KR20020061574A - 단주파 양방향 중계장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 개의 주파수를 사용하는 유/무선 통신에서 음영지역을 해소하고, 송/수신간에 발진의 가능성을 완전히 제거한 단주파 양방향 중계장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 최대의 분리도를 얻기 위한 정밀저항을 사용한 전력 분배기, 비교적 넓은 대역에서 고 이득이 가능하도록 하기 위한 제1경로의 고이득 증폭기, 송/수신간의 발진의 가능성을 최소화하기 위해 제2경로에 사용한 대역통과필터, 대역 외 불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위한 입,출력단의 대역통과필터, 통신 선로를 이용한 바이어스 회로로 단주파 양방향 중계장치를 구현함으로써, 기존 칩 저항의 부정확성을 완전히 보완하여 넓은 주파수 대역에 걸쳐 거의 만(10,000)배에 근접한 분리도를 구현하고, 송/수신간에 발생할 수 있는 발진현상을 분리도의 증가로 완전히 제거하며, 하나의 경로에만 고 이득 증폭기를 사용함으로써 매우 높은 이득을 갖는 단주파 양방향 중계장치를 제공한다.

Description

단주파 양방향 중계장치{Only one frequency bilateral repeating system}

본 발명은 단주파 양방향 중계장치에 관한 것으로, 특히 한 개의 주파수를 사용하는 유/무선 통신에서 음영지역을 해소하고, 송/수신간에 발진의 가능성을 완전히 제거한 단주파 양방향 중계장치에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩 내 유/무선 경로를 통한 무선 단말기(무전기)의 사용은 단말기간의 거리가 최소 신호 검파가 이루어지는 환경에서 가능하다. 그러나 빌딩 내에서 누설 선로의 배선 경로가 복잡하거나 다층구조인 경우 선로가 길어져 원하는 지역간에 통신이 불가능하게 된다.

이와 같은 환경에서 전파 음영지역을 극복하기 위해서 중계장치나 선로증폭기를 사용하게 된다.

통상 중계장치나 선로증폭기를 사용하는 경우 두 개의 주파수에 의해 송/수신을 하게 되는데, 소방용 무전통신과 같이 한 개의 주파수가 사용되는 경우, 일반적인 개념의 중계기나 선로증폭기에 의해 선로의 손실 보상이나 음영지역 해소는 매우 어렵다.

따라서 단일의 주파수(이하, "단주파"라 약칭함)를 사용하는 양방향 유/무선 통신 시스템 사업자들은 지속적으로 단주파 양방향 중계장치들을 제안하고 있다.

여기서 단주파 양방향 중계장치는, 중계장치의 이득을 결정하고 대역 내/외에서 발생되는 불요파에 의한 발진의 가능성을 제거할 수 있도록 송/수신간에 충분한 분리도를 획득하는 것이 최대의 과제이다.

기존에 제안된 단주파 양방향 중계장치를 살펴보면, 전기적인 스위치를 사용하여 송/수신 분리도를 획득하거나, 전력 분배기를 병렬로 사용하여 송/수신 분리 특성을 획득하였다.

그 중에서 전기적인 스위치 방식은, 동시에 여러 사람이 무선 단말기를 사용할 수 없다는 단점이 있으며, 회로가 복잡하고 대역내에 인입되는 불요파에 의한 오동작 등의 많은 단점들이 발생하여 그 사용이 억제되는 상태이며, 근래에는 전력 분배기를 병렬로 사용하여 송/수신 분리특성을 획득하는 방법이 주로 사용된다.

도 1은 기존에 제안된 단주파 양방향 중계장치(대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 특0148642호, 출원일자 : 1995년 4월 21일, 명칭 : 선로 증폭기 및 이를 이용한 무선중계 시스템)의 일 실시예를 보인 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 제1선로와 연결하기 위한 제1선로 접속단자(11)와, 송수신신호를 입력하여 소정 주파수 이하의 신호만을 통과시키는 제1저역통과여파기(13)와, 상기 저역통과된 수신신호를 수신경로로 연결하고, 송신경로로부터 입력한 증폭된 송신신호를 상기 제1저역통과여파기(13)로 연결하여 송수신을 분리하는 제1양방향성 결합기(14)와, 상기 제1양방향성 결합기(14)의 출력을 입력하여 소정 주파수대만 통과시키는 제1대역통과여파기(17)와, 상기 수신신호를 제2선로측으로 연결하고, 송신신호를 송신경로로 연결하여 송수신을 분리하는 제2양방향성 결합기(18)와, 송수신 신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위해 소정 주파수 이하만 통과시키는 제2저역통과여파기(26)와, 송신신호 대역만 통과시키는 제3대역통과여파기(19)와, 대역통과된 송신신호를 증폭시키는 송신증폭기(20)와, 상기 증폭된 송신신호대역만 통과시키는 제4대역통과여파기(21)와, 선로를 통해 입력된 직류전압을 안정화시켜 상기 증폭기에 공급하는 전원부(22)와, 선로에 직류를 공급하는 직류전원 공급기(27)와, 제2선로측 집속단자(12)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 단주파 양방향 중계장치를 수신경로와 송신경로로 대별하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.

수신경로를 살펴보면, 지상의 무전기가 송신한 무선신호는 지상 안테나를 통해 수신된 후 제1선로 접속단자(11)로 입력되고, 그 입력된 수신신호(RX)는 제1저역통과여파기(13)를 거치면서 사용대역외의 불필요한 주파수 성분을 제거한 후 입력측의 제1양방향성 결합기(14)에 인가된다. 제1양방향성 결합기(14)에서 수신신호는 수신경로측으로만 통과하여 제1대역통과여파기(15)를 거친다음 수신신호 증폭기(16)에서 적정한 레벨로 증폭된다. 증폭된 신호는 다시 제2대역통과여파기(17)를 거친 후 출력측의 제2양방향성 결합기(18)로 인가되어 제2저역여파기(26)를 경유한 후 제2선로 접속단자(12)를 거쳐서 송출된다.

송신경로를 살펴보면, 송신신호(TX)는 제2선로 접속단자(12)를 거쳐서 제2저역통과여파기(26)를 통과한 후, 출력측의 제2양방향성 결합기(18)에 인가된다. 제2양방향성 결합기(18)에서 송신신호는 송신경로측으로만 통과하여 제3대역통과여파기(19)를 거친 다음 송신증폭기(20)에서 적정한 레벨로 증폭된다. 증폭된 송신신호는 다시 제4대역통과여파기(21)를 거친 후 입력측의 제1양방향성 결합기(14)로 인가되어, 입력측의 제1저역통과여파기(13)를 경유한 후 제1선로접속단자(11)를 거쳐서 지상 공중선 인입케이블로 급전된다.

주지한 바와 같이 동작하는 종래의 단주파 양방향 중계장치는, 듀플렉서를 병렬로 사용하여 송/수신 분리 특성을 얻는 방식을 채택하였다.

그러나 주지한 바와 같은 듀플렉서의 병렬 사용 방식은, 송/수신간의 높은 분리도를 얻기위한 적극적인 방법이 아니며, 이러한 방법을 사용하여 만들어진 중계장치는 이득이 낮아 선로의 길이가 길어질 때 많은 수의 중계장치를 사용해야 하는 단점을 유발하였다.

또한, 많은 수의 중계장치를 사용함으로써 잡음 레벨이 상승하는 제반 문제점이 발생하였으며, 아울러 비용 상승을 초래하는 단점도 있었다.

또한, 동일한 보드 위에 증폭기(수신 증폭기, 송신 증폭기)를 병렬로 사용하므로 구성이 복잡하고, 아울러 송/수신 분리도를 감소시켜 이득의 감소나 발진의 우려가 높다는 제반 문제점도 유발하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 한 개의 주파수를 사용하는 유/무선 통신에서 음영지역을 해소하고, 송/수신간에 발진의 가능성을 완전히 제거한 단주파 양방향 중계장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 넓은 대역에 걸쳐 최대의 분리도를 얻을 수 있도록한 단주파 양방향 중계장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 하나의 경로에만 고이득 증폭기를 사용함으로써 발진의 가능성을 최소화하고, 획득한 분리도를 충분히 활용하여 중계장치의 이득을 배가하도록 한 단주파 양방향 중계장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 "단주파 양방향 중계장치"는,

단주파 양방향 중계장치에 있어서,

불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위해서 설정 대역의 송/수신 신호만을 통과시키는 제1대역통과필터와;

상기 제1대역통과필터에서 출력되는 송신신호를 송신 포트로만 출력하고, 수신 포트로 입력되는 신호는 상기 제1대역통과필터에 수신신호로 전달해주는 제1전력분배기와;

상기 제1전력분배기의 송,수신 포트 사이에 개재되어, 송신 신호와 수신신호를 분리시켜주는 제1가변 정밀저항과;

상기 제1전력분배기에서 출력되는 송신신호를 설정된 이득만큼 증폭하여 출력하는 고이득 증폭기와;

불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위해서 설정 대역의 송/수신 신호만을 통과시키는 제2대역통과필터와;

상기 제2대역통과필터에서 얻어지는 수신신호를 출력포트로 출력하고, 입력포트로 입력되는 송신신호를 상기 제2대역통과필터로 출력하는 제2전력분배기와;

상기 제2전력분배기의 입력/출력 포트 사이에 개재되어, 송신신호와 수신신호를 분리시켜주는 제2가변 정밀저항과;

상기 제2전력분배기의 출력포트에서 출력되는 수신신호를 설정 대역으로 필터링하여 상기 제1전력분배기에 전달해주는 제3대역통과필터로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 단주파 양방향 중계장치의 일 실시예 구성을 보인 블록도이고,

도 2는 본 발명에 의한 단주파 양방향 중계장치의 일 실시예 구성을 보인 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110, 160 ..... 제1 및 제2 대역통과필터

120, 170 ..... 제1 및 제2 전력분배기

121 ..... 송신포트

122 ..... 수신포트

171 ..... 출력포트

172 ..... 입력포트

130, 180 ..... 제1 및 제2 가변 정밀저항

140 ..... 바이어스회로

150 ..... 고이득 증폭기

190 ..... 제3대역통과필터

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 단주파 양방향 증폭장치의 구성을 보인 블록도이다.

여기서 참조부호 110은 설정 대역의 송/수신 신호만을 통과시키는 제1대역통과필터를 나타내고, 참조부호 120은 상기 제1대역통과필터(110)에서 출력되는 송신신호를 송신 포트(121)로만 출력하고, 수신 포트(122)로 입력되는 신호는 상기 제1대역통과필터(110)에 수신신호로 전달해주는 제1전력분배기를 나타내며, 참조부호 130은 상기 제1전력분배기(120)의 송,수신 포트(121)(122) 사이에 개재되어, 송신 신호와 수신신호를 분리시켜주는 제1가변 정밀저항을 나타내며, 참조부호 140은 송신신호의 레벨에 대응하는 바이어스 전압을 제공하는 바이어스회로를 나타내고, 참조부호 150은 상기 제1전력분배기(120)에서 출력되는 송신신호를 상기 바이어스회로(140)에서 제공되는 이득만큼 증폭하여 출력하는 고이득 증폭기를 나타낸다.

또한, 참조부호 160은 설정 대역의 송/수신 신호만을 통과시키는 제2대역통과필터를 나타내고, 참조부호 170은 상기 제2대역통과필터(160)에서 얻어지는 수신신호를 출력포트(171)로 출력하고, 입력포트(172)로 입력되는 송신신호를 상기 제2대역통과필터(160)로 출력하는 제2전력분배기를 나타내며, 참조부호 180은 상기 제2전력분배기(170)의 입력/출력 포트(172)(171) 사이에 개재되어, 송신신호와 수신신호를 분리시켜주는 제2가변 정밀저항를 나타내며, 참조부호 190은 상기 제2전력분배기(170)의 출력포트(171)에서 출력되는 수신신호를 설정 대역으로 필터링하여 상기 제1전력분배기(120)에 전달해주는 제3대역통과필터를 나타낸다.

본 발명에서는 무선통신에 사용되는 2포트 분리기 가운데 가장 높은 분리도를 얻을 수 있는 전력 분배 기술을 적용하였다. 여기서 전력 분배기의 분리도는 양 포트 사이에 연결되는 저항에 의해 결정되는데, 최대의 분리도를 얻기 위해서는 최적의 저항을 사용해야 한다.

이를 위해서 본 발명은 고전력 정밀저항을 사용하여 칩 저항의 부정확성을 완전히 보완하여 넓은 주파수 대역에 걸쳐 거의 만(10,000)배에 근접한 분리도를 구현하였다.

또한, 송/수신간에 발생할 수 있는 발진현상은 분리도의 증가로 완전히 제거하였으며, 하나의 경로에만 고 이득 증폭기를 사용함으로써 매우 높은 이득을 갖는 단주파 양방향 중계장치가 구현되도록 하였다.

이러한 기술적 사상을 내포한 본 발명은, 최대의 분리도를 얻기 위한 정밀저항을 사용한 전력 분배기, 비교적 넓은 대역에서 고 이득이 가능하도록 하기 위한 제1경로의 고이득 증폭기, 송/수신간의 발진의 가능성을 최소화하기 위해 제2경로에 사용한 대역통과필터, 대역 외 불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위한 입,출력단의 대역통과필터, 통신 선로를 이용한 바이어스 회로로 구성된 것에 특징이 있다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 단주파 양방향 증폭장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

설명의 편의를 위해서 제1대역통과필터(110)로 입력되는 신호를 송신신호라 하고, 제2대역통과필터(160)로 입력되는 신호를 수신신호라고 정한다.

제1대역통과필터(110)는 송신신호를 입력받으면, 대역 외 불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위해서 미리 설정된 대역의 송신신호만을 필터링하여 제1전력 분배기(120)에 전달한다.

제1전력 분배기(120)는 입력되는 송신신호를 송신포트(121)로만 출력하여 고이득 증폭기(150)에 전달한다.

여기서 송/수신 전력의 분배시 최대 분리도를 얻기 위해서 송신포트(121)와 수신포트(122) 사이에 제1가변정밀저항(130)을 사용한다.

통상 사용되는 고정 저항은 그 값의 크기가 일반화되어 있기 때문에 최대 분리도를 얻기 위해서는 특수 제작한 저항을 사용해야 한다. 그러나 이러한 특수 제작한 저항의 사용은 비용 상승을 초래할 뿐만 아니라 추후 부품 교환시에 부품 구입의 어려움과 유지보수 비용을 상승시키는 등의 많은 제반 문제점을 발생한다.

따라서 본 발명은 가변 정밀저항을 사용함으로써 최대 분리도를 갖는 저항 값을 쉽게 얻을 수 있도록 하고, 고출력 가변 정밀 저항을 사용하여 충분히 높은전력에서도 사용이 가능토록 하였다.

한편, 고이득 증폭기(150)는 바이어스회로(140)에서 공급되는 직류전원을 입력받고, 설정된 높은 이득 레벨로 입력되는 송신신호를 증폭하여 제2전력분배기(170)에 전달한다.

여기서 바이어스회로(140)는 선로를 따라 공급되는 직류 전원을 효과적으로 고주파 신호와 분리하여 상기 고이득 증폭기(150)에 인가해 준다.

상기 제2전력분배기(170)는 입력포트(172)로 입력되는 송신신호를 제2대역통과필터(160)로 전달하게 되고, 제2대역통과필터(160)는 전달되는 송신신호를 후단의 중계장치 또는 무선 단말기측으로 송출해주고, 상기 후단의 중계장치 또는 무선 단말기측으로부터 송출된 신호를 수신하여 수신신호로 상기 제2전력분배기(170)에 전달한다.

여기서 제2대역통과필터(160)도 대역 외 불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위해서 설정된 대역의 송신신호 또는 수신신호만을 통과시키는 역할을 한다.

상기 제2전력분배기(170)는 입력되는 수신신호를 출력포트(171)를 통해 출력하여 제3대역통과필터(190)에 전달한다.

이때 상기 제2전력분배기(170)의 출력포트(171)와 입력포트(172) 사이에 개재된 제2가변정밀저항(180)도 주지한 제1가변정밀저항(130)과 동일하게 송/수신 전력의 분배시 최대 분리도를 얻도록 동작한다.

아울러 상기 제3대역통과필터(190)는 입력되는 수신신호를 설정된 대역으로필터링하여 제1전력분배기(120)의 수신포트(122)로 전달한다. 즉, 제3대역통과필터(190)는 대역 외 신호나 잡음 증폭에 대한 궤환을 차단하여 분리되지 않은 신호에 대한 발진을 미연에 방지하게 된다.

그리고 제1전력분배기(120)는 수신포트(122)를 통해 입력되는 수신신호를 제1대역통과필터(110)로 전달하게되고, 제1대역통과필터(110)는 그 전달되는 수신신호를 설정 대역으로 필터링한 후 연결된 무선 단말기 또는 전단 중계장치로 전송해준다.

이상에서 상술한 본 발명 "단주파 양방향 중계장치"에 따르면, 송/수신 포트간에 가변 정밀저항을 이용함으로써 용이하게 높은 송/수신 분리도를 획득할 수 있는 이점이 있다.

또한, 높은 송/수신 분리도의 획득으로 높은 이득을 갖는 증폭기의 사용도 가능해지는 이점이 있다.

또한, 제1경로(에를 들어, 송신경로)에는 증폭기를 사용하고, 제2경로(예를 들어, 수신경로)에는 대역필터를 사용함으로써, 송/수신 포트간의 발진 가능성을 최소화할 수 있는 이점도 있다.

또한, 필드에서 기존에 대비 적은 수의 중계장치를 사용토록 할 수 있으므로 효과적인 단주파 양방향 통신을 제공해주는 이점도 있다.

또한, 대역필터의 사용으로 대역 외 불요파를 제거할 수 있고, 이로 인해 잡음의 증폭을 최소화할 수 있기 때문에 전체 선로에서 신호 대 잡음비를 증가시키고, 통신의 품질을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.

Claims (1)

1. 단주파 양방향 중계장치에 있어서,

   불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위해서 설정 대역의 송/수신 신호만을 통과시키는 제1대역통과필터와;

   상기 제1대역통과필터에서 출력되는 송신신호를 송신 포트로만 출력하고, 수신 포트로 입력되는 신호는 상기 제1대역통과필터에 수신신호로 전달해주는 제1전력분배기와;

   상기 제1전력분배기의 송,수신 포트 사이에 개재되어, 송신신호와 수신신호를 분리시켜주는 제1가변 정밀저항과;

   선로를 따라 공급되는 직류 전원을 고주파 신호와 분리하여 공급해주는 바이어스회로와;

   상기 바이어스회로에서 공급되는 전원을 입력받고, 상기 제1전력분배기에서 출력되는 송신신호를 설정된 이득만큼 증폭하여 출력하는 고이득 증폭기와;

   불요파의 인입으로 발생될 수 있는 발진현상을 제거하기 위해서 설정 대역의 송/수신 신호만을 통과시키는 제2대역통과필터와;

   상기 제2대역통과필터에서 얻어지는 수신신호를 출력포트로 출력하고, 입력포트로 입력되는 송신신호를 상기 제2대역통과필터로 출력하는 제2전력분배기와;

   상기 제2전력분배기의 입력/출력 포트 사이에 개재되어, 송신신호와 수신신호를 분리시켜주는 제2가변 정밀저항과;

   상기 제2전력분배기의 출력포트에서 출력되는 수신신호를 설정 대역으로 필터링하여 상기 제1전력분배기에 전달해주는 제3대역통과필터로 구성된 것을 특징으로 하는 단주파 양방향 중계장치.