KR20050057247A - 합성 ｒｆ 검출시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
선형 RF 검출기와 로그형 RF 검출기의 출력은 개별적으로 단일한 디지타이저로 다중화되거나, 개별 디지타이저에서 동시에 다중화된다. 본 발명의 처리과정은 전자 형태에서는 이후에 또는 후자 형태에서는 실시간으로, 얻어진 계수화된 데이터로부터 복합 파형을 생성한다. 동시 경로를 구현하기 위해서, 상기 RF 검출기의 출력과 상기 디지타이저의 입력 사이에 특정구조로 다수의 경로 릴레이를 배열한다.
Description
본 명세서에서, 미국특허출원 제60/407,982호(2005.9.5 출원)은 전체적으로 참조로서 결합된다.
본 발명은 고주파(RF) 검출장치 배열 및 설정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 네트워크 분석장치 구조 및 펄스 RF 신호의 검출방법에 관한 것이다.
특정 RF테스트의 경우에, 비교적 높은 온/오프비(ON-OFF ratio), 예를 들어 온 상태에서 70dB이상인 높은 RF레벨을 갖는 펄스변조 RF 신호를 측정/검출하는 것이 빈번히 요구된다. 이러한 테스트의 일예는 미국 국방성의 코만치 헬리콥터 프로젝트에서 부여된 명칭으로서 RAH66라 알려진 프로젝트에 관련하여 본 발명의 출원인에 의해 실시된 바 있다. 이 경우에, 일부 RF 테스트에서는 고주파 휴대용 정비보조기구팩(RF Portable Maintenance Aid Instrumentation Pack: RF PIP)이 채용된다. RF PIP은 필드로서, 즉 다른 헬리콥터시스템과 관련된 대기선 교체장치(line replaceable unit:LRU)를 시험하기 위한 테스트출항인 "비행대기선(flight-line)"으로서 사용된다.
유용한 RF 테스트결과를 얻기 위해서, 통상적으로 로그 검출기가 채용하여 넓은 동적범위(dynamic range)의 신호를 측정한다. 상술된 RF PIP의 다운 컨버터(Down Converter)부에 사용가능한 장치로서 최근에 상용화된 제품은 30 내지 40dB이하의 동적범위를 갖는다. 그러나, 이와 같이 제한된 동적범위는 총 70dB의 순간동적범위가 요구되는 민감한 테스트/검출에서는 충분하지 않다. 이러한 순간동적범위는 RAH66과 같은 프로젝트에서는 특별한 수준이 아니다.
따라서, 당 기술분야에서는 비교적 광대역의 동적범위요구, 예를 들어 70dB정도의 동적범위요구를 만족할 수 있는 장치 및 장비구조가 요구된다.
도1은 본 발명의 제1 실시형태를 나타낸다.
도2는 본 발명의 제2 실시형태를 나타낸다.
도3은 본 발명에 따른 복합 파형을 구성하기 위한 처리단계를 예시한다.
도4는 본 발명에 따른 처리 후에 생성된 복합 파형과, 로그형 검출기 및 선형 검출기의 각 출력신호의 예를 나타낸다.
RF PIP은 각각의 중간주파수(IF)신호를 독립된 병렬 디지타이저(digitizer)에 입력하는 2개의 병렬 다운컨버터 라인업을 채용한다. 이러한 시스템에서는 2채널 동시처리가 가능하다. RF PIP 다운 컨버터 라인업 중 하나는 로그형 고주파 검출기 및 선형 고주파 검출기를 포함한다. 공지 또는 현재 사용되는 장치의 구조에서, 상기 검출기 중 단 하나만을 동시에 스위칭 회로를 통해 디지타이저 입력부에 연결시킬 수 있다. 본 발명은 2개의 검출기를 동시에 효과적으로 이용하여 필요한 70dB 동적범위를 실현하기 위해서, 검출기들을 배열하고 적절한 소프트웨어 기술을 채용하는 것을 제안한다.
보다 상세하게, 제1 접근방안, 즉 제1 실시형태에서, 1차 목적이 단지 반복적인 펄스트레인에서 펄스 RF 신호를 측정하는 것인 경우에, 공지된 RF PIP 다운 컨버터의 하드웨어 구조는 동일하게 유지된다. 소프트웨어 알고리즘은 단일 디지타이저에 각 검출기를 다중화시키고 그 결과를 저장하여 온/오프 파형을 재구성한다.
본 발명의 제2 접근방법, 즉 제2 실시형태에서는, 통상의 RF PIP 다운 컨버터의 하드웨어 구조는 상기 온/오프파형의 병렬처리 및 재구성을 위해 개별 디지타이저로 연결된 각 검출기의 동시경로가 허용되도록 개조된다. 이러한 개조된 형태는 동시경로가 실현되도록 RF PIP의 경로 릴레이를 재배열하는 것을 포함한다. 이러한 방법은 트리거신호의 도움으로 단발형 또는 단펄스형 RF 신호를 측정할 수 있다.
본 발명의 주요한 특징은 로그형 검출기 및 선형 검출기의 출력을 동시에 이용함으로써 RF 검출부를 합성하고, 적절한 소프트웨어에 따라, 검출된 펄스 RF신호의 원래의 온/오프비를 재구성한다는데 있다. 선형 검출기는 펄스가 오프상태에서 RF 누설(leakage)을 검출할 수 있는 고감도용으로 사용된다. 온상태의 경우에, 선형검출기는 포화되며, 상기 소프트웨어(이는 하드웨어로도 구현될 수 있음)는 선형검출기의 출력을 무시한다. 한편, 로그형 검출기의 출력은 펄스의 온상태를 검출하기 위해 사용된다. 오프상태의 경우에, 로그형 검출기는 실제 RF 누설보다 훨씬 큰 "노이즈"를 생성한다. 이 역시 무시된다. 측정 후에 또는 실시간으로, 적절한 알고리즘(이는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있음)에 따라 두 검출기의 출력을 중첩(superimpose)시켜 결합하는 합성방식으로 진정한 온/오프비를 재구성한다.
RF 검출기의 원하는 감도를 얻기 위한 2개의 바람직한 하드웨어 구조가 있다.
제1 접근방안, 즉 제1 실시형태에서, 공지된 RF PIP 다운 컨버터의 하드웨어 구조는 동일하게 유지한다. 소프트웨어 알고리즘은 단일 디지타이저에 각 검출기를 중합시키고 그 결과를 저장한 후에 온/오프 파형을 재구성한다. 이러한 실시형태는 도1을 참조하여 상세히 설명한다.
제2 접근방안, 즉 제2 실시형태에서는, 통상의 RF PIP 다운 컨버터의 하드웨어구조는 상기 온/오프파형의 병렬처리 및 재구성을 위해 개별 디지타이저로 연결된 각 검출기의 동시경로가 허용되도록 개조된다. 본 제2 실시형태는 도2를 참조하여 상세히 설명한다.
제1 실시형태
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 하드웨어 구성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 혼합기(11,13)는 하나의 입력 연결부(미도시)로부터 고역 및 저역 신호를 수신한다. 또한, 상기 혼합기는 전력 분할기(divider) 또는 분배기(splitter)일 수 있는 경로 릴레이(K8)를 통해 국부발진기와 같은 소스(15)로부터 신호를 제공받는다. 그 결과로 혼합기(11,13)로부터 얻어진 중간주파수 신호출력은 경로 릴레이(K7)에 적용된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 상기 추가적인 회로를 통과한 후에, 출력된 중간주파수신호 각각은 경로 릴레이(K1 또는 K2)를 통해 단일 디지타이저(미도시)로 동시에 다중화된다.
경로 릴레이(K7)를 통과한 후에, 선택된 신호를 저역통과필터(17)와 고이득 증폭기(19)를 통과한다. 상기 고이득 증폭기(19)의 출력은 점선 박스(20a,20b)로 표시된 다른 2개의 회로부품집합을 통과한다. 제1 부품집합(20a)에서, 릴레이(K6)는 선형 검출기(37) 또는 로그형 검출기(41)에 상기 신호를 적용한다. 상기 검출기(37,41)의 출력은 각각 증폭기(39,43)를 통과하고, 이어 그 신호는 경로 릴레이(K5,K4)에 연속적으로 적용된다.
한편, 이와 병렬로 고이득 증폭기(19)의 분배신호 중 일부는 제2 부품집합(20b)을 통과한다. 본 부품집합(20b)에서, 대역통과필터(51)는 고이득 증폭기(19)로부터 출력된 신호를 신호생성기(55)로부터 제공받는 혼합기(53)로 통과시킨다. 혼합기(53)의 출력은 저역통과필터(57)를 통과하고, 그 출력은 경로 릴레이(K4)에 적용된다. 부품집합(20b)은 개별적인 선형 및 로그형 검출기의 사용을 요구하지 않는 분석에 사용될 수 있다.
상기 릴레이(K4)의 출력은 제1 부품집합(20a)의 출력 또는 제2 부품집합(20b)의 출력일 수 있다. 다음으로, 상기 릴레이(K4)의 출력은 경로 릴레이(K3)에 적용된다. 상기 경로 릴레이(K3)는 이후 사용될 경로 릴레이(K1,K2) 중 하나를 선택하는데 사용될 수 있다. 경로 릴레이(K1,K2)는 사용될 디지타이저(미도시)를 정한다.
도1의 구조에서는, 선형 검출기(37) 또는 로그형 검출기(41)는 K5를 통해 선택된 디자타이저로 다중화될 수 있다.
제2 실시형태
도2에 도시된 바와 같이, 제2 실시형태의 장치구조는 경로 릴레이(K5)가 경로 릴레이(K2,K3) 사이의 위치에 재배치된다는 점에서 제1 실시형태와 다소 다르다. 이러한 제2 실시형태에 따르면, 두 검출기(37,41)의 출력은 경로 릴레이(K1,K2)에 연결된 독립된 디자타이저의 입력단에 동시에 제공될 수 있다.
도3은 본 발명에 따른 복합 파형을 구성함으로써 합성 RF검출기를 구현하기 위해, 소프트웨어 알고리즘 단계 또는 하드웨어의 처리단계를 예시한다. 아래에서 설명될 본 처리과정은 상기 선형 및 로그형 검출기(37,41)의 데이터가 상기 디지타이저에 의해 계수화되고 기록되거나 저장된 후에 실행된다. 제2 실시형태에서는, 두 검출기가 독립된 디지타이저에 의해 동시에 모니터링될 수 있으므로, 도3에 도시된 처리과정은 상기 수집된 대이터 상에서 실시간으로 실행될 수 있다.
바람직한 구현형태에서, 도3에 도시된 처리과정은 상술된 단계를 실행하기 위해 프로그램된 일반 또는 전용 컴퓨터 시스템 상에 실행될 수 있다. 상기 예시된 처리단계를 구현하기 위한 프로그래밍 기법은 당업계에 잘 알려져 있다. 상기 처리과정은 선형 및 로그형 검출기(37,41)의 경로를 각 디지타이저에 설정하는 단계(350)로 시작된다. 단계(305)에서, 데이터는 수집된다. 즉, RF PIP를 작동하여 저역 또는 고역 RF 신호레벨을 검출한다. 단계(310)에서, 공지된 변환기법을 이용하여 상기 검출된 신호레벨은 데시벨단위로 변환된다. 이어, 단계(315)에서, 양파형에 대해 저역 및 고역 천이(high and low band transitions)를 결정한다. 최종적으로, 단계(320)에서, 복합 파형을 구성하며, 원하는 경우에 구성된 복합파형을 사용자가 관찰할 수 있도록 컴퓨터 스크린에 디스플레이한다.
도4는 로그형 검출기 및 선형 검출기의 각 예상 출력신호와, 도3에 관련된 처리과정에 따른 계수화 및 합성화 후에 생성된 복합 파형의 예를 나타낸다. 선택된 개별파형으로부터 복합파형을 생성하는 방법은 당 기술분야에 잘 알려져 있다.
하드웨어 구조의 선택은 요구처리속도 및 동기화된 병렬검출이 요구되는 단발 또는 짧은 버스트의 측정여부를 포함한 몇가지 기준에 기초하여 결정하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시형태로서 앞서 설명된 기재는 예시와 설명을 위해서 제공된 것이다. 배타적인 의미 또는 기재된 정밀한 형태로 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 상기한 기재의 관점에서, 상기 실시형태의 많은 변형 또는 개조가 당업자에게는 자명하다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위와 그 균등물에 의해서만 정의하고자 한다.
나아가, 본 발명의 대표적인 실시형태를 기재함에 있어서, 본 명세서를 통해 일련의 특정단계로서 본 발명의 방법 및/또는 과정을 제공하였으나, 그 방법 또는 과정이 본 명세서에 기재된 특정순서에 의존하지 않는 범위에서, 그 방법 또는 과정은 기재된 특정순서에 한정되지 않는다. 당업자에 의해 고려될 수 있는 바와 같이, 다른 순서의 단계로 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 기재된 단계의 특정순서는 청구범위에서 한정요소로서 해석되지 않는다. 또한, 본 발명의 방법 및/또는 처리과정인 청구범위는 작성된 순서로 그 단계의 실행을 한정하지 않으며, 당업자라면 용이하게 본 발명의 사상과 관점을 유지하면서 그 순서를 변경할 수 있다.
Claims (22)
- 신호원으로부터 저역 및 고역 신호를 수신하는 수신수단;독립적으로 수신수단의 출력에 연결된 선형 검출기와 로그형 검출기를 포함한 제1 부품세트;혼합부를 포함하며, 상기 수신수단의 출력에 연결된 입력단을 갖는 제2 부품세트;상기 선형 검출기 및 상기 로그형 검출기의 각 출력과 통신하는 제1 경로 릴레이;상기 제1 경로 릴레이의 출력 및 상기 제2 부품집합의 출력과 통신하며, 상기 제1 부품집합과 상기 제2 부품집합 중 적어도 하나에 의해 처리된 신호를 수신하는 적어도 하나의 디지타이저와 통신하는 제2 경로 릴레이; 및상기 선형 검출기 및 상기 로그형 검출기로부터 다른 시간에 독립적으로 수신된 출력신호로부터 복합 파형을 구성하는 복합파형 구성수단을 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 저역 및 고역 신호를 수신하는 수신수단은 적어도 하나의 혼합기, 저역통과필터 및 증폭기를 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제1 부품집합은 상기 선형 검출기에 연결된 증폭기와, 상기 로그형 검출기에 연결된 증폭기를 더 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제2 경로 릴레이와 상기 적어도 하나의 디지타이저 사이에 연결된 제3 경로 릴레이를 더 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 선형 및 로그형 검출기로부터 수신된 출력으로부터 복합파형을 구성하는 복합파형 구성수단은, 상기 선형 검출기 및 상기 로그형 검출기로부터 수신된 각 출력신호의 저/고 천이를 결정하는 시스템을 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 선형 및 로그형 검출기로부터 수신된 출력으로부터 복합파형을 구성하는 복합파형 구성수단은, 컴퓨터에 의해 실행되는 일련의 단계로 이루어진 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 시스템의 동적범위는 적어도 70dB인 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제1항에 있어서,상기 시스템은 고주파 휴대용 필드 테스트 박스(Radio Frequency Portable Field Test Box)와 통합된 형태인 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 신호원으로부터 저역 및 고역신호를 수신하는 수신수단;독립적으로 수신수단의 출력에 연결된 선형 검출기와 로그형 검출기를 포함한 제1 부품세트;혼합부를 포함하며, 상기 수신수단의 출력에 연결된 입력단을 갖는 제2 부품세트;(ⅰ) 상기 선형 검출기와 상기 로그형 검출기 중 일 출력 및, (ⅱ) 상기 제2 부품집합의 출력과 통신하며, 제1 디지타이저의 입력과 통신하는 출력단을 갖는 제1 경로 릴레이;(ⅰ) 상기 제1 경로 릴레이의 출력 및, (ⅱ) 상기 선형 검출기와 상기 로그형 검출기 중 다른 일 출력과 통신하며, 제2 디지타이저의 입력과 통신하는 제2 경로 릴레이; 및상기 제1 및 제2 디지타이저에 의해 계수화된, 상기 선형 및 로그형 검출기로부터 수신된 출력신호로부터 복합 파형을 구성하는 복합파형 구성수단을 포함하며,상기 제1 및 제2 경로 릴레이는 상기 선형 및 로그형 검출기의 출력이 개별적으로 동시에 상기 제1 및 제2 디지터이저에 입력되도록 구성되는, 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 저역 및 고역 신호를 수신하는 수신수단은 적어도 하나의 혼합기, 저역통과필터 및 증폭기를 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 제1 부품집합은 상기 선형 검출기에 연결된 증폭기와, 상기 로그형 검출기에 연결된 증폭기를 더 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 제2 경로 릴레이와 상기 적어도 하나의 디지타이저 사이에 연결된 제3 경로 릴레이를 더 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 선형 및 로그형 검출기로부터 수신된 출력으로부터 복합파형을 구성하는 복합파형 구성수단은, 상기 선형 검출기 및 상기 로그형 검출기로부터 수신된 각 출력신호의 저/고 천이를 결정하는 시스템을 포함하는 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 선형 및 로그형 검출기로부터 수신된 출력으로부터 복합파형을 구성하는 복합파형 구성수단은, 컴퓨터에 의해 실행되는 일련의 단계로 이루어진 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 시스템의 동적범위는 적어도 70dB인 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 제9항에 있어서,상기 시스템은 고주파 휴대용 필드 테스트 박스와 통합된 형태인 고주파신호의 온/오프비 검출시스템.
- 고주파(RF) 신호의 온/오프비를 캡쳐하여 디스플레이하는 검출방법에 있어서,상기 RF 신호를 선형 검출기와 로그형 검출기 모두에 적용하는 단계;상기 선형 검출기의 출력신호를 제1 경로 릴레이에 적용하는 단계;상기 로그형 검출기의 출력신호를 제2 경로 릴레이에 적용하는 단계;상기 제1 및 제2 경로 릴레이를 통과한 상기 선형 검출기 및 상기 로그형 검출기의 출력신호를 계수화하는 단계;상기 계수화된 출력신호에 대해 저천이와 고천이를 결정하는 단계; 및상기 계수화된 출력신호의 저 및 고천이를 결정함으로써 상기 계수화된 출력신호로부터 복합파형을 구성하고 상기 복합파형을 디스플레이하는 단계를 포함하는검출방법.
- 제17항에 있어서,상기 방법으로부터 얻어진 동적범위는 적어도 70dB인 검출방법.
- 제17항에 있어서,컴퓨터 상에서 상기 결정단계 및 구성단계를 실행하는 단계를 더 포함하는 검출방법.
- 제17항에 있어서,상기 계수화된 출력을 데시벨단위로 변환하는 단계를 더 포함하는 검출방법.
- 제17항에 있어서,상기 선형 및 로그형 검출기가 각각 디지타이저의 입력에 개별적으로 동시에적용되도록, 상기 제1 및 제2 경로 릴레이를 구성하는 단계를 더 포함하는 검출방법.
- 제17항에 있어서,상기 제1 경로 릴레이의 출력을, 상기 제2 경로 릴레이와 통신하는 제3 경로 릴레이에 적용하는 단계를 더 포함하는 검출방법.
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