KR20010031221A

KR20010031221A - 무선파를 선택적으로 편파하는 전송기

Info

Publication number: KR20010031221A
Application number: KR1020007004174A
Authority: KR
Inventors: 폴 더블유. 덴트; 그레고리 에이. 주니어 오네일
Original assignee: 도날드 디. 먼둘; 에릭슨 인크.
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2001-04-16
Also published as: AU9674298A; AU757586B2; CN1153376C; CN1282468A; DE69833021D1; DE69833021T2; EP1025656A1; WO1999021293A1; KR100568648B1; US6181920B1; BR9812966A; EP1025656B1

Abstract

전송기는 선택가능한 편파(polarization)로 무선파를 제공한다. 전송기는 제1 및 제2 변조 신호의 선택가능한 위상 관계에 대응하는 비선형 편파를 갖는 직교 무선파를 발생하는 안테나 피드(antenna feed)를 포함한다. 비선형 무선파를 공간적으로 조합하면, 선택된 위상 관계에 대응하는 방향성을 갖는 선형 편파 무선파가 만들어진다.

Description

무선파를 선택적으로 편파하는 전송기{A TRANSMITTER THAT SELECTIVELY POLARIZES A RADIO WAVE}

궤도 위성과 통신하는 무선 단말기들은 점차 상업적으로 사용되고 있다. 이들 단말기들은 접시형 안테나를 통해 가전용품에 직접 통신 서비스를 제공하도록 직접 방송 TV 및 전화 위성 시스템과 양방향으로 통신할 수 있다. 이러한 통신 시스템에서, 위성은 서비스 영역에 위치하는 단말기들과 통신하는데 편파된 무선파(빔)를 사용한다.

위성 통신 시스템은 일반적으로 다양한 종류의 무선파 편파를 사용한다. 무선파는 선형적으로, 예를 들면 수직 또는 수평적으로 편파되거나, 비선형적으로, 예를 들면 타원형 또는 원형으로 편파될 수 있다. 무선파의 편파는 적어도 하나의 전체 싸이클 동안 전기 벡터가 정렬되는 방향에 의해 정의된다. 일반적으로, 전기 벡터의 크기 및 방향은 모두 각 싸이클 동안 비선형적으로 변한다. 통상적으로, 이와 같이 비선형적으로 변하는 전기 벡터는 관찰점에서 전파 방향에 수직인 평면에 타원형을 맵핑(mapping)한다. 이 경우, 무선파의 비선형 편파는 타원형이라고 일컬어진다. 데시벨(decibel)로 표시되는 타원의 단축 대 장축의 비율은 무선파의 타원율(ellipticity)이라 칭하여진다. 선형적으로 편파된 무선파는 무한대의 타원율을 갖는다. 즉, 단축 대 장축의 비율이 0이다. 원형으로 편파된 파형은 0 dB의 타원율을 갖는다. 즉, 단축 대 장축의 비율이 1이다. 그러므로, 선형으로 편파된 파형은 언제나 균일 등방성 매체내의 한 지점에서 필드(field) 벡터가 고정된 선을 따라 놓이는 가로 전자기파로 정의된다. 원형으로 편파된 파형은 유사하게 한 지점에서의 전기 및/또는 자기 필드 벡터가 원형을 나타내는 전자기파로 정의된다.

원형으로 편파된 파형은 우회전 편파 또는 좌회전 편파를 갖는다. 우회전 편파는 관찰자가 파형 전파 방향으로 보는 경우, 전기 필드 벡터의 회전이 정상 가로 평면에서 시계방향일 때 발생된다. 반대로, 좌회전 편파에서는 회전이 반시계 방향이다. 원형으로 편파된 파형은 대응하는 우측 또는 좌측 감지를 갖는 나선형 빔 안테나에 의해 만들어진다. 원형으로 편파된 파형은 또한 각각이 같은 진폭이지만 90。의 위상차를 갖는 수직 및 수평 방향으로 편파된 파형과 같이, 선형적으로 편파된 2개 파형의 공존에 의해서도 만들어질 수 있다. 선형으로 편파된 파형에서 진폭이 같지 않거나 90。 이외의 위상차 관계를 가지면, 그 결과의 무선파는 비선형적으로 편파된다. 예를 들어, 수직 편파된 파의 진폭이 0이면, 결과의 파형은 수평 방향에서 선형적으로 편파된다. 또한, 2개의 파형이 같은 진폭을 갖지만 0도의 위상차를 가지면, 결과의 파형은 45。 방향에서 선형적으로 편파된다.

위성 서비스를 제공하도록 할당된 제한 주파수 스펙트럼을 더 잘 사용하기 위해, 같은 위성과 통신하는 2개의 다른 단말기는 같은 파형이지만 다르게 편파된 무선파를 사용한다. 예를 들면, 똑같은 무선파는 변조된 신호를 한 단말기와 통신하는 수평 편파와, 똑같은 또는 또 다른 변조 신호를 다른 단말기와 통신하는 수직 편파를 가질 수 있다. 그래서, 할당된 편파에 따라 변조 신호를 전송하는 단말기 전송기에서 파형 편파를 선택적으로 제어할 필요가 있게 된다.

도 1a는 수직 또는 수평 방향으로 선택적으로 편파된 무선파를 전송하는 종래의 전송기(10)를 도시한다. 전송기(10)는 변조 신호 발생기(14)에 의해 제공되는 변조 신호를 증폭하기 위한 비교적 높은 전력의 증폭기(12)를 포함한다. 선(18)상의 제어 신호에 의해 제어되는 편파 스위치(16)는 전력 증폭기(12)의 출력을 안테나 피드(antenna feed)(24)의 수직 입력(20)이나 수평 입력(22)에 선택적으로 연결시켜, 선택된 수직 편파 또는 수평 편파로 편파된 파형을 방사한다. 고전력 증폭기(12)가 전체 전송 전력 레벨, 예를 들면 8 watts로 변조 신호를 증폭하여야 하기 때문에, 편파 스위치(16)는 이러한 고전력을 견디도록 선택되어야 한다. 그러나, 저손실의 고전력 활성 스위치는 값이 비싸다. 한편, 더 낮은 비용의 스위치는 실질적으로 증폭기 전력의 20%까지를 손실한다. 결과적으로, 저비용 스위치에 의해 발생되는 손실을 수용하기 위해서는 더 높은 전력, 즉 10 watt의 증폭기가 사용되어야 한다. 다른 방법으로, 스위칭 기능을 실행하는데 기계적인 스위치가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 스위치는 부피가 커지는 것에 부가하여 기계적인 문제점이 생기게 된다.

고전력 스위치의 비용 보다 전력 증폭기의 비용을 더 많이 줄인 현재 처리 기술의 성공으로, 도 1b에 도시된 또 다른 종래의 전송기(26)는 스위칭 배열에 의해 발생되는 손실을 제거하는데, 도 1의 단일 스위치 및 전력 증폭기 배열 대신에, 2개의 분리된 전력 증폭기(28A, 28B)를 사용한다. 그러나, 도 1b의 배열하에서는 한번에 단 하나의 전력 증폭기만이 제어기(29)를 통해 인에이블된다. 하나의 전력 증폭기는 그 시간의 반 동안 아이들(idle) 상태에 있기 때문에, 도 1b의 전송기는 임의의 순간에 고전력 증폭기 중 하나의 비용을 낭비한다.

그러므로, 전송 자원을 손실 또는 낭비하지 않고 다르게 편파된 변조 신호를 선택적으로 전송할 수 있는 저비용의 전송기가 필요하다.

본 발명은 일반적으로 전송기 분야에 관한 것으로, 특히 선택적으로 편파(polarization)된 무선파를 전송하는 전송기에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 선택적으로 편파된 무선파를 전송하는 종래 전송기의 블록도.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전송기의 블록도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전송기의 블록도.

도 4는 도 2 및 도 3의 전송기에서 사용되는 변조 신호 발생기의 한 실시예에 대한 블록도.

도 5는 도 2 및 도 3의 전송기에서 사용되는 변조 신호 발생기의 또 다른 실시예에 대한 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 전송기의 또 다른 실시예에 대한 블록도.

간략하게, 본 발명은 선택된 위상 관계에 대응하는 방향성을 갖는 선형 편파된 파형을 만들도록, 선택가능한 위상 관계를 갖는 증폭된 변조 신호에 대응하는 비선형 편파된 파형을 연결시키는 전송기에서 실현된다. 또 다른 실시예에서는 선형 편파된 파형이 어느 한 감지의 원형 편파를 만들도록 연결될 수 있다.

본 발명의 모범적인 실시예에 따른 전송기는 변조 신호 발생기, 제1 전력 증폭기, 제2 전력 증폭기, 제1 안테나 피드(antenna feed), 및 제2 안테나 피드를 포함한다. 변조 신호 발생기는 제1 변조 신호 및 제2 변조 신호를 발생하고, 제1 및 제2 변조 신호 사이에서 소정의 위상 관계를 선택적으로 제공하도록 제어 신호에 응답한다. 제1 및 제2 변조 신호는 각각 제1 및 제2 전력 증폭기에 인가된다. 제1 이득을 갖는 제1 전력 증폭기는 변조 신호를 증폭하고 이를 제1 안테나 피드에 인가한다. 유사하게, 제1 이득과 같은 제2 이득을 갖는 제2 전력 증폭기는 제2 변조 신호를 증폭하고 이를 제2 안테나 피드에 인가한다. 본 발명에 따라, 제1 안테나 피드는 제1 비선형 편파를 갖는 제1 편파된 파를 만든다. 유사하게, 제2 안테나 피드는 제2 비선형 편파를 갖는 제 2 편파된 파를 만든다. 제1 편파된 파와 제2 편파된 파의 편파는 결합되어 방사될 때, 제어 신호에 의해 선택되는 바와 같이, 제1 및 제2 변조 신호에서의 소정의 위상 관계에 대응하는 방향성을 갖는 선형 편파를 갖는 제3 편파된 파를 만들도록 선택된다.

제2 실시예에서, 우측 또는 좌측 원형 편파를 만드는 전송기는 입력에서 제1 변조 신호에 의해 구동되고 출력에서 제1 선형 편파를 갖는 제1 편파된 파를 만드는 제1 안테나 피드에 연결되는 제1 전송 전력 증폭기를 포함한다. 제2 전송 전력 증폭기는 입력에서 제2 변조 신호에 의해 구동되고 출력에서 바람직하게 제1 선형 편파에 직교하는 제2 선형 편파를 갖는 제2 편파된 파를 만드는 제2 안테나 피드 구조에 연결된다. 제어기는 제1 및 제2 안테나 피드 구조에 의해 결합되어 방사되는 무선파가 상기 제1 및 제2 전력 증폭기의 전력 레벨의 합과 같은 전력 레벨로 원하는 면에서 원형 편파된 파형이 되도록 제1 및 제2 변조 신호의 상대적인 위상을 제어한다. 모범적인 실시예에서, 전송기는 좌측 원형 편파된 파 또는 우측 원형 편파된 파를 선택적으로 제공할 수 있다.

제3 실시예에서, 2개의 안테나 피드 구조는 명목상의 수직선에 대하여 +45。의 각도로 선형 편파 방사를 제공한다. 안테나 피드는 수직 또는 수평 방향으로 편파된 파형이 두 증폭기의 전력 출력의 합과 같은 전력 레벨을 갖게 만들어지도록 각각의 전력 증폭기에 의해 구동된다. 전력 증폭기는 각각의 변조 신호에 의해 구동되고, 이들은 예를 들면 0。의 제1 상대 위상을 갖는 전력 증폭기를 구동하도록 제어된다. 다른 방법으로, 변조 신호는 수직 또는 수평 방향에서 선택적으로 편파된 방사에 따라 제1 상대 위상과 다른 180。의 제2 상대 위상을 갖는 전력 증폭기를 구동할 수도 있다.

본 발명의 다른 특성 및 이점은 본 발명의 원리를 예를 통해 설명하는, 첨부된 도면과 연관되어 취해진, 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 명백해진다.

도 2를 참고로, 본 발명의 한 실시예에 따른 전송기(30)는 변조 신호 발생기(32), 제1 및 제2 전력 증폭기(34A, 34B), 좌측 원형(left-hand circular, LHC) 안테나 피드(feed)(38), 및 우측 원형(right-hand circular, RHC) 안테나 피드(40)를 포함한다. LHC 및 RHC 안테나 피드(38, 60)는 예를 들면, 파라볼릭 반사기(parabolic reflector)의 초점에 위치할 수 있다. 공지된 바와 같이, 직교하는 2개의 원형 편파 피드점은 교차하는 쌍극자(dipole)와 같이, 90。 결합기(도시되지 않음)를 사용해 연결되는 2개의 선형 편파 피드에 의해 만들어질 수 있다.

모범적인 실시예에서, 전송기(30)는 가정용 안테나에 직접적인 양방향 위성 통신 서비스를 제공하는 통신 위성 시스템에서 사용된다. 변조 신호 발생기(32)는 선(36)에서 제1 변조 신호 및 제2 변조 신호를 발생한다. 변조 신호 발생기(32)는 제1 및 제2 변조 신호 사이에서 소정의 위상 관계를 선택적으로 제공하도록 선(50)에서 제어기(48)에 의해 제공되는 제어 신호에 응답한다. 바람직하게, 변조 신호는 서로에 대해 직각 위상 관계를 갖는다. 예를 들면, 제어 신호에 응답하여, 변조 신호의 위상 관계는 +90。 또는 -90。의 위상차를 갖도록 선택될 수 있다.

제1 및 제2 변조 신호는 각각 분리되어 제1 및 제2 전력 증폭기(34A 또는 34B)에 인가된다. 제1 이득을 갖는 제1 전력 증폭기(34A)는 제1 변조 신호를 증폭하여 LHC 안테나 피드(38)에 인가한다. 유사하게, 제1 이득과 같은 제2 이득을 갖는 제2 전력 증폭기(34B)는 제2 변조 신호를 증폭하여 RHC 안테나 피드(40)에 인가한다. LHC 및 RHC 안테나 피드(38, 40)는 공간적으로 조합되는 방사파가 LHC 또는 RHC와 다른 편파를 갖는 네트 방사파를 만들게 한다. 본 발명의 모범적인 실시예에서, 변조 신호의 위상 관계는 수직 또는 수평방향으로 편파된 무선파를 만들도록 선택된다.

변조 신호 발생기(32)에 의해 만들어진 변조 신호는 실질적으로 동일한 변조 캐리어(carrier) 신호로서, 상대적인 위상 관계만이 다르다. 수직 방향으로 편파된 파형을 만들기 위해, 변조 신호의 위상 관계는 LHC 및 RHC 피드(38, 40)에 의해 발생된 직교 무선파의 결합이 수직 편파를 만들게 되고, 그 직교 관계 때문에 수직 방향으로 편파된 성분이 실질적으로 소거되는 방법으로 제어기(48)를 통해 제어된다. 한편, 수평 방향으로 편파된 파형을 만들기 위해서는 변조 신호의 위상이 수직 편파에서 사용된 위상 관계와 반대인 위상차, 즉 180。를 만들도록 제어된다. 이 방법으로, LHC 및 RHC 피드(38, 40)에 의해 발생된 직교 무선파의 조합은 수평 편파가 되고, 수직적으로 편파된 성분은 실질적으로 소거된다. 제어기(48)의 제어하에서 변조 신호의 위상 관계가 선택될 수 있기 때문에, 본 발명의 전송기로부터의 전송 편파는 선택적으로 제어될 수 있다.

바람직하게, 전송된 선형 편파된 파의 전력은 제1 및 제2 전력 증폭기(34A, 34B) 전력의 합과 같다. 전력이 똑같다고 가정하면, 전송기의 전력은 전력 증폭기(34A, 34B) 전력의 2배와 같다. 예를 들어, 8 watts의 전력으로 무선파를 전송하기 위해서는 제1 및 제2 전력 증폭기(34A, 34B)가 각각 4 watt의 전력 증폭기가 되어야 한다. 구조적으로, 안테나 피드(38, 40)는 파라볼릭 접시형 안테나의 초점에 위치하지만, 오프셋 피드 파라볼라(offset fed parabola), 교차 야기-우다 어레이(crossed Yagi-uda array), 또는 교차 로그-주기 어레이(crossed Log-periodic array)와 같은 다른 배열이 사용될 수도 있다.

본 발명의 적용은 수직 또는 수평 방향으로 편파된 파형을 만드는 것에 제한되지 않는 것으로 생각된다. 변조 신호의 위상 관계를 제어함으로서, 임의의 방향성을 갖는 네트 선형 전송 편파가 이루어질 수 있다. 선형 편파는 변조 신호의 상대적인 위상의 반에 대응하여 기준 평면, 예를 들면 수직 평면에 관련된 방향성을 갖게 된다. 예를 들면, 변조 신호에서의 상대적인 위상이 90。 변하면, 전송파의 편파 평면에서 45。 회전이 이루어진다.

도 3을 참고로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전송기(30)가 도시된다. 도 2의 배열과 유사하게, 전송기(30)는 변조 신호 발생기(32), 제1 및 제2 전력 증폭기(34A, 34B), 및 직교하는 2개의 안테나 피드(37, 41)를 포함한다. 그러나, 선형 편파 대신에, 본 발명의 본 실시예에 따른 전송기(30)는 우측 또는 좌측 원형 편파를 만든다. 이러한 배열하에서, 제1 안테나 피드(37)는 제1 선형 편파에 대응하고, 제2 안테나 피드(41)는 바람직하게 제1 선형 편파에 직교하는 제2 선형 편파에 대응한다. 제어기(48)는 제1 및 제2 안테나 피드 구조(37, 41)에 의해 방사된 무선파가 공간적으로 발생될 때 원하는 면에서 원형으로 편파된 파형을 만들도록 변조 신호의 상대적인 위상을 제어한다. 원형 편파를 만드는데 필요한 조합의 상대적인 위상은 ±90。이다. 도 2의 배열과 유사하게, 무선파의 전력 레벨은 제1 및 제2 전력 증폭기의 전력 레벨의 합과 같다.

또 다른 실시예에서, 제1 및 제2 안테나 피드(37, 41)는 명목상의 수직축에 대해 ±45。의 각도로 선형 편파 방사를 제공한다. 안테나(37, 41)는 두 증폭기(34A, 34B)의 전력 출력의 합과 같은 전력 레벨을 갖는 수직 또는 수평 방향으로 편파된 파형이 만들어지도록 각 전력 증폭기(34A, 34B)에 의해 구동된다. 전력 증폭기(34A, 34B)는 변조 신호에 의해 구동되고, 이는 0。의 제1 상대 위상으로, 예를 들면 다른 방법에서 제1 상대 위상과 180。 다른 제2 상대 위상으로 전력 증폭기를 구동하도록 제어된다. 이 방법으로, 수직 또는 수평 방향으로 편파된 방사가 선택적으로 만들어진다.

시간 분할 다중 억세스(Time Division Multiple Access) 시스템에서, TDMA 전송기는 연속적으로 전송하도록 활성화되지 않고, TDMA 프레임 반복 주기내에서 순환되는 지정된 시간-슬롯(time-slot)으로만 전송하도록 활성화된다. 그러므로, 본 발명의 전송기(30)를 사용하기 위해서는 인접한 주파수 채널로의 부당한 스펙트럼 스플래터(spectral splatter)를 방지하도록 전력 증폭기(34A, 34B)의 활성화 및 비활성화가 매끄럽게 업 또는 다운으로 램핑되어야 한다. 그래서, 전송기(30)는 선(47)에서 전력 증폭기(34A, 34B)에 업/다운 램핑(up/down ramping) 제어 신호를 공급하는 업/다운 램핑 제어기(66)를 포함한다. 업/다운 램핑의 바람직한 방법은 전원(45)으로부터 공급되는 바이어스(bias) 전압을 제어하는 것이다. 바이어스 전압은 전원(45)으로부터 주어지는 순간 전류를 소모하는 증폭기(34A, 34B)에 인가된다. 증폭기(34A, 34B)에 의해 소모되는 전류는 증폭기(34A, 34B)의 출력 전력이 원하는 방식으로 상승 또는 하강하게 하기 위해 업-램핑 주기 또는 다운-램핑 주기 동안 변하도록 제어된다. 전류 제어를 보조하기 위해, 바람직한 방법은 선(49)에서 업/다운 램핑 제어기(66)에 피드백(feedback) 신호를 발생하는 전류 모니터(도시되지 않음)를 각 전력 증폭기에 제공하는 것이다. 적절한 트리거(trigger) 회수로, 제어기(66)는 고정된 방식으로 전류를 업 또는 다운으로 경사지게 할 수 있다. 이를 위해, 제어기(66)는 원하는 업/다운 램핑 파형을 나타내는 디지털 제어 워드(word)의 시퀀스를 발생하는 램핑 프로그램(ramping program)을 실행할 수 있다. 이미 공지된 바와 같이, TDMA 시스템에서, 위성 단말기는 반복적인 TDMA 프레임 주기에서 하나 이상의 슬롯으로 할당된다. 다수의 슬롯은 예를 들면, 동시 음성 및 데이터 전송을 지지하도록, 또는 더 높은 데이터 속도나 더 높은 음질을 제공하도록 사용된다. 전송기(30)는 슬롯 및 편파의 이용가능성에 따라 다수-슬롯 전송의 각 슬롯에 대해 편파가 독립적으로 선택되도록 허용한다.

도 4를 참고로, 일정한 포락선(일정한 진폭)의 변조 신호를 발생하는 변조 신호 발생기(32)의 모범적인 블록도가 도시된다. 보다 효과적인 전력 증폭기는 변하는 진폭 신호 보다 일정한 진폭 신호로 구성될 수 있으므로, 정보가 변조 신호의 위상만을 변화시켜 운반되는 일정한 포락선 변조가 바람직하다. 변조 신호 발생기(32)는 직각 변조기(quadrature modulator)(52A, 52B)를 포함한다. 직각 변조기(52A)는 선택된 전송 중간 주파수(transmit intermediate frequency, TXIF)에서의 코싸인파에 의해, 동위상(In-phase) 신호를 I의 순간값으로 곱함으로서 동작된다. 유사하게, 직각 변조기(52B)는 선택된 TXIF에서의 싸인파 성분에 의해 직각 신호를 Q의 순간값으로 곱함으로서 동작된다. 바람직하게, 직각 변조기(52A, 52B)는 싸인파 및 코싸인파 성분에 의해 동위상 신호의 역과 직각 신호(및 Q)를 곱하는 균형화된 직각 변조기이다. 이러한 균형화 직각 변조기는 여기서 참고로 포함되는 Dent의 미국 특허 No. 5,530,722 ″집적 분포 필터를 갖춘 직각 변조기(Quadrature Modulator with integrated distributed filters)″에서 설명된다. 변조 신호 발생기(32)의 모범적인 실시예에서, 균형화된 동위상 및 직각 변조 신호는 수적으로 디지털 신호 프로세서 및 델타-시그마(delta-sigma) 변조기(54)의 도움을 받아 발생된다. 본 발명은 전력 증폭기(34A, 34B)(도 1에 도시된)에 인가되는 변조 신호를 발생하기 위해 이러한 균형화 직각 변조기를 2개 사용할 수 있다. 이러한 배열하에서, DSP(54)는 변조 신호의 위상 관계를 제공하도록 프로그램된다. 변조 신호의 위상 관계는 2개의 동위상 및 직각 신호((I1,Q1) 및(I2,Q2))에 의해 결정된다. 이들 신호는 도 4에서 균형화된 형태로 직각 변조기에 인가되는 것으로 도시된다. 예를 들면, 수직 편파된 파를 제공하기 위해, DSP(54)는 변조 신호의 직각 위상 관계를 +90。로 설정한다. 반대로, 수평 편파된 파를 제공하기 위해서는 DSP(54)가 직각 위상 관계를 -90。로 설정한다. 본 발명은 직각 변조기를 사용하는 것 이외에 다른 수단에 의해 원하는 위상 관계를 갖는 변조 신호를 사용할 수 있는 것으로 생각된다.

제1 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator, VCO)(56A)는 제1 전력 증폭기(34A)에 인가되는 제1 변조 신호를 만든다. VCO 출력 신호의 일부는 주파수 합성기(60)로부터 국부 발진기 신호를 수신하는 믹서(mixer)(58A)에서 헤테로다인 믹싱(heterodyne mixing)을 실행함으로서 더 낮은 중간 주파수 TXIF로 다운 변환된다. TXIF 신호는 직각 변조기(52A)로부터의 변조된 TXIF 신호와 위상 검출기(62A)에서 위상 비교되어 위상 에러 신호를 만든다. 위상 검출기(62A)로부터의 위상 에러 신호는 바람직하게 위상 에러에 비례하는 전류의 형태로, 루프 필터(loop filter)(64A)에 의해 집적되고 필터 처리되어, VCO(56A)에 대한 VCO 제어 신호를 만든다. VCO 제어 신호는 제1 변조 신호의 위상이 직각 변조기(52A)로부터의 변조 TXIF 신호의 위상을 따르게 한다. VCO(56B), 믹서(58B), 위상 검출기(62B), 및 루프 필터(64B)를 구비하는 실질적으로 동일한 배열은 VCO(56B)에 의해 만들어지는 제2 변조 구동 신호의 위상이 직각 변조기(52B)에 의해 만들어진 제2 변조 TXIF 신호의 위상을 따르게 한다.

도 5를 참고로, 변조 신호 발생기(32)의 또 다른 실시예가 도시된다. 본 실시예하에서는 단일 균형화 직각 변조기(68)가 I 및 Q 신호로 변조된 TXIF 신호를 만든다. 이러한 배열하에서, VCO(56A, 56B)로부터의 변조 신호는 합성기(60)로부터의 국부 발진기 신호에 대하여 믹서(58A, 58B)에서 다운 변환된다. 그러나, 믹서(58B)에 인가되는 다른 국부 발진기 신호에 비교하여, 믹서(58A)에 인가되는 한 국부 발진기 신호에 상대적인 위상 쉬프트를 제시하도록 위상 쉬프터(phase shifter)(70)가 사용된다. 위상 쉬프터(70)의 효과는 VCO(56B)로부터의 제2 변조 신호에 대하여 VCO(56A)로부터의 제 1 변조 신호의 위상에 오프셋(offset)을 부가하는 것이다. 선택적으로, 제1 변조 신호의 위상을 제어하는 위상 쉬프터(70)와 반대로, 제2 변조 신호의 위상을 제어하도록 합성기(60)와 믹서(58B) 사이에 제2 위상 쉬프터(도시되지 않음)가 제시될 수 있다. 이러한 배열은 변조 신호의 위상에서 균형을 유지하도록 이중의 상대적인 위상 쉬프트를 만든다. 다른 방법으로, 합성기(60)는 가변 상대 위상의 두 국부 발진기 신호 출력을 가질 수 있고, 이는 적절한 디지털 분할기 체인(chain) 및 로직(logic)을 사용해 주파수 합성기내의 디지털 수단에 의해 만들어질 수 있다. 또 다른 실시예는 VCO(56A, 56B)로부터 믹서(58A, 58B)로의 경로에 제어 위상 쉬프트(도시되지 않음)를 포함함으로서 두 변조 신호 사이에서 원하는 상대적인 위상 관계를 만드는 것이다. 이러한 변형은 모두 본 발명의 범위내에 드는 것으로 생각된다.

그러나, 도 4의 배열은 DSP(54)에 의한 신호(I1, Q1, I2, Q2)의 디지털 발생을 통해 보다 정확한 상대 위상의 제어를 제공하므로 더 바람직하다. 디지털 신호 발생은 실제적인 실시에서 발생될 수 있는 에러를 제거하도록 적응될 수 있으므로 더 바람직하다. 이러한 에러는 수직 편파가 선택될 때 0이 아닌 수평 성분과 같은 편파 에러를 생기게 할 수 있다. 변조 파형 에러를 검출하고 정정하는 한가지 방법은 여기서 참고로 포함되는 미국 특허 No. 5,351,016의 ″적응적 자체-정정 변조 시스템 및 방법(Adaptive self-correcting modulation system and method)″에서 설명된다.

도 6을 참고로, 본 발명의 전송기에 대한 또 다른 실시예가 도시된다. 이러한 실시예 하에서, 전송기는 원하지 않는 편파의 파형을 억제함으로서 편파 에러를 검출하여 정정한다. 방향성 결합기(72A, 72B)는 증폭기(34A, 34B)의 각 출력에서 샘플을 취한다. 하이브리드 결합기(hybrid coupler)(74)는 샘플의 합과 차이를 결정한다. 합은 대략적으로 한 편파 성분(예를 들면, 수직 성분)에 비례하는 신호를 만들도록 정류기 검출기(76)를 사용해 검출되고, 차이는 대략적으로 다른 편파 성분(예를 들면, 수평 성분)에 비례하는 신호를 만들도록 또 다른 정류기 검출기(78)를 사용해 검출된다. 필요한 경우 평활화(smoothing)될 수 있는 정류 신호는 디지털 신호 프로세서(54)에 의해 처리될 수 있는 디지털 신호를 만들도록, 이중 아날로그 대 디지털 변환기(80)를 사용해 변환된다. DSP(54)는 원하지 않는 편파 성분을 소거 또는 억제하도록 필터(82)에 공급되는 I1, Q1, I2, Q2 신호를 조정하는데 이들 피드백 신호를 사용한다. 바람직한 실시에 따른 필터(82)는 DSP(54)로부터의 I1, I2, Q1, Q2 신호를 나타내는 이진수 디지털 워드를 높은 비트 비율의 상보적인 I 및 Q 스트림으로 변환하고, 이들은 변조 신호 발생기(32)의 직각 변조기(52A, 52B)(도 4에 도시됨)에 적절한 신호를 만들도록 균형화 필터에 의해 필터 처리된다.

상기의 설명으로부터, 본 발명의 전송기는 한 안테나 피드 포트로부터 다른 편파의 또 다른 포트로 단일 전력 증폭기를 스위칭하는 편파 스위치의 필요성을 제거하는 것으로 생각된다. 부가하여, 본 발명을 사용할 때, 선택된 편파에서의 유효 전송 전력은 종래 기술의 해결법과 비교해 각각이 원하는 총 전송 전력 레벨의 반이 되도록 제1 및 제2 전력 증폭기의 전력합과 같다.

이 분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명이 기본적인 의도나 특성에서 벗어나지 않고 다른 특정한 형태로 구현될 수 있음을 이해하게 된다. 그러므로, 여기서 설명되는 실시예는 모든 면에서 제한적인 것이 아니라 설명적인 것으로 생각된다. 본 발명의 범위는 상기의 설명 보다는 첨부된 청구항에 의해 나타내지고, 그와 동일한 의미 및 범위내에 있는 모든 변형은 이에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

선택된 방향성의 선형 편파(linear polarization)를 갖는 변조 신호파를 전송하는 전송기에 있어서,

제1 안테나 피드(antenna feed) 및 제2 안테나 피드;

제1 변조 신호를 증폭하고 이를 제1 편파로 방사하도록 상기 제1 안테나 피드점에 연결된 제1 전력 증폭기;

제2 변조 신호를 증폭하고 이를 제2 편파로 방사하도록 상기 제2 안테나 피드에 연결된 제2 전력 증폭기; 및

상기 제1 및 제2 편파로 방사된 상기 신호가 제3 편파를 갖는 편파된 파와 동일하도록 선택된 상대적인 위상 관계로 상기 제1 및 제2 변조 신호를 발생하는 신호 발생기 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

제3 편파를 갖는 상기 파의 전송 전력 레벨은 상기 제1 및 제2 전력 증폭기의 전력의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제2항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 전력 출력은 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 편파는 원형 편파(circular polarization)이고, 상기 제3 편파는 수직 또는 수평 방향의 선형 편파인 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 변조신호는 각각 수직에 대해 ±45。의 방향성을 갖는 선형 편파된 파인 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

상기 선형 편파된 파의 방향성은 수직 방향인 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

상기 선형 편파된 파의 방향은 수평 방향인 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

상기 상대적인 위상 관계를 선택함으로써 상기 선형 편파된 파의 방향성을 선택하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 편파는 선형 편파이고, 상기 제3 편파는 우측 또는 좌측 원형 편파인 것을 특징으로 하는 전송기.
제1 비선형 편파(non-linear polarization)를 갖는 제1 편파된 파를 만들도록 제1 변조 신호에 연결된 제1 안테나 피드;

제2 비선형 편파를 갖는 제2 편파된 파를 만들도록 제2 변조 신호에 연결된 제2 안테나 피드; 및

상기 제1 변조 신호 및 상기 제2 변조 신호를 발생하기 위한 것으로, 변조 신호가 원하는 편파 방향성의 선형 편파를 갖는 파형으로 방사되도록 상기 제1 및 제2 변조 신호 사이의 상대적인 위상 관계를 선택하기 위해 제어 신호에 응답하는 변조 신호 발생기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제10항에 있어서,

상기 제1 안테나 피드는 제1 이득을 갖는 제1 전력 증폭기를 통해 상기 제2 변조 신호에 연결되고, 상기 제2 안테나 피드는 제2 이득을 갖는 제2 전력 증폭기를 통해 상기 제2 변조 신호에 연결되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제10항에 있어서,

상기 파형은 상기 제1 이득 및 제2 이득의 합에 대응하는 전력으로 방사되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제10항에 있어서,

상기 선형 편파 방향성은 수직 방향인 것을 특징으로 하는 전송기.
제10항에 있어서,

상기 선형 편파 방향성은 수평 방향인 것을 특징으로 하는 전송기.
전송을 위해 할당된 다수의 시간-슬롯(time-slot)을 갖는 시간 분할 다중 억세스(Time Division Multiple Access) 시스템에서 선택된 편파의 신호를 전송하는 전송기에 있어서,

할당된 각 시간-슬롯에 대해 선택되는 서로에 대한 위상 관계를 갖는 변조 신호를 발생하는 변조 신호 발생기;

상기 변조 신호를 전송 전력 레벨로 증폭하는 전력 증폭기; 및

상기 할당된 각 시간-슬롯에서의 전송이 그 시간-슬롯에 할당된 편파로 일어나도록 상기 전력 증폭기를 동기화하여 활성화 및 비활성화시키는 업/다운-램핑 제어기(up/down ramping controller)를 가지고, 상기 증폭된 변조 신호에 대응하여 무선파를 방사하도록 상기 전력 증폭기에 연결된 안테나 피드

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제15항에 있어서,

제1 시간-슬롯 동안에는 전송이 제1 선택 편파로 일어나고, 제2 시간-슬롯 동안에는 전송이 제2 선택 편파로 일어나는 것을 특징으로 하는 전송기.
제16항에 있어서,

상기 제1 선택 방향성은 수평 방향이고, 상기 제2 선택 방향성은 수직 방향인 것을 특징으로 하는 전송기.
제1 및 제2 변조 신호에 각각 대응하는 직교하여(orthogonally) 편파된 무선파를 발생하는 안테나 피드; 및

파가 선택된 방향성을 갖는 선형 편파로 전송되도록 서로에 대해 선택가능한 위상 관계로 상기 제1 및 제2 변조 신호를 발생하는 변조 신호 발생기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제18항에 있어서,

상기 변조 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 더 포함하고, 상기 전송기는 상기 전력 증폭기의 전력 출력합에 대응하는 전력으로 선택된 방향성의 선형 편파된 파를 전송하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제19항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 전력 출력은 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제18항에 있어서,

상기 직교 편파된 파는 선형 편파된 파인 것을 특징으로 하는 전송기.
제18항에 있어서,

상기 직교 편파된 파는 원형 편파된 파인 것을 특징으로 하는 전송기.
제18항에 있어서,

상기 선택가능한 위상 관계를 제어함으로써 상기 선형 편파된 파의 방향성을 선택하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제18항에 있어서,

상기 안테나 피드는 상기 직교 편파된 파에 상기 선택된 방향성의 축에 대해 45。의 각도로 선형 편파를 제공하는 것을 특징으로 하는 전송기.
원하는 편파의 파를 전송하고 원하지 않는 편파의 파를 억제하는 전송기에 있어서,

제1 변조 신호를 제1 증폭 신호로 증폭하는 제1 전력 증폭기 수단;

제2 변조 신호를 제2 증폭 신호로 증폭하는 제2 전력 증폭기 수단;

상기 제1 증폭 신호를 제1 편파로 전송하도록 제1 안테나 피드에 상기 제1 증폭 신호를 연결시키고, 상기 제2 증폭 신호를 제2 편파로 전송하도록 제2 안테나 피드에 상기 제2 증폭 신호를 연결시키고, 또한 상기 제1 및 제2 증폭 신호에 대응하는 감쇠된 샘플화 출력을 제공하는 연결 수단;

상기 원하지 않는 편파로 전송된 신호의 샘플을 제공하도록 상기 샘플화된 출력을 조합하는 조합 수단; 및

상기 원하지 않는 편파 신호 샘플의 진폭이 최소로 되게 상기 변조 신호의 진폭 및 위상을 제어함으로써 상기 제1 및 제2 안테나 피드점으로부터 공동으로 전송된 파가 원하는 편파를 갖도록 상기 제1 및 제 2 변조 신호를 발생하기 위해 상기 원하지 않는 편파 신호의 상기 샘플에 응답하는 신호 발생기 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.