KR20170041104A - Ｇｐｓ 안테나 포트 상태 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 GPS 안테나와 GPS 수신모듈을 연결하는 케이블에 주파수를 인가하고 반사되는 신호의 전압레벨을 측정하여 GPS 안테나 포트의 신호 수신 상태를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치는 GPS 안테나로부터 수신된 위성신호를 차량 내 GPS 수신기로 전달하는 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치에서, 상기 GPS 수신기에 필요한 주파수를 공급하는 주파수 발생기; 상기 주파수 발생기에서 상기 GPS 수신기로 공급되는 주파수 신호에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 일정한 방향으로 순환 출력하는 순환기; 상기 순환기에서 순환 출력된 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급/차단을 스위칭하는 스위치; 상기 스위치에 의해 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되면 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 스위치 및 순환기를 통해 전달받아 전압레벨로 출력하는 비디오 증폭기; 및 상기 스위치를 제어하고 상기 스위치 제어에 따라 상기 비디오 증폭기로부터 상기 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하는 제어부; 를 포함한다.

Description

ＧＰＳ 안테나 포트 상태 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING STATUS OF GPS ANTENNA PORT}

본 발명은 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 GPS 안테나와 GPS 수신모듈을 연결하는 케이블에 주파수를 인가하고 반사되는 신호의 전압레벨을 측정하여 GPS 안테나 포트의 신호 수신 상태를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 내비게이션은 GPS(Glocal Positioning System)위성이 발사하는 신호를 지상에서 수신하여 차량 내부에 장착한 모니터에 지금의 차량 위치, 목적지까지의 최단거리 등을 표시하여 주는 장치를 말한다.

GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호는 케이블을 통해 GPS 수신기에 전송되어 네비게이션에 필요한 정보가 되는데 만약 GPS 안테나 불량, 케이블 단자 체결불량 및 케이블 이상으로 인한 신호 손실(Loss) 등에 의해 GPS신호가 정상적으로 수신되지 않는 경우 적절한 복구조치가 취해지기 전까지 내비게이션에서 현재 위치 탐색이 불가능한 상태가 지속된다.

종래에는 GPS 수신불량이 발생한 경우, 고장여부를 확인하기 위해 수신단에 방향성 커플러를 이용하여 GPS신호를 별도로 분기해 내어 불량을 감지하였는데, 이 경우 신호의 이상 유무는 확인할 수 있으나 수신계통의 어느 장치에서 고장이 발생하였는지 판별하기 어렵다. 또한 -100dB 이하의 소신호인 GPS신호의 이상 유무를 판별하기 위해 GPS 수신모듈의 회로와 같이 증폭기를 적용해야 하는 등 복잡한 회로가 필요하였다.

또 다른 종래기술에선 GPS 수신불량의 정확한 고장 위치를 파악하기 위하여 차량 내부의 장치나 케이블을 분리한 후 개별적으로 시험장치를 구성하여 불량 여부를 판정했는데 이 경우 장치 분해 및 별도 시험장치 구성을 위한 시간과 비용이 추가되는 단점이 있었다.

한국등록특허 제 10-0426383호 한국등록특허 제 10-0198257호

이에, 본 발명은 복잡한 회로의 적용 없이도 GPS 수신기에 사용되는 주파수 발생기의 주파수 신호를 분기하여 GPS 안테나 및 케이블 연결 포트에 인가하고 그 반사파의 전압 레벨을 통해 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio : 전압 정재파 비)을 측정하여 GPS 안테나 포트의 수신상태를 확인하고 이를 통해 GPS 안테나 포트의 불량 여부 및 경로 손실(Path Loss)을 정밀하게 파악할 수 있도록 하는 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치는 GPS 안테나로부터 수신된 위성신호를 차량 내 GPS 수신기로 전달하는 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치에서, 상기 GPS 수신기에 필요한 주파수를 공급하는 주파수 발생기; 상기 주파수 발생기에서 상기 GPS 수신기로 공급되는 주파수 신호에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 일정한 방향으로 순환 출력하는 순환기; 상기 순환기에서 순환 출력된 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급/차단을 스위칭하는 스위치; 상기 스위치에 의해 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되면 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 스위치 및 순환기를 통해 전달받아 전압레벨로 출력하는 비디오 증폭기; 및 상기 스위치를 제어하고 상기 스위치 제어에 따라 상기 비디오 증폭기로부터 상기 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하는 제어부; 를 포함한다.

본 발명에서 상기 순환기는 상기 주파수 발생기에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 상기 스위치로 순환출력하고 상기 스위치를 통해 입력되는 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 비디오 증폭기로 순환출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제어부는 상기 스위치를 제어하여 상기 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급시키거나 차단 시키며, 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되도록 상기 스위치를 제어하였을 때 상기 비디오 증폭기로부터 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 스위치는 상기 제어부에 의해 상기 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 연결을 차단 시킬 때 상기 주파수 신호선에 종단저항을 연결하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치는 복잡한 회로의 적용없이 내부에 사용되는 주파수 신호를 분기하여 인가하고 반사된 신호의 전압 레벨을 측정하는 것만으로 GPS 안테나 포트의 불량 여부를 확인할 수 있어 차량 내 GPS 관련 장치의 분리 없이도 GPS수신 불량의 원인을 쉽게 파악할 수 있도록 하며, 측정된 VSWR을 통해 보다 정밀하게 GPS 위성신호 전송선로의 상태를 측정할 수 있어 GPS 안테나 포트 성능 파악 및 개선에 이용될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치의 VSWR 측정과정을 나타낸 도면이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치(100)에서 GPS 안테나 포트는 GPS 안테나(20)로부터 수신된 위성신호를 차량(10) 내 GPS 수신기(40)로 전달하는 계통인 GPS 안테나(20), GPS 케이블(30) 및 GPS 케이블 단자(50)를 포함한다.

상기 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치(100)는 상기 GPS 수신기(40)에 필요한 주파수를 공급하는 주파수 발생기(110), 상기 주파수 발생기(110)에서 상기 GPS 수신기(40)로 공급되는 주파수 신호에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 일정한 방향으로 순환 출력하는 순환기(120), 상기 순환기(120)에서 순환 출력된 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급/차단 시키는 스위치(130), 상기 스위치(130)에 의해 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되면 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 스위치(130) 및 상기 순환기(120)를 통해 전달받아 전압레벨로 출력하는 비디오 증폭기(140) 및 상기 스위치(130)를 제어하고 상기 스위치(130) 제어에 따라 상기 비디오 증폭기(140)로부터 상기 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하는 제어부(150)를 포함한다.

상기 주파수 발생기(110)는 상기 GPS 수신기(40)의 내부 동작에 필요한 클럭을 제공함과 동시에 상기 GPS 안테나 포트 상태 측정을 위한 파일럿 신호인 주파수 신호를 제공해주며 예컨데, 오실레이터(Oscillator), 클럭발생기(Clock Generator) 등으로 구현될 수 있다.

상기 순환기(120)는 써큘레이터(Circulator)라고도 하며 어떤 포트에서 전력이 입력되면, 왼쪽 혹은 오른쪽 포트 중 어느 한쪽 포트에만 전력이 전달되고 나머지 포트는 전력이 되지 않는 방향성을 가지고 전력을 전달시키는 장치로써 본 발명의 일실시 예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 3개의 포트를 가지고 시계방향으로만 전력을 전달시키는 순환기(120)가 적용되었다.

본 발명에서 상기 순환기(120)는 상기 주파수 발생기(110)에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 상기 스위치(130)로 순환출력하고 상기 스위치(130)를 통해 입력되는 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 비디오 증폭기(140)로 순환출력하는 것을 특징으로 한다.

첫번째 포트에는 상기 주파수 발생기(110)에서 분기된 주파수 신호가 입력되며 이 신호는 두번째 포트인 상기 스위치(130)로 입력되는데 상기 스위치(130)의 접점이 상기 GPS 안테나 포트의 GPS 케이블 단자(50)에 연결되면 상기 순환기(120)를 통해 전달된 주파수 신호는 상기 스위치(130)를 통해 상기 GPS 케이블 단자(50)로 전달되어 상기 GPS 안테나 포트를 통해 전송된다.

상기 GPS 안테나 포트에 전송된 주파수 신호는 반사파를 발생시키는데 상기 GPS 안테나 포트의 GPS 케이블 단자(50), GPS 케이블(30) 및 GPS 안테나(20)의 전송 선로가 정상적으로 임피던스 매칭이 잘되어 있다면 반사파는 최소화되지만 상기 GPS 케이블 단자(50)의 체결이 불량하거나 GPS 케이블(30)내의 전송선로에 이상이 생기거나 GPS 안테나(20)에 불량이 발생하여 전송 선로의 임피던스 매칭에 문제가 생기면 반사파는 증가하게 된다.

이러한 반사파는 상기 스위치(130)를 통해 상기 순환기(120)의 두번째 포트로 입력된 후 순환 출력에 의해 세번째 포트로 전달되어 상기 비디오 증폭기(140)에 입력된다.

상기 비디오 증폭기(140)는 RF Detector의 역할을 하며 입력되는 RF신호의 전력량에 따라 선형적으로 변화하는 전압레벨을 출력한다.

즉 상기 비디오 증폭기(140)는 상기 GPS 안테나 포트의 상태가 정상일 경우 최소화된 반사파의 전력량에 따라 일정한 값의 전압레벨을 출력하는데 상기 GPS 안테나 포트의 전송선로에 이상이 생겨 반사파가 증가하는 경우 상기 비디오 증폭기(140)에서 출력하는 전압레벨도 선형적으로 증가하게 된다.

상기 제어부(150)는 상기 스위치(130)를 제어하여 상기 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급시키거나 차단 시키며, 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되도록 상기 스위치(130)를 제어하였을 때 상기 비디오 증폭기(140)로부터 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정한다.

상기 제어부(150) 상기 비디오 증폭기(140)에서 출력되는 전압레벨을 입력받아 반사계수를 계산하여 VSWR을 측정한다. 상기 GPS 안테나 포트의 상태가 정상일 경우 즉 반사가 거의 없는 경우 VSWR은 1에 가깝게 측정되며, GPS 안테나 포트의 불량 및 이상 발생으로 인한 반사량이 늘어날 수록 VSWR은 증가하게 된다. 따라서 VSWR 측정값으로 GPS 안테나 포트 상태를 측정할 수 있게 된다.

상기 제어부(150)는 측정된 VSWR 값을 외부에서 확인할 수 있도록 외부장치에 송신해 줄 수도 있다. 예컨데, 차량 내 AVN 시스템에 VSWR 값을 전송하여 실시간으로 GPS 안테나 포트 상태를 확인 할 수 있도록 네비게이션 및 오디오패널 등에 디스플레이 해줄 수 있다.

상기 스위치(130)는 상기 제어부(150)에 의해 상기 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 연결을 차단시킬 때 상기 주파수 신호선에 반사파를 최소화하기 위해 종단저항(60)을 연결한다.

도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치의 VSWR 측정과정을 나타낸 도면이다.

먼저 도 2a를 보면 상기 제어부(150)가 상기 스위치(130)를 제어하여 상기 종단저항(60)에 연결되어 있던 접점을 상기 GPS 케이블 단자(40)에 연결되도록 한다.

다음으로 상기 주파수 발생기(110)에서 출력되어 분기된 주파수 신호가 상기 순환기(120)를 통해 상기 스위치(30)로 전달되어 상기 스위치(30) 접점을 통해 상기 상기 GPS 케이블 단자(40)로 입력된다.

다음 도 2b를 보면 상기 GPS 케이블 단자(40)로 입력된 상기 주파수 신호가 GPS 안테나 포트에 전송되면서 발생된 반사파는 다시 상기 GPS 케이블 단자(40)에서 출력되어 상기 스위치(30) 접점을 통해 상기 순환기(120)로 입력된다.

상기 순환기(120)에 입력된 반사파는 상기 비디오 증폭기(140)로 전달되고 상기 비디오 증폭기(140)는 상기 반사파의 전력량에 따라 선형적으로 변화하는 전압레벨을 출력한다.

다음으로 상기 제어부(150) 상기 비디오 증폭기(140)에서 출력된 상기 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하고 측정이 완료되면 상기 스위치(130)를 제어하여 상기 스위치(130)의 접점이 상기 종단저항(60)에 연결되도록 한다.

이러한 과정을 통해 측정된 상기 VSWR 값을 상기 GPS 안테나 포트가 정상 상태일 경우의 VSWR 값과 비교하여 문제가 발생한 경우, 상기 GPS 안테나 포트의 이상 여부를 확인하고 조치를 취하거나 장치를 개선할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : GPS 안테나 포트 상태 측정 장치
110 : 주파수 발생기 120 : 순환기
130 : 스위치 140 : 비디오 증폭기
150 : 제어부 10 : 차량
20 : GPS 안테나 30 : GPS 케이블
40 : GPS 수신기 50 : GPS 케이블 단자
60 : 종단저항

Claims (4)

1. GPS 안테나로부터 수신된 위성신호를 차량 내 GPS 수신기로 전달하는 GPS 안테나 포트의 상태 측정 장치에서,
   상기 GPS 수신기에 필요한 주파수를 공급하는 주파수 발생기;
   상기 주파수 발생기에서 상기 GPS 수신기로 공급되는 주파수 신호에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 일정한 방향으로 순환 출력하는 순환기;
   상기 순환기에서 순환 출력된 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급/차단을 스위칭하는 스위치;
   상기 스위치에 의해 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되면 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 스위치 및 순환기를 통해 전달받아 전압레벨로 출력하는 비디오 증폭기; 및
   상기 스위치를 제어하고 상기 스위치 제어에 따라 상기 비디오 증폭기로부터 상기 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하는 제어부; 를 포함하는 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 순환기는 상기 주파수 발생기에서 분기된 주파수 신호를 입력받아 상기 스위치로 순환출력하고 상기 스위치를 통해 입력되는 상기 주파수 신호에 대한 반사파 신호를 상기 비디오 증폭기로 순환출력하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 스위치를 제어하여 상기 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 공급시키거나 차단시키며, 상기 주파수 신호가 상기 GPS 안테나 포트로 공급되도록 상기 스위치를 제어하였을 때 상기 비디오 증폭기로부터 반사파 신호의 전압레벨을 입력받아 VSWR을 측정하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위치는 상기 제어부에 의해 상기 주파수 신호를 상기 GPS 안테나 포트로 연결을 차단시킬 때 상기 주파수 신호선에 종단저항을 연결하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나 포트 상태 측정 장치.

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