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KR100561634B1 - 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관다이플렉서 - Google Patents

유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관다이플렉서 Download PDF

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KR100561634B1
KR100561634B1 KR1020040061243A KR20040061243A KR100561634B1 KR 100561634 B1 KR100561634 B1 KR 100561634B1 KR 1020040061243 A KR1020040061243 A KR 1020040061243A KR 20040061243 A KR20040061243 A KR 20040061243A KR 100561634 B1 KR100561634 B1 KR 100561634B1
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KR
South Korea
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waveguide
transmission
reception
inductive iris
diplexer
Prior art date
Application number
KR1020040061243A
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KR20060012527A (ko
Inventor
윤소현
엄만석
염인복
박종흥
Original Assignee
한국전자통신연구원
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Publication date
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 송신용 여파기와 수신용 여파기를 전계면 결합망(junction)으로 연결하여, 송신 경로는 고전력 전송이 가능하고, 수신 경로는 낮은 손실로 신호가 전송되도록 하며, 송신단과 수신단 간에는 고절연 특성으로 송신 전력이 수신기에 영향을 미치지 못하게 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 도파관 다이플렉서에 있어서, 소정 형상의 단면을 갖는 도파관; 상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 저역통과 특성을 갖도록 하여, 수신대역에서 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 하기 위한 송신 필터링 수단; 상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 통과대역 특성을 갖도록 하여, 삽입손실이 최소화되도록 하기 위한 수신 필터링 수단; 상기 도파관 내부에서, 상기 송수신 필터링 수단을 연결하여 전기적인 영향은 주지 않으면서 송수신 신호를 분리/결합하고, 각 필터링 수단을 통해 송수신되는 주파수의 간섭을 최소화하기 위한 전계면 결합수단; 및 상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜, 상기 송수신 필터링 수단에 미치는 전기적 영향을 최소화하면서 송수신 포트를 상이하게 하기 위한 임피던스 변환수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 위성 탑재용 도파관 다이플렉서 등에 이용됨.
도파관, 다이플렉서, 코러게이션, 아이리스, 전계면, 결합망

Description

유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서{Waveguide diplexer of electric plane junction structure with inductive iris}
도 1 은 본 발명에 따른 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서의 일실시예 외형도,
도 3 은 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서 중 송신 여파기의 일실시예 횡단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서 중 수신 여파기의 일실시예 횡단면도,
도 5a 및 5b 는 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서 중 T-결합망의 특성을 알기 위해 송수신 경로상에 전송선로를 구비한 일실시예 설명도,
도 6 은 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서 중 송수신 경로간의 간섭을 최소화하기 위해 T-결합망에 정합소자를 구비한 일실시예 설명도,
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따라 정합소자의 유무에 따른 T-결합망의 전기적 특성을 나타낸 그래프.
도 8 은 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서 중 임피던스 변환기의 일실시예 횡단면도.
도 9a 및 9b 는 본 발명의 일실시예에 따라 도파관 다이플렉서의 송수신 주파수 대역에서의 전기적 특성을 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : T-결합망 20 : 송신 여파기
30 : 수신 여파기 40 : 임피던스 변환기
본 발명은 위성 탑재용 도파관 다이플렉서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송신용 여파기와 수신용 여파기를 전계면 결합망(junction)으로 연결하여, 송신 경로는 고전력 전송이 가능하고, 수신 경로는 낮은 손실로 신호가 전송되도록 하며, 송신단과 수신단 간에는 고절연 특성으로 송신 전력이 수신기에 영향을 미치지 못하게 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서에 관한 것이다.
일반적으로, 도파관 다이플렉서는 위성 안테나 급전부 중 급전혼 뒷단에 부착되어 송수신 신호를 분리하는 것이다. 이때, 신호를 분리하기 위해서는 T-결합망(junction)이나 분리기(divider) 형태가 주로 사용된다.
여기서, T-결합망(junction)은 전계면 결합망(junction), 자계면 결합망(junction)으로 구분되며, 이를 활용해 물리적인 신호의 경로가 정해진다. 한쪽 경로(송신 또는 수신 경로)로 신호를 통과시키는 주파수 대역내에서의 기본 모드는 나머지 다른 경로에 대해서 단락회로가 만들어지도록 구성한다.
종래에는, 송/수신 여파기를 통해 송수신되는 주파수의 간섭을 최소화하기 위하여 T자 형상으로 형성되는 T-결합망으로, 자계면 결합망이 주로 사용되었다.
상기와 같이 구성되는 종래의 다이플렉서 장치로는 대칭적 유도성 아이리스 여파기를 이용한 다이플렉서, 비대칭 유도성 아이리스와 포스터를 사용한 다이플렉서, 병렬 스터브 구조의 다이플렉서와 코러게이티드 구조의 다이플렉서가 있다.
송/수신 여파기는 응답 특성에 따라 최대 평탄(butterworth) 응답, 등리플(Chebyshev) 응답, 타원 함수 응답, 그리고 선형 위상 응답으로 구분된다. 만약, 최소의 삽입 손실이 제일 중요하다면 최대 평판 응답이 사용될 수 있다. 등리플(Chebyshev) 응답은 예리한 차단 특성에 대한 요구에 만족스럽다. 만약, 감쇄비를 희생할 수 있다면 보다 나은 위상 응답은 선형 위상 여파기 설계에 의해 구할 수 있다. 그리고, 모든 경우에 있어서, 여파기의 차수를 높이는 방법으로 여파기의 성능이 개선되도록 할 수 있다. 다만, 성능 개선을 위해 여파기의 차수를 높이면 여파기 내부에 도파관 간격(gap)이 좁아지고 좁은 도파관 간격은 고전력 신호가 통과할 때 브레이크다운(breakdown, 절연)을 발생시킬 수 있으므로, 성능을 개선시키기 위해서 무조건 단수를 증가시키는 것은 적절하지 않다.
송수신 분리를 위한 T자 형상의 자계면 결합망을 사용하는 일예로, 송신용 고전력 도파관 여파기와 수신용 저손실 도파관 여파기를 결합회로를 통하여 결합하고 안테나에 연결되도록 구성하며, 송신단과 수신단 사이에 고분리 특성을 갖도록 함으로써 송신전력이 수신기에 영향을 미치지 못하게 하는 "튜닝과정을 제거한 모노리식 병렬 스터브 구조의 도파관 다이플렉서(한국공개특허공보 1995-0028216호, 1995. 10. 18 공개)(이하, 제1 선행기술이라 함)"가 존재하는 바, 상기 제1 선행기술에서는 Ku 주파수 대역(업링크 주파수: 14.5 ~ 14.8GHz, 다운링크 주파수 11.7 ~ 12.0GHz)을 사용하고, 송신 여파기의 통과 특성이 통과대역 특성을 가지며, 특히 송수신 분리를 위한 T자 형상에 있어서 자계면 구성을 이룬다. 상기 제1 선행기술에 따르면, 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 반사손실은 25dB 이상, 삽입손실은 0.1dB 이하, -70dB 이하의 송수신 격리도(isolation) 특성을 가지며, 1.5kW 전력까지 동작 가능하다.
한편, 송수신 분리를 위한 T자 형상의 자계면 결합망을 사용하는 다른 예로, "자계면 T-접합을 이용한 무궁화 Ⅲ호 위성체용 다이플렉서의 설계 및 제작에 관한 연구(한국전자파학회논문지 Vol.19 No.4, pp582~593, 이용민 저)(이하, 제2 선행기술이라 함)"가 존재하는 바, 비록 상기 제2 선행기술에서는 주파수 자원 확보가 용이하고 신호전송속도를 높일 수 있는 Ka 주파수 대역을 사용하지만, 이 역시 송신 여파기의 통과 특성이 통과대역 특성을 가지며, 특히 송수신 분리를 위한 T자 형상에 있어서 자계면 구성을 이룬다. 상기 제2 선행기술에 따르면, 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 반사손실은 13dB 이상, 삽입손실은 1.2dB 이하, -65dB 이하의 송수신 격리도(isolation) 특성을 갖는다.
참고적으로, 본 발명은 Ka 주파수 대역(업링크 주파수: 29.6 ~ 30.0GHz, 다운링크 주파수: 19.8 ~ 20.2GHz) 위성에 사용하기 위한 도파관 다이플렉서로, 송신 여파기는 저역통과 특성을, 수신 여파기는 통과대역 특성을 가지며, 주파수 간섭을 최소화하기 위하여 전계면 T자 형상으로 구성된다. 본 발명에 따르면, 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 반사손실은 25dB 이상, 삽입손실은 0.1dB 이하, -70dB 이하의 송수신 격리도 특성을 가지며, 최대 26.3kW 전력을 수용할 수 있다.
본 발명에 비춰 볼 때, 상기 제1 및 제2 선행기술은 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 반사손실, 삽입손실, 송수신 격리도 특성이 떨어지며, 최대 전력 전달 특성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 송신용 여파기와 수신용 여파기를 전계면 결합망(junction)으로 연결하여, 송신 경로는 고전력 전송이 가능하고, 수신 경로는 낮은 손실로 신호가 전송되도록 하며, 송신단과 수신단 간에는 고절연 특성으로 송신 전력이 수신기에 영향을 미치지 못하게 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 도파관 다이플렉서에 있어서, 소정 형상의 단면을 갖는 도파관; 상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 저역통과 특성을 갖도록 하여, 수신대역에서 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 하기 위한 송신 필터링 수단; 상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 통과대역 특성을 갖도록 하여, 삽입손실이 최소화되도록 하기 위한 수신 필터링 수단; 상기 도파관 내부에서, 상기 송수신 필터링 수단을 연결하여 전기적인 영향은 주지 않으면서 송수신 신호를 분리/결합하고, 각 필터링 수단을 통해 송수신되는 주파수의 간섭을 최소화하기 위한 전계면 결합수단; 및 상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜, 상기 송수신 필터링 수단에 미치는 전기적 영향을 최소화하면서 송수신 포트를 상이하게 하기 위한 임피던스 변환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 Ka 주파수 대역(업링크 주파수: 29.6 ~ 30.0GHz, 다운링크 주파수: 19.8 ~ 20.2GHz) 위성용에 사용하기 위한 도파관 다이플렉서로, 송신 여파기는 저역통과 특성을, 수신 여파기는 통과대역 특성을 갖도록 하며, 주파수 간섭을 최소화하기 위하여 전계면 T자 형상으로 구성하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서 송신 여파기는 다수의 코러게이션으로 구성되어 있으며, 수신 여파기는 아이리스로 구성되어 있다. 또한, 송수신 신호들의 간섭을 최 소화하기 위한 T자 형상은 전계면 형상에 정합소자를 두었다.
즉, 본 발명은 도파관에 입력된 신호를 송신과 수신 경로로 분리하기 위해 전계면 T-결합망을 사용하고, 송신 경로에는 9개의 공진기를 갖는 저역통과 여파기를 두어 성능은 만족하면서도 고전력 전송이 가능하도록 하였으며, 수신 경로에는 2극(pole) 등리플(Chebyshev) 응답 특성을 갖도록 유도성 아이리스 구조의 통과 대역 여파기를 사용하여 저손실 여파기를 구현하였다.
본 발명에 따르면, 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 반사손실은 25dB 이상, 삽입손실은 0.1dB 이하, -70dB 이하의 송수신 격리도 특성을 가지며, 최대 26.3kW 전력을 수용할 수 있다. 또한, T-결합망은 정합소자를 사용하여 정합소자가 없는 경우에 비해 10dB 이상 성능이 개선되었다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 도입 원리를 살펴보면 다음과 같다.
구형 도파관의 기본 모드를 사용하는 경우, 넓은 면의 중앙 부근에서 전기 전류가 최소가 되기 때문에, 다른 절단면 보다 넓은 면 중앙에 대해 절단할 때 성 능에 대한 영향을 최소화할 수 있으므로, T-결합망은 자계면 보다는 전계면 구조가 유리하다.
또한, 위성 탑재 송신용 다이플렉서는 중계기의 각 채널을 결합하여 출력시키므로 고전력에서 작동 가능하도록 브레이크다운이 일어나지 않도록 충분한 멀티팩션(multipaction) 마진을 가지도록 설계되어야 하고, 수신용 다이플렉서는 위성 시스템의 잡음 특성을 좋게 하기 위하여 통과대역내에서 손실을 최소화하도록 설계되어야 한다.
또한, Ka 주파수 대역(업링크 주파수: 29.6 ~ 30.0GHz, 다운링크 주파수: 19.8 ~ 20.2GHz)은 Ku 주파수 대역(업링크 주파수: 14.5 ~ 14.8GHz, 다운링크 주파수 11.7 ~ 12.0GHz)에 비해 주파수 자원 확보가 용이하고 신호전송속도를 높일 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서는 소정 형상의 단면을 갖는 도파관; 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 저역통과 특성을 갖도록 하여, 수신대역에서 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 하기 위한 송신 여파기(20)와, 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 통과대역 특성을 갖도록 하여, 삽입손실이 최소화되도록 하기 위한 수신 여파기(30)와, 도파관 내부에서, 송수신 여파기(20,30)를 연결하여 전기적인 영향은 주지 않으면서 송수신 신호를 분리/결합하고, 각 여파기(20,30)를 통해 송수신되는 주파수의 간섭을 최소화하기 위 한 전계면 T-결합망(10)과, 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜, 송수신 여파기(20,30)에 미치는 전기적 영향을 최소화하면서 송수신 포트를 상이하게 하기 위한 임피던스 변환기(40)를 포함한다.
본 발명에 따른 도파관 다이플렉서의 외형은 도 2와 같고, 제작은 전계면으로 절단하여 체결하는 것이 전기적 성능면에서 유리하며, 체결을 위해 나사를 이용한다.
도파관은 3개의 포트(port)(즉, 공용포트, 송신포트, 수신포트)로 구성되어 있으며, 송신과 수신은 서로 다른 도파관 포트를 갖는다. 즉, 송신포트는 도파관 WR-51이고, 수신포트는 도파관 WR-34이다.
송신 여파기(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 19.8 ~ 20.2 GHz에서 동작하는 9개의 코러게이션(21~25)을 갖는 저역통과 여파기이다. 이는 매우 높은 특성 임피던스를 갖는 도파관부와 매우 낮은 특성 임피던스를 갖는 도파관부를 교대로 사용하는 것으로, 주로 계단형 임피던스라고 불린다. 이 형태는 설계하기가 쉽고, 스터브를 사용한 저역통과 여파기 보다 적은 공간을 차지한다. 또한, 고차 모드 및 고조파 제거 특성이 우수하다. 따라서, 송신 여파기(20)는 9개의 코러게이션(21 ∼ 25)으로 임피던스를 높거나 낮게 교차 변화시키면서 저역통과 특성을 갖도록 하여 수신대역에서 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 한다.
또한, 송신 여파기(20)로는 고전력이 통과하므로 이를 견딜 수 있도록 도파관 간격을 설정해야 한다. 즉, 송신 여파기(20)는 고전력 신호가 통과하기 때문에 도파관 간격이 중요하고 9개의 코러게이션(21 ∼ 25) 중 가장 좁은 간격을 갖는 부 분은 송신 여파기(20)의 가운데 위치하는 코러게이션(24)이다. 이 부분은 2.82mm로 최대 26.3kW의 전력을 견딜 수 있다.
한편, 고차 모드 및 고조파 특성을 고려한 송신 여파기(20)와는 달리, 수신 여파기(30)는 대역내에서 우수한 삽입 손실과 제작이 용이한 형태를 사용한다. 또한, 30GHz 대역으로 주파수가 높기 때문에 단수를 줄여 삽입 손실을 최소화한다.
즉, 수신 여파기(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 유도성 아이리스(31,33,35)와 공진기(32,34)를 이용하고, 공진기(32,34)의 모드는 TE101 모드이다. 이 수신 여파기(30)의 응답 특성은 2극 등리플(Chebyshev) 형태이다.
다시 말해, 수신 여파기(30)는 29.6 ~ 30.0GHz에서 동작하는 Chebyshev 2극 응답 특성의 유도성 아이리스 구조의 통과대역 여파기로, 저손실 및 온도 변화에 민감하지 않다. 이때, 통과대역 필터를 설계하기 위해서는, 차수와 리플 크기에 따라 등리플 저역통과 여파기를 설계한 후, Richard 변환과 Kuroda 공식을 활용하여 집중소자를 전송 선로부로 변환하고, 전송 선로부를 사용하여 여파기 소자들을 분리한다. 그리고, 회로의 임피던스와 주파수 스케일을 수행하면 된다.
전계면 T-결합망(10)은 송신 여파기(20)와 수신 여파기(30)에 전기적인 영향은 주지 않으면서 신호를 분리, 합성하기 위해 사용된다. 그리고, 송수신 여파기(20,30)의 간섭을 최소화하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 보다 바람직하게는 수신 여파기(30) 방향에 적절한 크기의 유도성 아이리스(정합소자(13))를 삽입하여 매칭한다.
도 5a 및 5b는 T-결합망(10)의 특성을 나타내는 것으로, 송수신 여파기(20,30)의 위치에 이상적인 단락 회로(송수신경로 전송선로(11,12))를 연결하여 알 수 있다.
즉, 공용포트와 수신포트 간의 특성을 알기 위해서, 도 5a에 도시된 바와 같이 송신포트 쪽에 특정 전송선로(송신경로 전송선로(Tx ARM)(11))의 길이를 갖는 이상적인 단락 회로를 두어, 공용포트와 수신포트 사이의 반사계수 특성이 수신 주파수 대역에서 우수하도록 송신경로 전송선로(Tx ARM)(11)의 길이를 조정한다.
반대로, 공용포트와 송신포트 간의 특성을 알기 위해서, 도 5b에 도시된 바와 같이 수신포트 쪽에 특정 전송선로(수신경로 전송선로(Rx ARM)(12))의 길이를 갖는 단락 회로를 두어, 공용포트와 송신포트 사이의 반사계수 특성이 송신 주파수 대역에서 우수하도록 수신경로 전송선로(Rx ARM)(12)의 길이를 조정한다.
일반적인 전계면 T-결합망(10)은 송수신 주파수 대역에서 여파기(20,30)와 직접 연결될 경우 성능 변화가 심하게 된다. 이를 해소하기 위해, 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같이 수신 여파기(30) 방향에 정합소자(유도성 아이리스)(13)를 사용할 수 있다.
도 7은 유도성 아이리스(정합소자)(13)가 없는 T-결합망(10)과 유도성 아이리스(정합소자)(13)가 있는 T-결합망(10)의 해석 결과를 보인 것으로, 유도성 아이리스(정합 소자)(13)가 없는 경우(7a)는 반사손실(return loss)이 10dB 수준이나, 유도성 아이리스(정합소자)(13)가 있는 경우(7b)는 20dB 이상으로 성능이 개선됨을 알 수 있다.
한편, 임피던스 변환기(40)는 송신포트를 WR-51로 구성하기 위한 장치로, 임피던스를 점차적으로 변화시켜 송수신 여파기(20,30)에 미치는 전기적 영향을 최소화할 수 있도록 하는 대칭형 계단 구조이다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 대칭 구조의 2단 임피던스 변환기로 구성하여, 물리적인 길이는 최소화하고, 최적화된 도파관 다이플렉서의 전기적인 성능에는 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
이상에서와 같이, 송신 여파기(20), 수신 여파기(30), T-결합망(10), 그리고 임피던스 변환기(40)가 모두 결합되어 있는 상태의 도파관 다이플렉서의 송수신 주파수 대역에서의 전기적인 특성을 도 9a 및 9b에 나타내었다.
도 9a 및 9b에서, "9a" 및 "9d"는 반사손실(return loss), "9b" 및 "9e"는 삽입손실(insertion loss), 그리고 "9c"는 격리도(isolation)를 각각 나타낸다.
도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 송신 반사손실(9a)과 수신 반사손실(9d)은 25dB 이상, 송신 삽입손실(9b)과 수신 삽입손실(9e)은 0.1dB 이하, -70dB 이하의 송수신 송수신 격리도(9c) 특성을 갖는다.
이러한 특성을 갖는 본 발명에 따른 도파관 다이플렉서는 Ku 주파수 대역(업링크 주파수: 14.5 ~ 14.8GHz, 다운링크 주파수 11.7 ~ 12.0GHz)에 비해 주파수 자원 확보가 용이하고 신호전송속도를 높일 수 있는 Ka 주파수 대역(업링크 주파수: 29.6 ~ 30.0GHz, 다운링크 주파수: 19.8 ~ 20.2GHz)을 사용한다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 도파관 다이플렉서의 송신 여파기(20)의 가운데 위치하는 코러게이션(24)은 최대 26.3kW의 전력을 수용할 수 있다. 따라서, 송신경로로 최대 26.3kW의 전력을 전송할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, T-결합망(10)은 정합소자(유도성 아이리스)(13)를 사용하여 정합소자(유도성 아이리스)(13)가 없는 경우에 비해 10dB 이상 성능이 개선되었다(도 7 참조).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 송신 및 수신 대역의 통과대역내에서의 반사손실은 25dB 이상, 삽입손실은 0.1dB 이하, -70dB 이하의 송수신 격리도 특성을 가지며, 최대 26.3kW 전력을 수용할 수 있고, 또한 T-결합망은 정합소자를 사용하여 정합소자가 없는 경우에 비해 10dB 이상 성능이 개선된 효과가 있다.
즉, 본 발명에서, 송신 여파기는 고전력 전송이 가능하며 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 저역통과 특성을 가지며 고전력을 통과시킬 수 있도록 설계하였다. 또한, 수신 여파기는 등리플(Chebyshev) 응답 특성을 갖도록 하며 2극 응답의 유도성 아이리스와 공진기로 구성하여 삽입 손실을 최소화하였다. 또한, 송신 여파기와 수신 여파기를 연결해 주는 역할을 하는 전계면 T-결합망은 정합 소자를 사용하여 송수신 여파기에 미치는 전기적인 영향을 최소화하였다. 또한, 송신 포트를 WR-51 도파관으로 하기 위한 임피던스 변환기는 전기적으로는 송수신 여파기에 영향을 주지 않으면서 물리적인 길이는 최소화하였다.
이상과 같이 구현된 다이플렉서는 송신 포트는 WR-51 도파관이고 수신 포트는 WR-34로 구성되며, 송수신 격리도는 -70dB 이하이고, 송신경로로 최대 26.3kW의 전력을 전송할 수 있으며, 수신 경로의 삽입손실은 0.1dB 이하로 우수한 전기적 특성을 갖는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 도파관 다이플렉서에 있어서,
    소정 형상의 단면을 갖는 도파관;
    상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 저역통과 특성을 갖도록 하여, 수신대역에서 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 하기 위한 송신 필터링 수단;
    상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜 통과대역 특성을 갖도록 하여, 삽입손실이 최소화되도록 하기 위한 수신 필터링 수단;
    상기 도파관 내부에서, 상기 송수신 필터링 수단을 연결하여 전기적인 영향은 주지 않으면서 송수신 신호를 분리/결합하고, 각 필터링 수단을 통해 송수신되는 주파수의 간섭을 최소화하기 위한 전계면 결합수단; 및
    상기 도파관 내부에서, 임피던스를 변화시켜, 상기 송수신 필터링 수단에 미치는 전기적 영향을 최소화하면서 송수신 포트를 상이하게 하기 위한 임피던스 변환수단
    을 포함하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전계면 결합수단은,
    제작시 발생할 수 있는 성능 영향을 줄이기 위해 T자 형상의 전계면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 필터링 수단은,
    2극을 갖도록 유도성 아이리스와 공진기로 구성되며, 통과대역 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전계면 결합수단은,
    상기 송수신 필터링 수단의 간섭을 최소화하기 위해, 상기 수신 필터링 수단 방향에 유도성 아이리스(정합소자)를 삽입하여 매칭시키는 T자 형상의 전계면 구조인 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정합소자는,
    상기 송수신 필터링 수단에 미치는 전기적 영향을 최소화하는 구조로 설계되는 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신 필터링 수단은,
    서로 다른 임피던스를 갖는 코러게이션으로 구성되며, 임피던스를 높거나 낮게 교차 변화시키면서 저역통과 특성을 갖도록 하여 수신대역에서 고차 모드 및 고조파 대역이 생기지 않도록 하고, 다수의 코러게이션 중 가장 좁은 간격을 갖는 부분에서 최대 전력을 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 임피던스 변환수단은,
    물리적인 길이는 최소화하고 최적화된 도파관 다이플렉서의 전기적인 성능에 는 영향을 주지 않도록, 대칭형 계단 구조를 갖는 2단 임피던스 변환기인 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도파관 다이플렉서는,
    주파수 자원 확보가 용이하고 신호전송속도를 높일 수 있는 Ka 주파수 대역(업링크 주파수: 29.6 ~ 30.0GHz, 다운링크 주파수: 19.8 ~ 20.2GHz)을 사용하는 위성 탑재용 도파관 다이플렉서인 것을 특징으로 하는 유도성 아이리스를 갖는 전계면 결합망 구조의 도파관 다이플렉서.
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