KR940007040B1 - Voltage controlled-temperature compensated x-tal oscillater - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 종래의 회로도.1 is a conventional circuit diagram.
제 2 도는 본 발명에 따른 회로도.2 is a circuit diagram according to the present invention.
제 3 도는 VC-TCXO의 직류 전압과 ppm에 대한 일반 특성도.3 is a general characteristic diagram of direct current voltage and ppm of VC-TCXO.
제 4 도는 본 발명에 따른 실시예 흐름도.4 is a flowchart of an embodiment according to the present invention.
본 발명은 무선 전화기의 전압 제어 온도 보상형 발진기(Voltage Controlled-Temperatare Conpensated X-Tal Oscillater: 이하 "VC-TCXO"라 칭함)의 안정화 회로에 관한 것으로, 특히 디지탈 셀룰라 또는 GSM(Group Special Mobile)에서 VC-TCXO의 주파수 편차를 줄이기 의해 송신 주파수의 안정도를 ±0.23ppm(Part Per Million) 이내로 항상 유지시킬 수 있는 무선 전화기의 전압 제어 온도보상형 발진기의 안정화회로 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stabilization circuit of a voltage controlled temperature compensated oscillator (Voltage Controlled-Temperatare Conpensated X-Tal Oscillater (hereinafter referred to as "VC-TCXO") of a cordless telephone, particularly in digital cellular or GSM (Group Special Mobile). The present invention relates to a stabilization circuit and a method of a voltage controlled temperature compensated oscillator of a wireless telephone that can maintain the stability of transmission frequency within ± 0.23ppm (Part Per Million) by reducing the frequency deviation of VC-TCXO.
이동체 무선 전화기에 있어서 VC-TC*XO를 사용하고, 제2중간 주파수신호의 오차를 주파수 합성부로 궤환시켜 VC-TCXO의 발진 주파수를 제어하여 송신 주파수의 편차를 자동적으로 줄일 수 있도록 되어있다.In the mobile radiotelephone, the VC-TC * XO is used, and the error of the second intermediate frequency signal is fed back to the frequency synthesizer to control the oscillation frequency of the VC-TCXO to automatically reduce the variation in the transmission frequency.
제 1 도를 참조하여 종래기술을 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the prior art with reference to Figure 1, as follows.
도시하지 않은 기지국(Base station or cellsite)으로 부터 송신되는 신호가 안테나(1)를 통하여 듀플렉서(Duplexer)(2)에 입력되면, 상기 입력된 수신신호를 저잡음증폭기(LNA)(3)에서 증폭하여 밴드패스필터(4)를 통한다. 이때 주파수 합성부(100)[프리스케일러(10), 전압제어발진기(11), 위상비교기(12), 로우패스필터(13), 디바이더(14)와 전압제어 온도 보상 크리스탈발진기(15)로 구성]에서 출력되고 밴드패스필터(9)를 통과한 신호가 제1혼합기(5)에서 상기 밴드패스필터(4)의 출력과 혼합된 후 증폭기(6)를 거친다. 이 신호는 X-TAL(17)에서 반진된 제2국부발진주파수 신호가 제2혼합기(7)에서 혼합되는네, 상기 제2혼합기(7)를 통과한 제2중간주파수는 일반적으로 455KHz이며, 일부는 검파회로(8)를 치고, 또다른 일부는 디바이더(18)에서 1/24(16384)값으로 분주되어 약 27.771Hz(455KHz÷16384)의 신호가 중앙제어부(19) 내의 카운터에 입력되며, 카운터는 상기 중앙제어부(19)내에 구성된 것으로 상기 27.771Hz의 신호의 1주기(T=) 즉, 0.036초 동안 클럭신호 입력단자를 통하여 입력되는 클럭신호를 계수하여 계수한 데이타를 비교기로 입력한다. 이때 상기 클럭신호는 소정의 클럭신호 발생회로에서 발생되며, 클럭 주파수는 10.24KHz이다.When a signal transmitted from a base station or cellsite (not shown) is input to the duplexer 2 through the antenna 1, the received signal is amplified by a low noise amplifier (LNA) 3. Through the band pass filter (4). At this time, the frequency synthesizer 100 (composed of the prescaler 10, the voltage controlled oscillator 11, the phase comparator 12, the low pass filter 13, the divider 14 and the voltage controlled temperature compensation crystal oscillator 15] The signal output from and passed through the band pass filter 9 is mixed with the output of the band pass filter 4 in the first mixer 5 and then passed through the amplifier 6. The signal is a second local oscillation frequency signal half-resonated in the X-TAL (17) is mixed in the second mixer (7), the second intermediate frequency passed through the second mixer (7) is generally 455 KHz, Some hit the detection circuit (8), while another divides the divider (18) into 1/2 4 (16384) values so that a signal of about 27.771 Hz (455 KHz ÷ 16384) is input to the counter in the central control unit 19. The counter is configured in the central control unit 19, and one cycle of the signal of 27.771 Hz (T = That is, the counted clock signal inputted through the clock signal input terminal for 0.036 seconds is inputted to the comparator. At this time, the clock signal is generated in a predetermined clock signal generation circuit, and the clock frequency is 10.24 KHz.
비교기는 상기 계수 데이타와 기준 데이타 저장부에서 저장되어 기준 데이타와 비교하여 차신호를 구한후 보상기로 보낸다. 이때 상기 기준 데이타는 0.036초 동안에 10.24MHz 클럭신호를 계수한 368730(10.24MHz÷27.771Hz)이 된다. 그러므로 상기 제2중간주파수 신호의 편차에 따른 계수데이타와 368730으로 설정된 기준 데이타의 차로 나타내는 차신호가 보상기로 입력되는 것이다. 상기 보상기도 중앙제어부(19)내에 구성되는 것으로 보상기에서는 보상된 값을 설정하여 D/A변환기(16)로 출력하면 아나로그 보상전압으로 변환되어 전압 제어 온도 보상 크리스탈 발진기(15)의 주파수를 제어하도록 되어 있다.The comparator is stored in the coefficient data and the reference data storage to compare the reference data to obtain a difference signal and send it to the compensator. In this case, the reference data becomes 368730 (10.24 MHz ÷ 27.771 Hz) which counts the 10.24 MHz clock signal in 0.036 seconds. Therefore, the difference signal represented by the difference between the coefficient data according to the deviation of the second intermediate frequency signal and the reference data set to 368730 is input to the compensator. The compensator is also configured in the central controller 19. The compensator sets a compensated value and outputs the D / A converter 16 to an analog compensation voltage to control the frequency of the voltage controlled temperature compensation crystal oscillator 15. It is supposed to be.
그러나 종래 이동체 무선전화기에서 아나로그 방식의 경우 송신 주파수 안정도는 ±2.5ppm, 디지탈 방식의 경우 송신 주파수의 안정도는 ±0.23ppm 이내로 규정하고 있다.However, in the conventional mobile radiotelephone, the transmission frequency stability is set to ± 2.5ppm for the analog method and the transmission frequency stability to ± 0.23ppm for the digital method.
일반적으로 X-TAL(17)에서 발진된 제2국부 발진주파수가 가령 90MHz이라면 주파수안정도는 ±7ppm이므로, 극한 상황[온도(-30℃ ∼ +60℃), 습도등]에서 X-TAL(17) 자체에서만 ±630Hz까지 변화할수 있는 문제점이 발생되어 아나로그 및 디지탈방식의 이동체 무선 전화기에서 전압 제어 온도 보상 크리스탈 발진기(15)의 주파수 안정도 ±2.5ppm을 포함하였을때 송신 주파수의 안정도를 만족시킬 수 없다는 기술의 문제점이 있다. 상기 X-TAL(17) 자체의 주파수 편차는 하기 (1)과 같이 발생된다.In general, if the second local oscillation frequency oscillated at X-TAL (17) is, for example, 90MHz, the frequency stability is ± 7ppm. Therefore, X-TAL (17) at extreme conditions [temperature (-30 ℃ ~ + 60 ℃), humidity, etc.] ) It is possible to satisfy up to ± 630Hz, which can satisfy the stability of the transmission frequency when the frequency stability of the voltage-controlled temperature compensated crystal oscillator 15 is included in the analog and digital mobile phone. There is no technical problem. The frequency deviation of the X-TAL 17 itself is generated as follows (1).
따라서 본 발명의 목적은 어떠한 환경 조건에서도 송신 주파수의 안정도를 ±0 .23ppm이내로 유지시켜 제1및 제2중간주파수, 클럭 주파수를 안정화하므로 수신감도 및 잡음에 유리한 회로 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit and method that is advantageous for reception sensitivity and noise since the stability of transmission frequency is maintained within ± 0.33 ppm in any environmental condition to stabilize the first and second intermediate and clock frequencies.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 따른 회로도로서, 제1도 주파수 합성부(100)의 전압제어 온도보상 크리스탈 발진기(15)의 출력단에 상기 VC-TCXO의 발진신호를 6체배하여 제2혼합기(7)의 2n IF를 만들기 위한 제2국부 발진신호로 제공하는 체배기(17)와, 상기 체배기(17)의 출력을 1/9로 분주하여 상기 커스텀 IC(21)의 기준 클럭신호(10.24MHz)로 제공하는 제1디바이더(20)와, 상기 VC-TCXO의 발진 주파수를 1/20로 디바이드하여 상기 오디오 프로세서(23)의 기준 클럭 신호로 제공하는 제2디바이더(22)로 구성된다.2 is a circuit diagram according to an embodiment of the present invention, in which the oscillation signal of the VC-TCXO is multiplied by six times to the output terminal of the voltage controlled temperature compensation crystal oscillator 15 of the frequency synthesizer 100 of the second mixer 7. A multiplier 17 providing a second local oscillation signal for making 2n IF, and divides the output of the multiplier 17 into 1/9 to provide a reference clock signal (10.24MHz) of the custom IC 21. A first divider 20 and a second divider 22 for dividing the oscillation frequency of the VC-TCXO by 1/20 and providing it as a reference clock signal of the audio processor 23.
그리고 전압제어 온도 보상 크리스탈 발진기(15)의 발진을 제어하는 저역통과필터(24), D/A변환기(16)및 주파수 제어회로(190)는 본건 특허출원인이 출원(특허출원 90-7460호)한 바 있으므로 더 이상 구체적인 설명은 생략한다.In addition, the low pass filter 24, the D / A converter 16, and the frequency control circuit 190, which control the oscillation of the voltage controlled temperature compensated crystal oscillator 15, are filed by a patent applicant (Patent Application No. 90-7460). As a result, detailed descriptions will be omitted.
제3도는 VC-TCXO의 직류 전압과 ppm에 내한 특성도이다.3 is a characteristic diagram in direct current voltage and ppm of VC-TCXO.
제4도는 본 발명에 따른 흐름도이다.4 is a flow chart according to the present invention.
따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제2도-제4도를 참조하여 상세히 설명한다.Therefore, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
본 발명은 전압제어 온도보상 크리스탈 발진기(15) 극, VC-TCXO를 사용하고, VC-TCXO의 발진 주파수를 6배로 체배한 체배기(17)와, 상기 6배 체배한 발진 주파수를 1/9로 디바이더하는 제1디바이더(20)와, VC-TCXO의 발진 주파수를 1/20로 디바이드하는 제2디바이더(22)로 구성되어 제4도의 흐름도와 같이 VC-TCXO의 발진주파수를 디바이더(18)에서 분주하고, 카운터(25)의 출력과 비교기(31)에서 기준데이타 저장부(32)의 출력값과의 비교에 의해 초기 편차가 없을때(Fo), 이전 제어값으로 세팅하지만, 디바이더(14,18)에서 소정 디바이드하고, 카운터(25)에서 계수화한 값을 비교계수(31)로 입력하여 기준데이타 저장부(32)의 값과의 편차가 발생했을때 Fo±△4f의 값이 발생되는데, 상기 Fo보다 +△만큼 큰값이 발생되면 이를 줄여 줄수 있는 마이너스(-) 제어값을 보상기(30)에서 출력토록 하고, Fo보다 -△만큼 작은값이 발생되면, 이를 크게 할 수 있는 플러스(+) 제어값을 보상기(30)에서 출력토록 한다.The present invention uses a voltage-controlled temperature compensated crystal oscillator 15 pole, VC-TCXO, and a multiplier 17 that multiplies the oscillation frequency of the VC-TCXO by 6 times, and the oscillation frequency multiplied by the 6 times to 1/9. The first divider 20 for dividing and the second divider 22 for dividing the oscillation frequency of the VC-TCXO by 1/20, and divide the oscillation frequency of the VC-TCXO in the divider 18 as shown in the flowchart of FIG. When there is no initial deviation (Fo) by dividing and comparing the output of the counter 25 with the output value of the reference data storage part 32 in the comparator 31, the divider 14, 18 is set. ) And a value of Fo ± Δ4f is generated when a deviation from the value of the reference data storage unit 32 occurs by inputting the value calculated by the counter 25 as the comparison coefficient 31. If a value larger than + Fo occurs, the negative control value, which can reduce the output value, is output from the compensator 30. When a value smaller than Fo is generated, the positive control value, which can be increased, is output from the compensator 30.
즉 상기 디바이더(18)에서 분주하고, 카운터(25)에서 계수화한 값을 비교기(31)에서 상기 기준 데이타 저장부(32)의 값과 비교 결과에 따라 보상기(30)에서 보상값을 설정 출력하고, 상기 보상값을 D/A변환기(16)로 출력하여 전압 제어 온도 보상 크리스탈 발진기(15)에 입력한다. 이에 따라 VC-TCXO(15)의 발진주파수를 기준 데이타 저장부(32)에 있는 값으로 항상 유지시키려는 안정화를 이루는데 있다.In other words, the divider 18 divides the value calculated by the counter 25 and the comparator 31 sets the compensation value in the compensator 30 according to the comparison result with the value of the reference data storage unit 32. The compensation value is output to the D / A converter 16 and input to the voltage controlled temperature compensation crystal oscillator 15. As a result, stabilization of the oscillation frequency of the VC-TCXO 15 is always maintained at the value in the reference data storage unit 32.
제2도, 제3도, 제4도에서 도시하지 않은 기지국으로 부터 송신되는 주파수(869 .040-893.970MHz)의 신호가 안테나(1)를 통해 수신되어, 듀플렉서(2)에 입력되면, 상기 입력된 수신신호를 저잡음 증폭기(3)에서 적절히 증폭하여 밴드패스 필터(4)를 통과한 희망하는 주파수가 발생된다.When a signal of a frequency (869 .040-893.970 MHz) transmitted from a base station not shown in Figs. 2, 3, and 4 is received through the antenna 1 and input to the duplexer 2, The desired received signal is properly amplified by the low noise amplifier 3 to generate a desired frequency that has passed through the bandpass filter 4.
이를 주파수합성부(100) [프리스케일러(10), 전압제어발진기(11), 위상비교기(12), 로우패스필터(13), 디바이더(14), 전압제어 온도 보상 크리스탈(15)로 구성]에서 발생된 제1국부 발진주파수(961.655-986.585MHz)의 출력신호를 밴드패스 필터(9)에서 통과시킨다. 상기 양 신호를 제1혼합기(5)에서 출력신호를 제1중간주파수(제1국부 발진 주파수-수신 주파수=92.615MHz)를 발생시켜 제1중간주파증폭기(6)에서 증폭시킨다. 이는 제2혼합기(7)에 입력된다. 이는 VC-TCXO(15)의 발생되고, 체배기(17)에서 6배로 체배한(15.36MHz×6=92.160MHz) 제2국부 발진 주파수를 상기 제2혼합기(7)에서 혼합하여 제2중간주파수(제1중간주파수-제2국부 발진주파수=455MHz)를 출력하게 되고, 검파회로(8)를 거쳐 검파된 후 오디오 신호로서 출력되게 된다.In the frequency synthesizer 100 [prescaler 10, voltage controlled oscillator 11, phase comparator 12, low pass filter 13, divider 14, voltage controlled temperature compensation crystal 15] The generated first local oscillation frequency (961.655-986.585MHz) output signal is passed through the bandpass filter (9). Both signals are amplified by the first intermediate frequency amplifier 6 by generating a first intermediate frequency (first local oscillation frequency-receive frequency = 92.615 MHz) of the output signal by the first mixer 5. This is input to the second mixer 7. This is generated by the VC-TCXO 15, and the second local oscillation frequency multiplied by 6 times in the multiplier 17 (15.36 MHz x 6 = 92.160 MHz) is mixed in the second mixer 7 to obtain a second intermediate frequency ( The first intermediate frequency-second local oscillation frequency = 455 MHz) is outputted through the detection circuit 8 and then output as an audio signal.
또한 제2국부발진주파수를 제1디바이더(20)에서 1/9로 디바이드[10.24MHz(92 .160MHz÷9]하여 커스텀 IC(21) 또는 중앙제어부(19)의 클럭주파수로 제공된다. 그러고 상기 VC-TCXO(15)의 발진 주파수를 1/20로 제2디바이더(22)에서 분주하면 768KHz(15.36MHz÷20)가 오디오 프로세스(23)의 클럭 주파수로 사용할 수 있다.In addition, the second local oscillation frequency is divided by 1/9 from the first divider 20 to 10.24 MHz (92.160 MHz ÷ 9) and provided as the clock frequency of the custom IC 21 or the central controller 19. When the oscillation frequency of the VC-TCXO 15 is divided into 1/20 by the second divider 22, 768 kHz (15.36 MHz / 20) can be used as the clock frequency of the audio process 23.
상기 VC-TCXO(15)의 주파수 안정에 대해 제3도를 참고로 하여 제4도의 순서에 의해 구체적으로 기재하면, VC-TCXO(15)의 발진주파수가 15.36MHz 경우, PLL 내부의 디바이더(14)에서 1/512로 분주된 30KHz(15.36MHz÷512)값을 다시 디바이더(18)에서 분주시켜[14.648Hz(30KHz÷2048)] 카운터(25)에서 카운트한다. 상기 카운터(25)는 상기 14.648Hz 신호를 1주기 즉(, 68.3ms동안 입력되는 클럭신호를 계수한 데이타이며, 이는 비교기(31)로 입력한다.The frequency stability of the VC-TCXO 15 is described in detail by referring to FIG. 3 with reference to FIG. 3. When the oscillation frequency of the VC-TCXO 15 is 15.36 MHz, the divider 14 inside the PLL 14 is used. 30 KHz (15.36 MHz ÷ 512) divided by 1/512 is divided by the divider 18 (14.648 Hz (30 KHz ÷ 2048)) and counted by the counter 25. The counter 25 outputs the 14.648 Hz signal in one cycle, i.e. , Which is a counting clock signal input for 68.3 ms, which is input to the comparator 31.
그리고 상기 제1디바이더(200)에서 발생되는 클럭주파수는 10.24MHz이고, 기준 데이타저장부(32)에는 68.3ms동안에 해당되는 10.24MHz 클럭신호의 계수인 699072(10.24MHz÷14.64Hz)의 값이 저장되어 있다. 따라서 VC-TCXO(15)의 발진 주파수가 온도나 어떠한 환경, 조건에서 편차가 발생하면 상기 699072와 편차의 계수값을 비교기(31)에서 비교하여 졀과 값을 보상기(30)로 보내지며, 상기 보상기(30)에서는 상기 비교기(31)의 비교 결과에 따라 보상값을 설정한다. 상기 계수 데이타와 기준 데이타와의 차가 없으면 이전 상태로 유지하는 쪽으로 제1보상 데이타 발생기(27)의 출력을 선택하고, 상기 계수 데이타와 기준 데이타보다 차가 클경우, 차만큼 줄려주는 쪽으로 가기 위해 제2보상 데이타 발생기(28)의 출력을 선택하며, 상기 계수 데이타와 기준 데이타보다 적을 경우, 차만큼 올려주는 쪽으로 가기 위해 제3보상 데이타 발생기(29)의 출력을 선택하여 이를 제어신호로 오아게이트(26)으로 각각 출력하고, D/A변환기(16)를 거쳐 아나로그 보상전압으로 변환되어 전원 잡음 제거용 저역통과필터(24)를 통과하여 최종적으로 전압제어온도 보상크리스탈발진기(15)을 자동 제어함로써(제3도의 0볼로 2.5ppm에 해당하는 안정도로 유지시켜) 주파수 전체를 안정화시키도록 되어 있다.The clock frequency generated by the first divider 200 is 10.24 MHz, and a value of 699072 (10.24 MHz ÷ 14.64 Hz), which is a coefficient of a 10.24 MHz clock signal corresponding to 68.3 ms, is stored in the reference data storage unit 32. It is. Therefore, if the oscillation frequency of the VC-TCXO (15) is a deviation in temperature or any environment, conditions, the 699072 and the coefficient value of the deviation is compared in the comparator 31 and the value of 졀 and the value is sent to the compensator 30, The compensator 30 sets a compensation value according to the comparison result of the comparator 31. If there is no difference between the coefficient data and the reference data, the output of the first compensation data generator 27 is selected to be kept in the previous state, and if the difference is greater than the coefficient data and the reference data, the second direction is used to reduce the difference by the difference. The output of the compensation data generator 28 is selected, and if it is less than the coefficient data and the reference data, the output of the third compensation data generator 29 is selected to go up by the difference, which is then used as a control signal. Are respectively converted into analog compensation voltage via D / A converter 16 and passed through low pass filter 24 for power supply noise removal to finally control voltage controlled temperature compensated crystal oscillator 15 automatically. As a result, the entire frequency is stabilized (maintained at a stability equivalent to 2.5 ppm with zero ball in FIG. 3).
상술한 바와같이 어떠한 환경 조건에서도 송신 주파수의 안정도를 ±0.23ppm 이내로 유지시킬 수 있고, 제2중간 주파수가 안정됨에 따라 수신감도 잡음에 유리한 이점이 있다.As described above, the stability of the transmission frequency can be maintained within ± 0.23ppm under any environmental conditions, and as the second intermediate frequency is stabilized, there is an advantage in reception sensitivity noise.
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070709 Year of fee payment: 14 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |