KR100620580B1 - 무선 쌍방향 중계장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 쌍방향 중계장치에 관한 것으로, 순방향 도너신호 및 역방향 서비스신호의 송신전력을 동일한 송신전력 증폭기로 증폭시킬 수 있는 무선 쌍방향 중계장치에 관한 것이다.
본 발명의 무선 쌍방향 중계장치는 기지국과 통신하는 도너 듀플렉서, 무선 단말기와 통신하는 서비스 듀플렉서, 상기 도너 듀플렉서를 통하여 입력되어 제어된 신호를 고주파 신호로 증폭하는 순방향측 고주파 증폭기 및 상기 서비스 듀플렉서를 통하여 입력되어 제어된 신호를 고주파 신호로 증폭하는 역방향측 고주파 증폭기를 포함하여 이루어진 무선 쌍방향 중계장치에 있어서, 상기 순방향측 고주파 증폭기 및 상기 역방향측 고주파 증폭기에서 출력되는 신호를 결합하는 결합기; 상기 결합기로부터 출력되는 신호의 전력을 증폭하는 송신전력 증폭기 및 상기 송신전력 증폭기로부터 출력되는 신호를 상기 서비스 듀플렉서로 전달되는 순방향측 신호와 상기 도너 듀플렉서로 전달되는 역방향측 신호로 분리하는 분배기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
TRS, 휴대폰, 이동통신 단말기, 중계기, 중계장치, 송신전력 증폭기

Description

무선 쌍방향 중계장치{Apparatus for bidirectional wireless repeater}
도 1은 종래 무선 쌍방향 중계장치의 전기적인 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 무선 쌍방향 중계장치의 전기적인 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 무선 쌍방향 중계장치의 전기적인 블록 구성도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100, 200, 300: 무선 쌍방향 중계장치
112: 도너 안테나 114: 서비스 안테나
122: 도너 듀플렉서 124: 서비스 듀플렉서
131: 순방향 저잡음 증폭기 133: 순방향 컨버터
135: 순방향 고주파 증폭기 137: 순방향 송신전력 증폭기
139, 149: 자동레벨 제어기 141: 역방향 저잡음 증폭기
143: 역방향 컨버터 145: 역방향 고주파 증폭기
147: 역방향 송신전력 증폭기 251: 결합기
253, 255: 송신전력 증폭기 257: 분리기
261: 스위칭 분리기 267: 스위칭 결합기
본 발명은 무선 쌍방향 중계장치에 관한 것으로, 특히 동일한 송신전력 증폭기로 순방향 도너신호와 역방향 서비스신호의 송신전력을 증폭시킬 수 있는 무선 쌍방향 중계장치에 관한 것이다.
현대인에게 필수품이라 할 수 있는 이동통신 단말기는 꾸준한 발전으로 소형화 및 경량화를 이루었을 뿐만 아니라 mp3, 카메라 및 네비게이션 등의 다양한 기능을 겸비한 복합 통신 단말기로 거듭나고 있다. 이러한 이동통신 단말기는 기지국을 통하여 무선망교환기로 접속되어 타 이동통신 단말기 또는 유선전화기와 통화가 가능하게 되지만 산간벽지, 낙도, 도심 전파 사각지대, 지하철, 터널 및 아파트 단지 등 기지국과 이동통신 단말기간의 전파통로가 단절된 음영지역에서는 통화가 불가능하다. 따라서 이동통신사는 이러한 음영지역에서도 통화가 가능하도록 서비스하기 위해 기지국보다 제작비가 저렴하며 설치가 간편한 무선 쌍방향 중계기를 설치한다.
상술한 무선 쌍방향 중계장치는 단말기 또는 기지국으로부터 입력되는 신호를 증폭하여 상대방 즉 기지국 도는 단말기로 전달하는 장치인바, 단말기는 무선전화기, 주파수 공용 시스템 및 쌍방향 무선통신 시스템 등으로 달성되며, 이하 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래 무선 쌍방향 중계장치의 전기적인 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 무선 쌍방향 중계장치(100)는 기지국(미도시)과 통신하는 도너 안테나(Donor antenna)(112), 기지국(미도시)에서 발사되어 도너 안테나(112)를 통하여 입력된 도너신호 및 기지국(미도시)으로 출력될 서비스신호를 분리하는 도너 듀플렉서(Donor Duplexer)(122), 도너 듀플렉서(122)를 통하여 분리되어 순방향으로 전달된 도너신호를 저잡음으로 증폭하는 순방향 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)(131), 순방향 저잡음 증폭기(131)에서 증폭된 도너신호를 중간주파수로 변환 또는 이득 레벨 조절 등의 제어를 하는 순방향 컨버터(Converter)(133), 순방향 컨버터(133)에서 제어된 도너신호를 소정 고주파 신호로 증폭하는 순방향 고주파 증폭기(Radio Frequency Amplifier; RF AMP)(135), 소정 고주파 신호로 증폭된 도너신호의 전력을 증폭하는 순방향 송신전력 증폭기(High Power Amplifier; HPA)(137), 단말기(미도시)와 통신하는 서비스 안테나(114), 단말기(미도시)에서 발사되어 서비스 안테나(114)를 통하여 입력된 서비스신호 및 순방향 송신전력 증폭기(137)를 통하여 입력된 도너신호를 분리하는 서비스 듀플렉서(Service Duplexer)(124), 서비스 듀플렉서(124)를 통하여 분리되어 역방향으로 출력되는 서비스신호를 저잡음으로 증폭하는 역방향 저잡음 증폭기(141), 역방향 저잡음 증폭기(141)에서 증폭된 서비스신호를 중간주파수로 변환 또는 이득 레벨 조절 등의 제어를 하는 역방향 컨버터(143), 역방향 컨버터(143)에서 제어된 서비스신호를 소정 고주파 신호로 증폭하는 역방향 고주파 증폭기(145) 및 소정 고주파 신호로 증폭된 서비스신호의 전력을 증폭하는 역방향 송신전력 증폭기(147)를 포함하여 이루어진다. 도면의 미설명 부호 139는 서비스 듀플렉서(124)와 순방향 컨버 터(133) 사이에 구비되어 도너신호의 레벨을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 순방향 자동레벨제어기(Auto Level Controller; ALC)이며, 149는 도너 듀플렉서(122)와 역방향 컨버터(143) 사이에 구비되어 서비스신호의 레벨을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 역방향 자동레벨제어기이다.
　이와같이 종래 무선 쌍방향 중계장치는 기지국(미도시)에서 발생되어 도너 안테나(112)를 통해 수신된 도너신호를 도너 듀플렉서(122), 순방향 저잡음 증폭기(131), 순방향 컨버터(133), 순방향 고주파 증폭기(135), 순방향 송신전력 증폭기(137) 및 서비스 듀플렉서(124)를 차례로 통과시킨 후 서비스 안테나(114)를 통하여 단말기(미도시)로 전달하며, 단말기(미도시)에서 발생되어 서비스 안테나(114)를 통해 수신된 서비스신호를 서비스 듀플렉서(124), 역방향 저잡음 증폭기(141), 역방향 컨버터(143), 역방향 고주파 증폭기(145), 역방향 송신전력 증폭기(147) 및 도너 듀플렉서(122)를 차례로 통과시킨 후 도너 안테나(112)를 통하여 기지국(미도시)으로 전달함으로써, 음영지역의 단말기(미도시)도 기지국(미도시)과 원활한 통신이 가능하도록 한다.
그러나, 종래의 무선 쌍방향 중계장치에 따르면, 고가인데 비해 잦은 고장을 일으키는 송신전력 증폭기가 순방향측과 역방향측에 각각 설치되어 제조원가가 높고, 안정도가 떨어지며, 안정도를 높이기 위해서 순방향과 역방향 각각에 송신전력 증폭기를 2개씩 설치하는 경우 모두 4개의 송신전력 증폭기가 필요하게 되어 제조원가가 더욱 상승하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동일한 송신전력 증폭기로 순방향 도너신호 및 역방향 서비스신호의 송신전력을 증폭시킬 수 있는 무선 쌍방향 중계장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 중계장치의 안정도를 높이기 위해 2개의 송신전력 증폭기를 구비시키되 각각의 송신전력 증폭기에서 출력되는 신호를 스위칭 결합기로 결합시킴으로써, 2개의 송신전력 증폭기가 모두 동작하는 경우 출력이득이 3dB 증가하고, 2개의 송신전력 증폭기 중 하나가 파손되어 하나의 송신전력 증폭기만 동작하는 경우 출력이득의 손실 없이 신호를 전달할 수 있도록 한 무선 쌍방향 중계장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 쌍방향 중계장치는 기지국과 통신하는 도너 듀플렉서, 무선 단말기와 통신하는 서비스 듀플렉서, 상기 도너 듀플렉서를 통하여 입력되어 제어된 신호를 고주파 신호로 증폭하는 순방향측 고주파 증폭기 및 상기 서비스 듀플렉서를 통하여 입력되어 제어된 신호를 고주파 신호로 증폭하는 역방향측 고주파 증폭기를 포함하여 이루어진 무선 쌍방향 중계장치에 있어서, 상기 순방향측 고주파 증폭기 및 상기 역방향측 고주파 증폭기에서 출력되는 신호를 결합하는 결합기; 상기 결합기로부터 출력되는 신호의 전력을 증폭하는 송신전력 증폭기 및 상기 송신전력 증폭기로부터 출력되는 신호를 상기 서비스 듀플렉서로 전달되는 순방향측 신호와 상기 도너 듀플렉서로 전달되는 역방향측 신호로 분리하는 분배기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 쌍방향 중계장치를 제공한다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 무선 쌍방향 중계장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 무선 쌍방향 중계장치의 전기적인 블록 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일 실시예의 무선 쌍방향 중계장치는 기지국(미도시)과 통신하는 도너 안테나(112), 기지국(미도시)에서 발사되어 도너 안테나(112)를 통하여 입력된 도너신호 및 기지국(미도시)으로 출력될 서비스신호를 분리하는 도너 듀플렉서(122), 도너 듀플렉서(122)를 통하여 분리되어 순방향으로 전달된 도너신호를 저잡음으로 증폭하는 순방향 저잡음 증폭기(131), 순방향 저잡음 증폭기(131)에서 증폭된 도너신호를 중간주파수로 변환 또는 이득 레벨 조절 등의 제어를 하는 순방향 컨버터(133), 순방향 컨버터(133)에서 제어된 도너신호를 소정 고주파 신호로 증폭하는 순방향 고주파 증폭기(135), 단말기(미도시)와 통신하는 서비스 안테나(114), 단말기(미도시)에서 발사되어 서비스 안테나(114)를 통하여 입력된 서비스신호 및 서비스 안테나(114)로 출력될 도너신호를 분리하는 서비스 듀플렉서(124), 서비스 듀플렉서(124)를 통하여 분리되어 역방향으로 전달되는 서비스신호를 저잡음으로 증폭하는 역방향 저잡음 증폭기(141) 역방향 저잡음 증폭기(141)에서 증폭된 서비스신호 중간주파수로 변환 또는 이득 레벨 조절 등의 제어를 하는 역방향 컨버터(143), 역방향 컨버터(143)에서 제어된 서비스신호를 소정 고주파 신호로 증폭하는 역방향 고주파 증폭기(145) 소정 고주파 신호로 증폭된 도너신호 및 서비스신호를 결합하는 결합기(251), 결합기(251)에서 결합된 결합신호의 전력을 증폭하는 송신전력 증폭기(253) 및 송신전력이 증폭된 결합신호를 도너신호와 서비스신호로 분리하여 도너신호는 서비스 듀플렉서(124)로 출력하며 서비스신호는 도너 듀플렉서(122)로 출력하는 분리기(257)를 포함하여 이루어진다. 도면의 미설명 부호 139는 서비스 듀플렉서(124)와 순방향 컨버터(133) 사이에 구비되어 도너신호의 레벨을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 순방향 자동레벨제어기이며, 149는 도너 듀플렉서(122)와 역방향 컨버터(143) 사이에 구비되어 서비스신호의 레벨을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 역방향 자동레벨제어기이다.
따라서 본 발명에 따른 무선 쌍방향 중계장치는 기지국(미도시)에서 발생되어 도너 안테나(112)를 통해 수신된 도너신호를 도너 듀플렉서(122), 순방향 저잡음 증폭기(131), 순방향 컨버터(133), 순방향 고주파 증폭기(135), 결합기(251), 송신전력 증폭기(253), 분리기(257) 및 서비스 듀플렉서(124)를 차례로 통과시킨 후 서비스 안테나(114)를 통하여 단말기(미도시)로 전달하며, 단말기(미도시)에서 발생되어 서비스 안테나(114)를 통해 수신된 서비스신호를 서비스 듀플렉서(124), 역방향 저잡음 증폭기(141), 역방향 컨버터(143), 역방향 고주파 증폭기(145), 결합기(251), 송신전력 증폭기(253), 분리기(257) 및 도너 듀플렉서(122)를 차례로 통과시킨 후 도너 안테나(112)를 통하여 기지국(미도시)으로 전달함으로써, 하나의 송신전력 증폭기(253)를 이용하여 순방향 도너신호 및 역방향 서비스신호의 송신전력을 증폭할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 무선 쌍방향 중계장치의 전기적인 블 록 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다른 실시예의 무선 쌍방향 중계장치는 기지국(미도시)과 통신하는 도너 안테나(112), 기지국(미도시)에서 발사되어 도너 안테나(112)를 통하여 입력된 도너신호 및 기지국(미도시)으로 출력될 서비스신호를 분리하는 도너 듀플렉서(122), 도너 듀플렉서(122)를 통하여 분리되어 순방향으로 전달된 도너신호를 저잡음으로 증폭하는 순방향 저잡음 증폭기(131), 순방향 저잡음 증폭기(131)에서 증폭된 도너신호를 중간주파수로 변환 또는 이득 레벨 조절 등의 제어를 하는 순방향 컨버터(133), 순방향 컨버터(133)에서 제어된 도너신호를 소정 고주파 신호로 증폭하는 순방향 고주파 증폭기(135), 단말기(미도시)와 통신하는 서비스 안테나(114), 단말기(미도시)에서 발사되어 서비스 안테나(114)를 통하여 입력된 서비스신호 및 서비스 안테나(114)로 출력될 도너신호를 분리하는 서비스 듀플렉서(124), 서비스 듀플렉서(124)를 통하여 분리되어 역방향으로 전달되는 서비스신호를 저잡음으로 증폭하는 역방향 저잡음 증폭기(141) 역방향 저잡음 증폭기(141)에서 증폭된 서비스신호를 복조하여 증폭하고 다시 소정 주파수로 변조하는 역방향 컨버터(143), 역방향 컨버터(143)에서 제어된 서비스신호를 소정 고주파 신호로 증폭하는 역방향 고주파 증폭기(145) 소정 고주파 신호로 증폭된 도너신호 및 서비스신호를 결합하는 결합기(251), 결합기(251)에서 결합된 결합신호를 2개의 분리신호로 출력하는 스위칭 분리기(261), 각각 분리신호의 전력을 증폭하는 송신전력 증폭기(253)(255), 증폭된 각각의 분리신호를 재결합하는 스위칭 결합기(267) 및 송신전력이 증폭되어 재결합된 결합신호를 도너신호와 서비스신호 로 분리하여 도너신호는 서비스 듀플렉서(124)로 출력하며 서비스신호는 도너 듀플렉서(122)로 출력하는 분리기(257)를 포함하여 이루어진다. 도면의 미설명 부호 139는 서비스 듀플렉서(124)와 순방향 컨버터(133) 사이에 구비되어 출력되는 도너신호의 레벨을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 순방향 자동레벨제어기이며, 149는 도너 듀플렉서(122)와 역방향 컨버터(143) 사이에 구비되어 출력되는 서비스신호의 레벨을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 역방향 자동레벨제어기이다.
따라서 본 발명에 따른 무선 쌍방향 중계장치는 기지국(미도시)에서 발생되어 도너 안테나(112)를 통해 수신된 도너신호를 도너 듀플렉서(122), 순방향 저잡음 증폭기(131), 순방향 컨버터(133), 순방향 고주파 증폭기(135), 결합기(251), 스위칭 분리기(261) 송신전력 증폭기(253)(255), 스위칭 결합기(267), 분리기(257) 및 서비스 듀플렉서(124)를 차례로 통과시킨 후 서비스 안테나(114)를 통하여 단말기(미도시)로 전달하며, 단말기(미도시)에서 발생되어 서비스 안테나(114)를 통해 수신된 서비스신호를 서비스 듀플렉서(124), 역방향 저잡음 증폭기(141), 역방향 컨버터(143), 역방향 고주파 증폭기(145), 결합기(251), 스위칭 분리기(261), 송신전력 증폭기(253)(255), 스위칭 결합기(267), 분리기(257) 및 도너 듀플렉서(122)를 차례로 통과시킨 후 도너 안테나(112)를 통하여 기지국(미도시)으로 전달함으로써, 2개의 송신전력 증폭기(253)가 모두 동작할 때에는 이득이 3dB 증가하며, 송신전력 증폭기(253)(255) 중 하나가 파손되더라도 다른 하나에 의해 이득의 손실 없이 신호를 전달할 수 있게 된다.
본 발명의 무선 쌍방향 중계장치는 전술한 실시예에 국한 되지 않고 본 발명 의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 무선 쌍방향 중계장치에 따르면, 1개의 송신전력 증폭기로 순방향 도너신호 및 역방향 서비스신호의 송신전력을 증폭시킬 수 있으며, 송신전력 증폭기를 2개 설치하는 경우 종래 4개의 송신전력 증폭기가 설치된 무선 쌍방향 중계기에서 보여주는 안정도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 기지국과 통신하는 도너 듀플렉서, 무선 단말기와 통신하는 서비스 듀플렉서, 상기 도너 듀플렉서를 통하여 입력된 도너신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기, 상기 저잡음 증폭기를 통해 증폭된 후에 제어된 도너신호를 고주파 신호로 증폭하는 순방향측 고주파 증폭기 및 상기 서비스 듀플렉서를 통하여 입력된 서비스신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기 및 상기 저잡음 증폭기를 통해 증폭된 후에 제어된 서비스신호를 고주파 신호로 증폭하는 역방향측 고주파 증폭기를 포함하여 이루어진 무선 쌍방향 중계장치에 있어서,
    상기 순방향측 고주파 증폭기 및 상기 역방향측 고주파 증폭기에서 출력되는 신호를 결합하는 결합기;
    병렬로 2개 설치되어 상기 결합기로부터 출력되는 신호의 전력을 증폭하는 송신전력 증폭기;
    상기 결합기로부터 출력된 신호를 상기 2개의 송신전력 증폭기로 전달하는 스위칭 분리기;
    상기 송신전력 증폭기로부터 출력되는 신호를 상기 서비스 듀플렉서로 전달되는 순방향측 신호와 상기 도너 듀플렉서로 전달되는 역방향측 신호로 분리하는 분리기 및
    상기 2개의 송신전력 증폭기에서 각각 증폭된 신호를 결합하여 상기 분리기로 전달하는 스위칭 결합기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 쌍방향 중계장치.
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