KR20230103204A - 고주파 통신 시스템 - Google Patents

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KR20230103204A
KR20230103204A KR1020210193913A KR20210193913A KR20230103204A KR 20230103204 A KR20230103204 A KR 20230103204A KR 1020210193913 A KR1020210193913 A KR 1020210193913A KR 20210193913 A KR20210193913 A KR 20210193913A KR 20230103204 A KR20230103204 A KR 20230103204A
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frequency communication
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송기동
은기찬
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지앨에스 주식회사
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Abstract

본 발명은 고주파 통신 시스템에 대한 것으로, 고주파 통신 모듈을 포함하 고, 고주파 통신 모듈은 단수 또는 복수의 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신 부를 포함하되, 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부는 최소 이격 거리 이상 으로 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고주파 통신 시스템은 고주파 대역 전자기 신호와 전기 신호를 상호 변환한 수 있도록 구성된 변환기를 더 포함하고, 변환기 사이에도 최소 변환 이격 거리 이상으로 배치되어, 결과적으로 고주파 통신의 성능을 높이면서 동시에 안정성, 신호 간섭 등의 문제를 해결하는 것을 특징으로 한다.

Description

고주파 통신 시스템{high frequency communication system}
본 발명은 고주파 통신 시스템에 대한 것으로, 특히 극고주파 대역(EHF, Extreme High Frequency, 30 ~ 300 GHz)의 안정적인 데이터 전송을 위해, 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부를 최소 이격 거리 이상으로 배치하고, 고주파 대역 전자기 신호와 전기 신호를 서로 변환할 수 있도록 구성된 변환기를 수신부와 송신부에서 독립적으로 구현하도록 하여, 신호 간섭(interference)을 막고, 송/수신 신호의 효율적인 분리도(isolation)가 가능하도록 한 고주파 통신 모듈 및 이를 포함한 고주파 통신 시스템에 대한 것이다.
극고주파, 초고주파, 밀리미터파는 보통 30~300 GHz를 이용한 무선 통신 방식으로, 무선으로 초고속의 데이터를 송신/수신할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 하지만, 통신시 사용하는 주파수의 대역이 상대적으로 높고 직진성이 강하고, 또한 대용량의 데이터를 전송하기 때문에 주파수 간섭을 최소화하고 높은 분리도(isolation)를 확보하는 고주파 모듈 구성 및 역할이 매우 중요해지고 있다.
전자기파의 전기 신호 변환을 위한 변환기(transducer)는 주파수 간섭 및 분리도(isolation) 특성에 민감한 영향을 끼치는 소자로, 일실시예로 안테나(antenna)의 형태로 구현될 수 있는데, 이러한 안테나의 방사 성능 등이 극고주파 대역의 초고속 데이터 송수신의 안정성과 성능 등에 큰 영향을 미치게 된다.
또한 대부분의 초고주파/극고주파/밀리미터파의 송수신 장치들은 송신과 수신을 위한 칩이 일체화되어 있고 안테나가 칩셋에 내외장되어, 동일한 주파수를 사용하는 송/수신 신호 사이의 신호 간섭 등의 문제가 발생하여, 낮은 간섭과 높은 분리도(isolation) 특성을 확보하고 안정적인 방사 성능을 동시에 제공할 수 있는 고주파 통신 모듈의 구현과 관련되어, 여러가지 해결해야 할 과제가 있는 실정이다.
미국 등록 특허 제8714459호 (2014.05.06. 공고) 미국 등록 특허 제9203578호 (2015.12.01. 공고) 대한민국 등록특허 제10-2092252호 (2020.03.17. 공고) 대한민국 등록특허 제10-2041548호 (2019.10.31. 공고) 대한민국 등록특허 제10-2147974호 (2020.08.19. 공고)
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고주파 통신 모듈에 위치한 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부를 서로 충분히 분리(isolation)하여, 결과적으로 상호간의 신호 간섭을 일으키지 않도록 하는 고주파 통신 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 신호 간섭을 줄이기 위해 최적의 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부 사이의 최소 이격 거리를 확보하여, 고주파 신호의 송수신이 원활하게 이루어지게 하는데 그 목적이 있다.
또한, 전파의 송수신 효율을 향상하고 전파 품질을 확보하기 위해, 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부에 독립적으로 변환기를 포함하도록 하고, 변환기 사이에도 최소 변환 이격 거리를 확보하고, 변환기가 서로 수직되도록 배치하며, 또한, 변환기에 연결된 고주파 신호 수신부 및 변환기에 연결된 고주파 신호 송신부 사이에는 전파를 가이드할 수 있는 전자기파 흡수부재를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파 통신 장치는, 고주파 통신 모듈을 포함하고, 상기 고주파 통신 모듈은, 고주파 대역 전자기 신호를 수신하여, 전기 신호로 변환할 수 있도록 마련되는 단수 또는 복수의 고주파 신호 수신부 및 사용자로부터 획득한 정보에 기반한 전기 신호를 고주파 대역 전자기 신호로 변환하여 송신할 수 있도록 마련되는 단수 또는 복수의 고주파 신호 송신부를 포함하고,
상기 상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호 송신부는 각각 상기 고주파 대역 전자기 신호와 전기 신호를 서로 변환할 수 있도록 구성된 변환기(transducer)와 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호 송신부, 각각은 최소 이격 거리(d1) 이상으로 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호 송신부는 각각 상기 고주파 대역 전자기 신호와 전기 신호를 서로 변환할 수 있도록 구성된 변환기(transducer)와 연결되며, 상기 변환기는 안테나(antenna)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 최소 이격 거리(d1)는 상기 고주파 신호의 파장(wavelength)의 정수배(integral multiplies)보다 크거나 같되 상기 정수는 1 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 변환기는 각각, 상기 최소 변환 이격 거리(d2) 이상으로 배치될 수 있으며, 상기 최소 변환 이격 거리(d2)는 각각의 변환기의 빔 폭(beamwidth)을 고려하여 빔 폭(beamwidth)이 겹치지 않는 거리로, 상기 최소 변환 이격 거리(d2)는 상기 고주파 신호의 파장(wavelength)의 정수배(integral multiplies)보다 크거나 같으며, 바람직하게는 상기 정수는 5 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고주파 통신 시스템은 상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호를 수신하는 상기 변환기를 연결하는 수신기 입력 라인을 더 포함하고, 상기 고주파 신호 송신부와 상기 고주파 신호를 송신하는 상기 변환기를 연결하는 송신기 출력 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고주파 통신 시스템의 상기 고주파 신호 수신부의 상기 변환기와 상기 고주파 신호 송신부의 상기 변환기는 서로 직교하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 변환기들이 서로 직교하도록 배치된다는 의미는 각 변환기로부터 송신/수신되는 고주파 신호들이 서로 수직(vertical)과 수평(horizontal) 방향으로 직교(orthogonal)하여 전파되는 것을 의미한다.
또한, 상기 고주파 통신 시스템의 고주파 신호 송신기 및 고주파 신호 수신기의 입출력 라인들의 이격 거리는 각각 상기 송신기 출력 라인의 폭(width) 또는 상기 수신기 입력 라인의 폭(width)의 4배 이상 정도 이격하여 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 통신 시스템은 복수의 독립적인 신호 변환부와 제어부를 더 포함하되, 하나의 상기 신호 변환부는 상기 고주파 신호 수신부에 연결되어 수신된 상기 전기 신호를 데이터 신호롤 변환하는 역할을 수행하고, 다른 하나의 상기 신호 변환부는 상기 고주파 신호 송신부에 연결되어, 데이터 신호를 전기 신호로 적절하게 변환하여 출력하고, 상기 제어부는 상기 신호변환부에서 전달되는 상기 데이터 신호 혹은 전기 신호를 수신받아, 처리하고, 상기 데이터 신호에 포함되는 정보를 기초로 상기 신호변환부로 출력될 전기 신호를 전송받아 처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호변환부는 OOK(on-off keying), ASK(Amplitude Shift Keying), BPSK (Binary phase-shift keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), MQAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)-MQAM, OFDM-QPSK, 8-VSB(Vestigial Side Bands) 중 선택된 어느 하나의 방식을 통해 상기 고주파 신호를 데이터 신호로 변환할 수 있다.
또한, 상기 신호변환부는 상기 고주파 신호 수신부, 고주파 신호 송신부와 모듈 형태로 연결될 수 있고, 단일 칩셋으로 구성 될 수 있다.
또한, 상기 고주파 신호 수신부에서 수신되는 고주파 신호를 증폭하기 위한 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호변환부는 상기 고주파 신호를 분리하기 위하여 특정 주파수를 발생시키는 주파수 발생유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 고주파 신호 송신부 및 고주파 신호 수신부를 제어하거나, 가공된 데이터 신호를 고주파 신호 송신부로 출력 및 고주파 신호 수신부로부터 입력 받아 처리하는 장치로, 일 실시예로 FPGA(field programmable gate array)의 형태로 구현될 수 있고, 상기 고주파 통신 모듈과 다른 기판에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고주파 대역은 30 GHz 내지 300 GHz 대역의 주파수를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고주파 신호의 송신과 수신이 독립적이고 분리(isolation)되어 이루어질 수 있도록, 수신부와 송신부의 최적의 이격 거리를 산정하여, 상호간의 신호 간섭을 최소화하여, 안정적이면서도 초고속 데이터 전송이 가능한 고주파 통신 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부에 독립된 변환기(transducer)를 포함하도록 하여, 송신과 수신이 독립적으로 이루어지게 하고, 상기 변환기 사이의 거리 또한 최소 변환 이격 거리를 설계함으로써, 고주파 신호의 송신과 수신의 독립성과 신호 간섭의 최소화를 동시에 이루도록 할 수 있다.
또한, 고주파 신호 수신부와 고주파 신호 송신부에 형성된 각각의 변환기가 서로 직교하도록 배치하여, 고주파 신호의 수직(vertical)과 수평(horizontal) 방향으로 직교시킴으로서, 교차 극화(cross-polarization)의 차이를 극대화하여 결과적으로 간섭효과를 줄이도록 할 수 있다.
또한, 변환기와 연결된 고주파 신호 수신부와 변환기와 연결된 고주파 신호 수신부 사이에 전자기파 흡수부재를 추가적으로 활용하여 전파 송수신의 효율을 향상시키고, 전자기파 송수신의 품질을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고주파 통신 시스템의 세부 구성을 도시한 블록선도.
도 2 내지 도 3는 도 1에 도시된 고주파 신호 수신부, 고주파 신호 송신부, 변환기 간의 이격 거리를 상세하게 설명하는 도.
도 4는 변환기가 고주파 신호 수신부, 고주파 신호 송신부의 외부에 형성되는 경우에 대한 일 실시예를 제시하는 도.
도 5는 변환기가 고주파 신호 수신부, 고주파 신호 송신부의 외부에 형성되는 경우에 대한 다른 실시예를 제시하는 도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고주파 통신 시스템(10)의 세부 구성들을 보여주고 있는 블록선도이다.
또한 도 2 내지 도 3은 본 발명의 고주파 신호 수신부(210), 고주파 신호 송신부(310), 신호 변환부(130)기에 대한 다양한 실시예로, 상기 구성들의 배치 및 구성 등을 예시적으로 설명하는 도이다.
이하, 도 1 내지 도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고주파 통신 시스템(10)은 고주파 대역 신호를 송신 또는 수신할 수 있도록, 고주파 통신 모듈(100), 신호 변환부(220, 320), 제어부(400)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고주파 통신 모듈(100)은 고주파 신호 수신부(210), 고주파 신호 송신부(310), 변환기(110, transducer), 신호 변환부(220, 320)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고주파 신호 수신부(210)와 이로부터 수신된 신호의 변환을 수행하는 신호 변환부(220)를 포함하여, 수신기(200)가 구성될 수도 있다.
마찬가지로, 상기 고주파 신호 송신부(310)와 이를 통해 송신할 신호의 변환을 수행하는 신호 변환부(320)를 포함하여, 송신기(300)가 구성될 수도 있다.
이 때, 상기 수신기(200)의 상기 고주파 신호 수신부(210)는 고주파 대역 전자기 신호를 수신하여, 상기 신호 변환부(220)를 통해 전기 신호로 변환할 수 있도록 동작하며, 고주파 통신 모듈(100)의 내부에 단수 또는 복수로 존재할 수 있다.
또한, 상기 송신기(300)의 상기 고주파 신호 송신부(310)은 상기 신호 변환부(320)를 통해 사용자로부터 획득한 정보에 기반한 전기 신호를 고주파 대역 전자기 신호로 변환하여 송신할 수 있도록 동작하며, 고주파 통신 모듈(100)의 내부에 단수 또는 복수로 존재할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 것과 같이, 송신부와 수신부 사이의 신호 간섭과 송수신 신호 간의 분리(isolation)을 위하여, 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주파 신호 송신부(310), 각각은 최소 이격 거리(d1) 이상으로 배치되도록 구현될 수 있다.
상기 최소 이격 거리(d1)은 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주파 신호 송신부(310) 간의 서로 마주보는 면의 양끝단을 기준으로 한 최소 거리를 의미할 수도 있고, 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주파 신호 송신부(310)의 중심점같의 이격 거리를 의미할 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 최소 이격 거리(d1)는 상기 고주파 신호의 파장(wavelength, λ)의 정수배(integral multiplies)보다 크거나 같고, 상기 정수는 1 이상인 것을 특징으로 할 수도 있다.
즉, 이러한 관계는 아래와 같은 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 d1은 상기 고주파 신호 수신부(210)와 상기 고주파 신호 송신부 간(120)의 최소 이격 거리, λ는 고주파 신호의 파장(wavelengh)을 의미하며, n은 1 이상의 정수 를 의미한다.
이 때, 상기 최소 이격 거리(d1)는 고주파 신호의 파장의 정수배(integral multiplies) 이상이게 되면, 상호간의 신호 간섭이 상쇄될 수 있기 때문이다.
또한 일 실시예로, 상기 고주파 신호가 60 GHz의 경우, 파장의 길이는 빛의 속도에서, 주파수 를 나누어 계산하게 되면, 5 mm 이고, 상기 고주파 신호가 30 GHz인 경 우, 파장의 길이는 10 mm이며, 상기 고주파 신호가 300 GHz인 경우, 파장의 길이는 1 mm가 된다.
그러므로, 상기 고주파 통신 시스템(10)이 사용하는 상기 고주파 신호가 60 GHz 인 경우, 그 파장의 길이는 5 mm 이게 되고, 바람직한 상기 최소 이격 거 리(d1)은 5 mm에 1보다 큰 정수를 곱한 거리보다 크게 설정되도록 할 수 있다.
일 실시예로 상기 정수를 2로 가정하면, 최소 이격 거리는 10 mm로 연산될 수 있고, 이를 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주파 신호 송신부(310)의 최단 이격 거리로 설계하여, 결과적으로 송/수신 신호간의 신호 간섭을 최소화할 수 있다.
또한 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주 파 신호 송신부(310)는 각각 상기 고주파 대역 전자기 신호와 전기 신호를 서로 변 환할 수 있도록 구성된 변환기(transducer,110)를 더 포함하거나, 상기 변환기(110)들에 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 변환기(130)는 단수 또는 복수로 구비될 수도 있다.
또한 일 실시예로 상기 변환기(110)는 안테나(antenna) 일 수도 있고, 내장형 안테나(intenna) 혹은 도파관(waveguide)의 형태로 구현될 수도 있다.
구체적으로, 도 4, 5에 도시된 것과 같이, 상기 변환기(110)는 선형 안테나의 형태로 구현되어, 상기 수신기(200)의 상기 고주파 신호 수신부(210)와 상기 수신기(300)의 상기 고주파 신호 송신부(310)와 별도로 이격하여 구현될 수도 있다.
또한 상기 고주파 신호 송신부(310) 및 상기 신호 변환부(320), 상기 고주파 시 수신부(210) 및 상기 신호 변환부(220)은 하나의 칩(chip) 셋으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 상기 변환기(110)들은 상기 칩의 입출력 부분에 위치하도록 구현될 수 있다.
이 때, 상기 수신기(200)와 상기 송신기(320)에 연결된 각각의 상기 변환기(110) 는 각각, 상기 최소 변환 이격 거리(d2) 이상으로 배치되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 도 3, 4, 5에 도시된 것과 같이, 상기 최소 변환 이격 거리(d2)는 상기 고주파 신호의 파장(wavelength)의 정수배(integral multiplies)보다 크되, 상기 정수는 5 이상인 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
즉, 이러한 관계는 아래와 같은 수학식으로 정의될 수 있다 .
Figure pat00002
여기서 d2는 최소 변환 이격 거리, λ는 고주파 신호의 파장(wavelengh)을 의미하며, M은 5 이상의 정수를 의미한다.
보다 구체적으로 상기 M이 5 이상이 되는 경우, 상기 변환기(110)들 간의 신호 간섭이 없는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
그러므로, 보다 바랍직하게는 상기 M이 5인 경우, 상기 최소 변환 이격 거리(d2)가 상기 고주파 통신 모듈(100)을 포함하는 전체 기판의 사이즈를 너무 크지 않게 하면서도 상기 송신/수신 고주파 신호간의 간섭을 없도록 하는 최적의 거리로 추정할 수도 있다.
또다른 일 실시예로, 상기 고주파 통신 모듈(100)은 상기 고주파 신호 수신부(210)와 상기 고주파 신호 송신부(310)을 복수개(예를 들어 각각 2개)로 구비할 수도 있고, 상기 복수의 고주파 신호 수신부(210)와 상기 고주파 신호 송신부(310) 또한 상기 변환기(110)를 복수개로(예를 들어, 송신부와 수신부별 각각 1개씩, 총 4개) 구비할 수도 있다. 이 경우에도 상기 복수개의 상기 변환기(110) 각각의 최소 변환 이격거리(d2)와 복수개의 송신부/수신부 사이의 최소 이격 거리(d1) 또한 전술한 수학식 1, 2를 만족하도록 구현될 수도 있다.
또한 본 발명의 고주파 통신 시스템(10)의 고주 파 통신 모듈(100)은 필요에 따라 복수개의 주파수 대역의 서로 다른 주파수를 사용하여 서로 통신을 할 수도 있다. 예를 들어, 데이터를 송신/수신하기 위해서 사용하는 주파수(예를 들어 60 GHz)와 이러한 데이터의 송신/수신을 제어하기 위해서 사용하는 주파수(예를 들어, 60 GHz보다 상대적으로 낮은 30 GHz)를 동시에 사용하도록 구현될 수도 있다.
이 경우, 전술한 최소 이격 거리(d1)과 최소 변환 이격 거리(d2)는 이러한 복수의 주파수들의 서로 다른 복수개의 파장들을 고려하여 설계될 수도 있다.
즉, 복수개의 서로 다른 파장들이 있는 경우, 이 파장들로부터 공통이 되는 배수(공배수)를 구함으로써, 이러한 공 배수의 정수배 만큼보다 먼 거리를 가지도록 설계하게 된다면, 상기 고주파 통신 모듈(100)이 서로 다른 주파수를 사용하더라도 최적의 송수신을 위한 이격거리를 구현할 수 있게 된다.
즉, 이러한 관계를 최소 이격 거리(d1)과 최소 변환 이 격 거리(d2)에 적용하게 되면, 아래와 같은 수학식들으로 정의될 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
여기서, L.C.M은 최소공배수(Least Com mon Multiple)를 구하는 연산함수로, 복수개의 주파수들(예를 들어 k개)에 대한 파장들(λ1, λ2,..., λk)을 의미하고, M은 5이상의 정수를 의미한다.
또한, 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주파 신호 송신부(310)의 변환기(110)는 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 고주파 신호 송신부(310)에서 별도의 라인으로 연결되어 독립적으로 구현될 수도 있다.
이 경우, 상기 변환기(110) 간의 거리가 더 멀어지게 되어, 신호의 간섭은 더욱 약해질 수도 있다.
또한, 상기 고주파 신호 수신부(210)의 변환기(110)와 상기 고주파 신호 송신부(310)의 변환기(110)는 각각 상기 고주파 신호 수신부(210)의 수신기 입력 라인과 상기 고주파 신호 송신부(310)의 송신기 출력 라인을 통해 독립적으로 연결되도록 구현될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 두 변환기(110)는 서로 직교(orthogonal)하는 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 고주파 통신 시스템의 고주파 신호 송신기 및 고주파 신호 수신기의 입출력 라인들의 이격거리는 각각 상기 송신기 출력 라인의 폭(width) 또는 상기 수신기 입력 라인의 폭(width)의 4배 이상 정도 이격하여 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한 도 4 또는 도 5에 도시된 것처럼, 상기 고주파 신호 송신부(310)의 상기 송신기 출력 라인과 상기 고주파 신호 수신부 (210)의 상기 수신기 입력 라인은 고립(isolation) 특성 향상을 위해 서로 반대 방향 또는 직교 방향으로 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 변환기(110)는 일 실시예로 안테나로 구현될 수 있는데, 상기 안 테나는 근접거리 통신의 간섭을 줄이기 위해 선형 안테나로 구현 (linear polarization)되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 두 변환기(110), 즉 안테나를 직교하게 배치하는 이유는 상기 안테나를 통해 수신/송신되는 상기 고주파 신호를 수직(vertical), 수평(horizontal) 방향 직교 시킴으로써, 교차-극화(cross-polarization)의 차이를 극대화하여 결국 신호간의 간섭 효과를 줄이기 위한 것이다.
또한 상기 변환기(110)와 연결된 상기 고주파 신호 수신부(210)과 상기 변환기(110)와 연결된 상기 고주파 신호 송신부(310) 사이에 주파수 간섭을 막기 위해, 별도로 주파수 흡수부재(observer)를 더 포함하여, 주파수 송수신 시 발생되는 노이즈나 외란 등에 좀더 강인하게 할 수도 있다
보다 구체적으로, 상기 주파수 흡수부재는 상기 변환기(110)와 연결된 상기 송신기(300)의 한 쌍과 또다른 변환기(110)와 연결된 상기 수신기(200)의 또다른 한 쌍 사이의 주파수 간섭을 막기 위해, 각각 두 쌍의 신호 간섭을 막을 수 있도록 가능한 위치에 배치될 수 있다.
또한 상기 고주파 통신 시스템(10)은 복수의 독립적인 신호 변환부(220, 320)와 제어부(400)를 더 포함할 수 있는데, 하나의 상기 신호 변환부(220)는 상기 고주파 신호 수신부(210)에 연결되어 수신된 상기 전기 신호를 데이터 신호롤 변환하는 역할을 수행하고, 다른 하나의 상기 신호 변환부(320)은 상기 고주파 신호 송신부(310)에 연결되어, 데이터 신호를 전기 신호로 적절하게 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.
또한 상기 제어부(400)는 상기 신호 변환부(220) 에서 전달되는 상기 데이터 신호를 수신받아, 처리하거나, 상기 신호 변환부(320)을 통해 전달할 상기 데이터 신호를 제공하여, 처리하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 신호 변환부(220, 320)는 OOK(on-off keying), ASK(Amplitude Shift Keying), BPSK (Binary phase-shift keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), MQAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)-MQAM, OFDM-QPSK, 8-VSB(Vestigial Side Bands) 중 선택된 어느 하나의 방식을 통해 상기 고주파 신호를 데이터 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고주파 통신 시스템(10)은 상기 고주파 신호 수신부(110)에서 수신되는 고주파 신호를 증폭하기 위한 증폭부 를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 신호변환부(220, 320)는 상기 고주파 신호를 분리하기 위하여 특정 주 파수를 발생시키는 주파수 발생유닛을 더 포함할 수도 있다.
또한 일 실시예로, 상기 제어부(400)는 FPGA(field programmable gate array)이고, 상기 고주파 통신 모듈(100)과 다른 기판에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(400)는 도 4, 5에 도시된 것과 같이 컨트롤 단자를 통해 상기 고주파 통신 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
또한 일 실시예로, 상기 신호변환부(200) 또한 상기 제어부(400)처럼 상기 고주파 통신 모듈 (100)과 다른 독립적인 기판에 형성될 수도 있다.
또한 다른 실시예로는, 상기 고주파 신호 수신부(210)와 수신된 고주파 신호를 변환하는 신호 변환부(220) 및 상기 고주파 신호 송신부(310)과 신호 변환을 위한 신호 변환부(320)는 하나의 칩 내부에 배치되도록 구현될 수도 있다.
또한 상기 제어부(400) 및 상기 신호변환부(220, 230)와 상기 고주파 통신 모 듈(100)은 상기 고주파 신호의 전송에 적합한 데이터 전송로(도면부호 미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 데이터 전송로는 상기 고주파 통신 모듈(100)이 위치한 부재(예를 들어 기판이나 보드)에서 물리적으로 분리된 다른 부재로 데이터를 전송하는 기능을 수행하며, 일 실시예로는 마이크로스트립의 형태로 구현될 수 있다.
또한 상기 데이터 전송로의 다른 실시예로는 마이크로스트립이 아닌 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조를 사용할 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 데이터 전송로는 마이크로스트립(microstrip)구조 또는 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조로 구성될 수 있다.
상기 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground)구조는 마이크로스트 립(microstrip)구조와 CPW(Coplanar waveguide) 구조를 결합한 것으로, Ground가 없는 구조인 CPW의 아랫면에 마이크로스트립 구조와 같이 Ground를 덧댄 구조가 된 다.
상기와 같이 구성된 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground)구조는 일반 CPW 에 비해 특성 임피던스가 작아지며, 유효유전율은 늘어나게 된다.
이상으로 본 발명에 따른 고주파 통신 시스템의 구성 및 동작에 관하여 설명 하였으며, 앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들 을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야 에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 고주파 통신 시스템
100 : 고주파 통신 모듈
110 : 변환기(transducer)
200 : 수신기
210 : 고주파 신호 수신부
220 : 신호 변환부
300 : 송신기
310 : 고주파 신호 송신부
320 : 신호 변환부
400 : 제어부

Claims (13)

  1. 고주파 대역 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 고주파 통신 시스템으로,
    상기 시스템은 고주파 통신 모듈을 포함하고,
    상기 고주파 통신 모듈은,
    고주파 대역 전자기 신호를 수신하여, 전기 신호로 변환할 수 있도록 마련되는 단수 또는 복수의 고주파 신호 수신부; 및
    사용자로부터 획득한 정보에 기반한 전기 신호를 고주파 대역 전자기 신호로 변환하여 송신할 수 있도록 마련되는 단수 또는 복수의 고주파 신호 송신부를 포함하고,
    상기 상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호 송신부는 각각 상기 고주파 대역 전자기 신호와 전기 신호를 서로 변환할 수 있도록 구성된 변환기(transducer)와 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호 송신부, 각각은 최소 이격 거리(d1) 이상으로 배치된 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변환기는 안테나(antenna)인 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 최소 이격 거리(d1)는 상기 고주파 신호의 파장(wavelength)의 정수배(integral multiplie s)이되 상기 정수는 1 이상인 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 변환기는 각각, 상기 최소 변환 이격 거리(d2) 이상으로 배치된 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최소 변환 이격 거리(d2)는 상기 고주파 신호의 파장(wavelength)의 정수배(integral multiplies)보다 크거나 같되, 상기 정수는 5 이상인 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 통신 시스템은 복수의 독립적인 신호 변환부를 더 포함하되, 하나의 상기 신호 변환부는 상기 고주파 신호 수신부에 연결되어 수신된 상기 전기 신호를 데이터 신호롤 변환하는 역할을 수행하고, 다른 하나의 상기 신호 변환부는 상기 고주파 신호 송신부에 연결되어, 데이터 신호를 전기 신호로 적절하게 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호변환부는 OOK(on -off keying), ASK(Amplitude Shift Keying), BPSK (Binary phase-s hift keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), MQAM(M-ary Q uadrature Amplitude Modulation), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)-MQAM, OFDM-QPSK, 8-VSB(Vestigial Side Bands) 중 선택된 어느 하나의 방식을 통해 상기 고주파 신호를 데이터 신호로 상호 변환하는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 고주파 통신 모듈은 상기 변환기와 연결된 상기 고주파 신호 수신부와 상기 변환기와 연결된 상기 고주파 신호 송신부 사이에 주파수 간섭을 막기 위해, 주파수 흡수부재(observer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 신호 수신부와 상기 고주파 신호를 수신하는 상기 변환기를 연 결하는 수신기 입력 라인을 더 포함하고,
    상기 고주파 신호 송신부와 상기 고주파 신호를 송신하는 상기 변환기를 연결하는 송신기 출력 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 고주파 신호 수신부의 상기 변환기와 상기 고주파 신호 송신부의 상기 변환기는 서로 직교하는 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고주파 통신 시스템의 고주파 신호 송신기 및 고주파 신호 수신기의 입출력 라인들의 이격 거리는 각각 상기 송신기 출력 라인의 폭(width) 또는 상기 수신기 입력 라인의 폭(width)의 4배 이상 이격 배치하는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 고주파 신호 송신부(310)의 상기 송신기 출력 라인과 상기 고주파 신호 수신부의 상기 수신기 입력 라인은 서로 반대 방향 또는 직교 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 고주파 통신 시스템.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8714459B2 (en) 2011-05-12 2014-05-06 Waveconnex, Inc. Scalable high-bandwidth connectivity
US9203578B2 (en) 2004-03-31 2015-12-01 Apple Inc. Adaptive scheduling of voice traffic in a multi-carrier communication environment
KR102041548B1 (ko) 2017-11-02 2019-11-06 지앨에스 주식회사 웨이브가이드 피딩 정렬 장치 및 방법
KR102092252B1 (ko) 2017-11-02 2020-03-23 지앨에스 주식회사 Usb 커넥터 프리 장치 및 방법
KR102147974B1 (ko) 2018-06-14 2020-08-25 지앨에스 주식회사 치과 의료용 무압축 영상 및 데이터 전송 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9203578B2 (en) 2004-03-31 2015-12-01 Apple Inc. Adaptive scheduling of voice traffic in a multi-carrier communication environment
US8714459B2 (en) 2011-05-12 2014-05-06 Waveconnex, Inc. Scalable high-bandwidth connectivity
KR102041548B1 (ko) 2017-11-02 2019-11-06 지앨에스 주식회사 웨이브가이드 피딩 정렬 장치 및 방법
KR102092252B1 (ko) 2017-11-02 2020-03-23 지앨에스 주식회사 Usb 커넥터 프리 장치 및 방법
KR102147974B1 (ko) 2018-06-14 2020-08-25 지앨에스 주식회사 치과 의료용 무압축 영상 및 데이터 전송 시스템

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