KR20150070788A - 광대역 rf 수신기 - Google Patents
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Abstract
광대역 RF 수신기가 제공되며, 전원이 인가되면 능동 안테나로 동작하고, 전원이 인가되지 않으면 수동 안테나로 동작하는 듀얼 모드 안테나, 듀얼 모드 안테나에 바이어스 전원을 공급하고, 듀얼 모드 안테나가 능동 안테나 또는 수동 안테나로 구동하도록 제어 신호를 출력하는 하이브리드 인터페이스 장치 및 하이브리드 인터페이스 장치가 제어 신호를 출력하는 입력값인 신호 레벨을 측정하는 전파 측정 수신기를 포함한다.
Description
본 발명은 광대역 RF 수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나가 수동 또는 능동(Active)으로 절환되어 가변적으로 구동될 수 있는 광대역 RF 수신기에 관한 것이다.
최근, 광대역 RF 수신기는 광대역의 주파수 신호를 효율적으로 측정하기 위하여, 높은 주파수 대역과 낮은 주파수 대역을 아우를 수 있는 시스템의 구성을 구비하고 있으며, 높은 주파수 대역과 낮은 주파수 대역을 동시에 수신하는 안테나에 대한 연구가 이루어지고 있다.
이때, 능동형 안테나를 구비한 RF 수신기는, 수신된 신호를 증폭시키고 주파수 대역에 따라 변화하는 수동 안테나의 임피던스를 정합시키는 구성으로 이루어지고 있다. 이와 관련하여, 선행기술인 한국공개특허 제2013-0014246호(2013.02.07 공개)에는, 수동 안테나를 통하여 적어도 하나의 주파수 대역의 신호를 수신하도록 하는 능동 정합 회로의 구성이 개시되어 있다.
다만, RF 신호를 하향 변환하여 아날로그 신호 처리하고, 디지털 신호 처리를 수행하여 기저 대역 주파수로 변환하는 과정에서 신호 손실에 의한 잡음이 부가될 수 있고, 이에 따라 RF 수신기의 잡음 지수에 기초한 감도가 저하될 수 있다. 또한, 전파 측정 수신기 자체가 가지는 내부 잡음 및 불요파는 안테나에 유기되는 외부 신호와 구분되지 않으므로, 내부 잡음과 유사한 신호 성분에 대해서는 측정 오류가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 하나의 RF 케이블을 통하여 바이어스 전원을 공급함으로써 안테나에서 수신되는 RF 신호의 손실을 최소화하고, 내부 잡음 및 내부 불요파를 별도로 측정하는 수단을 제공함으로써, 안테나로부터 수신되는 신호 성분과 유사한 잡음에 대해서는 구분되도록 하여, 신호 감도를 증가시킴과 동시에 측정 오류를 제거할 수 있는 광대역 RF 수신기를 제공할 수 있다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 전원이 인가되면 자동으로 능동 안테나로 동작하고, 전원이 인가되지 않으면 수동 안테나로 동작하는 듀얼 모드 안테나, 듀얼 모드 안테나에 바이어스 전원을 공급하고, 듀얼 모드 안테나가 능동 안테나 또는 수동 안테나로 구동하도록 제어 신호를 출력하는 하이브리드 인터페이스 장치 및 하이브리드 인터페이스 장치가 제어 신호를 출력하는 입력값인 신호 레벨을 측정하는 전파 측정 수신기를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 안테나에서 수신되는 신호의 손실을 최소화하고, 신호 감도를 증가시킴과 동시에 측정 오류를 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 수신기를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 듀얼 모드 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 하이브리드 인터페이스 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 기준 신호 발생 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 도 3의 기준 신호 발생 장치, 수신 경로 선택 장치 및 입력 종단 회로를 도시한 회로도이다.
도 6은 도 1의 전파 측정 수신기의 내부 잡음을 개념적으로 도시한 회로도이다.
도 7은 도 3의 기준 신호 발생 장치에서 발생되는 주파수 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 2는 도 1의 듀얼 모드 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 하이브리드 인터페이스 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 기준 신호 발생 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 도 3의 기준 신호 발생 장치, 수신 경로 선택 장치 및 입력 종단 회로를 도시한 회로도이다.
도 6은 도 1의 전파 측정 수신기의 내부 잡음을 개념적으로 도시한 회로도이다.
도 7은 도 3의 기준 신호 발생 장치에서 발생되는 주파수 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 수신기를 설명하기 위한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 수신기(1)는, 듀얼 모드 안테나(100), 하이브리드 인터페이스 장치(300) 및 전파 측정 수신기(500)를 포함한다.
듀얼 모드 안테나(100)는, 하이브리드 인터페이스 장치(300)에서 인가되는 전원에 기초하여 능동 안테나 또는 수동 안테나로 구동될 수 있다. 이때, 듀얼 모드 안테나(100)는 증폭 회로를 더 포함할 수 있다. 또한, 듀얼 모드 안테나(100)는, 하이브리드 인터페이스 장치(300)로부터 전원이 인가되면 능동 안테나로 동작하고, 하이브리드 인터페이스 장치(300)로부터 전원이 인가되지 않으면 수동 안테나로 동작할 수 있다. 이때, 듀얼 모드 안테나(100)는 하이브리드 인터페이스 장치(300)에 RF 신호를 전달하고, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는 듀얼 모드 안테나(100)로 바이어스 전원을 전달할 수 있다.
하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 전파 측정 수신기(500)의 내부 불요파 또는 내부 잡음을 측정할 수 있다. 이를 위하여, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 외부에서 입력되는 신호를 차단할 수 있다. 또한, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 듀얼 모드 안테나(100)가 능동 안테나 또는 수동 안테나로 동작하도록 바이어스 전원을 인가할 수 있다. 이때, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 하나의 RF 케이블을 이용하여 듀얼 모드 안테나(100)로부터 RF 신호의 수신을 할 수 있고, 바이어스 전원을 듀얼 모드 안테나(100)로 공급할 수 있다. 즉, 별개로 구비된 하나의 전원선과 하나의 신호선을, 하나의 RF 케이블로 구현할 수 있다.
전파 측정 수신기(500)는, 하이브리드 인터페이스 장치(300)가 제어 신호를 출력하는 입력값인 신호 레벨을 측정할 수 있다. 이때, 전파 측정 수신기(500)는, 하이브리드 인터페이스 장치(300)에서 출력되는 기준 신호를 측정할 수 있고, 전파 측정 수신기(500)의 동작 상태와, 전파 측정 수신기(500)에서 측정하는 주파수에 대한 보정값을 수집할 수 있다. 또한, 전파 측정 수신기(500)는, 하이브리드 인터페이스 장치(300)에 의해 외부에서 입력되는 신호가 차단되었을 때, 전파 측정 수신기(500)의 내부 불요파 및 잡음 레벨(Noise Level)값을 측정하여 저장할 수 있다. 이때, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 전파 측정 수신기(500)에서 저장한 내부 불요파 및 잡음 레벨을 고려하여 기준 신호를 생성할 수 있고, 듀얼 모드 안테나(100)의 신호 레벨을 측정할 수 있다.
덧붙여서, 듀얼 모드 안테나(100)와 하이브리드 인터페이스 장치(300)는 RF 케이블로 연결될 수 있다. 또한, 하이브리드 인터페이스 장치(300)와 전파 측정 수신기(500)는 RF 케이블로 연결될 수 있다.
도 2는 도 1의 듀얼 모드 안테나를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 적어도 하나의 안테나 경로 스위치(110), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 130), 바이어스 티(Bias-Tee) 회로(150)를 포함할 수 있다.
듀얼 모드 안테나(100)는, 전원이 인가되면 능동 안테나로 동작하고, 전원이 인가되지 않으면 수동 안테나로 동작할 수 있다.
이때, 적어도 하나의 안테나 경로 스위치(110)는, 안테나(미도번) 및 저잡음 증폭기(130)와 연결될 수 있다. 적어도 하나의 안테나 경로 스위치(110)는, 하이브리드 인터페이스 장치(300)에서 전원이 인가되면 능동 안테나로 구동되도록 절체될 수 있고, 하이브리드 인터페이스 장치(300)에서 전원이 인가되지 않으면 수동 안테나로 구동되도록 절체될 수 있다. 즉, 듀얼 모드 안테나(100)는 하이브리드 인터페이스 장치(300)에서 전원이 인가되지 않으면, 하이브리드 인터페이스 장치(300)의 별도의 제어 신호 없이도 수동 안테나로 구동할 수 있다.
저잡음 증폭기(130)는, 적어도 하나의 안테나 경로 스위치(110) 간에 구비될 수 있다. 이때, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 저잡음 증폭기(130)의 증폭 성능이 포화되는 경우, 바이어스 전원을 인가하지 않을 수 있고, 그 반대의 경우에는 바이어스 전원을 인가할 수 있다. 이에 따라, 듀얼 모드 안테나(100)가 포화되어 신호가 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다.
바이어스 티 회로(150)는, RF 신호와 바이어스 전원을 분리하여 적어도 하나의 안테나 경로 스위치(110) 및 저잡음 증폭기(130)로 공급할 수 있다. 즉, 바이어스 티 회로(150)는, RF 신호와 바이어스 전원을 분리하기 위하여 구비될 수 있다.
도 3은 도 1의 하이브리드 인터페이스 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 도 3을 참조하면, 하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 기준 신호 발생 장치(310), 신호 레벨 검출 장치(320), 바이어스 전원 제어 장치(330), 광대역 바이어스 공급 장치(340), 수신 경로 선택 장치(350), 입력 종단 회로(360)를 포함할 수 있다.
하이브리드 인터페이스 장치(300)는, 듀얼 모드 안테나(100)로부터 RF 신호를 입력받고, 듀얼 모드 안테나(100)에 바이어스 전원을 공급하고, 듀얼 모드 안테나(100)가 능동 안테나 또는 수동 안테나로 적응적으로 구동하도록 제어 신호를 출력할 수 있다.
기준 신호 발생 장치(COMB Signal Generator, 310)는, RF 수신기(1)에서 측정하는 대상 주파수 대역의 설정 주파수에 대한 기준 신호를 발생시킬 수 있다.
신호 레벨 검출 장치(320)는, 듀얼 모드 안테나(100)의 신호 레벨을 검출할 수 있다.
바이어스 전원 제어 장치(330)는, 신호 레벨이 기 설정된 신호 레벨보다 낮은 경우, 듀얼 모드 안테나(100)로 전원을 공급하도록 제어하고, 신호 레벨이 기 설정된 신호 레벨보다 높은 경우, 듀얼 모드 안테나(100)로 전원을 공급하지 않도록 제어할 수 있다.
광대역 바이어스 공급 장치(340)는, 바이어스 전원 제어 장치(330)의 제어에 따라 듀얼 모드 안테나(100)로 전원을 공급하거나 공급하지 않을 수 있다.
수신 경로 선택 장치(350)는, 전파 측정 수신기(500)의 내부 불요파를 측정하기 위하여 외부에서 입력되는 신호를 차단할 수 있다. 이때, 수신 경로 선택 장치(350)는, 신호 레벨을 검출하는 경우, 전파 측정 수신기(500)가 듀얼 모드 안테나(100)와 연결되도록 경로를 선택할 수 있다. 이때, 수신 경로 선택 장치(350)는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다.
입력 종단 회로(360)는, 수신 경로 선택 장치(350)에 의해 전파 측정 수신기(500)와 연결될 수 있다.
도 4는 도 3의 기준 신호 발생 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 5는 도 3의 기준 신호 발생 장치, 수신 경로 선택 장치 및 입력 종단 회로를 도시한 회로도이고, 도 6은 도 1의 전파 측정 수신기의 내부 잡음을 개념적으로 도시한 회로도이고, 도 7은 도 3의 기준 신호 발생 장치에서 발생되는 주파수 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 기준 신호 발생 장치(310)는, 기준 클럭 생성기(Variable Reference Clk, 311), 비선형 증폭기(Nonlinear Amplifier, 313), 비선형 전송선(Nonlinear Transmission Line, 315), 임펄스 생성기(Impulse Forming Network, 317)를 포함할 수 있다. 이때, 도 7은 기준 신호 발생 장치(310)에서 생성된 100MHz 기본파 발진에 기초하여 형성된 주파수 스펙트럼을 도시한다. 여기서, 기준 신호 발생 장치(310)의 세부 구성은 당업자에게 자명하므로 별도의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 5를 참조하면, 수신 경로 선택 장치(350)에 의해 하이브리드 인터페이스 장치(300)는 듀얼 모드 안테나(100) 및/또는 전파 측정 수신기(500)와 연결될 수 있다. 이때, 전파 측정 수신기(500)로 연결되는 경우에는 입력 종단 회로(360) 또는 기준 신호 발생 장치(310)를 통하여 연결될 수 있다. 또한, 수신 경로 선택 장치(350)는, 바이어스 전원 제어 장치(330)의 제어 신호가 없는 정상 상태에서는, 듀얼 모드 안테나(100)와 하이브리드 인터페이스 장치(300)가 연결되도록 하고, 외부 수신 잡음을 차단하는 경우에는 입력 종단 회로(360)로부터 전파 측정 수신기(500)와 연결되도록 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 전파 측정 수신기(500)의 잡음을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6을 참조하면, 전파 측정 수신기(500)는 전파 측정 수신기(500) 자체의 내부 잡음과, 듀얼 모드 안테나(100)의 외부 잡음, 하이브리드 인터페이스 장치(300)를 통하여 측정된 잡음을 측정 및 수신할 수 있다. 이에 따라, 실제 잡음 레벨은 하기의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
여기서, pwgn은 백색 가우시안 잡음(White Gaussian Noise) 전력을 의미하고, pa는 선형 단위의 전파 잡음 평균값을 의미하고, pb는 선형 단위의 전파 측정 수신기(500)의 잡음 전력값을 의미하고, f는 잡음 인자를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RF 수신기는, 하나의 RF 케이블을 통하여 바이어스 전원과 RF 신호를 전송할 수 있고, 신호 레벨에 기초하여 듀얼 모드 안테나로 바이어스 전원을 공급하거나 또는 공급하지 않음으로써, 듀얼 모드 안테나가 능동 안테나 또는 수동 안테나로 동작하도록 적응적으로 구동시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (6)
- 광대역 RF 수신기에 있어서,
전원이 인가되면 능동 안테나로 동작하고, 전원이 인가되지 않으면 수동 안테나로 동작하는 듀얼 모드 안테나;
상기 듀얼 모드 안테나에 바이어스 전원을 공급하고, 상기 듀얼 모드 안테나가 상기 능동 안테나 또는 상기 수동 안테나로 구동하도록 제어 신호를 출력하는 하이브리드 인터페이스 장치; 및
상기 하이브리드 인터페이스 장치가 상기 제어 신호를 출력하는 입력값인 신호 레벨을 측정하는 전파 측정 수신기
를 포함하는, 광대역 RF 수신기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 듀얼 모드 안테나는,
적어도 하나의 안테나 경로 스위치;
상기 적어도 하나의 안테나 경로 스위치 간에 구비되는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier);
상기 RF 신호와 바이어스 전원을 분리하여 상기 적어도 하나의 안테나 경로 스위치 및 저잡음 증폭기로 공급하는 바이어스 티(Bias-Tee) 회로;
를 포함하는 것인, 광대역 RF 수신기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하이브리드 인터페이스 장치는,
상기 광대역 RF 수신기에서 측정하는 대상 주파수 대역의 설정 주파수에 대한 기준 신호를 발생시키는 기준 신호 발생 장치(COMB Signal Generator);
상기 듀얼 모드 안테나의 신호 레벨을 검출하는 신호 레벨 검출 장치;
상기 신호 레벨이 기 설정된 신호 레벨보다 낮은 경우, 상기 듀얼 모드 안테나로 전원을 공급하도록 제어하고, 상기 신호 레벨이 기 설정된 신호 레벨보다 높은 경우, 상기 듀얼 모드 안테나로 전원을 공급하지 않도록 제어하는 바이어스 전원 제어 장치; 및
상기 바이어스 전원 제어 장치의 제어에 따라 상기 듀얼 모드 안테나로 전원을 공급하는 광대역 바이어스 공급 장치
를 포함하는 것인, 광대역 RF 수신기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 기준 신호 발생 장치는,
상기 전파 측정 수신기의 내부 불요파를 측정하기 위하여 외부에서 입력되는 신호를 차단하는 수신 경로 선택 장치;
상기 수신 경로 선택 장치에 의해 상기 전파 측정 수신기와 연결되는 입력 종단 회로;
를 더 포함하고,
상기 수신 경로 선택 장치는 상기 신호 레벨을 검출하는 경우, 상기 전파 측정 수신기가 상기 듀얼 모드 안테나와 연결되도록 경로를 선택하는 것인, 광대역 RF 수신기.
- 제 4 항에 있어서,
상기 수신 경로 선택 장치는, 적어도 하나의 스위치를 포함하는 것인, 광대역 RF 수신기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 듀얼 모드 안테나와 하이브리드 인터페이스 장치, 상기 하이브리드 인터페이스 장치와 상기 전파 측정 수신기는 RF 케이블로 연결되는 것인, 광대역 RF 수신기.
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