KR100231953B1 - 위상 동기 루프를 포함하는 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위상 동기루프를 포함하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 신호통로가 위상검출기, 루프필터 및 제어발진기를 포함하는 위상동기루프와, 상기 제어발진기에 인가되는 국부보조 파일럿을 발생하는 파일럿 검출기와, 입력이 상기 루프의 신호 통로에 연결되고 출력이 필터부를 통해 레벨 검출기에 연결된 파일럿 검출기를 구비한다. 이러한 경우에 정확하고 명백한 동기표시를 가능하도록 하기 위해서는 국부보조파일럿의 주파수를 루프의 통과대역내에 위치시키고 파일럿 검출기장치는 제1 및 제2입력을 가지는 동기검출기를 포함하되, 이 제1입력은 위상 검출기와 제어발진기사이 루프의 통로에 연결되고 제2입력은 파일럿 발생기의 출력에 연결되어 있으며, 상기 동기검출기의 출력은 저역필터에 연결되어 있다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 위상동기루프를 구비한 장치의 개략 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 신호 입력 2 : 위상 검출기
3 : 루프 필터 4 : 증폭기
5 : 가산기 스테이지 6 : 제어 발진기
7 : 신호 발생기 8 : 제1위상 쉬프팅 회로
9 : 제2위상 쉬프팅 회로 10 : 파일럿 검출기
11 : 저역통과 필터부 12 : 파일럿 검출기
본 발명은 위상 검출기, 루프 필터 및 제어 발진기를 구비한 신호경로를 갖는 위상 동기 루프와, 제어 발진기에 인가되는 로컬 보조 파일럿을 발생하는 파일럿 발생기와, 위상 동기 루프의 신호 경로에 결합된 입력과 필터부를 통해 레벨 검출기에 결합된 출력을 갖는 파일럿 검출기를 포함하는 장치에 관한 것이다.
이러한 형태의 장치가 일본 공개 특허 공개 제63-107304호에 공지되어 있으며, 위상 동기 루프의 위상 동기 상태에 대한 표시를 제공하는 2진 출력 신호를 공급한다.
루프의 위상 동기 상태에서 제어 발진기의 출력 신호는 로컬 보조파일럿에 의해 주파수 변조된다. 공지의 장치에서는 주파수 변조된 발진기 신호가 파일럿 검출기로서 동작하는 주파수 판별기에 인가된다. 이를 완료하기 위해 공지의 파일럿 검출기는 제어 발진기의 출력과 위상 검출기의 입력 사이의 신호 경로에 연결된다. 주파수 판별기에 의해 복조된 보조 파일럿은 필터부내에서 통과대역 선택되어 레벨 검출기에 인가된다. 레벨 검출기는 필터부에 의해 선택된 보조 파일럿의 진폭에 좌우되는 주어진 임계치에 대해 0 또는 1의 값을 갖는 앞서 언급된 2진 출력 신호를 공급한다.
루프가 위상 동기된 상태에서 발진기 주파수는 주파수 판별기가 동조되는 주파수, 즉, 제로 주파수에 대응하고, 주파수 변조된 발진기 주파수는 주파수 판별기의 검출 범위내에서 변화한다. 이 때, 주파수 판별기는 상기 임계치보다 큰 진폭에서 로컬 보조 파일럿을 공급하며, 따라서 레벨 검출기의 주어진 출력 신호 값, 예를들면, 1을 발생한다.
동기 범위밖에서 발진기 주파수는 상기 제로 주파수로부터, 발진기 주파수가 주파수 판별기의 검출 범위와 일치하지 않고 보조 파일럿이 검출될 수 없을 정도까지 벗어난다. 결과적으로, 주파수 판별기는 보조 파일럿의 주파수에서 전혀 또는 대체로 신호 성분을 공급하지 않으므로 대역통과 필터부의 출력 신호는 상기 임계치 이하로 유지되고 레벨 검출기는 0의 출력 신호 값을 공급한다. 정확한 동기 표시를 위해, 주파수 판별기의 차원, 즉, 위치와 검출 곡선의 경사 및 범위는 물론, 레벨 검출기의 상기 임계치는 위상 동기 루프의 동기 범위에 대해 정확한 값으로 정확히 세트되어야 한다. 이를 목적으로 요구되는 회로 세팅은 복잡하고 시간이 소모되므로, 비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 서두에 설명된 형태의 동기 표시를 제공하는 위상 동기 루프를 포함하되, 저가로 구현될 수 있으며 상기 공지된 장치보다 정확한 동기 표시를 가능하도록 하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 장치에서는, 파일럿 검출기가, 보조 파일럿의 주파수에 동조되며, 위상 검출기 및 제어 발진기 사이에서 루프의 신호 경로에 결합된 제1입력과 필터부에 결합된 출력을 갖되, 상기 필터부는 저역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 루프가 위상 동기된 상태에서의 대역폭, 위상 쉬프트 및 루프 이득과 같은 루프 파라미터가 위상 동기 상태 밖에서의 루프 파라미터로부터 명백히 벗어난다는 측면을 이용한다.
위상 검출기는, 신호 발생기의 로컬 보조 파일럿에 의해 주파수 또는 위상 변조된 발진기 신호가 입력 반송파와 위상 동기되었을 때, 방금 언급된 최초의 보조 파일럿의 주파수와 동일한 주파수 및, 위상 고정 상태의 특징인, 이 최초의 보조 파일럿에 대한 진폭 및 위상 쉬프트를 갖는 혼합곱을 공급한다는 인식에 기초한다.
본 발명에 따른 수단이 사용될 때, 이러한 인식은, 파일럿 발생기에 의해 공급된 최초의 로컬 보조 파일럿과, 위상 검출기의 출력 신호내의 반환 파일럿으로도 언급되는 상기 혼합 곱의 진폭 및/또는 위상을 비교하므로써 이용된다.
루프의 위상 동기 상태에서 반환 파일럿의 진폭 및/또는 위상은 동기 범위밖의 반환 파일럿의 진폭 및/또는 위상으로부터 상당히 벗어나므로, 레벨 검출기의 임계치는 본 발명에 따라 얻어진 동기 표시의 정확성 및 균일성에 영향을 주지 않고 비교적 큰 오차 범위내에서 변화할 수 있다. 상기 공지의 장치에 비해, 이를 목적으로 주파수 복조가 필요하지 않으며, 간단한 진폭 또는 위상 검출기는 파일럿 검출로서 사용될 수 있고, 간단한 저역통과 필터가 필터부로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에서는 파일럿 발생기가 파일럿 검출기의 제2입력에 결합되며, 이 파일럿 검출기는 보조 파일럿의 동기 검출을 위한 승산기 회로를 포함하되, 이 승산기 회로의 출력은 저역통과 필터에 결합되는 것을 특징으로 한다. 이러한 수단이 사용되면, 최초의 보조 파일럿에 대한 반환 파일럿의 진폭 및/또는 위상 변화 검출의 정확성이 증가될 수 있다.
최적의 동작점에서 동기 검출을 조정할 수 있기 위해서 본 발명에 따른 장치의 더욱 바람직한 실시예는, 제1위상 쉬프팅 회로가 파일럿 검출기의 두 제1 및 제2입력중 한 입력의 전에 결합된다는 것을 특징으로 한다.
효과적인 동기 표시를 위하여, 위상 동기 상태로부터 비동기 상태로의 천이시 가장 큰 폭으로 변하고 비동기 상태로부터 위상 동기 상태로의 천이시 가장 큰 폭으로 변하는 반환 파일럿의 양(진폭 및 위상)이 검출되어야 한다. 반환 파일럿의 동기 진폭 검출을 행하는 것이 바람직하며, 로컬 보조 파일럿의 주파수는 상기 3dB 루프 통과대역내에서 선택된다.
따라서, 더욱 바람직한 실시예는, 로컬 보조 파일럿의 주파수가 루프의 통과대역내에 위치되고, 제1위상 쉬프팅 회로가 파일럿 검출기의 제1입력 앞에 연결되며, 제2위상 쉬프팅 회로가 로컬 보조 파일럿의 90°위상 쉬프트를 위해 신호 발생기와 파일럿 검출기의 제2입력 사이에 배치되며, 제1위상 쉬프팅 회로의 출력 신호는, 제1위상 쉬프팅 회로에 의해 공급된 로컬 보조 파일럿의 실질적인 동기 진폭 검출을 위해, 제2위상 쉬프팅 회로로부터 출력되는 로컬 보조 파일럿에 대해 로컬 보조 파일럿 주파수에 실질적으로 동위상 또는 역위상인 것을 특징으로 한다.
이러한 수단이 사용되면, 반환 파일럿의 최적의 동기 진폭 검출이 실현된다.
이하, 첨부한 단일 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도면은 위상 동기 루프(2∼6) 및 파일럿 검출 장치(8∼10)와, 저역통과 필터부(11)와, 레벨 검출기(12)와 로컬 보조 파일럿을 발생하기 위한 신호 발생기(7)를 포함하는 장치를 도시한다. 위상 동기 루프(2∼6)는 변조 또는 비변조된 RF 또는 IF 입력 신호가 인가되는 신호 입력(1)을 갖는다. 이 신호 입력(1)은 위상 검출기(2), 루프 필터(3), 가산기 스테이지(5) 및 제어 발진기(6)에 결합된다. 루프의 위상동기된 상태에서, 위상 검출기(2)에 인가되는 제어 발진기(6)로부터의 발진기 신호와 입력(1)에 인가되는 입력 신호의 반송파 사이에서 90°벗어나는 위상차는 루프내에서 부궤환된다. 이것은 상기 발진기 신호를 입력 신호의 반송파와 주파수 및 위상 동기시킨다. 루프가 그의 동기 범위밖에 있다면, 발진기 주파수는 루프의 포획 범위보다 큰 값만큼 입력 반송파의 주파수에서 벗어난다.
최초 보조 파일럿으로도 또한 언급되는, 신호 발생기(7)에 의해 공급되는 로컬 보조 파일럿은, 증폭기(4)와 제어 발진기(6) 사이에 배치된 가산기 스테이지(5)에서 이 최초 보조 파일럿을 루프 신호에 가산하므로써 제어 발진기(6) 앞에서 루프의 신호 경로내에 주입된다. 결과적으로, 발진기 신호는 보조 파일럿에 의해 주파수 또는 위상 변조(각도 변조라고도 언급됨)된다. 루프의 위상 동기된 상태에서 혼합 곱은 로컬 보조 파일럿의 주파수와 동일한 주파수 및, 이러한 위상 동기 상태에서 제어 발진기(6) 및 위상 검출기(2)의 진폭 및 위상 전달 특성을 갖는 진폭 및 위상으로 위상 검출기(2)내에서 형성된다. 이러한 혼합 곱은 또한 반환 파일럿으로서 언급되며, 루프 필터(3) 및 증폭기(4)를 통해 파일럿 검출 장치(8∼10)의 입력에 인가된다.
파일럿 검출 장치(8∼10)는 제1 및 제2위상 쉬프팅 회로(8,9)를 갖되, 이들을 통해 증폭기(4)와 신호발생기(7)는 파일럿 검출기로서 동작하는 승산기 회로(10)의 제1 및 제2 입력에 제각기 연결된다. 이 반환 파일럿은 제어 증폭기(4)로부터 제1위상 쉬프팅 회로(8)를 통해 방금 언급된 파일럿 검출기(10)의 제1입력에 인가되고, 최초 보조 파일럿은 제2위상 쉬프팅 회로(9)를 통해 파일럿 검출기(10)의 제2입력에 인가된다. 제2이상 쉬프팅 회로(9)는 최초 보조 파일럿을 90°위상 쉬프트시킨다. 승산기 회로(10)의 출력은 저역통과 필터부(11)를 통해 레벨 검출기(12)에 결합된다. 루프의 위상 동기된 상태에서 보조 파일럿은 가산기 회로(5)의 입력으로부터 증폭기(4)의 출력으로 위상쉬프트를 수행하며, 이 위상 쉬프트는 로컬 보조 파일럿의 주파수에서 루프의 위상 전달에 좌우된다.
도시된 실시예에서, 반환 파일럿의 동기 진폭 검출은 승산기 회로(10)에 인가되는 두 파일럿 신호를 서로 동위상 또는 역위상이 되게 하므로써 실현된다. 이를 달성하기 위해, 최초 보조 파일럿은 파일럿 검출기(10)의 상기 제2입력에 인가되기 전에 제2위상 쉬프팅 회로(9)에서 90°위상 쉬프트되며, 제1위상 쉬프팅 회로(8)에서 수행된 위상 쉬프트는, 보조 파일럿 주파수에서 루프내에서 발생하는 위상 쉬프트와 함께 동기 검출기(9)의 제2입력에 인가되는 보조 파일럿의 위상과 동일하거나 180°상이하도록 선택된다.
반환 파일럿의 진폭은 파일럿 검출기(10)의 출력에서 dc 성분의 형태로 이용가능하게 되어 저역통과 필터부(11)에서 저역통과 선택후 레벨 검출기(12)에 인가된다. 레벨 검출기(12)는 루프의 위상 동기된 상태에서 상기 dc 성분만큼 초과되도록 선택된 임계치를 갖는다. 이 경우에, 레벨 검출기(12)는 주어진 2진 값을, 예를 들면, 1을 갖는 동기 표시 신호를 공급하며, 이것은 또한, 예를 들면, 주어진 값에 대한 루프 이득을 조정하거나 위상 동기 상태를 표시하는데 사용(도시되지 않음)될 수 있다.
동기 범위 밖에서 반환 파일럿의 진폭은 0이거나 거의 0이므로, 파일럿 검출 장치(8∼10)의 출력에서는 레벨 검출기(12)의 방금 언급된 임계치를 초과하는 dc 성분은 존재하지 않는다. 이 때, 레벨 검출기는 다른 2진값, 즉, 이 경우에 0을 갖는 동기 표시 신호를 공급한다.
실시예에서 루프의 대역폭은 75kHz였고, 보조 파일럿은 kHz이었으며, 저역통과 필터의 대역폭은 50Hz였다. 쉬미트 트리거는 레벨 검출 회로로서 사용되었다.
본 발명의 기술적 사상은 예시된 실시예와 다른 실시예에 적용가능한 것이 분명하다. 예를 들면, 증폭기(4)와 상기 두 위상 쉬프팅 회로중 하나 또는 두 위상 쉬프팅 회로가 필요없을 수도 있고, 피크 검출기 또는 위상 검출기가 동기 검출기(9) 대신에 사용될 수도 있으며, 로컬 보조 파일럿의 주파수는 3dB 루프 통과대역 밖에서 선택될 수도 있다.
Claims (4)
- 위상 검출기, 루프 필터 및 제어 발진기를 구비한 신호 경로를 갖는 위상 동기 루프와, 상기 제어 발진기에 인가되는 로컬 보조 파일럿을 발생하는 파일럿 발생기와, 상기 루프의 신호 경로에 결합된 입력과, 필터부를 통해 레벨 검출기에 결합된 출력을 갖는 파일럿 검출기를 포함하며, 상기 파일럿 검출기는 상기 보조 파일럿의 주파수에 동조되고, 상기 위상 검출기와 상기 제어 발전기 사이에서 루프의 신호 경로에 결합된 제1입력과 상기 필터부에 결합된 출력을 갖되, 상기 필터부는 저역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 루프를 포함하는 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 파일럿 발생기는 보조 파일럿의 동기 검출용 승산기 회로를 구비하는 상기 파일럿 검출기의 제2입력에 결합되며, 상기 승산기 회로의 출력은 상기 저역통과 필터에 결합되는 것을 특징으로 하는 위상동기 루프를 포함하는 장치.
- 제2항에 있어서, 제1위상 쉬프팅 회로는 상기 파일럿 검출기의 제1 및 제2입력중 하나의 입력 앞에 배치되는 것을 특징으로 하는 위상 동기 루프를 포함하는 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 로컬 보조 파일럿의 주파수는 상기 루프의 통과대역내에 놓이고, 상기 제1위상 쉬프팅 회로는 상기 파일럿 검출기의 제1입력의 앞에, 상기 제2위상 쉬프팅 회로는 상기 로컬 보조 파일럿을 90°위상 쉬프팅시키기 위해 상기 신호 발생기와 상기 파일럿 검출기의 제2입력사이에 배치되며, 제1위상 쉬프팅 회로의 출력 신호는 상기 제1위상 쉬프팅 회로에 의해 공급되는 상기 로컬 보조 파일럿의 실질적인 동기 진폭 검출를 위해 상기 제2위상 쉬프팅 회로의 출력에서 상기 로컬 보조 파일럿에 대해 상기 로컬 보조 파일럿의 주파수에서 실질적으로 동위상 또는 역위상인 것을 특징으로 하는 위상 동기 루프를 포함하는 장치.
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