KR100186998B1 - 주파수 변환장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통신기기에서 2 포트망 발진기인 자기 발진 믹서를 이용하여 주파수 믹서기가 갖는 주파수 정합 및 부정합과 아이솔레이션(Isolation)에 의한 반사손실과 발진기의 이상발진 및 변환손실을 최소화하여 수신된 고주파 신호의 동조에 신뢰성을 제공하도록 한 주파수 변환장치에 관한 것으로, 전달과 반사특성으로 신호를 한 포트에 입력하여 발진기와 믹서기로 동작되는 자기 발진 믹서수단과, 상기 자기 발진 믹서수단에서 출력되는 중간 주파수의 신호를 여파하는 필터링 수단과, 인가되는 기준 발진 주파수와 상기 여파되어 궤환되는 신호를 주파수 대역 및 위상의 측면에서 비교하여 제어 전압을 출력하는 PLL IC와, 상기 PLL IC에서 인가되는 제어 전압을 DC원으로 여파하여 상기 자기 발진 믹서수단측에 인가하는 루프 필터링 수단을 구비 한다.
Description
본 발명은 통신기기에 관한 것으로, 더 상세하게는 2 포트망 발진기인 자기 발진 믹서를 이용하여 주파수 믹서기가 갖는 주파수 정합 및 부정합과 아이솔레이션(Isolation)에 의한 반사손실과 발진기의 이상발진 및 변환손실을 최소화하여 수신된 고주파 신호의 동조에 신뢰성을 제공하도록 한 주파수 변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주파수 변환장치는 수신된 고주파 신호를 자기 발진 주파수와의 믹서를 통하여 중간 주파수로 변환시키는 역할을 실행하는 데, 종래의 주파수 변환장치는 첨부된 도1에서 알 수 있는 바와같이, 전압 제어 발진기(1)와, PLL IC(Phased Locked Loop :2)와, 루프 필터(3) 및 믹서(4)로 이루어진다.
전압 제어발진기(1)는 프리런링 주파수(Free- Running Frequency)를 전압 제어하는 발진기로 채널을 가변시키는데 사용되어 지며, PLL IC(2)의 제어를 통하여 안정된 주파수를 발생시킨다.
PLL IC(2)는 외부 환경에 따라 수 PPM(Part Per Million) 정도로 안정되게 인가되는 기준 발진 주파수(X'tal)와 전압 제어 발진기(1)에서 인가되는 발진 주파수를 주파수 대역 및 위상의 측면에서 비교하여 그 차를 발생시킨다.
루프 필터(3)는 상기 PLL IC(2)에서 인가되는 신호 비교치의 차에 대한 신호를 DC원으로 여파하여 상기 전압 제어 발진기(1)의 제어전압으로 공급한다.
믹서(4)는 안테나를 통해 인가되는 수신 고주파 신호(FRF)를 전압 제어 발진기(1)에서 인가되는 안정화된 발진 주파수 신호와 혼합하여 중간 주파수의 신호(FRF±FVCO)로 출력한다.
전술한 바와같은 기능을 구비하는 종래의 주파수 변환장치의 동작은 다음과 같다.
전압 제어 발진기(1)에서 발진되는 프리런닝 발진 주파수가 PLL IC(2)에 인가되면 PLL IC(2)는 자기 기준 주파수(X-TAL)와 주파수 및 위상에 대하여 비교한 다음 그 차에 대한 신호를 발진 주파수 제어를 위한 신호로 추출하여 루프 필터(3)측에 인가한다.
루프 필터(3)는 인가되는 발진 주파수 제어를 위한 신호를 여파하여 DC원으로 추출하여 상기 전압 제어 발진기(1)의 제어전압으로 공급한다.
따라서, 전압 제어 발진기(1)는 상기 루프 필터(3)를 통해 인가되는 신호에 따라 발진 주파수의 위상이 가변 고정되어 소정 상태의 발진 주파수(FVCO)를 국부 신호로서 믹서(4)측에 인가하면 믹서(4)는 인가되는 발진 주파수(FVCO)와 안테나를 통해 수신되는 고주파 신호(FRF)를 혼합하여 중간 주파수를 추출한다.
전술한 바와같은 종래의 주파수 변환장치는 전압 제어 발진기와 믹서 입력단의 부정합으로 중간 주파수로의 변환에 손실이 발생하며, 이상 발진의 가능성이 높아 수신된 고주파 신호의 중간 주파수 추출에 문제점이 있었다.
또한, 믹서와 전압 제어 발진기 및 정합 회로의 구비로 인하여 한정된 모듈의 공간을 효율적으로 사용하지 못하여 주파수 정합 모듈의 소형화에 문제점을 대두되며, 믹서에서 수신된 고주파 신호와 전압 제어 발진신호간의 결합으로 인하여 상대 신호에 영향을 미처 아이솔레이션에 문제점을 발생되었다.
본 발명은 전술한 바와같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 2 포트망 발진기인 자기 발진 믹서를 이용하여 주파수 믹서기가 갖는 주파수 정합 및 부정합과 아이솔레이션(Isolation)에 의한 반사손실과 발진기의 이상발진 및 변환손실을 최소화하여 수신된 고주파 신호의 동조에 신뢰성을 제공하며, 회로의 구성을 간략화하여 주파수 정합장치의 소형화를 제공하도록 한 것이다.
또한, 수신된 고주파 신호와 전압 제어 발진 신호간의 상호 간섭을 배제시켜 안정된 중간 주파수의 추출을 제공하도록 한 것이다.
도1은 종래의 주파수 변환장치 구성도이고,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변환장치의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대하 부호의 설명
10 : 자기 발진 믹서 20 : PLL IC
30 : 루프 필터 40 : 필터
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전달과 반사특성으로 신호를 한 포트에 입력하여 발진기와 믹서기로 동작되는 자기 발진 믹서수단과, 상기 자기 발진 믹서수단에서 출력되는 중간 주파수의 신호를 여파하는 필터링 수단과, 인가되는 기준 발진 주파수와 상기 여파되어 궤환되는 신호를 주파수 대역 및 위상의 측면에서 비교하여 제어 전압을 출력하는 PLL IC와, 상기 PLL IC에서 인가되는 제어 전압을 DC원으로 여파하여 상기 자기 발진 믹서수단측에 인가하는 루프 필터링 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 상기 자기 발진 믹서수단의 인젝션 록킹의 범위는 발진기의 선택값에 따라 조정되는 것이다.
본 발명을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 상기 자기 발진 믹서수단에서 발진 주파수가 인젝션 록킹의 범위를 벗어나는 경우 믹서기로서 동작되도록 하며, 그 주파수의 특성은 Wait = mWRF± nWLU로 주어지는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2에서 알 수 있는 바와같이 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변환장치는 자기 발진 믹서(10)와, PLL IC(20), 루프 필터(30) 및 필터(40)로 이루어지는데, 자기 발진 믹서(10)는 전달과 반사특성을 이용하여 신호를 한 포트에 입력하는 인젝션 록킹 오실레이터(Injection Locking Oscillator)인 2 포트 발진기로 인젝션 록킹의 범위를 발진기의 선택값에 따라 구분한다.
이때, 발진 주파수가 인젝션 록킹의 범위를 벗어나는 경우 믹서기로서 동작되도록 하며, 인젝션의 록킹 범위가 벗어나는 경우 그 주파수의 특성은 다음과 같이 형성된다.
Wait = mWRF± nWLU이며, 이때, m n = 0, 1, 2, 3, … 이다.
PLL IC(20)는 외부 환경에 따라 수 PPM(Part Per Million) 정도로 안정되게 인가되는 기준 발진 주파수(X-TAL)와 필터(40)를 통해 궤환되어 인가되는 중간 주파수를 주파수 대역 및 위상의 측면에서 비교하여 그 차를 발생시킨다.
루프 필터(30)는 상기 PLL IC(20)에서 인가되는 신호 비교치의 차에 대한 신호를 DC원으로 여파하여 상기 자기 발진 믹서(10)측에 제어 전압으로 인가하여 준다.
필터(40)는 상기 자기 발진 믹서(10)에서 출력되는 주파수를 여파 또는 증폭하여 PLL IC(20)측에 인가한다.
전술한 바와같은 기능으로 이루어지는 본 발명에서 주파수 변환동작은 다음과 같다.
미도시된 안테나를 통해 수신되는 고주파 신호(FRF)가 자기 발진 믹서(10)측에 인가되면 자기 발진 믹서(10)는 발진기의 선택도 값에 설정된 인젝션 롤킹 범위에 따라 수신되는 고주파 신호(FRF)를 혼합한 다음 중간 주파수의 신호(MFRF±NFVCO)를 추출하여 출력한다.
이때, 필터(40)는 출력되는 중간 주파수의 신호(MFRF±NFVCO)를 소정의 대역의 성분으로 여파한 다음 기준 주파수가 입력되는 PLL IC(20)측에 피드백 입력하여, 기준 주파수 신호와 여파된 중간 주파수의 신호(MFRF±NFVCO)를 주파수 대역과 위상에 대하여 비교한 다음 검출되는 차로 부터 제어 전압을 추출하여 위상 고정을 위한 신호로 루프 필터(30)측에 인가한다.
루프 필터(30)는 인가되는 제어 전압을 DC원으로 여파한 다음 상기 자기 발진 믹서(10)의 주파수 대역을 고정시켜 중간 주파수 신호(MFRF±NFVCO)의 추출을 안정되게 유지하여 준다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 자기 발진 믹서를 통하여 발진기와 믹서를 하나의 모듈로 구현하여 수신되는 고주파와 발진 주파수의 정합이나 비 정합의 과정에서 발생하는 이상 발진이 배제되며, 믹서기의 변환이득의 특성이 향상되고, 수신되는 고주파 신호와 자기 발진 신호간의 분리도가 향상되어 상호 간섭에 의한 특성의 저하가 배제되어 아이솔레이션이향상된다.
Claims (3)
- 전달과 반사특성으로 신호를 한 포트에 입력하여 발진기와 믹서기로 동작되는 자기 발진 믹서수단과, 상기 자기 발진 믹서수단에서 출력되는 중간 주파수의 신호를 여파하는 필터링 수단과, 인가되는 기준 발진 주파수와 상기 여파되어 궤환되는 신호를 주파수 대역 및 위상의 측면에서 비교하여 제어 전압을 출력하는 PLL IC, 및 상기 PLL IC에서 인가되는 제어 전압을 DC원으로 여파하여 상기 자기 발진 믹서수단측에 인가하는 루프 필터링 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
- 청구항1에 있어서, 상기 자기 발진 믹서수단의 인젝션 록킹의 범위는 발진기의 선택값에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
- 청구항1에 있어서, 상기 자기 발진 믹서수단에서 발진 주파수가 인젝션 록킹의 범위를 벗어나는 경우 믹서기로서 동작되도록 하며, 그 주파수의 특성은 Wait = mWRF± nWLU로 주어지는 것을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
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