KR0140678B1 - 위성방송용 중계기의 국부발진회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위성방송용 중계기에 관한 것으로, 위성방송용 중계기에 사용되는 전압제어유전체공진발진기(40)의 발진주파수 및 위상을 일정하게 제어하는 위상제어부(200)를 추가하여 전압제어유전체공진발진기(40)의 발진주파수를 안정화함과 더불어 위상잡음을 최소화할 수 있는 것이다.

Description

위성방송용 중계기의 국부발진회로

제1도는 본 발명에 따른 위성방송용 중계기의 개략적인 구성도,

제2도는 종래의 위성방송용 중계기의 개략적인 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10:수신안테나20:저잡음증폭기

30:대역통과여파기40:발진부

42:발진기44a,44b:체배기

50:혼합기60:중간주파수필터

70:복조기80:고주파변조기

90:고전력증폭기100:송신안테나

200: 위상제어부210:프리스케일러

220: 분주기230:기준발진기

240: 혼합기250:저역통과필터

300: 전압제어 유전체 공진발진기

본 발명은 위성방송용 중계기에 관한 것으로, 특히 위상고정루프(PLL)를 사용하여 위성방송용 중계기에 사용되는 전압제어 유전체 공진발진기의 발진주파수를 안정화함과 더불어 위상잡음특성을 개선하도록 된 위성방송용 중계기의 국부발진회로에 관한 것이다.

일반적으로, 위성방송용 중계기란 지구국에서 보낸 방송전파를 수신하여 다시 지상을 향해 송신하는, 이른바 수신과 송신기능이 겸비된 중계 시스템을 말한다.

상기와 같은 위성방송용 중계기는 1개 이상의 트랜스폰더(transponder)로 구성되며, 트랜스폰더는 송/수신장치로서 지구국으로부터 송신된 상향링크 신호를 수신하여 저잡음증폭기(LNA : low noise amplifier)에서 고전력 증폭한 다음, 송신안테나를 통하여 지구국에 송신하는 것을 말한다.

상기 트랜스폰더는 신호처리방식과 주파수 변환횟수에 따라 두가지로 구분주수 있다. 즉, 신호처리방식에 따라 분류하면 트랜스폰더는 수신된 신호를 단순히 하향링크 주파수로 변환하여 송신하는 일반적인 중계형 트랜스폰더와 수신된 신호를 검파해서 기저대역신호로 변환하여 프로세싱한 다음 다시 변조하여 송신하는 재생 트랜스폰더가 있다. 그리고 주파수 변환횟수에 따라 분류하면, 수신된 주파수를 직접 하향링크 주파수로 변환하여 송신하는 단일 주파수 변환형 트랜스폰더와 수신된 주파수를 중간주파수로 변환한 다음 증폭시켜서 하향링크 주파수로 변환하는 이중 주파수 변환형 트랜스폰더가 있다.

이와 같이 위성방송 중계기에서 상향링크 주파수를 하향링크 주파수로 변환하는 이유는 송/수신 주파수를 격리시켜서 송/수신 신호간의 혼신을 피하기 위한 것이고, 이중 주파수 변환형 트랜스폰더에서 상향링크 주파수를 중간주파수신호로 변환한 다음 다시 하향링크 주파수로 변환하는 것은 단일변환으로서 얻기 어려운 충분한 이득을 얻기 위한 것이다. 또한 위성에서 신호를 스위칭하고자 할 때 고주파를 스위칭하기가 어려우므로 고주파를 중간주파수로 변환해서 스위칭하고자 할 때에도 이중 변환형 트랜스폰더가 사용되고 있다.

상기와 같은 종래의 위성방송용 중계기는 제 2 도에 도시된 바와 같이, 지상국에서 송신된 방송신호를 수신하는 수신안테나(10)와; 상기 안테나(10)를 통하여 수신된 방송신호의 잡음지수를 최소화함과 더불어 증폭시켜 출력된 방송신호의 주파수 잡음을 제거하여 출력하는 대역통과여파기(B.P.F:30); 고주파 국부 발진주파수를 출력하는 국부발진부(40); 상기 대역통과여파기(30)에서 출력된 방송신호 주파수와 상기 국부 발진주파수를 혼합하여 출력하는 혼합기(50)에서 출력된 신호중 중간주파수신호만을 추출하여 출력하는 중간주파수필터(IF filter:60); 상기 중간주파수필터(60)에서 출력된 중간주파수신호를 복조하여 출력하는 복조기(Demod:70); 상기 복조기(70)에서 출력된 신호를 상기 발진부(40)에서 출력된 고주파 국부 발진주파수에 변조하는 고주파 변조기(RF Mod:80): 상기 고주파변조기(80)에서 출력된 고주파신호를 고전력 증폭하여 출력하는 고전력증폭기(High Power amp:90) 및: 상기 고전력 증폭된 방송신호를 지상으로 송신하는 송신안테나(100)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 위성방송용 중계기는, 지상국에서 송신된 방송신호가 수신안테나(10)에 수신되면, 저잡음증폭기(20)가 상기 안테나(10)를 통하여 수신된 방송신호의 잡음지수를 최소화함과 더불어 증폭시켜 출력하고, 상기 저잡음증폭기(20)에서 출력된 방송신호는 대역통과필터(30)에서 주파수 잡음이 제거되어 출력되고, 국부발진부(40)에서 출력된 고주파 발진주파수와 혼합기(50)에서 혼합되어 출력된다.

상기 혼합기(50)에서 출력된 신호는 중간주파수필터(60)에서 중간주파수만이 추출되어 출력되고, 상기 중간주파수신호는 복조기(70)에서 복조되어 출력된 다음, 고주파변조기(80)에서 상기 국부발진부(40)의 고주파 발진주파수에 의해 변조되어 출력된다.

그리고 상기 고주파변조기(80)에서 출력된 고주파변조신호는 고전력증포기(90)에서 고전력 증폭되어 송신안테나(100)를 통하여 지상으로 송신되는 것이다.

한편, 상기과 같은 국부발진부(40)는 발진기(Oscillator:42)와 체배기(Multiplier: 44a,44b)로 구성되어 상기 발진기(42)에서 출력된 낮은 발진주파수를 체배기(44a,44b)에서 체배하여 고주파 발진주파수를 출력한다.

그러나 상기와 같이 종래의 위성방송 중계기에서는 발진기(42)에서 출력된 낮은 발진주파수를 체배기(44a,44b)에서 체배하여 고주파 발진주파수를 출력하므로, 낮은 주파수의 노이즈도 같이 체배되어 노이즈가 많이 발생되는 문제점이 있었다. 더욱이 아날로그방식에서는 상기와 같은 노이즈 발생은 크게 염려할 필요가 없으나 디지털 방식의 방송에는 문제화될 가능성이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 위상고정회로(PLL)를 사용하여 전압제어 유전체 공진발진기의 발진주파수를 안정화함과 더불어 위상잡음 특성을 개선하도록 된 위성방송용 중계기의 국부발진회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 위성방송용 중계기의 국부발진회로는, 지상국에서 수신된 고주파신호를 제1 국부발진신호에 혼합하여 중간주파신호를 얻고, 상기 중간주파신호를 상기 제1 국부발진신호와 주파수가 다른 제2 국부발진 신호와 제2 국부발진신호를, 체배하지 않고 직접 발진하기 위한 전압제어 유전체공진발진기와: 상기 전압제어 유전체 공진발진기에서 출력된 국부발진신호를 소정범위의 낮은 주파수가 되도록 프리스케일링(prescaling)하는 프리스케일러: 상기 프리스케일링된 신호를 분주하는 분주기: 기준주파수신호를 발진하는 기준발진기: 상기 분주기에서 분주된 신호를 상기 기준발진기에서 발진된 신호와 비교하여 위상차를 검출하는 위상검출기: 상기 위상검출기에서 출력된 신호를 필터링하여 직류레벨을 상기 전압제어 유전체 공진발진기에 제공하는 저역통과필터로 구성되는 위상제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 위성방송용 중계기의 개략적인 구성도로서, 지상국에서 송신된 방송신호를 수신하는 수신안테나(10)와; 상기 안테나(10)를 통하여 수신된 방송신호의 잡음지수를 최소화함과 더불어 증폭시켜 출력하는 저잡음증폭기(L.N.A:20); 상기 저잡음증폭기(20)에서 출력된 방송신호의 주파수 잡음을 제거하여 출력하는 대역통과여파기(B.P.F:30); 고주파 발진주파수를 출력하는 전압제어 유전체 공진발진기(VCDRO:300); 상기 대역통과여파기(30)에서 출력된 방송신호 주파수와 상기 발진주파수를 혼합하여 출력하는 혼합기(Mixer:50); 상기 혼합기(50)에서 출력된 신호중 중간주파수신호만을 추출하여 출력하는 중간주파수필터(IF filter:60); 상기 중간주파수필터(60)에서 출력된 중간주파수신호를 복조하여 출력하는 복조기(Demod:70); 상기 복조기(70)에서 출력된 신호를 상기 전압제어 유전체 공진발진기(300)에서 출력된 고주파 발진주파수에 변조하는 고주파변조기(RFold:80): 상기 고주파변조기(80)에서 출력된 고주파신호를 고전력 증폭하여 출력하는 고전력증폭기(High Power Amp:90); 상기 고전력 증폭된 방송신호를 지상으로 송신하는 송신안테나(100) 및: 상기 전압제어부(200)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 위상제어부(200)는 전압제어 유전체 공진발진기(300)에서 출력된 고주파 발진주파수를 소정 범위의 낮은 주파수로 일차 프리스케일링하는 프리스케일러(Prescaler:210)와; 상기 프리케일링된 발진주파수를 분주하는 분주기(Divider:220); 기준주파수를 발진하는 기준발진기(Reference Oscillator:230); 상기 분주기(220)에서 분주된 발진주파수를 상기 기준발진기(230)에서 출력된 기준주파수와 비교하여 위상차를 검출하는 위상검출기(Phase Detector:240); 상기 위상검출기(240)에서 출력된 신호를 필터링하여 직류레벨로 상기 전압제어 유전체 공진발진기(300)로 제공하여 전압제어 유전체 공진발진기(300)의 발진주파수 및 위상을 안정화하는 저역통과필터(L.P.F:250)를 포함하여 구성된다.

이어서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

지상국에서 송신된 방송신호가 수신안테나(10)에 수신되면, 저잡음증폭기(20)가 상기 안테나(10)를 통하여 수신된 방송신호의 잡음지수를 최소화함과 더불어 증폭시켜 출력하고, 상기 저잡음 증폭기(20)에서 출력된 방송신호는 대역통과필터(30)에서 잡음이 제거되어 출력되고, 전압제어 유전체 공진발진기(300)에서 출력된 고주파 발진주파수와 혼합기(50)에서 혼합되어 출력된다.

상기 혼합기(50)에서 출력된 신호중 중간주파수신호만이 중간주파수필터(60)에서 추출되어 출력되고, 상기 중간주파수신호는 복조기(70)에서 복조되어 출력되 다음, 고주파변조기(80)에서 상기 전압제어 유전체 공진발진기9300)의 고주파 발진주파수에 의해 변조되어 출력된다. 상기 고주파변조기(80)에서 출력된 고주파변조신호는 고전력증폭기(90)에서 고전력 증폭되어 송신안테나(100)를 통하여 지상으로 송신되는 것이다.

그리고 상기 전압제어 유전체 공진발진기(300)의 발진주파수는 위상제어부(200)에 의해 발진주파수 및 위상이 일정하게 제어되어 발진주파수 및 위상이 안정화 된다. 즉, 상기 위상제어부(200)에 있어서, 전압제어 유전체 공진발진기(300)에서 출력된 고주파 발진주파수는 프리스케일러(210)에서 일차 프리스케일일된 다음 분주기(220)에서 분주된다. 분주기(220의 출력은 기준발진기(230)에서 발진된 기준주파수와 위상검출기(240)에서 위상 비교되어 그 위상차가 검출된 후 저역통과필터(250)에서 직류레벨로 필터링되어 전압제어 유전체 공진 발진기(300)에 입력된다. 전압제어 유전체 공진발진기(300)는 상기 저역통과필터(250)의 출력에 따라 발진주파수 및 위상을 안정화함과 더불어 위상잡음을 최소화한다.

이와 같이 본 발명은 위상고정루프(PLL)를 사용하여 전압제어 유전체 공진발진기의 발진주파수를 안정화함과 더불어 위상잡음특성을 개선한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 전압제어 유전체 공진발진기에서 출력된 고주파 발진주파수를 프리스케일러에서 일차 분주한 다음 분주기에서 분주하여 기준발진기에서 발진된 기준주파수와 위상비교 후 저역통과필터에서 위상차에 따른 직류레벨을 다시 전압제어 유전체 공진발진기에 제공하여 전압제어 유전체 공진발진기의 발진주파수 및 위상을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 상향링크로 지상국에서 수신된 고주파신호를 제1 국부발진신호에 혼합하여 중간주파신호를 얻고, 상기 중간주파신호를 상기 제1 국부발진신호와 주파수가 다른 제2 국부발진신호에 변조하여 다시 고주파신호로 지상의 위성 방송수신기측으로 송신하는 위성방송용 중계기에 있어서,

   전압에 의해 발진주파수가 제어되며 상기 제1 국부발진신호와 제2 국부발진신호를, 체배하지 않고 직접 발진하기 위한 전압제어 유전체 공진발진기(300)와;

   상기 전압제어 유전체 공진발진기(300)에서 출력된 국부발진신호를 소정 범위의 낮은 주파수가 되도록 프리스케일링(prescaling)하는 프리스케일러(210);

   상기 프리스케일링된 신호를 분주하는 분주기(220);

   기준주파수신호를 발진하는 기준발진기(230);

   상기 분주기(220)에서 분주된 신호를 상기 기준발진기(230)에서 발진된 신호와 비교하여 위상차를 검출하는 위상검출기(240); 및

   상기 위상검출기(240)에서 출력된 신호를 필터링하여 직류레벨을 상기 전압제어 유전체 공진발진기(300)에 제공하는 저역통과필터(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성방송용 중계기의 국부발진회로.