KR20020073679A - An Instrument for measuring a microwave power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고주파 전력 측정기에 관한 것이다. 특히 기가 헤르츠 대까지 측정할 수 있는 전력 측정기에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency power meter. In particular, it relates to a power meter that can measure up to gigahertz.
현재 사용되고 있는 고주파 전력 측정기는 고주파신호를 입력받는 센서부와 이 센서부의 출력신호를 처리하여 표시하여주는 신호처리부를 가지고 있다. 센서부에는 써미스트나 다이오드를 사용하여 고주파 전력을 검출하고, 신호처리부에서는 이 검출된 신호를 가공하여 표시수단을 구동할 수 있을 정도로 증폭한다. 표시수단으로는 아날로그 메터나 디지털 디스플레이 장치, LCD 표시장치, 등으로 시각적으로 볼 수 있게 하거나 데이터로 저장하게 하거나 한다.The high frequency power meter currently used has a sensor unit for receiving a high frequency signal and a signal processor for processing and displaying the output signal of the sensor unit. The sensor unit detects high frequency power using a thermistor or diode, and the signal processing unit processes the detected signal and amplifies the display unit to drive the display means. As the display means, it can be visually viewed with an analog meter, a digital display device, an LCD display device, or the like and stored as data.
이러한 종래의 고주파 전력 측정기를 사용할 때는 먼저 측정기 자체의 특성이 주위의 온도 및 습도에 다라서 달라지고 충격이나 진동 상태 및 에이징 상태 등에 의하여 변화하므로 미리 자체 보정을 하는 것이 필요하다.When using such a conventional high frequency power meter, it is necessary to first perform self-correction since the characteristics of the meter itself vary depending on the ambient temperature and humidity, and change according to an impact, vibration state, and aging state.
보정이 완료되면 입력 단자에 고주파 전력을 입력 시켜서 표시수단에 나타나는 수치를 읽어 입력 전력의 크기를 알 수 있다.When the correction is completed, the high frequency power is input to the input terminal to read the numerical value displayed on the display unit to determine the magnitude of the input power.
종래의 고주파 전력 측정기는 측정하고자 하는 고주파 신호의 주파수나 전력의 크기에 따라 정밀도가 달라진다. 그래서 광범위한 주파수 범위와 입력 전력의 크기가 차이가 많이 나는 신호를 측정하기 위하여는 광범위한 측정기가 필요하게 되는데 이러한 제품은 구성회로가 많아서 부피가 커지고, 가격이 고가일 수밖에 없다.The conventional high frequency power meter varies in accuracy depending on the frequency of the high frequency signal to be measured or the magnitude of power. Therefore, a wide range of measuring instruments are required to measure signals with a wide range of frequency ranges and input power. These products are bulky and expensive due to the large number of configuration circuits.
본 발명의 목적은 기가 헤르츠 대까지의 고주파 신호를 측정할 수 있으되 공정용으로 사용할 수 있는 간이 측정기를 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a simple measuring device that can measure a high frequency signal up to the gigahertz band can be used for the process.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디지털 표시장치와, 고주파 신호가 입력을 받아서 로그 스케일 입력을 선형출력으로 변환하는 로그앰프와, 상기 로그앰프의 출력을 받아서 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호를 출력하는 아날로그디지털변환기를 포함하여 이루어진다.The present invention for achieving the above object is a digital display device, a log amplifier for receiving a high frequency signal to convert the log scale input to a linear output, and receiving the output of the log amplifier to convert the digital signal to output a digital signal It consists of an analog-to-digital converter.
바람직하게는 본 발명은 디지털 표시장치와, 고주파 신호가 입력을 받아서 직류 출력을 내는 앰프와, 상기 앰프의 출력을 받아서 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호를 출력하는 아날로그디지털변환기와, 상기 아날로그디지털변환기의 디지털 출력을 받아서 고주파 신호의 전력크기를 계산하여 상기 디지털 표시장치에 데이터를 출력하는 마이크로 프로세서를 포함하여 이루어진다. 앰프는 로그 스케일 입력을 선형출력으로 변환하는 로그앰프를 사용하고 기가 헬츠 대 고주파 입력까지 검출할 수 있는 것을 사용한다.Preferably, the present invention provides a digital display device, an amplifier for receiving a high frequency signal and outputting a direct current output, an analog-to-digital converter for receiving the output of the amplifier and converting it into a digital signal and outputting a digital signal; And a microprocessor which receives the digital output and calculates the power magnitude of the high frequency signal to output data to the digital display. The amplifier uses a log amp that converts log scale inputs to linear outputs and uses gigahertz to high frequency inputs.
도1 본 발명의 고주파 전력 측정기의 개략적인 회로도이다1 is a schematic circuit diagram of a high frequency power meter of the present invention.
도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예를 설명한다.An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도1 본 발명의 일 실시예인 고주파 전력 측정기의 개략적인 회로도이다1 is a schematic circuit diagram of a high frequency power meter which is an embodiment of the present invention.
본 발명은 도1에 보인 바와 같이, 디지털 표시장치(50)와, 고주파 신호가 입력을 받아서 직류 출력을 내는 앰프(20)와, 이 앰프(20)의 출력을 받아서 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호를 출력하는 아날로그디지털변환기(30)와, 아날로그디지털변환기(30)의 디지털 출력을 받아서 고주파 신호의 전력크기를 계산하여 상기 디지털 표시장치(50)에 데이터를 출력하는 마이크로 프로세서(70)를 가진다.As shown in FIG. 1, the present invention provides a digital display device 50, an amplifier 20 that receives a high frequency signal and outputs a direct current output, and converts the output of the amplifier 20 into a digital signal to convert the digital signal into a digital signal. An analog-to-digital converter 30 for outputting a, and a microprocessor 70 for outputting the data to the digital display device 50 by calculating the power size of the high-frequency signal by receiving the digital output of the analog-to-digital converter 30.
앰프(20)의 입력은 RF 코넥터(10)를 통하여 입력된다. 이 앰프는 로그 스케일 입력을 선형출력으로 변환하는 로그앰프를 사용한다. 앰프의 입력은 기가 헬츠 대 고주파 입력을 받아서 직류로 변환할 수 있는 것이다. 1GHz 이상의 주파수도 처리할 수 있는 것이 좋다. 바람직하게는 최대 입력 주파수 2.5 GHz, 최대 입력 전력은 -45dBm ~ +0dBm 의 레인지를 가지는 것이 좋다. 물론 더 좋은 특성을 가진 로그앰프를 사용하면 측정기의 정밀도가 그만큼 증대될 수 있다. 로그앰프에 입력되는 전력 대략 1W 이하가 되도록 설계한다. 이 정도의 전력 크기이면 PCS, AMPS, CELLULAR 폰 등에 사용할 수가 있기 때문이다. 이보다 큰 입력 전력을 측정하기 위하여는 입력 RF 접속용 코넥터에 감쇄기를 연결하여 사용하면 된다.The input of the amplifier 20 is input through the RF connector 10. The amplifier uses a log amplifier that converts log scale inputs to linear outputs. The amplifier's input is a gigahertz high frequency input that can be converted to direct current. It is good to be able to handle frequencies above 1GHz. Preferably, the maximum input frequency is 2.5 GHz, and the maximum input power is preferably in the range of -45 dBm to +0 dBm. Of course, using a log amp with better characteristics can increase the accuracy of the instrument. The power input to the log amplifier is designed to be approximately 1W or less. That's because it can be used for PCS, AMPS, and CELLULAR phones. To measure larger input power, use an attenuator connected to the input RF connector.
디지털 표시장치는 LCD 디스플레이를 사용하는 것이 편리하다.Digital displays are convenient to use LCD displays.
아날로그디지털변환기(30)의 출력은 디지털 신호이므로 직접 디지털 표시장치(50)에 입력시켜서 표시하게 하여도 된다. 이때는 측정치의 정확도 낮다.Since the output of the analog-to-digital converter 30 is a digital signal, the output may be directly input to the digital display device 50 for display. In this case, the measurement accuracy is low.
그러나 바람직하게는 도1에서와 같이 아날로그디지털변환기(30)의 디지털 출력을인터페이스(60)를 거쳐서 마이크로 프로세서(70)에 입력시키고, 이 마이크로 프로세서의 출력을 디스플레이 시키도록 구성한다. 이렇게 하는 이유는 마이크로 프로세서가 아날로그디지털변환기(30)의 출력을 회로특성과 온도특성 등을 고려하여 측정치를 교정할 수 있게 하여 정밀도를 높인다.However, preferably, as shown in FIG. 1, the digital output of the analog-to-digital converter 30 is input to the microprocessor 70 via the interface 60 and configured to display the output of the microprocessor. The reason for this is that the microprocessor can increase the precision by allowing the microprocessor to calibrate the measured value in consideration of the circuit characteristics, temperature characteristics, and the like.
마이크로 프로세서는 키 패드와 메모리를 가지고 있어서, 측정치 교정과 프로그램을 저장하여 입출력 스케일과 입력과 출력의 특성을 다양하게 조정할 수 있게 한다.The microprocessor has a keypad and memory, allowing measurement calibrations and programs to be stored to vary the input and output scale and the characteristics of the inputs and outputs.
이렇게 구성되는 본 발명의 측정기의 동작을 설명한다.The operation of the measuring device of the present invention configured as described above will be described.
RF 코넥터(10)로 입력되는 고주파 신호는 로그앰프(20)로 입력된다. 코넥터의 임피던스는 50 Ohm 정도 된다. 로그앰프는 입력 고주파 신호를 검파하여 DC 출력을 낸다. 출력전압은 입력 고주파 전력에 비례해서 선형적으로 변화한다.The high frequency signal input to the RF connector 10 is input to the log amplifier 20. The impedance of the connector is about 50 Ohm. The log amplifier detects an input high frequency signal and produces a DC output. The output voltage changes linearly with the input high frequency power.
DC 출력전압은 아날로그디지털콘버터 ADC에 입력되어서 디지털 신호로 변환된다. 로그앰프의 출력 전압 범위와 ADC의 입력 전압 범위가 서로 동일하거나 ADC의 범위가 더 넓어야 한다. 너무 넓으면 ADC 출력의 해상도가 떨어지므로 주의해야 한다. ADC의 출력 비트 수도 해상도에 영향을 준다. 비트 수가 많을수록 해상도는 향상된다. 보다 정밀한 측정치를 원할 경우 많은 비트 수를 가진 ADC를 사용하면 된다.The DC output voltage is input to the analog digital converter ADC and converted into a digital signal. The output voltage range of the log amp and the input voltage range of the ADC must be the same, or the range of the ADC must be wider. Too wide, the resolution of the ADC output will decrease, so be careful. The number of output bits of the ADC also affects the resolution. The more bits, the better the resolution. If you want more precise measurements, you can use an ADC with a large number of bits.
ADC 출력은 LCD(50)으로 입력되어 표시되어도 된다.The ADC output may be input to the LCD 50 for display.
그렇지만 본 실시 예에서는 ADC 출력이 CPU(70)으로 입력되어 내부에서 이 입력 값에 대해 대응되는 전력 값을 계산한다. 메모리에는 1차 방정식으로 된 전환식이 저장되어 있다. 로그앰프는 로그스케일 입력이 선형적으로 출력되므로 특성 곡선은 1차 방적식으로 표현가능하며, CPU에 입력되는 전압만 알면, 고주파 입력 전력 값을 계산하여 낼 수 있다.However, in this embodiment, the ADC output is input to the CPU 70 to internally calculate the corresponding power value for this input value. The memory stores the conversion equation as a linear equation. Since the log amp input is linearly output, the characteristic curve can be expressed as a first-order spin equation, and the high frequency input power value can be calculated by knowing only the voltage input to the CPU.
계산되어 얻어진 값은 인코딩되어 디지털 신호로 LCD로 출력된다.The calculated value is encoded and output to the LCD as a digital signal.
본 측정기를 안정적인 회로 동작시키기 위하여 배터리 또는 DC 어댑터를 사용하거나 교류용으로 사용하려면 정류기를 부착하면 된다. 또 여러 레벨의 DC 전원을 얻기 위하여는 DC-DC 콘버터를 사용하면 된다.To use this instrument for stable circuit operation, use a battery or a DC adapter, or attach a rectifier to it for alternating current. In addition, a DC-DC converter can be used to obtain multiple levels of DC power.
키패드에는 온/오프 스위치를 비롯하여 여러 가지 부가적인 기능을 수행할 수 있게 제어 명령과 데이터를 입력시킬 수 있다.The keypad can be used to enter control commands and data to perform various additional functions, including on / off switches.
종래의 고주파 전력 측정기가 대형이어서 야외에 휴대하기가 불편하였던 점에 비하여, 본 발명의 측정기는 휴대하기에 편하게 소형 경량화 할 수 있어서 공정 검사용으로 사용도 가능하고, 야외에서도 간편하게 고주파 전력을 측정할 수 있어서 매우 편리하다. 바테리 사용도 가능하여 교육실습용으로 활용할 수도 있다.Compared with the conventional high frequency power measuring device, which is inconvenient to carry outdoors, the measuring device of the present invention can be easily and compactly portable and can be used for process inspection, and can easily measure high frequency power even outdoors. It is very convenient. Batteries can also be used for educational practice.
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