KR200223260Y1 - Low Power Microwave Transceiver - Google Patents
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Abstract
본 고안은 마이크로파를 송수신하기 위한 장치에 관한 것으로, 본 고안은 마이크로파를 발생시키기 위해 사전에 설정된 발진신호를 발생시키는 발진수단과, 상기 발진신호를 제1경로를 통해 송수신기로 전송하거나, 상기 송수신기로부터의 반사신호를 제2경로를 통해 전송하며, 상기 발진신호와 반사신호의 주파수 차이에 대응하는 차신호를 생성하는 전송수단, 및 상기 발진수단에 의해 발생되는 발진신호를 대상체로 송출하며, 그 대상체로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 송수신기로 구성된다.The present invention relates to an apparatus for transmitting and receiving microwaves, the present invention is an oscillation means for generating a predetermined oscillation signal for generating a microwave, and transmitting the oscillation signal to the transceiver through the first path, or from the transceiver A transmission means for transmitting the reflected signal of the signal through a second path, generating a difference signal corresponding to the frequency difference between the oscillation signal and the reflected signal, and transmitting the oscillation signal generated by the oscillation means to the object And a transceiver for receiving the reflected signal reflected back from the transmitter.
본 고안은 소모전력이 과도한 도파관을 사용하는 대신에 소모전력이 적은 단일기능의 발진기와 필터를 사용하여 마이크로파를 송수신할 수 있으므로 경제적인 이점이 있으며, 비교적 저가의 구성소자를 사용하면서도 파형보존이 우수한 효과가 있다.The present invention is economical because it can transmit and receive microwaves by using a single function oscillator and filter with low power consumption instead of using a waveguide with excessive power consumption, and has excellent waveform preservation while using relatively low cost components. It works.
본 고안은 주파수영역이 비교적 낮은 저역필터, A/D변환기, 스위프 오실레이터를 사용하여 고주파의 발진신호를 전송하거나 대상체로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 다른 경로를 통해 전송하므로써 소모전력을 줄일수 있으므로 경제적일 뿐만 아니라 저가의 구성소자로 구현할 수 있다는 효과가 있다.The present invention can reduce power consumption by using low pass filter, A / D converter, and sweep oscillator with relatively low frequency domain, by transmitting high frequency oscillation signal or by returning reflected signal reflected from the object through another path. In addition to the low cost components can be implemented.
Description
제1도는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 저전력형 마이크로파 송수신장치의 구성도.1 is a block diagram of a low power microwave transceiver according to an embodiment of the present invention.
제2도는 본 고안의 다른 실시예에 따른 저전력형 마이크로파 송수신장치의 구성도.2 is a block diagram of a low power microwave transceiver according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 고주파발진기 20 : 전송부10: high frequency oscillator 20: transmission unit
21 : 방향성결합기(DIRECTION COUPLE) 22 : 혼합기(MIXER)21: DIRECTION COUPLE 22: MIXER
23 : 아이솔레이터(ISOLATOR) 24 : 매직T(MAGIC TEE)23: ISOLATOR 24: MAGIC TEE
30 : 송수신기 40 : 데이타변환부30: transceiver 40: data conversion unit
41 : 저역필터(LOW PASS FILTER) 42 : A/D변환기41: Low Pass Filter 42: A / D Converter
본 고안은 마이크로파를 송수신하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전송과정에서 파형보존이 양호하며, 단일기능의 발진기와 필터를 사용하여 소모전력을 줄일 수 있도록 한 저전력형 마이크로파 송수신장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for transmitting and receiving microwaves, and more particularly, to a low-power type microwave transceiver for reducing the power consumption by using a single function oscillator and filter during transmission.
일반적으로 마이크로파(MICROWAVE)는 UHF밴드에 속하는 300∼3,000 MHz 및 SHF밴드에 속하는 3∼30 GHz를 말하며, 우수한 지향성과 장거리통신에 적합하여 통신용 주파수로 사용되어 오고 있다. 또, 마이크로파는 멀리 떨어진 대상체와의 거리를 알아내기 위한 거리측정용 주파수로 사용된다. 즉, 안테나를 통해 마이크로파를 송출하게 되면 그 송출된 마이크로파는 측정하려는 대상체에 의해 반사되어 안테나에 수신하게 되므로 도플러효과(DOPPLER EFFECT)에 근거하여 송출신호와 반사신호의 차이정도에 따라 떨어진 거리를 측정할 수 있게 된다.In general, microwave (MICROWAVE) refers to 300 ~ 3,000 MHz belonging to the UHF band and 3 to 30 GHz belonging to the SHF band, and has been used as a communication frequency due to its excellent directivity and long distance communication. Microwave is also used as a distance measurement frequency to find the distance to a distant object. In other words, when the microwave is transmitted through the antenna, the transmitted microwave is reflected by the object to be measured and received by the antenna. Therefore, the distance separated according to the difference between the transmitted signal and the reflected signal is measured based on the Doppler effect. You can do it.
종래기술에서의 마이크로파 송수신장치는 발진기(OSCILLATOR), 도파관(WAVEGUIDE), 안테나, 필터 등으로 구성된다. 발진기는 마이크로파를 생성하는 발생원으로 거리측정용으로는 약 12.5 GHz의 발진신호를 발생한다. 도파관은 발진신호를 안테나로 보내거나 수신한 반사신호를 전송하며, 송신경로와 수신경로가 구분되면서 일체형으로 된 전송로의 역할을 한다. 도파관 자체의 임계주파수보다 큰 주파수의 발진신호만을 전송하는 반면 임계주파수보다 작은 발진신호는 흡수하여 전송하지 않는다. 또한, 도파관은 송출한 발진신호와 안테나를 통해 수신되는 반사신호를 혼합하여 그 차이에 상당하는 차신호를 발생시킨다. 필터는 차신호에 섞여있는 고역노이즈(주로, 차신호의 정수배에 해당하는 고주파성분) 또는 혼합과정에서 체배되는 차신호를 제거하게 된다.The microwave transceiver in the prior art is composed of an oscillator, a waveguide, an antenna, a filter, and the like. An oscillator is a source for generating microwaves and generates an oscillation signal of about 12.5 GHz for distance measurement. The waveguide transmits the oscillation signal to the antenna or transmits the received reflection signal, and acts as an integrated transmission path by dividing the transmission path and the reception path. While only the oscillation signal having a frequency higher than the threshold frequency of the waveguide itself is transmitted, the oscillation signal smaller than the threshold frequency is not absorbed and transmitted. In addition, the waveguide mixes the oscillation signal transmitted and the reflection signal received through the antenna to generate a difference signal corresponding to the difference. The filter removes high frequency noise (mainly, high frequency components corresponding to integer multiples of the difference signal) mixed in the difference signal or difference signal multiplied in the mixing process.
마이크로파는 파장이 매우 짧고 직선성이 높은 고주파이어서 이를 송수신하는 과정에서 파형변화가 발생하면 과도한 측정오차를 유발하게 되므로 마이크로파의 파형보존을 항상 고려하여야 한다. 이를 위해, 차폐기능이 우수한 도파관을 전송로로 사용하며, 임피던스매칭이 되도록 도파관을 설계하여야 한다. 즉, 전송과정에서 송신신호 또는 수신신호가 불필요하게 반사되는 것을 방지하기 위해 입력임피던스와 출력임피던스를 같게 설계한다.Microwave is a high frequency with very short wavelength and high linearity, so if waveform change occurs in the process of transmitting / receiving it, excessive measurement error will be caused, so waveform preservation should be considered. For this purpose, the waveguide with excellent shielding function is used as the transmission path, and the waveguide must be designed to have impedance matching. That is, the input impedance and the output impedance are designed to be the same in order to prevent unnecessary reflection of the transmission signal or the reception signal during the transmission process.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래의 마이크로파 송수신장치에서는 실험목적에 따라 발진신호의 주파수를 가변시킬 수 있도록 고가의 복합기능형 발진기를 사용하여야 했다. 이는, 측정거리의 정확성을 높이기 위해 기준이 되는 발진신호의 주파수를 점차로 높이거나 낮추면서 측정거리를 산출하고, 그로부터의 측정값을 바탕으로 거리측정의 신뢰도를 확보하기 위한 것이다. 이와 관련하여 보다 세밀한 기능을 갖는 고기능 필터를 사용할 필요가 생기는데, 발진신호의 변경에 의해 필터특성을 다르게 설정하여야 하므로 발진신호에 따라 적응적으로 필터특성을 조정할 수 있는 고가의 필터를 사용하여야 했다.In the conventional microwave transceiver having the configuration as described above, an expensive complex functional oscillator had to be used to vary the frequency of the oscillation signal according to the experimental purpose. This is to calculate the measurement distance by gradually increasing or decreasing the frequency of the oscillation signal as a reference to increase the accuracy of the measurement distance, and to ensure the reliability of the distance measurement based on the measured value therefrom. In this connection, it is necessary to use a high-performance filter having a more detailed function. Since the filter characteristics must be set differently by changing the oscillation signal, an expensive filter that can adaptively adjust the filter characteristics according to the oscillation signal has to be used.
뿐만 아니라, 도파관이 파형보존성은 뛰어난 반면에 고주파수의 발진신호 또는 수신신호가 전송되는 과정에서 도파관을 타고 흐르는 누설현상이 발생되고, 도파관 자체의 유전율이 높아 전력손실이 크다는 단점이 있었다.In addition, while the waveguide has excellent waveform preservation, leakage occurs through the waveguide during the transmission of the high frequency oscillation signal or the reception signal, and has a high power loss due to the high dielectric constant of the waveguide itself.
본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 저가의 구성소자를 사용하여 마이크로파를 송수신하면서도 비교적 전력소모가 적은 저전력형 마이크로파 송수신장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a low power type microwave transceiver of relatively low power consumption while transmitting and receiving microwaves using low-cost components.
상기와 같은 본 고안의 목적은 마이크로파를 송,수신하기 위한 장치에 있어서, 상기 마이크로파에 상당하는 발진신호를 발생시키는 발진수단; 상기 발진신호를 제1경로를 통해 송수신기로 전송하거나, 상기 송수신기로부터의 반사신호를 제2경로를 통해 전송하며, 상기 발진신호와 반사신호의 주파수 차이에 대응하는 차신호를 생성하는 전송수단; 및 상기 발진수단에 의해 발생되는 발진신호를 대상체로 송출하며, 그 대상체로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 송수신기에 의하여 달성된다.An object of the present invention as described above is an apparatus for transmitting and receiving microwave, oscillating means for generating an oscillation signal corresponding to the microwave; Transmission means for transmitting the oscillation signal to a transceiver through a first path, or transmitting a reflection signal from the transceiver through a second path, and generating a difference signal corresponding to a frequency difference between the oscillation signal and the reflection signal; And a transceiver for transmitting an oscillation signal generated by the oscillation means to an object and receiving a reflection signal reflected from the object.
이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
제1도는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 저전력형 마이크로파 송수신장치의 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 고안은 고주파의 발진신호를 발생시키는 고주파발진기(10)와, 상기 고주파발진기(10)에 의해 발생되는 발진신호를 송수신기(30)로 전송하거나, 상기 송수신기(30)로부터 인가되는 반사신호를 입력받아 상기 발진신호와 반사신호의 주파수 차이에 대응하는 차신호를 생성하는 전송부(20) 및 상기 고주파발진기(10)에 의해 발생되는 발진신호를 대상체로 송출하며, 그 대상체로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 송수신기(30)로 구성된다.1 is a block diagram of a low power microwave transceiver according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the present invention transmits the high frequency oscillator 10 generating the high frequency oscillation signal and the oscillation signal generated by the high frequency oscillator 10 to the transceiver 30, or is applied from the transceiver 30. The oscillation signal generated by the transmission unit 20 and the high frequency oscillator 10 generating the difference signal corresponding to the frequency difference between the oscillation signal and the reflection signal is input to the object, and receives the reflected signal from the object. It is composed of a transceiver 30 for receiving the reflected signal back.
상기 전송부(20)는 발진신호를 두 개로 분류하는 방향성결합기(21)와 입력신호에 대해 순방향으로만 전송하는 아이솔레이터(23)와 송신하는 발진신호와 수신받은 반사신호를 혼합시켜 그 차신호를 발생하는 혼합기(22)와 발진신호와 수신받은 반사신호를 서로 다른 경로로 공급하는 매직T(24)로 이루어진다. 매직T(24)는 신호의 입력방향에 따라 출력방향을 다르게 분기하는 분기소자이다. 상기 전송부(20)를 구성하는 구성소자들 간에는 도파관의 소재와 동소재로 된 접속관에 의해 접속되어진다. 이때, 접속관은 임피던스매칭이 되도록 접속하여야 함은 물론이다. 송수신기(30)는 종래와 같이, 통상적인 송수신용 안테나를 사용한다.The transmitter 20 mixes the directional coupler 21 which divides the oscillation signal into two, the isolator 23 which transmits only the forward signal with respect to the input signal, the oscillation signal transmitted and the received reflected signal, and mixes the difference signal. The mixer 22 and the magic T 24 supply the oscillation signal and the received reflection signal to different paths. The magic T 24 is a branching element which diverges the output direction differently according to the input direction of the signal. The components constituting the transmission unit 20 are connected by a connecting tube made of the same material as that of the waveguide. At this time, of course, the connection tube should be connected so that the impedance matching. The transceiver 30 uses a conventional transmission / reception antenna as in the prior art.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 마이크로파 송수신장치를 제1도에 따라 구체적으로 설명하기로 한다.The microwave transceiver of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIG.
먼저, 고주파발진기(10)는 소정 주파수의 발진신호를 발생하는데, 실시예에서는 약 12.5GHz의 발진신호(F0)만을 전송부(20)의 방향성결합기(21)로 공급하며, 발진신호의 주파수를 사용자가 조정할 수 없는 단일기능의 발진기이다. 상기 방향성결합기(21)는 주관(主管)과 부관(副管)을 적당히 조합한 형태로 이루어지며, 상기 고주파발진기(10)로부터 공급되는 발진신호를 두개로 분류한후 그 일단은 매직T(24)로 출력하고 다른 일단은 혼합기(22)로 출력한다. 상기 방향성결합기(21)에 의해 분류되는 두 신호는 동일한 성질의 신호이다. 한편, 매직T(24)는 방향성결합기(21)에 의해 분류된 발진신호를 제1경로를 통해 송수신기(30)로 공급한다. 송수신기(30)는 공급받은 발진신호를 대상체로 방사하며, 그 대상체에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호(FR)를 수신한다. 이어, 송수신기(30)를 통해 수신되는 반사신호는 매직T(24)로 인가된다. 매직T(24)는 발진신호를 전송하였던 제 1경로와 상이한 제2경로를 통해 인가받은 반사신호를 아이솔레이터(23)로 공급한다. 아이솔레이터(23)는 반사신호를 방향성결합기(21)로 공급한다. 이때, 방향성결합기(21)는 이미 발진신호를 일정 관로를 통해 혼합기(22)로 공급하고 있으므로 아이솔레이터(23)로부터의 반사신호는 다른 관로를 통해 혼합기(22)에 공급된다. 이어, 혼합기(22)는 방향성결합기(21)로부터 각각 별개의 관로를 통해 공급되는 발진신호(F0)와 반사신호(FR)를 혼합시킨다. 혼합기(22)는 발진신호(F0)와 반사신호(FR)를 혼합시키는 과정을 통해 그 차이에 상당하는 차이신호를 발생시켜 후단의 저역필터(41)로 공급한다. 여기서, 혼합과정에 의해 그 차이신호와 함께 체배된 차이신호 및 고역노이즈가 발생된다. 따라서, 상기 저역필터(41)는 차이신호만을 걸러내기 위해서 소정 차단주파수를 넘는 차이신호는 제거하여 A/D변환기(42)로 출력한다. 이어, A/D변환기(42)는 차이신호의 전압크기에 따라 디지탈데이타로 변환한다. 이후, 디지탈데이타로 변환된 차이신호를 마이컴(도시하지 않음)이 해석하여 떨어진 거리를 산출하게 된다. 상기 저역필터(41)는 필터특성이 일정한 필터를 사용하며, 통상적인 저역필터를 사용해도 상관없다.First, the high frequency oscillator 10 generates an oscillation signal having a predetermined frequency. In an embodiment, only the oscillation signal F 0 of about 12.5 GHz is supplied to the directional coupler 21 of the transmitter 20, and the frequency of the oscillation signal. This is a single function oscillator whose user cannot adjust it. The directional coupler 21 is formed in a suitable combination of the main pipe (sub-pipe) and the sub-pipe (副 管), and divided into two oscillation signals supplied from the high frequency oscillator 10, one end of the magic T (24) The other end is output to the mixer 22. The two signals classified by the directional coupler 21 are signals of the same nature. Meanwhile, the Magic T 24 supplies the oscillation signal classified by the directional coupler 21 to the transceiver 30 through the first path. The transceiver 30 emits the supplied oscillation signal to the object and receives the reflected signal F R reflected by the object. Subsequently, the reflected signal received through the transceiver 30 is applied to the Magic T 24. The Magic T 24 supplies the isolator 23 with the reflected signal applied through the second path different from the first path that transmitted the oscillation signal. The isolator 23 supplies the reflected signal to the directional coupler 21. At this time, since the directional coupler 21 is already supplying the oscillation signal to the mixer 22 through a certain conduit, the reflected signal from the isolator 23 is supplied to the mixer 22 through another conduit. Subsequently, the mixer 22 mixes the oscillation signal F 0 and the reflection signal F R supplied from the directional coupler 21 through separate pipes, respectively. The mixer 22 generates a difference signal corresponding to the difference through a process of mixing the oscillation signal F 0 and the reflection signal F R and supplies it to the low pass filter 41 at the rear stage. Here, the difference signal multiplied with the difference signal and the high frequency noise are generated by the mixing process. Therefore, the low pass filter 41 removes the difference signal exceeding a predetermined cutoff frequency and filters the difference signal, and outputs the difference signal to the A / D converter 42. The A / D converter 42 then converts the digital data into digital data according to the voltage magnitude of the difference signal. Subsequently, the microcomputer (not shown) analyzes the difference signal converted into digital data to calculate the distance. The low pass filter 41 uses a filter having constant filter characteristics, and a low pass filter may be used.
상술한 바와 같이, 마이크로파를 이용하여 이격된 대상체와의 거리를 측정하는 기법을 이용하여 저장수조의 수위를 측정할 수 있는 바, 이를 도시하면 제2도와 같다.As described above, the water level of the storage tank can be measured by using a technique of measuring the distance from the object spaced using the microwave, as shown in FIG.
제2도는 본 고안의 다른 실시예에 따른 저전력형 마이크로파 송수신 장치의 구성도이다. 도시한 바와 같이, 제1도의 구성요소와 대비할 때 검출기(32a)를 추가로 구비하고 있다. 제2도에서 스위프발진기(SWEEP OOSCILLATOR)(10a)는 소모전력이 적은 발진기로 약 12.5 GHz의 발진신호를 발생한다. 상기 스위프발진기(10a)는 동기형 발진기로 그 동작은 이미 널리 알려진 공지기술이므로 생략하기로 한다. 한편, 스위프발진기(10a)에 의해 발생되는 발진신호는 방향성결합기(21a)에 의해 분류되어 그 일단은 혼합기(22a)로 또 다른 일단은 아이솔레이터(23a)로 각각 인가된다. 아이솔레이터(23a)는 입력되는 발진신호를 매직T(24a)로 공급한다. 매직T(24a)에 인가된 발진신호는 소정 관로를 통해 송수신기(30a)로 공급된다. 한편, 송수신기(30a)에 의해 송출되는 발진신호는 저장수조(31a)에 저장되어 있는 저장수에 의해 반사되어 송수신기(30a)에 수신된다. 이어, 반사신호는 매직T(24a)를 통해 혼합기(22a)에 공급된다. 혼합기(23a)는 방향성결합기(21a)로부터 인가되는 발진신호와 매직T(24a)로부터 인가되는 반사신호를 혼합시켜 그 차신호를 검출기(32a)로 공급한다. 검출기(32a)는 그 차신호를 전처리한 후 표시판넬을 통해 디스플레이한다. 사용자는 표시판넬을 통해 저장수조(31a)에 저장된 저장수의 수위를 확인할 수 있다.2 is a block diagram of a low power type microwave transceiver according to another embodiment of the present invention. As shown, a detector 32a is further provided as compared to the components of FIG. In FIG. 2, the sweep oscillator 10a is an oscillator with low power consumption and generates an oscillation signal of about 12.5 GHz. The sweep oscillator 10a is a synchronous oscillator, and its operation is already well known in the art, and thus will be omitted. On the other hand, the oscillation signal generated by the sweep oscillator 10a is classified by the directional coupler 21a, and one end thereof is applied to the mixer 22a and the other end to the isolator 23a, respectively. The isolator 23a supplies the input oscillation signal to the magic T 24a. The oscillation signal applied to the Magic T 24a is supplied to the transceiver 30a through a predetermined conduit. On the other hand, the oscillation signal transmitted by the transceiver 30a is reflected by the stored water stored in the storage tank 31a and received by the transceiver 30a. Subsequently, the reflected signal is supplied to the mixer 22a through the magic T 24a. The mixer 23a mixes the oscillation signal applied from the directional coupler 21a and the reflected signal applied from the magic T 24a and supplies the difference signal to the detector 32a. The detector 32a pre-processes the difference signal and displays it on the display panel. The user can check the level of the stored water stored in the storage tank 31a through the display panel.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안은 소모전력이 과도한 도파관을 사용하는 대신에 소모전력이 적은 단일기능의 발진기와 필터를 사용하여 마이크로파를 송수신할 수 있으므로 경제적인 이점이 있으며, 비교적 저가의 구성소자를 사용하면서도 파형보존이 우수한 효과가 있다.As described above, the present invention is economical because it can transmit and receive microwaves using a single function oscillator and filter with low power consumption instead of using a waveguide with excessive power consumption, and uses a relatively inexpensive component. While waveform preservation is excellent.
Claims (6)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20190072148A (en) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 주식회사 엘지화학 | Communication circuit using a low-pass filter |
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1996
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| KR102489045B1 (en) | 2017-12-15 | 2023-01-13 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Communication circuit using a low-pass filter |
Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| REGI | Registration of establishment | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20050215 Year of fee payment: 5 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |