KR100193862B1 - 안정된 주파수를 얻기 위한 주파수변환기 - Google Patents

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
주파수변환기에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
위상동기 회로로 피드백으로 인하여 고도로 안정된 주파수를 얻어내는 주파수변환기를 제공한다.
3. 발명의 해결방법의 요지
주파수변환기는 채널을 선택하기 위한 데이타신호, 클럭신호 및 동작신호에 의해 인가되는 기준주파수와 제1피드백 주파수를 비교하여 그에 상응하는 직류전압으로 변환하는 위상동기루프장치와, 상기 위상동기루프장치의 출력전압에 의해 제어되어 소정의 발진주파수를 출력하는 제1전압제어발진기와, 상기 제1전압제어발진기의 출력을 분구한 상기 제1피드백 주파수를 상기 위상동기루프장치로 출력하는 분주기와, 상기 제1전압제어발진기의 출력된 주파수와 제2피드백 주파수를 혼합하여 혼합주파수를 출력하는 주파수혼합기와, 상기 혼합주파수를 저역필터링하여 출력하는 저역통과필터기(LPF)와, 입력주파수를 입력하여 상기 입력주파수와 상기 저역통과필터기의 출력주파수의 위상차에 대응할 수 있는 전압을 출력하는 위상비교기와, 상기 위상비교기의 출력을 입력하는 직류전압으로 변환하는 동시에 접음성분을 제거하는 루프필터기와, 상기 루프필터기의 출력전압을 제어전압으로 입력하여 상기 제어전압에 따른 상기 제2피드백 주파수를 발생시켜 출력하는 제2전압제어발진기로 구성한다.
4. 발명의 중요한 용도
주파수 혼합기를 포함하고 있는 위상동기회로를 이용하여 안정된 주파수를 얻기 위해 이를 구현한다.

Description

안정된 주파수를 얻기 위한 주파수 변환기
제1도는 종래의 주파수 변환기의 구성도를 보여주는 도면.
제2도는 본 발명에 따른 주파수 변환기의 또 다른 실시예를 보여주는 도면.
제3도는 본 발명에 따른 주파수 변환기의 또 다른 실시예를 보여주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 위상비교기 22 : 루프필터
24 : 전압제어발진기 28 : 주파수혼합기
30 : 로우패스필터 33 : 제2국부발진기
본 발명은 주파수변환기에 관한 것으로, 특히 변환되어 출력되는 주파수를 피드백하여 안정도가 높은 주파수를 얻어내기 위한 주파수변환기에 관한 것이다.
일반적으로 전송장치는 서비스를 하기 위해 필요한 주파수로 변환화기 위한 장치로 원신호의 주파수를 송출주파수로 변환하여 송출하며, 수신된 주파수를 원래의 주파수로 변환하기 위한 주파수변환기로 필요하다. 이에 주파수변환기는 각종 데이타 및 음성신호와 같은 정보를 가입자나 사용자에게 전송하는 서비스를 수행하기 위해서는 고도로 안정되어야 한다.
종래의 주파수변환기의 구성도가 제1도에 도시되어 있다. 이하 상기 제1도를 참조하면, 주파수혼합기 14는 입력주파 fi와 국부발진기 12에서 출력되는 주파수 fosc를 입력하여 |fi±fosc|를 출력한다. 그리고 이때 상기 국부발진주파수 fosc는 출력주파수 fo + 입력주파수 fi를 출력한다. 그러므로 주파수혼합기(14)에서 출력되는 주파수는 2fi+fo와 fo이다. 이에 밴드패스필터(Band Pass Filter:이하 BPF라 칭함) 16는 입력되는 주파수에서 fo의 주파수대역만 통과시킨다. 그리고 증폭기 18을 통해 출력주파수 fo는 증폭되어 출력된다. 즉, 입력주파수 fi와 국부발진기 12가 혼합기 14에 의해 직접 혼합되어 얻어지는 출력주파수 fo으로 변환하는 방식의 회로가 일반적이다. 이에 특성이 뛰어난 BPF 16가 필요하다. BPF 16은 주파수 혼합기 14에 입력되는 주파수에 하모닉(hamonic)성분이 포함되어 있을 경우 이를 제거할 수 있어야 한다. 따라서 BPF 16의 특성이 뛰어나지 않은 경우입력주파수 fi 및 국부발진주파수 fosc의 하모닉성분에 의해 출력주파수 fo가 불안정 하게 된다. 따라서 원하는 주파수를 얻어내는데 오차가 발생할 우려가 높아 안정된 데이타 및 음성신호를 서비스하는데 어려움이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 위상동기 회로의 피드백으로 인하여 고도로 안정된 주파수를 얻어내는 주파수 변환기를 제공함에 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명될 것이다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 참조부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.
본 발명에 따른 주파수변환기의 일실시예가 제2도에 도시되어 있다. 이하 상기 제2도를 참조하여 설명하기로 한다.
주파수혼합기 28은 국부발진기 33 및 증폭기 26와 각각 접속되며, 그 출력단은 LPF 30와 접속된다. LPF30는 필러링작용을 하여, 필터링된 주파수 fs를 출력한다. 위상비교기 20은 입력주파수 fi와, 필터링주파수 fs을 입력하여 위상비교한 후 출력한다. 루프필터 22는 상기 위상비교기 20의 출력단을 입력단으로 접속된다. 전압제어발진기 24는 루프필터 22의 출력단과 접속되며, 발진작용을 하여 상기 증폭기 26 및 32에 각각 출력한다.
이하 상기의 구성에 의한 동작을 설명하면, 주파수혼합기 28은 국부발진기 33에서 출력되는 주파수 fosc와 서비스지역의 출력주파수 fo를 혼합하여 얻어지는 혼합주파수 |fo±fosc|를 출력한다. 이때 국부발진주파수 fosc는 fo-fi~fo+fi로 설정한다. LPF30은 혼합주파수 |fo±fosc|, 즉 2fo±fi, fi를 입력한다. 본 발명에서 LPF 30의 차단을 입력주파수 fi로 미리 설정한다. 이에 LPF 30은 입력주파수 fi에 대한 통과대역을 필터링하여 출력한다. 그리고 위상비교기 20은 입력주파수 fi와 LPF 30의 출력주파수 fs를 비교하여 위상차에 대응할 수 있는 전압을 발생시켜 출력한다. 루프필터 22는 상기 위상비교기 20에서 출력되는 전압을 직류전압으로 변환시키는 동시에 잡음성분을 제거한다. 전압제어발진기 24는 루프필터22에서 출력되는 직류전압을 제어전압으로 입력한다. 전압제어발진기 24의 출력주파수는 피드백주파수로 증폭기 26에 인가되는 동시에 증폭기 32로 인가된다. 이때 여기서 입력주파수 fi 와 LPF 30에서 출력되는 주파수 fs의 차만큼 전압을 발생시켜주는 위상비교기 20에 의해 상기 입력주파수 fi 와 주파수 fs가 동일할 시 비로서 전압제어발진기 24른 락킹(locking)되어 전체회로가 안정화 된다.
제2도를 포함한 바람직한 실시예가 제3도에 도시되어 있다. 제3도는 TSU(Transmitter Service Unit)로서 928~960㎒의 주파수를 생성시키며, 12.5㎑단계로 928~960㎒주파수 범위를 동작할 수 있다. 상기 TSU전단의 FMB(Frequence Modulation Board, 본 도면에는 도시되지 않음)는 주파수를 변조하는 모듈로서 안정된 10㎒의 기준클럭을 공급받아 PLL(Phase Locked Loop)의 VCO(Voltage controlled Osc.)에 아날로그 주파수변조 및 NRZ(Non-Return to Zero) FSK(Frequence Shift Keying)변조를 걸어 RF(Radio Frequence)출력주파수 10.0125㎒를 TSU로 출력한다. 또한 10㎒의 안정된 지준주파수도 TSU모듈로 공급한다.
그리고 제3도의 구성요도들 중 국부발진기 33를 제외한 구성요소들은 제2도에 대응되는 구성요소와 동일하다. 국부발진기 33은 전송장치의 전파질을 좌우할 수 있는 중요한 부분이다.
이하 국부발진기 33에 대해 설명하면, FMB로부터 기준주파수 10㎒를 입력한 위상동기루프장치 34는 위상비교기와 루프필터를 구비한다. 위상동기루프장치 34의 위상비교기는 제1피드백주파수 및 기준주파수 10㎒를 비교하여 그에 상응하는 전압을 출력하며, 상기 출력된 전압은 루프필터를 거치면서 직류전압으로 변환됨과 동시에 노이즈성분이 제거된다. 상기 직류전압은 제1전압발진기 36에 인가되며, 국부발진주파수는 원하는 주파수로 락킹되어 출력된다. 이때의 락킹주파수는 917.9875~949.9875㎒로 운용하고자 하는 주파수 928~960㎒보다 각각 10.0125㎒가 작다. 이어 국부발진주파수는 증폭기 38를 통해 주파수혼합기 28에 인가되며, 또한 증폭기 40를 통해 분주기 42에 인가된다. 분주기 42는 입력되는 국부발진주파수를 분주하여 위상동기루프장치 34의 위상비교기에 인가한다. 그리고 주제어기(Main control Unit:MCU, 도시되지 않음)에 의한 데이타(DATA) 및 클럭(CLOCK), 동작신호(ENABLE)의 채널선택신호(Channel.SELECT)는 위상동기루프장치 34의 위상비교기에 인가되어 상기 제1전압제어발진기 36의 락킹주파수를 변경하도록 동기범위를 조정한다. 이는 결국 운용하고자 하는 주파수를 변경하는 것이 된다.
FMB로부터 변조된 RF신호인 10.0125㎒ 위상비교기에 20에 인가된다. 한편 발진주파수가 928~960㎒인 제2전압제어발진기 24의 출력은 증폭기 26을 통해 증폭된 후 주파수 혼합기 28에 인가된다. 그리하여 주파수 혼합기 28은 제1전압제어 발진기 36의 출력된 신호와 제2전압제어발진기 24의 출력된 신호를 혼합하여 혼합주파수를 생성한다. 그리고 LPF 30를 통해 10.0125㎒이외의 주파수는 통과하지 못하게 하고, 통과진 10.0125㎒는 위상비교기 20에 인가된다. 이렇게 각각 입력된 FMU의 10.0125㎒와 제2전압제어발진기 24의 주파수와 국부발진기 33의 국부발진주파수가 혼합되어 생성된 홉합주파수는 상기 위상비교기 20에서 비교되어 10.0125㎒에 대한 두 신호의 차 만큼에 대한 전압이 발생되어 루프필터 22에 인가된다. 그리고 루프필터 22는 위상비교기 20의 출력신호를 입력하여 직류전압으로 변환시켜 제2전압제어발진기 24의 제어전압으로 출력시킨다. 따라서 제2전압제어발진기 24는 상기 제어전압에 의해 주파수를 발생한다. 이때 주파수혼합기 28의 출력주파수와 FMB에 의한 주파수가 동일할 때 제2전압제어발진기 24는 락킹되어 전제회로가 안정화 된다. 이렇게 하여 제2전압제어발진기 24에서 출력되는 발진주파수는 증폭부 32-1에 인가되어 5W레벨까지 증폭된다. LPF 32-2는 증폭부 32-1에서 출력된 신호의 잡음을 억제하여 출력단으로 출력한다. 이에 출력주파수 fo는 안정화된 주파수가 되어 송출한다.
활성화된 잠금신호(UNLOCK FAIL)신호가 위상동기루프장치 34의 위상비교기 및 위상비교기 20에 인가될 시 TSU에는 동기된 주파수가 출력되지 않는다.
전술된 바와 같이 위상동기회로를 이용한 루프회로를 통해 고도로 안정된 주파수를 얻어낼 수 있다. 입력주파수 fi와 LPF 30에서 출력되는 주파수 fs에 하모닉성분이 포함되어 있어도 이를 위상비교기 20, 루프필터 22, 제2전압제어발진기 24를 통해 제거하며, 락킹 상태가 되도록 하기 때문에 고도의 안정된 주파수는 발생된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 주파수변환기에 있어서, 채널을 선택하기 위한 데이타신호, 클럭신호 및 동작신호에 의해 인가되는 기준주파수와 제1피트백 주파수를 비교하여 그에 상응하는 직류전압으로 변환하는 위상동기루프장치와, 상기 위상동기루프장치의 출력전압에 의해 제어되어 소정의 발진주파수를 출력하는 제1전압제어발진기와, 상기 제1전압제어발진기의 출력을 분주한 상기 제1피드백 주파수를 상기 위상동기 루프장치로 출력하는 분주기와, 상기 제1전압제어발진기의 출력된 주파수와 제2피드백 주파수를 혼합하여 혼합주파수를 출하는 주파수혼합기와, 상기 혼합주파수를 저역필터링하여 출력하는 저역통과필터기(LPF)와, 입력주파수를 입력하여 상기 입력주파수와 상기 저역통과필터기의 출력주파수의 위상차에 대응할 수 있는 전압을 출력하는 위상비교기와, 상기 위상비교기의 출력을 입력하는 직류전압으로 변환하는 동시에 잡음성분을 제거하는 루프필터기와, 상기 루프필터기와 출력전압을 제어전압으로 입력하여 상기 제어전압에 따른 상기 제2피드백 주파수를 발생시켜 출력하는 제2전압제어발진기로 이루어짐을 특징으로 하는 안정된 주파수를 얻기 위한 주파수 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준주파수는 10㎒이며, 상기 제1전압제어발진기의 출력주파수는 917㎒~950㎒이며, 상기 입력주파수는 10.0125㎒이며, 상기 제2피드백주파수는 928㎒~960㎒임을 특징으로 하는 안정된 주파수를 얻기 위한 주파수변환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2전압제어발진기의 출력을 증폭하는 증폭기를 더 구비함을 특징으로 하는 안정된 주파수를 얻기 위한 주파수 변환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위상비교기는, 상기 저역통과필터의 출력주파수와 상기 입력주파수가 동일할 때 락킹됨을 특징으로 하는 안정된 주파수를 얻기 위한 주파수 변환기.
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