KR0143727B1

KR0143727B1 - 위성통신시스템의 주파수 발진 장치

Info

Publication number: KR0143727B1
Application number: KR1019940038652A
Authority: KR
Inventors: 강석원
Original assignee: 박성규; 대우통신주식회사
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1998-08-01
Also published as: KR960027478A

Abstract

본 주파수 발진장치는 위성통신시스템에서 요구하는 규격을 충분히 만족하면서 하나의 장치로 송수신 주파수변환시 사용되는 주파수를 모두 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 장치는 소정의 제1기준 주파수가 인가되면, 제1기준 주파수에 위상동기되는 제2기준주파수를 다수개 생성하는 기준 클리너; 기준 클리너로 부터 제2기준 주파수가 전송되며, 위상동기시켜 업 컨버터의 제1혼합기와 다운 컨버터의 제4혼합기로 제1국부발진기를 출력하기위한 제1국부발진기; 제1국부발진기의 출력주파수를 고주파로 체배하는 체배기; 체배기로 부터 출력된 신호를 제2기준주파수를 기준으로 위상동기시켜 업 컨버터의 제2혼합기와 다운컨버터의 제3혼합기로 제2국부발진주파수를 출력하기 위한 제2구구부발진기를 포함하여 구성되어 송수신 주파수변환에 필요한 주파수를 하나의 주파수 발진장치를 이용하여 생성함으로써 위성통신시스템의 하드웨어를 간소화시킬 수 있다.

Description

위성통신시스템의 주파수 발진장치

제1도는 본 발명에 따른 주파수 발진장치를 구비한 위성통신시스템의 일부 회로도이고,

제2도는 제1도에 도시된 주파수 발진장치의 상세회로도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:다운 컨버터 2:주파수 발진장치

3:업 컨버터 21:기준 클리너

22:제1국부발진기 23:체배기

24:제2국부발진기

본 발명은 위성통신시스템의 주파수 발진장치에 관한 것으로서, 특히 위성체와 지구국간의 음성 및 데이타 송수신시 이루어지는 주파수 변환을 위해 사용되는 주파수를 생성하기 위한 주파수 발진장치에 관한 것이다.

지금까지 위성체와 지구국간의 음성 및 데이타를 송수신하는 위성통신시스템은 송수신 주파수를 변환시 사용되는 주파수를 생성하는 지구국내의 주파수 발진장치를 송신용과 수신용으로 따라 분리하여 구비하고 있다. 그러나 이러한 구조는 지구국내의 하드웨어 구성을 복잡하게 할 뿐아니라 시스템가격을 상승시키는 요인이 된다.

따라서 본 발명은 상술한 문제를 개선하기 위한 안출한 것으로, 위성통신시스템에서 요구하는 규격을 충분히 만족하면서 하나의 장치로 송수신 주파수변환시 사용되는 주파수를 모두 제공할 수 있는 주파수 발진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 주파수 발진장치는, 지구국으로 부터 생성되는 중간주파수를 하나의 입력신호로 받는 제1호합기와 위성체로 송신할 수 있는 고주파(RF) 신호를 출력하는 제2혼합기를 포함하도록 구성되어 중간주파수(IF)를 고주파신호(RF)로 주파수변환하기 위한 업 컨버터, 업 컨버터와 역으로 구성되어 위성체로 부터 수신된 고주파신호를 하나의 입력신호로 받는 제3혼합기 및 중간주파수를 출력하는 제4혼합기를 포함하도록 구성되어 위성체로 부터 수신된 고주파신호(RF)를 중간주파수(IF)로 주파수변환하기 위한 다운 컨버터를 구비한 위성통신시스템의 주파수 발진장치에 있어서: 소정의 제1기준 주파수가 인가되면 소정 대역의 신호만을 통과시키는 대역통과필터, 대역통과필터의 출력신호를 소정치로 증폭하기 위한 고주파(RF) 증폭기, 고주파 증폭기의 출력신호를 위상동기 루프(PLL) 처리에 의하여 제2기준주파수로 출력하는 위상동기루프 처리부, 및 위상동기루프 처리부로부터 출력된 제2기준주파수를 다수개로 출력될 수 있도록 분배하는 전압분배기로 이루어진 기준 클리너;

기준 클리너로 부터 제2기준주파수가 전송되면, 위상동기시켜 획득한 제1국부발진 주파수를 업 컨버터의 제1혼합기와 다운 컨버터의 제4혼합기로 제공하는 제1국부발진기;

제1국부발진기의 출력주파수를 고조파로 체배하는 체배기;

체배기로부터 출력된 신호를 제2기준주파수를 기준으로 위상동기시켜 획득한 제2국부발진주파수를 업 컨버터의 제2혼합기와 다운 컨버터의 제3혼합기로 제공하는 제2국부발진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 동면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 주파수 발진장치를 구비한 위성통신시스템의 일부 회로도로서, 12.25~12.75GHz의 고주파신호를 70MHz의 중간주파수로 변환하기 위한 다운 컨버터(Down Converter:1), 70MHz의 중간 주파수(IF)를 14~14.5GHz의 고주파신호로 주파수를 변환하기 위한 업 컨버터(Up Converter:3) 및 본 발명에 따라 제안된 주파수 발진장치(2)로 구성된다.

특히, 주파수 발진장치(2)는 기준 클리너(21), 제1국부발진기(22), 체배기(23) 및 제2국부발진기(24)로 구성되어 상술한 업 컨버터(3) 및 다운 컨버터(1)가 인가되는 주파수를 원하는주파수로 변환할 수 있도록 소정의 국부발진 주파수를 제공한다.

상술한 바와 같이 소정의 국부발진 주파수를 제공하기 위하여, 위성통신시스템내에 구비되어 있는 미도시돤 기준발진카드(ROC: Reference Osillator Card)로 부터 10MHz의 기준주파수가 제공되면 기준 클리너(21)로 전송된다.

기준 클리너(21)는 제2도의 상세 회로도에 도시된 바와 같이 대역통과필터(211), 다수의 고주파 증폭기(212, 217, 218, 219), 위성차 검출기(213), 루프필터(214), 전압제어 발진기(215), 전압분배기(216)로 구성되어 10MHz의 기준주파수를 125MHz의 주기를 갖는 제2기준주파수로 생성한다.

즉, 기준 클리너(21)는 상술한 10MHz의 기준주파수가 인가되면, 우선 대역통과필터(211)로 전송한다. 대역통과필터(211)는 매우 좁은 대역폭(약 5KHz)과 스톱밴드(Stop Band) 감쇄가 높은 크리스탈 필터로 구성되어 인가된 기준주파수를 필터링하여 출력한다. 필터링된 출력신호는 고주파 증폭기(212)로 전송되어 대역통과필터(211)의 삽입손실과 분배기 손실을 보상할 수 있도록 소정치 증폭되어 출력된다. 출력된 신호는 위상차 검출기(213)로 전송된다.

위상차 검출기(213)는 Q3036 IC칩으로 구현되어 후단에 접속되어 있는 루프필터(214), 전압제어 발진기(215) 및 고주파 증폭기(219)와 함께 위상동기루프를 형성하여 상술한 125MHz의 제2기준주파수를 생성시킨다. 즉, 고주파 증폭기(212)의 출력신호가 인가되면 위상차 검출기(213)로 전송된다. 위상차 검출기(213)는 후술할 고주파 증폭기(219)를 통해 피드백되는 신호와 고주파 증폭기(212)로 부터 전송되는 신호간의 위상차를 검출하여 루프필터(214)로 전송한다. 루프필터(214)는 필터링된 저압값을 전압제어발진기(215)로 전송한다. 전압제어발진기(215)는 루프필터(214)로 부터 전송된 전압값에 대응되는 주파수를 발진한다. 이때 발진되는 주파수가 상술한 제2기준주파수가 되도록 전압제어 발진기(215) 및 루프필터(214)는 구성된다.

전압제어 발진기(215)에서 출력된 신호는 고주파 증폭기(219)를 통하여 위상차 검출기(213)로 피드백됨과 동시에 저항전력 분배기(216)로 전송된다. 전압분배기(216)는 상술한 대역통과필터(211)로 인가된 10MHz의 기준주파수와 동기가 일치되는 우수한 위상잡음을 갖는 125MHz의 제2기준주파수를 2개로 분리하여 각각 출력한다. 이때 출력되는 125MHz는 10MHz의 기준주파수와 동일한 위상잡음(Phase Noise) 특성을 갖는 것으로, 후술할 국부발진 주파수를 생성하기에 최적의 조건을 갖는 기준주파수이다. 전압분개기(216)로 부터 출력된 제2기준주파수는 고주파 증폭기(217, 218)를 통해 제1국부발진기(22)와 제2국부발진기(24)로 각각 출력된다.

제1국부발진기(22)는 다수의 고주파 증폭기(225, 226, 227, 228, 229), 위상차 검출기(221), 자동검색회로(223), 전압제어발진기(222), 전압분배기(224)로 구성되어 기준 클리너(21)에서 제공되는 125MHz의 제2기준주파수를 875MHz에 해당되는 제1국부발진 주파수로 생성한다.

즉, 기준 클리너(21)로 부터 125MHz의 제2기준 주파수가 전송되면, 고주파 증폭기(225)를 통해 소정치 증폭하여 위상차 검출기(221)로 전송한다. 위상차 검출기(221)는 고주파 증폭기(225)에서 제공된 신호와 후술할 고주파 증폭기(226)를 통해 피드백되어 인가되는 신호간의 위상차를 검출한다. 검출된 위상차는 자동검색회로(223)로 전송된다.

자동검색회로(223)는 875MHz의 주파수에 동기를 맞춘 전압값을 전압제어 발진기(222)로 전송한다. 전압제어 발진기(222)는 자동검색회로 (223)로 부터 전송된 전압값에 대응되는 주파수를 발진한다. 이때 발진되는 주파수는 875MHz의 신호가 된다. 전압제어 발진기(222)로 부터 출력된 신호는 고주파 증폭기(226)를 통해 피들백 되어 위상차 검출기(221)로 전송함과 동시에 전압분배기(224)로 전송된다. 전압분배기(224)는 인가된 875MHz 주파수를 다운 컨버터(1)의 제4혼합기(11)와 업 컨버터(3)의 제1혼합기(31) 및 체배기(23)로 각각 제공할 수 있도록 3개로 분배하여 출력한다. 이때 전압분배기(224)에서 출력된 3개의 875MHz의 신호는 각각대응되는 고주파 증폭기 (227, 228, 229)를 통해 전송된다.

체배기(23)는 고주파 증폭기(231), 저역통과필터(LPF:232), 고조파 발생기(233) 및 대욕통과필터(234)로 구성되어 제1국부발진기(22)로 부터 제공되는 875MHz의 제1국부발진 주파수를 12.25GHz로 14체배하여 출력한다. 즉, 제1국부발진기(22)로부터 875MHz의 신호가 인가되면, 고주파 증폭기(231)로 전송하여 소정치 증폭한다. 소정치 증폭된 신호는 저역통과필터(232)로 전송되어 고역성분이 제거된 뒤, 고조파 발생기(233)로 전송되어 고조파가 발생된다. 이때 고조파 발생기(233)는 SRD(Step Recovery Diode)를 이용하여 14체배한 고조파를 발생한다. 발생된 고조파는 대역통과필터(234)로 전송된다. 대역통과필터(234)는 고조파 발생기(233)에서 인가된 신호중 14체배된 12.25GHz 신호만 통과시킨다. 대역통과필터(234)로부터 출력된 신호는 제2국부발진기(24)로 전송된다.

제2국부발진기(23)는 신호합성기(241), 고주파 증폭기(246), 위상차 검출기(242), 루프필터(243), 전압제어발진기(244), 아이솔레이터(245), 저항전력 분배기(246)로 구성되어 기준클리너(21)로부터 제공되는 제2기준주파수와 체배기(23)로 부터 제공되는 14체배된 신호를 이용하여 5MHz간격으로 13.055~13.555MHz의 제2국부발진주파수를 생성한다.

즉, 제2국부발진기(23)내의 신호합성기(241)는 아이솔레이터(247)를 경유하여 전송되는 전압제어발진기(244)의 출력신호와 체배기(23)로 부터 출력된 신호를 5MHz 단위로 혼합하여 고주파 증폭기 (246)로 전송한다. 고주파 증폭기(246)는 인가된 신호를 소정치 증폭하여 위상차 검출기(242)로 전송된다. 위상차 검출기(242)는 기준 클리너(21)로 부터 제공되는125MHz의 신호와 고주파 증폭기(246)로 부터 제공되는 신호간의 위상차를 검출하여 출력한다. 출력된 위상차 검출신호는 적분기 구조로 이루어진 루프필터(243)를 통해 전압제어 발진기(244)로 전송되어 13.055~13.555MHz 범위의 주파수로 발진된다. 발진된 주파수는 아이솔레이터(247)를 통해 저압 분배기(245) 및 신호합성기 (241)로 각각 전송된다.

아이솔레이터(247)는 잘 알려진 바와 같이 전압분배기(245) 및 신호합성기 (241)로 부터 역방향으로 신호가 전송되지 않도록 하는 안전소자 역할을 한다. 전압분배기(245)는 아이솔레이터(247)를 통해 전송된 발진주파수가 업 컨버터(3)의 제2혼합기(33)와 다운 컨버터(1)의 제3혼합기(13)로 각각 제공될 수 있도록 분배하여 출력한다.

한편, 제1도에 도시된 업 컨버터(3)는 제1혼합기(31), 제1대역통과필터(31), 제2혼합기(33) 및 제2대역통과필터(34)로 구성되어 기지국으로 부터 출력되는 70MHz의 중간주파수를 위성체로 송신할 수 있는 14~14.5GHz의 고주파신호로 변환한다.

이와 같이 주파수를 업컨버트하기 위하여, 70MHz의 중간주파수가 인가되면, 제1혼합기(31)로 전송한다. 제1혼합기(31)는 상술한 제1국부발진기(22)로 부터 전송되는 875MHz의 제1국부발진주파수와 인가된 70MHz의 중간주파수를 혼합하여 945MHz의 상측파대 주파수를 발생한다. 발생된 주파수는 제1대역통과필터(32)를 통해 제2혼합기(33)로 전송된다. 제2혼합기(33)는 제1대역통과필터(32)를 통해 전송되는 주파수와 제2대역통과필터(34)를 통해 전송되는 제2국부발진기(24)의 출력주파수를 혼합하여 고주파 송신이 가능한 14.0~14.5GHz를 갖는 주파수로 변환하여 도시되지 않은 RF송신단으로 출력한다.

다운 컨버터(1)는 제3혼합기(13), 제3대역통과필터(14), 제4대역통과필터(12), 제4혼합기(11)로 구성되어 위성체로 부터 수신된 12.25~12.75GHz의 고주파신호를 기지국에서 사용할 수 있는 70MHz의 중간주파수로 변환한다.

이와 같이 다운 컨버트를 수행하기 위하여, RF수신단으로부터 12.25~12.75GHz에 해당되는 고주파신호가 인가되면, 제3혼합기(13)로 전송한다. 제3혼합기(13)는 제3대역통과필터(14)를 통해 인가되는 제2국부발진기(24)의 제2국부발진주파수와 인가된 고주파신호를 혼합하여 805MHz의 하측파대 신호를 출력한다. 출력된 하측파대신호는 제4대역통과필터(12)를 통해 제4혼합기(11)로 전송된다. 제4혼합기(11)는 제1국부발진기(22)에서 출력되는 875MHz의 제1국부발진주파수와 제4대역통과필터(12)로부터 제공되는 신호를 혼합하여 70MHz의 중간 주파수를 출력한다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명은 하나의 주파수 발진장치를 이용하여 송수신 주파수변환에 필요한 국부발진 주파수를 생성하도록 함으로써, 종전에 비해 위성통신시스템의 하드웨어를간소화하는 잇점이 있다.

Claims

지구국으로 부터 생성되는 중간주파수를 하나의 입력신호로 받는 제1혼합기와 위성체로 송신할 수 있는 고주파(RF) 신호를 출력하는 제2혼합기를 포함하도록 구성되어 상기 중간주파수(IF)를 상기 고주파신호(RF)로 주파수변환하기 위한 업 컨버터, 상기 업 컨버터와 역으로 구성되어 상기 위성체로 부터 수신된 고주파신호를 하나의 입력신호로 받는 제3혼합기 및 상기 중간주파수를 출력하는 제4혼합기를 포함하도록 구성되어 상기위성체로 부터 수신된 고주파신호(RF)를 중간주파수(IF)주파수변환하기 위한 다운 컨버터를 구비한 위성통신시스템의 주파수 발진장치에 있어서: 소정의 제1기준 주파수가 인가되면 소정 대역의 신호만을 통과시키는 대역통과필터, 상기 대역통과필터의 출력신호를 소정치로 증폭하기 위한 고주파(RF) 증폭기, 상기 고주파 증폭기의 출력신호를 위상동기 루프(PLL) 처리에 의하여 제2기준주파수로 출력하는 위상동기루프 처리부, 및 상기 위상동기루프 처리부로부터 출력된 상기 제2기준주파수를 다수개로 출력될 수 있도록 분배하는 전압분배기로 이루어진 기준 클리너; 상기 기준 클리너로 부터 상기 제2기준주파수가 전송되면, 위상동기시켜 획득한 제1국부발진 주파수를 상기 업 컨버터의 제1혼합기와 상기 다운 컨버터의 제4혼합기로 제공하는 제1국부발진기; 상기 제1국부발진기의 출력주파수를 고조파로 체배하는 체배기; 상기 체배기로부터 출력된 신호를 상기 제2기준주파수를 기준으로 위상동기시켜 획득한 제2국부발진주파수를 상기 업 컨버터의 제2혼합기와 상기 다운 컨버터의제3혼합기로 제공하는 제2국부발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신시스템의 주파수 발진장치.
제1항에 있어서, 상기 대역통과 필터는 매우 좁은 대역폭(5KHz)과 스톱밴드(Stop Band)감쇄가 높은 크리스탈 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 위성통신시스템의 주파수 발진장치.
제1항에 있어서, 상기 제1국부발진기는, 상기 기준클리너로 부터 전송된 신호와 피드백된 신호간의 위상차를 검출하기 위한 위상차 검출기; 상기 위상차 검출기에서 검출된 위상차를 상기 제1국부발진주파수에 동기된 소정의 전압값으로 출력하는 자동검색회로; 상기 자동검색회로로부터 출력되는 상기 전압갓에 따라 상기 제1국부발진주파수를 발진하는 전압제어발진기; 상기 전압제어발진기의 출력신호를 상기 제1혼합기, 상기 제4혼합기 및 체배기로 각각 전송할 수 있도록 분배하는 전압분배기로구성되는 것을 특징으로 하는 위성통신시스템의주파수 발진장치.
제3항에 있어서, 상기 체배기는, 상기 전압분배기로 부터 전송되는 상기 제1국부발진주파수를 소정치 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기의 출력을 저역필터링하는 저역통가필터; 상기 저역통과필터의 출력신호를 소정 배수로 체배된 고조파로발생하는 고조파발생기; 상기 고조파발생기에서 출력되는 상기 고조파를 대역필터링하여 상기 제2국부발진기로 출력하는 대역통과필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 위성통신시스템의 주파수발진장치.
제4항에 있어서, 상기 고조파 발생기는 상기 저역통과필터로 부터 전송되는 신호를14체배한 고조파를 발생하기 위하여 SDR(Step Recovery Diode)로 구성됨을 특징으로 하는 위성통신시스템의 주파수 발진장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 제2국붑발진기는, 상기 체배기로부터 전송되는 신호와 상기 제2국부발진 주파수를 합성하는 신호합성기; 상기 제2기준주파수와 상기 신호합성기로 부터 출력되는신호간의 위상차를 검출하는 위상차 검출기; 상기 위상차 검출기에서 출력되는 신호를 필터링하여 상기 위상차값에 대응되는 전압값을 검출하는 루프필터; 상기 루프필터에서 출력되는 전압값에 대응되는주파수를 상술한 신호합성기로 출력하는 저압제어발진기; 상기 전압제어발진기의 출력신호가 상기 제2혼합기와 상기 제3혼합기로 전송되도록 분배하는 저압분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성통신시스템의 주파수 발진장치.
제1항에 있어서, 상기 주파수 발진장치는 상기 제2기준주파수를 상기 제1기준주파수보다 큰 주파수로 설정하여 운영되는 것을 특징으로 하는 위성통신시스템의 주파수 발진장치.
제6항에 있어서, 상기 신호합성기는 상기 제2국부발진 주파수가 5MHz단위로 발생되도록 신호를 합성함을 특징으로 하는 주파수 발진장치.