KR20060095357A - 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템 및 전력 분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템은 전력증폭기의 입력레벨수치를 다수개로 설정받아 전송하는 레벨선택부; 상기 전송된 입력레벨수치에 해당하는 전력을 상기 전력증폭기의 입력단에 순차적으로 인가시키는 전력인가부; 상기 입력레벨수치가 인가된 상기 전력증폭기 출력단의 ACPR수치를 순차적으로 측정하여 전송하는 ACPR수치측정부; ACPR 스펙트럼 규격을 구비하고, 상기 ACPR수치측정부로부터 전송된 ACPR수치 및 상기 ACPR 스펙트럼 규격을 비교함으로써 상기 ACPR 스펙트럼 규격에 가장 근접된 ACPR수치를 선택하여 전송하는 ACPR수치선택부; 및 상기 ACPR수치선택부로부터 전송된 상기 ACPR수치에 해당하는 상기 입력레벨수치를 검색하여 상기 검색된 입력레벨수치에 해당하는 상기 전력증폭기의 출력전력수치를 추출하는 수치추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, ACPR 규격에 부합되는 범위에서 최대 출력전력수치가 도출될 수 있고, 효율적으로 전력증폭기의 전력 매칭이 가능하게 되므로 무선랜과 같은 RF통신 장치의 송수신 거리를 최대화할 수 있게 된다. 또한, 여러 통신 채널간의 간섭 및 잡음 현상을 방지할 수 있으므로 RF통신 장치의 송수신 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템 및 전력 분석 방법{Power analyzing system of output unit for communication module and method thereof}

도 1은 일반적인 전력증폭기 및 인접된 전자소자들을 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템의 구성요소들을 개략적으로 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력증폭기의 출력전력수치 및 PCV 사이의 상관 관계가 도시된 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ACPR수치선택부가 구비하는 ACPR 규격에 따른 스펙트럼 마스크를 예시한 그래프.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법을 도시한 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템

10: 전력증폭기 110: 레벨선택부

120: 전력인가부 130: ACPR수치측정부

140: ACPR수치선택부 150: 수치추출부

160: 제어부

본 발명은 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템 및 전력 분석 방법에 관한 것이다.

현재, 널리 사용되고 있는 휴대폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), RFID(Radio Frequency IDentification) 장치와 같은 이동통신단말기에는 각종 전자소자가 내장되어 기능되고, 이들 전자소자는 PCB(Printed Circuit Board)상에서 집적모듈(통신모듈)을 이루어 구성되는 것이 일반적이다.

이러한 통신모듈에는 일반적으로 두 개의 증폭기가 사용되는데, 하나는 출력단에 사용되는 전력증폭기(PA: Power Amplifier)이고, 다른 하나는 수신단에 사용되는 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)이다.

한편, 근래에 많은 이들의 관심의 대상이 되고 있는 무선랜(WLAN; Wireless Local Area Network, 근거리 무선 통신망)은 가정, 사무실이나 공공장소 등에서 유선 케이블을 이용하지 않고 자유롭게 이동하면서 네트워크 통신이 가능하도록 하는데, 빠른 데이터 전송속도, 쌍방향 통신이 가능한 점, 단순한 설치 환경을 가지는 점, 많은 수의 기기를 연결시킬 수 있다는 점 등의 장점으로 인하여 앞으로 그 사용 범위는 증가될 전망이다.

이와 같은 무선랜은 크게 유선네트워크와 연동되는 무선접속장치 및 이동통 신단말기로 구성되며, 상기 무선접속장치로는 대표적으로 AP(Access Point)를 들 수 있다. AP는 라이센스가 필요없는 2.4GHz 주파수대의 ISM(Indutrial, Scientific and Medical) 밴드 영역을 사용하여 수 Mbps 내지 십수 Mbps 속도의 네트워크를 구성할 수 있는 무선랜 장비이며, 무선랜 카드를 구비한 이동통신단말기와 접속하여 통신 채널을 제공한다.

상기 AP는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)방식의 고속 802.11표준을 따르고 있는데, 그 이유는 2Mbps 속도를 지원하는 기존의 AP 및 11Mbps 속도를 지원하는 최신의 AP가 상호 공존하면서 쉽게 고속의 11Mbps 환경으로 이전할 수 있고, 여러 제품간의 상호 호환성이 있기 때문이다.

이러한 무선랜 장비는 전술한 바와 같이, 통신모듈을 구비하여 네트워크 통신을 수행하며, 통신모듈의 출력단에는 전력증폭기가 사용된다.

상기 무선랜 장비에 구비되는 통신모듈의 송수신 거리를 최대로 하기 위하여 송신 전력 역시 최대로 유지하여야 하는데, 송신 전력은 증폭됨에 있어 제한을 가진다.

이는 IEEE 802.11 규격에서 정의되는 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) 규정에 따른 것인데, 상기 ACPR이란 전력증폭기의 선형적 특성을 정의하고 있다.

즉, 채널 신호는 정해진 주파수 대역폭 안에서 증폭되는 것을 기본으로 하지만, 여러 주파수가 집중된 채널신호의 대역폭에서는 인터모듈레이션이 발생되고 이러한 현상은 인접된 채널주파수까지 침범하여 불필요한 에너지를 형성한다.

따라서, 전력증폭기의 선형성은 불완전하게 된다.

전술한 이유로 인하여 전력증폭기는 그 출력이 최대화됨에 있어 제한을 가지며, 전력증폭기의 출력이 상승되면 상기 ACPR수치도 함께 증가되기 때문에 전력증폭기의 최대 출력을 구현하기 위해서는 상기 ACPR의 측면도 고려되어야 한다.

종래의 전력증폭기의 출력을 최대한으로 세팅하는 방법은 다음과 같다.

도 1은 일반적인 전력증폭기(10) 및 인접된 전자소자들(20, 30)을 개략적으로 도시한 블록도이다.

종래에 매칭(matching) 소자(20, 30)를 이용한 세팅 방법은, 인접 채널에 영향을 주지 않는 범위에서 전력증폭기가 가지는 최대 출력수치가 도출되지 않은 채, 실험을 통하여 소정의 출력 수치가 설정되고, 이를 도 1에 도시된 콘덴서(20), 코일(30)과 같은 매칭 소자를 이용하여 세팅하는 방법이다.

그러므로, 전력증폭기의 입력단 임피던스(z1) 및 출력단 임피던스(z2)를 정합시키기 위하여 상기 소자들(20, 30)을 개별적으로 매칭시키는 작업을 수행해야 하므로 많은 시간이 소요되고, 전력증폭기(10)의 출력전력수치 및 상기 ACPR수치가 함께 고려되지 않은 미스매칭(mismatching) 방식이므로 전력증폭기(10)의 높은 효율을 기대하기 어렵다.

또한, 종래에 전력증폭기의 출력전력수치 및 상기 ACPR수치를 트리밍(trimming)시키는 방법이 있으나, 이는 상기 출력전력수치를 셋팅한 뒤 상기 ACPR수치를 트리밍하는 방식으로서 출력전력수치의 셋팅, ACPR 수치의 트리밍의 과정을 반복하여야 하므로 번거롭고 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 전자소자를 일일이 매칭시키는 방식 또는 트리밍 작업을 반복하여 전력증폭기의 출력전력수치 및 ACPR수치를 비교하는 방식을 배제하고, 최소한의 트리밍 과정을 통하여 ACPR 규격에 위배되지 않는 범위에서 최대의 상기 출력전력수치를 분석하고 효율적으로 전력증폭기의 전력을 세팅할 수 있도록 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 최대 출력전력수치를 도출하기 위하여 우선적으로 출력값을 설정한 뒤 설정된 출력값이 상기 ACPR 규격에 부합되는지의 여부를 측정하는 방법의 비효율성을 개선하여 ACPR 규격을 먼저 고려하고 일률적으로 출력전력수치를 비교함으로써 최대전력을 세팅할 수 있도록 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템은 전력증폭기의 입력레벨수치를 다수개로 설정받아 전송하는 레벨선택부; 상기 전송된 입력레벨수치에 해당하는 전력을 상기 전력증폭기의 입력단에 순차적으로 인가시키는 전력인가부; 상기 입력레벨수치가 인가된 상기 전력증폭기 출력단의 ACPR수치를 순차적으로 측정하여 전송하는 ACPR수치측정부; ACPR 스펙트럼 규격을 구비하고, 상기 ACPR수치측정부로부터 전송된 ACPR수치 및 상기 ACPR 스펙트럼 규격을 비교함으로써 상기 ACPR 스펙트럼 규격에 가장 근접된 ACPR수치를 선택하여 전송하는 ACPR수치선택부; 및 상기 ACPR수치선택부로부터 전송된 상기 ACPR수치에 해당하는 상기 입력레벨수치를 검색하여 상기 검색된 입력레벨수치에 해당 하는 상기 전력증폭기의 출력전력수치를 추출하는 수치추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법은 ACPR 스펙트럼 규격이 설정되는 단계; 전력증폭기의 입력레벨수치가 다수개로 설정되는 단계; 상기 입력레벨수치를 가지는 전력이 상기 전력증폭기에 순차적으로 입력됨에 따라 상기 전력증폭기 출력단 전력의 ACPR수치가 측정되는 단계; 상기 ACPR수치가 상기 ACPR 스펙트럼 규격의 문턱치에 접근하는 경우에 해당하는 상기 입력레벨수치가 검색되는 단계; 및 상기 검색된 입력레벨수치에 해당하는 상기 전력증폭기의 출력전력수치가 추출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템 및 전력 분석 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템(100)의 구성요소들을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템(100)은 레벨선택부(110), 전력인가부(120), ACPR수치측정부(130), ACPR수치선택부(140), 수치추출부(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성된다.

우선, 상기 레벨선택부(110)는 사용자로부터 상기 전력증폭기(10)의 입력레벨수치를 다수개로 설정받는데, 상기 입력레벨수치란 상기 전력증폭기(10)의 출력단 전력을 제어하는 수치(PCV; power control value, 이하에서, "PCV"라 한다)로서 통신모듈의 트랜시버의 출력단으로부터 나와 상기 전력증폭기(10)의 입력단에 인가되는 전력 수치를 의미한다.

가령, 상기 PCV는 5dB, 10dB, 20dB, 30dB,…, 120dB, 140dB,…등과 같은 수치로 설정될 수 있는데, 상기 PCV가 증가함에 따라 상기 전력증폭기(10) 출력단의 전력도 증가하게 되고, 또한 상기 전력증폭기(10) 출력단의 ACPR수치도 함께 증가하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력증폭기(10)의 출력전력수치 및 PCV 사이의 상관 관계가 도시된 그래프이다.

상기 그래프 상에서 x축은 통신 채널의 주파수 대역(Hz)을 표시하고, y축은 출력전력(dB)을 표시한다.

종래에는 도 3에 도시된 것처럼 다양한 파형을 가지는 출력전력수치 중에서 하나의 수치를 설정하고, 이에 따른 PCV에 해당하는 스펙트럼 마스크상의 수치를 조사하는 것을 반복하는 방법이 사용되었으나, 본 발명에서는 상기 PCV에 따른 ACPR수치를 상기 스펙트럼 마스크상의 수치와 먼저 비교하여 가장 부합되는 경우의 상기 PCV를 선정하여 이에 해당하는 최대 전력수치를 역추적하는 방법을 제시하고 있다.

도 3에 의하면, 상기 PCV가 증가됨에 따라 상기 출력전력수치 파형의 평행하던 부분이 (E파형, D파형, C파형, B파형 및 A파형의 순서로)점차 큰 각도의 기울기를 가지면서 다른 주파수 대역의 채널을 침범하고 있음을 확인할 수 있다.

상기 전력인가부(120)는 상기 레벨선택부(110)로부터 상기 PCV를 전달받아 각 수치에 해당하는 전력을 상기 전력증폭기(10)의 입력단에 순차적으로 인가시킨다.

상기 전력인가부(120)가 점차 큰 수치를 갖는 상기 PCV를 순차적으로 인가시킴에 따라 상기 전력증폭기(10) 출력단의 ACPR도 증가하게 되는데, 이때 상기 ACPR수치측정부(130)는 상기 전력증폭기(10) 출력단의 ACPR수치를 측정하여 상기 ACPR수치선택부(140)로 전송한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ACPR수치선택부(140)가 구비하는 ACPR 규격에 따른 스펙트럼 마스크(a)를 예시한 그래프이다.

도 4에서, 굵은 선은 상기 스펙트럼 마스크(a)를 의미하고, 가는 선은 상기 스펙트럼 마스크에 부합되면서 최대값을 가지는 실제 ACPR수치(b)를 예시적으로 도시한 것이다. 상기 그래프의 x축은 주파수 수치를, y축은 전력 수치를 표시하고 있다.

상기 ACPR수치선택부(140)는 도 4에 도시된 것과 같은 상기 스펙트럼 마스크(a)가 설정되어 있고, 상기 ACPR수치측정부(130)로부터 전송된 ACPR수치 및 상기 스펙트럼 마스크(a) 상의 수치를 비교하여 상기 스펙트럼 마스크(a)의 문턱치를 초과하지 않고 가장 인접되는 값(가령, 도 4의 "B"와 같은 궤적에 해당하는 값)의 상기 ACPR수치를 선택한다.

상기 수치추출부(150)는 상기 ACPR수치선택부(140)로부터 상기 ACPR수치가 전송되면 다수개의 PCV 중에서 이에 해당하는 상기 PCV를 검색하고, 다시 상기 검색된 PCV에 해당하는 상기 전력증폭기(10)의 출력전력수치를 추출한다.

이렇게 종래와는 상반되는 동작 과정이 구현됨으로써 본 발명에 의하면, 전력증폭기(10)의 최대출력전력을 얻기 위한 과정이 보다 단순하고 효율적으로 구현될 수 있다.

한편, 상기 제어부(160)는 상기 레벨선택부(110), 전력인가부(120), ACPR수치측정부(130), ACPR수치선택부(140) 및 수치추출부(150) 간의 입출력되는 데이터를 제어하고 각 구성부의 동작 프로세스를 진행시킨다.

또한, 상기 제어부(160)는 상기 ACPR수치선택부(140)가 최종 선택된 ACPR수치에 해당하는 PCV를 검색하고, 상기 전력증폭기(10)의 출력전력수치를 추출하기 전에, 상기 레벨선택부(110), 전력인가부(120), ACPR수치측정부(130) 및 ACPR수치선택부(140)를 반복적으로 기능시킴으로써 보다 정밀한(상기 스펙트럼 마스크(a)의 문턱치에 보다 가깝게 근접되는) ACPR수치를 얻을 수 있도록 한다.

상기 수치추출부(150)는 상기 각 구성부의 반복 기능을 통하여 최종적으로 선택된 상기 ACPR수치를 상기 ACPR수치선택부(140)로부터 전송받아 전술한 동작을 수행한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5에 의하면, 처음으로, 상기 ACPR수치측정부(130)는 상기 ACPR 규격에 따른 스펙트럼 마스크(a)를 설정받는다(S100). 참고로, 상기 스펙트럼 마스크(a)는 필요에 따라 조정되고 상기 ACPR수치측정부(130)에 프로그래밍될 수 있다.

이어서, 상기 레벨선택부(110)는 다수개의 상기 PCV를 설정받고(S105), 상기 전력인가부(120)는 상기 설정된 PCV에 해당되는 전력을 상기 전력증폭기(10)의 입력단에 순차적으로 입력시킨다(S110).

상기 PCV에 해당되는 전력이 순차적으로 입력되면, 상기 ACPR수치측정부(130)는 상기 전력증폭기(10) 출력단 전력의 ACPR수치를 측정한다(S115).

그리고, 상기 ACPR수치선택부(140)는 상기 ACPR수치를 순차적으로 상기 스펙트럼 마스크(a) 상의 수치와 비교하여 문턱치에 가장 근접되는 ACPR수치를 추출한다(S120).

상기 ACPR수치가 추출됨에 따라 상기 ACPR수치선택부(140)는 상기 추출된 ACPR수치에 대응되는 PCV를 역으로 추적하여 검색한다(S125).

이때, 각 구성부는 상기 레벨선택부(110)가 다수개의 상기 PCV를 설정받는 동작 내지 상기 ACPR수치선택부(140)가 상기 추출된 ACPR수치에 대응되는 PCV를 역으로 검색하는 동작 사이에 실행된 동작들을 반복 수행함으로써 보다 정밀하게 조정된 PCV를 검색한다(S130).

상기 PCV가 검색되면, 상기 수치추출부(150)는 상기 검색된 PCV를 다시 역으로 적용시켜 이에 대응되는 상기 전력증폭기(10)의 출력전력수치를 추출한다(S135).

상기 전력증폭기(10)의 출력전력수치가 추출됨에 따라 최종적으로 선택된 상기 PCV 및 출력전력수치에 의하여 상기 전력증폭기(10)의 입출력단 간의 임피던스 매칭이 이루어지게 되고, 상기 전력증폭기의 전력 세팅이 수행된다(S140).

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 통신모듈용 출력단의 전력분석 시스템에 의하면, ACPR 규격에 부합되는 범위에서 최대 출력전력수치가 도출될 수 있고, 효율적으로 전력증폭기의 전력 매칭이 가능하게 되므로 무선랜과 같은 RF통신 장치의 송수신 거리를 최대화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 통신모듈용 출력단의 전력분석 방법에 의하면, ACPR 규격에 부합되도록 통신모듈의 전력을 최대화하여 매칭시키므로 여러 통신 채널간의 간섭 및 잡음 현상을 방지할 수 있고, 따라서 RF통신 장치의 송수신 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 종래의 통신모듈 전력매칭 방법들이 가지는 번거로움과 오랜 작업 시간을 상당량 감소시킴으로써 고품질의 통신 모듈을 짧은 시간 동안 용이하게 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) 스펙트럼 규격이 설정되는 단계;

   전력증폭기의 입력레벨수치가 다수개로 설정되는 단계;

   상기 입력레벨수치를 가지는 전력이 상기 전력증폭기에 순차적으로 입력됨에 따라 상기 전력증폭기 출력단 전력의 ACPR수치가 측정되는 단계;

   상기 ACPR수치가 상기 ACPR 스펙트럼 규격의 문턱치에 접근하는 경우에 해당하는 상기 입력레벨수치가 검색되는 단계; 및

   상기 검색된 입력레벨수치에 해당하는 상기 전력증폭기의 출력전력수치가 추출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전력증폭기의 출력전력수치가 추출되는 단계는

   상기 입력레벨수치가 선택되는 단계 내지 상기 입력레벨수치가 검색되는 단계가 반복된 후 상기 출력전력수치가 추출되는 것을 특징으로 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 전력증폭기의 출력전력수치가 추출되는 단계는

   상기 검색된 입력레벨수치 및 상기 추출된 출력전력수치에 의하여 상기 전력증폭기의 입출력단 간의 임피던스 매칭이 이루어지는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 방법.
4. 전력증폭기의 입력레벨수치를 다수개로 설정받아 전송하는 레벨선택부;

   상기 전송된 입력레벨수치에 해당하는 전력을 상기 전력증폭기의 입력단에 순차적으로 인가시키는 전력인가부;

   상기 입력레벨수치가 인가된 상기 전력증폭기 출력단의 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)수치를 순차적으로 측정하여 전송하는 ACPR수치측정부;

   ACPR 스펙트럼 규격을 구비하고, 상기 ACPR수치측정부로부터 전송된 ACPR수치 및 상기 ACPR 스펙트럼 규격을 비교함으로써 상기 ACPR 스펙트럼 규격에 가장 근접된 ACPR수치를 선택하여 전송하는 ACPR수치선택부; 및

   상기 ACPR수치선택부로부터 전송된 상기 ACPR수치에 해당하는 상기 입력레벨수치를 검색하여 상기 검색된 입력레벨수치에 해당하는 상기 전력증폭기의 출력전력수치를 추출하는 수치추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 레벨선택부, 전력인가부, ACPR수치측정부, ACPR수치선택부 및 수치추출부의 동작 프로세스를 진행시키는 제어부가 더 구비되고,

   상기 제어부는 상기 레벨선택부, 전력인가부, ACPR수치측정부 및 ACPR수치선택부를 반복적으로 기능시키며,

   상기 수치추출부는 상기 반복 기능을 통하여 최종적으로 선택된 상기 ACPR수 치를 상기 ACPR수치선택부로부터 전송받는 것을 특징으로 하는 통신모듈용 출력단의 전력 분석 시스템.

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