KR100249528B1

KR100249528B1 - 임의의 정재파비 검출 회로

Info

Publication number: KR100249528B1
Application number: KR1019970078985A
Authority: KR
Inventors: 차재민; 김홍기
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990058811A

Abstract

본 발명은 임의의 정재파비(SWR) 검출 회로에 관한 것으로서, 특히 무선 이동 통신 고주파(RF) 및 마이크로파 장비에서 임의의 정재파비에 대하여 경보를 발생시킬 수 있는 회로에 관한 것이다.

본 발명은, 신호를 발생시키는 신호원과; 상기 신호원에서 발생된 신호를 받아들여 반사파를 발생시키는 부하; 신호원에서 발생된 진행파를 결합하는 순방향성 결합기; 부하에서 발생된 반사파를 결합하는 역방향성 결합기; 결합된 진행파 신호 및 반사파 신호 레벨을 각각 조절하는 감쇠기 1,2; 진행파 신호 및 반사파 신호의 직류 성분을 각각 검출하는 고주파/직류 신호 변환기 1,2; 및 진행파 신호 및 반사파 신호의 직류 성분을 비교하는 비교기를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 전송 장치의 정재파비가 원하는 임의의 정재파비와 같거나 클 때 또는 작을 때를 구분할 수 있도록 구성되어, 경보 회로로 이용되거나 또는 다른 용도로 이용 가능하다.

Description

임의의 정재파비 검출 회로

본 발명은 임의의 정재파비(Standing Wave Ratio : SWR) 검출 회로에 관한 것으로서, 특히 무선 이동 통신 고주파(Radio Frequency: RF) 및 마이크로파(Microwave) 장비에서 임의의 정재파비에 대하여 경보를 발생시킬 수 있는 회로에 관한 것이다.

정재파비(Standing wave ratio)란 전파를 송수신하는 장치에서 진행파(Forward wave)와 반사파(Reflecting wave)간의 비를 나타내는 값으로, 부하의 성능을 측정하고 점검하는데 이용된다. 정재파비는 수학식 1 과 같이 나타낼 수 있다.

P_f

: 진행파 신호,

P_r

: 반사파 신호

상기와 같은 정재파비를 검출하기 위하여는 여러 가지 구조의 장치가 이용되어 왔다.

도 1 은 통상적인 반사파 크기 측정 장치의 구조도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 신호를 발생시키는 신호원(310)과, 상기 신호를 받아들여 반사파를 발생시키는 부하(320), 반사파를 결합하는 역방향성 결합기(Directional Coupler)(330)를 포함한다. 역방향성 결합기(330)를 구성하고 있는 (332)는 신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분이며, (334)는 전송선의 금속 도체 부분인 (332)를 통해 진행하는 반사파를 결합하는 역방향성 결합기(330)의 결합 금속 도체 부분이다. 상기 (334)는 저항(336)을 통해 접지된다.

역방향성 결합기(330)는 고주파(RF) 신호를 직류(DC)로 바꾸는 검출 다이오드(210)의 애노드(anode)로 연결되고, 검출 다이오드(210)의 캐소드(cathode)는 바이패스 캐패시터(220)로 연결되어 접지된다. 또한 검출 다이오드(210)의 캐소드는 전압 측정기(Voltage meter)(110)로 연결되어 반사파의 검출된 전압값을 읽음으로써 반사파 전압의 크기를 측정한다.

그러나 상기와 같은 회로로서 정재파비 경보 회로를 구성한다고 할 때, 이것은 정재파비가 일정한 경우 특정한 출력 레벨 이상의 반사파가 발생될 때만 경보를 띄우므로, 특정한 출력 레벨 이하의 반사파에 대해서는 정재파비 경보를 발생하지 못한다. 즉, 특정 출력 이하에서도 정재파비는 일정하므로 상기 도 1 의 회로는 정재파비에 대한 경보를 발생한다기보다는 반사파에 대한 경보를 발생한다고 보는 것이 타당하다. 그러므로 정재파비 측정 회로는 시스템의 출력크기에 관계없이 정재파비를 측정할 수 있어야 한다.

도 2 는 미국 특허 4,262,246에 개시되어 있는 종래 기술에 의한 정재파비 측정 회로의 구조도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 신호를 발생시키는 신호원(310)과, 상기 신호를 받아들여 반사파를 발생시키는 부하(320), 진행파를 결합하는 순방향성 결합기(340), 반사파를 결합하는 역방향성 결합기(330)를 포함한다. 순방향성 결합기(340)를 구성하는 (342)는 신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분이며, (344)는 전송선의 금속 도체 부분인 (342)를 통해 진행하는 진행파를 결합하는 순방향성 결합기(340)의 결합 금속 도체 부분이다. 상기 (344)는 저항 (346)을 통해 접지된다.

순방향성 결합기(340)는 고주파 신호를 직류로 바꾸는 검출 다이오드(230)의 애노드와 연결되고, 검출 다이오드(230)의 캐소드는 바이패스 캐패시터(240)로 연결되어 접지된다.

스위치가 CAL쪽으로 절체되면, 정재파비 지시계(110)는 가변저항(120)을 조정하여, 검출 다이오드(230)에서 인가되는 전압값, 즉 진행파를 검출한 전압값을 기준(reference)으로 영점을 잡는다. 정재파비 지시계(110)의 영점을 잡고 나면, 스위치를 전압 정재파비(Voltage SWR: VSWR)로 절체한다. 그리고 나서 정재파비 지시계(110)를 사용하여 검출 다이오드(210)에서 인가되는 전압값, 즉 반사파를 검출한 전압값을 읽음으로 해서 정재파비를 검출할 수 있다.

그러나 상기와 같이 동작되는 정재파비 측정 회로에서 원하는 임의의 정재파비를 검출하기 위해서는, 해당 정재파비를 검출하기 위한 추가적인 장치를 필요로 한다는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 원하는 임의의 정재파비를 검출할 수 있으며, 또한 원하는 임의의 정재파비보다 큰 값 또는 임의의 정재파비보다 작은 값을 구분하여 측정할 수 있는 회로를 구성하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 통상적인 반사파 크기 측정 장치의 구조도.

도 2 는 종래 기술에 의한 정재파비 측정 회로의 구조도.

도 3 은 본 발명에 의한 정재파비 검출 회로의 구성도.

도 4 는 도 3 에 나타난 순방향성 결합기(430)와 역방향성 결합기(440)의 내부 구성도.

도 5 는 도 3 에 나타난 고주파/직류 신호 변환기(470) 또는 (480)의 내부 구성도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

110 : 정재파비 지시계

120 : 가변 저항

210,230,602 : 검출 다이오드

220,240,601 : 바이패스 캐패시터

310,410 : 신호원

320,420 : 부하

330,440 : 역방향성 결합기

340,430 : 순방향성 결합기

332,342,501,502 : 금속 도체 부분

334,344,503,504 : 결합 금속 도체 부분

336,346,505,506 : 접지 저항

450,460 : 가변 감쇠기

470,480 : 고주파/직류 신호 변환기

490 : 비교기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 바람직한 일 실시예는,

신호를 발생시키는 신호원과; 상기 신호원에서 발생된 신호를 받아들여 반사파를 발생시키는 부하; 신호원에서 발생된 진행파를 결합하는 순방향성 결합기; 부하에서 발생된 반사파를 결합하는 역방향성 결합기; 결합된 진행파 신호 및 반사파 신호 레벨을 각각 조절하는 감쇠기 1,2; 진행파 신호 및 반사파 신호의 직류 성분을 각각 검출하는 고주파/직류 신호 변환기 1,2; 및 진행파 신호 및 반사파 신호의 직류 성분을 비교하는 비교기를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 순방향성 결합기는, 신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분과; 상기 전송선의 금속 도체 부분을 통해 진행하는 진행파를 결합하는 순방향성 결합기 결합 금속 도체 부분과; 상기 순방향성 결합기 결합 금속 도체 부분을 접지로 연결하는 접지 저항을 포함하는 것이 바람직하며,

상기 역방향성 결합기는, 신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분과; 상기 전송선의 금속 도체 부분을 통해 진행하는 반사파를 결합하는 역방향성 결합기 결합 금속 도체 부분과; 상기 역방향성 결합기 결합 금속 도체 부분을 접지로 연결하는 접지 저항을 포함하는 것이 바람직하며,

상기 고주파/직류 신호 변환기 1,2는, 상기 감쇠기 1,2로부터 전달된 고주파 신호로부터 직류 신호를 검출하는 검출 다이오드와; 상기 검출 다이오드의 캐소드에 병렬 연결되어 고주파를 바이패스 시키는 바이패스 캐패시터를 포함하는 것이 바람직하며,

상기 감쇠기는 상기 정재파비 검출 회로에서 검출하고자 하는 특정 정재파비에 따라 계산되는 감쇠값을 가지는 것이 바람직하며,

상기 정재파비 검출 회로에서 검출하고자 하는 정재파비를 N이라고 할 때, 감쇠기 1 의 감쇠값은 감쇠기 2 의 감쇠값보다 20log{(n-1)/(n+1)}만큼 큰 값을 가지도록 설정되는 것이 바람직하며,

상기 비교기는 고주파/직류 신호 변환기 1 로부터 유입된 진행파에서 검출된 직류 신호와 고주파/직류 신호 변환기 2로부터 유입된 반사파에서 검출된 직류 신호를 비교하여, 두 직류 신호의 값이 같으면 해당 정재파비는 원하는 임의의 정재파비의 값을 갖게 되고; 반사파에서 검출된 직류 신호의 값이 크면 해당 정재파비가 원하는 임의의 정재파비보다 크다고 판단하며; 진행파에서 검출된 직류 신호의 값이 크면 해당 정재파비가 원하는 임의의 정재파비보다 작다고 판단하는 것이 바람직하다.

도 3 은 본 발명에 의한 정재파비 검출 회로의 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 신호를 발생시키는 신호원(410)과, 상기 신호를 받아들여 반사파를 발생시키는 부하(420), 진행파를 결합하는 순방향성 결합기(430), 반사파를 결합하는 역방향성 결합기(440), 진행파 신호 또는 반사파 신호 레벨을 조절하는 가변 감쇠기(450)(460), 진행파 신호 또는 반사파 신호의 크기를 검출하는 고주파/직류 신호 변환기(470)(480) 및 진행파 신호와 반사파 신호를 비교하는 비교기(490)를 포함한다.

도 4 는 도 3 에 나타난 순방향성 결합기(430)와 역방향성 결합기(440)의 내부 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 순방향성 결합기(430)와 역방향성 결합기(440)를 구성하고 있는 (501)(502)는 신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분이며, (503)(504)는 전송선의 금속 도체 부분인 (501)(502)를 통해 진행하는 반사파를 결합하는 방향성 결합기(430)(440)의 결합 금속 도체 부분이다. 상기 (503)(504)는 저항(505)(506)을 통해 접지된다.

도 5 는 도 3 에 나타난 고주파/직류 신호 변환기(470) 또는 (480)의 내부 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 검출 다이오드(602)는 감쇠된 신호의 크기를 검출하며, 진행파와 반사파의 고주파 신호 성분은 바이패스 캐패시터(601)를 통해서 외부로 바이패스된다.

이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 동작에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

신호원(410)에서 나온 진행파는 전송선을 따라 순방향성 결합기(430)와 역방향성 결합기(440)를 거쳐 부하(420)로 들어간다. 이때 순방향성 결합기(430)는 진행파를, 역방향성 결합기(440)는 반사파를 각각 결합한다. 이렇게 결합된 진행파 또는 반사파는 각각 감쇠기 1(450) 또는 감쇠기 2(460)로 들어가게 되는데, 감쇠기 1(450)과 감쇠기 2(460)의 감쇠되는 값을 다르게 함으로써 임의의 정재파비를 검출할 수가 있다.

만약 N 값의 정재파비를 검출하려고 할 때 진행파측 감쇠기 1(450)의 감쇠값은, 반사파측 감쇠기 2(460)의 감쇠값보다 수학식 2만큼 크게 설정한다.

그러면 고주파/직류 신호 변환기 1(470)에서 검출되는 전압값은, 고주파/직류 신호 변환기 2(480)에서 검출되는 전압값보다 항상 수학식 2 만큼 적게 될 것이다.

이렇게 전달된 각각의 전압값은 비교기(490)에 전달되어 서로 비교되는데, 만약 진행파와 반사파에 의한 정재파비가 N이라는 값을 가진다면, 고주파/직류 신호 변환기(470)(480)에서 검출되는 전압값은 동일할 것이다. 만약 진행파와 반사파에 의한 정재파비가 N보다 클 때는, 반사파측 고주파/직류 신호 변환기 2(480)의 출력 전압값이, 진행파측 고주파/직류 신호 변환기 1(470)보다 더 클 것이다. 그리고 정재파비가 N보다 작을 때에는 반사파측 고주파/직류 신호 변환기 2(480)의 출력 전압값이, 진행파측 고주파/직류 신호 변환기 1(470)보다 더 작게 된다.

상기와 같은 동작을 통해, 임의의 정재파비 N을 기준으로, 현재 진행파와 반사파에 대한 정재파비가 N보다 클 때와 작을 때를 구분할 수 있다.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명은, 진행파를 결합하는 순방향성 결합기와 반사파를 결합하는 역방향성 결합기에 원하는 정재파비를 추출할 수 있도록 서로 다른 감쇠값을 가지는 감쇠기를 연결함으로써, 진행파와 반사파가 원하는 임의의 정재파비를 가질 때를 검출할 수 있다.

또한 원하는 임의의 정재파비의 값과 같거나 클 때, 또는 원하는 정재파비의 값보다 작을 때를 구분할 수 있으므로, 정재파비에 대한 경보 회로로 이용하거나 다른 용도로 이용이 가능하다.

Claims

신호를 발생시키는 신호원과;

상기 신호원에서 발생된 신호를 받아들여 반사파를 발생시키는 부하;

신호원에서 발생된 진행파를 결합하는 순방향성 결합기;

부하에서 발생된 반사파를 결합하는 역방향성 결합기;

결합된 진행파 신호 및 반사파 신호 레벨을 각각 조절하는 감쇠기 1,2;

진행파 신호 및 반사파 신호의 직류 성분을 각각 검출하는 고주파/직류 신호 변환기 1,2; 및

진행파 신호 및 반사파 신호의 직류 성분을 비교하는 비교기를 포함하는, 임의의 정재파비 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 순방향성 결합기는,

신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분과;

상기 전송선의 금속 도체 부분을 통해 진행하는 진행파를 결합하는 순방향성 결합기 결합 금속 도체 부분과;

상기 순방향성 결합기 결합 금속 도체 부분을 접지로 연결하는 접지 저항을 포함하는, 임의의 정재파비 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 역방향성 결합기는,

신호원과 부하를 연결하는 전송선의 금속 도체 부분과;

상기 전송선의 금속 도체 부분을 통해 진행하는 반사파를 결합하는 역방향성 결합기 결합 금속 도체 부분과;

상기 역방향성 결합기 결합 금속 도체 부분을 접지로 연결하는 접지 저항을 포함하는, 임의의 정재파비 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 고주파/직류 신호 변환기 1,2는,

상기 감쇠기 1,2로부터 전달된 고주파 신호로부터 직류 신호를 검출하는 검출 다이오드와;

상기 검출 다이오드의 캐소드에 병렬 연결되어 고주파를 바이패스 시키는 바이패스 캐패시터를 포함하는, 임의의 정재파비 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 감쇠기는 상기 정재파비 검출 회로에서 검출하고자 하는 특정 정재파비에 따라 계산되는 감쇠값을 가지는, 임의의 정재파비 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 정재파비 검출 회로에서 검출하고자 하는 정재파비를 N이라고 할 때, 감쇠기 1 의 감쇠값은 감쇠기 2 의 감쇠값보다
[dB]만큼 큰 값을 가지도록 설정되는, 임의의 정재파비 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 비교기는 고주파/직류 신호 변환기 1 로부터 유입된 진행파에서 검출된 직류 신호와 고주파/직류 신호 변환기 2로부터 유입된 반사파에서 검출된 직류 신호를 비교하여,

두 직류 신호의 값이 같으면 해당 정재파비는 원하는 임의의 정재파비의 값을 갖게 되고;

반사파에서 검출된 직류 신호의 값이 크면 해당 정재파비가 원하는 임의의 정재파비보다 크다고 판단하며;

진행파에서 검출된 직류 신호의 값이 크면 해당 정재파비가 원하는 임의의 정재파비보다 작다고 판단하는, 임의의 정재파비 검출 회로.