KR0156415B1 - 신호위상 감지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신호위상 감지장치에 관한 것으로, 특히 간단하고 저렴한 비용으로 리이드와 래그(Lead and Lag)를 정확하게 감지하도록 한 신호위상 감지장치에 관한 것이다.
종래의 신호위상 감지장치는 두 개의 3단자 직각 하이브리드와 두 개으 혼합기를 사용함에 있어 수신되는 두 신호를 혼합하여 출력할 때 이상적이 아니라 다른 고차항들도 같이 출력되므로써, 사실 해당 불필요한 신호를 제거해야 하는 번거로움이 생긴다.
본 발명에 의하여 한 개의 4단자 직각 하이브리드를 사용하여 보다 간단하고 저렴한 비용으로 불필요한 신호를 제거해야 하는 번거로움없이 두 입력 신호에 대한 리이드와 래그를 용이하게 감지할 수 있어 스페이스 다이버시티 수신 시스템에 적합하다.
Description
제1도는 신호위상 감지장치를 나타낸 구성 블록도이고,
제2도는 종래 신호위상 감지장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이고,
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 신호위상 감지장치를 나타낸 구성 블록도이고,
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 신호위상 감지장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11a,11b,21 : 직각 하이브리드(90°Hybrid) 12a,12b : 혼합기(Mixer)
13,23 : 감산부
22a,22b : 레벨 감지부(Level Detector)
R1,R2 : 정합부하(Matching Load)
본 발명은 신호위상 감지장치에 관한 것으로, 특히 간단하고 저렴한 비용으로 리이드와 래그(Lead and Lag)를 정확하게 감지하도록 한 신호위상 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로, RF(Radio Frequency)신호를 송수신하는 시스템에서는 수신되는 RF신호의 위상 상태를 검출하기 위하여 이중평균혼합기(Double Balanced Mixer)를 사용하였으나, 단지 수신되는 서로 다른 두 RF신호에 대한 위상차의 절대값만 감지할 수 있었다.
그래서, 1995년 12월 28일에 출원된 대한민국 특허출원 제61435호에 의해 상기 두 RF신호에 대한 리이드와 래그를 감지할 수 있게 되어 스페이스 다이버시티(Space Diversity) 수신 시스템에도 적용할 수 있게 되었다.
한편, 상기 출원된 종래 신호위상 감지장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 두 개의 3단자 직각 하이브리드(90°Hybrid ; 11a, 11b)와, 두 개의 혼합기(12a, 12b)와, 한 개의 감산부(13)를 포함하여 이루어졌다.
상기 제1직각 하이브리드(11a)는 입력1의 단자를 통해 인가되는 신호를 위상 지연없이 상기 제2혼합기(12b)측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시켜 상기 제1혼합기(12a) 측으로 출력한다.
상기 제2직각 하이브리드(11b)는 입력2의 단자를 통해 인가되는 신호를 위상 지연없이 상기 제1혼합기(12a) 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시켜 상기 제2혼합기(12b) 측으로 출력한다.
상기 제1혼합기(12a)는 상기 제1직각 하이브리드(11a)로부터 인가되는 90°만큼 위상 지연된 신호와 상기 제2직각 하이브리드(11b)로부터 인가되는 위상 지연되지 않은 신호를 혼합하여 상기 감산부(13)의 측으로 출력한다.
상기 제2혼합기(12b)는 상기 제2직각 하이브리드(11b)로부터 인가되는 90°만큼 위상 지연된 신호와 상기 제1직각 하이브리드(11a)로부터 인가되는 위상 지연되지 않은 신호를 혼합하여 상기 감산부(13)의 측으로 출력한다.
상기 감산부(13)는 상기 제1혼합기(12a)로부터 인가되는 신호에서 상기 제2혼합기(12b)로부터 인가되는 신호를 감산하여 감산 결과 신호를 출력한다.
이와 같이 구성된 종래 신호위상 감지장치는 다음과 같이 동작한다.
입력1의 단자를 통해 인가되는 신호가 cos(ωt + φ1)이고 입력2의 단자를 통해 인가되는 신호가 cos(ωt + φ2)이면, 3단자의 제1직각 하이브리드(11a)는 해당 신호 cos(ωt + φ1)를 위상 지연없이 제2혼합기(12b) 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시킨 신호인 sin(ωt + φ1)를 제1혼합기(12a) 측으로 출력하며, 3단자의 제2직각 하이브리드(11b)는 해당 신호 cos(ωt + φ2)를 위상 지연없이 해당 제1혼합기(12a) 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시킨 신호인 sin(ωt + φ2)을 해당 제2혼합기(12b) 측으로 출력한다.
이에, 상기 제1혼합기(12a)는 상기 제1직각 하이브리드(11a)로부터 인가되는 신호 sin(ωt + φ1)와 상기 제2직각 하이브리드(11b)로부터 인가되는 신호 cos(ωt + φ2)를 혼합(곱셈)하여 생성된 혼합 신호 sin(ωt + φ1)*cos(ωt + φ2)를 감산부(13)측으로 출력한다.
그리고, 상기 제2혼합기(12b)는 상기 제1직각 하이브리드(11a)로부터 인가되는 신호 cos(ωt + φ1)외 상기 제2직각 하이브리드(11b)로부터 인가되는 신호 sin(ωt + φ2)를 혼합하여 생성된 혼합 신호 cos(ωt + φ1)*sin(ωt + φ2)를 감산부(13)측으로 출력한다.
그러면, 상기 감산부(13)는 상기 제1혼합기(12a)로부터 인가되는 혼합 신호 sin(ωt + φ1)*cos(ωt + φ2)에서 상기 제2혼합기(12b)로부터 인가되는 혼합 신호 cos(ωt + φ1)*sin(ωt + φ2)를 감산하여 출력하는데, 이 때의 출력은 다음과 같다.
상기와 같은 결과 출력은 그래프로 나타내면 제2도에 도시된 바와 같이, 즉 상기 감산부(13)의 출력은 상기 입력1과 입력2의 단자에 인가되는 두 신호의 위상 φ1,φ2에 대응되는 위상자의 sin값인데, sin값은 기함수로 sin(φ1- φ2)의 부호는 위상차 φ1- φ2와 일치하므로 두 신호에 대한 위사의 리이드와 래그를 확인할 수 있다.
또한, 제2도의 구간 -π/2 ∼ +π/2에서 위상 에러인 φ1- φ2가 존재할지라도 그 위상 에러의 크기에 대한 값도 확인할 수 있다.
그러나, 종래의 신호위상 감지장치는 두 개의 3단자 직각 하이브리드외 두 개의 혼합기를 사용함에 있어 수신되는 두 신호를 혼합하여 출력할 때 이상적이 아니라 다른 고차항들도 같이 출력됨으로써, 사실 해당 불필요한 신호를 제거해야 하는 번거로움이 생긴다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단하고 저렴한 비용으로 리이드와 래그를 정확하게 감지하여 스페이스 다이버시티 수신 시스템에 적용되도록 한 신호위상 감지장치를 제공함을 목적으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 신호위상 감지장치를 나타낸 구성 블록도이고, 제4도는 본 발명의 실시예에 따른 신호위상 감지장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 신호위상 감지장치는 제3도에 도시된 바와 같이, 한 개의 4단자 직각 하이브리드(90°Hybrid ; 21)와, 두 개의 레벨 감지부(Level Detector ; 22a, 22b)와, 한 개의 감산부(23)와, 두 개의 정합부하(Matching Load ; R1, R2)를 포함하여 이루어진다.
상기 직각 하이브리드(21)는 단자1을 통해 인가되는 신호를 위상 지연없이 단자3 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시켜 단자4 측으로 출력하고, 단자2를 통해 인가되는 신호를 위상 지연없이 단자4 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시켜 단자3 측으로 출력한다.
상기 제1정합부하(R1)는 상기 단자3측에 구비하여 상기 단자1과 단자2를 통해 인가되는 신호를 독립적으로 작용하도록 한다.
상기 제2정합부하(R2)는 상기 단자4측에 구비하여 상기 단자1과 단자2를 통해 인가되는 신호를 독립적으로 작용하도록 한다.
상기 제1레벨 감지부(22a)는 상기 단자3을 통해 인가되는 신호의 진폭을 감지하여 디지털값으로 상기 감산부(23) 측으로 출력한다.
상기 제2레벨 감지부(22b)는 상기 단자4을 통해 인가되는 신호의 진폭을 감지하여 디지털값으로 상기 감산부(23) 측으로 출력한다.
상기 감산부(23)는 상기 제1레벨 감지부(22b)로부터 인가되는 신호에서 상기 제2레벨 감지부(22b)로부터 인가되는 신호를 감산하여 감산결과 신호를 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른 신호위상 감지장치의 동작을 다음과 같이 상세히 설명한다.
단자1을 통해 인가되는 신호가 A*cos(ωt + φ1)이고 단자2를 통해 인가되는 신호가 B*cos(ωt + φ2)이라고 한다면, 4단자와 직각 하이브리드(21)는 해당 신호 A*cos(ωt + φ1)을 위상 지연없이 단자3측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시킨 신호인 A*sin(ωt + φ1)을 단자4측으로 출력하며, 해당 신호 B*cos(ωt + φ2)를 위상 지연없이 해당 단자4 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시킨 신호인 B*sin(ωt + φ2)을 해당 단자3측으로 출력한다.
그런데, 상기 단자3측에 구비되어 있는 제1정합부하(R1)과 상기 단자4측에 구비되어 있는 제2정합부하(R2)에 의하여 상기 단자1과 단자2를 통해 인가되는 신호가 독립적으로 작용됨으로써, 즉 상기 단자3 측에 출력되는 신호는 A*cos(ωt + φ1) + B*sin(ωt + φ2)가 되고 상기 단자4측에 출력되는 신호는 A*sin(ωt + φ1) + B*cos(ωt + φ2)가 된다.
상기 두 신호를 삼각함수의 수식을 이용하여 변형하면 다음과 같다.
상기 단자3에 출력되는 신호
상기 단자4에 출력되는 신호
여기서, 상기 변수 φx는
이고,
상기 변수 φy는
이다.
이에, 제1레벨 감지부(22a)는 상기 단자3을 통해 인가되는 신호의 진폭을 감지하여 디지털값,으로 감산부(23)측으로 출력하고, 상기 제2레벨 감지부(22b)는 상기 단자4를 통해 인가되는 신호의 진폭을 감지하여 디지털값,으로 해당 감산부(23) 측으로 출력한다.
그런데, 상기 sin(φ2- φ1)의 값은 -1과 +1 사이의 값, 즉 -1=sin(φ1- φ2)=+1이므로, 코쉬-스와르츠(Cauch-Swartz) 부등식에 의하여 상기의 값, 둘 다는 양수임을 알 수 있다.
그리고, 모두 양수인 어떤 두 변수 p,q의 대소판별은 p2,q2의 대소판별과 동일함으로,
의 값은 다음과 같다.
여기서, -π =φ2- φ1=+π이고 φ2＞ φ1이면 상기 4*A*B*sin(φ2- φ1)의 값은 양이며, φ2=φ1이면 영이며, φ2φ1이면 음이된다.
한편, 상기 감산부(23)는 상기 제1 레벨 감지부(22a)로부터 인가되는 디지털값,에서 상기 제2레벨 감지부(22b)로부터 인가되는 디지탈값,를 감산하여 감산 결과 신호를 출력하는데, 이 때의 출력은
이된다.
그런데, 상기 출력값의 음양은 위상차 φ2- φ1의 음양에 의하여 결정되므로, 상기 단자1과 단자2를 통해 인가되는 두 신호에 대한 위상의 리이드와 래그를 정확하게 확인할 수 있고, 또한 해당 두 신호의 크기에 무관하게 위상차를 알 수 있다.
그리고, 상기와 같은 결과 출력을 그래프로 나타내면 제4도에 도시된 바와 같이, 즉 위상차 φ2- φ1의 음양에 따라 상기 감산부(23)의 출력의 음양이 결정될 뿐만 아니라, 위상차가 π/2보다 작은 경우에는 위상차에 따라 상기 출력값이 선형으로 변하는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하여 한 개의 4단자 직각 하이브리드를 사용하여 보다 간단하고 저렴한 비용으로 불필요한 신호를 제거해야 하는 번거로움없이 두 입력 신호에 대한 리이드와 래그를 용이하게 감지할 수 있어 스페이스 다이버시티 수신 시스템에 적합하다.
Claims (1)
- 신호위상 감지장치에 있어서, 단자1을 통해 인가되는 신호를 위상 지연없이 단자3 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시켜 단자4 측으로 출력하고, 단자2를 통해 인가되는 신호를 위상 지연없이 단자4 측으로 출력함과 동시에 90°만큼 위상 지연시켜 단자3 측으로 출력하는 4단자 직각 하이브리드와; 상기 단자3 측에 구비하여 상기 단자1과 단자2를 통해 인가되는 신호를 독립적으로 작용하도록 하는 제2정합부하와; 상기 단자3을 통해 인가되는 신호의 진폭을 감지하여 디지털값으로 출력하는 제1레벨 감지부와; 상기 단자4를 통해 인가되는 신호의 진폭을 감지하여 디지털값으로 출력하는 제2레벨 감지부와; 상기 제1레벨 감지부로부터 인가되는 신호에서 상기 제2레벨 감지부로부터 인가되는 신호를 감산하여 감산 결과 신호를 출력하는 감산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호위상 감지장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960013615A KR0156415B1 (ko) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 신호위상 감지장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960013615A KR0156415B1 (ko) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 신호위상 감지장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR970072707A KR970072707A (ko) | 1997-11-07 |
| KR0156415B1 true KR0156415B1 (ko) | 1998-12-15 |
Family
ID=19457178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960013615A KR0156415B1 (ko) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 신호위상 감지장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0156415B1 (ko) |
-
1996
- 1996-04-30 KR KR1019960013615A patent/KR0156415B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970072707A (ko) | 1997-11-07 |
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