KR100636069B1

KR100636069B1 - 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100636069B1
Application number: KR1020030018084A
Authority: KR
Inventors: 이재호
Original assignee: 주식회사 이튼텔레콤
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2006-10-20
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: KR20040083582A

Abstract

본 발명은 대역분할을 이용한 에프엠(FM) 방송 재중계방법 및 장치에 관한 것으로, 외부 안테나와, 그 외부 안테나로부터 방송신호를 수신받아 저 잡음 증폭기로 적정한 크기의 신호로 증폭한 다음 이를 광으로 변환하여 광케이블을 통해 전송하는 FM 엘앤에이(LNA)와, 그 FM 앨엔에이로부터 광케이블을 통해 수신받은 신호를 대역에 따라 다른 이득을 가지도록 대역을 분할하여 증폭하여 균일한 출력을 가지게 한후 합산하고, 이를 전력증폭 한후 누설 동축케이블(RADIAX CABLE)을 통해 방사함과 아울러 조금 더 떨어진 곳에 높은 출력으로 방사하기 위해 광으로 변환하여 전송하는 메인 중계기와, 그 메인 중계기의 출력 신호를 광케이블을 통해서 전송받아 RF로 다시 변환되어져 필요한 곳에서 전력증폭 되고, 이를 누설 동축케이블을 통해 방사하는 서브 중계기를 포함하여 구성되며, 터널이나 지하철, 또는 건물의 지하 등 땅의 접지효과에 의해 전파가 미치지 못하는 지하환경에 FM 라디오 방송을 들을 수 있도록 FM방송을 중계하여 준다.

방송, 중계, 터널, 대역분할, 광

Description

대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계 방법 및 장치{A Method and Apparatus for FM broadcasting repeater using band division}

도 1은 본 발명에 의한 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치의 개요를 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 FM LNA의 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 메인 중계기의 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 대역분할회로의 구성도.

도 5는 본 발명에 의한 서브 중계기의 구성도.

도 6은 본 발명에 의한 대역분할 방식을 이용한 에프엠 방송 재중계 방법을 보인 흐름도.

도 7은 본 발명에 의한 대역분할 방식의 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 외부 안테나 20, 30, 30i : 누설동축케이블

100 : FM 엘앤에이(LNA) 101, 201 : 광케이블

110 : 고전압입력콘덴서 120 : FM 저역통과필터(LPF)

130 : 저전압 증폭부(MMIC) 140 : 감쇄기

150 : 광트랜스미터 160 : 전원공급기

210 : 광신호 수신부 220 : 대역분할증폭부

230 : 방송신호출력부 240 : 광트랜스미터

250 : 전원공급기 260 : 마이크로 콘트롤러

270 : 조작부 280 : 래치

290 : 표시부 300, 300i : 서브 중계기

본 발명은 터널이나 지하철, 또는 건물의 지하 등 땅의 접지효과에 의해 전파가 미치지 못하는 지하환경에 FM 라디오 방송을 들을 수 있도록 FM 방송을 중계하여 주는 대역분할을 이용한 에프엠(FM) 방송 재중계 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 터널이나 지하상가 및 지하시설물이나, 전파 간섭이 많은 산악지역등에서는 전파 차폐 및 간섭현상으로 인하여 라디오 방송신호의 수신이 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하고자 방송신호의 수신이 잘되는 지상에서 지상 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호를 증폭하여 터널이나 지하상가등의 내부에서 노출된 방사 안테나를 통해 방사함으로써 재중계 하고 있다.

기존의 FM 라디오 중계기의 방식에는 광대역방식, 스트레이트방식, 헤테로다인방식이 있는데 그 중 광대역 방식은 장치가 간단하며 비용이 저렴하고 추가되는 채널에 대하여 별도의 장치가 없어도 중계가 가능한 방식이지만 전력증폭기의 출력에는 한계가 있어 큰 신호와 작은 신호가 동시에 들어왔을 경우에는 큰 신호만 중계되고 작은 신호는 중계가 잘 되지 않는 경우가 있다.

즉 입력신호의 상태에 따라 영향을 많이 받는다. 또한 스트레이트방식과 헤테로다인방식은 공중에 방사되고 있는 채널을 선별하여 중계하여 주는 방식인데 이는 한 채널을 중계하기 위한 선별장치가 별도로 존재하여야 하기 때문에 여러 채널을 수신하기 위해서는 각 채널에 해당하는 선별장치를 원하는 채널 수 만큼 추가 하여야 한다. 그 때문에 장치가 복잡하고 비용이 비싸며 추가되는 방송이 있더라도 이를 중계할 수 없다.

따라서 추가되는 방송을 중계하기 위해서는 추가적으로 비용이 필요하게 된다. 또한 한 채널을 선별하기 위한 필터가 여러 단 사용되기 때문에 노화에 따른 필터조정이 필요하여 유지보수에 곤란함이 있다.

본 발명은 종래의 광대역 방식이 가진 장점과 헤테로다인방식이 가진 장점을 동시에 수용 할 수 있는 것으로 FM 전체 대역(대한민국은 20MHz 밴드 , 88MHz ~ 108MHz)을 일정대역 들의 조합으로 구성하여 각 대역들의 증폭도를 달리 함으로써 전력증폭기의 부담을 덜어주고 입력된 신호를 균일화 시킴으로써 여러 채널을 모두 높은 출력으로 중계해 줄 수 있도록 한 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

일반적인 방송신호는 가이드 채널을 사용함으로써 옆 채널간의 혼신을 방지하며 또한 지역마다 주파수 재사용을 위해 허가되는 방송의 주파수 간격도 조밀하게 허가되지 않는다.

이를 이용하여 들어오는 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하여 입력된 신호의 크기를 균일하게 하며, 각 밴드들의 중심주파수도 임의로 변경이 가능하도록 하여 재방송중계기의 설치자가 설정하는 방식에 따라 여러 밴드들의 조합을 달리하여 각 환경에 맞는 중계장치를 구성하게 된다.

이 밴드 조합을 이루는 필터들의 밴드 폭을 다양하게 할 수 있다. (예 : 8MHz , 5MHz , 2MHz 밴드 폭 등등) 추가되는 방송이 있을 경우에는 별도장치의 추가 없이 사용자의 기기조작에 의해서 방송을 할 수 있으며 한 채널을 선별하는 방식이 아니기 때문에 FM부가 방송이 있을 경우에도 이를 중계 할 수 있다.

그 외 특징으로 기존에 손실로 인하여 중계하기 힘든 비교적 먼 거리의 지역도 광으로 신호를 전송함으로써 양호하게 중계할 수 있다. 또한 손실이 적은 광케이블을 이용함으로써 차후 다른 시스템을 접목시키더라도 쉽게 확장을 할 수 있는 확장성을 가질 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법은, 외부 안테나를 통해 수신한 방송신호를 저잡음 증폭기를 통해서 적정 크기로 증폭하는 저잡음 증폭하여 광신호로 광케이블을 통해서 원격지의 메인 방송중계기 로 전송하는 전송과정과; 광신호를 수신하여 방송신호를 복원후 대역분할에 의해 각 대역별 서로 다른 이득으로 증폭하고 이를 합산후 전력증폭하여 누설동축 케이블을 통해서 방사함과 아울러 합산된 신호를 광신호로 변환하여 서브 중계기로 전송하는 메인 방송 중계 과정과; 서브 중계기에서 상기 광케이블을 통해 수신된 방송신호를 복원하여 전력증폭후 누설 동축케이블을 통해서 방사하는 서브 방송 중계과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 방법을 실현시키기 위한 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방송장치는, 외부 안테나와, 그 외부 안테나로부터 방송신호를 수신받아 저 잡음 증폭기로 적정한 크기의 신호로 증폭한 다음 이를 광으로 변환하여 광케이블을 통해 전송하는 FM 엘앤에이(LNA)와, 그 FM 앨엔에이로부터 광케이블을 통해 수신받은 신호를 대역에 따라 다른 이득을 가지도록 대역을 분할하여 증폭하여 균일한 출력을 가지게 한후 합산하고, 이를 전력증폭 한후 누설 동축케이블(RADIAX CABLE)을 통해 방사함과 아울러 조금 더 떨어진 곳에 높은 출력으로 방사하기 위해 광으로 변환하여 전송하는 메인 중계기와, 그 메인 중계기의 출력 신호를 광케이블을 통해서 전송받아 RF로 다시 변환되어져 필요한 곳에서 전력증폭 되고, 이를 누설 동축케이블을 통해 방사하는 서브 중계기를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.

상기 대역분할 증폭은, 적어도 하나 이상 복수개의 대역으로 분할하되, 설치자가 설정하는 방식에 따라 여러 밴드들의 조합을 달리하여 각 환경에 맞는 복수의 대역들의 조합이 이루어지도록 하여 대역별 증폭을 하는 것을 특징으로 한다.

상기 대역분할 증폭은, 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하여 입력된 신호의 크기를 균일하도록 증폭하여 합산하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,제2RF믹서는, 사용자에 의해 설정된 중심주파수로 마이크로 콘트롤러가 PLL의 주파수를 가변시켜 상기 제1,제2믹싱단계의 중심주파수를 가변시킬수 있도록 이루어진다.

상기 서브 중계기로의 전송은, 적어도 하나 이상 복수개의 광트랜스미터를 구비하여 하나이상 복수의 서브 중계기로 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 FM라디오 방송 중계장치 이외에도 단방향 다채널 방송용 중계장치에 사용이 가능하며, 디지터 방송신호의 중계에도 적용할 수 있다.

이러한 본 발명의 특징은 대역분할에 의해 각 대역별 신호의 수신세기에 의해 증폭후 균등한 크기가 되도록 각 대역 분할과 대역별 증폭이득을 달리해서 증폭한다는데 특징이 있으며, 이는 FM 지하 재방송 중게기에 적용할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치의 개요를 보인 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 크게 FM LNA(100)와, 메인 중계기(MAIN REPEATER)(200)와, 적어도 하나 이상의 서브 중계기(SUB REPEATER)(300)(300i)로 구성되어 있으며, 터널의 개수 또는 방송지역의 확장 여하에 따라 서브중계기(300i)를 증설할 수 있다.

상기 FM LNA(100)는 외부 FM안테나(10)를 통해 방송신호를 수신받고, 광케이블(101)을 통해서 메인중계기(200)로 방송신호를 전송하도록 이루어지고, 메인중계기(200)에서 복수개의 서브 중계기(300, 300i)로 광케이블(201)을 통해 방송신호를 전송하며, 메인중계기(200)와 서브 중계기(300, 300i)에서는 각각 누설 동축케이블(20)(30, 30i)를 통해서 방송신호를 재중계하도록 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은, 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 안테나를 통해 수신한 방송신호를 저잡음 증폭하여 광신호로 광케이블을 통해서 원격지의 메인 방송중계기(200)로 전송하는 전송과정(S100)과, 광신호를 수신하여 방송신호를 복원후 대역분할에 의해 각 대역별 서로 다른 이득으로 증폭하고 이를 합산후 전력증폭하여 누설동축 케이블을 통해서 방사함과 아울러 합산된 신호를 광신호로 변환하여 서브 중계기(300)로 전송하는 메인 방송 중계 과정(S200)과, 서브 중계기(300)에서 상기 광케이블을 통해 수신된 방송신호를 복원하여 전력증폭후 누설 동축케이블을 통해서 방사하는 서브 방송 중계과정(S300을 수행하게 된다.

먼저, 상기 FM LNA(100)에서는, 이는 외부의 FM신호를 받아 저 잡음 증폭기로 적정한 크기의 신호로 증폭한 다음 이를 광으로 변환하여 메인 중계기(200)로 전송하여 준다. 광으로 전송하기 때문에 거리의 제약을 많이 받지 않으며 공사가 용이하다.

상기 메인 중계기(200)로 들어온 신호는 대역에 따라 다른 이득을 가지게 되어 대체적으로 균일한 출력을 가지게 되고 이를 전력증폭 하여 누설 동축케이블(RADIAX CABLE)(20)을 통해 방사된다. 또한 이러한 신호를 조금 더 떨어 진 곳에 높은 출력으로 방사하기 위해 광으로 변환하여 서브 중계기(300)(300i)로 보내게 된다.

상기 서브 중계기(300, 300i)로 보내어진 신호는 RF로 다시 변환되어져 필요한 곳에서 전력증폭 된다. 또한 이러한 서브중계기(300, 300i)는 필요한 곳의 수에 맞추어 증설이 가능하다.

외부 안테나를 통해 수신한 방송신호를 저잡음 증폭하여 광신호로 광케이블을 통해서 원격지의 메인 방송중계기(200)로 전송하는 전송과정(S100)은, FM LNA(100)에 의해 수행되며, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 FM LNA의 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 입력 회로에 고압의 DC전원이 들어가는 것을 방지해 주는 고전압 콘덴서(110)와, 입력신호 중 FM 신호 외의 입력신호를 들어오지 못하게 하는 FM 저역통과필터(LPF)(120)와, 그 저역통과 필터(120)를 통해 입력되는 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(130)와, 그 증폭기(130)의 출력과 다음단의 임피던스 매칭을 위한 2dB 감쇄기(140)와, 감쇄기(140)에 의해 임피던스 매칭된 신호를 광케이블(101)을 통해 전송하기 위한 광 트랜스미터(150) 및 각부에 전원을 공급하는 전원 공급기(160)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 FM LNA(100)는, 입력된 신호 중 급작스런 서지나 DC등은 고전압 입력 콘덴서(110)에 의해 차단되고, 입력 신호 중 FM대역보다 낮은 신호는 FM안테나에서 쉽게 잡히지 않고 FM대역보다 높은 신호는 FM저역통과필터(LPF)(120)에서 제거된다. 이렇게 입력된 FM신호를 잡음지수가 낮은 저잡음 증폭기(MMIC)(130)에서 증폭하여 광 트랜스미터(150)로 전송된다. 이때 광 트랜스미터(150)와 증폭기(130)와의 임피던스 매칭을 보다 확실하게 하기 위하여 2dB 감쇄기(140)를 사이에 삽입 하였다.

상기 FM LNA(100)에서 광케이블(101)을 통해 전송된 신호는 메인중계기(200)에서 수신하여 방송 중계를 하는데, 그 메인 중계기(200)에서는 광신호를 수신하여 방송신호를 복원후 대역분할에 의해 각 대역별 서로 다른 이득으로 증폭하고 이를 합산후 전력증폭하여 누설동축 케이블을 통해서 방사함과 아울러 합산된 신호를 광신호로 변환하여 서브 중계기로 전송하는 메인 방송 중계 과정(S200)을 수행한다.

상기 메인 방송 중계 과정(S200)은, 광케이블을 통해 수신된 방송신호를 광리시버로 수신하여 FM신호로 변환하여 잡음제거 후 증폭하는 광신호 수신단계(S210)와, 수신된 광신호를 복수의 신호단으로 분배하여 대역별로 분할하고 이를 각 대역별로 이득을 서로 다르게 증폭하고 다시 합산하는 대역분할 증폭단계(S220)와, 그 대역분할후 증폭이 이루어져 합산된 신호를 필터링하고 다시 증폭한 후 전력증폭을 하여 누설 동축케이블을 통해 방사하는 방송신호 출력단계(S240)와; 상기 방송신호 방사단계에서 필터링 후 증폭된 신호를 분배기를 통해 분배하여 (S230) 광트랜스미터를 통해 광신호로 변환하여 광케이블(201)을 통해서 서브 중계기(300)로 전송하는 전송단계(S250)를 수행하게된다.

상기와 같은 메인 방송 중계과정을 수행하기 위한 메인 방송 중계기는 도 3에 도시된 바와 같이 구성된다.

도 3은 본 발명에 의한 메인 중계기의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 광케이블(101)로부터 입력되는 신호를 고압콘덴서를 포함하는 광리시버(211)를 통해 수신하여 대역통과필터(212)를 통한후 AGC 증폭부(213)를 통해 다음단에서 처리하기 알맞은 크기로 증폭을 하는 광신호 수신부(210)와, 그 광신호 수신부(210)의 신호를 입력신호 분배기(221)를 통해 분배하여 각 대역별로 다수개의 대역분할회로(222)를 통해 하는 각각 다른 이득으로 증폭하고 출력신호 합산기(223)를 통해서 합산하여 출력하는 대역분할증폭부(220)와, 그 대역분할증폭부(220)의 출력을 밴드패스필터(231)를 통하고 이득 증폭부(232)를 통한후 분배기(233)를 통해서 전력증폭기(234) 및 전력 저역통과필터(235)를 통한후 누설 동축케이블(20)을 통해서 방송신호를 방사하는 방송신호 출력부(230)와, 상기 방송신호 출력부(230)의 상기 분배기(233)에서 분배된 신호를 광신호로 변환하여 광케이블(201)을 통하여 적어도 하나 이상의 서브 중계기(300)로 방송신호를 전송하는 적어도 하나 이상 구비되는 광트랜스미터(240)와, 상기 대역분할증폭부(220)의 각 대역분할회로의 PLL 중심주파수 대역을 조정하기 위한 마이크로 콘트롤러(260)와, 그 마이크로 콘트롤러(260)를 통해 중심주파수 설정을 하기 위한 조작부(270)와, 설정 중심주파수 정보를 저장하는 래치(280)와, 조작 및 동작 상태를 표시하는 표시부(290)와, 상기 각부에 전원을 공급하는 전원공급기(250)를 포함하여 구성된다.

이와같이 구성되는 메인 중계기(200)는, 상기 FM LNA(100)로부터 광으로 전송되어진 신호를 광리시버(211)를 통해서 다시 FM신호로 변환하고 변환과정에 생긴 다른 신호들을 20MHz 밴드패스필터(BPF)(212)로 제거한다. ACG증폭부(213)를 통해 알맞은 크기로 증폭되어진 신호는 9분배기(221)를 지나 각각의 대역분할회로(222)로 입력 되어진다. 즉 20MHz 밴드를 9개의 주파수 대역으로 분할하여 각각 다른 이득으로 증폭하며, 9개로 분할 하여야 할 이유가 없다면 더 작은 수로 대역을 분할하고, 분배기(221)의 남은 단자는 임피던스 매칭을 위해 더미 처리한다.

여기서 상기 상기 대역분할 증폭부(220)는, 도 7에 도시된 바와 같은 대역분할 증폭단계(S220)를 수행하는데, 이는 분배기(221)에서 분배되어 입력된 방송신호를 믹서를 통해 PLL의 중심주파수와 믹싱하여 중간주파수 대역으로 변환하는 제1믹싱단계와, 그 중간주파수 대역으로 변환한후 임피던스 매칭을 위한 감쇄 및 소정 크기로 증폭하는 증폭단계와, 증폭된 신호를 원하는 주파수 대역폭 만을 통과시켜 필터링하는 대역필터링 단계와, 그 원하는 주파수 대역의 신호를 PLL의 중심주파수와 믹싱하여 원래 대역의 주파수로 변환시킨후 필터링하여 출력하는 제2믹싱단계를 수행하도록 이루어진다.

상기와 같은 대역분할 증폭방법은 도 4에 도시된 본 발명에 의한 대역분할회로에서 수행된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 대역분배기(221)로부터 입력된 신호의 잡음제거 필터링을 하는 저역통과필터(401)와, 그 저역통과 필터(401)의 출력신호를 중간주파 대역으로 변환하는 제1RF 믹서(402)와, 그 제1RF 믹서(402)의 중간주파 신호를 다음단과의 임피던스 매칭을 위해 감쇄시키는 가변감쇄기(403)와, 그 가변감쇄기(403)의 출력신호를 소정의 크기로 증폭하는 증폭부(404)와, 그 증폭부(404)의 출력신호를 소정의 대역만 통과시켜 대역분할를 하는 소우(SAW) 대역통과필터(405)와, 그 대역통과 필터(405)를 통해 소정대역만 통과된 주파수 대역 을 가지도록 믹서시키는 제2RF믹서(406) 및 그 제2 RF믹서(406)의 신호를 필터링하여 출력하는 저역통과 필터(407)와, 주파수 가변기능을 가지고서 상기 제1, 제2 RF믹서(406)의 중심주파수 대역을 조절하기 위한 PLL(408)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 대역 분할 회로(222)는, 전체 20MHz대역의 신호는 대역분할회로(222)로 입력되면, 저역통과필터(401)를 통한 후 제1 RF믹서(402)를 통해 중간주파수 대역으로 변환되게 되고, 가변 감쇄기(403) 및 증폭부(404)를 통해서 적당한 크기로 조정되어진 후 SAW 필터(405)를 통해 원하는 주파수 대역만 걸러지게 된다. 이를 다시 제2 RF믹서(406)를 통해 원래의 대역으로 변환하게 되면 SAW필터의 대역에 해당하는 만큼의 주파수대역을 가지게 되며, 이 주파수 대역의 중심주파수는 PLL(408)의 주파수에 따라 변화시킬 수 있다. 즉 SAW필터(405)의 대역폭에 따라서 대역의 폭이 정해지고 PLL(408)의 주파수에 따라 중심주파수가 바뀌어 지게 된다. 여기서는 SAW 필터(405)의 대역은 0.5 ~ 10MHz 대역을 예로 하였다.

그리고, 상기 PLL(408)은, 설치자가 현장의 방송 수신감도를 미리 측정하여 수신강도에 의해 대역으로 할당하고, 각 대역으로 분할될 수 있도록 마이크로 콘트롤러(260)에 미리 분할할 대역별 중심주파수를 설정하고, 마이크로 콘트롤러(260)가 설정된 각 대역별 중심주파수에 의해 PLL(408)의 주파수를 가변시켜 상기 제1,제2RF믹서(402)(406)의 중심주파수를 가변시킬 수 있도록 이루어진다.

즉, 상기 PLL의 중심 주파수는 마이크로 콘트롤러(260)에 의해 중심주파수를 제어하여 설정하게 되며, 이는 조작부(270)를 통해 사용자가 조작하면 래치(280)에 저장하여 설정치를 이용해서 마이크로 콘트롤러(260)가 제어하게 되는 것이다. 여 기서 조작부(270)는 별도 구비된 PLC조작부일수도 있지만 PLC나 노트북 컴퓨터등을 연결하여 마이크로 콘트롤러(260)에 설정제어를 할수 있는 수단이면 된다. 이 경우 표시부(290)는 동작 상태 표시용 LED만 구비해도 된다.

여기서, 상기 증폭부(404)는, 설치자가 미리 실험에 의해 현장의 수신감도를 측정하여 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하도록 마이크로 콘트롤러(260)에 증폭 이득을 설정하고, 그 마이크로 콘트롤러(260)가 상기 증폭부의 증폭 이득을 제어하여 입력된 신호의 크기가 각 대역별로 대체적으로 균일하도록 증폭하는 것이다. 물론 대역을 분할 하는 방법에 있어서도 미리 수신 감도에 때른 대역별로 분할 할수 있도록 PLL의 중심 주파수를 설정하여 마이크로 콘트롤러 에 의해 제어하게 한다.

여기서, 상기 마이크로 콘트롤러(260)를 사용하지 않고 각 증폭부(404)에 가변저항을 설치하여 설치자가 중계기 설치시에 각 대역별로 증폭 이득을 수동을 세팅시켜 구성할 수도 있으며, 이는 마이크로 콘트롤러를 사용하지 않고 장치를 단순 구조로 구성하기 위한 것이다.

이런 대역분할회로(222)를 통해 20MHz 대역을 일정 대역들의 조합으로 이루게 되고 각 대역의 증폭도를 다르게 조절하여 입력신호를 각 대역별 크기가 대체적으로 균일하게 할 수 있는 것이다. 여기서 균일하도록 한다는 의미는 각 대역별 신호의 크기가 동일하게 한다는 의미가 아니라 증폭후의 각 대역별 신호의 세기가 소정 범위 이내에 모두 만족하도록 함으로써, 합산후 방사하였을때, 전 대역이 고른 수신감도를 나타낼수 있도록 하는 것이다.

따라서, 대역분할회로(222)를 통해서 각 대역별로 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하여 입력된 신호의 크기를 균일하게 하며, 각 밴드들의 중심주파수도 임의로 변경이 가능하도록 하여 재방송중계기의 설치자가 설정하는 방식에 따라 여러 밴드들의 조합을 달리하여 각 환경에 맞는 중계장치를 구성할 수 있다.

여러 개의 대역분할회로(222)에서 나온 각각의 신호들은 9WAY 합산기(223)를 통해 합쳐지게 되어 20MHz의 밴드를 이루게 되고, 그 뒤 저역통과 필터(231)를 통해 PLL주파수(로컬주파수)는 제거되고 FM신호만 남게 도며, 이득 증폭부(232)를 통해서 소정크기로 증폭된다.

이렇게 조절된 신호들 분배기(233)를 통해 여러 개의 SUB 중계기(REPEATER)(300, 300i)로 갈 수 있도록 하여주고, 분배된 신호 중 하나는 메인 중계기(MAIN REPEATER) 내부의 전력증폭기(234)를 통하여 증폭되어진 후 파워저역통과필터(LPF)(235)를 통해 스퓨리어스가 제거되고, 누설 동축케이블(20)을 통해 지하환경에 방사된다. 또한 분배되어진 나머지 신호들은 광 트랜스미터(240)를 통해 광으로 변환된 광케이블(201)을 통해서 후 각각의 서브 중계기(SUB REPEATER)로 전송되어진다.

도 5는 본 발명에 의한 서브 중계기의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 광 케이블(201)을 통해서 메인 중계기(200)로부터 전송된 신호를 수신받는 광리시버(310)와, 그 광리시버(310)의 신호에서 소정 대역만을 통과시키는 대역통과필터(320)와, 그 소정댜역으로 걸러진 신호를 방사하기 위한 소정 크기로 증폭하는 드라이브 증폭부(330)와, 증폭된 신호의 전력을 증폭하는 전력증폭기(340)와, 전력증폭된 신호의 잡음을 제거하여 누설 동축케이블(30)을 통해서 방사하는 FM 저역통과필터(350)와, 각부 전원을 공급하는 전원 공급기(360)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 서브 중계기(300)는, 입력된 광 신호들은 광 리시버(310)를 통해 RF신호로 변환되고 변환과정에서 생성된 다른 신호들은 대역통과필터(BPF)(320)를 지나면서 제거된다. 이러한 신호를 드라이브 앰프(330)에서 적당한 신호로 증폭하고, HPA(전력증폭기)(340)에서 증폭되어진 후 LPF(350)를 통해 스퓨리어스가 제거되어 누설 동축케이블(30)로 방사되어진다.

이와 같은 본 발명에서는 중계기 내의 거의 모든 회로는 자동으로 조절 할 수 있게 되어 있으나 사용자의 설정에 따라 대역분할 회로의 중심주파수는 변경하여야 하므로 이는 마이크로 콘트롤러(260)와 래치(280)를 사용하여 디지털로 제어한다. 즉, 사용자가 조작부(270)를 통해 표시부(290)를 보면서 중계 주파수를 설정하고, 마이크로 콘트롤러(260)는 래치(280)에 각 대역분할회로(222)의 PLL들의 중신 주파수 제어를 위한 정보를 저장하여두고, 그 정보에 의거하여 PLL의 로컬 주파수를 변경하면 대역분할 회로의 중심주파수가 변경되므로 PLL의 주파수설정만 제어하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 대역분할회로를 통해서 각 대역별로 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴 드는 낮은 이득으로 증폭하여 입력된 신호의 크기를 균일하게 하며, 각 밴드들의 중심주파수도 임의로 변경이 가능하도록 하여 재방송중계기의 설치자가 설정하는 방식에 따라 여러 밴드들의 조합을 달리하여 각 환경에 맞는 중계장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 별도장치의 추가 없이 사용자의 기기조작에 의해서 방송을 할 수 있으며 한 채널을 선별하는 방식이 아니기 때문에 FM부가 방송이 있을 경우에도 이를 중계 할 수 있는 효과가 있다.

또하느 본 발명은 기존에 손실로 인하여 중계하기 힘든 비교적 먼 거리의 지역도 광으로 신호를 전송함으로써 양호하게 중계할 수 있는 효과가 있고, 손실이 적은 광케이블을 이용함으로써 차후 다른 시스템을 접목시키더라도 쉽게 확장을 할 수 있는 확장성을 가지는 효과가 있다.

Claims

외부 안테나를 통해 수신한 방송신호를 저잡음 증폭기를 통해 적정 크기로 증폭한 후 원격지의 메인 방송중계기로 전송하는 전송단계와;

상기 수신된 방송신호를 광리시버로 수신하여 잡음 제거한 후 증폭하는 광신호 수신단계;

수신된 광신호를 복수의 신호단으로 분해하여 대역별로 분할하고 이를 각 대역별로 이득을 서로 다르게 증폭하고 다시 합산하는 대역분할 증폭단계;

그 대역분할 후 증폭이 이루어져 합산된 신호를 필터링하고 다시 증폭한 후 전력 증폭을 하여 누설 동축케이블을 통해 방사하는 방송신호 출력단계;

상기 방송신호 방사단계에서 필터링 후 증폭된 신호를 분배기를 통해 분배하여 광트랜스미터를 통해 광신호로 변환하여 서브 중계기로 전송하는 전송단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법.
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제1항에 있어서,

상기 대역분할 증폭단계는,

적어도 하나 이상 복수개의 대역으로 분할하되, 설치자가 설정하는 방식에 따라 여러 밴드들의 조합을 달리하여 각 환경에 맞는 복수의 대역들의 조합이 이루어지도록 하여 대역별 증폭을 하는 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법.
제1항에 있어서,

상기 대역분할 증폭단계는,

방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하여 입력되는 신호의 크기를 균일하도록 증폭하여 합산하는 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법.
제1항에 있어서,

상기 대역분할 증폭단계는,

분배기에서 분배되어 입력된 방송신호를 믹서를 통해 PLL의 중심주파수와 믹싱하여 중간주파수 대역으로 변환하는 제1믹싱단계와,

그 중간주파수 대역으로 변환한 후 임피던스 매칭을 위한 감쇄 및 소정크기로 증폭하는 증폭단계와,

증폭된 신호를 원하는 주파수 대역폭만을 통과시켜 필터링하는 대역필터링 단계와,

그 원하는 주파수 대역의 신호를 PLL의 중심주파수와 믹싱하여 원래 대역의 주파수로 변환시킨 후 필터링하여 출력하는 제2믹싱단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법.
제6항에 있어서,

상기 제1, 제2믹싱단계는,

사용자에 의해 설정된 중심 주파수로 마이크로 콘트롤러가 PLL의 주파수를 가변시켜 상기 제1, 제2밍식단계의 중심주파수를 가변시킬 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법.
제1항에 있어서,

상기 서브 중계기로 전송되는 단계는,

적어도 하나 이상 복수개의 광트랜스미터를 구비하여 하나 이상 복수의 서브 중계기로 전송하는 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계방법.
전파가 미치지 못하는 환경에 방송을 들을 수 있도록 방송신호를 중계하여 주는 방송 재중계장치에 있어서,

공중파 방송신호를 수신하는 외부 안테나와,

그 외부 안테나로부터 방송신호를 수신 받아 저잡음 증폭기로 적정한 크기의 신호로 증폭한 다음 이를 광으로 변환하여 전송하는 FM 엘앤에이(LNA)와,

그 FM 앨엔에이로부터 수신받은 신호를 대역에 따라 다른 이득을 가지도록 대역을 분할하여 증폭하여 균일한 출력을 가지게 한 후 합산하고, 이를 전력 증폭한 후 누설 동축케이블(radiax cable)을 통해 방사함과 아울러 조금 더 떨어진 곳에 높은 출력으로 방사하기 위해 광으로 변환하여 전송하는 메인 중계기와,

그 메인 중계기의 출력신호를 전송 받아 RF신호로 다시 변환되어 필요한 곳에서 전력 증폭한 후 이를 누설 동축케이블을 통해 방사하는 서브 중계기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치.
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제9항에 있어서,

상기 메인 중계기는,

상기 입력되는 신호를 고압콘덴서를 포함하는 광 리시버(211)를 통해 수신하여 대역통과필터(212)를 통한 후 AGC 증폭부(213)를 통해 다음 단에서 처리하기 알맞은 크기로 증폭하는 광신호 수신부(210)와,

그 광신호 수신부(210)의 신호를 입력신호 분배기(221)를 통해 분배하여 각 대역별로 다수개의 대역분할회로(222)를 통해 하는 각각 다른 이득으로 증폭하고 출력신호 합산기(223)를 통해서 합산하여 출력하는 대역분할 증폭부(220)와,

그 대역분할 증폭부(220)의 출력을 밴드패스필터(231)를 통하고 이득 증폭부(232)를 통한 후 분배기(233)를 통해서 전력증폭기(234) 및 전력 저역통과필터(235)를 통한 후 누설 동축케이블(20)을 통해서 방송신호를 방사하는 방송신호 출력부(230)와,

상기 방송신호 출력부(230)의 상기 분배기(233)에서 분배된 신호를 광신호로 변환하여 광케이블(201)을 통하여 적어도 하나 이상의 서브 중계기(300)로 방송신호를 전송하는 적어도 하나 이상 구비되는 광트랜스미터(240)와,

상기 대역분할 증폭부(220)의 각 대역분할회로의 PLL 중심주파수 대역을 조정하기 위한 마이크로 콘트롤러(260)와,

그 마이크로 콘트롤러(260)를 통해 중심 주파수 설정을 위한 조작부(270)와,

설정 중심주파수 정보를 저장하는 래치(280)와,

조작 및 동작상태를 표시하는 표시부(290)와,

상기 각부에 전원을 공급하는 전원 공급기(250)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치.
제11항에 있어서,

상기 대역분할회로는,

대역분배기(221)로부터 입력된 신호의 잡음제거 필터링을 하는 저역통과필터(401)와,

그 저역통과필터(401)의 출력신호를 중간주파수 대역으로 변환하는 제1RF믹서(402)와,

그 제1RF믹서(402)의 중간주파 신호를 다음 단과의 임피던스 매칭을 위해 감쇄시키는 가변감쇄기(403)와,

그 가변 감쇄기(403)의 출력신호를 소정의 크기로 증폭하는 증폭부(404)와,

그 증폭부(404)의 출력신호를 소정의 대역만을 통과시켜 대역분할을 하는 소우(SAW) 대역통과필터(405)와,

그 대역통과필터(405)를 통해 소정대역만 통과된 주파수 대역을 가지도록 믹서시키는 제2RF믹서(406)와,

그 제2RF믹서(406)의 신호를 필터링하여 출력하는 저역통과필터(407)와,

주파수 가변기능을 가지고서 상기 제1, 제2RF믹서(402)(406)의 중심주파수 대역을 조절하기 위한 PLL(408)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치.
제12항에 있어서,

상기 증폭부는,

설치자가 미리 실험에 의해 현장의 수신감도를 측정하여 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하도록 마이크로 콘트롤러에 증폭 이득을 설정하고, 그 마이크로 콘트롤러가 상기 각 대역별 증폭부의 증폭 이득을 제어하여 입력된 신호의 크기가 각 대역별로 균일하도록 증폭하는 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치.
제12항에 있어서,

상기 증폭부는,

설치자가 미리 실험에 의해 현장의 수신감도를 측정하여 방송 중 약한 신호들이 있는 밴드는 높은 이득으로, 강한 신호들이 있는 밴드는 낮은 이득으로 증폭하도록 각 증폭부의 증폭이득을 가변저항을 통해 수동으로 설정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치.
제12항에 있어서,

상기 PLL은,

설치자가 현장의 방송 수신감도를 미리 측정하여 수신감도에 의해 대역으로 할당하고, 각 대역으로 분할될 수 있도록 마이크로 콘트롤러에 미리 분할할 대역별 중심주파수를 설정하고, 마이크로 콘트롤러가 설정된 각 대역별 중심 주파수에 의해 PLL의 주파수를 가변시켜 상기 제1, 제2RF믹서의 중심주파수를 가변시킬 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 대역분할을 이용한 에프엠 방송 재중계장치.
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