(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2017년11월03일
(11) 등록번호 10-1793604
(24) 등록일자 2017년10월30일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H03F 3/60 (2006.01) H03F 3/72 (2006.01)
(52) CPC특허분류
H03F 3/602 (2013.01)
H03F 3/72 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-7020211
(22) 출원일자(국제) 2013년12월24일
심사청구일자 2016년07월22일
(85) 번역문제출일자 2016년07월22일
(65) 공개번호 10-2016-0146649
(43) 공개일자 2016년12월21일
(86) 국제출원번호 PCT/RU2013/001164
(87) 국제공개번호 WO 2015/099560
국제공개일자 2015년07월02일
(56) 선행기술조사문헌
WO1998029941 A1*
US20040228422 A1*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
지멘스 엘엘씨
러시아 모스크바 볼샤야 타타르스카야 스트리트 9
(우: 115184)
(72) 발명자
이바노브, 예브게니 바러예비치
러시아 125481 모스크바 스보바디 스트리트 71
크라스노브, 안드레이 알렉산드로비치
러시아 117279 모스크바 30-240 유엘. 미클루호마
클라이
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
특허법인 남앤드남
전체 청구항 수 : 총 14 항 심사관 : 박정근
(54) 발명의 명칭 RF 고전력 생성을 위한 장치 및 방법
(57) 요 약
본 발명은, RF 입력들(3) 및 RF 출력(4)을 갖는 전력 결합기(2), 및 전송선(6)에 의해 전력 결합기(3)의 입력
(3)에 전기적으로 각각 연결된 적어도 두 개의 전력 증폭기 모듈들(5)을 포함하는, RF 고전력 생성을 위한 장치
(1) 및 방법에 관한 것이다. 방향성 결합기(8)가 전력 결합기(2)의 RF 출력(4)에 전기적으로 연결되고, 모든 각
각의 전송선은 RF 스위치(7)를 포함한다. 방법은, 전력 증폭기 모듈들(5)의 값들을 측정 및 결정하는 단계, 값
들을 저장하는 단계, 및 값들을 전력 증폭기 모듈들(5)의 입력 신호에 대한 정정으로서 적용하는 단계를 포함한
다.
대 표 도
등록특허 10-1793604
- 1 -
(52) CPC특허분류
H03F 2200/421 (2013.01)
H03F 2203/211 (2013.01)
(72) 발명자
니콜스키, 콘스탄틴 이고르비치
러시아 141280 이반텝카 12/13-15 오란체레이나야
스트리트
폴리코브, 스테판 알렉산드로비치
러시아 140105 라멘스코예 61 미라 2 아파트먼트
61
샤코브, 게오르기 보리소비치
러시아 115172 모스코바 241 크라스노홀름스카야
엔에이비. 1/15
스미노브, 알렉산더 유리에비치
러시아 115487 모스크바 에이케이. 밀리언스치코바
슈트라쎄 15-169
등록특허 10-1793604
- 2 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
RF 고전력 생성을 위한 장치(arrangement)(1)로서,
RF 입력들(3) 및 적어도 하나의 RF 출력(4)을 갖는 적어도 하나의 전력 결합기(2),
적어도 하나의 전송선(6)에 의해 상기 적어도 하나의 전력 결합기(2)의 입력(3)에 전기적으로 각각 연결된 적어
도 두 개의 전력 증폭기 모듈(module)들(5),
상기 적어도 하나의 전송선(6)에 포함된 적어도 하나의 RF 스위치(switch)(7),
상기 적어도 하나의 전력 결합기(2)의 상기 적어도 하나의 RF 출력(4)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 방향
성 결합기(8), 및
상기 적어도 하나의 방향성 결합기(8)의 순방향 신호를 수신하는 진폭 및 위상 검출기
를 포함하는,
장치(1).
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 RF 스위치들(7)은 외부에서 제어되는 RF 스위치들(7)인,
장치(1).
청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 RF 스위치들(7)은, 스위칭 오프 상태(switched off state)에서 50 OHM 범위의 옴(Ohmic) 저항을 갖는, 핀
-다이오드(pin-diode) 또는 기계적 스위치인,
장치(1).
청구항 4
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 부하(11)가 상기 적어도 하나의 방향성 결합기(8)를 통해 상기 적어도 하나의 전력 결합기(2)의
상기 적어도 하나의 RF 출력(4)에 전기적으로 연결되는,
장치(1).
청구항 5
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 부하(11)는 적어도 하나의 출력 전송선(6')에 의해 상기 적어도 하나의 RF 출력(4)에 전기
적으로 연결되는,
장치(1).
청구항 6
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방향성 결합기(8)로부터의 측정된 값들을 저장하기 위한 디바이스(device)를 더 포함하는,
등록특허 10-1793604
- 3 -
장치(1).
청구항 7
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진폭 및 위상 검출기는, 상기 적어도 하나의 방향성 결합기(8)의 순방향 신호 출력에 전기적으로 연결된
제어 유닛(9)에 포함되는,
장치(1).
청구항 8
RF 고전력 생성을 위한 방법으로서,
적어도 하나의 디바이스(8, 9)를 이용하여, 적어도 하나의 RF 스위치(7)를 통해 적어도 하나의 전력 결합기(2)
에 전기적으로 각각 연결된 전력 증폭기 모듈들(5)에 대한 정정을 위한 값들을 측정하는 단계 및 결정하는
단계;
상기 값들을 저장하는 단계; 및
상기 값들을 상기 전력 증폭기 모듈들(5)로의 입력 신호에 대한 정정으로서 적용하는 단계
를 포함하고,
상기 정정을 위한 값들을 측정하는 단계는, N개 전력 증폭기 모듈들(5)에 대해, 각각:
k번째 모듈이 스위칭 온(switched on)되어 진폭 Ak 및 위상 을 갖는 RF 신호를 생성하는 단계 ―
이때, 대응하는 k번째 RF 스위치는 패스 스루 상태(pass through state)로 스위칭되고(switched), 모든 다른
모듈들은 턴 오프 상태(turned off state)에 있거나 대응하는 RF 스위치들은 부하 상태에 있고, 이 경우 대응하
는 모듈로부터의 어떠한 신호도 패스 스루(passes through)되지 않음 ―; 및
진폭 및 위상 검출기(9)를 이용하여, 진폭 Ak 및 위상 을 측정하는 단계
를 포함하는,
방법.
청구항 9
제 8 항에 있어서,
상기 결정된 값들 또는 적용된 값들 중 적어도 하나는, 기준 모듈(r)과 비교할 때, 모든 각각의 전력 증폭기 모
듈(5)에 대해 각각 진폭 감쇄(decay) 및 위상 변이 를 포함하는,
방법.
청구항 10
제 8 항에 있어서,
진폭 Ak 및 위상 값들은 모든 모듈들에 대해 측정되고, 각각 저장되며, 하나의 모듈(r)의 값들이 기준 값
들로서 선택되고, 모든 다른 모듈들에 대해, 상기 기준 모듈(r)의 값들에 대한 차이 값들로서 진폭 감쇠
및 위상 변이 가 결정되는,
방법.
청구항 11
제 10 항에 있어서,
제 1 측정 모듈이 기준 모듈로서 선택되고, 모든 다른 모듈들의 값들은 상기 제 1 측정 모듈의 값들과
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비교되며, 이때, k번째 모듈의 모든 각각의 측정 이후, 상기 기준 모듈(r)에 대한 진폭 및 위상을 제외하고는
진폭 Ak 및 위상 을 저장하지 않고, 진폭차 및 위상차 가 결정 및 저장되는,
방법.
청구항 12
제 10 항에 있어서,
모든 모듈들(5)에 대해, 차례로, 진폭 Ak 및 위상 이 각각 측정 및 저장되며, 모든 모듈들(5)의 평균값에
가장 가까운 값을 갖는 기준 모듈(r)이 선택되고, 진폭 감쇠 및 위상 변이 가 상기 기준 모듈(r)의
값들과 관련하여 모든 각각의 모듈(k)에 대해 결정 및 저장되는,
방법.
청구항 13
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은, 컴퓨터(computer)에 의해 제어되는 자동 방법, 또는 생산 또는 유지보수 동안의 수동 방법인,
방법.
청구항 14
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 임의의 시간 기간(a period of time) 이후에 정기적으로 반복되는,
방법.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은, RF 입력들 및 적어도 하나의 RF 출력을 갖는 적어도 하나의 전력 결합기, 및 적어도 하나의 전송선[0001]
에 의해 적어도 하나의 전력 결합기의 입력에 전기적으로 각각 연결된 적어도 두 개의 전력 증폭기 모듈
(module)들을 포함하는, RF 고전력 생성을 위한 장치(arrangement) 및 방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
라디오-주파수(RF;Radio-Frequency) 및/또는 마이크로파(microwave) 전력은 적절한 생성기들을 이용하여 생산된[0002]
다. 고전력 애플리케이션(application)들을 위한 RF 전력 발전기들은 튜브(tube)들, 예컨대 클라이스트론
(klystron)들, 유도성 출력 튜브들 또는 마그네트론(magnetron)들에 기초한다. 대안적으로, 고체 상태 기술이
RF 전력 발전기들, 특히 트랜지스터(transistor) 기술에 사용된다. 고체 상태 RF 전력 발전기들의 경우, 작은
치수들 및 고효율로 신뢰성 있는 RF 전력 생산이 가능하다. 트랜지스터 기술의 단점은 500 ㎒ 주파수에서 최대
1.5 ㎾ 전력 출력 범위의, 트랜지스터 칩(chip)당 낮은 RF 전력 출력이다. 비교를 위해, 튜브 기술에 대한 예
로서 클라이스트론들의 경우, 최대 몇 메가와트(Megawatt) RF 전력 출력이 가능하다.
예컨대 트랜지스터 기반 RF 생성기들을 이용하여 많은 양의 전력을 생성하기 위해, RF 생성기들의 어그리게이션[0003]
(aggregation)이 필요하다. 예컨대, 푸시-풀(push-pull) 또는 밸런스형(balanced) 종류의 토폴로지(topolog
y)에 기초한, 단일 전력 증폭기(PA;power amplifier)에서의 트랜지스터들의 어그리게이션은, 시스템(system)의
복잡성을 증가시킬 수 있고, 고장 위험을 증가시킨다. 단일 트랜지스터들이 고장나면, 전체 디바이스(device)
가 교환되어야 한다. 대안적 방법은 공통의, 특히, 단일의 전력 결합기와 함께 다수의 전력 증폭기 모듈들을
사용하는 것이다.
모듈러(modular) 장치에서, 전송선들을 통해 공통 전력 결합기에 연결된 전력 증폭기 모듈들로부터의 RF[0004]
전력은, 전력 결합기에서 고 RF 전력으로 어그리게이팅된다(aggregated). 예컨대, 동축 케이블(cable)들 및/또
는 스트립-라인(strip-line)들이 전송선들로서 사용된다. 상이한 길이 및 속성들로 인해, 전송선들 각각은 개
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별 전력 손실 및 신호 위상 변이를 장치에 도입시킨다. 이는, 전력 결합기 입력으로부터 후방 반사되는 전력의
출현을 유도하고, 이 후방 반사되는 전력은 전력 증폭기들, 즉, RF 모듈들 사이에 불균등하게 분할될 수 있다.
이는, 추가 전력 손실들을 유발하고, 전체 출력 RF 전력을 감소시키며, 그리고 증폭기들의 과열을 유도할 수 있
다.
손실들을 감소시키거나 또는 막기 위해, 각각의 RF 모듈은, 동일한 신호들을 전력 결합기에 제공하기 위해서 일[0005]
정 진폭 및 일정 위상을 갖는 개별 신호를 생성하도록 별개로 구성되어야 한다. 최신기술(예컨대,
US20130170512A1 및 US20130051416A1 참조)에서, RF 모듈들의 조정이 수동으로 수행된다. 모든 RF 모듈들은
단일의 전치-증폭된 오실레이터에 의해 동상으로 피딩되고(fed), 전력 결합기에 연결된 각각의 RF 모듈의 진폭
뿐만 아니라 위상은, 각각의 RF 모듈의 개개의 입력에 연결된 선택적 가변 임피던스(impedance) 회로들을 사용
하여, 수동으로 조정된다. 설명된 방법은 전송선의 길이가 영구적인 경우에만 적용될 수 있다. 길이의 변화들
은 새로운 조정이 필요하게 한다. 시스템이 일단 조립된 이후, 이 시스템은 거의 조정될 수 없다. 예컨대 노
화에 의한 전자 컴포넌트(component)들의 편차들은 보상될 수 없고, 손실들을 증가시킬 수 있다.
대안적으로, RF 모듈 신호들의 진폭들 및 위상들은 증폭기 동작 동안에 계속해서 모니터링되고(monitored) 조정[0006]
될 수 있다. 예컨대 많은 방향성 결합기들과 같은 추가 디바이스들이 필요하고, 각각의 RF 모듈 출력 브랜치
(branch)에 설치되어야 하며, 이는 비용들 및 복잡성을 증가시킨다.
발명의 내용
본 발명의 목적은, 위에서 언급된 문제점들을 극복하기 위해, RF 고전력 생성을 위한 장치 및 방법을 제시하는[0007]
것이다. 특히, 본 발명의 목적은, 심지어 조립 이후에도 자동으로 조정될 수 있는, 비용 효과적이며 다루기 쉬
운 조립체를 제공하는 것이다. 예컨대, 컴포넌트들의 노화 및/또는 연결선 길이의 변화들로 인해 발생하는 RF
출력 전력 손실로 인한 감소가 방지되어야 하고, 전력 결합기로부터의 최대 출력 전력에 도달가능해야 한다.
제시되는 장치 및 방법은, 전력 결합기의 출력에서의 전력 손실들을 감소시키기 위해, 특히 컴포넌트들의 조립
이후에, 유연성 있게, 언제라도, 쉽게 그리고 많은 노력 없이, 컴포넌트 출력 신호들을 조정하는 능력을 제공할
것이다.
위의 목적들은 청구항 제 1 항에 따른 RF 고전력 생성을 위한 장치, 및 청구항 제 6 항에 따른 RF 고전력 생성[0008]
을 위한 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 실시예들은 종속항들에서 제공되고, 독립항(main claim)들의 특징들은 서로 그리고 종속항들[0009]
의 특징들과 결합될 수 있으며, 종속항들의 특징들은 서로 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 RF 고전력 생성을 위한 장치는, RF 입력들 및 적어도 하나의 RF 출력을 갖는 적어도 하나의 전[0010]
력 결합기, 및 적어도 하나의 전송선에 의해 적어도 하나의 전력 결합기의 입력에 전기적으로 각각 연결된 적어
도 두 개의 전력 증폭기 모듈(module)들을 포함한다. 적어도 하나의 RF 스위치(switch)는 적어도 하나의 전송
선에 포함되며, 적어도 하나의 방향성 결합기가 적어도 하나의 전력 결합기의 적어도 하나의 RF 출력에 전기적
으로 연결된다.
RF 고전력 생성을 위한 설명되는 장치는, 심지어 조립 이후에도 전력 출력을 최적화시키기 위해 자동으로 조정[0011]
될 수 있는, 비용 효과적이며 다루기 쉬운 조립체를 제공한다. 전기 파라미터(parameter)들의 조정을 위해, 적
어도 하나의 RF 스위치 및 적어도 하나의 방향성 결합기를 사용하여, 예컨대 컴포넌트들의 노화 및/또는 연결선
길이의 변화들로 인해 발생하는 RF 출력 전력 손실로 인한 감소가 방지될 수 있고, 전력 결합기로부터의 최대
출력 전력에 도달할 수 있다. 특히 장치의 조립 이후에, 유연성 있게, 언제라도, 쉽게 그리고 많은 노력 없이,
적어도 두 개의 전력 증폭기 모듈들의 출력 신호들이 변경되고 최적화/동기화될 수 있다. 이는, 전력 결합기의
출력에서의 전력 손실들을 감소시킨다.
RF 스위치들은 특히 핀-다이오드(pin-diode) 또는 기계적 스위치 종류의, 외부에서 제어되는 RF 스위치들일 수[0012]
있다. 스위치는 스위칭 오프 상태(switched off state)에서 50 OHM 범위의 옴(Ohmic) 저항을 나타낼 수 있다.
외부 제어는 예컨대 컴퓨터(computer)를 포함하는 제어 유닛(unit)에 의해 제공될 수 있다.
적어도 하나의 방향성 결합기를 통해 적어도 하나의 전력 결합기의 적어도 하나의 RF 출력에 전기적으로[0013]
연결된, 적어도 하나의 부하가 포함될 수 있고, 특히, 적어도 하나의 출력 전송선에 포함될 수 있다. 부하는
측정 이유들로 정의된 저항기일 수 있고, 그리고/또는 부하는 장치에 의해 제공되는 RF 고전력의 전기 수용체와
같은 디바이스일 수 있다.
등록특허 10-1793604
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적어도 하나의 방향성 결합기로부터의 측정된 값들을 저장하기 위한 디바이스(device)가, 특히, EPROM을 갖는[0014]
제어 유닛(unit)에 포함될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 저장된 값들을 프로세싱하기 위해, 컴퓨터가
제어 유닛에 포함될 수 있다.
진폭 및 위상 검출기가 특히, 적어도 하나의 방향성 결합기에 전기적으로 연결된, 특히 적어도 하나[0015]
의 방향성 결합기의 순방향 신호 출력에 연결된 제어 유닛에 포함될 수 있다. 검출기 또는 진폭 및/또는
위상 을 측정하기 위한 다른 디바이스는, 측정 이후에, 특히 차례로, 저장용 디바이스에 저장되는 값들을
제공할 수 있고, 이 값들은 모든 각각의 단일 증폭기 모듈의 정정을 위한 값들을 결정하는데 사용된다.
특히 위에서 설명된 장치를 이용하는, 본 발명에 따른 RF 고전력 생성을 위한 방법은, 적어도 하나의 디바이스[0016]
를 이용하여, 적어도 하나의 RF 스위치를 통해 적어도 하나의 전력 결합기에 전기적으로 각각 연결된 전력 증폭
기 모듈들에 대한 정정을 위한 값들을 측정 및 결정하는 단계, 값들을 저장하는 단계, 및 값들을 전력 증폭기
모듈들로의 입력 신호에 대한 정정으로서 적용하는 단계를 포함한다.
결정된 및/또는 적용된 값들은, 특히 기준 모듈(r)과 비교할 때, 모든 각각의 전력 증폭기 모듈에 대해 각각 진[0017]
폭차 및 위상차 를 포함할 수 있다.
정정을 위한 값들을 측정하는 단계는, N개 전력 증폭기 모듈들에 대해, 각각, [0018]
- 모듈 넘버(k)가 스위칭 온(switched on)되며, 진폭 Ak 및 위상 을 갖는 RF 신호를 생성하는 단계 ―대응[0019]
하는 RF 스위치 넘버(number)(k)는 패스 스루 상태(pass through state)로 스위칭되고(switched), 모든 다른
모듈들은 턴 오프 상태(turned off state)에 있으며, 그리고/또는 대응하는 RF 스위치들은 부하 상태에 있고,
이 경우 대응하는 모듈로부터의 어떠한 신호도 패스 스루(passes through)되지 않음 ―; 및
- 진폭 및 위상 검출기를 이용하여, 진폭 Ak 및 위상 을 측정하는 단계[0020]
를 포함할 수 있다.[0021]
진폭 Ak 및 위상 값들은 모든 모듈들에 대해 측정되고, 각각 저장될 수 있으며, 하나의 모듈(r)의 값들이[0022]
기준 값들로서 선택될 수 있고, 모든 다른 모듈들에 대해, 기준 모듈(r)의 개개의 값들에 대한 차이 값들로서
진폭차 및 위상차 가 결정될 수 있다.
제 1 측정 모듈이 측정의 시작시 기준 모듈로서 선택될 수 있고, 그리고/또는 모든 다른 모듈들의 값들은 모듈[0023]
(k)의 모든 각각의 측정 이후, 특히 진폭차 및 위상차 를 결정 및 저장하는, 제 1 측정 모듈의 값들
과 비교될 수 있다. 기준 모듈(r)에 대한 것을 제외하고 진폭 Ak 및 위상 의 저장이 회피되거나 또는 생략
될 수 있다.
대안적으로, 모든 모듈들에 대해, 차례로, 진폭 Ak 및 위상 이 각각 측정되고 저장될 수 있으며, 측정 이후[0024]
에, 특히 모든 모듈들 중 평균 값에 가장 가까운 값들을 갖는 기준 모듈(r)이 선택될 수 있고, 그리고 진폭차
및 위상차 가 기준 모듈(r)의 값들과 관련하여 모든 각각의 모듈(k)에 대해 결정되고 저장될 수 있
다.
방법은 특히 컴퓨터에 의해 제어되는 자동 방법, 및/또는 특히 생산 또는 유지보수 동안에 수동 방법일 수[0025]
있다. 본 발명에 따른 장치 및 자동화된 방법을 사용하는 능력은, 장치의 사용 동안에 또한 조정들을
허용하며, 이 조정들은 예컨대 컴포넌트들의 노화 작용들에 의한 변화들로 인해 필요하다. 유지보수 동안에 예
컨대 연결선들의 교환들 이후에 쉽고 신속하게 장치를 조정하는 것이 가능하다. 장치의 고출력 RF 전력이 항상
수신될 수 있거나 또는 시간에 따라 보존될 수 있고, 전력 손실들이 회피되거나 또는 적어도 감소될 수 있다.
방법은 임의의 시간 기간(a period of time) 이후에, 특히 정기적으로 반복될 수 있다.[0026]
본 발명에 따른 RF 고전력 생성을 위한 설명된 방법과 관련된 장점들은, RF 고전력 생성을 위한 장치와 관련되[0027]
어 앞서 설명된 장점들과 유사하고, 그 역도 마찬가지이다.
등록특허 10-1793604
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도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부된 도면에 도시되는 예시된 실시예를 참조하여 이후에 추가로 설명되며, 도면에서:[0028]
도 1은 본 발명에 따른 RF 고전력 생성을 위한 장치(1)를 예시한다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
도 1에서, 본 발명에 따른 RF 고전력 생성을 위한 장치(1)가 도시되고, 이 장치(1)는, RF 입력들(3) 및 RF 출력[0029]
(4)을 갖는 전력 결합기(2)를 포함한다. 출력을 갖는 전력 증폭기 모듈들(5)은, 전송선(6)에 의해 전력 결합기
(2)의 개개의 입력(3)에 전기적으로 각각 연결된다. RF 스위치(7)가 개개의 RF 모듈의 출력과 전력 결합기(2)
에 대한 개개의 입력(3) 사이에 배열되는 모든 각각의 전송선(6)에 포함된다. 출력 전송선(6') 내, 출력(4)과
부하(11) 사이에서, 방향성 결합기(8)가 전력 결합기(2)의 RF 출력(4)에 전기적으로 연결된다. 진폭 및
위상 검출기가 순방향 신호 방향(10)으로 방향성 결합기(8)에 전기적으로 연결된다.
도 1에서 제 2 모듈(5)과 N번째 모듈(5) 사이의 도트 점(doted point)들에 의해 묘사된 N개의 RF 모듈 전력 증[0030]
폭기들(5)의 경우, 전력 결합기(2)의 N개의 입력들(3)은 입력 전송선(6)에 의해 개개의 전력 증폭기 모듈(5)에
전기적으로 각각 연결된다. 모든 각각의 입력 전송선(6)은 RF 스위치(7)를 포함하는데, 즉, 스위치(7)는 개개
의 모듈(5)의 출력과 전력 결합기(2)의 개개의 입력(3) 사이에서 전기적으로 상호연결된다. 각각의 스위치(7)
는 다른 스위치들과는 독립적으로 스위칭 온(switch on) 또는 스위칭 오프(switch off)될 수 있고, 예컨대, 특
히 컴퓨터를 포함하는 제어 유닛에 의해 외부에서 제어된다. 스위치는 예컨대 기계적 스위치 또는 핀-다이오드
일 수 있다. 스위치 오프 모드(switch off mode)에서, 스위치는 예컨대 50 옴(Ohm) 저항을 나타낼 수 있고, 개
개의 모듈(5)과 전력 결합기(2) 사이의 직접적인 전기 연결을 스위칭 오프(switching off)한다. 상기에서 그리
고 하기에서, 스위칭 온(switching on)이란 용어는 RF 신호가 패싱 스루(passing through)하고 있는 방식으로
사용되고, 스위칭 오프(switching off)란 용어는 RF 신호들의 패싱 스루(passing through)가 차단되는 방식으로
사용된다.
각각의 RF 모듈(5), 예컨대 모듈(k)은, 그것의 특정 진폭 Ak 및 위상 을 갖는 개별적인 저-레벨(level) RF[0031]
신호 입력을 갖는다. 진폭 Ak 및 위상 은 제어 유닛에 의해 조절/변경될 수 있고, 이 제어 유닛은 단순성
을 위해 도 1에 도시되지 않았다.
전력 결합기(2)의 출력(4)은 출력 전송선(6')에 의해 예컨대 외부 부하(11)에 전기적으로 연결된다. 외부 부하[0032]
(11)는 장치(1)에 의해 제공되는 고 RF 전력을 사용하는 메디컬(medical) 디바이스 또는 다른 전기 수용체일 수
있다. 전력 결합기(2)의 출력(4)과 부하(11) 사이에, 방향성 결합기(8)가 출력 전송선(6')에 의해 전기적으로
연결되며 이 출력 전송선(6')에 포함된다. 방향성 결합기(8)의 순방향 신호(10)는, 방향성 결합기(8)와 진폭
및/또는 위상 검출기(9) 사이의 전기 연결을 사용하여 전송된다.
검출기는 RF 신호의 진폭 및/또는 위상 을 함께 또는 별개로 측정하는데, RF 신호는 전력 결합기(2)[0033]
의 출력으로서 제공된다. 진폭 및 위상 의 값은 디바이스, 예컨대, 제어 유닛에 포함된 EPROM에 저
장되고, 그리고 장치(1)로부터, 각각, 전력 결합기(2)로부터의 최대 RF 출력 전력을 얻기 위해, 모든 각각의 모
듈(5)의 진폭 Ak 및 위상 의 값들을 정정하는데 사용된다.
전력 결합기(2)는, 모든 입력 신호들이 동일한 진폭 및 위상을 갖는다면, 입력들(3)로부터의 최소 반사 및 출력[0034]
(4)에서의 최대 전력이 달성되는 방식으로 동작한다. 서로 다른 전력 증폭기 모듈들(5)로부터 나오는 전송선들
(6)은, 이들이 임의적으로 선택될 수 있기 때문에, 상이한 진폭 감쇠 및 위상 변이들 을 전력 결합
기(2)의 개개의 입력 신호에 도입시킬 수 있다.
넘버 j가 기준 RF 모듈(5)의 넘버이고(j는 모든 모듈들(5)의 총 개수 N보다 더 작거나 또는 동일하고, 1과 동일[0035]
하거나 또는 그보다 큼(l≤j≤N)), 모든 다른 모듈들(5)이 j와 동일하지 않은 개개의 넘버 i(i≠j)를 갖는 경우
(i는 모든 모듈들(5)의 총 개수 N보다 더 작거나 또는 동일하고, 1과 동일하거나 또는 그보다 큼(l≤i≤N)), 넘
버 i를 갖는 모든 모듈들은 진폭 및 위상 구성을 위한 대상이다. 이는, 기준 모듈(5) 외의 모든 다른 모듈들
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(5)에 대해, 진폭 Ak 및 위상 이 조정/변경되어야 함을 의미한다.
모든 신호들의 균등 요건, 즉, 모든 모듈들(5)로부터의 신호들이 전력 결합기(2)의 개개의 입력에서 진폭 Ak 및[0036]
위상 이 동일해야 한다는 요건에 따라, 전력 결합기(2)에서 최대 전력 출력을 얻기 위해 그리고/또는 정상
시스템 성능을 얻기 위해, 모든 RF 증폭기 모듈들(5)의 진폭들 Ai 및 위상들 (모듈(i), l≤i≤N, i≠j)은
기준 RF 모듈(5)(모듈(j))에 대하여 진폭 감쇠 및 위상 변이 만큼 조정되어야 한다.
전력 결합기(2)의 출력(4)에 전기적으로 연결되는 방향성 결합기(8)의 순방향 신호 출력(10)에서 검출기(9)를[0037]
이용한 개별 모듈들(5)의 진폭 Ak 및 위상 의 측정들을 위해, RF 스위치들(7)이 사용된다. 전력 결합기
(2)의 출력에서 개별 모듈들(5)의 진폭 Ak 및 위상 을 측정함으로써, 단 한 개의 검출기(9)만이 요구된다.
이는, 모든 각각의 개별 모듈(5)의 진폭 Ak 및 위상 을 측정하기 위해, 전력 결합기(2)의 모든 각각의 단일
입력(3)에서 검출기들(9)을 갖는 장치(1)와 비교할 때, 장치(1)의 비용들 및 복잡성을 감소시킨다.
RF 신호는 스위치(7)의 제 1 상태에서 RF 스위치를 패싱 스루하고, 이 스위치는 다른 제 2 상태에서 임의적인[0038]
부하로서 동작한다. 스위치(7)는 예컨대, 한 번은 개방(open) 상태, 그리고 한 번은 50 옴(Ohm) 부하 상태인,
두 개의 상태들로 동작할 수 있다. RF 스위치들(7)은 예컨대 핀-다이오드들을 이용하여 또는 기계적 수단에 의
해 구현될 수 있다.
전력 결합기(2)의 출력 RF 전력을 최대화하기 위해, 즉, 모든 모듈들(5)을 진폭 Ak 및 위상 에 관해 조정[0039]
(align)하기 위해, 넘버 j를 갖는 기준 모듈(5)이 스위칭 온될(switched on) 수 있는데, 즉, 이 기준 모듈(5)이
신호를 생성한다. 이 모듈(j)의 개개의 RF 스위치(7)는 패스-스루 상태(pass-though state)로 있는데, 즉, 개
방 상태이다. 모든 다른 모듈들(5)(모듈(i), l≤i≤N, i≠j)은 턴 오프되고(turned off), 모든 개개의 RF 스위
치들(7)은 임의적인 부하 상태로 있는데, 즉, 폐쇄 상태이다.
단순성의 이유들로 전체적으로 도 1에 도시되지 않은 제어 유닛에 포함된 진폭 및 위상 검출기(9)[0040]
(또한, APD로 불림)는, 방향성 결합기(8)로부터의 "순방향" 신호(10)의 진폭 Ak 및 위상 을 측정한다. 이
런 특정한 경우에서, 이 진폭 및 위상 검출기(9)는 넘버 j를 갖는 기준 모듈(5)의 진폭 Aj 및 위상
을 측정한다.
넘버 j를 갖는 기준 모듈(5)의 진폭 Aj 및 위상 의 측정된 값은, 예컨대, 제어 유닛에 포함된 EPROM 및/또[0041]
는 컴퓨터에 저장된다.
동일한 절차가 모든 다른 모듈들(5)에 대해 반복된다. 넘버 i를 갖는 모듈(5)이 스위칭 온될 수 있는데, 즉,[0042]
이 모듈(5)이 신호를 생성한다. 이 모듈(i)의 개개의 RF 스위치(7)는 패스-스루 상태(pass-though state)로 있
는데, 즉, 개방 상태이다. 모든 다른 모듈들(5)은 턴 오프되고(turned off), 모든 개개의 RF 스위치들(7)은 임
의적인 부하 상태로 있는데, 즉, 폐쇄 상태이다. 진폭 및 위상 검출기(9)는, 방향성 결합기(8)로부
터의 "순방향" 신호(10)의, 즉, 넘버 i를 갖는 모듈(5)의 진폭 Ai 및 위상 을 측정한다. 넘버 i를 갖는 모
듈(5)의 진폭 Ai 및 위상 의 측정된 값들이 저장된다.
모든 N개 단일 모듈들(5)에 대한 진폭 Ak 및 위상 의 측정이 수행되었고 모든 값들이 저장된 이후에, 진폭[0043]
감쇠 및 위상 변이 의 값들이 기준 모듈(j)을 제외한 모든 각각의 단일 모듈(i)에 대해 계산된다.
값들은 모든 RF 증폭기 모듈들(i)(l≤i≤N, i≠j)에 대해 모듈(j)의 값과 모듈(i)의 값의 차이로서 계산된다.
기준 모듈(j)에 대한 진폭 감쇠 및 위상 변이 가 0으로 설정/설명된다.
진폭 감쇠 및 위상 변이 의 값은 관련 RF 모듈(i)로의 저-레벨 입력 신호에 대한 정정 신호로서 각[0044]
각 적용된다. 기준 모듈(j)의 경우, 어떠한 정정도 필요하지 않다. 모듈들(5)은 장치(1)의 사용중에 전부가
스위칭 온되고, 모든 RF 스위치들은 개방 상태로 있다. 모듈들(5)의 입력에 대한 적용되는 정정의 결과로서,
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모든 N개 모듈들(5)로부터의 신호들의 진폭 Ak 및 위상 은 전력 결합기(2)의 입력(3)에서 동일하다. 전력
결합기(2)의 입력들(3)에서 신호들의 차이들을 제거, 각각 최소화함으로써, 전력 결합기(2)의 출력 전력은 최대
화된다. 최대 출력 전력이 전기 수용체/부하(11)에 의해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들의 위에서 설명된 특징들은 서로 결합될 수 있고, 그리고/또는 최신 기술에서 알려진[0045]
실시예들과 결합될 수 있다. 예컨대, 전력 결합기(2)에서의 전력 손실들을 최소화하기 위한 방법의 설명된 단
계들은 설명된 순서로, 또는 시간상 상이한 순서로 적용될 수 있다. 기준 모듈(j)의 값을 사용하지 않고, 모든
모듈들(5)에 대한 모든 값들을 측정함으로써, 모든 모듈들(5)에 대해, 진폭 Ak 및 위상 의 임의적이고 미리
-정의된 값에 대한, 전력 결합기(2) 입력들(3)에서의 신호들의 교정이 수행될 수 있다. 진폭 감쇠 및 위
상 변이 의 계산을 위해, 진폭 Ak 및 위상 의 미리정의된 값이 사용되고, 계산은 모든 각각의 모듈들
(5)에 대해 개개의 측정된 값들을 이용하여 수행된다.
상이한 종류들의 스위치들(7), 예컨대, 단순한 전자식 또는 자동화된 기계식 온(on)/오프(off) 스위치들이 사용[0046]
될 수 있다. 연결선들(6, 6')은 예컨대 인쇄 회로 보드 트랙(printed circuit board track)들, 금속 와이어
(wire)들 및/또는 동축 케이블들의 방식으로 구현될 수 있다. 상이한 길이들 및 두께와 같은 치수들이 연결선
들에 대해 사용될 수 있다. 각각 연결된 검출기들(9)이 있거나 또는 없는, 하나보다 많은 수의 전력 결합기(2)
및/또는 하나보다 많은 수의 출력(4)이 사용될 수 있다. 출력 전력은 예컨대 전력 결합기(2)의 전체 출력 전력
의 분율(fraction)로서 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 설명된 장치 및 방법의 장점은, 전력 결합기 입력들(3)에서의 진폭 및 위상 밸런싱(balancing)[0047]
의 프로세스(process)가 신속하고 쉬울 수 있다는 점이다. 상이한 속성들을 갖는 전송선들을 사용하는, 특히,
길이, 전도율 및/또는 단면적이 상이한 전송선들을 이용하는 독립적 전송선 설계가 가능하다. 방법은
자동으로, 또는 부분적으로는 수동으로 수행될 수 있다. 전체 방법이 또한, 예컨대 유지보수 동안에, 어떠한
자동화된 단계도 없이, 수동으로 수행될 수 있다. 방법은, 장치의 생산 동안에, 유지보수 동안의 연결선들과
같은 컴포넌트들의 변경들 이후에, 또는 예컨대 컴포넌트 노화를 조정하기 위한 예컨대 정기적 시간 기간들 이
후에, 수행될 수 있다.
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