KR20100005343A

KR20100005343A - Ｒｆ 출력 신호 레벨 안정화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100005343A
Application number: KR1020080065335A
Authority: KR
Inventors: 김효성
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-15

Abstract

RF 출력 신호 레벨 안정화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치는, RF 입력 신호에 대하여 외부로부터의 제어 신호에 따라 가변 감쇄를 수행하는 가변 감쇄기; 상기 가변 감쇄기로부터 출력되는 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부로부터 출력되는 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 출력 신호 레벨 검출기; 및 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 상기 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면 온도 변화, 시간 변화, 주파수 변동 등에 관계 없이 안정된 레벨의 RF 출력 신호를 발생시킬 수 있다.

Description

ＲＦ 출력 신호 레벨 안정화 장치 및 방법{Apparatus and method for stabilizing RF output signal level}

본 발명은 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도 변화, 시간 변화, 주파수 변동에 관계 없이 안정한 레벨의 RF 출력 신호를 발생시킬 수 있는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, RF 신호는 통상적으로 상용 주파수(60Hz 또는 50Hz)보다 높은 주파수의 신호를 말하며, 무선 부문에서는 주파수가 높은 교류, 즉 무선용 전파 신호를 가리킨다.

요구되는 레벨을 가지는 RF 신호를 발생시키기 위한 장치는 레이더 또는 통신 장비에서 필수적이다. 그러나 레이더 또는 통신 장비를 구성하는 여러 부품 내지 소자들은 온도 변화, 시간 변화, 또는 주파수 변동 등에 따라서 그 특성이 달라지게 되므로 RF 출력 신호의 레벨이 일정치 못하고 변동되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 온도 변화, 시간 변화, 주파수 변동 에 관계 없이 안정된 레벨의 RF 출력 신호를 발생시킬 수 있는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치 및 RF 출력 신호 레벨 안정화 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치는, RF 입력 신호에 대하여 외부로부터의 제어 신호에 따라 가변 감쇄를 수행하는 가변 감쇄기; 상기 가변 감쇄기로부터 출력되는 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부로부터 출력되는 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 출력 신호 레벨 검출기; 및 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 상기 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨을 목표 전압 레벨과 비교하고 상기 비교 결과에 따라서 상기 제어 신호를 발생시키는 것이 바람직하다.

그리고 상기 목표 전압 레벨은 미리 정하여진 RF 출력 신호의 목표 신호 레벨에 따라 정해질 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨과 상기 목표 전압 레벨과의 차이가 0이 되도록 상기 제어 신호를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨과 상기 목표 전압 레벨과의 차이가 소정 값을 넘는 경우에만 상기 제어 신호를 변경하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치는 상기 RF 입력 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 입력 신호 레벨 검출기를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킬 수 있다.

이때 상기 제어부는, 상기 입력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨과 미리 정하여진 전압 레벨과의 차이가 소정 값 이상일 경우에 상기 차이에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 출력 신호 레벨 검출기는 DLVA(Detector Log Video Amplifier)일 수 있으며, 상기 입력 신호 레벨 검출기도 DLVA(Detector Log Video Amplifier)일 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 RF 출력 신호 레벨 안정화 방법은, RF 입력 신호에 대하여 가변 감쇄기를 이용하여 제어 신호에 따라 감쇄를 수행하는 단계; 상기 감쇄된 신호를 소정 이득으로 증폭하는 단계; 상기 증폭된 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 단계; 상기 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 위한 제어 신호를 발생시키는 단계; 및 RF 입력 신호에 대하여 상기 가변 감쇄기를 이용하여 상기 발생되는 제어 신호에 따라 감쇄를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명에 따른 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치 및 RF 출력 신호 레벨 안정화 방법에 의하면, 온도 변화, 시간 변화, 주파수 변동 등에 관계 없이 안 정된 레벨의 RF 출력 신호를 발생시킬 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치는, 아이솔레이터(10), 전력 분배기(11), 가변 감쇄기(12), 증폭부(20), 대역 통과 필터(30), 방향성 결합기(31), 전력 분배기(40), 출력 신호 레벨 검출기(41), 입력 신호 레벨 검출기(50), 제어부(60), 사용자 입력부(70)를 포함하여 이루어진다.

상기 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치의 RF 입력단(a)에는 소정 레벨의 RF 입력 신호가 입력된다. 아이솔레이터(10)는, 입력측에서 출력측으로는 신호가 전달되지만 출력측에서 입력측으로는 신호가 전달되지 않도록 한다.

전력 분배기(11)는 RF 입력 신호에 대하여 소정 비율로 그 전력을 분배하여 각각 가변 감쇄기(12) 및 입력 신호 레벨 검출기(50)로 전달한다. 입력 신호 레벨 검출기(50)는 전력 분배기(11)로부터의 RF 입력 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하여 제어부(60)로 전달한다. 여기서, 입력 신호 레벨 검출기(50)로는 예를 들어 DLVA(Detector Log Video Amplifier)와 같은 로그 증폭기를 사용할 수 있다. 그리 고 보통 RF 입력 신호는 신호 크기가 매우 작으므로, 입력 신호 레벨 검출기(50)의 검출 수준에 맞추기 위해 입력 신호 레벨 검출기(50)의 전단에 증폭기(미도시)가 더 구비될 수 있다.

가변 감쇄기(12)는 전력 분배기(11)로부터의 RF 입력 신호에 대하여 제어부(60)의 제어 신호에 따라 가변 감쇄를 수행한다. 여기서, 상기 제어 신호로 소정 범위 내의 전압이 인가될 수 있고, 가변 감쇄기(12)는 그 인가되는 전압의 크기에 따라서 감쇄 이득을 달리할 수 있다.

증폭부(20)는 가변 감쇄기(12)로부터 출력되는 신호를 소정 이득으로 증폭시킨다. 증폭부(20)는 예를 들어 도시된 바와 같이, 입력되는 신호를 1차 증폭하는 드라이브 앰프(21), 드라이브 앰프(21)를 통과한 신호를 2차 증폭하는 고출력 증폭기(23), 드라이브 앰프(21) 및 고출력 증폭기(23) 각각의 후단에 구비되어 출력측에서 입력측으로 신호가 전달되지 않도록 하는 아이솔레이터(22, 24)를 포함한다. 여기서, 고출력 증폭기(23)로는 시스템 용도에 따라 TWTA(Traveling Wave Tube Amplifier) 또는 SSPA(Solid State Power Amplifier) 가 채용될 수 있다

대역 통과 필터(30)는 증폭부(20)로부터 출력되는 신호를 필터링하여 원하는 주파수 대역의 신호를 추출한다. 방향성 결합기(31)는 대역 통과 필터(30)를 통과한 신호를 분기시켜 일측에서 RF 출력단(b)으로 출력하고 타측에서 전력 분배기(40)로 출력한다.

전력 분배기(40)는 방향성 결합기(31)의 타측으로부터 출력되는 신호에 대하여 소정 비율로 그 전력을 분배하여 하나를 출력 신호 레벨 검출기(41)로 전달한 다. 나머지 하나는 RF 출력 신호를 점검하는 데 활용될 수 있다.

출력 신호 레벨 검출기(41)는 전력 분배기(40)로부터의 출력 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하여 제어부(60)로 전달한다. 여기서, 출력 신호 레벨 검출기(41)로는 예를 들어 DLVA(Detector Log Video Amplifier)와 같은 로그 증폭기를 사용할 수 있다.

제어부(60)는 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨에 따라서 가변 감쇄기(12)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 제어부(60)는 상기 제어 신호를 일정 주기마다 발생시킴으로써 가변 감쇄기(12)를 제어할 수 있다. 제어부(60)와 가변 감쇄기(12)의 동작에 관하여 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제어부(60)는 사용자 입력부(70)를 통하여 사용자가 입력한 값으로 RF 출력 신호의 목표 신호 레벨을 설정한다(210단계). 여기서, 예를 들어 목표 신호 레벨이 초기 시간 t1에서 30dBm으로 설정되었으며, 현재 감쇄기의 제어 전압이 1V이고 그에 따른 감쇄 이득이 -10dB라고 가정하자.

다음으로, 제어부(60)는 상기 설정된 목표 신호 레벨에 기초하여 상기 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출되는 전압 레벨과 비교 대상이 되는 목표 전압 레벨을 메모리(미도시)에 저장한다(220단계). 목표 신호 레벨이 30dBm인 경우 그에 대응되는 전압 레벨이 1.53V라 하면, 이 값이 목표 전압 레벨이 된다.

그리고 다음 시간 t2에서 출력 신호 레벨 검출기(41)는 전력 분배기(40)로부터의 출력 신호에 대하여 전압 레벨을 검출한다(230단계). 시간 t2에서 만일 RF 입 력 신호의 레벨이 -34dBm이 된다면, 가변 감쇄기(12)의 감쇄 이득이 변하지 않은 경우 RF 출력 신호의 레벨은 31dBm이 될 것이다. 이하 설명되는 예시에서 입력 신호 레벨의 변화로 인한 출력 신호 레벨의 변화를 예로 들어 설명하나, 온도 변화, 시간 변화, 주파수 변동 등으로 출력 신호 레벨이 변화하는 경우도 마찬가지로 적용됨은 물론이다. 출력 신호 레벨 검출기(41)가 그에 입력되는 신호 레벨 1dB 증가 당 -50mV의 변동을 나타낸다고 가정하면, 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출되는 전압 레벨은 1.48V(1.53-0.05)가 될 것이다. 그러면 상기 목표 전압 레벨과의 차이는 0.05V가 되고, 이를 dB로 환산하면 1dB가 된다.

이에 제어부(60)는 상기 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨과 목표 전압 레벨과의 차이가 0이 되도록 제어 전압을 결정한다(240단계).

다음 표는 제어 전압에 따른 가변 감쇄기(12)의 감쇄 이득 특성의 예를 표로 나타낸 것으로서 가변 감쇄기(12) 감쇄 이득 특성에 관한 정보는 제어부(60)의 메모리(미도시)에 미리 저장되어 있다.

제어 전압(V)	감쇄 이득(dB)
0.5	-5
0.6	-6
0.7	-7
0.8	-8
0.9	-9
1	-10
1.1	-11
1.2	-12
1.3	-13
1.4	-14
1.5	-15

상기 예에서 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨과 목표 전압 레벨과의 차이는 1dB이므로 감쇄 이득 -10dB를 기준으로 1dB의 오차가 발생한다. 따라서 제어부(60)는 감쇄 이득이 -11dB(-10-1)가 되도록 제어 전압을 1.1V로 결정하고, 이렇게 결정된 제어 전압이 가변 감쇄기(12)로 전달된다. 그에 따라 가변 감쇄기(12)의 감쇄 이득이 -11dB로 되어 가변 감쇄가 수행된다(250단계). 따라서 RF 출력 신호의 레벨은 30dBm을 유지하게 된다.

다음 시간 t3에서 다시 상기 430단계로 돌아가고, 상기 230단계 내지 250단계가 계속 반복된다.

상술한 실시예에서, 제어부(60)가 RF 출력 신호의 레벨과 목표 신호 레벨과의 오차가 매우 작은 경우에도 가변 감쇄기를 계속 제어하게 되면 발진이 발생할 염려가 있으므로 검출된 전압 레벨과 목표 전압 레벨과의 오차의 제한 범위를 미리 설정하고, 오차가 그 제한 범위를 넘을 경우에만 가변 감쇄기(12)를 제어하도록 할 수 있다. 예를 들어 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출되는 전압 레벨과 목표 전압 레벨과의 차이가 0.5dB 이내이면 이전 제어 전압을 그대로 유지하고 상기 차이가 0.5dB를 초과하는 경우에만 제어 전압을 변경하도록 할 수 있다. 물론 상기 오차의 제한 범위는 RF 출력 신호의 요구되는 정확도에 따라 그 값이 달리 설정될 수 있다.

상술한 바와 같이 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨에 따라서 제어 신호를 발생시켜 가변 감쇄기(12)를 제어함으로써 온도 변화, 시간 변화, 주파수 변동에 관계 없이 안정된 레벨의 RF 출력 신호를 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 제어부(60)는 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨에 따른 가변 감쇄기(12)의 제어와 더불어 입력 신호 레벨 검출기(50)에서 검출된 전압 레벨에 따라서 가변 감쇄기(12)를 제어할 수 있다. 이때 제어부(60)의 동작을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제어부(60)는 사용자 입력부(70)를 통하여 사용자가 입력한 값으로 RF 출력 신호의 목표 레벨을 설정한다(310단계).

그리고 현재 시간에서 입력 신호 레벨 검출기(50)를 통하여 검출되는 전압 레벨을 제어부(60)의 메모리에 저장한다(320단계).

그리고 다음 시간에서 RF 입력 신호가 변동되면 입력 신호 레벨 검출기(50)에서 검출되는 전압 레벨과 메모리에 저장된 전압 레벨을 비교하여(330단계), 그 차이가 소정 값 이상이면 그 차이에 따라서 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 전압을 결정하여 가변 감쇄기에 전달한다(340단계).

그러면, 가변 감쇄기(12)는 상기 제어 전압에 따라 가변 감쇄를 수행하고(350단계), 따라서 출력 신호의 신호 레벨이 유지된다.

예를 들어 RF 입력 신호 레벨이 -35dBm이고, RF 출력 신호의 목표 레벨이 30dBm으로 설정되었다고 하고, 입력 신호 레벨 검출기를 통하여 검출되는 전압 레벨 1.03V가 제어부(60)의 메모리에 저장된다고 가정하자.

그 후 RF 입력 신호 레벨이 -31dBm으로 증가하게 되면 입력 신호 레벨 검출기(50)에서 검출되는 전압 레벨은 0.83V(1.03-0.2)가 된다. 따라서 메모리에 저장된 전압 레벨과의 차이가 소정 값(예를 들어 0.2V) 이상이 되고 제어부(60)는 차이 0.2V에 해당하는 4dB만큼 감쇄 이득을 더 감소시키기 위한 제어 전압을 결정하여 가변 감쇄기에 전달하게 된다.

이처럼 입력 신호 레벨 검출기(50)에서 검출된 전압 레벨에 따라서 가변 감쇄기(12)를 제어함으로써 예기치 않게 과도한 입력 신호가 상기 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치에 인가됨으로 인한 RF 출력 신호의 급격한 변동 또는 상기 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치를 이루는 소자들의 파손 등을 방지할 수 있다.

한편, 입력 신호 레벨 검출기(50)에서 검출된 전압 레벨과 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨을 이용하여 제어부(60)에서 전체 이득이 구해질 수 있고, 이렇게 구해진 전체 이득은 디스플레이(미도시)를 통하여 사용자에게 제공될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 출력 신호 레벨 검출기(41)에서 검출된 전압 레벨을 이용하여 가변 감쇄기(12)를 제어하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 신호 레벨 검출기(50)에서 검출된 전압 레벨을 이용하여 가변 감쇄기(12)를 제어하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims

RF 입력 신호에 대하여 외부로부터의 제어 신호에 따라 가변 감쇄를 수행하는 가변 감쇄기;

상기 가변 감쇄기로부터 출력되는 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부;

상기 증폭부로부터 출력되는 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 출력 신호 레벨 검출기; 및

상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 상기 제어 신호를 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨을 목표 전압 레벨과 비교하고 상기 비교 결과에 따라서 상기 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제2항에 있어서,

상기 목표 전압 레벨은 미리 정하여진 RF 출력 신호의 목표 신호 레벨에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제2항에 있어서,

상기 제어부는 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨과 상기 목표 전압 레벨과의 차이가 0이 되도록 상기 제어 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제4항에 있어서,

상기 제어부는 상기 출력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨과 상기 목표 전압 레벨과의 차이가 소정 값을 넘는 경우에만 상기 제어 신호를 변경하는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 RF 입력 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 입력 신호 레벨 검출기를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 입력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제6항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 입력 신호 레벨 검출기에서 검출된 전압 레벨과 미리 정하여진 전압 레벨과의 차이가 소정 값 이상일 경우에 상기 차이에 따라서 상기 가변 감쇄기를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 출력 신호 레벨 검출기는 DLVA(Detector Log Video Amplifier)인 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
제2항에 있어서,

상기 입력 신호 레벨 검출기는 DLVA(Detector Log Video Amplifier)인 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 장치.
RF 입력 신호에 대하여 가변 감쇄기를 이용하여 제어 신호에 따라 감쇄를 수행하는 단계;

상기 감쇄된 신호를 소정 이득으로 증폭하는 단계;

상기 증폭된 신호에 대하여 전압 레벨을 검출하는 단계;

상기 검출된 전압 레벨에 따라서 상기 가변 감쇄기를 위한 제어 신호를 발생시키는 단계; 및

RF 입력 신호에 대하여 상기 가변 감쇄기를 이용하여 상기 발생되는 제어 신호에 따라 감쇄를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 출력 신호 레벨 안정화 방법.