KR20120061145A - 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법 - Google Patents

수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 측정장치는, 테스트 신호를 생성하는 테스트신호 발생기; 상기 테스트신호를 피측정장치로 송신하고 상기 테스트신호에 따른 상기 피측정장치의 상호변조 왜곡신호를 수신하는 듀플렉서; 상기 듀플렉서로 수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하고, 기준주파수 신호를 생성하여 상기 중간주파수 신호와의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하고, 상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하여 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 주파수 보정회로; 상기 주파수 보정회로를 통해 상기 드리프트가 보정된 상기 상호변조 왜곡신호의 노이즈를 제거하는 대역 제한 필터; 및 상기 노이즈가 제거된 상기 상호변조 왜곡신호의 세기를 측정하는 측정기를 포함한다. 이에 의해, 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정 시 측정장치의 내적인 요인으로 인해 발생하는 수신신호의 주파수 드리프트(drift)를 제거하여, 신호측정을 위한 수신신호의 대역 제한 시 수신신호의 에너지가 협대역에 위치하도록 함으로써, 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며 수신신호를 안정적으로 신속히 측정할 수 있다.

Description

수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING PASSIVE INTERMODULATION DISTORTION SIGNAL}
본 발명은 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정 시 측정장치의 내적인 요인으로 인해 발생하는 수신신호의 주파수 드리프트(drift)를 제거하여, 신호측정을 위한 수신신호의 대역 제한 시 수신신호의 에너지가 협대역에 위치하도록 함으로써, 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며 수신신호를 안정적으로 신속히 측정할 수 있도록 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
신호처리장치를 이용하여 전기신호에 대해 감쇄, 증폭, 대역 제한 등의 신호처리를 수행하는 경우, 신호처리장치 자체의 비선형 특성으로 인해 처리되는 신호에 왜곡이 추가될 수 있다.
신호처리장치의 능동회로에 여러 가지 상이한 주파수 성분을 입력하여 처리하는 경우, 입력된 신호 간 상호 혼변조 현상이 발생하여 필요치 않은 고조파가 발생되며 이를 상호변조왜곡(IMD, InterModulation Distortion)이라 한다. 이에, 이동통신사업자는 RF 전력증폭기나 송신기, 수신기 등, 능동소자의 상호변조왜곡(IMD) 특성을 가급적 작게 규제하고 있다.
한편, 통신시스템의 신호처리장치 중 능동소자뿐 아니라, 안테나, 듀플렉서, 컴바이너 및 커넥터 등의 수동소자 또한 비선형 특성을 가지고 있으며, 이러한 수동소자의 상호변조왜곡 특성을 PIMD(Passive InterModulation Distortion)라 한다. PIMD 또한 전체 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 PIMD도 측정하여 규제하는 추세이다.
상호변조왜곡(IMD)을 측정하는 기본적인 법은, 측정 주파수에 근접한 다른 두 주파수의 성분(Two Tone)을 피측정장치(Device Under Test, DUT)에 인가하고, 피측정장치의 출력을 스펙트럼 분석기를 이용하여 관측함으로써 왜곡된 두 주파수의 3차 합성 고조파의 크기를 관측하여 IMD 값을 결정한다.
그런데, 고출력 능동소자의 경우 그 왜곡이 상대적으로 크기 때문에 스펙트럼 분석기를 이용하여 용이하게 측정할 수 있는 반면, 수동소자의 경우 그 왜곡의 정도가 작기 때문에 상호변조왜곡 정도를 측정하기가 용이하지 아니하다.
이에, 종래기술에 따른 PIMD 측정장치는 수신된 신호를 DSP(Digital Signal Processing)를 이용하여 IF 프로세싱을 처리함으로써 PIMD 신호를 측정하도록 하고 있다. 이러한 종래기술에 따르면, 피측정장치로부터 수신된 신호를 IF신호로 대역 변환한 후 DSP 보드에서는 수신된 IF 신호에서 측정장치의 노이즈를 디지털 필터링을 통해 제거하여 PIMD 신호를 찾아 측정한다. 이러한 디지털 필터링을 이용한 PIMD 측정 방법은 정확도를 보장하기 위해 디지털 필터링의 차수가 높아야 하나, 디지털 필터링 차수를 높이는 경우 처리해야 할 데이터가 증가하여 측정 속도가 지연되는 문제점이 있다.
또 다른 종래기술에 따른 PIMD 측정장치는 대역제한필터(Band Pass Filter, BPF)를 이용하여 수신신호의 노이즈를 제거한 후 스펙트럼 분석기를 이용하여 PIMD를 측정하고 있다. 여기서, 수신신호의 노이즈 레벨은 PIMD 측정장치 온도와 대역폭에 비례하기 때문에 수신단에서 대역폭을 협대역으로 제한해 주는 것이 정확한 수신신호를 측정하는데 중요하다. 그런데, 수신경로 또는 수신장치 내에 존재하는 로컬신호 발생기로 인해 수신신호에 주파수 드리프트 현상이 발생하는 경우, 수신신호가 협대역의 대역제한필터를 통과하지 못하게 되어, 수신감도가 떨어지거나 측정값에 오류가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정 시 측정장치의 내적인 요인으로 인해 발생하는 수신신호의 주파수 드리프트(drift)를 제거하여, 신호측정을 위한 수신신호의 대역 제한 시 수신신호의 에너지가 협대역에 위치하도록 함으로써, 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며 수신신호를 안정적으로 신속히 측정할 수 있도록 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치는, 테스트 신호를 생성하는 테스트신호 발생기; 상기 테스트신호를 피측정장치로 송신하고 상기 테스트신호에 따른 상기 피측정장치의 상호변조 왜곡신호를 수신하는 듀플렉서; 상기 듀플렉서로 수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하고, 기준주파수 신호를 생성하여 상기 중간주파수 신호와의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하고, 상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하여 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 주파수 보정회로; 상기 주파수 보정회로를 통해 상기 드리프트가 보정된 상기 상호변조 왜곡신호의 노이즈를 제거하는 대역 제한 필터; 및 상기 노이즈가 제거된 상기 상호변조 왜곡신호의 세기를 측정하는 측정기를 포함한다.
여기서, 상기 테스트신호 발생기는, 제1주파수신호를 생성하는 제1신호발생기; 제2주파수신호를 생성하는 제2신호발생기; 상기 제1주파수신호를 증폭하는 제1증폭기; 상기 제2주파수신호를 증폭하는 제2증폭기; 및 상기 증폭된 제1주파수신호 및 제2주파수신호를 결합하여 투톤 테스트신호를 생성하는 전력결합기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 주파수 보정회로는, 상기 피측정장치에서 수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하여 상기 대역 제한 필터로 출력하는 믹서; 기준주파수 신호를 발생하는 기준주파수 발생기; 상기 기준주파수 신호와 상기 중간주파수 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 PLL(Phase Looked Loop)부; 상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하는 전압 제어 오실레이터(Voltage Control Oscillator)를 포함하고; 상기 믹서는 상기 전압 제어 오실레이터가 제공하는 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환할 수 있다.
여기서, 상기 PLL부는, 상기 기준주파수 신호를 분주하는 제1분주기; 상기 중간주파수 신호로 변환된 상호변조 왜곡신호를 상기 제1분주기와 동일한 주파수의 신호로 분주하는 제2분주기; 및 상기 제1분주기의 분주신호 및 상기 제2분주기의 분주신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 차동증폭기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 믹서에서 상기 대역 제한 필터로 출력되는 상기 중간주파수 신호의 출력라인에 개재되어, 상기 중간주파수 신호의 출력 경로를 상기 PLL부로 분기하는 방향성 결합기(DC)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방향성 결합기에서 상기 PLL부로 출력되는 상기 중간주파수 신호의 출력라인에 개재되는 자동 이득 조절기(AGC)를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 보정회로는, 기준주파수 신호를 발생하는 기준주파수 발생기; 상기 수신신호와 상기 보정주파수 신호에 기초하여 중간주파수 신호를 생성하는 믹서; 상기 기준주파수 신호를 분주하는 제1분주기, 상기 중간주파수 신호로 변환된 상기 수신신호를 상기 제1분주기와 동일한 주파수의 신호로 분주하는 제2분주기; 및 상기 제1분주기의 분주신호 및 상기 제2분주기의 분주신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 차동증폭기를 포함하는 PLL(Phase Looked Loop)부; 상기 튜닝전압에 기초하여 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하는 전압 제어 오실레이터(Voltage Control Oscillator)를 포함하고; 상기 믹서는 상기 전압 제어 오실레이터가 제공하는 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 수신신호의 위상차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 믹서의 상기 중간주파수 신호 출력라인에 개재되어, 상기 중간주파수 신호의 출력 경로를 상기 PLL부로 분기하는 방향성 결합기(DC)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 방향성 결합기에서 상기 PLL부로 출력되는 상기 중간주파수 신호의 출력라인에 개재되는 자동 이득 조절기(AGC)를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법은, 테스트 신호를 생성하여 피측정장치로 송신하는 단계; 상기 테스트신호에 따른 상기 피측정장치의 상호변조 왜곡신호를 수신하는 단계; 수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하는 단계; 기준주파수 신호를 생성하는 단계; 상기 기준주파수 신호와 상기 중간주파수 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 단계; 상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하는 단계; 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 단계; 상기 드리프트가 보정된 상기 상호변조 왜곡신호의 노이즈를 제거하는 단계; 및 상기 노이즈가 제거된 상기 상호변조 왜곡신호의 세기를 측정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 상호변조 왜곡신호의 주파수 드리프트를 보정하는 단계는, 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 기준주파수 신호와 상기 중간주파수 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 단계는, 상기 기준주파수 신호를 제1분주 신호로 분주하는 단계; 상기 중간주파수 신호로 변환된 상호변조 왜곡신호를 상기 제1분주 신호와 동일한 주파수의 제2분주 신호로 분주하는 단계; 및 상기 제1분주 신호 및 상기 제2분주 신호의 위상차를 비교하여 상기 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중간주파수 신호를 상기 기준주파수 신호와 비교 가능한 크기로 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법은, 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정 시 측정장치의 내적인 요인으로 인해 발생하는 수신신호의 주파수 드리프트(drift)를 제거하여, 신호측정을 위한 수신신호의 대역 제한 시 수신신호의 에너지가 협대역에 위치하도록 함으로써, 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며 수신신호를 안정적으로 신속히 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치의 제어블럭도,
도 2는 도 1의 주파수 보정회로의 제어블럭도,
도 3은 도 2의 위상 고정 루프의 제어블럭도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동소자 상호변조 왜곡신호(Passive InterModulation Distortion: 이하, PIMD라 함) 측정장치의 제어블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PIMD 측정장치는, 제1신호(f1)를 생성하는 제1신호발생기(1)와 제2신호(f2)를 생성하는 제2신호발생기(3)와 제1신호(f1) 및 제2신호(f2)를 각각 증폭하는 제1증폭기(5) 및 제2증폭기(7)와 증폭된 제1신호(f1) 및 제2신호(f2)를 결합하여 테스트신호를 생성하는 전력결합기(Power Combiner)(9)와, 테스트신호를 피측정장치(Device Under Test; 이하, DUT라 함)(20)에 입력하고, DUT(20)에서 발생된 반사신호를 수신하는 듀플렉서(11)와, 듀플렉서(11)를 통해 반사된 신호의 드리프트를 보정하는 주파수 보정회로(100)와, 드리프트가 보정된 수신신호의 노이즈를 제거하는 대역 제한 필터(Band Pass Filter, 이하, BPF라 함)(170)와, 노이즈가 제거된 수신신호의 스펙트럼을 측정하는 측정기(180)를 포함한다.
제1신호발생기(1)는 주파수가 f1인 제1신호(f1)를 생성하고, 제2신호발생기(3)는 주파수가 f2인 제2신호(f2)를 생성한다. 제1신호(f1)는 제1증폭기(5)를 통해 증폭되고 제2신호(f2)는 제2증폭기(7)를 통해 증폭된다. 여기서, 제1신호(f1) 및 제2신호(f2)는 상호 근접한 주파수 대역의 신호를 적용할 수 있다.
전력결합기(9)는 증폭된 제1신호(f1) 및 제2신호(f2)를 결합하여 두 개의 주파수(f1, f2)가 합성된 투톤(two??ton) 테스트 신호를 생성한다.
듀플렉서(11)는 송신포트(Tx)와 수신포트(Rx)를 포함하여 전력결합기(9)에서 출력된 테스트 신호를 송신포트(Tx)를 통해 DUT(20)로 입력한다. DUT(20)에서 발생한 PIMD 신호는 듀플렉서(11)의 수신포트(Rx)로 입력되어 주파수 보정회로(100)로 출력된다.
주파수 보정회로(100)는 DUT(20)로부터 수신된 PIMD 신호의 주파수 드리프트(drift)를 보정하고 중간주파수(IF) 신호로 변환하여 BPF(170)로 출력한다. 주파수 드리프트는 PIMD 신호가 수신되어 수신경로를 경유함에 따라 발생하거나, PIMD 측정 장치 내에 존재하는 신호발생기(1, 3)에 의해 발생할 수 있다. 이에, 주파수 보정회로(100)는 PIMD 신호의 최고출력 주파수 대역이 BPF(170)의 필터링 주파수와 일치되도록 드리프트를 보정함으로써 PIMD 신호의 측정 정확도를 높일 수 있다.
BPF(170)는 드리프트가 보정된 PIMD 신호의 노이즈를 제거한 후 측정기(180)로 출력한다. BPF(170)는 주파수 보정회로(100)에서 출력된 PIMD 신호의 주파수를 필터링의 기준이 되는 중심주파수(fo)로 갖고, 필터링의 대역 제한 폭(band width)은 가능한 한 작을수록 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
측정기(180)는 대역 제한된 PIMD 신호를 입력 받아 신호 크기를 측정한다.
이러한 구성에 의해, 제1신호발생기(1) 및 제2신호발생기(3)에서 생성된 제1신호(f1) 및 제2신호(f2)는 증폭기(5, 7)를 통해 증폭된 후, 전력결합기(9)에서 두 개의 주파수(f1, f2)가 합성된 투톤(two??ton) 테스트 신호로 변환된다. 테스트신호는 듀플렉서(11)의 송신포트(Tx)를 통해 DUT(20)로 입력되며, 테스트신호 입력에 따라 DUT(20)에서 발생한 PIMD 신호는 듀플렉서(11)의 수신포트(Rx)로 입력되어 주파수 보정회로(100)로 전달된다. 주파수 보정회로(100)는 PIMD 신호의 드리프트(drift)를 보정하며, 보정된 PIMD 신호는 BPF(170)를 통해 노이즈가 제거된 후 측정기(180)에서 측정된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 PIMD 측정장치는 DUT(20)로부터 수신된 PIMD 신호에 존재하는 주파수 드리프트를 제거하여 PIMD 신호의 에너지가 BPF(170)의 중심에 오도록 보정하고, 보정된 PIMD 신호를 협대역 BPF(170)로 대역 제한하여 노이즈를 제거한 후, PIMD 신호의 세기를 측정하도록 함으로써, PIMD 신호의 측정 정확도를 높이고 측정 시간을 단축시킬 수 있도록 한다. 여기서, PIMD 신호의 주파수 드리프트를 제거하는 주파수 보정회로(100)의 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2는 본 발명에 따른 PIMD 측정장치의 주파수 보정회로(100)의 제어블럭도로서, DUT(20)가 현재 한국 전파법상 원격제어신호의 주파수 대역으로 할당된 447MHz의 무선신호를 처리하는 원격제어신호 처리장치인 경우 적용될 수 있는 주파수 보정회로(100)를 예시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 주파수 보정회로(100)는 DUT(20)로부터 수신된 신호와 보정주파수 신호를 곱하여 중간주파수(IF) 신호를 생성하는 믹서(110)와, 믹서(110)를 통과하여 BPF(170)로 전달되는 중간주파수(IF) 신호를 커플링하는 방향성 결합기(DC; Directional Coupler)(120)와 방향성 결합기(DC)(120)에 의해 커플링된 신호의 게인을 조절하는 AGC(Automatic Gain Control)(130)와, 기준주파수(Ref) 신호를 출력하는 TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)(160)와, 기준주파수(Ref) 신호와 커플링된 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성하는 PLL(Phase Looked Loop)부(150)와, PLL부(150)에서 제공하는 튜닝전압(Vt)에 기초하여 보정주파수 신호를 믹서(110)로 전달하는 VCO(Voltage Control Oscillator)(140)를 포함한다.
믹서(110)는 DUT(20)로부터 수신된 PIMD 신호와 VCO(140)에서 제공하는 보정주파수 신호를 곱하여 PIMD 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환한다.
방향성 결합기(DC)(120)는 PIMD 신호의 중간주파수(IF) 신호(10MHz)를 전송하기 위한 2개의 전송경로를 제공하여 PIMD 신호의 중간주파수(IF) 신호가 BPF(170)와 PLL부(150)로 각각 전송되도록 한다.
AGC(130)는 방향성 결합기(DC)(120)에서 분기되어 PLL부(150)로 전송되는 중간주파수(IF) 신호의 전송경로에는 개재될 수 있다. AGC(130)는 방향성 결합기(DC)(120)에서 분기된 중간주파수(IF) 신호가 PLL부(150)에서 처리 가능하도록 게인을 조절한다.
TCXO(160)는 일정한 주파수를 생성하는 온도 보상형 크리스털 오실레이터로서, 주파수 보정을 위한 기준주파수(Ref) 신호를 생성한다. 본 실시예에서는 16MHz의 기준주파수(Ref) 신호를 생성하는 경우를 예시하고 있으나, 이는 시스템 설계 방법에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
PLL부(150)는 중간주파수(IF) 신호(10MHz)와 TCXO(160)에서 출력된 기준주파수(Ref) 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성한다. 즉, 수신된 PIMD 신호의 주파수 드리프트의 크기에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성한다.
VCO(140)는 PLL부(150)로부터 입력된 튜닝전압(Vt)에 따라 보정주파수 신호를 생성하여 믹서(110)로 제공한다. 초기 구동시 VCO(140)는 드리프트가 없는 이상 상태에서 수신될 것으로 예상되는 PIMD 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하기 위한 초기 신호를 생성한다. 이 후, VCO(140)는 초기 신호를 PLL부(150)에서 제공하는 튜닝전압에 따라 보정하여 보정주파수 신호를 생성하고, 보정주파수 신호를 믹서(110)에 출력한다.
이에 따라, 믹서(110)는 PIMD 신호에 보정주파수 신호를 곱하여 PIMD 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 주파수 보정회로(100)를 447MHz의 무선신호를 처리하는 원격제어신호 처리장치의 PIMD 측정을 위해 사용하는 경우, 원격제어신호 처리장치인 DUT(20)로부터 주파수 보정회로(100)로 수신된 447MHz의 PIMD 신호는 주파수 드리프트로 인해 주파수 편차(△1)가 발생할 수 있다.
주파수 드리프트가 발생한 PIMD 신호(447MHz+△1)는 중간주파수(IF) 신호를 생성하는 믹서(110)로 인가된다. 믹서(110)는 VCO(140)가 출력하는 보정주파수(437MHz)와 PIMD 신호(447MHz+△1)를 곱하여 중간주파수(IF) 신호를 생성한다. 여기서, VCO(140)는 초기 신호(437MHz)를 출력함으로 믹서(110)를 통해 생성된 중간주파수(IF) 신호는 주파수 편차(△1)를 포함하고 있다(10MHz+△1). 믹서(110)에서 생성된 중간주파수(IF) 신호는 방향성 결합기(DC)(120)에 의해 분기되어 AGC(130)를 통해 게인이 조절된 후 PLL부(150)로 전달된다. PLL부(150)에서는 TCXO(160)가 생성한 기준주파수(Ref) 신호와 중간주파수(IF) 신호(10MHz+△1)를 비교하여 두 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성한다. VCO(140)는 PLL부(150)가 제공하는 튜닝전압(Vt)에 따라 보정주파수 신호(437MHz+△1)를 생성하고, 생성된 보정주파수 신호(437MHz??△1)를 믹서(110)에 출력한다. 이에, 믹서(110)는 PIMD 신호(447MHz+△1)에 포함된 주파수 편차(△1)를 보정하여 10MHz의 중간주파수(IF) 신호를 생성할 수 있다.
이러한 구성에 따라, 주파수 보정회로(100)는 DUT(20)로부터 수신된 PIMD 신호의 드리프트를 보정하여 BPF(170)를 통해 측정기(180)로 전달할 수 있다.
한편, BPF(170)의 중심주파수(fo)는 주파수 보정회로(100)에서 출력되는 중간주파수(IF) 신호의 주파수 대역에 맞추어 10MHz로 설정될 수 있으며, 대역폭(BW)은 노이즈를 충분히 제거할 수 있을 정도의 크기, 예컨대, 300Hz 정도로 설정될 수 있다.
도 3은 도 2의 PLL부(150)의 제어블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, PLL부(150)는 중간주파수(IF) 신호를 1MHz 신호로 분주하는 제1분주기(154)와 기준주파수(Ref) 신호를 1MHz 신호로 분주하는 제2분주기(156)와, 중간주파수(IF) 신호를 분주한 분주결과와 기준주파수(Ref) 신호를 분주한 분주결과를 상호 비교하여 위상차에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성하는 차동 증폭기(152)를 포함한다.
제1분주기(154)는 DUT(20)로부터 수신된 447MHz의 PIMD 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환한 신호로서 주파수 편차(△1)를 포함할 수 있다. 제1분주기(154)는 중간주파수(IF) 신호(10MHz+△1)를 1/10으로 분주하여 1MHz 신호를 생성한다.
제2분주기(156)는 TCXO(160)가 생성한 기준주파수(Ref) 신호를 제1분주기(154)의 분주신호와 동일한 주파수로 분주한다. 예컨대, TCXO(160)가 16MHz의 기준주파수(Ref) 신호를 생성하는 경우, 제2분주기(156)는 기준주파수(Ref) 신호를1/16으로 분주하여 1MHz 신호를 생성한다.
차동 증폭기(152)는 제1분주기(154) 및 제2분주기(156)의 분주신호를 입력 받아 두 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성하여 VCO(140) 측에 출력한다. 제1분주기(154)에서 분주된 1MHz 신호는 주파수 편차(△1)를 포함하는 반면, 제2분주기(156)는 기준주파수(Ref) 신호를 분주한 것임으로, 차동 증폭기(152)는 주파수 편차(△1)에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법의 흐름도이다.
PIMD 측정 시에는 PIMD 측정장치 내에 존재하는 신호발생기(1, 3)로 인해 수신신호에 주파수 편차(△1)가 발생할 수 있다(S110).
PLL부(150)에서는 주파수 편차(△1)가 발생한 수신신호와 TCXO(160)가 생성한 기준신호를 각각 분주기로 분주한다(S120).
PLL부(150)에서는 분주된 기준신호 및 수신신호를 차동 증폭기(152)로 입력하고(S130), 차동 증폭기(152)에서는 분주된 신호의 주파수 편차(△1)에 해당하는 튜닝전압(Vt)을 생성한다(S140).
이에, 중간주파수(IF) 신호 생성을 위한 VCO(140)는 튜닝전압(Vt)에 따라 보정된 보정주파수 신호를 믹서(110)로 제공하며, 믹서(110)는 수신된 PIMD 신호의 주파수 편차(△1)를 보정하여 중간주파수(IF) 신호를 생성할 수 있다(S150).
주파수 편차(△1)가 보정된 중간주파수(IF) 신호는 BPF(170)를 통해 대역 제한된다(S160). 주파수 편차(△1)가 보정된 중간주파수(IF) 신호는 BPF(170)의 중심주파수(fo)에 일치할 수 있다. 이에, BPF(170)를 통해 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있다.
측정기(180)는 노이즈가 제거된 PIMD 신호의 수신강도 측정한다(S170).
한편, 상술한 설명에서는 447MHz의 무선신호를 처리하는 원격제어신호 처리장치의 PIMD 신호를 측정하는 경우 그 제어과정을 예시하고 있지만 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 이동통신, 근거리 무선통신, 등, 무선신호를 처리하는 무선신호 처리장치라면 어느 장치에든 본 발명의 PIMD 측정장치를 이용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법은, 무선신호 처리 장치의 PIMD를 측정함에 있어서, 측정 정확도를 향상시키고, 수신신호를 안정적으로 신속히 측정할 수 있도록 하는 데에 이용할 수 있다.
1 : 제1신호발생기 3 : 제2신호발생기
5 : 제1증폭기 7 : 제2증폭기
9 : 전력결합기 11 : 듀플렉서
20 : DUT (Device Under Test) 100 : 주파수 보정회로
110 : 믹서 120 : 방향성 결합기(DC)
130 : AGC(Automatic Gain Control)
140 : VCO(Voltage Control Oscillator)
150 : PLL(Phase Looked Loop)부 152 : 차동 증폭기
154 : 제1분주기 156 : 제2분주기
160 : TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)
170 : BPF(Band Pass Filter) 180 : 측정기

Claims (13)

  1. 테스트 신호를 생성하는 테스트신호 발생기;
    상기 테스트신호를 피측정장치로 송신하고 상기 테스트신호에 따른 상기 피측정장치의 상호변조 왜곡신호를 수신하는 듀플렉서;
    상기 듀플렉서로 수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하고, 기준주파수 신호를 생성하여 상기 중간주파수 신호와의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하고, 상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하여 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 주파수 보정회로;
    상기 주파수 보정회로를 통해 상기 드리프트가 보정된 상기 상호변조 왜곡신호의 노이즈를 제거하는 대역 제한 필터; 및
    상기 노이즈가 제거된 상기 상호변조 왜곡신호의 세기를 측정하는 측정기를 포함하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테스트신호 발생기는,
    제1주파수신호를 생성하는 제1신호발생기;
    제2주파수신호를 생성하는 제2신호발생기;
    상기 제1주파수신호를 증폭하는 제1증폭기;
    상기 제2주파수신호를 증폭하는 제2증폭기; 및
    상기 증폭된 제1주파수신호 및 제2주파수신호를 결합하여 투톤 테스트신호를 생성하는 전력결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 보정회로는,
    상기 피측정장치에서 수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하여 상기 대역 제한 필터로 출력하는 믹서;
    기준주파수 신호를 발생하는 기준주파수 발생기;
    상기 기준주파수 신호와 상기 중간주파수 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 PLL(Phase Looked Loop)부;
    상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하는 전압 제어 오실레이터(Voltage Control Oscillator)를 포함하고;
    상기 믹서는 상기 전압 제어 오실레이터가 제공하는 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PLL부는,
    상기 기준주파수 신호를 분주하는 제1분주기;
    상기 중간주파수 신호로 변환된 상호변조 왜곡신호를 상기 제1분주기와 동일한 주파수의 신호로 분주하는 제2분주기;및
    상기 제1분주기의 분주신호 및 상기 제2분주기의 분주신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 차동증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 믹서에서 상기 대역 제한 필터로 출력되는 상기 중간주파수 신호의 출력라인에 개재되어, 상기 중간주파수 신호의 출력 경로를 상기 PLL부로 분기하는 방향성 결합기(DC)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방향성 결합기에서 상기 PLL부로 출력되는 상기 중간주파수 신호의 출력라인에 개재되는 자동 이득 조절기(AGC)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치.
  7. 기준주파수 신호를 발생하는 기준주파수 발생기;
    상기 수신신호와 상기 보정주파수 신호에 기초하여 중간주파수 신호를 생성하는 믹서;
    상기 기준주파수 신호를 분주하는 제1분주기, 상기 중간주파수 신호로 변환된 상기 수신신호를 상기 제1분주기와 동일한 주파수의 신호로 분주하는 제2분주기;및 상기 제1분주기의 분주신호 및 상기 제2분주기의 분주신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 차동증폭기를 포함하는 PLL(Phase Looked Loop)부;
    상기 튜닝전압에 기초하여 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하는 전압 제어 오실레이터(Voltage Control Oscillator)를 포함하고;
    상기 믹서는 상기 전압 제어 오실레이터가 제공하는 상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 수신신호의 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 주파수 보정회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 믹서의 상기 중간주파수 신호 출력라인에 개재되어, 상기 중간주파수 신호의 출력 경로를 상기 PLL부로 분기하는 방향성 결합기(DC)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 보정회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 방향성 결합기에서 상기 PLL부로 출력되는 상기 중간주파수 신호의 출력라인에 개재되는 자동 이득 조절기(AGC)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 보정회로.
  10. 테스트 신호를 생성하여 피측정장치로 송신하는 단계;
    상기 테스트신호에 따른 상기 피측정장치의 상호변조 왜곡신호를 수신하는 단계;
    수신된 상호변조 왜곡신호를 중간주파수 신호로 변환하는 단계;
    기준주파수 신호를 생성하는 단계;
    상기 기준주파수 신호와 상기 중간주파수 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 단계;
    상기 튜닝전압에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호의 상기 위상차를 보정하는 보정주파수 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 보정주파수 신호에 기초하여 상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 단계;
    상기 드리프트가 보정된 상기 상호변조 왜곡신호의 노이즈를 제거하는 단계; 및
    상기 노이즈가 제거된 상기 상호변조 왜곡신호의 세기를 측정하는 단계를 포함하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상호변조 왜곡신호의 주파수 드리프트를 보정하는 단계는,
    상기 상호변조 왜곡신호를 상기 주파수 드리프트가 보정된 중간주파수 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기준주파수 신호와 상기 중간주파수 신호의 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 단계는,
    상기 기준주파수 신호를 제1분주 신호로 분주하는 단계;
    상기 중간주파수 신호로 변환된 상호변조 왜곡신호를 상기 제1분주 신호와 동일한 주파수의 제2분주 신호로 분주하는 단계; 및
    상기 제1분주 신호 및 상기 제2분주 신호의 위상차를 비교하여 상기 위상차에 해당하는 튜닝전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중간주파수 신호를 상기 기준주파수 신호와 비교 가능한 크기로 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정방법.
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