KR20090121920A - 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기 - Google Patents

교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국과 건물 내에 있는 단말기 간의 음영지역 해소를 위해 사용되는 일체형 중계기에 관한 것으로서, 중계기 내부에서 업 패스(Up Path)와 다운 패스(Down Path)가 서로 크로스(cross)될 수 있도록 송신부 모듈과 수신부 모듈을 각각 분리 구성된 2개 이상의 회로기판에 구현한 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기에 관한 것이다.
종래의 일체형 중계기는 송수신 안테나 간의 격리도가 부족으로 인하여 시스템 발진이 일어나기 때문에 상용화가 어려운 상황이며, 이를 개선한 ICS 중계기는 설치 시 투자비용이 높고 제품에 대한 신뢰성이 아직 부족하기 때문에 저비용의 신뢰성 있는 일체형 중계기의 개발이 요구되었다.
이를 개선하기 위한 본 발명에 의한 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기는 업링크 패스(Up link Path) 및 다운링크 패스(Down link Path)가 서로 교차(Cross)형의 구조로 연결된 자체 발진 및 아이솔레이션(Isolation) 억제부가 구비되어, 간단한 구조 개선에 의해 안테나간의 고 격리도 확보, 중계기 자체 발진 방지, 불요파인 LO Leakage 신호 차단, Interference Leakage 신호 차단을 성취할 있는 효과가 있다.
중계기, 격리도, isolation, 업링크, 다운링크, 안테나

Description

교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기{Cross link single unit Repeater for protect of self oscillation and interference leakage}
본 발명은 기지국과 건물 내에 있는 단말기 간의 음영지역 해소를 위해 사용되는 일체형 중계기에 관한 것으로서, 중계기 내부에서 업 패스(Up Path)와 다운 패스(Down Path)가 서로 크로스(cross)될 수 있도록 송신부 모듈과 수신부 모듈을 각각 분리 구성된 2개 이상의 회로기판에 구현한 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기에 관한 것이다.
일반적으로 중계기란, 통신 시스템의 중간에서 약해진 신호를 받아 증폭, 재송신하거나, 찌그러진 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정, 또는 재구성하여 송신하는 장치를 의미하는 것으로서, 송수신 안테나를 하나의 몸체에 모두 포함하고 있는 장치를 일체형 중계기라 한다.
종래의 일체형 중계기는 도 1a에 도시된 바와 같이, 송수신 안테나로 사용되는 업다운 링크(Up/Down Link) 통합안테나(10)(30)를 한 개로 통합하여 사용하고 있으며, 한 쌍의 듀플렉서(21) 사이에 저잡음증폭기(LNA)(22)와 구동증폭기(DA)(23)및 최종증폭기(HPA)(24)가 양방향으로 각각 직렬 연결된 송수신통합모듈(20)을 포함한다.
상기 업다운 링크 통합안테나(10)(30)와 송수신통합모듈(20)은 하나의 몸체로 되어 있기 때문에 중계기 내부에서 자체 발진 가능성이 높으며, 아이솔레이션(Isolation; 격리도) 미확보로 인하여 중계기 자체의 신뢰성에 문제점을 내포하고 있다.
즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 기지국으로부터 수신된 미약한 신호를 충분히 큰 신호로 증폭하여 업다운링크 통합안테나(10)(30)를 통하여 방사하게 되는데, 이때 방사된 신호는 '중계기 외부 Down Link신호 흐름도'에 따라 다시 수신된 안테나(10)(30)로 재수신되어 중계기가 발진을 하게 된다.
또한, 단말기에서 방사된 신호를 중계기가 수신하고 증폭한 후 방사를 하면 '중계기 외부 Up Link 신호 흐름도'에 따라 다시 수신된 업다운링크 통합안테나(10)(30)로 재수신되어 발진을 하게 되는 문제점이 있다.
도 1a에 방식으로 설계된 종래의 일체형 중계기는 도 1c에 도시된 바와 같은 형태의 기구 형상을 이루게 되는데, 다른 방식의 일체형 중계기와 구분하기 위해 이하에서는 일체형 중계기1형(1)라 호칭한다.
한편, 이를 개선하기 위해 도 2a에 도시된 바와 같이, 송수신통합모듈(20)은 그대로 적용하고, 송수신 안테나를 업링크 송신안테나(10a) 및 다운링크 수신안테나(10b)와, 업링크 수신안테나(30a) 및다운링크 수신안테나(30b)로 분리 제작하는 방식이 시도되었으나, 안테나 설계가 동일한 회로기판상에 구현되는 한계로 인해, 여전히 격리도(Isolation)의 확보가 어려운 문제점이 있었다.
즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 안테나 송수신은 분리된 구조지만, 전파흐름도는 도 1b와 마찬가지로 방사된 자기 주파수의 전파가 바로 수신쪽 안테나로 돌아오는 구조이기 때문에 주파수 격리도(Isolation) 확보가 어렵게 된다.
도 2a에 방식으로 설계된 종래의 일체형 중계기는 도 2c에 도시된 바와 같은 형태의 기구 형상을 이루게 되는데, 다른 방식의 일체형 중계기와 구분하기 위해 이하에서는 일체형 중계기제2형(2)라 호칭한다.
따라서, 종래의 일체형 중계기1형(1) 또는 일체형 중계기2형(2)은 송수신 안테나 간의 격리도가 부족으로 인하여 시스템 발진이 일어나기 때문에 상용화가 어려운 상황이며, 이를 개선한 ICS 중계기는 설치 시 투자비용이 높고 제품에 대한 신뢰성이 아직 부족하기 때문에 저비용의 신뢰성 있는 일체형 중계기의 개발이 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일체형 중계기 내부에서 업 패스(Up Path)와 다운 패스(Down Path)가 서로 크로스(cross)될 수 있도록 송신부 모듈과 수신부 모듈을 각각 분리 구성된 2개 이상의 회로기판에 구현한 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 업링크(Up Link) 및 다운링크(Down Link) 단독형 송신안테나를 각각 1개씩, 업링크 및 다운 링크 단독형 수신안테나를 각각 1개씩 포함하여 전체적으로 분리 구성된 4개의 안테나로 이루어지되, 중계기의 내부에는 RF 신호 패스 구간인 업링크 패스(Up link Path) 및 다운링크 패스(Down link Path)가 서로 교차(Cross)형의 구조로 연결되는 자체 발진 및 아이솔레이션(Isolation) 억제부가 형성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 의한 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기는 업링크 패스(Up link Path) 및 다운링크 패스(Down link Path)가 서로 교차(Cross)형의 구조로 연결된 자체 발진 및 아이솔레이션(Isolation) 억제부가 구비되어, 간단한 구조 개선에 의해 안테나간의 고 격리도 확보, 중계기 자체 발진 방지, 불요파인 LO Leakage 신호 차단, Interference Leakage 신호 차단을 성취할 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 제1실시례로서, 업 링크 패스를 이루는 업 링크 수신모듈 및 업 링크 송신 모듈과, 다운 링크 패스를 이루는 다운 링크 수신모듈 및 다운 링크 송신 모듈을 각각의 회로기판 4 개로 분리 구성한 일체형 중계기의 블록 구성도이고, 도 3b는 본 발명의 제2실시례로서, 업 링크 패스와 다운 링크 패스를 회로기판 2개에 기구적으로 분리 구성한 것을 나타내는 일체형 중계기의 블록구성도이고, 도 3c는 본 발명의 제3실시례로서, RF 신호 패스 구간에서 IF단을 다른 회로기판과 기구적으로 분리 구성한 것을 나타내는 일체형 중계기의 블록구성도이고, 도 4는 도 3a 내지 도 3c중 어느 하나의 방식으로 제작한 일체형 중계기에서 송수신간의 신호격리도를 나타내는 모식도이고, 도 5는 도 3a 내지 도 3c중 어느 하나의 방식으로 제작한 일체형 중계기의 기구 형상도이고, 도 6은 종래의 일체형 중계기와 본 발명에 의한 일체형 중계기가 자유공간에서 나타내는 신호흐름을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
본 발명에 의한 교차 연결을 통해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고 격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기 시스템은 제1실시례로서 도 3a에 도시된 바와 같이, 업링크(Up Link) 및 다운링크(Down Link) 단독형 송신안테나(110)(320)를 각각 1개씩, 업링크 및 다운 링크 단독형 수신안테나(120)(310)를 각각 1개씩 포함하여 구성됨으로써, 전체적으로 분리 구성된 4개의 안테나로 이루어져 있다.
또한, 중계기의 내부에는 자체 발진 및 아이솔레이션(Isolation) 억제부(230)가 형성되는데, 상기 자체 발진 및 아이솔레이션 억제부(230)에서는 RF 신호 패스 구간인 업링크 패스(Up link Path) 및 다운링크 패스(Down link Path)가 서로 교차(Cross)형의 구조로 연결된다.
즉, 상기 업링크 패스에서는 2개의 회로기판(PCB)에 각각 분리되어 구비된 업링크 송신부 모듈(211)과 업링크 수신부 모듈(210)이 서로 교차(Cross) 연결되며, 다운링크 패스에서도 2개의 회로기판에 각각 구비된 다운링크 송신부 모듈(221)과 다운링크 수신부 모듈(220)이 서로 교차 연결되므로, 본 발명의 제1실시례는 전체적으로 4개의 회로기판이 분리 구성되는 방식이다.
한편, 본 발명의 제2실시례로서 도 3b에 도시된 바와 같이, 송수신분리모듈1(241) 및 송수신분리모듈2(242)로 이루어지는 2개의 회로기판에 의해 업링크 패스 및 다운링크 패스를 서로 교차 연결할 수 있다.
즉, 상기 업링크 패스는 업패스 구동증폭기(Up Path DA)(231)와, 업패스 저잡음증폭기(Up Path LNA)(214) 및 업패스 최종증폭기(Up Path HPA)(212)를 각각 분 리된 2개의 회로기판, 송신분리모듈2(242) 와 송수신분리모듈1(241)에 기구적으로 분리한 구조로 설계된다.
상기 다운링크 패스 역시 송신분리모듈2(242)에 다운패스 구동증폭기(232)가, 송신분리모듈1(241)에 다운패스 저잡음증폭기(213) 및 다운패스 최종증폭기(215)가 분리된 구조로 설계된다.
이때, 상기 업패스 구동증폭기(231) 및 다운패스 구동증폭기(232)는 중계기의 내부에서 자체 발진 및 아이솔레이션(Isolation) 억제부(230)를 이루게 된다.
한편, 본 발명의 제3실시례로서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 위 업패스/다운패스 구동증폭기(231)(232) 대신에 복수의 회로 소자로 이루어지는 IF단을 대체할 수도 있다.
이는 RF 원신호(Interference Leakage)가 LO(Local Oscillator)로 유입되는 것을 차단하기 위한 구조로서, RF 신호 패스 구간에서 업패스 IF단(233) 및 다운패스 IF단(234)를 기구적으로 완전 분리시키게 된다.
따라서, 본 발명의 제1실시례 내지 제3실시례로 제시한 크로스링크 일체형 중계기는 도 4와 같은 송수신간의 신호 격리도를 나타내게 된다.
즉, '중계기 외부 업링크 신호'는 서로 교차(Cross) 배치됨으로써, 도 1b 및 도 2b와 완전히 다른 구조를 갖게 되며, 방사된 자기 주파수가 바로 수신쪽 안테나로 돌아오기 어렵게 되어 주파수 격리도의 확보가 용이해 진다.
물론, '중계기 외부 다운링크 신호'에서도 동일한 이유에 의해 주파수 격리도의 확보가 용이해 진다.
이와 같이 제1실시례 내지 제3실시례에 의해 설계된 일체형 중계기는 도 5에 도시된 바와 같은 기구 형상을 이루어 본 발명의 크로스링크 일체형 중계기를 구성하게 된다.
이하에서는 종래의 일체형 중계기와 본 발명에 의한 크로스 링크 일체형 중계기의 효과를 실험식에 의해 계산해 보았다.
이때, '중계기 외부 다운링크 신호흐름도'는 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 일체형 중계기(투보드 일체형 중계기를 기준으로 비교함)에서는 'path #1'으로, 본 발명에 의한 크로스링크 일체형 중계기에서는 'path #2'로 표시하였다. 이는 수식 계산 이전에 그 차이를 시각적으로 확인하기 위함이며, 본 발명의 크로스링크 일체형 중계기는 안테나 간격에 의해 신호의 궤적이 더 크게 나타남을 확인할 수 있다.
일반적으로 자유공간에서의 거리별 전파손실 계산은 다음의 관계식에 의해 계산되어 진다. (주파수는 임의로 2.1㎓로 설정한다)
[ 92.45 ㏈+20log( '주파수' ㎓ )+20log( '안테나거리' Km ) ]
1) 안테나 간격 5cm 인 경우 자유공간 Loss 값
92.45 ㏈ + 20log ( 2.1 ㎓ ) + 20log ( 0.00005Km) = -12.87 ㏈
2) 안테나 간격 6cm 인 경우 자유공간 Loss 값
92.45 ㏈ + 20log ( 2.1 ㎓ ) + 20log ( 0.00006Km) = -14.45 ㏈
3) 안테나 간격 7cm 인 경우 자유공간 Loss 값
92.45 ㏈ + 20log ( 2.1 ㎓ ) + 20log ( 0.00007Km) = -15.79 ㏈
4) 안테나 간격 8cm 인 경우 자유공간 Loss 값
92.45 ㏈ + 20log ( 2.1 ㎓ ) + 20log ( 0.00008Km) = -16.95 ㏈
5) 안테나 간격 9cm 인 경우 자유공간 Loss 값
92.45 ㏈ + 20log ( 2.1 ㎓ ) + 20log ( 0.00009Km) = -17.97 ㏈
6) 안테나 간격 10cm 인 경우 자유공간 Loss 값
92.45 ㏈ + 20log ( 2.1 ㎓ ) + 20log ( 0.00010Km) = -18.89 ㏈
위 수식에 의하면 본 발명에 의한 크로스링크 일체형 중계기는 종래의 일체형 중계기 보다 격리도(Isolation) 값이 최소 12.87 ㏈ 이상 향상되며, 안테나 간격 1cm 증가할 때마다 1 ~ 1.5 ㏈씩 격리도가 개선된다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1a는 종래 일체형 중계기의 블록 구성도,
도 1b는 종래 일체형 중계기에서 송수신간의 신호격리도를 나타내는 모식도,
도 1c는 종래 일체형 중계기의 기구 형상도,
도 2a는 송수신안테나가 분리된 종래 일체형 중계기의 블록 구성도,
도 2b는 송수신안테나가 분리된 종래 일체형 중계기에서 송수신간의 신호격리도를 나타내는 모식도,
도 2c는 송수신안테나가 분리된 종래 일체형 중계기의 기구 형상도,
도 3a는 본 발명의 제1실시례로서, 업 링크 패스를 이루는 업 링크 수신모듈 및 업 링크 송신 모듈과, 다운 링크 패스를 이루는 다운 링크 수신모듈 및 다운 링크 송신 모듈을 각각의 회로기판 4 개로 분리 구성한 일체형 중계기의 블록 구성도,
도 3b는 본 발명의 제2실시례로서, 업 링크 패스와 다운 링크 패스를 회로기판 2개에 기구적으로 분리 구성한 것을 나타내는 일체형 중계기의 블록구성도,
도 3c는 본 발명의 제3실시례로서, RF 신호 패스 구간에서 IF단을 다른 회로기판과 기구적으로 분리 구성한 것을 나타내는 일체형 중계기의 블록구성도,
도 4는 도 3a 내지 도 3c중 어느 하나의 방식으로 제작한 일체형 중계기에서 송수신간의 신호격리도를 나타내는 모식도,
도 5는 도 3a 내지 도 3c중 어느 하나의 방식으로 제작한 일체형 중계기의 기구 형상도,
도 6은 종래의 일체형 중계기와 본 발명에 의한 일체형 중계기가 자유공간에서 나타내는 신호흐름을 개략적으로 나타내는 모식도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 원보드 일체형 중계기 2 : 투보드 일체형 중계기
10, 30 : 업다운링크 통합안테나
10a: 업링크 송신안테나 10b: 다운링크 수신안테나
20 : 송수신 통합모듈 21 : 듀플렉서
22 : 저잡음증폭기(LNA) 23 : 구동증폭기(DA)
24 : 최종증폭기(HPA) 25 : 송신 밴드패스필터
30a: 업링크 수신안테나 30b: 다운링크 수신안테나
100: 크로스링크 일체형 중계기
110: 업링크 단독형 송신안테나 120: 다운링크 단독형 수신안테나
210: 업링크 수신부 모듈 211: 업링크 송신부 모듈
212: 업패스 최종증폭기 213: 다운패스 저잡음증폭기
214: 업패스 저잡음증폭기 215: 다운패스 최종증폭기
220: 다운링크 수신부 모듈 221: 다운링크 송신부 모듈
230: 자체발진 및 아이솔레이션 억제부
231: 업패스 구동증폭기 232: 다운패스 구동증폭기
233: 업패스 IF단 234: 다운패스 IF단
241: 송수신분리모듈1 242: 송수신분리모듈2
310: 업링크 단독형 수신안테나 320: 다운링크 단독형 송신안테나

Claims (4)

  1. 일체형 중계기에 있어서,
    업링크(Up Link) 및 다운링크(Down Link) 단독형 송신안테나(110)(320)를 각각 1개씩, 업링크 및 다운 링크 단독형 수신안테나(120)(310)를 각각 1개씩 포함하여 전체적으로 분리 구성된 4개의 안테나로 이루어지되,
    중계기의 내부에는 RF 신호 패스 구간인 업링크 패스(Up link Path) 및 다운링크 패스(Down link Path)가 서로 교차(Cross)형의 구조로 연결되는 자체 발진 및 아이솔레이션(Isolation) 억제부(230)가 형성되는 것을 특징으로 하는 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 업링크 패스에서는 2개의 회로기판(PCB)에 각각 분리되어 구비된 업링크 송신부 모듈(211)과 업링크 수신부 모듈(210)이 서로 교차(Cross) 연결되며,
    다운링크 패스에서도 2개의 회로기판에 각각 구비된 다운링크 송신부 모듈(221)과 다운링크 수신부 모듈(220)이 서로 교차 연결되어 전체적으로 4개의 회로기판이 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 업링크 패스 및 다운링크 패스는 송수신분리모듈1(241) 및 송수신분리모듈2(242)로 이루어지는 2개의 회로기판에 의해 교차 연결되되,
    상기 업링크 패스는 업패스 구동증폭기(Up Path DA)(231)와, 업패스 저잡음증폭기(Up Path LNA)(214) 및 업패스 최종증폭기(Up Path HPA)(212)를 각각 분리된 2개의 회로기판, 송신분리모듈2(242) 와 송수신분리모듈1(241)에 기구적으로 분리한 구조로 설계되며,
    상기 다운링크 패스 역시 송신분리모듈2(242)에 다운패스 구동증폭기(232)가, 송신분리모듈1(241)에 다운패스 저잡음증폭기(213) 및 다운패스 최종증폭기(215)가 분리된 구조로 설계되는 것을 특징으로 하는 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 업패스/다운패스 구동증폭기(231)(232) 대신에 복수의 회로 소자로 이루어지는 업패스 IF단(233) 및 다운패스 IF단(234)이 대체되어, RF 원신호(Interference Leakage)가 LO(Local Oscillator)로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여 고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기.
KR1020080048082A 2008-05-23 2008-05-23 교차 연결에 의해 자체 발진 및 불요파 신호를 차단하여고격리도를 유지하는 크로스링크 일체형 중계기 KR100998045B1 (ko)

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