KR20210008590A - Power amplifier for 5G with self-test mode and wireless measurement function and operating control method thereof - Google Patents

Power amplifier for 5G with self-test mode and wireless measurement function and operating control method thereof Download PDF

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KR20210008590A
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주식회사 다온텍
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Abstract

The present invention relates to a power amplifier for 5G which has a self-inspection function for internal inspection of a power amplifier loaded in a mobile communication repeater and identification of the existence of an abnormality in an external module input and is capable of remotely checking RF characteristics of the power amplifier, and an operating control method thereof. The power amplifier comprises a self-inspection device having a self-inspection and remote communication control function to check defects in internal RF characteristics of the power amplifier and internally and comprehensively inspect for the existence of an abnormality or the like of a communication state inputted from the outside of the power amplifier to save inspection and checking time of a worker. A real-time RF characteristic waveform can be remotely and easily observed through a PC or a mobile device. A fault element temporarily occurring during repeater operation can be stored as log data and analyzed to generate a pre-inspection alarm if a prescribed amount or more of the fault element is accumulated to maintain stable service quality.

Description

자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기와 그 운용 제어 방법{Power amplifier for 5G with self-test mode and wireless measurement function and operating control method thereof}Power amplifier for 5G with self-test mode and wireless measurement function and operating control method thereof.

본 발명은 전력 증폭기의 자체 내부 점검 및 전력 증폭기와 연결된 외부 모듈 입력의 이상 유무를 파악하는 자가 점검기능, 그리고 외부 계측기 연결 없이도 원격으로 전력 증폭기의 RF 특성을 확인할 수 있는 5G용 전력 증폭기와 그 운용 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RF 입력, Gain(이득), ACLR(인접채널누설비), 전류, 전압, RF 출력 등 전력 증폭기의 기본적인 특성을 자체적으로 점검하고, 중계기 내 전력 증폭기와 연결된 모듈 입력의 이상 유무를 파악하고, 아울러 외부 계측기 연결을 통해서만 확인 가능한 ACLR, 선형화 상태 등 RF 특성 파형을 직접적인 외부 계측기 연결 없이 원격으로 실시간 확인하며, 이와 더불어 중계기 운용 시 RF 입력이나 전원, 전류, RF 특성, 출력 등의 문제가 순간적이지만 간헐적으로 발생하는 경우에 계속 서비스를 운용하면 전력 증폭기의 불량이 발생할 가능성이 크므로 전력 증폭기 내 로그 데이터를 기록·저장한 후, 앰프(AMP) 출력 자동 조절 및 점검 알람을 보고하여 점검자가 방문 점검으로 사전에 조치 및 불량 발생을 예방할 수 있는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기와 그 운용 제어 방법에 대한 것이다.The present invention provides a power amplifier for 5G and its operation that can check the RF characteristics of the power amplifier remotely without connecting an external instrument, as well as a self-check function that checks the internal power of the power amplifier and checks the presence or absence of an external module input connected to the power amplifier. Regarding the control method, in more detail, it self-checks the basic characteristics of the power amplifier, such as RF input, gain, ACLR (adjacent channel leakage equipment), current, voltage, and RF output, and is connected to the power amplifier in the repeater. It checks the presence of abnormality in the module input, and checks RF characteristic waveforms such as ACLR, linearization status, etc., which can only be checked through an external instrument connection, remotely without direct external instrument connection. In addition, RF input, power, current, and RF when operating a repeater If problems such as characteristics and output occur momentarily but intermittently, there is a high possibility of failure of the power amplifier if the service continues to be operated. It is about a power amplifier for 5G that has a self-inspection mode and a remote measurement function that can prevent the occurrence of defects and measures in advance by an inspector by reporting an inspection alarm, and its operation control method.

스마트폰의 사용 이후 무선 트래픽이 기하급수적으로 증가하고 있으며, 더욱 빠른 무선통신 기술이 요구되고 있는 상황에서 5G 기술은 4G의 단점인 용량을 혁신적으로 LTE에 대비하여 1000배 향상시켰으며, 기존 기술 대비하여 획기적으로 빠른 사물지능 통신을 가능케 하고 있다. Since the use of smartphones, wireless traffic is increasing exponentially, and in a situation where faster wireless communication technology is required, 5G technology has innovatively improved the capacity, which is a disadvantage of 4G, by 1000 times compared to LTE. Thus, it is possible to rapidly communicate intelligent things.

이러한 5G 기술은 2019년 상용화를 시작으로 지금도 지속적인 기술개발 및 검토가 이루어지고 있다. These 5G technologies have been commercialized in 2019 and are still undergoing continuous technology development and review.

그러나 5G 기술은 기존 4G 기술보다 높은 주파수 대역 특성으로 인하여 전파 도달 거리가 짧아지고 커버리지가 줄어들어 많은 통신장비 구축이 필요하여 그에 따른 기본적인 유지보수 비용이 크게 증가할 것으로 예상된다.However, 5G technology is expected to significantly increase basic maintenance costs due to shorter radio wave reach and coverage due to higher frequency band characteristics than existing 4G technology, requiring the construction of many communication equipment.

특히 안정적인 품질로 RF 신호를 증폭하는 역할을 하는 전력 증폭기는 이동통신 중계기에서 가장 중요한 모듈 중의 하나이며, 중계기 설치 및 유지보수 항목에서 가장 많은 작업 및 비용이 소요되고 있다.In particular, the power amplifier that amplifies the RF signal with stable quality is one of the most important modules in the mobile communication repeater, and the most work and cost are required in the repeater installation and maintenance items.

또한, 중계기 내에 많은 모듈이 전력 증폭기와 연결되어 동작하고 있어서 중계기 불량 발생 시 정확한 불량 원인을 파악하기 어려워 원인 파악에 많은 점검 시간이 소요되는 문제가 발생한다.In addition, since many modules in the repeater are connected to the power amplifier and operate, it is difficult to determine the exact cause of the failure when a repeater failure occurs, resulting in a problem that takes a lot of time to check the cause.

그리고 중계기 운용 서비스 중 일시적이지만 간헐적으로 발생하는 과입력, 과전류, 과전압, 과출력 등이 현장 서비스 중 발생하는 경우가 많으며, 이런 전력증폭기의 장애 요소가 누적될 경우, 결국에는 불량이 발생하여 수리 및 교체가 요구된다.In addition, transient but intermittent over-input, over-current, over-voltage, and over-output during repeater operation services often occur during field service.If such power amplifier failure factors accumulate, eventually defects occur and repair and Replacement is required.

또한, 높고 위험한 곳에 설치된 중계기의 경우 불량 점검을 위해 점검자가 무거운 계측기나 개인용 컴퓨터(PC)를 직접 가지고 올라가 케이블을 연결하여 점검하기 어려운 경우가 많이 발생하고 있다.In addition, in the case of a repeater installed in a high and dangerous place, it is often difficult for an inspector to carry a heavy measuring instrument or personal computer (PC) directly and connect a cable to check for defects.

대한민국 등록특허공보 제10-1190551호Korean Patent Publication No. 10-1190551

본 발명은 5G 전력 증폭기의 제품 양산, 중계기 설치 및 불량 발생 시 유지 보수 등 종래의 문제점들을 별도의 자가 점검 장치를 통해 전력 증폭기 내부 정상 동작 확인 및 중계기 설치나 유지보수 시 전력 증폭기의 외부 모듈 입력의 이상 유무 확인, RF 입력이나 전원 등이 적절하게 입력되고 있는지, 전력 증폭기 출력이 제대로 증폭되고 있는지를 확인 가능하게 하며, 또한 무겁고 비싼 계측기를 RF 케이블을 통해 직접 연결해야만 확인 가능했던 RF 특성을 무선 통신을 통해 쉽고 편리하게 확인 가능토록 하는데 그 주된 목적이 있다.The present invention solves conventional problems such as mass production of 5G power amplifier products, repeater installation, and maintenance in case of failure, through a separate self-checking device to check the normal operation of the power amplifier and to input external modules of the power amplifier during repeater installation or maintenance. It makes it possible to check whether there is an abnormality, whether RF input or power is properly input, and whether the power amplifier output is properly amplified, and also wireless communication of RF characteristics that could only be checked by connecting a heavy and expensive instrument directly through an RF cable. Its main purpose is to make it easy and convenient to check through.

본 발명의 다른 목적은 일시적이지만 간헐적으로 발생하는 전력 증폭기의 과입력, 과전류, 과전압, 과출력 등의 장애 요인을 분석, 로그 데이터를 메모리에 저장한 후 과입력이나 과출력의 경우 전력 증폭기 내부 Step_ATT(스텝 감쇠기)로 출력을 조절한 뒤 점검 알람을 미리 발생시켜 점검자가 불량 원인 파악을 용이하게 하고, 불량 발생 전 예방 조치를 가능하게 하는데 있다.Another object of the present invention is to analyze failure factors such as over-input, over-current, over-voltage, and over-output of a power amplifier that occur temporarily but intermittently, store log data in a memory, and then, in the case of over-input or over-output, the power amplifier internal Step_ATT After adjusting the output with a (step attenuator), an inspection alarm is generated in advance so that the inspector can easily identify the cause of the defect, and preventive measures before the occurrence of the defect are possible.

본 발명의 또 다른 목적은 PC나 모바일 같은 원격 모듈을 통해 전력 증폭기 상태를 원격 감시, 확인 가능하게 하여 설치장소 방문을 통한 유선 연결 없이 무선으로 점검자가 안전하게 점검 가능하게 하는데 있다.Another object of the present invention is to enable remote monitoring and confirmation of the power amplifier status through a remote module such as a PC or mobile, so that an inspector can safely check wirelessly without a wired connection through an installation site visit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 전력 증폭기 내부 자체적으로 CW(지속신호) 입력을 발생하기 위한 CW 발진기(CW Generation)와, 전력 증폭기 외부 RF 입력과 내부 CW 입력을 선택 변환하기 위한 RF 스위치(RF Switch)와, 전력 증폭기의 출력을 조절하기 위한 스텝 감쇠기(Step_ATT)와, 전력 증폭기의 RF 입력과 전력 증폭기 출력에서 커플링된 피드백 신호를 받아서 상기 두 신호의 에러 오차를 디지털 계산하여 전치 왜곡된 신호를 출력하고, 인접채널누설비(ACLR), 주파수와 같은 RF 특성 정보를 제어부(CPU)에 전달하는 APD(Adaptive Pre-Distortion) 선형화기와, 전치 왜곡된 APD 선형화기의 출력신호와 전력 증폭기의 입력신호를 합성하여 신호를 증폭하는 주증폭부와, RF 입력 신호의 세기를 알기 위한 RF 입력 신호 검출기(INPUT Detector)와, RF 출력 신호의 세기를 알기 위한 RF 출력 신호 검출기(OUTPUT Detector)와, 전력 증폭기 출력에 연결된 안테나로부터 반사 귀환(return)되는 RF 전력(RF Power)을 알기 위한 역방향신호 검출기(Reverse Detector)와, 전력 증폭기의 로그데이터를 저장하기 위한 메모리(Memory)와, 전력 증폭기의 내부 온도를 확인하기 위한 온도 센서(Temp Sensor)와, 원격으로 전력 증폭기의 각종 상태 정보 데이터 및 RF 특성파형 데이터를 전달하기 위한 블루투스(Bluetooth) 장치와, 자가 점검 기능 및 원격 통신을 제어하는 제어부(CPU)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기를 제시한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a CW oscillator (CW Generation) for generating a CW (continuous signal) input inside the power amplifier itself, and an RF for selectively converting the external RF input and the internal CW input of the power amplifier. It receives a switch (RF Switch), a step attenuator (Step_ATT) for controlling the output of the power amplifier, and a feedback signal coupled from the RF input of the power amplifier and the output of the power amplifier, and digitally calculates the error error of the two signals to be transposed. APD (Adaptive Pre-Distortion) linearizer that outputs a distorted signal and delivers RF characteristic information such as adjacent channel leakage equipment (ACLR) and frequency to the control unit (CPU), and the output signal and power of the predistorted APD linearizer. A main amplifier that amplifies the signal by synthesizing the input signal of the amplifier, an RF input signal detector to know the strength of the RF input signal, and an RF output signal detector to know the strength of the RF output signal (OUTPUT detector) Wow, a reverse detector for knowing the RF power returned from the antenna connected to the power amplifier output, a memory for storing log data of the power amplifier, and a power amplifier A temperature sensor to check the internal temperature of the device, a Bluetooth device to remotely transmit various status information data and RF characteristic waveform data of the power amplifier, and a control unit that controls a self-check function and remote communication It proposes a power amplifier for 5G having a self-check mode and a remote measurement function, which comprises a (CPU).

본 발명에 따른 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G 전력 증폭기의 운용 제어 방법은, 전력 증폭기의 자가 점검 모드 명령의 제어신호를 수신하는 것으로 시작하여, 중계기 제어 장치(RCU; Repeater Control Unit)의 범용 비동기화 송수신기(UART; Universal asynchronous receiver/transmitter) 통신 혹은 점검자의 개인 컴퓨터(PC)나 모바일기기 같은 무선 장치를 통해, 자가 점검 모드 시작 명령을 받아서 자가 점검 모드로 전환되어 자가 점검을 시작하는 자가 점검 명령 수신 단계, 전력 증폭기 내부 상태 및 특성을 확인하기 위해 자가 진단 장치를 구성하는 제어부(CPU)를 통해 전력 증폭기 외부 입력 전원을 확인하고, 외부 입력 TDD(시분할듀플렉스)의 DL(다운링크), UL(업링크) 신호의 정상 유무를 확인하는 외부 입력 전원 및 TDD 확인(체크) 단계, RF 스위치의 절체를 통해 CW 입력 모드로 변경한 뒤 CW 온(ON)하여 정해진 CW 입력 레벨 기준으로 신호를 증폭, 출력되는 전력 증폭기 출력 레벨, 이득(Gain), 전류를 확인하는 CW 확인(체크) 단계, RF 스위치를 RF 입력 모드로 변경하여 외부 RF 입력 레벨을 체크하고, 그 신호를 증폭하여 전력 증폭기 출력 레벨 확인 및 아이솔레이터(Isolator)로부터 반사 리턴되는 반사 전력(Reverse Power)을 확인하는 외부 RF 입력 확인(체크) 단계, 외부 RF 입력을 통해 주증폭부로 증폭된 신호의 주파수(Frequency), 인접채널누설비(ACLR) 등 디지털 수치화된 RF 특성을 APD 선형화기를 통해 수신하는 RF 특성 확인(체크) 단계, 상기 설명된 단계들의 정상 유무를 종합하여 범용 비동기화 송수신기(UART) 통신 및 블루투스 통신을 통해 사전 점검 알람을 전달하는 자가 점검 보고(완료) 단계, 점검 알람 보고 단계 이후 전력 증폭기는 상시 운용 모드로 전환되어 상시 운용 시 간헐적으로 발생하는 과입력, 과전압, 과출력 등의 장애 요인 등을 분석, 로그데이터를 저장하여 일정 횟수를 넘어갈 경우 사전 점검 알람을 중계기 제어 장치(RCU)의 범용 비동기화 송수신기(UART) 통신을 통해 상위 보고하는 운용 모드 단계를 포함하여 이루어진다.The operation control method of a 5G power amplifier having a self-check mode and a remote measurement function according to the present invention starts by receiving a control signal of a self-check mode command of the power amplifier, and of a repeater control unit (RCU). A person who initiates self-test by receiving a command to start self-test mode through universal asynchronous receiver/transmitter (UART) communication or wireless device such as a personal computer (PC) or mobile device of the inspector. Check the power amplifier external input power through the control unit (CPU) constituting the self-diagnostic device to check the check command reception stage, the internal state and characteristics of the power amplifier, and the DL (downlink) of the external input TDD (Time Division Duplex), External input power and TDD check (check) step to check the normality of UL (uplink) signal, change to CW input mode through switching of the RF switch, and then turn on CW to set the signal based on the CW input level. Amplification, CW check (check) step to check the output power amplifier output level, gain, and current, change the RF switch to RF input mode to check the external RF input level, amplify the signal to output the power amplifier External RF input check (check) step to check the level and check the reverse power reflected from the isolator, the frequency of the signal amplified by the main amplifier through the external RF input, and the adjacent channel leakage facility RF characteristic check (check) step of receiving digitally quantified RF characteristics such as (ACLR) through APD linearizer, pre-check alarm through universal asynchronous transceiver (UART) communication and Bluetooth communication by synthesizing the normality of the above-described steps After the self-inspection report (completion) stage and the inspection alarm report stage, the power amplifier is switched to the normal operation mode and intermittently occurs during normal operation. Including an operation mode step that analyzes obstacles such as over-output, stores log data, and reports a pre-check alarm to a higher level through the universal asynchronous transceiver (UART) communication of the repeater control unit (RCU) if it exceeds a certain number of times. Done.

본 발명에 따르면 제품 양산 시, 중계기 설치 시, 불량 발생에 따른 유지보수 시 자가 점검 기능을 활용하여 전력 증폭기 내부 이득(Gain), 전류(Current), 인접채널누설비(ACLR), 검출(Detect) 등의 RF 특성 불량 확인 및 전력 증폭기 외부에서 입력되는 RF 입력, 전압, 시분할듀플렉스(TDD), 중계기 제어 장치(RCU) 통신 상태 등의 이상 유무를 전력 증폭기가 자체적으로 종합 점검하여 불량 유무를 확인하는 기능을 통해 작업자의 점검 및 확인 시간을 절약할 수 있다.According to the present invention, the power amplifier internal gain (Gain), current (Current), adjacent channel leakage facility (ACLR), detection (Detect) by utilizing the self-inspection function during product mass production, repeater installation, and maintenance due to defects. The power amplifier checks whether there are any defects in RF characteristics such as, etc., and whether there are any abnormalities such as RF input, voltage, time division duplex (TDD), and repeater control unit (RCU) communication status input from the power amplifier. The function can save operator inspection and confirmation time.

또한, 품질 확인을 위한 RF 특성 파형 관찰이 필요한 경우 점검자가 비싸고 무거운 계측기를 들고 현장을 방문하여 중계기 혹은 전력 증폭기에 직접 RF 케이블을 연결하여 확인하지 않고, 개인 컴퓨터(PC)나 모바일기기 등을 통해 원격으로 실시간 RF 특성 파형을 쉽게 관찰할 수 있어 설치 및 유지보수 시간을 절약하고 점검 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, if it is necessary to observe the RF characteristic waveform for quality check, the inspector visits the site with an expensive and heavy measuring instrument and does not connect the RF cable directly to the repeater or power amplifier to check, but through a personal computer (PC) or mobile device. Real-time RF characteristic waveforms can be easily observed remotely, saving installation and maintenance time and reducing maintenance costs.

또한, 유선 통신케이블 연결 없이 PC나 모바일 등을 통해 원격으로 상태정보 확인 및 RF 특성 계측정보를 파악하므로 작업자의 안정성을 확보하여 효율적이고 안정적인 설치 및 유지보수가 가능할 수 있다.In addition, since the status information and RF characteristic measurement information are identified remotely through a PC or mobile without a wired communication cable connection, efficient and stable installation and maintenance can be performed by securing the stability of the operator.

그리고 현장 중계기 운용 중 일시적이지만 간헐적으로 발생하는 과입력, 과전압, 과출력 등 장애 요소를 로그 데이터로 저장, 분석하여 일정량 이상 누적될 경우 전력 증폭기의 출력 조절이나 비활성화(Disable) 예비 조치가 자체적으로 제어된 이후 사전 점검 알람을 발생시켜 점검자가 현장을 방문 또는 불량이 발생하기 전에 점검하여 수리 비용을 절감 및 안정적인 서비스 품질을 유지시킬 수 있다.In addition, if temporary but intermittent failure factors such as over-input, over-voltage, and over-output are stored and analyzed as log data during operation of the on-site repeater, the power amplifier output adjustment or disable preliminary measures are self-controlled when accumulated over a certain amount. After that, a pre-inspection alarm is generated so that the inspector visits the site or inspects before defects occur, reducing repair costs and maintaining stable service quality.

도 1은 본 발명을 구성하는 자가 점검 장치 및 지연회로 그리고 주증폭부와 아이솔레이터(Isolator)가 포함된 전력 증폭기 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명을 구성하는 자가 점검 장치의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명을 구성하는 전력 증폭기와 일반적인 외부 연결 모듈의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명을 구성하는 자가 점검 모드 진행 시 기준 레벨을 확인하는 예시 그래프이다.
도 5는 종래의 RF 특성을 확인하기 위한 구성 및 RF 특성 파형이다.
도 6은 본 발명에서 원격으로 RF 특성을 계측한 그래프이다.
도 7은 본 발명을 구성하는 자가 점검 장치의 제어 흐름도이다.1 is an overall configuration diagram of a power amplifier device including a self-checking device and a delay circuit constituting the present invention, and a main amplification unit and an isolator.
2 is a detailed configuration diagram of a self-inspection apparatus constituting the present invention.
3 is a schematic diagram of a power amplifier and a general external connection module constituting the present invention.
4 is an exemplary graph for checking a reference level during self-inspection mode constituting the present invention.
5 is a configuration and RF characteristic waveform for confirming a conventional RF characteristic.
6 is a graph of remotely measuring RF characteristics in the present invention.
7 is a control flowchart of a self-inspection device constituting the present invention.

본 발명을 첨부된 예시 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in detail with reference to the accompanying exemplary drawings as follows.

본 발명의 이해를 돕기 위해 구체적인 도면을 통해 제공될 수 있으나, 구성 기능에 대한 설명이 본 발명의 내용에 불필요한 경우는 상세한 설명을 생략한다.Although it may be provided through specific drawings to aid in understanding of the present invention, detailed descriptions will be omitted when a description of a configuration function is unnecessary in the content of the present invention.

도 1은 중계기 시스템에서 RF 입력 신호를 받아 자가 점검 장치(110)를 통해 신호를 증폭하는 전력 증폭기(100) 장치의 구성을 예시한 것으로, 본 발명의 전력 증폭기(100)는 외부 RF 입력 신호(RF IN)와 외부 입력 전압(Voltage), 시분할듀플렉스(TDD)에서 입력되는 정보를 받아 자가 점검 모드를 통해 전력 증폭기(100) 내부 점검 및 전력 증폭기(100)와 연결된 외부 모듈의 입력 이상 유무를 파악하는 자가 점검 장치(110)와, 이 자가 점검 장치(110)를 통해 전달되는 RF 입력 신호를 지연시키는 지연회로(102)와 신호를 증폭하는 주증폭부(103)와, 이 주증폭부(103)를 통해 출력된 RF 출력 신호가 역으로 유입되는 것을 막아주는 아이솔레이터(Isolator)(104)를 포함한다.1 is an illustration of the configuration of a power amplifier 100 device that receives an RF input signal from a repeater system and amplifies a signal through a self-check device 110, and the power amplifier 100 of the present invention includes an external RF input signal ( RF IN), external input voltage (Voltage) and time division duplex (TDD) input information, and through self-check mode, check the power amplifier 100 internally and determine whether there is an input error of the external module connected to the power amplifier 100 The self-inspection device 110, a delay circuit 102 for delaying the RF input signal transmitted through the self-inspection device 110, a main amplification unit 103 for amplifying the signal, and the main amplification unit 103 It includes an isolator (Isolator) 104 that prevents the reverse flow of the RF output signal output through ).

상기 지연회로(102)는 전력 증폭기(100)에 입력된 RF 입력 신호를 APD 선형화기(115)의 전치 왜곡 신호와 합성되기 전까지 걸리는 시간 동안 지연시킨다.The delay circuit 102 delays the RF input signal input to the power amplifier 100 for a period of time before being combined with the predistortion signal of the APD linearizer 115.

상기 주증폭부(103)는 상기 지연회로(102)를 통과한 신호와 APD 선형화기(115)의 전치 왜곡 신호를 합성한 신호를 증폭 출력한다.The main amplification unit 103 amplifies and outputs a signal obtained by combining the signal passed through the delay circuit 102 and the predistortion signal of the APD linearizer 115.

상기 아이솔레이터(104)는 상기 주증폭부(103)의 출력단에 설치되며, 상기 주증폭부(103)를 통과한 신호를 RF 출력(RF OUT) 포트를 통해 출력하고 그에 따라 역으로 반사되어 유입되는 역방향 신호가 주증폭부(103)로 유입되는 것을 막아준다.The isolator 104 is installed at the output terminal of the main amplification unit 103, and outputs the signal that has passed through the main amplification unit 103 through an RF output (RF OUT) port, and is reflected back accordingly. It prevents the reverse signal from flowing into the main amplification unit 103.

상기 자가 점검 장치(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 외부 RF 입력(RF IN)과 전력 증폭기(100) 내부 CW 톤 입력을 선택할 수 있는 RF 스위치(RF Switch)(111)와, CW 톤 입력을 제어부(CPU)(122)의 제어를 통해 온/오프(ON/OFF)하여 출력할 수 있는 CW 발진기(CW Generation)(113)와, 전력 증폭기(100)의 입력 신호 레벨을 측정하는 입력 신호 검출기(INPUT Detector)(114)와, 전력 증폭기(100)의 이득을 상기 제어부(CPU)(122)를 통해 제어하는 스텝 감쇠기(Step_ATT)(112)와, 전력 증폭기(100)의 RF 특성 선형화 및 RF 특성 정보를 상기 제어부(CPU)(122)에 전달하는 APD 선형화기(115)와, 전력 증폭기(100)의 출력단(Output) 출력 레벨을 측정하는 출력 신호 검출기(Output Detector)(116)와, 전력 증폭기(100) 역방향 신호 레벨 측정을 위한 역방향신호 검출기(Reverse Detector)(117)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the self-checking device 110 includes an RF switch 111 capable of selecting an external RF input (RF IN) and an internal CW tone input of the power amplifier 100, and a CW tone input. A CW oscillator (CW Generation) 113 capable of outputting by turning on/off through the control of the control unit (CPU) 122 and an input signal measuring the input signal level of the power amplifier 100 A detector (INPUT Detector) 114, a step attenuator (Step_ATT) 112 for controlling the gain of the power amplifier 100 through the control unit (CPU) 122, and linearization of RF characteristics of the power amplifier 100 and An APD linearizer 115 that transmits RF characteristic information to the control unit (CPU) 122, an output signal detector 116 that measures the output level of the power amplifier 100, The power amplifier 100 includes a reverse detector 117 for measuring a reverse signal level.

그리고 자가 점검 장치(110)는 상시 로그 데이터를 저장하기 위한 메모리(118)와, 전력 증폭기(100)의 온도 측정을 위한 온도 센서(119)와, 원격으로 자가 점검 정보를 전달하기 위한 블루투스 장치(120)와, 전력 증폭기(100)의 전류를 측정을 위한 전류 센서(121)를 포함한다.In addition, the self-check device 110 includes a memory 118 for always storing log data, a temperature sensor 119 for measuring the temperature of the power amplifier 100, and a Bluetooth device for remotely transmitting self-check information ( 120) and a current sensor 121 for measuring the current of the power amplifier 100.

또한, 자가 점검 장치(110)는 위에서 설명한 RF 스위치(RF Switch)(111), 스텝 감쇠기(Step_ATT)(112), CW 발진기(CW Generation)(113), 입력 신호 검출기(INPUT Detector)(114), APD 선형화기(115), 출력 신호 검출기(OUTPUT Detector)(116), 역방향신호 검출기(Reverse Detector)(117), 메모리(118), 온도 센서(119), 블루투스 장치(120), 전류 센서(121)와 연결되어 상태 확인 및 제어를 담당하는 제어부(CPU)(122)를 포함한다.In addition, the self-checking device 110 includes an RF switch 111, a step attenuator (Step_ATT) 112, a CW oscillator (CW Generation) 113, and an input signal detector 114 described above. , APD linearizer 115, OUTPUT Detector 116, Reverse Detector 117, memory 118, temperature sensor 119, Bluetooth device 120, current sensor ( 121 and a control unit (CPU) 122 that is connected to the state check and controls.

이하, 본 발명에 의한 전력 증폭기의 자가 점검 장치에 대한 동작 설명 및 그 점검 방법 내지 운용 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, the operation of the self-inspection apparatus of the power amplifier according to the present invention, and the inspection method or operation control method thereof will be described.

도 3은 일반적으로 전력 증폭기와 연결되는 외부 연결 모듈의 개략적인 구성도이다. 이를 참조하면, 전원공급장치를 통해 전력 증폭기(100)에 전원(Voltage)이 공급되고 트랜시버 모듈을 통해 RF 입력(RF IN)과 시분할듀플렉스(TDD) 정보가 입력된다. 3 is a schematic configuration diagram of an external connection module generally connected to a power amplifier. Referring to this, power (Voltage) is supplied to the power amplifier 100 through a power supply device, and RF input (RF IN) and time division duplex (TDD) information are input through a transceiver module.

그리고 전력 증폭기(100)에서 증폭된 출력은 외부 연결된 듀플렉스(Duplexer)를 통해 출력되며. 중계기 제어 장치(RCU)의 범용 비동기화 송수신기(UART) 통신을 통해 전력 증폭기(100)의 실시간 상태 정보 및 자가 점검 데이터 송신, 자가 점검 및 각종 제어 명령 수신 등이 이루어진다.In addition, the amplified output from the power amplifier 100 is output through an externally connected duplexer. Real-time status information and self-check data transmission of the power amplifier 100, self-check, and various control commands are received through the universal asynchronous transceiver (UART) communication of the repeater control unit (RCU).

도 4는 자가 점검 모드 진행 시 확인(체크)하게 되는 항목과 기준 레벨의 그래프의 예시이다. 이를 참조하면, 전력 증폭기(100)의 RF 입력(RF Input), RF 출력(RF Output), 전원 전압(Voltage), 전류(Current) 등을 기본적으로 자가 점검 모드 진행 시 확인하게 되며, 이 항목들은 어느 온도에서나 동일한 기준이어야 한다.4 is an example of a graph of items to be checked (checked) in self-inspection mode and a reference level. Referring to this, RF input, RF output, power voltage, current, etc. of the power amplifier 100 are basically checked during self-check mode.These items are It should be the same standard at any temperature.

도 5는 종래의 전력 증폭기에 점검을 위한 RF 케이블을 직접 외부 RF 계측기에 연결하여 전력 증폭기의 RF 특성 파형을 확인하는 방법을 예시한 것이다.FIG. 5 illustrates a method of checking an RF characteristic waveform of a power amplifier by directly connecting an RF cable for inspection to a conventional power amplifier to an external RF measuring instrument.

도 6은 본 발명에서 원격으로 RF 특성을 계측한 그래프로, 이를 참조하면, 점검을 위한 RF 케이블 및 외부 계측기 연결 없이 전력 증폭기(100) 내부 APD 선형화기(115)의 전치 왜곡된 선형화 신호 생성을 위한 RF 신호의 디지털 계산 처리된 RF 특성 데이터를 실시간으로 제어부(CPU)(122)에서 수신받아 전체 데이터를 분석, 수치화하여 그래프 파형으로 표현한다. 그래서 점검자는 직접적인 계측기 연결 없이도 RF 특성 데이터를 디지털 그래프화된 RF 특성 파형을 원격 통신을 통해 확인 가능하게 된다.6 is a graph of remotely measuring RF characteristics in the present invention. Referring to this, the generation of a predistorted linearization signal of the APD linearizer 115 inside the power amplifier 100 without connecting an RF cable and an external instrument for inspection The RF characteristic data digitally calculated and processed for the RF signal is received from the control unit (CPU) 122 in real time, and the entire data is analyzed and quantified, and then expressed as a graph waveform. Therefore, the inspector can check the RF characteristic data digitally graphed through remote communication without a direct measuring instrument connection.

도 7은 자가 점검 장치(110)의 자가 점검 모드 및 운용 모드의 순서도를 나타낸다.7 shows a flowchart of a self-check mode and an operation mode of the self-check device 110.

먼저, 자가 점검 명령 수신(시작) 단계에서는, 전력 증폭기(100)의 제조, 중계기의 설치, 중계기 점검 시 전력 증폭기(100) 혹은 전력 증폭기(100)와 연결된 모듈의 입력 이상 여부 파악이 필요하게 된다. 점검자는 PC나 모바일 등을 이용해서 제어명령을 전달해서 전력 증폭기(100)의 자가 점검 모드를 실행하여 자가 점검을 시작하게 된다. 자가 점검 명령 수신 시 전력 증폭기(100) 내부 제어부(CPU)(122)가 자동으로 점검을 시작한다.First, in the step of receiving (starting) the self-inspection command, it is necessary to determine whether the power amplifier 100 or the module connected to the power amplifier 100 has an input abnormality when manufacturing the power amplifier 100, installing a repeater, or checking the repeater. . The inspector starts the self-inspection by transmitting a control command using a PC or a mobile device to execute the self-inspection mode of the power amplifier 100. Upon receiving the self-check command, the internal control unit (CPU) 122 of the power amplifier 100 automatically starts checking.

외부 입력 전원 및 TDD (정보) 확인(체크) 단계에서는, 전력 증폭기(100) 내부 상태 및 특성을 확인하기 위해 제어부(CPU)(122)를 통해 전력 증폭기(100) 외부 입력 전원(Voltage)을 확인하여 전력 증폭기(100) 입력 전압 레벨이 너무 높거나 낮지 않은지 체크한다. In the step of confirming (checking) external input power and TDD (information), the external input power of the power amplifier 100 is checked through the control unit (CPU) 122 to check the internal state and characteristics of the power amplifier 100. Thus, it is checked whether the input voltage level of the power amplifier 100 is too high or too low.

그리고 외부 입력 TDD의 다운링크(DL), 업링크(UL) 신호의 정상 유무를 확인한다. TDD의 DL, UL신호는 서로 중첩되지 않고 반대로 동작해야 불량 발생 없이 전력 증폭기(100)의 출력이 정상적으로 증폭되므로 TDD의 DL, UL 신호 중첩 여부를 체크한 뒤 전력 증폭기(100)는 비활성화(disable) 대기 상태가 된다.And it checks whether the downlink (DL) and uplink (UL) signals of the external input TDD are normal. Since the DL and UL signals of TDD do not overlap each other and operate in the opposite direction, the output of the power amplifier 100 is normally amplified without occurrence of defects, so the power amplifier 100 is disabled after checking whether the DL and UL signals of TDD overlap. It enters the standby state.

CW 확인(체크) 단계에서는, 전력 증폭기(100)는 RF 스위치(RF Switch)(111)를 CW 입력 모드로 전환하고 전력 증폭기(100) 입력 전압과 TDD 신호의 이상이 없으면 전력 증폭기(100)의 CW 신호를 온(ON)한 뒤 전력 증폭기(100)를 활성화(Enable)하여 RF 출력, Gain, 전류, 입력 및 출력 검출기(INPUT/OUTPUT Detector)를 확인한다. In the CW check (check) step, the power amplifier 100 switches the RF switch 111 to the CW input mode, and if there is no abnormality between the power amplifier 100 input voltage and the TDD signal, the power amplifier 100 After turning on the CW signal, activate the power amplifier 100 to check the RF output, gain, current, and input and output detectors (INPUT/OUTPUT Detector).

전력 증폭기(100)의 CW 톤 신호는 항상 일정한 레벨로 출력되며, 그에 따른 입력, 출력 검출(INPUT/OUTPUT Detect) 레벨 확인 및 전력 증폭기(100)의 이득(Gain), 전류를 확인한다. CW 입력 모드 확인 후 CW 오프(OFF)한 뒤 RF 스위치(RF Switch)(111)를 변경하여 외부 RF 입력 모드로 전환한다.The CW tone signal of the power amplifier 100 is always output at a constant level, and the input and output detection (INPUT/OUTPUT Detect) levels are checked accordingly, and the gain and current of the power amplifier 100 are checked. After checking the CW input mode, turn off the CW and change the RF switch 111 to switch to the external RF input mode.

외부 RF 입력 확인(체크) 단계에서는, 외부 RF 입력 모드 전환 후 외부 RF 입력 레벨을 확인하고 입력이 정상보다 높으면 스텝 감쇠기(Step_ATT)(112)를 제어하여 전력 증폭기(100) 출력이 높아지지 않게 조절한다.In the external RF input check (check) step, the external RF input level is checked after switching to the external RF input mode, and if the input is higher than normal, the step attenuator (Step_ATT) 112 is controlled so that the power amplifier 100 output does not increase. do.

RF 특성 확인(체크) 단계에서는, 외부 RF 입력을 통해 증폭 출력되는 RF 출력 레벨을 확인한 뒤, APD 선형화기(115)를 통해 현재 전력 증폭기(100)의 주파수(Frequency), BW(bandwidth), ACLR 등의 RF 특성 상태를 확인한다. In the RF characteristic check (check) step, after checking the RF output level amplified through the external RF input, the current frequency, BW (bandwidth), and ACLR of the power amplifier 100 through the APD linearizer 115 Check the status of RF characteristics such as.

전력 증폭기(100) 내부 APD 선형화기(115)의 전치 왜곡된 선형화 신호 생성을 위한 RF 신호의 디지털 계산 처리된 RF 특성 데이터를 실시간으로 제어부(CPU)(122)에서 수신받아 데이터를 분석, 수치화하여 디지털 값 및 그래프 파형으로 표현하게 한다. 상기 모든 점검 완료 후 자가 점검 모드는 종료되고 비활성화(Disable) 대기 상태가 된다.The power amplifier 100 receives digitally calculated RF characteristic data of the RF signal for generating the predistorted linearization signal of the APD linearizer 115 in real time from the control unit (CPU) 122 and analyzes and quantifies the data. Lets you express digital values and graph waveforms. After all the above inspections are completed, the self-inspection mode is terminated and the standby state is disabled.

자가 점검 완료(보고) 단계에서는, 자가 점검 단계를 통해 전력 증폭기(100) 내부 Gain, Detect, ACLR 상태 확인 및 외부 연결 모듈의 RF 입력, 전압, TDD, RCU 통신 상태 등의 이상 유무의 자가 점검 데이터와 디지털 수치화된 RF 계측 파형 및 RF 특성 정보를 블루투스 장치(120)의 원격 통신을 통한 점검자에 보고하게 되고, 점검자는 확인하고 이상이 없으면 운용 모드 제어 명령을 통해 운용 모드로 전환한다.In the self-inspection completion (report) stage, through the self-inspection stage, the internal gain, detection, and ACLR status of the power amplifier 100 are checked, and self-inspection data for abnormalities such as RF input, voltage, TDD, and RCU communication status of the external connection module And digitally digitized RF measurement waveform and RF characteristic information are reported to the inspector through remote communication of the Bluetooth device 120, and the inspector checks and, if there is no abnormality, switches to the operation mode through an operation mode control command.

운용 모드 단계에서는, 운용 모드가 되면 전력 증폭기(100)는 활성화(Enable)되어 RF 입력 레벨, RF 출력 레벨, Detect, Gain, 입력 전압, TDD 입력 상태, RCU 통신 상태 및 APD 선형화기(115)를 통해 디지털 수치화된 ACLR, 주파수, 선형화 상태 등 RF 특성 데이터를 실시간으로 주제어장치(MCU) 제어부(122)에서 분석하여, 일정 시간 이상 비정상적인 레벨이 유지되면 즉시 경보 및 작동 중지(Alarm & Shutdown) 명령을 발생시키며 중계기 RCU를 통해 상위 알람 시스템으로 보고한다.In the operation mode stage, when the power amplifier 100 is in the operation mode, the power amplifier 100 is activated to control the RF input level, RF output level, Detect, Gain, input voltage, TDD input status, RCU communication status, and APD linearizer 115. Through digitally digitized ACLR, frequency, and RF characteristic data such as linearization status, the main control unit (MCU) control unit 122 analyzes in real time, and if an abnormal level is maintained over a certain period of time, an alarm and an alarm and shutdown command are immediately issued. It is generated and reported to the upper alarm system through the repeater RCU.

또한, 일시적이지만 간헐적으로 발생하는 비정상적인 레벨에 대해서도 로그 데이터를 저장, 분석하여 저장 데이터가 일정한 횟수, 예를 들어 100회를 초과하게 되면 전력 증폭기(100) 불량 발생 가능성이 크다고 판단하여 사전 점검 알람을 발생하여 중계기 RCU를 통해 상위 보고한다. Also, log data is stored and analyzed for abnormal levels that occur temporarily but intermittently, and if the stored data exceeds a certain number of times, for example, 100 times, it is determined that there is a high possibility of failure of the power amplifier 100, and a pre-check alarm is issued. Occurs and reports higher through the repeater RCU.

상위 시스템에 보고된 점검 알람을 통해 점검자가 중계기 점검을 위해 국소 방문 후 우선 옥상이나 철탑에 올라가지 않고 원격으로 PC나 모바일로 로그 데이터를 확인하고, 자가 점검 모드를 실시하여 점검을 진행하고, 불량 원인을 파악하여 수리, 교체를 진행한다.Through the inspection alarm reported to the upper system, the inspector does not go up to the rooftop or pylon first after a local visit to inspect the repeater, but checks the log data remotely with a PC or mobile, conducts the self-inspection mode to conduct the inspection, and the cause of the defect. And repair and replace.

(실시 예)(Example)

도 4의 예시와 같이 전력 증폭기(100)가 예를 들어 29V 입력 전원, -20dBm RF 입력, Gain 65dB, 출력 45dBm, 전류 2.5A, ACLR 45dBc의 특성 기준을 가지는 전력 증폭기(100)라고 할 때, 사용자는 블루투스 원격 제어를 통해 자가 점검 장치(110)에 자가 점검 모드 온(ON) 명령을 실행하고(이후 동작은 제어부(CPU)(122)에서 전력 증폭기(100)를 자동으로 점검 진행한다), 자가 점검 명령 모드 수신 시 전력 증폭기(100)는 비활성화(Disable) 대기 상태가 되며, 제어부(CPU)(122)에서는 우선 외부 전력 증폭기 공급 전원(Voltage)이 29V 기준 ±1V 이내인지 확인한 뒤 TDD 확인(체크) 단계로 진행된다. As shown in the example of Figure 4, when the power amplifier 100 is a power amplifier 100 having a characteristic criterion of, for example, 29V input power, -20dBm RF input, Gain 65dB, output 45dBm, current 2.5A, and ACLR 45dBc, The user executes a self-check mode ON command to the self-test device 110 through Bluetooth remote control (after the operation, the control unit (CPU) 122 automatically checks the power amplifier 100), When receiving the self-check command mode, the power amplifier 100 is in a disabled standby state, and the control unit (CPU) 122 first checks whether the external power amplifier supply voltage is within ±1V based on 29V, and then checks the TDD ( Check).

TDD 정보는 외부에서 DL 및 UL 신호가 각각 입력되며, 여기서 두 신호는 각각 서로 중첩되어 동시에 활성화(Enable)되지 않아야 한다. 그러므로 30초간 DL과 UL 신호가 서로 중첩되는 경우가 없는지를 제어부(CPU)(122)에서 카운트하여 TDD 입력 신호의 이상 여부를 확인한다.For TDD information, DL and UL signals are respectively input from the outside, and the two signals are overlapped with each other and must not be activated at the same time. Therefore, the control unit (CPU) 122 counts whether the DL and UL signals overlap each other for 30 seconds, and checks whether the TDD input signal is abnormal.

TDD 확인(체크) 완료 후, RF 스위치(RF Switch)(111)를 CW 입력 방향으로 전환하고 CW를 온(ON)하여 CW 확인(체크) 단계를 진행한다. CW 온(ON) 출력 레벨은 -20dBm 고정으로 입력 신호 검출기((114)의 입력 검출(INPUT Detect) 값이 -20dBm 기준 ±1dB 이내에 들어오는지 확인한 뒤에 전력 증폭기(100)가 활성화(Enable)하여 출력 신호 검출기(116)의 출력 검출(OUTPUT Detect) 값이 45dBm 기준 ±1dB 이내와 Gain 65dB가 유지되는지를 확인한다. After completing the TDD check (check), switch the RF switch 111 to the CW input direction and turn on the CW to proceed with the CW check (check) step. The CW ON output level is fixed at -20dBm, and the power amplifier 100 is activated after checking whether the input signal detector ((114)'s INPUT Detect value is within ±1dB of -20dBm). Check that the OUTPUT Detect value of the signal detector 116 is within ±1dB of 45dBm and the gain of 65dB is maintained.

그리고 전류 센서(121)를 통해 45dBm 출력 기준 전류가 2.5A ±0.1A가 체크 되는지 확인한다.Then, through the current sensor 121, it is checked whether the 45dBm output reference current is 2.5A ±0.1A.

CW 확인(체크) 단계 확인 후, CW 오프(OFF) 및 전력 증폭기(100) 비활성화(Disable) 후 RF 스위치(111)를 외부 RF 입력 방향으로 전환하고 외부 RF입력 확인 단계를 진행한다. 외부 RF 입력 확인 단계는 입력 신호 검출기(INPUT Detector)(114)를 통해 현재 외부 RF 입력 레벨을 확인한 뒤 전력 증폭기(100) 활성화(nJable)를 통해 출력 신호 검출기(116)의 출력 검출(Detect) 값을 확인하여 이득(Gain) 65dB를 확인한다. After checking the CW check (check) step, CW is turned off (OFF) and the power amplifier 100 is disabled, the RF switch 111 is switched to the external RF input direction, and the external RF input check step is performed. In the step of checking the external RF input, the current external RF input level is checked through the INPUT Detector 114, and then the output detection value of the output signal detector 116 through the power amplifier 100 is activated (nJable). Check to check the gain of 65dB.

그리고 아이솔레이터(104)로부터 리턴되는 반사 전력(Reverse Power)을 검출(Detect)하여 전력 증폭기(100) 출력과의 차이를 계산한 반사 손실(Return_loss)이 8dB 이상인지를 확인하여 전력 증폭기(100) 출력 반사 전력(ekturn Power) 이상 여부를 확인한다. 외부 RF 입력 레벨의 경우 정입력보다 낮게 사용될 수 있으므로 무신호, 과입력의 경우인지만 판단하며, 정입력보다 과입력인 경우 전력 증폭기(100) 내부 스텝 감쇠기(Step_ATT)(112) 제어를 통해 과입력만큼 이득 조절을 제어하여 점검을 진행한다. In addition, by detecting the reverse power returned from the isolator 104, the power amplifier 100 is output by checking whether the return loss (Return_loss) obtained by calculating the difference from the output of the power amplifier 100 is 8dB or more. Check whether the reflected power (ekturn power) is abnormal. Since the external RF input level can be used lower than the positive input, it is determined only in the case of no signal or over-input. If the input is over-input than the positive input, the power amplifier 100 is controlled through the internal step attenuator (Step_ATT) 112. Control the gain adjustment as much as the input and proceed with the check.

그리고 APD 선형화기(115)로 입력된 RF 입력 신호와 주증폭부(103) 출력에서 커플링된 피드백 신호를 비교한 에러 오차를 전체 왜곡된 신호로 주증폭부(103)의 선형화 신호로 출력하는 APD 선형화기(115)의 내부 디지털 처리 데이터를 제어부(CPU)(122)를 통해 수신하여 최대 전력비(Peak PAR), ACLR 등 RF 계측 데이터를 수치화하고 RF 파형 데이터로 변환하는 RF 특성 확인 단계를 거친다.In addition, the error error obtained by comparing the RF input signal input to the APD linearizer 115 and the feedback signal coupled at the output of the main amplifier 103 is output as a total distorted signal as a linearization signal of the main amplifier 103. The internal digital processing data of the APD linearizer 115 is received through the control unit (CPU) 122, and RF measurement data such as Peak PAR and ACLR are quantified and converted into RF waveform data. .

상기 단계 완료 후 전력 증폭기(100)를 비활성화(Disable)한 뒤 점검 모드 데이터를 메모리(118)에 저장하고 기준 레벨을 벗어난 경우가 있는 경우 점검 이상 알람을 발생하는 것으로 자가 점검 모드를 완료한다.After completing the above steps, the power amplifier 100 is disabled, and then the test mode data is stored in the memory 118, and if there is a case where the reference level is exceeded, a test abnormality alarm is generated, thereby completing the self-test mode.

자가 점검 모드 완료 후 점검자는 PC나 모바일 같은 원격 장치를 통해 자가 점검 결과를 확인하고 이상이 없는 경우 전력 증폭기 운용 모드 제어를 통해 전력 증폭기 운용 모드로 전환한다. 전력 증폭기(100)는 RF 스위치(111)를 외부 RF 입력 모드로 변환 후 외부 RF 입력 기준으로 전력 증폭기(100)를 활성화(Enable) 시킨 뒤 신호를 증폭하여 출력하는 모드가 된다.After completing the self-check mode, the inspector checks the self-check result through a remote device such as a PC or mobile device, and if there is no problem, switches to the power amplifier operation mode through the power amplifier operation mode control. The power amplifier 100 converts the RF switch 111 into an external RF input mode, activates the power amplifier 100 based on an external RF input, and amplifies and outputs a signal.

이 모드에서는 RF 입력, RF 출력, RF Reverse Power, 전류, 전압, TDD 입력, RCU 통신 상태를 및 APD 선형화기(115)를 통해 디지털로 수치화된 ACLR, 주파수, 선형화 상태 등 RF 특성 데이터를 실시간으로 분석하여 순간적이지만 간헐적으로 발생하는 비정상적인 레벨을 로그 데이터로 기록, 메모리(118)에 저장한다. In this mode, RF characteristic data such as RF input, RF output, RF reverse power, current, voltage, TDD input, RCU communication status, and digitally quantified ACLR, frequency, linearization status, etc. are recorded in real time through the APD linearizer 115. After analyzing, an abnormal level that occurs momentarily but intermittently is recorded as log data and stored in the memory 118.

이 저장 횟수가 100회 이상 넘어갈 경우 전력 증폭기(100)가 장기간 서비스 운용 시 불량 발생 가능성이 크므로, 우선 내부 스텝 감쇠기(Step_ATT)(112)를 통해 출력을 5dB 정도 낮추어서 과출력을 방지한 뒤 사전 점검 알람을 중계기 RCU를 통해 발생시킨다. If the number of savings exceeds 100 times, there is a high possibility of a defect occurring during long-term service operation of the power amplifier 100. First, reduce the output by about 5dB through the internal step attenuator (Step_ATT) 112 to prevent overpower and The check alarm is generated via the repeater RCU.

만약 비정상적인 레벨이 순간적이지 않고 5초 이상 유지되는 경우는 즉시 실패(Fail) 알람을 발생함과 동시에 전력 증폭기(100) 비활성화(Disable)를 통해 전력 증폭기(100)를 보호한다. 중계기 RCU를 통해 보고된 알람 정보를 통해 현장 점검자가 점검을 위해 중계기 국소를 방문하면, 우선 옥상이나 철탑에 중계기가 설치된 경우 바로 올라가지 않고 원격 PC나 모바일로 로그 데이터를 확인한 후 자가 점검 모드를 실행하여 불량이 예상되는 원인 및 불량 예상 모듈을 파악한 뒤 해당 전력 증폭기(100)의 불량 원인에 따라 조치를 진행한다. 불량 조치 이후 자가 점검 모드를 다시 진행하여 원인이 해결되었는지 확인한 뒤 점검 조치가 완료된다.If the abnormal level is not instantaneous and is maintained for more than 5 seconds, a failure alarm is immediately generated and the power amplifier 100 is protected by disabling the power amplifier 100. When the on-site inspector visits the repeater for inspection through the alarm information reported through the repeater RCU, first, if a repeater is installed on the roof or pylon, it does not go up immediately, but checks the log data with a remote PC or mobile, and then executes the self-inspection mode. After identifying the cause of the expected failure and the module expected to be defective, measures are taken according to the cause of the failure of the power amplifier 100. After the faulty action, the self-inspection mode is performed again to check if the cause is resolved, and the inspection action is completed.

100 : 전력 증폭기 102 : 지연회로
103 : 주증폭부 104 :　아이솔레이터
110 : 자가 점검 장치 111 : RF 스위치(RF Switch)
112 : 스텝 감쇠기 113 : CW 발진기
114 : 입력 신호 검출기(INPUT Detector) 115 :　APD 선형화기
116 : 출력 신호 검출기(OUTPUT Detector)
117 : 역방향 신호 검출기(Reverse Detector)
118 : 메모리 119 : 온도 센서
120 : 블루투스 장치 121 : 전류 센서
122 : 제어부(CPU)100: power amplifier 102: delay circuit
103: main amplification unit 104: isolator
110: self-inspection device 111: RF switch
112: step attenuator 113: CW oscillator
114: INPUT Detector 115: APD linearizer
116: OUTPUT Detector
117: Reverse Detector
118: memory 119: temperature sensor
120: bluetooth device 121: current sensor
122: control unit (CPU)

Claims (5)

이동통신 중계기에 탑재되는 전력 증폭기(100)로서,
상기 전력 증폭기(100)는 자가 점검 및 원격 통신 제어 기능을 가지는 자가 점검 장치(110) 및
상기 전력 증폭기(100)에 입력된 RF 입력(RF IN) 신호를 일정 시간 지연시키는 지연회로(Delay)(102)와 신호를 증폭하는 주증폭부(103);
를 포함하는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기.
As a power amplifier 100 mounted on a mobile communication repeater,
The power amplifier 100 is a self-check device 110 having a self-check and remote communication control function, and
A delay circuit (Delay) 102 for delaying an RF input (RF IN) signal input to the power amplifier 100 for a predetermined time and a main amplifier 103 for amplifying the signal;
Power amplifier for 5G having a self-check mode and telemetry function including a.
 제1항에 있어서, 상기 자가 점검 장치(110)는,
상기 전력 증폭기(100) 내부 자체적으로 CW(지속신호) 입력을 발생하기 위한 CW 발진기(Generation)(113)와, 상기 전력 증폭기(100) 외부 RF 입력(RF IN)과 내부 CW 입력을 선택 변환하기 위한 RF 스위치(RF Switch)(111)와, 상기 전력 증폭기(100)의 출력을 조절하기 위한 스텝 감쇠기(Step_ATT)(112)와, 상기 전력 증폭기(100)의 RF 입력과 전력 증폭기(100) 출력에서 커플링된 피드백 신호를 받아서 상기 두 신호의 에러 오차를 디지털 계산하여 전치 왜곡된 신호를 출력하고 인접채널누설비(ACLR), 주파수와 같은 RF 특성 정보를 제어부(CPU)(122)에 전달하는 APD(Adaptive Pre-Distortion) 선형화기(115)와, RF 입력 신호의 세기를 알기 위한 RF 입력 신호 검출기(INPUT Detector)(114)와, RF 출력 신호의 세기를 알기 위한 RF 출력 신호 검출기(OUTPUT Detector)(116)와, 상기 전력 증폭기(100) 출력에 연결된 안테나로부터 반사 귀환(return)되는 RF 전력(Power)을 알기 위한 역방향 신호 검출기(Reverse Detector)(117)와, 상기 전력 증폭기(100)의 로그 데이터를 저장하기 위한 메모리(Memory)(118)와, 상기 전력 증폭기(100)의 내부 온도를 확인하기 위한 온도 센서(Temp Sensor)(119)와, 원격으로 전력 증폭기(100)의 각종 상태 정보 데이터 및 RF 특성 파형 데이터를 전달하기 위한 블루투스(Bluetooth) 장치(120)와, 자가 점검 기능 및 원격 통신을 제어하는 제어부(CPU)(122)를 포함하는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기.
The method of claim 1, wherein the self-inspection device (110),
Selecting and converting a CW generator 113 for generating a CW (continuous signal) input inside the power amplifier 100 and an external RF input (RF IN) and an internal CW input of the power amplifier 100 An RF switch 111 for, a step attenuator for adjusting the output of the power amplifier 100 (Step_ATT) 112, and the RF input of the power amplifier 100 and the output of the power amplifier 100 Receives the feedback signal coupled from the terminal, digitally calculates the error error of the two signals, outputs a predistorted signal, and transmits RF characteristic information such as adjacent channel leakage equipment (ACLR) and frequency to the control unit (CPU) 122. APD (Adaptive Pre-Distortion) linearizer 115, an RF input signal detector 114 to know the strength of the RF input signal, and an RF output signal detector (OUTPUT detector) to know the strength of the RF output signal. ) 116, a reverse detector 117 for knowing the RF power returned from the antenna connected to the output of the power amplifier 100, and the power amplifier 100 A memory 118 for storing log data, a temperature sensor 119 for checking the internal temperature of the power amplifier 100, and various state information of the power amplifier 100 remotely For 5G with a self-check mode and remote measurement function including a Bluetooth device 120 for transmitting data and RF characteristic waveform data, and a control unit (CPU) 122 for controlling a self-check function and remote communication Power amplifier.
 제1항에 있어서, 상기 주증폭부(103)의 출력단에 설치되며, 상기 주증폭부(103)의 출력 신호를 RF 출력 포트(RF_OUT Port)를 통해 출력하고, 그에 따라 역으로 반사되어 유입되는 역방향 신호가 상기 주증폭부(103)로 유입되는 것을 차단하는 아이솔레이터(Isolator)(104)를 더 포함하는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기.
According to claim 1, It is installed at the output terminal of the main amplification unit 103, outputs the output signal of the main amplification unit 103 through an RF output port (RF_OUT Port), and accordingly is reflected back and introduced. 5G power amplifier having a self-check mode and remote measurement function further comprising an isolator (104) for blocking the reverse signal from flowing into the main amplification unit (103).
 중계기 제어 장치(RCU; Repeater Control Unit)의 범용 비동기화 송수신기(UART; Universal asynchronous receiver/transmitter) 통신이나 점검자의 개인 컴퓨터(PC)나 모바일기기 같은 무선 장치를 통해 자가 점검 모드 시작 명령을 받아서 자가 점검 모드로 전환 및 자가 점검을 시작하는 자가 점검 명령 수신 단계;
전력 증폭기(100)의 내부 상태 및 특성을 확인하기 위해 자가 진단 장치(110)를 구성하는 제어부(CPU)(122)를 통해 전력 증폭기(100)의 외부 입력 전원을 확인하고, 외부 입력 TDD(시분할듀플렉스)의 DL(다운링크), UL(업링크) 신호의 정상 유무를 확인하는 외부 입력 전원 및 TDD 확인(체크) 단계;
RF 스위치(111)의 절체를 통해 CW 입력 모드로 변경한 뒤 CW 온(ON)하여 정해진 CW 입력 레벨 기준으로 신호 증폭, 출력되는 전력 증폭기 출력 레벨, 이득(Gain), 전류를 확인하는 CW 확인(체크) 단계;
RF 스위치(111)를 RF 입력 모드로 변경하여 외부 RF 입력 레벨을 체크하고, 그 신호를 증폭하여 전력 증폭기 출력 레벨 확인 및 아이솔레이터(Isolator)(104)로부터 반사 리턴되는 반사 전력(Reverse Power)을 확인하는 외부 RF 입력 확인(체크) 단계;
외부 RF 입력을 통해 주증폭부(103)로 증폭된 신호의 주파수(Frequency), 인접채널누설비(ACLR) 중 어느 하나의 디지털 수치화된 RF 특성을 APD 선형화기(115)를 통해 수신하는 RF 특성 확인(체크) 단계;
상기 설명된 단계들의 정상 유무를 종합하여 범용 비동기화 송수신기(UART) 통신 및 블루투스 통신을 통해 사전 점검 알람을 전달하는 자가 점검 보고(완료) 단계;
점검 알람 보고 단계 이후 전력 증폭기(100)는 상시 운용 모드로 전환되어 상시 운용 시 간헐적으로 발생하는 과입력, 과전압, 과출력 중 적어도 어느 하나의 장애 요인을 분석 및 로그 데이터를 저장하여 일정 횟수를 넘어갈 경우 사전 점검 알람을 중계기 제어 장치(RCU)의 범용 비동기화 송수신기(UART) 통신을 통해 상위 보고하는 운용 모드 단계;
를 포함하는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기의 운용 제어 방법.
Self-check by receiving a command to start self-check mode through universal asynchronous receiver/transmitter (UART) communication of a repeater control unit (RCU) or wireless device such as a personal computer (PC) or mobile device of the inspector A step of receiving a self-check command for switching to a mode and starting self-test;
In order to check the internal state and characteristics of the power amplifier 100, the external input power of the power amplifier 100 is checked through the control unit (CPU) 122 constituting the self-diagnosis device 110, and the external input TDD (time division A step of checking (checking) external input power and TDD for checking whether or not DL (downlink) and UL (uplink) signals of duplex) are normal;
After switching to the CW input mode through switching of the RF switch 111, CW is turned on to amplify the signal based on the set CW input level, and check the CW to check the output power amplifier output level, gain, and current ( Check) step;
Change the RF switch 111 to the RF input mode to check the external RF input level, amplify the signal to check the power amplifier output level, and check the reflected power returned from the isolator 104 Checking (checking) the external RF input;
RF characteristics of receiving digitally quantized RF characteristics of any one of the frequency of the signal amplified by the main amplification unit 103 through the external RF input and the adjacent channel leakage equipment (ACLR) through the APD linearizer 115 Confirmation (check) step;
A self-check report (completion) step of synthesizing the normality of the above-described steps and transmitting a pre-check alarm through universal asynchronous transceiver (UART) communication and Bluetooth communication;
After the inspection alarm reporting step, the power amplifier 100 switches to the normal operation mode, analyzes at least one of the intermittent over-input, over-voltage, and over-output factors, and stores log data to exceed a certain number of times. An operation mode step of reporting a pre-check alarm to a higher level through a universal asynchronous transceiver (UART) communication of a repeater control unit (RCU);
Operation control method of a power amplifier for 5G having a self-check mode and a remote measurement function comprising a.
 제4항에 있어서, 상기 운용 모드 단계는, 상시 운용 모드로 운용 시 간헐적으로 발생하는 과입력, 과전압, 과출력 중 적어도 어느 하나의 장애 요인을 분석 및 로그 데이터를 저장하여 일정한 횟수를 넘어갈 경우, 내부 스텝 감쇠기(112)를 통해 출력을 5dB 정도 낮추어서 과출력을 방지한 뒤, 중계기 제어 장치(RCU)의 범용 비동기화 송수신기(UART) 통신을 통해 사전 점검 알람을 발생시켜 상위 보고하며, 비정상적인 레벨이 5초 이상 유지되는 경우, 즉시 실패(Fail) 알람을 발생함과 동시에 전력 증폭기(100)의 비활성화(Disable)를 통해 전력 증폭기(100)를 보호하도록 하는 자가 점검 모드 및 원격 계측 기능을 가지는 5G용 전력 증폭기의 운용 제어 방법.The method of claim 4, wherein the operation mode step exceeds a certain number of times by analyzing and storing log data of at least one failure factor among over-input, over-voltage, and over-output that occurs intermittently when operating in a constant operation mode, After reducing the output by about 5dB through the internal step attenuator 112 to prevent overpower, it generates a pre-check alarm through the universal asynchronous transceiver (UART) communication of the repeater control unit (RCU) and reports the upper level. For 5G with a self-check mode and remote measurement function that protects the power amplifier 100 through disabling of the power amplifier 100 as well as generating a failure alarm immediately when maintained for more than 5 seconds How to control the operation of the power amplifier.
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