, 상기 분포 소자는 제4 전송선로, 제5 전송선로 및 커패시터를 포함할 수 있다.

입력 포트의 임피던스와 출력 포트의 임피던스가 서로 다른 경우에도, 본 발명에 따른 도허티 결합기(4140)는 상술한 도 30의 도허티 결합기(3040)와 동일한 위상(phase) 대역폭 및 크기(magnitude) 대역폭을 가질 수 있다.

이처럼, 도허티 결합기(4140)는 구로다 공식을 이용하여 구현된 분포 소자를 피킹 증폭기의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭을 개선할 수 있다. 또한, 도허티 결합기(4140)는 병렬 공진회로 또는 쇼트 스터브를 피킹 증폭기의 출력 단(P₂)에 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 크기 대역폭을 개선할 수 있다.

한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

200: 도허티 전력 증폭기 210: 커플러
220: 캐리어 증폭기 230: 피킹 증폭기
240: 도허티 결합기 241: 위상 천이부
242: 매칭부 243: 대역폭 개선부

Claims

캐리어 증폭기(carrier amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 캐리어 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 위상(phase)을 변경하는 위상 천이부;
도허티 전력 증폭기의 출력 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하는 매칭부; 및
피킹 증폭기(peaking amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및 크기 대역폭 중 적어도 하나를 가변시키는 대역폭 개선부를 포함하고,
상기 대역폭 개선부는, 인덕터(L)와 커패시터(C)가 직렬로 연결된 직렬 공진회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제1항에 있어서,
상기 직렬 공진회로의 L/C 값은, 상기 도허티 전력 증폭기의 중심 주파수를 벗어난 선택 주파수 대역에서도 일정한 위상 차이를 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제1항에 있어서,
상기 위상 천이부는 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위한 제1 전송선로를 포함하고,
상기 매칭부는 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하기 위한 제2 전송선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제1항에 있어서,
상기 위상 천이부는 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위한 전송선로(transmission line)와 등가 관계인 제1 집중소자(lumped elements)를 포함하고,
상기 매칭부는 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하기 위한 전송선로와 등가 관계인 제2 집중소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기
제4항에 있어서,
상기 제1 집중소자는, Low-Pass π 타입 LC 회로, High-Pass π 타입 LC 회로, Low-Pass T 타입 LC 회로, High-Pass T 타입 LC 회로 중 어느 하나로 구성되고,
상기 제2 집중소자는, Low-Pass π 타입 LC 회로, High-Pass π 타입 LC 회로, Low-Pass T 타입 LC 회로, High-Pass T 타입 LC 회로 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제5항에 있어서,
상기 제2 집중소자는 상기 제1 집중소자와 다른 L/C 값을 가지는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제1항에 있어서,
상기 위상 천이부는 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 증폭기의 출력을 결합하기 위한 전송선로와 등가 관계인 제1 집중소자 및 제1 공진회로를 포함하고,
상기 매칭부는 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하기 위한 전송선로와 등가 관계인 제2 집중소자 및 제2 공진회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제7항에 있어서,
상기 제1 또는 제2 집중소자가 π 타입 구조인 경우, 상기 제1 또는 제2 공진회로는 병렬 공진회로이고,
상기 제1 또는 제2 집중소자가 T 타입 구조인 경우, 상기 제1 또는 제2 공진 회로는 직렬 공진회로임을 특징으로 하는 도허티 결합기.
제7항에 있어서,
상기 제2 공진회로는 상기 제1 공진회로와 동일한 L/C 값을 가지는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
캐리어 증폭기(carrier amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 캐리어 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 위상(phase)을 변경하는 위상 천이부;
도허티 전력 증폭기의 출력 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하는 매칭부; 및
피킹 증폭기(peaking amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및 크기 대역폭 중 적어도 하나를 가변시키는 대역폭 개선부를 포함하고,
상기 대역폭 개선부는, 제1 인덕터와 제1 커패시터가 직렬로 연결된 직렬 공진회로와, 제2 인덕터와 제2 커패시터가 병렬로 연결된 병렬 공진회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
캐리어 증폭기(carrier amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 캐리어 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 위상(phase)을 변경하는 위상 천이부;
도허티 전력 증폭기의 출력 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하는 매칭부; 및
피킹 증폭기(peaking amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및 크기 대역폭 중 적어도 하나를 가변시키는 대역폭 개선부를 포함하고,
상기 대역폭 개선부는, 인덕터와 커패시터가 직렬로 연결된 직렬 공진회로와, 상기 직렬 공진회로와 연결되는 쇼트 스터브(short stub)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
캐리어 증폭기(carrier amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 캐리어 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 위상(phase)을 변경하는 위상 천이부;
도허티 전력 증폭기의 출력 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 출력을 임피던스 매칭하는 매칭부; 및
피킹 증폭기(peaking amplifier)의 일 단에 연결되어, 상기 도허티 전력 증폭기의 위상 대역폭 및 크기 대역폭 중 적어도 하나를 가변시키는 대역폭 개선부를 포함하고,
상기 대역폭 개선부는, 직렬 공진회로에 대응하는 집중소자 회로와 등가 관계인 분포소자 회로로 이루어지며,
상기 분포소자 회로는, 구로다 공식(Kuroda‘s Identities)을 통해 균등 치환된 두 개의 전송선로와 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 도허티 결합기.
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