KR102124641B1 - Multi-Band Power Divider - Google Patents

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광운대학교 산학협력단
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Abstract

다중 대역 전력 분배기(Multi-Band Power Divide)가 개시된다. 실시예는 새로운 다중 대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider)를 제안하였다. 기존의 Gysel PD와 비교했을 때, 트렁크 전송 라인(TLs)과 단락된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stubs)로 구성된 2개의 추가적인 다중 대역 바이어싱 네트워크(multi-band biasing networks)는 2개의 격리 저항(isolation resistors) 사이에 위상 인버터(phase inverters)들이 부착된다. 여러 개의 통과 대역(multiple passbands) 외에, 이 구성은 부가적인 비아홀(via holes) 또는 럼프드 소자(lumped elements) 없이 단순한 구조를 갖는다. 또한, 전통적인 Gysel PD와 마찬가지로 제안된 다중 대역 전력 분배기는 5G 이동통신의 응용에 적합한 Wilkinson PD보다 고출력 처리가 가능하며, Wilkinson PD보다 작동 주파수가 더 높다. 실시예에서는, 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 동작 주파수에서 작동하는 tri-band Gysel power divider를 설계하고 입증하였다. Multi-Band Power Divide is disclosed. The embodiment proposed a new multi-band Gysel Power Divider. Compared to the existing Gysel PD, two additional multi-band biasing networks consisting of trunk transmission lines (TLs) and shunted open-end stubs are isolated from the two. Phase inverters are attached between the isolation resistors. In addition to multiple passbands, this configuration has a simple structure without additional via holes or lumped elements. In addition, like the traditional Gysel PD, the proposed multi-band power divider can handle higher power than Wilkinson PD suitable for 5G mobile communication applications, and has a higher operating frequency than Wilkinson PD. In the examples, tri-band Gysel power dividers operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz operating frequencies were designed and verified.

Description

다중 대역 전력 분배기{Multi-Band Power Divider}Multi-Band Power Divider

본 발명은 다중 대역 전력 분배기(Multi-Band Power Divider)에 관한 것으로, 새로운 다중 대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider)를 제안하였다. 기존의 Gysel PD와 비교했을 때, 트렁크 전송 라인(trunk transmission lines, TLs)과 단락된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stubs)로 구성된 2개의 추가적인 다중 대역 바이어싱 네트워크(multi-band biasing networks)는 2개의 격리 저항(isolation resistors) 사이에 위상 인버터들(phase inverters)이 부착된다. 여러 개의 통과 대역(multiple passbands) 외에, 이 구성은 부가적인 비아홀(via holes) 또는 럼프드 소자(lumped elements, 저항, 인버터, 커패시터 등의 개별 소자) 없이 단순한 구조를 갖는다. The present invention relates to a multi-band power divider, and proposed a new multi-band Gysel power divider. Compared to the existing Gysel PD, two additional multi-band biasing networks consisting of trunk transmission lines (TLs) and shunted open-end stubs. Phase inverters are attached between two isolation resistors. Besides multiple passbands, this configuration has a simple structure without additional via holes or lumped elements (individual elements such as resistors, inverters, capacitors, etc.).

또한, 전통적인 Gysel PD와 마찬가지로 제안된 다중대역 전력 분배기(PD)는 5G 이동 통신의 응용에 적합한 Wilkinson PD보다 고출력 처리 기능(high-power handling capability)을 제공하며, Wilkinson PD보다 작동 주파수가 더 높다. 실시예에서는, 상세한 폐쇄 형 설계 방정식은 전력 분배기의 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 동작하는 tri-band Gysel power divider를 설계하고 입증하였다. In addition, like the traditional Gysel PD, the proposed multiband power divider (PD) provides higher power handling capability than Wilkinson PD suitable for 5G mobile communication applications, and has a higher operating frequency than Wilkinson PD. In the examples, detailed closed design equations were designed and verified for tri-band Gysel power dividers operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequencies of the power divider.

본 과제는 한국 연구 재단(KRF-2016R1D1A1B03935640) 연구비를 지원받았습니다. This project was funded by the Korea Research Foundation (KRF-2016R1D1A1B03935640).

전력 분배기는 입력 포트에 입력 전압을 1/2 전력씩 분배하여 출력 포트1,2로 각각 1/2 전력을 출력한다. The power divider divides the input voltage by 1/2 power to the input port and outputs 1/2 power to the output ports 1,2 respectively.

전력 분배기(PD, Power Divider)와 관련된 선행기술1로써, 특허 등록번호 10-10700090000에서는 "격리도를 향상시킨 1:2 초광대역 전력 분배기/결합기"가 공개되어 있으며, 전송선로와 용량성으로 결합되는 단락 선로를 이용하여 입력 또는 출력되는 신호의 대역폭을 초광대역으로 조절할 수 있으며, 출력되는 전송 선로를 서로 격리시켜 안정성이 향상된 초광대역 전력 분배기/결합기를 제공한다.As a prior art 1 related to a power divider (PD), Patent Registration No. 10-10700090000 discloses a "1:2 ultra-wideband power divider/combiner with improved isolation", which is coupled capacitively with a transmission line. It is possible to adjust the bandwidth of the input or output signal to the ultra-wide band by using a short circuit line, and to provide an ultra-wideband power divider/combiner with improved stability by isolating the output transmission lines from each other.

초광대역 전력 분배기는 전송 선로와 단락 선로 사이의 용량성 결합의 크기를 조절하여 입력/출력되는 신호의 대역폭을 원하는 초광대역으로 정확하게 설정할 수 있다. 또한, 이 초광대역 전력 분배기는 신호가 출력되는 전송 선로 사이에 격리 저항을 삽입함으로써, 신호가 출력되는 전송 선로 사이의 격리도를 향상시킨다.The ultra-wideband power divider can accurately set the bandwidth of the input/output signal to the desired ultra-wideband by adjusting the size of the capacitive coupling between the transmission line and the short circuit line. In addition, this ultra-wideband power divider improves the isolation between transmission lines through which signals are output by inserting isolation resistors between transmission lines through which signals are output.

이와 관련된 선행기술2로써, 특허 등록번호 10-10700350000에서는 "초광대역 전력 분배기/결합기"가 공개되어 있으며, λ/4 길이의 전송 선로를 가지는 T자형 전송 선로부 2개를 서로 용량성 결합시키고, 전송 선로부 각각의 전송 선로에 대역폭 및 감쇄극을 조절할 수 있도록 전송 선로와 용량성으로 결합되는 λ/2 길이의 단락 선로를 이용하여 출력되는 신호의 크기를 분배하거나 입력되는 신호를 결합하는 초광대역 전력 분배기/결합기를 제공한다.As related prior art 2, in patent registration number 10-10700350000, "Ultra-wideband power divider/combiner" is disclosed, capacitively coupling two T-shaped transmission line portions having a λ/4 length transmission line to each other, Transmitting line unit Ultra wide band that divides the size of the output signal or combines the input signal by using a short circuit of λ/2 length that is capacitively coupled with the transmission line so that bandwidth and attenuation poles can be adjusted in each transmission line. A power divider/combiner is provided.

초광대역 전력 분배기는 전송 선로와 단락 선로 사이의 용량성 결합의 크기를 조절하여 입력/출력되는 신호의 대역폭을 원하는 초광대역으로 정확하게 설정할 수 있다. 또한, 초광대역 전력 분배기는 2개의 T자형 전송선로부를 용량성으로 결합함과 동시에 각 T자형 전송 선로부의 전송 선로와 단락 선로를 용량성으로 결합시킴으로써, T자형 전송 선로부의 용량성 결합의 크기 또는 각 T자형 전송 선로부의 전송 선로와 단락 선로의 용량성 결합의 크기를 서로 다르게 조절함으로써 출력되는 신호의 크기를 균등하게 또는 차등으로 다양하게 조절할 수 있다.The ultra-wideband power divider can accurately set the bandwidth of the input/output signal to the desired ultra-wideband by adjusting the size of the capacitive coupling between the transmission line and the short circuit line. In addition, the ultra-wideband power divider capacitively couples the two T-shaped transmission line portions and capacitively couples the transmission line and the short-circuit line of each T-shaped transmission line portion, thereby making the size of the capacitive coupling of the T-shaped transmission line portion By adjusting the size of the capacitive coupling between the transmission line and the short circuit line of each T-shaped transmission line part, the size of the output signal can be adjusted equally or differentially.

월킨슨 전력분배기(Wilkinson PD)와 비교하면, 가이젤 전력분배기(Gysel PD)는 격리 저항(isolation resistors)은 2개의 포트에 사용되는 구성에 의해 고출력 처리 기능을 갖추고 있다. 윌킨슨 PD에서는, 격리 저항은 네트워크에 내재되고, 절연 저항의 기생 위상 응답(parasitic phase response of the isolation resistor)은 거의 제로가 되어야 한다. 파장이 매우 짧기 때문에 고주파에서 무시할 수 없는 내재된 격리 저항의 기생 위상 응답 때문에 고주파 시스템에서 Wilkinson PD용 애플리케이션들을 제한할 수 있다.Compared to the Walkinson PD, the Gysel PD has high output processing capability by its isolation resistors used in two ports. In Wilkinson PD, the isolation resistance is inherent in the network and the parasitic phase response of the isolation resistor should be almost zero. Due to the very short wavelength, the parasitic phase response of the inherent isolation resistance, which cannot be neglected at high frequencies, can limit applications for Wilkinson PD in high frequency systems.

월킨슨 전력분배기(Wilkinson PD)와 가이젤 전력분배기(Gysel PD)는 무선통신 시스템 및 다른 마이크로웨이브 시스템에서 2가지 타입의 전력 분배기가 널리 사용된다. 월킨슨 전력분배기(Wilkinson PD)와 가이젤 전력분배기(Gysel PD)를 비교할 때, 2개의 접지된 분리 저항(isolation resistor) 때문에 고전력 처리 성능을 갖는다. 더욱이, 격리 저항들은 월킨슨 전력분배기(Wilkinson PD) 보다 더 높은 주파수에서 동작할 수 있는 전력 분배기들(PD)의 타입을 의미하는 네트워크에 내재되지 않는다. 최근, 많은 다중 대역 가이젤 전력분배기(multi-bnad Gysel PD)는 다중 대역 응용들을 위해 증가하는 수요에 대처하기 위해 사용한다. 그러나, 대부분의 설계는 아직도 2-대역(dual-band) 설계에 관련되어 있으며 [1]-[5], 3중 대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel PD) [6]에 관한 논문은 하나 있다. 더욱이, 저자들의 지식의 현재 단계에서, quad-, 또는 quad- 이상의 다중대역 Gysel PD에 관한 연구는 아직 보고되지 않았다. Two types of power splitters are widely used in wireless communication systems and other microwave systems, such as the Walkinson PD and the Gysel PD. When comparing the Walkinson PD and the Gysel PD, it has high power handling performance due to the two grounded isolation resistors. Moreover, isolation resistors are not inherent in the network, meaning the type of power dividers (PD) that can operate at higher frequencies than the Walkinson PD. Recently, many multi-band Gysel PDs are used to cope with the increasing demand for multi-band applications. However, most designs are still related to dual-band design [1]-[5], and there is one paper on tri-band Gysel PD [6]. . Moreover, at the present stage of the author's knowledge, studies of quad-, or quad- or higher, multi-band Gysel PD have not been reported.

선행 연구에서, Π-shaped composite right-/left-handed TL [1], 단락-/개방-종단 스터브(short-/open-ended stub) [2]-[4], 또는 결합 선로들(coupled lines) [5]은 듀얼 통과대역(dual passbands)을 구현하는 일반적인 방법이다. 참고문헌 [6]에서, 3중 대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel PD)에 관해 말하면, 3중 대역 전송라인 변압기(tri-band TL transformers) 및 평행 단락- 및 개방-종단 공진기들(parallel short- and open-ended resonators)을 사용하여 이중 대역 회로(dual band circuit) 기반으로 설계되었다. 그러나, 추가적인 비아-홀들은 유도되었고, 전력 분배기(PD)의 대역폭은 각 통과 대역(passband)에서 단지 2.4%, 0.8% 및 3.1%와 같이 작았다. In previous studies, Π-shaped composite right-/left-handed TL [1], short-/open-ended stub [2]-[4], or coupled lines ) [5] is a general way to implement dual passbands. In reference [6], referring to the tri-band Gysel PD, tri-band TL transformers and parallel short- and open-ended resonators (parallel short) It is designed based on dual band circuit using-and open-ended resonators. However, additional via-holes were induced and the bandwidth of the power divider (PD) was as small as 2.4%, 0.8% and 3.1% in each passband.

본 고에서는 새로운 다중 대역 가이젤 전력분배기를 제안하였다. 제안된 구조는 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)를 갖는 기존 이퀄-분리 가이젤 전압분배기(equal-split Gysel PD)의 1/4 파장 위상 인버터(quarter wave length phase inverter)를 대체하여 구성하였다. 폐쇄형 설계 방정식들은 3중 대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel PD)에 의해 유도되고 입증되었으며, 측정 결과들은 시뮬레이션 측정 결과와 함께 양호한 일치를 보였다. In this paper, we propose a new multi-band Geisel power divider. The proposed structure is constructed by replacing the quarter-wave length phase inverter of the existing equal-split Gysel PD with a multi-band phase inverter. Did. The closed design equations were derived and verified by a tri-band Gysel power divider (tri-band Gysel PD), and the measurement results showed good agreement with the simulation measurement results.

특허 등록번호 10-10700090000 (등록일자 2011년 09월 27일), "격리도를 향상시킨 1:2 초광대역 전력 분배기/결합기", 경희대학교 산학협력단Patent registration number 10-10700090000 (Registration date September 27, 2011), "1:2 ultra-wideband power splitter/combiner with improved isolation", Kyunghee University Industry-Academic Cooperation Group 특허 등록번호 10-10700350000 (등록일자 2011년 09월 27일), "1:3 초광대역 전력 분배기/결합기", 경희대학교 산학협력단Patent registration number 10-10700350000 (Registration date September 27, 2011), "1:3 Ultra Wide Band Power Divider/Combiner", Kyunghee University Industry-Academic Cooperation Group

X. Ren, K. Song, M. Fan, Y. Zhu and B. Hu, "Compact dual-band Gysel power divider based on composite right- and left-handed transmission lines," IEEE Microw. Compon. Lett., vol 25, no. 2, pp 82-84, Feb. 2015 X. Ren, K. Song, M. Fan, Y. Zhu and B. Hu, "Compact dual-band Gysel power divider based on composite right- and left-handed transmission lines," IEEE Microw. Compon. Lett., vol 25, no. 2, pp 82-84, Feb. 2015 Z. Lin and Q. X. Chu,"A novel approach to the design of in-phase/out-of-phase power divider," in 2010 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, Cheng여 May 2010, pp 1301-1304 Z. Lin and Q. X. Chu, "A novel approach to the design of in-phase/out-of-phase power divider," in 2010 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, Cheng F May 2010, pp 1301-1304 H. Shahi Gharehaghaji and H. Shamsi, "Design of unequal dual band Gysel power divider with isolation bandwidth improvement," IEEE Microw. Compon. Lett., vol. 27, no 2, pp 138-140, Feb. 2017. H. Shahi Gharehaghaji and H. Shamsi, "Design of unequal dual band Gysel power divider with isolation bandwidth improvement," IEEE Microw. Compon. Lett., vol. 27, no 2, pp 138-140, Feb. 2017. M. J. Park, "Coupled line Gysel power divider for dual-band operation," Electronics Lett., vol. 47, no 10, pp 599-601, May 2011 M. J. Park, "Coupled line Gysel power divider for dual-band operation," Electronics Lett., vol. 47, no 10, pp 599-601, May 2011 Z. Sun, L. Zhang, Y. Liu and X. Tong, "Modified Gysel Power Divider for Dual-Band Applications," IEEE Microw. Compon. Lett., vol. 21, no. 1, pp 16-18, Jan 2011. Z. Sun, L. Zhang, Y. Liu and X. Tong, "Modified Gysel Power Divider for Dual-Band Applications," IEEE Microw. Compon. Lett., vol. 21, no. 1, pp 16-18, Jan 2011. M. Hayati, S. A. Malakooti and A. Abdipour, "A Novel Design of Triple-Band Gysel Power Divider," IEEE Trans. Microws. Theory Tech, vol. 61, no. 10, pp 3558-3567, Oct. 2013. M. Hayati, S. A. Malakooti and A. Abdipour, "A Novel Design of Triple-Band Gysel Power Divider," IEEE Trans. Microws. Theory Tech, vol. 61, no. 10, pp 3558-3567, Oct. 2013. A. N. Xuan and R. Negra,"Design of concurrent multiband biasing networks for multiband RF power amplifiers," in 2012 42nd European Microwave Conference, Amsterdam, 2012, pp 1-4. A. N. Xuan and R. Negra, "Design of concurrent multiband biasing networks for multiband RF power amplifiers," in 2012 42nd European Microwave Conference, Amsterdam, 2012, pp 1-4. X.A. Nghiem and R. Negra,"Load-Tuned Concurrent Triband Power Amplifier Using Multiband Biasing Network Architecture," in 2015 German Microwave Conference, Aachen, Germany, 2014, pp1-4. X.A. Nghiem and R. Negra,"Load-Tuned Concurrent Triband Power Amplifier Using Multiband Biasing Network Architecture," in 2015 German Microwave Conference, Aachen, Germany, 2014, pp1-4.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 새로운 다중 대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider)를 제공하였다. An object of the present invention for solving the above problems was to provide a new multi-band Gysel power divider (tri-band Gysel Power Divider).

기존의 Gysel PD와 비교했을 때, 트렁크 전송 라인(trunk transmission lines, TLs)과 단락 된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stubs)로 구성된 2개의 추가적인 다중 대역 바이어싱 네트워크(multi-band biasing networks)는 2개의 격리 저항(isolation resistors) 사이에 위상 인버터들(phase inverters)이 부착된다. 여러 개의 통과 대역(multiple passbands) 외에, 이 구성은 부가적인 비아홀(via holes) 또는 럼프드 소자(lumped elements, 저항, 인버터, 커패시터 등의 개별 소자) 없이 단순한 구조를 갖는다. Compared to the existing Gysel PD, two additional multi-band biasing networks consisting of trunk transmission lines (TLs) and shunted open-end stubs. Phase inverters are attached between two isolation resistors. Besides multiple passbands, this configuration has a simple structure without additional via holes or lumped elements (individual elements such as resistors, inverters, capacitors, etc.).

또한, 전통적인 Gysel PD와 마찬가지로 제안된 다중대역 전력 분배기(PD)는 5G 이동 통신의 응용에 적합한 Wilkinson PD보다 고출력 처리 기능(high-power handling capability)을 제공하며, Wilkinson PD보다 작동 주파수가 더 높다. 실시예에서는, 상세한 폐쇄 형 설계 방정식은 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 동작 주파수에서 작동하는 tri-band Gysel power divider를 설계하고 입증하였다.In addition, like the traditional Gysel PD, the proposed multiband power divider (PD) provides higher power handling capability than Wilkinson PD suitable for 5G mobile communication applications, and has a higher operating frequency than Wilkinson PD. In the examples, detailed closed design equations were designed and verified for tri-band Gysel power dividers operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz operating frequencies.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 다중 대역 전력 분배기는, 다중 대역 전력 분배기의 입력 port 1; 상기 다중 대역 전력 분배기의 출력 port 2,3; 입력 port에 직사각형 구조의 전송 라인을 통해 출력 포트 2,3으로 분기되고, 각각의 출력 port 2,3에 형성되는 출력 port 2의 임피던스 변환기와 출력 port 3의 임피던스 변환기; 상기 출력 port 2의 임피던스 변환기와 상기 출력 port 3의 임피던스 변환기에 직사각형 구조의 트렁크 전송 라인을 통해 상하 방향으로 각각 연결되는 출력 port 2의 위상 인버터와 출력 port 3의 위상 인버터; 상기 출력 port 2의 위상 인버터의 좌우에 형성된 출력 port 2의 open stub들; 및 상기 출력 port 3의 위상 인버터의 좌우에 형성된 출력 port 3의 open stub들; 상기 출력 port 2의 위상 인버터와 상기 출력 port 3의 위상 인버터의 직사 각형 내부에 구비된 비아 홀; 및 상기 비아 홀의 상측과 하측에 구비되며 럼프드 소자의 격리용 저항으로 사용되는 각각의 럼프드 격리 저항(R)을 포함하며,
상기 출력 port 2의 위상 인버터와 상기 출력 port 3의 위상 인버터는 다중 대역 위상 인버터로써 상기 다중 대역 위상 인버터는 2개의 임피던스 매칭 선로(

Figure 112020043466526-pat00112
)과 직사각형으로 표시된 멀티-밴드 바이어싱 네트워크(multi-band biasing network)로 구성되며,
Figure 112020043466526-pat00113
는 임피던스 매칭 라인의 특성 임피던스,
Figure 112020043466526-pat00114
는 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이(electrical length) 이며,
위상 인버터(phase inverter)에 대하여 ABCD 매트릭스 이론(ABCD matrix theory)에 적용한 후에, 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 ABCD 매트릭스 방정식은 식(1)과 같이 표시되며,
Figure 112020043466526-pat00115
(1)
여기서,
Figure 112020043466526-pat00116
은 다중 대역 위상 인버터의 등가 임피던스(equivalent impedance),
Figure 112020043466526-pat00117
은 port 1로부터 각각의 open-end stub로 멀티-밴드 바이어싱 네트워크의 등가 어드미턴스(equivalent admittance)이며, 멀티-밴드 바이어싱 네트워크의 등가 어드미턴스
Figure 112020043466526-pat00118
이 무한대 이고,
Figure 112020043466526-pat00119
의 중심주파수에서 1st 통과대역(1st passband)이 존재하고, point 1은
Figure 112020043466526-pat00120
트렁크 라인(
Figure 112020043466526-pat00121
trunk line)의 영향에 의해 단락 된
Figure 112020043466526-pat00122
오픈-엔드 스터브(shunted
Figure 112020043466526-pat00123
open-end stubs) 때문에 단락(shorted)되며,
바이어싱 네트워크는 설계 방정식들은 전력 분배기(PD)의 n번째 동작 주파수 파장
Figure 112020043466526-pat00124
이고 두 open stub 사이의 거리
Figure 112020043466526-pat00125
이며, n번째 동작 주파수 비율(
Figure 112020043466526-pat00126
)이
Figure 112020043466526-pat00127
(n번째 중심주파수
Figure 112020043466526-pat00128
, n-1번째 중심주파수
Figure 112020043466526-pat00129
) 일 때,
n번째와 n-1번째의 오픈 스터브의 길이는 다음과 같이 표시되고,
Figure 112020043466526-pat00130
(2)
여기서, ln은 n 번째 길이,
Figure 112020043466526-pat00131
은 n-1 번째 길이,
각각의 통과대역(passband)의 각각의 중심주파수는
Figure 112020043466526-pat00132
>
Figure 112020043466526-pat00133
>
Figure 112020043466526-pat00134
....
Figure 112020043466526-pat00135
>
Figure 112020043466526-pat00136
, n은 1보다 큰 자연수 이며,
n = 1,
Figure 112020043466526-pat00137
인 특별한 경우, 식(1)에서
Figure 112020043466526-pat00138
로 대체한 후에 다음 식을 얻을 수 있으며,
Figure 112020043466526-pat00139
(3a)
Figure 112020043466526-pat00140
(3b)
Figure 112020043466526-pat00141
(3c)
여기서,
Figure 112020043466526-pat00142
는 임피던스 매칭 라인의 특성 임피던스,
Figure 112020043466526-pat00143
는 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이 이고,
상기 식 3a,b,c에서, 멀티 밴드 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 위상 응답(phase response) 및 특성 임피던스(characteristic impedance)는 임피던스 매칭 라인들에 의해 영향을 받으며, 특성 임피던스는
Figure 112020043466526-pat00144
이며, 식 3a, 3b, 3c에 의해
Figure 112020043466526-pat00145
(4)의 식이 계산된다.
In order to achieve the object of the present invention, the multi-band power divider comprises: input port 1 of the multi-band power divider; Output ports 2 and 3 of the multi-band power divider; An impedance converter of the output port 2 and an impedance converter of the output port 3, which are branched to the output ports 2 and 3 through a transmission line having a rectangular structure to the input port; A phase inverter of the output port 2 and a phase inverter of the output port 3 respectively connected to the impedance converter of the output port 2 and the impedance converter of the output port 3 in a vertical direction through a trunk transmission line having a rectangular structure; Open stubs of the output port 2 formed on the left and right sides of the phase inverter of the output port 2; And open stubs of the output port 3 formed on the left and right sides of the phase inverter of the output port 3; A via hole provided in a rectangular shape of the phase inverter of the output port 2 and the phase inverter of the output port 3; And respective lumped isolation resistors R provided on upper and lower sides of the via hole and used as isolation resistors for the lumped elements,
The phase inverter of the output port 2 and the phase inverter of the output port 3 are multi-band phase inverters, and the multi-band phase inverter has two impedance matching lines (
Figure 112020043466526-pat00112
) And a multi-band biasing network indicated by a rectangle,
Figure 112020043466526-pat00113
Is the characteristic impedance of the impedance matching line,
Figure 112020043466526-pat00114
Is the electrical length of the impedance matching line,
After applying to the ABCD matrix theory for the phase inverter, the ABCD matrix equation of the multi-band phase inverter is expressed as Equation (1),
Figure 112020043466526-pat00115
(One)
here,
Figure 112020043466526-pat00116
Is the equivalent impedance of a multi-band phase inverter,
Figure 112020043466526-pat00117
Is the equivalent admittance of the multi-band biasing network from port 1 to each open-end stub, and is the equivalent admittance of the multi-band biasing network.
Figure 112020043466526-pat00118
This is infinity,
Figure 112020043466526-pat00119
1st passband exists at the center frequency of and point 1 is
Figure 112020043466526-pat00120
Trunk line(
Figure 112020043466526-pat00121
trunk line)
Figure 112020043466526-pat00122
Open-ended stub
Figure 112020043466526-pat00123
shorted due to open-end stubs),
In the biasing network, the design equations are for the nth operating frequency wavelength of the power divider (PD).
Figure 112020043466526-pat00124
Is the distance between two open stubs
Figure 112020043466526-pat00125
Is, nth operating frequency ratio (
Figure 112020043466526-pat00126
)this
Figure 112020043466526-pat00127
(nth center frequency
Figure 112020043466526-pat00128
, n-1th center frequency
Figure 112020043466526-pat00129
) when,
The lengths of the nth and n-1th open stubs are indicated as follows,
Figure 112020043466526-pat00130
(2)
Where ln is the nth length,
Figure 112020043466526-pat00131
Is the n-1th length,
Each center frequency of each passband is
Figure 112020043466526-pat00132
>
Figure 112020043466526-pat00133
>
Figure 112020043466526-pat00134
....
Figure 112020043466526-pat00135
>
Figure 112020043466526-pat00136
, n is a natural number greater than 1,
n = 1,
Figure 112020043466526-pat00137
In the special case, Eq. (1)
Figure 112020043466526-pat00138
After replacing with
Figure 112020043466526-pat00139
(3a)
Figure 112020043466526-pat00140
(3b)
Figure 112020043466526-pat00141
(3c)
here,
Figure 112020043466526-pat00142
Is the characteristic impedance of the impedance matching line,
Figure 112020043466526-pat00143
Is the electrical length of the impedance matching line,
In equations 3a,b,c, the phase response and characteristic impedance of a multi-band phase inverter are affected by impedance matching lines, and the characteristic impedance is
Figure 112020043466526-pat00144
Is, by equations 3a, 3b, 3c
Figure 112020043466526-pat00145
Equation (4) is calculated.

본 발명의 다중 대역 전력 분배기(multi band power divider, tri-band Gysel power divider)는 기존의 Gysel PD와 비교했을 때, 트렁크 전송 라인(trunk transmission lines, TLs)과 단락된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stubs)로 구성된 2개의 추가적인 다중 대역 바이어싱 네트워크(multi-band biasing networks)는 2개의 격리 저항(isolation resistors) 사이에 위상 인버터들(phase inverters)이 부착된다. 여러 개의 통과 대역(multiple passbands) 외에, 이 구성은 부가적인 비아 홀(via holes) 또는 럼프드 소자(lumped elements, 저항, 인버터, 커패시터 등의 개별 소자) 없이 단순한 구조를 갖는다. The multi-band power divider (tri-band Gysel power divider) of the present invention, compared to the conventional Gysel PD, the trunk transmission lines (trunk transmission lines, TLs) and short-circuit open-ended stub (shunted open) Two additional multi-band biasing networks consisting of -end stubs are attached with phase inverters between the two isolation resistors. Besides multiple passbands, this configuration has a simple structure without additional via holes or lumped elements (individual elements such as resistors, inverters, capacitors, etc.).

또한, 전통적인 Gysel PD와 마찬가지로 제안된 다중대역 전력 분배기는 5G 이동통신 응용에 적합한 Wilkinson PD보다 고출력 처리 기능을 제공하며, Wilkinson PD 보다 작동 주파수가 더 높다. 실시예에서는, 상세한 폐쇄형 설계 방정식은 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 동작 주파수에서 작동하는 tri-band Gysel power divider를 설계하고 입증하였다. In addition, like the traditional Gysel PD, the proposed multi-band power divider provides higher power processing capabilities than Wilkinson PD suitable for 5G mobile communication applications, and has a higher operating frequency than Wilkinson PD. In the examples, detailed closed design equations were designed and verified for tri-band Gysel power dividers operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz operating frequencies.

다중 대역 전력 분배기(multi-band power divider)는 LTE 4G/5G 이동통신의 마이크로웨이브 응용, 또는 파워 앰프(PA) 시스템의 전력분배기로써 안정적으로 전력 분배를 제공한다. The multi-band power divider provides a stable power distribution as a microwave application of LTE 4G/5G mobile communication, or as a power divider of a power amplifier (PA) system.

도 1은

Figure 112020010757725-pat00001
이고 모든 전송라인들의 전기적인 길이(electrical length)가 90° 인 기존 1/2 Gysel 전력 분배기(Gysel Power Divider)의 구조를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에서 제안된 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 개념도이다.
도 3은 본 발명에서 설계된 다중 대역 전력 분배기(multi band power divider, tri-band Gysel power divider)의 패턴과 물리적인 크기를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다중 대역 전력 분배기(tri-band Gysel power divider)의 측정된 결과와 시뮬레이션 결과를 나타내며, (a) 입력 port 1에서의 반사 손실(
Figure 112020010757725-pat00002
), 입력 port 1의 입력 신호에 대한 출력 port 2의 삽입 손실(
Figure 112020010757725-pat00003
)을 갖는 출력 전달 특성; (b) 다중 대역 전력 분배기의 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 출력 port 2,3들의 isolation 특성; (c) 출력 port 2,3의 출력 신호의 세기(intensity)와 위상(phase)이 주파수에 따라 일정한 정도를 보인 출력 전달 특성을 보인 도면이다. Figure 1
Figure 112020010757725-pat00001
It is a diagram showing the structure of the existing 1/2 Gysel Power Divider with the electrical length of all transmission lines being 90°.
2 is a conceptual diagram of a multi-band phase inverter proposed in the present invention.
3 is a view showing a pattern and a physical size of a multi-band power divider (tri-band Gysel power divider) designed in the present invention.
Figure 4 shows the measured results and simulation results of the multi-band power divider (tri-band Gysel power divider) of the present invention, (a) return loss at input port 1 (
Figure 112020010757725-pat00002
), insertion loss of output port 2 to input signal of input port 1 (
Figure 112020010757725-pat00003
) Output transmission characteristics; (b) isolation characteristics of output ports 2 and 3 at the 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequencies of the multi-band power divider; (c) It is a diagram showing the output transmission characteristics in which the intensity and phase of the output signals of the output ports 2 and 3 show a certain degree according to the frequency.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail the configuration and operation of the invention.

본 발명은 다중 대역 전력 분배기(Multi-Band Power Divider)에 관한 것으로, 새로운 다중 대역 전력 분배기는 3중 대역 가이젤 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider)를 제안하였다. 기존의 Gysel PD와 비교했을 때, 트렁크 전송 라인(trunk transmission lines, TLs)과 단락된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stubs)로 구성된 2개의 추가적인 다중 대역 바이어싱 네트워크(multi-band biasing networks)는 2개의 격리 저항(isolation resistors) 사이에 위상 인버터들(phase inverters)이 부착된다. 여러 개의 통과 대역(multiple passbands) 외에, 이 구성은 부가적인 비아홀(via holes) 또는 럼프드 소자(lumped elements, 저항, 인버터, 커패시터 등의 개별 소자) 없이 단순한 구조를 갖는다. The present invention relates to a multi-band power divider, and a new multi-band power divider proposed a tri-band Gysel Power Divider. Compared to the existing Gysel PD, two additional multi-band biasing networks consisting of trunk transmission lines (TLs) and shunted open-end stubs. Phase inverters are attached between two isolation resistors. Besides multiple passbands, this configuration has a simple structure without additional via holes or lumped elements (individual elements such as resistors, inverters, capacitors, etc.).

다중 대역 전력 분배기(Multi-Band Power Divider)는 전력분배기(Power Divider, PD)의 중심 주파수가 2개, 3개, 4개, 또는 5개로 구현될 수 있으며, 전력분배기의 중심 주파수가 2개 이상인 전력 분배기를 의미하며, In the multi-band power divider, the center frequency of the power divider (PD) can be implemented as 2, 3, 4, or 5, and the center frequency of the power divider is 2 or more. Means power divider,

실시예에서는, 다중 대역 전력 분배기는 3개의 중심주파수 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz에서 동작하는 tri-band Gysel Power Divider를 설계 및 구현하였으며, 이에 한정하지 않고 다양하게 구현될 수 있다. In an embodiment, the multi-band power divider has designed and implemented a tri-band Gysel Power Divider operating at three center frequencies of 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz, and can be implemented in various ways without being limited thereto.

포트 임피던스(port impedance)는

Figure 112018116877070-pat00004
이며, 모든 시뮬레이션 및 제조는 테프론 기판 상에
Figure 112018116877070-pat00005
= 2.54의 상대 유전율(relative dielectric constant), h = 0.54 mm의 두께, T = 0.018 mm 도체 높이로 제조되었다. The port impedance is
Figure 112018116877070-pat00004
And all simulations and manufacturing are performed on a Teflon substrate.
Figure 112018116877070-pat00005
= 2.54 relative dielectric constant, h = 0.54 mm thick, T = 0.018 mm conductor height.

실시예에서는, 새로운 다중 대역 전력 분배기는 3-대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider, PD)를 제시하였으며, 폐쇄형 설계 방정식은 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 동작 주파수에서 작동하는 tri-band Gysel Power Divider를 설계하고 입증하였다.In an embodiment, the new multi-band power divider presented a tri-band Gysel Power Divider (PD), and the closed design equation was tri- operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz operating frequencies. The band Gysel Power Divider was designed and proven.

또한, 전통적인 Gysel PD(Gysel Power Divider)와 마찬가지로 제안된 다중대역 전력 분배기(Multi-band Power Divider)는 5G 이동 통신의 응용에 적합한 Wilkinson PD보다 고출력 처리 기능(high-power handling capability)을 제공하며, Wilkinson PD보다 작동 주파수가 더 높다. In addition, like the traditional Gysel PD (Gysel Power Divider), the proposed multi-band power divider (Multi-band Power Divider) provides higher power handling capability (high-power handling capability) than Wilkinson PD suitable for 5G mobile communication applications. It has a higher operating frequency than Wilkinson PD.

II. 분석 II. analysis

도 1은

Figure 112018116877070-pat00006
이고 모든 전송라인들의 전기적인 길이(electrical length)가 90° 인 기존 1/2 Gysel 전력 분배기(Gysel Power Divider)의 구조를 보인 도면이다. Figure 1
Figure 112018116877070-pat00006
It is a diagram showing the structure of the existing 1/2 Gysel Power Divider with the electrical length of all transmission lines being 90°.

기존 1/2 Gysel 전력 분배기는 예를들면, 입력 port 1에 100W 전력이 인가되면, 1/2 전력이 분배되어 출력 port 2, port 3로 각각 50W 전력이 출력된다. Existing 1/2 Gysel power dividers, for example, when 100W power is applied to input port 1, 1/2 power is distributed and 50W power is output to output port 2 and port 3, respectively.

port 1은 입력 포트이며, port 2와 port 3은 출력 포트이다. port 1 is the input port, and port 2 and port 3 are output ports.

θ는 전기적인 길이,

Figure 112018116877070-pat00007
는 전송라인 특성 임피던스(port 1-2 전송라인, port 1-3 전송라인 특성 임피던스),
Figure 112018116877070-pat00008
,
Figure 112018116877070-pat00009
는 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 특성 임피던스, R은 럼프드 소자의 격리용 저항(lumped isolation resistor)이다. 럼프드 소자(lumped element)는 저항, 인버터, 커패시터 등의 개별 소자를 의미한다. θ is the electrical length,
Figure 112018116877070-pat00007
Is the transmission line characteristic impedance (port 1-2 transmission line, port 1-3 transmission line characteristic impedance),
Figure 112018116877070-pat00008
,
Figure 112018116877070-pat00009
Is the characteristic impedance of the multi-band phase inverter, R is the lumped isolation resistor of the lumped device. A lumped element refers to individual elements such as resistors, inverters, and capacitors.

이전 연구 [1]-[4]에 의하면, 다중 대역 Gysel 전력 분배기(multi-band Gysel PD)는 위상 인버터(

Figure 112018116877070-pat00010
,θ)를 재설계하였으며, 다중 대역 Gysel 전력 분배기는
Figure 112018116877070-pat00011
특성 임퍼던스 및 (2N-1), N= 1,2,3인 각각의 통과대역(passband)에서 90°phase response를 갖는 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 설계로 간주될 수 있다. According to previous studies [1]-[4], a multi-band Gysel PD is a phase inverter (
Figure 112018116877070-pat00010
,θ), and multi-band Gysel power divider
Figure 112018116877070-pat00011
It can be considered the design of a multi-band phase inverter with characteristic impedance and 90° phase response in each passband with (2N-1), N= 1,2,3. .

도 2는 본 발명에서 제안된 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 개념도이다. 2 is a conceptual diagram of a multi-band phase inverter proposed in the present invention.

다중 대역 위상 인버터는 2개의 임피던스 매칭 선로(

Figure 112018116877070-pat00012
)과 직사각형으로 표시된 멀티-밴드 바이어싱 네트워크(multi-band biasing network)로 구성된다.
Figure 112018116877070-pat00013
는 임피던스 매칭 라인(impedance matching line)의 특성 임피던스,
Figure 112018116877070-pat00014
는 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이(electrical length), λ는 전력분배기(PD)에서 동작 주파수에서의 파장이다.Multi-band phase inverter has two impedance matching lines (
Figure 112018116877070-pat00012
) And a rectangular multi-band biasing network.
Figure 112018116877070-pat00013
Is the characteristic impedance of the impedance matching line,
Figure 112018116877070-pat00014
Is the electrical length of the impedance matching line, and λ is the wavelength at the operating frequency in the power divider (PD).

전력분배기(PD)의 n번째 동작 주파수의 파장이

Figure 112018116877070-pat00015
이고 오픈 스터브의 분기된 길이가 각각
Figure 112018116877070-pat00016
일 때, 2 오픈 스터브 사이의 길이는
Figure 112018116877070-pat00017
이다.The wavelength of the nth operating frequency of the power divider (PD)
Figure 112018116877070-pat00015
And the branch length of the open stub is
Figure 112018116877070-pat00016
Is the length between 2 open stubs
Figure 112018116877070-pat00017
to be.

위상 인버터(phase inverter)에 대하여 ABCD 매트릭스 이론(ABCD matrix theory)에 적용한 후에, 다음과 같이 식 (1)을 얻을 수 있다. After applying the phase inverter to the ABCD matrix theory, Equation (1) can be obtained as follows.

식(1)은 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 ABCD 매트릭스 방정식이다. Equation (1) is the ABCD matrix equation of a multi-band phase inverter.

Figure 112018116877070-pat00018
(1)
Figure 112018116877070-pat00018
(One)

여기서,

Figure 112018116877070-pat00019
은 다중 대역 위상 인버터의 등가 임피던스(equivalent impedance),
Figure 112018116877070-pat00020
은 port 1로부터 각각의 open-end stub로 보여진 바와 같이 멀티-밴드 바이어싱 네트워크의 등가 어드미턴스(equivalent admittance)이다. 멀티-밴드 바이어싱 네트워크의 등가 어드미턴스
Figure 112018116877070-pat00021
이 무한대 인 [7]-[8] 합리적인 설계를 위해, 메커니즘은
Figure 112018116877070-pat00022
의 중심주파수에서 1st 통과대역(1st passband)이 존재하고, point 1은
Figure 112018116877070-pat00023
트렁크 라인(
Figure 112018116877070-pat00024
trunk line)의 영향에 의해 단락 된
Figure 112018116877070-pat00025
오픈-엔드 스터브(shunted
Figure 112018116877070-pat00026
open-end stubs) 때문에 단락(shorted)될 것이다, 단락된 점(shorted point)은 point 0에서 open하도록 변환될 것이다. 다른 통과대역들(passbands)은 동일한 원리를 갖는다. here,
Figure 112018116877070-pat00019
Is the equivalent impedance of a multi-band phase inverter,
Figure 112018116877070-pat00020
Is the equivalent admittance of a multi-band biasing network, as shown by each open-end stub from port 1. Equivalent admittance of a multi-band biasing network
Figure 112018116877070-pat00021
For this infinite [7]-[8] rational design, the mechanism is
Figure 112018116877070-pat00022
1st passband exists at the center frequency of and point 1 is
Figure 112018116877070-pat00023
Trunk line(
Figure 112018116877070-pat00024
trunk line)
Figure 112018116877070-pat00025
Open-ended stub
Figure 112018116877070-pat00026
Because of the open-end stubs, the shorted point will be converted to open at point 0. Other passbands have the same principle.

바이어싱 네트워크는 설계 방정식들은 전력 분배기(PD)의 n번째 동작 주파수 파장

Figure 112018116877070-pat00027
이고 두 open stub 사이의 거리
Figure 112018116877070-pat00028
이며, n번째 동작 주파수 비율(
Figure 112018116877070-pat00029
)이
Figure 112018116877070-pat00030
(n번째 중심주파수
Figure 112018116877070-pat00031
, n-1번째 중심주파수
Figure 112018116877070-pat00032
) 일 때, In the biasing network, the design equations are for the nth operating frequency wavelength of the power divider (PD).
Figure 112018116877070-pat00027
Is the distance between two open stubs
Figure 112018116877070-pat00028
Is, nth operating frequency ratio (
Figure 112018116877070-pat00029
)this
Figure 112018116877070-pat00030
(nth center frequency
Figure 112018116877070-pat00031
, n-1th center frequency
Figure 112018116877070-pat00032
) when,

n번째와 n-1번째의 오픈 스터브(open stub)의 길이는 다음과 같이 표시된다. The lengths of the nth and n-1th open stubs are indicated as follows.

Figure 112018116877070-pat00033
(2)
Figure 112018116877070-pat00033
(2)

여기서, ln은 n 번째 길이,

Figure 112018116877070-pat00034
은 n-1 번째 길이 이다. Where ln is the nth length,
Figure 112018116877070-pat00034
Is the n-1th length.

각각의 통과대역(passband)의 각각의 중심주파수는

Figure 112018116877070-pat00035
>
Figure 112018116877070-pat00036
>
Figure 112018116877070-pat00037
....
Figure 112018116877070-pat00038
>
Figure 112018116877070-pat00039
, (n은 1보다 큰 자연수)이다.Each center frequency of each passband is
Figure 112018116877070-pat00035
>
Figure 112018116877070-pat00036
>
Figure 112018116877070-pat00037
....
Figure 112018116877070-pat00038
>
Figure 112018116877070-pat00039
, (n is a natural number greater than 1).

n = 1,

Figure 112018116877070-pat00040
인 특별한 경우, 식(1)에서
Figure 112018116877070-pat00041
로 대체한 후에 다음 식을 얻을 수 있다. n = 1,
Figure 112018116877070-pat00040
In the special case, Eq. (1)
Figure 112018116877070-pat00041
After replacing with, we can get the following equation.

Figure 112018116877070-pat00042
(3a)
Figure 112018116877070-pat00042
(3a)

Figure 112018116877070-pat00043
(3b)
Figure 112018116877070-pat00043
(3b)

Figure 112018116877070-pat00044
(3c)
Figure 112018116877070-pat00044
(3c)

여기서,

Figure 112018116877070-pat00045
는 임피던스 매칭 라인(impedance matching line)의 특성 임피던스,
Figure 112018116877070-pat00046
는 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이(electrical length) 이다.here,
Figure 112018116877070-pat00045
Is the characteristic impedance of the impedance matching line,
Figure 112018116877070-pat00046
Is the electrical length of the impedance matching line.

상기 식 3a,b,c에서, 멀티 밴드 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 위상 응답(phase response) 및 특성 임피던스(characteristic impedance)는 임피던스 매칭 라인들에 의해 영향을 받는다. 이 설계를 위해, 요구된 특성 임피던스는

Figure 112020043466526-pat00047
이며, 식 3a, 3b, 3c에 의해 다음 관계식을 얻게 된다. In equations 3a,b,c, the phase response and characteristic impedance of a multi-band phase inverter are affected by impedance matching lines. For this design, the required characteristic impedance is
Figure 112020043466526-pat00047
Is, and the following relational expression is obtained by expressions 3a, 3b, and 3c.

Figure 112018116877070-pat00048
(4)
Figure 112018116877070-pat00048
(4)

표 1은 실시예에서 사용된 3-대역 위상 인버터(tri-band phase inverter)의 파라미터들에 따라 계산된 값과 HFSS 필드 시뮬레이터에 의해 최적화 된 값[단위 mm]을 보인다. Table 1 shows the values calculated according to the parameters of the tri-band phase inverter used in the example and the values optimized by the HFSS field simulator [unit mm].

Figure 112018116877070-pat00049
Figure 112018116877070-pat00049

도 3은 본 발명에서 설계된 다중 대역 전력 분배기(multi band power divider, tri-band Gysel power divider)의 패턴과 물리적인 크기를 보인 도면이다. 다중 대역 전력 분배기는 tri-band Gysel power divider를 구현하였다. 3 is a view showing a pattern and a physical size of a multi-band power divider (tri-band Gysel power divider) designed in the present invention. The multi-band power divider implements a tri-band Gysel power divider.

본 발명의 다중 대역 전력 분배기는 tri-band Gysel power divider이며, The multi-band power divider of the present invention is a tri-band Gysel power divider,

다중 대역 전력 분배기의 입력 port 1; Input port 1 of the multi-band power divider;

상기 다중 대역 전력 분배기의 출력 port 2,3; Output ports 2 and 3 of the multi-band power divider;

입력 port에 직사각형 구조의 전송라인을 통해 상방향과 하방향으로 각각 출력 포트 2, 출력 포트3으로 분기되고, 각각의 출력 port 2,3에 형성되는 출력 port 2의 임피던스 변환기와 출력 port 3의 임피던스 변환기(impedance transformer); Impedance of output port 2 impedance converter and output port 3 branched to output port 2 and output port 3 in the upward and downward directions, respectively, through the transmission line of the rectangular structure to the input port. An impedance transformer;

상기 출력 port 2의 임피던스 변환기와 상기 출력 port 3의 임피던스 변환기에 굵은 직사각형 구조의 트렁크 전송 라인(trunk line, TL)을 통해 상하 방향으로 각각 연결되는 출력 port 2의 위상 인버터와 출력 port 3의 위상 인버터(phase inverter)(굵은 부분); The phase inverter of the output port 2 and the phase inverter of the output port 3 are respectively connected to the impedance converter of the output port 2 and the impedance converter of the output port 3 in the vertical direction through the trunk transmission line (TL) of a thick rectangular structure. (phase inverter) (thick part);

상기 출력 port 2의 위상 인버터의 좌우에 형성된 출력 port 2의 단락 된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stub)들; 및 상기 출력 port 3의 위상 인버터의 좌우에 형성된 출력 port 3의 단락 된 오픈-엔드 스터브(shunted open-end stub)들; Shorted open-end stubs of the output port 2 formed on the left and right sides of the phase inverter of the output port 2; And short-circuited open-end stubs of the output port 3 formed on the left and right sides of the phase inverter of the output port 3;

상기 출력 port 2의 위상 인버터와 상기 출력 port 3의 위상 인버터의 직사 각형 내부에 구비된 비아 홀(via hole); 상기 비아 홀(via hole)의 상측과 하측에 구비되며 럼프드 소자의 격리용 저항으로 사용되는 2개의 럼프드 격리 저항(lumped isolation R)(빗금친 2 부분);를 포함한다.A via hole provided inside a rectangular shape of the phase inverter of the output port 2 and the phase inverter of the output port 3; And two lumped isolation resistors (two hatched portions) provided on the upper and lower sides of the via hole and used as isolation resistors for the lumped elements.

다중 대역 전력 분배기의 포트 임피던스(port impedance)는

Figure 112020043466526-pat00050
이며, 테프론 기판 상에
Figure 112020043466526-pat00051
= 2.54의 상대 유전율(relative dielectric constant), h = 0.54 mm의 두께, T = 0.018 mm 도체 높이로 제조된다. The port impedance of a multi-band power divider is
Figure 112020043466526-pat00050
Is, on the Teflon substrate
Figure 112020043466526-pat00051
= 2.54 relative dielectric constant, h = 0.54 mm thick, T = 0.018 mm conductor height.

상기 다중 대역 전력 분배기는 실시예에서는, 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 동작하는 트리-밴드 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider) 사용한다. In the embodiment, the multi-band power divider uses a tri-band Gysel Power Divider operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequencies.

상기 다중 대역 전력 분배기(multi band power divider)는 적어도 2개 이상의 중심주파수에서 동작될 수 있다.The multi-band power divider may be operated at least two or more center frequencies.

상기 트렁크 전송 라인(trunk line) 및 모든 open-end stubs의 각각의 특성 임피던스들(characteristic impedances)은 50Ω 및 100Ω 이다.The characteristic impedances of the trunk transmission line and all open-end stubs are 50 Ω and 100 Ω, respectively.

tri-band Gysel Power Divider 실시예에서는, 다중 대역 전력 분배기의 각 출력 포트2,3의 오픈-엔드 스터브(open-end stub)의 수는 각 출력 포트2,3마다 동일한 통과 대역(passband)들이 존재하는 3개의 오픈-엔드 스터브(open-end stub)를 구비한다. In the tri-band Gysel Power Divider embodiment, the number of open-end stubs of each output port 2 and 3 of the multi-band power divider is the same passband for each output port 2 and 3 It has three open-end stubs.

III. 시뮬레이션과 측정 결과 III. Simulation and measurement results

제안된 설계 방법을 입증하기 위해, 다중 대역 전력 분배기는 실시예에서는 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 동작하는 3-대역 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider)가 설계되고 시뮬레이션하고 제조되었다.To demonstrate the proposed design method, the multi-band power divider is designed, simulated, and manufactured in an embodiment in a 3-band Gysel Power Divider operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequencies. Became.

도 2에 도시된 구조에 의하면, 이 경우, 트렁크 전송 라인(trunk line) 및 모든 open-end stubs의 의 각각의 특성 임피던스들(characteristic impedances)은 50Ω 및 100Ω이다. 각 출력 포트2,3의 오픈-엔드 스터브(open-end stub)의 수는 각 포트당 동일한 통과 대역(passbands)들이 존재하는 3개의 오픈-엔드 스터브(open-end stub)를 구비한다. According to the structure shown in Fig. 2, in this case, the characteristic impedances of the trunk transmission line and all open-end stubs are 50 Ω and 100 Ω, respectively. The number of open-end stubs of each output port 2, 3 has three open-end stubs where the same passbands per port exist.

식 (2) 및 (4)를 통해 트리-밴드 위상 인버터(tri-band phase inverter)의 파라미터들은 또한, 최적화 값이 주어진 표1에 표시된 바와 같이 계산되었다. Through the equations (2) and (4), the parameters of the tri-band phase inverter were also calculated as indicated in Table 1 given the optimization values.

도 3의 도시된 바와 같이, 설계 패턴과 물리적인 크기를 도시하였다. 테프론 기판 상에 하나의 비아 홀(via hole)이 전개되고, 2개의 럼프드 격리 저항들이 표면 실장 기술(surface mount technology, SMT)에 의해 구비되었다. As shown in FIG. 3, the design pattern and physical size are illustrated. One via hole was developed on the Teflon substrate, and two lumped isolation resistors were provided by surface mount technology (SMT).

도 4는 본 발명의 다중 대역 전력 분배기(tri-band Gysel power divider)의 측정된 결과와 시뮬레이션 결과를 나타내며, (a) 입력 port 1에서의 반사 손실(

Figure 112020010757725-pat00052
), 입력 port 1의 입력 신호에 대한 출력 port 2의 삽입 손실(
Figure 112020010757725-pat00053
)을 갖는 출력 전달 특성; (b) 다중 대역 전력 분배기의 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 출력 port 2,3들의 isolation 특성; (c) 출력 port 2,3의 출력 신호의 세기(intensity)와 위상(phase)이 주파수에 따라 일정한 정도를 보인 출력 전달 특성을 보인 도면이다. Figure 4 shows the measured results and simulation results of the multi-band power divider (tri-band Gysel power divider) of the present invention, (a) return loss at input port 1 (
Figure 112020010757725-pat00052
), insertion loss of output port 2 to input signal of input port 1 (
Figure 112020010757725-pat00053
) Output transmission characteristics; (b) isolation characteristics of output ports 2 and 3 at the 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequencies of the multi-band power divider; (c) It is a diagram showing the output transmission characteristics in which the intensity and phase of the output signals of the output ports 2 and 3 show a certain degree according to the frequency.

Figure 112018116877070-pat00054
는 입력 port 1에서의 반사 손실(return loss)이다.
Figure 112018116877070-pat00054
Is the return loss at input port 1.

Figure 112018116877070-pat00055
은 입력 port 1의 입력 신호에 대한 출력 port 2의 삽입 손실(insertion loss)이다.
Figure 112018116877070-pat00055
Is the insertion loss of output port 2 to the input signal of input port 1.

Figure 112018116877070-pat00056
는 출력 port2의 입력 신호에 대한 반사 손실이다.
Figure 112018116877070-pat00056
Is the return loss for the input signal at output port2.

Figure 112018116877070-pat00057
는 출력 port2의 입력 신호에 대한 출력 port3의 삽입 손실을 나타낸 전달 특성이며,
Figure 112018116877070-pat00058
가 작으면 분기된 1/2 전력이 passband로 통과되며,
Figure 112018116877070-pat00059
가 상대적으로 크면 passband로 분기된 전력이 통과되지 않는다.
Figure 112018116877070-pat00057
Is a transfer characteristic showing the insertion loss of the output port3 to the input signal of the output port2,
Figure 112018116877070-pat00058
If is smaller, 1/2 branch power is passed through the passband,
Figure 112018116877070-pat00059
If is relatively large, power branched to the passband is not passed.

도 4(a)를 참조하면, 3개의 측정된 통과 대역들(passbands)은 각각 13.2%, 13.6%, 및 10.4%의 3dB bandwidth를 갖는 3.07GHz, 2.47 GHz 및 1.93 GHz에서 중심 주파수를 갖는다. Referring to FIG. 4(a), the three measured passbands have center frequencies at 3.07 GHz, 2.47 GHz, and 1.93 GHz with 3 dB bandwidths of 13.2%, 13.6%, and 10.4%, respectively.

다중 대역 전력 분배기의 각 통과 대역(passband)에서, 입력 port 1의 입력 신호에 대한 출력 port 2의 최대 삽입 손실(maximum insertion loss,

Figure 112018116877070-pat00060
) 및 입력 port 1에서의 최소 반사 손실(minimum return loss,
Figure 112018116877070-pat00061
)은 각각 -18.53 dB/-3.19 dB와, -20.60 dB/-3.27 dB와 그리고 -21.28 dB/-3.11 dB이다.In each passband of the multi-band power divider, the maximum insertion loss of the output port 2 to the input signal of the input port 1 (maximum insertion loss,
Figure 112018116877070-pat00060
) And minimum return loss at input port 1
Figure 112018116877070-pat00061
) Are -18.53 dB/-3.19 dB, -20.60 dB/-3.27 dB and -21.28 dB/-3.11 dB, respectively.

도 4(b)에 도시된 바와 같이, 격리 성능(isolation performance)은 우수하였고, 각각의 최대 손실(respective maximum loss,

Figure 112020010757725-pat00062
)는 -23.18 dB, -28.44 dB 및 -20.30 dB이다. As shown in Figure 4 (b), the isolation performance (isolation performance) was excellent, each maximum loss (respective maximum loss,
Figure 112020010757725-pat00062
) Are -23.18 dB, -28.44 dB and -20.30 dB.

다중 대역 전력 분배기의 진폭과 위상 불균형(amplitude and phase imbalance)은 0.5dB 및 5° 보다 작은 것을 도 4(c)에 도시하였다. The amplitude and phase imbalance of the multi-band power divider is less than 0.5dB and 5°, and is shown in FIG. 4(c).

출력 port 2,3의 출력 신호의 진폭(amplitude)과 위상(phase)이 GHz 대역의 주파수에 따라 거의 일정하였다. The amplitude and phase of the output signals of the output ports 2 and 3 were almost constant according to the frequency of the GHz band.

IV. 결론 IV. conclusion

본 연구에서, 새로운 다중 대역 전력 분배기(multi band power divider)는 실시예에서 tri-band Gysel power divider의 구체적인 설계 방정식을 유도하고 제시하였다. 멀티-밴드 바이어싱 네트워크(multi-band biasing network)는 트렁크 전송 라인(trunk line)과 오픈-엔드 스터브(open-end stubs)들로 구성된다. In this study, a new multi-band power divider is derived and presented a specific design equation of a tri-band Gysel power divider in the embodiment. A multi-band biasing network consists of a trunk line and open-end stubs.

제시한 설계를 입증하기 위해, tri-band Gysel power divider는 다중 대역 전력 분배기의 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 동작되도록 설계되고 제조되고 특성화되었다.To demonstrate the proposed design, the tri-band Gysel power divider was designed, manufactured and characterized to operate at the 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequencies of multi-band power dividers.

Figure 112018116877070-pat00063
Figure 112018116877070-pat00063

측정 결과는 시뮬레이션 결과와 탁월한 일치를 보였다. 또한, 상기 설명한 바와 같이, 새로운 Gysel PD는 5세대 이동통신 등의 이동통신 기지국과 중계기의 송신기의 HPA(High Power Amplifier) 등의 마이크로웨이브의 적용에 더 적합하며, 고-전력 처리 능력(high-power handling capability) 뿐만아니라 Wilkimson PD 보다 더 높은 주파수에서 동작할 수 있다. The measurement results showed excellent agreement with the simulation results. In addition, as described above, the new Gysel PD is more suitable for the application of microwaves such as high power amplifiers (HPA) of mobile communication base stations such as 5th generation mobile communication and repeater transmitters, and high-power processing capability (high- power handling capability) as well as higher frequencies than Wilkimson PD.

다중 대역 전력 분배기(multi-band power divider)는 LTE 4G/5G 이동통신의 이동통신 기지국과 중계기의 송신기의 HPA(High Power Amplifier)의 마이크로웨이브 응용, 또는 파워 앰프(PA) 시스템의 전력분배기(PD)로 사용되며, 안정적으로 전력 분배를 제공하게 되었다. The multi-band power divider is a microwave application of a high power amplifier (HPA) of a mobile communication base station and a repeater transmitter of LTE 4G/5G mobile communication, or a power divider (PD) power distribution system (PD) ), and provides stable power distribution.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but the present invention is within the scope not departing from the technical spirit and scope of the present invention described in the following claims by those of ordinary skill in the art. It will be understood that various modifications or variations can be carried out.

port 1: 전력분배기의 입력 포트
port 2, port 3: 전력 분배기의 출력 포트
θ: 전기적인 길이,

Figure 112018116877070-pat00064
: 전송라인 특성 임피던스(port 1-2 전송라인, port 1-3 전송라인 특성 임피던스),
Figure 112018116877070-pat00065
,
Figure 112018116877070-pat00066
: 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 특성 임피던스
R: 럼프드 소자의 격리용 저항(lumped isolation resistor)
Figure 112018116877070-pat00067
: 임피던스 매칭 라인의 특성 임피던스
Figure 112018116877070-pat00068
: 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이(electrical length) port 1: Input port of the power distributor
port 2, port 3: output port of the power distributor
θ: electrical length,
Figure 112018116877070-pat00064
: Transmission line characteristic impedance (port 1-2 transmission line, port 1-3 transmission line characteristic impedance),
Figure 112018116877070-pat00065
,
Figure 112018116877070-pat00066
: Characteristic impedance of multi-band phase inverter
R: Lumped isolation resistor
Figure 112018116877070-pat00067
: Characteristic impedance of impedance matching line
Figure 112018116877070-pat00068
: Electrical length of impedance matching line

Claims (9)

다중 대역 전력 분배기의 입력 port 1;
상기 다중 대역 전력 분배기의 출력 port 2,3;
입력 port에 직사각형 구조의 전송 라인을 통해 출력 포트 2,3으로 분기되고, 각각의 출력 port 2,3에 형성되는 출력 port 2의 임피던스 변환기와 출력 port 3의 임피던스 변환기;
상기 출력 port 2의 임피던스 변환기와 상기 출력 port 3의 임피던스 변환기에 직사각형 구조의 트렁크 전송 라인을 통해 상하 방향으로 각각 연결되는 출력 port 2의 위상 인버터와 출력 port 3의 위상 인버터;
상기 출력 port 2의 위상 인버터의 좌우에 형성된 출력 port 2의 오픈-엔드 스터브들; 및 상기 출력 port 3의 위상 인버터의 좌우에 형성된 출력 port 3의 단락 된 오픈-엔드 스터브들;
상기 출력 port 2의 위상 인버터와 상기 출력 port 3의 위상 인버터의 직사 각형 내부에 구비된 비아 홀; 및 상기 비아 홀의 상측과 하측에 구비되며 럼프드 소자의 격리용 저항으로 사용되는 각각의 럼프드 격리 저항(R)을 포함하며,
상기 출력 port 2의 위상 인버터와 상기 출력 port 3의 위상 인버터는 다중 대역 위상 인버터로써 상기 다중 대역 위상 인버터는 2개의 임피던스 매칭 선로(
Figure 112020043466526-pat00146
)과 직사각형으로 표시된 멀티-밴드 바이어싱 네트워크(multi-band biasing network)로 구성되며,
Figure 112020043466526-pat00147
는 임피던스 매칭 라인의 특성 임피던스,
Figure 112020043466526-pat00148
는 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이(electrical length) 이며,
위상 인버터(phase inverter)에 대하여 ABCD 매트릭스 이론(ABCD matrix theory)에 적용한 후에, 다중 대역 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 ABCD 매트릭스 방정식은 식(1)과 같이 표시되며,
Figure 112020043466526-pat00149
(1)
여기서,
Figure 112020043466526-pat00150
은 다중 대역 위상 인버터의 등가 임피던스(equivalent impedance),
Figure 112020043466526-pat00151
은 port 1로부터 각각의 open-end stub로 멀티-밴드 바이어싱 네트워크의 등가 어드미턴스(equivalent admittance)이며, 멀티-밴드 바이어싱 네트워크의 등가 어드미턴스
Figure 112020043466526-pat00152
이 무한대 이고,
Figure 112020043466526-pat00153
의 중심주파수에서 1st 통과대역(1st passband)이 존재하고, point 1은
Figure 112020043466526-pat00154
트렁크 라인(
Figure 112020043466526-pat00155
trunk line)의 영향에 의해 단락 된
Figure 112020043466526-pat00156
오픈-엔드 스터브(shunted
Figure 112020043466526-pat00157
open-end stubs) 때문에 단락(shorted)되며,
바이어싱 네트워크는 설계 방정식들은 전력 분배기(PD)의 n번째 동작 주파수 파장
Figure 112020043466526-pat00158
이고 두 open stub 사이의 거리
Figure 112020043466526-pat00159
이며, n번째 동작 주파수 비율(
Figure 112020043466526-pat00160
)이
Figure 112020043466526-pat00161
(n번째 중심주파수
Figure 112020043466526-pat00162
, n-1번째 중심주파수
Figure 112020043466526-pat00163
) 일 때,
n번째와 n-1번째의 오픈 스터브의 길이는 다음과 같이 표시되고,
Figure 112020043466526-pat00164
(2)
여기서, ln은 n 번째 길이,
Figure 112020043466526-pat00165
은 n-1 번째 길이,
각각의 통과대역(passband)의 각각의 중심주파수는
Figure 112020043466526-pat00166
>
Figure 112020043466526-pat00167
>
Figure 112020043466526-pat00168
....
Figure 112020043466526-pat00169
>
Figure 112020043466526-pat00170
, n은 1보다 큰 자연수 이며,
n = 1,
Figure 112020043466526-pat00171
인 특별한 경우, 식(1)에서
Figure 112020043466526-pat00172
로 대체한 후에 다음 식을 얻을 수 있으며,
Figure 112020043466526-pat00173
(3a)
Figure 112020043466526-pat00174
(3b)
Figure 112020043466526-pat00175
(3c)
여기서,
Figure 112020043466526-pat00176
는 임피던스 매칭 라인의 특성 임피던스,
Figure 112020043466526-pat00177
는 임피던스 매칭 라인의 전기적인 길이 이고,
상기 식 3a,b,c에서, 멀티 밴드 위상 인버터(multi-band phase inverter)의 위상 응답(phase response) 및 특성 임피던스(characteristic impedance)는 임피던스 매칭 라인들에 의해 영향을 받으며, 특성 임피던스는
Figure 112020043466526-pat00178
이며, 식 3a, 3b, 3c에 의해
Figure 112020043466526-pat00179
(4)의 식이 계산되는, 다중 대역 전력 분배기.Input port 1 of the multi-band power divider;
Output ports 2 and 3 of the multi-band power divider;
An impedance converter of the output port 2 and an impedance converter of the output port 3, which are branched to the output ports 2 and 3 through a transmission line having a rectangular structure to the input port;
A phase inverter of the output port 2 and a phase inverter of the output port 3 respectively connected to the impedance converter of the output port 2 and the impedance converter of the output port 3 in a vertical direction through a trunk transmission line having a rectangular structure;
Open-end stubs of the output port 2 formed on the left and right sides of the phase inverter of the output port 2; And short-circuited open-end stubs of output port 3 formed on the left and right sides of the phase inverter of the output port 3;
A via hole provided in a rectangular shape of the phase inverter of the output port 2 and the phase inverter of the output port 3; And respective lumped isolation resistors R provided on upper and lower sides of the via hole and used as isolation resistors for the lumped elements,
The phase inverter of the output port 2 and the phase inverter of the output port 3 are multi-band phase inverters, and the multi-band phase inverter has two impedance matching lines (
Figure 112020043466526-pat00146
) And a multi-band biasing network indicated by a rectangle,
Figure 112020043466526-pat00147
Is the characteristic impedance of the impedance matching line,
Figure 112020043466526-pat00148
Is the electrical length of the impedance matching line,
After applying to the ABCD matrix theory for the phase inverter, the ABCD matrix equation of the multi-band phase inverter is expressed as Equation (1),
Figure 112020043466526-pat00149
(One)
here,
Figure 112020043466526-pat00150
Is the equivalent impedance of a multi-band phase inverter,
Figure 112020043466526-pat00151
Is the equivalent admittance of the multi-band biasing network from port 1 to each open-end stub, and is the equivalent admittance of the multi-band biasing network.
Figure 112020043466526-pat00152
This is infinity,
Figure 112020043466526-pat00153
1st passband exists at the center frequency of and point 1 is
Figure 112020043466526-pat00154
Trunk line(
Figure 112020043466526-pat00155
trunk line)
Figure 112020043466526-pat00156
Open-ended stub
Figure 112020043466526-pat00157
shorted due to open-end stubs),
In the biasing network, the design equations are for the nth operating frequency wavelength of the power divider (PD).
Figure 112020043466526-pat00158
Is the distance between two open stubs
Figure 112020043466526-pat00159
Is, nth operating frequency ratio (
Figure 112020043466526-pat00160
)this
Figure 112020043466526-pat00161
(nth center frequency
Figure 112020043466526-pat00162
, n-1th center frequency
Figure 112020043466526-pat00163
) when,
The lengths of the nth and n-1th open stubs are indicated as follows,
Figure 112020043466526-pat00164
(2)
Where ln is the nth length,
Figure 112020043466526-pat00165
Is the n-1th length,
Each center frequency of each passband is
Figure 112020043466526-pat00166
>
Figure 112020043466526-pat00167
>
Figure 112020043466526-pat00168
....
Figure 112020043466526-pat00169
>
Figure 112020043466526-pat00170
, n is a natural number greater than 1,
n = 1,
Figure 112020043466526-pat00171
In the special case, Eq. (1)
Figure 112020043466526-pat00172
After replacing with
Figure 112020043466526-pat00173
(3a)
Figure 112020043466526-pat00174
(3b)
Figure 112020043466526-pat00175
(3c)
here,
Figure 112020043466526-pat00176
Is the characteristic impedance of the impedance matching line,
Figure 112020043466526-pat00177
Is the electrical length of the impedance matching line,
In equations 3a,b,c, the phase response and characteristic impedance of the multi-band phase inverter are affected by impedance matching lines, and the characteristic impedance is
Figure 112020043466526-pat00178
Is, by equations 3a, 3b, 3c
Figure 112020043466526-pat00179
The multi-band power divider from which the equation (4) is calculated. 제1항에 있어서,
상기 다중 대역 전력 분배기의 포트 임피던스(port impedance)는
Figure 112018116877070-pat00069
이며, 테프론 기판 상에
Figure 112018116877070-pat00070
= 2.54의 상대 유전율(relative dielectric constant), h = 0.54 mm의 두께, T = 0.018 mm 도체 높이로 제조되는, 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
The port impedance of the multi-band power divider is
Figure 112018116877070-pat00069
Is, on the Teflon substrate
Figure 112018116877070-pat00070
= A multiband power divider made of a relative dielectric constant of 2.54, a thickness of h = 0.54 mm, and a conductor height of T = 0.018 mm. 제1항에 있어서,
상기 다중 대역 전력 분배기는 2.0 GHz, 2.5 GHz 및 3.0 GHz 중심 주파수에서 동작하는 트리-밴드 Gysel 전력 분배기(tri-band Gysel Power Divider) 인 것을 특징으로 하는 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
The multi-band power divider is a multi-band power divider, characterized in that the tri-band Gysel power divider (tri-band Gysel Power Divider) operating at 2.0 GHz, 2.5 GHz and 3.0 GHz center frequency. 제1항에 있어서,
상기 다중 대역 전력 분배기는 적어도 2개 이상의 중심주파수에서 동작하는 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
The multi-band power divider is a multi-band power divider operating at least two or more center frequencies. 제1항에 있어서,
상기 트렁크 전송 라인 및 모든 오픈-엔드 스터브(open-end stubs)들의 각각의 특성 임피던스들은 50Ω 및 100Ω 인 것을 특징으로 하는 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
Multi-band power divider, characterized in that the characteristic impedances of the trunk transmission line and all open-end stubs are 50 Ω and 100 Ω. 제1항에 있어서,
각 출력 포트2,3의 오픈-엔드 스터브의 수는 각 포트당 3개의 오픈-엔드 스터브를 구비하는, 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
A multi-band power divider, wherein the number of open-end stubs of each output port 2, 3 is provided with 3 open-end stubs per port. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다중 대역 전력 분배기의 3개의 측정된 통과 대역들(passbands)은 각각 13.2%, 13.6%, 및 10.4%의 3dB bandwidth를 갖는 3.07GHz, 2.47 GHz 및 1.93 GHz에서 중심 주파수를 가지며,
각 통과 대역(passband)에서, 입력 port 1의 입력 신호에 대한 출력 port 2의 최대 삽입 손실(maximum insertion loss,
Figure 112018116877070-pat00105
) 및 입력 port 1에서의 최소 반사 손실(minimum return loss,
Figure 112018116877070-pat00106
)은 각각 -18.53 dB/-3.19 dB와, -20.60 dB/-3.27 dB와 그리고 -21.28 dB/-3.11 dB이며,
격리 성능(isolation performance)은 각각의 최대 손실(respective maximum loss,
Figure 112018116877070-pat00107
)는 -23.18 dB, -28.44 dB 및 -20.30 dB 인 것을 특징으로 하는 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
The three measured passbands of the multi-band power divider have center frequencies at 3.07 GHz, 2.47 GHz and 1.93 GHz with 3 dB bandwidths of 13.2%, 13.6%, and 10.4%, respectively,
In each passband, the maximum insertion loss of output port 2 to the input signal of input port 1 (maximum insertion loss,
Figure 112018116877070-pat00105
) And minimum return loss at input port 1
Figure 112018116877070-pat00106
) Are -18.53 dB/-3.19 dB, -20.60 dB/-3.27 dB and -21.28 dB/-3.11 dB, respectively,
The isolation performance is the respective maximum loss,
Figure 112018116877070-pat00107
) Is -23.18 dB, -28.44 dB and -20.30 dB multi-band power divider, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 다중 대역 전력 분배기는 LTE 4G/5G 이동통신의 이동통신 기지국과 중계기의 송신기의 HPA(High Power Amplifier)의 마이크로웨이브 응용, 또는 파워 앰프(PA) 시스템의 전력분배기로 사용되며, 안정적으로 전력 분배를 제공하는, 다중 대역 전력 분배기.According to claim 1,
The multi-band power divider is used as a microwave application of a high power amplifier (HPA) of a mobile communication base station and a repeater transmitter of LTE 4G/5G mobile communication, or as a power divider of a power amplifier (PA) system, stably distributing power Providing a multi-band power divider.
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