KR100450690B1 - Circuit for Compensating Passband Flatness Using Reflection Wave Generator - Google Patents
Circuit for Compensating Passband Flatness Using Reflection Wave Generator Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 하이브리드 커플러의 입력단자와 격리단자를 입출력 단자로 사용하고, 각각의 결합단자에 동일한 반사특성을 갖는 각각의 반사 파형 발생기에 연결함에 의해 임피던스의 완전 정합과 함께 임의 부하의 반사손실 특성을 전송특성으로 변환하여 상보형 역 리플을 발생하는 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로에 관한 것이다.The present invention uses the input terminal and the isolation terminal of the hybrid coupler as input / output terminals, and connects the respective reflection waveform generators having the same reflection characteristics to each coupling terminal to achieve perfect matching of impedance and return loss characteristic of an arbitrary load. The present invention relates to a passband flatness compensation circuit using a reflection waveform generator that converts transmission characteristics into complementary inverse ripple.
본 발명은 각각 입력신호에 대하여 통과대역 안에서 주 시스템 신호의 상보형 역 리플 파형 특성을 반사 손실의 특성으로 갖는 제1 및 제2 반사 파형 발생기와, 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 입출력 단자를 각각 정합시켜 주며, 동시에 이 2개의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환해주는 하이브리드 커플러로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 하이브리드 커플러의 입력단자와 격리 단자를 입출력 단자로 사용하고, 결합 단자를 동일한 특성을 갖는 반사 파형 발생기의 입력 단자에 연결하며, 각각의 반사 파형 발생기의 출력 단은 부하저항을 연결시켜 파형의 리플 크기를 연결된 결합소자 들과 연계하여 구성한다.The present invention provides a first and a second reflected waveform generator having a return loss characteristic of the complementary inverse ripple waveform of the main system signal with respect to the input signal, respectively, and an input / output terminal of the first and second reflected waveform generators. And a hybrid coupler that converts the two return loss characteristics into one transmission characteristic at the same time. An input terminal and an isolation terminal of the hybrid coupler are used as input / output terminals, and a coupling terminal is connected to an input terminal of a reflection waveform generator having the same characteristics, and an output terminal of each reflection waveform generator connects a load resistance to ripple the waveform. Configure the size in conjunction with the connected coupling elements.
Description
본 발명은 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로에 관한 것으로, 특히 3dB 90°하이브리드 커플러의 입력단자와 격리단자를 입출력 단자로 사용하고, 각각의 결합단자에 동일한 반사특성을 갖는 각각의 반사 파형 발생기에 연결함에 의해 임피던스의 완전 정합과 함께 임의 부하의 반사손실 특성을 전송특성으로 변환하여 상보형 역 리플을 발생하는 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로에 관한 것이다.The present invention relates to a passband flatness compensation circuit using a reflection waveform generator. In particular, an input terminal and an isolation terminal of a 3 dB 90 ° hybrid coupler are used as input and output terminals, and each reflection terminal has the same reflection characteristics. The present invention relates to a passband flatness compensation circuit using a reflected waveform generator that generates complementary inverse ripple by converting return loss characteristics of an arbitrary load into a transmission characteristic with perfect matching of impedance by connecting to a waveform generator.
일반적으로 대역통과 여파기(BPF)는 여파기를 구성하는 공진기(Resonator)의 무부하 품질계수(Qu : Unloaded Quality Factor)에 의해 통과대역내의 손실 특성 및 저지대역 감쇠 특성 등이 결정된다. 즉, 품질계수가 높은 공진기를 이용하여 제작한 여파기는 더 작은 손실값과 급격한 감쇠 특성을 얻을 수 있는 반면, 품질계수가 작은 공진기로 제작된 여파기는 통과 대역내의 삽입손실이 증가하며 저지대역 감쇠 특성이 저하된다.In general, a band pass filter (BPF) determines loss characteristics and stopband attenuation characteristics in a passband by the unloaded quality factor (Qu) of a resonator constituting the filter. That is, the filter manufactured by using the resonator with high quality factor can get smaller loss value and rapid attenuation characteristic, while the filter manufactured by resonator with small quality factor increases insertion loss in the pass band and stopband attenuation characteristic. Is lowered.
또한, 여파기 설계시 가장 많이 이용되는 체비세프(Chebyshev)나 버터워스(Butterworth) 함수를 사용하여 설계된 이상적인 대역통과 여파기의 통과대역 내의 리플값은 여파기의 단수에 무관하게 일정해야 한다. 그러나 실제 대역통과 여파기를 구현할 경우에는 여파기를 구성하는 공진기의 사이즈에 따른 품질계수의 한계에 의해 여파기의 단수가 증가할수록 저지대역 감쇠 특성은 개선되나 통과대역 내의 삽입 손실값이 증가하며 또한, 중심 주파수와 통과대역 양단에서의 리플값의 평탄도가 저하된다. 그 결과 대역통과 여파기의 통과대역 특성 곡선은 전체적으로 중앙부가 볼록한 모양(convex)을 이룬다.In addition, the ripple value in the passband of an ideal bandpass filter designed using the Chebyshev or Butterworth function, which is most commonly used in filter design, should be constant regardless of the number of filters. However, when real bandpass filters are implemented, the stopband attenuation characteristics improve as the number of filters increases due to the limitation of the quality factor according to the size of the resonator constituting the filter, but the insertion loss in the passband increases and the center frequency The flatness of the ripple value at both ends of the passband is lowered. As a result, the passband characteristic curve of the bandpass filter is convex as a whole.
즉, 세라믹과 같은 유전체 및 기타 재료를 이용하여 여파기를 구현할 경우 유전체 재료 및 전극 물질의 특성과 공진기의 사이즈에 따라 여파기를 구성하는 공진기의 성능은 한계를 갖게 되고 이는 추가적으로 여파기의 손실특성 및 통과대역 리플특성의 한계를 가져오며 나아가, 이러한 여파기를 장착한 시스템은 시스템 전체의 평탄도가 악화되어 시스템의 성능 저하를 유발할 수 있다.In other words, when implementing the filter using a dielectric such as ceramic and other materials, the performance of the resonator constituting the filter is limited depending on the characteristics of the dielectric material and the electrode material and the size of the resonator. Further, the ripple characteristics are limited, and further, a system equipped with such a filter may deteriorate the flatness of the entire system and cause a decrease in system performance.
특히, 엄격한 주파수 선택도가 요구되는 중계기와 같은 시스템에서는 급격한 대역간 격리 특성을 위하여 저지대역 감쇠 특성이 우수한 대역통과 여파기 즉, 다단으로 구현된 대역통과 여파기를 채용하여야 하는데 종래 기술을 이용하여 구현된 대역통과 여파기의 경우에는 리플값의 평탄도가 저하되어 주파수 채널간의 전력 차가 발생하고 이는 중계기 시스템 전체의 품질을 저하시킬 수 있다.In particular, in a system such as a repeater requiring strict frequency selectivity, a bandpass filter having excellent stopband attenuation characteristics, that is, a multi-stage bandpass filter should be employed for rapid interband isolation. In the case of the bandpass filter, the flatness of the ripple value is lowered, causing a power difference between the frequency channels, which may reduce the quality of the entire repeater system.
예를 들어 도 1에 도시된 것과 같이 일반적인 대역통과 여파기는 통과대역 내에서 일정한 리플(1)을 가지며 신호를 전송시키는데, 이러한 여파기의 특성상 통과대역내의 중심주파수에서의 전송신호의 크기와 통과대역 끝에서의 전송신호의 크기는 상이할 수 있으며 이러한 전송신호의 크기 차이는 대역통과 여파기를 구성하는 공진기의 품질계수에 의해 결정된다.For example, as shown in FIG. 1, a general bandpass filter transmits a signal with a constant ripple (1) in a passband. Due to the characteristics of the filter, the magnitude of the transmission signal at the center frequency in the passband and the end of the passband are shown. The magnitude of the transmission signal at may be different and the difference of the transmission signal is determined by the quality factor of the resonator constituting the bandpass filter.
대역통과 여파기 및 이를 이용한 중계기 시스템 제작 시 종래 기술을 이용하여 상기의 문제점을 보완하기 위해서는 여파기를 구성하는 공진기의 사이즈를 증가시켜 공진기의 품질계수를 높여 여파기의 리플특성을 개선하는 방법이 이용되고 있으나 제한된 사이즈를 갖는 시스템을 구현할 경우 공진기의 사이즈 또한 한계를 갖게 되므로 상기의 방법은 근본적인 개선 방법이 될 수 없다.In order to compensate for the above problems by using the prior art when manufacturing a bandpass filter and a repeater system using the same, a method of improving the ripple characteristics of the filter by increasing the size of the resonator constituting the filter is used. The implementation of the system having a limited size also limits the size of the resonator, so the above method cannot be a fundamental improvement method.
따라서, 중계기 시스템에 유전체와 같이 정해진 사이즈의 한정된 품질계수를 갖는 공진기를 이용하여 제작한 대역통과 여파기를 채용할 경우에는 평탄도 보상회로를 부여하여 여파기의 저하된 통과대역 리플값의 평탄도를 보상하는 것이 필요하다.Therefore, when the bandpass filter manufactured by using a resonator having a limited quality factor of a predetermined size, such as a dielectric, is applied to the repeater system, a flatness compensation circuit is provided to compensate the flatness of the reduced passband ripple value of the filter. It is necessary to do
종래의 일반적인 통과대역 평탄도 보상회로는 도 5와 같이 한쌍의정합회로(matching circuit)(11,13)와 역 리플 파형 발생기(12)로 구성되어 있다. 여기서, 역 리플 파형 발생기(12)는 도 6과 같이 2N(N은 자연수)개의 공진기(RES1~RES2N)와 2N+1개의 결합소자(CPL1~CPL2N+1)를 이용하여 도 2와 같은 아래로 볼록한 역 리플 파형을 만들어 낸다.A conventional passband flatness compensation circuit is composed of a pair of matching circuits 11 and 13 and a reverse ripple waveform generator 12 as shown in FIG. Here, the reverse ripple waveform generator 12 uses 2N (N is a natural number) resonators RES 1 to RES 2N and 2N + 1 coupling elements CPL 1 to CPL 2N + 1 as shown in FIG. 6. Produces a convex downward ripple waveform such as
도 2의 평탄도 보상 리플은 도 1의 통과대역 리플(1)과 상보형 형상을 이루도록 통과대역의 양 끝단(S3,S4)이 융기되고 중앙부(C2)가 하강한 쌍봉 특성을 갖고 있다.The flatness compensation ripple of FIG. 2 has a bimodal characteristic in which both ends S3 and S4 of the passband are raised and the center C2 is lowered to form a complementary shape with the passband ripple 1 of FIG. 1.
이러한 역 리플 파형 발생기를 포함하는 평탄도 보상회로를 메인 시스템에 부가하여 메인 시스템의 전송특성을 도 4와 같은 통과대역 리플값의 평탄도가 개선한 주파수 특성을 갖게 하는 것이 필요하다. 이상적인 시스템의 전송특성(S21)은 통과대역의 양 끝단(S7,S8)과 중앙부(C4)가 동일한 레벨 크기를 갖는다.It is necessary to add the flatness compensation circuit including the reverse ripple waveform generator to the main system so that the transmission characteristics of the main system have a frequency characteristic in which the flatness of the passband ripple value as shown in FIG. 4 is improved. The transmission characteristic S 21 of the ideal system has the same level size at both ends S7 and S8 of the passband and the center C4.
이 경우 역 리플 파형 발생시 따라 다니는 입출력 단자의 임피던스의 부정합 현상을 개선하기 위해서 역 리플 파형 발생기 앞 혹은 뒤에는 정합회로(11,13)를 추가적으로 구성하는데 이것은 주로 감쇠기를 장착함으로써 해결한다. 그러나, 이러한 종래의 보상형 파형 시스템에서는 역 리플 파형 발생시 생기는 손실과, 감쇠기에 의한 손실이 있으므로 이를 보상하기 위해서 증폭기를 추가 장착해야 하는 등 시스템이 복잡해진다.In this case, in order to improve the impedance mismatch of the input / output terminals that follow when the reverse ripple waveform occurs, additional matching circuits 11 and 13 are formed before or after the reverse ripple waveform generator. This is mainly solved by mounting an attenuator. However, in the conventional compensated waveform system, there is a loss caused by the reverse ripple waveform and a loss caused by the attenuator. Therefore, the system needs to be additionally equipped with an amplifier to compensate for the loss.
이와 같이 2단 이상의 공진기를 캐스케이드(cascade)로 연결하여 이루어진 구조에서는 역 리플 파형 발생시 역 리플값이 크면 클수록 입출력의 정합특성은 틀어지게 되며 따라서 역 리플 파형 발생기 앞 혹은 뒤에는 결합되는 정합회로(11,13)는 복잡해지며 큰 삽입손실을 초래한다.As described above, in a structure in which two or more stage resonators are connected in cascade, the larger the inverse ripple value when the inverse ripple waveform is generated, the more the matching characteristic of the input / output is changed. Therefore, the matching circuit 11 is coupled before or after the inverse ripple waveform generator. 13) becomes complex and results in large insertion loss.
또한 역 리플 파형의 크기는 사용한 공진기의 품질계수나 대역폭에 따라 실제 구현상 많은 제약이 따르며 유전체 재료 및 전극 물질의 특성과 공진기 크기에 따라 역 리플 파형의 특성은 한계를 가지며 이는 추가적으로 손실 특성을 더 크게 한다.In addition, the size of the reverse ripple waveform has many limitations in actual implementation depending on the quality factor and bandwidth of the resonator used. The characteristics of the reverse ripple waveform have limitations depending on the characteristics of the dielectric material and the electrode material and the size of the resonator. Increase
일반적인 여파기 설계 이론에 따르면 품질계수가 낮은 2단 이상의 공진기를 캐스케이드로 연결하여 이루어진 구조에서 상대적으로 대역폭이 작은 경우 역 리플 파형의 특성은 구현하기가 매우 까다로우며 이때 발생하는 삽입손실은 매우 크다. 또한 역 리플 파형을 구현하고자 하는 대역 내에서도 대역 양 끝 단에서는 리플 파형이 완만하고 대역 중앙에서는 급격히 변하는 경우는 이를 구현하기가 기존의 방식으로는 매우 어렵다.According to the general filter design theory, the characteristics of the reverse ripple waveform is very difficult to implement when the bandwidth is relatively small in the cascade structure of two or more stage resonators with low quality factor, and the insertion loss is very large. In addition, even in a band where the reverse ripple waveform is to be implemented, it is very difficult to implement the ripple waveform at both ends of the band and rapidly changing at the center of the band.
일반적으로 2단 공진기를 이용한 역 리플 파형 발생기는 대역폭과 리플 크기가 정해지면 역 리플 파형의 모양은 고정되므로 원하는 임의모양의 역 리플 파형을 얻을 수 없게 된다. 원하는 모양의 역 리플 파형을 얻으려면 복잡한 회로가 추가되어야 하므로 크기가 매우 커진다.In general, the reverse ripple waveform generator using the two-stage resonator is fixed in the shape of the reverse ripple waveform when the bandwidth and the ripple size is determined, so that the desired reverse ripple waveform cannot be obtained. The size is very large because complex circuitry must be added to get the reverse ripple waveform of the desired shape.
역 리플 파형 발생기 및 이를 이용한 평탄도 보상회로의 기존방식은 쌍봉특성을 갖도록 2단의 공진회로를 기본으로 한 것으로서 이 2단의 공진회로로 역 리플 파형을 구현한 경우는 그 적용범위가 상대적으로 제한 받고 있다. 이를 극복하려면 다단의 공진기를 사용하여 원하는 파형을 얻을 수 있으나 이는 매우 시스템이 복잡해지는 단점이 있다. 한편 높은 품질계수를 갖는 공진회로를 꾸며 원하는 리플 값을 얻을 수 있으나 이는 공간적인 제약이 따른다.The conventional method of the reverse ripple waveform generator and the flatness compensation circuit using the same are based on the two-stage resonant circuit so as to have a bimodal characteristic. When the reverse ripple waveform is implemented by the two-stage resonant circuit, the application range is relatively It is restricted. To overcome this, the desired waveform can be obtained using a multi-stage resonator, but this has the disadvantage of making the system very complicated. On the other hand, a desired ripple value can be obtained by constructing a resonant circuit having a high quality factor, but this is subject to spatial constraints.
한편, 일반적인 대역 통과 여파기는 주어진 대역폭 및 통과 대역의 리플 및 감쇠 특성에 따라 공진기 및 입출력 단자간의 결합계수가 결정된다. 이러한 여파기는 소자로 시스템에 장착 시 50옴에 정합 되도록 하므로 통과 대역폭과 통과 대역 리플이 결정되면 대역내의 반사손실의 크기 및 모양이 결정된다. 따라서 원하는 반사손실(S11) 파형을 얻기가 어렵다.On the other hand, the general band pass filter determines the coupling coefficient between the resonator and the input and output terminals according to the ripple and attenuation characteristics of a given bandwidth and pass band. These filters allow the device to match 50 ohms when mounted into the system, so the passband and passband ripple determine the magnitude and shape of the return loss in the band. Therefore, it is difficult to obtain a desired return loss S 11 waveform.
따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 3dB 90°하이브리드 커플러의 입력단자와 격리단자를 입출력 단자로 사용하고, 각각의 결합단자에 동일한 반사특성을 갖는 각각의 반사파 발생기를 연결함에 의해 임피던스의 완전 정합과 함께 임의 부하의 반사손실 특성을 전송특성으로 변환하여 상보형 역 리플을 발생하는 것에 의해 구성방법이 간단하면서 삽입손실을 줄인 새로운 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to use an input terminal and an isolation terminal of a 3 dB 90 ° hybrid coupler as an input / output terminal, and each coupling terminal has the same reflection characteristics. Passband using a new reflection waveform generator with simple insertion and reduced insertion loss by generating complementary inverse ripple by converting return loss characteristics of arbitrary loads into transmission characteristics by connecting the reflected wave generators to perfect matching It is to provide a flatness compensation circuit.
본 발명의 다른 목적은 동일한 반사 특성을 갖는 1단 공진회로 2개와 부하 저항 및 공진기 결합소자를 이용하여 아래로 볼록한 상보형 리플 특성을 구현한 광대역 정합특성을 갖는 전송특성 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a transmission characteristic system having a broadband matching characteristic that implements complementary ripple characteristics convex downward using two first stage resonant circuits having the same reflection characteristics and a load resistor and a resonator coupling element.
본 발명의 또 다른 목적은 다단의 공진회로를 이용하여 만든 역 리플 파형발생기로서는 구현하기 힘든 역 리플 파형을 수월하게 구현하는 데 있다.Still another object of the present invention is to easily implement a reverse ripple waveform, which is difficult to implement with a reverse ripple waveform generator made using a multi-stage resonant circuit.
본 발명의 다른 목적은 역 리플 파형 생성시 수반되는 삽입 손실이 대역폭에 대해 비교적 둔감하게 반응하며 입출력에 하이브리드 커플러 단자를 사용함으로서 입출력 정합손실을 역 리플 파형 발생시 수반되는 삽입손실에 비하여 극히 미미한 수준으로 크게 제한한 통과대역 평탄도 보상회로를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is that the insertion loss associated with generating the reverse ripple waveform is relatively insensitive to the bandwidth, and by using the hybrid coupler terminal for the input and output, the input and output matching loss is extremely insignificant compared to the insertion loss associated with the reverse ripple waveform. It is to provide a passband flatness compensation circuit greatly limited.
본 발명의 다른 목적은 대역폭이 매우 작은 경우에도 파형 발생기의 삽입손실은 대역폭에 반비례하여 증가하지 않으며, 부하저항을 변화시킴에 따라 역 리플 크기를 조절할 수 있고, 전체적인 삽입 손실은 역 리플 크기와는 별개의 방식으로 나타나며 그 크기는 기존의 방식에 비해 월등히 작은 평탄도 보상회로를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is that even when the bandwidth is very small, the insertion loss of the waveform generator does not increase in inverse proportion to the bandwidth, and the reverse ripple magnitude can be adjusted by changing the load resistance, and the overall insertion loss is different from the reverse ripple magnitude. It is presented in a separate way and its size is much smaller than that of the conventional method to provide a flatness compensation circuit.
본 발명의 다른 목적은 대역통과여파기를 소자로서 시스템에 장착할 때 반사손실(S11)의 특성만 이용하므로 부하 저항을 50옴에 제한할 필요가 없고, 동일한 공진기 및 결합 구조에서도 부하 저항을 변화시킴으로서 반사손실의 깊이를 변화시킬 수 있으며, 또한 결합 양의 크기 및 특성을 변화시킴으로서 대역폭을 조절하여 다양한 모양 및 크기의 반사 손실 특성 즉, 역 리플 파형을 생성할 수 있는 역 리플 파형 발생기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to use only the characteristics of the return loss (S 11 ) when installing the bandpass filter as a device, there is no need to limit the load resistance to 50 ohms, by changing the load resistance even in the same resonator and coupling structure It is possible to provide a reverse ripple waveform generator that can vary the depth of the return loss and also adjust the bandwidth by varying the magnitude and characteristics of the coupling amount to produce return loss characteristics of various shapes and sizes, namely reverse ripple waveforms. have.
도 1은 통과대역 리플값의 평탄도가 저하된 대역통과 여파기 혹은 통과대역에서 리플값을 갖는 일반적인 시스템의 주파수 특성을 나타내는 그래프,1 is a graph showing frequency characteristics of a bandpass filter having a flatness of a passband ripple value or a general system having a ripple value in a passband.
도 2는 도 1에 도시된 대역통과 주파수 특성에서 리플값의 평탄도를 개선하기 위해 2단의 공진회로를 이용하여 구현한 역 리플 파형 발생기의 주파수 특성을 나타내는 그래프,FIG. 2 is a graph illustrating frequency characteristics of an inverse ripple waveform generator implemented using two-stage resonant circuits to improve flatness of ripple values in the bandpass frequency characteristics shown in FIG. 1;
도 3a는 본 발명에 따른 하이브리드 커플러와 1단 공진회로를 이용한 역 리플 발생기의 전송특성 그래프,3A is a graph of transmission characteristics of a reverse ripple generator using a hybrid coupler and a first stage resonant circuit according to the present invention;
도 3b는 본 발명에 따른 역 리플 파형 발생기의 반사손실의 주파수 특성을 나타내는 그래프,3b is a graph showing the frequency characteristics of the return loss of the inverse ripple waveform generator according to the present invention;
도 4는 메인 시스템에 본 발명에 따른 평탄도 보상회로를 부여하여 통과대역 리플값의 평탄도를 개선한 주파수 특성 그래프,4 is a frequency characteristic graph of improving flatness of a passband ripple value by applying a flatness compensation circuit according to the present invention to a main system;
도 5는 입출력 단에 정합회로가 적용된 일반적인 평탄도 보상회로를 나타낸 개략 구성도,5 is a schematic diagram illustrating a general flatness compensation circuit to which a matching circuit is applied to an input / output terminal;
도 6은 2N(N은 자연수)개의 공진기와 결합소자를 이용하여 구현된 도 5의 역 리플 파형 발생기의 개략 구성도,6 is a schematic configuration diagram of the inverse ripple waveform generator of FIG. 5 implemented using 2N resonators and coupling elements;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로의 개략 블록도,7 is a schematic block diagram of a passband flatness compensation circuit using a reflection waveform generator according to a first embodiment of the present invention;
도 8은 도 7의 상세 회로도,8 is a detailed circuit diagram of FIG.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로의 개략 블록도이다.9 is a schematic block diagram of a passband flatness compensation circuit using a reflection waveform generator according to a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
11,13 ; 정합회로 12 ; 역 리플 파형 발생기11,13; Matching circuit 12; Reverse ripple waveform generator
21 ; 하이브리드 커플러 21a,21b ; 입출력 단자21; Hybrid couplers 21a, 21b; I / O terminal
21c,21d ; 결합단자 22,23 ; 반사 파형 발생기21c, 21d; Coupling terminals 22,23; Reflected waveform generator
22a,23a ; 공진기 C1 ~C5 ;통과 대역의 중앙부22a, 23a; Resonators C1 to C5; center of passband
S1~S10 ; 통과 대역 양 끝단 R1,R2 ; 부하저항S1-S10; Both ends of the passband R1, R2; Load resistance
C11, C12, C21, C22 ; 결합 캐패시터C11, C12, C21, C22; Coupling capacitor
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각각 입력신호에 대하여 통과대역 안에서 주 시스템 신호의 상보형(complementary) 역 리플 파형 특성을 반사 손실 특성으로 가지며 서로 동일한 반사 손실 특성을 갖는 제1 및 제2 반사신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 반사 파형 발생기와, 상기 입력신호에서 3dB 감소한 크기로 제1출력이 발생되는 제1결합단자와 제1결합단자의 제1출력과 90°위상차를 갖는 제2출력이 발생되는 제2결합단자에 각각 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기가 접속되고 회로의 입력단자에 입력신호가 인가될 때 회로의 출력단자로부터 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환시킨 통과대역 평탄도 보상용 역 리플 파형을 발생하기 위한 3dB 90°하이브리드 커플러로 구성되며, 보상회로의 입출력 단자의 정합이 구현하고자 하는 역 리플 파형의 크기에 관계없이 이루어지는 것을 특징으로 하는 통과대역 평탄도 보상회로를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the first and second reflection loss characteristics having complementary inverse ripple waveform characteristics of the main system signal in the passband with respect to the input signals, respectively, and having the same reflection loss characteristics. First and second reflection waveform generators for generating the reflected signal, and a first phase having a 90 ° phase difference from the first output of the first coupling terminal and the first coupling terminal having a first output reduced in magnitude by 3 dB from the input signal; The reflection loss of the first and second reflection waveform generators from the output terminal of the circuit when the first and second reflection waveform generators are respectively connected to the second coupling terminal that generates two outputs and the input signal is applied to the input terminal of the circuit. It consists of a 3dB 90 ° hybrid coupler for generating an inverse ripple waveform for passband flatness compensation that converts the characteristics into a single transmission characteristic, and matches the input and output terminals of the compensation circuit. The present invention provides a passband flatness compensation circuit, which is formed regardless of the magnitude of an inverse ripple waveform to be implemented.
또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 각각 입력신호에 대하여 통과대역 안에서 주 시스템 신호의 상보형(complementary) 역 리플 파형 특성을 반사 손실 특성으로 가지며 서로 동일한 반사 손실 특성을 갖는 제1 및 제2 반사신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 반사 파형 발생기와, 상기 입력신호에서 3dB 감소한 크기로 제1출력이 발생되는 제1결합단자와 제1결합단자의 제1출력과 180°위상차를 갖는 제2출력이 발생되는 제2결합단자에 각각 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기가 접속되고 회로의 입력단자에 입력신호가 인가될 때 회로의 출력단자로부터 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환시킨 통과대역 평탄도 보상용 역 리플 파형을 발생하기 위한 3dB 180°하이브리드 커플러와, 상기 제1결합단자와 제1반사 파형 발생기 사이에 접속되어 상기 제1출력 및 제1반사신호를 90°위상 지연시켜 제1반사 파형 발생기 및 제1결합단자로 인가하기 위한 90°위상지연기로 구성되며, 보상회로의 입출력 단자의 정합이 구현하고자 하는 역 리플 파형의 크기에 관계없이 이루어지는 것을 특징으로 하는 통과대역 평탄도 보상회로를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a first and a second return loss characteristic having a complementary inverse ripple waveform characteristic of a main system signal in a passband with respect to an input signal, respectively, and having the same return loss characteristic. First and second reflection waveform generators for generating a reflected signal, and having a 180 ° phase difference from the first output of the first coupling terminal and the first coupling terminal having a first output reduced by 3 dB from the input signal; Reflection of the first and second reflection waveform generators from the output terminal of the circuit when the first and second reflection waveform generators are respectively connected to the second coupling terminal where the second output is generated and an input signal is applied to the input terminal of the circuit. A 3dB 180 ° hybrid coupler for generating a reverse ripple waveform for passband flatness compensation by converting the loss characteristic into one transmission characteristic, and the first coupling terminal and the first reflection waveform It consists of a 90 ° phase delay connected to the live signal to delay the first output signal and the first reflection signal by 90 ° and apply it to the first reflection waveform generator and the first coupling terminal. Provided is a passband flatness compensation circuit, which is formed regardless of the magnitude of an inverse ripple waveform to be implemented.
또한 상기 90°위상지연기는 상기 제2결합단자와 제2반사 파형 발생기 사이에 접속되어 상기 제2출력 및 제2반사신호를 90°위상 지연시켜 제2반사 파형 발생기 및 제2결합단자로 인가하는 것도 가능하다.In addition, the 90 ° phase delay unit is connected between the second coupling terminal and the second reflection waveform generator to delay the second output and the second reflection signal by 90 ° to apply the second reflection waveform generator and the second coupling terminal. It is also possible.
본 발명에서는 하이브리드 커플러의 입력단자와 격리 단자를 입출력 단자로 사용하고, 제1 및 제2 결합 단자를 동일한 특성을 갖는 반사 파형 발생기의 입력 단자에 연결하며, 각각의 반사 파형 발생기 출력단에는 부하저항을 연결시켜 반사 파형의 리플 크기를 연결된 결합소자들과 연계하여 설정한다.In the present invention, an input terminal and an isolation terminal of the hybrid coupler are used as input / output terminals, and the first and second coupling terminals are connected to input terminals of a reflection waveform generator having the same characteristics, and a load resistance is applied to each reflection waveform generator output terminal. The ripple magnitude of the reflected waveform is set in conjunction with the coupled coupling elements.
상기 부하 저항은 50옴 이외에 임의의 저항값으로 설정될 수 있다.The load resistance may be set to any resistance value other than 50 ohms.
또한, 상기 공진기와 하이브리드 커플러 및 부하 저항 사이에 연결되는 제1 및 제2 결합소자를 더 포함하며, 상기 부하저항을 고정시키고 공진기의 결합소자와 공진기의 특성을 변화시켜 역 리플의 크기와 모양을 조정하는 것도 가능하다.The apparatus may further include first and second coupling elements connected between the resonator, the hybrid coupler, and the load resistor, and fix the load resistance and change the characteristics of the coupling element and the resonator of the resonator to change the size and shape of the reverse ripple. It is also possible to adjust.
따라서 이 방식으로 구성된 통과대역 평탄도 보상회로, 즉 역 리플 파형 발생기는 하이브리드 커플러 및 여기에 연결된 2개의 반사 파형 발생기 특성으로 인하여 하이브리드 커플러의 특성(반사손실, 격리도, 결합크기 대칭성) 및 하이브리드 커플러에 장착된 2개의 반사 파형 발생기의 특성이 틀어진 범위 내에서 정합이 이루어진다. 하이브리드 커플러의 동작 대역이 구현하고자 하는 역 리플 파형 발생기의 주파수 대역 보다 넓으면 본 발명의 역 리플 파형 발생기의 정합대역도 그 만큼 확대된다.Therefore, the passband flatness compensation circuit configured in this way, that is, the reverse ripple waveform generator, has the characteristics of the hybrid coupler (reflection loss, isolation, coupling size symmetry) and hybrid coupler due to the characteristics of the hybrid coupler and the two reflection waveform generators connected thereto. The characteristics of the two reflection waveform generators mounted on the circuit are matched within the wrong range. If the operating band of the hybrid coupler is wider than the frequency band of the reverse ripple waveform generator to be implemented, the matching band of the reverse ripple waveform generator of the present invention is expanded by that much.
시스템의 전달 특성이 일반적으로 중심주파수에서 위로 볼록한 형태를 띠므로 이 파형을 보상하여 평탄한 회로를 구성하려면 2개 이상의 공진회로를 캐스케이드(cascade)로 연결하는 것이 필요하나 본 발명은 반사손실(S11)을 이용하여 하나의 공진기로도 이러한 파형이 가능한 구조를 만든 것이 큰 특징이다.Because the transfer characteristics of the system, typically in strip a convex shape over at the center frequency of the present invention Although it is necessary to connect in cascade (cascade) to two or more resonant circuits to configure the flat circuit to compensate for the waveform return loss (S 11 It is a big feature to make a structure that can do such a waveform with a single resonator.
또한 일반적으로는 2단 이상의 공진회로를 이용한 경우 역 리플의 크기가 증가할수록 반사손실이 나빠지므로 입출력을 정합시키기 위해서는 별도의 정합회로를 꾸며 주어야 하나 본 발명은 하이브리드 커플러의 특성을 이용하여 이 하이브리드 커플러의 결합 단자에 달아준 부하회로가 동일한 경우 하이브리드 커플러 입출력 단자의 정합이 이루어지므로 구현하고자 하는 역 리플 파형의 크기에 대해 독립적으로 입출력 단자의 정합이 이루어지진다.In general, when two or more stages of resonant circuits are used, the return loss worsens as the size of the reverse ripple increases. However, in order to match the input / output, a separate matching circuit must be provided, but the present invention uses the characteristics of the hybrid coupler. When the load circuits attached to the coupling terminals of the same are matched to the hybrid coupler input and output terminals, the input and output terminals are matched independently to the magnitude of the reverse ripple waveform to be implemented.
본 발명은 주파수 영역에서 관찰하였을 때 시스템에서 찌그러진 크기 파형을 평탄하게 만드는 과정에 유용하게 적용할 수 있으리라 판단된다.The present invention can be usefully applied to the process of flattening the distorted magnitude waveform in the system when observed in the frequency domain.
또한, 본 발명의 역 리플 파형 발생기의 성능을 보완하기 위해 전단, 후단, 혹은 내부에 감쇠기나 증폭기를 추가로 구성하여, 신호가 여러 부품 단을 거치면서 전송특성이 중심 주파수에서 위로 볼록하게 왜곡된 전송 시스템 특성이나 단일 부품의 특성을 보상할 수 있다.In addition, in order to supplement the performance of the reverse ripple waveform generator of the present invention, an attenuator or amplifier is additionally configured at the front end, the rear end, or the inside, so that the transmission characteristic is convexly distorted upward at the center frequency while the signal passes through several component stages. The transmission system characteristics or the characteristics of a single part can be compensated.
또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 서로 다른 반사 손실 특성을 갖는 제1 및 제2 반사 파형 발생기를 사용하여 보상회로를 구성하는 것도 가능하다.In addition, according to another feature of the present invention, it is also possible to configure the compensation circuit using the first and second reflected waveform generators having different return loss characteristics.
즉, 본 발명은 각각 입력신호에 대하여 통과대역 안에서 주 시스템 신호의 상보형(complementary) 역 리플 파형 특성을 반사 손실 특성으로 가지며 서로 다른 반사 손실 특성을 갖는 제1 및 제2 반사신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 반사 파형 발생기와, 상기 입력신호에서 3dB 감소한 크기로 제1출력이 발생되는 제1결합단자와 제1결합단자의 제1출력과 90°위상차를 갖는 제2출력이 발생되는 제2결합단자에 각각 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기가 접속되고 회로의 입력단자에 입력신호가 인가될 때 회로의 출력단자로부터 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환시킨 통과대역 평탄도 보상용 역 리플 파형을 발생하기 위한 3dB 90°하이브리드 커플러로 구성되는 것을 특징으로 하는 통과대역 평탄도 보상회로를 제공한다.That is, the present invention is to generate the first and second reflection signal having the reflection loss characteristic and complementary reverse ripple waveform characteristic of the main system signal in the passband with respect to the input signal, respectively. A first and second reflection waveform generators and a second output having a 90 ° phase difference from the first output of the first coupling terminal and the first coupling terminal, the first output of which is reduced in magnitude by 3 dB from the input signal; When the first and second reflection waveform generators are connected to two coupling terminals, respectively, and the input signal is applied to the input terminal of the circuit, the reflection loss characteristics of the first and second reflection waveform generators are output from the output terminal of the circuit. The present invention provides a passband flatness compensation circuit, comprising: a 3dB 90 ° hybrid coupler for generating an inverse ripple waveform for passband flatness compensation.
또한 본 발명은 각각 입력신호에 대하여 통과대역 안에서 주 시스템 신호의 상보형 역 리플 파형 특성을 반사 손실 특성으로 가지며 서로 다른 반사 손실 특성을 갖는 제1 및 제2 반사신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 반사 파형 발생기와, 상기 입력신호에서 3dB 감소한 크기로 제1출력이 발생되는 제1결합단자와 제1결합단자의 제1출력과 180°위상차를 갖는 제2출력이 발생되는 제2결합단자에 각각 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기가 접속되고 회로의 입력단자에 입력신호가 인가될 때 회로의 출력단자로부터 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환시킨 통과대역 평탄도 보상용 역 리플 파형을 발생하기 위한 3dB 180°하이브리드 커플러와, 상기 제1결합단자와 제1반사 파형 발생기 사이에 접속되어 상기 제1출력 및 제1반사신호를 90°위상 지연시켜 제1반사 파형 발생기 및 제1결합단자로 인가하기 위한 90°위상지연기로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a first and second reflection signals for generating the first and second reflection signals having the reflection loss characteristics having complementary inverse ripple waveform characteristics of the main system signal in the passband with respect to the input signals, respectively. 2 a reflection waveform generator and a second coupling terminal having a second output having a 180 ° phase difference from the first output of the first coupling terminal and the first coupling terminal having a first output having a magnitude reduced by 3 dB from the input signal. When the first and second reflection waveform generators are connected, respectively, and an input signal is applied to the input terminal of the circuit, the pass that converts the reflection loss characteristics of the first and second reflection waveform generators into one transmission characteristic from the output terminal of the circuit. A 3dB 180 ° hybrid coupler for generating an inverse ripple waveform for band flatness compensation, and connected between the first coupling terminal and the first reflection waveform generator so that the first output and the first half Delays the signal 90 ° phase is characterized in that it consists of a 90 ° phase delay to apply to the first reflective wave generator and a first coupling terminal.
더욱이, 본 발명은 각각 입력신호에 대하여 통과대역 안에서 주 시스템 신호의 상보형 역 리플 파형 특성을 반사 손실 특성으로 가지며 서로 다른 반사 손실 특성을 갖는 제1 및 제2 반사신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 반사 파형 발생기와, 상기 입력신호에서 3dB 감소한 크기로 제1출력이 발생되는 제1결합단자와 제1결합단자의 제1출력과 180°위상차를 갖는 제2출력이 발생되는 제2결합단자에 각각 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기가 접속되고 회로의 입력단자에 입력신호가 인가될 때 회로의 출력단자로부터 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환시킨 통과대역 평탄도 보상용 역 리플 파형을 발생하기 위한 3dB 180°하이브리드 커플러와, 상기 제2결합단자와 제2반사 파형 발생기 사이에 접속되어 상기 제2출력 및 제2반사신호를 90°위상 지연시켜 제2반사 파형 발생기 및 제2결합단자로 인가하기 위한 90°위상지연기로 구성되는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the present invention provides a first and second reflection signal for generating first and second reflection signals having a return loss characteristic having complementary inverse ripple waveform characteristics of a main system signal in a passband with respect to an input signal, respectively. A second reflection waveform generator; and a second coupling terminal having a second output having a 180 ° phase difference from the first output of the first coupling terminal and the first coupling terminal having a first output generated in a magnitude reduced by 3 dB from the input signal. The reflection loss characteristics of the first and second reflection waveform generators are converted into one transmission characteristic from the output terminal of the circuit when the first and second reflection waveform generators are respectively connected to the input terminal of the circuit. A 3dB 180 ° hybrid coupler for generating an inverse ripple waveform for passband flatness compensation, and connected between the second coupling terminal and the second reflection waveform generator to output the second output and second And a 90 ° phase delay for applying the reflected signal to the second reflection waveform generator and the second coupling terminal by delaying the reflected signal by 90 °.
이 경우, 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 특성이 상이한 경우 보상회로의 입출력 단자에서 상기 제 1 및 제 2 반사 파형 발생기 반사 특성의 차이에 비례하여 부정합이 나타난다.In this case, when the reflection characteristics of the first and second reflection waveform generators are different, a mismatch occurs in proportion to the difference between the reflection characteristics of the first and second reflection waveform generators at the input / output terminal of the compensation circuit.
따라서, 이러한 보상회로에는 상기 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 반사 특성이 상이한 경우 보상회로의 입출력단을 정합시켜주기 위하여 입출력 단자에 감쇠기, 증폭기, 아이솔레이터, 서큘레이터 중 어느 하나로 이루어진 정합수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.Therefore, in the compensation circuit, a matching means including any one of an attenuator, an amplifier, an isolator, and a circulator is added to the input / output terminal to match the input / output terminals of the compensation circuit when the reflection characteristics of the first and second reflection waveform generators are different. It is preferable to include.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 사용하는 시스템의 대역에서 신호의 전송특성이 왜곡된 경우 이에 대응하는 역 리플 파형을 생성하면서 동시에 입출력 단자에 대한 임피던스 정합을 사용하는 하이브리드 커플러의 특성 및 장착한 2개의 임의 반사파 생성회로의 틀어짐 정도 범위 내에서 구현할 수 있다.As described above, in the present invention, when the transmission characteristic of the signal is distorted in the band of the system to be used, the characteristics of the hybrid coupler using the impedance matching to the input / output terminals while generating the reverse ripple waveform corresponding thereto, and two arbitrary mounted It can be implemented within the range of distortion of the reflected wave generating circuit.
(실시예)(Example)
이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 1은 통과대역 리플값의 평탄도가 저하된 대역통과 여파기 혹은 통과대역에서 리플값을 갖는 일반적인 시스템의 주파수 특성을 나타내는 그래프, 도 3a는 본 발명에 따른 하이브리드 커플러와 1단 공진회로를 이용한 역 리플 발생기, 즉 통과대역 평탄도 보상회로의 전송특성 그래프, 도 3b는 본 발명에 따른 역 리플 파형 발생기의 반사손실의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.1 is a graph illustrating a frequency characteristic of a bandpass filter having a flatness of a passband ripple value or a general system having a ripple value in a passband, and FIG. 3a illustrates a hybrid coupler and a first stage resonant circuit according to the present invention. A transmission characteristic graph of the reverse ripple generator used, that is, the passband flatness compensation circuit, FIG. 3B is a graph showing the frequency characteristics of the return loss of the reverse ripple waveform generator according to the present invention.
일반적으로 일정한 대역폭을 갖는 시스템에서 여러 단계의 전송과정을 거치면 각 단에서 대역 내에서는 평탄한 회로의 전송 특성(S21)도 단수가 증가할수록 전송특성의 리플 파형 특성이 가운데(C1)가 양끝단(S1,S2)보다 볼록한 모양을 띄면서 대역내의 리플 파형이 증가한다(도 1 참조).In general, in a system having a constant bandwidth, as the number of stages increases in the transmission characteristic (S 21 ) of the flat circuit in the band at each stage, the ripple waveform characteristic of the transmission characteristic is the center (C1) at both ends ( Ripple waveforms in the band increase while being more convex than S1 and S2 (see FIG. 1).
실제 시스템 구현시 각 부품 단의 대역내 전송 특성이 리플 파형을 갖고 있으며 각 리플 파형의 모양 및 크기가 일정하지 않으므로 이것이 캐스케이드로 연결된 상태에서의 전송 특성은 일반적으로 원만하게 형성된 위로 볼록한 파형보다 더 찌그러진 형태를 띠고 있다.In an actual system implementation, the in-band transmission characteristics of each component stage have ripple waveforms, and the shape and size of each ripple waveform is not constant, so the transmission characteristics in this cascaded connection are generally more distorted than the smoothly formed convex waveforms. It is shaped.
도 3a는 그 중의 한 예로서, 대역내의 양쪽 가장자리(S9,S10)에는 비교적 평탄하며 가운데(C5)로 갈수록 급격하게 위로 볼록한 형태의 리플 파형이 생긴 예로서 이 찌그러진 파형을 기존의 2N개의 공진회로를 이용하여 구성한 통과 대역 평탄도 보상회로는 그 구조가 매우 복잡해지며 또 한 만들어야 할 역 리플 파형의 크기가 어느 정도 증가하면 실제적으로 낮은 품질 계수 값을 갖는 범용의 공진회로로는 구현하기가 무척 어려워진다.3A shows an example of a ripple waveform having a relatively flat surface at both edges S9 and S10 in the band and a convex shape rapidly rising toward the center C5. The passband flatness compensation circuit, which is constructed by using, has a very complicated structure, and it is very difficult to realize a general-purpose resonant circuit having a low quality factor value when the magnitude of the reverse ripple waveform to be made increases. Lose.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사 파형 발생기를 이용한 통과대역 평탄도 보상회로의 개략 블록도, 도 8은 도 7의 상세회로도이다.7 is a schematic block diagram of a passband flatness compensation circuit using a reflection waveform generator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a detailed circuit diagram of FIG.
본 발명의 제1실시예에 따른 통과대역 평탄도 보상회로는 도 7과 같이 동일한 반사 특성을 갖는 제1 및 제2 반사 파형 발생기(22,23)와, 입력단자(21a)와 격리 단자(21b)를 입출력 단자로 사용하고, 한쌍의 결합 단자(21c,21d)를 동일한 반사 특성을 갖는 제1 및 제2 반사 파형 발생기(22,23)의 입력 단자에 연결하는 경우 제1 및 제2 반사 파형 발생기의 동일한 반사 특성을 결합시켜 전송특성으로 변환하기 위한 3dB 90°하이브리드 커플러(21)로 구성된다.The passband flatness compensation circuit according to the first embodiment of the present invention includes the first and second reflection waveform generators 22 and 23 having the same reflection characteristics as shown in FIG. 7, the input terminal 21a and the isolation terminal 21b. ) Is used as an input / output terminal, and when the pair of coupling terminals 21c and 21d are connected to input terminals of the first and second reflection waveform generators 22 and 23 having the same reflection characteristics, the first and second reflection waveforms It consists of a 3dB 90 ° hybrid coupler 21 for combining the same reflection characteristics of the generator and converting them into transmission characteristics.
이하에 도 8을 참고하여 제1 및 제2 반사 파형 발생기(22,23)의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of the first and second reflection waveform generators 22 and 23 will be described in detail with reference to FIG. 8.
도 8과 같이 제1 및 제2 반사 파형 발생기(22,23)는 각각 하이브리드 커플러(21)의 ② 및 ③번 결합 단자(21c,21d)에 1단의 공진기(22a,23a), 결합용 캐패시터(C11,C12,C21,C22), 부하저항(R1,R2)으로 이루어진 공진 회로로 구성되어 이 공진회로의 반사 특성을 이용하여 역 리플 파형을 생성한다.As shown in FIG. 8, the first and second reflection waveform generators 22 and 23 have a first stage resonator 22a and 23a and a coupling capacitor to the coupling terminals 21c and 21d of the hybrid coupler 21, respectively. And a resonant circuit composed of (C11, C12, C21, C22) and load resistors (R1, R2) to generate a reverse ripple waveform using the reflection characteristics of the resonant circuit.
이하에 본 발명의 상보형 역 리플 파형 발생 방법에 대하여 설명한다. 먼저 사용하고자 하는 메인 시스템의 중심 주파수로부터 적절한 공진기 1(22a), 공진기 2(23a)를 선택하며, 여기에 적당한 결합소자 선택 및 결합 값을 계산한다. 이어서, 부하 저항(R1,R2) 값을 조절하여 역 리플 파형의 모양 및 크기를 조절함에 의해 반사 파형 발생기의 반사 특성을 조절한다. 이렇게 조절된 반사 특성은 예를들어, 도 3a와 같은 반사특성을 갖는다.The method of generating the complementary inverse ripple waveform of the present invention will be described below. First, suitable resonator 1 (22a) and resonator 2 (23a) are selected from the center frequency of the main system to be used, and the appropriate coupling element selection and coupling value are calculated. Subsequently, the reflection characteristics of the reflected waveform generator are adjusted by adjusting the shape and size of the reverse ripple waveform by adjusting the load resistances R1 and R2. The reflection characteristics thus adjusted have, for example, reflection characteristics as shown in FIG. 3A.
여기서 설명한 결합소자로서의 캐패시터는 편의상 도입한 개념이고 실제 구현에서는 캐패시터 외에 인덕터 혹은 이 두 가지 소자의 혼합구조로서 구현이 가능하다. 이외에도 결합방식으로는 각 소자들 간의 전계결합, 자계결합 혹은 전계자계 결합 등 일반적인 결합방법을 사용할 수 있다.The capacitor as the coupling element described herein is a concept introduced for convenience, and in actual implementation, it can be implemented as an inductor or a mixed structure of the two elements in addition to the capacitor. In addition, as a coupling method, a general coupling method such as an electric field coupling, a magnetic field coupling, or an electric field coupling between the elements may be used.
상기한 방식으로 구성된 반사 파형 발생기의 반사손실 특성을 구현하고자 하는 전송특성의 역 리플 파형으로 변환하기 위해서 하이브리드 커플러(21)를 이용하였다.The hybrid coupler 21 is used to convert the return loss characteristic of the reflected waveform generator configured in the above manner into an inverse ripple waveform of transmission characteristics.
일반적으로 3dB 90°하이브리드 커플러는 입력 단자 ①로 입력신호가 인가되면 결합 단자 ② 및 ③으로 상호간에 90°의 위상차를 가지면서 입력신호의 파워를 동일한 크기로 분할하여 1/2 크기를 갖는 출력신호가 각각 출력되고, 단자 ④는 절연(isolation)된 특성을 갖는 4단자 수동소자이다.In general, when a 3dB 90 ° hybrid coupler is applied to the input terminal ①, the output signal has 1/2 magnitude by dividing the power of the input signal into equal magnitudes with 90 ° phase difference between the coupling terminals ② and ③. Are respectively output, and the terminal (4) is a four-terminal passive element having an isolated property.
본 발명에서는 하이브리드 커플러(21)의 ② 및 ③번 결합 단자(21c,21d)에임의의 반사 특성(S11a,S11b)을 갖는 반사 파형 발생기(22,23)를 장착함에 의해 하이브리드 커플러(21)의 입출력 단자①, ④에서 반사손실 특성 및 전송 특성을 각각 다음과 같이 얻는다(단, 하이브리드 커플러의 특성은 이상적이라고 가정한다).In the present invention, the hybrid coupler 21 is mounted by mounting the reflection waveform generators 22 and 23 having arbitrary reflection characteristics S 11a and S 11b at the coupling terminals 21c and 21d of the hybrid coupler 21. The return loss characteristics and the transmission characteristics at the input and output terminals ① and ④ of the C1) are obtained as follows (assuming that the characteristics of the hybrid coupler are ideal).
먼저, 3dB 90°하이브리드 커플러(21)의 결합 단자(21c,21d) 각각의 임의 부하 반사 특성을 S11a,S11b라고 하면, 하이브리드 커플러(21)의 입출력 단자(21a,21b)에서 반사 손실 및 전송 특성은 하기 수학식 1 및 수학식 2로 표현된다.First, assuming that the arbitrary load reflection characteristics of each of the coupling terminals 21c and 21d of the 3dB 90 ° hybrid coupler 21 are S 11a and S 11b , the reflection loss and the input and output terminals 21a and 21b of the hybrid coupler 21 are determined. The transmission characteristic is expressed by the following equations (1) and (2).
상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이 두 반사파의 특성이 동일한 경우 입출력 단자(21a,21b)에서의 반사손실은 제로로 나타나, 즉 완전 정합이 이루어지며, 결합단자(21c,21d) 각각에 연결된 임의 부하의 반사 특성이 단자 ①과 ④ 사이의 시스템 전송 특성으로 변환되어 나타난다(수학식 2).As can be seen from Equation 1, when the characteristics of the two reflected waves are the same, the reflection loss at the input / output terminals 21a and 21b is zero, that is, perfect matching is performed, and the coupling terminals 21c and 21d are connected to each of the coupling terminals 21c and 21d. The reflection characteristic of an arbitrary load is converted to the system transmission characteristic between terminals ① and ④ (Equation 2).
따라서, 주 시스템의 대역 내의 전송 특성이 일반적으로 중앙부가 위로 볼록한 형상의 제1 리플 파형을 포함할 때(도 1), 상기 제1 리플 파형의 대한 상보형 리플 파형 생성회로로 종래에는 2개의 공진기로 이루어진 평탄화 회로의 전송특성으로부터 상보형 리플 파형(도 2)을 뽑아내나, 본 발명에서는 1개 공진기로 이루어진 2개의 반사회로로부터 원하는 상보형 리플 파형의 전송특성(S21)을 반사손실 특성으로부터 얻어낸다(도 3b). 상기 평탄도 보상용 리플 파형은 통과대역의 양 끝단(S5,S6)으로부터 중앙부(C3)가 아래로 볼록하게 이루어진 전송특성을 나타낸다.Thus, when the transmission characteristics in the band of the main system generally include a first ripple waveform having a convex shape in the center (FIG. 1), two resonators conventionally used as complementary ripple waveform generation circuits for the first ripple waveform. Complementary ripple waveform (FIG. 2) is extracted from the transmission characteristics of the planarization circuit consisting of, but in the present invention, the transmission characteristic (S 21 ) of the desired complementary ripple waveform from two reflection circuits consisting of one resonator is derived from the reflection loss characteristics. Obtained (FIG. 3B). The flatness compensation ripple waveform represents a transmission characteristic in which the central portion C3 is convex downward from both ends S5 and S6 of the passband.
이 때 통과 대역 밖에서 계속적으로 증가하는 반사 손실 특성은 상기한 주 시스템의 대역 밖의 감쇠 특성을 저하시키나 이 양은 매우 작은 값으로 무시될 수 있다.In this case, the continuously increasing return loss characteristic outside the pass band degrades the above-described attenuation characteristic outside the band of the main system, but this amount can be neglected to a very small value.
임의 부하의 반사 특성은 서로 틀어진 만큼 (수학식 1)에서 보인 대로 임피던스 정합이 틀어진다. 따라서 입출력 단자의 임피던스 정합을 좋게 하려면 임의 부하의 반사손실 특성을 동일하게 유지하는 것이 중요하다. 실제로는 하이브리드 커플러의 특성이 이상적이 아니므로 임의 부하의 반사 특성(S11a,S11b)이 같더라도 반사 손실이 발생하며 이때 입출력 단자(21a,21b)의 전송 특성은 임의 부하의 반사 손실과 차이가 나게된다.The reflection characteristics of an arbitrary load are distorted, so the impedance matching is distorted as shown in Equation (1). Therefore, it is important to keep the return loss characteristics of any load the same to improve the impedance matching of the input / output terminals. In reality, the characteristics of the hybrid coupler are not ideal, so even though the reflection characteristics S 11a and S 11b of the arbitrary load are the same, the reflection loss occurs, and the transmission characteristics of the input / output terminals 21a and 21b differ from the reflection loss of the arbitrary load. Will come out.
따라서 이 방식으로 구성된 통과대역 평탄도 보상회로, 즉 역 리플 파형 발생기는 하이브리드 커플러 및 여기에 연결된 2개의 반사 파형 발생기 특성으로 인하여 하이브리드 커플러의 특성(반사손실, 격리도, 결합크기 대칭성) 및 하이브리드 커플러에 장착된 2개의 반사 파형 발생기의 특성이 틀어진 범위 내에서 정합이 이루어진다. 이 경우 하이브리드 커플러의 동작 대역이 구현하고자 하는 역 리플 파형 발생기의 주파수 대역 보다 넓으면 본 발명의 역 리플 파형 발생기의 정합대역도 그 만큼 확대된다.Therefore, the passband flatness compensation circuit configured in this way, that is, the reverse ripple waveform generator, has the characteristics of the hybrid coupler (reflection loss, isolation, coupling size symmetry) and hybrid coupler due to the characteristics of the hybrid coupler and the two reflection waveform generators connected thereto. The characteristics of the two reflection waveform generators mounted on the circuit are matched within the wrong range. In this case, if the operating band of the hybrid coupler is wider than the frequency band of the reverse ripple waveform generator to be implemented, the matching band of the reverse ripple waveform generator of the present invention is expanded by that much.
일반적으로 평탄화 회로를 구성하려면 2개 이상의 공진회로를 캐스케이드(cascade)로 연결하는 것이 필요하나 본 발명은 반사손실(S11)을 이용하여 하나의 공진기로도 이러한 파형이 발생된다.In general, in order to configure the planarization circuit, it is necessary to connect two or more resonant circuits in a cascade, but in the present invention, such a waveform is generated even with one resonator by using the return loss S 11 .
또한 일반적으로는 2단 이상의 공진회로를 이용한 경우 역 리플의 크기가 증가할수록 반사손실이 나빠지므로 입출력을 정합시키기 위해서는 별도의 정합회로를 꾸며 주어야 하나 본 발명은 하이브리드 커플러의 결합 단자에 달아준 부하회로가 동일한 경우 하이브리드 커플러 입출력 단자의 정합이 구현하고자 하는 역 리플 파형의 크기에 관계없이 이루어진다.Also, in general, when two or more stages of resonant circuits are used, the return loss worsens as the size of the reverse ripple increases. However, in order to match the input / output, a separate matching circuit should be provided. However, in the present invention, the load circuit attached to the coupling terminal of the hybrid coupler In the same case, matching of the hybrid coupler input and output terminals is performed regardless of the magnitude of the reverse ripple waveform to be implemented.
상기 제1실시예에서는 반사 파형 발생기의 반사 손실 특성을 하나의 전송특성으로 변환해주는 데 3dB 90°하이브리드 커플러가 사용되었으나, 위상 조절 회로 등 다른 소자를 커플러 외부에 포함하여 하이브리드 커플러 효과를 나타내도록 하는 것도 가능하다.In the first embodiment, a 3dB 90 ° hybrid coupler is used to convert the reflection loss characteristic of the reflected waveform generator into a single transmission characteristic, but other components such as a phase control circuit are included outside the coupler to exhibit a hybrid coupler effect. It is also possible.
즉, 3dB 180°하이브리드 커플러(31)를 사용한 제2실시예의 경우 도 9와 같이 3dB 180°하이브리드 커플러(31)의 결합 단자 ②와 제1반사파형 발생기(22) 사이에 90°위상지연기(32)를 삽입한 구성에 의해 하이브리드 커플러(31)의 출력단자 ④로부터 제1실시예와 동일한 원하는 상보형 리플 파형의 전송특성(S21)을 반사손실 특성으로부터 얻어낼 수 있게 된다.That is, in the second embodiment using the 3dB 180 ° hybrid coupler 31, a 90 ° phase delay device between the coupling terminal ② of the 3dB 180 ° hybrid coupler 31 and the first reflection waveform generator 22 as shown in FIG. With the configuration in which 32) is inserted, it is possible to obtain the transmission characteristic S 21 of the desired complementary ripple waveform from the output terminal ④ of the hybrid coupler 31 from the reflection loss characteristic.
또한 상기와 동일한 원리에 의해 3dB 180°하이브리드 커플러(31)의 결합 단자 ③과 제2반사파형 발생기 사이에 90°위상지연기를 삽입한 구성에 의해 하이브리드 커플러(31)의 출력단자 ④로부터 제1실시예와 동일한 원하는 상보형 리플 파형의 전송특성(S21)을 반사손실 특성으로부터 얻어낼 수 있다.Further, according to the same principle as above, the first embodiment is implemented from the output terminal ④ of the hybrid coupler 31 by inserting a 90 ° phase delay unit between the coupling terminal ③ of the 3 dB 180 ° hybrid coupler 31 and the second reflection waveform generator. The transmission characteristic S 21 of the desired complementary ripple waveform similar to the example can be obtained from the reflection loss characteristic.
3dB 180°하이브리드 커플러(31)는 상기한 3dB 90°하이브리드 커플러와 유사하나, 입력 단자 ①로 입력신호가 인가되면 결합단자 ② 및 ③으로 상호간에 180°의 위상차를 가지면서 입력신호의 파워를 동일한 크기로 분할하여 1/2 크기를 갖는 출력신호가 각각 출력되고, 단자 ④는 절연(isolation)된 특성을 갖는 4단자 수동소자이다.The 3dB 180 ° hybrid coupler 31 is similar to the 3dB 90 ° hybrid coupler described above, but when the input signal is applied to the input terminal ①, the coupling terminal ② and ③ have 180 ° phase difference between each other, and the power of the input signal is the same. The output signal having 1/2 size is output by dividing by the size, and the terminal ④ is a 4-terminal passive element having an isolated property.
따라서, 3dB 180°하이브리드 커플러(31)의 결합단자 ② 또는 ③에 90°위상지연기(32)가 접속된 경우 위상지연기(32)의 출력에는 하이브리드 커플러(31)의 결합단자 ③ 또는 ②의 출력과 90°의 위상차를 갖는 신호가 얻어진다. 따라서, 제1실시예와 동일하게 동일한 반사특성을 갖는 제1 및 제2 반사파형 발생기(22,23)가 접속되는 경우 제1실시예와 동일한 효과를 나타낸다.Therefore, when the 90 ° phase delay unit 32 is connected to the coupling terminal ② or ③ of the 3dB 180 ° hybrid coupler 31, the output of the phase delay unit 32 is connected to the coupling terminal ③ or ② of the hybrid coupler 31. A signal having a phase difference of 90 ° with the output is obtained. Therefore, when the first and second reflection waveform generators 22 and 23 having the same reflection characteristics as in the first embodiment are connected, the same effects as in the first embodiment are obtained.
그 결과 제1 및 제2 반사파형 발생기(22,23)의 반사 특성이 단자 ①과 ④ 사이의 시스템 전송 특성으로 변환되어 나타나, 제2실시예도 제1실시예와 동일하게 1개 공진기로 이루어진 2개의 반사회로로부터 원하는 상보형 리플 파형의 전송특성(S21)을 반사손실 특성으로부터 얻어내며(도 3b), 통과대역의 양 끝단(S5,S6)으로부터 중앙부(C3)가 아래로 볼록하게 이루어진 전송특성을 나타내는 평탄도 보상용 리플 파형이 얻어진다.As a result, the reflection characteristics of the first and second reflection waveform generators 22 and 23 are converted into the system transmission characteristics between the terminals ① and ④, and the second embodiment is the same as that of the first embodiment. The transmission characteristics (S 21 ) of the desired complementary ripple waveforms are obtained from the reflection loss characteristics from the two reflection circuits (FIG. 3B), and the transmissions in which the center portion C3 is convex downward from both ends S5 and S6 of the pass band. A ripple waveform for flatness compensation showing characteristics is obtained.
또한, 상기 실시예에서는 하이브리드 커플러의 부하로서 동일한 반사특성을 갖는 제1 및 제2 반사 파형 발생기 회로를 사용하였으나, 그 대신 도 7 및 도 9의 제1 및 제2 실시예에서 제1 및 제2 반사 파형 발생기(22,23)를 서로 다른 반사 특성을 갖는 구조로 연결하여 서로 다른 반사 파형을 생성하고, 하이브리드 커플러(21,31)에 대한 입출력단의 정합을 위하여 감쇠기, 증폭기, 아이솔레이터, 서큘레이터 중 어느 하나로 이루어진 정합수단을 등을 장착하여 구현하거나 또는 보상회로의 입출력단에 직접적으로 부가하지 않고 대역통과 여파기의 입출력단에 정합수단을 부가하여 정합을 이루는 것도 가능하다.Further, in the above embodiment, the first and second reflection waveform generator circuits having the same reflection characteristics are used as the load of the hybrid coupler. Instead, the first and second embodiments of the first and second embodiments of FIGS. 7 and 9 are used instead. The reflection waveform generators 22 and 23 are connected in a structure having different reflection characteristics to generate different reflection waveforms, and attenuators, amplifiers, isolators, and circulators for matching input / output terminals to the hybrid couplers 21 and 31. It is also possible to implement the matching means made of any one of them, or to add the matching means to the input and output terminals of the band pass filter without being added directly to the input and output terminals of the compensation circuit.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 기존의 2N(N은 자연수)개의 공진기로는 구현하기 힘든 큰 값의 리플 파형 및 모양을 갖는 역 리플 파형 발생회로를 구현하였다.As described above, in the present invention, an inverse ripple waveform generating circuit having a large value ripple waveform and shape that is difficult to implement with a conventional 2N resonator is implemented.
본 발명에 따른 아래로 볼록한 상보형 역 리플 파형 발생기는 임의 부하의 반사손실 특성을 전송특성으로 변환하여 구현한 것으로, 기본적으로 일반적인 대역 통과 여파기의 통과 대역 리플 값의 평탄도를 개선할 수 있으며 여러 단의 여파기, 증폭기, 안테나 및 기타 부품을 거치면서 생긴 위로 볼록한 리플 값을 보상하여 평탄한 주파수 응답을 갖도록 하여 전체 시스템의 성능이 향상되는데 크게 기여한다.The convex complementary reverse ripple waveform generator according to the present invention is implemented by converting return loss characteristics of an arbitrary load into transmission characteristics, and basically improves the flatness of passband ripple values of a general bandpass filter. Compensating for the convex ripple values generated by the stage filters, amplifiers, antennas, and other components to ensure a flat frequency response contributes significantly to the overall system performance.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be made possible by those who have.
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