KR101024222B1 - 능동형 고주파 전력제한기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동형 고주파 전력제한기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 장비로 입력되는 전력에 대해서 능동적으로 입력 고주파 전력을 제한하여 장비의 효율적인 운용과, 전력 변동에 따른 장비의 보호를 용이하게 할 수 있는 능동형 고주파 전력제한기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기는, 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 조절하는 전력제한기에 있어서, 고주파 장비의 전력 입력측에 구비되어 고주파 전력을 측정하는 방향성 결합기와; 상기 방향성 결합기에서 측정된 고주파 전력을 전압 신호로 변경하는 다이오드 디텍터와; 상기 다이오드 디텍터에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 상기 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 발생시키는 신호조절기와; 상기 신호조절기에서 발생된 신호를 입력받아 상기 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 조절하는 가변 감쇄기;를 포함하여 구성되되, 상기 신호조절기는, 상기 다이오드 디텍터에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 상기 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 생성하는 제1비교기와; 상기 제1비교기에서 생성된 신호와 상기 가변 감쇄기의 임계 용량을 비교하는 제2비교기;로 구성되어, 상기 가변 감쇄기는 상기 제1비교기에서 생성되어 입력되는 신호에 따라 상기 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 조절하고, 상기 제2비교기는 상기 제1비교기에서 생성된 신호가 상기 가변 감쇄기의 임계 용량을 초과하는 경우, 트립 신호를 발생시켜 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 차단함으로써 상기 고주파 장비 및 상기 가변 감쇄기의 소손을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

고주파 전력, 능동형, 전력제한기, 임계 전력, 선형성 개선, 가변 감쇄기

Description

능동형 고주파 전력제한기{An active-type radio frequency power limiter}

본 발명은 능동형 고주파 전력제한기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 장비로 입력되는 전력에 대해서 능동적으로 입력 고주파 전력을 제한하여 장비의 효율적인 운용과, 전력 변동에 따른 장비의 보호를 용이하게 할 수 있는 능동형 고주파 전력제한기에 관한 것이다.

일반적으로 네트워크 분석기나 스펙트럼 분석기기와 같은 고주파 장비는 입력 가능한 최대 고주파 전력이 정해져 있다. 따라서 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력은 장비가 수용할 수 있는 최대 전력을 넘지 않도록 그 크기를 제한해주어야 하며, 이를 위하여 장비의 전력 입력단측에 고주파 전력제한기가 구비되어 장비로 입력되는 고주파 전력 크기를 제한하고 있다.

도 1은 일반적으로 고주파 전력을 제한하기 위해 사용되는 수동형 고주파 전력제한기의 입/출력 특성을 보여주기 위한 그래프이다.

통상적으로 전력제한기를 사용하지 않은 경우에는, 장비에 입력되는 전력의 크기가 증가하면 출력되는 전력의 크기도 이에 비례하여 증가하게 된다(도 1의 A).

이러한 현상을 방지하기 위하여, 고주파 장비의 전력 입력단에 장비가 수용 할 수 있는 최대 전력을 초과하는 전력이 입력되는 것을 방지하기 위하여 전력제한기를 설치하여야 한다.

전력제한기는 장비가 수용할 수 있는 임계 레벨(threshold level) 이하에서는 장비로 입력되는 전력 대비 출력되는 전력이 비례하고, 임계 레벨 이상에서는 장비로 입력되는 전력이 증가하더라도 일정한 값의 전력이 출력되는 것이 이상적이다(도 1의 B).

그러나 현재 사용되고 있는 수동형 고주파 전력제한기는 임계 레벨 이하에서는 장비로 입력되는 전력 대비 출력되는 전력이 일정하지 않아 선형성이 제한적이고, 임계 레벨 이상에서는 일정한 값이 출력되지 않고 다소 증가하는 출력을 가진다(도 1의 C). 이는 수동형 고주파 전력제한기가 다이오드를 기반으로 제작되며, 입력 전력에 따라서 다이오드에 바이어스를 인가하는 방식으로 전력을 제한하고 있기 때문에 발생하는 것으로서, 입력 고주파 전력의 크기가 어느 정도 이상으로 증가하게 되면 다이오드가 파손되어 고주파 장비를 보호할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 제한하고자 하는 고주파 전력의 크기에 해당하는 기준값과 측정된 입력 고주파 전력의 크기를 비교하여, 초과되는 고주파 전력의 크기에 비례하는 신호를 생성하고, 이 신호를 가변 감쇄기로 입력하여 입력신호에 비례하여 입력되는 고주파 전력의 크기를 감쇄함으로써 전력 변동에 따른 고주파 장비의 손상을 방지할 수 있는 능동형 고주파 전력제한기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기는, 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 조절하는 전력제한기에 있어서, 고주파 장비의 전력 입력측에 구비되어 고주파 전력을 측정하는 방향성 결합기와; 상기 방향성 결합기에서 측정된 고주파 전력을 전압 신호로 변경하는 다이오드 디텍터와; 상기 다이오드 디텍터에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 상기 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 발생시키는 신호조절기와; 상기 신호조절기에서 발생된 신호를 입력받아 상기 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 조절하는 가변 감쇄기;를 포함하여 구성되되, 상기 신호조절기는, 상기 다이오드 디텍터에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 상기 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 생성하는 제1비교기와; 상기 제1비교기에서 생성된 신호와 상기 가변 감쇄기의 임계 용량을 비교하는 제2비교기;로 구성되어, 상기 가변 감쇄기는 상기 제1비교기에서 생성되어 입력되는 신호에 따라 상기 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 조절하고, 상기 제2비교기는 상기 제1비교기에서 생성된 신호가 상기 가변 감쇄기의 임계 용량을 초과하는 경우, 트립 신호를 발생시켜 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 차단함으로써 상기 고주파 장비 및 상기 가변 감쇄기의 소손을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기는, 고주파 장비로 입력되는 고주 파 전력을 제한할 뿐만 아니라, 출력되는 전력의 선형성을 개선하고, 전력 제한 시 일정 값을 유지시키고 용량 초과 시 고주파 전력을 차단하는 신호를 발생시킴으로써 능동적으로 고주파 장비를 보호할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 신호조절기의 구성을 상세하게 보여주는 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기를 구성하는 가변 감쇄기의 입출력 특성을 보여주는 그래프이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기는, 고주파 장비(10)의 전력 입력측에 구비되어 고주파 전력을 측정하는 방향성 결합기(directional coupler, 100)와, 방향성 결합기(100)에서 측정된 고주파 전력을 전압 신호로 변경하는 다이오드 디텍터(diode detector, 200)와, 다이오드 디텍터(200)에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 발생시키는 신호조절기(signal controler, 300)와, 신호조절기(300)에서 발생된 신호를 입력받아 고주파 장비(10)로 입력되는 고주파 전력을 조절하는 가변 감쇄기(voltage variable attenuator, 400)를 포함하여 구성된다.

방향성 결합기(100)는 고주파 전력의 이동 경로에 설치되어, 고주파 장비(10)로 입력되는 고주파 전력의 일부를 커플링(coupling)하여 다이오드 디텍터(200)로 전달한다.

다이오드 디텍터(200)는 방향성 결합기(100)로부터 전달받은 고주파 전력을 전압 신호로 변경하여 신호조절기(300)로 전달한다.

신호조절기(300)는 다이오드 디텍터(200)에서 전달받은 전압 신호를 제한하고자 하는 고주파 전력의 크기에 해당하는 기준값과 비교하고, 초과되는 고주파 전력 크기에 비례하는 신호를 생성하여 생성된 신호를 가변 감쇄기(400)로 전달한다.

도 3을 참조하면, 신호조절기(300)는 두 개의 비교기, 즉 다이오드 디텍터(200)에서 전달받은 전압 신호를 제한하고자 하는 고주파 전력의 크기에 해당하는 기준값과 비교하고, 초과되는 고주파 전력 크기에 비례하는 신호를 생성하여 생성된 신호를 가변 감쇄기(400)로 전달하는 제1비교기(310)와, 미리 저장되어 있는 가변 감쇄기(400)의 임계 용량과 제1비교기(310)에서 출력되는 신호를 비교하여 제1비교기(310)에서 출력되는 신호가 가변 감쇄기(400)의 임계 용량보다 큰 경우에 고주파 전력이 입력되는 것을 차단하기 위한 트립신호(trip signal)를 출력하는 제2비교기(320)로 구성된다.

여기에서 제2비교기(320)는 가변 감쇄기(400)에서 수용할 수 있는 최대 전력보다 큰 전력이 입력되는 경우, 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 차단함으로써 가변 감쇄기(400)는 물론 고주파 장비(10)가 소손되는 것을 방지한다.

가변 감쇄기(400)는 신호조절기(300)에서 생성된 신호를 입력받아 고주파 장 비(10)로 입력되는 고주파 전력을 제한한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 임계 전력(기준값) 이하에서는 신호조절기(300)로부터 입력되는 신호를 이용하여 고주파 전력이 선형성을 가지며 입력될 수 있도록 고주파 전력을 조절하고, 임계 전력 이상에서는 입력되는 고주파 전력이 일정한 값을 가지며 고주파 장비(10)로 입력될 수 있도록 고주파 전력을 감쇄시킨다.

이러한 구성을 통해 고주파 전력을 능동적으로 조절하여 고주파 장비(10)에 입력되도록 함으로써 고주파 장비(10)을 효율적으로 운용할 수 있는 동시에 전력 변동에 의한 고주파 장비(10)의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 일반적으로 고주파 전력을 제한하기 위해 사용되는 수동형 고주파 전력제한기의 입/출력 특성을 보여주기 위한 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기의 구성을 보여주는 블록도.

도 3은 도 2에 도시된 신호조절기의 구성을 상세하게 보여주는 회로도.

도 4는 본 발명에 따른 능동형 고주파 전력제한기를 구성하는 가변 감쇄기의 입출력 특성을 보여주는 그래프.

<도면의 주요부에 대한 설명>

100 : 방향성 결합기 200 : 다이오드 디텍터

300 : 신호조절기 400 : 가변 감쇄기

Claims (3)

1. 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 조절하는 전력제한기에 있어서,

   고주파 장비의 전력 입력측에 구비되어 고주파 전력을 측정하는 방향성 결합기와;

   상기 방향성 결합기에서 측정된 고주파 전력을 전압 신호로 변경하는 다이오드 디텍터와;

   상기 다이오드 디텍터에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 상기 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 발생시키는 신호조절기와;

   상기 신호조절기에서 발생된 신호를 입력받아 상기 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 조절하는 가변 감쇄기;

   를 포함하여 구성되되,

   상기 신호조절기는,

   상기 다이오드 디텍터에서 변환된 전압 신호를 기준값과 비교하여 상기 기준값에 초과되는 고주파 크기에 비례하는 신호를 생성하는 제1비교기와;

   상기 제1비교기에서 생성된 신호와 상기 가변 감쇄기의 임계 용량을 비교하는 제2비교기;로 구성되어,

   상기 가변 감쇄기는 상기 제1비교기에서 생성되어 입력되는 신호에 따라 상기 고주파 장비로 입력되는 고주파 전력을 조절하고,

   상기 제2비교기는 상기 제1비교기에서 생성된 신호가 상기 가변 감쇄기의 임계 용량을 초과하는 경우, 트립 신호를 발생시켜 입력되는 고주파 전력을 능동적으로 차단함으로써 상기 고주파 장비 및 상기 가변 감쇄기의 소손을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 고주파 전력제한기.
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