KR20000013422U - 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 온도에 따른 검출 전압의 변화를 막아 정확도를 높인 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기에 관한 것으로, RF 전력을 매칭시켜 순방향 바이어스화된후 DC 전압으로 변환하여 출력하는 검출 다이오드(D1),상기 다이오드(D1)의 출력단과 접지 단자 사이에 각각 연결되어 DC 성분이외에 나타나는 AC 성분을 제거하는 저항(R1),커패시터(C1)로 이루어져 입력되는 전력을 검출하는 전력 검출 회로; 상기 전력 검출 회로에서 출력되는 DC 형태의 신호를 RMS 형태로 변환하는 적분기; 적분기의 출력이 비반전 단자로 입력되고 커패시터(C3),다이오드(D2)로 이루어진 귀환 루프에 의해 온도 변환에 따른 검출 전압이 반전 단자로 입력되어 온도 변화에 따른 전압 변화량을 보상하여 출력하는 제 1 OP AMP와; 제 1 OP AMP에서 온도 보상되어 출력되는 신호가 비반전 단자에 입력되고 반전 단자에 기준 전압이 입력되어 검출 신호의 레벨을 증폭 출력하는 제 2 OP AMP를 포함하여 구성된다.
Description
본 고안은 전력 검출기에 관한 것으로, 특히 온도에 따른 검출 전압의 변화를 막아 정확도를 높인 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 전력 검출기에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술의 다이오드를 이용한 전력 검출기의 구성 블록도이고,도 2는 종래 기술의 로그 앰프를 이용한 전력 검출기의 구성 블록도이다.
도 1은 한 패키지내에 구성되는 한쌍의 정합된 다이오드 회로를 이용하여 전력 검출기를 구성한 것으로, RF 전력 공급원(1)으로 부터의 입력 전력의 반사 손실을 최소화하기 위한 임피던스 정합 회로(2)와, 다이오드(3)에 바이어스를 인가하기 위한 바이어스 인가회로와, 다이오드 출력단에 존재하는 AC 성분을 제거하기 위한 커패시터(C1)와, 저항(R1)을 통하여 인가되는 외부 바이어스가 커패시터(C1)에 의해 DC 이외의 성분들이 제거되어 비반전 단자로 인가되고 저항(R3)을 통하여 인가되는 바이어스가 다이오드(4)에 의한 DC 전압이 반전 단자로 인가되어 전압 검출 신호(Vdet)를 출력하는 OP Amp(5)로 구성된다.
다이오드(3)의 양단에는 접지 단자에 각각 인덕터와 커패시터(C1)가 저항(R2)을 통하여 연결되어 RF와 DC를 분리하는 회로가 구성된다.
이와 같이 다이오드를 이용하여 구성한 전력 검출기의 전력 검출 동작은 다음과 같다.
임피던스 정합회로(2)에 신호가 인가되면 입력 전력의 반사 손실을 최소화하기 위한 RF 정합 과정을 거치게 되어 순방향 바이어스(Forward bias)가 다이오드(3)에 인가된다.
다이오드(3)에 인가된 입력 전력은 DC 신호로 변환된 전압으로 출력된다.
이 신호는 커패시터(C1)에 의해 DC 이외의 성분들이 제거된후 OP Amp(5)의 비반전 단자로 입력되고 OP Amp(5)의 반전 단자에는 다이오드(3)과 동일한 특성을 갖는 다이오드(4)가 정합 구성된다.
다이오드의 온도에 민감한 파라미터인 VF(Forward Voltage)는 OP Amp(5)에서 제거되고 입력 신호에 의한 전압이 검출된다.
그리고 도 2는 로그 앰프를 이용한 전력 검출기를 나타낸 것으로, 회로에 인가된 입력 전력의 반사 손실을 최소화하기 위한 RF 정합 회로(6), 로그 앰프 패키지(7)로 구성된다.
상기 로그 앰프 패키지(7)내에는 다단의 증폭기와 검출기 셀들이 구성된다.
이와 같이 로그 앰프로 전력 검출기를 구성하는 경우에는 원하는 대역폭(Bandwidth) 또는 원하는 특성을 얻기 위해 적절하게 정합회로를 구성하고 로그 앰프 내에 내장되어 있는 다단의 증폭기에 의해 출력 전력을 원하는 값으로 키울 수 있다.
이와 같은 종래 기술의 전력 검출기의 경우에는 다음과 같은 문제가 있다.
먼저, 다이오드를 이용하여 전력 검출기를 구성할 경우에는 다이오드에 의해 검출된 신호가 Envelope 형태인 경우 CDMA 신호와 같이 변조된 신호일때는 일정한 검출전압을 얻을 수 없다.
또, 온도 보상의 효과는 있으나 단지 다이오드의 온도에 의한 변화량만이 아닌 VF(Forward Voltage)자체를 제거하는 방식이므로 검출전압을 높여주고 검출기의 감도(Sensitivity)를 향상 시키는 순방향 바이어스(Forward bias)의 이점을 살릴 수 없다.
그리고 로그 앰프를 이용하여 회로를 구성하는 경우에도 동적 범위(DYNAMIC RANGE)가 넓고 출력특성의 선형성 및 온도보상 효과는 있으나 감도(Sensitivity)가 다이오드를 이용한 회로에 비해 나쁘다.
또한, 패키지의 복잡한 구성으로 인해 패키지에 따라 특성이 차이가 많이 나므로 다량 생산시에 동일 특성을 얻을 수 있도록 회로마다 튜닝을 해주어야 단계를 반드시 필요로 한다.
본 고안은 이와 같은 종래 기술의 전력 검출기의 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 온도에 따라 변하는 검출전압을 보정하기 위해 온도 보상 회로를 부가하여 온도에 따라 검출전압이 변하지 않고 일정하게 하여 정확한 검출이 이루어지도록한 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기는 RF 전력을 매칭시키고 순방향 바이어스를 인가하여 DC 전압으로 변환하여 출력하는 검출 다이오드(D1),상기 다이오드(D1)의 출력단과 접지 단자 사이에 각각 연결되어 DC 성분이외에 나타나는 AC 성분을 제거하는 저항(R1),커패시터(C1)로 이루어져 입력되는 전력을 검출하는 전력 검출 회로; 상기 전력 검출 회로에서 출력되는 DC 형태의 신호를 RMS 형태로 변환하는 적분기; 적분기의 출력이 비반전 단자로 입력되고 커패시터(C3),다이오드(D2)로 이루어진 귀환 루프에 의해 온도 변환에 따른 검출 전압이 반전 단자로 입력되어 온도 변화에 따른 전압 변화량을 보상하여 출력하는 제 1 OP AMP와; 제 1 OP AMP에서 온도 보상되어 출력되는 신호가 비반전 단자에 입력되고 반전 단자에 기준 전압이 입력되어 검출 신호의 레벨을 증폭 출력하는 제 2 OP AMP를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술의 다이오드를 이용한 전력 검출기의 구성 블록도
도 2는 종래 기술의 로그 앰프를 이용한 전력 검출기의 구성 블록도
도 3은 본 고안에 따른 온도 보상을 갖는 전력 검출기의 구성 블록도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31. RF 전력 공급원 32. 임피던스 정합회로
33.40. 다이오드 34.36. 저항
35.37. 커패시터 38.42. 제 1,2 OP AMP
39. 노드1 41. 노드2
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 온도 보상기능을 갖는 전력검출기에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 고안에 따른 온도 보상을 갖는 전력 검출기의 구성 블록도이다.
본 고안은 기지국용 HPA의 전력을 검출하는 전력 검출기에 관한 것으로 그 구성은 한 쌍의 정합된 다이오드를 포함하고 있는 패키지 형태의 다이오드, 외부 바이어스 회로, RF 정합회로 그리고 검출된 전압을 Smoothing 하게 하기 위한 적분기 회로, 한 쌍의 OP-AMP를 내장한 OP-AMP 패키지 등으로 이루어져 있다.
여기서,적분기 회로는 CDMA 신호와 같이 변조된 신호를 검출된 전압의 레벨 변화없이 안정적으로 일정하게 검출하기 위해 RMS(Root Mean Square)형태로 신호를 변환하기 위한 회로이다.
이와 같이 구성된 본 고안의 전력 검출기를 크게 나누면, 첫째단은 전력 검출회로, 둘째단은 온도보상 회로, 세 번째단은 레벨 증폭단이다.
먼저, 전력 검출 회로는 RF 전력 공급원(31)의 RF 전력을 매칭시키는 임피던스 정합회로(32)와, 임피던스 정합회로(32)를 거쳐 순방향 바이어스가 인가된후 DC 전압으로 변환하여 출력하는 검출 다이오드(D1)(33)와, 다이오드(D1)(33)의 출력단과 접지 단자 사이에 각각 연결되어 DC 성분이외에 나타나는 AC 성분을 제거하는 저항(R1)(34),커패시터(C1)(35)와, 저항(R2)(36)과 커패시터(C2)(37)로 구성되어 DC 형태의 신호를 RMS 형태로 변환하는 적분기와, 적분기의 출력이 비반전 단자로 입력되고 커패시터(C3),다이오드(D2)(40)로 이루어진 귀환 루프에 의해 온도 변환에 따른 검출 전압이 반전 단자로 입력되어 온도 변화에 따른 전압 변화량을 보상하여 출력하는 제 1 OP AMP(38)와, 제 1 OP AMP(38)에서 온도 보상되어 출력되는 신호가 비반전 단자에 입력되고 반전 단자에 기준 전압(reference Voltage)이 입력되어 검출 신호의 레벨을 증폭 출력하는 제 2 OP AMP(42)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 고안의 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기의 전력 검출동작은 다음과 같다.
인가된 RF 전력은 임피던스 정합회로(32)를 거쳐 순방향 바이어스화(Forward biased)된 후 다이오드(D1)(33) 출력단에 DC 전압(envelope signal)으로 전환되어 저항(R1)(34)에 나타난다.
이때, 실제 회로에서는 DC 성분 이외의 AC 성분들이 나타나는데 커패시터(C1)에 의해 이를 제거한다.
이는 CDMA 신호와 같이 변조된 신호를 검출된 전압의 레벨 변화없이 안정적으로 일정하게 검출하기 위해서는 RMS(Root Mean Square)형태로 신호를 변환하는 것이 필요하기 때문이다.
저항(R2)(36)과 커패시터(C2)(37)로 구성된 적분기에 의해 Envelope 형태의 신호가 RMS(Root Mean Square)신호로 변환되고 변환된 이 신호는 제 1 OP AMP(38)의 +단자로 입력된다.
여기서, 제 1 OP AMP(38)의 네가티브 피드백 루프(Negative Feedback Loop)에 연결된 다이오드(D2)(40)는 첫째단 전력검출 다이오드(D1)(33)와 정합된 쌍으로 동일한 특성을 나타낸다.
다이오드(D2)(40)의 순방향 전압(Forward Voltage;VF)는 온도에 반비례하며 온도가 올라가면 VF는 작아지고 바이어스 전류는 증가하게 되어 저항(R1)(34)에서의 검출전압도 증가한다.
이때, 다이오드(D2)(40)에서도 동일한 현상이 나타나므로 Node 1(39)의 전압도 동일한 양만큼 증가하여 다이오드(D1)(33)에서 VF에 의한 온도변화량은 상쇄되고 Node 2(41)에서 온도 변화에 관계없이 일정한 전압을 얻을 수 있다.
이와 같은 본 고안의 온도 보상 동작은 VF 자체를 소거하는 것이 아니라 VF의 온도에 의한 변화량만을 제거하는 것이므로 출력 신호의 레벨을 높여주고 검출기의 감도(Sensitivity)를 높여주는 순방향 바이어스화(Forward biased) 회로 특성은 유지된다.
그리고 온도 보상이 이루어진 신호는 제 2 OP AMP(42)에 입력되어 설계자가 원하는 크기만큼 증폭된다.
이와 같은 본 고안의 전력 검출 회로는 정합된 다이오드쌍에 추가로 바이어스를 걸어줄 필요없이 제 1 OP AMP(38)의 네가티브 피드백 루프(Negative Feedback Loop)에 연결된 다이오드(D2)(40)에 의해 온도 보상 동작이 구현되어 감도 특성이 우수하다.
본 고안의 전력 검출 회로는 기지국용 HPA(High Power Amp)에 사용되는 전력 검출기 뿐만 아니라, 증폭기의 선형 특성을 개선하기 위해 사용되는 선형화기인 전치보상기 (Predistoter) 의 일부분인 PAC(Phase and Amplitude comparator)에도 거의 유사하게 적용할 수 있다.
이와 같은 본 고안의 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기는 다음과 같은 효과가 있다.
정합된 다이오드쌍에 추가로 바이어스를 걸어줄 필요없이 OP AMP의 네가티브 피드백 루프(Negative Feedback Loop)에 연결된 다이오드에 의해 온도 보상 동작이 구현되어 감도 특성이 우수하다.
이는 기지국에 사용되는 대전력 증폭기(HPA)의 전력 레벨을 온도의 변화에 영향 받지 않고 안정적으로 정확하게 검출할 수 있는 것으로 적용 범위가 넓다.
또한, 별도의 튜닝이 필요 없으므로 실제 양산시 제작이 용이하다.
Claims (2)
- RF 전력을 매칭시켜 순방향 바이어스화된후 DC 전압으로 변환하여 출력하는 검출 다이오드(D1),상기 다이오드(D1)의 출력단과 접지 단자 사이에 각각 연결되어 DC 성분이외에 나타나는 AC 성분을 제거하는 저항(R1),커패시터(C1)로 이루어져 입력되는 전력을 검출하는 전력 검출 회로;상기 전력 검출 회로에서 출력되는 DC 형태의 신호를 RMS 형태로 변환하는 적분기;적분기의 출력이 비반전 단자로 입력되고 커패시터(C3),다이오드(D2)로 이루어진 귀환 루프에 의해 온도 변환에 따른 검출 전압이 반전 단자로 입력되어 온도 변화에 따른 전압 변화량을 보상하여 출력하는 제 1 OP AMP와;제 1 OP AMP에서 온도 보상되어 출력되는 신호가 비반전 단자에 입력되고 반전 단자에 기준 전압이 입력되어 검출 신호의 레벨을 증폭 출력하는 제 2 OP AMP를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기.
- 제 1 항에 있어서, 적분기는 전력 검출 회로에 연결되는 저항(R2)과 접지 단지에 한쪽 전극이 연결되고 다른쪽 전극이 저항(R2), 제 1 OP AMP의 비반전 단자에 공통으로 연결되는 커패시터(C2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019980026591U KR20000013422U (ko) | 1998-12-26 | 1998-12-26 | 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR2019980026591U KR20000013422U (ko) | 1998-12-26 | 1998-12-26 | 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20000013422U true KR20000013422U (ko) | 2000-07-15 |
Family
ID=69508454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR2019980026591U KR20000013422U (ko) | 1998-12-26 | 1998-12-26 | 온도 보상 기능을 갖는 전력 검출기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000013422U (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100618569B1 (ko) * | 2004-10-21 | 2006-08-31 | 엘에스산전 주식회사 | 온도 보정 기능을 가진 전자식 전력 계측 장치 및 방법 |
| CN112318231A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-02-05 | 南京丰豪智能科技有限公司 | 一种水表壳体成型加工方法 |
| CN112828706A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-25 | 芜湖森普铁芯有限公司 | 一种铁芯半成品横切用调距防毛刺机构 |
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1998
- 1998-12-26 KR KR2019980026591U patent/KR20000013422U/ko not_active Application Discontinuation
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