KR100204680B1

KR100204680B1 - 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치 및 그 측정과 교정방법

Info

Publication number: KR100204680B1
Application number: KR1019970003720A
Authority: KR
Inventors: 이상진
Original assignee: 김영환; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR19980067594A; US6005382A

Abstract

본 발명은 다중 주파수 발진기의 각 단자에서 출력되는 신호를 정확하고도 신속하게 측정함은 물론 측정에 필요한 교정을 자동으로 수행함으로써 측정 시간 및 교정 시간을 최대한 줄일 수 있도록 한 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치 및 그 측정과 교정방법에 관한 것으로, 다수의 측정장비를 한 시스템 상에 구현하여 컴퓨터의 제어에 따른 스위칭 회로를 통해 다중 주파수 발진기의 각 단자에 대해 측정 항목별로 출력 신호를 측정하고, 다수의 측정장비와 각 케이블 선로에 의해 발생되는 손실을 계산하여 CW 발생기에서 발생되는 기준신호에 대해 유기적인 보정을 수행함으로써 각 단자의 정확한 측정값이 산출되도록 측정값을 교정하도록 하며, 이에 따라 자동 측정장비를 이용하여 대량 생산된 소자를 그 측정 항목에 맞게 빠르고 쉽게 측정할 수 있으며, 그로 인해 장비 및 인력의 중복 투자를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치 및 그 측정과 교정방법

본 발명은 다중 주파수 발진기의 각 단자에서 출력되는 신호를 정확하고도 신속하게 측정함은 물론 측정에 필요한 교정을 자동으로 수행함으로써 측정 시간 및 교정 시간을 최대한 줄일 수 있도록 한 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치 및 그 측정과 교정방법에 관한 것이다.

일반적으로 위성체 통신 부품의 하나인 다중 주파수 발진기는 주파수 이용 및 할당 통신 방법 등의 변화로 인해 그 주파수의 종류가 많아지고, 이에 따라 위성체 신뢰도를 위해 상기 다중 주파수 발진기의 모든 단자의 출력 주파수와 특성을 측정할 경우 측정 항목에 필요한 계측 장비를 수동으로 일일이 연결하여 측정함으로써 그 측정 과정이 매우 복잡하고 측정 시간 또한 길어져 정해진 시간에 필요한 부품을 모두 측정하기가 어려운 실정이다.

특히, 종래 RF/마이크로 웨이브(Micro wave)소자의 경우 그 주파수 특성에 의해 생산된 모든 소자는 동일한 사양을 가지고 설계되어도 실제 제작시 그 특성에 있어서 큰 차이를 보이게 된다.

이에 따라, 생산된 모든 소자를 측정해야 하는 경우 측정 항목이 다양한 주파수 발진기 등의 소자에 대해서는 측정시 소요되는 시간 및 인건비 등으로 인해 대량 생산이 어려운 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 최근의 위성 산업의 추세가 저궤도 위성(Low Earth Orbit; LEO 위성)의 대량 생산을 통한 개인 통신으로 이어짐에 따라 앞으로 RF/마이크로 웨이브 소자의 대량 생산과 그 측정 기술을 확보한 회사가 위성 산업을 주도하게 될 전망이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 그 목적은 다중 주파수 발진기의 모든 단자에 대해서 해당 측정 항목을 만족시키기 위해 다수의 측정 장비를 하나의 시스템 상에 구현하여 컴퓨터의 제어에 따라 스위칭 회로를 통해 다중 주파수 발진기의 각 단자를 측정하고, 각 단자에 대한 유기적인 교정을 자동으로 수행함으로써 일정 시간안에 정해진 인력과 장비를 이용하여 빠르고 쉽게 그리고 정확하게 다중 주파수 발진기의 각 단자를 측정할 수 있음은 물론 이에 따라 대량 생산이 가능한 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치 및 그 측정과 교정방법을 제공하는 데에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치 및 그 측정과 교정방법은, 다수의 측정장비를 한 시스템 상에 구현하여 컴퓨터의 제어에 따른 스위칭 회로를 통해 다중 주파수 발진기의 각 단자에 대해 측정 항목별로 출력 신호를 측정하고, 다수의 측정장비와 각 케이블 선로에 의해 발생되는 손실을 계산하여 CW발생기에서 발생되는 기준신호에 대해 유기적인 보정을 자동으로 수행함으로써 각 단자의 정확한 측정값이 산출되도록 측정값을 교정함을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명에 의한 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치의 블록 구성도.

제2도는 본 발명에 의한 다중 주파수 발진기의 출력신호의 측정 및 교정 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주파수 발진기 2 : 스위칭 메트릭스

2' : 제1 스위칭부 3 : 전력 분배기

4 : 스펙트럼 아날라이저 5 : 커플러

6 : 제2 스위칭부 7 : 주파수 카운터

8 : 전력 측정기 9 : 컴퓨터

10 : CW발생기

제1도는 본 발명에 의한 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치의 블록 구성도로서, 위성체 통신을 위한 각각의 주파수 신호를 32개 포트를 통해 출력하는 다중 주파수 발진기(1)와, 상기 주파수 발진기(1)의 각 포트에 연결된 케이블 Ⅰ,Ⅱ를 통해 출력되는 주파수 신호 중 하나의 신호를 스위칭하는 스위치 메트릭스(switch matrix)(2)와, 상기 스위치 메트릭스(2)에 의해 스위칭된 주파수 발진기(1)의 해당 단자의 주파수 신호를 입력하여 전력을 분배하는 전력 분배기(power divider)(3)와, 상기 전력 분배기(3)에서 전력이 분배된 주파수 신호의 스펙트럼을 분석하는 스펙트럼 아날라이저(spectrum analyzer)(4)와, 상기 전력 분배기(3)에서 전력이 분배된 주파수 신호를 다시 분배하여 출력하는 커플러(5)와, 상기 커플러(5)를 통해 출력되는 주파수 발진기(1)의 주파수 신호 또는 교정을 위한 기준신호를 스위칭하는 제2 스위칭부(6)와, 상기 커플러(5)를 통해 출력되는 주파수 발진기(1)의 주파수 신호의 주파수를 측정하여 이를 계수하는 주파수 카운터(frequency counter)(7)와, 제2 스위칭부(6)에 의해 선택되는 상기 커플러(5)를 통해 출력되는 주파수 발진기(1)의 주파수 신호 또는 교정을 위한 기준신호의 전력을 측정하는 전력 측정기(power meter)(8)와, 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)에서 측정한 각각의 값을 저장하고, 상기 스위치 메트릭스(2)의 스위칭 제어신호를 출력하며, 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)등의 측정장비의 측정 손실과 각 케이블, Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ 선로에 의한 신호의 위상 지연 정보를 입력하여 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)에서 측정된 값을 교정하는 컴퓨터(9)와, 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)에서 측정된 값들을 교정하기 위한 기준 신호를 발생하는 익스터널(external) CW(Continuous Wave)발생기(10)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다중 주파수 발진기(1)의 출력신호 측정장치에서는 측정장비의 정확도를 기본으로하여 각 부품의 특성을 정확하게 파악해야 하며, 특히, 다중 주파수 발진기(1)의 경우 주파수의 정확도와 그 주파수의 전력 및 의사 출력(spurious level)등 다수의 항목을 측정하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다중 주파수 발진기(1)의 각 단자에서 출력되는 신호를 해당 항목별로 측정하고, 정확한 측정값을 보정하기 위한 교정 방법을 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각종 측정장비를 이용하여 주파수 발진기(1)의 각 출력신호를 측정함에 있어서(S2), 주파수 발진기(1)의 32개의 모든 단자를 측정할 것인지를 판단하여 모든 단자를 측정할 경우라면(S2, S3), 컴퓨터(9)의 스위칭 제어신호에 의해 스위치 메트릭스(2)가 제1 스위칭부(2')의 첫 번째 단자를 온시켜 전력 분배기(3)에 주파수 발진기(1)의 첫 번째 단자의 주파수 신호가 출력되도록 한다(S4,S5).

이에 따라, 상기 전력 분배기(3)는 주파수 발진기(1)의 첫 번째 단자의 주파수 신호에 대한 전력을 분배하여 케이블 V를 통해 스펙트럼 아날라이저(4)로 출력하고, 커플러(5)를 통해 다시 전력을 분배한 후에 각각 주파수 카운터(7)와 전력 측정기(8)에 출력한다.

그러면, 상기 스펙트럼 아날라이저(4)는 주파수 발진기(1)의 첫 번째 단자의 주파수 신호의 스펙트럼을 분석하여 위상 잡음과 의사 출력을 측정하고, 상기 주파수 카운터(7)를 이용하여 주파수를 측정하며, 상기 전력 측정기(8)는 상기 주파수 신호의 전력을 측정한 이후, 이러한 측정값들을 컴퓨터(9)에 기록한다(S6, S7).

이때, 스펙트럼 아날라이저(4)와 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)의 모든 측정장비를 사용하지 않고 원하는 측정장비를 이용하여 해당하는 파라미터 값만을 측정할 수도 있다.

이후, 컴퓨터(9)는 스위치 메트릭스(2)의 스위칭 단자를 제어하여 주파수 발진기의 두 번째 단자를 선택하게 하고, 선택된 두 번째 단자의 주파수 신호를 각각 측정장비에 따라 다시 파라미터 값을 측정하게 된다(S9).

상기와 같은 과정을 통해 주파수 발진기(1)의 32개의 단자에 대해 측정 항목별로 파라미터 값을 측정할 수 있게 되고, 모든 단자를 측정하지 않을 경우에는 측정할 단자만을 선택하여 해당 파라미터값을 측정하여 컴퓨터(9)에 기록하도록 한다(S10∼S13).

이때, 상기 측정장비에 의해 측정된 값은 측정장비의 계측 손실, 각각의 케이블 선로에 의한 위상 지연 등 여러 가지 이유로 많은 오차를 갖게 된다.

그러므로 보다 정확한 측정값을 산출해 내기 위해서는 측정값에 대한 교정과정을 거쳐야 한다.

따라서, 본발명에서는 교정, 즉 켈리브레이션을 할 것인지를 결정한 이후(S1), 켈리브레이션을 위한 기준신호를 발생하는 CW 발생기(10)를 제1 스위칭부(2'), 즉 스위치 메트릭스(2)의 스위칭 동작에 의해 켈리브레이션할 주파수 발진기(1)의 해당 단자에 연결시키도록 한다(S14, S15).

즉, 상기 CW 발생기(10)를 케이블 II의 첫 번째 단자에 연결하도록 한다.

이때, 주파수 발진기(1)의 각 32개 포트를 연결하는 케이블 I에 대한 선로 손실을 네트워크 아날라이저 등을 이용하여 측정하여 이를 컴퓨(9)에 기록한다.

그리고, 제2 스위칭부(6)의 스위칭 동작으로 CW 발생기(10)와 전력 측정기(8)를 연결하고, 이에 따라 전력 측정기(8)가 CW 발생기에서 출력되는 기준신호의 정확한 전력값을 측정하여 이를 컴퓨터(9)에 기록한다.

이어서, 켈리브레이션할 경로가 스펙트럼 아날라이저(4)와 전력 측정기(8) 두 개 모두라면 스펙트럼 아날라이저(4)에서 읽은 CW 발생기(10)의 전력에 2번의 과정의 손실을 더하여 컴퓨터(9)에 기록하고, 전력 측정기(8)의 장비 손실을 계산하여 컴퓨터(9)에 기록하며(S16∼S18), 모두 켈리브레이션하지 않을 경우에는 해당 측정장비의 손실만을 계산하여 컴퓨터(9)에 기록하도록 한다(S19,S17,S18).

그리고 나서, 다른 단자를 계속해서 켈리브레이션할 경우라면 CW 발생기(10)의 단자를 케이블 II의 다음 단자에 연결하여 스펙트럼 아날라이저(4)와 전력 측정기(8)의 손실을 계산하여 컴퓨터(9)에 기록하도록 한다(S20).

상기와 같은 과정을 수행하고 나면, 상기 컴퓨터(9)는 CW 발생기(10)에서 발생된 기준신호와 각종 측정장비로 인하여 발생되는 손실과 케이블 선로 손실을 계산하여 측정값에 대한 오차를 교정하여 정확한 측정값을 산출하게 된다.

한편, 본 발명에서는 교정시 켈리브레이션 경로 및 단자의 선택으로 인해 케이블 I또는 II의, 부분적인 교체시 모든 단자의 교정이 필요하지 않고 교체된 부분만 교정함으로써 교정 시간을 단축할 수 있게 된다.

이상, 상기 설명에서와 같이 본 발명은 자동 측정장비를 이용하여 대량 생산된 소자를 그 측정 항목에 맞게 빠르고 쉽게 측정할 수 있으며, 그로 인해 장비 및 인력의 중복 투자를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

그리고, 켈리브레이션할 경우 케이블I 또는 II의 32×2개의 케이블 중 교체된 케이블 단자에 대해서만 켈리브레이션을 함에 따라 켈리브레이션 시간을 줄이며 정확성을 증가시킬 수 있게 된다.

Claims

위성체 통신을 위한 각각의 주파수 신호를 출력하는 다중 주파수 발진기(1)와, 상기 주파수 발진기(1)에 연결된 케이블 I, II를 통해 출력되는 주파수 신호를 스위칭하여 출력하는 스위치 메트릭스(2)와, 상기 스위치 메트릭스(2)에 의해 스위칭된 주파수 발진기(1)의 해당 단자의 주파수 신호를 입력하여 전력을 분배하는 전력 분배기(3)와, 상기 전력 분배기(3)에서 전력이 분배된 주파수 신호의 스펙트럼을 분석하는 스펙트럼 아날라이저(4)와, 상기 전력 분배기(3)에서 전력이 분배된 주파수 신호를 다시 분배하여 출력하는 커플러(5)와, 상기 커플러(5)를 통해 출력되는 주파수 발진기(1)의 주파수 신호 또는 교정을 위한 기준신호를 스위칭하는 제2 스위칭부(6)와, 상기 커플러(5)를 통해 출력되는 주파수 발진기(1)의 주파수 신호의 주파수를 측정하여 이를 계수하는 주파수 카운터(7)와, 상기 제2 스위칭부(6)에 의해 선택되는 상기 커플러(5)를 통해 출력되는 주파수 발진기(1)의 주파수 신호 또는 교정을 위한 기준신호의 전력을 측정하는 전력 측정기(8)와, 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)에서 측정된 각각의 값을 저장하고, 상기 스위치 메트릭스(2)의 스위칭 제어신호를 출력하며, 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8) 등의 측정장비의 측정 손실과 각 케이블 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ 선로에 의한 신호의 위상 지연 정보를 입력하여 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)에서 측정된 값을 교정하는 컴퓨터(9)와, 상기 스펙트럼 아날라이저(4), 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)에서 측정된 값들을 교정하기 위한 기준 신호를 발생하는 익스터널 CW 발생기(10)로 구성됨을 특징으로 하는 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정장치.
각종 측정 장비를 이용하여 주파수 발진기(1)의 출력 신호를 측정 및 교정함에 있어서, 주파수 발진기(1)의 모든 단자를 측정할 경우, 스위칭 제어신호에 따라 전력 분배기(3)에 주파수 발진기(1)의 첫 번째 단자의 주파수 신호를 출력하는 제1단계와, 상기 제1단계 이후, 전력 분배기(3)가 주파수 발진기(1)의 첫 번째 단자의 주파수 신호에 대한 절력을 분배하여 스펙트럼 아날라이저(4)와 주파수 카운터(7) 및 전력 측정기(8)로 주파수 신호를 출력하는 제2단계와, 상기 제2단계 이후, 스펙트럼 아날라이저(4)는 주파수 발진기(1)의 첫 번째 단자의 주파수 신호의 스펙트럼을 분석하여 위상 잡음과 의사 출력을 측정하고, 상기 주파수 카운터(7)는 신호의 주파수를 측정하며, 상기 전력 측정기(8)는 상기 주파수 신호의 전력을 측정한 후, 각각의 측정값들을 컴퓨터(9)에 기록한 제3단계와, 상기 제3단계 이후, 스위칭 제어신호에 의해 주파수 발진기(1)의 두 번째 단자를 선택하여 상기 제2단계와 제3단계를 각각 수행하여 주파수 발진기(1)의 모든 단자의 주파수 신호를 측정 항목별로 측정하는 제4단계와, 상기 제1단계에서 주파수 발진기(1)의 측정할 단자만을 선택하는 경우 각각의 측정장비를 이용하여 해당 단자의 주파수 신호를 측정하여 컴퓨터(9)에 기록하는 제5단계와, 상기 제3단계 내지 제5단계에서 측정한 값에 대하여 켈리브레이션을 수행할 경우, CW 발생기(10)를 스위칭 동작에 의해 켈리브레이션할 주파수 발진기(1)의 단자에 연결시키는 제6단계와, 상기 제6단계 이후, 주파수 발진기(1)의 각 포트를 연결하는 케이블 I에대한 선로 손실을 측정하여 컴퓨터(9)에 기록하는 제7단계와, 상기 제7단계 이후, CW 발생기(10)와 전력 측정기(8)를 연결하여 CW 발생기에서 출력되는 기준신호의 전력값을 측정하여 컴퓨터(9)에 기록하는 제8단계와, 상기 제8단계 이후, 켈리브레이션할 경로가 스펙트럼 아날라이저(4)와 전력 측정기(8) 두 개 모두라면 스펙트럼 아날라이저(4)에서 읽은 CW 발생기(10)의 전력에 2번의 과정 손실을 더하여 컴퓨터(9)에 기록하고, 전력 측정기(8)의 장비 손실을 계산하여 컴퓨터(9)에 기록하는 제9단계와, 상기 제9단계에서 모두 켈리브레이션하지 않을 경우에는 해당 측정장비의 손실만을 계산하여 컴퓨터(9)에 기록하는 제10단계와, 상기 제10단계 이후, 주파수 발진기(1)의 다른 단자를 계속해서 켈리브레이션할 경우 CW 발생기(10)의 단자를 케이블 II의 다음 단자에 연결하여 스펙트럼 아날라이저(4)와 전력 측정기(8)의 손실을 계산하여 컴퓨터(9)에 기록하는 제11단계와, 상기 제7단계 내지 제11단계에서 측정된 손실과 케이블선로 손실을 CW 발생기(10)에서 발생된 기준신호와 계산하여 측정값에 대한 오차를 보정함으로써 주파수 발진기의 각 단자의 측정값을 교정하는 제12단계로 수행됨을 특징으로 하는 다중 주파수 발진기의 출력신호 측정 및 교정방법.