KR20200073136A - 누설 전력 저감을 위한 송수신기 - Google Patents

누설 전력 저감을 위한 송수신기 Download PDF

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KR20200073136A
KR20200073136A KR1020190163408A KR20190163408A KR20200073136A KR 20200073136 A KR20200073136 A KR 20200073136A KR 1020190163408 A KR1020190163408 A KR 1020190163408A KR 20190163408 A KR20190163408 A KR 20190163408A KR 20200073136 A KR20200073136 A KR 20200073136A
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어윤성
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광운대학교 산학협력단
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    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기는, 단일 안테나와, 단일 안테나에 연결된 송신기와, 단일 안테나에 연결된 수신기와, 단일 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 수신기로 전달하며, 송신기에서 출력되는 송신 신호를 단일 안테나로 전달하는 송수신 전환 스위치;를 포함하며, 송수신 전환 스위치는 송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능할 수 있다.

Description

누설 전력 저감을 위한 송수신기{TRANSMITTER FOR REDUCING LEAKAGE POWER}
본 출원은, 전자파를 안테나를 이용하여 공간에 출력하고 피사체에서 반사되어 돌아오는 수신신호를 동시에 수신하는, 즉 송신과 수신이 동시에 일어나는 레이더에서 필요한 기술로, 송신기 신호의 일부가 수신기로 누설되어 수신을 방해하고 수신감도를 저하시키는 현상을 막기 위한 레이더 송수신기 구조와 회로에 대한 발명이다.
일반적으로 레이더는 전파를 송신하는 송신기와 피사체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 수신기로 구성된다. 송신기와 수신기는 격리도가 좋지 않기 때문에 송신기의 출력전력이 크면 출력 전력의 일부가 수신기로 누설되어 수신기를 포화시키거나 성능을 저하시키게 된다. 이 때문에 송신출력이 수신부로 누설되는 양을 줄이기 위해 송신기와 수신기의 안테나를 별도로 사용하는 경우가 많다.
이와 같이, 2개의 안테나를 이용하여 송신과 수신을 분리하여 사용하면 격리도가 좋아져 수신 성능은 우수하지만, 2개의 안테나가 필요하므로, 크기도 크고 가격도 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 단일 안테나를 이용할 필요가 있다.
도 1은 종래 단일 안테나를 이용한 송수신기의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 송신기(10)와 수신기(20)가 하나의 안테나(ANT)를 공유할 경우기판에서의 고주파 신호 커플링에 의한 누설뿐만 아니라, 써큘레이터(circulator, 30)와 같은 부품을 통해 송수신 단자간에 누설되는 전력(1)과 안테나(ANT)의 임피던스의 부정합으로 반사된 신호가 다시 돌아와 수신기(20)로 바로 들어가는 누설전력(2) 등의 문제가 있다.
이들은 피사체에서 반사된 탐지해야 할 수신신호보다 훨씬 큰 크기가 되고 수신기를 포화시켜 수신기 기능을 할 수 없게 하거나, 큰 잡음으로 작용하므로 수신 대비 잡음비를 열화시켜 탐지거리 성능을 떨어뜨리는 문제가 있다.
일본공개특허 제1999-125669호(“펄스 레이더 송수신기”, 공개일: 1999년05월11일)
본 발명은, 송신, 수신간 누설전력에 따른 수신기의 포화 및 수신감도 열화를 개선하고 송수신 전환 스위치와 같은 외부의 부품없이도 보드상에서 구현하고 반도체 칩으로 구현시 칩에 내장이 가능한 기술로 초소형, 저가의 레이더 구현이 가능해지고 단일 안테나로 구현된 레이더의 탐지거리 확장 및 탐지오류의 저감 효과를 얻을 수 있는 누설 전력 저감을 위한 송수신기를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 단일 안테나; 상기 단일 안테나에 연결된 송신기; 상기 단일 안테나에 연결된 수신기; 및 상기 단일 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 상기 수신기로 전달하며, 상기 송신기에서 출력되는 송신 신호를 상기 단일 안테나로 전달하는 송수신 전환 스위치;를 포함하며, 상기 송수신 전환 스위치는, 송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능한 누설 전력 저감을 위한 송수신기를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 송수신 전환 스위치는, 하이브리드 커플러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 하이브리드 커플러는, 일단이 상기 단일 안테나에 연결되고 타단은 상기 수신기에 연결된 제1 전송 선로; 일단이 접지에 연결되고 타단은 상기 송신기에 연결된 제2 전송 선로; 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로를 연결하는 2개의 브랜치;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 하이브리드 커플러는, 상기 2개의 브랜치 중 상기 안테나 측에 구비되며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 평행한 튜닝 스터브;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 누설 전력 저감을 위한 송수신기는, 상기 송신기로부터 출력되는 RF 신호 중 상기 수신기로 누설되는 RF 신호가 상쇄되도록, 상기 송신기로부터 출력되는 RF 신호의 크기 및 위상을 조절하여 상기 수신기의 입력단에 가산하는 조절 수단;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 조절 수단은, 상기 송신기로부터 출력되는 RF 신호의 위상을 제어하는 위상 조절 수단; 및 상기 위상 조절 수단으로부터 출력되는 RF 신호의 크기를 제어하여 상기 수신기로 입력하는 크기 조절 수단;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 송수신 전환 스위치를 송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능한 하이브리드 커플러로 구성함으로써, 단일 안테나의 구현시 생기는 송신, 수신간 누설전력에 따른 수신기의 포화 및 수신감도 열화를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 써큘레이터와 같은 외부의 부품없이도 보드상에서 구현 가능하며, 반도체 칩으로 구현시 칩에 내장이 가능한 기술로 초소형, 저가의 레이더 구현이 가능함고 동시에 레이더의 탐지 거리 확장 및 탐지 오류의 저감 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 단일 안테나를 이용한 송수신기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 더욱 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기로, 단일 안테나(ANT)와, 튜닝 스터브(230)를 구비한 하이브리드 커플러(200)와, 송신기(10), 및 수신기(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기는, 단일 안테나(ANT)와, 단일 안테나(ANT)에 연결된 송신기(10)와, 단일 안테나(ANT)에 연결된 수신기(20)와, 단일 안테나(ANT)를 통해 수신된 수신 신호(Rx)를 수신기(20)로 전달하며, 송신기(10)에서 출력되는 송신 신호(Tx)를 단일 안테나(ANT)로 전달하는 송수신 전환 스위치(200)를 포함하며, 송수신 전환 스위치(200)는 송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능한 것일 수 있다.
상술한 송수신 전환 스위치(200)는, 90도 하이브리드 커플러를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상술한 하이브리드 커플러(200)는 일단이 단일 안테나(ANT)에 연결되고 타단은 수신기(20)에 연결된 제1 전송 선로(211)와, 일단이 접지에 연결되고 타단은 송신기(10)에 연결된 제2 전송 선로(212)와, 제1 전송 선로(211)와 제2 전송 선로(212)를 연결하는 2개의 브랜치(221, 222)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 2개의 브랜치(221, 222) 중 안테나(ANT) 측에 구비되며, 제1 전송 선로(211) 및 제2 전송 선로(212)와 평행한 튜닝 스터브(230)를 더 포함할 수 있다.
튜닝 스터브(230)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개로 구성될 수 있으나, 개수는 당업자의 필요에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
즉, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 90도 하이브리드 커플러와 같이 PCB 보드상에 패턴만으로 구현이 가능한 커플러 등을 활용하여 단일 안테나(ANT)에 송신기(10)와 수신기(20)가 같이 연결이 가능하도록 할 수 있으며, 이상적인 커플러의 경우 송신기와 수신기는 서로 격리(isolation)되므로 송신과 수신간 누설신호는 없다.
실제는 구현에서 각 단자의 임피던스 부정합(Impedance mismatch)과 커플러 구현의 한계로 일부 누설전력이 있을 수 있으나 써큘레이터(circulator)와 같은 외장의 부품을 필요로 하지 않는 장점이 있다.
또한, 송수신 간의 격리도는 단일안테나 레이더의 구현에 매우 중요한 성능인데 도 2의 230와 같이 하이브리드 커플러(200)에 튜닝을 위한 더미 스터브(230)를 연결하고 길이와 폭을 최적화하면 약간의 삽입손실 저하는 있지만 격리도의 최적화가 가능하다. 또한, 격리도가 높아지면 송신출력 전력을 크게 할 수 있고 수신기의 포화현상을 막을 수 있는 장점이 있다. 그리고 써큘레이터와 달리 커플러(200)는 3dB의 손실이 있어 송신, 수신 전력의 손실이 있는 단점은 있다. 하지만 외장부품을 제거할 수 있는 강점과 격리도를 최적화하면 결과적으로 단일안테나 레이더 송수신기의 탐지거리와 성능을 더 우수하게 만들 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기로, 단일 안테나(ANT)와, 하이브리드 커플러(300)와, 송신기(10)와, 수신기(20)와, 조절 수단(310)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기는, 단일 안테나(ANT)와, 단일 안테나(ANT)에 연결된 송신기(10)와, 단일 안테나(ANT)에 연결된 수신기(20)와, 단일 안테나(ANT)를 통해 수신된 수신 신호(Rx)를 수신기(20)로 전달하며, 송신기(10)에서 출력되는 송신 신호(Tx)를 단일 안테나(ANT)로 전달하는 송수신 전환 스위치(300)를 포함하며, 송수신 전환 스위치(300)는 송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능한 것일 수 있다.
상술한 송수신 전환 스위치(300)는, 90도 하이브리드 커플러를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상술한 하이브리드 커플러(300)는 일단이 단일 안테나(ANT)에 연결되고 타단은 수신기(20)에 연결된 제1 전송 선로(211)와, 일단이 접지에 연결되고 타단은 송신기(10)에 연결된 제2 전송 선로(212)와, 제1 전송 선로(211)와 제2 전송 선로(212)를 연결하는 2개의 브랜치(221, 222)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 누설 전력 저감을 위한 송수신기는 송신기(10)로부터 출력되는 RF 신호(Tx) 중 수신기(20)로 누설되는 RF 신호가 상쇄되도록, 송신기(10)로부터 출력되는 RF 신호의 크기 및 위상을 조절하여 수신기(20)의 입력단에 가산하는 조절 수단(310)을 더 포함할 수 있다.
상술한 조절 수단(310)은 송신기(10)로부터 출력되는 RF 신호(Tx)의 위상을 제어하는 위상 조절 수단(311)과, 위상 조절 수단(311)으로부터 출력되는 RF 신호의 크기를 제어하여 수신기(20)로 입력하는 크기 조절 수단(312)을 포함할 수 있다
상술한 위상 조절 수단(311)과 크기 조절 수단(312)의 위치는 서로 변경 가능할 수 있음을 물론이다.
즉, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 도 1에서 도시된 1과 2의 반사 및 누설된 송신전력이 수신기(20)에 들어와 수신기(20)를 포화시키고 수신신호의 신호대 잡음비를 열화하는 현상을 막기 위해 도 3과 같은 조절 수단(310)을 추가할 수 있다. 이는 송신기(10)에서 나온 원신호(Rx)의 크기와 위상을 조절하여 누설된 송신전력을 상쇄하는 방법으로, 송신기 신호의 위상과 진폭을 제어하여 누설된 전력과 반대의 위상을 가지는 신호로 만들고, 이를 수신기(20) 입력단에서 합하면 누설전력이 사라지게 된다.
상쇄 여부를 판단하며 진폭 제어와 위상 제어를 해야 하는데 수신기(20)의 최종출력에서 송신기(10)의 누설전력에 의한 신호의 크기를 탐지하고 크기 조절 수단(312)의 이득제어범위와 위상 조절 수단(311)의 위상제어범위에서 제어를 하면서 수신기 최종출력에서 탐지되는 누설전력 크기가 최소가 되는 이득과 위상을 찾아낸다.
최적의 이득과 위상정보를 추출하고 이를 저장하여 단일안테나 레이더 송수신기가 동작할 때 제어코드로 사용하게 된다. 이들 위상 제어와 이득 제어의 경우 전체 레이더 송수신기를 반도체 칩으로 구현하는 경우는 같은 칩에 집적이 가능하여 추가의 칩이나 부품을 필요로 하지 않고 단일칩으로 소형으로 구현이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 송수신 전환 스위치를 송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능한 하이브리드 커플러로 구성함으로써, 단일 안테나의 구현시 생기는 송신, 수신간 누설전력에 따른 수신기의 포화 및 수신감도 열화를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 써큘레이터와 같은 외부의 부품없이도 보드상에서 구현 가능하며, 반도체 칩으로 구현시 칩에 내장이 가능한 기술로 초소형, 저가의 레이더 구현이 가능함고 동시에 레이더의 탐지 거리 확장 및 탐지 오류의 저감 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 송신기
20: 수신기
200, 300: 하이브리드 커플러
211: 제1 전송 선로
212: 제2 전송 선로
213, 214: 브랜치
230: 튜닝 스터브

Claims (6)

  1. 단일 안테나;
    상기 단일 안테나에 연결된 송신기;
    상기 단일 안테나에 연결된 수신기; 및
    상기 단일 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 상기 수신기로 전달하며, 상기 송신기에서 출력되는 송신 신호를 상기 단일 안테나로 전달하는 송수신 전환 스위치;를 포함하며,
    상기 송수신 전환 스위치는,
    송수신기의 기판 상에 패턴으로 구현 가능한 누설 전력 저감을 위한 송수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송수신 전환 스위치는,
    하이브리드 커플러를 포함하는, 누설 전력 저감을 위한 송수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하이브리드 커플러는,
    일단이 상기 단일 안테나에 연결되고 타단은 상기 수신기에 연결된 제1 전송 선로;
    일단이 접지에 연결되고 타단은 상기 송신기에 연결된 제2 전송 선로;
    상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로를 연결하는 2개의 브랜치;
    를 포함하는, 누설 전력 저감을 위한 송수신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하이브리드 커플러는,
    상기 2개의 브랜치 중 상기 안테나 측에 구비되며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 평행한 튜닝 스터브;
    를 더 포함하는, 누설 전력 저감을 위한 송수신기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 누설 전력 저감을 위한 송수신기는,
    상기 송신기로부터 출력되는 RF 신호 중 상기 수신기로 누설되는 RF 신호가 상쇄되도록, 상기 송신기로부터 출력되는 RF 신호의 크기 및 위상을 조절하여 상기 수신기의 입력단에 가산하는 조절 수단;
    을 더 포함하는, 누설 전력 저감을 위한 송수신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조절 수단은,
    상기 송신기로부터 출력되는 RF 신호의 위상을 제어하는 위상 조절 수단; 및
    상기 위상 조절 수단으로부터 출력되는 RF 신호의 크기를 제어하여 상기 수신기로 입력하는 크기 조절 수단;
    을 포함하는, 누설 전력 저감을 위한 송수신기.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11125669A (ja) 1997-10-23 1999-05-11 Stanley Electric Co Ltd パルスレーダ送受信機

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11125669A (ja) 1997-10-23 1999-05-11 Stanley Electric Co Ltd パルスレーダ送受信機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102481224B1 (ko) 2021-09-01 2022-12-26 경희대학교 산학협력단 무선 송수신 장치 및 그 동작 방법

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