KR100523995B1 - 고주파 스위치 메트릭스를 이용한 고주파 신호 중계기의성능 측정 장치 - Google Patents
고주파 스위치 메트릭스를 이용한 고주파 신호 중계기의성능 측정 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치에 관한 것으로서, 고주파 신호를 발생하는 고주파 신호 발생기, 입력되는 신호의 전력을 측정하는 고주파 전력 측정기, 입력되는 신호의 주파수를 측정하는 주파수 분석기, 입력되는 신호를 분석하여 주파수 이득특성 및 군지연 특성을 측정하는 네트웍 분석기를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정장치에 있어서, 고주파 신호 발생기와 네트웍 분석기로부터 출력신호를 입력받아 고주파 신호 중계기로 전달하고, 고주파 신호 중계기의 출력신호와 국부발진기의 출력신호를 입력받아 네트웍 분석기, 고주파 전력 측정기 및 주파수 분석기로 전달하는 고주파 스위치 메트릭스; 고주파 스위치 메트릭스의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 드라이버; 고주파 스위치 메트릭스의 구동 전압을 측정하고 증폭이득을 제어하는 데이터 수집기; 및 고주파 신호 발생기, 고주파 전력 측정기, 주파수 분석기 및 네트웍 분석기에서 필요한 각종 측정 알고리즘을 내장하고, 측정장치들과 스위치 드라이버 및 데이터 수집기를 제어하는 제어 PC를 포함한 것을 특징으로 하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고주파 스위치 메트릭스를 이용하여 고주파 신호 중계기의 성능을 자동으로 측정할 수 있는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치에 관한 것이다.
전송계에서 고주파 신호 중계기는 송신측의 신호를 수신한 뒤, 이를 증폭하고 주파수를 변환하여 수신측으로 재 송신하는 중계장치이다. 일반적으로, 신호 중계기에서 수신신호를 주파수 변환하여 재송신 하는데, 이는 송신신호와 수신신호간의 간섭을 없애기 위함이다.
종래에는, 상기 고주파 신호 중계기에서의 송/수신 주파수가 서로 다름으로 인해, 신호 중계기의 성능을 측정하는 자동화된 시스템의 구축이 어려웠다. 즉, 고주파 신호 중계기의 중요한 성능 측정 항목인 이득과 주파수 응답 특성 및 군지연 특성을 측정하기 위해, 네트웍 분석기를 사용하여 기준 신호를 설정하는데, 상기 네트웍 분석기의 사용으로 인해 자동화된 시스템의 구성이 어려웠다.
또한, 고주파 신호 중계기의 성능을 측정하기 위해, 자동 시험장치를 삽입하는데, 이러한 경우, 측정신호의 감쇠로 인해 측정의 정확도를 기할 수 없고, 상기 감쇠된 신호를 구하기가 어려워 측정결과가 부정확하다.
그리고, 측정장치가 일부 주파수만을 측정할 수 있어서 다양한 주파수 신호를 중계하는 중계기의 성능을 측정하는데 많은 제약이 따른다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고주파 스위치 메트릭스를 이용해 각 장치들의 출력신호를 라우팅한 뒤, 각 장치들로 입력하여, 네트웍 분석기의 사용을 가능하게 하고, 자동 시험장치의 삽입으로 인한 신호 손실의 측정 정확도를 보상할 수 있는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치는,
고주파 신호를 발생하는 고주파 신호 발생기, 입력되는 신호의 전력을 측정하는 고주파 전력 측정기, 입력되는 신호의 주파수를 측정하는 주파수 분석기, 입력되는 신호를 분석하여 주파수 이득특성 및 군지연 특성을 측정하는 네트웍 분석기를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정장치에 있어서,
상기 고주파 신호 발생기와 네트웍 분석기로부터 출력신호를 입력받아 상기 고주파 신호 중계기로 전달하고, 고주파 신호 중계기의 출력신호와 국부발진기의 출력신호를 입력받아 상기 네트웍 분석기, 고주파 전력 측정기 및 주파수 분석기로 전달하는 고주파 스위치 메트릭스; 상기 고주파 스위치 메트릭스의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 드라이버; 상기 고주파 스위치 메트릭스의 구동 전압을 측정하고 증폭이득을 제어하는 데이터 수집기; 및 상기 고주파 신호 발생기, 고주파 전력 측정기, 주파수 분석기 및 네트웍 분석기에서 필요한 각종 측정 알고리즘을 내장하고, 상기 측정장치들과 스위치 드라이버 및 데이터 수집기를 제어하는 제어 PC를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 고주파 스위치 메트릭스를 이용한 고주파 신호 중계기의 성능 측정장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치의 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고주파 스위치 메트릭스(10)는 고주파 신호 발생기(30)와 네트웍 분석기(40)의 출력신호를 수신한 뒤, 이 신호를 라우팅하여 고주파 신호 중계기(20)로 전달하고 동시에 고주파 전력 측정기(50)와 주파수 분석기(60)로 전달한다. 이때, 상기 고주파 스위치 메트릭스(10)를 통해 신호를 수신한, 고주파 전력 측정기(50)는 입력되는 신호의 전력을 측정하고, 상기 주파수 분석기(60)는 입력되는 신호의 주파수를 측정한다.
그리고, 고주파 스위치 메트릭스(10)는 고주파 신호 중계기(20)의 출력신호와 국부발진기 신호를 수신하여, 네트웍 분석기(40)와 고주파 전력 측정기(50)로 전달한다.
이때, 네트웍 분석기(40)는 고주파 스위치 메트릭스(10)를 통해 수신한 신호를 분석하여 고주파 신호 중계기(20)의 출력신호의 주파수 이득특성 및 군지연 특성을 측정하고, 고주파 전력 측정기(50)는 중계기의 출력신호의 전력을 측정하며, 주파수 분석기(60)는 중계기의 출력신호의 주파수를 측정한다.
한편, 스위치 드라이버(70)는 제어 PC(90)로부터 스위치 제어명령을 수신하여 상기 고주파 스위치 메트릭스(10)의 스위치 동작을 제어한다.
그리고, 데이터 수집기(80)는 상기 고주파 스위치 메트릭스(10)내의 구동 전압을 모니터하고 동시에 고주파 증폭기의 이득을 제어하기 위하여 제어 PC(90)로부터 스위치 제어명령을 수신하여 전압 모니터링 및 프로그래머블(programmable) 감쇠기를 제어한다.
상기 제어 PC(90)는 고주파 신호 중계기(20)의 성능 측정에 필요한 각종 측정 알고리즘을 내장하고 있으며, 스위치 드라이버(70), 데이터 수집기(80) 및 고주파 신호 발생기(30), 네트웍 분석기(40), 고주파 전력 측정기(50), 주파수 분석기(60) 등과 같은 각종 계측장비와 GPIB(General-Purpose Interface Bus)로 연결되어 상호 통신 및 각 장비를 제어한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1에서의 고주파 스위치 메트릭스의 블록 상세도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 고주파 스위치 메트릭스(10)는 7개의 고주파 스위치(101, 103, 104, 105, 107, 111, 115)와, 5개의 고주파 커플러(102, 106, 113, 114, 116), 2개의 신호 혼합기(108, 110), 신호 분배기(109), 및 신호 증폭기(112)로 구성된다.
상기 각각의 고주파 스위치는 앞단으로부터 적어도 하나 이상의 신호를 입력받아 스위칭 동작을 수행한 뒤, 입력되는 신호를 다음단으로 전달한다. 이때, 각각의 고주파 스위치는 입력받은 신호가 하나이면 다수의 출력 경로중 하나를 선택하는 스위칭 동작을 하고, 입력되는 신호가 두 개이면 하나의 출력 경로로 하나의 입력 신호가 선택적으로 출력되도록 하는 스위칭 동작을 한다.
그리고, 각각의 고주파 커플러는 앞단으로부터 신호를 입력받아 상기 신호를 10dB 커플한 뒤, 다음단으로 전달한다. 상기 각각의 신호 혼합기(108, 110)는 두 개의 입력단으로부터 신호를 입력받아 두 신호를 혼합하여 하나의 출력단을 통해 출력한다.
상기 신호 분배기(109)는 하나의 입력단으로부터 입력되는 신호를 두 개의 신호로 분배하여 두 개의 출력단을 통해 다음단으로 전달한다. 상기 신호 증폭기(112)는 고주파 신호 중계기(20)의 국부발진 신호를 증폭한다.
도 2에서, 고주파 스위치(101)는 고주파 신호발생기(30)와 네트웍 분석기(40)의 포트1 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭한 뒤, 상기 선택한 신호를 고주파 커플러(102)에 입력한다. 상기 고주파 커플러(102)는 입력받은 신호를 고주파 스위치(103)를 통하여 측정신호로서 고주파 신호 중계기(20)로 전달한다.
상기 고주파 커플러(102)는 상기 고주파 스위치(101)의 출력신호를 10dB 커플링한 뒤, 이 신호를 고주파 스위치(115)에 전달한다. 이때, 고주파 신호 중계기의 출력신호도 고주파 커플러(116)를 통해 고주파 스위치(115)에 전달되는데, 상기 고주파 스위치(115)는 스위칭 동작을 수행하여 상기 두 신호 중에서 측정에 필요한 신호를 선택하여 상기 고주파 전력 측정기(50)로 입력한다.
한편, 상기 고주파 스위치(103)는 상기 고주파 신호발생기(30) 혹은 상기 네트웍 분석기(40)의 신호를 입력받아 상기 고주파 신호 중계기(20)로 전달하거나 고주파 스위치(104)로 전달한다.
상기 고주파 스위치(104)는 상기 고주파 신호 중계기(20)로 전달되는 신호와 고주파 신호 중계기의 국부발진기 신호를 선택적으로 스위칭하여 고주파 스위치(105)로 전달한다. 상기 고주파 스위치(105)는 상기 고주파 스위치(104)로부터 입력받은 신호와 고주파 신호 중계기(20)의 출력신호를 선택적으로 스위칭한 뒤, 고주파 전력 측정기(50)로 입력한다.
고주파 커플러(116)는 고주파 신호 중계기(20)의 출력신호를 입력받아 커플한 뒤, 상기 고주파 스위치(115)를 통하여 고주파 전력 측정기(50)로 입력한다. 또한, 상기 고주파 커플러(116)의 출력은 고주파 커플러(114)에서 커플링되고, 고주파 스위치(105)를 통하여 상기 주파수 분석기(60)로 입력된다.
한편, 상기 고주파 커플러(114)의 출력은 고주파 스위치(111)를 통해 선택된 뒤, 네트웍 분석기(40)의 포트2로 입력된다. 이 때, 상기 네트웍 분석기(40)는 고주파 신호 중계기(20)의 주파수 이득 특성 및 군지연 특성을 측정한다.
한편, 신호 증폭기(112)는 고주파 신호 중계기(20)의 국부발진기 신호를 고주파 커플러(113)를 통해 입력받아 증폭한 뒤, 신호 분배기(109)에 전달한다. 상기 신호 분배기(109)는 입력된 신호를 두 개로 갈라서 신호 혼합기(108)와 신호 혼합기(110)로 전달한다.
상기 신호 혼합기(108)는 고주파 스위치(106)를 통해 전달되는 네트웍 분석기(40)의 포트1 신호와 상기 신호 분배기(109)로부터 전달되는 신호를 결합하여 상기 네트웍 분석기(40)의 R포트로 입력한다. 이때, 상기 네트웍 분석기는 입력받은 신호를 주파수 변환이 일어나는 신호의 측정기준신호로 이용한다.
한편, 상기 신호 혼합기(110)는 고주파 스위치(107)을 통해 전달되는 네트웍 분석기(40)의 포트1 신호와 상기 신호 분배기(109)로부터 전달되는 고주파 신호 중계기(20)의 국부발진기 신호를 혼합한 뒤, 고주파 스위치(111)를 통해 네트웍 분석기(40)의 포트2로 입력한다. 이때, 상기 네트웍 분석기는 입력받은 신호를 군지연 측정시의 기준 지연 레벨로서 이용한다.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 주파수 변환이 발생하지 않는 신호 중계기는 물론, 주파수 변환이 발생하는 신호 중계기의 성능을 시험할 수 있고, 또한, 계측기와 신호 중계기 사이에 스위치 메트릭스를 삽입하여 신호를 라우팅 하더라도 측정장치와 구동장치 스스로의 교정을 통하여 삽입손실을 계산하여 측정 결과에 반영함으로써, 측정오차가 극소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제어 PC의 S/W 파라미터를 변경함으로써, 저주파에서부터 고주파까지의 주파수 대역의 어떠한 신호 중계기라도 성능을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1에서의 고주파 스위치 메트릭스의 블록 상세도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10: 고주파 스위치 메트릭스 20: 고주파 신호 중계기
30: 고주파 신호 발생기 40: 네트웍 분석기
50: 고주파 전력 측정기 60: 주파수 분석기
70: 스위치 드라이버 80: 데이터 수집기
90: 제어 PC
101, 103, 104, 105, 107, 111, 115: 고주파 스위치
102, 106, 113, 114, 116: 고주파 커플러
109: 신호 분배기
108, 110: 신호 혼합기
112: 신호 증폭기
Claims (5)
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 신호 발생기, 입력되는 신호의 전력을 측정하는 고주파 전력 측정기, 입력되는 신호의 주파수를 측정하는 주파수 분석기 및 입력되는 신호를 분석하여 주파수 이득특성 및 군지연 특성을 측정하는 네트웍 분석기를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정장치에 있어서,상기 고주파 신호 발생기와 네트웍 분석기로부터 출력신호를 입력받아 상기 고주파 신호 중계기로 전달하고, 고주파 신호 중계기의 출력신호와 국부발진기의 출력신호를 입력받아 상기 네트웍 분석기, 고주파 전력 측정기 및 주파수 분석기로 전달하는 고주파 스위치 메트릭스;상기 고주파 스위치 메트릭스의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 드라이버;상기 고주파 스위치 메트릭스의 구동 전압을 측정하고 증폭이득을 제어하는 데이터 수집기; 및상기 고주파 신호 발생기, 고주파 전력 측정기, 주파수 분석기 및 네트웍 분석기에서 필요한 각종 측정 알고리즘을 내장하고, 상기 측정장치들과 스위치 드라이버 및 데이터 수집기를 제어하는 제어 PC를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위치 메트릭스는,상기 고주파 신호 발생기, 네트웍 분석기 및 고주파 신호 중계기의 출력신호를 입력받아 상기 신호 중에서 적어도 하나 이상의 신호를 선택하는 고주파 스위치부;상기 고주파 신호 발생기, 네트웍 분석기 및 고주파 신호 중계기의 출력신호를 입력받아 커플링하는 고주파 커플링부;상기 고주파 신호 중계기의 국부신호를 입력받아 증폭하는 신호증폭부;상기 신호증폭부의 출력신호를 입력받아 분배하는 신호분배부; 및상기 신호분배부의 출력신호를 입력받아 혼합하는 신호혼합부를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 고주파 스위치부는,상기 고주파 신호 발생기의 출력신호와 네트웍 분석기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제1 고주파 신호 발생기;상기 제1 고주파 신호 발생기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제2 고주파 신호 발생기;상기 고주파 신호 중계기의 국부신호와 상기 제2 고주파 신호 발생기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제3 고주파 신호 발생기;상기 고주파 신호 중계기의 출력신호와 상기 제3 고주파 신호 발생기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제4 고주파 신호 발생기;상기 고주파 신호 중계기의 출력신호와 상기 제1 고주파 신호 발생기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제5 고주파 신호 발생기;상기 네트웍 분석기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제6 고주파 신호 발생기; 및상기 제6 고주파 신호 발생기의 출력신호와 고주파 신호 중계기의 출력신호를 입력받아 선택적으로 스위칭하는 제7 고주파 신호 발생기를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 신호혼합부는,상기 신호증폭부의 출력신호와 상기 제6 고주파 스위치의 출력신호를 혼합하여 상기 제7 고주파 신호 발생기로 입력하는 제1 신호 혼합기; 및상기 신호증폭부의 출력신호와 상기 네트웍 분석기의 출력신호를 혼합하여 상기 네트웍 분석기로 입력하는 제2 신호 혼합기를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 고주파 커플링부는,상기 제1 고주파 스위치의 출력신호를 입력받아 상기 제2 고주파 스위치와 제5 고주파 스위치로 입력하는 제1 고주파 커플러;상기 네트웍 분석기의 출력신호를 입력받아 상기 제6 고주파 스위치와 상기 제2 신호 혼합기로 입력하는 제2 고주파 커플러;상기 고주파 신호 중계기의 국부신호를 입력받아 상기 제3 고주파 스위치와 신호증폭부로 입력하는 제3 고주파 커플러;상기 고주파 신호 중계기의 출력신호를 입력받아 상기 제4 고주파 스위치와 제7 고주파 스위치로 입력하는 제4 고주파 커플러; 및상기 고주파 신호 중계기의 출력신호를 입력받아, 상기 제5 고주파 스위치와 제4 고주파 커플러로 입력하는 제5 고주파 커플러를 포함하는 고주파 신호 중계기의 성능 측정 장치.
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