KR101382617B1 - 복사전력 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

프레즈넬 영역에서 수신용 안테나 및 프로브를 포함하는 복사전력 검출 장치는 무선통신기기의 측정 파라미터를 결정하고, 무선통신기기가 포함하는 안테나와 수신용 안테나 및 프로브의 중심점을 일치시킨다. 다음, 복사전력 검출 장치는 수신용 안테나 및 프로브를 측정 파라미터에 따라 이송시키면서, 적어도 하나의 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하고, 전기장의 크기를 이용하여 원역장에서의 최대 전기장의 크기를 계산하여, 최대 전기장의 크기를 토대로 무선통신기기의 복사전력을 검출한다.

Description

복사전력 검출 장치 및 그 방법{Method and Apparatus for detecting radiated power}

본 발명은 복사전력 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 무선통신기기의 실효등방성복사전력을 검출하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

현재 유비쿼터스 환경에서 무선통신기기의 사용이 크게 증가되고 있으며, 이에 따라 무선통신기기 사이의 간섭 또한 증가하고 있다. 따라서, 무선통신기기의 출력을 관리하여, 이러한 이러한 간섭을 효율적으로 관리 및 제어해야 한다.

종래에 무선통신기기의 출력을 관리하는 방법은 주로 전도성 전력을 기준으로 이루어지고 있다. 그러나, 전도성 전력을 이용하는 방법은 안테나의 부정합 등으로 인하여, 실제 사용자 환경에서의 관리가 어려운 실정이다.

따라서, 무선통신기기 사이의 간섭에 대한 효율적인 관리를 위하여 무선통신기기의 실효등방성복사전력(Effective Isotropic Radiated Power, EIRP)에 의한 출력관리가 필수적이다.

그러나, 이동통신기지국 및 방송용 중계기와 같은 대형 안테나를 장착한 무선통신기기에 대한 실효 등방성 복사 전력 측정 방법은 명확히 제시되지 않고 있다.

종래에는 원역장(Far-field)에서 프리스(Friis) 전달 공식을 이용하여 실효 등방성 복사 전력을 측정하는 방법이 있다. 그러나, 원역장에 측정하는 방법은 무선통신기기에 장착되는 안테나의 크기에 의한 제약이 크다. 특히, 대형안테나를 장착하는 이동통신기지국 혹은 방송용 중계기와 같은 대형 무선통신기기는 원역장을 이루는 거리가 매우 커, 측정에 대한 공간적 제약이 매우 큰 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 프레즈넬영역에서의 측정데이터를 이용하여 무선통신기기의 실효등방성복사전력을 검출하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특성에 따른, 프레즈넬 영역에서 수신용 안테나 및 프로브를 포함하는 복사전력 검출 장치가 무선통신기기의 복사전력을 검출하는 방법은

상기 복사전력 검출 장치가 무선통신기기의 측정 파라미터를 결정하는 단계, 상기 무선통신기기가 포함하는 안테나와 상기 수신용 안테나 및 프로브의 중심점을 일치시키는 단계, 상기 수신용 안테나 및 프로브를 상기 측정 파라미터에 따라 이송시키면서, 적어도 하나의 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하는 단계, 상기 전기장의 크기를 이용하여 원역장에서의 최대 전기장의 크기를 계산하는 단계, 그리고 상기 최대 전기장의 크기를 이용하여 상기 무선통신기기의 복사전력을 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특성에 따른, 복사전력을 검출하는 장치는

수신용 안테나 또는 프로브를 포함하고, 상기 수신용 안테나 또는 프로브를 이용하여 프레즈넬 영역에서의 신호 크기를 측정하는 측정부, 그리고 상기 신호 크기를 토대로 무선통신기기의 실효등방성복사전력을 검출하는 검출부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 프레즈넬 영역에서의 측정된 값을 이용하여 무선통신기기의 실효등방성복사전력을 검출하면, 이동통신기지국 및 방송용 중계기 등의 대형 무선통신기기에 대한 실효등방성복사전력을 쉽게 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 무선통신기기의 실효등방성복사전력을 쉽게 검출하게 됨으로써, 무선통신기기에 대한 출력관리를 효율적으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레즈넬 영역 신호 측정장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신기기의 안테나를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 검출 장치 및 그 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 복사전력은 무선통신기기의 실효등방성복사전력(Effective Isotropic Radiated Power, 이하 "EIRP"라고 함)에 해당한다. 여기서, EIRP은 안테나에 공급되는 송신기의 전력과 등방성 안테나에 대한 절대이득의곱이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레즈넬 영역 신호 측정장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 프레즈넬 영역 신호 측정장치(10)는 수신용 안테나 혹은 프로브를 장착하고 있으며, 상하이송부(11), 좌우이송부(12), 전후이송부(13), 삼면각도변환부(14), 포인터(15), 제어부(16) 및 명령부(17)를 포함한다.

상하이송부(11)는 수신용 안테나 혹은 프로브의 높이를 조절하여, 무선통신기기의 상하방향의 신호를 측정한다.

좌우이송부(12)는 수신용 안테나 및 프로브를 좌우 방향으로 이송하여, 무선통신기기의 좌우방향의 신호를 측정한다.

전후이송부(13)는 수신용 안테나 및 프로브를 앞뒤 방향으로 이송하여, 무선통신기기의 앞뒤방향의 신호를 측정한다.

삼면각도변환부(14)는 수신용 안테나 및 프로브의 각도를 조절한다.

포인터(15)는 측정하고자 하는 무선통신기기에 사용된 안테나의 중심점과 수신용 안테나 및 프로브의 중심점을 일치시킨다.

제어부(16)는 상하이송부(11), 좌우이송부(12), 전후이송부(13), 삼면각도변환부(14) 및 포인터(15)의 동작을 제어하여, 수신용 안테나 및 프로브의 궤적이 구표면을 따라서 이동하도록 한다.

명령부(17)는 수신용 안테나 및 프로브의 궤적이 구표면을 따라서 이동할 수 있도록 하는 명령을 자동으로 계산하여 제어부(16)로 전달한다.

다음, 프레즈넬 영역 신호 측정장치(10)를 포함하는 복사전력 검출 장치의 구조에 대해서 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 복사전력 검출 장치(100)는 프레즈넬 영역 신호 측정장치(10), RF 케이블(110) 및 검출부(120)를 포함한다.

프레즈넬 영역 신호 측정장치(10)는 도 1에 도시한 프레즈넬 영역 신호 측정장치(10)와 동일한 구성을 포함하므로, 구성에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

RF 케이블(110)은 프레즈넬 영역 신호 측정장치(10) 내의 수신용 안테나 및 프로브로부터 측정된 수신 신호를 검출부(120)로 전달한다.

검출부(120)는 RF 케이블(110)을 통해 전달되는 수신 신호의 크기 즉, 실효등방성복사전력을 검출한다.

다음, 복사전력 검출 장치(100)가 무선통신기기의 EIRP을 검출하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신기기의 안테나를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 무선통신기기의 안테나(250)는 사각형 평면안테나이며, 이에 한정되지 않는다. 여기서, L1과 L2는 사각형 평면안테나의 길이, θ와

는 각각 안테나 중심점으로부터의 수직방향 및 수평방향의 각도를 나타낸다.

도 4에 도시한 바와 같이, 복사전력 검출 장치(100)는 무선통신기기(200)의 신호특성, 사용 주파수, 안테나(250)의 크기 등에 대응하는 측정 파라미터를 결정한다(S410). 여기서, 측정 파라미터는 프레즈넬 영역 신호 측정장치의 최초 측정영역, 원역장의 전기장의 크기를 계산하기 위하여 측정해야 하는 측정점 개수, 및 공간상의 측정간격을 포함한다.

구체적으로, 복사전력 검출 장치(100)는 구표면을 이송하는 프레즈넬 영역에서 측정된 다수의 전기장(E _fres )과 상수(Coff _km )를 이용하여 원역장에서의 전기장(E _far )을 구한다. 여기서, 원역장에서의 전기장은 수학식 1과 같이 나타낸다.

복사전력 검출 장치(100)는 안테나(250)의 중심점으로부터 무선통신기기(200)의 사용주파수에 따른 파장(l)의 7배의 거리에 해당하는 영역을 최초 측정영역으로 결정한다.

또한, 복사전력 검출 장치(100)는 수학식 2를 이용하여 측정점 개수를 결정한다.

복사전력 검출 장치(100)는 수학식 3을 이용하여 공간상의 측정간격을 결정한다.

다음, 복사전력 검출 장치(100)는 무선통신기기(200)가 포함하는 안테나(250)와 프레즈넬 영역 신호 측정장치(10)내의 수신용 안테나 및 프로브의 중심점을 일치시킨다(S420). 본 발명의 실시예에 따른, 복사전력 검출 장치(100)는 중심점을 일치시켜, 안테나의 기울기에 의한 측정오차를 최소화하고 정확하게 전력을 검출할 수 있다.

복사전력 검출 장치(100)는 최초 측정영역에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 공간상의 측정간격을 단위로 측정점 개수만큼 이송시키면서, 각 측정점에서 측정된 전기장의 크기를 저장한다(S430). 이때, 수신용 안테나 및 프로브는 무선통신기기(200)의 안테나(250)를 중심으로 하는 프레즈넬 영역 내 특정거리에서의 구표면을 따라 이동한다.

복사전력 검출 장치(100)는 각 측점점에서 측정된 전기장의 크기를 비교하여, 전기장의 크기가 가장 크게 측정된 지점으로 수신용 안테나 및 프로브를 이송한다(S440). 이때, 프레즈넬 영역에서 전기장의 크기가 가장 크게 측정된 지점은 원역장에서의 전기장의 크기도 가장 크게 나타난다.

복사전력 검출 장치(100)는 이송된 위치에 해당하는 프레즈넬 영역 즉, 제1 영역에서 측정 파라미터에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키면서, 각 측정점에서 측정된 전기장의 크기를 저장한다(S450).

복사전력 검출 장치(100)는 무선통신기기(200)와 수신용 안테나 및 프로브사이의 거리를 측정 주파수의 파장만큼 늘리거나 줄이고, 변경된 위치에 해당하는 프레즈넬 영역 즉, 제2 영역에서 측정 파라미터에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키면서, 각 측정점에서 측정된 전기장의 크기를 저장한다(S460).

복사전력 검출 장치(100)는 제1 영역에서 측정된 전기장의 크기와 제2 영역에서 측정된 전기장의 크기를 이용하여 각 지점에서의 위상정보를 계산한다(S470). 여기서, 위상 정보는 수학식 4와 수학식 5를 이용하여 계산한다.

여기서, fres _ 1는 제1 영역에서 무선통신기기(200)와 수신용 안테나 및 프로브사이의 거리이고, fres _2는 제2 영역에서 무선통신기기(200)와 수신용 안테나 및 프로브사이의 거리이다.

복사전력 검출 장치(100)는 제1 영역에서 측정된 전기장의 크기와 제2 영역에서 측정된 전기장의 크기를 이용하여 원역장에서의 최대 전기장의 크기를 계산한다(S480). 이때, 원역장에서의 전기장은 수학식 1을 이용하여 구한다.

복사전력 검출 장치(100)는 최대 전기장의 크기를 이용하여 무선통신기기(200)의 EIRP을 구한다. 여기서, EIRP은 수학식 6과 같이 나타낸다.

여기서, S는 원역장에서 단위면적당 최대 전력밀도를 나타내고, R은 원역장에서 무선통신기기(200)와 수신용 안테나 및 프로브 사이의 거리이다.

즉, 단위면적당 최대 전력밀도가 전체 영역에 균등하게 전달되도록 하는 전력값은 무선통신기기(200)의 EIRP에 해당한다.

이로써, 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 검출 장치는 프레즈넬 영역에서 측정된 값을 이용하여 무선통신기기의 EIRP를 검출할 수 있으며, 이를 통해 무선통신기기에 대한 출력관리를 효율적으로 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

1. 프레즈넬 영역에서 수신용 안테나 및 프로브를 포함하는 복사전력 검출 장치가 무선통신기기의 복사전력을 검출하는 방법에 있어서,
   상기 복사전력 검출 장치가 무선통신기기의 측정 파라미터를 결정하는 단계,
   상기 무선통신기기가 포함하는 안테나와 상기 수신용 안테나 및 프로브의 중심점을 일치시키는 단계,
   상기 수신용 안테나 및 프로브를 상기 측정 파라미터에 따라 이송시키면서, 적어도 하나의 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하는 단계,
   상기 전기장의 크기를 이용하여 원역장에서의 최대 전기장의 크기를 계산하는 단계, 그리고
   상기 최대 전기장의 크기를 이용하여 상기 무선통신기기의 복사전력을 검출하는 단계
   를 포함하는 복사전력 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측정 파라미터는 상기 프레즈넬 영역에서 신호를 최초로 측정하는 최초 측정영역, 원역장의 전기장의 크기를 계산하기 위하여 측정해야 하는 상기 측정점의 개수 및 측정간격을 포함하는 복사전력 검출 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전기장의 크기를 측정하는 단계는
   상기 최초 측정영역에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 상기 측정간격을 단위로 측정점의 개수만큼 이송시키는 단계, 그리고
   각 측정점에서 측정된 전기장의 크기를 저장하는 단계
   를 포함하는 복사전력 검출 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 최대 전기장의 크기를 계산하는 단계는
   상기 전기장의 크기가 가장 크게 측정된 지점으로 상기 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키는 단계를 더 포함하는 복사전력 검출 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 최대 전기장의 크기를 계산하는 단계는
   이송된 위치에 해당하는 제1 영역에서 상기 측정 파라미터에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키면서, 각 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하는 단계,
   상기 무선통신기기와 상기 수신용 안테나 및 프로브사이의 거리를 측정 주파수의 파장만큼 늘리거나 줄여서, 이송된 위치에 해당하는 제2 영역에서 상기 측정 파라미터에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키면서, 각 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하는 단계, 그리고
   상기 제1 영역에서 측정된 전기장의 크기와 제2 영역에서 측정된 전기장의 크기를 이용하여 원역장에서의 최대 전기장의 크기를 계산하는 단계
   를 포함하는 복사전력 검출 방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 측정 파라미터를 결정하는 단계는
   상기 무선통신기기가 포함하는 안테나의 중심점으로부터 상기 무선통신기기의 사용주파수에 따른 파장의 특정 거리에 해당하는 영역을 상기 최초 측정영역으로 결정하는 복사전력 검출 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 복사전력은 실효등방성 복사전력에 해당하는 복사전력 검출 방법.
8. 복사전력을 검출하는 장치에 있어서,
   수신용 안테나 또는 프로브를 포함하고, 상기 수신용 안테나 또는 프로브를 이용하여 프레즈넬 영역에서 무선통신기기의 신호 크기를 측정하며,
   상기 수신용 안테나 및 프로브를 이송하여 상기 신호 크기를 측정하는 이송부,
   상기 수신용 안테나 및 프로브의 각도를 조절하는 각도변환부, 그리고
   상기 무선통신기기가 포함하는 안테나와 상기 수신용 안테나 및 프로브의 중심점을 일치시키는 포인터
   를 포함하는 측정부, 그리고
   상기 신호 크기를 토대로 상기 무선통신기기의 실효등방성복사전력을 검출하는 검출부
   를 포함하는 복사전력 검출 장치.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 검출부는
    상기 수신용 안테나 및 프로브를 측정 파라미터에 따라 이송시키면서, 적어도 하나의 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하고, 상기 전기장의 크기를 이용하여 상기 무선통신기기의 복사전력을 검출하는 복사전력 검출 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 측정 파라미터는 상기 프레즈넬 영역에서 신호를 최초로 측정하는 최초 측정영역, 원역장의 전기장의 크기를 계산하기 위하여 측정해야 하는 측정점의 개수 및 측정간격을 포함하는 복사전력 검출 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 전기장의 크기를 이용하여 원역장에서의 최대 전기장의 크기를 계산하고, 상기 최대 전기장의 크기를 이용하여 상기 무선통신기기의 실효등방성 복사전력을 검출하는 복사전력 검출 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 원역장에서의 최대 전기장의 크기는
    상기 측정 파라미터에 따라 이송된 위치에 해당하는 제1 영역에서 상기 측정 파라미터에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키면서, 각 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하고,
    상기 무선통신기기와 상기 수신용 안테나 및 프로브사이의 거리를 측정 주파수의 파장만큼 늘리거나 줄여서, 이송된 위치에 해당하는 제2 영역에서 상기 측정 파라미터에 따라 수신용 안테나 및 프로브를 이송시키면서, 각 측정점에 해당하는 전기장의 크기를 측정하여,
    상기 제1 영역에서 측정된 전기장의 크기와 제2 영역에서 측정된 전기장의 크기를 이용하여 계산하는 복사전력 검출 장치.

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