KR100405002B1 - Automatic calibration method of electric field strength meter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전계강도 측정기의 측정오차를 교정함과 동시에 전계강도 측정기에 사용되는 각종 부품 및 회로들의 특성편차로 인하여 발생되는 오차를 효율적으로 보정할 수 있도록 하는 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for automatically correcting a measurement level of a field strength meter, which allows to efficiently correct an error caused by a characteristic deviation of various components and circuits used in the field strength meter while simultaneously correcting a measurement error of the field strength meter. It is about.
본 발명에 따른 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법은, 각기 다른 3개의 주파수 대역에서 측정레벨을 보정하기 위한 무선신호를 수신하여 전계강도 측정기의 RSSI 레벨을 측정하는 제1단계와, 중심 주파수 대역에서의 RSSI 레벨에서 최대 및 최저 주파수 대역에서의 RSSI 레벨을 감산하여 그 차이값(ΔyH)(ΔyL)을 구하는 제2단계와, 상기 차이값(ΔyH)(ΔyL)이 소정값(0.5V) 미만시 송신레벨을 변환한 후 FSM과 전계강도 측정기의 수신레벨을 측정하는 제3단계와, 상기 FSM과 전계강도 측정기의 수신레벨에 따라 시스템 보정식을 계산하고, 이를 기초로 전계강도 측정기의 레벨을 조정하여 설정하는 제4단계와, 상기 레벨이 조정된 전계강도 측정기 및 ESM의 수신레벨을 측정하는 제5단계와, 상기 전계강도 측정기와 FSM의 수신레벨의 차이값에 대한 절대치를 구하는 제6단계 및 상기 차이값의 절대치가 일정값(1dB)보다 낮을 때 측정레벨을 보정하기 위한 보정 파라미터를 고정하는 제7단계로 이루어진다.The method for automatically correcting a measurement level of a field strength meter according to the present invention includes a first step of receiving a radio signal for correcting a measurement level in three different frequency bands and measuring the RSSI level of the field strength meter, and a center frequency band. by subtracting the RSSI level at the maximum and minimum frequencies in the RSSI level, the difference value (Δy H) a second step to obtain the (Δy L), the difference value (Δy H) (Δy L) a predetermined value in the ( After converting the transmission level below 0.5V), the third step of measuring the reception level of the FSM and the field strength meter, and the system correction equation is calculated according to the reception level of the FSM and the field strength meter, and based on the field strength A fourth step of adjusting and setting the level of the meter; a fifth step of measuring the reception level of the electric field strength meter and the ESM whose level is adjusted; and an absolute value of a difference value between the reception level of the field strength meter and the FSM; The sixth step of obtaining and the seventh step of fixing a correction parameter for correcting the measurement level when the absolute value of the difference value is lower than a predetermined value (1dB).
따라서, 본 발명에 의하면 전계강도 측정기의 LNA, VCO, 혼합기 등의 각 구성 회로소자에 의한 이득 편차를 보상함과 동시에 주파수 대역에 따른 안테나의 자동 이득 보정을 수행함으로써 전계강도 측정기의 전반적인 이득/감도 변동 보정을 동시에 수행할 수 있는 것이다.Therefore, according to the present invention, the overall gain / sensitivity of the field strength meter is compensated for by the gain variation of each component circuit such as the LNA, VCO, mixer, etc. of the field strength meter and the automatic gain correction of the antenna according to the frequency band is performed. Fluctuation correction can be performed at the same time.
Description
본 발명은 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전계강도 측정기의 측정오차를 교정함과 동시에 전계강도 측정기에 사용되는 각종 부품 및 회로들의 특성편차로 인하여 발생되는 오차를 효율적으로 보정할 수 있도록 하는 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for automatically correcting a measurement level of an electric field strength meter, and more particularly, to correct an error caused by a characteristic deviation of various components and circuits used in the electric field strength meter while correcting a measurement error of the electric field strength meter. The present invention relates to a method for automatically calibrating a measurement level of an electric field strength measuring instrument that can be calibrated efficiently.
또한, 본 발명은 전계강도 측정기의 LNA, VCO, 혼합기 등의 각 구성 회로소자에 의한 이득 편차를 보상함과 동시에 주파수 대역에 따른 안테나의 자동 이득 보정을 수행함으로써 전계 강도측정기의 전반적인 이득/감도 변동 보정을 동시에 수행할 수 있도록 하는 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법에 관한 것이다.In addition, the present invention compensates the gain variation by each component of the LNA, VCO, mixer, etc. of the field strength meter, and performs an automatic gain correction of the antenna according to the frequency band, thereby changing the overall gain / sensitivity of the field strength meter. The present invention relates to a method for automatically correcting a measurement level of an electric field strength measuring instrument that enables simultaneous calibration.
최근 이동통신 및 무선분야의 급속한 성장으로 이에 상응하는 여러 가지 RF 계측장비들이 개발되고 있다.Recently, due to the rapid growth of the mobile communication and wireless field, various corresponding RF measuring instruments have been developed.
특히, 전계강도 측정기는 기지국, 단말기 등의 무선 통신기기로부터 방사되는 전계강도를 측정하는 장비로서, 무선 통신시스템 설계 및 A/S작업에 사용되는 계측장비이다. 이러한 RF 계측장비들은 새로운 장비 또는 서비스의 개발 및 유지보수 작업의 성패를 좌우하는 요소로 작용하므로 장비의 측정오차 및 신뢰도 확보가 필수적이다.In particular, the electric field strength measuring device is a device for measuring the electric field strength radiated from a wireless communication device such as a base station, a terminal, and is a measuring equipment used for wireless communication system design and A / S work. Since these RF measuring instruments play a role in determining the success or failure of the development and maintenance of new equipment or services, it is essential to secure measurement errors and reliability of the equipment.
이러한 전계강도 측정기는 도1에 도시한 것처럼, 안테나(1)와, LNA(2 : Low Noise Amplifier), 필터(3 : filter), 혼합기(4 : mixer), IF 앰프(5 : Intermediate Frequency Amp), RSSI(Radio Signal Strength Indicator) 전압 감지부(6), VCO(7), PLL IC(8), 제어 및 표시부(9) 등으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the field strength measuring instrument includes an antenna 1, an LNA (2: Low Noise Amplifier), a filter (3: filter), a mixer (4: mixer), and an IF amplifier (5: Intermediate Frequency Amp). And a RSSI (Radio Signal Strength Indicator) voltage sensing unit 6, VCO 7, PLL IC 8, control and display unit 9, and the like.
이러한 전계강도 측정기에서 안테나(1)로 입사되는 전계는 동작주파수에서 αdB의 이득을 갖는 안테나(1)에 의해 전기적 신호로 변환되며, 이득 βdB의 LNA(2)에 의해 증폭되고, 손실이 γdB의 대역 통과 필터(3)를 거친 후 δdB의 변환이득을 갖는 혼합기(4)로 입력된다.The electric field incident on the antenna 1 in the field strength meter is converted into an electrical signal by the antenna 1 having a gain of α dB at an operating frequency, amplified by the LNA 2 of gain β dB, and a loss of γ dB. After passing through the band pass filter 3, it is input to the mixer 4 having a conversion gain of δ dB.
입력된 신호는 VCO(7)에서 발진되는 발진신호와 혼합되어 21.4MHz의 중간주파수 신호로 변환된 후 IF 앰프(5)에 의해 증폭되어 RSSI 전압 감지부(6)에 인가된다. 이에 따라 RSSI 전압 감지부(6)는 증폭된 신호로부터 RSSI(Radio Signal Strength Indicator) 전압을 추출하여 제어 및 표시부(9)에 제공한다.The input signal is mixed with the oscillation signal oscillated by the VCO 7, converted into an intermediate frequency signal of 21.4 MHz, amplified by the IF amplifier 5, and applied to the RSSI voltage sensing unit 6. Accordingly, the RSSI voltage detector 6 extracts a RSSI (Radio Signal Strength Indicator) voltage from the amplified signal and provides it to the control and display unit 9.
이때 VCO(7)로부터 제공되는 발진주파수()는 아래의 수학식1에 의해 결정된다.At this time, the oscillation frequency provided from the VCO (7) ) Is determined by Equation 1 below.
여기서,는 발진주파수이고,는 측정 주파수이다.here, Is the oscillation frequency, Is the measurement frequency.
이에 따라 제어 및 표시부(9)는 측정하고자 하는 대상물로부터 송출되는 무선신호를 수신할 때의 수신 전계레벨을 표시할 수 있는 것이다.Accordingly, the control and display unit 9 can display the reception electric field level when receiving the radio signal transmitted from the object to be measured.
그러나, 위에서 언급한 전계강도 측정기의 각 구성 회로소자에서의 이득이 α∼δ뿐만 아니라 각 구성 회로소자를 연결하는 임피이던스 정합회로부터의 정합오차, 동작주파수 변화에 따른 특성오차 등이 발생하므로 반드시 계측장비마다 복잡한 보정과정을 거쳐야 한다는 결점이 있다.However, it is necessary to measure not only the gain in each component of the above-mentioned electric field strength measuring device, but also the matching error from the impedance matching circuit connecting each component, and the characteristic error according to the change of operating frequency. The disadvantage is that each instrument has to undergo a complex calibration process.
본 발명의 목적은, 전계강도 측정기의 측정오차를 교정함과 동시에 전계강도 측정기에 사용되는 각종 부품 및 회로들의 특성편차로 인하여 발생되는 오차를 효율적으로 보정할 수 있도록 하는 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to automatically measure the measurement level of the field strength measuring instrument to correct the error caused by the characteristic deviation of various components and circuits used in the field strength measuring instrument at the same time. To provide a correction method.
또한, 본 발명의 목적은 전계강도 측정기의 LNA, VCO, 혼합기 등의 각 구성 회로소자에 의한 이득 편차를 보상함과 동시에 주파수 대역에 따른 안테나의 자동 이득 보정을 수행함으로써 전계 강도측정기의 전반적인 이득/감도 변동 보정을 동시에 수행할 수 있도록 하는 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법을 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to compensate for the gain variation by each component of the LNA, VCO, mixer, etc. of the field strength meter, and to perform the automatic gain correction of the antenna according to the frequency band, thereby increasing the overall gain / An object of the present invention is to provide a method for automatically correcting a measurement level of an electric field strength meter, which can simultaneously perform a sensitivity fluctuation correction.
도1은 일반적인 전계강도 측정기를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a general field strength measuring instrument.
도2는 전계강도 측정기의 측정레벨을 보정하기 위한 보정시스템을 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a correction system for correcting a measurement level of an electric field strength meter.
도3은 주파수 대역에 따른 안테나 이득의 변화상태를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a change state of the antenna gain according to the frequency band.
도4는 본 발명에 따른 보정시스템에 의한 보정방법을 설명하기 위한 그래프이다.4 is a graph for explaining a correction method by the correction system according to the present invention.
도5는 본 발명에 따른 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법을 설명하는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method for automatically correcting a measurement level of an electric field strength measuring device according to the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
1, 300, 400 : 안테나 2 : LNA1, 300, 400: Antenna 2: LNA
3 : 필터 4 : 혼합기3: filter 4: mixer
5 : IF 앰프 6 : RSSI 전압 감지부5: IF amplifier 6: RSSI voltage detector
7 : VCO 8 : PLL IC7: VCO 8: PLL IC
9 : 제어 및 표시부 100 : 플렉스 인코더9 control and display unit 100 flex encoder
200 : SSG 500 : 전계강도 측정기200: SSG 500: field strength measuring instrument
600 : FSM600: FSM
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법은, 측정 대역폭 내의 무선신호 중 최대 주파수(x2)와 중심 주파수(x0) 및 최소 주파수(x1)의 중간주파수로부터 측정레벨의 자동 보정을 위한 EFM RSSI(Electric Field Strength Meter Radio Signal Strength Indicator) 레벨(y2)(y0)(y1)을 측정하는 제1단계; 상기 최대 주파수(x2)의 EFM RSSI 레벨(y2)과 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨(y0) 그리고 최소 주파수(x1)의 EFM RSSI 레벨(y1)과 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨(y0)과의 차이값(ΔyH)(ΔyL)을 구하는 제2단계; 상기 차이값(ΔyH)(ΔyL)과 소정값(0.5V)을 대비하여 상기 차이값(ΔyH)(ΔyL)이 소정값(0.5V) 이상일 때 상기 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨과 상기 최대 주파수(x2)의 EFM RSSI 레벨과 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨 그리고 최소 주파수(x1)의 EFM RSSI 레벨과 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨과의 차이값(ΔyH)(ΔyL)을 에러전압으로 저장하는 제3단계; 및 상기 중심 주파수(x0)와 측정 주파수(x)를 대비하여 중심 주파수(x0)가 측정 주파수(x) 보다 클 때에는 아래의 수학식2에 측정 주파수(x)와 중심 주파수(x0) 및 그의 EFM RSSI 레벨(y0), 최소 주파수(x1)와 그의 EFM RSSI 레벨(y1)을 각각 적용하여 측정 주파수(x)의 보상값(y-yO)을 구하고, 중심 주파수(xO)가 측정 주파수(x) 보다 작을 때에는 아래의 수학식3에 측정 주파수(x)와 중심 주파수(xO) 및 그의 EFM RSSI 레벨(yO), 최대 주파수(x2)와 그의 EFM RSSI 레벨(y2)을 각각 적용하여 측정 주파수(x)의 보상값(y-yO)을 구하는 제4단계를 수행하고 상기 보상값(y-yO)에 의해 사용 주파수 대역 내의 안테나 측정레벨을 자동 보정하는 것을 특징으로 한다.[수학식 2][수학식 3] In order to achieve the object as described above, the method for automatically calibrating the measurement level of an electric field strength measuring device is based on an intermediate frequency of the maximum frequency (x 2 ), the center frequency (x 0 ), and the minimum frequency (x 1 ) of the radio signals within the measurement bandwidth. A first step of measuring an EFM RSSI (Electric Field Strength Meter Radio Signal Strength Indicator) level (y 2 ) (y 0 ) (y 1 ) for automatic correction of the measurement level; The maximum frequency (x 2) of the EFM RSSI level (y 2) and the center frequency (x 0) of the EFM RSSI level (y 0) and EFM RSSI level (y 1) and the center frequency of the lowest frequency (x 1) (x 0 difference EFM of the RSSI level (y 0) of a) (Δy H) (the second step to obtain the Δy L); The difference value (Δy H) (Δy L) and EFM with a predetermined value the difference value to the contrast (0.5V) (Δy H) ( Δy L) a predetermined value (0.5V) or more, when the center frequency (x 0) The difference between the RSSI level, the EFM RSSI level of the maximum frequency (x 2 ), the EFM RSSI level of the center frequency (x 0 ), and the EFM RSSI level of the minimum frequency (x 1 ) and the EFM RSSI level of the center frequency (x 0 ). A third step of storing the value Δy H Δy L as an error voltage; And when the center frequency (x 0 ) is greater than the measurement frequency (x) in comparison to the center frequency (x 0 ) and the measurement frequency (x), the measurement frequency (x) and the center frequency (x 0 ) in Equation 2 below. And its EFM RSSI level (y 0 ), its minimum frequency (x 1 ) and its EFM RSSI level (y 1 ), respectively, to obtain a compensation value (yy O ) of the measurement frequency (x), and to obtain a center frequency (x O ). Is smaller than the measurement frequency (x), the following equation (3) and the measurement frequency (x) and the center frequency (x O ) and its EFM RSSI level (y O ), the maximum frequency (x 2 ) and its EFM RSSI level (y 2 ) the fourth step of obtaining the compensation value (yy O ) of the measurement frequency (x) by applying each of the steps, and by using the compensation value (yy O ) characterized in that for automatically correcting the antenna measurement level in the frequency band used [Equation 2] [Equation 3]
본 발명에 따른 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법의 다른 실시예로서는, 측정 대역폭 내의 무선신호 중 최대 주파수(x2)와 중심 주파수(x0) 및 최소 주파수(x1)의 중간주파수로부터 측정레벨의 자동 보정을 위한 EFM RSSI(Electric Field Strength Meter Radio Signal Strength Indicator) 레벨(y2)(y0)(y1)을 측정하는 제1단계; 상기 최대 주파수(x2)의 EFM RSSI 레벨(y2)과 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨(y0) 그리고 최소 주파수(x1)의 EFM RSSI 레벨(y1)과 중심 주파수(x0)의 EFM RSSI 레벨(yO)과의 차이값(ΔyH)(ΔyL)을 구하는 제2단계: 상기 차이값(ΔyH)(ΔyL)과 소정값(0.5V)을 대비하여 상기 차이값(ΔyH)(ΔyL)이 소정값(0.5V) 미만일 때 측정 주파수(x)를 중심 주파수(x0)로 설정하고 20dBm 간격으로 송신레벨이 변경된 상기 측정 주파수(x)가 FSM로 수신된 수신레벨을 측정하고 동일 위치에서 EFM으로 수신된 RSSI 전압을 각각 저장하는 제3단계; 상기 측정주파수와 RSSI 전압을 아래의 수학식5 내지 8에 적용하여 FSM의 수신레벨(dBm)과 EFM의 RSSI(V)의 특성곡선을 구하고 이를 아래의 수학식9와 같이 정리한 후 수학식5에 대입하여 수학식10과 같은 보정식을 구해 저장하는 제4단계; 상기 보정식에 의해 EFM의 레벨을 조정하여 설정한 후 상기 레벨이 조정된 EFM 및 ESM의 수신레벨을 측정하고 각 수신레벨의 차이값에 대한 절대치를 구하는 제5단계; 및 상기 차이값의 절대치가 일정값(1dB)보다 낮을 때까지 EFM의 레벨을 반복적으로 보정하는 제6단계; 를 수행하여 시스템의 이득을 보정하는 것을 특징으로 한다.[수학식 5][수학식 6][수학식 7][수학식 8][수학식 9][수학식 10] As another embodiment of the method for automatically correcting the measurement level of the electric field strength meter according to the present invention, the measurement level is determined from an intermediate frequency of the maximum frequency (x 2 ), the center frequency (x 0 ), and the minimum frequency (x 1 ) of the radio signals within the measurement bandwidth. A first step of measuring the EFM RSSI (Electric Field Strength Meter Radio Signal Strength Indicator) level (y 2 ) (y 0 ) (y 1 ) for the automatic correction of; The maximum frequency (x 2) of the EFM RSSI level (y 2) and the center frequency (x 0) of the EFM RSSI level (y 0) and EFM RSSI level (y 1) and the center frequency of the lowest frequency (x 1) (x 0) EFM RSSI level (O y) and a difference (Δy H) (the second step to obtain the Δy L) of: wherein in case the difference value (Δy H) (Δy L) to a predetermined value (0.5V) When the difference value Δy H (Δy L ) is less than the predetermined value (0.5V), the measurement frequency (x) is set to the center frequency (x 0 ), and the measurement frequency (x) whose transmission level is changed at 20dBm interval is transferred to the FSM. Measuring a received reception level and storing RSSI voltages received by the EFM at the same location, respectively; Applying the measured frequency and the RSSI voltage to Equations 5 to 8 below to obtain the characteristic curves of the reception level (dBm) of the FSM and the RSSI (V) of the EFM, and arrange them as shown in Equation 9 below. A fourth step of obtaining and storing a correction equation as shown in Equation 10 by substituting to A fifth step of measuring and setting the levels of the EFMs according to the correction equations, measuring the reception levels of the adjusted EFMs and the ESMs, and obtaining an absolute value for the difference between the respective reception levels; And a sixth step of repeatedly correcting the level of the EFM until the absolute value of the difference value is lower than a predetermined value (1 dB). It is characterized in that to correct the gain of the system by performing [Equation 5]. [Equation 6] [Equation 7] [Equation 8] [Equation 9] [Equation 10]
본 발명의 또 다른 실시예로서는 상기 측정된 RSSI 레벨의 단위가 단위를 변환하기 위한 수학식에 의하여 변환되는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the method further includes converting the units of the measured RSSI level by an equation for converting the units.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 및 작용을 예시도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with an exemplary drawing.
도2는 측정레벨 보정에 사용될 데이터를 얻기 위해 구성된 전계강도 측정기의 측정레벨 보정시스템으로, 플렉스 인코더(100 : Flex Encoder)와, SSG(200 : Standard Signal Generator), 안테나(300) 등으로 구성되어 전계강도를 측정하기 위한 무선신호를 송출하는 송신수단이 구성된다.2 is a measurement level correction system of an electric field strength measuring device configured to obtain data to be used for measurement level correction, and is composed of a flex encoder 100 (Flex Encoder), an SSG (200: Standard Signal Generator), an antenna 300, and the like. Transmission means for transmitting a radio signal for measuring the electric field strength is configured.
그리고, 송신수단으로부터 송출된 무선신호를 수신하는 측정레벨 보정이 요구되는 전계강도 측정기(500 : Electric Field Strength Meter)와 측정 오차 보정을 위한 데이터를 얻기 위해 사용되는 교정된 표준 장비인 FSM(600 : Field Strength Meter)에는 안테나(400)가 구비되어 있다.In addition, an electric field strength meter (500: electric field strength meter) requiring measurement level correction for receiving a radio signal transmitted from a transmission means and an FSM (600: calibration standard equipment used to obtain data for correction of measurement error) Field Strength Meter) is provided with an antenna 400.
이때 SSG(200)에 연결된 안테나(300)와 이로부터 송출되는 무선신호를 수신하는 전계강도 측정기(500)와 FSM(600)의 안테나(400)는 서로 소정거리(R, 30m) 이상 떨어지지 않는 것이 바람직하다.At this time, the antenna 300 connected to the SSG 200 and the field strength meter 500 and the antenna 400 of the FSM 600 that receive the radio signal transmitted therefrom do not fall apart from each other by a predetermined distance (R, 30m). desirable.
그리고, 사용되는 송수신용 케이블에 의한 손실은 안테나 이득을 측정하여 보정할 때 함께 보정할 수 있을 것이다.In addition, the loss due to the transmission / reception cable used may be corrected together when the antenna gain is measured and corrected.
물론, 송신수단으로부터 송출된 무선신호를 수신하여 전계강도를 측정하는 전계강도 측정기(500)는 도1에 도시한 것처럼, 안테나(1)와, LNA(2), 필터(3), 혼합기(4), IF 앰프(5), RSSI 전압 감지부(6), VCO(7), PLL IC(8), 제어 및 표시부(9) 등으로 구성되어 있다.Of course, the electric field strength measuring device 500 for measuring the electric field strength by receiving the radio signal transmitted from the transmission means, as shown in Figure 1, the antenna 1, the LNA 2, the filter 3, the mixer 4 ), IF amplifier 5, RSSI voltage sensing section 6, VCO 7, PLL IC 8, control and display section 9, and the like.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 도1 내지 도5에 의해 설명한다.The operation of the present invention configured as described above will be described with reference to Figs.
본 발명에 따른 전계강도 측정기의 측정레벨 자동 보정방법을 크게 사용 안테나의 이득보정과 시스템의 이득 보정으로 나누어 설명한다.The method for automatically correcting the measurement level of the electric field strength meter according to the present invention will be described by dividing the gain correction of the antenna and the gain correction of the system.
먼저, 전계강도 측정기용 안테나는 주로 다이폴 형태의 휩 안테나(whip antenna)를 사용하며, 전계강도 측정 주파수대역의 중심주파수에서 최대이득을 갖도록 설계되어 있다. 따라서 중심주파수 이외의 대역에서는 역2차함수와 같은 이득변화가 발생되는 것으로 모델링할 수 있으며, 이는 도3에서와 같이 나타난다. 도3에 나타낸 것처럼 중심주파수 상하의 이득 변화의 크기는 적으므로 이 영역에서는 1차함수로 간주하여도 무방하다.First, the field strength measuring antenna mainly uses a dipole-type whip antenna and is designed to have a maximum gain at the center frequency of the field strength measuring frequency band. Therefore, it can be modeled that a gain change such as an inverse quadratic function occurs in a band other than the center frequency, as shown in FIG. As shown in Fig. 3, since the magnitude of gain change above and below the center frequency is small, it may be regarded as a first-order function in this region.
도1의 시험환경을 이용한 안테나의 이득 보정방법은 아래와 같다. 여기에서는 국내 페이징(Paging) 주파수인 322∼328.6㎒ 대역을 기준으로 서술한다.The gain correction method of the antenna using the test environment of FIG. 1 is as follows. The description here is based on the domestic paging frequency of 322 to 328.6 MHz.
먼저, 송신수단, 즉 플렉스 인코더(100)와 SSG(200) 및 안테나(300) 등으로부터 -20dBm의 송신파워를 갖는 무선신호가 송출되도록 송신수단의 환경을 설정한다(S51)(S52).First, the environment of the transmission means is set such that a radio signal having a transmission power of -20 dBm is transmitted from the transmission means, that is, the flex encoder 100, the SSG 200, the antenna 300, or the like (S51) (S52).
그리고 나서, 전계강도 측정기(600)는 서비스 대역(예를 들면, 322∼328.6㎒를 말한다.) 내의 중심주파수(325.3㎒)와 최저주파수(322㎒) 및 최대주파수(328.6㎒)에서의 RSSI 레벨을 측정한다(S53). 이렇게 측정된 각 주파수(최저, 중심, 최대)에서와 RSSI 레벨을 감산한다(S54).Then, the field strength meter 600 receives the RSSI level at the center frequency (325.3 MHz) and the lowest frequency (322 MHz) and the maximum frequency (328.6 MHz) in the service band (for example, 322 to 328.6 MHz). It is measured (S53). The RSSI level is subtracted from each of the measured frequencies (lowest, center, and maximum) (S54).
다시 말하면, 중심주파수에서 측정된 RSSI 레벨에서 최대주파수와 최저주파수에서 측정된 RSSI 레벨을 감산하여 그 차이값(ΔyH)(ΔyL)이 0.5V인 미만인 경우에는 무시하고, 이보다 클 경우에는 중심주파수에서의 RSSI 레벨과의 차이값(ΔyH)(ΔyL)을 에러전압으로 저장한다.In other words, the RSSI level measured at the center frequency is subtracted from the RSSI level measured at the center frequency and ignored if the difference Δy H (Δy L ) is less than 0.5 V. The difference value Δy H (Δy L ) from the RSSI level at the frequency is stored as an error voltage.
일반적으로 중심주파수에서 최대안테나 이득을 갖으므로 역으로 아래의 수학식2 내지 4로부터 측정주파수의 보상값을 산출할 수 있으며, 여기서 (x, y)는 측정주파수에서의 주파수 및 RSSI 레벨을 나타낸다(S56).In general, since the antenna has the maximum antenna gain, the compensation value of the measurement frequency can be calculated from Equations 2 to 4 below, where (x, y) represents the frequency and RSSI level at the measurement frequency ( S56).
ⅰ) 측정주파수 < 중심주파수인 경우I) When measured frequency <center frequency
ⅱ) 측정주파수 > 중심주파수인 경우Ii) In case of measuring frequency> center frequency
그 실예로서 327.00㎒인 경우의 보상치 계산은 다음과 같다.As an example, the calculation of the compensation value in the case of 327.00 MHz is as follows.
(RSSI 보상치) (RSSI compensation value)
다음으로, 실제 구성된 전계강도 측정기는 구성회로 및 부품 편차에 의한 시스템 오차를 갖으며, 이는 표준 FSM 측정치와의 비교를 통해 보정이 이루어진다.Next, the actual field strength meter has a system error due to component circuit and component deviation, which is corrected by comparison with standard FSM measurements.
본 발명에서는 전계강도 측정기의 구성 회로소자(LNA(2), VCO(7), 혼합기(4) 등을 말한다)에 의한 편차를 자동 이득 보정을 수행함으로써 전계강도 측정기의 전반적인 이득/감도 변동 보정을 동시에 수행할 수 있는 데, 이는 도4에 개념적으로 도시되어 있다.In the present invention, the automatic gain correction is performed for the deviation caused by the constituent circuit elements of the field strength meter (LNA (2), VCO (7), mixer 4, etc.) to correct the overall gain / sensitivity variation of the field strength meter. This can be done at the same time, which is conceptually illustrated in FIG.
도4에 나타낸 것처럼 전계강도 측정기의 RSSI 레벨과 FSM 레벨 사이에도 기울기 오차가 존재하며, 이 또한 보정한다.As shown in Fig. 4, a slope error exists between the RSSI level and the FSM level of the field strength meter, and this is also corrected.
이러한 시스템 보정은 먼저, 측정/보정 단위(dBm, dBμV/M, μV/M, …)를 설정한다. 이후에는 dBm을 기준으로 설명한다.This system calibration first sets the measurement / calibration units (dBm, dBμV / M, μV / M, ...). The following description will be based on dBm.
시스템 보정을 하기 위한 전계강도 측정기와 보정 시스템을 도2에서와 같이 구성하고, 측정주파수를 중심으로 주파수로 설정한다(S57).An electric field strength measuring instrument and a correction system for system correction are configured as shown in FIG. 2, and the frequency is set around the measurement frequency (S57).
그리고, 송신수단, 즉 플렉스 인코더(100)와 SSG(200) 및 안테나(300) 등으로부터 0dBm∼-40dBm까지 20dBm 간격으로 송신파워를 갖는 무선신호가 송출되도록 송신수단의 환경을 설정한다(S57). 이때 교정된 표준장비인 FSM(500)으로 수신된 레벨을 기록/저장한다. 또한, 전계강도 측정기(600)를동일 지점에 위치시키고 위의 과정(S57)을 반복하고, 이때 수신된 RSSI 레벨을 기록/저장한다(S58).Then, the environment of the transmission means is set such that the radio signal having the transmission power is transmitted from the transmission means, that is, the flex encoder 100, the SSG 200, the antenna 300, and the like at 20 dBm intervals from 0 dBm to -40 dBm (S57). . At this time, the level received by the FSM 500, which is a calibration standard equipment, is recorded / stored. In addition, the field strength measuring unit 600 is located at the same point and the above process (S57) is repeated, and at this time, the received RSSI level is recorded / stored (S58).
위의 과정(S57)(S58)에서 얻어진 데이터로부터 FSM(500)과 전계강도 측정기(600)의 특성곡선(직선)을 산출한다. 특성곡선 산출은 아래의 수학식 5와 같이 얻을 수 있다.Characteristic curves (straight lines) of the FSM 500 and the electric field strength measuring device 600 are calculated from the data obtained in the above process (S57) (S58). The characteristic curve may be calculated as shown in Equation 5 below.
이를 기울기를 aS로 치환하면, 아래의 수학식6에서와 같이 된다.If the slope is replaced by a S , it is obtained as in Equation 6 below.
따라서, EFM(600)의 RSSI 레벨(V)은 아래의 수학식7에서 같이 된다.Therefore, the RSSI level V of the EFM 600 is equal to the following Equation (7).
이를 다시 기울기를 aE로 치환하면, 아래의 수학식 8에서와 같이,If the slope is replaced by a E again, as shown in Equation 8 below,
이에 따라 아래와 같은 관계식을 통하여 보정식을 계산한다(S59).Accordingly, the correction equation is calculated through the following relational expression (S59).
수학식8을 x에 관해 정리하면 아래의 수학식9와 같다.Equation (8) is summarized as in Equation (9) below.
여기서, 전계강도 측정기(600)에 의해 측정한 데이터를 이용하면, 수학식9로부터 x값을 구할 수 있다. 이 x값을 수학식5에 대입한 후 정리하면 아래의 수학식10과 같이 yS값을 얻을 수 있다.Here, using the data measured by the electric field strength measuring device 600, x value can be obtained from the equation (9). Substituting the x value into Equation 5 and then arranging, y S value can be obtained as shown in Equation 10 below.
이러한 과정으로 얻어진 보정식을 전계강도 측정기(600)의 메모리에 입력시킨다(S60).The correction equation obtained through this process is input to the memory of the electric field strength measuring device 600 (S60).
그리고, 나서 송신수단의 환경을 재설정하여 -20 dBm의 송신파워를 갖는 무선신호를 송출한다.Then, the environment of the transmission means is reset to transmit a radio signal having a transmission power of -20 dBm.
이때 전계강도 측정기(600)의 수신레벨(보정치)과 동일상태에서의 전계강도 측정기(600)의 수신레벨(보정치)을 읽고, 두 값의 편차(에러)가 있는지를 확인한다(S61)(S62).At this time, the reception level (correction) of the field strength measurement device 600 is read in the same state as the reception level (correction value) of the field strength measurement device 600, and it is checked whether there is a deviation (error) between the two values (S61) (S62). ).
이때 편차 =< 1 dB인 경우는 측정을 종료(S63)하고 편차 > 1 dB인 경우에는 만족할 때까지 위의 과정(S58∼S61)을 반복한다.Where deviation = If <1 dB, the measurement is terminated (S63). If the deviation is> 1 dB, the above steps (S58 to S61) are repeated until the result is satisfied.
마지막으로, 측정주파수 및 측정단위를 변경할 경우에는 단위 변환식, 즉 아래의 수학식11 내지 수학식14를 이용하여 변환한다(S64).Finally, when changing the measurement frequency and the measurement unit is converted using a unit conversion formula, that is, the following equations (11) to (14) (S64).
, ,
, ,
아래의 수학식12, 수학식13 및 수학식14는 계측 기본단위를 dBm, dBμV 및 dBμV/m로 한 경우 다른 단위로의 환산을 위한 변환식을 각각 나타낸다.Equation 12, Equation 13, and Equation 14 below show conversion equations for conversion to other units when the measurement basic units are dBm, dBμV, and dBμV / m.
따라서, 본 발명에 의하면 보정이 요구되는 전계강도 측정기의 측정오차를 교정된 표준장비인 FSM을 이용하여 실시간으로 보정할 수 있어, 회로소자에 의한 이득편차 보상, 안테나에 대한 자동 이득 보정, 그에 따른 전계강도 측정기 시스템 전반에 걸친 이득 및 특성 변동에 대한 보정을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the measurement error of the field strength measuring instrument that needs to be corrected can be corrected in real time using the FSM, which is a calibrated standard equipment, and the gain deviation compensation by the circuit elements, the automatic gain correction for the antenna, and accordingly The effect is to simultaneously compensate for gain and characteristic variations across the field strength meter system.
본 발명에 따른 측정레벨 보정방법이 시스템 전체에 대한 것이므로 개별적인 회로소자에 대한 보상을 적용하는 것에 비해 장비의 측정오차를 더욱 줄일 수 있으며, 또한 주파수 대역에 따라 보상을 하므로 원하는 주파수에 대한 장비의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.Since the measurement level correction method according to the present invention is for the entire system, it is possible to further reduce the measurement error of the equipment compared to applying compensation for individual circuit elements, and also compensates according to the frequency band so that the reliability of the equipment for the desired frequency There is an effect to increase.
특히, 본 발명을 응용 적용하면 에이징(aging) 등의 장비를 사용함에 따라 발생되는 점진적인 특성변화 및 측정오차까지도 교정이 가능하다는 이점이 있다.In particular, the application of the present invention has the advantage that even a gradual characteristic change and measurement error generated by using the equipment such as aging (aging) can be corrected.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims.
Claims (3)
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