KR100247003B1 - Phase locked loop by using dual loop filter for digitalized rf communication system - Google Patents

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Abstract

디지털 무선 통신시스템을 위한 이중루프필터방식 위상동기루프회로에 관한 것이다. 전압제어발진기와 루프필터를 구비한 본 디지털 무선 통신시스템의 이중루프필터방식 위상동기루프회로는, 위상검출부, 상기 위상검출부의 한 출력단자와 상기 루프필터의 입력단 사이에 연결되어 광대역 루프를 형성하기 위한 내부 챠지펌프를 가지는 위상동기루프 주파수합성기와, 상기 위상검출부의 제1 및 제2위상검출단자와 상기 루프필터의 입력단 사이에 연결되며, 협대역 루프를 형성하기 위해 상기 제1 및 제2위상검출단자로 출력되는 전류량을 감소시켜 상기 루프필터로 제공되는 전류량을 줄이는 외부 챠지펌프로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to a double loop filter phase locked loop circuit for a digital wireless communication system. The dual loop filter phase locked loop circuit of the present digital wireless communication system having a voltage controlled oscillator and a loop filter is connected between a phase detector, one output terminal of the phase detector, and an input terminal of the loop filter to form a broadband loop. A phase-synchronized loop frequency synthesizer having an internal charge pump, and coupled between the first and second phase detectors of the phase detector and an input terminal of the loop filter, to form a narrow band loop to form the first and second phases. And an external charge pump which reduces the amount of current output to the detection terminal to reduce the amount of current provided to the loop filter.

Description

디지털 무선 통신시스템을 위한 이중루프필터방식 위상동기루프회로{PHASE LOCKED LOOP BY USING DUAL LOOP FILTER FOR DIGITALIZED RF COMMUNICATION SYSTEM}PHASE LOCKED LOOP BY USING DUAL LOOP FILTER FOR DIGITALIZED RF COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 디지털 무선 통신 시스템에 있어서 주파수 분할 다중 액세스(Frequency Division Multiple Access: 이하 FDMA라 함.)방식에 의해 채널을 할당하고 시분할 이중화(Time Division Duplex: 이하 TDD라 함.)방식에 의해 송수신을 절환하는 시스템에 관한 것으로, 특히 이중 루프(광대역 루프 및 협대역 루프) 필터방식 위상동기루프(Phase Locked Loop: 이하 PLL이라 함.)에 관한 것이다.According to the present invention, a channel is allocated by a frequency division multiple access (FDMA) scheme in a digital wireless communication system and transmitted and received by a time division duplex (TDD) scheme. The present invention relates to a switching system, and more particularly to a double loop (broadband loop and narrowband loop) filter type phase locked loop (hereinafter referred to as PLL).

무선 통신 시스템을 구현하는 데 있어 RF분야의 PLL은 매우 중요한 핵심 기술로 손꼽히고 있다. 통상적으로 PLL은 수정발진기(crystal oscillator), 디바이더(divider), 위상검출기(phase detector), 루프필터, 전압제어발진기(Voltage Control Oscillator: 이하 VCO라 함.) 등으로 구성된다.PLL in the RF field is considered as an important core technology for implementing a wireless communication system. Typically, a PLL is composed of a crystal oscillator, a divider, a phase detector, a loop filter, a voltage control oscillator (hereinafter referred to as a VCO), and the like.

그 동작을 설명하면, 수정발진기 및 기준 디바이더(reference divider)를 통해 분주된 신호와 루프필터, VCO 및 주디바이더(main divider)를 거쳐 다시 피드백(feed back)된 신호를 상기 위상검출기에서 비교하여 위상이 일치할 경우를 포착하고 이 포착된 상태를 VCO의 출력으로 내보낸다.In operation, the phase detector compares a signal divided by a crystal oscillator and a reference divider with a signal fed back through a loop filter, a VCO, and a main divider in the phase detector. It catches this match and sends this captured state to the output of the VCO.

그런데 PLL의 구성요소중 루프필터는 광대역 루프필터와 협대역 루프필터 두 가지가 있다. 초기상태에는 락-업 시간(lock-up time)이 빨라야 하기 때문에 광대역 루프필터가 유리하다. 하지만 일단 락(lock)이 걸린 후에는 협대역 루프필터를 사용하는 것이 유리하다. 왜냐하면 광대역 루프필터는 락-업 시간이 빠른 장점이 있는 반면, 위상 잡음 등으로 인해 정확한 변조 특성을 기대하기 어렵기 때문이다.However, there are two loop filters of the PLL, which are a wideband loop filter and a narrowband loop filter. The wideband loop filter is advantageous because the lock-up time must be fast in the initial state. However, it is advantageous to use a narrowband loop filter once it is locked. This is because the broadband loop filter has a fast lock-up time, but it is difficult to expect accurate modulation characteristics due to phase noise.

도 1은 종래의 루프필터 스위칭 회로를 나타낸 것으로, 구체적인 구성 및 동작에 관해서는 미합중국 특허번호 제5,175,729에 개시되어 있다. 이 루프필터 스위칭 회로를 이용하여 광대역 루프필터와 협대역 루프필터 사이를 스위칭할 수 있다.1 shows a conventional loop filter switching circuit, which is disclosed in US Pat. No. 5,175,729 with respect to a specific configuration and operation thereof. This loop filter switching circuit can be used to switch between a wideband loop filter and a narrowband loop filter.

도 2는 상기 도 1의 루프필터 스위칭 회로가 적용된 PLL의 내부를 나타낸 블록도이다. 구체적으로, 위상검출부 21과 제1 및 제2 챠지펌프 22, 23으로 이루어지는 부분은 모토롤라(MOTOROLA)사의 MC12202(Serial Input PLL Frequency Synthesizer)를 간략화 하여 도시한 것이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an inside of a PLL to which the loop filter switching circuit of FIG. 1 is applied. Specifically, the portion consisting of the phase detector 21 and the first and second charge pumps 22 and 23 is a simplified illustration of the MC12202 (Serial Input PLL Frequency Synthesizer) manufactured by MOTOROLA.

제1챠지펌프(MC12202의 5번 핀: D0) 22에는 위상 잡음이 적고 안정된 변조 특성이 요구될 경우에 적합한 협대역 루프필터를 연결하고, 상기 제2챠지펌프(MC12202의 13번 핀: BISW) 23에는 빠른 락-업 시간이 필요할 경우에 적합한 광대역 루프필터를 연결한다. 제어부(도시하지 않았음.)에서 제공하는 LEI(로드 인에이블, MC12202의 11번 핀)의 상태가 하이(high) 혹은 로우(low) 중 어느 것인지에 따라 두 개의 챠지펌프 중 하나가 인에이블(enable)된다. 즉, 상기 LEI가 하이상태일 때에는 상기 제2챠지펌프 23이 인에이블되어 광대역 루프필터가 동작하게 되고, 상기 LEI가 로우상태일 때에는 상기 제1챠지펌프 22가 인에이블되어 협대역 루프필터가 동작하게 된다.The first charge pump (pin 5 of the MC12202: D 0 ) 22 is connected to a narrow band loop filter suitable for low phase noise and stable modulation characteristics, and the second charge pump (pin 13 of the MC12202: BISW) 23) connects a wideband loop filter suitable for fast lock-up times. One of the two charge pumps is enabled depending on whether the state of the LEI (load enable, pin 11 of the MC12202) provided by the controller (not shown) is high or low. )do. That is, when the LEI is in the high state, the second charge pump 23 is enabled to operate the wideband loop filter. When the LEI is in the low state, the first charge pump 22 is enabled to operate the narrowband loop filter. Done.

상기한 구성에 따르면, 종래의 루프 스위칭은 도 1에서 보는 바와 같이 빠른 락-업 시간이 중요시되는 초기상태에는 제어신호 D1에 의해 아날로그 게이트(analog gate), 일명 스위치 214가 온(on)되고 제어신호 D2에 의해 스위치 210이 오프(off) 되므로 협대역 루프필터의 캐패시터 두 개가 병렬로 연결된 형태가 되므로 LPF의 역할을 할 수 없고, 광대역 루프필터는 두 개의 캐패시터 및 하나의 저항이 연결된 형태가 되므로 광대역 루프필터로서 동작하게 된다. 반대로, 위상 잡음이 적은 안정된 변조 특성을 필요로 할 경우에는 스위치 214가 오프되고 스위치 210이 온되어 상기 협대역 루프필터는 LPF로서 정상적인 동작을 하게 된다. 이때 광대역 루프필터는 동작하지 않는다.According to the above-described configuration, in the conventional loop switching, as shown in FIG. 1, an analog gate, a so-called switch 214 is turned on and controlled by the control signal D1 in an initial state in which a fast lock-up time is important. Since the switch 210 is turned off by the signal D2, two capacitors of the narrowband loop filter are connected in parallel and thus cannot function as LPF, and the broadband loop filter is connected with two capacitors and one resistor. It acts as a broadband loop filter. In contrast, when a stable modulation characteristic with low phase noise is required, the switch 214 is turned off and the switch 210 is turned on so that the narrowband loop filter operates normally as an LPF. At this time, the broadband loop filter does not operate.

도 2에서 보는 바와 같이, 제2챠지펌프 23이 인에이블되면 바로 제2LPF 25에 연결되어 광대역 루프가 형성되고, 반대로 제1챠지펌프 22가 인에이블되면 제1LPF 24를 거친 후 상기 제2LPF 25를 거치므로 협대역 루프가 형성된다. 그런데 이 경우에는 두 루프 사이에 아이솔레이션(isolation)이 완전히 이루어지지 않아 상호 루프간 영향을 미친다는 점이다. 일반적으로, 두 루프의 연결 부분에 두 루프필터의 아이솔레이션용으로 저항이 열결되는데, 이 저항의 크기가 충분히 커야 두 루프의 아이솔레이션이 잘된다. 하지만 저항의 크기가 너무 크면 전류 세기를 제한하게 되어 기본적인 루프 동작에 필요한 전류 공급이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 필터 특성에도 문제가 생기게 된다. 그래서 실험을 통해 가장 적절한 저항값을 선택하게 된다. 그러나 최적의 저항값을 정한다고는 하지만 완전한 아이솔레이션이 이루어지기에는 한계가 있었다. 또한 외부에서 챠지펌프를 연결하여 임의로 전류의 양을 제어함으로써 루프 이득을 조정하게 하여 기존의 방식을 보완하기도 하였으나, 그와 같이 단순한 제어방식으로는 타임슬롯(time slot)에 따른 엔벌롭(envelop) 성분들이 형성하는 저주파 특성을 극복하기 힘들고 디지털화한 RF의 데이터 패턴(pattern)에 따른 VCO 변조방식 특성의 저하를 방지하기 어려웠다.As shown in FIG. 2, when the second charge pump 23 is enabled, it is connected to the second LPF 25 immediately to form a broadband loop. On the contrary, when the first charge pump 22 is enabled, the second charge pump 22 passes through the first LPF 24 and then the second LPF 25 is removed. As a result, a narrowband loop is formed. In this case, however, isolation is not completely performed between the two loops, which affects the loops. In general, a resistor is connected at the connection of two loops for the isolation of the two loop filters. The resistance of the two loops is good when the resistance is large enough. However, if the resistance is too large, it will limit the current strength, which will not provide the current required for basic loop operation, and will also cause problems with the filter characteristics. Therefore, the experiment selects the most appropriate resistance value. However, although the optimum resistance value was set, there was a limit to complete isolation. In addition, by connecting the charge pump from the outside to arbitrarily control the amount of current to adjust the loop gain to complement the existing method, such a simple control method according to the time slot (envelop) according to the time slot (slot) It was difficult to overcome the low frequency characteristics formed by the components, and it was difficult to prevent the degradation of the VCO modulation characteristics due to the data pattern of the digitized RF.

따라서 본 발명의 목적은 디지털 무선 통신시스템을 위한 이중루프필터방식 위상동기루프회로를 두 루프 사이에 상호 영향을 미치지 않도록 설계하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to design a double loop filter type phase synchronization loop circuit for a digital wireless communication system so as not to affect each other between two loops.

본 발명의 다른 목적은 디지털 무선 통신시스템에서 임의의 데이터 패턴에 대하여 안정된 변조 특성을 가져 통화 품질을 높이도록 협대역 루프와 광대역 루프의 스위칭 시간을 적절히 제어하는 위상동기루프회로를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a phase locked loop circuit that appropriately controls the switching time of a narrowband loop and a wideband loop to have a stable modulation characteristic for any data pattern in a digital wireless communication system to increase call quality.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전압제어발진기와 루프필터를 구비한 디지털 무선 통신시스템의 이중루프필터방식 위상동기루프 회로에 있어서, 위상검출부, 상기 위상검출부의 한 출력단자와 상기 루프필터의 입력단 사이에 연결되어 광대역 루프를 형성하기 위한 내부 챠지펌프를 가지는 위상동기루프 주파수합성기와, 상기 위상검출부의 제1 및 제2위상검출단자와 상기 루프필터의 입력단 사이에 연결되며, 협대역 루프를 형성하기 위해 상기 제1 및 제2위상검출단자로 출력되는 전류량을 감소시켜 상기 루프필터로 제공되는 전류량을 줄이는 외부 챠지펌프로 구성됨을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a phase locked loop circuit of a double loop filter type phase synchronization loop circuit in a digital wireless communication system including a voltage controlled oscillator and a loop filter. A phase-synchronized loop frequency synthesizer having an internal charge pump connected to an input terminal to form a wideband loop, and between the first and second phase detection terminals of the phase detection unit and an input terminal of the loop filter, To reduce the amount of current to be output to the first and second phase detection terminal to form an external charge pump to reduce the amount of current provided to the loop filter.

도 1은 종래의 루프필터 스위칭회로를 나타낸 도면1 is a view showing a conventional loop filter switching circuit

도 2는 종래의 루프필터 스위칭회로가 적용된 위상동기루프의 내부 구성을 나타낸 블록도2 is a block diagram showing an internal configuration of a phase locked loop to which a conventional loop filter switching circuit is applied.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이중 루프회로의 구체적인 구성도3 is a detailed configuration diagram of a double loop circuit according to an embodiment of the present invention

도 4는 도 3의 이중 루프회로가 적용된 위상동기루프의 내부 구성을 나타낸 블록도4 is a block diagram showing an internal configuration of a phase locked loop to which the double loop circuit of FIG. 3 is applied.

도 5는 핸드셋 출중계-호 모드(outgoing-call mode)시의 제어 타이밍도5 is a control timing diagram in handset outgoing-call mode.

도 6은 기지국 출중계-호 모드시의 제어 타이밍도6 is a control timing diagram in base station outgoing call mode.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. Also, in the following description, many specific details such as components of specific circuits are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention may be practiced without these specific details. It is self-evident to those of ordinary knowledge in Esau. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이중 루프회로의 구체적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 이중 루프회로가 적용된 위상동기루프의 내부 구성을 나타낸 블록도 이다.3 is a view showing a specific configuration of a double loop circuit according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram showing the internal configuration of a phase synchronization loop to which the double loop circuit of Figure 3 is applied.

구체적으로, 하나의 내부 챠지펌프 23B, 위상검출부 21, 제1 및 제2위상검출단자

Figure pat00001
R 및
Figure pat00002
P를 가지는 직렬 입력 위상동기루프 주파수합성기 100과, VCO 26과, 저역통과필터로서 위상동기루프의 동기 특성이나 응답 특성을 결정하며 상기 VCO 26의 입력단에 접속되는 루프필터 60과, 상기 위상검출부 21의 제1 혹은 제2위상검출단자
Figure pat00003
R 및
Figure pat00004
P에 각각 연결되는 제1 및 제2저항 R1, R2, 각각 베이스가 상기 제1 혹은 제2저항 R1, R2에 연결되어 콜렉터 전류가 각각 상기 제1 혹은 제2저항 R1, R2의 크기(실제로 제작할 때 사용하는 저항의 크기)에 종속되는 제1 및 제2트랜지스터 Q1, Q2, 상기 제1 및 제2트랜지스터 Q1, Q2의 콜렉터와 상기 루프필터 60의 입력단 사이에 각각 접속된 제1 및 제2루프 저항 R3, R4, 상기 제2트랜지스터 Q2의 베이스와 접지 사이에 접속된 캐패시터 C를 가지는 외부 챠지펌프 22A로 구성된다. 도시하지는 않았으나 상기 VCO 26의 출력은 위상검출부 21로 제공된다.Specifically, one internal charge pump 23B, phase detection unit 21, first and second phase detection terminals
Figure pat00001
R and
Figure pat00002
A series input phase locked loop frequency synthesizer 100 having P, a VCO 26, a loop filter 60 which is connected to an input of the VCO 26 and determines the synchronous or response characteristics of the phase locked loop as a low pass filter, and the phase detector 21 Phase 1 or 2 phase detection terminal
Figure pat00003
R and
Figure pat00004
Each of the first and second resistors R1 and R2 connected to P, respectively, and the base are connected to the first or second resistors R1 and R2, respectively, and the collector current is the magnitude of the first or second resistors R1 and R2, respectively. First and second transistors Q1 and Q2, which depend on the size of the resistor used when the first and second transistors Q1 and Q2 are connected between the collectors of the first and second transistors Q1 and Q2 and the input terminals of the loop filter 60, respectively. An external charge pump 22A having resistors R3, R4, and a capacitor C connected between the base of the second transistor Q2 and ground. Although not shown, the output of the VCO 26 is provided to the phase detector 21.

전술한 도 2와 비교해 보면, 광대역 루프와 연결되는 BISW 핀은 그대로 두지만, 협대역 루프와 연결되는 D0핀은

Figure pat00005
R 및
Figure pat00006
P핀으로 대체하고 그 출력에 바이폴라(bipolar) 트랜지스터 Q1, Q2를 연결하여 구성한다. 또한 상기
Figure pat00007
R 및
Figure pat00008
P핀에 각각 저항 R1, R2를 연결하여 위상검출부 21의 출력 전류량을 감소시킨다. 이렇게 되면 상기 각 저항 R1, R2에 연결된 트랜지스터 Q1, Q2의 콜렉터(collector)를 통해 상기 루프필터 60에 인가되는 전류량을 감소시키게 되는 바, 루프의 전체 이득을 줄여줌으로써 협대역 루프필터의 역할을 하도록 할 수 있는 것이다.Compared with FIG. 2 described above, the BISW pin connected to the wideband loop is left as it is, but the D 0 pin connected to the narrowband loop is
Figure pat00005
R and
Figure pat00006
It is replaced by the P pin and configured by connecting bipolar transistors Q1 and Q2 to the output. Also above
Figure pat00007
R and
Figure pat00008
Resistor R1 and R2 are connected to P pin to reduce the amount of output current of phase detector 21, respectively. This reduces the amount of current applied to the loop filter 60 through the collectors of the transistors Q1 and Q2 connected to the resistors R1 and R2, thereby reducing the overall gain of the loop to serve as a narrowband loop filter. You can do it.

도 5는 핸드?? 출중계-호 모드(outgoing-call mode)시의 제어 타이밍도 이다.5 is the hand ?? This is the control timing diagram in the outgoing-call mode.

(5a)는 주파수합성기 인에이블신호 SYN/LE를 나타낸 파형이다. 도시된 참조부호 t1은 락(lock) 검출 체크 시점이다. (5b)는 송신제어신호가 10ms의 송신시간과 4ms의 수신시간을 가지는 형태를 나타낸 파형이다. 이때 핸드셋은 TDD방식의 신호계층중 MUX3를 사용한다. (5c)는 TDD방식의 신호계층중 MUX2를 사용한 채널표시(channel marker)신호의 파형이다. 구체적으로, 단말기가 기지국으로부터 호출신호를 받았을 때 MUX2의 동기채널에서 채널표시신호를 검출한 후 하이상태에서 로우상태로 전환되면서 단말기가 MUX2로 송신함을 의미하는 신호이다. 도시된 참조부호 t5는 기지국에서 보내는 동기 단어(synchronization word)를 검출하는 시점을 가리키는데, 이는 채널표시신호를 검출함과 동시에 프레임동기가 이루어짐을 의미한다.(5a) is a waveform showing the frequency synthesizer enable signal SYN / LE. The illustrated reference symbol t1 is a lock detection check point. (5b) shows a waveform in which the transmission control signal has a transmission time of 10 ms and a reception time of 4 ms. At this time, the handset uses MUX3 of the TDD signal layer. Reference numeral 5c denotes a waveform of a channel marker signal using MUX2 in the TDD signal layer. Specifically, when the terminal receives the call signal from the base station, the terminal detects the channel indication signal in the synchronization channel of the MUX2 and then transitions from the high state to the low state, which means that the terminal transmits to the MUX2. The illustrated reference symbol t5 indicates a time point for detecting a synchronization word transmitted from the base station, which means that frame synchronization is performed at the same time as detecting the channel indication signal.

도 6은 기지국 출중계-호 모드시의 제어 타이밍도 이다.6 is a control timing diagram in the base station outgoing call mode.

(6a)는 TDD방식의 신호계층중 MUX2를 사용한 채널표시신호의 파형이다. 도시된 참조부호 t3은 유효 데이터의 풀 패킷 끝(end of full packet)을 나타낸다. (6b)는 주파수합성기 인에이블신호 SYN/LE를 나타낸 파형이다. 상기 파형이 하이상태일 때 광대역 루프가 형성되고 로우상태일 때 협대역 루프가 형성된다. 결국 상기 주파수합성기 인에이블신호 SYN/LE는 광대역과 협대역을 스위칭하는 역할을 한다. 도시된 참조부호 t4는 락 검출 체크 시점이다. 상기 주파수합성기 인에이블신호 SYN/LE가 초기 파워 온 또는 채널 스캐닝 모드에서 하이상태일 경우, 즉 광대역 루프일 경우에는 무의미하므로 락 검출 체크를 하지 않다가 상기 주파수합성기 인에이블신호 SYN/LE가 로우상태로 되어 협대역 루프가 형성되면 20ms후에 락 검출 체크를 한다. 왜냐하면 주파수합성기 인에이블신호 SYN/LE가 로우상태일 경우 협대역 루프에서 안정된 변조 특성으로 통신을 할 수 있기 때문이다. 다시 말해서, 변조 특성이 좋은 협대역 루프를 형성할 때 MUX3, MUX2, MUX1의 신호 패턴이 송신되도록 한다. (6c)는 송신제어신호를 나타낸 파형이다. 이때 기지국(base station)은 TDD방식의 신호계층중 MUX2를 사용한다.6a shows a waveform of a channel display signal using MUX2 in the TDD signal layer. The illustrated reference symbol t3 denotes an end of full packet of valid data. 6b is a waveform showing the frequency synthesizer enable signal SYN / LE. A wideband loop is formed when the waveform is high and a narrowband loop is formed when the waveform is low. As a result, the frequency synthesizer enable signal SYN / LE serves to switch wideband and narrowband. The illustrated reference symbol t4 is the lock detection check time. When the frequency synthesizer enable signal SYN / LE is high in the initial power-on or channel scanning mode, that is, in the case of a wideband loop, it is meaningless and does not perform a lock detection check, but the frequency synthesizer enable signal SYN / LE is low. If a narrowband loop is formed, the lock detection check is performed 20 ms later. This is because when the frequency synthesizer enable signal SYN / LE is low, it can communicate with stable modulation characteristics in a narrowband loop. In other words, the signal patterns of MUX3, MUX2, and MUX1 are transmitted when forming a narrowband loop with good modulation characteristics. 6c is a waveform showing the transmission control signal. At this time, the base station uses MUX2 of the TDD signal layer.

상기한 구성에 의거 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.When explaining the embodiment of the present invention in detail based on the above configuration as follows.

채널을 잡기 위한 초기상태에서는 광대역 루프가 구성되어 고속 락-업(fast lock-up)이 된다. 하지만 실제 데이터가 인가되는 정상(steady) 상태에서는 낮은 데이터율(rate)에 대하여 충실한 변조 특성을 얻기 위해 바이폴라 트랜지스터회로로써 외부 챠지펌프 역할을 하게 하여 위상검출부 21의 출력 전류량을 제어함으로써 루프 대역폭을 감소시켜 협대역 루프가 구현되도록 한다.In the initial state for catching a channel, a wideband loop is formed, resulting in fast lock-up. However, in a steady state in which actual data is applied, the loop bandwidth is reduced by controlling the output current of the phase detector 21 by acting as an external charge pump as a bipolar transistor circuit to obtain a faithful modulation characteristic for a low data rate. So that a narrowband loop is implemented.

도 3에서 PLL IC 100의 단자

Figure pat00009
R,
Figure pat00010
P는 위상검출부 21의 출력 핀과 연결된 저항 R1, R2의 값에 의해 트랜지스터의 베이스 전류를 조절하게 되고, 이것에 의해 콜렉터 전류도 조절할 수 있게 된다. 즉, 상기 저항 R1, R2에 의해 베이스 전류 및 콜렉터 전류가 작아지고, 이와 연결된 루프전류 또한 작아져서 루프 이득(gain)이 줄어들고 루프 대역폭도 작아져서 협대역 루프가 형성된 것과 같은 효과가 있다.Terminal of PLL IC 100 in Figure 3
Figure pat00009
R,
Figure pat00010
P adjusts the base current of the transistor by the values of the resistors R1 and R2 connected to the output pins of the phase detector 21, thereby adjusting the collector current. That is, the base current and the collector current are reduced by the resistors R1 and R2, and the loop current connected thereto is also reduced, so that the loop gain is reduced and the loop bandwidth is reduced, thereby forming a narrow band loop.

도 3에 나타난 트랜지스터 Q1, Q2와 주변 저항 R3, R4, R5 및 캐패시터 C는 외부 챠지펌프로 작용한 것이다. 이러한 동작은

Figure pat00011
R과
Figure pat00012
P의 값에 따른 트랜지스터의 출력값에 의해 좌우되기 때문에 광대역 루프와 협대역 루프간의 상호 간섭을 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 저항을 이용하므로 그 값을 적절히 선택함으로써 원하는 만큼의 루프전류를 생성시킬 수 있고 그에 따라 루프 대역폭도 원하는 정도로 만들 수 있는 것이다.Transistors Q1 and Q2 and peripheral resistors R3, R4, R5 and capacitor C shown in FIG. 3 act as external charge pumps. This behavior
Figure pat00011
R and
Figure pat00012
Since it depends on the output value of the transistor according to the value of P, it is possible to solve the mutual interference between the wideband loop and the narrowband loop. In addition, the use of resistors allows the proper selection of the value to generate as many loop currents as desired and thus the desired loop bandwidth.

본 발명을 실제로 CT2에 적용한 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.The case where the present invention is actually applied to CT2 will be described as an example.

두 저항 R1, R2의 값을 6.8kΩ으로 하여 정상 상태에서 CT2의 TDD주파수인 500Hz보다 약 10배 정도 낮은 50Hz 정도로 루프 대역폭을 설정한다. 그 이유는 변조 특성이 루프 대역폭에 영향을 받으므로 낮은 데이터율에 대해서도 충실한 변조 특성을 얻기 위해서는 루프 대역폭을 최저 데이터율 보다 5∼10배 정도 충분히 낮게 설계해야 하기 때문이다. 그러므로 바이폴라 트랜지스터 Q1, Q2를 포함한 외부 챠지펌프 22A를 구성할 때 두 저항 R1, R2의 값을 적절히 선택하여 광대역 루프필터에 인가되는 전류의 양을 감소시켜 루프의 전체 이득을 줄여줌으로써 초기 과도전류 상태에서 고속 락-업된 후, 실제 데이터가 인가되는 정상 상태에서는 약 50Hz정도의 협대역 루프가 형성되도록 한 것이다.Set the values of the two resistors R1 and R2 to 6.8kΩ and set the loop bandwidth at 50Hz, which is about 10 times lower than 500Hz, which is the TDD frequency of CT2, under normal conditions. This is because the modulation characteristics are affected by the loop bandwidth, so that the loop bandwidth should be designed to be 5-10 times lower than the lowest data rate in order to obtain faithful modulation characteristics even at a low data rate. Therefore, when configuring the external charge pump 22A including the bipolar transistors Q1 and Q2, the initial transient state is reduced by appropriately selecting the values of the two resistors R1 and R2 to reduce the amount of current applied to the broadband loop filter to reduce the overall gain of the loop. After fast lock-up at, the narrowband loop of about 50Hz is formed in the normal state where the actual data is applied.

또한 채널 분할방식이 FDMA이고, 송수신 절환방식이 TDD인 CT2는 2msec의 타임 슬롯동안 송신과 수신을 50%씩 반복하면서 TDD에 따른 신호계층(MUX1, MUX2, MUX3)에서 나타나는 다양한 데이터 패턴을 가진다. 이러한 CT2의 RF부분에 포함되는 VCO는 국부발진기로서 저가, 소형 및 저전력을 실현하기 위해 송수신 믹서 양단에 시간분할로 공동으로 사용된다. 그러므로 VCO에서는 TDD에 따른 신호계층에서 나타나는 다양한 데이터 패턴 중에서 아주 낮은 데이터율의 불요 변조 특성을 가지게 된다. 한 예로, 여러 신호계층 중에서 도 5에 나타난 바와 같이 핸드셋 출중계-호 모드에서 초기 링크 설정을 위해 핸드 쉐이크(handshake) 정보를 포함한 MUX3 송신제어를 하는 경우 송신시간(Tx)이 10ms이고 수신시간(Rx)이 4ms이면 송수신 주기가 14ms라고 할 수 있는데, 이 시간은 주파수로 환산할 경우 매우 낮은 주파수(약 71.4Hz)이다. 이처럼 낮은 주파수는 광대역 루프를 사용할 경우 위상 잡음이 커서 변조 특성이 저하되므로 루프 전류를 감소시켜 도 5의 (5b) 및 도 6의 (6b)와 같은 로드 인에이블 타이밍(load enable timing)(예: 20ms)으로 협대역 루프가 형성되도록 하여 낮은 주파수에 대한 변조 특성을 향상시키는 것이다.In addition, the CT2 having a channel division scheme of FDMA and a transmission / reception switching scheme of TDD have various data patterns appearing in the signal layers MUX1, MUX2, and MUX3 according to TDD while repeating transmission and reception by 50% for a time slot of 2 msec. The VCO included in the RF portion of the CT2 is a local oscillator, which is commonly used as a time division across the transceiver mixer to realize low cost, small size, and low power. Therefore, the VCO has very low data rate unnecessary modulation characteristics among various data patterns appearing in the signal layer according to TDD. For example, in the handset outgoing-call mode, as shown in FIG. 5, in case of MUX3 transmission control including handshake information for initial link establishment, the transmission time Tx is 10 ms and the reception time ( If Rx) is 4ms, the transmission / reception period is 14ms, which is a very low frequency (about 71.4Hz) in terms of frequency. This low frequency reduces the modulation current because of the large phase noise when using a wideband loop, thereby reducing the loop current, thereby causing load enable timing such as (5b) and (6b) of FIG. 20ms) to form a narrowband loop to improve the modulation characteristics for low frequencies.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같은 본 발명은 PLL의 광대역 루프와 협대역 루프간의 상호 루프 간섭을 제거하여 두 루프의 스위칭을 원활히 할 수 있을 뿐만 아니라, CT2와 같이 디지털화된 무선시스템에서 흔히 발생할 수 있는 낮은 데이터율에서의 변조 특성 저하를 보상할 수 있는 효과가 있다. 또한 데이터율이 다양한 데이터 패턴에서 로드 인에이블 타이밍에 따라 자동으로 광대역 루프 혹은 협대역 루프가 선택되어 동작하게 함으로써 낮은 데이터율에서의 변조 특성이 개선되고 편리한 장점이 있다.As described above, the present invention not only facilitates the switching of the two loops by eliminating the mutual loop interference between the wideband and narrowband loops of the PLL, but also provides a low data rate that may occur in digital systems such as CT2. There is an effect that can compensate for the degradation of the modulation characteristics. In addition, since the wide loop or narrow band loop is automatically selected and operated according to the load enable timing in data patterns having various data rates, modulation characteristics at low data rates are improved and convenient.

Claims (6)

전압제어발진기와 루프필터를 구비한 디지털 무선 통신시스템의 이중루프필터방식 위상동기루프회로에 있어서, 위상검출부, 상기 위상검출부의 한 출력단자와 상기 루프필터의 입력단 사이에 연결되어 광대역 루프를 형성하기 위한 내부 챠지펌프를 가지는 위상동기루프 주파수합성기와, 상기 위상검출부의 제1 및 제2위상검출단자와 상기 루프필터의 입력단 사이에 연결되며, 협대역 루프를 형성하기 위해 상기 제1 및 제2위상검출단자로 출력되는 전류량을 감소시켜 상기 루프필터로 제공되는 전류량을 줄이는 외부 챠지펌프로 구성됨을 특징으로 하는 회로.In a dual loop filter type phase locked loop circuit of a digital wireless communication system having a voltage controlled oscillator and a loop filter, a broadband loop is connected between a phase detector and one output terminal of the phase detector and an input terminal of the loop filter. A phase-synchronized loop frequency synthesizer having an internal charge pump, and coupled between the first and second phase detectors of the phase detector and an input terminal of the loop filter, to form a narrow band loop to form the first and second phases. And an external charge pump which reduces the amount of current supplied to the loop filter by reducing the amount of current output to the detection terminal. 제1항에 있어서, 상기 외부 챠지펌프가, 상기 제1 혹은 제2위상검출단자에 각각 연결되는 제1 및 제2저항, 각각 베이스가 상기 제1 혹은 제2저항에 연결되어 콜렉터 전류가 상기 제1 혹은 제2저항값에 종속되는 제1 및 제2트랜지스터, 상기 제1 및 제2트랜지스터의 콜렉터와 상기 루프필터의 입력단 사이에 각각 접속된 루프 저항들, 상기 제2트랜지스터의 베이스와 접지 사이에 접속된 캐패시터로 구성됨을 특징으로 하는 회로.According to claim 1, wherein the external charge pump, the first and second resistors respectively connected to the first or second phase detection terminal, respectively, the base is connected to the first or second resistor, respectively, the collector current is the first First and second transistors depending on a first or second resistance value, loop resistors connected between the collector of the first and second transistors and the input terminal of the loop filter, respectively, between the base and ground of the second transistor. A circuit characterized by consisting of connected capacitors. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2저항은 상기 위상검출부의 출력 전류량을 감소시켜 상기 제1 및 제2트랜지스터의 콜렉터를 통해 상기 루프필터에 인가되는 전류량을 감소시킴으로써 루프의 전체 이득을 줄여 협대역 루프필터를 형성할 수 있도록 하는 값을 가짐을 특징으로 하는 회로.3. The method of claim 2, wherein the first and second resistors reduce the amount of output current of the phase detector to reduce the amount of current applied to the loop filter through the collectors of the first and second transistors, thereby reducing the overall gain of the loop. And a value that enables the formation of a narrowband loop filter. 제1항에 있어서, 상기 위상동기루프 주파수합성기는 로드 인에이블단자로 광대역과 협대역을 스위칭하는 주파수합성기 인에이블신호를 입력하며, 이 신호에 따라 상기 위상검출부의 제1 및 제2위상검출단자의 출력을 결정함을 특징으로 하는 회로.The phase synchronizing loop frequency synthesizer of claim 1, wherein the phase-synchronizing loop frequency synthesizer inputs a frequency synthesizer enable signal for switching broadband and narrow bands to a load enable terminal, and according to the signal, first and second phase detection terminals of the phase detection unit. A circuit, characterized in that for determining the output of. 제4항에 있어서, 상기 주파수합성기 인에이블신호가 제1상태를 유지하여 광대역 루프가 형성된 상태에서 상기 주파수합성기 인에이블신호가 제2상태로 천이하여 협대역루프가 생성되면 미리 정한 시간이 경과한 다음, 락 여부를 체크함을 특징으로 하는 회로.5. The method of claim 4, wherein a predetermined time has elapsed when the frequency synthesizer enable signal transitions to a second state when the frequency synthesizer enable signal maintains a first state and a wideband loop is formed. Next, the circuit is characterized in that whether or not the lock. 제5항에 있어서, 채널 할당은 주파수 분할 방식으로 이루어지고, 송수신 절환은 시분할 이중화 방식으로 이루어짐을 특징으로 하는 회로.6. The circuit according to claim 5, wherein the channel allocation is performed in a frequency division scheme, and the transmission and reception switching is performed in a time division duplex scheme.
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