KR101281634B1 - 신호 측정 장치 및 제어 방법 - Google Patents

신호 측정 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 신호 측정 장치는, 입력 신호를 제1 제어신호에 따라 가변적으로 감쇄시키는 감쇄기; 상기 감쇄기로부터의 신호를 제2 제어신호에 따라 증폭하거나 증폭하지 않는 전치증폭부; 상기 전치증폭부로부터의 신호의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력을 산출하는 전력검출부; 및 상기 산출된 첨두전력, 평균전력, RMS 전력에 따라 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 발생시켜 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신호 측정 장치 및 제어 방법{Signal measurement apparatus and control method thereof}
본 발명은 신호 측정 장치 및 그것의 제어 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 신호의 주파수 또는 전력을 측정하기 위한 신호 측정 장치 및 그것의 제어 방법에 관한 것이다.
기존의 전자기간섭(EMI) 측정기 또는 스펙트럼 분석기와 같은 신호 측정 장치는 내부적으로 입력단 감쇄기와 전치증폭기를 구비하고, 입력 신호의 전력크기에 따라 사용자가 수동으로 입력단 감쇄기와 전치증폭기를 수동으로 설정하도록 한다. 즉, 사용자가 수동으로 측정 장치의 입력단 감쇄기나 전치증폭기의 설정을 변경해 가면서 측정된 값이 올바른지 판단하여야 한다.
이러한 기존의 신호 측정 장치에서는 특히 반복적인 측정을 수행하는 경우 매 측정시마다 수동으로 설정을 변경하여야 하고 부적절한 설정시에는 측정값에 오류가 발생할 수 있다. 예컨대 큰 전력을 가진 신호가 입력될 때 입력단 감쇄기의 감쇄량이 너무 낮게 설정되면, 수신부가 포화되어 측정값이 실제값보다 낮게 얻어지거나 과입력으로 손상을 받을 수 있다. 반대로 작은 전력을 가진 신호가 입력될 때 입력단 감쇄기의 감쇄량이 너무 높게 설정되면 측정 대상 신호가 측정 장치의 자체 노이즈에 묻혀서 올바른 측정값을 얻을 수 없게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신호 측정 장치의 감쇄기와 전치증폭기의 설정을 자동적으로 수행되도록 하여 사용자의 부적절한 설정으로 인한 측정 오류를 방지하고 측정의 편리성을 제공할 수 있는 신호 측정 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 신호 측정 장치는, 입력 신호를 제1 제어신호에 따라 가변적으로 감쇄시키는 감쇄기; 상기 감쇄기로부터의 신호를 제2 제어신호에 따라 증폭하거나 증폭하지 않는 전치증폭부; 상기 전치증폭부로부터의 신호의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력을 산출하는 전력검출부; 및 상기 산출된 첨두전력, 평균전력, RMS 전력에 따라 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 발생시켜 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단하고, 협대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하고, 광대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 산출된 첨두전력, 평균전력에 따라 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단할 수 있다.
상기 제어부가 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서, 상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어할 수 있다.
상기 제어부가 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서, 상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부가 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서, 상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어할 수 있다.
상기 제어부가 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어함에 있어서, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전의 감쇄량으로 설정할 수 있다.
상기 제어부가 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서, 상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제거하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부가 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어함에 있어서, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전의 감쇄량으로 설정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 신호 측정 장치의 제어 방법에서, 상기 신호 측정 장치는 입력 신호를 가변적으로 감쇄시키는 감쇄기 및 상기 감쇄기로부터의 신호를 증폭하거나 증폭하지 않는 전치증폭부를 포함하고, 상기 제어 방법은, 상기 전치증폭부로부터의 신호의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 첨두전력, 평균전력, RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어하는 단계는, 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단하는 단계; 협대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계; 및 광대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단하는 단계는 상기 산출된 첨두전력, 평균전력에 따라 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단할 수 있다.
상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어할 수 있다.
상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다.
상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어할 수 있다.
상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하는 것은, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전의 감쇄량으로 설정할 수 있다.
상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제거하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다.
상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어하는 것은, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전의 감쇄량으로 설정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 상기된 본 발명에 따른 신호 측정 장치의 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
상기된 본 발명에 의하면, 신호 측정 장치의 감쇄기와 전치증폭기의 설정을 자동적으로 수행되도록 하여 사용자의 부적절한 설정으로 인한 측정 오류를 방지하고 측정의 편리성을 제공할 수 있는 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 측정 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(180)의 제어 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(180)의 제어 방법의 보다 구체적인 흐름도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 큰 신호가 입력되는 경우와 작은 신호가 입력되는 경우에 신호 레벨이 변화되는 모습의 예를 보여준다.
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 신호 측정 장치의 블록도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 신호 측정 장치는 입력되는 신호의 주파수 또는 전력크기를 측정하는 기능을 한다. 경우에 따라 신호 측정 장치는 주파수 또는 전력크기 외에 신호의 진폭, 노이즈, 상호변조왜곡 등 입력되는 신호와 관련된 여러 특성을 측정할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 신호 측정 장치는 감쇄기(110), 전치 대역선택기(120), 전치증폭부(130), 신호처리부(140), 아날로그디지털변환기(이하, ADC)(150), 전력검출부(160), 메모리(170), 제어부(180), 표시부(190)를 포함하여 이루어진다.
감쇄기(110)는 신호 측정 장치의 입력단에 마련되며, 안테나로부터 RF 신호를 입력받고, 입력되는 신호를 제어부(180)로부터의 제1 제어신호에 따라 가변적으로 감쇄시킨다. 예컨대, 감쇄기(110)는 상기 제1 제어신호에 따라 0dB에서 55dB 사이에서 단위감쇄량 5dB 간격으로 그 감쇄량이 설정될 수 있다.
전치 대역선택기(120)는 일종의 대역통과필터로 측정하고자 하는 대역의 신호만 통과시켜 다른 대역에 있는 신호로 인한 측정 왜곡을 방지하는 역할을 한다. 전치 대역선택기(120)의 통과대역은 사용자 설정에 따라서 또는 제어부(180)의 제어에 따라서 조정될 수 있다.
전치증폭부(130)는 감쇄기(110)와 전치 대역선택기(120)를 통과한 신호를 증폭하거나 또는 증폭하지 않고 그대로 통과시키는 역할을 한다. 여기서 전치증폭부(130)의 증폭 여부는 제어부(180)로부터의 제2 제어신호에 따라 결정된다. 예컨대 전치증폭부(130)는 도시된 바와 같이 증폭기(131)와, 증폭기(131)의 입력단과 출력단에 각각 마련되는 스위치(132, 133)로 이루어질 수 있다. 증폭기(131)는 소정의 증폭이득(예컨대 20dB)을 가진다. 스위치(132, 133)는 상기 제2 제어신호에 따라 전치증폭부(130) 내 신호의 경로를 증폭기(131)를 거치는 경로와 증폭기(131)를 거치지 않는 경로중 어느 하나로 선택한다. 증폭기(131)를 거치는 경로가 선택되면 신호는 증폭기(131)의 증폭이득만큼 증폭되어 신호처리부(140)로 입력되고, 증폭기(131)를 거치지 않는 경로가 선택되면 신호는 증폭되지 않고 신호처리부(140)로 입력된다. 이하 명세서에서, 신호가 증폭기(131)를 거치게 되는 상태를 전치증폭부(130)의 'ON' 상태로 표현하고, 신호가 증폭기(131)를 거치치 않게 되는 상태를 전치증폭부(130)의 'OFF' 상태로 표현하기로 한다.
신호처리부(140)는 입력되는 RF 신호를 IF 신호로 변환한다. 주파수 변환을 위하여 신호처리부(140)는 믹서와 발진기를 구비할 수 있다. 변환 주파수는 사용자 설정에 따라서 또는 제어부(180)의 제어에 따라서 조정될 수 있다.
ADC(150)는 신호처리부(140)로부터의 신호를 샘플링 및 양자화하여 디지털 신호로 변환한다. ADC(150)는 입력되는 신호가 일정 레벨을 초과하여 과부하되는 경우 과부하신호(overload)를 제어부(180)로 출력한다.
전력검출부(160)는 ADC(150)에서 샘플링된 전압 값을 입력받아서, 첨두전력, 평균전력, RMS 전력 값을 산출한다. 첨두전력은 샘플링된 전압 값들 중에서 최대값을 전력값으로 변환함으로써 구해진다. 평균전력은 샘플링된 전압 값들을 일정 시간 범위에서 평균한 평균값을 전력값으로 변환함으로써 구해진다. RMS 전력은 샘플링된 전압 값들을 각각 제곱하여 일정 시간 범위에서 평균을 구하고, 이렇게 구해진 평균의 제곱근을 계산함으로써 구해진다. 전력검출부(160)의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력은 제어부(180)로 입력된다.
메모리(170)에는 신호 측정 장치의 각종 설정 파라미터와 신호 측정 장치 자체의 노이즈 전력(ambient noise level)을 저장한다. 메모리(170)에 저장된 설정 파라미터와 노이즈 전력은 제어부(180)로 제공된다. 이하 명세서에서, 신호 측정 장치 자체의 노이즈 전력은 편의상 '자체노이즈'라고 표현하기로 한다. 상기 자체노이즈는 두 가지 값이 있을 수 있는데, 전치증폭부(130)가 ON 상태일 때의 자체노이즈와 전치즉폭부(130)가 OFF 상태일 때의 자체노이즈이다.
제어부(180)는 메모리(170)로부터의 설정 파라미터와 노이즈 전력, 전력검출부(160)로부터의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력 등의 데이터를 입력받아, 표시부(190)에 표시할 수 있는 형태의 신호로 변환하여 표시부(190)에 제공한다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)로부터의 설정 파라미터와 노이즈 전력, 전력검출부(160)로부터의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력을 바탕으로, 감쇄기(110), 전치증폭부(130)를 제어한다. 필요에 따라 제어부(180)는 전치 대역선택기(120), 신호처리부(140), ADC(150), 전력검출부(160) 표시부(190)를 제어할 수도 있다. 감쇄기(110)를 제어하기 위하여, 일 예로 제어부(180)는 감쇄기(110)의 감쇄량에 대응하는 제1 제어 신호를 발생시켜 감쇄기(110)에 인가할 수 있다. 다른 예로 제어부(180)는 감쇄량의 '증가' 및 '감소'에 대응하는 제1 제어 신호를 감쇄기(110)에 인가할 수도 있다. 감쇄기(110)는 인가되는 제1 제어 신호에 응답하여 감쇄량을 설정 혹은 변경한다. 전치증폭부(130)를 제어하기 위하여, 제어부(180)는 전치증폭부(130)의 'ON' 및 'OFF'에 대응하는 제2 제어 신호를 발생시켜 전치증폭부(130)에 인가하거나, 즉 스위치(132, 133)의 절환 상태를 변경하는 제2 제어 신호를 스위치(132, 133)에 인가할 수 있다. 전치증폭부(130)는 인가되는 제2 제어 신호에 응답하여 'ON' 또는 'OFF'로 상태를 변경한다.
표시부(190)는 제어부(180)로부터 입력되는 신호에 따라서 신호의 주파수, 전력크기 등의 측정값을 표시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(180)의 제어 방법의 흐름도를 나타낸다.
210단계에서, 제어부(180)는 우선 제어 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 여기서 제어 진입 조건이란 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)의 설정, 즉 감쇄기(110)의 감쇄량 또는 전치증폭부(130)의 ON/OFF의 제어를 수행할 조건을 의미한다. 만일 입력되는 신호가 감쇄기(110) 및 전치증폭부(130)의 현재 설정(또는 초기 설정)을 변경하지 않아도 올바른 측정값을 얻을 수 있는 신호라면 굳이 이하와 같은 제어 과정을 수행하지 않아도 되기 때문이다. 제어 진입 조건은 ADC(150)의 과부하 여부 또는 ADC(150)에서 얻어진 첨두전력을 가지고 판단할 수 있다. 예컨대, ADC(150)가 과부하되거나 또는 첨두전력이 소정의 범위를 벗어나는 경우라면 제어 진입 조건이 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서 판단 기준이 되는 첨두 전력의 범위는 자체노이즈, 감쇄기(110)의 현재 감쇄량에 따라서 결정될 수 있다. 제어 진입 조건에 관하여는 도 3을 통하여 보다 상세히 설명할 것이다.
220단계에서, 제어부(180)는 신호 측정 장치에 입력된 신호가 협대역(narrow band) 신호인지 광대역(broad band) 신호인지 판단한다. 본 발명의 실시예에서, 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지에 따라 감쇄기(110)와 전치증폭부(130)를 제어하는 양상을 달리 한다. 신호의 특성상, 광대역 신호는 신호의 첨두전력에 측정 조건을 최적화시킬 필요가 있고 협대역 신호는 신호의 RMS 전력에 측정 조건을 최적화시킬 필요가 있기 때문이다. 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지는 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력과 평균전력의 차이에 따라서 판단할 수 있다. 예컨대, 첨두전력과 평균전력의 차이가 특정 값 이하이면 협대역 신호로, 첨두전력과 평균전력의 차이가 특정 값 이상이면 광대역 신호로 판단한다.
입력 신호가 광대역 신호인 경우 230단계로 진행하여 제어부(180)는 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)의 설정을 변경하면서 변경 전후의 첨두전력 변화 여부에 따라 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)를 제어한다. 예컨대, 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)의 설정을 변경하였더니 첨두전력의 변화가 거의 없다면(예컨대 일정값 미만이라면) 설정 변경을 계속하고, 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)의 설정을 변경하였더니 첨두전력이 비교적 많이 변화했다면(예컨대 일정값 이상이라면) 변경 바로 전의 설정으로 감쇄기(110) 및 전치증폭부(130)를 설정한다. 이렇게 함으로써 감쇄기(110)와 전치증폭부(130)의 설정을 최적의 측정 조건으로 할 수 있다.
입력 신호가 협대역 신호인 경우 240단계로 진행하여 제어부(180)는 전력검출부(160)에서 얻어진 RMS 전력에 따라 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)를 제어한다. 예컨대 제어부(180)는 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)를 제어하여 결과적으로, 전력검출부(160)에서 얻어지는 RMS 전력이 최적 측정 범위 내에 들어오도록 하거나, 큰 입력신호에 대하여 전치증폭부(130)가 OFF 되고 감쇄기(110)의 감쇄량이 최대가 되도록 하거나, 작은 입력신호에 대하여 전치증폭부(130)가 ON 되고 감쇄량이 0(최소)이 되도록 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(180)의 제어 방법의 보다 구체적인 흐름도를 나타낸다. 도 3은 입력 신호가 협대역 신호인 경우를 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이고, 도 4는 입력 신호가 광대역 신호인 경우를 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다. 도 3 및 도 4에서 편의상 다음과 같이 기호를 정의하기로 한다. 또한, 감쇄기(110)의 감쇄량은 0dB에서 최대 55dB까지 단위감쇄량 5dB 간격으로 설정 가능한 것으로 가정한다.
Pre-Amp : 전치증폭부(130)
Ambient_Pre-Amp_ON : 전치증폭부(130) ON 시의 자체노이즈
Ambient_Pre-Amp_OFF : 전치증폭부(130) OFF 시의 자체노이즈
Peak : 첨두전력
RMS : RMS 전력
Atten : 감쇄기(110)의 감쇄량
p_Peak : 설정변경 바로 전의 첨두전력
NB : 협대역
BB : 광대역
우선 도 3을 참조하여, 입력 신호가 협대역 신호인 경우의 제어부(180)의 제어 방법에 관하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 제어부(180)는 우선 설정변수 Limit를 결정한다(305단계). Limit는 제어 진입 조건을 판단할 때 등에서 활용되는 변수로서, 전치증폭부(130)의 ON/OFF 상태, 자체노이즈, 감쇄기(110)의 현재 감쇄량을 바탕으로 결정된다. 예컨대 도시된 바와 같이 전치증폭부(130)가 ON 상태일 때의 Limit 값은 Ambient_Pre-Amp_ON+Atten+5[dB]로 결정되고, 전치증폭부(130)가 OFF 상태일 때의 Limit 값은 Ambient_Pre-Amp_OFF+Atten+5[dB]로 결정된다.
다음으로 제어부(180)는 제어 진입 조건을 만족하는지 판단한다(310단계). 310단계는 도 2의 210단계에 해당한다. 제어 진입 조건은 ADC(150)가 과부하 상태이면 만족한다. 즉, 제어부(180)는 ADC(150)로부터 과부하신호가 발생하는 경우 제어 진입 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 또는 제어 진입 조건은 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력이 일정 범위, 예컨대 (Limit+5~Limit+15)를 벗어나는 경우에 만족한다. 이 경우는 현재 설정에 비하여 입력 신호가 너무 작거나 큰 경우라고 볼 수 있다. 이러한 제어 진입 조건을 만족하지 않는 경우 본 발명에 따른 제어 과정을 수행하지 않고 종료한다. 즉, 현재(또는 초기) 설정대로 측정을 수행하게 된다.
위와 같은 제어 진입 조건을 만족하면 제어부(180)는 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단한다(315단계). 315단계는 도 2의 220단계에 해당한다. 전술한 바와 같이, 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지는 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력과 평균전력의 차이에 따라서 판단한다. 예컨대, 첨두전력과 평균전력의 차이가 6dB 이하이면 협대역 신호로, 첨두전력과 평균전력의 차이가 6dB를 초과하면 광대역 신호로 판단한다. 광대역 신호로 판단되는 경우 도 2의 230단계(혹은 도 4에서 기술되는 과정들)를 수행한다.
315단계에서 협대역 신호로 판단되는 경우 제어부(180)는 전력검출부(160)에서 얻어지는 RMS 전력이 일정값(예컨대 2000) 이상인지 판단한다(320단계). 여기서, 상기 RMS 전력은 ADC(150)에서 얻어지는 값으로부터 구해진 디지털 값으로 나타내기로 한다. 예컨대 ADC(150)가 12비트 ADC인 경우 RMS 전력의 범위는 0~4095(212-1)가 된다. RMS 전력이 2000 이상인 것은 감쇄기(110)와 전치증폭부(130)의 현재 설정 상에서 입력 신호가 큰 경우를 의미하고, RMS 전력이 2000보다 작은 것은 감쇄기(110)와 전치증폭부(130)의 현재 설정 상에서 입력 신호가 작은 경우를 의미한다. 따라서 전력검출부(160)에서 얻어지는 RMS 전력이 2000 이상이라면 감쇄기(110)의 감쇄량을 증가시키거나 전치증폭부(130)를 OFF 시키기 위하여 325단계로 진행하고, RMS 전력이 2000 미만이라면 감쇄기(110)의 감쇄량을 감소시키거나 전치증폭부(130)를 ON 시키기 위하여 345단계로 진행한다.
320단계에서 RMS 전력이 2000 미만인 경우 제어부(180)는 RMS 전력이 2000-Δ 이하이고 감쇄기(110)의 감쇄량이 0보다 큰지 판단한다(345단계). 여기서, Δ는 최적 측정 범위에 대응하는 RMS 전력의 범위를 나타내기 위한 값이다. 예컨대, Δ가 430이라면, 최적 측정 범위에 대응하는 RMS 전력의 범위는 (2000-430)~(2000)의 범위가 된다.
345단계에서 RMS 전력이 2000-Δ 이하이고 감쇄기(110)의 감쇄량이 0보다 크다는 것은 곧 RMS 전력이 최적 측정 범위 아래인데도 불구하고 현재 감쇄기(110)가 신호를 감쇄시키고 있음을 의미한다. 따라서 이러한 경우 350단계로 진행하여 감쇄기(350)의 감쇄량을 5dB(단위감쇄량) 감소시킨다. 그리고 다시 320단계로 돌아간다.
345단계에서 RMS 전력이 2000-Δ 보다 크거나, 감쇄기(110)의 감쇄량이 0이라는 것은 곧 RMS 전력이 최적 측정 범위 내에 있거나, 현재 감쇄기(110)에 의한 신호 감쇄가 이루어지고 있지 않음을 의미한다. 따라서 이러한 경우 355단계로 진행하여 전치증폭부(130)의 설정이 ON 상태인지 확인한다. 전치증폭부(130)의 설정이 ON 상태라면, 전치증폭부(130)의 증폭과 감쇄기(110)의 현재 설정으로 RMS 전력이 최적 측정 범위 내에 들어온 것으로 볼 수 있으므로, 제어를 종료한다. 전치증폭부(130)의 설정이 OFF 상태라면, 전치증폭부(130)의 설정변경을 통해 더욱 최적의 측정 설정을 얻을 수 있는 여지가 있으므로, 360단계로 진행하여 전치증폭부(130)를 ON 시키고 다시 320단계로 돌아간다. 위와 같은 345단계와 355단계를 거쳐 결과적으로, 전치증폭부(130)가 ON 상태에서 RMS 전력이 (2000-Δ)~(2000)의 범위가 되거나, 작은 입력신호에 대하여 전치증폭부(130)의 설정이 ON 상태이고 감쇄기(110)의 감쇄량이 0이 될 수 있다.
다시 320단계를 참조하면, RMS 전력이 2000 이상인 경우 현재 감쇄기(110)의 감쇄량이 최대 감쇄량(예컨대 55dB)보다 작은지 판단한다(325단계).
325단계에서 현재 감쇄기(110)의 감쇄량이 55dB보다 작다면, RMS 전력이 최적 측정 범위보다 큰데 감쇄기(110)의 감쇄량을 더 높여 전력검출부(160)에서 얻어지는 RMS 전력을 낮출 수 있는 상황이므로, 340단계로 진행하여 감쇄기(110)의 감쇄량을 5dB(단위감쇄량) 증가시키고 다시 320단계로 돌아간다.
325단계에서 감쇄기(110)의 감쇄량이 55dB보다 작지 않다면, 즉 최대값인 55dB로 설정되어 있다면 330단계로 진행하여 전치증폭부(130)의 설정이 OFF 상태인지 확인한다. 330단계에서 만일 전치증폭부(130)가 OFF 상태라면, RMS 전력을 더 이상 낮출 수 없는 상황(즉, 최대한 낮춘 상황)이므로 제어를 종료한다. 위와 같은 325단계와 330단계를 거쳐 결과적으로, 큰 입력신호에 대하여 감쇄기(110)의 감쇄량이 최대값이고 전치증폭부(330)의 설정이 OFF 상태가 될 수 있다. 330단계에서 만일 전치증폭부(130)가 ON 상태라면, 전치증폭부(130)를 OFF 시킴으로써 RMS 전력을 낮출 수 있으므로, 335단계로 진행하여 전치증폭부(130)를 OFF 시키고 다시 320단계로 돌아간다.
이제 도 4를 참조하여, 입력 신호가 광대역 신호인 경우의 제어부(180)의 제어 방법에 관하여 설명한다.
도 4에서, 305단계 내지 315단계는 도 3에서 설명한 바와 동일하므로 설명은 생략하기로 한다. 315단계에서 협대역 신호로 판단되는 경우 도 2의 240단계(혹은 도 3에서 기술된 320단계 이하의 과정들)을 수행한다.
315단계에서 광대역 신호로 판단되는 경우 제어부(180)는 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력이 상기 305단계에서 구해진 Limit 값에 따라 정해지는 일정값(예컨대, Limit+15) 이상인지 판단한다(420단계). 여기서, 첨두전력이 Limit+15 이상인 것은 감쇄기(110)와 전치증폭부(130)의 현재 설정 상에서 입력 신호가 큰 경우를 의미하고, 첨두전력이 Limit+15보다 작은 것은 감쇄기(110)와 전치증폭부(130)의 현재 설정 상에서 입력 신호가 작은 경우를 의미한다. 따라서 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력이 Limit+15 이상이라면, 감쇄기(110)의 감쇄량을 증가시키거나 전치증폭부(130)를 OFF 시키기 위하여 425단계로 진행하고, 첨두전력이 Limit+15 미만이라면 감쇄기(110)의 감쇄량을 감소시키거나 전치증폭부(130)를 ON 시키기 위하여 455단계로 진행한다.
455단계에서 제어부(180)는 감쇄기(110)의 감쇄량이 0보다 큰지 판단한다. 감쇄기의 감쇄량이 0보다 크다는 것은 곧 현재 감쇄기(110)가 신호를 감쇄시키고 있음을 의미한다. 이러한 경우 460단계로 진행하여 감쇄기(110)의 감쇄량을 5dB 감소시킨다. 그리고 감쇄량의 감소 이후에 얻어진 첨두전력(Peak)과 감쇄량의 감소 이전에 얻어진 첨두전력(p_Peak)의 차이에 5dB를 더한 값이 비교적 작은지(예컨대 1dB보다 작은지) 판단한다(465단계). 여기서 5dB를 더하는 것은, 460단계에서 감쇄량이 5dB 감소됨으로 인해 현재의 첨두전력이 그 이전보다 5dB만큼 커지는 것을 보정하기 위한 것이다. 465단계에서 p_Peak와 Peak의 차이에 5dB를 더한 값이 1dB를 넘어선다면, 즉 그 차이가 비교적 크다면 감쇄량의 감소로 인하여 최적의 측정 조건을 벗어난 것으로 볼 수 있는 바, 변경 직전(즉, 460단계에서 감쇄량을 5dB 감소시키기 전)의 감쇄량으로 감쇄기(110)를 설정하고(470단계), 제어를 종료한다. 470단계를 달리 표현하면, 감쇄기(110)의 감쇄량을 5dB 증가시키고, 제어를 종료한다. 465단계에서 p_Peak와 Peak의 차이에 5dB를 더한 값이 1dB보다 작다면, 즉 그 차이가 거의 없다면 아직 최적의 측정 조건을 벗어나지 않은 것으로 볼 수 있는 바, 다시 455단계로 돌아가서 감쇄기(110)의 감쇄량이 0보다 큰지 판단하고, 판단 결과에 따라 460단계 또는 475단계로 진행한다.
455단계에서 감쇄기(110)의 감쇄량이 0보다 크지 않은 경우, 즉 감쇄량이 0인 경우 475단계로 진행하여 전치증폭부(130)의 설정이 ON 상태인지 확인한다. 전치증폭부(130)의 설정이 ON 상태라면, Limit+15보다 작은 첨두전력(420단계 참조)을 더 이상 증가시킬 여지가 없으므로, 제어를 종료한다. 전치증폭부(130)의 설정이 OFF 상태라면, 전치증폭부(130)의 설정변경을 통해 더욱 최적의 측정 설정을 얻을 수 있는 여지가 있으므로, 480단계로 진행하여 전치증폭부(130)를 ON 시키고 다시 420단계로 돌아간다.
다시 420단계를 참조하면, 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력이 Limit+15 이상인 경우 현재 감쇄기(110)의 감쇄량이 최대 감쇄량(예컨대 55dB)보다 작은지 판단한다(425단계).
425단계에서 현재 감쇄기(110)의 감쇄량이 55dB보다 작다면, 감쇄기(110)의 감쇄량을 더 높여 전력검출부(160)에서 얻어지는 첨두전력을 낮출 수 있는 상황이므로, 440단계로 진행하여 감쇄기(110)의 감쇄량을 5dB 증가시킨다. 그리고 감쇄량의 증가 이후에 얻어진 첨두전력(Peak)과 감쇄량의 증가 이전에 얻어진 첨두전력(p_Peak)의 차이에서 5dB를 뺀 값이 비교적 작은지(예컨대 1dB보다 작은지) 판단한다(445단계). 여기서 5dB를 빼는 것은, 440단계에서 감쇄량이 5dB 증가됨으로 인해 현재의 첨두전력이 그 이전보다 5dB만큼 작아지는 것을 보정하기 위한 것이다. 445단계에서 p_Peak와 Peak의 차이에서 5dB를 뺀 값이 1dB를 넘어선다면, 즉 그 차이가 비교적 크다면 감쇄량의 증가로 인하여 최적의 측정 조건을 벗어난 것으로 볼 수 있는 바, 변경 직전(즉, 440단계에서 감쇄량을 5dB 증가시키기 전)의 감쇄량으로 감쇄기(110)를 설정하고(450단계), 제어를 종료한다. 450단계를 달리 표현하면, 감쇄기(110)의 감쇄량을 5dB 감소시키고, 제어를 종료한다. 440단계에서 p_Peak와 Peak의 차이에서 5dB를 뺀 값이 1dB보다 작다면, 즉 그 차이가 거의 없다면 아직 최적의 측정 조건을 벗어나지 않은 것으로 볼 수 있는 바, 다시 425단계로 돌아가서 감쇄기(110)의 감쇄량이 최대 감쇄량(예컨대 55dB)보다 작은지 판단하고, 판단 결과에 따라 440단계 또는 430단계로 진행한다.
425단계에서 감쇄기(110)의 감쇄량이 55dB보다 작지 않다면, 즉 최대값인 55dB로 설정되어 있다면 430단계로 진행하여 전치증폭부(130)의 설정이 OFF 상태인지 확인한다. 430단계에서 만일 전치증폭부(130)가 OFF 상태라면, 첨두전력을 더 이상 낮출 수 없는 상황(즉, 최대한 낮춘 상황)이므로 제어를 종료한다. 430단계에서 만일 전치증폭부(130)가 ON 상태라면, 전치증폭부(130)를 OFF 시킴으로써 첨두전력을 낮출 수 있으므로, 435단계로 진행하여 전치증폭부(130)를 OFF 시키고 다시 420단계로 돌아간다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 큰 신호가 입력되는 경우와 작은 신호가 입력되는 경우에 감쇄기(110) 또는 전치증폭부(130)의 설정에 따라 신호 레벨이 변화되는 모습의 예를 보여준다. 도 5(a)는 입력 신호가 커서 ADC(150)의 과부하를 초래하는 경우에 감쇄기(110)의 감쇄량을 증가시키거나 전치증폭부(130)를 OFF 시킴으로써 입력 신호가 신호 레벨이 낮아져 적정 측정 범위에 들어오는 것을 보여준다. 도 5(b)는 입력 신호가 작아서 신호 측정 장치의 자체노이즈를 하회하는 경우에 감쇄기(110)의 감쇄량을 감소시키거나 전치증폭부(130)를 ON 시킴으로써 입력 신호가 신호 레벨이 높아져 적정 측정 범위에 들어오는 것을 보여준다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등), 롬(ROM), 플래시 메모리 등을 포함한다.
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 (19)

  1. 신호 측정 장치에 있어서,
    입력 신호를 제1 제어신호에 따라 가변적으로 감쇄시키는 감쇄기;
    상기 감쇄기로부터의 신호를 제2 제어신호에 따라 증폭하거나 증폭하지 않는 전치증폭부;
    상기 전치증폭부로부터의 신호의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력을 산출하는 전력검출부; 및
    상기 산출된 첨두전력, 평균전력, RMS 전력에 따라 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 발생시켜 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단하고, 협대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하고, 광대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 산출된 첨두전력, 평균전력에 따라 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서,
    상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서,
    상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서,
    상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어함에 있어서, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전의 감쇄량으로 설정하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어함에 있어서,
    상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제거하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어함에 있어서, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전의 감쇄량으로 설정하는 것을 특징으로 하는 신호 측정 장치.
  10. 신호 측정 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 신호 측정 장치는 입력 신호를 가변적으로 감쇄시키는 감쇄기 및 상기 감쇄기로부터의 신호를 증폭하거나 증폭하지 않는 전치증폭부를 포함하고,
    상기 제어 방법은,
    상기 전치증폭부로부터의 신호의 첨두전력, 평균전력, RMS 전력을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 첨두전력, 평균전력, RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단하는 단계;
    협대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계; 및
    광대역 신호로 판단되는 경우 상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는 상기 산출된 첨두전력, 평균전력에 따라 상기 입력 신호가 협대역 신호인지 광대역 신호인지 판단하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 산출된 RMS 전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 RMS 전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 감쇄기의 감쇄량이 증가되도록 제어하는 것은, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 증가시키기 전의 감쇄량으로 설정하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 산출된 첨두전력에 따라 상기 감쇄기 및 상기 전치증폭부를 제어하는 단계는, 상기 산출된 첨두전력이 일정값보다 작은 경우 상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제거하거나 상기 전치증폭부가 신호를 증폭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 감쇄기의 감쇄량이 감소되도록 제어하는 것은, 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전과 후의 첨두전력의 차이가 소정값보다 큰 경우 상기 감쇄기의 감쇄량을 단위감쇄량만큼 감소시키기 전의 감쇄량으로 설정하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  19. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항의 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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