KR101838210B1 - 첨두 전력 측정 가능한 질문기 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 의한 질문기는: 질문 신호를 제공하는 질문 신호 제공부와, 질문 신호를 RF 대역으로 변환하는 대역 변환부 및 RF 대역으로 변환된 질문 신호의 전력을 증폭하여 증폭된 질문 신호를 안테나에 출력하여 송출하는 전력 증폭기를 포함하며, 전력 증폭기는 질문 신호를 궤환 경로(feedback path)로 제공하며, 질문 신호 제공부는 궤환 경로를 통하여 질문 신호를 제공받고, 미리 저장된 지연 시간 이후의 신호에 대한 첨두 전력값을 측정한다.

Description

첨두 전력 측정 가능한 질문기{Peak Power Detectable Interrogator}

본 발명은 첨두 전력 측정 가능한 질문기에 관한 것이다.

항공용 다변측정 감시시스템(MLAT, multilateration system)은 지상에 설치된 질문기(ITX, interrogator)를 이용하여 항공기 등의 이동체에 Mode A/C 및 S 등의 질문신호를 송신하고, 이동체에 탑재된 트랜스폰더가 송신한 응답신호를 지상에 설치된 다수의 수신기에서 수신하여, 이동체 위치를 파악하는 시스템이다.

지상에 위치한 질문기(ITX)는 트랜스폰더를 탑재한 다수의 항공기를 향해 2차 감시레이더가 질문하는 Mode A/C 질문과 Mode S 개별 질문을 동일한 질문으로 송신한다. 질문기(ITX)의 질문신호는 모든 항공기에 대하여 공통질문을 수행하는 Mode A/C 질문과, 개별질문과 응답이 가능한 Mode S 질문으로 제한된다.

MLAT 시스템은 Mode A/C 응답을 하는 항공기 검출과 동시에 응답 수신신호 도착시간(TOA)을 인식할 수 있기 때문에, 여러 대의 수신기에서 수신한 도착시간(TOA)를 이용하여 도착시간의 편차(TDOA)를 검출함으로서, 기존 2차 감시 레이더에 비해 항공기 측위 정밀도를 향상시킬 수 있다. 질문기는 송출되는 신호의 전력을 점차적으로 증가시키고, 점차적으로 감소시키는 위스퍼-샤웃(whisper/shout) 기능을 사용하여 신호를 송출함으로써 목적하는 반경 내에 위치하는 항공기에만 질문 신호를 송출한다.

질문기가 송출하는 질문 신호는 실시간으로 변화하는 불연속적인 펄스 형태의 신호이다. 또한, 질문기가 자신이 송출한 질문 신호의 전력 검출을 위하여수신한 신호는 자신이 송출한 Mode A/C, Mode S 질문 신호가 커플링되어 궤환된 신호로 불규칙한 시간으로 수신된다. 질문기는 무작위 실시간으로 변화하는 아날로그 펄스 신호의 최대값과 최소값을 중복적으로 검출하거나, 신호의 첨두(peak)가 아닌 펄스의 상승시간(Rise time) 또는 하강시간(Decay time) 도중에 전력을 검출할 수 있으므로 자신이 송출한 질문 신호의 정확한 첨두 전력값을 검출하는 것이 용이하지 않았다.

본 실시예는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 자신이 송출한 질문 신호의 정확한 전력값을 검출하는 것이 용이하지 않다는 종래 기술의 단점을 극복하여 자신이 송출한 질문 신호의 첨두 전력을 검출할 수 있는 질문기를 제공하는 것이 본 실시예로 해결하고자 하는 기술적 과제이다.

본 실시예에 의한 질문기는: 질문 신호를 제공하는 질문 신호 제공부와, 질문 신호를 RF 대역으로 변환하는 대역 변환부 및 RF 대역으로 변환된 질문 신호의 전력을 증폭하여 증폭된 질문 신호를 안테나에 출력하여 송출하는 전력 증폭기를 포함하며, 전력 증폭기는 질문 신호를 궤환 경로(feedback path)로 제공하며, 질문 신호 제공부는 궤환 경로를 통하여 질문 신호를 제공받고, 미리 저장된 지연 시간 이후의 신호에 대한 첨두 전력값을 측정한다.

본 실시예에 의한 질문기 구동 방법은: (a) 질문 신호를 제공하는 과정과, (b) 질문 신호를 RF 대역으로 변환하는 과정과, (c) RF 대역으로 변환된 질문 신호의 전력을 증폭하여 증폭된 질문 신호를 안테나로 출력하는 과정 및 (d) 질문 신호를 제공한 시간부터 미리 저장된 지연 시간 이후의 신호에 대한 첨두 전력값을 측정한다.

본 실시예에 의하면 질문기가 자신이 송출한 질문 신호의 첨두 전력을 검출할 수 있다는 장점이 제공된다.

도 1은 본 실시예에 의한 질문기의 개요를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 실시예에 의한 질문기 구동 방법의 개요를 도시한 순서도이다.
도 3은 안테나로 송출된 질문 신호의 개형을 도시한 도면이다.
도 4은 첨두 전력 검출부(120)의 개요를 도시한 블록도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

본 명세서는 신호 선로의 종류를 구분하지 않는다. 따라서, 데이터 버스는 단일단 신호(single ended signal)를 전송하는 단일 선로일 수 있으며, 차동 신호(differential signal)를 전송할 수 있는 선로쌍일 수 있다. 또한 도면으로 도시된 각 선로는 단일 신호 또는 하나 이상의 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 구성된 버스 신호로 해석될 수 있으며, 필요한 경우에는 그 설명을 부가할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 의한 질문기의 개요를 도시한 블록도이다. 도 2는 본 실시예에 의한 질문기 구동 방법의 개요를 도시한 순서도이다. 본 실시예에 의한 질문기는: 질문 신호를 제공하는 질문 신호 제공부와, 질문 신호를 RF 대역으로 변환하는 대역 변환부 및 RF 대역으로 변환된 질문 신호의 전력을 증폭하여 증폭된 질문 신호를 안테나에 출력하여 송출하는 전력 증폭기를 포함하며, 전력 증폭기는 질문 신호를 궤환 경로(feedback path)로 제공하며, 질문 신호 제공부는 궤환 경로를 통하여 질문 신호를 제공받고, 미리 저장된 지연 시간 이후의 신호에 대한 첨두 전력값을 측정한다.

본 실시예에 의한 질문기 구동 방법은: (a) 질문 신호를 제공하는 과정과, (b) 질문 신호를 RF 대역으로 변환하는 과정과, (c) RF 대역으로 변환된 질문 신호의 전력을 증폭하여 증폭된 질문 신호를 안테나로 출력하는 과정 및 (d) 질문 신호를 안테나로 출력한 시간부터 미리 저장된 지연 시간 이후의 신호에 대한 첨두 전력값을 측정한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 질문 신호 제공부(100)는 질문 신호를 형성하여 대역 변환부(200)에 제공한다(S100). 질문 신호는 디지털 신호이고, 디지털 아날로그 변환기(DAC, 110)에 의하여 아날로그 신호로 변환된다. 아날로그로 변환된 질문 신호는 중간 대역(IF, Intermediate Frequency) 대역의 주파수를 가진다. 일 예로, 중간 대역의 질문 신호는 70MHz의 주파수를 가진다.

대역 변환부(200)는 중간 대역 주파수를 가지는 질문 신호의 주파수를 RF 대역으로 상향 변환(up conversion)하여 전력 증폭기(300)에 제공한다(S200). 일 실시예로, 대역 변환부(200)는 상항 변환부(210)를 포함하며, 중간 주파 대역 주파수를 가지는 질문 신호의 주파수를 RF 대역으로 변환한다. 일 예로, RF 대역으로 변환된 질문 신호는 1030MHz의 주파수를 가진다.

전력 증폭기(300)는 RF 대역으로 변환된 질문 신호를 목적하는 전력으로 증폭하고, 안테나에 제공하여 송출한다(S300). 일 실시예로, 전력 증폭기(300)는 -3dbm 의 질문 신호를 제공받고, 이를 54dbm으로 증폭하여 안테나에 제공하여 외부로 송출한다.

도 3은 안테나로 송출된 질문 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 질문기가 송출하는 질문 신호는 크게 모드 A, C, S의 세가지 신호이다. 이들은 1μsec 이하의 펄스폭을 가지는 불연속적 신호이다. 짧은 펄스폭과 불연속적인 특징에 의하여 송출하는 질문 신호의 첨두 전력을 측정하는 것이 곤란하다.

안테나로 송출된 질문 신호는 커플링되어 궤환 경로를 통하여 대역 변환부(200)에 제공된다. 커플링된 질문 신호는 안테나로 송출된 신호 전력에 비하여 일정한 비율로 전력이 감쇠되어 궤환 경로로 제공된다. 일 예로, 궤환 경로로 제공된 질문 신호는 14dbm으로 감쇠되어 궤환 경로에 제공된다.

하향 변환부(220)는 궤환 경로로 제공된 질문 신호를 중간 대역으로 하향 변환(down conversion) 한다. 하향 변환된 질문 신호는 중간 주파 대역인 70MHz의 주파수를 가진다.

중간 주파 대역으로 변환된 질문 신호는 첨두 전력 검출부(120)에 제공된다. 도 4은 첨두 전력 검출부(120)의 개요를 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 첨두 전력 검출부(120)는 입력된 질문 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(ADC, 122)와, 변환된 디지털 신호로부터 피크값을 검출하는 피크 검출기(124) 및 전력 증폭기(300)가 안테나에 증폭된 질문 신호를 출력한 시점부터 궤환 경로를 통하여 첨두 전력 검출부(120)에 입력되기까지의 지연 시간을 기다려 래치 신호를 제공하는 래치 신호 제공부(126)를 포함한다.

래치 신호 제공부(126)는 디지털 아날로그 변환기(DAC, 110)가 질문 신호를 출력한 시점부터 궤환 경로를 통하여 첨두 전력 검출부(120)에 입력되기까지의 지연 시간을 저장하는 메모리(미도시)를 포함한다. 일 실시예로, 질문기(1)는 일정한 주기로 파일롯 신호를 출력하고, 파일롯 신호가 안테나에서 커플링되고, 대역 변환부(200)를 거쳐 첨두 전력 검출부(120)에 입력될 때까지의 지연 시간을 검출하고, 지연 시간을 메모리에 저장한다. 일 실시예에서, 래치 신호 제공부(126)에는 높은 주파수의 클록 신호가 제공되고, 디지털 아날로그 변환기(DAC, 110)가 질문 신호를 출력한 시점부터 첨두 전력 검출부에 입력되기까지 클록 펄스의 개수를 계수(count)하여 지연 시간을 얻을 수 있으며, 해당 클록 펄스의 개수를 메모리에 저장할 수 있다. 일 구현예로, 파일롯 신호는 질문 신호의 프리 앰블 신호이다.

질문 신호 제공부(100)가 질문 신호를 제공한 후, 지연시간이 도래하면 첨두 전력 검출부(120)에는 질문 신호가 입력된다. 아날로그 디지털 변환기(122)는 이를 제공받아 디지털 신호로 변환하여 피크 검출기(124)에 제공한다. 래치 신호 제공부(126)는 지연 시간이 도래하면 피크 검출기(124)에 래치 신호를 제공하여 디지털 신호로 변환된 질문 신호를 래치 업(latch up)하도록 한다.

피크 검출기(124)는 복수의 레지스터들을 포함하는 레지스터 뱅크를 포함한다. 각 레지스터에는 진폭 값들이 저장되어 있으며, 각 레지스터는 래치 업된 질문 신호와 저장된 값을 비교하여 비교 결과를 출력한다. 일 예로, 질문 신호의 진폭이 3.2 dbm 이면, 0dbm, 1dbm, 2dbm 및 3dbm에 상응하는 진폭값을 저장한 레지스터는 질문 신호의 진폭값이 더 크다는 값을 출력하며, 4dbm 이상의 진폭값을 저장한 레지스터는 작다는 값을 출력하므로, 질문 신호의 진폭값은 3 dbm 이상 4dbm 이하의 값을 가지는 것을 알 수 있다.

피크 검출기(124)는 이와 같이 질문 신호의 진폭으로부터 순간 전력을 연산할 수 있으며, 지연 시간 이후, 시간이 경과함에 따라 변화하는 최대 진폭값으로부터 질문 신호의 첨두(peak) 전력값을 구할 수 있다. 일 예로, 안테나에서 커플링되어 궤환 경로로 제공된 질문 신호의 전력은 안테나로 송출된 질문 신호의 전력가 미리 정해진 비율로 감쇠된 것이다. 따라서 측정된 피크 검출기가 측정한 피크 전력과 상기 미리 정해진 비율을 통하여 안테나로 송출된 질문 신호의 첨두 전력을 측정할 수 있다.

도시된 예는 레지스터 뱅크에 1dbm 단위의 전력값이 저장되어 있는 것으로 예시하였으나, 이는 예일 따름으로, 1dbm 단위보다 더 크거나, 더 작은 단위의 값이 저장되어 있을 수 있으며, 저장된 전력값은 선형 또는 비선형적으로 증가하거나 감소할 수 있다.

본 실시예에 의한 질문기는 인입된 여러 신호들 중에서 자신이 송출한 질문 신호의 첨두 전력값을 검출할 수 있다는 장점이 제공된다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 질문 신호 제공부 110: DAC
120: 첨두 전력 검출부 122: ADC
124: 피크 검출기 126: 래치 신호 제공부
200: 대역 변환부 210: 상향 변환부
220: 하향 변환부
300: 전력 증폭기

Claims (8)

1. 다변측정 감시시스템(MLAT, multilateration system)의 질문기로, 상기 질문기는:
   질문 신호를 제공하는 질문 신호 제공부;
   상기 질문 신호를 RF 대역으로 변환하는 대역 변환부 및
   상기 RF 대역으로 변환된 상기 질문 신호의 전력을 증폭하여 증폭된 상기 질문 신호를 안테나에 출력하여 송출하는 전력 증폭기를 포함하며,
   상기 전력 증폭기는 상기 질문 신호를 궤환 경로(feedback path)로 제공하며, 상기 질문 신호 제공부는 상기 궤환 경로를 통하여 상기 질문 신호를 제공받고, 미리 저장된 지연 시간 이후의 신호에 대한 첨두 전력값을 측정하는 질문기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 미리 저장된 지연 시간은
   상기 질문 신호 제공부가 상기 질문 신호를 출력한 시점으로부터 상기 궤환 경로를 통하여 상기 질문 신호 제공부가 상기 질문 신호를 입력받은 시점까지의 시간인 질문기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 궤환 경로는,
   상기 대역 변환부와 상기 질문 신호 제공부를 포함하며,
   상기 대역 변환부는 상기 RF 대역으로 변환된 상기 질문 신호를 중간 대역으로 변환하여 상기 질문 신호 제공부에 제공하는 질문기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 질문 신호 제공부는
   상기 궤환 경로를 통하여 제공된 상기 질문 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)와, 상기 디지털 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부(peak detector) 및 상기 전력 증폭기가 증폭된 상기 질문 신호를 출력한 시점 부터 상기 미리 저장된 지연 시간 경과시 입력 신호를 래치하는 래치 신호를 제공하는 래치 신호 제공부를 포함하는 첨두 전력값를 포함하는 질문기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전력 증폭기는 상기 안테나에 출력된 상기 질문 신호를 일정한 비율로 감쇠된 전력을 가지도록 커플링하여 상기 대역 변환부에 제공하는 질문기.
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