KR20110065270A - 복사전력 측정 장치 - Google Patents

Abstract

복사전력 측정 장치는 무선기기에서 복사되는 필드 혹은 그 전력을 측정할 수 있다. 이러한, 복사전력 측정 장치는 외부 전파환경으로부터 폐쇄된 테이퍼 구조를 가지는 차폐함체와, 차폐함체의 양옆에 부착된 흡수체를 포함한다.
또한, 복사전력 측정 장치는 기지국의 전력제어 모듈로부터 전력제어 통제를 받는 각종 무선기기에 대한 복사전력을 측정하는 경우, 시험모드 프로그램 및 기지국 시뮬레이터 없이도 무선기기의 최대 복사전력을 측정할 수 있다.

Description

복사전력 측정 장치{Apparatus for measuring radiated power}

본 발명은 복사전력 측정 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 단말의 복사특성을 측정하는 장치에 관한 것이다.

셀룰러 휴대폰, 개인 휴대폰 등처럼 기지국의 전력제어 모듈로부터 전력제어 통제를 받는 각종 무선기기에 대한 복사전력을 규제함으로써 기기간의 간섭 문제와 안정성 문제를 해결하고 있다. 여기서, 복사전력은 유효복사전력(effective radiated power, 이하 "ERP"라고 함) 및 등가유효복사전력(equivalent isotropically radiated power, 이하 "EIRP"라고 함)으로 나눌 수 있다. 이러한, 복사전력을 측정하는 방식에 의존하여 시험이 이루어지고 있다.

복사전력을 측정하는 방식은 아래에서 설명한다.

첫 번째, 최대 전력복사가 이루어지도록 수행하는 시험모드 프로그램을 단말기 내부에 설치한 후 시험모드 상태에서 단말기의 최대 전력복사를 측정하는 방식이 있다. 이러한 시험모드 프로그램을 이용한 측정 방식은 제조업자가 시험모드 프로그램을 사용자에게 직접 제공하지 않고 자체적으로 개발/관리하므로, 사용자는 자신의 단말기에서 어느 정도의 최대 전력복사가 발생하는지 객관적으로 검사할 수가 없다.

즉, 모든 시험모드 프로그램에 대해서 제조업자가 전적으로 관리하므로, 단말기 제조 업자의 전적인 도움이 없이는 검인증업체, 정부, 사용자는 단말기가 동작 중 정확히 어느 정도의 최대 전력복사가 이루어지고 있는지를 입증할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점은 사후관리에서 더욱더 큰 문제점으로 작용한다. 시중에 보급되고 있는 단말기의 최대 복사전력 관리는 매우 중요하다. 최대 복사전력은 인체에 미치는 영향 혹은 타 무선설비에 대한 규제에 있어 매우 중요하게 관리되어야 하기 때문이다.

결국, 단말기의 사후관리에 있어 유효복사전력이 얼마인지를 측정하고자 할 경우, 단말기를 제공한 제조업자에게 전적으로 의존해야 하기 때문에 규제를 받는 제조업자가 이에 대한 제공의무를 소홀히 하거나 혹은 시험조작의 가능성을 배제할 길이 없다. 아울러, 무작위 수거에 의한 수시점검이 어렵다.

두 번째, 기지국 시뮬레이터를 이용하여 측정하는 방식이 있다. 이러한 측정 방식은 매우 고가의 장비인 기지국 시뮬레이터가 설치되어야 한다는 단점이 있다. 게다가 이러한 기지국 시뮬레이터를 활용한다고 하여도 시험모드 프로그램을 제조업자로부터 지원받아야 하고 범용성을 갖는 시뮬레이터 제작도 매우 어렵기 때문에 무작위 수거에 의한 수시점검이 어렵다. 설사, 이러한 방식을 이용하여 측정이 이루어진다고 하여도 매우 고가의 시설이면서 설치공간이 매우 큰 면적을 요구하고 있는 전자파무반사실, 야외시험장, 또는 전자파반무반사실 등에서 측정이 이루어져야 하는 문제점이 있다.

일반적으로, 큰 면적을 요구하고 있는 전자파무반사실, 야외시험장 또는 반무반사실에서는 치환측정법을 활용하여 ERP/EIRP를 측정하고 있다.

또한, 셀(Cell)과 같은 좁은 면적에서도 이러한 시험 영역을 구성할 수 있다.

좁은 면적의 시험 영역은 인위적으로 TEM 모드(TEM mode)가 형성되게 구성한 영역이다. 이러한, 시험 영역의 사이즈가 주파수 함수이며 특히, GHz 대역에서는 매우 작은 공간만이 확보되는 문제점이 있다. 즉, 실제 휴대폰과 같은 크기의 무선기기를 측정할 수 있는 CTL 셀 공간이 확보되기가 매우 어려운 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 CTL 셀을 이용하여 복사전력을 보다 정확히 측정할 수 있는 시험 영역을 확보하는 복사전력 측정 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 복사전력 측정 장치는외부 전파환경으로부터 폐쇄된 테이퍼 구조를 가지는 차폐함체, 그리고 상기 차폐함체의 양옆에 부착된 흡수체를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복사전력 측정 장치는 기지국의 전력제어 모듈로부터 전력제어 통제를 받는 각종 무선기기에 대한 복사전력을 측정하는 경우, 시험모드 프로그램 및 기지국 시뮬레이터 없이도 무선기기의 최대 복사전력을 측정할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 복사전력 측정 장치는 전자파무반사실 또는 야외시험장, 반무반사실보다도 작은 공간에 설치가 가능하고, 제작 비용이 저렴하며, 외부의 전자파 환경과 무관하게 시험할 수 있다.

도 1은 일반적인 복사전력 측정 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 일반적인 복사전력 측정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복사전력 측정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일반적인 복사전력 측정 장치의 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치의 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node-B), eNB(Evolved Node-B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 복사전력 측정 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 여기서, 복사전력 측정 장치는 CTL 셀을 이용하여 단말의 복사특성을 측정한다.

본 발명의 실시 예에 따른 결합전송선로 셀(Coupled Transmission Line CELL, 이하 "CTL 셀"라고 함)은 테이퍼(Tapered) 구조이며, CTL 셀의 양 옆에 흡수체를 갖는 구조로 다중 모드의 출현을 억제하는 구조를 갖는다.

도 1 내지 도 2는 일반적인 복사전력 측정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 복사전력 측정 장치는 외부 전파환경으로부터 폐쇄된 차폐함체(CTL-셀, enclosure)(100)내에 위치한다.

도 1을 참조하면, 복사전력 측정 장치는 결합선로(coupler)(101), 감쇄기(102), 제1 종단기(103) 및 제2 종단기(104)를 포함한다.

결합선로(101)는 두 개의 도체 판(101a, 101b)으로 구성되어 있으며, 두 개의 도체 판(101a, 101b) 사이에 위치하는 단말(10)과의 신호를 커플링한다.

감쇄기(102)는 결합선로(101)의 입력단자(11)와 출력단자(12)에 연결되어 단말(10) 또는 기지국으로부터의 송수신한 신호의 세기를 조절한다.

제1 종단기(103)는 결합선로(101)의 출력단자(12)를 종단시키고, 제2 종단기(104)는 결합선로(101)의 격리단자(14)를 종단시킨다. 또한, 결합선로(101)의 결합단자(13)는 스펙트럼 분석기 또는 전력측정장비와 연결되어 있다. 여기서, 스펙트럼 분석기 또는 전력측정장비는 단말(10)로부터의 복사전력을 측정한다.

제1 종단기(103) 및 제2 종단기(104)는 분리된 형태로 도시하고 잇으나, 하나의 종단기로 구현하여 출력단자(12) 및 격리단자(14)를 모두 종단시킬 수 있다.

복사전력 측정 장치는 복사전력을 측정하기 이전에, 감쇄기(102)를 0dB로 설정하고, 내부 단말(10) 또는 외부의 단말(10)로 전화를 걸어 통화 상태가 되도록 유지한다. 또한, 복사전력 측정 장치는 단말(10)의 복사전력이 결합단자(13)에 최대값이 유지되도록 단말(10)의 방위(orientation)를 조정한다.

다음, 복사전력 측정 장치는 기지국(도시하지 않음)에서 송신한 신호를 링크 안테나(20)를 통해 단말(10)로 전달한다.

단말(10)은 복사된 무선 주파수(radio frequency, 이하 "RF "라고 함) 신호를 다시 결합선로(101)의 입력단자(11)와 링크 안테나(20)를 통해 기지국과 연결을 수행한다. 이때, 단말(10)은 자신의 출력에 대한 제어를 요청한다.

이때, 스펙트럼 분석기의 신호는 기지국 신호에 비해 단말(10)에서 복사되는 RF 전력이 크다. 그러므로, 스펙트럼 분석기의 신호는 순수 복사 전력으로 간주한다. 또한, 스펙트럼 분석기의 신호는 링크 안테나(20)를 통해 수신한 신호 즉, 기지국 신호에 의한 결합 성분을 제거하는 경우 이용할 수 있다.

그러나, 일반적으로 결합 성분은 매우 작아 무시할 수 있다. 링크 안테나(20)와 입력단자(11) 사이에 설치된 감쇄기(102)에서 데시벨을 조정하면, 기지국에 전달되는 신호의 세기에는 변화가 발생한다.

이러한, 변화에 대응하게 기지국에서는 단말(10)의 출력 재 요청이 이루어지는 원리를 이용하여, 감쇄기(102)의 값을 보다 높이면 즉 감쇄되는 양이 많아져서, 단말(10)의 더 높은 전력 값을 요구하게 되어 단말(10)의 최대 복사전력에 이르게 될 것이다. 이때, 복사전력 측정 장치는 스펙트럼 분석기에 채널전력 및 맥스 홀드(Max Hold) 기능을 이용하여 관찰하면 최대복사전력을 쉽게 측정할 수 있다.

도 2을 참고하면, 일반적인 CTL 셀 구조로 결합선로(101)를 구성하는 경우에는 입력단자(11)와 결합단자(13) 사이를 테이퍼 구조로 구성하여, 임피던스 매칭을 수행한다. 또한, 복사전력 측정 장치의 출력단자(12)와 격리단자(14)는 종단 시킨다. 이때, 복사전력 측정 장치는 역시 임피던스 매칭을 위하여 접지판(208)을 더 포함한다. 또한, 복사전력 측정 장치의 후면에는 흡수체를 설치하여, 반사되는 전자파를 방지하고 공진 모드가 차지하는 비율을 줄인다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치를 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복사전력 측정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 복사전력 측정 장치는 GHz대역에 해당하는 휴대용 무선기기 즉, 단말의 복사특성 및 전자파를 측정할 수 있다. 또한, 복사전력 측정 장치는 일반적인 CTL 셀과 다르게 완만한 테이퍼 구조를 갖으며, 장치의 양 옆으로 흡수체가 부착되어 있다.

이러한, 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치는 외부 전파환경으로부터 폐쇄된 차폐함체(CTL-셀, enclosure)(300) 내에 위치한다.

결합선로(301)는 두 개의 도체 판(301a, 301b)으로 구성되어 있으며, 두 개의 도체판을 통해 EM(expectation maximization) 필터가 결합되며, 결합단자(302, 303)를 통해 입출력 한다. 이때, 차폐함체(300) 내에 두 개의 도체 판(301a, 301b) 사이의 공간은 측정 가능한 시험영역(Quiet zone)이 된다. 여기서, 시험영역에 해당하는 필드는 평면파로 형성되어야 한다.

종래의 복사전력 측정 장치는 낮은 주파수 대역(예를 들어, 수 백MHz)에서 시험영역을 쉽게 확복할 수 있지만, 높은 주파수 대역(예를 들어, GHz)에서는 다중 모드를 유발시킬 수 있으며, 또한 공진 모드를 발생시킨다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 그 차폐함체의 크기를 줄임으로써 해결하고 있다. 그러나, 차폐함체의 크기에 대한 축소는 피 시험기기의 사이즈를 한정하게 된다. 예를 들어, 휴대용 단말 중 휴대폰의 경우에는 휴대폰이 동작하는 주파수에서 시험영역이 형성되는 차폐함체 즉, 차폐함체 내에 복사전력 측정 장치를 구현하기는 어려운 실정이다.

본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치는 결합선로(301) 및 외각 차폐함체를 테이퍼 구조로 포함한다. 특히, 차폐함체(300) 양 옆으로는 흡수체(303)를 부착하여 다중 모드가 발생하는 것을 차단한다.

본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치에 해당하는 전체적인 차례함체의 사이즈 중 폭과 높이는 도 2와 같은 일반적인 복사전력 측정 장치 구조의 90% 정도로 제작한다. 이러한 복사전력 측정 장치는 휴대용 단말을 시험하기 위한 시험영역을 충분히 확보할 수 있다. 반면에, 복사전력 측정 장치에 흡수체(304)가 부착되어 있지 않거나, 차페함체가 테이퍼 구조가 아닌 경우에는 시험 영역을 충분히 확보 할 수 없다.

다음, 일반적인 복사전력 측정 장치와 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치의 시뮬레이션을 도 4 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 일반적인 복사전력 측정 장치의 시뮬레이션을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치의 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.

먼저, 일반적인 복사전력 측정 장치는 외부 전파환경으로부터 폐쇄된 차폐함체(CTL-셀, enclosure)(100)내에 위치한다.

도 4를 참조하면, 차폐함체(100) 내부의 횡평면(transeverse plane) 중 가운데 면에 E(Electric)-field를 보면, 한 개의 모드가 아닌 다중 모드가 형성됨을 확인할 수 있다. 또한, 종평면(Vertical plane)의 중심 면에서도 동일하게 다중 모드가 형성됨을 확인할 수 있다.

이처럼, 다중 모드는 복사전력을 측정하는 영역 즉, 시험장 필드의 크기를 공간상에 일정하지 않게 하여, 시험영역(Quiet zone)이 형성되는 것을 파괴함으로써 측정상에 오차를 유발한다.

반면에, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치에서는 도 4와 다르게 하나의 모드가 형성됨을 확인할 수 있다.

G-CTL 셀 내에 테이프 구조 내부를 보면 차폐함체 내부의 횡평면 중 가운데 면에 E-field를 보면, 한 개의 모드만 형성됨을 확인 할 수 있고, 테이퍼 구조가 끝나는 지점에서 모드가 두개 형성됨을 확인할 수 있다. 또한, 종평면에서도 결합선로() 사이의 필드가 높낮이에 관계 없이 동일하게 하나의 모드가 형성됨을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 복사전력 측정 장치는 종래의 CTL 셀 구조에서 확보치 못했던 GHz 대역에서의 휴대용 단말의 복사특성을 측정할 수 있는 시험영역(Quiet zone)을 확보하는 방안을 제시함으로 보다 오차 없는 측정을 가능하게 한다. 또한, 복사전력 측정 장치는 전자파무반사실 또는 야외시험장, 반무반사실보다도 작은 공간에 설치가 가능하고, 제작 비용이 저렴하며, 외부의 전자파 환경과 무관하게 시험할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 외부 전파환경으로부터 폐쇄된 테이퍼 구조를 가지는 차폐함체, 그리고
   상기 차폐함체의 양옆에 부착된 흡수체
   를 포함하는 복사전력 측정 장치.

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