KR100186614B1 - 디지탈 무선 송수신장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

디지탈 무선 송수신장치

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

빠른 자동주파수 조절 응답 특성을 가지면서 동시에 안정된 주파수 특성을 갖는 국부발진신호원을 제공할 수 있는 디지탈 무선 송수신장치를 제공함에 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

위상제어루프 주파수합성기를 자동주파수 조절용 국부발진기로 채택하고 이점변조방식을 적용하여 안정된 다채널 주파수 특성과 자동주파수 조절신호의 대역폭을 초광대역으로 확장시키고, 반응시간을 획기적으로 단축시킨다. 또한 상기 이점변조방식은 자동주파수 조절 성능을 향상시키기 위하여 변조균형조절기로 기준주파수발진기와 전압가변발진기의 주파수 변조도의 균형을 조절할 수 있게 한다.

4. 발명의 중요한 용도

디지탈 무선 송수신에 따른 자동 주파수 조절

Description

디지탈 무선 송수신장치

제1도는 종래의 디지탈 무선 송수신장치의 구성도

제2도는 종래의 디지탈 무선 송수신장치의 다른 구성도

제3도는 종래 주파수합성기출력신호의 자동주파수조절신호에 대한 주파수 변화 대응도

제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 주파수 조절회로의 구성도

제5도는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수합성기출력신호의 자동주파수 조절신호에 대한 주파수 변화대응도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

RD1 : 수신신호 RD2 : 수신데이타

1 : 혼합기 2 : 대역통과여파기

3 : 중간증폭기 4 : 복조기

5, 13 : 저역통과여파기 6 : 비트정형회로

7 : 자동주파수조절회로 8 : 기준주파수발생기

9 : 분주기 10 : 위상비교기

11 : 분주기 12 : 전압가변발진기

15 : 변조균형조절기

본 발명은 디지탈 무선 송수신장치에 있어서 자동주파수 조절회로에 관한 것으로, 특히 위상제어루프의 이점변조방식을 이용한 자동주파수 조절회로에 관한 것이다.

제1도는 종래의 디지탈 무선 송수신장치의 구성도로서, 미합중국 특허번호 제5,309,429와 제5,335,354등에 게시되어 있다. 이 회로는 참조부호(100)으로 나타낸 국부발진기(100)가 위상제어루프 등을 이용한 주파수합성기로 이루어져 있다. 또한 자동 주파수 조졸회로(7)의 출력신호가 기준주파수 발진기(8)에 인가되어 기준주파수를 변화시키도록 되어 있는데, 이는 간접적인 방법으로 상기 기준주파수를 입력하는 상기 국부발진기(100)의 주파수를 변하게 하기 위함이다. 이 경우 상기 자동주파수조절회로(7)에서 출력되는 신호(이하 편의상 자동주파수 조절신호라 함.)에 따라 상기 기준주파수발진기(8)의 주파수가 빠르게 변화하더라도, 국부발진기(100)에서 최종적으로 출력되는 국부발진 주파수는 루프필터 즉 저역통과여파기(13)로 인하여 정해진 시정수를 갖게 되어 있어 기준주파수발진기(7)의 주파수변화를 상기 시정수값보다 빠르게 추적하는 것은 불가능하다. 여기서 상기 저역통과 여파기(13)는 위상제어루프를 이루는 한 구성요소 즉 루프필터로서, 제3도에 도시한, 주파수합성기출력신호의 자동주파수조절신호에 대한 주파수 변화 대응도에 나타낸 바와 같이 자동주파수조절신호가 대역폭이 f인 저역으로 제한되는 특성을 갖는다.

통상적으로 상기 루프내의 잡음을 제거하기 위하여 매우 낮은 주파수로 대역을 제한시키므로 상기 시정수값은 매우 커져서 기준주파수가 변화하였을 때 상기 국부발진기(100)의 주파수변화 추적속도는 매우 느리게 된다. 이와 같은 주파수 합성 방식의 국부발진기 특성으로 인하여 상기 기준주파수발진기(8)에 자동주파수 조절신호를 인가하는 것은 주파수변화반응 속도를 매우 제한시킨다. 그러므로 이러한 방법은 빠른 주파수 변화에 대한 반응을 필요로하는 대부분의 통신체계에서 자동 주파수 조절 성능의 한계를 갖는다.

제2도는 종래의 디지탈 무선 송수신장치의 다른 구성도로서, 미합중국 특허번호 제5,289,506호와 제5,373,247호 등에 게시되어 있다. 이 회로는 국부발진기(100)가 단일한 전압가변발진기로 구성되어 있다. 이와 같이 단일한 채널의 주파수만 출력하는 전압가변발진기(12)로 구성되어 자동주파수 조절신호가 이 전압가변발진기(12)에 직접 인가되면 주파수변화에 대한 반응시간은 전자의 방식보다 빨라지나, 주파수합성을 필요로하는 주파수 다중 채널 방식에의 채용에는 난점이 있다. 또한 상기 전압 가변발진기(12)는 독립적으로 동작하므로 자유 발진하는데, 실제 회로 구현시에 정밀한 기준주파수발진기와 위상제어루프를 이용하여 제어해주지 않으면 상기 전압가변발진기(12)의 위상 및 주파수 특성이 불안정하게 되어 원하지 않는 잡음의 유입을 초래하므로 역시 응용 범위가 매우 제한되어 있다.

따라서 본 발명의 목적은 빠른 자동주파수 조절 응답 특성을 가지면서 동시에 안정된 주파수 특성을 갖는 국부발진신호원을 제공할 수 있는 디지탈 무선 송수신장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위상제어루프 주파수합성기를 자동주파수 조절용 국부발진기로 채택하고 이점변조방식을 적용하여 안정된 다채널 주파수 특성과 자동주파수 조절신호의 대역폭을 초광대역으로 확장시키고, 반응시간을 획기적으로 단축함을 특징으로 한다. 또한 상기 이점변조방식은 자동주파수 조절 성능을 향상시키기 위하여 변조균형조절기로 기준주파수발진기와 전압가변발진기의 주파수 변조도의 균형을 조절할 수 있게 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 디지탈 무선 수신기의 구성도로서, 참조부호 (100)은 국부발진기를 나타낸다.

소정 변조된 반송파인 수신 신호는 혼합기(1)에서 상기 국부발진기(100)으로부터 출력되는 국부발진신호와 합성되어 중간주파수로 변환된다. 이때 상기 국부발진신호는 상기 수신 신호의 주파수 채널에 해당되는 신호이다.

상기 중간주파수는 대역통과여파기(2)를 거친후 중간증폭기(3)에서 증폭된다. 이렇게 증폭된 신호는 복조기(4)으로 전달된다. 상기 복조기(4)에서는 주파수 변별방식에 의한 검파가 이루어지고 그 결과 기저대역의 신호를 생성한다. 상기 기저대역의 신호는 저역통과여파기(5)를 통과하여 비트정형회로(6)와 자동주파수 조절회로(7)로 전달된다.

상기 자동주파수 조절회로(7)는 저역통과 여파된 기저대역 신호로부터 주파수 오차를 검출하여 전압으로 변환한 뒤 기준주파수 발진기(8)에 인가하는 동시에 변조균형조절기(15)를 거쳐 전압가변 발진기(12)에 인가한다. 상기 변조균형조절기(15)는 상기 전압가변 발진기(12)의 주파수 변조도를 상기 기준주파수 발진기(8)의 주파수 변조도와의 균형을 갖도록 조절한다.

한편, 전술한 제1도에 도시한 바와 같이 기준주파수 발진기(8)에만 주파수 변조를 걸거나 제2도에 도시한 바와 같이 전압가변발진기(12)에만 주파수 변조를 거는 방식을 일점변조방식이라 한다. 반면에 상기 제4도에 도시한 바와 같이 기준주파수 발진기(8)와 전압가변발진기(12)에 동시에 주파수 변조를 거는 방식을 이점변조방식이라 한다.

제5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수합성기출력신호의 자동주파수조절신호에 대한 주파수 변화 대응도이다.

상기의 이점변조방식을 채택하여 자동주파수 조절신호에 대한 주파수 변조를 행하면 소자의 전달지연시간이 '0'이라고 가정했을 때, 전술한 바와 같이 위상제어루프의 변조신호에 대한 응답특성이 상기 제5도와 같이 전 주파수 대역에 걸쳐 균일하게 나타나므로 주파수 변조에 대한 루프의 반응 시정수는 대역폭의 역수에 비례하여 '0'이 된다. 실제의 소자들은 '0'이 아닌 유한한 전달지연을 가지므로 대역폭이 무한대가 될 수 없다. 그러므로 시정수도 '0'이 될 수는 없다. 전달지연시간은 통상적으로 매우 짧으므로, 자동주파수 조절신호에 대한 국부발진기(100)의 주파수 반응은 매우 빨라지게 된다.

이와 같이 저역통과 여파기(13)의 특성과 무관하게 자동주파수 조절신호에 대한 주파수변조도를 전대역으로 확장시키게 되면, 자동주파수 조절회로(7)에서 출력되는 자동주파수 조절신호의 주파수에 구애됨이 없이 전 대역의 주파수에 대하여 자동주파수 조절에 따른 주파수 변조가 가능하므로 주파수 반응 시정수 값이 매우 작아지게 된다. 단, 이론적으로는 루프대역 특성으로 인한 시간 지연이 전혀 없으며, 전달지연에 의한 매우 작은 시간 지연만이 존재하게 된다.

그러나 종래 제1도의 방식은 국부발진기(100)의 주파수 안정도 특성은 좋으나, 기준주파수 발진기(8)에만 주파수 변조를 가하므로 반응시간이 느려서 자동주파수 조절신호에 대해 빠른 반응시간이 유리한 대부분의 통신체계에서는 자동주파수 조절 성능의 한계가 뚜렷하다. 또한 위상제어루프 등을 채용한 주파수 합성기의 루프 대역폭은 전압가변발진기로의 잡음 유입을 억제하기 위하여 통상적으로 매우 낮은 주파수 대역으로 제한된다.

또한 제2도에 도시된 방식은 단일한 주파수로만 발진하는 전압가변발진기만으로 국부발진기를 구성하여 자동주파수 조절을 행하므로 반응시간이 빨라서 자동주파수 조절 성능은 향상되나, 다중채널 통신방식에의 적용이 어렵고 실제 회로 구현시에 국부발진신호원의 주파수 특성의 안정도가 현저히 떨어진다.

결론적으로, 상기 두 가지의 종래 자동 주파수 조절방식의 단점을 극복하고 각각의 장점을 취하여- 위상제어루프 주파수합성기를 자동주파수조절 국부발진신호원으로 채택하고 이점변조방식의 장점을 적용- 반응시간도 빠르고 안정된 주파수 특성을 유지할 수 있는 동시에 다중채널방식에도 이용할 수 있게 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 통신체계의 성능을 좌우하는 자동 주파수 조절 성능을 매우 향상시키는 장점이 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 송신기로부터의 반송파 신호를 수신하고 상기 수신된 신호의 주파수 채널에 해당하는 국부발진신호와 혼합하여 중간 주파수로 변환하고 이를 기저대역신호로 복조하여 비트정형하는 수신기를 구비한 디지탈 무선 송수신장치에 있어서,

   상기 기저대역 신호의 주파수 오차를 전압으로 변환하는 자동주파수 조절회로와, 상기 전압으로 기준주파수를 발진시키는 기준주파수 발진기와,

   상기 기준주파수를 위상제어루프에 의해 전압가변 발진하여 상기 국부발진신호를 발생하는 국부발진기와,

   상기 기준주파수 발진과 상기 전압가변 발진의 주파수 변조도의 균형을 맞추는 변조균형조절기로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 국부발진기는,

   상기 국부발진신호를 출력하는 전압가변 발진기와,

   상기 기준주파수를 소정 분주하는 제1분주기와,

   상기 제1분주기로부터 출력되는 신호의 위상을 소정의 신호와 비교하여 그 오차신호전압을 상기 전압가변 발진기로 전달하는 위상비교기와,

   상기 국부발진신호를 소정 분주하여 상기 위상비교기에 비교신호로서 제공하는 제2분주기로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 변조균형조절기는,

   상기 자동주파수 조절회로에서 출력되는 전압을 입력하여 상기 기준주파수 발진과 상기 전압가변 발진의 주파수 변조도의 균형을 맞추기 위한 조절신호를 발생하고, 이를 상기 전압가변 발진기에 전달함을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 위상비교기에서 출력되는 오차신호전압의 고주파성분을 제거하여 상기 전압가변발진기로 전달하는 저역통과필터를 더 구비함을 특징으로 하는 장치.