KR101557823B1

KR101557823B1 - 송수신 모듈의 보호 회로

Info

Publication number: KR101557823B1
Application number: KR1020140151176A
Authority: KR
Inventors: 강연덕; 김종필; 이유리
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2015-10-06

Abstract

송수신 모듈의 보호 회로를 공개한다. 본 발명은 안테나를 통해 신호를 송수신 하는 송수신 모듈의 수신부에 구비되는 송수신 모듈의 보호회로에 있어서, 제1 분배 신호를 인가받아 위상 지연하고, 위상 지연된 제1 분배 신호의 진폭이 기설정된 기준 진폭 이상이면 전반사하고, 전반사된 제1 분배 신호를 다시 위상 지연하여 위상 반전된 제1 분배 신호를 출력하는 제1 위상 조절부, 제2 분배 신호를 인가받고, 제2 분배 신호의 진폭이 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 위상 조절부 및 순환기에서 인가되는 신호를 분배하여 생성되는 제1 및 제2 분배 신호를 제1 및 제2 위상 조절부 각각으로 전송하며, 제1 및 제2 위상 조절부에서 전반사되는 제1 및 제2 분배 신호를 결합하여 제1 및 제2 분배 신호를 서로 상쇄하는 제1 분배결합 선로를 포함한다.

Description

송수신 모듈의 보호 회로{PROTECTION CIRCUIT FOR TRANSCEIVER MODULE}

본 발명은 송수신 모듈의 보호 회로에 관한 것으로, 특히 수신 성능의 저하없이 반사 신호에 의한 고장 발생을 방지할 수 있는 송수신 모듈의 보호 회로에 관한 것이다.

레이더 시스템이나 통신 시스템과 같이 안테나와 송수신 모듈을 포함하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 대부분의 시스템은 송수신하는 신호가 단일 주파수 신호가 아닌 일정한 주파수 범위를 갖기 때문에 안테나와 송신 모듈 또는 수신 모듈과의 부정합이 필연적으로 발생한다.

도1 은 종래에 안테나와 송수신 모듈을 포함하는 시스템의 일예를 나타낸다.

도1 의 시스템을 살펴보면, 하나의 안테나(ANT)와 하나의 송수신 모듈(TR)을 구비한다. 그리고 송수신 모듈(TR)은 스위치(SW), 구동 증폭기(Drive Amplifier)(DRA), 고전력 증폭기(High-Power Amplifier)(HPA), 순환기(circulator)(CLR), 리미터(limiter)(LMT) 및 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)(LNA)를 구비한다.

스위치(SW)는 신호를 송신할지 수신할지에 따라 송수신 모듈(TR)의 송신부와 수신부 중 하나를 선택하며, 구동 증폭기(DRA)와 고전력 증폭기(HPA)는 스위치(SW)에서 인가되는 신호의 이득 및 전력을 증폭하여 순환기(CLR)로 전송하는 송신부를 구성한다.

그리고 리미터(LMT)와 저잡음 증폭기(LNA)는 순환기(CLR)에서 인가되는 신호의 레벨을 조절하여 스위치(SW)로 전송하는 수신부를 구성한다. 수신부에서 리미터(LMT)는 보호 회로(PTC)내에 포함되어 리미터(LMT)는 송신부에서 강한 전력의 신호가 수신부로 전달되어 송수신 모듈(TR) 내부 회로 및 이후 단의 각종 회로가 고장나는 것을 방지하기 위해 구비되어 기설정된 레벨 이상의 진폭을 제한하는 회로이다.

순환기(CLR)는 스위치(SW)와 마찬가지로 신호를 송신할지 수신할지에 따라 송수신 모듈(TR)의 송신부와 수신부 중 하나를 선택하여 신호를 전송하는 회로이다.

도1 에 도시된 바와 같은 시스템에서, 신호를 송신하는 경우에는 스위치(SW)에서 인가된 신호가 송신부에서 증폭되어 순환기(CLR)을 통해 안테나(ANT)로 전달된다. 그러나 송수신 모듈(TR)과 안테나(ANT)의 부정합으로 인해, 도1 의 ①과 같이 반사 신호가 발생할 수 있다. 반사 신호는 순환기(CLR)를 통해 수신부로 전송된다. 그러나 수신부의 리미터(LMT)는 상기한 바와 같이, 지정된 레벨 이상의 진폭을 갖는 신호가 입력되면, 이후 회로를 보호하기 위해, 입력 신호를 ②와 같이 전반사 시키는 특성을 갖는다. 즉 순환기(CLR)에서 리미터(LMT)로 인가된 신호가 반사되어 다시 순환기(CLR)로 전달된다. 그리고 순환기(CLR)는 ③과 같이 리미터(LMT)에서 반사된 신호를 송신부로 전송하게 된다.

이는 정상적인 신호 전달 경로에 대비하여 역방향으로 신호가 유입되는 경우로서, 송신부에서 반사파가 가장 먼저 유입되는 고전력 증폭기(HPA)의 고장을 유발하게 된다.

안테나(ANT)와 수신부 사이의 부정합도 발생할 수 있으나, 이는 수신되어야 할 신호의 세기를 약화시켜, 단순히 성능의 저하를 유발할 뿐이다. 그러나 상기한 안테나(ANT)와 송신부 사이의 부정합은 안테나를 통해 외부로 방사되어야 할 신호가 송신부로 재유입되도록 함으로써, 송신부의 가장 전단에 배치된 고출력 증폭기(HPA)의 고장을 유발하게 된다.

특히 최근에는 능동위상배열 레이더와 같이 면배열되는 다수의 안테나와 다수의 송수신 모듈을 사용하는 시스템의 적용 범위가 높아지고 있다. 면배열 안테나를 사용하는 시스템에서는 도1 에 도시된 하나의 안테나와 하나의 송수신기에서 발생하는 부정합뿐만 아니라, 주위에 배치된 안테나와 송수신기에서 방사되는 신호가 유입되어 고출력 증폭기(HPA)의 고장이 더욱 빈번하게 발생한다. 고출력 증폭기(HPA)은 시스템 운용을 불가능하게 하므로, 고출력 증폭기(HPA) 고장을 방지하기 위한 수단이 고안되어야 한다.

도2 는 종래에 안테나와 송수신 모듈을 포함하는 시스템의 다른 예를 나타낸다.

도2 는 고출력 증폭기(HPA)의 고장을 방지하기 위해 도1 의 시스템에서 수신부에 수신 스위치(SW)와 터미네이션 회로(TRM)을 추가한 시스템을 나타낸다.

수신 스위치(SW)는 신호의 송신 및 수신 타이밍에 따라 리미터(LMT) 또는 터미네이션 회로(TRM) 중 하나를 선택하여 순환기(CLR)에서 인가되는 신호를 전달한다. 수신 스위치(RSW)는 신호 송신 시에 터미네이션 회로(TRM)를 선택하여 인가된 신호가 소멸되도록 하며, 신호 수신 시에는 기존과 같이 리미터(LMT)를 선택하여 수신된 신호가 수신부로 전송되도록 한다.

그러나 도2 에 도시된 시스템에서는 수신부의 전단에 수신 스위치(RSW)가 추가로 배치됨에 따라 노이즈를 증가시켜, 시스템 성능의 주요 지수인 신호대 잡음비(SNR)를 악화시키는 결과를 초래한다.

한국 등록 특허 제10-0883398호에는 안테나와 송수신 모듈 사이의 임피던스 정합을 위해 별도의 임피던스 매칭 칩을 구비하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 임피던스 매칭 칩은 반사 신호를 줄여 성능 향상을 위한 목적 구비된다. 또한 임피던스 매칭 칩을 구비하더라도 안테나(ANT)와 송수신 모듈 사이의 반사파가 존재하지 않도록 임피던스 매칭을 완벽하게 수행하는 것은 실질적으로 불가능하다. 따라서 임피던스 매칭 칩이 구비되는 것에 무관하게 반사 신호에 의한 송신부의 회로를 보호하기 위한 방안이 고려되어야 한다.

본 발명의 목적은 수신 성능의 저하를 유발하지 않고, 반사 신호에 의한 고장 발생을 방지할 수 있는 송수신 모듈의 보호 회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 송수신 모듈을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 송수신 모듈의 보호 회로는 안테나를 통해 신호를 송수신 하는 송수신 모듈의 수신부에 구비되는 송수신 모듈의 보호회로에 있어서, 제1 분배 신호를 인가받아 위상 지연하고, 위상 지연된 상기 제1 분배 신호의 진폭이 기설정된 기준 진폭 이상이면 전반사하고, 전반사된 제1 분배 신호를 다시 위상 지연하여 위상 반전된 제1 분배 신호를 출력하는 제1 위상 조절부; 제2 분배 신호를 인가받고, 제2 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 위상 조절부; 및 순환기에서 인가되는 신호를 분배하여 생성되는 상기 제1 및 제2 분배 신호를 상기 제1 및 제2 위상 조절부 각각으로 전송하며, 상기 제1 및 제2 위상 조절부에서 전반사되는 상기 제1 및 제2 분배 신호를 결합하여 상기 제1 및 제2 분배 신호를 서로 상쇄하는 제1 분배결합 선로; 를 포함한다.

상기 제1 위상 조절부는 상기 제1 분배결합 선로에서 인가되는 상기 제1 분배 신호 및 상기 전반사된 상기 제1 분배 신호의 위상을 90도 지연하는 제1 위상 지연 선로; 및 상기 제1 위상 지연 선로를 통해 위상 지연된 상기 제1 분배 신호를 인가받고, 위상 지연된 상기 제1 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제1 리미터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 위상 조절부는 상기 제1 분배결합 선로에서 인가되는 상기 제2 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 리미터; 및 상기 제2 리미터에서 전반사되지 않은 상기 제2 분배 신호를 인가받아 위상을 90도 지연하는 제1 위상 지연 선로; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분배결합 선로는 상기 제1 및 제2 분배 신호 각각이 상기 수신 신호와 동일한 위상과 1/2 의 진폭을 갖도록 분배하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호 회로는 상기 제1 분배결합 선로로부터 각각 상기 제1및 제2 위상 조절부를 통해 위상 지연된 제1 및 제2 분배 신호를 인가받아 결합하는 제2 분배결합 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 송수신 모듈은 송신 신호를 인가받아 증폭하여 안테나로 전송하는 송신부; 수신 신호 또는 상기 송신 신호가 상기 안테나에서 반사된 반사 신호를 인가받고, 인가된 상기 수신 신호 또는 반사 신호를 분배하여 동일 위상 및 동일 진폭의 제1 및 제2 분배 신호를 생성하며, 인가된 신호의 진폭이 기설정된 기준 진폭 이상인 상기 반사 신호이면, 상기 제1 분배 신호의 위상을 반전하여 반사하고, 상기기 제2 분배 신호는 위상 변화 없이 반사하여 상쇄하는 반사하는 수신부; 송신 또는 수신 타이밍에 따라 송신 시에 상기 송신부와 상기 수신부 중 하나를 선택하여, 상기 송신 신호를 상기 송신부로 전달하고, 수신 시에 상기 수신부로부터 상기 수신 신호를 인가받는 스위치; 및 송신 또는 수신 타이밍에 따라 송신 시에 상기 송신부와 상기 수신부 중 하나를 선택하여, 상기 안테나에서 인가되는 상기 수신 신호를 상기 수신부로 전송하고, 상기 송신부에서 인가되는 상기 송신 신호를 상기 안테나로 전송하는 순환기; 를 포함한다.

상기 수신부는 상기 순환기로부터 상기 수신 신호 또는 상기 반사 신호를 인가받아 분배하여 상기 제1 및 제2 분배 신호를 생성하고, 인가된 신호가 상기 반사 신호이면, 상기 제1 및 제2 분배 신호의 위상이 서로 반전되도록 하고, 인가된 신호가 상기 수신 신호이면, 상기 제1 및 제2 분배 신호의 위상이 동일하도록 조절하여 출력하는 보호 회로; 및 상기 수신 신호를 인가받아 저잡음 증폭하여 상기 스위치로 전송하는 저잡음 증폭기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 송수신 모듈의 보호 회로는 수신부에 스위치와 같은 노이즈 발생 요소를 구비하지 않고, 수신부로 유입되는 신호를 평형 구조로 분배 및 결합하고, 평형 구조로 분배된 2개의 신호에 대해 지연 선로를 이용하여 서로 상이한 위상으로 가변하고, 리미터의 특성을 활용하여 반사 신호는 상쇄되어 소멸되고, 수신 신호는 손실 없이 수신되도록 할 수 있다. 따라서 시스템의 성능 저하를 유발하지 않으면서도, 반사 신호에 의한 송신부상의 회로에 고장이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도1 은 종래에 안테나와 송수신 모듈을 포함하는 시스템의 일 예를 나타낸다.
도2 는 종래에 안테나와 송수신 모듈을 포함하는 시스템의 다른 예를 나타낸다.
도3 은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나와 송수신 모듈을 포함하는 시스템을 나타낸다.
도4 는 도3 의 보호회로의 상세 구성을 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도3 은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나와 송수신 모듈을 포함하는 시스템을 나타내고, 도4 는 도3 의 보호회로의 상세 구성을 나타낸다.

도3 에서도 도1 과 유사하게 시스템이 하나의 안테나(ANT)와 하나의 송수신 모듈(TR)을 구비하는 것으로 가정하여 도시하였다. 그러나 이는 설명의 편의를 위해 간략화한 것으로, 본 발명은 하나의 하나의 안테나(ANT)와 하나의 송수신 모듈(TR)을 구비하는 시스템에 한정되지 않고, 복수개의 안테나(ANT)와 복수개의 안테나(ANT) 각각에 대응하는 복수개의 송수신 모듈(TR)을 구비하도록 구성되어도 무방하다. 즉 능동 위상배열 레이더와 같이 면배열된 복수개의 안테나(ANT)와 복수개의 송수신 모듈(TR)을 구비하는 시스템에도 적용할 수 있다.

도3 의 송수신 모듈(TR)은 스위치(SW), 구동 증폭기(DRA), 고전력 증폭기(HPA), 순환기(CLR), 보호 회로 (PTC) 및 저잡음 증폭기(LNA)를 구비한다.

구동 증폭기(DRA)와 고전력 증폭기(HPA)는 도1 과 동일하게 스위치(SW)에서 인가되는 신호의 이득 및 전력을 증폭하여 순환기(CLR)로 전송하는 송신부를 구성한다. 구동 증폭기(DRA)는 스위치(SW)에서 인가되는 신호의 이득을 증폭하며, 고전력 증폭기(HPA)는 구동 증폭기(DRA)에서 이득이 증폭된 신호의 전력을 증폭한다.

반면 수신부에는 보호 회로(PTC)와 저잡음 증폭기(LNA)가 구비되어 순환기(CLR)에서 인가되는 신호의 레벨을 조절하여 스위치(SW)로 전송한다.

도4 에 도시된 바와 같이, 보호 회로(PTC)는 2개의 리미터(LMT1, LMT2)와 2개의 분배결합 선로(DCL1, DCL2) 및 2개의 위상 지연 선로(DL1, DL2)를 구비한다. 보호 회로(PTC)에서 제1 리미터(LMT1)와 제1 위상 지연 선로(DL1)는 제1 위상 조절부를 형성하고, 제2 리미터(LMT2)와 제2 위상 지연 선로(DL2)는 제2 위상 조절부를 형성하며, 제1 위상 조절부와 제2 위상 조절부는 2개의 분배결합 선로(DCL1, DCL2) 사이에 서로 병렬로 연결된다.

즉 도1 과 달리 본 발명의 송수신 모듈(TR)은 2개의 리미터(LMT1, LMT2)가 구비되며, 2개의 리미터(LTM1, LMT2)는 보호 회로(PTC)에 포함되어 구성된다.

그리고 2개의 분배결합 선로(DCL1, DCL2) 및 2개의 위상 지연 선로(DL1, DL2)는 별도의 회로나 소자로 구현되는 것이 아니라 전송 선로의 형태로 구현된다. 잘 알려진 바와 같이, 고주파수 대역의 신호는 RLC와 같은 별도의 소자를 이용하지 않아도, 신호 전송 선로의 폭과 길이 및 형태를 조절하여 다양한 회로를 구성할 수 있다. 이에 본 발명의 2개의 분배결합 선로(DCL1, DCL2) 및 2개의 위상 지연 선로(DL1, DL2) 또한 별도의 소자를 구비하지 않고, 전송 선로로 구현되는 것으로 가정한다.

제1 분배결합 선로(DCL1)는 일단이 순환기(CLR)에 연결되고, 타단은 각각 제1 및 제2 위상 조절부와 연결되어, 순환기(CLR)에서 인가되는 신호의 진폭을 1/2로 분배하고 분배된 2개의 신호를 각각 제1 위상 조절부와 제2 위상 조절부로 전송한다.

한편 제1 위상 조절부에는 제1 분배결합 선로(DCL1)와 제2 분배결합 선로(DLC2) 사이에 제1 위상 지연 선로(DL1)와 제1 리미터(LTM1)이 순차적으로 직렬로 연결되고, 제2 위상 조절부는 제1 위상 조절부와 달리 제2 리미터(LTM2)와 제2 위상 지연 선로(DL2)가 순차적으로 직렬로 연결된다. 따라서 제1 위상 조절부에서는 제1 분배결합 선로(DCL1)에서 인가되는 신호가 제1 위상 지연 선로(DL1)를 거쳐 제1 리미터(LMT1)로 전송되는 반면, 제2 위상 조절부에서는 제1 분배결합 선로(DCL1)에서 인가되는 신호가 제1 리미터(LMT1)를 거쳐 제1 위상 지연 선로(DL1)로 전송된다.

그리고 제1 및 제2 위상 지연 선호(DL1, DL2)는 각각 수신되는 신호의 위상을 90° 지연하여 출력한다.

제2 분배결합 선로(DCL2)는 일단이 2개의 분배 결합 선로에 연결되고, 타단이 저잡음 증폭기(LNA)에 연결되어, 제1 및 제2 위상 조절부 각각에서 인가되는 신호를 결합하여 저잡음 증폭기(LNA)로 전송한다.

도4 의 보호 회로(PTC)의 동작은 반사 신호가 인가된 경우와, 정상 수신 신호가 인가된 경우로 구분할 수 있다. 반사 신호가 인가된 경우의 동작을 먼저 살펴보면, 반사 신호가 순환기(CLR)에서 제1 분배결합 선로(DCL1)로 인가된다. 이때, 인가된 신호의 ①과 같이 진폭이 2A 이고 위상이 0° 인 신호(2A∠0°)라고 가정한다.

제1 분배결합 선로(DCL1)는 인가된 반사 신호를 분배하여, 제1 위상 조절부와 제2 위상 조절부로 제1 및 제2 분배 신호를 각각 전송한다. 이때 반사 신호에서 분배된 제1 및 제2 분배 신호는 진폭이 반사 신호의 1/2로 되어 각각 진폭이 A 이고 위상이 0° 인 신호(A∠0°)로 전송된다. 이 중 제1 위상 조절부로 전송된 제1 분배 신호는 제1 위상 지연 선호(DL1)를 통해 제1 리미터(LMT1)로 전송되므로, ②와 같이 진폭이 A 이고 위상이 90° 인 신호(A∠90°)가 제1 리미터(LMT1)로 인가된다. 반면, 제2 위상 조절부로 전송된 제2 분배 신호는 곧바로 제2 리미터(LMT2)로 전송되므로, 진폭 및 위상의 변화 없이 진폭이 A 이고 위상이 0° 인 신호(A∠0°)가 제2 리미터(LMT2)로 전송된다.

제1 및 제2 리미터(LMT1, LMT2)는 각각 제1 및 제2 분배 신호를 전반사 한다. 제1 위상 조절부에서 제1 리미터(LMT1)에 의해 전반사된 제1 분배 신호는 다시 제1 위상 지연 선호(DL1)를 거쳐, ③과 같이 진폭이 A 이고 위상이 180° 인 신호(A∠180°)가 되어 제1 분배결합 선로(DCL1)로 인가된다. 즉 제1 분배 결합 선호(DCL1)에서 분배된 제1 분배 신호가 진폭이 동일한 반면 위상이 반전되어 제1 분배결합 선로(DCL1)로 다시 인가된다. 그에 비해, 제2 위상 조절부에서 제2 리미터(LMT2)에 의해 전반사된 제2 분배 신호는 위상 변화 없이, 진폭이 A 이고 위상이 0° 인 신호(A∠0°)가 그대로 다시 제1 분배결합 선로(DCL1)로 인가된다.

이에 제1 분배결합 선로(DCL1)는 제1 위상 조절부에서 위상이 반전되어 전반사된 제1 분배 신호를 인가받고, 제2 위상 조절부에서 위상 변화없이 전반사된 제2 분배 신호를 인가받아 결합한다. 제1 및 제2 위상 조절부에서 전반사된 제1 및 제2 분배 신호는 동일한 진폭에 위상이 반전된 신호이므로, 결합되면 ④와 같이 서로 상쇄되어 신호(0∠0°)가 소멸된다. 즉 순환기(CLR)로 다시 전송되지 않는다. 따라서 송신부의 회로로 반사 신호가 인가되지 않도록 방지할 수 있다.

한편, 정상 수신 신호가 인가된 경우를 살펴보면, 제1 분배결합 선로(DCL1)와 제1 위상 지연 선로(DL1)는 반사 신호가 인가된 경우와 동일하게 동작한다. 즉 제1 분배결합 선로(DCL1)는 안테나(ANT)를 통해 수신된 정상 수신 신호(2A∠0°)의 진폭을 분배하여, 제1 위상 조절부와 제2 위상 조절부로 분배된 2개의 분배 신호(A∠0°)를 각각 전송하고, 제1 위상 지연 선호(DL1)는 인가된 제1 분배 신호의 위상을 90° 지연하여 제1 리미터(LMT1)로 전송한다.

따라서 제1 리미터(LMT1)는 90° 위상 지연된 제1 분배 신호(A∠90°)를 인가받고, 제2 리미터(LMT2)는 위상이 지연되지 않은 제2 분배 신호(A∠0°)를 인가받는다. 정상 수신 신호에 대한 분배 신호는 반사 신호에 대한 분배 신호비해 진폭이 작으므로, 제1 및 제2 리미터(LMT1, LMT2)는 인가된 제1 및 제2 분배 신호를 반사하지 않고 그대로 전송한다. 이에 제1 위상 조절부에서는 제1 리미터(LMT1)에서 출력된 신호는 90° 위상 지연된 제1 분배 신호(A∠90°)가 그대로 제2 분배결합 선로(DCL2)로 인가된다. 그러나 제2 위상 조절부에서는 제2 리미터(LMT2)에서 출력된 신호가 제2 위상 지연 선로(DL2)로 인가되어 90° 위상 지연된 제2 분배 신호가 제2 분배결합 선로(DCL2)로 전송된다. 결과적으로 제2 분배 결합 선로(DCL2)에는 90° 위상 지연된 제1 및 제2 분배 신호(A∠90°)가 인가되고, 제2 분배 결합 선로(DCL2)는 제1 및 제2 분배 신호(A∠90°)를 결합하여 보호 회로(PTC)로 입력된 정상 수신 신호와 신호의 진폭과 동일한 진폭을 갖고 90° 위상 지연된 신호(2A∠90°)를 저잡음 증폭기(DNA)로 전송한다. 즉 정상 수신 신호의 경우에는 위상이 90° 지연되기만 할 뿐, 정상 수신 신호가 그대로 저잡음 증폭기(DNA)로 인가된다.

다시 도3 을 참조하면, 저잡음 증폭기(LNA)는 안테나(ANT)를 통해 수신되어 잡음이 포함된 낮은 전력 레벨의 신호를 보호 회로(PTC)를 통해 인가받고 증폭하여 스위치(SW)로 전송한다.

상기에서는 저잡음 증폭기(DNA)로 90° 위상 지연된 신호(2A∠90°)가 인가되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 제2 분배결합 선로(DCL2)와 저잡음 증폭기(DNA) 사이에 270° 위상 지연하는 제3 위상 지연 선로(미도시)를 더 구비하여 저잡음 증폭기(DNA)로 360° 위상 지연된 정상 수신 신호가 인가되도록 구성될 수도 있다.

결과적으로 본 발명의 보호 회로는 수신부 상에 스위치와 같은 노이즈 발생 요소를 구비하지 않고, 수신부로 유입되는 신호를 평형 구조로 분배 및 결합하고, 평형 구조로 분배된 2개의 신호에 대해 지연 선로를 이용하여 서로 상이한 위상으로 가변하고, 리미터의 특성을 활용하여 반사 신호는 상쇄되어 소멸되고, 수신 신호는 손실 없이 수신되도록 할 수 있다.

본 발명은 송수신 모듈(TR)에서 송신부의 고전력 증폭기(HPA)를 보호하기 위한 발명임에도, 수신부 상에 보호 회로(PTC)를 구비하는 것은 상기한 바와 같이 고전력 증폭기(HPA)에 고장을 유발하는 반사 신호가 유입되는 경로가 수신부를 거쳐 인가되기 때문이다. 따라서 시스템의 성능 저하를 유발하지 않으면서도, 반사 신호에 의한 송신부상의 회로에 고장이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

안테나를 통해 신호를 송수신 하는 송수신 모듈의 수신부에 구비되는 송수신 모듈의 보호회로에 있어서,
제1 분배 신호를 인가받아 위상 지연하고, 위상 지연된 상기 제1 분배 신호의 진폭이 기설정된 기준 진폭 이상이면 전반사하고, 전반사된 제1 분배 신호를 다시 위상 지연하여 위상 반전된 제1 분배 신호를 출력하는 제1 위상 조절부;
제2 분배 신호를 인가받고, 제2 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 위상 조절부; 및
순환기에서 인가되는 신호를 분배하여 생성되는 상기 제1 및 제2 분배 신호를 상기 제1 및 제2 위상 조절부 각각으로 전송하며, 상기 제1 및 제2 위상 조절부에서 전반사되는 상기 제1 및 제2 분배 신호를 결합하여 상기 제1 및 제2 분배 신호를 서로 상쇄하는 제1 분배결합 선로; 를 포함하고,
상기 제1 위상 조절부는
상기 제1 분배결합 선로에서 인가되는 상기 제1 분배 신호 및 상기 전반사된 상기 제1 분배 신호의 위상을 90도 지연하는 제1 위상 지연 선로; 및
상기 제1 위상 지연 선로를 통해 위상 지연된 상기 제1 분배 신호를 인가받고, 위상 지연된 상기 제1 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제1 리미터; 를 포함하며,
상기 제2 위상 조절부는
상기 제1 분배결합 선로에서 인가되는 상기 제2 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 리미터; 및
상기 제2 리미터에서 전반사되지 않은 상기 제2 분배 신호를 인가받아 위상을 90도 지연하는 제2 위상 지연 선로; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈의 보호 회로.
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제1 항에 있어서, 상기 분배결합 선로는
상기 제1 및 제2 분배 신호 각각이 상기 수신 신호와 동일한 위상과 1/2 의 진폭을 갖도록 분배하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈의 보호 회로.
제1 항에 있어서, 상기 보호 회로는
상기 제1 분배결합 선로로부터 각각 상기 제1 위상 조절부 및 상기 제2 위상 조절부를 통해 위상 지연된 제1 및 제2 분배 신호를 인가받아 결합하는 제2 분배결합 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈의 보호 회로.
송신 신호를 인가받아 증폭하여 안테나로 전송하는 송신부;
수신 신호 또는 상기 송신 신호가 상기 안테나에서 반사된 반사 신호를 인가받고, 인가된 상기 수신 신호 또는 반사 신호를 분배하여 동일 위상 및 동일 진폭의 제1 및 제2 분배 신호를 생성하며, 인가된 신호의 진폭이 기설정된 기준 진폭 이상인 상기 반사 신호이면, 상기 제1 분배 신호의 위상을 반전하여 반사하고, 상기기 제2 분배 신호는 위상 변화 없이 반사하여 상쇄하는 반사하는 수신부;
송신 또는 수신 타이밍에 따라 송신 시에 상기 송신부와 상기 수신부 중 하나를 선택하여, 상기 송신 신호를 상기 송신부로 전달하고, 수신 시에 상기 수신부로부터 상기 수신 신호를 인가받는 스위치; 및
송신 또는 수신 타이밍에 따라 송신 시에 상기 송신부와 상기 수신부 중 하나를 선택하여, 상기 안테나에서 인가되는 상기 수신 신호를 상기 수신부로 전송하고, 상기 송신부에서 인가되는 상기 송신 신호를 상기 안테나로 전송하는 순환기; 를 포함하고,
상기 수신부는
상기 순환기로부터 상기 수신 신호 또는 상기 반사 신호를 인가받아 분배하여 상기 제1 및 제2 분배 신호를 생성하고, 인가된 신호가 상기 반사 신호이면, 상기 제1 및 제2 분배 신호의 위상이 서로 반전되도록 하고, 인가된 신호가 상기 수신 신호이면, 상기 제1 및 제2 분배 신호의 위상이 동일하도록 조절하여 출력하는 보호 회로; 및
상기 수신 신호를 인가받아 저잡음 증폭하여 상기 스위치로 전송하는 저잡음 증폭기; 를 포함하고,
상기 보호 회로는
상기 제1 분배 신호를 인가받아 위상 지연하고, 위상 지연된 상기 제1 분배 신호의 진폭이 기설정된 기준 진폭 이상이면 전반사하고, 전반사된 제1 분배 신호를 다시 위상 지연하여 위상 반전된 제1 분배 신호를 출력하는 제1 위상 조절부;
제2 분배 신호를 인가받고, 제2 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 위상 조절부; 및
상기 순환기에서 인가되는 신호를 분배하여 생성되는 상기 제1 및 제2 분배 신호를 상기 제1 및 제2 위상 조절부 각각으로 전송하며, 상기 제1 및 제2 위상 조절부에서 전반사되는 상기 제1 및 제2 분배 신호를 결합하여 상기 제1 및 제2 분배 신호를 서로 상쇄하는 제1 분배결합 선로; 를 포함하며,
상기 제1 위상 조절부는
상기 제1 분배결합 선로에서 인가되는 상기 제1 분배 신호 및 상기 전반사된 상기 제1 분배 신호의 위상을 90도 지연하는 제1 위상 지연 선로; 및
상기 제1 위상 지연 선로를 통해 위상 지연된 상기 제1 분배 신호를 인가받고, 위상 지연된 상기 제1 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제1 리미터; 를 포함하고,
상기 제2 위상 조절부는
상기 제1 분배결합 선로에서 인가되는 상기 제2 분배 신호의 진폭이 상기 기준 진폭 이상이면 전반사하는 제2 리미터; 및
상기 제2 리미터에서 전반사되지 않은 상기 제2 분배 신호를 인가받아 위상을 90도 지연하는 제2 위상 지연 선로; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.
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제6 항에 있어서, 상기 보호 회로는
상기 제1 분배결합 선로로부터 각각 상기 제1 위상 조절부 및 상기 제2 위상 조절부를 통해 위상 지연된 제1 및 제2 분배 신호를 인가받아 결합하여, 상기 저잡음 증폭기로 전송하는 제2 분배결합 선로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 모듈.