KR0145863B1 - 공진회로를 이용한 대역확산통신시스템의 주파수 합성기 - Google Patents

Abstract

[청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야]

시분할교신방식의 대역확산통신시스템에 관한 것이다.

[발명이 해결하려고 하는 기술적 과제]

단일의 주파수합성기를 이용하여 송수신동작에 요구되는 국부 발진주파수를 제공한다.

[발명의 해결방법의 요지]

본 발명에 따른 주파수합성기는, 시스템의 동작모드를 나타내는 제어신호의 전압레벨에 따라 가변되는 캐패시턴스값을 가지는 가변용량다이오드와, 상기 가변용량다이오드가 가지는 가변적인 캐패시턴스값에 대응하는 주파수를 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수로 교번적으로 발생하는 발진수단으로 구성함을 특징으로 한다.

[발명의 중요한 용도]

대역확산통신방식의 디지탈 무선전화기.

Description

공진회로를 이용한 대역확산통신시스템의 주파수 합성기

제1도는 종래의 시분할교신방식 대역확산통신시스템에 대한 블럭 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 시분할교신방식 대역확산통신시스템에 대한 블럭 구성도.

제3도는 제2도의 구성중 제2주파수합성기의 상세구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

212:전압검출기 214:증폭기

216:비교기 220:전압제어회로

230:발진회로 240:증폭기

250:공진회로 260:저역통과필터(LPF)

본 발명은 시분할교신방식의 대역확산통신시스템에 관한 것으로, 특히 시스템의 모드에 따라 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수를 교번적으로 발생시키는 공진회로가 포함된 단일의 주파수합성기에 관한 것이다.

일반적으로 대역확산방식의 통신시스템을 이용하여 디지털 무선전화기를 구현할 경우 송신주파수와 수신주파수가 서로 동일한 시분할교신(Time Division Duplex: 이하 TDD라 칭함)방식이 이용된다. 상기 TDD방식에 따른 대역확산통신시스템은 일반적으로 제1도에 도시된 바와 같이 구성되는데, 신호송수신시 캐리어를 발생하기 위한 주파수 합성기들(Frequency Synthesizers)(120,126,142)이 포함되어 있다.

제1도를 참조하면, 안테나(AT)를 통해 수신되는 신호는 대역통과필터(Band Pass Filter: 이하 BPF라 칭함)(110)에 의해 대역통과 필터링된 후 송수신 스위칭부(112)를 거쳐 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier: 이하 LNA라 칭함)(114)로 인가된다. LNA(114)는 상기 인가된 신호를 저잡음 증폭하고, BPF(116)는 상기 저잡음 증폭된 신호를 대역통과 필터링한다. 혼합기(118)는 상기 BPF(116)의 출력과 제1주파수합성기(120)에 의해 발생된 중간주파수를 혼합하여 중간주파수신호를 출력하고, BPF(122)는 상기 중간주파수신호를 대역통과필터링한다. 상기 BPF(122)에 의해 필터링된 신호는 증폭기(Amplifier: 이하 AMP라 칭함)(124)에 의해 증폭된 후 제3주파수합성기(126)에서 발생된 송신용 국부발진주파수와 혼합기(128)에 의해 혼합된다. 상기 혼합기(128)로부터의 출력신호는 저역통과필터(Band Pass Filter: 이하 LPF라 침함)(130)에 의해 저역통과필터링된 후 복조기(132)에 의해 수신데이타(RD)로서 복원되어 출력된다.

한편, 송신을 위한 데이타(TD)는 제1주파수합성기(120)에 의해 처리된 후 혼합기(138)로 출력된다. 혼합기(138)는 제2주파수합성기(142)에서 발생된 후 완충기(BUF)(140)에 의해 완충된 국부 발진주파수와 제1주파수합성기(120)의 출력을 혼합한다. BPF136)는 상기 혼합기(138)의 출력을 대역통과필터링하며, 상기 대역통과필터링된 신호는 전력증폭기(Power Amplifier: 이하 PA라 침함)(134)에 의해 전력증폭된 후 송수신 스위칭부(112) 및 BPF(110)를 거쳐 안테나(AT)로 송출된다.

상기와 같이 동작하는 대역확산통신시스템의 송신동작과 수신동작은 송수신스위칭부(112)로 인가되는 제어신호(CONT)에 따라 결정된다. 즉 TDD 방식에 따르면 특정주기내에서 송신동작과 수신동작이 교번적으로 수행되는데 상기 제어신호(CONT)는 시스템의 송신동작과 수신동작을 결정하여 주는 신호이다. 그리고 제1도에 도시된 주파수합성기들(120,126,142)을 구현하는 방법으로는 수정발진자(X-tal)를 이용하는 직접방식과 위상동기루프(Phase Locked Loop)를 이용하는 간접방식이 있다. 그런데 수정발진자를 주파수합성기로 구현하면 회로가 복잡해지고 비효율적이며, 수신감도 저하 및 체배회로에 의한 불요파(Spurious)가 발생하는 문제점이 있었다. 이에 반해 간접방식을 이용하여 주파수합성기를 구현하면 성능의 측면에서는 우수하지만 가격이 상승하고, 프로그램에 따라 제어하여야 하는 번거로움이 있었다. 이러한 문제점과 번거로움이 있지만 시스템의 특성에 의해 제1도에 도시된 대역확산통신시스템의 주파수합성기중 제1주파수합성기(120)는 간접방식에 따라 구현되고 있으며, 제2주파수합성기(126)와 제3주파수합성기(142)는 직접방식에 따라 구현되고 있다. 그러나 전술한 바와 같이 직접방식에 따라 주파수합성기를 구현하는 경우 가격면에서는 저렴하지만 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 대역확산통신시스템에서 수신용 국부 발진주파수와 송신용 국부 발진주파수를 시스템의 동작모드에 따라 교번적으로 공급하는 주파수합성기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 시스템의 동작모드를 나타내는 제어신호의 레벨에 따라 변화되는 캐패시턴스값에 대응하여 발생되는 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수를 안정화시키는 주파수합성기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 시스템의 동작모드를 나타내는 제어신호의 전압레벨에 따라 가변되는 캐패시턴스값을 가지는 가변용량다이오드와, 상기 가변용량다이오드가 가지는 가변적인 캐패시턴스값에 대응하는 주파수를 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수로 교번적으로 발생하는 발진수단을 포함하는 주파수합성기를 향한 것이다.

본 발명에 따라 대역확산통신시스템의 수신용 국부 발진주파수와 송신용 국부 발진주파수를 발생하는 주파수합성기는, 직류전압의 레벨이 가변됨에 따라 대응하는 캐패시턴스값을 가변적으로 가지는 가변용량다이오드와, 상기 가변용량다이오드가 가지는 가변적인 캐패시턴스값에 대응하는 주파수를 발생하는 발진수단과, 상기 발진수단에서 발생되는 주파수를 시스템의 송신모드에서 병렬공진시키고 시스템의 수신모드에서 직렬공진시키는 공진수단과, 상기 공진수단에 의해 병렬공진 또는 직렬공진되어 출력되는 주파수의 직류전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 제어신호의 전압레벨과 상기 전압검출수단에 의해 검출되는 직류전압의 레벨을 비교하여 비교결과에 대응하는 신호를 상기 가변용량다이오드로 출력하는 비교수단으로 구성하며, 상기 비교수단이 상기 가변용량다이오드에 연결됨에 따라 형성되는 피드백루프에 의해 안정화된 수신용 국부 발진주파수 또는 송신용 국부 발진주파수를 발생하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략될 것이다.

지금, 본 발명에 따른 대역확산통신시스템의 구성을 나타내는 제2도를 참조하면, 수신용 중간주파수와 송신용 중간주파수를 발생하여 혼합기(118)와 혼합기(138)로 인가하는 제1주파수합성기(120)와, 시스템의 동작 모드를 나타내는 제어신호(CONT)에 따라 수신용 국부 발진주파수와 송신용 국부 발진주파수를 교번적으로 발생하여 혼합기(128)와 완충기(BUF(140)로 인가하는 제2주파수합성기(200)가 포함되어 있다. 상기 제2도에 도시된 구성에 따른 대역확산통신시스템의 동작은 전술한 제1도에서 설명한 동작과 동일하게 수행된다. 그러므로 하기에서는 시스템의 동작모드에 따라 제2주파수합성기(200)가 수신용 국부 발진주파수와 송신용 국부 발진주파수를 교번적으로 발생하는 동작만을 국한하여 설명할 것이다.

제3도는 제2도의 구성중 제2주파수합성기(200)의 구체적인 실시예를 나타내는 도면이다.

제3도를 참조하면 가변용량다이오드(Varactor Diode)는 전압제어회로(220)로부터 인가되는 전압에 따라 캐패시턴스값이 변화되는 소자이므로, 발진회로(230)는 상기 가변용량다이오드(VD)의 변화되는 캐패시턴스값에 따라 서로 다른 출력주파수를 발진한다. 상기 발진회로(230)로부터 출력되는 발진주파수는 증폭기(240)와 LPF(260)를 거쳐 송신용 국부 발진주파수 또는 수신용 국부 발진주파수로서 교번적으로 출력된다. 즉, 하이(H) 레벨의 제어신호(CONT)가 인가되는 시스템의 송신모드에서 발진회로(230)는 110.592MHz의 주파수를 발진하여 송신용 국부 발진주파수로서 출력하고, 로우(L)레벨의 제어신호(CONT)가 인가되는 시스템의 수신모드에서는 발진회로(230)는 98.892MHz의 주파수를 발진하여 수신용 국부 발진주파수로서 출력한다.

한편 발진회로(230)에 의해 발진된 후 증폭기(240)를 거쳐 출력되는 발진주파수는 공진회로(250)로 또한 인가되며, 공진회로(250)의 출력은 전압검출기(212)와, 증폭기(214)와, 비교기(216)로 구성되는 출력전력제어부(210)와 전압제어회로(220)를 거쳐 다시 가변용량다이오드(VD)로 인가되는 피드백(Feedback)루프를 형성한다. 이와 같이 피드백루프를 형성하는 회로들은 송신용 국부 발진주파수의 레벨과 수신용 국부 발진주파수의 레벨을 안정화시켜 출력하는 회로들이다. 이에 따른 동작을 살펴보면 하기와 같다.

발진회로(230)로부터 출력되는 발진주파수는 캐패시터(C)를 거쳐 공진회로(250)로 인가된다. 그러면 공진회로(250)는 송신용 국부 발진주파수가 인가되는 경우에는 이를 최대화시켜 출력하고, 수신용 국부 발진주파수가 인가되는 경우에는 이를 최소화시켜 출력한다. 상기 공진회로(250)의 출력에 연결되는 전압검출기(212)는 최대 또는 최소화되어 출력되는 주파수의 직류전압을 검출하고, 상기 검출된 직류전압은 증폭기(214)에 의해 증폭된다. 상기 증폭기(214)에는 전압폴로워(Voltage Follower)가 이용될 수 있다. 비교기(216)는 시스템의 동작모드를 나타내는 제어신호(CONT)의 레벨과 증폭기(214)에서 출력되는 신호의 레벨을 비교하여 비교결과에 따른 전압을 전압제어회로(220)에 인가한다.

예를 들어 제어신호(CONT)가 송신모드를 나타내는 하이(3볼트) 레벨일 때 가변용량다이오드(VD)의 캐패시턴스값에 의해 발진회로(230)가 110.592MHz를 발진하면, 공진회로(250)에서 병렬공진시켜 출력전력을 최대화시킨 직류레벨(3볼트)로 검출하여 발진회로를 제어하는데, 피드백루프에 의해 병렬공진 첨두치(Q)에 이르는 주파수는 송신용 국부 발진주파수 110.592MHz가 된다. 그리고 제어신호(CONT)가 수신모드를 나타내는 로우(0볼트)레벨일 때 가변용량다이오드(VD)의 캐패시턴스값에 의한 발진주파수는 99.892㎒로 공진회로(250)에서 직렬공진시켜 출력전력을 최소화시킨 직류레벨(0볼트)로 검출될때까지 피드백되어 직렬공진 첨두치(Q)에 이르는 주파수는 수신용 국부 발진주파수 99.892MHz가 된다.

상술한 바와 같이 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수를 각각 출력하는 주파수합성기를 별도로 구비시키지 않고도 시스템의 동작 모드를 나타내는 신호에 따라 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수를 교번적으로 안정화시켜 발생시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (3)

1. 시분할교신방식에 따라 송수신동작을 수행하는 대역확산통신시스템에서 송수신동작시 요구되는 국부 발진주파수를 발생하는 주파수합성기에 있어서, 시스템의 동작모드를 나타내는 제어신호의 전압레벨에 따라 가변되는 캐패시턴스값을 가지는 가변용량다이오드와, 상기 가변용량다이오드가 가지는 가변적인 캐패시턴스값에 대응하는 주파수를 송신용 국부 발진주파수와 수신용 국부 발진주파수로 교번적으로서 발생하는 발진수단으로 구성함을 특징으로 하는 주파수합성기.
2. 제1항에 있어서, 상기 발진수단에서 발생되는 주파수를 공진시키는 공진회로와, 상기 공진회로에 의해 공진되어 출력되는 주파수의 전압레벨과 상기 제어신호의 전압레벨을 비교하고 그 비교결과에 따른 신호를 상기 가변용량다이오드로 출력하는 비교수단을 더 포함하며, 상기 공진회로와 상기 비교수단에 의해 형성되는 피드백루프에 따라 상기 발진수단은 안정화된 주파수를 발생하는 것을 특징으로 하는 주파수합성기.
3. 시분할교신방식에 따라 송수신동작을 수행하는 대역확산통신시스템에서 송수신동작시 요구되는 국부 발진주파수를 발생하는 주파수합성기에 있어서, 직류전압의 레벨이 가변됨에 따라 대응하는 캐패시턴스값을 가변적으로 가지는 가변용량다이오드와, 상기 가변용량다이오드가 가지는 가변적인 캐패시턴스값에 대응하는 주파수를 발생하는 발진수단과, 상기 발진수단에서 발생되는 주파수를 시스템의 송신모드에서 병렬공진시키고 시스템의 수신모드에서 직렬공진시키는 공진수단과, 상기 공진수단에 의해 병렬공진 또는 직렬공진되어 출력되는 주파수의 직류전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 제어신호의 전압레벨과 상기 전압검출수단에 의해 검출되는 직류전압의 레벨을 비교하여 비교결과에 대응하는 신호를 상기 가변용량다이오드로 출력하는 비교수단으로 구성하며, 상기 비교수단이 상기 가변용량다이오드에 연결됨에 따라 형성되는 피드백루프에 의해 안정화된 수신용 국부 발진주파수 또는 송신용 국부 발진주파수국부 발진주파수를 발생하는 것을 특징으로 하는 주파수합성기.