KR100462461B1

KR100462461B1 - 특정 흡수율 측정 시스템의 유효성 시험용 표준 신호원공급 장치

Info

Publication number: KR100462461B1
Application number: KR10-2002-0050159A
Authority: KR
Inventors: 박준선
Original assignee: 주식회사 이레테크
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-12-17
Also published as: KR20040017725A

Abstract

본 발명은 SAR(Specific Absorption Rate) 시스템의 유효성 시험을 위한 CDMA, GSM, PCS 기준 신호 RF 파우어 소오스 등에 사용할 수 있는 SAR 측정 시스템의 유효성 시험장치에 관한 것으로, 원가를 절감하여 저렴한 가격으로 장치를 제공할 수 있음은 물론 장치의 조작이 용이할 뿐만 아니라 빠르고 정확한 출력을 얻을 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 제어부(6)의 제어에 따라 이중 DRO주파수 발생 및 합성부(9)에서 835MHz 및 1800MHz를 발생시키면 프로그래머블 감쇄부(10)에서 신호의 세기를 감쇄시켜 제2방향 절환부(11)를 통해 835MHz는 제1증폭부(12)에서 소정 레벨로 증폭시킴과 아울러 1800MHz는 제2증폭부(13)에서 소정레벨로 증폭시켜 각각 제1방향성 결합기(14)와 제2방향성 결합기(15)에서 출력전력을 검출하여 제3방향 절환부(18)를 통해 RF 파우어 최종 출력을 내보내게 되는 것으로, 상기 제1, 제2방향성 결합기(14)(15)에 접속된 제3, 제4파우어 센서(16)(17)에서 출력 전력을 검출하여 RF파우어 메터(5)를 통해 제어부(6)로 보내면 제어부(6)에서는 전력의 손실분을 증가시켜 프로그래머블 감쇄부(10)를 통해 신호의 세기를 적절하게 조절하게 되는 것이며, RF최종 출력부와 RF 입력부를 케이블을 통해 연결하여 제1, 제2파우어센서(3)(4)에서 외부 입력신호에 따라 전력을 검출하여 손실분 만큼 증가시키도록 구성한 것이다.

Description

특정 흡수율 측정 시스템의 유효성 시험용 표준 신호원 공급 장치{A STANDARD SIGNAL SOURCE SUPPLY DEVICE FOR EFFECTIVENESS TEST OF THE SAR MEASURE SYSTEM}

본 발명은 SAR( Specific Absorption Rate :특정 흡수율) 유효성 시험을 위해 CDMA, GSM, PCS 기준 신호 RF 파우어 소오스 등에 사용할 수 있는 SAR 측정 시스템의 유효성 시험용 표준 신호원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 원가를 절감하여 저렴한 가격으로 장치를 제공할 수 있음은 물론 장치의 조작이 용이할 뿐만 아니라 빠르고 정확한 출력을 얻을 수 있도록 한 것이다.

최근 무선 정보통신기술의 급격한 발전으로 인하여 각종 전자파가 급증하고 있고 전파이용시설 및 기기에서 복사되는 전자파가 인체에 나쁜 영향을 미치는 것이 아닌가 하는 불안과 의문이 끊임없이 제기 되어 왔다.

특히, 이동통신기기의 경우 이용급증에 따른 인체 영향문제가 사회적인 문제로 대두되면서 정보통신부는 과다한 전자파로부터 인체를 보호하기 위하여 전자파 인체보호 기준을 제정하여 시행하고 있다.

전자파 인체보호 기준은 SAR(전자파 흡수율)이라는 척도로써 규제하며, SAR(전자파 흡수율)이라 함은 인체 생체조직의 단위질량 당 흡수되는 에너지율(W/Kg)을 말하는데, SAR 측정 시스템은 인체 두부에 흡수되는 전자파의 양을 정밀하게 측정하기 위한 장치를 말한다.

또한, 상기 SAR 측정 시스템으로 측정한 SAR 값이 유효한가를 시험하기 위한 장치가 대두되고 있는 바, 이러한 SAR 측정 시스템의 유효성 시험은 SAR 측정 시스템이 허용된 오차범위 내에서 제대로 동작하는지의 여부를 확인하기 위한 사전 시험 절차를 말한다.

유효성 시험은 일정한 전력 및 주파수를 가지고 있는 표준 RF 파우어 소스(Standard RF Power Source)를 SAR 측정 시스템에 공급하여 1g(또는 10g)평균 SAR 값을 측정하고, 이렇게 측정된 SAR 값을 규격에 나와 있는 표준값과 비교하여 10%범위 내에 있는지의 여부를 확인하는 것으로 아래의 표 1은 1.0 Watt의 RF 파우어 소스가 공급되었을 경우의 기준이 되는 SAR 표준 참조값을 나타낸 것이다

주파수(MHz)	1g SAR	10g SAR
300	3.0	2.0
450	4.9	3.3
835	9.5	6.2
900	10.8	6.9
1450	29.0	16.0
1800	38.1	19.8
1900	39.7	20.5
2000	41.1	21.1
2450	52.4	24.0
3000	63.8	25.7

만일, 측정된 값이 표준값과 비교하여 10% 범위내에 존재하면 측정에 사용된 "SAR측정 시스템"을 SAR 실측정에 사용 할 수 있는 것으로 판단하지만, 10%범위내에 존재하지 않으면 "SAR 측정 시스템"을 SAR 실측정에 사용할 수 없는 것으로 판단하여 "SAR 측정 시스템" 장치의 교정 작업을 하여야 한다.

이와 같이 SAR 측정 시스템의 유효성 시험을 하기 위해서는 표준 RF 파우어 소스, 다이폴 안테나, 평면 모의인체(Flat Phantom) 등을 필요로 하게 된다.

도 1은 종래의 SAR 측정 시스템의 유효성 시험을 하기 위해 표준 RF 파우어 소스를 공급하기 위해 구성한 장치를 나타낸 것으로, 신호를 발생시키는 신호 발생부(20)와, 상기 신호 발생부(20)에 의해 발생된 신호를 소정 레벨로 증폭시키는 앰프(21)와, 상기 앰프(21)를 통하여 증폭된 신호의 로우레벨만 통과시키기 위한 로우패스필터(22)와, 상기 로우패스필터(22)를 통한 신호를 소정 레벨로 감쇄시키는 제1감쇄기(23)와, 신호를 감쇄시키는 제2감쇄기(24)와, 상기 제1, 제2감쇄기의 신호를 결합하기 위한 커플러(25)와, 상기 커플러(25)에 케이블(26)을 통하여 접속되는 제3감쇄기(27)와, 상기 케이블(26)에 연결되는 다이폴 안테나(28)와, 상기 다이폴 안테나(28)의 평면모의인체(29)에 접속되어 현재 측정되는 상태를 디스플레이 해 주는 모니터 등의 디스플레이부(30)로 구성되었다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서는, SAR 측정 시스템 유효성 시험을 위해 표준 RF 파우어 소스를 공급하기 위해 구성한 장치의 구성이 복잡하여 원가가 증가함에 따라 제품가격이 고가가 되며, 사용자가 조작하기가 매우 어렵고, 출력신호의 정밀성이 떨어질 경우 불확실도(Uncertainty)가 높게 되는 결점이 있었으며, 시스템을 구성하여 설정하는 시간이 오래 걸리게 되는 결점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 케이블의 손실을 보상할 수 있으며, 신뢰도가 높은 순수한 표준 신호원(Standard RF Power Source)을 제공하고, 원가 절감은 물론 불필요한 기능을 모두 제거한 간단한 구성으로 보다 신속하고 정확한 출력을 얻을 수 있도록 하는, SAR 측정 시스템의 유효성 시험을 위한 표준 신호원 공급 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 SAR측정 시스템의 유효성 시험을 위해 고정 RF 파우어 소스를 발생시키기 위한 장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 SAR 측정 시스템의 유효성 시험용 RF 파우어 소스 공급 장치의 구성도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1:고정감쇄기 2:제1방향절환부

3:제1파우어센서 4:제2파우어 센서

5:RF파우어 메터 6:제어부

7:DC전원공급부 9:이중 DRO주파수 발생 및 합성부

10:프로그래머블 감쇄부 11:제2방향절환부

12:제1증폭부 13:제2방향증폭부

14:제1방향성 결합기 15:제2방향성 결합기

16:제3파우어센서 17:제4파우어센서

18:제3방향절환부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기준 신호를 발생시키는 기준신호 발생부와, RF출력부와, 상기 RF출력부를 통하여 최종 출력되는 RF출력 전력을 검출하기 위한 RF파우어 센서부와, 현재 측정되고 있는 데이터를 디스플레이시키기 위한 디스플레이부와, 상기 RF파우어 센서부에 의해 검출된 신호를 입력받아 프로그래머블 감쇄부로 부궤환시키도록 제어하는 제어부와, 상기 제어부와 기준신호 발생부에 동작 전원을 공급하기 위한 DC전원 공급부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 RF최종 출력부에 연결되는 케이블의 마지막부분을 RF 파우어 입력부에 연결하고, 상기 제1, 제2파우어센서에서 외부 입력신호에 따라 전력을 검출하여 손실분 만큼 증가시키도록 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 회로구성도로, 입력되는 RF 파우어를 소정 레벨로 감쇄시키는 고정 감쇄기(1)와, 상기 고정 감쇄기(1)를 통하여 감쇄되어 입력되며, 제어부의 제어에 따라, 외부 신호를 835MHz 또는 1800MHz의 증폭부로 선택적으로 갈 수 있도록 방향을 절환하여 주는 제1방향 절환부(2)와, 상기 제1방향 절환부(2)로부터 출력되는 전력을 검출하여 RF파우어 메터(5)로 보내는 제1, 제2파우어 센서(3)(4)와, 제1내지 제4 파우어센서(3)(4)(16)(17)에 의해 검출된 출력 전력을 입력받아 RF 파우어의 현재 상태를 나타내 주는 RF파우어 메터(5)와, 두 개의 주파수를 출력하도록 제어하며, 상기 RF파우어 메터(5)로부터 입력되는 출력전력을 재조정하여프로그래머블 감쇄부(10)로 보내는 제어부(6)와, 상기 제어부(6)에 효율적이고 안정적인 DC전원을 공급하는 DC전원 공급부(7)와, 상기 제어부(6)에 원하는 신호를 입력시키고 또한 현재의 상태를 디스플레이해 주는 키패드 및 디스플레이부(8)와, 상기 제어부(6)의 제어에 따라 2개의 주파수를 발생하는 이중 DRO주파수 출력 및 합성부(9)와, 상기 이중 DRO주파수 출력 및 합성부(9)로부터 입력되는 2개의 주파수의 신호 세기를, 상기 제어부(6)의 제어에 따라 적절하게 조절하는 프로그래머블 감쇄부(10)와, 상기 제어부(6)의 제어신호에 따라 상기 프로그래머블 감쇄부(10)로부터 입력되는 신호를 835MHz 또는 1800MHz의 증폭부로 갈 수 있도록 방향을 절환하여 주는 제2방향절환부(11)와, 상기 제2방향절환부(11)로부터 입력되는 신호를 주파수에 따라 소정레벨로 증폭시키는 제1증폭부(12) 및 제2증폭부(13)와, 높은 지향성을 가지며, 상기 제1증폭부(12)에 의해 증폭된 신호의 출력전력을 검출하기 위한 제1방향성 결합기(14)와, 상기 제2증폭부(13)에 의해 증폭된 신호의 출력전력을 검출하기 위한 제2방향성 결합기(15)와, 상기 제1, 제2방향성 결합기(14)(15)에 접속되어 최종적으로 출력되는 전력을 검출하여 상기 RF 파우어 메터(5)로 보내는 제3파우어센서(16) 및 제4파우어센서(17)와, 상기 제1, 제2방향성 결합기(14)의 출력신호를 상기 제어부(6)에 제어에 따라 방향을 절환하여 주는 제3방향절환부(18)로 구성된 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저, RF파우어가 입력되면, 고정감쇄기(1)를 통하여 소정레벨의 신호로 감쇄되어 제1방향 절환부(2)를 통하여 신호가 절환되는데 이때, 제1방향절환부(2)의 절환은 제어부(6)의 제어에 의해 이루어진다.

상기 제1방향절환부(2)에 의해 절환되는 신호는 제1파우어 센서(3)를 거치거나 또는 제2파우어 센서(4)를 거쳐 RF파우어 미터(5)로 입력된다.

또한, 제어부(6)에서는 DC전원 공급부(7)로부터 DC전원을 공급받아 동작하게 되며, 키패드 및 디스플레이부(8)의 키패드를 통하여 신호가 입력되고 디스플레이부를 통하여 현재의 상태가 디스플레이된다.

따라서, 제어부(6)의 제어에 따라 이중 DRO주파수 발생 및 합성부(9)에서 두 개의 주파수, 예컨대, 835MHz와 1800MHz의 신호를 발생 및 합성하게 된다.

여기서, 상기 이중 DRO주파수 출력 및 합성부(9)는 유전체 공명 오실레이터(Dielectric Resonation Oscillator)를 사용하는 PLL방식의 주파수 발생 및 합성장치이다.

특히, 본 발명에서는 기준주파수 발생원으로 OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)를 사용하였기 때문에 온도에 따른 변화를 최소화하며, 높은 정밀도의 안정화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 이중 DRO주파수 출력 및 합성부(9)를 통하여 발생 및 합성된 신호는 프로그래머블 감쇄부(10)를 통하여 소정 세기의 신호로 적절하여 조절되어 감쇄되는데 이때의 조절은 상기 제어부(6)로부터의 제어신호에 의해 이루어진다.

특히 필요로 하는 최후 출력을 지속적이며, 일정한 출력을 갖게끔 하는 ALC(Auto Level Control)기능을 할 수 있게 출력을 검출하여 이에 대한 증/감을 Feedback 시켜 이 모듈로 조절함으로써 그 기능을 구현할 수 있다. 그리고, 이번에특별히 개발하여 0.1db 스텝의 정밀한 감쇄 레벨을 가져올 수 있도록 하였다.

이렇게 프로그래머블 감쇄부(10)에 의해 감쇄된 신호는 제2방향 절환부(11)를 통하여 835MHz를 증폭시키는 제1증폭부(12)로 보내지거나 또는 1800MHz를 증폭시키는 제2증폭부(13)로 보내지도록 절환된다.

여기서, 상기 제1내지 방향절환부(11)로는 COAX. SPDT SW(Coaxial Single Pole Double Thru)를 사용하며, 이는 외부 명령에 의해서 발생된 신호를 835MHz 또는 1800MHz의 증폭부로 갈 수 있도록 방향을 절환하여 주는 기능을 한다.

이때, 상기 제1, 제2증폭부(12)(13)로는 SCPA(Single Carrier Power Amplifier)를 사용하는데, 통상 HPA(High Power Amplifier)라고도 하며 증폭하는 신호형태에 따라 SCPA, MCPA로 나뉘어지는 것으로, 본 발명에서 적용되는 형태는 SCPA이며, 이는 원하는 출력 1Watt(+30dBm) 이하의 고출력으로 증폭하여 주는 역할을 한다.

특히, 제1, 제2증폭부(12)(13)는 고출력으로 인하여 높은 열이 발생되므로 출력의 변화를 가져올 수 있어 안정적인 출력을 도모하기 위하여 AGC(Auto Gain Control)기능과 TCC(Temperature Compensation Circuit) 및 이중 냉각 장치(Dual Heat Sinker)를 적용하였다.

한편, 상기 제1, 제2증폭부(12)(13)를 통하여 각각 증폭된 주파수는 제1방향성 결합기(14)와 제2방향성 결합기(15)로 보내져 출력 전력을 검출하게 되는데 이러한 방향성 결합기로는 BDC(Bi-Directional Coupler)를 적용하였으며, 높은 지향성(Directivity)을 갖도록 설계되었다.

그리고 상기 제1방향성 결합기(14)와 제2방향성 결합기(15)의 출력은 상기 제어부(6)의 제어신호에 따라 제3방향 절환부(18)를 통하여 최종적으로 RF 파우어를 출력한다.

이때, 제1, 제2방향성 결합기(14)(15)에 연결되어 있는 제3, 제4파우어 센서(16)(17)는 최종적으로 출력되는 전력을 검출하여 RF 파우어 메터(5)로 보내므로 RF파우어 메터(5)에서는 이러한 제3, 제4파우어 센서(16)(17)들에 의해 검출된 검출값을 제어부(6)로 보내어 제어부(6)에서 프로그래머블 감쇄부(10)로 부궤환될 수 있도록 적절하게 제어를 하게 된다.

한편, 상기 RF 파우어 입력은 RF 파우어 출력단에 연결된 케이블의 그 길이에 따라 손실을 가져오게 되므로 원하는 최종적인 출력을 얻지 못하게 될 수 있어 이를 보상하기 위하여 사용된다.

즉, 최종 출력부(RF 파우어 출력단)에 연결된 케이블의 마지막 부분을 다시 입력부(RF 파우어 입력단)에 연결하고 외부의 "CALIBRATION"명령을 주면 제3, 제4 파우어 센서(16)(17)에서 전력을 검출하여 손실분 만큼 증가시켜 희망하는 정확한 최종출력을 가져올 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 상기 2계통의 전과정과 각각의 모듈들에 대한 모든 제어 및 이상유무 검출은 마이크로 프로세서인 제어부(6)에서 관할하는 것으로, 이러한 제어부(6)는 DSP(Digital Signal Processing)를 구현함으로써 처리속도, 정확성, 신뢰성 그리고 효율적인 제어 기능성 등을 향상시킬 수 있는 것으로 모든 과정이 끝나면 다시 처음 과정으로 돌아가 RF출력의 안정화를 도모하게 된다.

한편, DC전원 공급부(7)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로, 효율적이고 안정적인 DC 전원을 공급하며, 특히 유럽공동체 및 미국 등지의 국제 전기검사규격에서 부각이 되고 있는 EMI, EMC 대책을 실현하여 적용한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 기존에 고가의 계측장비로 구성하여 사용해 오던 것을 특수목적에 맞게 맞춤형으로 설계함으로써 효율성을 배가시키고 원가 절감으로 시설 투자비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 장치의 조작이 용이할 뿐만 아니라 빠르고 정확한 출력을 얻을 수 있어 해외 의존도가 높은 기술 및 장비에 대하여 충분히 국내 기술로도 구현 가능하여 자립도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력되는 RF 파우어를 소정 레벨로 감쇄시키는 고정 감쇄기와,

상기 고정 감쇄기를 통하여 감쇄되어 입력되며, 제어부의 제어에 따라, 외부 신호를 835MHz 또는 1800MHz의 증폭부로 선택적으로 갈 수 있도록 방향을 절환하여 주는 제1방향 절환부와,

상기 제1방향 절환부로부터 출력되는 전력을 검출하여 RF파우어 메터로 보내는 제1, 제2파우어 센서와,

제1내지 제4 파우어센서에 의해 검출된 출력 전력을 입력받아 RF 파우어의 현재 상태를 나타내 주는 RF파우어 메터와,

두 개의 주파수를 출력하도록 제어하며, 상기 RF파우어 메터로부터 입력되는 출력전력을 재조정하여 프로그래머블 감쇄부로 보내는 제어부와,

상기 제어부에 효율적이고 안정적인 DC전원을 공급하는 DC전원 공급부와,

상기 제어부에 원하는 신호를 입력시키고 또한 현재의 상태를 디스플레이해 주는 키패드 및 디스플레이부와,

상기 제어부의 제어에 따라 2개의 주파수를 발생 및 합성하는 이중 DRO주파수 발생 및 합성부와,

상기 이중 DRO주파수 발생 및 합성부로부터 입력되는 2개의 주파수의 신호 세기를, 상기 제어부의 제어에 따라 적절하게 조절하는 프로그래머블 감쇄부와,

상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 프로그래머블 감쇄부로부터 입력되는신호를 835MHz 또는 1800MHz의 증폭부로 갈 수 있도록 방향을 절환하여 주는 제2방향절환부와,

상기 제2방향절환부로부터 입력되는 신호를 주파수에 따라 소정레벨로 증폭시키는 제1증폭부 및 제2증폭부와,

높은 지향성을 가지며, 상기 제1, 제2증폭부에 의해 증폭된 신호의 출력전력을 검출하기 위한 제1, 제2방향성 결합기와,

상기 제1, 제2방향성 결합기에 접속되어 최종적으로 출력되는 전력을 검출하여 상기 RF 파우어 메터로 보내는 제3파우어센서 및 제4파우어센서와,

상기 제1, 제2방향성 결합기의 출력신호를 상기 제어부에 제어에 따라 방향을 절환하여 RF 최종 출력을 내보내는 제3방향절환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 특정 흡수율 측정 시스템의 유효성 시험용 표준신호원 공급 장치.
제 1항에 있어서, 상기 RF최종 출력부에 연결되는 케이블의 마지막부분을 RF 파우어 입력부에 연결하고, 상기 제1, 제2파우어센서에서 외부 입력신호에 따라 전력을 검출하여 손실분 만큼 증가시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 특정 흡수율 측정 시스템의 유효성 시험용 표준신호원 공급 장치.