KR20030075090A - 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치 - Google Patents

무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치 Download PDF

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한용태
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 아날로그 제어방식을 디지털화하여 처리함으로써 정확한 제어가 가능하며 부품의 특성변화에 의한 오차를 줄일 수 있는 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 주 제어장치로부터 입력되는 제어 데이터를 역다중화하여 송신기를 제어하기 위한 코드를 출력하기 위한 역다중화 수단; 상기 역다중화 수단에서 출력되는 코드를 입력받아 전력 증폭기의 출력을 제어하기 위한 코드를 생성하기 위한 코드 생성 수단; 상기 코드 생성 수단에서 생성된 코드를 주소로하여 전력감시신호를 상기 주소에 저장하기 위한 저장수단; 제어신호에 해당되는 상기 저장수단에 저장된 값을 입력받아 실제 제어를 위한 신호와 감시를 위한 신호를 출력하기 위한 감시제어신호 생성수단; 전력 증폭기에서 검출된 전력감시신호와 상기 저장수단의 값을 비교하여 상기 저장수단의 값을 갱신할 것인지의 여부를 결정하기 위한 전력 비교수단; 및 상기 감시제어신호 생성수단으로부터 출력된 감시를 위한 신호를 다중화하여 감시데이터를 출력하기 위한 다중화수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 디지털 통신용 무선 시스템 등에 이용됨.

Description

무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치{Apparatus for Power Control & Monitoring of Power Amplifier in Radio Relay System}
본 발명은 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치에 관한 것이다.
무선 전송 시스템에서 전력 증폭기 출력의 제어 감시는 필수적인 기능이다. 또한, 디지털 무선 전송 시스템에서는 전력 증폭기의 특성이 시스템의 성능에 상당한 영향을 줌으로 정확한 제어가 절실히 요구된다.
도 1 은 일반적인 무선 전송 시스템 송신기의 구성예시도로서, 디지털 무선 전송 시스템의 송신기 계통도를 나타낸다.
도면에서, "101"은 변조기, "102"는 국부발진기, "103"은 주파수변환기(MIXER), "104"는 전력증폭기, "105"는 송신 전력 감시부, "106"은 송신 전력 제어부, 그리고 "107"은 처리기를 각각 나타낸다.
종속단(Tributary Unit)으로부터 입력된 디지털 데이터는 변조기(101)에서 대역신호로 변조되며 국부발진기(102)와 주파수변환기(MIXER)(103)를 거쳐 RF(Radio Frequency) 신호로 변환된다.
전력 증폭기(104)로 입력된 RF 신호는 안테나에서 RF 출력을 공중으로 전파하기 위하여 전력 증폭된다.
전력 증폭기(104)는 전력 제어전압에 의해 감쇄량을 조절하여 증폭 이득의 가변이 가능하며 RF 출력은 커플러와 다이오드를 이용하여 DC 전압 형태로 감시 가능하다. 이러한 특성의 전력 증폭기(104)로 SSPA(Solid-State Power Amplifier)가 사용되었다.
전력 감시전압은 송신 전력 감시부(105)와 A/D(Analog to Digital) 변환기를 거쳐 처리기(Processor)(107)로 입력되어 운영자 감시가 가능하게 한다.
전력제어신호는 D/A(Digital to Analog) 변환기와 오프셋 제어부, 동력 전달부를 거쳐 적정한 레벨의 DC 전압(전력 제어전압)으로 변환되어 전력 증폭기(104)의 이득을 제어하게 된다.
처리기(Processor)(107)는 주 제어장치(Main Control Unit)와 IMC(Inter Module Communication) 통신방식에 의해 제어 감시데이터를 주고 받으며 운용자와 장비간의 의사소통을 가능하게 한다. 여기서, IMC 통신방식이란, 모듈간의 인터페이스를 간단히 구현하고자 공통의 클럭과 프레임을 이용하여 다중화(MUX), 역다중화(DEMUX)를 수행하는 통신방식을 말한다.
도 2 는 종래의 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치의 구성예시도이다.
전력 증폭기(104)에서 검출된 전력 감시전압은 다이오드의 특성에 의해 지수 함수의 특성를 갖게된다. 또한, 각 전력 증폭기 모듈마다의 특성도 상이하게 나타나므로 정확한 감시 제어를 위해선 이를 규격화할 필요가 있다. 따라서, 전력 검출회로의 전력 감시전압을 규격화하는 선형화 과정이 필요하다.
송신 전력 감시부(210)의 오프셋 제어부(211)와 레벨 증폭부(215)에서는 전력 감시전압을 적정한 범위와 오프셋을 갖도록 조절한다.
오프셋이 조정된 전력 감시전압은 3등분되어 제 1 선형화부(212), 제 2 선형화부(213), 제 3 선형화부(214)로 인가되고, 각 선형화부(212~214)에서는 다이오드와 연산 증폭기(OP-AMP)를 이용하여 입력된 전력 감시전압의 오프셋과 기울기를 제어한다. 즉, 송신 전력 감시부(210)가 로그함수의 특성를 갖도록 조정하여 지수함수 특성을 갖는 전력 감시전압의 비선형성을 보상한다.
선형화된 전력 검출전압은 운영자 감시를 위해 A/D 변환기(216)를 통하여 전력 감시신호를 디지털 데이터로 변환하여 처리기(220)로 입력하고, 또한 송신 전력 감시부(210)에서 출력되는 "PWR_MON" 신호로 송신 전력 제어부(230)의 오프셋을 제어하여 열에 의해 전력 증폭기의 출력이 저하되는 것을 보상한다.
처리기에서 출력된 전력제어신호는 송신 전력 제어부(230)의 D/A 변환기(231)를 거쳐 오프셋 제어 및 증폭부(232)에서 오프셋을 제어하고 증폭한 후, 동력 전달부(233)를 통해 전력제어전압을 출력한다.
상기한 바와 같은 종래의 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치는, 비선형 특성을 갖는 검출 전압을 종래기술로 선형화하는데 한계가 있으며, 검출 회로의 특성 차이에 의한 오차가 심하여 증폭기 모듈마다 비선형성이 일치하지 않는 문제점이 있었다.
또한, 3단으로 구성된 선형화 회로에 가변소자가 많아서 양산성이 떨어지며, 선형화 회로를 구성하기 위해 아날로그 부품들을 위한 많은 공간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 아날로그 제어방식을 디지털화하여 처리함으로써 정확한 제어가 가능하며 부품의 특성변화에 의한 오차를 줄일 수 있는 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 무선 전송 시스템 송신기의 구성예시도.
도 2 는 종래의 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치.
도 3 은 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치의 일실시예 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치의 일실시예 상세구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
401 : 전력 비교기402 : 메모리
403 : 다중화기404 : 역다중화기
405 : 코드 생성기406 : 감시제어신호 생성기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치에 있어서, 주 제어장치로부터 입력되는 제어 데이터를 역다중화하여 송신기를 제어하기 위한 코드를 출력하기 위한 역다중화 수단; 상기 역다중화 수단에서 출력되는 코드를 입력받아 전력 증폭기의 출력을 제어하기 위한 코드를 생성하기 위한 코드 생성 수단; 상기 코드 생성 수단에서 생성된 코드를 주소로하여 전력감시신호를 상기 주소에 저장하기 위한 저장수단; 제어신호에 해당되는 상기 저장수단에 저장된 값을 입력받아 실제 제어를 위한 신호와 감시를 위한 신호를 출력하기 위한 감시제어신호 생성수단; 전력 증폭기에서 검출된 전력감시신호와 상기 저장수단의 값을 비교하여 상기 저장수단의 값을 갱신할 것인지의 여부를 결정하기 위한 전력 비교수단; 및 상기 감시제어신호 생성수단으로부터 출력된 감시를 위한 신호를 다중화하여 감시데이터를 출력하기 위한 다중화수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치의 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치는 도 2의 송신 전력 감시부를 제거하고 전력 감시전압을 디지털 데이터로 변환하는데 필요한 오프셋 제어부(300)와 A/D 변환기(310)만으로 송신 전력 감시부 회로가 구성된다.
그리고, 종래의 송신 전력 감시부를 제거하고 동일한 기능을 할 수 있도록 처리기(320)내에 디지털 로직으로 구현하였다. 이에 대한 상세한 설명을 다음의 도 4에 나타내었다.
한편, 처리기(320)에서 출력된 전력제어신호는 송신 전력 제어부(330)의 D/A 변환기(331)를 거쳐 오프셋 제어 및 증폭부(332)에서 오프셋을 제어하고 증폭한 후, 동력 전달부(333)를 통해 전력제어전압을 출력한다.
도 4 는 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치의 일실시예 상세구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치는, 주 제어장치로부터 입력되는 제어 데이터를 역다중화하여 송신기를 제어하기 위한 각 코드를 출력하는 역다중화기(404), 상기 역다중화기(404)에서 출력되는 코드를 입력받아 전력 증폭기의 출력을 제어하기 위한 코드를 생성하는 코드 생성기(405), 상기 코드 생성기(405)에서 생성된 코드를 주소로하여 전력감시신호를 상기 주소에 저장하는 메모리(402), 제어신호에 해당되는 메모리(402)의 값을 입력받아 실제 제어를 위한 신호와 감시를 위한 신호를 출력하는 감시제어신호 생성기(406), 전력 증폭기에서 검출된 전력감시신호와 메모리의 값을 비교하여 상기 메모리의 값을 갱신할 것인지의 여부를 결정하는 전력 비교기(401), 그리고 상기 감시제어신호 생성기(406)로부터 출력된 감시를 위한 신호를 다중화하여 감시데이터를 출력하는 다중화기(403)를 포함한다.
즉, 본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치는 처리기(400)내에 디지털 로직으로 코드생성기(405), 메모리(402), 전력비교기(401), 감시제어신호 생성기(406) 등의 기능블록으로 구성된다.
주 제어장치로부터 입력되는 제어 데이터는 역다중화기(DEMUX)(404)를 통해 역다중화 처리되어 송신기를 제어하기 위한 각 코드(예를 들면, PSET, MSET, Select, Enable 신호 등)를 출력하고 코드 생성기(405)는 전력 증폭기의 출력을 제어하기 위한 5비트의 코드를 생성한다.
상기 생성된 코드는 메모리(402)에서 주소로 사용되고, 전력 비교기(401)로부터 갱신요구 신호(W_EN_CON)가 있을 때마다 전력 감시신호 입력을 해당 주소에 저장한다.
전력 비교기(401)는 전력 증폭기에서 검출된 전력 감시신호와 메모리의 값(PWR_SET)을 비교하여 메모리의 값을 갱신할 것인지의 여부를 결정한다.
감시제어신호 생성기는 제어신호에 해당되는 메모리의 값을 입력받아 실제 제어를 위한 신호와 감시를 위한 신호를 출력한다.
본 발명에 따른 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 전력 증폭기의 전력 감시전압을 선형화하는 아날로그 회로를 디지털 로직으로 구현한 것으로서, 도 1의 계통도에서 보이듯이 송신 전력 감시부가 처리기 안에서 구현되며 송신기의 전력 감시 전압과 전력 제어전압의 인터페이스는 A/D, D/A 변환기를 통해서 이루어진다.
송신부에 전원이 인가되고 처리기(400)의 초기화가 완료되면 운영자로부터 제어되는 전력 증폭기 출력 설정값(PSET)은 해당주소를 통하여 메모리(402)에 저장공간을 만들게 되고, 감시제어신호 생성기(406)를 통하여 전력 증폭기에 전력제어신호를 출력한다.
송신기의 RF 출력은 커플러와 전력 검출기, A/D 변환기를 통하여 전력 감시신호로 변환되고, 메모리에 만들어진 저장공간에 저장된다.
또한, 선택신호(Select)와 회로 내의 스위치를 이용하여 임으로 코드를 생성(MSET)하고 동작상태의 이상유무를 확인해 볼 수 있도록 하였다.
메모리(402)는 제어신호가 인가되었을때 코드값을 저장하기 위한 쓰기 주소(W_ADD)와 메모리의 값을 읽기 위해 필요한 읽기주소(R_ADD)를 사용한다.
RF 출력에 해당하는 전력은 전력감시전압으로 검출되어 해당 주소에 저장된다.
내부적인 또는 환경적인 요인에 의해 검출전압이 변동한다면 전력 비교기(401)는 그 변동량을 측정하게되고, 기준치 이상의 변동이 감지되면 새로운 코드값을 저장하도록 제어신호(W_EN_CON)를 발생시킨다.
본 발명의 핵심은 각 모듈의 검출회로 특성차이를 가변소자를 이용하여 보상하는 것이 아니라 맵핑에 의한 디지털 로직화에 의해 기존의 방법에서 야기되었던 문제점들을 해결하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 기존의 아날로그 방식을 디지털화하여 처리함으로써 좀 더 정확한 동작이 가능하며 부품의 특성변화에 의한 오차를 크게 줄일 수 있으며, 특히 기존 제어방식이 가지고 있던 많은 가변 부품들을 없애고 회로를 간단히 구성할 수 있어 양산성, 크기감소, 가격 절감 등의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 무선 전송 시스템의 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치에 있어서,
    주 제어장치로부터 입력되는 제어 데이터를 역다중화하여 송신기를 제어하기 위한 코드를 출력하기 위한 역다중화 수단;
    상기 역다중화 수단에서 출력되는 코드를 입력받아 전력 증폭기의 출력을 제어하기 위한 코드를 생성하기 위한 코드 생성 수단;
    상기 코드 생성 수단에서 생성된 코드를 주소로하여 전력감시신호를 상기 주소에 저장하기 위한 저장수단;
    제어신호에 해당되는 상기 저장수단에 저장된 값을 입력받아 실제 제어를 위한 신호와 감시를 위한 신호를 출력하기 위한 감시제어신호 생성수단;
    전력 증폭기에서 검출된 전력감시신호와 상기 저장수단의 값을 비교하여 상기 저장수단의 값을 갱신할 것인지의 여부를 결정하기 위한 전력 비교수단; 및
    상기 감시제어신호 생성수단으로부터 출력된 감시를 위한 신호를 다중화하여 감시데이터를 출력하기 위한 다중화수단
    을 포함하는 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력감시신호는,
    송신기의 RF(Radio Frequency) 출력이 커플러와 전력 검출기, A/D(Analog to Digital) 변환기를 통하여 변환된 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 비교수단은,
    내부적/환경적 요인에 의해 검출전압이 변동하면 그 변동량을 측정하여 기준치 이상의 변동이 감지되면 새로운 코드값을 저장하도록 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 출력 제어 감시 장치.
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