KR20230019614A - 송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템 - Google Patents

송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230019614A
KR20230019614A KR1020210101338A KR20210101338A KR20230019614A KR 20230019614 A KR20230019614 A KR 20230019614A KR 1020210101338 A KR1020210101338 A KR 1020210101338A KR 20210101338 A KR20210101338 A KR 20210101338A KR 20230019614 A KR20230019614 A KR 20230019614A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
antenna
frequency
scanner
converter
Prior art date
Application number
KR1020210101338A
Other languages
English (en)
Inventor
정영배
Original Assignee
한밭대학교 산학협력단
한밭대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한밭대학교 산학협력단, 한밭대학교 산학협력단 filed Critical 한밭대학교 산학협력단
Priority to KR1020210101338A priority Critical patent/KR20230019614A/ko
Priority to PCT/KR2021/015200 priority patent/WO2023013820A1/ko
Publication of KR20230019614A publication Critical patent/KR20230019614A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0871—Complete apparatus or systems; circuits, e.g. receivers or amplifiers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

본 발명은 스캐너를 통해 안테나의 출력을 측정하는 근접 전계 측정시스템에 있어서, 상기 안테나의 출력 측정을 위한 저주파 신호를 생성하며, 하기 다운-컨버터에서 변환된 저주파 신호를 수신하여 상기 안테나의 출력신호로부터 신호정보를 분석하는 신호 분석부; 상기 신호 분석부에서 생성된 저주파 신호를 주파수 변환하여 상기 안테나로 고주파 신호를 전송하는 업-컨버터(up-converter); 상기 스캐너에 결합되어 위치이동하며 상기 안테나의 고주파 출력신호를 수신하는 프로브; 및 상기 프로브가 수신한 상기 안테나의 고주파 출력신호를 저주파로 주파수 변환하는 다운-컨버터(down-converter)를 포함하여, 저비용으로 안테나 근접 전계 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템{NEAR-FIELD MEASUREMENT SYSTEM USING FREQUENCY CONVERSION OF TRANSMISSION/RECEPTION SIGNALS}
본 발명은 안테나에 대하여 근접 전계 영역에서 안테나의 특성을 측정할 수 있는 근접 전계 측정시스템에 관한 것이다.
안테나의 특성을 파악하는데 있어 일반적으로 사용되는 측정 방법은 크게 원거리 영역에서의 측정과 근접 전계 영역에서의 측정으로 구분된다. 원거리 측정은 원거리 영역에서 각도에 따른 전력을 측정하는 반면, 근접 전계 측정은 안테나의 근접 전계 영역에서의 전기장의 크기와 위상을 측정한 후 푸리에 변환(Fourier Transformation)하여 이루어진다.
이 중 근접 전계 측정은 안테나 전방향의 패턴 특성을 얻을 수 있고, 근접 전계 데이터 분석을 통해 능동 위상 배열을 구성하는 전자 구성품의 연동 성능과 고장 여부 등의 판단을 할 수 있다는 장점을 가진다. 또한 대부분의 레이다에는 대형 안테나가 사용되는데, 대형 안테나는 원거리로 측정하는 경우에 복사 특성을 정확하게 파악하기 어렵기에 근접 전계 측정 시설이 적합하다.
근접 전계 측정은 측정면의 형태에 따라 평면, 원통형 그리고 구면 측정 3가지로 구분할 수 있다. 이 중 평면형(planar-type) 방법은 주로 고이득 펜슬 빔(Pencil-Beam)을 갖는 안테나의 측정에 사용되는 방법으로, 근접 전계 스캔 면(프로브가 움직이면서 형성한 면)이 평면인 경우를 의미한다. 즉, 측정용 프루브가 결합된 근접 전계 스캐너가 상하, 좌우 2축 방향으로 이동하며 평면 좌표계를 형성하며, 평면 좌표계에서 안테나의 출력 신호를 수신하는 방식이다.
도 1a는 종래의 Planar 타입의 근접 전계 안테나 측정시스템을 나타낸다. 도 1a를 참고하면, 평면형 근접 전계 측정법에서는 근접 전계 스캔 면과 안테나의 개구면이 서로 평행이 됨을 확인할 수 있다. 종래의 평면형 근접 전계 측정방법은 근접 전계 측정을 위해 능동 위상 배열 안테나가 송신 빔을 출력하도록 고주파대역 계측기(Network Analyzer)를 이용하여 펄스 형태의 파장을 발생시켜 안테나로 전달한다. 이러한 입력에 대해 안테나가 송신 빔을 출력하면 근접 전계 스캐너에 결합된 프로브를 통해 안테나의 출력신호가 수신된다. 프로브를 통해 수신된 신호는 고주파대역 계측기로 전달되어 주파수의 세기(Amplitude)와 위상(Phase)를 분석할 수 있다. 이때, 고주파대역 계측기에서 생성되어 안테나로 전송되는 신호는 펄스 형태의 RF 신호이며, RF 케이블을 통해 전달될 수 있다.
이는, 도 1a을 참고하면, 도 1a에 도시된 안테나는 아날로그 능동 위상 배열 안테나로서, 근접 전계 측정 시 벡터 네트워크 분석기(vector network analyzer, VAN)를 이용한 경우이다. VAN은 펄스 형태의 RF 신호를 생성하여 능동 위상 배열 안테나로 송신하고 안테나에서 송신한 신호를 수신하는 프로브에 네트워크 분석기의 다른 포트를 연결함으로써 안테나의 송신-수신 신호가 동기화되어 측정이 가능하게 되는 것이다.
도 1b는 종래 고주파대역 계측기를 이용하는 근접 전계 안테나 측정시스템에서 고주파대역 계측기를 이용한 신호 전달 및 변환 과정을 나타낸다. 도 1b를 참고하면, 고주파대역 계측기는 RF 신호를 생성하여 DUT(피측정 안테나)를 전달하고, 프로브는 RF 신호를 수신하여 다시 고주파대역 계측기로 전달됨을 확인할 수 있다. 주파대역 계측기는 전달받은 RF 신호로부터 신호의 세기와 위상 데이터를 검출하며, 디지털 신호로 변환하여 저장한다.
그러나, 근접 전계 측정 방식의 이러한 장점에도 불구하고, 현재 국내에서는 이에 대한 연구가 활성화되지 않고 있다. 그 이유는, 첫째, 레이다에 사용되는 대부분의 안테나는 안테나의 크기가 커서 장소적인 제약이 발생한다는 점에 있다. 둘째로, 안테나는 복수 소자와 송수신기를 결합하여 측정해야 하므로 성능 검증을 위한 별도의 시설과 장비가 요구되는 점에 있다. 특히, 안테나에는 고출력의 신호를 입력하여야 하며, 안테나로부터 출력되는 고출력의 송신 패턴을 측정하기 위해서는 펄스 형태의 고출력 신호를 생성하고, 고출력 송신 패턴을 분석할 수 있는 고주파대역 계측기 장비를 필수적으로 요한다. 그러나, 필수적인 장비인 고주파대역 계측기가 고가인 탓에 널리 보급되지 못해 국내의 중소 개발 업체에서의 운용이 제한되는 문제를 가진다.
관련 종래기술 한국등록특허 제10-1052045호(이하, ‘선행특허’라 약칭한다)는 능동 위상 배열 안테나의 근접 전계 측정 장치 및 방법으로서, 송신 모드에서 펄스 신호를 송신하도록 함으로써 능동 위상 배열 안테나의 패턴을 정확하게 측정하며 오동작을 방지하는 기술을 개시한다. 그러나, 선행특허에서는 종래와 마찬가지로 안테나에 송신되는 펄스 신호를 생성하고, 분석하는 데 고주파대역 계측기를 사용하므로 종래의 문제점을 해결하지 못한다.
이에, 본 출원인은 안테나에 대한 근접 전계 측정에 있어서 크기가 크고 고가의 장비인 계측기를 사용하지 않고, 안테나의 송수신 신호의 주파수를 변환시킴으로써 그와 같은 측정 효과를 달성할 수 있도록 하는 근접 전계 측정시스템에 대한 연구 개발을 진행하였다,
한국등록특허 제10-1052045호
본 발명은 안테나를 근접 전계에서 측정하는 측정시스템으로서, 종래에 사용되었던 고가의 계측기를 사용하지 않음으로써 측정시스템의 전체적인 크기를 줄이고, 시스템 제작 비용을 절감할 수 있는 측정시스템을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 앞에서 언급한 과제들로 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 아래 설명에 의해 더욱 분명하게 이해될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스캐너를 통해 안테나의 출력을 측정하는 측정시스템에 있어서, 상기 안테나의 출력 측정을 위한 저주파 신호를 생성하며, 하기 다운-컨버터에서 변환된 저주파 신호를 수신하여 상기 안테나의 출력신호로부터 신호정보를 분석하는 신호 분석부; 상기 신호 분석부에서 생성된 저주파 신호를 주파수 변환하여 상기 안테나로 고주파 신호를 전송하는 업-컨버터(up-converter); 상기 스캐너에 결합되어 위치이동하며 상기 안테나의 고주파 출력신호를 수신하는 프로브; 및 상기 프로브가 수신한 상기 안테나의 고주파 출력신호를 저주파로 주파수 변환하는 다운-컨버터(down-converter)를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 신호 분석부를 제어하며, 상기 신호 분석부에서 분석된 상기 신호정보를 저장하는 시스템 제어부; 및 상기 안테나와 상기 스캐너를 동기화시키며, 상기 시스템 제어부의 분석결과 또는 포지션 트리거(position trigger) 신호를 이용하여 상기 안테나 또는 상기 스캐너의 위치를 제어하는 위치 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스캐너를 통해 안테나의 출력을 측정하는 측정시스템에 있어서, 상기 안테나의 출력 측정을 위한 저주파 신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 신호 생성부에서 생성된 저주파 신호를 주파수 변환하여 상기 안테나로 고주파 신호를 전송하는 업-컨버터(up-converter); 상기 스캐너에 결합되어 위치이동하며 상기 안테나의 고주파 출력신호를 수신하는 프로브; 상기 프로브가 수신한 상기 안테나의 고주파 출력신호를 저주파로 주파수 변환하는 다운-컨버터(down-converter); 및 상기다운-컨버터에서 변환된 저주파 신호에서 신호정보를 검출하는 신호 검출모듈을 포함하며, 상기 신호 검출모듈은, 상기 신호정보로서 신호의 세기(amplitude) 또는 위상(phase) 데이터를 검출하는 것을 다른 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 신호 생성부를 제어하며, 상기 신호 검출모듈에서 분석된 상기 신호정보를 저장하는 시스템 제어부; 및 상기 안테나와 상기 스캐너를 동기화시키며, 상기 시스템 제어부의 분석결과 또는 포지션 트리거(position trigger) 신호를 이용하여 상기 안테나 또는 상기 스캐너의 위치를 제어하는 위치 제어부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 신호 생성부는, 펄스 형태의 RF 신호를 생성하는 오실레이터; 및 상기 오실레이터에서 생성된 신호를 증폭시켜 상기 안테나로 전달하는 구동 증폭기를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 프로브는, 상기 스캐너에 복수 개 결합되어, 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며, 상기 다운 컨버터는, 상기 프로브의 개수에 대응하여 복수 개 마련되어 상기 프로브와 각각 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 프로브는, 상기 스캐너에 복수 개 결합되어, 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며, 복수 개의 상기 프로브와 상기 다운 컨버터 사이에 컨버터 스위칭 모듈이 더 포함되며, 상기 컨버터 스위칭 모듈은, 상기 프로브로부터의 신호전달을 제어하여 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신할 수 있다.
바람직하게, 상기 프로브는, 상기 스캐너에 복수 개 결합되어 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며, 상기 신호 검출 모듈은, 상기 프로브의 개수에 대응하여 복수 개 마련되어 상기 프로브와 각각 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 프로브는, 상기 스캐너에 복수 개 결합되어, 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며, 상기 다운 컨버터와 상기 신호 검출 모듈 사이에 스위칭 모듈이 더 포함되며, 상기 스위칭 모듈은, 상기 다운 컨버터와 상기 신호 검출 모듈 간 연결을 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 1억 원을 상회하는 고가의 계측장비인 고주파대역 계측기를 사용하지 않고, 저가형 저주파대역 계측기를 이용하여 안테나 입력신호를 생성하며, 안테나 입출력신호에 대해 주파수를 변환시킴으로써, 측정시스템의 전체적인 크기를 줄이고, 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
이에 따라, 제작 및 이용이 용이하며, 널리 보급화 가능하여 중소 개발업체에서도 쉽게 운용될 수 있는 효과를 갖는다.
도 1a는 종래의 Planar 타입의 근접 전계 안테나 측정시스템을 나타낸다.
도 1b는 종래 고주파대역 계측기를 이용하는 근접 전계 안테나 측정시스템에서 고주파대역 계측기를 이용한 신호 전달 및 변환 과정을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 분석부를 포함한 근접 전계 측정시스템의 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예로서, 신호 생성부와 신호 검출모듈을 포함한 근접 전계 측정시스템의 구성도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 근접 전계 측정시스템에서 신호 검출모듈을 통해 신호가 전달 및 변환되는 과정을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 분석부(101)를 포함한 근접 전계 측정시스템(1)의 구성도를 나타낸다.
근접 전계 측정시스템(1)은 근접 전계 스캐너(50)(이하 ‘스캐너’로 약칭함)를 이용하여 안테나(60)의 출력을 측정할 수 있다. 근접 전계 측정시스템(1)은 스캐너(50), 프로브(51), 안테나(60), 신호 분석부(101), 컨버터 스위칭 모듈(103), 업-컨버터(70), 다운-컨버터(71), 시스템 제어부(80) 및 위치 제어부(90)를 포함할 수 있다.
근접 전계 측정시스템(1)은 신호 분석부(101)에서 생성된 신호를 안테나(60)로 송신하고, 프로브(51)에서 수신된 안테나(60)의 출력신호를 신호 분석부(101)로 전달하여 안테나(60)의 출력신호를 분석하도록 구성될 수 있다. 이때, 본 발명의 근접 전계 측정시스템(1)은 안테나(60)에 신호를 송신하기 전 또는 수신한 후 주파수 변환을 함으로써 저비용의 소규모의 장비로 안테나(60) 측정 시험이 가능한 것이 특징이다.
스캐너(50)는 안테나(60)로부터 출력되는 신호를 수신하고, 안테나(60)의 출력신호로부터 검출된 신호정보를 신호 분석부(101)로 전달할 수 있다. 스캐너(50)는 프로브(51)를 결합하여 위치이동시킴으로써, 프로브(51)를 통해 안테나(60)로부터 출력되는 신호를 해당 위치에서 수신할 수 있다. 이때, 안테나(60)는 업-컨버터(70)를 통해 고주파로 주파수 변환된 신호를 송신하여, 고주파 신호를 출력하므로, 스캐너(50)는 안테나(60)의 고주파 신호를 수신할 수 있다.
스캐너(50)는 종류에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 실시예에서는 프로브(51)가 상하, 좌우 2축 방향의 평면 좌표계를 따라 이동하는 planar 타입인 경우를 나타낸다.
스캐너(50)는 안테나(51)의 출력신호로부터 검출된 신호정보를 시스템 제어부(80)로 전달할 수 있다. 보다 상세하게, 스캐너(50)는 신호 분석부(101)와 연결되어, 프로브(51)가 수신한 안테나(60)의 출력신호를 신호 분석부(101)로 전송하고, 신호 분석부(101)에서 분석된 신호정보가 시스템 제어부(80)로 전달될 수 있다.
이때, 안테나(60)가 연속파 신호를 입출력하는 경우 트랜지스터 등에 손상이 가해질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 안테나(60)가 펄스 신호로 동작하는 경우를 예로서 나타낸다. 이에 따라 스캐너(50)의 프로브(51)는 안테나(60)로부터 펄스 형태의 출력신호를 수신하며, 신호 분석부(101)는 출력신호로부터 근접 전계 신호의 세기 또는 위상 데이터를 검출할 수 있다.
프로브(51)는 스캐너(50)에 결합되어 위치이동하며 안테나(60)의 고주파 출력신호를 수신할 수 있다. 프로브(51)는 복수 개가 다발을 이루며 스캐너(50)에 결합되어 이동할 수 있다. 프로브(51)가 복수 개인 경우 안테나(60)의 출력신호를 수신할 수 있는 면적이 넓어지게 되면서, 위치이동에 필요한 이동 거리가 짧아지고, 그에 따른 이동 시간이 짧아지므로 안테나(60)의 출력신호를 고속으로 수신할 수 있다.
신호 분석부(101)는 안테나(60)의 출력측정을 위한 저주파 신호를 생성하여 안테나(60)로 전송할 수 있다. 이때, 신호 분석부(101)가 저주파 신호를 생성함에 주목한다. 보다 상세하게, 신호 분석부(101)에서 생성된 저주파 신호는 업-컨버터(70)로 전송되며, 주파수 변환을 통해 고주파 신호로 변환되어 안테나(60)로 전송될 수 있다. 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예의 신호 분석부(101)는 안테나(60)의 송수신 신호로서 펄스 신호를 생성할 수 있으며, 보다 상세하게 펄스 형태의 RF 신호로서, RF 케이블을 통해 안테나(60)로 전송될 수 있다.
또한, 신호 분석부(101)는 프로브(51)가 수신한 안테나(60)의 출력신호를 전달받을 수 있다. 이때, 신호 분석부(101)에 전달되는 신호는 다운-컨버터(71)를 통해 주파수 변환된 저주파 신호일 수 있다. 신호 분석부(101)는 이 저주파의 안테나(60)의 출력신호로부터 신호정보를 분석하여 검출할 수 있다.
신호 분석부(101)는 신호정보로서 안테나(60) 출력신호의 세기(amplitude) 또는 위상(phase) 데이터를 검출할 수 있다. 신호 분석부(101)로부터 검출된 신호정보는 시스템 제어부(80)로 전달되어, 시스템 제어부(80)에 저장될 수 있다.
신호 분석부(101)는 시스템 제어부(80)와 연결될 수 있다. 이때, 신호 분석부(101)와 시스템 제어부(80)는 GPIB를 통해 연결될 수 있으며, 신호 분석부(101)는 신호 생성에 있어 시스템 제어부(80)로부터 제어될 수 있고, 신호 분석부(101)에서 생성된 신호는 시스템 제어부(80)에 저장될 수 있다.
업-컨버터(70)는 신호 분석부(101)와 안테나(60) 사이에 위치하여, 신호 분석부(101)에서 생성된 저주파 신호를 주파수 변환하여 안테나()로 고주파 신호를 전송할 수 있다. 업-컨버터(70)의 이러한 주파수 변환을 통해 본 발명의 근접 전계 측정시스템(1)은 종래 고가의 고주파대역 계측기를 대체할 수 있다.
다운-컨버터(71)는 프로브(51)가 수신한 안테나(60)의 고주파 출력신호를 저주파로 주파수 변환할 수 있다. 다운-컨버터(71)로부터 변환된 저주파 신호는 신호 분석부(101)로 전송될 수 있다.
다운-컨버터(71)는 단수 또는 복수 개 마련될 수 있다. 다운-컨버터(71)는 프로브(51)가 단수 개인 경우, 단수 개 마련될 수 있으나, 프로브(51)가 복수 개 마련된 경우에 다운-컨버터(71)는 단수 또는 복수 개 마련될 수 있다. 프로브(51)가 복수 개인 경우, 다운-컨버터(71)는 프로브(51)의 개수에 따라 프로브(51)의 개수에 대응하여 복수 개 마련되어, 각 프로브(51)와 개별적으로 연결될 수 있다. 복수 개의 프로브(51)와 각각 연결된 복수 개의 다운-컨버터(71)는 개별 프로브(51)로부터 신호를 전달받으므로 고속 수신 및 측정이 가능하다.
반면, 프로브(51)가 복수 개인 경우에도 다운-컨버터(71)는 단수 개 마련될 수 있는데, 이때 프로브(51)와 다운-컨버터(71)는 사이에 컨버터 스위칭 모듈(103)이 연결될 수 있다. 컨버터 스위칭 모듈(103)은 프로브(51)로부터의 신호전달을 제어하여 안테나(60)의 출력신호를 고속으로 수신할 수 있다. 컨버터 스위칭 모듈(103)의 ON/OFF 변환을 통해 다운-컨버터(71)는 안테나(60)로부터 출력신호를 수신한 프로브(51)의 신호를 선택적으로 전달받을 수 있다. 즉, 컨버터 스위칭 모듈(103)은 복수 개의 프로브(51)와 단수 개의 다운-컨버터(71) 사이에 위치하여, 프로브(51)와 다운-컨버터(71)는 간 연결을 제어할 수 있다.
시스템 제어부(80)는 신호 분석부(101)를 제어하며, 신호 분석부(101)에서 분석된 신호정보를 저장할 수 있다. 시스템 제어부(80)는 위치 제어부(90)와 연결되어, 위치 제어부(90)를 제어함으로써 안테나(60)와 스캐너(50)의 구동을 제어할 수 있다. 위치 제어부(90)는 안테나(60)와 스캐너(50)를 동기화시키며, 안테나(60) 또는 스캐너(50)의 위치를 제어할 수 있다. 시스템 제어부(80)와 위치 제어부(90)는 안테나(60) 또는 스캐너(50)의 구동을 제어하는 구성으로서, 서로 연계하여 구동 제어가 수행될 수 있다.
근접 전계 측정시스템(1)에서는 펄스 형태의 고출력 송신 패턴을 측정하기 위해서는 측정 대상인 안테나(60)와 측정 수단인 스캐너(50)(또는 프로브(51))가 시간 지연 없이 타이밍이 연동되어 구동되는 것이 요구된다. 이때, 위치 제어부(90)는 시스템 제어부(80)와 연결되어 안테나(60) 또는 스캐너(50)를 구동시키는 구동 제어 수단으로서, 안테나(60) 또는 스캐너(50)의 구동 타이밍을 연동시키며, 구동을 제어할 수 있다. 보다 상세하게, 안테나(60)는 안테나(60)의 위치조정을 위해 안테나(60) 하단에 마련된 위치 조정기(61)를 통해 구동이 제어될 수 있다. 따라서, 위치 제어부(90)는 안테나(60)의 구동 제어를 위해 위치 조정기(61)와 연결되어 위치 조정기(61)를 제어함으로써 안테나(60)를 제어할 수 있다.
시스템 제어부(80)와 위치 제어부(90)는 안테나(60) 또는 스캐너(50)에 대한 구동 제어에 있어, 신호 분석부(101)의 분석 결과(안테나(60) 출력신호의 신호정보) 또는 기준 신호인 포지션 트리거(position trigger) 신호가 이용될 수 있다. 보다 상세하게, 안테나(60)가 형성하는 평면 스캔면에서 샘플링된 특정 위치에 프로브(51)가 도달하면 시스템 제어부(80)를 통해 신호 분석부(101)에서 포지션 트리거 신호를 생성하여 위치 제어부(90)로 전달함으로써, 이를 기준으로 동기화될 수 있다.
위치 제어부(90)는 스캐너(50)가 안테나(60)의 출력신호의 위치별로 프로브(51)가 이동되도록 스캐너(50)를 제어할 수 있다. 위치 제어부(90)는 시스템 제어부(80)와 연결됨으로써, 스캐너(50)(보다 상세하게 프로브(51))가 이동하여 위치가 변경될 때마다 스캐너(50)의 위치이동에 관한 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 위치 제어부(90)로부터 스캐너(50)의 위치정보를 전달받은 시스템 제어부(80)는 이를 분석 및 조정하여 스캐너(50)의 위치를 변경하도록 위치 제어부(90)를 제어하고, 이러한 정보를 바탕으로 신호 분석부(101)에서 생성될 신호에 관한 제어를 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예로서, 신호 생성부(301)와 신호 검출모듈(303)을 포함한 근접 전계 측정시스템(3)의 구성도를 나타낸다.
근접 전계 측정시스템(3)은 스캐너(50), 프로브(51), 안테나(60), 신호 생성부(301), 신호 검출모듈(303), 스위칭 모듈(305), 업-컨버터(70), 다운-컨버터(71), 시스템 제어부(80) 및 위치 제어부(90)를 포함할 수 있다.
도 3의 근접 전계 측정시스템(3)은 도 1의 근접 전계 측정시스템(1)과 안테나(60)의 입력신호를 생성하는 구성과 안테나(60)의 출력신호를 분석하는 구성이 상이하다. 다만, 안테나(60)에 입력신호를 입력하기 전, 업-컨버터(70)를 통해 저주파 신호를 고주파 신호로 주파수 변환하고, 안테나(60)의 고주파 출력신호를 저주파 신호로 변환한다는 동일한 기술적 특징을 갖는다. 보다 상세하게, 전술한 도 1의 근접 전계 측정시스템(1)은 신호 분석부(301)가 저주파의 입력신호를 생성하고, 다운-컨버터(71)에서 저주파로 변환된 안테나(60)의 출력신호를 분석할 수 있다.
반면, 근접 전계 측정시스템(3)은 신호 생성부(301)에서 저주파 신호를 생성하며, 저주파 신호를 업-컨버터(70)로 전송할 수 있다. 업-컨버터(70)로 전송된 저주파 신호는 전술한 바와 같이 고주파 신호로 주파수 변환하여 안테나(60)에 입력할 수 있다. 결과적으로 안테나(60)는 도 1 및 도 3 모두에서 고주파 신호를 입력받을 수 있다. 안테나(60)는 고주파 신호를 출력하고, 프로브(51)가 이를 수신하며, 다운-컨버터(71)는 고주파 신호를 저주파 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 근접 전계 측정시스템(3)에서는 신호 검출모듈(303)이 다운-컨버터(71)에서 변환된 저주파 신호에서 신호정보를 검출할 수 있다. 즉, 도 3의 신호 생성부(301)는 도 1의 신호 분석부(101)와 동일하게 저주파 신호를 생성하나, 도 3의 신호 생성부(301)는 도 1의 신호 분석부(101)와 달리, 신호를 분석하지 않을 수 있다.
신호 검출모듈(303)은 신호정보로서 신호의 세기(amplitude) 또는 위상(phase) 데이터를 검출할 수 있다. 신호 검출모듈(60)로부터 검출된 신호정보는 시스템 제어부(80)로 전달되어, 시스템 제어부(80)에 저장될 수 있다. 신호 생성부(301)는 오실레이터(510) 및 구동 증폭기(530)를 포함할 수 있다. 오실레이터(510)는 펄스 형태의 RF 신호를 생성할 수 있으며, 구동 증폭기(530)는 오실레이터(510)에서 생성된 신호의 출력을 높이고자 신호를 증폭시켜 안테나(40)로 전달할 수 있다.
신호 검출모듈(303)은 단수 또는 복수 개 마련될 수 있다. 신호 검출모듈(303)은 프로브(51)가 단수 개인 경우, 단수 개 마련될 수 있으나, 프로브(30)가 복수 개 마련된 경우에는 신호 검출모듈(303)은 단수 또는 복수 개 마련될 수 있다. 프로브(51)가 복수 개인 경우, 신호 검출모듈(303은 프로브(51)의 개수에 따라 프로브(51)의 개수에 대응하여 복수 개 마련되어, 각 프로브(51)와 개별적으로 연결될 수 있다. 복수 개의 프로브(51)와 각각 연결된 복수 개의 신호 검출모듈(303)은 개별 프로브(51)로부터 신호를 전달받으므로 고속 수신 및 측정이 가능하다.
반면, 프로브(30)가 복수 개인 경우에도 신호 검출모듈(303)은 단수 개 마련될 수 있는데, 이때 프로브(51)보다 상세하게는 다운-컨버터(71))와 신호 검출모듈(303) 사이에 스위칭 모듈(305)이 연결될 수 있다. 이때, 다운-컨버터(71)의 개수에는 영향받지 않고, 다운-컨버터(71)와 신호 검출모듈(303)은 개별적으로 마련될 수 있다. 스위칭 모듈(305)의 ON/OFF 변환을 통해 신호 검출모듈(303)은 안테나(60)로부터 출력신호를 수신한 프로브(51)의 신호를 선택적으로 전달받을 수 있다. 즉, 스위칭 모듈(305)은 다운-컨버터(71)와 단수 개의 신호 검출모듈(303) 사이에 위치하여, 다운-컨버터(71)와 신호 검출모듈(303) 간 연결을 제어할 수 있다.
신호 생성부(301), 신호 검출모듈(303), 스위칭 모듈(305)을 제외한 나머지 구성의 의미와 의의는 도 1 근접 전계 측정시스템(3)에서 전술한 바, 중복 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 근접 전계 측정시스템(1)에서 신호 검출모듈(50)을 통해 신호가 전달 및 변환되는 과정을 나타낸다.
안테나(60)는 신호 생성부(301)에서 생성되어 수신된 RF 신호에 대한 응답으로 RF 출력신호를 출력할 수 있다. 스캐너(50)에 마련된 프로브(51)는 안테나(60)의 RF 출력신호를 수신하며, 신호 검출모듈(303)은 RF 출력신호에서 신호의 세기 또는 위상 데이터를 검출하고, 신호의 세기 또는 위상 데이터를 시스템 제어부(80)로 전달할 수 있다.
이는 종래 측정시스템인 도 1b에서는 프로브(30)에 수신된 RF 출력신호가 고주파대역 계측기로 송신되며, 고주파대역 계측기에서 RF 신호에 대한 분석 후, RF 출력신호에 대한 신호의 세기 또는 위상 데이터 등의 분석 결과가 제어 PC로 전송되는 점에서 차이가 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1, 3: 근접 전계 측정시스템
101: 신호 분석부
103: 컨버터 스위칭 모듈
301: 신호 생성부
3011: 오실레이터
3013: 구동 증폭기
303: 신호 검출모듈
305: 스위칭 모듈
50: 근접 전계 스캐너(스캐너)
51: 프로브
60: 안테나
61: 위치 조정기
70: 업-컨버터
71: 다운-컨버터
80: 시스템 제어부
90: 위치 제어부

Claims (9)

  1. 스캐너를 이용하여 안테나의 출력을 측정하는 측정시스템에 있어서,
    상기 안테나의 출력 측정을 위한 저주파 신호를 생성하며, 하기 다운-컨버터에서 변환된 저주파 신호를 수신하여 상기 안테나의 출력신호로부터 신호정보를 분석하는 신호 분석부;
    상기 신호 분석부에서 생성된 저주파 신호를 주파수 변환하여 상기 안테나로 고주파 신호를 전송하는 업-컨버터(up-converter);
    상기 스캐너에 결합되어 위치이동하며 상기 안테나의 고주파 출력신호를 수신하는 프로브; 및
    상기 프로브가 수신한 상기 안테나의 고주파 출력신호를 저주파로 주파수 변환하는 다운-컨버터(down-converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 분석부를 제어하며, 상기 신호 분석부에서 분석된 상기 신호정보를 저장하는 시스템 제어부; 및
    상기 안테나와 상기 스캐너를 동기화시키며, 상기 시스템 제어부의 분석결과 또는 포지션 트리거(position trigger) 신호를 이용하여 상기 안테나 또는 상기 스캐너의 위치를 제어하는 위치 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  3. 스캐너를 통해 안테나의 출력을 측정하는 측정시스템에 있어서,
    상기 안테나의 출력 측정을 위한 저주파 신호를 생성하는 신호 생성부;
    상기 신호 생성부에서 생성된 저주파 신호를 주파수 변환하여 상기 안테나로 고주파 신호를 전송하는 업-컨버터(up-converter);
    상기 스캐너에 결합되어 위치이동하며 상기 안테나의 고주파 출력신호를 수신하는 프로브;
    상기 프로브가 수신한 상기 안테나의 고주파 출력신호를 저주파로 주파수 변환하는 다운-컨버터(down-converter); 및
    상기 다운-컨버터에서 변환된 저주파 신호에서 신호정보를 검출하는 신호 검출모듈을 포함하며,
    상기 신호 검출모듈은,
    상기 신호정보로서 상기 안테나의 출력신호의 세기(amplitude) 또는 위상(phase) 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 생성부를 제어하며, 상기 신호 검출모듈에서 분석된 상기 신호정보를 저장하는 시스템 제어부; 및
    상기 안테나와 상기 스캐너를 동기화시키며, 상기 시스템 제어부의 분석결과 또는 포지션 트리거(position trigger) 신호를 이용하여 상기 안테나 또는 상기 스캐너의 위치를 제어하는 위치 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 생성부는,
    펄스 형태의 RF 신호를 생성하는 오실레이터; 및
    상기 오실레이터에서 생성된 신호를 증폭시켜 상기 안테나로 전달하는 구동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 프로브는,
    상기 스캐너에 복수 개 결합되어, 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며,
    상기 다운 컨버터는,
    상기 프로브의 개수에 대응하여 복수 개 마련되어 상기 프로브와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 프로브는,
    상기 스캐너에 복수 개 결합되어, 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며,
    복수 개의 상기 프로브와 상기 다운 컨버터 사이에 컨버터 스위칭 모듈이 더 포함되며,
    상기 컨버터 스위칭 모듈은,
    상기 프로브로부터의 신호전달을 제어하여 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로브는,
    상기 스캐너에 복수 개 결합되어 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며,
    상기 신호 검출 모듈은,
    상기 프로브의 개수에 대응하여 복수 개 마련되어 상기 프로브와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로브는,
    상기 스캐너에 복수 개 결합되어, 상기 안테나의 출력신호를 고속으로 수신하며,
    상기 다운 컨버터와 상기 신호 검출 모듈 사이에 스위칭 모듈이 더 포함되며,
    상기 스위칭 모듈은,
    상기 다운 컨버터와 상기 신호 검출 모듈 간 연결을 제어하는 것을 특징으로 하는 근접 전계 측정시스템.
KR1020210101338A 2021-08-02 2021-08-02 송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템 KR20230019614A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210101338A KR20230019614A (ko) 2021-08-02 2021-08-02 송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템
PCT/KR2021/015200 WO2023013820A1 (ko) 2021-08-02 2021-10-27 근접 전계 측정시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210101338A KR20230019614A (ko) 2021-08-02 2021-08-02 송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230019614A true KR20230019614A (ko) 2023-02-09

Family

ID=85224736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210101338A KR20230019614A (ko) 2021-08-02 2021-08-02 송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230019614A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052045B1 (ko) 2011-02-17 2011-07-26 삼성탈레스 주식회사 능동 위상 배열 안테나의 근접 전계 측정 장치 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052045B1 (ko) 2011-02-17 2011-07-26 삼성탈레스 주식회사 능동 위상 배열 안테나의 근접 전계 측정 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10663563B2 (en) On-site calibration of array antenna systems
CN106841828B (zh) 一种基于频分的近场天线测试系统及其测试方法
JP4053981B2 (ja) 電磁波測定装置
JP4496954B2 (ja) 干渉型レーダー
CN207281181U (zh) 相控阵天线测试系统
CN102135610B (zh) 一种用于人体毫米波成像安检系统的近场实时校准方法
CN103823221A (zh) 脉冲激光相干测风雷达
US8565347B2 (en) Antenna measurement system and method
US20190334634A1 (en) Radar transmitting power and channel performance monitoring apparatus
KR101954183B1 (ko) 능동 위상배열 안테나의 원전계 신호 측정 시스템 및 이의 동작 방법
CN116106642A (zh) 一种触发式相控阵天线多波束通道校准系统
CN111707877A (zh) 一种射频发射机杂散辐射测试系统及测试方法
US10948580B2 (en) Object sensing device and object sensing method
CN108631886B (zh) 具有数字静区的测量系统和方法
KR101008573B1 (ko) 전파간섭계를 이용한 ｆｍｃｗ 레이더 및 위상 정렬 방법
CN109343016B (zh) W波段数字和差注入式动态目标模拟方法及装置
JP2000338155A (ja) アンテナ測定システム
RU130089U1 (ru) Устройство калибровки сверхвысокочастотного антенного измерительного комплекса ближней зоны
JP2006258644A (ja) フェーズドアレイアンテナレーダおよび校正用送信チャープ信号取得方法
RU2732803C1 (ru) Способ цифрового формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решётки при излучении и приеме линейно-частотно-модулированных сигналов
CN112859023A (zh) 一种相控阵天气雷达的标定系统
KR20230019614A (ko) 송수신 신호의 주파수 변환을 이용한 근접 전계 측정시스템
KR101012161B1 (ko) 디지털 레이더의 안테나 패턴을 측정하기 위한 시스템 및 방법
JP4037310B2 (ja) レーザレーダ装置およびそのビーム方向設定方法
KR20230019613A (ko) 저비용 근접 전계 측정시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application