KR100693558B1 - Apparatus for detecting power using Radio Frequency signal - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은, RF 신호를 이용한 전력검출 장치에 관한 것임.The present invention relates to a power detection device using an RF signal.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention

본 발명은, 전력 증폭부의 전원 공급라인에 위치하여 상기 전력 증폭부로부터 누설되는 RF 신호를 이용하여 전력을 검출하기 위한, RF 신호를 이용한 전력검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.An object of the present invention is to provide a power detection apparatus using an RF signal for detecting power using an RF signal leaked from the power amplification unit located on a power supply line of a power amplification unit.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은, 전력검출 장치에 있어서, 전력 증폭기에 전원을 공급하기 위한 전원 공급수단; 상기 전원 공급수단으로부터의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거수단; 상기 전력 증폭기로부터 누설되는 RF(Radio Frequency) 신호를 검출하여 그에 상응하는 DC(Direct Current) 전압을 출력하기 위한 RF 검출수단; 상기 RF 검출수단에서 출력한 DC 전압의 하모닉성분을 제거하기 위한 하모닉 제거수단; 및 상기 하모닉 제거수단에서 하모닉 성분이 제거된 DC 전압(레벨)을 디지털로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환수단을 포함함.The present invention provides a power detecting apparatus comprising: power supply means for supplying power to a power amplifier; Noise removing means for removing noise from the power supply means; RF detecting means for detecting a radio frequency (RF) signal leaking from the power amplifier and outputting a direct current (DC) voltage corresponding thereto; Harmonic removing means for removing harmonic components of the DC voltage output from the RF detecting means; And analog / digital converting means for converting the DC voltage (level) from which the harmonic component is removed from the harmonic removing means to digital.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 전력검출 등에 이용됨.The present invention is used for power detection.

전력검출, 누설 RF 신호, DC 전압, 하모닉성분 Power Detection, Leakage RF Signal, DC Voltage, Harmonic Components

Description

ＲＦ신호를 이용한 전력검출 장치{Apparatus for detecting power using Radio Frequency signal}Apparatus for detecting power using Radio Frequency signal

도 1 은 종래의 DC 전류를 이용한 전력검출 장치의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an embodiment of a power detection apparatus using a conventional DC current;

도 2 는 본 발명에 이용되는 전력 증폭부의 일실시예 구성도,2 is a configuration diagram of an embodiment of a power amplifier used in the present invention;

도 3 은 본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 전력검출 장치의 일실시예 구성도,3 is a configuration diagram of an embodiment of a power detection apparatus using an RF signal according to the present invention;

도 4 는 본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 전력검출 장치와 종래의 전력검출 장치의 전력검출 상태를 비교한 일실시예 그래프이다.4 is a graph illustrating an example of comparing a power detection state between a power detection device using an RF signal and a conventional power detection device according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

31 : 전원 공급부 32 : 노이즈 제거부31: power supply unit 32: noise removal unit

33 : RF 검출부 34 : 하모닉 제거부33: RF detector 34: harmonic removal unit

35 : 아날로그/디지털 변환부35: analog / digital converter

본 발명은 RF 신호를 이용한 전력검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 증폭기의 전원 공급라인에 위치하여 상기 전력 증폭기로부터 누설(leakaged)되는 RF 신호를 이용하여 전력을 검출하기 위한, RF 신호를 이용한 전력검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power detection apparatus using an RF signal, and more particularly to an RF signal for detecting power using an RF signal located in a power supply line of a power amplifier and leaked from the power amplifier. It relates to a power detection device used.

안테나의 전자기장은 주변의 환경에 따라 지속적으로 변하기 때문에 전력 증폭부의 임피던스를 변화시키는 원인이 된다. Since the electromagnetic field of the antenna is continuously changed according to the surrounding environment, it causes a change in the impedance of the power amplifier.

이러한 임피던스의 변화는 전력 증폭부의 출력이나 전류값을 예상치 못한 값으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭부가 임피던스 변화로 인하여, 전류값은 변화가 없지만 출력 전력은 감소하는 경우에, A/D(Analog/Digital) 변환기로 입력되는 전압강하는 변화가 없다. This change in impedance may change the output or current value of the power amplifier to an unexpected value. For example, when the power amplifier is changed due to the impedance, the current value does not change, but when the output power decreases, the voltage drop input to the A / D (Analog / Digital) converter does not change.

따라서, DC(Direct Current) 전류를 이용한 전력검출 방식은 이러한 경우에 정상적으로 RF 신호가 출력되고 있다고 오판할 수 있다. Therefore, the power detection method using the direct current (DC) current may be mistaken that the RF signal is normally output in this case.

도 1 은 종래의 DC 전류를 이용한 전력검출 장치의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration of an embodiment of a power detection device using a conventional DC current.

도 1을 참조하여 각 구성요소들의 기능에 대해 살펴보면, 먼저 배터리(11)는 필터(12)를 통해 전력 증폭부에 전원(DC 전류)을 공급한다.Referring to FIG. 1, the function of each component is described. First, the battery 11 supplies power (DC current) to the power amplifier through the filter 12.

그리고, 필터(12)는 상기 배터리(11)로부터 입력될 수 있는 잡음을 제거하며, 전력 증폭부로 공급되는 DC 전류가 급감하는 것을 방지한다. 이 때, 인덕터(L1)는 배터리(11)와 전력 증폭부 사이에 직렬로 연결된다. 즉, 인덕터(L1)의 일단이 배터리(11)에 연결되고 타단이 전력증폭부에 연결된다. The filter 12 removes noise that may be input from the battery 11 and prevents a sudden drop in the DC current supplied to the power amplifier. At this time, the inductor L1 is connected in series between the battery 11 and the power amplifier. That is, one end of the inductor L1 is connected to the battery 11 and the other end is connected to the power amplifier.

또한, 상기 인덕터(L1)의 타단으로부터 연장된 도선은 검출부(13)와 연결된다. In addition, the conductive line extending from the other end of the inductor L1 is connected to the detector 13.

그리고, 검출부(13)는 인덕터(L1)의 양단에 걸리는 전압강하를 측정하여 A/D 변환기(14)로 전달한다.In addition, the detector 13 measures the voltage drop across the inductor L1 and transmits the measured voltage drop to the A / D converter 14.

그러면, A/D 변환기(14)는 상기 검출부(13)에서 측정된 전압강하에 따른 아날로그 전류량의 차이를 디지털 레벨로 변환시켜 이를 상기 전력검출 장치 내에 구비된 제어부(설명의 편의상 도면에 도시하지 않음)로 전달한다.Then, the A / D converter 14 converts the difference in the amount of analog current according to the voltage drop measured by the detector 13 into a digital level, and this is a control unit provided in the power detection device (not shown in the drawings for convenience of description). To pass).

그러면, 상기 제어부는 상기 A/D 변환기(14)로부터 아날로그 전류량의 차이를 디지털 레벨로 전달받아, 상기 필터(12)에서의 전류 측정값에 따른 전력 증폭부에서의 전력 측정값을 나타내는 테이블을 이용하여 전력 증폭부의 출력 전력을 산출한다. 즉, 상기 제어부는 상기 A/D 변환기(14)로부터 전달받은 디지털 레벨의 전류량의 차이에 해당하는 값을 상기 필터(12)에서의 전류 측정값에 따른 전력 증폭부에서의 전력 측정값을 나타내는 테이블에 대응시켜 전력 증폭부의 출력 전력을 산출한다.Then, the control unit receives the difference in the amount of analog current from the A / D converter 14 as a digital level, and uses a table indicating the power measurement value in the power amplifier according to the current measurement value in the filter 12 To calculate the output power of the power amplifier. That is, the controller is a table representing a power measurement value in the power amplifier according to the current measurement value in the filter 12, the value corresponding to the difference in the amount of current of the digital level received from the A / D converter 14 In response to this, the output power of the power amplifier is calculated.

이러한, 종래의 전력검출 장치는 전력 증폭부로 입력되는 DC 전류값을 이용하여 전력 증폭부에서의 RF(Radio Frequency) 출력전력을 예측하는 방식으로, 전력 증폭부만을 따로 측정하여 RF 출력과 전류와의 관계를 나타내는 테이블을 가지고 있어야 하는 문제점이 있었다.The conventional power detection apparatus predicts RF (Radio Frequency) output power from the power amplification unit by using a DC current value input to the power amplification unit, and separately measures the power amplification unit to compare the RF output with the current. There was a problem with having a table that represents a relationship.

또한, 종래의 전력검출 장치는 필터에서 발생하는 전압강하를 이용하여 RF출력을 예측하기 때문에, 전력 증폭부가 외적 또는 내적 요인에 의해 동작 이상이 발생했을 경우에 이를 감지할 수 없는 문제점이 있었다. 예를 들어, 안테나의 조건이 변화하여 전력 증폭기의 출력 임피던스가 변화한 경우에 이를 감지할 수 없었다. In addition, the conventional power detection device predicts the RF output by using the voltage drop generated in the filter, there is a problem that the power amplifier can not detect when an abnormal operation occurs due to external or internal factors. For example, it could not be detected when the condition of the antenna changed and the output impedance of the power amplifier changed.

또한, 종래의 전력검출 장치는 필터에서 발생하는 전압강하로 인하여 전력 증폭부의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.In addition, the conventional power detection device has a problem of lowering the efficiency of the power amplifier due to the voltage drop generated in the filter.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전력 증폭부의 전원 공급라인에 위치하여 상기 전력 증폭부로부터 누설되는 RF 신호를 이용하여 전력을 검출하기 위한, RF 신호를 이용한 전력검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a power detection apparatus using an RF signal for detecting power using an RF signal leaked from the power amplification unit located in a power supply line of the power amplification unit. The purpose is.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 전력검출 장치에 있어서, 전력 증폭기에 전원을 공급하기 위한 전원 공급수단; 상기 전원 공급수단으로부터의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거수단; 상기 전력 증폭기로부터 누설되는 RF(Radio Frequency) 신호를 검출하여 그에 상응하는 DC(Direct Current) 전압을 출력하기 위한 RF 검출수단; 상기 RF 검출수단에서 출력한 DC 전압의 하모닉성분을 제거하기 위한 하모닉 제거수단; 및 상기 하모닉 제거수단에서 하모닉 성분이 제거된 DC 전압(레벨)을 디지털로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus of the present invention for achieving the above object, the power detection device, comprising: power supply means for supplying power to the power amplifier; Noise removing means for removing noise from the power supply means; RF detecting means for detecting a radio frequency (RF) signal leaking from the power amplifier and outputting a direct current (DC) voltage corresponding thereto; Harmonic removing means for removing harmonic components of the DC voltage output from the RF detecting means; And analog / digital converting means for converting the DC voltage (level) from which the harmonic component is removed from the harmonic removing means to digital.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 이용되는 전력 증폭부의 일실시예 구성도이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a power amplification unit used in the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 전력 증폭부는, 일예로 3단 증폭기(TR)로 구현되어 있으며 배터리로부터 DC 전압을 인가받는다. 이 때, 상기 배터리와 RF 출력단자(RF out)는 물리적으로 연결되어 있으나, RF 신호 차단기(RF Choke)에 의해 RF적으로 분리되어 있다. 즉, RF 신호 차단기는 3단 증폭기로부터 출력되는 RF 신호가 배터리쪽으로 흐리지 않도록 차단하는 기능을 한다.As shown in FIG. 2, the power amplification unit used in the present invention is implemented as, for example, a three stage amplifier TR and receives a DC voltage from a battery. At this time, the battery and the RF output terminal (RF out) is physically connected, but is RF separated by an RF signal breaker (RF Choke). That is, the RF signal breaker blocks the RF signal output from the three-stage amplifier so that it does not flow toward the battery.

이러한 RF 신호 차단기가 이상(ideal)적으로 동작할 경우에 3단 증폭기로부터 출력되는 RF 신호는 배터리쪽으로 누설되지 않고, 모두 RF 출력단자로 출력된다. When the RF signal breaker operates abnormally, the RF signal output from the three stage amplifier does not leak to the battery, but is output to the RF output terminal.

하지만, 현실적으로 RF 신호 차단기가 이상적으로 동작하지 않기 때문에, 무한대의 감쇄(attenuation)을 가지지 못하고 약 20dB 정도의 감쇄를 갖는다.However, in reality, since the RF signal breaker does not operate ideally, it does not have infinite attenuation and has attenuation of about 20 dB.

따라서, 3단 증폭기에서 출력한 RF 신호는 상기 RF 신호 차단기를 거쳐 일예로 20dB정도 감쇄되어 배터리쪽으로 누설된다.Therefore, the RF signal output from the three stage amplifier is attenuated by about 20 dB through the RF signal breaker, for example, and leaks toward the battery.

도 3 은 본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 전력검출 장치의 일실시예 구성도 이다.3 is a block diagram of an embodiment of a power detection apparatus using an RF signal according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 전력검출 장치는, 전력 증폭기에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(31), 상기 전원 공급부(31)로부터의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거부(32), 상기 전력 증폭기로부터 누설되는 RF 신호를 검출하여 그에 상응하는 DC 전압을 출력하기 위한 RF 검출부(33), 상기 RF 검출부(33)에서 출력한 DC 전압의 하모닉성분을 제거하기 위한 하모닉 제거부(34), 및 상기 하모닉 제거부(34)에서 하모닉 성분이 제거된 DC 전압(레벨)을 디지털로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환부(35)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the power detection apparatus using the RF signal according to the present invention includes a power supply unit 31 for supplying power to a power amplifier and a noise removing unit for removing noise from the power supply unit 31. Rejection 32, an RF detector 33 for detecting an RF signal leaking from the power amplifier and outputting a DC voltage corresponding thereto, and a harmonic for removing harmonic components of the DC voltage output from the RF detector 33. And an analog / digital converter 35 for digitally converting the DC voltage (level) from which the harmonic component is removed from the harmonic remover 34.

여기서, 상기 RF 검출부(33)는 누설 RF 신호의 세기에 상응하는 DC 전압을 발생하기 위한 다이오드(D1)를 포함하는데, 이때 상기 다이오드(D1)의 비선형성으로 인하여 하모닉성분(일종의 잡음)이 발생하게 된다.Here, the RF detector 33 includes a diode D1 for generating a DC voltage corresponding to the strength of the leakage RF signal, where a harmonic component (a kind of noise) is generated due to the nonlinearity of the diode D1. Done.

또한, 상기 RF 검출부(33)는 전력 증폭기와 전원 공급부(31) 사이에 위치하여 상기 전력 증폭기로부터 누설되는 RF 신호를 검출한다.In addition, the RF detector 33 is located between the power amplifier and the power supply 31 to detect the RF signal leaking from the power amplifier.

이러한 구조를 가지는 전력검출 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 전류를 이용한 전력검출 장치에 비해 상당한 검출 정확성을 나타냄을 알 수 있다. 여기서, 해당 도 4에 도시된 점선 및 실선은 본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 전력 검출 장치와 종래의 전력검출 장치 각각의 전력 검출 상태를 비교하여 그래프로 도시한 결과치로서, 해당 점선은 종래의 전류를 이용한 전력검출 장치를 이용하여 위상변화에 따른 전력검출 상태인 RF 출력 변화를 나타낸 것이고, 해당 실선은 본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 전력검출 장치를 이용하여 위산변화에 따른 전력검출 상태인 RF 출력 변화를 나타낸 것임을 잘 이해해야 한다.As shown in FIG. 4, the power detection device having such a structure exhibits considerable detection accuracy compared to the power detection device using a conventional current. Here, the dotted line and solid line shown in FIG. 4 are graphs showing the power detection states of the power detection device using the RF signal and the conventional power detection device according to the present invention in a graph. The RF output change in the power detection state according to the phase change using the power detection device using the, the solid line using the power detection device using the RF signal according to the present invention RF output in the power detection state according to the gastric acid change It is important to understand that this represents a change.

즉, 로드(Load) 임피던스가 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio ) 6:1인 상태에서 위상(phase)을 변화시키면서 RF 출력 변화를 살펴보면, 전류를 이용한 전력검출 방식보다 RF신호를 이용한 전력검출 방식이 2배 이상 적은 변화가 발생함을 알 수 있다. 즉, 그 정확성이 2배 이상 높음을 알 수 있다.In other words, when the RF impedance is changed while changing the phase while the load impedance is VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) 6: 1, the power detection method using the RF signal is more than the power detection method using the current. It can be seen that more than twice the change occurs. That is, it can be seen that the accuracy is more than two times higher.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

상기와 같은 본 발명은, 전력 증폭부의 전원 공급라인에 위치하여 커플러를 사용하지 않고 상기 전력 증폭부로부터 누설되는 RF 신호를 이용하여 전력을 검출함으로써, RF 신호의 감쇄없이 전력을 검출할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above is located in the power supply line of the power amplifier, by detecting the power using the RF signal leaked from the power amplifier without using a coupler, it is possible to detect the power without attenuation of the RF signal There is.

또한, 본 발명은 전력 증폭부의 전원 공급라인에 위치하여 상기 전력 증폭부로부터 누설되는 RF 신호를 이용하여 전력을 검출함으로써, RF출력과 전류와의 관계를 나타내는 테이블없이 전력을 검출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by detecting the power by using the RF signal leaked from the power amplification unit located in the power supply line of the power amplifier, the power can be detected without a table indicating the relationship between the RF output and the current have.

또한, 본 발명은 필터(인덕터)를 사용하지 않고 전력을 검출함으로써, 전력 증폭기의 효율을 떨어뜨리지 않는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of not lowering the efficiency of the power amplifier by detecting power without using a filter (inductor).

Claims (3)

전력검출 장치에 있어서,In the power detection device, 전력 증폭기에 전원을 공급하기 위한 전원 공급수단;Power supply means for supplying power to the power amplifier; 상기 전원 공급수단으로부터의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거수단;Noise removing means for removing noise from the power supply means; 상기 전력 증폭기로부터 누설되는 RF(Radio Frequency) 신호를 검출하여 그에 상응하는 DC(Direct Current) 전압을 출력하기 위한 RF 검출수단;RF detecting means for detecting a radio frequency (RF) signal leaking from the power amplifier and outputting a direct current (DC) voltage corresponding thereto; 상기 RF 검출수단에서 출력한 DC 전압의 하모닉성분을 제거하기 위한 하모닉 제거수단; 및 Harmonic removing means for removing harmonic components of the DC voltage output from the RF detecting means; And 상기 하모닉 제거수단에서 하모닉 성분이 제거된 DC 전압(레벨)을 디지털로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환수단Analog-to-digital conversion means for converting the DC voltage (level) from which the harmonic component is removed in the harmonic removal means to digital 을 포함하는 RF 신호를 이용한 전력검출 장치.Power detection apparatus using an RF signal comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 RF 검출수단은,The RF detecting means, 상기 전력 증폭기의 전원 공급라인에 위치하여 상기 전력 증폭기로부터 누설되는 RF 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 전력검출 장치.The power detection device using the RF signal, characterized in that for detecting the RF signal leaking from the power amplifier is located in the power supply line of the power amplifier. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 RF 검출수단은,The RF detecting means, 누설 RF 신호의 세기에 상응하는 DC 전압을 발생하기 위한 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 전력검출 장치.And a diode for generating a DC voltage corresponding to the strength of the leakage RF signal.
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