JP2007221766A

JP2007221766A - クロックノイズ除去回路

Info

Publication number: JP2007221766A
Application number: JP2006337568A
Authority: JP
Inventors: Joo Yul Ko; 主烈高; Hak Sun Kim; 学善金; Won Tae Choi; 愿太崔; Won Wook So; 源 ▲輝▼ 蘇
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: US7565121B2; FR2897739A1; US20070195915A1; KR100735420B1; FI20065758L; FR2897739B1; DE102006056038A1; FI20065758A0; JP4452270B2

Abstract

【課題】本発明はイメージセンサーモジュール等のクロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去するクロックノイズ除去回路に関する。
【解決手段】本発明のクロックノイズ除去回路は、クロック信号から一部信号を抽出する信号カップラーと、信号カップラーからの信号のうち既設定された周波数の高調波成分を選択する高調波選択フィルタと、高調波選択フィルタからの信号のうち既設定された周波数の高調波成分の位相を反転させる位相変換器と、位相変換器からの信号を利得制御によって増幅するＡＧＣ増幅器と、位相変換器からの信号とクロック信号を結合して、クロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去する結合器と、結合器の出力信号のうち既設定された周波数の高調波成分の電力を検出する電力検出器と、電力検出器によって検出された高調波成分のレベルに基づいてＡＧＣ増幅器の利得を制御するノイズ除去制御器を備える。
【選択図】図４

Description

本発明はコード分割多重接続（Code-Division Multiple Access、以下において「ＣＤＭＡ」という。）携帯電話に適用されるイメージセンサーモジュール（Image Sensor Module）等に適用することの出来るクロックノイズ除去回路に関するものであって、特にイメージセンサーモジュール等のクロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去することによって、クロック信号の高調波（Harmonic）成分が他の部品或いは信号にもたらす影響を減らすことができ、ＥＭＩフィルタを代替することが出来るクロックノイズ除去回路に関する。

一般的に、ＣＤＭＡ携帯電話（ＨＨＰ：Hand-Held Phone）は通話機能以外にカメラ機能を揃えて製作されるが、これについて図１を参照して説明する。

図１は、一般的なＣＤＭＡ携帯電話の構成図である。

図１を参照すると、一般的なＣＤＭＡ携帯電話は、使用者の選択による通話及びイメージセンシングを制御する制御部１０と、上記制御部１０の制御によって電話信号の送信及び受信を遂行する電話送受信部２０と、上記制御部１０の制御によってイメージをセンシングするイメージセンサーモジュール（ＩＳＭ:Image Sensor Module）３０を備える。

このように、既存のＣＤＭＡ携帯電話にはイメージセンサーモジュール３０が装着されるが、かかるイメージセンサーモジュール３０が動作するためにはクロック信号が供給されるべきである。これについては図２を参照して説明する。

図２は、従来のイメージセンサーモジュールのクロック信号説明図である。

図２を参照すると、上記イメージセンサーモジュールＩＳＭが装着されるが、上記イメージセンサーモジュールＩＳＭを動作させるため、クロック信号生成器（X-tal或いはTCXO等）１１から発生した正弦波形態のメインクロック信号（Main Clock、ＭＣＬＫ）が直接またはベースバンド（Baseband）ＩＣを通じて上記イメージセンサーモジュール３０のＣＭＯＳイメージセンサー（Image Sensor）及びイメージ信号処理ＩＣ（Image Signal Processing IC）等に各々伝達される。

このようなクロック信号について図３を参照して説明する。

図３は従来のイメージセンサーモジュールのクロック信号の周波数スペクトラム図である。図３において上記イメージセンサーモジュールＩＳＭのクロック信号は、一つの基本波（Fundamental）成分と複数の高調波（Harmonic）成分を含む。

一方、上記クロック信号には、前述の通りメインクロック（Master Clock、ＭＣＬＫ）、ビデオクロック（Video Clock、ＰＣＬＫ）及びＩ２Ｃ制御クロック（ＳＣＬＫ）がある。

上記メインクロック（ＭＣＬＫ）は、ＣＭＯＳイメージセンサー及びイメージ信号処理ＩＣ（ＩＳＰＩＣ）が動作する際に使用されるクロックであり、上記ビデオクロック（ＰＣＬＫ）等の基準クロックである。主に携帯電話のTCXO或いはX-talから直接またはベースバンドＩＣを通して出力される。この際、メインクロックの場合には基本波スペクトラム（Fundamental Spectrum）以外に高調波（Harmonic）成分を有することと成る。

上記ビデオクロック（ＰＣＬＫ）は、実際センサーとイメージシグナルプロセッシングＩＣを経て出力されたビデオ信号（ＲＧＢ或いはＹＣｂＣｒ信号）を出力する際に同期化させるための信号である。この信号はビデオデータ（Video Data）の大きさに影響される。例えば、画素数（ＱＣＩＦ、ＱＶＧＡ或いは２Ｍ）、フレーム速度（Frame Rate）及びチップセット（Chipset）によってそれぞれ異なる。

そして、Ｉ２Ｃ制御クロック（ＳＣＬＫ）は、イメージセンサーモジュールＩＳＭを制御するための同期信号として実際のデータとは異なる制御用クロックである。

ところが、上記メインクロック信号（ＭＣＬＫ）がイメージセンサーモジュールＩＳＭの本体（Body）及びＦＰＣＢ（Flexible Printed Circuit Board、軟性印刷回路基板）を通過することとなり、続いて上記メインクロック信号（ＭＣＬＫ）の高調波成分は空気（Air）やＰＣＢを通じた後ＣＤＭＡ携帯電話のアンテナを通じて転送される。このように伝達される高調波（Harmonic）成分は、実際セルラー（Cellular）ＣＤＭＡ、ＧＳＭ或いは次世代通信周波数帯域内に流入され結局ノイズ（Noise）として作用する問題点がある。

このような問題を解決するための従来の方法について説明する。

既存のＣＤＭＡ携帯電話の電話送受信部とイメージセンサーモジュールＩＳＭが同時に動作しない状態で、上記イメージセンサーモジュールＩＳＭから放射（Radiation）されるノイズ（Noise）を最少化するため接地シールディング（Ground Shielding）を通じてノイズを分離する方法を使用したり、アンテナ（Antenna）とイメージセンサーモジュールＩＳＭを物理的に最大限遠く配置させる方法を使用する。

また、イメージセンサーモジュールに低域通過フィルタ（Low Pass Filter）を適用して、メインクロック（ＭＣＬＫ）の基本波成分を通過し、高調波成分を遮断する方法を用いる。

しかし、このような従来クロック信号の雑音、即ち高調波成分を減らす方法は、従来のＣＤＭＡ携帯電話において、接地シールディング及び距離的に離隔させる方法であって、このような方法はイメージセンサーモジュールのクロック信号の高調波成分を十分に減らすことが出来ないという問題点がある。

また、このような低域通過フィルタは実際受動素子を用いて実現されるため、素子値が非常に大きくなりフィルタサイズ及び値段が上昇する問題点がある。

さらに、クロック信号の高調波成分を除去するため、ノッチフィルタ（Notch Filter）で実現する場合には特定周波数領域以外のノイズを除去することが出来ないという問題点がある。

本発明は上記の問題点を解決するため提案されたものであって、その目的は、イメージセンサーモジュール等のクロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去することによって、クロック信号の高調波（Harmonic）成分が他の部品または信号にもたらす影響を減らし、ＥＭＩフィルタを代替することが出来るクロックノイズ除去回路を提供する。

上記の本発明の目的を達成すべく、本発明のクロックノイズ除去回路は、クロック信号から一部信号を抽出する信号カップラーと、上記信号カップラーからの信号のうち既設定された周波数の高調波成分を選択する高調波選択フィルタと、上記高調波選択フィルタからの信号のうち既設定された周波数の高調波成分の位相を反転させる位相変換器と、上記位相変換器からの信号を利得制御によって増幅するＡＧＣ増幅器と、上記位相変換器からの信号と上記クロック信号を結合して、上記クロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去する結合器と、上記結合器の出力信号のうち既設定された周波数の高調波成分の電力を検出する電力検出器と、上記電力検出器によって検出された高調波成分のレベルに基づいて上記ＡＧＣ増幅器の利得を制御するノイズ除去制御器を備えることを特徴とする。

上記ノイズ除去制御器は、上記電力検出器からの高調波成分の電力を監視しながら上記位相変換器の位相変換周波数を可変して、上記高調波成分の電力が最少値である周波数での位相変換を制御することを特徴とする。

上記ノイズ除去制御器は、既設定された周波数の高調波成分に基づいて、高調波選択及び位相変換を制御することを特徴とする。

上記高調波選択フィルタは、制御部の制御によって上記既設定された周波数の高調波成分を中心周波数とする通過帯域を設定する可変フィルタから成ることを特徴とする。

上記位相変換器は、上記制御部の制御によって上記高調波選択フィルタからの信号のうち、上記既設定された周波数の高調波成分に該当される周波数信号の位相を反転させることを特徴とする。

上記クロック信号は、クロック信号生成器から発生しイメージセンサーモジュールへ提供されるクロック信号であることを特徴とする。

本発明によると、ＣＤＭＡ携帯電話に適用されるクロックノイズ除去回路において、イメージセンサーモジュールのクロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去することによって、クロック信号の高調波（Harmonic）成分が他の部品または信号にもたらす影響を減らすことができ、ＥＭＩフィルタを代替することが出来るという効果がある。

即ち、本発明のクロックノイズ除去回路を使用することで、クロックによる高調波（Harmonic）成分が他の部品または信号に与える影響を最少化してノイズが減殺される役割をする。

このような本発明のクロックノイズ除去回路は、携帯電話の送受信信号に影響を与えるため、今後ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）等の動画像通話を基本とする携帯機のイメージセンサーモジュール等に必須的に適用される。これは他に不要なＥＭＩフィルタ或いは遮蔽のための器具の除去が可能である。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明のクロックノイズ除去回路は、イメージセンサーモジュール以外の他のモジュール、即ち信号処理モジュール、チューナモジュール等のようにクロック信号を必要とするモジュールに適用することができる。本発明における説明を容易にするためイメージセンサーモジュールに適用される場合について説明する。

図４は、本発明によるクロックノイズ除去回路図である。

図４を参照すると、本発明によるクロックノイズ除去回路は、イメージセンサーモジュールのクロック信号から一部信号を抽出する信号カップラー５１０と、上記信号カップラー５１０からの信号のうち既設定された周波数の高調波成分を選択する高調波選択フィルタ５２０と、上記高調波選択フィルタ５２０からの信号のうち既設定された周波数の高調波成分の位相を反転させる位相変換器５３０と、上記位相変換器５３０からの信号を利得制御によって増幅するＡＧＣ増幅器５４０と、上記位相変換器５３０からの信号と上記クロック信号を結合して、上記クロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去する結合器５５０と、上記結合器５５０の出力信号のうち既設定された周波数の高調波成分の電力を検出する電力検出器５６０と、上記電力検出器５６０によって検出された高調波成分のレベルに基づいて上記ＡＧＣ増幅器５４０の利得を制御するノイズ除去制御器５７０を備える。

上記ノイズ除去制御器５７０は、上記電力検出器５６０からの高調波成分の電力を監視しながら上記位相変換器５３０の位相変換周波数を可変して、上記高調波成分の電力が最少値となる周波数での位相変換を制御する。

また、上記ノイズ除去制御器５７０は、既設定された周波数の高調波成分に基づいて、高調波選択及び位相変換を制御する。

この際、上記高調波選択フィルタ５２０は、上記制御部５７０の制御によって上記既設定された周波数の高調波成分を中心周波数とする通過帯域を設定する可変フィルタを用いることが出来る。

また、上記位相変換器５３０は、上記制御部５７０の制御によって上記高調波選択フィルタ５２０からの信号のうち、上記既設定された周波数の高調波成分に該当される周波数信号を位相反転させることが出来る。

前述の通り、上記クロック信号は、本発明に適用されるＣＤＭＡ携帯電話のクロック信号生成器から発生され、イメージセンサーモジュールへ提供されるメインクロック信号（マスタークロック）或いはビデオクロック（Video Clock、ＰＣＬＫ）またはＩ２Ｃ制御クロック（ＳＬＣＫ）に該当する。

図５は本発明のクロックノイズ除去回路の入力及び出力クロック信号の説明図であって、図５は本発明のクロックノイズ除去回路５００によるとクロック信号に含まれる高調波成分が除去されることを表している。

以下、本発明の作用及び効果を添付の図面により詳細に説明する。

本発明のイメージセンサーモジュールＩＳＭのクロックノイズ除去回路はＣＤＭＡ携帯電話に適用され、上記イメージセンサーモジュールＩＳＭへ提供されるクロック信号のノイズ、即ちクロック信号の高調波成分を除去する。

これについて、図４及び図５を参照に説明する。

先ず、図４を参照すると、本発明のクロックノイズ除去回路５００の信号カップラー５１０は、クロック信号に大きい損失（Loss）加えないよう上記イメージセンサーモジュールのクロック信号から一部信号を抽出して高調波選択フィルタ５２０へ伝達する。

上記高調波選択フィルタ５２０は、上記信号カップラー５１０によって抽出された信号のうち既設定された周波数の高調波成分を選択して位相変換器５３０へ伝達する。

例えば、上記クロック信号（ＭＣＬＫ或いはＰＣＬＫ）の基本波が４ＭＨｚの場合に、このクロック信号の２次高調波は８ＭＨｚで、３次高調波は１２ＭＨｚで、４次高調波は１６ＭＨｚる。このように上記クロック信号の高調波は数多く存在する。

上記位相変換器（Phase Shifter）５３０は、上記高調波選択フィルタ５２０からの信号のうち既設定された周波数の高調波成分の位相を反転させＡＧＣ増幅器５４０へ出力する。

上記ＡＧＣ増幅器５４０は、上記位相変換器５３０からの信号を利得制御によって増幅して結合器５５０へ出力する。ここで、位相が反転された高調波成分は実際クロック信号に含まれた高調波成分の大きさとは異なる。これはサンプリング利得（Sampling Gain）及び中間損失（Loss）部分が存在するためであり、これによってＡＧＣ（Auto Gain Control）が必要である。このような一連の過程を実際自己制御（Self Control）するためには別途、電力検出器（Power Detector）及びノイズ除去制御器（Controller）が必要とされる。

この際、上記結合器５５０は上記位相変換器５３０からの信号と上記クロック信号を結合して、上記クロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去する。これについて説明すると、上記クロック信号に高調波成分が含まれている場合、この高調波成分が上記位相変換器５３０によって位相反転されるため、上記高調波成分は位相反転された高調波成分によって相殺される。

以後、本発明のノイズ除去制御器５７０は、上記クロック信号の高調波成分を電力検出器５６０を通じて監視しながら、上記電力検出器５６０によって検出された高調波成分のレベルに基づいて上記ＡＧＣ増幅器５４０の利得を制御するが、上記クロック信号に含まれた高調波成分の大きさと同一であるよう上記位相反転された高調波成分を増幅し、これによって上記クロック信号に含まれた高調波成分を大きく減らすことが出来る。

また、上記ノイズ除去制御器５７０は、上記電力検出器５６０からの高調波成分の電力を監視しながら上記位相変換器５３０の位相変換周波数を可変して、上記高調波成分の電力が最少値となる周波数での位相変換を制御する。これによって、上記クロック信号に含まれた高調波成分を大きく減らすことが出来る。

前述の通り、クロック信号に含まれた高調波成分の大きさと位相をより正確に制御し、このような制御によってクロック信号に含まれた高調波成分に対する除去性能を向上させることが出来る。

一方、上記ノイズ除去制御器５７０は、既設定された周波数の高調波成分に基づいて、高調波選択及び位相変換を制御し、これによって、上記高調波選択フィルタ５２０は、上記制御部５７０の制御によって上記既設定された周波数の高調波成分を中心周波数とする通過帯域を設定し、既設定された周波数帯域で高調波成分をより正確に選択することが出来る。

また、上記位相変換器５３０は、上記制御部５７０の制御によって上記高調波選択フィルタ５２０からの信号のうち、上記既設定された周波数の高調波成分に該当する周波数信号を位相反転してクロック信号に含まれた高調波成分をより正確に反転させ、これによって高調波成分の減殺率を向上させることが出来る。

図５を参照すると、本発明のクロックノイズ除去回路５００が入力されるクロック信号のスペクトラムを分析してみると、前述の通り、上記クロック信号は基本波（Fundamental）信号とその他の複数の高調波（Harmonic）成分が存在する。この中で実際に携帯電話に影響を与えるスペクトラム（Spectrum）は全体の高調波成分のうち一部の領域である。

この際、上記のクロック信号が本発明のクロックノイズ除去回路５００を通ると、ＦＰＣＢ上でのクロック信号に含まれる既設定された周波数の高調波成分を除去して転送し、この際、本発明のクロックノイズ除去回路５００は全体動作には影響を与えず携帯電話の通話に影響を与える高調波成分を除去することが出来る。

以上の本発明は、前述の実施例及び添付の図面によって限定されず特許請求範囲によって限定され、本発明の装置は本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であることを本発明が属する技術分野において通常の知識を有している者において明らかである。

一般的なＣＤＭＡ携帯電話の構成図である。従来イメージセンサーモジュールのクロック信号説明図である。従来イメージセンサーモジュールのクロック信号の周波数スペクトラム図である。本発明によるクロックノイズ除去回路図である。本発明のクロックノイズ除去回路の入力及び出力クロック信号説明図である。

符号の説明

５００クロックノイズ除去回路
５１０信号カップラー
５２０高調波選択フィルタ
５３０位相変換器
５４０ＡＧＣ増幅器
５５０結合器
５６０電力検出器
５７０ノイズ除去制御器

Claims

クロック信号から一部信号を抽出する信号カップラーと、
前記信号カップラーからの信号のうち既設定された周波数の高調波成分を選択する高調波選択フィルタと、
前記高調波選択フィルタが選択した信号のうち前記既設定された周波数の高調波成分の位相を反転させる位相変換器と、
前記位相変換器からの信号を利得制御によって増幅するＡＧＣ増幅器と、
前記位相変換器からの信号と前記クロック信号を結合して、前記クロック信号に含まれる前記既設定された周波数の高調波成分を除去する結合器と、
前記結合器の出力信号のうち前記既設定された周波数の高調波成分の電力を検出する電力検出器と、
前記電力検出器によって検出された高調波成分のレベルに基づいて前記ＡＧＣ増幅器の利得を制御するノイズ除去制御器と、
を含むことを特徴とするクロックノイズ除去回路。
前記ノイズ除去制御器は、
前記電力検出器からの高調波成分の電力を監視しながら前記位相変換器の位相変換周波数を可変して、前記高調波成分の電力が最少値である周波数での位相変換を制御することを特徴とする請求項１に記載のクロックノイズ除去回路。
前記ノイズ除去制御器は、
前記既設定された周波数の高調波成分に基づいて高調波選択及び位相変換を制御することを特徴とする請求項１に記載のクロックノイズ除去回路。
前記高調波選択フィルタは、
制御部の制御によって前記既設定された周波数の高調波成分を中心周波数とする通過帯域を設定する可変フィルタから成ることを特徴とする請求項３に記載のクロックノイズ除去回路。
前記位相変換器は、
前記制御部の制御によって前記高調波選択フィルタからの信号のうち、前記既設定された周波数の高調波成分に該当する周波数信号の位相を反転させることを特徴とする請求項３に記載のクロックノイズ除去回路。
前記クロック信号は、
クロック信号生成器から発生し、イメージセンサーモジュールへ提供されるクロック信号であることを特徴とする請求項１に記載のクロックノイズ除去回路。