KR102088041B1 - 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진행파관증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부운용 환경에 대하여 적응형으로 출력신호세기 및 출력파형을 최적화하기 위한 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은 출력단 매칭 조건을 감시하여 매칭 조건에 변화가 발생하면, 캐소드 및 각 콜렉터 고전압을 적응적으로 가변하여 출력 고주파 신호 및 공진 주파수의 Q 값(Quality factor)를 변화하여 진행파관증폭기의 효율을 증대할 수 있다.

Description

외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법{Output control device and method of adaptive traveling-wave tube amplifier for external operation environment}

본 발명은 진행파관증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부운용 환경에 대하여 적응형으로 출력신호세기 및 출력파형을 최적화하기 위한 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

진행파관증폭기는 입력되는 미세한 고주파신호를 약 100만배 증폭시켜 고출력 고주파신호를 발생시키는 장치이다. 일반적으로 진행파관증폭기는 고출력 고주파신호를 필요로 하는 응용 고주파시스템에 사용된다. 일 예로 진행파관증폭기는 탐지레이더와 연계되어서 운용되어지는 군 운용시스템에서 사용된다.

도 1은 종래 진행파관증폭기의 제어 동작 흐름도를 도시하고 있다.

종래 진행파관증폭기는 외부전원(교류/직류)을 입력받는 외부 입력전원 인가 단계, 히터의 예열을 수행하기 위한 전원 인가 단계, 필요한 예열시간 동안 히터의 예열을 수행하는 단계, 고출력 증폭에 필요로 하는 캐소드(cathode) 및 콜렉터(collector) 전압 생성을 위한 제어신호 발생단계, 캐소드에서 생성된 빔(beam) 전하를 애노드(anode) 쪽으로 이동하는 것을 제어하기 위한 제어신호 발생 단계, 증폭하기 위한 소신호 고주파 입력신호(RF)를 인가하는 단계, 캐소드에서 생성된 빔 전하를 애노드 쪽으로 이동하는 것을 제어하기 위한 고전압 생성 단계, 최종적으로 출력단에서 고주파신호를 발생하는 구성으로 제어가 된다.

이러한 제어로 이루어지는 종래 진행파관증폭기는 내부 증폭소자들을 구동시키고, 입력된 소신호 고주파신호를 고출력 고주파신호로 증폭하기 위해 고정된 고전압들을 생성하는 방식을 사용하고 있다.

그러나 종래 진행파관증폭기의 제어방식은 출력단의 부하의 조건이 변화하면 출력단 임피던스 매칭에 불일치가 발생하여 부하쪽으로 증폭된 고주파신호를 전송하는 효율이 감소되는 문제가 있다.

특히, 진행파관증폭기는 출력신호가 상대적으로 크기 때문에 출력단에 도파관을 사용하고 있다. 따라서 진행파관증폭기의 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파센서시스템이 존재한다면, 장치 사이의 격리도가 악화되어 상호간섭이 일어나거나 고주파 센서 기능 자체를 상실하는 문제를 야기시킨다.

따라서 본 발명의 목적은 외부운용 환경에 대하여 적응형으로 출력신호세기 및 출력파형을 최적화할 수 있는 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 출력단 매칭 조건을 감시하고, 매칭조건에 변화가 발생하면, 캐소드 및 각 콜렉터 고전압을 적응적으로 가변하여 출력 고주파신호 및 공진주파수의 Q 값(quality factor)을 변화하여 진행파관증폭기의 효율을 높일 수 있는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파 센서 시스템이 존재한다면, 주변 고주파 센서들의 동작 주파수에 영향을 주는 주파수에 대한 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 보정을 수행할 수 있는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 목표로 하는 고주파 신호 세기를 획득하기 위해 순방향 고주파 신호 세기 및 역방향 고주파 신호세기를 A/D처리 과정을 거쳐 실시간으로 감시하고, 이를 통해 출력 VSWR을 산출하고, 진행파관증폭기 보호 로직에 적용하여 최적의 운용조건을 형성할 수 있는 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은, 출력단 매칭 조건을 감시하여 매칭 조건에 변화가 발생하면, Cathode 및 각 Collector 고전압을 적응적으로 가변하여 출력 고주파 신호 및 공진 주파수의 Q 값(Quality factor)를 변화하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파 센서 시스템이 존재한다면, 주변 고주파 센서들의 동작 주파수에 영향을 주는 주파수에 대한 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 보정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 Look-up Table 기반 Loop-back 보정이며, 이를 통해 시스템 간의 격리도를 개선하여 주변 고주파 센서들을 동시적으로 운용할 수 있도록 하는 것이 가능해진다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은 목표로 하는 고주파 신호 세기를 획득하기 위해 순방향 고주파 신호 세기 및 역방향 고주파 신호세기를 A/D처리 과정을 거쳐 실시간으로 감시하고, 이를 통해 출력 정재파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio)를 산출하고, 진행파관증폭기 보호 로직에 적용하여 최적의 운용조건을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치는 진행파관증폭기의 실시간 가변 고전압 생성을 제어하기 위하여, 출력 고주파신호세기를 감시하여 캐소드 고전압을 실시간 적응형으로 가변 제어하고, 출력단 부하의 매칭조건에 기반하여 복수개의 콜렉터 고전압을 실시간 가변 제어하는 실시간 고전압 가변 제어 구성; 진행파관증폭기의 운용환경을 감시하고, 입력되는 고주파신호에 대해서 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 실시간 고주파 루프-백 보정 제어하는 실시간 고주파 루프-백 보정 구성; 진행파관증폭기에서 목표로 하는 고주파신호 발생을 위하여 순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 실시간 감시하는 실시간 출력 고주파 감시 구성; 및실시간 고전압 가변 제어 구성, 실시간 고주파 루프-백 보정 구성, 실시간 출력 고주파 감시 구성에 적용되는 모든 변수들에 대하여 각 항목별로 적용될 가중치를 적응적으로 설정하는 적응형 제어 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 고전압 가변 제어 구성은, 캐소드의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어하는 구성; 복수개의 콜렉터의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어하는 구성; 가변된 캐소드 고전압과 가변된 복수개의 콜렉터 고전압을 연산하는 연산 구성; 연산 구성의 출력신호에 기반해서 실시간 가변 고전압을 생성하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 캐소드 고전압의 가변은 캐소드 고전압 기준값에서 ±10% 범위에서 제어되고, 캐소드 고전압의 가변에 적용되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 복수개의 콜렉터 고전압의 가변은 각 콜렉터 고전압 기준값에서 ±5% 범위에서 제어되고, 각 콜렉터 고전압의 가변에 적용되는 가중치는 0.5 ~0.0의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 캐소드 고전압에 적용된 가중치는 복수개의 콜렉터 고전압의 가중치에 연산되어 실시간 고전압 가변 제어 구성에서 사용되는 고전압 크기 제어 가중치가 산출되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 캐소드 고전압에 부여되는 가중치와 복수개의 콜렉트 고전압에 부여되는 가중치는 출력 고주파 신호세기와 출력단 부하의 매칭조건에 기반하여 적응형 제어 구성에서 실시간 가변 설정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 고주파 루프-백 보정 구성은 입력 고주파신호에 대한 하모닉 주파수를 보정하는 구성; 입력 고주파신호에 대한 스퓨리어스 주파수를 보정하는 구성; 보정된 하모닉 주파수와 보정된 스퓨리어스 주파수를 연산하는 연산 구성; 연산 구성의 출력신호에 기반해서 실시간 고주파 루프-백 보정신호를 생성하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 하모닉 주파수 보정과 스퓨리어스 주파수 보정은 진행파관증폭기의 주변환경에 기반해서 설정된 주파수별 룩-업 테이블을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 하모닉 주파수 보정은 하모닉 주파수를 기준으로 5차까지 보정이 제어되고, 하모닉 주파수 보정에 적용되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 스퓨리어스 주파수 보정은 출력 신호세기를 기준으로 5차까지 보정이 제어되고, 스퓨리어스 주파수 보정에 적용되는 가중치는, 1.0 ~0.0의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 출력 고주파 감시 구성은 진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 순방향 고주파 출력을 감시하는 구성; 진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 역방향 고주파 출력을 감시하는 구성; 순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 이용하여 정재파비와 출력신호세기를 산출하는 구성; 산출된 정재파비와 출력신호세기에 기반해서 실시간 출력 고주파 감시를 위한 신호를 출력하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 순방향 고주파 출력 감시 구성에 부여되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 역방향 고주파 출력 감시 구성에 부여되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 정재파비는 1 ~ ∞의 범위에서 산출과 감시가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 출력신호세기는 그리드 온 듀레이션 제어 과정과 동기를 맞추고, 그리드 온 듀레이션 제어 과정 동안 출력신호세기를 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 출력 고주파 감시 구성은 순방향 고주파 출력 감시와 역방향 고주파 출력 감시에 필요한 신호처리를 위하여 아날로그/디지털 처리 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 역방향 고주파 출력신호세기를 기준으로 정재파비 보호로직이 적용되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법은 진행파관증폭기의 실시간 가변 고전압 생성을 제어하기 위하여, 출력 고주파 신호세기를 감시하여 캐소드 고전압을 실시간 적응형으로 가변 제어하고, 출력단 부하의 매칭조건에 기반하여 복수개의 콜렉터 고전압을 실시간 가변 제어하는 실시간 고전압 가변 제어 단계; 진행파관증폭기의 운용환경을 감시하고, 입력되는 고주파신호에 대해서 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 실시간 고주파 루프-백 보정 제어하는 실시간 고주파 루프-백 보정 단계; 진행파관증폭기에서 목표로 하는 고주파신호 발생을 위하여 순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 실시간 감시하는 실시간 출력 고주파 감시 단계; 및 실시간 고전압 가변 제어 단계, 실시간 고주파 루프-백 보정 단계, 실시간 출력 고주파 감시 단계에 적용되는 모든 변수들에 대하여 각 항목별로 적용될 가중치를 적응적으로 설정하는 적응형 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 고전압 가변 제어 단계는, 캐소드의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어 하는 단계; 복수개의 콜렉터의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어하는 단계; 가변된 캐소드 고전압과 가변된 복수개의 콜렉터 고전압을 연산하는 단계; 연산된 출력신호에 기반해서 실시간 가변 고전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 고주파 루프-백 보정 단계는 입력 고주파신호에 대한 하모닉 주파수를 보정하는 단계; 입력 고주파신호에 대한 스퓨리어스 주파수를 보정하는 단계; 보정된 하모닉 주파수와 보정된 스퓨리어스 주파수를 연산하는 단계;

연산된 신호에 기반해서 실시간 고주파 루프-백 보정신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 하모닉 주파수 보정과 스퓨리어스 주파수 보정은 진행파관증폭기의 주변환경에 기반해서 설정된 주파수별 룩-업 테이블을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 출력 고주파 감시 단계는 진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 순방향 고주파 출력을 감시하는 단계; 진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 역방향 고주파 출력을 감시하는 단계; 순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 이용하여 정재파비와 출력신호세기를 산출하는 단계; 산출된 정재파비와 출력신호세기에 기반해서 실시간 출력 고주파 감시를 위한 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 출력신호세기는 그리드 온 듀레이션 제어 과정과 동기를 맞추고, 그리드 온 듀레이션 제어 과정 동안 출력신호세기를 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 실시간 출력 고주파 감시 단계는 순방향 고주파 출력 감시와 역방향 고주파 출력 감시에 필요한 신호처리를 위하여 아날로그/디지털 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 역방항 고주파 출력신호세기를 기준으로 정재파비 보호로직이 적용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은 출력단 매칭 조건을 감시하여 매칭 조건에 변화가 발생하면, Cathode 및 각 Collector 고전압을 적응적으로 가변하여 출력 고주파 신호 및 공진 주파수의 Quality factor를 변화하여 진행파관증폭기의 효율을 증대할 수 있다.

본 발명에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파 센서 시스템이 존재한다면, 주변 고주파 센서들의 동작 주파수에 영향을 주는 주파수에 대한 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 보정을 수행할 수 있다. 이는 Look-up Table 기반 Loop-back 보정이며, 이를 통해 시스템 간의 격리도를 개선하여 주변 고주파 센서들을 동시적으로 운용할 수 있도록 해줄 수 있다.

본 발명에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법은 목표로 하는 고주파 신호 세기를 획득하기 위해 순방향 고주파 신호 세기 및 역방향 고주파 신호세기를 A/D처리 과정을 거쳐 실시간으로 감시하고, 이를 통해 출력 정재파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio)를 산출하고, 진행파관증폭기 보호 로직에 적용하여 최적의 운용조건을 형성할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 진행파관증폭기의 제어 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진행파관증폭기의 구성도를 도시하고 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어를 위한 전체적인 개념도를 도시하고 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어를 위한 전체적인 제어 구성을 동작 순서에 따른 타이밍도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 고전압 가변 제어 구성(320)의 상세 구성도이다.
도 4b는 캐소드 고전압 가변 제어 구성과 각 콜렉터 고전압 가변 제어 구성의 관계를 나타내는 예시도이다.
도 4c는 캐소드 고전압 제어 출력 파형도이다.
도 4d는 콜렉터 고전압 제어 출력 파형도이다.
도 4e는 캐소드 고전압과 콜렉터 고전압의 크기 제어 가중치를 산출하는 시퀀스를 도시하고 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 고주파 루프-백 보정 구성(330)의 상세 구성도이다.
도 5b는 하모닉 보정 구성과 스퓨리어스 보정 구성의 관계를 나타내는 예시도이다.
도 5c는 고주파 신호 보정 제어를 위한 가중치의 산출 시퀀스의 구성을 도시하고 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)의 상세 구성도이다.
도 6b는 순방향 고주파 출력 감시 구성과 역방향 고주파 출력 감시 구성의 관계를 나타내는 예시도이다.
도 6c는 정재파비와 출력신호 세기 산출에 따른 가중치의 산출 시퀀스의 구성을 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형제어 구성(350)의 상세 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템", "단말"과 "노드"와 "디지털 무전기" 등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진행파관증폭기의 예시도를 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진행파관증폭기는 히터에 의해 캐소드가 가열되어 전자가 캐소드로부터 이탈되기 용이한 상태로 여기되고, 여기된 전자는 캐소드로부터 분리되어 그리드에 의해 제어를 받으면서 전자빔을 형성하게 된다. 그리고 형성된 전자빔은 헬릭스(helix)를 통과하여 콜렉터로 수집된다. 이때 헬릭스의 입력단에 고주파신호(RF)가 입력되어 100만배 정도 증폭된 후 출력단을 통해 출력된다.

이와 같이 구성되는 진행파관증폭기는 고출력 고주파신호를 필요로 하는 응용 고주파시스템에 사용된다. 일 예로 진행파관증폭기는 탐지레이더와 연계되어서 고 출력을 필요로 하는 군운용시스템에 이용되어진다.

이러한 진행파관증폭기는 출력신호가 상대적으로 크기 때문에 출력단에 도파관을 사용하고 있다. 즉, 도 2에 도시되고 있는 바와 같이 진행파관증폭기의 운용환경에서 다양한 주파수 스펙트럼 범위의 센서류가 근접하여 존재하면, 상호간의 간섭을 최소화하기 위하여 진행파관증폭기의 출력 고주파신호의 하모닉 특성과 스퓨리어스 제어가 이루어져야 한다. 따라서 입력 고주파 조건과 출력 매칭 조건을 고려하여 진행파관증폭기가 설치되는 운용환경에 적합하게 사용할 수 있도록 제어가 이루어져야 한다.

또한 도 2에 도시되고 있는 바와 같이, 전송선로로서 도파관과 도파관 피드(feed) 안테나를 사용하는 응용 고주파시스템에서는 진행파관증폭기의 효율을 극대화하기 위해서 출력단 매칭 조건의 가변을 필요로 한다. 따라서 이하 설명되는 본 발명은 고출력 응용 고주파시스템의 효율 및 인접 센서 간의 간섭을 최적화하는데 활용하는 것이 가능하다.

또한 본 발명은 매칭조건의 가변을 필요로 하는데, 출력단 도파관 부하가 반영된 공진주파수 변화에 대한 가변 매칭이 이루어져야 한다. 따라서 본 발명에서는 실시간적으로 출력 매칭조건을 감시하고, 이를 바탕으로 적응적으로 고전압 생성 크기를 조절하면서 출력 매칭조건을 최적화한다. 그리고 최적화된 진행파관증폭기의 출력신호세기 및 출력파형을 얻을 수 있도록 제어한다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어를 위한 전체적인 개념도를 도시하고 있다.

본 발명은 외부 전원(AC/DC)를 입력받아 이를 다음단으로 인가하는 구성(300)을 포함한다. 본 발명은 히터에 전원을 인가하는 구성(302)을 포함하고, 302는 예열을 수행하기 위한 전원을 공급하는 구성이다. 본 발명은 예열을 수행하는 구성(304)을 포함하고, 304는 필요한 예열시간 동안 목표 예열시간 카운팅을 수행하면서 히터의 예열을 수행한다. 본 발명은 고전압 인가를 제어하는 구성(306)을 포함하고, 306은 고출력 증폭에 필요로 하는 캐소드 및 콜렉터 전압 생성을 위한 제어신호를 발생한다.

그리고 본 발명은 고출력 증폭에 필요로 하는 캐소드 및 콜렉터 전압을 생성하는 고전압 생성 구성(308)을 포함한다. 308은 본 발명에서 적응형 제어 구성(350)의 제어하에 실시간 고전압 가변 제어 구성(320)을 통하여 실시간 고전압 가변 제어를 수행한다. 320은 출력단 매칭 조건을 감시하여 매칭 조건에 변화가 발생하면, 캐소드 및 각 콜렉터 고전압을 실시간 적응적 가변을 수행하고, 출력 고주파 신호세기 및 공진주파수의 Q 값(Quality factor)를 변화시켜 매칭을 수행하는 구성이다. 320은 캐소드 고전압 가변 제어 구성(322)과, 콜렉터 고전압 가변 제어 구성(324)을 포함한다.

본 발명은 그리드 온 트리거(Grid On Trigger) 제어 구성(310)을 포함하고, 310은 캐소드에서 생성된 빔 전하를 애노드 쪽으로 이동하는 것을 제어하기 위한 제어신호를 발생한다.

또한 본 발명은 입력 고주파신호(RF)를 인가하는 구성(312)을 포함한다. 312은 실시간 고주파 Loop-back 보정 구성이다. 312는 본 발명에서 적응형 제어 구성(350)의 제어하에 실시간 고주파 루프-백 보정 구성(330)을 통하여 실시간 고주파 Loop-back 보정을 수행한다. 330은 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파 센서 시스템이 존재한다면, 주변 고주파 센서들의 동작 주파수에 영향을 주는 주파수에 대한 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 보정을 수행한다. 이때 Look-up Table 기반 실시간 Loop-back 보정을 수행한다. 330은 하모닉 주파수 보정 구성(332)과 스퓨리어스 주파수 보정 구성(334)을 포함한다.

본 발명은 그리드 전압 형성 구성(314)을 포함하고, 314는 캐소드에서 생성된 빔 전하를 애노드 쪽으로 이동하는 것을 제어하기 위한 고전압을 생성한다.

그리고 본 발명은 출력 고주파신호를 발생하는 구성(316)을 포함한다. 316 구성에서 발생된 출력 고주파신호는 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)을 통하여 출력 고주파신호에 대한 감시 제어가 이루어진다. 즉, 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)은, 목표로 하는 고주파 신호 세기를 획득하기 위해 순방향 고주파 신호 세기 및 역방향 고주파 신호세기를 A/D처리 과정을 거쳐 실시간으로 감시하고, 이를 통해 실시간 출력 VSWR 및 출력 고주파 신호 세기 산출한다. 340은 순방향 고주파 출력 감시 구성(342)과 역방향 고주파 감시 구성(344)을 포함한다.

실시간 출력 고주파 감시 구성(340)에서 출력되는 실시간 출력 고주파 감시 신호는 적응형 제어 구성(350)의 관리하에 실시간 고전압 가변 제어 구성(320)에서의 고전압 생성 구성을 제어한다. 또한, 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)에서 출력되는 실시간 출력 고주파 감시 신호는 적응형 제어 구성(350)의 관리하에 실시간 고주파 루프-백 보정 구성(330)의 고주파 신호 보정을 제어한다.

상기 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어는 다음과 같이 이루어진다.

그리고 본 발명의 전체적인 동작 순서에 따른 타이밍도를 도 3b에 나타내고 있다.

300 구성에서, 외부에서 전원이 입력되면, 진행파관 증폭기에 이용될 다양한 크기의 필요전원으로 변환되어진다. 일 예로 교류전원을 정류하여 고전압 발생을 위한 제 1 크기의 전원이 구성 가능하고, 또한 히터 예열 전원이나 기타 제어 전원으로 이용될 제 2 크기의 전원, 제 3 크기의 전원, 등도 구성되어진다.

300 구성에서 변환된 전원을 이용하여 302 구성에서 히터에 전원이 인가되면, 히터는 설정된 시간동안 예열 동작이 이루어진다(304 구성). 304 구성의 히터 예열 시간은, 히터의 용량 등에 따라서 기설정된 시간이다.

304 구성에서 히터가 예열되면, 고전압 인가 제어 단계로 진행된다. 즉, 고출력 증폭에 필요로 하는 캐소드 전압과 콜렉터 전압을 생성하기 위한 제어신호가 발생된다(306 구성).

306 구성에서 고전압 인가 제어신호가 발생되면, 앞서 300 구성에서 고전압 발생을 위하여 변환된 제 1 크기의 전원을 이용하여 캐소드단과 콜렉터단에 공급될 고전압이 생성된다(308 구성).

한편, 본 발명에서 308 구성의 캐소드단과 콜렉터단에 공급될 고전압 생성은, 320 구성의 제어를 받아서 실시간 가변적으로 고전압 크기가 제어된다. 즉, 적응형 제어 구성(350)은, 322 구성을 통해서 캐소드단에 공급되는 고전압을 가변하여 출력신호세기를 제어하고, 324 구성을 통해서 콜렉터단에 공급되는 고전압을 가변하여 출력부하 변동에 대한 공진주파수 가변을 제어한다.

다음으로 그리드 온 트리거 제어 신호가 발생되고(310 구성), 진행파관증폭기의 RF 입력단에 증폭을 위한 고주파 입력신호가 입력되어진다(312 구성).

한편, 본 발명에서 312 구성의 고주파 입력신호의 입력은, 진행파관증폭기의 출력단 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파 센서 시스템이 존재하는 여부에 따라서 실시간 고주파 보정이 이루어진다. 이를 위해서 적응형 제어 구성(350)은 332 구성을 통해서 하모닉 보정을 제어하고, 334 구성을 통해서 스퓨리어스 보정을 제어한다.

다음으로 314 구성에 의한 그리드 전압 형성 단계가 진행되고, 최종적으로 진행파관증폭기의 출력 고주파 신호가 발생되어진다(316 구성).

본 발명에서는 316 구성에 있어서도 실시간 출력 고주파 감시 제어를 수행한다. 즉, 적응형 제어 구성(350)은 순방향 고주파 신호 세기 및 역방향 고주파 신호 세기를 감시하고, 진행파관증폭기에서 목표로 하는 고주파 신호 세기를 출력할 수 있도록 제어한다.

다음 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치 및 방법의 각 구성에 대한 구체적인 실시 형태를 살펴보기로 한다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 고전압 가변 제어 구성(320)의 상세 구성도이다.

본 발명은 출력단 매칭 조건을 감시하고, 매칭 조건에 변화가 발생하면, 캐소드 및 각 콜렉터 전압을 실시간 적응적 가변을 수행하여 출력 고주파 신호세기 및 공진 주파수의 Q 값(Quality factor)를 변화시켜 매칭을 수행한다.

이를 위해서 본 발명은 캐소드 고전압 가변을 제어하는 구성(402,410),

다수의 콜렉트 고전압 가변을 제어하는 구성(404,406,408,412,414,416)을 포함한다. 본 발명에서는 각 고전압의 기준값이 개별적으로 구성되고, 각각의 고전압의 기준값에 부여될 가중치(W_a) (410,412,414,416,..)를 변경 제어하여, 고전압의 가변을 조절하고 있다. 그리고 실시간 가변 제어된 캐소드 고전압과 실시간가변 제어된 콜렉터 고전압을 가산 연산하여 고전압 크기를 제어하는 구성(420)과, 이 값에 기반해서 실시간 가변 고전압을 생성하는 구성(424)을 포함한다.

그리고 본 발명의 모든 도면에서 설명되는 기준값은, 각 이용되어지는 항목 또는 변수에 따라서 해당 항목(변수)에 따라서 개별적으로 설정되어진다.

캐소드 고전압 가변은, 캐소드 고전압 기준값에서 ±10% 범위에서 제어되고, 캐소드 고전압 가변 구성에 부여되는 가중치(W₁)(410)는, 1.0 ~ 0.0의 범위에 포함되어진다.

그리고 복수의 콜렉트 고전압 가변은, 각 콜렉트 고전압 기준값에서 ±5% 의 범위에서 제어되고, 각 콜렉트 고전압 가변 구성에 부여되는 가중치(W_2,...W_n) (412...416)는, 0.5 ~ 0.0의 범위에 포함되어진다. 이와 같은 캐소드 고전압 가변 제어와 복수의 콜렉트 고전압 가변 제어의 관계는 도 4b에 도시하고 있다.

따라서 고전압 크기 제어 구성(420)은 캐소드 고전압 가변 값과 각 콜렉터 고전압 가변 값이 더해져서 산출되고, 이를 (수학식 1)에 기재하고 있다.

(수학식 1)

이와 같이 구성되는 실시간 고전압 가변 제어 구성(320)에 있어서, 출력 신호 세기는 캐소드(Cathode) 고전압을 가변하여 제어하고, 출력부하 변동에 대한 공진주파수 가변은 콜렉터(Collector) 고전압을 가변하여 제어한다. 따라서 실시간 가변 고전압 생성 구성(424)의 출력값은 도 4c와 도 4d와 같이 출력되어진다.

도 4e는 캐소드 고전압과 콜렉터 고전압의 크기 제어 가중치를 산출하는 시퀀스를 도시하고 있다.

즉, 도시되고 있는 바와 같이, 캐소드 고전압 가변을 위하여 캐소드의 기준 고전압(502)에 가중치(508)가 부여되어서 산출되고, 콜렉터 #1 고전압 가변을 위하여 콜렉터 #1의 기준 고전압(504)에 가중치(510)가 부여되어서 산출된다. 마찬가지로 콜렉터 #n-1의 고전압 가변을 위하여 콜렉터 #n-1의 기준 고전압(506)에 가중치(514)가 부여되어서 산출된다. 이때 가중치(508)가 부여되어 가변된 캐소드 고전압은 각각의 콜렉터 고전압의 가중치(512,516) 산출에 영향을 줘서 콜렉터 고전압 가변 제어가 이루어진다. 그리고 이렇게 조정된 모든 가중치 값들이 가산되어서 최종 가중치(518)가 결정된다.

이와 같이, 본 발명에서는 캐소드 고전압 가변 구성과 다수의 콜렉터 고전압 가변 구성에 의해서 결정되는 고전압을 산출하기 위해서 각 구성에 기준값이 개별적으로 구성되고 있다. 그리고 각각의 고전압 가변을 위해서 적응형 제어 구성(350)은 출력단 부하 변동에 따라서 실시간으로 부여될 가중치를 조절한다.

따라서 적응형 제어 구성(350)은 캐소드 고전압 가변 제어 구성(322)과 콜렉터 고전압 가변 제어 구성(324)의 제어를 위해서, 출력단의 부하변동을 감시한다. 즉, 출력단의 부하 변동에 대한 전송선로를 구성하는 도파관의 공진주파수 가변을 위하여 콜렉터 전압을 가변 제어한다. 이를 위해서 적응형 제어 구성(350)은 진행파관증폭기의 출력단 부하의 매칭조건에 따라서 전송선로 상의 공진주파수 가변을 제어하는데, 이를 실시간적으로 제어할 수 있다. 그리고 출력단 부하의 매칭 조건에 따른 공진주파수 가변 제어를 위하여 룩-업 테이블을 저장하고 이를 기초로 제어할 수 있다. 따라서 적응형 제어 구성(350)은 실시간 출력단의 부하 변동을 감시하고 콜렉터 고전압을 가변 제어하기 위하여 부여되는 가중치를 조절하여, 콜렉터 고전압을 가변 제어한다.

또한, 적응형 제어 구성(350)은 출력 고주파 신호세기의 조절을 위하여, 최종 출력되는 출력 고주파 신호 세기를 감시하고, 캐소드 고전압을 가변 제어하여, 목표하는 출력 고주파 신호가 출력될 수 있도록 제어한다. 이를 위해서 적응형 제어 구성(350)은 진행파관증폭기의 출력 신호 세기를 실시간 감시한다. 그리고 출력 신호 세기에 따라서 캐소드 고전압 가변 제어를 위한 룩-업 테이블을 저장하고 이를 기초로 제어할 수 있다. 따라서 적응형 제어 구성(350)은 실시간 출력 신호 세기를 감시하고, 캐소드 고전압을 가변 제어하기 위하여 부여되는 가중치를 조절하여, 캐소드 고전압을 가변 제어한다.

다음, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 고주파 Loop-Back 보정 구성(330)의 상세 구성도이다.

본 발명은 인접한 주변에 운용 주파수 대역이 중첩되는 고주파 센서 시스템이 존재한다면, 주변 고주파 센서들의 동작 주파수에 영향을 주는 주파수에 대한 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 보정을 수행한다. 이를 위해서 펌-웨어(Firm-ware)를 통해서 룩-업 테이블(Look-up Table)를 설정하고, 이를 운용주파수에 따라 실시간 루프-백(Loop-back) 보정을 제어한다.

이를 위해서 본 발명은 하모닉 보정을 위한 구성(602)과 스퓨리어스 보정을 위한 구성(612)을 포함한다. 하모닉 보정을 위하여 주파수별 룩-업 테이블(604)과 하모닉 주파수에 부여될 가중치(W₁)(606)을 포함하고, 스퓨리어스 보정을 위하여 주파수별 룩-업 테이블 구성(614)과, 스퓨리어스 주파수에 부여될 가중치(W₂)(616)을 포함한다. 그리고 보정된 하모닉 주파수 신호와 보정된 스퓨리어스 주파수 보정 신호를 가산 연산하는 구성(608)과 이 신호에 기초하여 실시간 고주파 루프-백 보정신호를 생성하는 구성(610)을 포함한다.

하모닉 주파수 보정은 기준 주파수 대비 2배수,3배수,4배수,5배수,로 5차 까지 하모닉 주파수 보정을 포함하고, 부여될 가중치(W₁)(606)는 1.0 ~ 0.0의 범위에 포함되어진다. 따라서 하모닉 주파수 보정을 위하여 기설정된 주파수별 룩-업 테이블(604)의 주파수 특성에 따라서 하모닉 보정 제어가 이루어지고, 실시간으로 가중치(606)의 값이 조절되면서 고주파 신호 보정 제어가 이루어진다. 이때 하모닉 주파수 보정은, 진행파관증폭기 주변에 위치하고 있는 고주파 센서 시스템의 동작 주파수가 진행파관증폭기의 운용 주파수 대역에 중첩되면서 진행파관증폭기의 운용 주파수 대역에 영향을 미칠 때, 이러한 영향이 배제될 수 있도록 하모닉 보정을 위한 주파수 변동 제어가 이루어지고, 검출되는 기준 주파수 대비 5차까지의 하모닉 주파수 보정이 이루어진다.

스퓨리어스 주파수 보정은 기준 신호세기 대비 2차,3차,4차,5차까지의 스퓨리어스 주파수 보정을 포함하고, 부여될 가중치(W₂)(616)는 1.0 ~ 0.0의 범위에 포함되어진다. 따라서 스퓨리어스 보정을 위하여 기설정된 주파수별 룩-업 테이블(614)의 주파수 특성에 따라서 스퓨리어스 보정 제어가 이루어지고, 실시간으로 가중치(616)의 값이 조절되면서 고주파 신호 보정 제어가 이루어진다. 이때 스퓨리어스 주파수 보정은, 검출되는 기준 신호세기를 기준으로 5차까지의 스퓨리어스 주파수 보정이 이루어진다.

하모닉 보정과 스퓨리어스 보정에 대한 관계를 도 5b에 도시하고 있다. 따라서 고주파 신호 보정 제어 구성(608)은 하모닉 주파수 보정 신호와 스퓨리어스 주파수 보정 신호를 가산 연산하고, 실시간 고주파 루프-백 보정신호 생성 구성(610)은 이 신호에 기초한 실시간 고주파 루프-백 보정신호를 생성한다. 이때 출력되는 신호를 수학식 2로 표현 가능하다.

(수학식 2)

도 5c는 고주파 신호 보정 제어를 위한 가중치의 산출 시퀀스의 구성을 도시하고 있다.

하모닉 보정은 기준 주파수 대비 5차까지의 하모닉 주파수를 포함하고 있고, 스퓨리이스 보정은 기준 신호세기 대비 5차까지의 스퓨리어스 주파수를 포함한다. 따라서 본 발명의 적응형 제어 구성(350)은 하모닉 보정을 위하여 기준 주파수 대비 실시간 적응형 제어를 통해서 가중치의 변경 제어를 수행하므로서 하모닉 보정을 제어한다. 마찬가지로 적응형 제어 구성(350)은 스퓨리어스 보정을 위하여 기준 신호세기 대비 실시간 적응형 제어를 통해서 가중치의 변경 제어를 수행하므로서 스퓨리어스 보정을 제어한다. 그리고 적응형 제어 구성(350)은 하모닉 보정 및 스퓨리어스 보정을 위하여 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)의 검출값을 이용할 수 있다.

다음 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)의 상세 구성도이다.

본 발명은 목표로 하는 고주파 신호 세기를 획득하기 위해 순방향 고주파 신호 세기 및 역방향 고주파 신호세기를 아날로그/디지털(A/D) 신호처리 과정을 거쳐 실시간으로 감시한다. 이를 통해 순방향 고주파 신호세기와 역방향 고주파 신호세기의 값에 기반해서 1 ~ ∞의 범위에서 실시간 출력 정재파비(VSWR)를 상대적으로 산출하고, 역방향 고주파 신호세기를 기준으로 절대 정재파비(VSWR) 보호로직을 적용한다. 또한, 그리드 온 듀레이션(Grid On duration)과 동기를 구현하여 이 구간(Duration) 동안 출력 고주파 신호 세기를 산출하는 것도 가능하다.

이를 위해서 본 발명은 출력 고주파신호로부터 순방향 고주파 출력 감시 구성(802)과 출력 고주파신호로부터 역방향 고주파 출력 감시 구성(804)을 포함한다. 순방향 고주파 출력 감시 구성(802)의 출력에 가중치(W₁)(806)가 부여되고, 역방향 고주파 출력 감시 구성(804)의 출력에 가중치(W₂)(808)가 부여된다. 가중치(W_1,W₂)는 1.0 ~0.0 범위에서 설정되어진다.

그리고 두 구성의 출력을 가산하는 연산 구성(810)을 포함한다. 그리고 출력단 감시를 위한 연산 구성(810)의 출력에 기반해서 812 구성에서는 실시간 출력 정재파비와, 실시간 순방향 출력신호세기, 실시간 역방향 출력신호세기를 산출한다. 산출된 정재파비와 출력신호세기에 기반해서 실시간 출력 고주파 감시를 위한 신호를 출력하는 구성(814)을 포함한다. 그리고 순방향 고주파 출력 감시 구성과 역방향 고주파 출력 감시 구성의 관계를 도 6b에 도시하고 있고, (수학식 3)으로 표현 가능하다.

(수학식 3)

도 6c는 정재파비와 출력신호 세기 산출에 따른 가중치의 산출 시퀀스의 구성을 도시하고 있다.

본 발명의 적응형 제어 구성(350)은, 출력 고주파 신호(316)로부터 실시간 출력 고주파 감시 구성(340)을 통하여 순방향 고주파 출력 신호세기, 역방향 고주파 출력 신호 세기를 검출하고, 두 값을 이용한 전압 정재파비(VSWR)을 산출한다. 그리고 출력 신호 세기 및 정재파비를 기준으로 하여 실시간 적응형 제어를 통해서 목표로 하는 고주파 신호 세기를 획득하기 위한 순방향 고주파 출력 감시 구성(900)에 부여할 가중치(902)와, 역방향 고주파 출력 감시 구성(904)에 부여할 가중치(906)를 결정한다. 이때 역방향 고주파 신호세기를 기준으로 절대 정재파비 보호로직을 적용하고, 특히 역방향 최대값 감시는 정재파비 보호레벨 및 역방향 출력 신호세기 산출값을 이용한다.

다음, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치의 전체적인 제어를 수행하는 적응형 제어 구성(350)의 상세 구성도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치의 신호 파형 및 매칭 개선을 위한 시퀀스를 전체적으로 보여주고 있다. 즉, 도 7에서는 앞서 설명되고 있는 모든 변수를 적응적으로 가변하여 각 항목별로 가중치(Weight)를 설정하여 최적의 진행파관증폭기의 운용을 제어한다.

적응형 제어 구성(350)은, 진행파관증폭기의 운용 환경에 따라서 초기 동작 설정 및 초기 데이터를 수집한다(1000). 이때 운용환경에 따라서 다양한 스펙트럼 범위의 센서류가 존재할 때, 각 센서류의 동작 주파수 등의 데이터를 수집한다. 또한 본 발명에서와 같이 출력단에 도파관을 사용하는 경우, 출력단 부하의 매칭조건을 운용 환경에 반영할 필요성이 있다. 따라서 진행파관증폭기의 운용환경에 따른 다양한 초기 데이터들을 수집한다. 이렇게 수집된 초기 데이터는 진행파관증폭기가 최적의 운용환경에서 운용될 수 있는데 이용되어진다.

그리고 캐소드 고전압과 각 콜렉터 고전압에 가중치(Wa)를 부여하여 실시간적으로 고전압 크기를 가변 제어한다(1010). 이때, 캐소드 고전압의 크기는 출력신호 세기에 기준하여 가중치가 부여되고, 콜렉터 고전압의 크기는 1000 구성에서 진행파관의 출력단 부하의 매칭조건에 따른 공진주파수의 가변 제어를 위해서 가중치가 부여되어서 고전압 크기가 가변 제어되어진다.

그리고 적응형 제어 구성(350)은 실시간적으로 운용 환경에 따른 변화되는 조건 및 각 구성의 피드백에 따른 최신 데이터들을 수집하고, 고전압 크기 제어를 위한 F(t)값을 재산출하고, 그에 따른 가중치(W'a)를 재설정하고, 실시간 가변 고전압 생성을 제어한다(1020).

또한, 적응형 제어 구성(350)은 하모닉 특성 및 스퓨리어스 제어를 위하여 각 운용주파수에 가중치(Wb)를 부여하여 실시간적으로 고주파신호 보정을 제어한다(1030). 이때, 하모닉 보정 제어를 위해서 진행파관증폭기 주변 고주파 센서들의 동작 주파수와 중첩되지 않도록 하모닉 주파수 보정을 위한 기준 주파수 변경을 제어하고, 이후 기준 주파수 대비 가중치의 변경 제어를 통해서 하모닉 보정 제어를 수행한다. 또한 스퓨리어스 보정 제어를 위해서 신호세기 대비 가중치의 변경 제어를 수행한다.

그리고 적응형 제어 구성(350)은 실시간적으로 운용 환경에 따른 변화되는 조건 및 각 구성의 피드백에 따른 최신 데이터들을 수집하고, 실시간 고주파 신호 보정 제어를 위한 G(t)값을 재산출하고, 그에 따른 가중치(W'b)를 설정하여, 실시간 고주파 보정신호를 생성한다(1040).

또한 적응형 제어 구성(350)은 출력단을 감시하고(1050), 가중치(Wc)를 부여하여 실시간 출력 고주파 감시를 수행한다. 그리고 출력신호의 피드백에 따른 최신 데이터들을 수집하고, 실시간 출력 고주파 감시 제어를 위한 H(t)값을 재산출하고, 그에 따른 가중치(W'c)를 설정하여, 실시간 출력 고주파 감시를 제어한다(1060).

이러한 과정을 통하여 본 발명에 따른 진행파관증폭기의 출력신호 및 매칭 분석이 제어되고(1070), 각 항목별로 가중치를 가변적으로 설정하여, 적응형 진행파관증폭기의 출력신호세기 및 출력파형을 최적화하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명은 실시간적으로 출력 매칭 조건을 감시하고, 이를 바탕으로 적응적으로 고전압 생성 크기를 조절하면서 출력 매칭 조건을 최적화하여 진행파관증폭기의 출력신호세기 및 출력파형을 최적화하고 있다.

이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

300 : 외부 입력전원 인가 구성 302 : 히터 전원 인가 구성
304 : 예열 수행 구성 306 : 고전압 인가 제어 구성
308 : 고전압 생성 구성 310 : 그리드 온 트리거 제어 구성
312 : 입력 고주파신호 인가 구성 314 : 그리드 전압 형성 구성
316 : 출력 고주파신호 발생 구성 320 : 실시간 고전압 가변제어 구성
322 : 캐소드 고전압 가변제어 구성 324 : 콜렉터 고전압 가변제어 구성
332 : 하모닉 보정 구성 334 : 스퓨리어스 보정 구성
342 : 순방향 고주파 출력감시구성 344 : 역방향 고주파 출력감시 구성
330 : 실시간 고주파 루프-백 보정 구성
340 : 실시간 출력 고주파 감시 구성
350 : 적응형 제어 구성

Claims (25)

1. 진행파관증폭기의 실시간 가변 고전압 생성을 제어하기 위하여, 출력 고주파신호세기를 감시하여 캐소드 고전압을 실시간 적응형으로 가변 제어하고, 출력단 부하의 매칭조건에 기반하여 복수개의 콜렉터 고전압을 실시간 가변 제어하는 실시간 고전압 가변 제어 구성;
   진행파관증폭기의 운용환경을 감시하고, 입력되는 고주파신호에 대해서 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 실시간 고주파 루프-백 보정 제어하는 실시간 고주파 루프-백 보정 구성;
   진행파관증폭기에서 목표로 하는 고주파신호 발생을 위하여 순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 실시간 감시하는 실시간 출력 고주파 감시 구성; 및
   실시간 고전압 가변 제어 구성, 실시간 고주파 루프-백 보정 구성, 실시간 출력 고주파 감시 구성에 적용되는 모든 변수들에 대하여 각 항목별로 적용될 가중치를 실시간 적응적으로 설정하는 적응형 제어 구성을 포함하고,
   실시간 고전압 가변 제어 구성은, 캐소드의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어하는 구성; 복수개의 콜렉터의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어하는 구성;가변된 캐소드 고전압과 가변된 복수개의 콜렉터 고전압을 연산하는 연산 구성; 연산 구성의 출력신호에 기반해서 실시간 가변 고전압을 생성하는 구성을 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   캐소드 고전압의 가변은 캐소드 고전압 기준값에서 ±10% 범위에서 제어되고, 캐소드 고전압의 가변에 적용되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   복수개의 콜렉터 고전압의 가변은 각 콜렉터 고전압 기준값에서 ±5% 범위에서 제어되고, 각 콜렉터 고전압의 가변에 적용되는 가중치는 0.5 ~0.0의 범위에서 설정되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   캐소드 고전압에 적용된 가중치는 복수개의 콜렉터 고전압의 가중치에 연산되어 실시간 고전압 가변 제어 구성에서 사용되는 고전압 크기 제어 가중치가 산출되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
   캐소드 고전압에 부여되는 가중치와 복수개의 콜렉트 고전압에 부여되는 가중치는 출력 고주파 신호세기와 출력단 부하의 매칭조건에 기반하여 적응형 제어 구성에서 실시간 가변 설정하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   실시간 고주파 루프-백 보정 구성은 입력 고주파신호에 대한 하모닉 주파수를 보정하는 구성;
   입력 고주파신호에 대한 스퓨리어스 주파수를 보정하는 구성;
   보정된 하모닉 주파수와 보정된 스퓨리어스 주파수를 연산하는 연산 구성;
   연산 구성의 출력신호에 기반해서 실시간 고주파 루프-백 보정신호를 생성하는 구성을 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   하모닉 주파수 보정과 스퓨리어스 주파수 보정은 진행파관증폭기의 주변환경에 기반해서 설정된 주파수별 룩-업 테이블을 이용하여 이루어지는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   하모닉 주파수 보정은 하모닉 주파수를 기준으로 5차까지 보정이 제어되고, 하모닉 주파수 보정에 적용되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    스퓨리어스 주파수 보정은 출력 신호세기를 기준으로 5차까지 보정이 제어되고, 스퓨리어스 주파수 보정에 적용되는 가중치는, 1.0 ~0.0의 범위에서 설정되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    실시간 출력 고주파 감시 구성은 진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 순방향 고주파 출력을 감시하는 구성;
    진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 역방향 고주파 출력을 감시하는 구성;
    순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 이용하여 정재파비와 출력신호세기를 산출하는 구성;
    산출된 정재파비와 출력신호세기에 기반해서 실시간 출력 고주파 감시를 위한 신호를 출력하는 구성을 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    순방향 고주파 출력 감시 구성에 부여되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    역방향 고주파 출력 감시 구성에 부여되는 가중치는 1.0 ~ 0.0의 범위에서 설정되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
14. 청구항 11에 있어서,
    정재파비는 1 ~ ∞의 범위에서 산출과 감시가 이루어지는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
15. 청구항 11에 있어서,
    출력신호세기는 그리드 온 듀레이션 제어 과정과 동기를 맞추고, 그리드 온 듀레이션 제어 과정 동안 출력신호세기를 산출하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
16. 청구항 11에 있어서,
    실시간 출력 고주파 감시 구성은 순방향 고주파 출력 감시와 역방향 고주파 출력 감시에 필요한 신호처리를 위하여 아날로그/디지털 처리 구성을 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
17. 청구항 11에 있어서,
    역방향 고주파 출력신호세기를 기준으로 정재파비 보호로직이 적용되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어장치.
    
18. 진행파관증폭기의 실시간 가변 고전압 생성을 제어하기 위하여, 출력 고주파 신호세기를 감시하여 캐소드 고전압을 실시간 적응형으로 가변 제어하고, 출력단 부하의 매칭조건에 기반하여 복수개의 콜렉터 고전압을 실시간 가변 제어하는 실시간 고전압 가변 제어 단계;
    진행파관증폭기의 운용환경을 감시하고, 입력되는 고주파신호에 대해서 하모닉 주파수 및 스퓨리어스 주파수에 대한 실시간 고주파 루프-백 보정 제어하는 실시간 고주파 루프-백 보정 단계;
    진행파관증폭기에서 목표로 하는 고주파신호 발생을 위하여 순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 실시간 감시하는 실시간 출력 고주파 감시 단계; 및
    실시간 고전압 가변 제어 단계, 실시간 고주파 루프-백 보정 단계, 실시간 출력 고주파 감시 단계에 적용되는 모든 변수들에 대하여 각 항목별로 적용될 가중치를 적응적으로 설정하는 적응형 제어 단계를 포함하고,
    실시간 고전압 가변 제어 단계는, 캐소드의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어 하는 단계; 복수개의 콜렉터의 고전압 기준값을 이용하여 가변 제어하는 단계; 가변된 캐소드 고전압과 가변된 복수개의 콜렉터 고전압을 연산하는 단계; 산된 출력신호에 기반해서 실시간 가변 고전압을 생성하는 단계를 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.
    
19. 삭제
20. 청구항 18에 있어서,
    실시간 고주파 루프-백 보정 단계는 입력 고주파신호에 대한 하모닉 주파수를 보정하는 단계;
    입력 고주파신호에 대한 스퓨리어스 주파수를 보정하는 단계;
    보정된 하모닉 주파수와 보정된 스퓨리어스 주파수를 연산하는 단계;
    연산된 신호에 기반해서 실시간 고주파 루프-백 보정신호를 생성하는 단계를 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.
    
21. 청구항 20에 있어서,
    하모닉 주파수 보정과 스퓨리어스 주파수 보정은 진행파관증폭기의 주변환경에 기반해서 설정된 주파수별 룩-업 테이블을 이용하여 이루어지는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.
    
22. 청구항 18에 있어서,
    실시간 출력 고주파 감시 단계는 진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 순방향 고주파 출력을 감시하는 단계;
    진행파관증폭기의 출력 고주파신호로부터 역방향 고주파 출력을 감시하는 단계;
    순방향 고주파 출력과 역방향 고주파 출력을 이용하여 정재파비와 출력신호세기를 산출하는 단계;
    산출된 정재파비와 출력신호세기에 기반해서 실시간 출력 고주파 감시를 위한 신호를 출력하는 단계를 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.
    
23. 청구항 22에 있어서,
    출력신호세기는 그리드 온 듀레이션 제어 과정과 동기를 맞추고, 그리드 온 듀레이션 제어 과정 동안 출력신호세기를 산출하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.
    
24. 청구항 22에 있어서,
    실시간 출력 고주파 감시 단계는 순방향 고주파 출력 감시와 역방향 고주파 출력 감시에 필요한 신호처리를 위하여 아날로그/디지털 처리 단계를 포함하는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.
    
25. 청구항 22에 있어서,
    역방항 고주파 출력신호세기를 기준으로 정재파비 보호로직이 적용되는 외부운용환경에 대한 적응형 진행파관증폭기의 출력제어방법.

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