KR102664542B1 - 슬롯 확장형 pim 측정 장치 및 이를 이용한 pim 자동 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치 및 이를 이용한 PIM 자동 측정 방법을 개시한다. 개시된 PIM 측정 장치는 제어신호에 따라 PIM 측정을 위한 소정 대역의 송신 RF신호를 발생하여 안테나측으로 송신하고, 안테나측으로부터 PIM 측정을 위한 RF신호를 수신하는 복수의 RF 유니트(140-1~140-12)와, RF 유니트의 송신 RF신호를 결합하여 측정 대상 안테나의 접속 포트로 전송하고, 접속 포트를 통해 측정 대상 안테나에서 반사된 RF신호를 수신하여 해당 RF 유니트로 전달하는 결합 유니트(150)와, 제어신호에 따라 RF 유니트로부터 수신된 각 대역의 수신 RF신호를 선택하여 증폭하는 수신 스위치 유니트(120)와, 레퍼런스 RF 신호를 생성하여 복수의 RF 유니트에 각각 제공하고, 호스트 터미널로부터 전송된 측정 프로그램에 따라 복수의 RF 유니트와 수신 스위치 유니트를 제어하여 PIM 측정 절차를 수행하며, 수신 스위치 유니트로부터 수신된 수신 RF신호를 다운 컨버팅한 후 디지털로 변환하고 FFT 분석하여 PIM 측정 결과를 호스트 터미널로 전송하는 메인 유니트(110)를 포함한다.

Description

슬롯 확장형 PIM 측정 장치 및 이를 이용한 PIM 자동 측정 방법{Slot-expandable PIM measurement apparatus and automatic PIM measurement method using the same}
본 발명은 이동통신용 RF 부품의 PIM(Passive Intermodulation) 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 샤시와 유니트로 형성되어 다중 대역에서의 PIM을 자동으로 측정할 수 있는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치 및 이를 이용한 PIM 자동 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, PIM(Passive Intermodulation)은 일종의 상호 변조 왜곡으로, 느슨하거나 부식된 커넥터, 케이블, 듀플렉서 및 안테나 등과 같이 선형으로 생각되는 수동 부품에서 둘 이상의 강한 RF신호가 혼합되어 있을 때 발생되는 것이다. 특히 반송파 소스가 물리적으로 서로 근접하거나 동일한 안테나를 공유하는 경우, 모든 부식 또는 기타 비선형 효과에 의해 수신대역에서 감도 저하 혹은 차단을 일으키는 PIM 성분들이 생성될 수 있고, 이러한 상호변조된 신호는 신호경로 후반에 생성되어 필터링하기 어려운 문제점이 있다.
5세대 이동통신에서는 3.5GHz Band와 4.5GHz Band, 28GHz Band 등 주파수가 넓게 분포되어 있고, 기존 망(3세대, 4세대)과 동시에 서비스하고 있으며, 동시 서비스를 위해 다중대역 필터 및 다중대역 안테나를 사용하고 있다. 이러한 다중대역 제품의 사용으로 인하여 PIM 신호가 생성될 가능성이 증가하므로 이동통신 제품의 개발부터 생산 및 출하 전까지 지속적으로 PIM을 측정하여 제품의 불량을 사전에 방지할 필요가 있다.
대한민국 특허청 등록특허공보에 등록번호 제10-1148192호로 공고된 "확장가능한 피아이엠 분석장치"는 하나의 메인 랙에 통신 연결된 복수의 서브 랙을 밴드선택에 의해 개별제어할 수 있으므로, 여러 대역의 밴드(band)를 측정할 때 하나의 메인 랙(Main Rack)과 필요한 대역의 서브 랙(Sub Rack)을 구입하도록 하여 전체적인 비용이 절감되도록 하는 것이다.
KR 10-1466949 B1 KR 10-1937450 B1
종래기술의 확장 가능한 수동상호변조왜곡(PIM) 분석장치는 다중대역을 측정하는데 있어 메인 랙과 다수의 서브 랙을 필요로 하며, 밴드 선택기를 통하여 각각 구분되는 별개의 대역에 대하여 PIM을 측정하기에 3G, 4G, 5G(세대) 주파수 신호가 혼합되어 있을 때 각각의 대역 외의 PIM신호를 측정하는 것이 불가능하며, 특히 여러 통신 사업자간의 PIM을 측정할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 필요에 따라 측정 대역을 쉽게 확장하여 3G, 4G, 5G(세대) 등 다수의 혼합 대역을 다양한 방식으로 혼합 구성하여 다중대역의 PIM을 자동으로 측정할 수 있는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치 및 이를 이용한 PIM 자동 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치를 개시한다.
개시된 PIM 측정 장치는 제어신호에 따라 PIM 측정을 위한 소정 대역의 송신 RF신호를 발생하여 안테나측으로 송신하고, 안테나측으로부터 PIM 측정을 위한 RF신호를 수신하는 복수의 RF 유니트와, 상기 RF 유니트의 송신 RF신호를 결합하여 측정 대상 안테나의 접속 포트로 전송하고, 상기 접속 포트를 통해 측정 대상 안테나에서 반사된 RF신호를 수신하여 해당 RF 유니트로 전달하는 결합 유니트와, 제어신호에 따라 상기 RF 유니트로부터 수신된 각 대역의 수신 RF신호를 선택하여 증폭하는 수신 스위치 유니트와, 레퍼런스 RF 신호를 생성하여 상기 복수의 RF 유니트에 각각 제공하고, 호스트 터미널로부터 전송된 측정 프로그램에 따라 상기 복수의 RF 유니트와 상기 수신 스위치 유니트를 제어하여 PIM 측정 절차를 수행하며, 상기 수신 스위치 유니트로부터 수신된 수신 RF신호를 다운 컨버팅한 후 디지털로 변환하고 FFT 분석하여 PIM 측정 결과를 상기 호스트 터미널로 전송하는 메인 유니트를 포함한다.
상기 슬롯 확장형 PIM 측정 장치는 필요 시, 측정 대상 안테나의 틸트 각을 원격에서 제어하기 위한 틸트 제어 유니트를 더 포함할 수 있고, 상기 RF 유니트는 상기 레퍼런스 RF신호에 동기된 제1 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제1 RF 신호 발생기와, 제1 RF 신호 발생기의 출력을 소정 레벨로 증폭하는 제1 고출력 증폭기와, 상기 레퍼런스 RF신호에 동기된 제2 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제2 RF 신호 발생기와, 상기 제2 RF 신호 발생기의 출력을 소정 레벨로 증폭하는 제2 고출력 증폭기와, 상기 제1 고출력증폭기의 출력과 상기 제2 고출력증폭기의 출력을 결합하는 컴바이너와, 상기 컴바이너의 출력을 안테나측으로 전송하고, 안테나측으로부터 수신된 RF신호를 수신 스위치 유니트측으로 전송하는 멀티플렉서로 구성된다.
상기 메인 유니트는 소정 주파수의 레퍼런스 신호를 발진하여 각 RF 유니트로 제공하기 위한 동기 모듈과, 상기 수신 스위치 유니트로부터 수신된 RF신호를 다운 컨버팅 후 디지털로 변환하여 FFT 분석을 통해 PIM신호를 측정하는 수신모듈과, 상기 통신포트를 통해 호스트 터미널과 통신하여 소정의 측정 프로그램을 전달받아 실행하면서 외부 제어버스를 통해 각 유니트를 제어하여 전체 측정 절차를 처리하기 위한 메인 인터페이스 모듈로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치를 이용한 PIM 자동 측정 방법을 개시한다.
개시된 다른 실시예의 PIM 자동 측정 방법은 호스트 터미널을 메인 유니트와 연결하고 측정 대상 안테나를 결합 유니트의 안테나 포트에 연결한 후 호스트 터미널의 GUI 회면에서 다중대역의 PIM 측정을 위한 송신 주파수와 레벨을 테스트 단계별로 설정하는 단계와, 설정이 완료된 후 측정이 개시되면, 자동 측정 여부를 확인하여 자동일 경우 큐에 측정을 위한 설정값을 더하는 단계와, 큐에서 설정값을 꺼내 틸트 제어 여부를 확인하여 틸트 제어가 있으면, 틸트 각도 값을 메인 유니트를 통해 틸트 제어 유니트로 전달하여 틸트 제어 유니트가 측정 대상 안테나의 틸트 각을 조절하는 단계와, 측정을 위한 결합 데이터가 수신되면, 메인 유니트가 결합 데이터에 따라 해당 RF 유니트의 송신 주파수와 출력을 조절하도록 해당 RF 유니트를 제어하고, 수신 스위치 유니트의 수신 주파수와 대역을 설정하여 측정하는 단계와, 측정 시간 카운터를 체크하여 제한 시간 이내이면 메인 유니트가 FFT 데이터를 호스트 터미널로 전송하여 GUI 화면상에 표시하고, 경보(Alarm)가 발생되지 않은 정상상태이면 측정을 계속하는 단계와, 경보(Alarm)가 발생되면, 측정을 일시 중지한 후 송신 출력을 오프하고 경보상태를 다시 체크하여 경보가 꺼지면 측정을 계속하고, 측정 시간 카운터를 체크하여 제한 시간이 경과하거나 송신 출력을 오프하여도 계속 경보상태이면 측정을 종료하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 PIM 측정장치는 필요에 따라 측정 대역을 쉽게 확장하여 3G, 4G, 5G(세대) 등 다수의 혼합 대역을 다양한 방식으로 혼합 구성하여 다중대역의 PIM을 자동으로 측정할 수 있는 효과가 있다. 즉, 실제 기지국의 안테나들은 3G, 4G, 5G 등 세대별, 서비스별, 및 통신 사업자에 따라 서로 다른 서비스 주파수 대역이 혼재된 환경에 설치되므로 종래 방식으로는 측정이 어려우나 본 발명의 실시예에 따르면 슬롯 확장 방식으로 다양한 혼합 대역을 구성할 수 있어 여러 주파수 대역이 혼재된 상태에서도 정확하게 PIM을 측정할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 다수의 측정대역을 하나의 랙 형태로 간단히 구성할 수 있어 비용과 공간을 절약할 수 있고, 이동통신 제품의 개발 단계부터 생산 및 출하 단계까지 전 공정에서 PIM을 자동으로 측정하여 측정시간을 줄일 수 있으며, 이동통신 제품의 불량을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬롯 확장형 PIM 측정장치의 유니트 배치 예를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯 확장형 PIM 측정장치의 전체 구성 블럭도,
도 3은 도 2에 도시된 멀티플렉스형 RF 유니트의 예를 도시한 구성 블럭도,
도 4는 도 2에 도시된 심플렉스형 RF 유니트의 예를 도시한 구성 블럭도,
도 5는 도 2에 도시된 수신 스위치 유니트의 구성 블럭도,
도 6은 도 2에 도시된 메인 유니트의 구성 블럭도,
도 7은 도 2에 도시된 전원공급 유니트의 구성 블럭도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 PIM 자동 측정 절차를 도시한 순서도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 PIM 자동 측정시 GUI 화면의 예이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
RF 수동부품의 PIM 발생은 능동부품과 마찬가지로 두 개 이상의 RF신호가 비선형 특성을 갖는 RF 부품을 통과할 때 발생한다. 일반적인 RF 수동부품의 비선형성에는 터널링 효과, 미소방전(Microdischarge), 접촉저항과 같이 커넥터의 금속접점에서 발생하는 접촉 비선형성(Contact Nonlinearity)과, 전송선로의 자기저항, 열저항, 비선형 히스테리시스 등과 같은 물질 비선형성(Material Nonlinearity)이 있다. 2 포트 RF 수동부품의 PIM신호는 입력과 출력 양쪽 방향으로 동일한 크기를 갖고 진행한다. 따라서 측정대상부품(DUT)의 PIM 수준 측정은 리플렉트(Reflect) 방법과 송신 상호변조(Transmitted Intermodulation)신호를 측정하는 포워드(Forward) 방법으로 나눌 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 주로 리플렉트 방식을 위주로 설명하기로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 사용되는 측정 대상 안테나(DUT)는 통상의 기지국에 사용되는 다양한 종류의 이동통신용 안테나일 수 있으며, 예컨데 +45°편파 포트와 -45°편파 포트를 갖는 다중대역 편파 안테나, 원격으로 틸트 각을 조절할 수 있는 RET(Remote Electrical Tilt) 기능을 갖는 안테나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬롯 확장형 PIM 측정장치의 유니트 배치 예를 도시한 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 슬롯 확장형 PIM 측정장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 단일 랙(102)에 실장되는 메인 유니트(110), 수신 스위치 유니트(120), 틸트 제어 유닛(130), 제 1 내지 제 12 RF 유니트(140-1~140-12), 결합 유니트(150), 복수의 전원공급 유니트(160-1~160-4)로 구성되어 이동통신을 위한 12 대역의 수동상호변조(PIM) 특성을 자동으로 측정할 수 있도록 되어 있다.
도 1을 참조하면, 단일 랙(Rack; 102)은 19인치 표준 랙으로서 5개의 셀프로 구분되어 있고, 가장 하측 제1 셀프에 결합 유니트(150)가 실장되어 있으며, 제2 셀프 내지 제4 셀프에 4x3 형태로 12개의 RF 유니트(140-1~140-12)가 실장되어 있다. 또한 가장 상측 제5 셀프에 메인 유니트(110), 수신 스위치 유니트(120), 틸트 제어 유니트(130)가 실장되어 있으며, 제2 내지 제4 셀프의 일측에 전원 공급 유니트(P/S; 160-1~160-4)가 각각 하나씩 실장되어 전체 유니트에 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다.
메인 유니트(110)는 USB나 RS232C와 같은 유선 통신포트를 통해 측정자가 사용하는 호스트 터미널(104)과 연결되어 PIM 측정을 위한 GUI 화면을 제공하여 측정 절차를 설정하고, 각 유니트를 제어하여 자동 측정 절차를 처리하며, 수신 스위치 유니트(120)로부터 수신신호를 입력받아 PIM을 측정하여 호스트 터미널(104)로 전송한다.
호스트 터미널(104)은 측정 제어 프로그램이 탑재된 데스크탑 컴퓨터 등으로 이루어져 나중에 설명하는 바와 같이 측정을 위한 GUI 화면을 표시하고, PIM 측정 결과를 데이터베이스로 관리하며, 각종 설정 데이터를 입력받아 메인 유니트(110)로 전송한다.
수신 스위치 유니트(120)는 메인 유니트의 제어신호에 따라 RF 유니트(140-1~140-12)로부터 수신된 각 대역의 수신신호를 선택하여 증폭한 후 메인 유니트(110)로 전송하고, 메인 유니트(110)는 수신 스위치 유니트(120)로부터 수신된 수신신호에서 PIM신호를 분석하여 그 측정결과 데이터를 호스트 터미널(104)로 전송한다.
틸트 제어 유니트(130)는 RET 단자를 통해 측정 대상 안테나(106)와 연결되어 측정 대상 안테나의 틸트 각을 AISG(Antenna Interface Standards Group) 표준 절차에 따라 원격으로 제어하고, 결합 유니트(150)는 제1 내지 제12 RF 유니트(140-1~140-12)의 송신 RF신호를 결합하여 제1 안테나 포트(Port1)와 제2 안테나 포트(Port2)를 통해 측정 대상 안테나(106)로 전달하고, 안테나(106)측에서 반사된 수신 RF신호를 해당 RF 유니트(140-1~140-12)로 전달한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯 확장형 PIM 측정장치의 전체 구성 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 멀티플렉스형 RF 유니트의 예를 도시한 구성 블럭도이며, 도 4는 도 2에 도시된 심플렉스형 RF 유니트의 예를 도시한 구성 블럭도이다. 도 5는 도 2에 도시된 수신 스위치 유니트의 구성 블럭도이고, 도 6은 도 2에 도시된 메인 유니트의 구성 블럭도이며, 도 7은 도 2에 도시된 전원공급 유니트의 구성 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 따른 다중대역 PIM 자동 측정장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 12개의 RF 유니트(140-1~140-12)와, 결합 유니트(150), 수신 스위치 유니트(120), 틸트 제어 유니트(130), 메인 유니트(110)로 구성되어 결합 유니트(150)의 포트 1(Port1)과 포트 2(Port2) 및 틸트 제어 유니트(130)의 원격 틸트각 제어단자(RET)에 연결된 측정 대상 안테나(DUT; 106)의 PIM 특성을 측정할 수 있다.
RF 유니트(140-1~140-12)는 필요에 따라 측정 대역을 쉽게 확장하여 3G, 4G, 5G 등 세대별, 서비스별, 및 통신 사업자에 따라 서로 다른 서비스 주파수 대역이 혼재된 환경을 구성하여 다중대역의 PIM을 측정하기 위한 것으로, 다수의 서비스 주파수 대역을 다양한 방식으로 혼합하여 구성할 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 12개의 주파수 대역을 예로들어 설명한다. 또한 RF 유니트(140-1~140-12)는 측정 대상 이동통신망의 전송방식에 따라 주파수 분할방식(FDD; Frequency Division Duplex)에 적용하기 위한 멀티플렉스형과 시분할방식(TDD; Time Division Duplex)에 적용하기 위한 심플렉스형으로 구분할 수 있다.
멀티플렉스형 RF 유니트(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 RF신호에 동기된 제1 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제1 RF 신호 발생기(F1 Tunable RF OSC; 141-1)와, 제1 RF 신호 발생기(141-1)의 출력을 증폭하는 제1 전단 증폭기(Pre AMP; 142-1)와, 제어신호에 따라 레벨을 조정하기 위한 제1 가변 감쇠기(Variable ATT; 143-1)와, 제1 고출력증폭기(HPA; 144-1), 레퍼런스 RF신호에 동기된 제2 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제2 RF 신호 발생기(F2 Tunable RF OSC; 141-2)와, 제2 RF 신호 발생기(141-2)의 출력을 증폭하는 제2 전단 증폭기(Pre AMP; 142-2)와, 제어신호에 따라 레벨을 조정하기 위한 제2 가변 감쇠기(Variable ATT; 143-2)와, 제2 고출력증폭기(HPA; 144-2), 제1 고출력증폭기(144-1)의 출력과 제2 고출력증폭기(144-2)의 출력을 결합하는 컴바이너(145)와, 송신 대역통과필터(Tx BPF; 146), 송신 대역통과필터(146)의 출력을 안테나측으로 전송하고, 안테나측으로부터 수신된 RF신호를 수신 스위치 유니트(120)측으로 전송하는 멀티플렉서(147), 제어모듈(148)로 구성되어 제어신호에 따라 PIM 측정을 위한 해당 대역의 송신 RF신호를 발생하여 안테나측으로 송신하고, 안테나측으로부터 PIM 측정을 위한 RF신호를 수신한다.
도 3을 참조하면, 제어모듈(148)은 출력을 감시하여 피측정물 연결 여부, 피측정물의 반사손실, HPA의 출력을 측정하기 위한 것으로, 국부 발진기(148-1)와, 송신신호를 모니터링하기 위해 피드백 신호를 선택하기 위한 스위치(148-2), 국부발진신호와 송신신호를 믹싱하기 위한 믹서(148-3), 믹서의 저대역을 선택하여 통과시키기 위한 SAW 필터(148-4), SAW 필터의 출력을 검파하기 위한 검출기(148-5), 검출기의 아날로그 출력을 디지털로 변환하기 위한 ADC(148-6), 외부 제어버스(Ext CTRL)를 통해 메인 유니트(110)와 통신하며 출력을 감시하여 피측정물 연결여부, 피측정물의 반사손실, HPA 출력을 모니터링하기 위한 마이크로 컨트롤 유니트(MCU;148-7)로 구성된다.
심플렉스형 RF 유니트(140)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 RF 신호 발생기(F1 Tunable RF OSC; 141-1)와, 제1 전단 증폭기(Pre AMP; 142-1), 제1 가변 감쇠기(Variable ATT; 143-1), 제1 고출력증폭기(HPA; 144-1), 제2 RF 신호 발생기(F2 Tunable RF OSC; 141-2), 제2 전단 증폭기(Pre AMP; 142-2), 제2 가변 감쇠기(Variable ATT; 143-2), 제2 고출력증폭기(HPA; 144-2), 컴바이너(145), 송신 대역통과필터(Tx BPF; 146), 송신시에는 송신 대역통과필터(146)의 출력을 선택하여 안테나측으로 전송하고, 수신시에는 안테나측으로부터 수신된 RF신호를 수신 스위치 유니트(120)측으로 전송하는 RF(SPDT;Single-Pole Double-Throw) 스위치(149), 제어모듈(148)로 구성되어 제어신호에 따라 PIM 측정을 위한 해당 대역의 송신 RF신호를 발생하여 안테나측으로 송신하고, 안테나측으로부터 PIM 측정을 위한 RF신호를 수신한다. 심플렉스형 RF 유니트는 RF 스위치(149)를 제외하고는 도 3의 멀티플렉스형 RF 유니트와 동일하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에서 제1 내지 제12 RF 유니트(140-1~140-12)는 다음 표 1과 같은 3G, 4G, 5G 이동통신을 위한 다중 주파수 대역의 PIM을 측정할 수 있다.
유니트 구분 송신주파수대역(MHz) 수신주파수대역(MHz) 비고
RFU 1 700MHz 773~793 728~738
Port1
RFU 2 850MHz 875~890 830~850
RFU 3 3500MHz-1 3520~3550 3520~3550
RFU 4 3600MHz-1 3780~3800 3650~3680
RFU 5 4500MHz-1 4630~4700 4630~4700
RFU 6 1500MHz 1488~1520 1451~1480
Port2
RFU 7 1800MHz 1805~1880 1710~1785
RFU 8 2100MHz 2110~2170 1920~2080
RFU 9 2600MHz 2620~2690 2500~2570
RFU 10 3500MHz-2 3520~3550 3520~3550
RFU 11 3600MHz-2 3780~3800 3650~3680
RFU 12 4500MHz-2 4630~4700 4630~4700
상기 표 1에서 각 RF 유니트(140-1~140-12)에 할당된 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역은 하나의 예를 보여주기 위한 것에 불과하고, 본 발명이 적용되는 국가의 주파수 할당 정책 등에 따라 실제 측정 주파수 대역은 달라질 수 있고, 측정대상 안테나의 종류에 따라서도 달라질 수 있다. 예컨대, 우리나라의 경우에는 각 주파수 대역에서도 통신사에 따라 할당된 주파수가 다르므로 각 통신사별로 세부적인 주파수 대역으로 구분하여 측정할 수도 있다.
또한 4G나 5G 이동통신에서는 주파수분할(FDD) 방식이 아닌 시간분할(TDD) 방식을 사용할 경우 송수신 주파수대역이 동일하므로 송수신에 동일한 주파수 대역을 할당하여 시험한다.
결합 유니트(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제5 RF 유니트(140-1~140-5)의 송신 RF신호를 결합하여 제1 결합신호를 생성하는 제1 결합 필터부와, 제6 내지 제12 RF 유니트(140-6~140-12)의 송신 RF신호를 결합하여 제2 결합신호를 생성하는 제2 결합 필터부로 구성되어 제1 결합신호를 제1 안테나 포트(Port1)로 연결하고, 제2 결합신호를 제2 안테나 포트(Port2)로 연결한다. 본 발명의 실시예에서는 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 제1 안테나 포트(Port1)에 연결하고, 중간 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 제2 안테나 포트(Port2)에 연결하였으나 제1 결합신호와 제2 결합신호를 다시 결합하여 하나의 안테나 포트로 연결할 수도 있고, 주파수 대역을 다른 방식으로 구분하여 2개의 다른 결합신호를 생성할 수도 있다.
수신 스위치 유니트(120)는 도 5에 된 바와 같이, 포트를 선택하기 위한 포트 스위치(121)와, 다수의 수신 대역통과필터 어레이(122)와, 필터 스위치 모듈(123), 저잡음 증폭기(LNA; 124), 외부 제어버스를 통해 메인 유니트(110)와 통신하여 포트 스위치(121)와 스위치 모듈(123)을 제어하기 위한 마이크로 컨트롤 유니트(MCU; 125)로 구성되어 제어신호에 따라 RF 유니트(140-1~140-12)로부터 수신된 각 대역의 수신신호를 선택하여 증폭한 후 메인 유니트(110)로 전송한다.
메인 유니트(110)는 도 6에 도시된 바와 같이, 10MHz의 레퍼런스 신호를 발진하여 각 RF 유니트(140-1~140-12)로 제공하기 위한 동기 모듈(111)과, 수신 스위치 유니트(120)로부터 수신된 RF신호를 다운 컨버팅 후 디지털로 변환하여 FFT 분석을 통해 PIM신호를 측정하는 수신모듈(113)과, 통신포트를 통해 호스트 터미널(104)과 통신하여 소정의 측정 프로그램을 전달받아 실행하면서 외부 제어버스를 통해 각 유니트를 제어하여 전체 측정 절차를 처리하기 위한 메인 인터페이스 모듈(112)로 구성된다.
전원공급 유니트(160)는 도 7에 도시된 바와 같이, 교류전원을 입력받아 회로에서 필요로 하는 직류(DC) 전원을 공급하기 위한 스위칭모드전원공급부(SMPS;162)와, 메인 유니트(110)의 제어버스를 해당 셀프의 각 유니트로 연결하기 위한 통신 결합분배 모듈(164)로 구성된다.
한편, 틸트 제어 유니트(140)는 측정 대상 안테나(106)의 틸트 각을 원격에서 제어하기 위한 것이다. 통상적으로 이동통신 기지국에서 사용하는 안테나는 리모트 일렉트리컬 틸트(RET: Remote Electrical Tilt)를 통해 원격으로 안테나의 틸트 각도를 조정할 수 있으며, 이러한 제어는 AISG(Antenna Interface Standards Group) 마스터 제어기를 통해 이루어질 수 있고, AISG 마스터 제어기와 RET 사이의 통신은 RS 485 규격을 따르고 있다. 이러한 AISG 규격은 안테나의 틸트각 제어 방식 등에 대한 상호 접속성을 확보하기 위하여 표준화된 규격이고, 본 발명의 실시예에서 탈트 제어 유니트(140)는 이러한 표준 AISG 규격에 따라 RET를 통해 틸트 각을 제어하는 구성이므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 PIM 자동 측정 절차를 도시한 순서도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 PIM 자동 측정시 GUI 화면의 예이다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 PIM 측정장치의 랙(102)을 측정 현장으로 이동한 후 메인 유니트(110)와 호스트 터미널(104)을 USB 케이블로 연결하고, 측정 대상 안테나(106)와 안테나포트 및 RET 단자를 RF 케이블(108)과 485 통신 케이블로 연결한다.
이어 호스트 터미널(104)에서 PIM 측정 응용 프로그램을 실행한 후 다중대역의 PIM 측정을 위한 송신 주파수와 레벨을 대역별로 설정한다. 예컨대, 제1 테스트 단계(T1)에서는 제1 RF 유니트(140-1)의 제1 송신주파수(F1)와 출력을 785.5 MHz, 10W로 설정하고, 제7 RF 유니트(140-7)의 제1 송신주파수(F1)와 출력을 1822.5MHz, 5W, 제2 송신주파수(F2)와 출력을 1872.5 MHz, 5W로 각각 설정한 후 반사된 수신신호의 735.5MHz에서의 상호변조(PIM) 특성을 측정할 수 있다. 제2 테스트(T2) 단계에서 제1 RF 유니트(140-1)의 제2 송신주파수(F2)와 출력을 793 MHz, 10W로 설정하고, 제3 RF 유니트(140-3)의 제1 송신주파수(F1)와 출력을 3470MHz, 5W, 제2 송신주파수(F2)와 출력을 3520 MHz, 5W로 각각 설정한 후, 반사된 수신신호의 843MHz에서의 상호변조(PIM) 특성을 측정하고, 동일한 방식으로 각 테스트 단계별를 순차 설정할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에서는 테스트 단계별로 각 RF 유니트의 송신주파수와 출력을 미리 설정한 후 프로그램화하여 메인 유니트(110)로 전송함으로써 전체 측정 과정을 자동화하여 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 설정이 완료된 후 도 10과 같은 GUI 화면에서 'Measure Start' 버튼을 클릭하면, 자동 측정 여부를 확인하여 자동일 경우 큐에 측정을 위한 설정값을 더하고, 결합 데이터 큐의 데이터 카운터 값이 1 이상이면 측정을 개시하고 1 미만이면 측정을 종료한다(SS1~S4).
데이터 카운터 값이 1 이상이면, 큐에서 설정값을 꺼내 틸트 컨트롤 여부를 확인한다(S5,S6).
틸트 제어가 있으면, 틸트 각도 값을 메인 유니트(110)를 통해 틸트 제어 유니트(130)로 전달하여 틸트 제어 유니트(130)가 측정 대상 안테나(106)의 틸트 각을 조절하게 하고, 측정을 위한 결합 데이터를 메인 유니트(110)로 전송한다(S7~S9). 이때 틸트 제어가 없으면 바로 측정을 위한 결합 데이터를 메인 유니트(110)로 전송한다.
메인 유니트(110)는 결합 데이터에 따라 해당 RF 유니트(140-1~14012)의 송신 주파수와 출력을 조절하도록 해당 RF 유니트를 제어하고, 수신 스위치 유니트(120)의 수신 주파수와 대역을 설정하며, 메인 유니트의 수신모듈(113)의 PLL 주파수와 감쇄기 및 테이블을 설정한다(S10,S11).
측정모드가 노이즈 플로워 모드(Nise Floor)이면, 해당 RF 유니트의 송신 출력을 오프하고 PIM 수신 모드를 온시켜 송신출력이 없는 상태에서 순수한 안테나의 PIM 특성을 측정하여 무의미한 데이터를 무시할 수 있게 한다(S12~S15).
이어 측정 시간 카운터를 체크하여 제한 시간 이내이면 수신기의 FFT 데이터를 호스트 터미널(104)로 전송하여 GUI 화면상에 표시하고, 경보(Alarm)가 발생되지 않은 정상상태이면 S16단계로 진행하여 측정을 계속한다(S16~S19). 경보(Alarm)가 발생되면 측정을 일시 중지한 후 송신 출력을 오프한 후 경보상태를 다시 체크하여 경보가 꺼지면 S4 단계로 진행하여 측정을 계속하고, 측정 시간 카운터를 체크하여 제한 시간이 경과하거나 송신 출력을 오프하여도 계속 경보상태면 측정을 종료한다(S20~S23).
호스트 터미널(104)은 측정 결과 데이터를 GUI 화면상에 텍스트나 그래픽 혹은 그래프 형태로 표시하고, 측정결과들을 데이터베이스화 한 후 통계처리하여 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 매 측정 단계(테스트 단계)마다 측정결과를 실시간으로 전송하여 GUI 화면에 실시간으로 표시하는 것으로 설명하였으나 측정 완료 후 측정 결과를 일괄 전송할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
102: 단일 랙 104: 호스트 터미널
106: 측정 대상 안테나 108: 케이블
100: PIM 측정장치 110: 메인 유니트
120: 수신 스위치 유니트
130: 틸트 제어 유니트 140-1~140-12: RF 유니트
150: 결합 유니트 160-1~160-4: 전원공급 유니트

Claims (5)

  1. 제어신호에 따라 RF 신호 발생기가 레퍼런스 RF신호를 이용하여 소정 대역의 송신 RF신호를 발생하고, 고출력 증폭기가 상기 RF 신호 발생기의 출력을 증폭하여 안테나측으로 송신하고 안테나측으로부터 상호변조된 RF신호를 수신하는 복수의 RF 유니트;
    결합 필터에 의해 상기 복수의 RF 유니트들의 출력을 하나의 송신 RF신호로 결합하여 측정 대상 안테나의 접속 포트로 전송하고, 상기 접속 포트를 통해 측정 대상 안테나로부터 상호변조된 RF신호를 수신하여 해당 RF 유니트로 전달하는 결합 유니트;
    상기 RF 유니트로부터 수신된 해당 대역의 상호변조된 RF신호를 대역통과필터를 통해 입력받아 필터 스위치모듈이 제어신호에 따라 PIM 측정할 대역을 선택하고, 선택된 대역의 상호변조된 RF신호를 저잡음 증폭기로 증폭하는 수신 스위치 유니트; 및
    동기 모듈이 소정 주파수의 레퍼런스 신호를 발진한 후 분기하여 각 RF 유니트로 레퍼런스 RF신호를 공급하고, PIM 분석 기능을 갖는 수신모듈이 상기 수신 스위치 유니트로부터 상호변조된 RF신호를 입력받아 다운 컨버팅 후 디지털로 변환하여 FFT 분석을 통해 PIM 신호의 주파수와 레벨을 측정하고, 메인 인터페이스 모듈이 통신포트를 통해 호스트 터미널과 통신하여 소정의 PIM 측정 프로그램을 전달받아 실행하면서 외부 제어버스를 통해 각 유니트를 제어하여 전체 PIM 측정 절차를 처리하고 상기 수신모듈로부터 PIM 측정 결과를 전달받아 상기 호스트 터미널로 전송하는 메인 유니트를 포함하는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬롯 확장형 PIM 측정 장치는
    측정 대상 안테나의 틸트 각을 원격에서 제어하기 위한 틸트 제어 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 RF 유니트는
    송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역이 서로 다른 FDD 방식일 경우에,
    상기 레퍼런스 RF신호에 동기된 제1 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제1 RF 신호 발생기와, 상기 제1 RF 신호 발생기의 출력을 소정 레벨로 증폭하는 제1 고출력 증폭기와, 상기 레퍼런스 RF신호에 동기된 제2 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제2 RF 신호 발생기와, 상기 제2 RF 신호 발생기의 출력을 소정 레벨로 증폭하는 제2 고출력 증폭기와, 상기 제1 고출력 증폭기의 출력과 상기 제2 고출력 증폭기의 출력을 결합하는 컴바이너와, 상기 컴바이너의 출력을 안테나측으로 전송하고, 안테나측으로부터 수신된 상호변조된 RF신호를 상기 수신 스위치 유니트측으로 전송하는 멀티플렉서로 구성된 것을 특징으로 하는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 RF 유니트는
    송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역이 동일한 TDD 방식일 경우에,
    상기 레퍼런스 RF신호에 동기된 제1 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제1 RF 신호 발생기와, 상기 제1 RF 신호 발생기의 출력을 소정 레벨로 증폭하는 제1 고출력 증폭기와, 상기 레퍼런스 RF신호에 동기된 제2 주파수의 RF 신호를 생성하기 위한 제2 RF 신호 발생기와, 상기 제2 RF 신호 발생기의 출력을 소정 레벨로 증폭하는 제2 고출력 증폭기와, 상기 제1 고출력 증폭기의 출력과 상기 제2 고출력 증폭기의 출력을 결합하는 컴바이너와, 송신시에는 상기 컴바이너의 출력을 선택하여 안테나측으로 전송하고, 수신시에는 안테나측으로부터 수신된 상호변조된 RF신호를 상기 수신 스위치 유니트측으로 전송하는 RF 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치.
  5. 청구항 1항에 기재된 슬롯 확장형 PIM 측정 장치에 있어서,
    호스트 터미널을 메인 유니트와 연결하고 측정 대상 안테나를 결합 유니트의 안테나 포트에 연결한 후 상기 호스트 터미널의 GUI 화면에서 다중대역의 PIM 측정을 위한 송신 주파수와 레벨을 테스트 단계별로 설정하는 단계;
    설정이 완료된 후 측정이 개시되면, 자동 측정 여부를 확인하여 자동일 경우 큐에 측정을 위한 설정값을 더하는 단계;
    큐에서 설정값을 꺼내 틸트 제어 여부를 확인하여 틸트 제어가 있으면, 틸트 각도 값을 상기 메인 유니트를 통해 틸트 제어 유니트로 전달하여 상기 틸트 제어 유니트가 측정 대상 안테나의 틸트 각을 조절하는 단계;
    측정을 위한 결합 데이터가 수신되면, 상기 메인 유니트가 결합 데이터에 따라 해당 RF 유니트의 송신 주파수와 출력을 조절하도록 해당 RF 유니트를 제어하고, 수신 스위치 유니트의 수신 주파수와 대역을 설정하여 측정하는 단계;
    측정 시간 카운터를 체크하여 제한 시간 이내이면 상기 메인 유니트가 FFT 데이터를 호스트 터미널로 전송하여 GUI 화면상에 표시하고, 경보(Alarm)가 발생되지 않은 정상상태이면 측정을 계속하는 단계; 및
    경보(Alarm)가 발생되면, 측정을 일시 중지한 후 송신 출력을 오프하고 경보상태를 다시 체크하여 경보가 꺼지면 측정을 계속하고, 측정 시간 카운터를 체크하여 제한 시간이 경과하거나 송신 출력을 오프하여도 계속 경보상태이면 측정을 종료하는 단계를 포함하는 슬롯 확장형 PIM 측정 장치를 이용한 자동 PIM 측정 방법.
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