KR100364322B1 - 고주파 증폭기에서 발생한 혼변조 신호 검출 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고주파 대역에서 두개 이상의 서로 다른 주파수를 가진 입력신호를 증폭할 때 증폭기의 비선형성에 의해 발생되어지는 혼변조 신호를 검출하는 회로이다. 본 회로에 의해 검출된 혼변조 신호는 증폭기에 입력하는 주파수가 아니므로 증폭기에 입력하는 주파수 신호에 대해 잡음으로 동작하게 된다. 본 회로를 통해 검출된 혼변조 신호는 증폭기의 출력부에서 반대 위상으로 재결합되어 증폭기를 통한 출력부에서 혼변조 신호는 상쇄되고, 증폭기에 입력된 신호만 증폭되어 출력하게 된다. 혼변조 신호 검출 시 증폭기에 입력하는 주파수에 대한 검출은 될 수 있는 한 작아야 한다. 혼변조 신호와 함께 검출된 증폭기에 입력하는 주파수 신호는 증폭기 출력부에서 반대 위상으로 재결합될 때 증폭기에 입력된 신호의 출력을 감소시키게 된다.

본 발명 회로는 증폭기에서 발생한 혼변조 신호 검출 시 증폭기에 입력하는 주파수 신호에 대한 검출은 작게 하는 회로에 관한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 고주파 입력신호를 수신하여 증폭 신호 선로(제 1 경로)와 기준 신호 선로(제 2 경로)로 분배하는 제 1 방향성분배기와, 상기 제 1 방향성분배기 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)의 고주파 신호를 전력 증폭하여 전력 증폭된 고주파 신호를 출력하는 전력 증폭기와, 상기 전력 증폭된 고주파 신호로부터 일정량의 세기만을 추출하는 제 2 방향성분배기와, 상기 제 2 방향성분배기의 출력과 상기 분배기 출력 중 기준 신호 선로(제 2 경로)의 신호를 입력으로 하여 감산하여 처리하는 전력결합기와, 상기 제 1 방향성분배기의 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)와 상기 전력증폭기의 사이에 접속되어 소정 제어하에 상기 전력증폭기로 인가되는 고주파 입력신호의 세기를 변화 시키는 가변 감쇠기와, 상기 제 1 방향성분배기의 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)와 상기 전력증폭기의 사이에 접속되어 소정 제어하에 상기 전력증폭기로 인가되는 고주파 입력신호의 위상을 변환시키는 가변 위상 변환기와, 상기 제 1 방향성분배기의 출력 중 기준 신호 선로(제 2 선로)와 상기 감산기의 사이에 위치하여 제 1 방향성 분배기의 순수 입력 신호의 세기와 주파수를 검출하는 제 1 전력분배기와, 상기 제 2 방향성 분배기와 상기 감산기의 사이에 위치하여 상기 전력증폭기의 신호를 검출하는 제 2 전력 분배기와, 상기 제 1 전력 분배기와 상기 제 2 전력 분배기의 신호의 세기를 비교하여 상기 가변 감쇠기의 세기를 제어하는 세기 제어부와, 상기 제 1 전력 분배기와 상기 제 2 전력 분배기의 위상차를 검출하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부의 검출된 위상을 비교하여 상기 가변 위상 변환기의 위상을 조절하는 위상 제어부를 제공한다.

Description

고주파 증폭기에서 발생한 혼변조 신호 검출 회로{Intermodulation signal detecting circuit in microwave amplifier}

본 발명은 초고주파 증폭기에서 두개 이상의 서로 다른 주파수를 가진 신호가 입력할 시 증폭기 출력에서 입력된 주파수이외에 입력된 서로 다른 주파수들의 상호 작용에 의해 증폭기에서 발생한 주파수들을 검출하는 회로를 구현하는 것이다. 본 회로에 의해 검출된 주파수는 증폭기의 뒷부분에서 180 도의 위상차를 가지고 재입력되어 증폭기에서 입력 신호들의 상호 작용에 의해 발생된 새로운 주파수들을 제거하고, 증폭기에 입력된 주파수만을 증폭시켜 출력하게 한다.

본 발명은 초고주파 증폭기 회로에 관련된 것으로, 두개 이상의 서로 다른 주파수를 가진 신호 입력 시 증폭기의 비선형성에 의해 증폭기에 입력되는 주파수들의 상호 관계에 의한 새로운 주파수를 가지는 혼변조 신호가 증폭기에서 발생하게 되는 데 이러한 혼변조 신호만을 추출하는 회로에 관한 것이다. 일반적으로 무선통신시스템에서 신호의 전력을 증폭시키기 위하여 증폭기를 사용하게 된다. 그런데 이러한 증폭기는 전형적으로 비선형 특성을 가지기 때문에 증폭기에 입력된 주파수 신호 이외의 증폭기 내에서 새로운 주파수 신호가 발생하게 된다. 증폭기의 비선형성에 의해 만들어지는 새로운 주파수 신호는 혼변조 신호라 불리는 데 증폭기의 입력 신호에 대한 잡음으로서 작용하게 된다. 증폭기 내에서 발생된 혼변조 신호를 제거하는 것을 증폭기의 선형화라 한다.

증폭기의 선형화 방법 중 선형화 정도가 우수하고 환경 변화에 민감하지 않은 방법으로 휘드훠어드 방식이 있다. 본 발병은 휘드훠어드 선형화 증폭기에서 증폭기의 내부에서 발생한 혼변조 신호만을 추출하는 회로에 관한 것이다. 추출된 혼변조 신호는 증폭기의 뒷부분에서 180 도의 위상차를 가지고 결합되어 증폭기 내에서 발생한 새로운 주파수인 혼변조 신호들을 제거하게 된다. 여기서 중요한 것은 증폭기 내에서 발생한 혼변조 신호를 추출할 때에 증폭기에 입력하는 주파수에 대한 추출정도를 얼마나 작게 할 수 있느냐는 것이다. 증폭기 내에서 발생한 혼변조 신호를 추출할 때 같이 추출된 증폭기 입력 신호의 세기는 증폭기 내에서 발생한 혼변조 신호를 상쇄하기 위하여 회로의 뒷부분에서 180도의 위상차를 가지고 결합할 때 같이 결합하여 증폭기에 의해 증폭된 입력 신호를 감쇄 시키게 된다. 즉, 증폭기내에서 발생한 혼변조 신호를 추출할 시 증폭기에 입력되는 입력신호의 추출은 작아야 증폭기의 증폭을 감쇄 시키지 않는다. 증폭기에 입력되는 신호의 추출은 없이 증폭기의 비선형성에 의해 발생된 혼변조 신호만을 추출하는 것은 증폭기의 증폭 값의 변화 없이 혼변조 신호만을 제거할 수 있으므로 증폭기를 선형화 시키는 데 중요한 부분이라 하겠다.

도 1 은 증폭기에서 발생된 혼변조 신호 추출을 이용하여 증폭기의 비선형성을 감쇄 시킬 수 있는 휘드훠어드 방식의 선형화 초고주파 증폭기의 일반적인 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 1 가 같은 구성으로 적용된 휘드훠어드 방식이란 전력증폭기 104 에서 발생된 혼변조 신호와 동일한 스펙트럼 형태를 가지며 180 도 위상이 차이가 나는 신호를 만들어 최종 출력단에 결합시킴으로써 주신호 이외의 신호인 혼변조 신호를 제거 시키는 방식을 말한다. 도 1 에서 루프 LP1 은 증폭기에서 발생한 혼변조 신호를 추출하는 루프이고, 루프 LP2 는 상기 LP1 에서 추출된 혼변조 신호를 180 도 위상 차이가 나게 하여 최종 출력단에 결합시켜, 최종 출력단에 주신호만이 출력되도록 조정하는 루프이다. 상기 휘드훠어드 선형화 증폭기는 전력분배기 101, 가변 감쇠기 102 와 108, 가변 위상변환기 103 과 109, 전력증폭기 104, 에러증폭기 110, 방향성 결합기 105와 112, 지연기 106과 111 및 감산기 107로 이루어진다.

도 2 는 상기 도 1 과 같이 구성되는 휘드훠어드 증폭기의 입력단에 두개의 서로 다른 주파수의 입력 신호가 인가되었을 시 각 부분에서의 스펙트럼을 보여주는 도면으로, 일반적인 휘드훠어드 증폭기의 동작을 명확하게 보여준다.

도 2 의 (A)에 도시 된 바와 같은 형태의 고주파 입력신호 RFin 이 도 1 의 전력분배기 101 로 인가되는 경우, 전력증폭기 104 의 출력단에는 도 2 의 (B)에 도시 된 바와 같은 형태의 증폭기의 입력신호에 의해 발생된 혼변조 신호가 포함된 PA 가 나타난다. 이 PA 신호는 방향성 결합기 105 를 거쳐 지연기 111 을 지나 방향성 결합기 112 로 인가되고, 또한 방향성 결합기 105 를 거쳐 감산기 107 로 인가된다. 이때 감산기 107 의 다른 한 입력으로는 전력분배기 101 에 의해 분배된 후 지연기 106 을 거친 고주파 입력신호 RFin 이 또한 인가된다. 그러므로 감산기 107 은 도 2 의 (C)에 도시 된 바와 같은 형태의 신호 PB 를 출력한다. 상기 PB 신호는 PA 신호로부터 고주파 입력신호 RFin 을 감산한 신호임을 알 수 있다. 상기 PB 신호는 가변감쇠기 108 과 가변 위상변환기 109 를 거친 후 에러증폭기 110 로 인가된다. 에러증폭기 110 은 상기 PB 신호를 증폭하여 도 2 의 (D)와 같은 형태의 PC 신호를 출력한다. 상기 PC 신호는 전력증폭기 104 의 출력신호에 포함된 혼변조 신호와는 크기가 동일하고 위상이 180 도 차이 나는 신호로 방향성 결합기 112 로 인가된다. 이에 따라 방향성 결합기 112 는 PA 신호와 PC 신호를 결합하여 혼변조 성분이 제거된 도 2 의 (E)에 도시 된 바와 같은 형태의 고주파 출력신호 RFout 를 출력한다.

도 3 은 기존의 마이크로 프로세서를 이용한 혼변조 신호 검출기 회로도 이다. 감산기 215 의 출력 신호를 방향성 전력분배기 217 을 이용하여 주파수 혼합기 245 에 입력시킨다. 방향성 전력분배기 217 의 다른 경로 하나는 혼변조 신호의 검출부이다. 주파수 혼합기 245 에 또 다른 입력신호는 마이크로 프로세서를 이용한 제어부 240 에 의해 발생되는 전압제어 주파수 발생기(VCO) 242 에 의해 입력된다. 주파수 혼합기 245 의 출력은 수신기 250 의 입력으로 사용되는 데, 수신기 250 의 값이 일정 정도 이상이 되어 증폭기의 주신호 주파수라고 인정되면 마이크로 프로세서를 이용한 제어부 240 은 전압제어 주파수 발생기 242 의 전압을 고정시킨다. 방향성 전력 분배기 217 에서 주파수 혼합기 245 로 인가되는 주파수와 전압제어 주파수 발생기 242 에서 주파수 혼합기 245 로 인가되는 주파수가 동일하게 되면 주파수 혼합기 245 에서 수신기 250 으로 인가되는 주파수 혼합기 245 의 출력은 직류 전압이 된다. 이 값이 수신기 250 을 통하여 마이크로 프로세서를 이용한 제어부 240 에 일정 값 이하가 될 때 까지 마이크로 프로세서를 이용한 제어부 240 은 가변 감쇠기 205 와 가변 위상변환기 206 을 제어하게 된다.

그러나 도 3 과 같이 마이크로 프로세서를 이용한 증폭기 내부에서 발생한 혼변조 신호 검출은 다음과 같은 단점이 있다. 첫째, 마이크로 프로세서는 전압제어 주파수 발생기를 변화 시키면서 수신기를 통하여 검출된 신호가 증폭기의 입력 신호인지, 증폭기에서 발생한 혼변조 신호 인지를 판단하여야 한다. 증폭기 내에서 발생한 혼변조 신호를 증폭기의 입력신호로 오인하면 가변 감쇠기와 가변 위상변환기를 제어 하여도 증폭기의 주 입력신호는 감쇄 없이 혼변조 신호와 같이 검출되게 된다. 둘째, 마이크로 프로세서로 전압제어 주파수 발생기를 변화 시키는 데 많은 시간이 걸린다. 검출기의 값을 확인하고 난 뒤 다시 전압제어 주파수 발생기를 동작시켜야 하기 때문이다. 셋째. 전압제어 주파수 발생기를 비연속적인 전압에 의해 제어하게 되면 검출부에서 증폭기의 입력신호를 검출하지 못하고 경우가 발생 가능하다.

다시 말하면 종래의 증폭기에서 발생되는 혼변조 신호 검출은 소프트웨어적인 처리에 의해 이루어진다. 그러나 이러한 검출은 시간이 오래 걸리고 혼변조 신호검출 시 증폭기에 입력되는 주신호도 많은 양이 검출될 수도 있다.

본 발명의 목적은 아날로그 회로로서 실시간으로 증폭기에서 발생되는 혼변조 신호를 검출함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 항시 안정적으로 증폭기에서 발생한 혼변조 신호만을 추출하며, 또한 환경의 변화(온도, 습도 등)에도 증폭기의 입력되는 주 입력신호 검출을 최소화 하는 데 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 소정의 고주파 입력신호를 수신하여 증폭 신호 선로(제 1 경로)와 기준 신호 선로(제 2 경로)로 분배하는 제 1 방향성분배기와, 상기 제 1 방향성분배기 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)의 고주파 신호를 전력 증폭하여 전력 증폭된 고주파 신호를 출력하는 전력 증폭기와, 상기 전력 증폭된 고주파 신호로부터 일정량의 세기만을 추출하는 제 2 방향성분배기와, 상기 제 2 방향성분배기의 출력과 상기 분배기 출력 중 기준 신호 선로(제 2 경로)의 신호를 입력으로 하여 감산하여 처리하는 전력결합기와, 상기 제 1 방향성분배기의 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)와 상기 전력증폭기의 사이에 접속되어 소정 제어하에 상기 전력증폭기로 인가되는 고주파 입력신호의 세기를 변화 시키는 가변 감쇠기와, 상기 제 1 방향성분배기의 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)와 상기 전력증폭기의 사이에 접속되어 소정 제어하에 상기 전력증폭기로 인가되는 고주파 입력신호의 위상을 변환시키는 가변 위상 변환기와, 상기 제 1 방향성분배기의 출력 중 기준 신호 선로(제 2 선로)와 상기 감산기의 사이에 위치하여 제 1 방향성 분배기의 순수 입력신호의 세기와 주파수를 검출하는 제 1 전력분배기와, 상기 제 2 방향성 분배기와 상기 감산기의 사이에 위치하여 상기 전력증폭기의 신호를 검출하는 제 2 전력 분배기와, 상기 제 1 전력 분배기와 상기 제 2 전력 분배기의 신호의 세기를 비교하여 상기 가변 감쇠기의 세기를 제어하는 세기 제어부와, 상기 제 1 전력 분배기와 상기 제 2 전력 분배기의 위상차를 검출하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부의 검출된 위상을 비교하여 상기 가변 위상 변환기의 위상을 조절하는 위상 제어부를 제공한다

제 1 도는 일반적인 휘드훠어드 선형화 증폭기의 구성을 보여주는 도면

제 2 도는 도 1 에 도시 된 휘드훠어드 선형화 증폭기의 입력단에 두개의 신호가 입력되었을 시 각 부분에서의 스펙트럼을 보여주는 도면

제 3 도는 마이크로 프로세서를 이용한 혼변조 신호 검출 회로

제 4 도는 본 발명에 따른 고주파 증폭기에서 발생한 혼변조 신호 검출 회로

제 5 도는 위상 검출부의 위상 지연에 따른 출력 전력

이하 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 초고주파 회로 설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증폭기내부에서 발생된 혼변조 신호 검출기의 회로 구성을 보여주는 도면이다. 이러한 혼변조 신호 검출 회로는 도 4 에 도시 된 바와 같이 하드웨어의 구성 요소들로만 이루어져 있음을 알 수 있다. 그러므로 본 발명은 실시간의 데이터 처리를 가능하게 한다. 그리고 본 혼변조 신호 검출 회로는 도 3 에 도시 된 바와 같이 마이크로 프로세서를 사용하지 있지 않음을 알 수 있다.

도 4 를 참조하면, 초고주파 입력선로 350 와, 초고주파 출력선로 354 와, 혼변조 신호 출력선로 372와, 초고주파 신호 전달 선로 351, 352, 353, 355, 356, 357, 358, 359, 360, 361, 362, 363, 364, 365, 366, 367, 368, 369, 370, 371과, 직류 전압 전달 선로 380, 381, 382, 383, 384, 385, 386, 387, 388, 389로 신호 정보를 전달한다. 그리고 상기 초고주파 입력선로 350 의 입력신호를 증폭 신호 선로(제 1 경로)인 상기 초고주파 선로 351 과 기준 신호 선로(제 2 경로)인 상기 초고주파 선로 355 로 분리하여 출력하는 제 1 방향성 분배기 301, 상기 제 1 방향성 분배기 301의 증폭 신호 선로(제 1 경로)의 신호를 입력하여 증폭하는 전력증폭기 323, 상기 전력증폭기 323 의 출력을 상기 초고주파 선로 353 으로 입력하여 상기 출력 초고주파선로 354 와 혼변조 신호 검출을 위한 비교 신호로 사용되는 상기 초고주파 선로 357 로 나누는 제 2 방향성 분배기 302, 상기 제 2 방향성 분배기 302 의 출력 신호를 상기 초고주파 선로 357 를 통해 입력하여 혼변조 신호 검출을 위한 신호의 경로인 상기 초고주파 선로 370 과 상기 제 1 방향성 분배기 301로부터 출력되는 기준 신호 경로(제 2 경로)인 상기 초고주파 선로 355 의 신호와의 위상과 세기를 비교하는 신호로 분리하는 제 2 전력분배기 303 과, 상기 제 2 전력분배기 303의 신호를 상기 초고주파 선로 358을 경유하여 세기 비교 신호와 위상 비교 신호로 구분하여 출력하는 제 4 전력분배기 305 와, 상기 제 1 방향성 분배기 301 을 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)에 해당하는 상기 초고주파 선로 351 과 상기 전력증폭기 323 의 입력 선로에 해당하는 상기 초고주파 선로 352 의 사이에 위치하여 상기 전력증폭기 323 에 인가되는 초고주파 신호의 세기를 변화 시키는 가변 감쇠기 321 과, 상기 제 1 방향성 분배기 301 을 출력 중 증폭 신호 선로(제 1 경로)에 해당하는 상기 초고주파 선로 351과 상기 전력증폭기 323의 입력 선로에 해당하는 상기 초고주파 선로 352 의 사이에 위치하여 상기 전력증폭기 323 에 인가되는 초고주파 신호의 위상을 변화 시키는 가변 위상변환기 322 와, 상기 제 1 방향성 분배기 301 의 출력 중 기준 신호 경로(제 2 경로) 인 초고주파 선로 355 로 입력하여 상기 제 1 방향성 분배기 301 - 초고주파 선로 351 - 가변 감쇠기 321 - 가변 위상 변환기 322 - 초고주파 선로 352 - 전력 증폭기 323 - 초고주파 선로 353 - 제 2 방향성 분배기 302 - 초고주파 선로 357 를 거친 신호와 동일한 시간 지연을 가지게 하여 출력 초고주파 선로 356 으로 출력 시키는 시간 지연 선로 337, 상기 지연선로 337 을 거쳐 출력된 상기 초고주파 선로 356 을 거쳐 입력된 신호를 혼변조 신호 검출을 위한 신호 경로인 초고주파 선로 371 과 세기와 위상 비교의 기준으로 삼을 신호를 분배하는 경로인 359 로 출력하는 제 1 전력분배기 304 와, 상기 제 1 전력분배기 304 의 신호를 상기 초고주파 선로 359 의 경로를 통하여 입력하여 세기 비교의 기준으로 삼을 신호를 초고주파 선로 361 를 통하여 출력하는 경로와 위상 비교의 기준으로 삼을 신호를 초고주파 선로 363 을 통하여 출력하는 경로로 분배하는 제 3 전력분배기 306 과, 상기 제 4 전력분배기 305 의 출력 중 초고주파 선로 360 을 경유한 세기 비교 신호와 상기 제 3 전력분배기 306 의 출력 중 초고주파 선로 361 을 경유한 세기 기준 신호를 입력으로 하는 제 1 초고주파 스위치 325 와, 상기 제 1 초고주파 스위치 325 를 동작시키는 클럭 발생기 324 와, 상기 클럭 발생기 324 에 의해 상기 제 4 전력분배기 305 의 세기 비교 신호와 상기 제 3 전력분배기 306 의 세기 기본 신호를 상기 제 1 초고주파 스위치 325 로부터 교대로 신호를 입력하는 직류 전압 값으로 변환시키는 제 1 검출기 328 과, 상기 제 1 검출기 328 의 신호를 상기 클럭 발생기 324 의 주기를 통하여 각각의 직류 전압 전달 경로인 380 과 381 로 전달하는 제 1 저주파 스위치 329 와, 상기 제 1 저주파 스위치 329 를 통해 상기 제 3 전력분배기 306 에서 분배된 세기 기본 신호를 상기 제 1 초고주파스위치 325 를 경유하여 상기 제 1 검출기 328 를 통한 직류 전압 값으로 변환된 신호를 상기 제 1 저주파스위치 329 와 직류 전압 전달 경로 380 을 통한 직류 전압 값을 래치 시켜 일정 값으로 유지시키는 제 1 래치 331 과, 상기 제 1 저주파 스위치 329 와 직류 전압 전달 경로 381 을 통해 상기 제 4 전력분배기 305 에서 분배되어 초고주파 선로 360 과 제 1 초고주파 스위치 325 를 경유하여 제 1 검출기 328 를 통해 직류 전압 값을 전달 받아 래치 시켜 일정 값을 유지시키는 제 2 래치 332 와, 상기 제 1 래치 331 의 값과 상기 제 2 래치 332 의 값을 비교하여 상기 제 2 래치 332 의 값을 상기 제 1 래치 331 과 같게 하기 위하여 직류 전압 전달 경로 388 을 통하여 상기 가변 감쇠기 321 의 감쇄 값을 조절하는 제 1 비교기 335 로 구성된다. 또한 본 발명은 위상 비교를 위하여 상기 제 4 전력분배기 305 의 신호를 초고주파 선로 362 를 경유하여 입력 받아 두개의 초고주파 선로 364,367 의 경로로 나누는 제 6 전력분배기 307 과, 상기 제 3 전력분배기 306 의 신호를 초고주파 선로 363 을 경유하여 입력 받아 두개의 초고주파 선로 365,368 의 경로로 나누는 제 5 전력분배기 308 과, 상기 제 6 전력분배기 307 의 신호 중 초고주파 선로 364 를 경유한 신호와 상기 제 5 전력분배기 308 의 신호 중 초고주파 선로 365 를 경유한 신호를 입력 받는 제 2 전력결합기 309 와, 상기 제 6 전력분배기 307 의 신호 중 초고주파 선로 367 를 경유한 신호와 상기 제 5 전력분배기 308 의 신호 중 초고주파 선로 368 를 경유한 신호를 입력 받는 제 3 전력결합기 310 과, 상기 제 2 전력결합기 309 의 신호와 상기 제 3 전력결합기 310 의 신호를 입력하여 상기 클럭 발생기 324 의 주기로 출력하는 제 2 초고주파 스위치 326 과, 상기 제 2 초고주파 스위치 326 의 신호를 입력하여 초고주파 신호의 세기를 검출하는 제 2 검출기 327 과, 상기 제 2 검출기 327 의 신호를 입력하여 상기 클럭 발생기 324 의 주기로 직류 전압 전달 경로 382 와 383 으로 번갈아 출력하는 제 2 저주파 스위치 330 과, 상기 제 2 전력결합기 309 의 신호를 상기 클럭 발생기 324 의 주기에 의해 상기 제 2 초고주파 스위치 326 과 상기 제 2 검출기 327 을 경우하여 발생된 직류전압을 상기 제 2 저주파 스위치 330 의 주기로 입력 받아 직류전압으로 변환시키는 제 3 래치 333 과, 상기 제 3 전력결합기 310 의 신호를 상기 클럭 발생기 324 의 주기에 의해 상기 제 2 초고주파 스위치 326 과 상기 제 2 검출기 327 을 경우하여 발생된 직류전압을 상기 제 2 저주파 스위치 330 의 주기로 입력 받아 직류전압으로 변환시키는 제 4 래치 334 와, 상기 제 3 래치 333 과 상기 제 4 래치 334 의 전압을 비교하여 서로의 전압을 같아지게 직류 전압 전달 선로 389 를 통하여 상기 가변 위상변환기 322 를 동작시키는 제 2 비교기 336 로 구성된다.

본 발명회로의 동작을 자세히 살펴보면 입력경로 350 - 제 1 방향성 결합기 301 - 초고주파 선로 351 - 가변 감쇠기 321 - 가변 위상변환기 322 - 초고주파 선로 352 - 전력증폭기 323 - 초고주파 선로 353 - 제 2 방향성 결합기 302 - 출력경로 354 의 신호는 입력신호의 증폭과 전력증폭기 323 의 내부에서 발생한 혼변조 신호가 동시에 출력하게 된다. 제 1 방향성 결합기 301 에서는 입력신호만 존재하므로 제 1 방향성 결합기 301 - 초고주파 선로 351 - 가변 감쇠기 321 - 가변 위상변환기 322 - 초고주파 선로 352 - 전력증폭기 323 - 초고주파 선로 353 - 제 2 방향성 결합기 302- 초고주파 선로 357 - 제 2 전력분배기 303 - 초고주파 선로 370을 통한 신호와 제 1 방향성 분배기 301 - 초고주파 선로 355 - 지연선로 337 - 초고주파 선로 356 - 제 1 전력분배기 304 - 초고주파 선로 371 을 거친 신호가 제 1 전력결합기 311 에서 같은 세기와 180도의 위상차를 가지고 결합하면 혼변조 신호 출력경로 372 에서는 입력경로 350 에 입력하는 전력증폭기 순수 입력 신호는 상쇄되고 전력증폭기 323 에서 발생한 혼변조 신호만 출력하게 된다.

가변 감쇠기 321 은 초고주파 선로 356 의 신호를 기준으로 하여 전력증폭기 323 의 경로를 통한 신호가 초고주파 선로 357 을 경유할 때 세기를 동일하게 하기 위한 것이고, 가변 위상 변환기 322 는 초고주파 선로 356 의 신호를 기준으로 하여 전력증폭기 323 의 경로를 통한 신호가 초고주파 선로 357 을 경우할 때 위상을 180 도 차이 나게 하기 위한 것이다. 지연선로 337 은 전력증폭기 323 의 경유한 신호가 제 1 전력결합기 311 까지 오는 시간과 기준 신호 선로(제 2 경로)인 초고주파 신호 전달 경로 355 를 경유한 신호가 제 1 전력결합기 311 까지 오는 시간을 맞추기 위한 것이다. 전력증폭기 323 은 입력세기의 변화와 외부 환경의 변화(온도, 습도 등)에 의해 전달 시간이 변화게 되는 데, 이에 따른 위상 보정이 필요하다.

세기 제어를 살펴보면 제 1 전력결합기 311 에서 동일한 초고주파 신호 전송선로 길이에 제 2 전력분배기 303 과 제 1 전력분배기 304 를 위치시킨다. 즉, 초고주파 선로 370 과 371 은 같은 길이이다. 제 1 전력분배기 304 의 출력 중 초고주파 선로 359 를 경유한 신호는 제 3 전력분배기 306 에서 세기 비교 신호와 위상 비교 신호를 위해 두개의 경로로 나눈다. 세기 비교를 위해서는 제 3 전력분배기 306 에서 분배된 신호는 초고주파 선로 361 을 거쳐 클럭 발생기 324 에 의해 제 1 초고주파 스위치 325 를 통하여 제 1 검출기 328 에 의해 직류 전압으로 변환된다. 변환된 직류 전압은 클럭 발생기 324의 제어에 따른 제 1 저주파 스위치 329를 거쳐 제 1 래치 331 에 저장된다. 제 1 래치 331 에 전압은 클럭 발생기 324 의 주기에 따른 전압 값 만을 가지는 데 래치 회로는 주기화 되어있는 직류 전압 값을 래치 시켜 일정 직류 전압 값으로 일정하게 유지시킨다. 제 2 전력분배기 303 의 출력 중 초고주파 선로 358 를 경유한 신호는 제 4 전력분배기 305 에서 세기 비교 신호와 위상 비교 신호를 위해 두 개의 경로로 나눈다. 세기 비교를 위해서는 제 4 전력분배기 305 에서 분배된 신호는 초고주파 선로 360 을 거쳐 클럭 발생기 324 에 의해 제 1 초고주파 스위치 325 를 통하여 제 1 검출기 328 에 의해 직류 전압으로 변환된다. 변환된 직류 전압은 클럭 발생기 324 의 제어에 따른 제 1 저주파 스위치 329 를 거쳐 제 2 래치 332 에 저장된다. 제 1 래치 331 과 동일하게 제 2 래치 332 의 전압은 클럭 발생기 324 의 주기에 따른 전압 값 만을 가지는 데 래치 회로는 주기화 되어있는 직류 전압 값을 래치 시켜 일정 직류 전압 값으로 일정하게 유지시킨다. 기준신호 선로에 의한 제 1 래치 331 의 값을 기준으로 하여 제 2 래치 332 의 값이 같아지게 비교기 335 는 가변 감쇠기 321 의 감쇄 값을 조절하게 된다.

위상 제어 회로를 살펴보면 초고주파 선로 370 과 371, 358 과 359, 362 와 363 의 길이가 같다고 하면 제 6 전력분배기 307 에 입력된 신호와 제 5 전력분배기 308 에서 입력된 신호의 위상차가 180 도가 발생하면 제 1 전력결합기 311 에서도 입력선로 350 에 입력하는 순수 입력 신호는 180 도의 위상차를 가지고 결합되게 된다. 제 6 전력분배기 307에서 분배된 초고주파 선로 364 와 제 5 전력분배기 308 에서 분배된 초고주파 선로 368 의 길이가 같고, 제 6 전력분배기 307 에서 분배된 초고주파 선로 367 와 제 5 전력분배기 308 에서 분배된 초고주파 선로 365 의 길이가 같다면 제 2 전력결합기 309 와 제 3 전력결합기 310 의 출력은 도 5 의 a1 과 a2 가 될 것이다. 제 2 전력결합기 309 의 신호는 클럭 발생기 324 의 주기에 의해 제 2 초고주파 스위치 326 을 경유하여 제 2 검출기 327 에서 직류 전압으로 변환되어 제 2 저주파 스위치 330 을 경유하여 제 3 래치 333 에서 일정 전압으로 기록되게 된다. 제 3 전력결합기 310 의 신호는 클럭 발생기 324 의 주기에 의해 제 2 초고주파 스위치 326 을 경유하여 제 2 검출기 327 에서 직류 전압으로 변환되어 제 2 저주파 스위치 330 을 경유하여 제 4 래치 334 에서 일정 전압으로 기록되게 된다. 제 3 래치 333과 제 4 래치 334 의 값이 동일하게 되도록 가변 위상 변환기 322 를 제어하게 되면 제 2 전력분배기 303 과 제 1 전력분배기 304 에서의 신호의 위상차는 180 도가 된다. 앞서 초고주파신호 전송선로 370 과 371 이 동일하다 하였으므로 제 1 전력결합기 311 에서는 180 도의 위상차를 가진 신호가 결합되게 된다.

본 발명회로는 입력선로 350 에 입력된 주신호를 상쇄하기 위하여 기준선로를 기준으로 하여 전력증폭기 323 에서 변화된 양을 가변 감쇠기 321 과 가변 위상변환기 322 로 아날로그적으로 보상하는 회로이다. 기준선로의 신호에 대한 전력증폭기 323 의 신호의 제어이므로 전력증폭기 323 의 변화와 외부 환경의 변화에도 안정적인 혼변조 신호 검출이 용이하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 순수한 하드웨어로서만 구성되며, 본 발명은 혼변조 신호를 검출하기 위해 결합되는 두개의 선로 중 하나의 선로를 기준 선로하여 기준선로의 세기와 위상을 바탕으로 다른 하나의 선로의 세기를 같이 하고 위상을 180 도 차이 나게 하는 것이므로 외부 환경 및 증폭기의 특성 변화에도 안정적인 혼변조 신호를 추출한 수 있다. 또한 마이크로 프로세서를 이용하지 않으므로 실시간 데이터 처리를 가능하게 한다.

Claims (3)

1. 증폭기 내에서 발생한 혼변조 신호 추출 회로에 있어서,

   초고주파 선로를 통하여 외부로부터 초고주파 신호를 입력받아 전력 분배하여 출력하기 위한 제 1 방향성 분배기;

   클럭 신호를 발생하기 위한 클럭 발생기;

   상기 제 1 방향성 분배기로부터 초고주파 신호를 입력받아 세기 제어 신호에 따라 세기를 감쇠하고, 위상 제어 신호에 따라 위상을 변환하여 전력증폭기 소자의 입력신호로 세기와 위상이 가변된 초고주파 신호를 제공하기 위한 가변 감쇠기와 가변 위상 변환기;

   상기 전력증폭기 소자의 혼변조 신호를 포함한 출력 신호를 입력받아 전력 분배하여 비교 신호로 출력하기 위한 제 2 방향성 분배기;

   상기 제 1 방향성 분배기로부터 초고주파 신호를 입력받아 전력 분배하여 기준 신호로 출력하기 위한 제 1 전력 분배기;

   상기 제 2 방향성 분배기로부터 초고주파 신호를 입력받아 전력 분배하여 기준 신호로 출력하기 위한 제 2 전력 분배기;

   상기 제 1 전력 분배기의 기준 신호와 제 2 전력 분배기의 비교신호를 입력받아 기준 신호를 상쇄하여 전력증폭기에서 발생하는 혼변조 신호를 검출하기 위한 제 1 전력 결합기;

   상기 제 1 전력 분배기로부터 기준 신호를 입력받아 전력 분배하여 가변 감쇠기 제어회로의 기준 신호와 가변 위상변환기 제어회로의 기준 신호를 제공하기 위한 제 3 전력 분배기;

   상기 제 2 전력 분배기로부터 비교 신호를 입력받아 전력 분배하여 가변 감쇠기 제어회로의 비교 신호와 가변 위상변환기 제어회로의 비교 신호를 제공하기 위한 제 4 전력 분배기;

   상기 제 3 전력 분배기로부터 기준 신호와 상기 제 4 전력 분배기로부터 비교 신호를 입력받아 가변 감쇠기를 제어하는 세기 제어부 및 가변위상변환기를 제어하는 위상 제어부

   을 포함하는 초고주파 증폭기에서의 혼변조 신호 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 위상 제어부에 공급하는 신호의 형태는,

   제 2 전력 결합기;

   제 3 전력 결합기;

   상기 제 3 전력분배기의 기준 신호를 입력으로 하여 상기 제 2 전력결합기와 상기 제 3 전력결합기로 기준 신호를 출력하는 제 5 전력분배기 및 상기 제 4 전력분배기의 비교 신호를 입력으로 하여 상기 제 2 전력결합기와 상기 제 3 전력결합기로 비교 신호를 출력하는 제 6 전력분배기를 포함하고,

   상기 제 5 전력분배기로부터 상기 제 2 전력결합기까지의 거리가 상기 제 6 전력분배기로부터 상기 제 3 전력결합기까지의 거리가 같고, 상기 제 5 전력분배기로부터 상기 제 3 전력결합기까지의 거리가 상기 제 6 전력분배기로부터 상기 제 2 전력결합기까지의 거리가 같은 형태를 특징으로 하는 초고주파 증폭기에서의 혼변조 신호 검출 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 위상 제어 수단은,

   상기 제 2 전력결합기와 상기 제 3 전력결합기의 값을 제공받아, 상기 제 2 전력결합기의 값과 상기 제 3 전력결합기의 값이 같아 지도록 가변위상변환기를 제어하는 형태를 특징으로 하는 초고주파 증폭기에서의 혼변조 신호 검출 장치