KR102591192B1 - Rf system with signal calibration feedback circuit and algorithm for system performance stabilization and method of operation thereof - Google Patents
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Abstract
시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF 시스템 및 그 동작 방법이 제시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF(Radio Frequency) 시스템은, RF 시스템에서의 시간에 따른 시스템의 성능 변화량에 대한 신호 크기 및 위상 보정을 수행하기 위해 송신기 시스템 및 수신기 시스템 중 적어도 어느 하나 이상에 구성되는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로를 포함하여 이루어질 수 있다.An RF system and its operation method using a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance are presented. An RF (Radio Frequency) system to which a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance according to an embodiment of the present invention is applied, performs signal size and phase correction for the amount of change in system performance over time in the RF system. It may include a feedback circuit including an RF switch and a directional coupler configured in at least one of the transmitter system and the receiver system.
Description
아래의 본 발명의 실시예들은 밀리미터파 대역 이상의 통신 기기 및 레이더 (radar) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신호의 보상(calibration) 기법을 사용하여 시스템 성능 오차를 줄일 수 있는 RF(Radio Frequency) 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The embodiments of the present invention below relate to communication devices and radar systems over the millimeter wave band, and more specifically to RF (Radio Frequency) systems that can reduce system performance errors using signal calibration techniques. It relates to systems and their operating methods.
최근 5세대 이상의 이동통신 기기가 증가하면서 기존에 사용된 RF 주파수 대역보다 더 높은 주파수 대역으로 관심이 높아지고 있다. 그 중 하나로 밀리미터파 대역이 있으며, 밀리미터파 특성을 활용하는 안테나 기술 연구가 활발히 진행되고 있다. Recently, as the number of 5th generation or higher mobile communication devices has increased, interest in higher frequency bands than the previously used RF frequency band is increasing. One of them is the millimeter wave band, and research on antenna technology that utilizes millimeter wave characteristics is actively underway.
4세대 이하의 이동통신 기기에 비해 밀리미터파 대역의 신호는 파장이 짧아 전송 손실이 높으며 상대적으로 넓은 대역폭에 의해 열잡음이 높은 것이 밀리미터파 시스템에 영향을 주는 주된 원인이다. 밀리미터파 대역의 시스템은 온도와 주변 환경에 의해 시스템 성능의 오차가 크게 발생할 수 있으며, 이를 줄이기 위해 신호의 보상 기법은 주파수 대역이 높아질수록 매우 중요하게 요구되고 있다. Compared to 4th generation or lower mobile communication devices, signals in the millimeter wave band have a short wavelength, resulting in high transmission loss, and high thermal noise due to the relatively wide bandwidth is the main cause affecting the millimeter wave system. In systems in the millimeter wave band, large errors in system performance can occur due to temperature and surrounding environment, and to reduce this, signal compensation techniques become more important as the frequency band increases.
기존에 사용하던 낮은 주파수 대역은 시스템을 동작하고 예열을 통해 시스템의 성능 안정화를 해결하였다. 예열은 시스템의 내부 온도가 포화(saturation)되도록 하며, 온도에 따라 성능 영향을 받는 소자의 특성을 일정하게 한다. The low frequency band previously used operated the system and stabilized the performance of the system through preheating. Preheating saturates the internal temperature of the system and keeps the characteristics of the device whose performance is affected by temperature constant.
그러나 밀리미터파 대역에서는 낮은 주파수 대역보다 파장이 짧기 때문에 온도에 대한 시스템 성능 변화 민감도가 높다. 이로 인해, 시스템의 예열 후에도 신호의 크기 및 위상의 변화가 크기 때문에 기존의 방법으로는 신호 보상에 한계가 있다. However, in the millimeter wave band, the wavelength is shorter than in the low frequency band, so the sensitivity to changes in system performance to temperature is high. Because of this, there is a large change in the size and phase of the signal even after preheating of the system, so there are limits to signal compensation using existing methods.
따라서 밀리미터파 대역 이상의 시스템에서는 안정적인 성능을 구현하기 위해 새로운 신호 보상 기법이 요구된다.Therefore, in systems above the millimeter wave band, a new signal compensation technique is required to achieve stable performance.
한국등록특허 10-2251449호는 무선 주파수(RF) 송신기 및 노이즈 완화 디바이스에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent No. 10-2251449 describes technology related to a radio frequency (RF) transmitter and noise mitigation device.
본 발명의 실시예들은 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF 시스템 및 그 동작 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 새로운 신호 보상 기법을 사용하여 보다 정확하고 안정적인 RF 시스템의 성능을 구현하고 이를 기반으로 밀리미터파 대역의 통신 및 레이더 기술 구현의 정확성을 높이는 기술을 제공한다. Embodiments of the present invention describe an RF system and its operating method using a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance, and more specifically, implement more accurate and stable RF system performance using a new signal compensation technique. And based on this, we provide technology to increase the accuracy of implementing communication and radar technology in the millimeter wave band.
본 발명의 실시예들은 기존에 사용하는 RF 송신기와 수신기 시스템을 그대로 형성하면서 추가적으로 보상 회로를 구현하여 시스템의 내부 소자의 이득 및 위상에 대한 보상 값을 적용함으로써, 시스템 오차를 제거하고 성능 안정성을 높이는 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다. Embodiments of the present invention form a conventionally used RF transmitter and receiver system as is, while additionally implementing a compensation circuit to apply compensation values to the gain and phase of the internal elements of the system, thereby eliminating system errors and increasing performance stability. The aim is to provide an RF system and its operation method using a signal compensation feedback circuit and algorithm to stabilize system performance.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF(Radio Frequency) 시스템은, RF 시스템에서의 시간에 따른 시스템의 성능 변화량에 대한 신호 크기 및 위상 보정을 수행하기 위해 송신기 시스템 및 수신기 시스템 중 적어도 어느 하나 이상에 구성되는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로를 포함하여 이루어질 수 있다. An RF (Radio Frequency) system to which a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance according to an embodiment of the present invention is applied, performs signal size and phase correction for the amount of change in system performance over time in the RF system. It may include a feedback circuit including an RF switch and a directional coupler configured in at least one of the transmitter system and the receiver system.
상기 피드백 회로는, 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정한 후, 이득 보상 알고리즘을 적용하여 디지털 방식의 DAC(Digital to Analog Converter) 또는 ADC(Analog to Digital Converter)에서 실시간으로 신호의 크기 및 위상에 대한 보상을 할 수 있다. The feedback circuit measures the performance change in size and phase of the system signal and then applies a gain compensation algorithm to convert the signal in real time from a digital DAC (Digital to Analog Converter) or ADC (Analog to Digital Converter). Compensation for size and phase can be made.
상기 피드백 회로는, 믹서의 출력에서부터 가장 끝단에 있는 능동 소자까지 구현을 하여 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정할 수 있다. The feedback circuit can be implemented from the output of the mixer to the active element at the very end to measure the amount of performance change in the size and phase of the signal of the system.
상기 피드백 회로는, 믹서의 출력에서부터 가장 끝단에 있는 능동 소자까지 구현을 하며, 상기 능동 소자 각각에 상기 피드백 회로를 구현하여 각각의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 확인하여 신호를 보상할 수 있다. The feedback circuit is implemented from the output of the mixer to the active element at the very end, and by implementing the feedback circuit in each of the active elements, the signal can be compensated by checking the amount of performance change for the size and phase of each signal. there is.
상기 송신기 시스템의 내부에 신호 보상을 위한 IF 신호 생성 DAC를 포함하며, 상기 DAC는, 디지털 신호 처리 기술로 측정된 시스템의 성능 변화량만큼 실시간으로 신호를 보상할 수 있다. The transmitter system includes an IF signal generating DAC for signal compensation inside the transmitter system, and the DAC is capable of compensating the signal in real time by the amount of change in system performance measured using digital signal processing technology.
상기 수신기 시스템의 내부에 신호 보상을 위한 IF 신호 수신 ADC를 포함하며, 상기 ADC는, 디지털 신호 처리 기술로 측정된 시스템의 성능 변화량만큼 실시간으로 신호를 보상할 수 있다. The receiver system includes an IF signal reception ADC for signal compensation, and the ADC is capable of compensating signals in real time by the amount of change in system performance measured using digital signal processing technology.
상기 피드백 회로는, RF 스위치, 주파수 다운-컨버팅 믹서 및 이득/위상 검출기를 포함하며, 증폭기의 입출력 부분에 상기 RF 스위치 및 상기 방향성 결합기를 설치하여 상기 증폭기에 동일한 신호를 인가했을 때 출력 신호를 피드백함에 따라 모듈의 특성을 측정할 수 있다. The feedback circuit includes an RF switch, a frequency down-converting mixer, and a gain/phase detector, and the RF switch and the directional coupler are installed in the input/output portion of the amplifier to feedback an output signal when the same signal is applied to the amplifier. As a result, the characteristics of the module can be measured.
상기 피드백 회로는, 상기 증폭기를 통과하기 전의 RF path 및 상기 증폭기를 통과한 후의 RF path의 신호를 비교하여 능동 소자인 상기 증폭기의 성능 변화량을 획득할 수 있다. The feedback circuit may obtain a change in performance of the amplifier, which is an active element, by comparing signals of the RF path before passing through the amplifier and the RF path after passing through the amplifier.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF(Radio Frequency) 시스템의 동작 방법은, RF 시스템에서의 시간에 따른 시스템의 성능 변화량에 대한 신호 크기 및 위상 보정을 수행하기 위해 송신기 시스템 및 수신기 시스템 중 적어도 어느 하나 이상에 구성되는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A method of operating an RF (Radio Frequency) system using a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance according to another embodiment of the present invention involves correcting signal size and phase for the amount of change in system performance over time in the RF system. It may include performing signal compensation using a feedback circuit including an RF switch and a directional coupler configured in at least one of the transmitter system and the receiver system.
상기 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 기준 이득을 얻기 위해 RF 시스템에서 RF 신호를 송수신하는 단계; 시스템 내부의 능동 소자 중 증폭기를 통과하기 전의 신호 특성을 획득하는 단계; 상기 증폭기를 통과한 후의 신호 특성을 획득하는 단계; 상기 기준 이득을 얻은 후, 피드백 회로를 이용한 보상 기법이 적용된 RF 신호를 송수신하는 단계; 시스템 내부의 능동 소자 중 증폭기를 통과하기 전의 신호 특성을 획득하고, 상기 증폭기를 통과한 후의 신호 특성을 획득하여, 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 성능 변화량을 시스템의 이득 보상 알고리즘에 적용하여 실시간으로 신호의 크기 및 위상에 대한 보상을 하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. Performing signal compensation using the feedback circuit includes transmitting and receiving an RF signal in an RF system to obtain a reference gain; Obtaining signal characteristics before passing through an amplifier among active elements within the system; Obtaining signal characteristics after passing through the amplifier; After obtaining the reference gain, transmitting and receiving an RF signal to which a compensation technique using a feedback circuit is applied; Obtaining signal characteristics before passing through an amplifier among active elements within the system, acquiring signal characteristics after passing through the amplifier, and measuring performance changes in size and phase of the signal of the system; and applying the measured change in performance to a gain compensation algorithm of the system to compensate for the magnitude and phase of the signal in real time.
상기 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정한 후, 이득 보상 알고리즘을 적용하여 디지털 방식의 DAC(Digital to Analog Converter) 또는 ADC(Analog to Digital Converter)에서 실시간으로 신호의 크기 및 위상에 대한 보상을 할 수 있다. The step of performing signal compensation using the feedback circuit is to measure the amount of performance change in the size and phase of the signal of the system and then apply a gain compensation algorithm to use a digital to analog converter (DAC) or analog converter (ADC). to Digital Converter) can compensate for the size and phase of the signal in real time.
상기 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 상기 피드백 회로를 믹서의 출력에서부터 가장 끝단에 있는 능동 소자까지 구현을 하여 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정할 수 있다. In the step of performing signal compensation using the feedback circuit, the amount of performance change in the size and phase of the signal of the system can be measured by implementing the feedback circuit from the output of the mixer to the active element at the extreme end.
상기 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 상기 피드백 회로를 믹서의 출력에서부터 가장 끝단에 있는 능동 소자까지 구현을 하며, 상기 능동 소자 각각에 상기 피드백 회로를 구현하여 각각의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 확인하여 신호를 보상할 수 있다. In the step of performing signal compensation using the feedback circuit, the feedback circuit is implemented from the output of the mixer to the active element at the extreme end, and the feedback circuit is implemented in each of the active elements to determine the size and size of each signal. The signal can be compensated by checking the performance change in phase.
상기 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 상기 송신기 시스템의 내부에 신호 보상을 위한 IF 신호 생성 DAC를 포함하여, 상기 DAC는 디지털 신호 처리 기술로 측정된 시스템의 성능 변화량만큼 실시간으로 신호를 보상할 수 있다. The step of performing signal compensation using the feedback circuit includes a DAC generating an IF signal for signal compensation inside the transmitter system, wherein the DAC signals in real time as much as the performance change of the system measured using digital signal processing technology. can compensate.
상기 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 상기 수신기 시스템의 내부에 신호 보상을 위한 IF 신호 수신 ADC를 포함하여, 상기 ADC는, 디지털 신호 처리 기술로 측정된 시스템의 성능 변화량만큼 실시간으로 신호를 보상할 수 있다. The step of performing signal compensation using the feedback circuit includes an IF signal receiving ADC for signal compensation inside the receiver system, wherein the ADC performs real-time data by the amount of change in performance of the system measured using digital signal processing technology. The signal can be compensated.
본 발명의 실시예들에 따르면 온도에 따른 성능 변화량이 큰 밀리미터파 대역의 시스템에서도 실시간으로 능동 소자의 변화량을 측정할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the amount of change in active elements can be measured in real time even in a millimeter wave band system where the performance change depending on temperature is large.
본 발명의 실시예들에 따르면 신호의 주파수 대역을 변환하여 고주파수 대역의 성능 변화량을 저주파수 대역에서 측정하고 보상함으로써 저비용으로 고주파수 대역 시스템을 구현함에 따라, 고주파수 대역일수록 고가의 장비이며 주파수가 높을수록 시스템은 민감하여 성능도 쉽게 변할 수 있는 현실적 한계를 가지는 문제점을 해결할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a high-frequency band system is implemented at low cost by converting the frequency band of the signal to measure and compensate for the change in performance of the high-frequency band in the low-frequency band. The higher the frequency band, the more expensive the equipment, and the higher the frequency, the more expensive the system is. It is sensitive and can solve problems that have realistic limitations where performance can easily change.
본 발명의 실시예들에 따르면 전체 시스템에 대한 변화량뿐만 아니라 시스템 내부의 소자 혹은 모듈에 대한 신호 특성 변화량을 측정할 수 있으며, 성능 변화량에 따라 값을 보상할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to measure not only the amount of change in the entire system but also the amount of change in signal characteristics of elements or modules within the system, and compensate for the value according to the amount of performance change.
본 발명의 실시예들에 따르면 전체 시스템 중 내부 소자 혹은 모듈에 대한 신호 특성 변화량을 측정할 수 있으므로 이를 통해 주변 환경에 영향을 가장 민감하게 받는 소자 혹은 덜 민감하게 받는 소자를 규명할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to measure the amount of change in signal characteristics of internal elements or modules in the entire system, thereby identifying the elements that are most or least sensitive to the influence of the surrounding environment.
본 발명의 실시예들에 따르면 동일한 시스템이어도 발생할 수 있는 신호 특성의 불균형 현상을 신호 보상 기법을 적용함에 따라 다중 채널 시스템에도 신호 동기화를 구현할 수 있다. According to embodiments of the present invention, signal synchronization can be implemented in a multi-channel system by applying a signal compensation technique to the imbalance phenomenon of signal characteristics that can occur even in the same system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 주파수 변환 방법을 이용한 송신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 주파수 변환 방법을 이용한 수신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 송신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 신호의 송수신과 보상 기법 적용 순서의 예시를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템의 변화량을 측정하기 위한 직접 주파수 변환용 송신 시스템의 RF 신호 Path를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 수신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템의 변화량을 측정하기 위한 직접 주파수 변환용 수신 시스템의 RF 신호 Path를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통해 얻은 신호의 데이터를 비교 및 분석하기 위한 이득/위상 검출기를 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 1 schematically shows the structure of a transmission system using a direct frequency conversion method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows the structure of a reception system using a direct frequency conversion method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 schematically shows the structure of a transmission system for direct frequency conversion that includes a feedback circuit for applying a compensation technique according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows an example of the order of transmitting and receiving RF signals and applying compensation techniques according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows the RF signal path of a transmission system for direct frequency conversion for measuring the amount of change in the system through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 schematically shows the structure of a receiving system for direct frequency conversion that includes a feedback circuit for applying a compensation technique according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the RF signal path of a receiving system for direct frequency conversion to measure the amount of change in the system through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 schematically shows a gain/phase detector for comparing and analyzing data of a signal obtained through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the described embodiments may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
이동통신 기기의 내부 소자와 모듈의 특성에 따라 기기마다 환경에 따른 신호 특성 변화량이 다를 수 있다. 능동 소자가 많고 주파수가 높을수록 시스템 성능은 온도를 포함한 모든 실험 환경에 민감할 수 있다. 또한 모듈의 방열판 및 하우징 구조에 따라 열이 잘 빠져 나가는 구조 형태에도 시스템 성능은 영향을 받을 수 있다. Depending on the characteristics of the internal elements and modules of mobile communication devices, the amount of change in signal characteristics depending on the environment may vary for each device. The more active elements there are and the higher the frequency, the more sensitive system performance can be to all experimental environments, including temperature. In addition, system performance may be affected by the structure of the module's heat sink and housing, which allows heat to escape easily.
그러나 모든 시스템의 특성과 구조에 따라 다르게 보상 기법 환경을 구축하는 것은 시간과 금전적으로 많은 투자가 필요로 하게 된다. 이것을 해결하기 위한 방법으로 전체 시스템의 신호 변화량을 실시간으로 모니터링하여 보상하는 방법이 있다. 여기서, 전체 시스템의 신호 변화량이란 능동 소자를 기준으로 소자를 통과하기 전/후의 신호를 비교함으로써 측정될 수 있다.However, depending on the characteristics and structure of every system, establishing a compensation technique environment requires a large investment in time and money. One way to solve this problem is to monitor and compensate for the signal change in the entire system in real time. Here, the amount of signal change in the entire system can be measured by comparing the signal before and after passing through the active element based on the active element.
밀리미터파 대역의 능동 소자를 통과하기 전/후의 신호의 특성은 나이퀴스트 이론(Nyquist theorem)에 의하면 RF 신호의 주파수보다 2배 높은 샘플(sample) 수가 있어야 분석할 수 있다. 그러나 기술적 한계로 인해 밀리미터파 신호 간의 직접적 비교는 어려운 실정이다. According to the Nyquist theorem, the characteristics of the signal before and after passing through the active element in the millimeter wave band can be analyzed only if the number of samples is twice as high as the frequency of the RF signal. However, direct comparison between millimeter wave signals is difficult due to technical limitations.
이를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명의 실시예들에 따르면 믹서를 사용할 수 있다. RF(Radio Frequency) 신호를 믹서를 통해 주파수를 변환하면 비교적 낮은 주파수로 인해, IF(Intermediate Frequency) 신호의 크기 및 위상까지 분석할 수 있다. 이 때, 주파수를 동일하게 하지 않으면 위상 변화에 오차가 생길 수 있으므로 동일한 LO(Local Oscillator) 신호를 이용하여 주파수를 동일하게 만들어야 한다. As a way to solve this problem, a mixer can be used according to embodiments of the present invention. If the frequency of an RF (Radio Frequency) signal is converted through a mixer, the size and phase of the IF (Intermediate Frequency) signal can be analyzed due to its relatively low frequency. At this time, if the frequencies are not the same, errors may occur in the phase change, so the frequencies must be made the same using the same LO (Local Oscillator) signal.
위의 방법을 통해 밀리미터파 대역 시스템은 직접 주파수 변환용 시스템 구조를 활용하여 능동 소자의 통과 전/후의 신호의 특성을 측정할 수 있고, 측정된 두 신호의 특성을 비교함으로써 시간에 따라 능동 소자의 통과 후 신호의 크기와 위상이 얼만큼 달라졌는지 계산이 가능하다. 이후, 달라진 시스템의 변화량만큼 시스템의 입출력 신호에 보상함으로써 안정적인 시스템의 성능을 도출할 수 있다.Through the above method, the millimeter wave band system can measure the characteristics of the signal before and after passing the active element by utilizing the system structure for direct frequency conversion, and by comparing the characteristics of the two measured signals, the active element can be measured over time. It is possible to calculate how much the size and phase of the signal have changed after passing. Afterwards, stable system performance can be derived by compensating the input and output signals of the system by the amount of change in the system.
RF 시스템 혹은 RF 시스템의 내부 모듈 또는 소자에 대한 신호의 특성 변화량을 측정할 수 있다. 이 경우, RF 스위치(RF Switch), RF 방향성 결합기(RF directional coupler) 등이 필요하다. 예를 들어 직접 주파수 변환용 송신기의 경우 PA(Power Amplifier)에서 가장 전류가 많이 사용되며 열도 많이 발생한다. PA 소자의 입출력 부분에 RF 스위치 혹은 방향성 결합기 등을 설치하여 PA 소자에 동일한 신호를 인가했을 때 출력 신호를 피드백함으로써 모듈의 특성을 측정할 수 있다. 또한, 직접 주파수 변환용 수신기의 경우 능동 소자인 LNA(Low Noise Amplifier)를 중심으로 피드백 신호를 구현함으로써 수신기 시스템의 신호 특성 변화량을 확인할 수 있다.The change in signal characteristics of the RF system or its internal modules or elements can be measured. In this case, an RF switch, RF directional coupler, etc. are required. For example, in the case of a transmitter for direct frequency conversion, the PA (Power Amplifier) uses the most current and generates a lot of heat. By installing an RF switch or directional coupler in the input/output part of the PA device, the characteristics of the module can be measured by feeding back the output signal when the same signal is applied to the PA device. In addition, in the case of a receiver for direct frequency conversion, the amount of change in signal characteristics of the receiver system can be confirmed by implementing a feedback signal centered on an active element, LNA (Low Noise Amplifier).
신호의 특성 변화를 측정하는 방법은 신호의 크기와 위상을 측정할 수 있는 크기 비교기와 위상 비교기를 통해 측정할 수 있다. 능동 소자의 통과 전/후에 따른 피드백 신호들을 비교함으로써 시간에 따른 시스템의 변화량 측정이 가능하다. 여기서, 시스템의 변화량이란 시스템을 구동한 후 보상 회로를 통해 실시간으로 측정되며, 피드백 신호 간의 비교를 통해 계산될 수 있다. 계산된 변화량만큼 직접 주파수 변화용 시스템의 IF 신호의 특성을 제어하여 RF 신호 특성을 보상할 수 있다.A method of measuring changes in the characteristics of a signal can be done through a magnitude comparator and a phase comparator that can measure the magnitude and phase of the signal. By comparing feedback signals before and after passage of the active element, it is possible to measure the amount of change in the system over time. Here, the amount of change in the system is measured in real time through a compensation circuit after driving the system, and can be calculated through comparison between feedback signals. The RF signal characteristics can be compensated by directly controlling the characteristics of the IF signal of the frequency change system by the calculated change amount.
본 발명의 실시예들은 신호 보상 기법을 사용하여 RF 시스템 성능 오차를 줄일 수 있는 시스템에 관한 것이다. 밀리미터파 대역의 파장은 약 1cm 내외로 주파수가 증가할수록 파장이 짧아진다. 파장이 짧아질수록 열과 같은 외부 요인에 의해 신호의 흔들림이 크게 발생할 수 있다. 이로 인해 밀리미터파 대역 이상의 시스템은 성능을 유지하기 위해 신호 보상 기법이 필수적이다.Embodiments of the present invention relate to a system that can reduce RF system performance errors using signal compensation techniques. The wavelength of the millimeter wave band is approximately 1 cm, and as the frequency increases, the wavelength becomes shorter. As the wavelength gets shorter, external factors such as heat can cause greater signal fluctuation. For this reason, signal compensation techniques are essential for systems above the millimeter wave band to maintain performance.
본 발명의 실시예들은 RF 시스템에 피드백 회로를 추가함으로써 시스템 성능을 보상할 수 있도록 시스템 구조를 제안하였다. 피드백 회로를 통해 실시간으로 RF 시스템의 성능을 검출 및 모니터링하여 검출된 데이터에 신호 보상 기법을 적용하여 성능 변화량을 추출할 수 있다. 추출된 성능 변화량만큼 디지털 신호 처리 기술로 신호를 보상하여 시스템의 성능 오차를 개선시킬 수 있다.Embodiments of the present invention proposed a system structure to compensate for system performance by adding a feedback circuit to the RF system. By detecting and monitoring the performance of the RF system in real time through a feedback circuit, the amount of change in performance can be extracted by applying a signal compensation technique to the detected data. The performance error of the system can be improved by compensating the signal with digital signal processing technology to the extent of the extracted performance change.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF(Radio Frequency) 시스템은, RF 시스템에서의 시간에 따른 시스템의 성능 변화량에 대한 신호 크기 및 위상 보정을 수행하기 위해 송신기 시스템 및 수신기 시스템 중 적어도 어느 하나 이상에 구성되는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로를 포함하여 이루어질 수 있다. An RF (Radio Frequency) system to which a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance according to an embodiment of the present invention is applied, performs signal size and phase correction for the amount of change in system performance over time in the RF system. It may include a feedback circuit including an RF switch and a directional coupler configured in at least one of the transmitter system and the receiver system.
피드백 회로는 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정한 후, 이득 보상 알고리즘을 적용하여 디지털 방식의 DAC(Digital to Analog Converter) 또는 ADC(Analog to Digital Converter)에서 실시간으로 신호의 크기 및 위상에 대한 보상을 할 수 있다. The feedback circuit measures the performance change in the size and phase of the system signal and then applies a gain compensation algorithm to determine the size and phase of the signal in real time using a digital DAC (Digital to Analog Converter) or ADC (Analog to Digital Converter). You can compensate for your status.
이 때, 피드백 회로의 위치에 따라 전체 시스템 또는 각 소자마다의 성능 변화량을 측정할 수 있다. 일 예로, 피드백 회로는 믹서의 출력에서부터 가장 끝단에 있는 능동 소자까지 구현을 하여 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정할 수 있다. 다른 예로, 피드백 회로는 믹서의 출력에서부터 가장 끝단에 있는 능동 소자까지 구현을 하며, 능동 소자 각각에 피드백 회로를 구현하여 각각의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 확인하여 신호를 보상할 수 있다. At this time, the amount of change in performance of the entire system or each element can be measured depending on the location of the feedback circuit. For example, the feedback circuit can be implemented from the output of the mixer to the active element at the very end to measure the amount of performance change in the size and phase of the signal of the system. As another example, the feedback circuit is implemented from the output of the mixer to the active element at the very end, and by implementing a feedback circuit in each active element, the signal can be compensated by checking the amount of performance change for the size and phase of each signal. .
이 때, 송신기 시스템의 내부에 신호 보상을 위한 IF 신호 생성 DAC를 포함할 수 있다. DAC는 디지털 신호 처리 기술로 측정된 시스템의 성능 변화량만큼 실시간으로 신호를 보상할 수 있다. 또한, 수신기 시스템의 내부에 신호 보상을 위한 IF 신호 수신 ADC를 포함할 수 있다. ADC는 디지털 신호 처리 기술로 측정된 시스템의 성능 변화량만큼 실시간으로 신호를 보상할 수 있다. At this time, an IF signal generating DAC for signal compensation may be included inside the transmitter system. DAC is a digital signal processing technology that can compensate for signals in real time by the amount of change in system performance measured. Additionally, the receiver system may include an IF signal reception ADC for signal compensation. ADC is a digital signal processing technology that can compensate for signals in real time by the amount of change in system performance measured.
피드백 회로는 RF 스위치, 주파수 다운-컨버팅 믹서 및 이득/위상 검출기를 포함할 수 있으며, 증폭기의 입출력 부분에 RF 스위치 및 방향성 결합기를 설치하여 증폭기에 동일한 신호를 인가했을 때 출력 신호를 피드백함에 따라 모듈의 특성을 측정할 수 있다. 이 때, 피드백 회로는 증폭기를 통과하기 전의 RF path 및 증폭기를 통과한 후의 RF path의 신호를 비교하여 능동 소자인 증폭기의 성능 변화량을 획득할 수 있다. The feedback circuit may include an RF switch, a frequency down-converting mixer, and a gain/phase detector, and an RF switch and a directional coupler are installed in the input/output portion of the amplifier to feed back the output signal when the same signal is applied to the amplifier. characteristics can be measured. At this time, the feedback circuit can obtain the amount of change in performance of the amplifier, which is an active element, by comparing the signal of the RF path before passing through the amplifier and the RF path after passing through the amplifier.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF 시스템의 동작 방법은, RF 시스템에서의 시간에 따른 시스템의 성능 변화량에 대한 신호 크기 및 위상 보정을 수행하기 위해 송신기 시스템 및 수신기 시스템 중 적어도 어느 하나 이상에 구성되는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A method of operating an RF system using a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance according to another embodiment of the present invention is to perform signal size and phase correction for the amount of change in system performance over time in the RF system. It may include performing signal compensation using a feedback circuit including an RF switch and a directional coupler configured in at least one of the transmitter system and the receiver system.
피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계는, 기준 이득을 얻기 위해 RF 시스템에서 RF 신호를 송수신하는 단계, 시스템 내부의 능동 소자 중 증폭기를 통과하기 전의 신호 특성을 획득하는 단계, 증폭기를 통과한 후의 신호 특성을 획득하는 단계; 기준 이득을 얻은 후, 피드백 회로를 이용한 보상 기법이 적용된 RF 신호를 송수신하는 단계, 시스템 내부의 능동 소자 중 증폭기를 통과하기 전의 신호 특성을 획득하고, 증폭기를 통과한 후의 신호 특성을 획득하여, 시스템의 신호의 크기 및 위상에 대한 성능 변화량을 측정하는 단계, 및 측정된 성능 변화량을 시스템의 이득 보상 알고리즘에 적용하여 실시간으로 신호의 크기 및 위상에 대한 보상을 하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. The steps of performing signal compensation using a feedback circuit include transmitting and receiving RF signals in the RF system to obtain a reference gain, acquiring signal characteristics before passing through the amplifier among the active elements inside the system, and acquiring subsequent signal characteristics; After obtaining the reference gain, a step of transmitting and receiving an RF signal to which a compensation technique using a feedback circuit is applied, acquiring signal characteristics before passing through the amplifier among the active elements inside the system, and acquiring signal characteristics after passing through the amplifier, It may include measuring the performance change in the size and phase of the signal, and applying the measured performance change to the system's gain compensation algorithm to compensate for the signal size and phase in real time.
밀리미터파 대역 이상의 이동통신 및 레이더 시장이 발달하면서 RF 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 그 중 배열 안테나를 활용한 기술이 발달하면서 RF 시스템 간의 신호 제어 기술이 필수적이다. 제안된 시스템 구조는 시스템의 성능을 유지할 뿐만 아니라, 보상 기법을 통해 신호 제어가 가능하여 다양한 분야에 적용할 수 있다. As the mobile communication and radar markets above the millimeter wave band develop, demand for RF systems is rapidly increasing. Among them, as technology using array antennas develops, signal control technology between RF systems becomes essential. The proposed system structure not only maintains system performance, but also enables signal control through compensation techniques, making it applicable to various fields.
아래에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 성능 안정화를 위한 신호 보상 피드백 회로 및 알고리즘이 적용된 RF 시스템 및 그 동작 방법에 대해 보다 상세히 설명한다.Below, an RF system and its operating method to which a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance according to an embodiment of the present invention are applied will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 주파수 변환 방법을 이용한 송신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows the structure of a transmission system using a direct frequency conversion method according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 밀리미터파 대역 이상의 신호를 생성하기 위해서는 믹서(102)를 이용한 직접 주파수 변환 구조를 통해 신호를 송신할 수 있다. 여기서 신호 송신이 가능한 직접 주파수 변환 구조는 송신 시스템(100)으로 표현될 수 있다.As shown in FIG. 1, in order to generate a signal over the millimeter wave band, the signal can be transmitted through a direct frequency conversion structure using the mixer 102. Here, a direct frequency conversion structure capable of signal transmission can be expressed as a transmission system 100.
송신 시스템(100)은 IF 신호 생성용 DAC(Digital to Analog Converter)(101), 믹서(Mixer)(102) 및 LO(Local Oscillator) 신호용 오실레이터(103)를 포함한다. 믹서(102)의 출력 신호는 비선형 특성으로 인해 원하는 주파수 신호 외에도 Spurious 신호가 발생한다. 이 때, 원하는 신호만을 전파하기 위해 RF 밴드패스필터(RF band pass filter)(104)를 사용할 수 있다. 또한, RF 밴드패스필터(104)에서 제거되지 못한 신호의 발진을 막기 위해 아이솔레이터(Isolator)(105)를 더 포함할 수 있다. 송신 시스템(100)은 최종 출력을 위해 PA(Power Amplifier)(106)를 사용하여 신호를 송신한다.The transmission system 100 includes a digital to analog converter (DAC) 101 for generating IF signals, a mixer 102, and an oscillator 103 for local oscillator (LO) signals. Due to the non-linear characteristics of the output signal of the mixer 102, a spurious signal is generated in addition to the desired frequency signal. At this time, an RF band pass filter 104 can be used to propagate only the desired signal. Additionally, an isolator 105 may be further included to prevent oscillation of signals that are not removed by the RF band pass filter 104. The transmission system 100 transmits signals using a Power Amplifier (PA) 106 for final output.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 주파수 변환 방법을 이용한 수신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 2 schematically shows the structure of a reception system using a direct frequency conversion method according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 밀리미터파 대역 이상의 신호를 수신하기 위해서는 믹서(202)를 이용한 직접 주파수 변환 구조를 이용할 수 있다. 여기서 신호 수신이 가능한 직접 주파수 변환 구조는 수신 시스템(200)으로 표현될 수 있다.As shown in FIG. 2, in order to receive signals over the millimeter wave band, a direct frequency conversion structure using the mixer 202 can be used. Here, a direct frequency conversion structure capable of receiving signals can be expressed as a receiving system 200.
구체적으로, 수신 시스템(200)은 신호를 분석하기 위한 ADC(Analog to Digital Converter)(201), 주파수 다운-컨버팅(down-converting) 믹서(202), 및 믹서(202)에 사용할 LO(Local Oscillator) 신호용 오실레이터(203)를 포함한다. 이 때, 수신되는 RF 신호의 파워가 적을 경우, 수신 시스템(200)을 통과하는 동안 SNR이 나빠져 신호 분석이 어려울 수 있다. 이를 방지하기 위해 LNA(Low Noise Amplifier)(207)가 요구되며, 신호의 발진을 막고 원하는 신호만을 전달하기 위해 RF 밴드패스필터(RF band pass filter)(205), 아이솔레이터(Isolator)(206)가 포함될 수 있다. 또한, 믹서(202)의 비선형 특성으로 인한 Spurious 신호를 막기 위해 IF 밴드패스필터(IF band pass filter)(204)가 추가될 수 있다.Specifically, the receiving system 200 includes an Analog to Digital Converter (ADC) 201 for analyzing signals, a frequency down-converting mixer 202, and a Local Oscillator (LO) for use in the mixer 202. ) Includes an oscillator 203 for signals. At this time, if the power of the received RF signal is low, the SNR may deteriorate while passing through the receiving system 200, making signal analysis difficult. To prevent this, an LNA (Low Noise Amplifier) 207 is required, and an RF band pass filter 205 and an isolator 206 are installed to prevent signal oscillation and transmit only the desired signal. may be included. Additionally, an IF band pass filter 204 may be added to prevent spurious signals due to the non-linear characteristics of the mixer 202.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 송신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 3 schematically shows the structure of a transmission system for direct frequency conversion that includes a feedback circuit for applying a compensation technique according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 송신 시스템(300)은 도 1에서 설명한 직접 주파수 변환 방법을 이용한 송신 시스템(300)을 포함하면서 시스템의 내부 소자의 특성 변화를 검출하기 위한 피드백 회로가 추가되었다. Referring to FIG. 3, the transmission system 300 for direct frequency conversion including a feedback circuit for applying a compensation technique according to an embodiment of the present invention is the transmission system 300 using the direct frequency conversion method described in FIG. A feedback circuit was added to detect changes in the characteristics of the internal elements of the system.
RF 신호를 송신하기 위해서는, 신호 제어 및 분석용 PC(313)를 통해 DAC(301)에서 IF 신호를 생성한다. 생성된 IF 신호는 방향성 결합기(302)에 의해 신호가 나눠지며 각각 주파수 업-컨버팅(up-converting) 믹서(303)와 이득/위상 검출기(Gain/Phase Detector)(312)로 전달된다. 이 때, 주파수 업-컨버팅(up-converting) 믹서(303)로 전달되는 신호는 밀리미터파 신호 송신용으로 사용되고, 이득/위상 검출기(312)로 전달된 신호는 신호 비교를 위한 기준 신호로써 사용된다. In order to transmit an RF signal, an IF signal is generated in the DAC (301) through a PC (313) for signal control and analysis. The generated IF signal is divided by the directional coupler 302 and transmitted to the frequency up-converting mixer 303 and the gain/phase detector 312, respectively. At this time, the signal transmitted to the frequency up-converting mixer 303 is used for millimeter wave signal transmission, and the signal transmitted to the gain/phase detector 312 is used as a reference signal for signal comparison. .
주파수 업-컨버팅(up-converting) 믹서(303)로 입력되는 LO 신호는 LO 신호용 오실레이터(304)를 이용할 수 있다. 주파수 업-컨버팅(up-converting) 믹서(303)의 출력 신호는 Spurious 신호를 제거하기 위해 밴드패스필터(305)를 통과하며, 밴드패스필터(305) 이후 단으로 RF 스위치(RF Switch)(306)를 위치시킬 수 있다. RF 스위치(306)는 RF path를 제어함으로써 시스템의 성능 변화 분석 혹은 밀리미터파 신호 송신용으로 직접 주파수 변환용 송신 시스템(300)을 구현할 수 있다. 밀리미터파 신호 송신을 위해, RF 스위치(306)에서 출력된 신호는 아이솔레이터(307) 및 PA(308)를 통과한다. PA(308) 출력 단 이후의 방향성 결합기(309)는 밀리미터파 신호 송신용 및 PA(308) 통과 후 신호 변화량 분석에 이용될 수 있다. The LO signal input to the frequency up-converting mixer 303 can use the LO signal oscillator 304. The output signal of the frequency up-converting mixer 303 passes through the band pass filter 305 to remove spurious signals, and is connected to the RF switch 306 after the band pass filter 305. ) can be located. The RF switch 306 can control the RF path to implement the transmission system 300 for direct frequency conversion for analyzing changes in system performance or transmitting millimeter wave signals. For millimeter wave signal transmission, the signal output from the RF switch 306 passes through the isolator 307 and PA 308. The directional coupler 309 after the output terminal of the PA (308) can be used for transmitting millimeter wave signals and analyzing the amount of signal change after passing through the PA (308).
여기서, 피드백 회로에는 RF 스위치(310), 주파수 다운-컨버팅 믹서(311), 및 이득/위상 검출기(312)가 포함된다. 방향성 결합기(309) 대신 RF 스위치를 사용하는 것도 가능하며, 이는 PA(308) 출력 파워에 따라 달라질 수 있다. Here, the feedback circuit includes an RF switch 310, a frequency down-converting mixer 311, and a gain/phase detector 312. It is also possible to use an RF switch instead of the directional coupler 309, which may vary depending on the PA 308 output power.
한편, 이득/위상 검출기(312)는 아래에서 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Meanwhile, the gain/phase detector 312 will be described in detail with reference to FIG. 8 below.
또한, 도 3에 도시된 Path1은 밀리미터파 신호 송신용일 때의 RF path이다. RF path의 순서는 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다. Additionally, Path1 shown in FIG. 3 is an RF path for millimeter wave signal transmission. The order of the RF path is explained in more detail with reference to FIG. 4.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 신호의 송수신과 보상 기법 적용 순서의 예시를 나타낸 것이다.Figure 4 shows an example of the order of transmitting and receiving RF signals and applying compensation techniques according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 주파수 변환용 송신 시스템은 RF 신호를 송수신하기 위해 사용되며, 신호를 송수신하는 사이에 보상 기법 순서를 넣어, 피드백 회로를 통해 시스템의 성능을 보상할 수 있도록 한다. Referring to FIG. 4, the transmission system for direct frequency conversion according to an embodiment of the present invention is used to transmit and receive RF signals, and inserts a compensation technique sequence between transmitting and receiving signals to improve system performance through a feedback circuit. Make compensation possible.
먼저, 직접 주파수 변환용 송신 시스템은 Path1(401)을 통해 RF 신호를 송수신한다. 그 다음, 시스템 내부의 능동 소자 중 증폭기(Amplifier)를 통과하기 전의 Path2(402)를 통해 증폭기를 통과하기 전의 신호 특성을 얻는다. 이어서 Path3(403)을 통해 증폭기를 통과한 후의 신호 특성을 얻는다. 한편, Path1(401), Path2(402) 및 Path3(403)의 순서는 시스템의 응용분야에 따라 바뀔 수 있으며, 각각의 소요시간도 변경될 수 있다. 시스템의 기준 이득을 얻기 위한 RF 신호의 Path 순서(400)는 시스템을 동작한 후 바로 얻을 수 있다. First, the transmission system for direct frequency conversion transmits and receives RF signals through Path1 (401). Next, among the active elements inside the system, the signal characteristics before passing through the amplifier are obtained through Path2 (402) before passing through the amplifier. Next, the signal characteristics after passing through the amplifier are obtained through Path3 (403). Meanwhile, the order of Path1 (401), Path2 (402), and Path3 (403) may change depending on the application field of the system, and the time required for each may also change. The path order (400) of the RF signal to obtain the reference gain of the system can be obtained immediately after operating the system.
본 예시에서는 기준 이득을 얻기 위한 RF 신호의 Path(400) 이후, 시스템 성능 분석 및 보상 기법 순서(404)가 주기적으로 구현되어 있다. Path3(403) 이후, 다시 Path1을 통해 보상 기법이 적용된 RF 신호 송수신(405)이 진행된다. Path1(405) 이후, Path2(406) 및 Path3(407)을 통해 시스템의 성능 변화 값을 계산하여 이 값을 시스템의 이득 보상 알고리즘에 적용(408)할 수 있다.In this example, after the RF signal path 400 to obtain the reference gain, the system performance analysis and compensation technique sequence 404 is implemented periodically. After Path3 (403), RF signal transmission and reception (405) using a compensation technique is again performed through Path1. After Path1 (405), the performance change value of the system can be calculated through Path2 (406) and Path3 (407) and this value can be applied to the system's gain compensation algorithm (408).
한편, 송수신 시스템에 따른 Path1, Path2 및 Path3은 각각 도 3, 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다.Meanwhile, Path1, Path2, and Path3 according to the transmission and reception system are shown in Figures 3, 5 to 7, respectively.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템의 변화량을 측정하기 위한 직접 주파수 변환용 송신 시스템의 RF 신호 Path를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the RF signal path of a transmission system for direct frequency conversion for measuring the amount of change in the system through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템의 변화량을 측정하기 위한 직접 주파수 변환용 송신 시스템(500)의 RF 신호 Path를 나타낸 것으로, 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 송신 시스템의 구조는 도 3과 동일하다. 도 4의 Path2(402) 및 Path3(403)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 증폭기(508)의 통과 전/후의 특성을 분석하기 위해 하나의 예시로써 Path가 도시되어 있다. Referring to FIG. 5, it shows the RF signal path of the transmission system 500 for direct frequency conversion for measuring the amount of change in the system through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention, and is a feedback circuit for applying a compensation technique. The structure of the transmission system for direct frequency conversion included is the same as in FIG. 3. As shown in FIG. 5, Path2 (402) and Path3 (403) in FIG. 4 are shown as an example to analyze characteristics before and after passing through the amplifier 508.
도 5에 도시된 Path2 및 Path3은 송신 시스템(500)의 성능의 가장 영향이 큰 PA(508)를 기준으로 구성되어 있다. Path2 and Path3 shown in FIG. 5 are configured based on the PA 508 that has the greatest impact on the performance of the transmission system 500.
Path2는 PA(508)를 통과하기 전 RF path로, DAC(501), 방향성 결합기(502), 주파수 업-컨버팅 믹서(503), 밴드패스필터(505), 제1 RF 스위치(506), 제2 RF 스위치(510), 주파수 다운-컨버팅 믹서(511) 및 이득/위상 검출기(512)의 순서이다. 이 때, 실시예에 따라 각 소자의 순서는 바뀔 수 있다. Path2 is the RF path before passing through the PA (508), including the DAC (501), the directional coupler (502), the frequency up-converting mixer (503), the band pass filter (505), the first RF switch (506), and the first RF switch (506). 2 RF switch 510, frequency down-converting mixer 511, and gain/phase detector 512. At this time, the order of each element may change depending on the embodiment.
Path3는 PA(508)을 통과한 후의 RF Path로, DAC(501), 방향성 결합기(502), 주파수 업-컨버팅 믹서(503), 밴드패스필터(505), 제1 RF 스위치(506), 아이솔레이터(507), PA(508), 방향성 결합기(509), 제2 RF 스위치(510), 주파수 다운-컨버팅 믹서(511) 및 이득/위상 검출기(512)의 순서이다. Path3 is the RF path after passing through the PA (508), DAC (501), directional coupler (502), frequency up-converting mixer (503), band pass filter (505), first RF switch (506), and isolator. The order is 507, PA 508, directional coupler 509, second RF switch 510, frequency down-converting mixer 511, and gain/phase detector 512.
Path3이 Path2와 다른 점은 아이솔레이터(507), PA(508) 및 방향성 결합기(509)이며, PA(508)을 제외한 나머지 소자는 수동 소자로써 신호의 변화량이 일정하게 유지된다. 즉, 수동 소자를 통과한 신호는 시간에 따라 성능이 변하지 않는다. 따라서 Path2 및 Path3을 통과한 신호를 비교하면 능동 소자인 PA(508)의 성능 변화량을 얻을 수 있다. Path3 differs from Path2 in the isolator 507, PA (508), and directional coupler 509. Except for PA (508), the remaining elements are passive elements and the amount of signal change is kept constant. In other words, the performance of the signal passing through the passive element does not change over time. Therefore, by comparing the signals passing through Path2 and Path3, the change in performance of the active element PA (508) can be obtained.
본 발명의 실시예에 따른 보상 기법은 Path2 및 Path3을 통해 시스템의 특성 정보를 얻을 수 있다. 시스템의 특성 정보는 이득/위상 검출기(512)를 통해 얻을 수 있으며, 이득/위상 검출기(512)의 입력 신호는 방향성 결합기(502)로부터 전달된 IF 기준 신호와 Path2 및 Path3을 통과한 신호이다. 여기서, IF 기준 신호는 로 표현될 수 있으며, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.The compensation technique according to an embodiment of the present invention can obtain system characteristic information through Path2 and Path3. System characteristic information can be obtained through the gain/phase detector 512, and the input signal of the gain/phase detector 512 is the IF reference signal transmitted from the directional coupler 502 and the signal passing through Path2 and Path3. Here, the IF reference signal is It can be expressed as, and can be expressed as the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 은 DAC(501)에서 생성된 IF 신호가 방향성 결합기(502)를 통과한 후의 신호의 크기 및 위상이다. here, are the magnitude and phase of the signal after the IF signal generated in the DAC 501 passes through the directional coupler 502.
두 번째로, Path2 및 Path3을 각각 통과한 신호는 로 표현될 수 있으며, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.Second, the signal passing through Path2 and Path3 respectively is It can be expressed as, and can be expressed as the following equation.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 과 은 각각 Path2, Path3을 통과한 후 신호의 크기, 위상이다. 을 통해 이득/위상 검출기(512)에서 와 의 파워 차이()와 와 의 파워 차이()를 계산할 수 있다. here, class are the magnitude and phase of the signal after passing through Path2 and Path3, respectively. In the gain/phase detector 512 via and The power difference ( )and and The power difference ( ) can be calculated.
시스템의 동작 후 가장 먼저 측정된 와 의 차이 값을 기준 이득()으로 설정할 수 있다. 와 의 차이는 PA(508)의 이득 정보가 포함되어 있으며, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.The first measured value after operating the system and The difference value is the reference gain ( ) can be set. and The difference includes gain information of the PA 508 and can be expressed as the following equation.
[수학식 3][Equation 3]
보상 기법을 적용하는 시스템은 신호 송수신을 중단하고 피드백 회로를 통해 와 을 실시간으로 저장한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템 기준 이득을 얻기 위한 RF 신호 Path 순서(400)에 의해 기준 이득()을 구할 수 있다. 이후, 시스템 성능 분석 및 보상 기법 순서(404)를 N번 시행하여 얻어지는 이득 변화 데이터는 다음과 같이 나타낼 수 있다.A system that applies compensation techniques stops sending and receiving signals and uses a feedback circuit to and Save in real time. As shown in FIG. 4, the reference gain ( ) can be obtained. Thereafter, the gain change data obtained by performing the system performance analysis and compensation technique sequence 404 N times can be expressed as follows.
[수학식 4][Equation 4]
을 기준 이득으로 설정한 후, 측정된 이득을 비교하면 각 피드백 회로 때마다 송신 시스템의 신호 변화량()을 구할 수 있으며, 다음과 같이 나타낼 수 있다. After setting as the reference gain, comparing the measured gains, the signal change amount of the transmission system ( ) can be obtained, and can be expressed as follows.
[수학식 5][Equation 5]
신호 보상 알고리즘은 PC(513)을 통해 계산될 수 있으며, N번의 송신 시스템의 이득 변화량은 실시간으로 보상될 수 있다.The signal compensation algorithm can be calculated through the PC 513, and the gain change of the N transmission system can be compensated in real time.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 수신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 6 schematically shows the structure of a receiving system for direct frequency conversion that includes a feedback circuit for applying a compensation technique according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 수신 시스템(600)은 도 2의 직접 주파수 변환 방법을 이용한 수신 시스템을 포함하면서 시스템의 내부 소자의 특성 변화를 검출하기 위한 피드백 회로가 추가되었다. As shown in FIG. 6, the receiving system 600 for direct frequency conversion including a feedback circuit for applying a compensation technique according to an embodiment of the present invention includes a receiving system using the direct frequency conversion method of FIG. 2. A feedback circuit was added to detect changes in the characteristics of the internal elements of the system.
본 발명의 일 실시예에 따른 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 수신 시스템(600)은, RF 신호를 수신하여 분석하기 위해서, ADC(601), 주파수 다운-컨버팅 믹서(602), LO 신호용 오실레이터(603) 및 spurious 신호 제거용 밴드패스필터(604)를 포함한다. 또한, 수신 시스템의 역할을 위해, 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 수신 시스템(600)은 LNA(608), 아이솔레이터(607) 및 RF 밴드패스필터(605)를 더 포함할 수 있다. The receiving system 600 for direct frequency conversion including a feedback circuit for applying the compensation technique according to an embodiment of the present invention includes an ADC 601 and a frequency down-converting mixer ( 602), an oscillator 603 for the LO signal, and a bandpass filter 604 for removing spurious signals. In addition, for the role of a receiving system, the receiving system 600 for direct frequency conversion, which includes a feedback circuit for applying a compensation technique, further includes an LNA 608, an isolator 607, and an RF bandpass filter 605. can do.
피드백 회로는 직접 주파수 변환용 수신 시스템의 성능을 좌지우지하는 LNA(608)를 기준으로 구현될 수 있다. 피드백 회로는 RF 수신 또는 보상 회로를 결정하는 제1 RF 스위치(606), 제2 RF 스위치(609)와 LNA(608)의 통과 여부를 결정하는 제3 RF 스위치(610)를 포함한다. 보상 회로에 사용되는 IF 신호는 DAC(612)에서 생성되어, 방향성 결합기(615)를 통과한 후 주파수 업-컨버팅 믹서(611)를 통해 밀리미터파 대역의 RF 신호를 발생시켜 보상 기법에 사용될 수 있다.The feedback circuit can be implemented based on the LNA 608, which controls the performance of the receiving system for direct frequency conversion. The feedback circuit includes a first RF switch 606 that determines the RF reception or compensation circuit, a second RF switch 609, and a third RF switch 610 that determines whether the LNA 608 passes. The IF signal used in the compensation circuit is generated in the DAC 612, passes through the directional coupler 615, and then generates an RF signal in the millimeter wave band through the frequency up-converting mixer 611, which can be used in compensation techniques. .
구체적으로, RF 신호 수신용으로 시스템이 작동할 때 도 6에 도시된 바와 같이 Path1으로 진행된다. Path1은, 먼저 제2 RF 스위치(609), LNA(608), 아이솔레이터(607), 제1 RF 스위치(606), RF 밴드패스필터(605), 주파수 다운-컨버팅 믹서(602), spurious 신호 제거용 밴드패스필터(604), ADC(601)의 순서로 진행될 수 있다. 실시예에 따라 각 소자의 순서(배치)는 바뀔 수 있다. Specifically, when the system operates to receive RF signals, it proceeds to Path1 as shown in FIG. 6. Path1 includes a second RF switch 609, an LNA 608, an isolator 607, a first RF switch 606, an RF bandpass filter 605, a frequency down-converting mixer 602, and spurious signal removal. The process may proceed in the order of the bandpass filter 604 and the ADC 601. Depending on the embodiment, the order (arrangement) of each element may change.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템의 변화량을 측정하기 위한 직접 주파수 변환용 수신 시스템의 RF 신호 Path를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the RF signal path of a receiving system for direct frequency conversion to measure the amount of change in the system through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템의 변화량을 측정하기 위한 직접 주파수 변환용 수신 시스템(700)의 RF 신호 Path를 나타낸 것으로, 보상 기법을 적용하기 위한 피드백 회로가 포함된 직접 주파수 변환용 수신 시스템의 구조는 도 6과 동일하다. 수신 시스템의 경우, 도 4의 Path2(402) 및 Path3(403)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 증폭기(708)의 통과 전/후의 특성을 분석하기 위해 하나의 예시로 Path가 도시되어 있다. Referring to FIG. 7, it shows the RF signal path of the receiving system 700 for direct frequency conversion for measuring the amount of change in the system through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention, and is a feedback circuit for applying a compensation technique. The structure of the receiving system for direct frequency conversion included is the same as in FIG. 6. In the case of the receiving system, Path2 (402) and Path3 (403) in FIG. 4 are shown as an example to analyze characteristics before and after passing through the amplifier 708, as shown in FIG. 7. .
도 7의 Path2 및 Path3는 수신 시스템(700)의 성능의 가장 영향이 큰 LNA(708)를 기준으로 구성되어 있다. Path2 and Path3 in FIG. 7 are configured based on the LNA 708, which has the greatest impact on the performance of the receiving system 700.
Path2는 DAC(712)에서 IF 신호를 생성한 후, 방향성 결합기(715), 주파수 업-컨버팅 믹서(711), 제3 RF 스위치(710), 제1 RF 스위치(706), RF 밴드패스필터(705), 주파수 다운-컨버팅 믹서(702), IF 밴드패스필터(704) 및 이득/위상 검출기(714)로 구성된다. 이 때, 방향성 결합기(715)의 결합된(coupled) 신호는 이득/위상 검출기(714)로 입력되어 기준 신호로써 이용될 수 있다. Path2 generates an IF signal in the DAC 712, and then uses a directional coupler 715, a frequency up-converting mixer 711, a third RF switch 710, a first RF switch 706, and an RF bandpass filter ( 705), a frequency down-converting mixer 702, an IF bandpass filter 704, and a gain/phase detector 714. At this time, the coupled signal of the directional coupler 715 can be input to the gain/phase detector 714 and used as a reference signal.
Path3은 Path2에서 LNA(708)를 통과하도록 구성한 RF Path로써, DAC(712), 방향성 결합기(715), 주파수 업-컨버팅 믹서(711), 제3 RF 스위치(710), 제2 RF 스위치(709), LNA(708), 아이솔레이터(707), 제1 RF 스위치(706), RF 밴드패스필터(705), 주파수 다운-컨버팅 믹서(702), IF 밴드패스필터(704), 및 이득/위상 검출기(714)를 포함한다. 실시예에 따라 각 RF Path에 구성되어 있는 소자는 순서가 바뀔 수 있다. Path3 is an RF path configured to pass through the LNA (708) in Path2, and includes a DAC (712), a directional coupler (715), a frequency up-converting mixer (711), a third RF switch (710), and a second RF switch (709). ), LNA (708), isolator (707), first RF switch (706), RF band pass filter (705), frequency down-converting mixer (702), IF band pass filter (704), and gain/phase detector Includes (714). Depending on the embodiment, the order of elements configured in each RF path may change.
송신 시스템의 성능 변화량의 계산을 위한 [수학식 1] 내지 [수학식 4]와 같이 수신 시스템에서도 Path2 및 Path3로부터 성능 변화량을 얻을 수 있으며, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.As shown in [Equation 1] to [Equation 4] for calculating the performance change of the transmitting system, the performance change can be obtained from Path2 and Path3 in the receiving system, and can be expressed as the following equation.
[수학식 6][Equation 6]
여기서, 은 DAC(712)에서 생성된 IF 신호가 방향성 결합기(715)를 통과한 후의 신호의 크기, 위상이다. here, are the magnitude and phase of the signal after the IF signal generated by the DAC 712 passes through the directional coupler 715.
두 번째로, Path2, Path3을 각각 통과한 신호는 로 표현될 수 있으며, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.Second, the signals that passed through Path2 and Path3 respectively are It can be expressed as, and can be expressed as the following equation.
[수학식 7][Equation 7]
여기서, 와 은 각각 Path2, Path3을 통과한 후 신호의 크기, 위상이다. 을 통해 이득/위상 검출기(714)에서 와 의 파워 차이()와 와 의 파워 차이()를 계산할 수 있다. here, and are the magnitude and phase of the signal after passing through Path2 and Path3, respectively. In the gain/phase detector 714 via and The power difference ( )and and The power difference ( ) can be calculated.
시스템의 동작 후 가장 먼저 측정된 와 의 차이 값을 기준 이득()으로 설정할 수 있다. 와 의 차이는 LNA(708)의 이득 정보가 포함되어 있다. 기준 이득을 기준으로, N번의 보상 기법을 적용하면 다음과 같이 실시간으로 수신 시스템의 이득 변화량을 계산할 수 있다.The first measured value after operating the system and The difference value is the reference gain ( ) can be set. and The difference includes gain information of the LNA 708. If N compensation techniques are applied based on the reference gain, the gain change of the receiving system can be calculated in real time as follows.
[수학식 8][Equation 8]
각 시행되는 보상 기법은 실시간으로 이득 변화량을 계산하여, 시스템 성능을 보상할 수 있다.Each implemented compensation technique can calculate the gain change in real time and compensate for system performance.
이 때, 도 7에 도시된 신호 분석 컴퓨터(713)와 도 5에 도시된 컴퓨터(513)는 별개 혹은 하나의 컴퓨터로 이용할 수 있다.At this time, the signal analysis computer 713 shown in FIG. 7 and the computer 513 shown in FIG. 5 can be used as separate computers or as a single computer.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통해 얻은 신호의 데이터를 비교 및 분석하기 위한 이득/위상 검출기를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 8 schematically shows a gain/phase detector for comparing and analyzing data of a signal obtained through a feedback circuit according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 비교 분석할 IF 신호는 각각 제1 LOG 증폭기(801) 및 제2 LOG 증폭기(802)에 입력되어 신호의 크기와 위상의 차이가 검출된다. 보다 구체적으로, 제1 IF 신호(IF signal 1)는 제1 LOG 증폭기(801)에 입력되어 신호의 크기와 위상의 차이가 검출되고, 제2 IF 신호(IF signal 2)는 제2 LOG 증폭기(802)에 입력되어 신호의 크기와 위상의 차이가 검출된다. As shown in FIG. 8, the IF signals to be compared and analyzed are input to the first LOG amplifier 801 and the second LOG amplifier 802, respectively, and differences in signal magnitude and phase are detected. More specifically, the first IF signal (IF signal 1) is input to the first LOG amplifier 801 to detect the difference in size and phase of the signal, and the second IF signal (IF signal 2) is input to the second LOG amplifier (801). 802), the difference in size and phase of the signal is detected.
이득/위상 검출기(800)는 신호의 크기 차이와 전압 VMAG 값, 또는 위상 차이와 전압 VPHASE 값이 일대일 대응이 되도록 한다. 제1 LOG 증폭기(801)의 출력 신호는 합성기(803)와 제1 전압 변환 구조(804)를 통해 두 IF 신호(IF signal 1, IF signal 2)의 크기 차이를 계산한다. 또한, IF 신호들은 위상 차이 검출용 믹서(805)와 제2 전압 변환 구조(806)를 통해 위상 차이를 계산한다. 따라서 IF 신호들의 크기 차이와 위상 차이는 VMAG, VPHASE를 통해 역으로 얻을 수 있으며, 이때 전압 분석용 ADC 및 MCU를 활용할 수 있다.The gain/phase detector 800 ensures that there is a one-to-one correspondence between the signal magnitude difference and the voltage VMAG value, or the phase difference and the voltage VPHASE value. The output signal of the first LOG amplifier 801 calculates the difference in magnitude between the two IF signals (IF signal 1 and IF signal 2) through the synthesizer 803 and the first voltage conversion structure 804. Additionally, the phase difference of the IF signals is calculated through the mixer 805 for phase difference detection and the second voltage conversion structure 806. Therefore, the magnitude difference and phase difference of IF signals can be obtained inversely through VMAG and VPHASE, and at this time, ADC and MCU for voltage analysis can be used.
본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 회로를 통한 시스템 성능 보상 기법은 온도와 실험 환경에 민감한 능동 소자를 포함한 시스템의 성능을 실시간으로 측정이 가능하다. 이로 인해 성능 변화량을 도출할 수 있으며, 이를 보상함으로써 안정된 시스템 구현을 실현한다. 이는 정확한 성능을 유지해야 하는 RF 시스템에 필수적인 기술이며, 실시간으로 시스템 성능 보상 기법을 포함한다. 시스템 보상 피드백 회로 및 보상 알고리즘은 배열 안테나 시스템을 이용한 빔포밍, 멀티빔 기술과 레이더 등 안정된 시스템을 필요로 하는 다양한 분야에 적용이 가능하다. The system performance compensation technique using a feedback circuit according to an embodiment of the present invention can measure the performance of a system including active elements sensitive to temperature and experimental environment in real time. As a result, the amount of performance change can be derived, and by compensating for this, a stable system implementation is realized. This is an essential technology for RF systems that must maintain accurate performance, and includes real-time system performance compensation techniques. System compensation feedback circuits and compensation algorithms can be applied to various fields that require a stable system, such as beamforming using an array antenna system, multibeam technology, and radar.
본 발명의 실시예들은 MIMO와 같이 다중 채널을 사용하는 시스템에서는 온도에 따라 성능이 변하는 것을 방지하기 위한 보상 기법으로써 적용이 가능하다. 예를 들어 위성 통신을 위한 빔포밍 및 다중빔을 구현하는 시스템에서는 각 채널마다 신호의 크기와 위상을 제어하기 전 모든 채널을 동기화하는 기법으로 사용될 수 있다. 또한, 정확한 성능 측정을 필요로 하는 RF 시스템 및 안테나 측정 시스템에 응용될 수 있다.Embodiments of the present invention can be applied as a compensation technique to prevent performance from changing depending on temperature in systems using multiple channels, such as MIMO. For example, in a system that implements beamforming and multiple beams for satellite communication, it can be used as a technique to synchronize all channels before controlling the size and phase of the signal for each channel. Additionally, it can be applied to RF systems and antenna measurement systems that require accurate performance measurement.
이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in between. It must be understood that there is. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “…unit” and “…module” used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.In addition, the components of the embodiments described with reference to each drawing are not limited to the corresponding embodiments, and may be implemented to be included in other embodiments within the scope of maintaining the technical spirit of the present invention, and may also be included in separate embodiments. Even if the description is omitted, it is natural that a plurality of embodiments may be re-implemented as a single integrated embodiment.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical or related reference numerals will be given to identical or related elements regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (15)
상기 RF 시스템에서 RF 신호를 송수신하는 제1 단계, 상기 RF 신호의 송수신 경로 중 상기 RF 시스템 내부의 증폭기를 통과하기 전의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상을 획득하는 제2 단계, 상기 RF 신호의 송수신 경로에 더해 주파수 다운 컨버팅 믹서와 이득 및 위상 검출기를 포함하는 경로-상기 주파수 다운 컨버팅 믹서와 이득 및 위상 검출기를 포함하는 경로는 상기 증폭기를 통과한 후의 경로를 의미함-에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상을 획득하는 제3 단계, 상기 증폭기를 통과하기 전의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상과 상기 증폭기를 통과한 후의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상 사이의 차이를 이득으로 측정하는 제4 단계, 상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계를 복수의 반복 횟수만큼 반복하여 최초 이득으로부터 상기 반복 횟수의 증가에 따른 상기 이득의 변화량을 산출하는 제5 단계, 상기 산출된 이득의 변화량만큼 상기 RF 시스템에서 송수신하는 상기 RF 신호의 크기 및 위상을 보상하는 제6 단계를 포함하는 신호 보상 기법을 수행하기 위하여, 상기 증폭기의 입출력 부분에 설치된 채, 상기 증폭기를 통과하기 전의 경로 및 상기 증폭기를 통과한 후의 경로를 형성하는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로
를 포함하는, RF 시스템.In an RF (Radio Frequency) system using a signal compensation feedback circuit and algorithm to stabilize system performance,
A first step of transmitting and receiving an RF signal in the RF system, a second step of acquiring the size and phase of the RF signal for a path before passing through the amplifier inside the RF system among the transmitting and receiving paths of the RF signal, the RF signal The RF signal for a path including a frequency down-converting mixer and a gain and phase detector in addition to the transmission and reception path - the path including the frequency down-converting mixer and the gain and phase detector refers to the path after passing through the amplifier. A third step of obtaining the magnitude and phase, the difference between the magnitude and phase of the RF signal for the path before passing through the amplifier and the magnitude and phase of the RF signal for the path after passing through the amplifier as gain. A fourth step of measuring, a fifth step of calculating the amount of change in the gain according to an increase in the number of repetitions from the initial gain by repeating the first to fourth steps a plurality of repetitions, the calculated amount of change in the gain In order to perform a signal compensation technique including a sixth step of compensating the size and phase of the RF signal transmitted and received in the RF system, a path before passing through the amplifier and the amplifier are installed in the input and output portion of the amplifier. A feedback circuit containing an RF switch and a directional coupler that forms the path after passing through
RF system, including.
상기 RF 시스템 내부의 증폭기의 입출력 부분에 설치된 채, 상기 RF 시스템에서 RF 신호의 송수신 경로 중 상기 증폭기를 통과하기 전의 경로 및 상기 RF 신호의 송수신 경로에 더해 주파수 다운 컨버팅 믹서와 이득 및 위상 검출기를 포함하는 경로-상기 주파수 다운 컨버팅 믹서와 이득 및 위상 검출기를 포함하는 경로는 상기 증폭기를 통과한 후의 경로를 의미함-을 형성하는 RF 스위치 및 방향성 결합기를 포함한 피드백 회로를 이용하여 신호 보상을 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 신호 보상을 수행하는 단계는,
상기 RF 시스템에서 상기 RF 신호를 송수신하는 제1 단계;
상기 증폭기를 통과하기 전의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상을 획득하는 제2 단계;
상기 증폭기를 통과한 후의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상을 획득하는 제3 단계;
상기 증폭기를 통과하기 전의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상과 상기 증폭기를 통과한 후의 경로에 대한 상기 RF 신호의 크기 및 위상 사이의 차이를 이득으로 측정하는 제4 단계;
상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계를 복수의 반복 횟수만큼 반복하여 최초 이득으로부터 상기 반복 횟수의 증가에 따른 상기 이득의 변화량을 산출하는 제5 단계;
상기 산출된 이득의 변화량만큼 상기 RF 시스템에서 송수신하는 상기 RF 신호의 크기 및 위상을 보상하는 보상하는 제6 단계
를 포함하는, RF 시스템의 동작 방법.
In a method of operating an RF (Radio Frequency) system using a signal compensation feedback circuit and algorithm for stabilizing system performance,
Installed in the input/output part of the amplifier inside the RF system, it includes a frequency down-converting mixer and a gain and phase detector in addition to the path before passing through the amplifier among the transmission and reception paths of the RF signal in the RF system and the transmission and reception path of the RF signal. Performing signal compensation using a feedback circuit including an RF switch and a directional coupler forming a path - the path including the frequency down-converting mixer and the gain and phase detector refers to the path after passing the amplifier.
Including,
The step of performing the signal compensation is,
A first step of transmitting and receiving the RF signal in the RF system;
A second step of obtaining the magnitude and phase of the RF signal for the path before passing through the amplifier;
A third step of acquiring the magnitude and phase of the RF signal for the path after passing through the amplifier;
A fourth step of measuring the difference between the magnitude and phase of the RF signal for the path before passing through the amplifier and the magnitude and phase of the RF signal for the path after passing through the amplifier as gain;
a fifth step of repeating the first to fourth steps a plurality of repetitions to calculate a change in the gain according to an increase in the number of repetitions from the initial gain;
A sixth step of compensating the size and phase of the RF signal transmitted and received in the RF system by the amount of change in the calculated gain.
A method of operating an RF system, including.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220027181A KR102591192B1 (en) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | Rf system with signal calibration feedback circuit and algorithm for system performance stabilization and method of operation thereof |
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