KR100736274B1

KR100736274B1 - 중계기 및 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터

Info

Publication number: KR100736274B1
Application number: KR1020060019000A
Authority: KR
Inventors: 조갑구; 송대영
Original assignee: 주식회사 인켈
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-07-06

Abstract

중계기 및 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기는 안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는지 여부를 감지하여, 동축 케이블이 접속되는 경우 소정 저항값을 출력하는 어레스터 및 어레스터로부터 소정 저항값을 입력받는 경우, 동축 케이블과 안테나가 접속된 것으로 판단하는 감지부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 안테나 포트의 VSWR 이상 여부를 확인하기 위해 RF 신호를 안테나로 송출하기 이전에 안테나의 물리적 연결상태를 미리 확인하여 이를 작업자가 인식할 수 있도록 함으로써, 장비의 설치 및 A/S 작업 중에 작업자의 실수로 안테나를 연결하지 않고 고출력 증폭기의 동작 상태에서 RF 신호를 안테나로 송출할 경우 발생하는 고출력 증폭기의 손상을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

중계기, 안테나, 동축 케이블, 어레스터, 임피던스

Description

중계기 및 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터{Repeater and arrestor for detecting the connection of antenna of repeater}

도 1은 일반적인 이동통신 기지국 및 중계기 안테나의 전압정재파비를 측정하기 위한 시스템의 블럭도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 포함하는 중계기 안테나의 접속 감지 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도,

도 3은 도 2의 어레스터 및 안테나 내부 회로의 일 실시예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터의 구조를 도시한 도면, 그리고

도 5a 및 도 5b는 도 4의 어레스터 내부 회로의 일 실시예를 간략하게 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *

100: 감지부 150: 시스템 보드

200: 어레스터 300a, 300b: 커넥터

400: 안테나 500: 중계기

L1~L3: 인덕터 C1~C2: 커패시터

R: 저항 SD: 억제형 다이오드

VR: 바리스터

본 발명은 중계기 및 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터에 관한 것이다.

일반적으로 무선 데이터 통신(wireless data communication)은 이동중인 사람이 무선 송수신이 가능한 휴대용 단말기를 이용하여 문자, 숫자, 영상 등 각종 데이터를 무선으로 주고받는 통신기능을 말한다. 즉, 셀룰러폰, 휴대용 컴퓨터, 팩시밀리, 신용카드 조회기 등 각종 단말기를 이용하여 이동중에 양방향으로 자료를 교환하거나 검색하는 이동통신체계이다. 이러한 무선 데이터 통신은 크게 전용 패킷망, 셀룰러, PCS, TRS, CT-2 등의 무선 통신망을 통하여 이루어지게 되는데, 이 때 이러한 데이터 통신이 원활히 이루어지기 위해서는 단말기들의 통신신호를 중계해 줄 수 있는 기지국 시스템을 다수의 지역에 분산 설치하게 된다.

이러한 기지국 시스템에서는 통상 단말기와의 통신을 수행하기 위해 안테나를 구비하게 되는데, 기지국 시스템은 이러한 안테나가 정상적으로 동작되고 있는지를 시험하기 위해 내부에 측정장치를 설치하여 안테나의 전압정재파비(voltage standing wave ratio:VSWR)을 측정한다.

일반적으로, 정재파(Standing wave)는 전송 선로에서 신호 공급원으로부터의 전진파와 종단으로부터의 반사파가 중첩되어 생기는 파(Wave)이며, 정상파(Stationary wave)라고도 불린다.

정재파비 산출방법은 안테나로 전달되는 신호와 안테나로부터 반사되어 돌아온 신호의 비를 측정하여 반사계수(τ = P_ref / P_out, P_ref는 안테나로부터 반사되어 돌아온 신호, P_out는 안테나로부터 전달되는 신호)를 구하며, 이러한 반사계수(τ)를 이용하여 아래의 수식과 같이 정재파비를 산출한다.

정재파비(SWR) = (1+τ) / (1-τ)

특히, 전압에 대한 정재파비는 전압 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio; VSWR)라고 하며, 도파관, 동축 케이블 또는 기타의 전송 선로에서 생기는 정재파에서 최대 전압점에서의 전압(또는 전계) 진폭과 인접한 최소 전압점에서의 전압(또는 전계) 진폭과의 비를 말한다. 전압 정재파비를 측정하는 이유는 도파관에서 정합하고 있지 않을 경우의 전송 손실을 제어하기 위함이다.

도 1은 일반적인 이동통신 기지국 및 중계기 안테나의 전압정재파비를 측정하기 위한 시스템의 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전압정재파비를 측정하기 위한 시스템은 송수신기(Tranceiver)(10), 고출력 증폭기(High-power amplifier; HPA)(12), 아이솔레이터(Isolator)(14), 듀플렉서(Duplexer)(16), 저잡음 증폭기(Low noise amplifier)(20), 대역통과필터(Bandpass filter)(24), 양방향 결합기(18) 및 어레스터(26a, 26b)를 포함한다.

여기서, 도시된 화살표는 고출력 증폭기(12)를 거쳐 안테나로 송신되는 순방 향의 RF 신호와 안테나에서 반사되어 양방향 방향성 결합기(18)로 전달되는 역방향의 RF 신호를 나타낸다.

즉, 종래의 전압정재파비를 측정하기 위한 시스템은 듀플렉서(16) 또는 송신단 대역통과필터(24)의 종단에 양방향 방향성 결합기(18)를 설치하여 안테나로 송신되는 신호와 안테나로부터 반사되어 전달되는 신호의 비를 측정하여 반사계수를 계산하고, 이를 이용하여 다시 정재파비를 산출하고 있다.

이러한 방식은 고출력 증폭기를 동작시키고, RF 신호를 인가한 상태에서 안테나 포트의 VSWR 이상 여부를 확인하는데, 장비의 설치 및 A/S 작업 중에 작업자의 실수로 안테나를 연결하지 않고 고출력 증폭기의 동작 상태에서 RF 신호를 안테나로 송출할 경우 반사 손실로 인하여 고출력 증폭기의 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 방식은 안테나의 전압정재파비를 측정하기 위한 별도의 모듈을 필요로 하는 것으로 제조 단가가 상승되는 원인이 되며, 필수적으로 능동 소자의 사용이 요구되므로 시스템의 자체 불량으로 인한 측정 오류가 발생할 확률이 높은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전압정재파비 측정을 위해 RF 신호를 고출력 증폭기로 송출하기 전에 안테나의 물리적 연결 상태를 작업자가 인지할 수 있도록 하여 장비의 손상없이 보다 정확하게 전압정재파비를 측정할 수 있도록 한 중계기 및 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터를 제공하고자 하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기는 안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는지 여부를 감지하여, 상기 동축 케이블이 접속되는 경우 소정 저항값을 출력하는 어레스터; 및 상기 어레스터로부터 소정 저항값을 입력받는 경우, 동축 케이블과 상기 안테나가 접속된 것으로 판단하는 감지부;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 어레스터는, 상기 동축 케이블이 접속된 경우 상기 동축 케이블과 접속된 상기 어레스터 내부의 라인과 단락되어 소정 임피던스 성분을 발생시키는 인덕터와 저항을 포함하며, 상기 임피던스 성분에 의해 소정 저항값이 상기 어레스터로부터 상기 감지부로 출력되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 안테나는, 동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는 경우 임피던스 성분을 생성하는 인덕터를 포함하며, 상기 임피던스 성분에 의해 발생되는 소정 저항값이 상기 감지부에 제공되면, 상기 감지부는, 상기 안테나가 상기 커넥터를 통하여 상기 동축 케이블과 접속된 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 어레스터는, 안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 어 레스터에 접속되는 경우, 상기 커넥터와의 물리적 접촉에 의해 상기 어레스터 내부의 회로 라인과 단락되는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 단락에 의해 임피던스 성분이 발생되는 저항을 더 포함하며, 상기 임피던스 성분에 의해 발생되는 소정 저항값을 상기 감지부로 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레스터는 소정 저항을 포함하는 내부 회로부; 및 안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는 경우, 상기 커넥터와의 물리적 접촉에 의해 상기 내부 회로부에 단락되는 탄성부재;를 포함하며,상기 탄성부재가 상기 내부 회로부에 단락되어 상기 소정 저항에서 임피던스 성분이 발생되면, 상기 임피던스 성분에 의해 생성되는 소정 저항값을 외부로 출력하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 포함하는 중계기 안테나의 접속 감지 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 포함하는 중계기 안테나의 접속 감지 시스템은 중계기(500), 중계기 (500) 내부에 포함된 감지부(100)와 시스템 보드(150) 및 중계기(500)에 접속된 어레스터(200), 동축 케이블을 통해 안테나(400)와 어레스터(200)를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터(300a, 300b) 등을 포함한다. 상기 구성요소 이외의 구성요소가 본 중계기 안테나의 접속 감지 시스템에 포함될 수 있음은 당연하다.

무선통신 시스템은 이동국(mobile station)에게 통신서비스를 제공하는 다수의 기지국(base station)과, 다수의 기지국을 다른 네트워크로 연결하는 이동 교환 국(mobile switching center)으로 구성된다. 각 기지국은 하나의 셀 영역을 서비스하는데, 기지국의 서비스 영역을 확장시키고 주파수 효율을 증대시키기 위해 중계기(500)가 사용된다.

중계기(500)는 기지국으로부터 멀리 떨어진 곳에 위치하는 이동국에게 서비스를 제공하기 위하여 기지국으로부터의 신호를 증폭하여 이동국으로 전송하고 이동국으로부터의 신호를 증폭하여 기지국으로 전송한다.

어레스터(200)는 안테나(400)와 중계기(500) 사이에 설치되어 안테나(400)의 동축 케이블을 통해 유입되는 낙뢰 및 고전압 등이 중계기(500) 내로 입력되는 것을 방지한다.

커넥터(300a, 300b)는 동축 케이블의 일단과 안테나(400)를 접속시키고, 동축 케이블의 타단과 어레스터(200)를 접속시킨다.

감지부(100)는 중계기(500) 내부에 포함되며, 안테나(400)와 동축 케이블의 접속 여부 및 동축 케이블과 어레스터(200)의 접속 여부를 감지하여, 시스템 보드(150)에 알려준다.

시스템 보드(150)는 감지부(100)로부터 안테나(400)와 동축 케이블의 접속 여부 및 동축 케이블과 어레스터(200)의 접속 상태를 제공받아, 접속이 안 된 경우 적절한 조치가 수행될 수 있도록 제어한다.

도 3은 도 2의 어레스터 및 안테나의 내부 회로를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 먼저 안테나(400) 내부에는 커넥터(300b)를 통해 동축 케이블이 안테나(400)와 접속되어 있는지 여부를 감지하기 위한 제1 인덕터(L1)가 포 함되어 있다. 커넥터(300b)를 통하여 동축 케이블과 안테나(400)와 접속하게 된 경우, 안테나(400) 및 동축 케이블에 접속된 라인과 제1 인덕터(L1)가 단락(short)되어 제1 인덕터(L1)에 임피더스 성분이 발생하게 된다. 이와 같은 임피던스 성분에 의해 발생된 저항값은 동축 케이블을 통하여 감지부(100)로 입력된다.

한편, 동축 케이블과 안테나(400)가 접속되지 않으면, 제1 인덕터(L1)는 개방(open)되어 제1 인덕터(L1)에 임피던스 성분이 발생하지 않게 되므로, 저항값이 감지부(100) 입력되지 않는다.

이와 같이, 감지부(100)는 제1 인덕터(L1)로부터 입력되는 저항값에 기초하여 안테나(400)와 동축 케이블의 접속 여부를 파악하고, 이를 시스템 보드(150)에 전송한다. 시스템 보드(150)는 안테나(400)와 동축 케이블이 접속되지 않은 경우 이를 사용자가 인식할 수 있도록 적절한 조치를 취한다.

어레스터(200) 내부의 회로는 저항(R), 바리스터(VR), 억제형 다이오드(SD), 복수의 커패시터(C1, C2) 및 복수의 인덕터(L1, L2)를 포함한다. 제2 인덕터(L2)와 제1 커패시터(C1)는 동축 케이블에 연결된 라인에 각각 병렬접속되며, 제1 커패시터(C1)의 타단은 중계기(500) 내부의 시스템 보드(150)와 접속된다. 한편, 제2 인덕터(L2)의 타단은 제2 커패시터(C2)와 제3 인덕터(L3)에 의해 병렬접속되며, 제2 커패시터(C2)의 타단은 접지된다.

또한, 제3 인덕터(L3)의 타단에는 억제형 다이오드(SD)와 바리스터(VR) 및 저항(R)이 병렬접속되며, 저항(R)의 타단은 핀(미도시)을 통하여 감지부(10)와 연결된다. 억제형 다이오드(SD)와 바리스터(VR)의 타단은 접지된다. 여기서, 억제형 다이오드(SD)와 바리스터(VR)는 서지(surge) 전압으로부터 전체 시스템을 보호하는 기능을 수행한다.

일반적으로 억제형 다이오드(SD)는 가장 빠른 속응성 소자이며, 서지 전압 발생시 가장 먼저 반응한다. 방전전류의 강도가 커지면 억제형 다이오드(SD)가 파손되기 전에 바리스터(VR)로 전류경로를 변환시키도록 설계되는 것이 일반적이다.

이와 같은 내부 구성을 갖는 어레스터(200)에 의하면, 커넥터(300a)를 통해 동축 케이블이 어레스터(200)와 접속하게 된 경우, 어레스터(200) 및 동축 케이블에 접속된 라인과 일단이 접속된 제2 인덕터(L2)가 단락되어, 제2 인덕터(L2)에 임피던스 성분이 발생하게 되고, 임피던스 성분에 의해 발생된 소정 저항값은 제3 인덕터(L3)와 저항(R)을 거쳐 감지부(100)로 입력된다.

반면에, 동축 케이블과 어레스터(200)가 접속되지 않은 경우, 제2 인덕터(L2)는 개방되고, 이에 따라 감지부(100)에 인가되는 임피던스 성분은 존재하지 않게 된다.

이와 같이, 감지부(100)는 제2 인덕터(L2)와 제3 인덕터(L3) 및 저항(R)을 통해 입력되는 저항값에 기초하여 동축 케이블과 어레스터(200)의 접속 여부를 파악하고, 이를 시스템 보드(150)로 전송한다. 시스템 보드(150)는 동축 케이블과 어레스터(200)가 접속되지 않은 경우 이를 사용자가 인식할 수 있도록 적절한 조치를 취한다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중계기 안테나의 접속 감지용 어레스터의 구조를 도시한 도면이며, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 어레스터의 내부 회로를 간략하게 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 어레스터(600)의 외부측 말단에는 커넥터의 접속핀이 삽입되어 접속되도록 된 결합홈(미도시)이 형성되고, 이 결합홈의 외주면에는 커넥터의 캡조이너가 체결되도록 나사부(620)가 형성된다.

또한, 본 실시예에서 참조부호 610은 탄성부재로서, 본 실시예에서는 전도성있는 도체 재질의 스프링이 이용된다. 탄성부재(610)는 핀(미도시)을 통하여 어레스터(600)의 외부 및 내부에 걸쳐 위치하며, 커넥터의 접속이 없는 경우, 탄성부재(610)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 어레스터(600) 내부의 회로 라인과 개방된 상태로 위치하게 된다.

한편, 어레스터(600)에 커넥터가 접속됨으로 인하여 탄성부재(610)의 일단이 커넥터와 물리적으로 접촉하게 되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 탄성부재(610)의 타단은 어레스터(600)의 내부 회로 라인에 단락된 상태가 된다. 이로 인해, 저항(R)에 임피던스 성분이 생성되며, 이러한 임피던스 성분에 의해 발생된 소정 저항값이 감지부(100)로 인가되므로, 감지부(100)는 커넥터를 통하여 어레스터(200)와 동축 케이블이 접속되었음을 감지할 수 있게 된다. 감지부(100)에서 감지된 어레스터(200)와 동축 케이블의 접속 상태 정보는 시스템 보드(150)로 제공된다.

어레스터(600)와 동축 케이블이 접속되지 않은 것으로 감지된 경우, 시스템 보드(150)는 고출력 전력 증폭기(미도시)가 인에이블(enable)되지 않도록 함으로써, 종래와 같이 안테나가 물리적으로 연결되지 않은 상태에서 고출력 증폭기로부터 RF 신호를 안테나로 송출할 경우 발생하는 고출력 증폭기의 손상을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 안테나 포트의 VSWR 이상 여부를 확인하기 위해 RF 신호를 안테나로 송출하기 이전에 안테나의 물리적 연결상태를 미리 확인하여 이를 작업자가 인식할 수 있도록 함으로써, 장비의 설치 및 A/S 작업 중에 작업자의 실수로 안테나를 연결하지 않고 고출력 증폭기의 동작 상태에서 RF 신호를 안테나로 송출할 경우 발생하는 고출력 증폭기의 손상을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고 있으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는지 여부를 감지하여, 상기 동축 케이블이 접속되는 경우 소정 저항값을 출력하는 어레스터; 및

상기 어레스터로부터 소정 저항값을 입력받는 경우, 동축 케이블과 상기 안테나가 접속된 것으로 판단하는 감지부;를 포함하는 중계기.
제1항에 있어서, 상기 어레스터는,

상기 동축 케이블이 접속된 경우 상기 동축 케이블과 접속된 상기 어레스터 내부의 라인과 단락되어 소정 임피던스 성분을 발생시키는 인덕터와 저항을 포함하며,

상기 임피던스 성분에 의해 소정 저항값이 상기 어레스터로부터 상기 감지부로 출력되는 것을 특징으로 하는 중계기.
제1항에 있어서, 상기 안테나는,

동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는 경우 임피던스 성분을 생성하는 인덕터를 포함하며, 상기 임피던스 성분에 의해 생성되는 소정 저항값이 상기 감지부에 제공되며,

상기 감지부는, 상기 안테나로부터 소정 저항값이 제공되는 경우,

상기 안테나가 상기 커넥터를 통하여 상기 동축 케이블과 접속된 것으로 판 단하는 것을 특징으로 하는 중계기.
제1항에 있어서, 상기 어레스터는,

안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 어레스터에 접속되는 경우, 상기 커넥터와의 물리적 접촉에 의해 상기 어레스터 내부의 회로 라인과 단락되는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 단락에 의해 임피던스 성분이 발생되는 저항을 더 포함하며, 상기 임피던스 성분에 의해 발생되는 소정 저항값을 상기 감지부로 출력하는 것을 특징으로 하는 중계기.
소정 저항을 포함하는 내부 회로부; 및

안테나에 접속된 동축 케이블이 커넥터를 통해 접속되는 경우, 상기 커넥터와의 물리적 접촉에 의해 상기 내부 회로부에 단락되는 탄성부재;를 포함하며,

상기 탄성부재가 상기 내부 회로부에 단락되어 상기 소정 저항에서 임피던스 성분이 발생되면, 상기 임피던스 성분에 의해 생성되는 소정 저항값을 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 어레스터.