KR101040266B1

KR101040266B1 - 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101040266B1
Application number: KR1020100095206A
Authority: KR
Inventors: 강명일
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-06-10

Abstract

본 발명에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치는, 기준이 되는 제1 증폭기로부터 출력되는 제1 펄스와 제2 증폭기로부터 출력되는 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 위상차 펄스 생성부; 및 상기 생성된 펄스의 펄스폭에 따라 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 위상 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치 및 방법{Apparatus and method for adjusting phases of pluses of amplifier arrays}

본 발명은 펄스 레이더에 관한 것으로 보다 상세하게는 펄스 레이더의 증폭기 배열의 펄스 위상을 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

펄스 레이더는 펄스 폭에 비해 그 간격(주기)이 충분히 넓은 펄스를 사용하는 레이더를 의미한다. 펄스 레이더는 보통 다수의 증폭기들로 이루어지는 증폭기 배열을 이용하여, 각 증폭기에서 출력되는 펄스를 결합하여 큰 출력 펄스를 만들어 낸다.

이상적으로는 상기 다수의 증폭기들에서 출력되는 펄스는 그 위상이 동일하여야 하나, 잡음이나 증폭기의 특성 등으로 인하여 위상 차이가 발생하게 된다. 종래에는 증폭기 배열을 이루는 각 증폭기 출력의 위상을 계측기를 이용하여 측정한 다음, 수동으로 위상이 일치하도록 조절하였다.

그러나 이러한 방법은 많은 시간이 소모되는 매우 번거로운 작업이며, 신뢰성이 보장되지 않고, 시간이 경과하거나 환경이 변화하면 다시 위상 차이가 발생하므로 재조정하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 증폭기 배열을 이루는 각 증폭기의 출력 펄스들의 위상을 자동으로 일치시킴으로써 신뢰성과 효율성을 확보할 수 있는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치는, 기준이 되는 제1 증폭기로부터 출력되는 제1 펄스와 제2 증폭기로부터 출력되는 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 위상차 펄스 생성부; 및 상기 생성된 펄스의 펄스폭에 따라 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 위상 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 위상차 펄스 생성부는, 상기 제1 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제1 펄스를 추출하는 제1 전력 추출기; 및 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제2 펄스를 추출하는 제2 전력 추출기를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 위상차 펄스 생성부는, 상기 제2 펄스를 반전시키는 반전기; 및 상기 제1 펄스와 상기 반전된 제2 펄스를 가산함으로써 상기 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 가산기를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 위상 조절부는, 상기 생성된 펄스의 펄스폭을 전압으로 변환하는 펄스/전압 변환기; 상기 변환된 전압에 대응하는 위상차 값을 구하는 전압/위상 변환기; 및 상기 구해진 위상차 값만큼 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 위상 조절기를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법은, (a) 기준이 되는 제1 증폭기로부터 출력되는 제1 펄스와 제2 증폭기로부터 출력되는 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 단계; 및 (b) 상기 생성된 펄스의 펄스폭에 따라 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는, 상기 제1 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제1 펄스를 추출하는 단계; 및 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제2 펄스를 추출하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는, 상기 제2 펄스를 반전시키는 단계; 및 상기 제1 펄스와 상기 반전된 제2 펄스를 가산함으로써 상기 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는, 상기 생성된 펄스의 펄스폭을 전압으로 변환하는 단계; 상기 변환된 전압에 대응하는 위상차 값을 구하는 단계; 및 상기 구해진 위상차 값만큼 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 단계를 포함한다.

상기된 본 발명에 의하면, 증폭기 배열을 이루는 각 증폭기의 출력 펄스들의 위상을 자동으로 일치시킴으로써, 수동으로 위상이 일치하도록 조절하는 번거로움을 없앨 수 있고, 신뢰성과 효율성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 제1 증폭기(10)로부터 출력되는 펄스 신호와 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 펄스 신호의 예를 나타내다.
도 3은, 제1 펄스와, 반전된 제2 펄스, 그리고 이 두 펄스를 가산하여 생성한 펄스를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법의 흐름도를 나타낸다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치의 구성을 나타낸다.

본 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치(100)는 복수 개의 증폭기들(10, 20, ..., 30)로부터 펄스 신호를 입력받고, 각 입력 펄스의 위상을 조절하여 결합기(200)로 출력한다. 결합기(200)는 복수 개의 펄스를 결합하여 안테나로 제공한다.

도 2는 제1 증폭기(10)로부터 출력되는 펄스 신호와 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 펄스 신호의 예를 나타내다. 이상적으로는 두 펄스 신호는 동일한 펄스폭과 펄스 주기, 그리고 동일한 위상을 가지나, 이미 설명한 바와 같이 잡음이나 증폭기의 특성 등으로 인하여 도시된 바와 같이 위상 차이가 발생하게 된다. 각 증폭기의 펄스 신호를 결합하여 최대의 출력을 내기 위해서는 각 증폭기에서 출력되는 펄스의 위상을 동일하게 하여야 한다.

다시 도 1을 참조하면, 다수의 증폭기들(10, 20, ..., 30) 중 어느 하나가 기준이 되는 증폭기로 설정된다. 본 실시예에 의하면 제1 증폭기(10)가 기준이 되는 증폭기로 설정되고, 다른 증폭기들(20, ..., 30)로부터 출력되는 펄스의 위상이 기준이 되는 제1 증폭기(10)로부터 출력되는 펄스의 위상에 맞추어진다. 기준이 되는 증폭기는 제1 증폭기(10)가 아닌 다른 증폭기가 될 수 있음은 물론이다.

펄스 위상 조절 장치(100)는 기준이 되는 제1 증폭기(10)로부터 출력되는 제1 펄스와 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 위상차 펄스 생성부(105)와, 생성된 펄스의 펄스폭에 따라 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 제2 펄스의 위상을 조절하는 위상 조절부(145)를 포함한다. 위상차 펄스 생성부(105)와 위상 조절부(145)는 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 펄스의 위상을 조절하기 위한 것이며, 물론 다른 증폭기로부터 출력되는 펄스의 위상을 조절하기 위한 동일한 구성의 펄스 위상 생성부와 위상 조절부가 펄스 위상 조절 장치(100)에 구비된다.

위상차 펄스 생성부(105)는 제1 전력 추출기(110), 제2 전력 추출기(120), 반전기(130), 가산기(140)로 이루어지고, 위상 조절부(145)는 펄스/전압 변환기(150), 전압/위상 변환기(160), 위상 조절기(170)로 이루어진다.

다른 증폭기, 예를 들면 제N 증폭기(30)로부터 출력되는 펄스의 위상을 조절하기 위한 위상차 펄스 생성부와 위상 조절부 역시 마찬가지로, 위상차 펄스 생성부는 제1 전력 추출기(110), 제2 전력 추출기(120), 반전기(130), 가산기(140)로 이루어지고, 위상 조절부는 펄스/전압 변환기(150), 전압/위상 변환기(160), 위상 조절기(170)로 이루어진다.

제1 전력 추출기(110)는 제1 증폭기(10)로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 제1 펄스를 추출한다. 제1 전력 추출기(110)를 통해 제1 증폭기(10)로부터 출력되는 대부분의 전력은 결합기(200)로 전달되며, 위상차 측정을 위해 매우 작은 부분의 전력이 추출된다.

제2 전력 추출기(120)는 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 제2 펄스를 추출한다. 제2 전력 추출기(120)를 통해 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 대부분의 전력은 위상 조절기(170)를 거쳐 결합기(200)로 전달되며, 위상차 측정을 위해 매우 작은 부분의 전력이 추출된다. 제1 전력 추출기(110)와 제2 전력 추출기(120)로부터 위상차 측정을 위해 추출되는 전력의 크기는 동일하다.

반전기(130)는 제2 전력 추출기(120)에서 추출된 제2 펄스를 반전시키고, 가산기(140)는 제1 전력 추출기(110)에서 추출된 제1 펄스와 상기 반전된 제2 펄스를 가산한다. 도 3을 참조하면, 제1 펄스와, 반전된 제2 펄스, 그리고 이 두 펄스를 가산하여 생성한 펄스가 도시된다. 두 펄스를 가산함으로써 제1 펄스와 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스, 즉 두 펄스의 위상 차이에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스가 생성된다. 그러면 위상 조절부(145)는 상기 생성된 펄스의 펄스폭에 따라 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 펄스의 위상을 조절한다.

펄스/전압 변환기(150)는 가산기(150)에서 생성된 펄스의 펄스폭을 전압으로 변환한다. 이때 펄스/전압 변환기(150)는 가산기(150)에서 생성된 펄스가 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 제2 펄스보다 앞서는 경우는 (-) 전압을, 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 제2 펄스보다 뒤서는 경우는 (+) 전압을 발생시키고, 전압의 크기는 펄스폭에 비례하도록 생성할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가산기(150)에서 생성된 펄스가 제2 펄스보다 뒤서는 경우는 제2 펄스가 제1 펄스보다 위상이 빠른 경우이다. 이때 펄스/전압 변환기(150)는 (+) 전압을 발생시키고, 제2 펄스를 지연시킴으로써 위상을 제1 펄스와 일치시킬 수 있다. 반대로, 가산기(150)에서 생성된 펄스가 제2 펄스보다 앞서는 경우라면 제2 펄스가 제1 펄스보다 위상이 늦은 경우이다. 이때 펄스/전압 변환기(150)는 (-) 전압을 발생시키고, 제2 펄스를 앞당김으로써 위상을 제1 펄스와 일치시킬 수 있다.

전압 위상 변환기(160)는 변환된 전압에 대응하는 위상차 값을 구한다. 위상차 값의 단위는 시간일 수 있다. 전압 위상 변환기(160)는 펄스/전압 변환기(150)로부터 출력되는 전압 값들에 대응하는 위상차 값들이 정의된 룩업 테이블을 구비하고, 이 룩업 테이블을 이용하여 위상차 값을 구하거나, 또는 전압과 위상차 값의 관계를 나타내는 관계식을 바탕으로 위상차 값을 구할 수도 있다. 위상차 값 역시 펄스/전압 변환기(150)에서 출력되는 전압과 동일 부호일 수 있다.

전압 위상 변환기(160)에서 구해진 위상차 값은 위상 조절기(170)로 입력된다. 위상 조절기(170)는 이 위상차 값만큼 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 제2 펄스의 위상을 조절한다. 위상차 값이 부호가 (+)이면 해당 위상차 값만큼 제2 펄스를 지연시키고, 위상차 값이 부호가 (-)이면 해당 위상차 값만큼 제2 펄스를 앞당긴다.

이미, 설명한 바와 같이, 위상차 펄스 생성부(105)와 위상 조절부(145)는 제2 증폭기(20) 외의 다른 증폭기에 대하여도 동일하게 구비되어 동작한다.

한편, 두 펄스 간의 위상차가 매우 작은 경우라면, 굳이 위상을 조절하여 일치시키지 않을 수도 있다. 따라서 도시되지는 않았으나, 펄스 전압 변환기(150)에서 출력되는 전압이 일정 범위 내인지 판단하고, 일정 범위 내라면 위상 조절기(170)의 동작을 차단시키는 수단을 더 구비할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법의 흐름도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법은 이상에서 설명된 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치에서 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서 이하 생략된 내용이라 하더라도 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법에도 적용된다.

제1 증폭기(10)로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 제1 펄스를 추출하고(410단계), 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 제2 펄스를 추출한다(420단계).

다음으로, 제2 펄스를 반전시키고(430단계), 제1 펄스와 반전된 제2 펄스를 가산하여 제1 펄스와 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성한다(440단계).

상기 440단계에서 생성된 펄스의 펄스폭을 전압으로 변환하고(450단계), 그 전압에 대응하는 위상차 값을 구한다(460단계). 그리고 그 위상차 값만큼 제2 증폭기(20)로부터 출력되는 제2 펄스의 위상을 조절한다(470단계).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

기준이 되는 제1 증폭기로부터 출력되는 제1 펄스와 제2 증폭기로부터 출력되는 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 위상차 펄스 생성부; 및
생성된 상기 펄스의 펄스폭에 따라 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 위상 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치.
제1항에 있어서, 상기 위상차 펄스 생성부는,
상기 제1 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제1 펄스를 추출하는 제1 전력 추출기; 및
상기 제2 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제2 펄스를 추출하는 제2 전력 추출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치.
제1항에 있어서, 상기 위상차 펄스 생성부는,
상기 제2 펄스를 반전시키는 반전기; 및
상기 제1 펄스와 반전된 상기 제2 펄스를 가산함으로써 상기 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 장치.
제1항에 있어서,
상기 위상 조절부는,
생성된 상기 펄스의 펄스폭을 전압으로 변환하는 펄스/전압 변환기;
변환된 상기 전압에 대응하는 위상차 값을 구하는 전압/위상 변환기; 및
구해진 상기 위상차 값만큼 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 위상 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 위상 조절 장치.
(a) 기준이 되는 제1 증폭기로부터 출력되는 제1 펄스와 제2 증폭기로부터 출력되는 제2 펄스의 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 단계; 및
(b) 생성된 상기 펄스의 펄스폭에 따라 상기 제2 증폭기로부터 출력되는 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법.
제5항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 제1 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제1 펄스를 추출하는 단계; 및
상기 제2 증폭기로부터 출력되는 신호의 일부 전력을 추출하여 상기 제2 펄스를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법.
제5항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
상기 제2 펄스를 반전시키는 단계; 및
상기 제1 펄스와 반전된 상기 제2 펄스를 가산함으로써 상기 위상 차이에 해당하는 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 펄스 위상 조절 방법.
제5항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
생성된 상기 펄스의 펄스폭을 전압으로 변환하는 단계;
변환된 상기 전압에 대응하는 위상차 값을 구하는 단계; 및
구해진 상기 위상차 값만큼 상기 제2 펄스의 위상을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기 배열의 위상 조절 방법.