KR100353861B1 - 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널선택 장치 및 그 방법 - Google Patents

주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널선택 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 광대역 주파수의 자동 채널 선택 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은 주파수 매핑 함수를 이용하여 광대역 주파수 채널을 자동으로 선택하기 위한 자동 채널 선택 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있음.
또한, 본 발명은 튜닝 주파수의 특성이 변하는 경우에도 주파수를 보정하여 광대역 주파수 채널을 자동적으로 선택할 수 있는 자동 채널 선택 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은 주파수 매핑 근사함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에 있어서, 수신되는 주파수 중 불필요한 대역외 주파수를 제거하고 남은 주파수를 동조 전압의 제어에 따라 대역별로 분할하기 위한 주파수 대역 분할 수단; 상기 주파수 대역 분할 수단을 통과한 상기 주파수를 선택하고자 하는 대역의 중간 주파수로 변환하기 위하여 이중 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환 수단; 상기 주파수 변환 수단의 이중 주파수 변환을 제어하기 위한 제 1 제어 수단; 및 외부로부터 입력되는 채널 선택 신호에 따라 이미 저장되어있는 주파수 특성 정보 중 상기 채널에 해당하는 주파수 정보를 상기 제 1 제어 수단에 제공하며, 해당 주파수 대역의 동조 전압을 상기 주파수 대역 분할 수단에 제공하기 위한 제 2 제어 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 디지털 텔레비젼(DTV) 등에 이용됨.

Description

주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치 및 그 방법{DTV Tuner Apparatus And Method For Broadband Auto Frequency Channel Selection Using Approximated Frequency Mapping Function}
본 발명은 광대역 주파수의 자동 채널 선택 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치 및 그방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
상용화된 텔레비젼(TV) 수상기는 원하는 TV 채널을 자동적으로 선택할 수 있어야 하며, 수신되는 TV 화질을 저하시키거나 TV 방송 난시청 상태를 유발시킬 수 있는 간섭 신호, 영상 신호, 중간 주파수 비트(IF Beat : Intermediate Frequency Beat)(이하, 간단히 "IF Beat"라함) 및 스퓨리어스 신호를 억제시킬 수 있어야 한다.
이러한 신호들에 의해서 TV 수신기에 미치는 영향은 크게 세가지로 분류할 수 있다.
첫째는 시청중인 TV 채널이 인접 대역들의 큰 간섭 신호에 의한 영향으로 튜너(Tuner) 전치단의 저잡음 증폭기 및 믹서가 포화되어 TV 시청이 불가능한 현상이 발생한다.
둘째로는 인접 대역의 두개 혹은 그 이상의 큰 간섭 신호에 의한 상호 변조 성분이 시청중인 TV 채널의 통과 대역에 존재하여 TV 수신 감도를 악화시키는 경우이다.
셋째로는 수신기의 영상 신호 및 IF Beat 성분에 해당하는 신호가 유입되거나 수신기에서 발생하여 원하는 TV 정보가 포함된 중간 주파수 성분으로 주파수 변환되어 TV 수신 감도를 저하시키는 경우이다.
위의 세가지 문제점을 해결하고자 하는 몇 가지 방법이 제안되어 있다.
도 1 은 일반적인 이중 주파수 변환용 튜너(Tuner)의 일실시예 구성도로서, 부가적인 회로없이 수신 경로상에서 TV 채널 자동 주파수 선택이 가능하고 영상 신호, IF Beat 및 국부 전력에 의한 스퓨리어스 성분들을 억제시킨다.
그러나, 이 구조는 다 채널 방송 신호들을 동시에 수신할 경우에 원하지 않는 다른 강한 방송 간섭 신호들의 억압이 불가능하여 수신기의 동작 영역이 작아지고, 최악의 경우에 저잡음 증폭기 및 믹서가 전력 포화 상태에 들어갈 수 있다는 문제점이 있다.
도 2 는 종래의 NTSC(National Television Systems Committee) TV 튜너의 일실시예 구성도로서, 현재 상용화된 아날로그 방송용 튜너(Tuner)(세개 대역용)이며, 도 1 과 마찬가지로 TV 채널 자동 선택이 가능하다.
이 구조는 튜너 전치단에 대역 통과 여파기 대신 능동 트래킹 여파기를 이용하여 외부의 다른 강한 방송 간섭 신호들의 억압(VHF 대역은 10MHz 이상, UHF 대역은 30MHz 이상의 신호)이 가능하여 수신기의 동작 영역이 넓어지지만, 다 채널 방송 신호 수신 시 한번의 주파수 변환으로 인하여 영상 신호 및 IF Beat 성분들이 수신기에 유입되어 원하는 IF 신호 대역 내에 존재하여 수신기의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
즉, 현재 상용화된 NTSC(National Television Systems Committee, 미국, 한국, 일본 등에서 사용하고 있는 컬러 텔레비젼 송수신 방식의 하나)(이하, 간단히 "NTSC"라함) 튜너(Tuner) 및 개발 중인 지상파 디지털 방송을 위한 TV 튜너(Tuner)(이하 "DTV 튜너(Tuner)"라함)는 50-810MHz의 방송 입력 주파수를 수신하여 방송 채널들(CH2-CH69) 뿐만 아니라 케이블 TV 채널(Cable TV Channel)들이 포함된 181채널들을 모두 수용해야 하며, 최소한의 인터페이스(Automatic Gain Control, AGC, 및 IIC-Bus 단자)로 자동적인 채널 주파수 튜닝이 가능해야 한다.
NTSC 튜너(Tuner)의 경우는 한번의 주파수 변환을 통하여 원하는 신호를 생성하였으나, DTV 튜너(Tuner)는 영상 신호 및 IF Beat에 의한 영향을 최소화하기 위하여 이중(Double) 주파수 변환을 이용한다.
하지만, 공통적으로 튜너(Tuner) 전치단에 능동 트래킹 여파기를 이용하여 방송 주파수 대역을 세개 대역(VHF_L, VHF_H UHF) 또는 두개 대역(VHF UHF)으로 나누어 처리함으로써 수신기 선형성 확대 및 대역외(Out-of-Band) 간섭 신호들에 의해서 유발되는 각종 특성(상호변조(Intermodulation), 교차변조(Crossmodulation) 및 선형성(Linearity))을 개선한다.
도 3 은 종래의 NTSC TV 튜너의 일실시예 주파수 매핑도이며, 도 4 는 종래의 트래킹 여파기가 포함된 DTV 튜너의 일실시예 주파수 매핑도이다.
즉, NTSC 튜너(Tuner)의 자동 주파수 선택은 도 3 에 도시된 바와 같이 각각 세개 대역 또는 두개 대역으로 분리된 경로중 트래킹 여파기, 믹서 및 전압 제어 발진기들의 대역 스위칭 동작 및 주파수 튜닝 전압에 의하여 해당 주파수 대역이 선택된다.
즉, 이러한 각각의 대역에 대한 트래킹 여파기, 믹서 및 전압 제어 발진기의 주파수 동조 전압들이 하나의 경로를 형성하여 대략 0 - 30V 사이의 주파수 조정 전압에 따라 동작하므로, 전압 제어 발진기 및 트래킹 여파기의 동조 전압에 따른 주파수 동작들 사이의 일대일 매핑(Mapping)이 가능하여 자동 주파수 선택이 가능하였다.
그러나, 트래킹 여파기가 포함된 DTV 튜너(Tuner)의 경우에는 도 4 와 같이 튜너(Tuner) 전치단에서 세개 대역 또는 두개 대역 중 스위칭 동작을 통하여 하나의 대역만이 튜닝 전압에 따라 트래킹 여파기의 주파수가 선택되어지나, NTSC 튜너(Tuner)와는 달리 하나의 전압 제어 발진기가 위상 동기 루프에 의한 주파수 튜닝 전압에 대하여 방송 주파수 대역(BW=760MHz)을 모두 포함하므로 주파수 튜닝 전압에 대한 트래킹 여파기 및 전압 제어 발진기 사이의 주파수 매핑(Mapping)이 되지 않아 기존의 구조로는 주파수 자동 선택 기능을 수행할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주파수 매핑 함수를 이용하여 광대역 주파수 채널을 자동으로 선택하기 위한 자동 채널 선택 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 튜닝 주파수의 특성이 변하는 경우에도 주파수를 보정하여 광대역 주파수 채널을 자동적으로 선택할 수 있는 자동 채널 선택 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 이중 주파수 변환용 튜너(Tuner)의 일실시예 구성도.
도 2 는 종래의 NTSC TV 튜너의 일실시예 구성도.
도 3 은 종래의 NTSC TV 튜너의 일실시예 주파수 매핑도.
도 4 는 종래의 트래킹 여파기가 포함된 DTV 튜너의 일실시예 주파수 매핑도.
도 5 는 본 발명에 따른 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택을 위한 DTV 튜너의 일실시예 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 트래킹 여파기를 이용한 튜너 전치단 주파수 대역 분할부의 일실시예 상세 구성도.
도 7a 내지 도 7c 는 본 발명에 따른 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택을 위한 DTV 튜너의 일실시예 주파수 매핑도.
도 8 은 본 발명에 따른 튜너 제어부에서의 광대역 주파수 자동 채널 선택 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
510 : 주파수 대역 분할부(튜너 전치단) 501 : 대역 통과 여파기
502 : 능동 트래킹 여파 및 자동 이득 제어기
520 : 파수 상향 조정부 503 : 주파수 상향기
504 : 저역 통과 여파기 505 : 중간 주파수(IF) 증폭기
506 : 대역 통과 여파기 530 : 주파수 하향 조정부
507 : 주파수 하향기 508 : 저역 통과 여파기
509 : 중간 주파수(IF;44MHz) 증폭기 540 : 이중 주파수 제어부
511,518 : 위상 동기 루프(PLL) 512 : 크리스탈 오실레이터
550 : 튜너 제어부 513 : 마이크로 콘트롤러
514 : 프로그램 가능 롬(EEPROM)
515 : 디지털/아날로그 변환기(D/A) 516 : 연산 증폭기(OP AMP)
517 : 구동 증폭기 601 : 저잡음 증폭기(LNA)
602 : 트래킹 여파기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주파수 매핑 근사함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에 있어서, 수신되는 주파수 중 불필요한 대역외 주파수를 제거하고 남은 주파수를 동조 전압의 제어에 따라 대역별로 분할하기 위한 주파수 대역 분할 수단; 상기 주파수 대역 분할 수단을 통과한 상기 주파수를 선택하고자 하는 대역의 중간 주파수로 변환하기 위하여 이중 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환 수단; 상기 주파수 변환 수단의 이중 주파수 변환을 제어하기 위한 제 1 제어 수단; 및 외부로부터 입력되는 채널 선택 신호에 따라 이미 저장되어있는 주파수 특성 정보 중 상기 채널에 해당하는 주파수 정보를 상기 제 1 제어 수단에 제공하며, 해당 주파수 대역의 동조 전압을 상기 주파수 대역 분할 수단에 제공하기 위한 제 2 제어 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에 적용되는 자동 채널 선택 방법에 있어서, 동조 전압에 따라 분할된 대역 각각의 주파수 특성 데이터를 이용하여 주파수 매핑을 위한 주파수 매핑 계수를 구하여 저장하는 제 1 단계; 외부로부터의 채널 전환 신호 입력에 따라 상기 주파수 매핑 계수를 이용하여 주파수 성분 값을 구하는 제 2 단계; 및 상기 주파수 성분 값을 이용하여 주파수 동조 전압을 제공하도록 하는 제 3 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 프로세서를 구비한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에, 동조 전압에 따라 분할된 대역 각각의 주파수 특성 데이터를 이용하여 주파수 매핑을 위한 주파수 매핑 계수를 구하여 저장하는 제 1 기능; 외부로부터의 채널 전환 신호 입력에 따라 상기 주파수 매핑 계수를 이용하여 주파수 성분 값을 구하는 제 2 기능; 및 상기 주파수 성분 값을 이용하여 주파수 동조 전압을 제공하도록 하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 발명에서는 마이크로 콘트롤러, 프로그램 가능 롬(EEPROM : Electricly Erasable Programmable Read Only Memory), 디지털/아날로그 변환기(D/A), 연산 증폭기(OP Amp) 및 스위치 드라이버(Switch Driver)가 조합된 하드웨어(H/W) 및 트래킹 전압에 따른 주파수 특성에 대한 주파수 매핑(Mapping)을 위한 근사 함수의 계수 값을 구하여 DTV 튜너(Tuner)의 자동 주파수 선택 및 환경에 따른 주파수 특성 변화를 소프트웨어(S/W)적으로 보정(Calibrationn)하여 주파수 에러 수정이 가능한 방법을 제시한다.
즉, 본 발명을 DTV 튜너(Tuner) 구조에 적용할 경우에 원하는 TV 채널의 자동적인 선택 기능을 통하여 시청하고자 하는 TV 채널의 화질을 저하시키거나 TV 방송 자체가 불가능한 상태를 유발시킬 수 있는 간섭 신호의 억압이 가능할 뿐만 아니라 영상 신호 및 IF Beat 성분에 무관하게 동작할 수 있고, 동작 환경에 따라 원하는 주파수 채널 특성이 변하더라도 이를 수정할 수 있는 주파수 보정(Calibration) 기능도 포함하고 있다.
그리고, 본 발명은 시청하고자 하는 방송 채널의 대역외(Out-of-Band) 간섭 신호들에 의해서 유발되는 각종 특성(상호변조, 교차변조 및 선형성 등)은 수신 전치단의 트래킹 여파기를 이용하여 억압이 가능하여 결과적으로 수신기의 동작 영역이 넓어지는 효과가 있고, 이중 주파수 변환을 이용하므로 수신되는 영상 신호 및 IF Beat 성분에 무관하게 동작할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안한 마이크로 콘트롤러, 프로그램 가능 롬(EEPROM), 디지털/아날로그 변환기(D/A), 연산 증폭기(OP Amp) 및 스위치 드라이버(Switch Driver)가 조합된 하드웨어(H/W) 및 트래킹 전압에 따른 주파수 특성에 대한 주파수 매핑(Mapping)을 위한 근사 함수를 이용할 경우에 DTV 채널의 자동적인 주파수 선택이 가능하고, 동작 시 온도와 같은 환경 변화에 따라 튜너(Tuner) 주파수 특성이 변하더라도 주파수 수정이 가능한 보정(Calibration) 기능까지도 포함되어 있어, 기존에 제안된 구조들에 비하여 지상파 디지털 방송용 수신기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 실제 환경에서 주파수 보정이 가능하므로 매우 효율적이다.
이하, 도 5 내지 도 8 을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 5 는 본 발명에 따른 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택을 위한 DTV 튜너의 일실시예 구성도이며, 도 6 은 본 발명에 따른 트래킹 여파기를 이용한 튜너 전치단 주파수 대역 분할부의 일실시예 상세 구성도이고, 도 7a 내지 도 7c 는 본 발명에 따른 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택을 위한 DTV 튜너의 일실시예 주파수 매핑도이다.
도 5 에 도시된 바와 같이 본 발명은, 도 1 과 같은 이중 주파수 변환을 이용하는 일반적인 수신기 구조(503 내지 512)의 주파수 상향 조정부(520), 주파수 하향 조정부(530), 이중 주파수 제어부(540), 및 도 2 에서와 같은 트래킹 여파기 구조(501, 502)를 갖는 주파수 대역 분할부(510)가 조합된 형태에다 마이크로 콘트롤러(513), 프로그램 가능 롬(EEPROM)(514), 디지털/아날로그 변환기(D/A)(515) 및 연산 증폭기(OP AMP)(516), 구동 증폭기(517)가 내장된 튜너(Tuner) 제어부(550)가 포함된 형상으로 DTV 튜너(Tuner)를 구성하였다.
우선, 본 발명에서 제안한 DTV 튜너(Tuner)는 아래와 같은 기능을 포함하고 있다.
첫째, 수신되는 입력 주파수(50-810MHz)를 최종 중간 주파수(44MHz)로 주파수 변환하며, 둘째, 광대역 입력 주파수의 대역 분할 선택 및 저잡음 증폭을 위한 능동 트래킹 여파 기능이 있고, 셋째, 트래킹 여파기의 부품 특성 오차에 기인한 주파수 교정 기능(제조 시)이 있다. 넷째로는, 트래킹 여파기의 사용 중 환경적인 특성 변화에 따른 주파수 보정 기능(동작 시)이 있고, 다섯째, 채널 주파수 튜닝(Tuning) 기능이 있으며, 여섯째, AGC 조정 신호를 통한 수신 이득 제어 기능, 영상 신호 제거 및 채널 대역 외 신호 여파 기능이 있다.
DTV 튜너(Tuner)는 우선 높은 대역 주입(high-side injection)을 이용하여 튜너(Tuner) 입력 주파수 대역(50-810MHz)을 상향 주파수(920MHz(혹은 그 이상의 주파수))로 일차 변환(주파수 상향 변환)한 뒤, 낮은 대역 주입(low-side injection)을 이용하여 하향 주파수(44MHz)로 최종 변환(주파수 하향 변환)을 한다.
상기 주파수 대역 분할부(튜너 전치단)(510)는 대역 통과 여파기(501)와 능동 트래킹 여파 및 자동 이득 제어기(502)로 구성되어 있으며, 그 기능은 다음과 같다.
상기 대역 통과 여파기(BPF : Band Pass Filter)(501)는 수신 안테나로부터 유입되는 50-810MHz의 방송 주파수 대역의 방송 채널들(CH2-CH69) 뿐만 아니라 케이블 TV 채널(Cable TV Channel)들이 포함된 181채널들을 모두 통과시키고, 영상 신호 대역(920MHz 이상)으로 유입되는 텔레비젼 대역의 신호가 아닌(non-television) 신호들을 제거한다.
상기 능동 트래킹 여파(Active Tracking Filter) 및 자동 이득 제어(AGC : Automatic Gain Control)(이하, 간단히 "AGC"라함)기(502)는 저잡음 증폭을 통한 AGC 기능이 가능한 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)(601) 및 스위칭 기능(Switch Driver)이 포함된 트래킹 여파기(저잡음 증폭기의 입/출력단에 각각 위치)(602)들로 구성된다.
상기 트래킹 여파기(602)는 인덕터 및 바랙터(Varactor) 다이오드들의 쌍으로 구성되는 LC 공진 탱크 회로의 형태로 저잡음 증폭기(601)와 조합되어 원하는 TV 채널(channel)에 이득을 제공하며, 크기가 큰 원하지 않는 TV 채널, FM 채널들 및 대역외(Out-of-Band) 간섭 신호들에 의해서 유발되는 상호 변조 성분들을 억압함으로써 저잡음 증폭기 및 믹서의 입력 전력 부하를 감소시킴에 의하여 수신기의 동작 영역을 개선시켜 준다.
상기 트래킹 여파기(602)의 바랙터(Varactor) 다이오드는 동조 전압에 따른 캐패시터의 용량이 한정되므로 도 6 과 같이 세개 대역(VHF_L, VHF_H UHF) 또는 두개 대역(VHF UHF)으로 주파수가 분할되어 동작한다.
AGC 및 저잡음 증폭은 이중 게이트(Dual-Gate) 모스팻(MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)을 이용하여 대략 35-40dB 정도의 AGC 조정 범위를 제공함으로써, 큰 입력 신호에 의한 나머지 능동 소자들의 과부하를 방지하여 복조기가 최적의 상태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 주파수 상향 조정부(520)는 주파수 상향기(503), 저역 통과 여파기(504), 중간 주파수(IF) 증폭기(505) 및 대역 통과 여파기(506)를 포함하고 있으며, 각각의 기능은 다음과 같다.
모놀리식 마이크로파 집적 회로(MMIC : Monolithic Microwave Integrated Circuits)(이하, 간단히 "MMIC"라함)를 이용한 주파수 상향기(Up-Converter)(503)는 이득 조정이 가능한 저잡음 증폭기, 믹서(Mixer) 및 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Controller Oscillator)로 구성되어 있으며, 입력 무선 주파수(RF) 신호를 944MHz의 중간 주파수(IF)로 일차 주파수 상향 변환을 한다.
믹서는 고-선형성을 가지는 이중 평형(Double-balanced) 형태로 구성하여 짝수차 하모닉 성분들의 발생을 억압하며, 내장된 전압 제어 발진기의 동작 주파수 범위는 1001-1747MHz를 포함해야 하며, 규정된 위상 잡음(Phase Noise)으로 채널 선택 기능을 수행한다.
첫번째 중간 주파수(IF)부는 저역 통과 여파기(LPF : Low Pass Filter)(504), 중간 주파수 증폭기(505) 및 대역 통과 여파기(506)를 포함한다. 저역 통과 여파기(504)는 믹서 동작에 의한 스퓨리어스 성분들을 억압하여 중간 주파수 증폭기(505)의 입력 전력 부하를 감소시켜 주며, 대역 통과 여파기(506)는 원하는 TV 채널 대역외의 신호를 여파한다. 중간 주파수 증폭기(505)는 높은 IP3(3rd-order Intercept Point)를 가지고 두 여파기들에 의한 삽입 손실을 보상한다.
상기 주파수 하향 조정부(530)는 주파수 하향기(507), 저역 통과 여파기(508) 및 최종단의 중간 주파수 증폭기(509)를 포함하며, 그 기능은 다음과 같다.
상기 주파수 하향기(Down-Converter, 507) 또한 저잡음 증폭기, 믹서 및 전압 제어 발진기를 포함하고 있는 MMIC 칩을 이용하여 입력 중간 주파수 신호(944MHz)를 44MHz의 최종 중간 주파수로 주파수 하향 변환을 한다. 믹서는 선형성이 높고 이중 평형(Double-balanced) 형태로 구성한다. 내장된 전압 제어 발진기의 동작 주파수는 900MHz로 고정된 상태에서 규정된 위상 잡음으로 동작하여야 한다.
최종 IF단의 저역 통과 여파기(508) 및 최종단의 중간 주파수 증폭기(509)는 주파수 하향부의 믹서에 의해서 발생하는 스퓨리어스 성분들을 억압한 후 신호를 증폭한다.
DTV 튜너(Tuner)가 이중 주파수 변환을 이용하므로, 4MHz의 크리스탈 오실레이터(Crystal Oscillator)(512)를 공통 소스로 이용하는 두 개의 위상 동기 루프(PLL : Phase Locked Loop)(518, 511)를 사용하여 이중 주파수 제어부(540)를 구성하여, 주파수 상향기(503) 및 주파수 하향기(507)의 주파수 변환 기능을 조정한다.
상용 튜너(Tuner)는 AGC 단자 및 IIC-Bus 신호에 의하여 자동적인 주파수 채널 선택이 가능하여야 하나, 수신기 성능 개선을 위하여 사용되는 트래킹 여파기로 인하여 도 4 에서 제시한 바와 같이 주파수 튜닝 전압에 대한 트래킹 여파기 및 전압 제어 발진기 사이의 일대일 주파수 매핑(Mapping)이 되지 않는다.
이러한 이유로 본 발명에서 제안한 구조(튜너 제어부(550))를 이용할 경우 주파수 채널 선택이 자동적으로 가능하다. 튜너 제어부(550)는 튜너용 마이크로 콘트롤러(513), 프로그램 가능 롬(EEPROM)(514), 디지털/아날로그 변환기(D/A)(515), 연산 증폭기(OP. AMP.)(516), 및 구동 증폭기(Driver Amplifier)(517)를 포함하고 있으며, 그 기능은 다음과 같다.
상기 튜너(Tuner)용 마이크로 콘트롤러(Micro-Controller)(513)는 외부 IIC-BUS 신호에 의해서 유입되는 주파수 채널 선택 정보와 인터페이스를 형성한다. 여기서, 자동 채널 선택 기능을 위한 방법을 제시하면, 먼저, 트래킹 여파기의 동조 전압에 따라 분할된 대역 각각의 주파수 특성을 측정한 후, 이 데이터를 이용하여 주파수 매핑을 위한 근사 함수 및 계수를 구하고 이 정보를 프로그램 가능 롬(EEPROM)(514)에 저장한다.
주파수 정보가 포함된 IIC-BUS 신호가 DTV 튜너(Tuner)용 마이크로 콘트롤러(513)에 인가되면, 이 마이크로 콘트롤러(513)는 먼저 인가된 IIC-BUS 신호가 어떤 주파수 성분인지를 해독한 후, 첫 번째 위상 동기 루프(518)에 해당 주파수 정보를 전달함과 동시에 프로그램 가능 롬(EEPROM)(514)에 저장된 주파수 매핑을 위한 근사 함수의 계수들 중 해당 주파수 대역의 주파수 매핑 계수를 읽어서 해당 주파수 값을 계산한 후, 디지털/아날로그 변환기(D/A)(515)에 전달하면, 디지털 아날로그 변환기(D/A)(515)는 이에 대응되는 아날로그 값들을 출력하여 연산 증폭기(516)에 전달하며, 연산 증폭기(516)는 그 값을 일정한 DC 값으로 변환하여 트래킹 여파기의 주파수 동조 전압을 제공한다.
도 8 은 본 발명에 따른 튜너 제어부에서의 광대역 주파수 자동 채널 선택 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 튜너(Tuner) 전치단의 트래킹 여파기(602)의 동조 전압에 따라 분할된 세개의 대역 각각의 주파수 특성을 측정한 후, 이 데이터를 이용하여 아래 [수학식 1]의 주파수 매핑을 위한 근사 함수를 이용하여 세개 대역에 대한 근사 함수의 계수(A0-A5)를 구하고, 이 정보를 EEPROM(514)에 저장하고, 각 기능의 초기화를 수행한다(801).
초기화 과정을 거친 후, 외부의 주 마이크로 콘트롤러로부터 주파수 정보가 포함된 IIC-BUS 신호(PLL 데이터 및 클럭 신호)가 튜너(Tuner) 제어부(550)의 마이크로 콘트롤러(513)에 인가되면, 이 마이크로 콘트롤러(513)는 IIC-BUS 신호가 어떤 주파수를 나타내는지를 해독한다(802).
입력 신호가 채널 전환 신호가 아니면(803) 기타 명령에 따른 기능을 수행하며(808), 입력 신호가 채널 전환 신호이면(803), 해당 주파수 성분을 해독한 정보를 이용하여 첫번째 PLL의 동작값을 셋팅(setting)하고(804), 대역 스위칭을 위한 변수를 얻는다(805).
그 다음에 아래 [수학식 1]의 F(X) 함수를 이용하여 해당 주파수 성분 값을 계산한다(806).
계산된 F(X)의 값은 디지털/아날로그 변환기(D/A)(515)를 거친 후 아날로그 값들로 변환되어, 연산 증폭기(516)를 통하여 일정한 DC 값들로 변환되어 출력됨과 동시에 구동 증폭기(517)를 통하여 해당 주파수 대역(VHF_L,VHF_H UHF)이 선택되어 튜너(Tuner) 전치단의 트래킹 여파기(602)에 주파수 동조 전압을 제공한다(807).
부가적으로 온도와 같은 환경적인 변화에 따른 주파수 에러 수정은 변화된 트래킹 필터들의 값들을 이용하여 새로운 주파수 매핑 계수를 소프트웨어(S/W) 적으로 계산하여 주파수 보정(Calibration)을 수행함으로써 쉽고도 간단히 주파수 매핑이 가능하다.
본 발명에서 실제 주파수 매핑을 위한 근사 함수는 5차 다항식 근사 방법을 사용하였으며, 181개의 TV 채널 주파수에 대한 전압의 계산식은 아래의 [수학식 1]과 같다.
F(X) = A0 + A1X + A2X2+ A3X3+ A4X4+ A5X5
X : 중심주파수(TV 채널)
A0,A1,A2,A3,A4,A5 : 근사함수의 계수(coefficients)
실제 측정된 트래킹 필터의 전압 값과 상기 [수학식 1]의 근사 함수를 이용한 계수 값들에 대한 UHF 표준 TV 채널, VHF 하이 및 VHF 로우 TV 채널들에 대한 시뮬레이션 결과는 도 7a 내지 도 7c 에 각각 나타내었다. X축은 TV 채널 수를 의미하며, Y축은 측정치와 근사 함수와의 오차(단위: V)를 나타낸다.
결론적으로 본 발명에서 제안된 구조 및 주파수 매핑을 위한 근사 함수를 이용할 경우 간단한 하드웨어(H/W) 및 소프트웨어(S/W)의 추가로 DTV 튜너(Tuner) 채널 자동 주파수 선택 기능 및 환경적인 변화에 따라 주파수 에러 수정을 위한 주파수 보정(Calibration)이 가능하여 성능이 개선된 DTV 튜너(Tuner)의 제작이 가능하다.상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 시청중인 방송 채널의 대역외(Out-of-Band) 간섭 신호들에 의해서 유발되는 각종 현상(상호변조, 교차변조 및 선형성 등)들에 대한 억압이 가능하여 결과적으로 수신기의 동작 영역이 개선되는 효과가 가능하고, 다 채널 수신 시 유입될 수 있는 영상 신호 및 IF Beat 성분들에 무관하게 DTV 채널의 자동적인 주파수 선택 및 주파수 에러 보정이 가능하여 기존에 제안된 구조들에 비하여 수신기의 성능을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 주파수 매핑 근사함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에 있어서,
    수신되는 주파수 중 불필요한 대역외 주파수를 제거하고 남은 주파수를 동조 전압의 제어에 따라 대역별로 분할하기 위한 주파수 대역 분할 수단;
    상기 주파수 대역 분할 수단을 통과한 상기 주파수를 선택하고자 하는 대역의 중간 주파수로 변환하기 위하여 이중 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환 수단;
    상기 주파수 변환 수단의 이중 주파수 변환을 제어하기 위한 제 1 제어 수단; 및
    외부로부터 입력되는 채널 선택 신호에 따라 이미 저장되어있는 주파수 특성 정보 중 상기 채널에 해당하는 주파수 정보를 상기 제 1 제어 수단에 제공하며, 해당 주파수 대역의 동조 전압을 상기 주파수 대역 분할 수단에 제공하기 위한 제 2 제어 수단
    을 포함하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 대역 분할 수단은,
    수신되는 주파수 중 불필요한 대역외 주파수를 제거하기 위한 입력 대역 통과 필터링 수단; 및
    상기 입력 대역 통과 필터링 수단을 통과한 주파수를 상기 제 2 제어 수단으로부터의 동조 전압 제어에 따라 대역별로 분할하기 위한 주파수 분할 수단
    을 포함하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주파수 분할 수단은,
    상기 제 2 제어수단으로부터의 동조 전압 제어에 따라 상기 주파수를 대역별로 분할하기 위한 다수의 트래킹 여파 수단; 및
    저잡음 증폭을 통하여 상기 다수의 트래킹 여파 수단에 채널 이득을 제공하기 위한 다수의 저잡음 증폭 수단
    을 포함하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 수단은,
    동조 전압에 따라 분할된 대역 각각의 주파수 특성 데이터를 저장하기 위한 저장 수단;
    외부로부터 입력되는 채널 선택 신호에 따라 해당 주파수 정보를 상기 제 1 제어 수단에 전달하며, 상기 저장 수단에 저장된 상기 데이터를 이용하여 주파수 매핑 계수를 읽어내기 위한 제 3 제어 수단; 및
    상기 주파수 매핑 계수에 따라 주파수 동조 전압을 생성하여 상기 주파수 대역 분할 수단에 제공하기 위한 동조 전압 제공 수단
    을 포함하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주파수 매핑 계수는,
    외부 환경 변화에 따른 주파수 에러 수정이 필요한 경우 소프트웨어적인 연산에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치.
  6. 주파수 매핑 근사 함수를 이용한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에 적용되는 자동 채널 선택 방법에 있어서,
    동조 전압에 따라 분할된 대역 각각의 주파수 특성 데이터를 이용하여 주파수 매핑을 위한 주파수 매핑 계수를 구하여 저장하는 제 1 단계;
    외부로부터의 채널 전환 신호 입력에 따라 상기 주파수 매핑 계수를 이용하여 주파수 성분 값을 구하는 제 2 단계; 및
    상기 주파수 성분 값을 이용하여 주파수 동조 전압을 제공하도록 하는 제 3 단계
    를 포함하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 단계의 상기 주파수 매핑 계수는,
    외부 환경 변화에 따른 주파수 에러 보정이 필요한 경우 소프트웨어적인 연산에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 자동 채널 선택 방법.
  8. 프로세서를 구비한 광대역 주파수 자동 채널 선택 장치에,
    동조 전압에 따라 분할된 대역 각각의 주파수 특성 데이터를 이용하여 주파수 매핑을 위한 주파수 매핑 계수를 구하여 저장하는 제 1 기능;
    외부로부터의 채널 전환 신호 입력에 따라 상기 주파수 매핑 계수를 이용하여 주파수 성분 값을 구하는 제 2 기능; 및
    상기 주파수 성분 값을 이용하여 주파수 동조 전압을 제공하도록 하는 제 3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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