KR101061513B1 - 잡음 지수 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잡음 지수 측정에 관한 것이다. 본 발명의 잡음 지수 측정 장치는 무선(RF) 신호를 발생하는 RF 신호 발생기, 직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원, RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하고, 잡음 지수 측정 신호를 피시험기기의 입력 단자로 제공하는 결합기, 및 직류 바이어스 전압을 발생하고, 피시험기기의 출력 단자로부터 출력되는 신호를 사용하여 피시험기기의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 분석기를 포함한다.

잡음 지수 측정 장치, 잡음 지수 분석기, 잡음 신호원, RF 신호 발생기, 결합기

Description

잡음 지수 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING NOISE FIGURE}

본 발명은 잡음 지수를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부의 위성항법지상국시스템 및 탐색구조단말기 개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2007-S-301-03, 과제명 : 위성항법지상국시스템 및 탐색구조단말기 기술 개발].

일반적인 무선(Raido Frequency, 이하 ‘RF’라 칭하기로 함) 시스템은 다수의 RF 부품들로 구성된다. 이러한 RF 부품들의 잡음 지수를 측정하기 위해서 잡음 지수 분석기(Noise Figure Analyzer)가 사용된다.

측정되는 RF 부품의 이득으로 인해 잡음 지수 분석기는 잡음 지수 측정 오차를 갖는다. 일예로, 잡음 지수 분석기는 잡음 지수 측정 오차를 감소하기 위해 내부에 감쇄기를 포함할 수 있다. 하지만, RF 부품의 최대 이득이 특정 이득값(일예로, 최대 이득이 70dB) 이상이 되는 경우, 잡음 지수 분석기는 감쇄기의 감쇄율을 최고로 설정하더라도 5dB 이상의 잡음 지수 측정 오차를 갖는다.

한편, RF 시스템은 잡음 지수 측정 오차가 발생된 RF 부품들을 사용하여 구성될 수 있다. 이러한 경우, RF 시스템의 성능은 감소되거나 RF 시스템의 기능이 정상적으로 수행될 수 없다. 따라서, 정확한 잡음 지수가 측정되어야 하는 RF 부품은 잡음 지수 분석기를 사용하여 잡음 지수를 측정할 수 없다. 중요한 RF 부품은 내부의 소자 각각을 측정 및 계산하여 잡음 지수를 획득한다. 잡음 지수가 정확히 측정되어야 하는 RF 부품에 대해 잡음 지수 분석기는 잡음 지수를 정확히 측정하지 못한다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 증폭이득이 높은 피시험기기의 잡음 지수를 정확히 측정하는 잡음 지수 측정 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 잡음 지수 측정 장치는 무선(RF) 신호를 발생하는 RF 신호 발생기, 직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원, 상기 RF 신호와 상기 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하고, 상기 잡음 지수 측정 신호를 피시험기기의 입력 단자로 제공하는 결합기, 및 상기 직류 바이어스 전압을 발생하고, 상기 피시험기기의 출력 단자로부터 출력되는 신호를 사용하여 상기 피시험기기의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 분석기를 포함하고, 상기 RF 신호의 주파수는 상기 피시험기기의 측정 주파수 범위의 외부 영역인 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 잡음 지수 분석기는 상기 잡음 신호원에 연결되는 직류 바이어스 단자, 및 상기 피시험기기에 연결되는 RF 단자를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 RF 신호 발생기는 상기 피시험기기의 이득을 감소시킬 수 있는 전력을 갖는 RF 신호를 발생한다.
이 실시예에 있어서, 상기 RF 신호는 피시험기기의 측정 주파수 범위에 포함되지 않는다.
이 실시예에 있어서, 상기 피시험기기의 출력 신호의 이득을 감쇄하여 상기 잡음 지수 분석기로 제공하는 감쇄기를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 잡음 지수 분석기는 상기 잡음 지수를 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 잡음 지수 측정 방법은 RF 신호와 잡음 신호를 발생하는 단계, 상기 RF 신호와 상기 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하는 단계, 피시험기기에 상기 잡음 지수 측정 신호를 제공하는 단계, 및 상기 피시험기기로부터 출력되는 신호를 사용하여 잡음 지수를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 RF 신호의 주파수는 상기 피시험기기의 측정 주파수 범위의 외부 영역인 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 RF 신호를 발생하는 단계는 상기 피시험 기기의 이득을 감소시킬 수 있는 전력을 갖는 RF 신호를 발생하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 잡음 지수를 측정하는 단계는 상기 피시험 기기로부터 출력되는 신호를 감쇄하는 단계, 및 상기 감쇄된 신호를 사용하여 상기 잡음 지수를 측정하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 측정된 잡음 지수를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 잡음 지수 측정 장치는 피시험기기에 유입되는 열잡음 신호의 이득을 RF신호를 이용하여 감소시킴으로서 피시험기기의 정확한 잡음 지수를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 잡음 지수 측정 장치는 피시험 기기의 잡음 지수를 정확히 측정함으로서 피시험기기로 구성된 시스템의 성능을 보장할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 피시험기기(Device Under Test, 이하 ‘DUT’라 칭하기로 함)의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 측정 장치 및 방법을 제공한다. 여기서, DUT는 시험 상태에 있는 기기를 의미한다. 일예로, DUT는 무선(Radio Frequency, 이하 ‘RF’라 칭하기로 함) 시스템을 구성하는 RF 부품을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 지수 측정 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 잡음 지수 측정 장치는 잡음 지수 분석기(10), RF 신호 발생기(RF signal generator)(20), 잡음 신호원(noise source)(30), 및 결합기(combiner)(40)를 포함한다.

잡음 지수 분석기(10)는 DUT(50)가 가지고 있는 고유의 잡음을 측정하여 DUT(50)의 잡음 지수를 출력한다.

잡음 지수 분석기(10)의 직류 바이어스(DC bias) 단자(a)는 잡음 신호원(30)에 연결되고, 직류 바이어스 전압을 잡음 신호원(30)에 제공한다. 잡음 지수 분석기(10)는 잡음 신호원(30)의 잡음 특성(입력 잡음 또는 잡음 신호원의 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 등)에 대한 정보를 저장한다.

잡음 지수 분석기(10)의 RF 입력 단자(b)는 DUT(50)와 연결된다. 잡음 지수 분석기(10)는 DUT(50)로부터 출력되는 신호를 입력받아 DUT(50)의 잡음 지수를 측정한다. 잡음 지수 분석기(10)는 측정된 DUT(50)의 잡음 지수를 디스플레이 장치 등을 통해서 출력할 수 있다.

RF 신호 발생기(20)는 RF 신호를 발생한다. RF 신호 발생기(20)는 DUT(50)의 측정 주파수에 포함되지 않는 RF 신호를 발생한다. 이때, RF 신호 발생기(20)는 DUT(50)의 측정 주파수에 인접한 대역의 주파수를 갖도록 RF 신호를 발생한다.

RF 신호 발생기(20)는 DUT(50)의 이득을 충분히 감소시킬 수 있는 RF 신호를 발생한다. DUT(50) 내부에 일예로, 자동 이득 제어기(AGC: Automatic Gain Controller)가 포함되더라도 RF 신호 발생기(20)의 RF 신호에 의해 자동 이득 제어기의 이득은 감소된다. 자동 이득 제어기의 감소된 이득을 통해 DUT(50)의 잡음 지수 특성은 열화되지 않고, 이로 인해 DUT(50)를 통해 출력되는 신호는 잡음 지수 분석기(10)에서 잡음 지수를 측정할 수 있는 범위가 된다.

잡음 신호원(30)은 잡음 지수 분석기(10)의 직류 바이어스 단자(a)에 연결된다. 잡음 신호원(30)은 직류 바이어스 단자(a)를 통해 제공되는 직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생한다. 잡음 신호원(30)에서 발생된 잡음 신호는 잡음 지수 분석기(10)에서 DUT(50)의 잡음 지수 측정을 위해 생성된 신호이다.

결합기(40)는 RF 신호 발생기(20)의 RF 신호와 잡음 신호원(30)의 잡음 신호를 결합한다. 결합기(40)는 RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생한다. 결합기(40)는 잡음 지수 측정 신호를 DUT(50)로 출력한다. 일반적 으로, DUT(50)의 이득이 높은 경우, DUT(50)는 잡음 신호원(30)의 잡음 신호와 일반적인 열잡음 신호를 동시에 높은 이득으로 증폭할 수 있다. 잡음 신호원(30)의 잡음 신호와 열잡음 신호를 구분하지 못하거나, 증폭된 열잡음 신호가 증폭된 잡음 신호보다 큰 값을 갖는 경우, 잡음 지수 분석기(10)에서 잡음 지수 측정 오차가 발생한다. 결합기(40)는 DUT(50)의 이득을 감소할 수 있는 RF 신호를 잡음 신호와 결합하여 DUT(50)로 제공한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 지수 측정 장치는 DUT(50)와 잡음 지수 분석기(10)의 입력 단자(a) 사이에 감쇄기(미도시)를 추가로 사용할 수도 있다. 감쇄기는 DUT(50)의 출력 신호의 이득을 감쇄하고, 이득이 감쇄된 신호를 잡음 지수 분석기(10)로 제공할 수도 있다.

이와 같이 감쇄기를 추가로 사용하는 경우에는 잡음 지수 측정 오차를 더욱 감소시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DUT에 입력되는 잡음 지수 측정 신호의 발생을 개념적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, RF 신호원(21)은 RF 신호원 제어 신호에 응답하여 RF 신호를 발생한다. RF 신호원(21)은 일예로 국부 발진기를 사용하여 구현될 수 있다. RF 신호원(21)은 RF 신호 발생기(20) 내부에 포함된다. 또한 RF 신호원 제어 신호는 RF 신호 발생기(20) 내부에서 발생된 신호이거나 RF 신호 발생기(20) 외부로부터 제공된 신호일 수 있다.

잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원(30)은 잡음 신호원 제어 신호에 의해 제 어된다. 잡음 신호원 제어 신호는 잡음 지수 분석기(10)로부터 출력되는 직류 바이어스 전압이다.

결합기(40)는 RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생한다. 결합기(40)는 잡음 지수 측정 신호를 DUT(50)로 제공한다.

잡음 지수 측정 신호는 DUT(50)의 증폭 소자들에서 이득 압축 현상을 발생시킨다. 잡음 지수 측정 신호에 포함된 RF 신호는 DUT(50)의 증폭 소자들에 대해 이득을 감소시켜 열잡음의 증폭을 방지한다.

도 3은 도 1에 도시된 잡음 지수 측정 장치의 동작을 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, S110단계에서 RF 신호 발생기(20)는 RF 신호를 발생하고, 잡음 신호원(30)은 잡음 신호를 발생한다.

여기서, RF 신호 발생기(20)에서 발생된 RF 신호는 다음과 같은 특성을 갖는다. RF 신호의 주파수는 DUT(50)의 측정 주파수 범위에 포함되지 않는다. 하지만, RF 신호의 주파수는 DUT(50)의 측정 주파수 범위에 가까운 주파수를 갖는다. RF 신호의 전력은 DUT(50)의 이득을 충분히 감소시킬 수 있을 정도로 큰 값을 갖는다.

S120단계에서 결합기(40)는 RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생한다. 결합기(40)는 RF 신호를 잡음 신호와 함께 결합하여 DUT(50)의 잡음 신호 측정을 위한 잡음 신호로 제공한다.

S130단계에서 결합기(40)는 잡음 지수 측정 신호를 DUT(50)로 출력한다. 잡음 지수 측정 신호에 포함된 RF 신호는 DUT(50)의 증폭 소자(일예로, 증폭기) 의 이득을 감소시킨다. 따라서, DUT(50)는 열잡음 신호(잡음 지수 측정 신호에 포함된 잡음 신호를 제외한 잡음 신호)의 이득을 감소시킨다.

S140단계에서 잡음 지수 분석기(10)는 DUT(50)로부터 출력되는 신호를 사용하여 잡음 지수를 측정한다. 잡음 지수 분석기(10)는 잡음 지수 측정 시 오차를 감소할 수 있다. 잡음 지수 분석기(10)는 측정된 잡음 지수를 디스플레이할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 지수 측정 장치의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DUT에 입력되는 잡음 지수 측정 신호의 발생을 개념적으로 도시한 도면, 및

도 3은 도 1에 도시된 잡음 지수 측정 장치의 동작을 도시한 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 잡음 지수 분석기 20: RF 신호 발생기

30: 잡음 신호원 40: 결합기

50: 피시험기기 21: RF 신호원

Claims (9)

1. 무선(RF) 신호를 발생하는 RF 신호 발생기;

   직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원;

   상기 RF 신호와 상기 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하고, 상기 잡음 지수 측정 신호를 피시험기기로 제공하는 결합기; 및

   상기 직류 바이어스 전압을 발생하고, 상기 피시험기기로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 피시험기기의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 분석기를 포함하고,

   상기 RF 신호의 주파수는 상기 피시험기기의 측정 주파수 범위의 외부 영역인 것을 특징으로 하는 잡음 지수 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 잡음 지수 분석기는

   상기 잡음 신호원에 연결되는 직류 바이어스 단자; 및

   상기 피시험기기에 연결되는 RF 단자를 포함하는 잡음 지수 측정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 신호 발생기는 상기 피시험기기의 이득을 감소시킬 수 있는 전력을 갖는 RF 신호를 발생하는 잡음 지수 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 피시험기기의 출력 신호의 이득을 감쇄하여 상기 잡음 지수 분석기로 제공하는 감쇄기를 더 포함하는 잡음 지수 측정 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 잡음 지수 분석기는

   상기 잡음 지수를 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함하는 잡음지수 측정 장치.
6. 무선(RF) 신호와 잡음 신호를 발생하는 단계;

   상기 RF 신호와 상기 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하는 단계;

   피시험기기에 상기 잡음 지수 측정 신호를 제공하는 단계; 및

   상기 피시험기기로부터 출력되는 신호를 사용하여 잡음 지수를 측정하는 단계를 포함하고,

   상기 RF 신호의 주파수는 상기 피시험기기의 측정 주파수 범위의 외부 영역인 것을 특징으로 하는 잡음 지수 측정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 RF 신호를 발생하는 단계는

   상기 피시험 기기의 이득을 감소시킬 수 있는 전력을 갖는 RF 신호를 발생하는 단계를 포함하는 잡음 지수 측정 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 잡음 지수를 측정하는 단계는

   상기 피시험 기기로부터 출력되는 신호를 감쇄하는 단계; 및

   상기 감쇄된 신호를 사용하여 상기 잡음 지수를 측정하는 단계를 포함하는 잡음 지수 측정 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 측정된 잡음 지수를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 잡음 지수 측정 방법.

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