KR100705572B1 - Multi-Band High Power Amplifier And Repeater using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 밴드를 고출력으로 증폭할 수 있는 다중대역 전력 증폭기 및 이를 이용한 중계 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-band power amplifier capable of amplifying multiple bands at high power and a relay system using the same.

본 발명의 전력 증폭기는 제1 대역 내지 제N 대역 고주파신호를 입력받아 신호를 결합하는 신호결합기와, 결합된 광대역의 신호를 공통으로 증폭하는 광대역 증폭기, 증폭된 광대역의 신호를 제1 대역 내지 제N 대역신호로 분리하는 신호분배기, 분배된 각 대역의 신호를 개별 증폭하는 N개의 개별 증폭기, 각 개별 증폭기에 연결되어 각 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 N개의 아이솔레이터를 포함하여 구성된다. 따라서 본 발명이 적용된 무선중계 시스템은 각 중계 경로마다 들어 있는 다수의 전력증폭기를 단일의 전력증폭기로 대치할 수 있어 전체 중계시스템에서 요구되는 소모전력과 비용을 절감할 수 있고, 시스템을 소형화할 수 있는 잇점이 있다.The power amplifier of the present invention includes a signal combiner for receiving signals of the first to Nth band high frequency signals and combining the signals, a wideband amplifier for amplifying the combined wideband signal in common, and amplifying the wideband signal in the first band to the first band. Signal divider for dividing N band signal, N individual amplifiers for amplifying the signals of each divided band, N isolators connected to each individual amplifier to transmit each band signal in only one direction and protect the amplifier It is configured by. Therefore, the wireless relay system to which the present invention is applied can replace a plurality of power amplifiers included in each relay path with a single power amplifier, thereby reducing power consumption and cost required for the entire relay system, and miniaturizing the system. There is an advantage.

전력증폭기, 듀플렉서, 컴바이너, 아이솔레이터, 다중대역, 중계기Power Amplifiers, Duplexers, Combiners, Isolators, Multiband, Repeaters

Description

다중대역 전력 증폭기 및 이를 이용한 중계 시스템 { Multi-Band High Power Amplifier And Repeater using the same }Multi-Band High Power Amplifier And Repeater using the same}

도 1은 종래의 이동통신 중계시스템의 예,1 is an example of a conventional mobile communication relay system,

도 2는 도 1에 도시된 종래 전력 증폭기의 예,2 is an example of the conventional power amplifier shown in FIG.

도 3은 본 발명에 따른 다중대역 전력 증폭기의 구성 블럭도,3 is a block diagram of a multi-band power amplifier according to the present invention;

도 4는 본 발명이 적용된 이동통신 중계시스템의 예,4 is an example of a mobile communication relay system to which the present invention is applied;

도 5는 본 발명에 따른 전력 증폭기의 다른 예,5 is another example of a power amplifier according to the present invention;

도 6은 본 발명이 적용된 단방향 중계 시스템의 예,6 is an example of a unidirectional relay system to which the present invention is applied;

도 7은 본 발명이 적용된 양방향 중계 시스템의 예,7 is an example of a bidirectional relay system to which the present invention is applied;

도 8은 본 발명이 적용된 양방향 중계시스템의 다른 예.8 is another example of a bidirectional relay system to which the present invention is applied.

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

100,200: 다중대역 전력증폭기 110,210: 신호결합기100,200: multi-band power amplifier 110,210: signal combiner

120,220: 광대역 증폭기 130,230: 신호분배기120,220 Broadband Amplifiers 130,230 Signal Splitter

140F,140R,240-1~240-3: 증폭기 140F, 140R, 240-1 ~ 240-3: Amplifier

150F,150R,250-1~250-3: 아이솔레이터150F, 150R, 250-1 ~ 250-3: Isolator

11B,11M: 안테나 12B,12M: 듀플랙서11B, 11M: Antenna 12B, 12M: Duplexer

13F,13R: 저잡음증폭기 14F,14R: 신호처리부13F, 13R: Low Noise Amplifier 14F, 14R: Signal Processing Unit

630: 다중신호처리부630: multi-signal processing unit

본 발명은 무선시스템의 전력 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 밴드(Band)를 고출력으로 증폭할 수 있는 다중대역 전력 증폭기 및 이를 이용한 중계 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier of a wireless system, and more particularly, to a multi-band power amplifier capable of amplifying a multi-band (band) with a high output and a relay system using the same.

일반적으로, 이동통신시스템에서 음영지역의 해소를 위해 많이 쓰이는 중계시스템은 기지국으로부터 전달된 미약한 신호를 기지국 대향 안테나를 통해 수신하여 원하는 대역 선택도를 높이는 여파과정 등 신호처리 과정을 거친 후 순방향 전력증폭기에서 고출력으로 증폭하여 이동국측 서비스 영역으로 송신하고, 마찬가지로 이동국 및 최종 사용자의 대향 안테나의 신호를 수신한 후 신호처리 과정을 거처 역방향 전력증폭기에서 고출력으로 증폭하여 기지국측으로 송신한다.In general, the relay system, which is frequently used to solve the shadow area in a mobile communication system, receives a weak signal transmitted from a base station through a base station opposing antenna and performs a signal processing process such as a filter process to increase a desired band selectivity and then forward power. The amplifier amplifies the signal to high power and transmits it to the service area of the mobile station. Similarly, after receiving the signals of the opposing antennas of the mobile station and the end user, the signal is processed through the reverse power amplifier and transmitted to the base station.

이러한 이동통신 중계시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국으로부터 수신된 순방향 신호를 증폭하여 이동국측의 안테나를 통해 송신하는 순방향 경로와, 이동국으로부터 수신된 역방향 신호를 증폭하여 기지국측 안테나로 송신하는 역방향 경로로 이루어진다. 순방향 경로는 기지국향 안테나(11B)로부터 수신된 수신신호와 송신신호를 분리하는 듀플랙서(12B)와 저잡음증폭기(13F), 순방향 신호처리부(14F), 순방향 고전력증폭기(15F)로 이루어져 기지국측으로부터 수신된 신호를 이동국측으로 중계하고, 역방향 경로는 이동국향 안테나(11M)로부터 수신된 신호와 송신신호를 분리하는 듀플랙서(12M)와 저잡음증폭기(13R), 역방향 신호처리부(14R), 고전력증폭기(15R)로 이루어져 이동국으로부터 수신된 신호를 기지국측으로 중계한다. As shown in FIG. 1, the mobile communication relay system amplifies a forward signal received from a base station and transmits it through an antenna of a mobile station, and amplifies a backward signal received from a mobile station and transmits the reverse signal to a base station antenna. It consists of a reverse path. The forward path consists of a duplexer 12B for separating the received signal and the transmitted signal received from the base station antenna 11B, a low noise amplifier 13F, a forward signal processor 14F, and a forward high power amplifier 15F. The signal received from the mobile station is relayed to the mobile station, and the reverse path is a duplexer 12M, a low noise amplifier 13R, a reverse signal processor 14R, and high power that separates the signal received from the mobile station antenna 11M and the transmitted signal. An amplifier 15R is used to relay the signal received from the mobile station to the base station.

이와 같은 종래의 이동통신 중계 시스템은 순방향 고전력증폭기(15F)와 역방향 고전력증폭기(15R)를 각각 구비하고 있는데, 각 고전력증폭기(15F,15R)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다단의 증폭소자(22)와, 아이솔레이터(24)로 구성된다.The conventional mobile communication relay system includes a forward high power amplifier 15F and a reverse high power amplifier 15R, and each of the high power amplifiers 15F and 15R includes a multi-stage amplification device ( 22) and the isolator 24.

그런데 이동통신 시스템에서 사용되는 고전력증폭기는 시스템에서 상대적으로 가장 많은 공간을 차지하고 소비전력이 크므로 다수의 고전력증폭기를 단일화하여 하나의 시스템으로 구현할 경우, 비용과 소비전력을 절감하고 시스템을 소형화시킬 수 있을 것이다.However, the high power amplifier used in the mobile communication system occupies the most space in the system and consumes a lot of power. Therefore, when a single system is implemented by combining a plurality of high power amplifiers, the cost and power consumption can be reduced and the system can be miniaturized. There will be.

또한 유사한 기능을 수행하는 이동통신 중계시스템이나 방송중계시스템들에 있어서 서로 사용하는 주파수 대역이 달라 각 이동통신사나 방송사별로 각각의 중계시스템을 개별적으로 사용하고 있어 비용 및 공간적인 면에서 비효율적이므로 이들을 통합할 필요성이 있다.In addition, in the mobile communication relay systems or broadcasting relay systems that perform similar functions, the frequency bands used by each other are different so that the respective relay systems are individually used by each mobile communication company or broadcaster, which is inefficient in terms of cost and space. There is a need to do it.

본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 제안된 것으로, 다수의 대역을 한꺼번에 고출력으로 증폭할 수 있는 다중대역 고전력증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to meet the above necessity, and an object thereof is to provide a multi-band high power amplifier capable of amplifying a plurality of bands at a high power at a time.                         

본 발명의 다른 목적은 순방향 경로의 전력증폭기와 역방향 경로의 전력증폭기를 하나로 구현함으로써, 각각의 전력증폭기를 사용했을 때 보다 소비전력과 비용을 줄이고 소형화시킬 수 있는 이동통신 중계시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a mobile communication relay system that can reduce the power consumption and cost and miniaturization than when using each of the power amplifier by implementing the power amplifier of the forward path and the power amplifier of the reverse path.

본 발명의 또다른 목적은 여러 주파수(셀룰러, PCS, W-CDMA, DMB, 휴대 인터넷 등)를 함께 서비스할 수 있는 멀티 대역 타입의 시스템에서 각각의 송신 및 수신대역을 단일화하거나 송.수신대역을 단일화함으로써 이동통신 방식에 따라 각각 따로 사용되는 중계시스템을 하나의 전력증폭기를 사용하는 단일 시스템으로 구현 할 수 있는 다중대역 전력 증폭기를 이용한 무선중계 시스템을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to unify each transmission and reception band or to transmit and receive bands in a multi-band type system that can serve several frequencies (cellular, PCS, W-CDMA, DMB, portable Internet, etc.) together. It is to provide a wireless relay system using a multi-band power amplifier that can be realized by a single system using a single power amplifier by using a single power amplifier by a single system by a single communication system.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 전력증폭기는 제1 대역 내지 제N 대역 고주파신호를 입력받아 신호를 결합하는 신호결합기; 상기 결합된 광대역의 신호를 공통으로 증폭하는 광대역 증폭기; 상기 증폭된 광대역의 신호를 제1 대역 내지 제N 대역신호로 분리하는 신호분배기; 상기 분배된 각 대역의 신호를 개별 증폭하는 N개의 개별 증폭기; 상기 각 개별증폭기에 연결되어 각 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 N개의 아이솔레이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the power amplifier of the present invention receives a first band to the N-th band high frequency signal input signal combiner; A wideband amplifier for amplifying the combined wideband signal in common; A signal divider for dividing the amplified broadband signal into first to Nth band signals; N individual amplifiers for separately amplifying the signals in each of the divided bands; It is connected to each of the individual amplifiers, characterized in that it comprises a N isolator for transmitting each band signal in only one direction and for protecting the amplifier.

또한 상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 중계시스템은, 기지국의 안테나와 무선신호를 송수신하기 위한 기지국향 안테나; 기지국측으로부터 수신된 순방향 RF신호를 순방향 경로로 전달하고 역방향 경로부터 수신된 역방향 송신 신호를 안테나측으로 전달하는 듀플랙서; 듀플랙서의 순방향신호를 저잡음으로 증폭하기 위한 저잡음증폭기; 원하는 대역특성을 얻기 위해 순방향 신호를 필터링하는 순방향 신호처리부; 이동국의 안테나와 무선신호를 송수신하기 위한 이동국향 안테나; 이동국측으로부터 수신된 역방향 RF신호를 역방향 경로로 전달하고 순방향 경로로부터 수신된 순방향 송신신호를 안테나측으로 전달하는 듀플랙서; 듀플랙서의 역방향신호를 저잡음으로 증폭하기 위한 저잡음증폭기; 원하는 대역특성을 얻기 위해 역방향 신호를 필터링하는 역방향 신호처리부; 및 순방향 송신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력함과 동시에 역방향 송신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력하는 다중대역 전력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the relay system of the present invention for achieving the above object, the base station antenna for transmitting and receiving a radio signal with the antenna of the base station; A duplexer which forwards the forward RF signal received from the base station side to the forward path and forwards the reverse transmission signal received from the reverse path to the antenna side; A low noise amplifier for amplifying the forward signal of the duplexer with low noise; A forward signal processor for filtering the forward signal to obtain a desired band characteristic; A mobile station antenna for transmitting and receiving a radio signal with an antenna of the mobile station; A duplexer which forwards the reverse RF signal received from the mobile station to the reverse path and forwards the forward transmitted signal received from the forward path to the antenna side; A low noise amplifier for amplifying the duplexer reverse signal with low noise; A reverse signal processor for filtering a reverse signal to obtain a desired band characteristic; And a multi-band power amplifier for receiving the forward transmission signal and amplifying the output at a high output and simultaneously receiving the reverse transmission signal and amplifying the output at a high output.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[실시예 1]Example 1

도 3은 본 발명에 따른 다중대역 전력 증폭기의 구성 블럭도이고, 도 4는 본 발명이 적용된 이동통신 중계시스템의 예이다.3 is a block diagram illustrating a multi-band power amplifier according to the present invention, and FIG. 4 is an example of a mobile communication relay system to which the present invention is applied.

본 발명에 따른 다중대역 전력 증폭기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 신호결합기(110), 광대역 증폭소자(120), 신호분배기(130), 순방향 증폭기(140F), 순방향 아이솔레이터(150F), 역방향 증폭기(140R), 역방향 아이솔레이터(150R)로 구성되어 순방향 송신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력함과 동시에 역방향 송신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력한다. 이러한 전력 증폭기(100)는 통상 사용되는 주파수 대역에 맞는 증폭소자를 이용하여 전치왜곡(Pre-distortion) 방식이나 피드 포워드(Feed-forward)방식 등으로 신호의 선형성을 유지하면서 높은 출력으로 증폭할 수 있도록 구성된다.As shown in FIG. 3, the multi-band power amplifier 100 according to the present invention includes a signal combiner 110, a wideband amplification device 120, a signal divider 130, a forward amplifier 140F, and a forward isolator 150F. It consists of a reverse amplifier (140R), a reverse isolator (150R) receives a forward transmission signal, amplifies and outputs a high output, and at the same time receives a reverse transmission signal and amplifies and outputs a high output. The power amplifier 100 can amplify a high output while maintaining the linearity of the signal in a pre-distortion method or a feed-forward method by using an amplifier device suitable for a commonly used frequency band. It is configured to be.

도 3을 참조하면, 신호결합기(power combiner: 110)는 듀플렉서나 신호결합기 등을 사용하여 순방향 RF 송신신호와 역방향 RF 송신신호를 합해 광대역의 신호로 만들고, 광대역 증폭기(120)는 신호결합기(110)에서 합해진 순방향 RF 송신신호와 역방향 RF 송신신호를 증폭한다. 이러한 광대역 증폭기(120)는 본 발명의 실시예에서는 3단으로 구성하였으나 필요에 따라 2단 내지 5단 등 다단으로 구성하여 증폭도를 적절하게 조절할 수 있다. Referring to FIG. 3, a power combiner 110 combines a forward RF transmission signal and a reverse RF transmission signal using a duplexer or a signal combiner to form a wideband signal, and the wideband amplifier 120 uses the signal combiner 110. Amplify the forward RF transmission signal and the reverse RF transmission signal summed at the " Although the broadband amplifier 120 is configured in three stages in the embodiment of the present invention, the amplification degree may be appropriately adjusted by configuring the stage in two stages, such as two stages to five stages.

신호 분배기(power splitter:130)는 듀플렉서나 신호분배기 등을 사용하여 광대역 증폭기(wide-band AMP:120)를 통해 고이득으로 증폭된 광대역 RF 신호를 협대역의 순방향 RF 송신신호와 역방향 RF 송신신호로 다시 분리한다. 순방향 증폭기(140F)는 순방향 송신에 필요한 적정 레벨로 순방향 RF신호를 증폭하고, 순방향 아이솔레이터(Isolator: 150F)는 신호전력의 흐름을 순방향쪽으로만 흐르도록 방향을 고정하고자 할 때 사용되는 소자로서, 전력증폭기(Power Amp)를 보호한다. 즉, 전력증폭기(PA)는 전력이 워낙 세기 때문에 반사되어 돌아오거나 안테나에서 역으로 유입된 전력이 들어오면 파손의 우려가 있기 때문에 아이솔레이터(Isolator)를 이용하여 외부로부터 들어오는 신호를 차단한다. 역방향 증폭기(140R)는 역방향 송신에 필요한 적정 레벨로 역방향 RF신호를 증폭하고, 역방향 아이솔레이터(Isolator: 150R)는 신호전력의 흐름을 역방향쪽으로만 흐르도록 방향 을 고정하고자 할 때 사용되는 소자로서, 전력증폭기(Power Amp)를 보호한다.The power splitter 130 uses a duplexer or a signal splitter to convert a wideband RF signal amplified with high gain through a wide-band AMP 120 to a narrowband forward RF signal and a reverse RF signal. To remove it again. The forward amplifier 140F amplifies the forward RF signal to an appropriate level for forward transmission, and the forward isolator 150F is a device used to fix the direction so that the flow of signal power flows only in the forward direction. Protect the amplifier (Power Amp). That is, the power amplifier PA cuts off a signal from the outside using an isolator because there is a risk of damage when the power is reflected back to the strength or the power flowing back from the antenna comes in. The reverse amplifier 140R amplifies the reverse RF signal to an appropriate level for reverse transmission, and the reverse isolator 150R is an element used to fix the direction so that the flow of signal power flows only in the reverse direction. Protect the amplifier (Power Amp).

또한 도 3에서는 신호결합기(혹은 이를 구현하는 듀플랙서)(110)와 신호분배기(혹은 이를 구현하는 듀플랙서)(130)가 전력증폭기 내에 있는 것으로 설명하였으나 신호결합기(110)와 신호분배기(130)는 전력증폭기 외부에 구현될 수도 있다.In addition, although FIG. 3 illustrates that the signal combiner (or duplexer implementing the same) 110 and the signal divider (or the duplexer implementing the same) 130 are in the power amplifier, the signal combiner 110 and the signal divider ( 130 may be implemented outside the power amplifier.

한편, 이와 같은 본 발명의 다중대역 전력 증폭기(100)를 이용한 이동통신 중계 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국향 안테나(11B), 듀플랙서(12B), 저잡음증폭기(LNA:13F), 순방향 신호처리부(14F), 다중대역 전력증폭기(100), 이동국향 안테나(11M), 듀플랙서(12M), 저잡음증폭기(LNA:13R), 역방향 신호처리부(14R)로 구성된다.On the other hand, the mobile communication relay system using the multi-band power amplifier 100 of the present invention as shown in Figure 4, the base station antenna 11B, duplexer 12B, low noise amplifier (LNA: 13F) And a forward signal processor 14F, a multi-band power amplifier 100, a mobile station antenna 11M, a duplexer 12M, a low noise amplifier (LNA: 13R), and a reverse signal processor 14R.

도 4를 참조하면, 기지국향 안테나(11B)는 기지국의 안테나와 무선신호를 송수신하고, 듀플랙서(duplex: 12B)는 기지국측으로부터 수신된 순방향 RF신호를 저잡음증폭기(13F)로 전달하고 다중대역 전력증폭기(100)로부터 수신된 역방향 송신신호를 안테나측으로 전달한다. 이러한 듀플랙서(12B)는 송신단과 수신단을 하나의 안테나에서 공유하기 위한 부품으로서, 송수신 주파수가 다를 때 송신단 주파수만을 통과하는 대역통과필터(BPF)와 수신단 주파수만을 통과하는 BPF를 붙여서 만든 부품이다. 경우에 따라 중단에 노치필터(Notch filter)를 달아서 송수신단의 격리(isolation)를 유도한다. Referring to FIG. 4, the base station antenna 11B transmits and receives a radio signal to and from the base station antenna, and the duplexer 12B transfers the forward RF signal received from the base station to the low noise amplifier 13F and multiplexes the signal. The reverse transmission signal received from the band power amplifier 100 is transmitted to the antenna side. The duplexer 12B is a component for sharing the transmitting end and the receiving end in one antenna. The duplexer 12B is a part made by attaching a band pass filter (BPF) passing only the transmitting end frequency and a BPF passing only the receiving end frequency when the transmitting and receiving frequencies are different. . In some cases, a notch filter is attached to the interruption to induce isolation of the transceiver.

순방향 신호처리부(14F)는 원하는 대역특성을 얻기 위해 순방향 신호를 필터링하는 부분이다.The forward signal processor 14F filters the forward signal to obtain a desired band characteristic.

이동국향 안테나(11M)는 이동국의 안테나와 무선신호를 송수신하고, 듀플랙 서(duplex:12M)는 이동국측으로부터 수신된 역방향 RF신호를 저잡음증폭기(13R)로 전달하고 다중대역 전력증폭기(100)로부터 수신된 순방향 송신신호를 안테나측으로 전달한다. 이러한 듀플랙서(12M)는 앞서 설명한 듀플랙서와 구성 및 기능이 동일하다.The mobile station antenna 11M transmits and receives a radio signal with the antenna of the mobile station, and the duplexer 12M transmits the reverse RF signal received from the mobile station to the low noise amplifier 13R and multi-band power amplifier 100. Forward signal transmitted from the antenna to the antenna side. The duplexer 12M has the same configuration and function as the aforementioned duplexer.

저잡음증폭기(13R)는 저잡음증폭기(13F)와 구성 및 기능이 동일하고 역방향 RF신호를 저잡음지수(NF)로 증폭하고, 역방향 신호처리부(14R)는 원하는 대역특성을 얻기 위해 역방향 신호를 필터링한다.The low noise amplifier 13R has the same configuration and function as the low noise amplifier 13F, amplifies a reverse RF signal to a low noise index (NF), and the reverse signal processor 14R filters the reverse signal to obtain a desired band characteristic.

다중대역 전력 증폭기(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 신호결합기(110), 광대역 증폭소자(120), 신호분배기(130), 순방향 증폭기(140F), 순방향 아이솔레이터(150F), 역방향 증폭기(140R), 역방향 아이솔레이터(150R)로 구성되어 순방향 송신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력함과 동시에 역방향 송신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력한다.As described above, the multi-band power amplifier 100 includes a signal combiner 110, a wideband amplifier 120, a signal divider 130, a forward amplifier 140F, a forward isolator 150F, a reverse amplifier 140R, The reverse isolator 150R is configured to receive the forward transmission signal, amplify the output to a high output, and simultaneously receive the reverse transmission signal and amplify the output to a high output.

[실시예 2]Example 2

도 5는 본 발명에 따른 다중대역 전력 증폭기의 다른 예이고, 도 6은 본 발명이 적용된 단방향 중계 시스템의 예이며, 도 7은 본 발명이 적용된 양방향 중계 시스템의 예이다.5 is another example of a multi-band power amplifier according to the present invention, FIG. 6 is an example of a unidirectional relay system to which the present invention is applied, and FIG. 7 is an example of a bidirectional relay system to which the present invention is applied.

본 발명에 따른 다른 실시예의 전력증폭기(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 대역 내지 제3 대역 고주파신호를 입력받아 신호를 결합하는 신호결합기(210)와, 결합된 광대역의 신호를 공통으로 증폭하는 광대역 공통 증폭기(220), 증폭된 광대역의 신호를 제1 대역 내지 제3 대역신호로 분리하는 신호분배기(230), 제1 대역신호를 개별 증폭하는 제1 대역 증폭기(240-1), 제1 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 제1 대역 아이솔레이터(250-1), 제2 대역신호를 개별 증폭하는 제2 대역 증폭기(240-2), 제2 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 제2 대역 아이솔레이터(250-2), 제3 대역신호를 개별 증폭하는 제3 대역 증폭기(240-3), 제3 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 제3 대역 아이솔레이터(250-3)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the power amplifier 200 according to the present invention includes a signal combiner 210 for receiving a first to third band high frequency signal and combining the signals, and a combined broadband signal. Broadband common amplifier 220 that amplifies in common, signal divider 230 that separates the amplified broadband signal into first to third band signals, and first band amplifier 240-1 that individually amplifies the first band signal. ), A first band isolator 250-1 for transmitting the first band signal only in one direction and protecting the amplifier, a second band amplifier 240-2 for separately amplifying the second band signal, and a second band signal. The second band isolator 250-2 for transmitting only one direction and protecting the amplifier, the third band amplifier 240-3 for separately amplifying the third band signal, and the third band signal transmitting only in one direction. Band isolation to protect the amplifier It consists of (250-3).

도 5를 참조하면, 신호결합기(power combiner: 210)는 멀티플렉서나 다중신호 결합기를 사용하여 제1 대역 RF 송신신호 내지 제3 대역 RF 송신신호를 합해 광대역의 신호로 만들고, 광대역 공통 증폭기(220)는 신호결합기(210)에서 합해진 3개 대역의 광대역 RF 송신신호를 공통으로 증폭한다. 이러한 광대역 공통 증폭기(220)는 본 발명의 실시예에서는 3단으로 구성하였으나 필요에 따라 2단 내지 5단 등 다단으로 구성하여 증폭도를 조절할 수 있다.Referring to FIG. 5, a power combiner 210 combines a first band RF signal to a third band RF signal using a multiplexer or a multiple signal combiner to form a wideband signal, and a wideband common amplifier 220. Is amplified in common by a wideband RF transmission signal of the three bands combined in the signal combiner 210. Although the broadband common amplifier 220 is configured in three stages in the exemplary embodiment of the present invention, the amplification degree may be adjusted by configuring two stages to five stages as necessary.

신호 분배기(power splitter:230)는 멀티플렉서나 다중신호 분배기를 사용하여 광대역 공통 증폭기(220)를 통해 고이득으로 증폭된 광대역 RF 신호를 협대역의 제1 대역 RF 송신신호 내지 제3 대역 RF 송신신호로 다시 분리한다. 제1 대역 내지 제3 대역 증폭기(240-1~240-3)는 각 대역의 송신신호를 적정 레벨로 증폭하고, 제1 대역 내지 제3 대역 아이솔레이터(Isolator: 250-1~250-3)는 신호전력의 흐름을 한쪽 방향으로만 흐르도록 방향을 고정하고자 할 때 사용되는 소자로서, 각 전력 증폭기를 보호한다. 특히, 본 발명에서는 제1 대역 내지 제3 대역의 신호를 높 은 고정이득으로 공통으로 증폭한 후, 신호분리하여 각 대역의 신호를 개별 증폭기(240-1~240-3)에서 다시 증폭함으로써 개별 증폭기(240-1~240-3)의 증폭도를 필요에 따라 조절하여 각 대역에서 원하는 레벨의 신호를 얻을 수 있다.The signal splitter 230 uses a multiplexer or a multiple signal splitter to convert a wideband RF signal, which is amplified by the high gain through the wideband common amplifier 220, into a narrow band first to third band RF transmission signal. To remove it again. The first to third band amplifiers 240-1 to 240-3 amplify the transmission signals of the respective bands to appropriate levels, and the first to third band isolators 250-1 to 250-3. It is a device used to fix the direction so that the flow of signal power flows in only one direction, and protects each power amplifier. Particularly, in the present invention, the signals of the first to third bands are amplified in common with a high fixed gain, and then the signals are separated and the signals of each band are amplified again by the individual amplifiers 240-1 to 240-3. The amplification degree of the amplifiers 240-1 to 240-3 may be adjusted as necessary to obtain a signal having a desired level in each band.

또한 도 5에서는 신호결합기(혹은 이를 구현하는 멀티플랙서)(210)와 신호분배기(혹은 이를 구현하는 멀티플랙서)(230)가 전력증폭기 내에 있는 것으로 설명하였으나 신호결합기(210)와 신호분배기(230)는 전력증폭기 외부에 구현될 수도 있다.In addition, although FIG. 5 illustrates that the signal combiner (or multiplexer implementing the same) 210 and the signal divider (or multiplexer implementing the same) 230 are in the power amplifier, the signal combiner 210 and the signal divider ( 230 may be implemented outside the power amplifier.

한편, 이와 같은 본 발명의 다중대역 전력 증폭기(200)를 이용한 단방향 무선통신 중계 시스템(예컨대, DAB 혹은 DMB)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 방향 수신 안테나(610), 신호분배기(620), 다중신호처리부(630), 다중대역 전력증폭기(200), 신호결합기(640), 제2 방향 송신 안테나(650)로 구성된다. 다중신호처리부(630)는 저잡음증폭기(LNA: 632-1~632-3)와 신호처리부(634-1~634-3)로 이루어진다.Meanwhile, the unidirectional wireless communication relay system (for example, DAB or DMB) using the multi-band power amplifier 200 of the present invention has a first direction receiving antenna 610 and a signal splitter 620 as shown in FIG. 6. ), A multi-signal processor 630, a multi-band power amplifier 200, a signal combiner 640, and a second directional transmit antenna 650. The multiple signal processor 630 includes a low noise amplifier (LNA) 632-1 to 632-3 and a signal processor 634-1 to 634-3.

도 6을 참조하면, 제1 방향 수신 안테나(610)는 위성이나 기지국, 다른 무선송신 시스템 등 제1 방향으로부터 고주파 무선신호를 수신하고, 신호분배기(620)는 하나의 안테나를 통해 수신된 고주파 무선신호를 3개 대역의 신호로 분리하여 다중신호처리부(630)로 전달한다.Referring to FIG. 6, the first direction receiving antenna 610 receives a high frequency radio signal from a first direction such as a satellite, a base station, or another wireless transmission system, and the signal distributor 620 receives the high frequency radio received through one antenna. The signal is divided into three band signals and transmitted to the multi-signal processor 630.

다중신호처리부(630)의 각 저잡음 증폭기(LNA: 632-1~632-3)는 저잡음 지수로 해당 대역의 수신신호를 각각 증폭한 후, 각 신호처리부(634-1~634-3)에서 원하는 대역특성을 얻기 위해 각각 필터링한다.Each low noise amplifier (LNA) 632-1 to 632-3 of the multiple signal processor 630 amplifies a received signal of a corresponding band with a low noise figure, and then selects a desired signal from each signal processor 634-1 to 634-3. Each filter is performed to obtain band characteristics.

다중대역 전력 증폭기(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 신호결합기(210), 광대역 증폭소자(220), 신호분배기(230), 개별대역 증폭기(240-1~240-3), 개별대역 아이솔레이터(250-1~250-3)로 구성되어 각 대역의 수신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력한다.As described above, the multi-band power amplifier 200 includes a signal combiner 210, a wideband amplifier 220, a signal divider 230, individual band amplifiers 240-1 to 240-3, and individual band isolators 250. -1 ~ 250-3) to receive the received signal of each band and amplify to high output.

그리고 신호 결합기(640)는 다중대역 전력증폭기(200)에서 입력된 각 대역의 고주파 신호를 결합하여 제2 방향 송신 안테나(650)로 출력하고, 제2 방향 송신 안테나(650)는 제1 방향으로부터 수신된 중계신호를 제2 방향으로 송출한다.The signal combiner 640 combines the high frequency signals of the respective bands input from the multi-band power amplifier 200 and outputs them to the second direction transmission antenna 650, and the second direction transmission antenna 650 from the first direction. The received relay signal is transmitted in the second direction.

다른 한편, 이와 같은 본 발명의 다중대역 전력 증폭기(200)를 이용한 양방향 무선통신 중계 시스템은 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 방향 송수신 안테나(710)와, 멀티플랙서(720), 순방향 중계부(F), 역방향 중계부(R), 멀티플랙서(730), 제2 방향 안테나(740)로 구성된다. 그리고 순방향 중계부(F)는 다중신호처리부(630F), 다중대역 전력증폭기(200F)로 구성되고, 역방향 중계부(R)도 다중신호처리부(630R), 다중대역 전력증폭기(200R)로 구성된다.On the other hand, the bi-directional wireless communication relay system using the multi-band power amplifier 200 of the present invention as shown in Figure 7, the first direction transmitting and receiving antenna 710, multiplexer 720, forward relay Part (F), the reverse relay (R), the multiplexer 730, the second direction antenna 740. The forward relay F is composed of a multi-signal processor 630F and a multi-band power amplifier 200F, and the reverse relay R is also composed of a multi-signal processor 630R and a multi-band power amplifier 200R. .

도 7을 참조하면, 제1 방향 안테나(710)는 제1 방향의 대향 안테나와 송수신하는 안테나이고, 제1 방향 멀티플랙서(720)는 제1 방향 안테나(710)를 통해 수신된 신호를 순방향 중계부(F)로 전달하고 역방향 중계부(R)에서 입력된 송신신호를 제1 방향 안테나(710)측으로 전달하여 송수신을 다중 대역으로 분리한다.Referring to FIG. 7, the first directional antenna 710 is an antenna that transmits and receives with an opposing antenna in the first direction, and the first directional multiplexer 720 forwards a signal received through the first directional antenna 710. The transmission signal is transmitted to the relay unit F and the transmission signal input from the reverse relay unit R is transmitted to the first direction antenna 710 to separate transmission and reception into multiple bands.

순방향 중계부의 다중신호 처리부(630F)는 제1 방향 멀티플랙서(720)로부터 입력된 각 대역의 신호를 각각 증폭 및 필터링한다. 다중대역 전력증폭기(200F)는 다중신호 처리부(630F)의 3대역 신호를 고출력으로 증폭하여 멀티플랙서(730)로 전 달한다.The multi-signal processing unit 630F of the forward relay unit amplifies and filters the signals of the respective bands input from the first direction multiplexer 720. The multi-band power amplifier 200F amplifies the three-band signal of the multi-signal processing unit 630F with high output and transmits the multi-band signal to the multiplexer 730.

제2 방향 안테나(740)는 제2 방향의 대향 안테나와 송수신하는 안테나이고, 제2 방향 멀티듀플랙서(730)는 제2 방향 안테나(740)를 통해 수신된 신호를 역방향 중계부(R)로 전달하고 순방향 중계부(F)에서 입력된 송신신호를 제2 방향 안테나(740)측으로 전달하여 송수신을 다중 대역으로 분리한다.The second direction antenna 740 is an antenna that transmits and receives with the counter antenna in the second direction, and the second direction multi-duplexer 730 transmits the signal received through the second direction antenna 740 to the reverse relay unit R. FIG. And transmit and receive a transmission signal input from the forward relay unit (F) to the second direction antenna 740 to separate transmission and reception into multiple bands.

역방향 중계부의 다중신호 처리부(630R)는 제2 방향 멀티플랙서(730)로부터 수신된 각 대역의 신호를 각각 증폭 및 필터링한다. 다중대역 전력증폭기(200R)는 다중신호 처리부(630R)의 3 대역 신호를 고출력으로 증폭하여 제1 방향 멀티플랙서(720)로 전달한다.The multi-signal processing unit 630R of the reverse relay unit amplifies and filters the signals of the respective bands received from the second direction multiplexer 730. The multi-band power amplifier 200R amplifies the three-band signal of the multi-signal processing unit 630R with high output and transmits the three-band signal to the first direction multiplexer 720.

여기서, 각 다중신호처리부(630F,630R)는 도 6에 도시된 바와 동일하게 3개의 증폭기(632-1~632-3)와 신호처리부(634-1~634-3)로 구성되고, 각 증폭기(632-1~632-3)는 저잡음 지수로 해당 대역의 수신신호를 각각 증폭한 후, 각 신호처리부(634-1~634-3)에서 원하는 대역특성을 얻기 위해 각각 필터링한다.Here, each of the multiple signal processing units 630F and 630R includes three amplifiers 632-1 to 632-3 and signal processing units 634-1 to 634-3, as shown in FIG. Reference numerals 632-1 to 632-3 amplify the received signals of the corresponding bands with low noise exponents, and then filter each of the signal processing units 634-1 to 634-3 to obtain desired band characteristics.

다중대역 전력 증폭기(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 신호결합기(210), 광대역 증폭소자(220), 신호분배기(230), 개별대역 증폭기(240-1~240-3), 개별대역 아이솔레이터(250-1~250-3)로 구성되어 각 대역의 수신신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력한다.As shown in FIG. 5, the multi-band power amplifier 200 includes a signal combiner 210, a wideband amplifier 220, a signal divider 230, individual band amplifiers 240-1 to 240-3, and individual bands. It consists of isolators 250-1 to 250-3 and receives the received signals of each band and amplifies them to high output and outputs them.

도 8은 본 발명이 적용된 양방향 중계시스템의 다른 예로서, 광중계기와 같이 각 경로의 송신이나 수신 중 하나의 증폭기만이 필요한 경우이다.8 illustrates another example of a bidirectional relay system to which the present invention is applied, in which case only one amplifier of transmission or reception of each path is required, such as an optical repeater.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 양방향 중계시스템은 제1 방향 송수신 안테나(710)와, 제1 방향 멀티플랙서(720), 2개의 다중대역 전력증폭기(200F,200R), 제2 방향 멀티플랙서(730)로 구성되어 도 7의 구성보다 간단해진 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the bidirectional relay system according to another embodiment of the present invention may include a first directional transmit / receive antenna 710, a first directional multiplexer 720, two multi-band power amplifiers 200F and 200R, and a second. It can be seen that the configuration of the direction multiplexer 730 is simpler than that of FIG. 7.

본 발명의 제2 실시예에서는 3 대역으로 신호를 분배 및 결합하는 예를 들어 설명하였으나 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 보다 많은 대역으로 분배 및 결합할 수 있는 다수 대역의 전력 증폭기와 무선 시스템에도 그대로 적용될 수 있다.In the second embodiment of the present invention, an example of distributing and combining signals in three bands has been described, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. It can be applied as is.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 무선중계 시스템에서 각 중계 경로마다 들어 있는 다수의 전력증폭기를 단일의 전력증폭기로 대치할 수 있고, 또한 여러 종류의 시스템에 각각 나뉘어 있는 전력증폭기를 단일화하여 하나의 시스템으로 통합 구현이 가능하므로 전체 시스템에서 요구되는 소모전력과 비용을 절감할 수 있고, 시스템을 소형화할 수 있는 잇점이 있다.
As described above, the present invention can replace a plurality of power amplifiers included in each relay path with a single power amplifier in a wireless relay system, and also by unifying a single power amplifier divided into several types of systems, Since the system can be integrated, the power consumption and cost required for the entire system can be reduced, and the system can be miniaturized.

Claims (8)

제1 대역 내지 제N 대역 고주파신호를 입력받아 신호를 결합하는 신호결합기;A signal combiner that receives the first to Nth band high frequency signals and combines the signals; 상기 결합된 광대역의 신호를 공통으로 증폭하는 광대역 증폭기;A wideband amplifier for amplifying the combined wideband signal in common; 상기 증폭된 광대역의 신호를 제1 대역 내지 제N 대역신호로 분리하는 신호분배기;A signal divider for dividing the amplified broadband signal into first to Nth band signals; 상기 분배된 각 대역의 신호를 개별 증폭하는 N개의 개별 증폭기; 및N individual amplifiers for separately amplifying the signals in each of the divided bands; And 상기 각 개별증폭기에 연결되어 각 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 N개의 아이솔레이터를 포함하여 구성되어, 기지국으로부터 이동국으로 가는 제1 대역의 순방향 경로신호와, 이동국으로부터 기지국으로 가는 제2 대역의 역방향 경로신호를 증폭하는 것을 특징으로 하는 다중대역 전력증폭기.And a plurality of N isolators connected to each of the individual amplifiers to pass each band signal in only one direction and to protect the amplifier, and include a forward path signal of a first band from the base station to the mobile station and from the mobile station to the base station. And amplifying the reverse path signal of the second band. 삭제delete 삭제delete 무선신호를 수신하기 위한 수신 안테나;A receiving antenna for receiving a radio signal; 상기 수신 안테나를 통해 수신된 고주파 무선신호를 다수 대역의 신호로 분리하는 신호분배기;A signal divider for separating the high frequency radio signal received through the reception antenna into a plurality of band signals; 다수개의 저잡음 증폭기와, 다수개의 신호처리부로 구성되어 상기 신호분배기로부터 분배된 각 대역신호를 각각 증폭한 후 원하는 대역특성으로 각각 필터링하는 다중신호처리부;A multiple signal processor comprising a plurality of low noise amplifiers and a plurality of signal processors to amplify each band signal distributed from the signal splitter and filter each desired band characteristic; 제1 대역 내지 제N 대역 고주파신호를 입력받아 신호를 결합하는 신호결합기와, 상기 결합된 광대역의 신호를 공통으로 증폭하는 광대역 증폭기, 상기 증폭된 광대역의 신호를 제1 대역 내지 제N 대역신호로 분리하는 신호분배기, 상기 분배된 각 대역의 신호를 개별 증폭하는 N개의 개별 증폭기 및 상기 각 개별증폭기에 연결되어 각 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 N개의 아이솔레이터를 포함하여 구성되어, 상기 다수대역의 신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력하는 다중대역 전력 증폭기;A signal combiner that receives the first to Nth band high frequency signals and combines the signals, a wideband amplifier which amplifies the combined wideband signal in common, and converts the amplified wideband signal into the first to Nth band signals. A signal divider for separating, N individual amplifiers for separately amplifying the signals in each of the divided bands, and N isolators connected to the respective amplifiers for transmitting each band signal in only one direction and protecting the amplifier. A multi-band power amplifier receiving the multi-band signal and amplifying the multi-band signal to a high output; 상기 다중대역 전력증폭기의 각 대역을 결합하는 신호결합기; 및A signal combiner for coupling each band of the multi-band power amplifier; And 상기 신호결합기를 통해 수신된 단방향 신호를 가입자들에게 방사하기 위한 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 중계시스템.And a transmit antenna for radiating unidirectional signals received through the signal combiner to subscribers. 제4항에 있어서, 상기 일방향 중계시스템은The method of claim 4, wherein the one-way relay system 위성방송(DMB)을 중계하기 위한 위성방송 중계시스템인 것을 특징으로 하는 일방향 중계시스템.One-way relay system, characterized in that the satellite broadcasting relay system for relaying satellite broadcasting (DMB). 제1 방향 무선신호를 송수신하기 위한 제1 방향 송수신 안테나;A first directional transmit / receive antenna for transmitting and receiving a first directional radio signal; 상기 제1 방향으로부터 수신된 순방향 RF신호를 순방향 경로로 전달하고 역방향 경로부터 수신된 역방향 송신신호를 상기 제1 방향 송수신 안테나측으로 전달하는 제1 방향 멀티플랙서;A first directional multiplexer which forwards a forward RF signal received from the first direction to a forward path and forwards a backward transmitted signal received from a reverse direction to the first directional transmit / receive antenna; 상기 제1 방향 멀티플랙서로부터 다수대역의 신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 출력하는 순방향 다중대역 전력증폭기;A forward multi-band power amplifier which receives a multi-band signal from the first directional multiplexer and amplifies the signal to a high output; 다수개의 저잡음 증폭기와, 다수개의 신호처리부로 구성되어 상기 제1 방향 멀티플랙서로부터 분배된 각 대역신호를 각각 증폭한 후 원하는 대역특성으로 각각 필터링하여 상기 순방향 다중대역 전력증폭기로 전달하는 순방향 다중신호처리부; A forward multiple signal comprising a plurality of low noise amplifiers and a plurality of signal processing units, amplifying each band signal distributed from the first directional multiplexer, filtering each of the band signals to a desired band characteristic, and forwarding them to the forward multi band power amplifier. Processing unit; 상기 순방향 다중대역 전력증폭기를 통해 수신된 순방향 송신신호를 제2 방향으로 방사하고, 제2 방향으로부터 무선신호를 수신하기 위한 제2 방향 송수신 안테나;A second direction transmission / reception antenna for radiating a forward transmission signal received through the forward multi-band power amplifier in a second direction and receiving a radio signal from the second direction; 상기 제2 방향 송수신 안테나로부터 수신된 역방향 RF신호를 역방향 경로로 전달하고 순방향 경로부터 수신된 순방향 송신신호를 상기 제2 안테나측으로 전달하는 제2 방향 멀티플랙서; A second directional multiplexer configured to transmit a reverse RF signal received from the second directional transmit / receive antenna to a reverse path and to transmit a forward transmit signal received from a forward mirror to the second antenna; 상기 제2 방향 멀티플랙서로부터 역방향 다수대역의 신호를 입력받아 고출력으로 증폭하여 상기 제1 방향 멀티플랙서로 출력하는 역방향 다중대역 전력 증폭기; 및A reverse multi-band power amplifier which receives a signal of a reverse multiple band from the second directional multiplexer and amplifies the signal to a high output and outputs the signal to the first directional multiplexer; And 다수개의 저잡음 증폭기와, 다수개의 신호처리부로 구성되어 상기 제2 방향 멀티플랙서로부터 분배된 각 대역신호를 각각 증폭한 후 원하는 대역특성으로 각각 필터링하여 상기 역방향 다중대역 전력증폭기로 전달하는 역방향 다중신호처리부를 포함하여 구성되고,A plurality of low-noise amplifiers and a plurality of signal processing units are amplified for each band signal distributed from the second direction multiplexer, each of which is filtered by a desired band characteristic and transmitted to the reverse multi-band power amplifier It is configured to include a processing unit, 상기 다중대역 전력증폭기는 제1 대역 내지 제N 대역 고주파신호를 입력받아 신호를 결합하는 신호결합기와, 상기 결합된 광대역의 신호를 공통으로 증폭하는 광대역 증폭기, 상기 증폭된 광대역의 신호를 제1 대역 내지 제N 대역신호로 분리하는 신호분배기, 상기 분배된 각 대역의 신호를 개별 증폭하는 N개의 개별 증폭기 및 상기 각 개별증폭기에 연결되어 각 대역신호를 한쪽 방향으로만 전달하고 증폭기를 보호하기 위한 N개의 아이솔레이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 중계시스템.The multi-band power amplifier includes a signal combiner for receiving the first to N-th band high frequency signals and combining the signals, a broadband amplifier for amplifying the combined broadband signal in common, and amplifying the amplified broadband signal in the first band. A signal divider for separating the N-th band signal, N individual amplifiers for separately amplifying the signals of the divided bands, and N individual amplifiers connected to the individual amplifiers to transmit each band signal in only one direction and to protect the amplifier. Two-way wireless relay system, characterized in that composed of four isolators. 삭제delete 삭제delete
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