KR20040065671A - 통신시스템에서의 송수신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송수신을 동시에 수행하는 양방향 무선 시스템의 RF회로에 관한 것으로, 특히 서큘레이터를 이용하여 RF송수신 신호를 분리하는 회로에 관한 것으로, 종래의 타워 탑 저잡음 증폭기는 기지국장치쪽으로 2개의 포트가 형성되어 있었는데 기존의 기지국 내에는 대부분 듀플렉스 필터를 내장하고 있기 때문에 기존의 기지국 장치에 종래 타워 탑 저잡음 증폭기를 그대로 적용하고자 할 경우에는 기지국 장치쪽으로는 듀플렉서 형태가 되지 않기 때문에 그대로 적용하기가 어려운 문제점이 있어서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 타워 탑 저잡음 증폭기에 서큘레이터를 추가하여 기지국장치쪽으로도 듀플렉서 형태가 되도록 함으로써 기지국장치와 연결을 용이하게 할 수 있는 통신시스템의 송수신 분리회로를 제공하는데 그 목적을 가지며, 본 발명에 따른 통신시스템의 송수신 분리회로는 기지국장치에서 안테나로 송신되는 신호를 송신 주파수로 필터링하는 송신필터와; 상기 송신필터와 연결되고 상기 안테나로부터 수신된 신호를 수신 주파수로 필터링하는 수신필터와; 상기 수신필터에서 출력된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와; 상기 저잡음 증폭기 및 상기 송신필터와 연결되어 송수신신호를 각각 안테나 방향과 기지국장치 방향으로 흐르게 하는 서큘레이터를 포함하며, 이동통신을 위한 안테나 등에 이용됨.

Description

통신시스템에서의 송수신 장치{Receiving and Sending Apparatus of Communication System}

본 발명은 송수신을 동시에 수행하는 양방향 무선 시스템의 RF(Radio Frequency) 회로에 관한 것으로, 특히 서큘레이터를 이용하여 RF 송수신 신호를 분리하여 전달하는 송수신 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템에서 기지국 장치와 기지국 안테나(antenna) 사이의 거리가 먼 경우, 이들 사이의 전송 선로에 기인하는 잡음에 의해 수신 성능이 떨어지므로, 기지국이 수신할 수 있는 영역이 줄어든다.

이러한 수신 성능 저하를 해결하기 위해서 기지국 장비에 있는 송수신 필터와 저잡음 증폭기를 안테나에 가까이 설치하여 잡음이 증폭되는 것을 억제하는 타워 탑 저잡음 증폭기(tower top low noise amplifier)가 사용되고 있다.

그러나, 안테나는 대부분 옥외에 설치되기 때문에 상기와 같이 송수신 필터와 저잡음 증폭기를 안테나에 근접 설치할 경우 외부 환경의 영향을 받게 된다. 특히, 수신 필터는 외부 온도 변화에 매우 민감하게 특성이 변하므로 시스템의 수신성능이 불안정해지는 문제를 야기시킨다.

이러한 외부 온도 변화에 대응하기 위하여, 타워 탑 저잡음 증폭기용 수신 필터 및 저잡음 증폭기에는 초전도체나 온도 보상 회로(TEC:Temperature compensation Electic circuit)가 사용되고 있다.

도 1 은 종래 타워 탑 저잡음 증폭기의 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 기지국장치에서 안테나로 송신되는 신호를 송신 주파수로 필터링(filtering)하는 송신필터(1)와, 송신필터(1)와 연결되고 안테나로부터 수신된 신호를 수신 주파수로 필터링하는 수신필터(2)와, 수신필터(2)에서 출력된 신호를 증폭하여 기지국장치로 출력하는 저잡음 증폭기(3)로 구성한다.

이상에서 설명한 바와 같이 종래의 타워 탑 저잡음 증폭기는 기지국 장치쪽으로 2개의 포트가 형성되어 있다.

그런데, 기존의 기지국 내에는 대부분 듀플렉스 필터를 내장하고 있기 때문에 기지국 안테나와의 송수신은 하나의 포트로 송수신을 하게 된다. 따라서, 기존의 기지국 장치에 종래 타워 탑 저잡음 증폭기를 그대로 적용하고자 할 경우에는 기지국 장치쪽으로는 듀플렉서 형태가 되지 않기 때문에 그대로 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 타워 탑 저잡음 증폭기에 서큘레이터를 추가하여 기지국 장치쪽으로도 듀플렉서 형태의 신호 전달이 가능하도록 함으로써 기지국 장치와 연결을 용이하게 할 수 있는 통신시스템의 송수신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 타워 탑 저잡음 증폭기의 블록 구성도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신시스템의 송수신 장치에 대한 구성도.

도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통신시스템의 송수신 장치에 대한 구성도.

도 4 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통신시스템의 송수신 장치에 대한 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

110 : 송신필터 120 : 수신필터

130 : 저잡음 증폭기 140 : 서큘레이터

150 : 아이솔레이터 160 : 오픈스터브

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통신 시스템에 있어서, 기지국장치로부터 안테나로 송신되는 신호를 송신 주파수로 필터링하는 송신필터; 상기 송신필터와 연결되고 상기 안테나로부터 수신된 신호를 수신 주파수로 필터링하는 수신필터; 상기 수신필터에서 출력된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 및 상기 기지국 장치, 상기 저잡음 증폭기 및 상기 송신필터와 연결되어, 상기 기지국 장치로부터의 신호를 상기 송신필터로 전달하고 상기 저잡음 증폭기로부터의 신호를 상기 기지국 장치로 전달하는 서큘레이터를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신시스템의 송수신 장치의 구성도로써, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통신시스템의 송수신 장치는, 기지국 장치에서 안테나로 송신되는 신호를 송신 주파수로 필터링하는 송신필터(110)와, 송신필터(110)에 연결되고 안테나로부터 수신된 신호를 수신 주파수로 필터링하는 수신필터(120)와, 수신필터(120)에서 출력된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(130)와, 저잡음 증폭기(130) 및 송신필터(110)에 연결되어 송수신신호를 각각 안테나 방향과 기지국 장치 방향으로 흐르게 하는 서큘레이터(140)를 포함하여 구성된다.

알에프(RF) 시스템에서 송신단의 성능을 안정화시키고 강화시키는 역할을 위해 사용되는 부품 중에 아이솔레이터(Isolator)가 있는데, 이러한 아이솔레이터는많은 경우 3포트 수동소자로 구현된다.

여기서, 아이솔레이터는 간단하게 표현하면 전력의 흐름을 한 방향으로 고정하는 수동소자이다. 이 의미는 어떤 신호경로 중간에 아이솔레이터가 위치하면 한쪽 방향으로는 전력이 전달되고, 나머지 반대방향으로는 전력이 전달되지 않는다는 의미이다.

그리고, 서큘레이터는 3포트 소자로서 어떤 포트에서 전력이 입력되면 왼쪽 혹은 오른쪽 포트 중 어느 한쪽 포트에만 전력이 전달되고, 나머지 포트는 전력이 전달되지 않는다. 본 발명에 적용되는 서큘레이터는 3포트 서큘레이터로 제 1 포트 로 입력되는 신호는 제 2 포트로 출력되고, 제 2 포트로 입력되는 신호는 제 3 포트로 출력되며, 제 3 포트로 입력되는 신호는 제 1 포트로 출력되는 특징을 갖는다.

따라서, 서큘레이터는 한쪽 방향으로 신호가 회전하듯이 방향성을 갖고 전달된다. 이와 같이 전력의 방향이 회전성을 가진 3포트 소자인 서큘레이터만 있으면 저항 하나를 추가해서 간단히 아이솔레이터가 구현된다.

또한, 서큘레이터는 그 크기가 아주 작기 때문에 제품사이즈에 영향을 주지 않으며, 필터로 신호를 분리하는 경우에 비하여는 오히려 사이즈를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 통신시스템의 송수신 분리회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.

기지국 장치로부터 송신신호가 출력되면 서큘레이터(140)는 이를 제 1 포트를 통해 입력받아 제 2 포트를 통해 출력하여 송신필터(110)에 인가한다. 이때, 당연히 제 3 포트를 통해서는 신호가 전달되지 않는다.

그리고, 송신필터(110)는 서큘레이터(140)의 제 2 포트를 통해 출력된 신호를 입력받아 이를 필터링하여 기 설정된 송신 주파수만을 통과시켜 안테나로 전달한다.

그리고, 수신필터(120)는 안테나로부터 수신된 신호를 입력받아 이를 필터링하여 기 설정된 수신 주파수만을 통과 시킨다.

그리고, 저잡음 증폭기(130)는 수신필터(120)에 의해 필터링된 신호를 입력받아 이를 증폭하여 출력하고, 서큘레이터(140)는 저잡음 증폭기(130)의 출력신호를 제 3 포트를 통해 입력받아 제 1 포트로 출력하여 기지국 장치에 인가한다. 이때, 당연히 제 2 포트를 통해서는 신호가 전달되지 않는다.

상술한 바와 같이 저잡음 증폭기(130)와 송신필터(110) 사이에 방향성을 가지는 서큘레이터(140)를 장착함으로써 안테나로부터 수신하는 신호와 안테나로 송신하는 신호를 분리시킬 수 있고, 안테나 쪽으로도 듀플렉서 형태가 되고, 기지국 장치 쪽으로 듀플렉서 형태가 되기 때문에 하나의 포트를 통해 신호를 송수신할 수 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 통신시스템의 송수신 장치에 대한 제 2 실시 예시도로서, 본 발명은, 도시된 바와 같이 저잡음 증폭기(130)와 서큘레이터(140) 사이에 아이솔레이터(150)를 추가로 장착한다.

일반적으로 서큘레이터(140)의 아이솔레이션 성능만으로도 송수신신호를 분리하는데 큰 무리는 없으나, 좀 더 확실한 분리를 위해 저잡음 증폭기(130)와 서큘레이터(140) 사이에 아이솔레이터(150)를 장착한 것이다

이와 같이 하면 저잡음 증폭기(130)를 통해 출력된 신호는 오로지 한쪽 방향 즉, 서큘레이터(140)쪽으로만 전달이 되고, 서큘레이터(140)로부터 저잡음 증폭기(130)로의 신호 전달은 차단되기 때문에 저잡음 증폭기(130)를 보호할 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 통신시스템의 송수신 장치에 대한 제 3 실시 예시도로서, 본 발명은, 도시한 바와 같이 저잡음 증폭기(130)와 서큘레이터(140)사이에 송신 주파수의 사분의 n람다(nλ/4)길이의 오픈스터브(160)를 추가한다.

이와 같이 하는 이유는 상기 아이솔레이터(150)를 추가하는 것과 같은 이유이다. 즉, 송수신 신호의 좀 더 확실한 분리를 위해 추가하는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 통신 시스템의 송수신 장치에서, 종래 타워 탑 저잡음 증폭기에 서큘레이터를 부가적으로 장착함으로써 기지국 장비 쪽으로도 듀플렉서 형태가 되고 안테나 쪽으로도 듀플렉서 형태가 되기 때문에 기존의 듀플렉서를 내장한 기지국 장치에서도 타워 탑 저잡음 증폭기의 장착이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 아이솔레이터나 오픈스터브를 포함하여 저잡음 증폭기 쪽으로의 서큘레이터로부터의 신호의 유입에 따른 에러를 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 통신 시스템에 있어서,

   기지국장치로부터 안테나로 송신되는 신호를 송신 주파수로 필터링하는 송신필터;

   상기 송신필터와 연결되고 상기 안테나로부터 수신된 신호를 수신 주파수로 필터링하는 수신필터;

   상기 수신필터에서 출력된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 및

   상기 기지국 장치, 상기 저잡음 증폭기 및 상기 송신필터와 연결되어, 상기 기지국 장치로부터의 신호를 상기 송신필터로 전달하고 상기 저잡음 증폭기로부터의 신호를 상기 기지국 장치로 전달하는 서큘레이터를 포함하는 통신시스템의 송수신 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 저잡음 증폭기와 상기 서큘레이터 사이에 아이솔레이터를 더 포함하여, 상기 서큘레이터로부터의 신호를 상기 저잡음 증폭기로 전달되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 통신시스템의 송수신 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 저잡음 증폭기와 서큘레이터 사이에 송신주파수의 사분의 n람다 길이의 오픈스터브를 더 포함하여, 상기 서큘레이터로부터의 신호를 상기 저잡음 증폭기로 전달되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 통신시스템의 송수신 장치.