KR100365108B1 - 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치 - Google Patents

수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 기지국 및 중계기에서 사용되는 종단 듀플랙서에서 큰 송신 전력, 안테나 및 주변 환경에 의하여 발생하는 수동 소자에 의한 상호 변조 왜곡 성분(passive intermodulation product)을 제거하는 장치에 관한 것으로서, 송신 신호에 의해 듀플랙서에서 발생된 수신 대역내의 상호 변조 성분을 제거하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 전력 증폭부, 커플러, 듀플랙서, 필터, 가변 이득 조절부, 위상 조절부, 저잡음 증폭부, 신호 결합부로 이루어진다.

Description

수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치{AN IMPROVEMENT OF PASSIVE INTERMODULATION DISTORTION WITH COUPLING LOOP}
본 발명은 이동 통신 기지국 및 중계기에서 사용되는 듀플랙서에서 큰 송신 전력, 안테나 및 주변 환경에 의하여 발생하는 수동 소자의 상호 변조 성분이 수신 대역내에 발생하여 간섭 신호로 작용함으로써 수신 감도의 저하 및 가입자 용량이 감소되는 것을 개선하는 장치에 관한 것이다.
듀플랙서에서 발생하는 수동 소자의 상호 변조 성분의 레벨을 최소화하기 위한 종래 기술로는, 듀플랙서의 입출력단의 콘넥터에 도금을 함으로써 상호 변조 특성을 어느 정도 개선하는 방식이 있다. 그러나, 이러한 종래 기술에 의하면, 새로운 도금 기술이 필요하게 되고, 부품의 단가가 상승할 뿐만 아니라, 근본적인 상호 변조 특성이 만족할 정도로는 개선되지는 못하고 있다.
상호 변조 성분의 영향을 최소화하기 위한 또 하나의 종래 기술로는, 듀플랙서를 사용함이 없이 송/수신용 필터와 안테나를 각각 사용함으로써 송신단 필터에서 발생하는 수신 대역의 수동 소자 상호 변조 성분의 영향을 감소시키는 방식이 있다. 그러나, 이 방식은 수동 소자 상호 변조 성분의 영향을 감소시키는 효과가 있으나, 송/수신 필터를 분리하여 사용하게 됨으로 인하여, 송신 안테나, 수신 안테나 및 그에 따르는 급전(power feeding) 케이블도 필요하게 될 뿐만 아니라, 설치 비용이 증가하는 단점이 있다.
따라서, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명에서는 듀플랙서에서 발생하는 수동 소자의 상호 변조 성분을 일종의 궤환 루프(feedback loop) 및 위상 조절부(phase shifter)를 사용함으로써 상호 변조 성분의 영향을 최소화하는 장치를 개시한다.
본 발명에 의하면, 종래의 듀플랙서에서 큰 송신 전력, 안테나 및 주변 환경에 의하여 발생하는 수동 소자의 상호 변조 성분이 수신 대역내에 발생하는 문제점을 개선함으로써, 이동 통신 기지국과 중계기의 설치 비용을 크게 감소시킬 수 있으며 주파수 사용 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 전력 증폭부 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는, 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치를 도시한 도면.
도 2 내지 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀플랙서 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는, 수동 소자 상호 변조 개선 장치를 도시한 도면.
도 5 내지 도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전력 증폭부
20 : 커플러
30 : 필터
40 : 가변 이득 조절부
50 : 위상 조절부
60 : 저잡음 증폭부
70 : 신호 결합부
80 : 듀플랙서
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 기능을 하는 전력 증폭기로 구성된 전력 증폭부(10), 증폭된 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러(20), 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터(30), 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부(40), 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부(50), 수신단에서 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭기로 구성된 저잡음 증폭부(60), 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부(70), 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서(80)를 포함한 것으로서, 전력 증폭부의 출력단의 상호 변조 신호를 이용하거나 듀플랙서 출력단의 상호 변조 신호를 이용한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 전력 증폭부 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는, 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치를 도시한 도면이다.
도 1에서, 최종적으로 송신할 신호를 증폭하는 전력 증폭부(10)에서 증폭된 신호를 커플러(20)로 추출한 후, 이어서 필터(30)를 이용하여 수신 대역내의 상호 변조 신호만을 남기고 다른 신호를 모두 제거한다. 또한, 상기 전력 증폭부(10) 및 커플러(20)를 통과한 신호는 듀플랙서(80)에 입력되고, 이 듀플랙서(80)와 안테나에 의해 발생되는 수동 소자 상호 변조 성분은 저잡음 증폭부(60)에 입력된다. 이 저잡음 증폭부(60)를 통과한 신호는 신호 결합부(70)에서 결합된다. 상기 필터(30)를 통과한 신호는 저잡음 증폭부(60)에서 증폭된 신호와 그 크기가 같도록 가변 이득 조절부(40)에서 그 크기가 조절되고, 이어서 상기 가변 이득 조절부(40)에서 조절된 상기 신호는 상기 저잡음 증폭부(60)를 통과한 신호와의 위상차가 180。 차이가 나도록 위상 조절부(50)에서 위상이 조절된다. 이러한 두 개의 신호가 신호 결합부(70)로 입력되면, 신호 결합부(70)의 출력단에서는 크기가 동일하고 위상차가 180。인 두 개의 신호가 서로 상쇄된다. 이렇게 함으로써, 듀플랙서에 의해 발생된 수신 대역내의 상호 변조 성분을 제거하게 된다.
도 2 내지 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된본 발명의 다른 하나의 실시예에서는 위상 조절부(50)와 가변 이득 조절부(40)의 위치가 서로 치환되어도 좋다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 위상 조절부(50)에서 신호의 위상이 180。로 바뀐 후, 가변 이득 조절부(40)에서 신호의 크기가 조절된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 위상 조절부(50)를 듀플랙서(80) 및 저잡음 증폭부(60) 뒤에 위치시켜도 좋다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀플랙서 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는, 수동 소자 상호 변조 개선 장치를 도시한 도면이다. 도 4에서, 듀플랙서(80)에서 발생된 수동 소자의 상호 변조 성분 신호를 커플러(20)로 추출한 후, 필터(30)를 이용하여 수신 대역내의 상호 변조 신호만을 남기고 다른 신호를 모두 제거한다. 이 필터링된 신호는 듀플랙서(80)에서 발생하여 저잡음 증폭부(60)로 입력되어 증폭되는 신호와는 그 크기가 같고 위상이 180。 차이가 나도록 가변 이득 조절부(40)에서 그 크기가 조절되고 위상 조절부(50)에서 그 위상이 조절된다. 이렇게 함으로써, 신호 결합부(70)에서는 크기가 동일하고 위상차가 180。인 두 개의 신호가 서로 상쇄되게 된다.
도 5 내지 도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 본 발명의 다른 하나의 실시예에서는 위상 조절부(50)와 가변 이득 조절부(40)의 위치가 서로 치환되어도 좋다. 도 5에 도시된 실시예에 따르면, 위상 조절부(50)에서 신호의 위상이 180。로 바뀐 후, 가변 이득 조절부(40)에서 신호의 크기가 조절된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 위상 조절부(50)를 듀플랙서(80) 및 저잡음 증폭부(60) 뒤에 위치시켜도 좋다.
전술한 내용은 당업자가 예시된 실시예에 따라 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 기재되고, 특허 요건에 합치되게 기재되었다. 당업자는 예시된 실시예에 대한 다양한 변형들을 가할 수 있을 것이며, 본 명세서에서 개시된 일반적인 윈리는 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 예시된 실시예는 본 발명을 이들 실시예에 제한되도록 의도한 것이 아니라, 본 명세서에서 기술된 원리 및 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위를 포함하도록 의도된 것이다.
본 발명에 의하면, 종래의 듀플랙서에서 큰 송신 전력, 안테나 및 주변 환경에 의하여 발생하는 수동 소자의 상호 변조 성분이 수신 대역내에 발생하는 문제점을 근본적으로 개선함으로써, 이동 통신 기지국과 중계기의 설치 비용을 크게 감소시킬 수 있으며 주파수 사용 효율을 증가시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치에 있어서,
    전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 연결되어 있으며, 상기 전력 증폭부에서 증폭된 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러와,
    상기 커플러에 연결되어 있으며, 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터와,
    상기 필터에 연결되어 있으며, 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부와,
    상기 가변 이득 조절부에 연결되어 있으며, 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부와,
    상기 커플러 및 안테나에 연결되어 있으며, 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서와,
    상기 듀플랙서에 연결되어 있으며, 수신단에서 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭부와,
    상기 위상 조절부 및 저잡음 증폭부에 연결되어 있으며, 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 전력 증폭부의 출력단의 신호를 이용하는 것으로서, 상기 신호 결합부의 두 개의 입력단의 신호는 크기가 동일하고 위상이 180。차이가 나도록 하여 상기 신호 결합부의 출력단에서 상호 변조 성분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치.
  2. 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치에 있어서,
    전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 연결되어 있으며, 상기 전력 증폭부에서 증폭된 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러와,
    상기 커플러에 연결되어 있으며, 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터와,
    상기 필터에 연결되어 있으며, 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부와,
    상기 위상 조절부에 연결되어 있으며, 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부와,
    상기 커플러 및 안테나에 연결되어 있으며, 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서와,
    상기 듀플랙서에 연결되어 있으며, 수신단에서 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭부와,
    상기 가변 이득 조절부 및 저잡음 증폭부에 연결되어 있으며, 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 전력 증폭부의 출력단의 신호를 이용하는 것으로서, 상기 신호 결합부의 두 개의 입력단의 신호는 크기가 동일하고 위상이 180。차이가 나도록 하여 상기 신호 결합부의 출력단에서 상호 변조 성분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치.
  3. 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치에 있어서,
    전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 연결되어 있으며, 상기 전력 증폭부에서 증폭된 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러와,
    상기 커플러에 연결되어 있으며, 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터와,
    상기 필터에 연결되어 있으며, 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부와,
    상기 커플러 및 안테나에 연결되어 있으며, 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서와,
    상기 듀플랙서에 연결되어 있으며, 수신단에서 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭부와,
    상기 저잡음 증폭부에 연결되어 있으며, 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부와,
    상기 가변 이득 조절부 및 위상 조절부에 연결되어 있으며, 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 전력 증폭부의 출력단의 신호를 이용하는 것으로서, 상기 신호 결합부의 두 개의 입력단의 신호는 크기가 동일하고 위상이 180。차이가 나도록 하여 상기 신호 결합부의 출력단에서 상호 변조 성분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치.
  4. 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치에 있어서,
    전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 연결되어 있으며, 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서와,
    상기 듀플랙서 및 안테나에 연결되어 있으며, 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러와,
    상기 커플러에 연결되어 있으며, 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터와,
    상기 필터에 연결되어 있으며, 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부와,
    상기 가변 이득 조절부에 연결되어 있으며, 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부와,
    상기 듀플랙서에 연결되어 있으며, 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭부와,
    상기 위상 조절부 및 저잡음 증폭부에 연결되어 있으며, 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 듀플랙서 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는 것으로서, 상기 신호 결합부의 두 개의 입력단의 신호는 크기가 동일하고 위상이 180。차이가 나도록 하여 상기 신호 결합부의 출력단에서 상호 변조 성분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치.
  5. 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치에 있어서,
    전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 연결되어 있으며, 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서와,
    상기 듀플랙서 및 안테나에 연결되어 있으며, 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러와,
    상기 커플러에 연결되어 있으며, 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터와,
    상기 필터에 연결되어 있으며, 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부와,
    상기 위상 조절부에 연결되어 있으며, 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부와,
    상기 듀플랙서에 연결되어 있으며, 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭부와,
    상기 가변 이득 조절부 및 저잡음 증폭부에 연결되어 있으며, 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 듀플랙서 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는 것으로서, 상기 신호 결합부의 두 개의 입력단의 신호는 크기가 동일하고 위상이 180。차이가 나도록 하여 상기 신호 결합부의 출력단에서 상호 변조 성분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치.
  6. 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치에 있어서,
    전송할 무선 신호를 최종적으로 증폭시키는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 연결되어 있으며, 송/수신 대역 통과 필터의 특성을 결합한 것인 듀플랙서와,
    상기 듀플랙서 및 안테나에 연결되어 있으며, 무선 신호 중 일부의 양을 추출하여 주는 커플러와,
    상기 커플러에 연결되어 있으며, 사용 주파수 대역외의 다른 신호를 제거하는 필터와,
    상기 필터에 연결되어 있으며, 신호의 크기 조절을 위하여 신호를 증폭시키거나 감소시키는 가변 이득 조절부와,
    상기 듀플랙서에 연결되어 있으며, 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 수신 신호의 잡음 특성을 좋게 만들어 주는 저잡음 증폭부와,
    상기 위상 조절부에 연결되어 있으며, 신호의 위상을 조절하여 다른 신호와의 원하는 위상 차이가 나도록 조절하는 위상 조절부와,
    상기 가변 이득 조절부 및 위상 조절부에 연결되어 있으며, 다른 경로의 두 개의 신호를 동일한 하나의 경로로 결합시키는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 듀플랙서 출력단의 상호 변조 신호를 이용하는 것으로서, 상기 신호 결합부의 두 개의 입력단의 신호는 크기가 동일하고 위상이 180。차이가 나도록 하여 상기 신호 결합부의 출력단에서 상호 변조 성분을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 수동 소자 상호 변조 왜곡 개선 장치.
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