KR20040105724A - 무선 주파수 전력 측정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 주파수 전력 측정에 관한 것으로, 미지의 RF 전력이 검출기(11)에 의해 전압으로 변환된다. 전압은 디지타이저(12)에 의해 수치로 변환된다. 개별 및 고정 RF 전력 기준(14)의 제 2 검출기를 구동하며, 제 2 검출기의 전압 출력은 디지타이저(12)에 의해 수치로 변환된다. RF 검출기들은 열적으로 결합된다. RF 전력의 검출기(11)의 전압 특성에 대한 온도 변화가 검출기(15)를 통해 RF 전력 기준을 측정함으로써 보정된다.

Description

무선 주파수 전력 측정 {RADIO FREQUENCY POWER MEASUREMENT}

첨부된 도면들중 도 1은 RF 전력 측정을 위한 공지된 기술을 도시하는 블록도이다.

측정될 미지의 RF 전력은 검출기(1)에 인가되고, 이러한 검출기는 RF 전력을 전압 또는 온도(이는 다시 전압으로 변환됨)와 같이 더 쉽게 측정 가능한 양으로 변환한다. RF 전력을 나타내는 전압은 디지타이저(2)에 의해 디지털화된다. 장비의 사용자에게 RF 전력에 대한 판독을 제공하기 위해, 디지타이저의 출력은 일반적으로 수치 보정 블록(3)내 검출기의 전달 함수를 고려한 수치 보정 함수 및 낮은 RF 전력에서 에러를 유발할 수 있는 임의의 고정 오프셋에 의해 스케일링된다.

설명된 기술의 실제적 구현에서, 검출기 블록은 전형적으로 커패시터를 동반하는 다이오드이다. 인가된 RF 전력으로 나눈 전압 출력으로 표현되는 이러한 블록의 전달 함수는 주파수, 온도, 레벨 및 다이오드의 배치(batch) 특성들의 함수이다. 장비의 사용자들이 측정이 행해질 때마다 이들 인자들을 고려하여야 하는 것을 방지하기 위해, 검출기 및 디지타이저는 공지된 RF 입력 전력을 사용하여 최초 제조시 특화되고, 그 결과들이 저장된 수들의 블록(8)에 유지된다. 사용자가 미지의 RF 전력의 측정을 수행할 때, 저장된 수들은 디지타이저(2)의 출력을 스케일링하기 위해 수치 보정 블록(3)에 의해 사용되고, 이에 따라 보정된 측정치를 제공한다.

공지된 RF 입력 전력들을 사용하는 최초 제조시 특화의 과정은 교정(calibration)이라 불린다. 첨부된 도면들중 도 2는 교정에 대한 공지된 기술을 도시하는 블록도이다. 간략함을 위해, 검출기는 전압 출력이 입력 전력에 비례하는 영역에서 사용되며 어떠한 오프셋 에러도 없는 것으로 가정된다.

전력 소스(9)내에서 생성된 공지된 RF 보정 전력 RF_calpower가 원하는 범위로 변환하는 공지된 주파수 시리즈 Fn으로 검출기(1)에 인가된다. 각각의 주파수에서, 디지타이저의 출력은 값 N_1Fn을 제공하고, 이는 각각의 주파수 Fn에서 검출기(1) 및 디지타이저(2)의 전달 함수 T_1Fn을 제공하기 위해 공지된 RF 교정 전력과 함께 사용될 수 있다:

이러한 수들의 시리즈 T_1Fn은 저장된 수들의 블록(8)에 유지된다.

도 1을 다시 참조하면, 사용자가 미지의 RF 전력의 측정을 수행할 때 주파수가 공지되었다는 가정하에, 적정 저장된 수가 디지타이저(2)로부터의 출력을 스케일링하기 위해 수치 보정 블록(3)에 의해 사용될 수 있으며, 이에 따라 미지의 RF전력에 대한 판독을 제공한다.

이러한 기술은 주파수 및 다이오드의 배치 특성들과 관련된 전달 함수의 가변성을 고려한다. 하지만 온도와 관련된 전달 함수의 가변성은 고려하지 않는다. 만일 미지의 RF 전력의 측정이 교정시 온도와는 다른 온도에서 수행된다면, 상당한 에러를 야기한다.

본 발명은 무선 주파수(RF) 전력 측정에 관한 것이다.

도 1은 RF 전력 측정을 위한 공지된 기술을 도시하는 블록도이다.

도 2는 교정에 대한 공지된 기술을 도시하는 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 RF 전력 측정 시스템을 도시하는 블록도이다.

도 4는 미지의 RF 전력을 측정하기 이전에 사용된 교정 과정을 도시하는 도면이다.

본 발명의 목적은 적어도 이상의 문제점들을 완화시키는 RF 전력 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 온도에 따른 RF 전력 판독치의 가변성이 일정한 RF 전력 소스에 의해 유도된 제 2 검출기를 제공함으로써 상당히 감소된다. 실제로, 온도에 따른 제 1 검출기의 특성의 변화는 제 2 검출기의 특성의 변화를 관측함으로써 보상될 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따르면, RF 전력을 제 1 측정 신호로 변환하기 위한 제 1 검출기, RF 전력의 기준 소스, 기준 소스에 의해 생성된 RF 전력을 제 2 측정 신호로 변환하기 위해 제 1 검출기에 열적으로 결합된 제 2 검출기 및 측정될 RF 전력의 값을 유도하기 위해 동일한 온도에서 얻어진 제 1 및 제 2 측정 신호에 미리결정된 보정 인자를 수치적으로 적용하는 처리 수단을 포함하는 RF 전력 측정 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 측정될 RF 전력을 제 1 측정 신호로 변환하는데 제 1 검출기를 사용하는 단계, 기준 소스에 의해 생성된 RF 전력을 제 2 측정신호로 변환하는데, 제 1 검출기에 열적으로 결합된 제 2 검출기를 사용하는 단계, 및 측정될 RF 전력의 값을 유도하기 위해 제 1 및 제 2 측정 신호들에 미리결정된 보정 인자를 수치적으로 적용함으로써 동일한 온도에서 얻어진 제 1 및 제 2 측정 신호들을 처리하는 단계를 포함하는 RF 전력 측정 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 설명된다.

도 3을 참조하면, 측정될 미지의 RF 전력이 제 1 검출기(11)에 인가된다. 스위치(16)를 위치(A)에 위치시킴으로써, 디지타이저(12)는 검출기(11)로부터의 전압 출력에 해당하는 수치 출력 N_11meas를 제공하며, 이는 다시 수치 보정 블록(133)에서 스케일링되어 결과를 제공한다. 이러한 시스템 부분은 도 1에 도시된 공지된 RF 전력 측정 시스템과 유사하다.

도 3을 다시 참조하면, RF 전력 기준(14)은 잘 정의된 레벨 및 낮은 고조파 성분을 가진 발진기이다. 이는 예를 들면, 50% 듀티 사이클을 제공하기 위해 분할기 회로를 동반하는 발진기에 의해 제공되며, 이러한 분할기 회로는 다시 잘 정의된 전류는 온 및 오프하여 고정 로드 저항기에 입력되도록 한다. 이에 따라 생성된 정현파 출력으로부터의 고조파들은 발진의 출력 주파수에 중심하는 대역통과 필터에 의해 제거될 수 있다. 성분들에 대한 적정 선택 및 동작 주파수에 대한 선택을 통해, 출력 레벨은 온도에 대해 거의 독립적이 된다. 실제로, 동작 주파수는 일반적으로 최상의 안전성을 제공하기 위해 낮은 고정 주파수로 선택될 수 있다.

RF 전력 기준(14)의 출력은 제 2 검출기(15)에 연결되며, 제 2 검출기의 특성들은 제 1 검출기(11)의 특성들과 잘 정합된다. 검출기들(11 및 15)의 특성들이 온도 범위에 대해 잘 정합된 상태로 유지되도록 하기 위해, 이들은 예를 들면, 각각 공통 금속부(17)에 열적으로 연결됨으로써 서로에 대해 열적으로 연결된다. 만일 검출기(11)의 온도가 증가된다면, 검출기(15)의 온도 또한 동일한 양만큼 증가된다. 추가로, 두 검출기들은 동일한 제조용 배치에서 선택된다.

스위치(16)를 위치(B)에 위치시킴으로써, 디지타이저는 검출기(11)로부터의 출력 대신에 검출기(15)로부터의 출력을 측정할 수 있고, 이는 해당 수치 출력 N_15meas를 제공한다.

도 4는 교정 과정을 도시하고, 이는 일반적으로 제조 동안 고정 온도에서 수행된다. 공지된 RF 교정 전력(19)은 원하는 범위로 변환하는 고정된 주파수 시리즈 Fn에서 검출기(11)에 연결된다. 스위치(16)가 위치(A)에 위치되고, 그리고 각각의 주파수에서 디지타이저(12)의 출력은 값 N_11Fncal을 제공하며, 이는 주파수 Fn에서 검출기(11) 및 디지타이저(12)의 전달 함수 T_11Fn을 제공하기 위해 공지된 RF 교정 전력과 함께 사용될 수 있다:

식(1)

이러한 수치 시리즈 T_11Fn는 저장된 수치 블록(18)에서 유지된다.

동일한 온도 조건들을 유지함으로써, 스위치(16)가 위치(B)에 위치된다.

RF 전력 기준(14)은 검출기(15)를 통해 측정되어, N_15cal로 기록되는 디지타이저(12)로부터의 출력을 제공한다. 기준이 고정 주파수이기 때문에, 오로지 N₁₅의 하나의 값만이 저장된 수치 블록(18)에 유지될 필요가 있다.

도 3을 다시 참조하면, 미지의 전력을 측정하는 과정이 설명된다. 측정될 미지의 RF 전력은 검출기(11)에 연결되며, 스위치(16)는 위치(A)에 위치된다. 디지타이저(12)로부터의 판독은 N_11meas로 기록된다. 다음으로, 스위치(16)가 위치(B)에 위치되며, RF 전력 기준(14)이 검출기(15)를 통해 측정되어, N_15meas로 기록되는 디지타이저(12)로부터의 출력을 제공한다.

미지의 RF 전력의 값은 미리 저장된 전달 함수 T_11Fn을 사용하여 계산될 수 있다. 하지만, 검출기 전달 함수는 온도에 따라 변화되고, 그 결과 측정 온도에서의 전달 함수가 온도 인자 F_temp에 의해 교정에서 전달 함수로부터 변경될 수 있다:

미지의 RF 전력 =식(2)

만일 두 검출기들(11 및 15)이 잘 정합된다면, 검출기(15)의 전달 함수는 검출기(11)의 전달 함수와 동일한 방식으로 변화될 수 있다. 인자 F_temp는 검출기(15)의 측정된 판독치들 및 교정 판독치들의 비를 취함으로써 얻어질 수 있다:

식(3)

식 (3)을 식 (2)에 대입하면, 미지의 RF 전력은 다음의 식과 같이 주어진다:

미지의 RF 전력 = 교정 식

상기 보정 식에 의해, 수치 블록(13)은 저장된 수들의 블록(18)으로부터 T_11Fn및 N_15cal과 함께 측정된 값들 N_11meas및 N_15meas를 사용하여 미지의 RF 전력을 계산한다. 비록 교정이 오로지 하나의 온도에서만 수행되었지만, 측정은 다른 온도에서도 정확도에서 오로지 작은 손실만으로도 수행될 수 있다.

선택적인 구현에서, 스위치(16)는 생략되며, 검출기(15)는 개별 디지타이저를 구동시킨다.

Claims (10)

1. RF 전력 측정 시스템으로서,

   측정된 RF 전력을 제 1 측정 신호로 변환하는 제 1 검출기;

   RF 전력의 기준 소스;

   상기 제 1 검출기에 열적으로 결합되며, 상기 기준 소스에 의해 생성된 RF 전력을 제 2 측정 신호로 변환하는 제 2 검출기; 및

   상기 측정될 RF 전력의 값을 유도하기 위해 동일한 온도에서 얻어진 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들에 미리결정된 신호들을 수치적으로 적용하는 처리 수단을 포함하는 RF 전력 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 미리결정된 보정 인자는 상기 제 1 검출기의 미리결정된 전달 함수와 관련되며 상기 처리 수단의 메모리내에 저장되는 RF 전력 측정 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 미리결정된 보정 인자는 측정될 RF 전력 대신 RF 교정 소스를 사용하는 교정 프로세스에 의해 얻어진 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들의 비에 비례하는 RF 전력 측정 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 처리 수단은 디지타이저를 포함하며, 상기미리결정된 보정 인자는 상기 제 1 검출기 및 상기 디지타이저의 상기 미리결정된 전달 함수와 관련되는 RF 전력 측정 시스템.
5. 재4항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 제 1 검출기 및 상기 제 2 검출기의 출력으로 상기 디지타이저를 선택적으로 연결하는 스위칭 수단을 포함하는 RF 전력 측정 시스템.
6. RF 전력 측정 방법으로서,

   측정된 RF 전력을 제 1 측정 신호로 변환하는데 제 1 검출기를 사용하는 단계;

   기준 소스에 의해 생성된 RF 전력을 제 2 측정 신호로 변환하는데, 상기 제 1 검출기에 열적으로 결합된 제 2 검출기를 사용하는 단계; 및

   상기 측정될 RF 전력의 값을 유도하기 위해 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들에 미리결정된 보정 인자를 수치적으로 적용함으로써 동일한 온도에서 얻어진 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들을 처리하는 단계를 포함하는 RF 전력 측정 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 미리결정된 보정 인자는 상기 제 1 검출기의 미리결정된 전달 함수와 관련되며, 메모리내에 저장되는 RF 전력 측정 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 미리결정된 보정 인자는 측정된 RF 전력 대신에 RF 교정 소스를 사용하는 교정 프로세스에 의해 얻어진 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들의 비에 비례하는 RF 전력 측정 방법.
9. 첨부된 도면중 도 3 및 도 4를 참조하여 상술된 바와 같은 RF 전력 측정 시스템.
10. 첨부된 도면중 도 3 및 도 4를 참조하여 상술된 바와 같은 방법.