KR100256455B1

KR100256455B1 - 수신기

Info

Publication number: KR100256455B1
Application number: KR1019920012380A
Authority: KR
Inventors: 게라드파울덴브라베르
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 2000-05-15
Also published as: SG48272A1; KR930003585A; US5440586A; DE69214218D1; DE69214218T2; JPH0685710A; EP0523778B1; EP0523778A1; JP3174155B2

Abstract

본 발명의 수신기는 RF 입력 반송파를 수신하기 위한 RF 입력부를 구비하고, 위상 검출기, 루프 필터, 제어 증폭기, 제어 발진기 등으로 구성된 신호 경로를 갖는 위상 동기 루프(PLL)와, 국부 보조 파일럿을 발생하는 신호 발생기와, 이 국부 보조 파일럿을 검출하는 파일럿 검출기에 접속된다. 이 때 파일럿 검출기의 제1입력은위상 검출기의 출력과 제어 발진기의 제어 입력 사이의 위상 동기 루프의 신호 경로에 접속되고, 제2입력은 신호 발생기의 출력에 접속되며, 출력은 선택장치를 통해 제어 증폭기의 제어 입력에 접속된다. 발진기 방사와 다른 기생 혼신효과들이 이득 제어에 미치는 영향을 줄이기 위해, 본 발명에 따른 수신기의 신호 발생기의 출력이 위상 검출기의 출력과 제어 발진기의 제어 입력 사이의 신호 경로에 접속되어, 발진기 신호를 보조 파일럿으로 각도 변조한다.

Description

수신기

도 1는 본 발명에 따른 FM PLL 동기 수신기의 개략적인 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 AM PLL 동기 수신기의 개략적인 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 위상 검출기 3 : 루프 필터

4 : 제어 증폭기 5 : 가산기 회로

6 : 제어 발진기 7 : 위상 시프트 회로

8 : 파일럿 검출기 9 : 피크 검출기

10 : 인-록 검출기 PLL : 위상 동기 루프

17 : 동기 AM 검출기

본 발명은 RF 입력 반송파를 수신하는 RF 입력부를 갖는 수신기에 관한 것으로서, 특히, 위상 검출기, 루프 필터, 제어 증폭기 및 제어 발진기 등으로 구성된 신호 경로를 갖는 위상 동기 루프와, 국부 보조 파일럿을 발생하는 신호 발생기와, 이 국부 보조 파일럿을 검출하는 파일럿 검출기를 포함하는 수신기에 관한 것이다. 이때, 파일럿 검출기의 제1입력단은 위상 검출기의 출력단과 제어 발진기의 제어 입력단 사이의 위상 동기 루프의 신호 경로에 접속되고, 제2입력단은 신호 발생기의 출력단에 접속되며, 출력단은 선택 장치를 통해 제어 증폭기의 제어 입력단에 접속된다.

이러한 형태의 수신기는, 예를 들면, 유럽특허출원 제89,202,962호에 개시되어 있다.

전술한 유럽특허출원에 개시된 수신기는 직접 혼합형 AM PLL 동기 수신기로서, RF 입력 반송파상에서 진폭 변조된 변조 신호의 진폭을 동기적으로 검출하기 위해 동기 검출기를 이용한다. 이러한 동기 검출에 필요한 국부 혼합 반송파는 위상 동기 루프를 구성하는 제어 발진기에 의해 얻어지며, 정확한 동기 검출을 위해서 RF 입력 반송파와 위상적으로 동기되어야 한다. 따라서, 국부 혼합 반송파를 동상(in-phase) 반송파라고도 부른다. 제어 발진기에 의해 위상 검출기로 공급되는 국부 직교 반송파가 RF 입력 반송파와 정확하게 90° 위상차가 난다면, RF 입력 반송파와 국부동상 반송파 사이에는 정확한 위상 균등(phase equality) 이 이루어진다.

공지된 것처럼, 위상 검출기는 위상차 신호를 공급하는데, 이 위상차 신호는 RF 입력 반송파와 국부 직교 반송파 사이의 90°벗어난 위상차뿐만 아니라 RF 입력 반송파의 진폭 또는 전계의 세기에도 좌우된다. 루프의 이득, 대역폭, 위상 시프트(phase shift) 및 안정도 등과 같은 루프 전달 특성(loop transfer properties)이 RF 입력 반송파의 진폭에 따라 변하는 것을 방지하기 위하여, 공지의 AM PLL 동기 수신기에서는 루프 이득에 대한 자동 제어가 실현된다. 이러한 자동 제어에 필요한 제어 신호는 혼합단(mixer stage)에서 얻어지는데, 이 혼합단에서는 보조 파일럿으로 진폭 변조된 국부 동상 반송파(local in-phase carrier)와 RF 입력 반송파가 혼합한다. 이렇게 해서 얻어진 바람직한 혼합 성분은 보조 파일럿의 주파수와 일치하는 주파수와, RF 입력 반송파의 진폭에 따라 변하는 진폭을 가지며, 이 바람직한 혼합 성분은 저역 선택된 후에 파일럿 검출기에서 초기 보조 파일럿을 이용해 변환 또는 복조됨으로써, RF 입력 반송파의 전계 세기 변화에 따라 변하는 dc 신호가 만들어진다. 그 후, 이 dc 신호는 제어 증폭기의 제어 입력단에 이득 제어 신호로서 인가된다.

그러나, 발진기 방사(oscillator radiation)와 그 밖의 기생 혼신(parasitic crosstalk) 영향으로 인하여, 제어 발진기에 의해 공급되는 비변조 국부 반송파(u nmodulated local carriers)는 수신기의 RF 입력단에서 혼신에 따른 진폭을 갖는다. 이들 기생 발진기 신호는 보조 파일럿으로 진폭 변조된 제어 발진기의 국부동상 반송파만큼 혼합단에서 곱해지고, 그 결과 보조 파일럿과 똑같은 주파수를 갖는 기생 혼합 성분이 발생된다. 기생 혼합 성분은 바람직한 혼합 성분에 중첩되어 저역 선택부로 보내지고, 파일럿 검출기의 출력단에는 이득 제어 신호의 기생 dc 오프셋이 발생하게 된다. 이득 제어 신호의 기생 dc 오프셋은 발진기 신호의 주파수에 따라 증가한다. 따라서, 자동 이득 제어는 주파수가 증가할수록 교란되고, 그 결과 주파수가 증가할수록 수신기의 다이내믹 레인지(dynamic range)는 작아진다.

더욱이, 예를 들어 제어 발진기의 자주 주파수(free running frequncy)의 확산과, 노화 등의 가변 외부 요인과, 온도 변화 같은 것들로 인해 발생하는 제어발진기에서 재생된 국부 반송파들과 RF 입력 반송파 사이의 위상 오차는 전술한 공지의 수신기의 이득 제어 신호에 반영되지 않는다. 그러므로, 이러한 위상 오차(이후부터는 서서히 변하는 위상 오차(slowly varing phase error) 또는 정적 위상 오차(static phase error)로 칭함)에 의한 루프 전달 특성의 변화는 전술한 공지의 제어 이득 회로로 보상되지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 결점들을 극복하고 RF AM 수신기 신호 및/또는 RF FM수신 신호를 수신하기 적당한 수신기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 서두에서 언급된 형태의 수신기에서, 제어 증폭기의 출력단과 제어 발진기의 제어 입력단 사이의 신호 경로에 신호 발생기의 출력단을 접속시켜서, 발진기 신호를 보조 파일럿을 이용해 각도 변조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, PLL의 신호 경로내의 적정 지점에서 PLL내로 주입되는 보조 파일럿(auxiliary pilot)의 진폭 및 위상 변화들로부터 이들 제어 신호를 도출해내고 이러한 이득 제어 신호를 이용해 이득을 제어하는 수단에 의해, RF 입력 반송파의 진폭 변화로 인한 루프 전달 특성의 변화뿐만 아니라, 예를 들어 전술한 정적 위상 오차의 결과로 생긴 루프 전송 특성의 변화까지도 보상하는 것이 가능하다는 인식에 근거하고 있다. 더욱이, 이러한 이득 제어 신호는 변하지 않거나, 또는 RF 입력 반송파의 주파수에 의해, PLL 입력 신호의 진폭 변화로부터 직접 도출해낸 이득제어 신호를 이용한 이득 제어보다 적어도 상당히 작게 변한다.

본 발명에 따르면, 보조 파일럿은 위상 검출기의 출력단과 제어 발진기의 제어 입력단 사이의 신호 경로내의 주입 지점에서 PLL안으로 주입되었다가, 위상 검출기의 출력단과 제어 발진기의 제어 입력단 사이의 신호 경로내의 검출 지점에서 검출된다. 이후부터 주입 지점에 주입된 보조 파일럿은 초기 파일럿(original pilot)이라 부를 것이며, 이 초기 파일럿에 의해서 검출 지점에 만들어진 보조 파일럿은 반환 파일럿(reurrn pilot)이라 부를 것이다.

신호 방향의 관점에서 보면, 주입 지점은 검출 지점보다 앞서거나 또는 뒤에 올 수 있다. 그러므로, 제어 발진기는 보조 파일럿으로 각도 변조(즉, 주파수 또는 위상 변조)된 국부 직교 반송파를 공급한다.

그 때, 발진기 방사와 다른 기생 혼신으로 인해, 전술한 각도 변조된 국부직교 반송파는 수신기의 RF 입력단에서 혼신에 따른 진폭을 갖게 된다. 이들 각도 변조된 기생 발진기 신호는 위상 검출기에서 제어 발진기의 초기 각도 변조된 국부직교 반송파와 곱해져서, 결과적으로 발진기 방사와 혼신의 크기에 따라 변하는 불 필요한 기생 dc 성분을 만들어 낸다. 그러나, 폐루프의 위상 및 진폭 전달에 대한 정보는 보조 파일럿에 의해 위상 검출기의 출력단에 운반되므로, 불필요한 기생 dc 성분으로부터 주파수가 분리된다.

위상 검출기의 출력단과 제어 발진기의 제어 입력단사이의 신호 경로내의 검출 지점에서 발생하는 반환 파일럿을 검출함으로써, 페루프의 위상과 진폭 전달에 대한 정보는, 불필요한 기생 dc 성분을 완전히 배제시킨 진폭이 가변하는 바람직한 dc 신호의 형태로 입수된다. 이러한 바람직한 dc 신호는 폐루프의 위상 및 진폭 전달 특성에 따라 정확하게 변화하며, 그러므로 폐루프의 위상 및 진폭 전달의 변화량만큼 정확하게 변화한다. 따라서, 바람직한 dc 신호에 의해 얻어지는 자동 이득 제어는 RF 입력 반송파의 변화에 대해 루프를 안정시킬 뿐만 아니라 정적 위상 오차에 대해서도 루프를 안정시키며, 이런 루프에 의해 RF입력 반송파의 주파수에 대해서 그리고 다이 나믹 레인지에 걸쳐서 국부 및 RF 입력 반송파 사이에 정확하고 사실상 일정한 위상 동기화가 이루어진다. 이 때의 다이내믹 레인지는 공지의 AM PLL 동기 수신기의 다이내믹 레인지보다 상당히 더 크며, RF 입력 반송파의 주파수도 상당히 더 높다.

주입 지점은 검출 지점과 제어 발진기의 제어 입력단 사이에 위치됨이 바람직하며, 본 발명에 따른 이러한 수신기는, 제어 증폭기와 제어 발진기의 제어 입력단 사이에 가산기 회로가 배열되어 제어 증폭기의 출력 신호를 국부 보조 파일럿에 더하도록 되어 있으며, 이 때의 제어 증폭기의 출력단은 파일럿 검출기의 제1입력단에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

다른 바람직한 실시예에서는 피크 검출기가 제어 증폭기의 출력단과 제어 입력단 사이에 배열되는데, 이 피크 검출기는 PLL의 동기 범위(locking rage) 외부에서 인-록 검출기(in-lock detector)로부터 활성화된다.

본 발명에 따르면, 위상 동기 루프의 주파수 포착 동작이 개선될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서는, 위상 시프트 회로가 파일럿 검출기의 제1 입력단으로 이어지는 신호 경로들중 하나에 포함된다.

이 실시예에 따르면, 위상 시프트 회로의 위상 시프트를 정확하게 조정함으로써 루프 이득의 안정화가 더욱 개선될 수 있다.

보조 파일럿의 주파수가 PLL의 3dB 대역폭보다 더 작게 선택될 경우, 전술한 다른 실시예에서, 보조 파일럿의 주파수에서 위상 시프트 회로에 의해 파일럿 검출기의 제1입력단으로 인가되는 신호는 파일럿 검출기의 제2입력단에 인가되는 신호와 90°위상차가 있는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 따르면, 파일럿 검출기는 주로 위상 검출기 역할을 하고, 이득제어 회로는 사실상 PLL의 위상 전달 특성의 변화에 따라 변한다. 이것은 최적의 이득 제어 조정을 가능하게 한다.

계속해서, 또다른 바람직한 실시예는, 파일럿 검출기가 선택장치에 대해 즉, 적 분 캐패시터와 기준전류원으로 이루어진 병렬회로에 대해 출력 신호 전류를 공급하고, 이 때 파일럿 검출기는 선택 장치를 통해 제어 증폭기의 제어 입력단에 접속되는 것을 특징으로 한다.

이득 제어 루프 조정을 더욱 최적화하기 위한 여분의 자유도는 기준 전류원에 의해 얻어진다.

본 발명에 따른 FM 스테레오 수신기의 실시예는, 전술한 신호 발생기가, 스테레오 합 신호, 38KHz 스테레오 부반송파상에서 변조된 스테레오 차 신호, 19KHz 스테레오 파일럿 신호 등으로 이루어진 스테레오 다중 신호(stereo multiplex signal)를 디코딩하는 스테레오 디코딩 회로의 추가 위상 동기 루프내에 포함되는 추가 제어 발진기를 구비하며, 이 추가 제어 발진기는 국부 보조 파일럿이 도출되는 발진기 신호를 제공하고, 이 때 보조 파일럿은 스테레오 파일럿 신호의 주파수의 정수배인 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 따르면, 스테레오 디코더에서 스테레오 부반송파(stereo subcarr ier)를 재생하는 추가 제어 발진기의 발진기 신호가 루프 이득 안정화를 위해 국부 보조 파일럿으로서 이용될 수 있다.

이하, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이며, 도면에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 1는 본 발명에 따른 FM PLL 동기 수신기를 나타내는데, 이 FM PLL 동기 수신기는 고주파 안테나 장치(ANT)에 접속된 RF 안테나 입력(I_RF)을 가지며, 이 RF 안테나 입력(I_RF) 은 RF 입력부(1)를 통해 위상 동기 루프(PLL)의 위상 검출기(2)에 접속된다. 또한, 위상 동기 루프(PLL)는 위상 검출기(2)와 연속적으로 접속된 루프 필터(3), 제어 증폭기(4), 가산기 회로(5) 및 제어 발진기(6)로 이루어진다. 제어 발진기(6)는 위상 검출기(2)에 국부 직교 반송파를 공급하고, 동조 제어 장치에 인가되는 동조 제어 신호에 의해 주파수를 동조할 수 있다.

안테나 장치(ANT)에 의해 수신된 RF FM 수신 주파수 범위는 RF 입력부(1)에서 광대역 선택 및 증폭된 후 위상 검출기(2)에 인가된다. RF FM 수신 주파수 범위내에서 원하는 RF 수신 신호를 동조하기 위해서는, PLL의 포착 범위내에서 국부직교 반송파의 주파수를, 동조하고자 하는 RF 수신 신호의 반송파 주파수에 맞추면된다. 위상 검출기(2)는 원하는 RF 수신 신호의 국부 직교 반송파와 RF 반송파 사이의 90°위상차에 따른 위상차 신호를 공급한다. 이 위상차 신호는 루프 필터(3)에서 선택되고, 그 후 제어 증폭기(4)에서 후술되는 방식으로 위상차 신호의 제어 증폭이 행해진다.

제어 증폭기(4)는 가산기 회로(5)를 통해 제어 발진기(6)의 제어 입력단에 위상차 신호를 인가한다. 루프(PLL)의 위상 동기 상태에서, 위상차 신호는 제어 발진기(6)를 제어하여, 루프내에서 위상 검출기(2)의 출력단에서 입력단으로의 부궤환이 일어나도록 함으로써, 결국 루프내에서 국부 직교 반송파와 RF 수신 신호의 RF 반송파 사이의 위상차가 90°를 벗어나지 않도록 한다. 따라서, 국부 직교 반송파가 RF 반송파의 주파수를 정확히 추적하고 그 위상이 90° 차이가 날 때 위상 동기화가 이루어진다. 이 때, 위상차 신호는 원하는 RF 수신 신호의 기저대 변조신호에 의해 변한다. 이렇게 얻어지는 복조된 기저대 변조 신호는 제어 증폭기(4)의 출력단에 접속된 위상 시프트 회로(7)에 의해 외부와 접속된다.

RF FM 스테레오 신호가 수신될 때, 위상 시프트 회로(7)에 의해 선택된 기저대 변조 신호 0 내지 15KHz 사이의 주파수 범위내의 스테레오 합 신호(L+R)와, 19KHz 의 스테레오 파일럿 및, 억압된 38KHz 스테레오 부반송파상에서 양측파대 진폭 변조된 23 내지 53KHz 사이의 주파수 범위내의 스테레오 차 신호(L-R)로 이루어진 기저대 스테레오 다중 신호를 포함한다. 이러한 기저대 스테레오 다중 신호는 스테레오 디코더(16)에 인가되어, 공지된 방식으로 기저대 좌 및 우 스테레오 신호(L 및 R)로 각기 디코딩된다. 스테레오 디코더(16)의 일 예로서 필립스형 TEA 5581을 들 수 있다.

이를 위하여, 스테레오 디코더(16)는 위상 동기 루프(14), 도기 스테레오 차신호 복조기(15) 및 디매트릭스 회로(13)를 구비한다. 위상 동기 루프(14)는 루프의 위상 동기 상태에서 발진기 신호를 제공하는 제어 발진기(도시하지 않음)를 포함하는데, 발진기 신호는 19KHz 스테레오 파일럿에 위상 동기되어 있고 그 주파수는 19KHz의 정수배, 예를 들면 38KHz일 수 있다. 본 실시예에서, 38KHz 발진기 신호는 동기 스테레오 차 신호 복조기(15)에 국부 혼합 신호로서 인가된다. 또한, 스테레오 차 신호 복조기(15)의 다른 입력단에는 기저대 스테레오 다중 신호가 인가되고, 38KHz 스테레오 부반송파상에서 복조된 스테레오 차 신호(L-R)는 이 동기 스테레오 차 신호 복조기(15)에서 기저대로 복조된다. 디매트릭스 회로(13)에서, 스테레오 합 및 스테레오 차 신호(L 및 R)는 적당한 가산 및 감산 연산에 의해 스테레오 합 신호(L+R) 및 스테레오 차 신호(L-R)로부터 디매트릭싱되는데 이 스테레오 합 및 차 신호는 디매트릭스 회로(13)의 입력신호로서 인가된다.

위상 동기 루프의 제어 발진기(도시하지 않음)는 국부 보조 파일럿을 발생하는 신호 발생기로서도 동작하는데, 그 이유는 제어 발진기가 동기 스테레오 차 신호 복조기(15)에 대해 38KHz의 국부 혼합 신호를 공급할 뿐만 아니라 이 신호를 가산기 회로(5)를 통하여 제어 발진기(6)의 제어 입력단에 38KHz의 국부 보조 파일럿으로서 제공하기 때문이다. 초기 파일럿이나 불리우는 국부 보조 파일럿은 파일럿 검출기(8)의 제1입력단에도 인가된다.

결국, 38KHz의 국부 보조 파일럿은 제어 발진기(6) 이전의 지점에서 위상 동기 루프(PLL)의 신호 경로에 주입된다. 따라서, 제어 발진기(6)의 출력단에서 국부 직교 반송파의 주파수는 국부 보조 파일럿뿐만 아니라 제어 증폭기(4)의 출력신는 호에 따라 각도 변조(주파수 또는 위상변조)된다. 각도 변조된 국부 직교 반송파는

위상 검출기(2)에서 RF 수신 신호의 반송파와 혼합된다. 전술한 위상차 신호에 부가하여, 바람직한 혼합 성분이 소정 진폭과 함께 국부 보조 파일럿의 주파수에서 위상 검출기(2)의 출력단으로부터 얻어지는데, 이 진폭은 RF 수신 신호의 진폭 변화에 의해서만 좌우되는 것이 아니라 제어 발진기(6)의 출력 신호와 RF 입력 반송파 사이에 있을 수 있는 정적 위상 오차에 의해서도 좌우된다. 전술한 위상차 신호와 더불어 이 바람직한 혼합 성분은 루프 필터(3)를 통과하여 제어 증폭기(4)의 입력단에 도달한다.

제어 증폭기(4)는 반환 파일럿이라고도 불리우는 바람직한 혼합 성분을 위상시프트 회로(7)를 통해 파일럿 검출기(8)의 제1입력단과 피크 검출기(9)로 공급한다. 피크 검출기(9)와 동기 파일럿 검출기(8)의 전류 출력단은 공통 제어단(C)을 통하여 적분기(11)에 접속되는데, 이 적분기(11)에는 접지된 적분 캐패시터가 구비되어 있다. 도시된 실시예에서는, 가변 전원 전류원(12)이 적분기(11)와 병렬로 접속되어 있다. 이 적분기(11)의 출력단은 제어 증폭기(4)의 이득 제어 입력단에 접속되어 있다. 위상 동기 루프(PLL)가 위상 동기 상태가 되면, 피크 검출기(9)는 위상 동기 루프의 동기(locking) 또는 홀드(hold) 범위 이외에서 동작하며 스위칭 오프 된다. 이를 위해, 피크 검출기(9)는 인-록 검출기(10)의 출력단에 접속된 스위칭 입력단을 갖는다. 인-록 검출기의 예로서 일본국 공개특허 제63-107304호에 개시된 것을 들 수 있다.

전술한 것으로부터 명백한 것처럼, 초기 보조 파일럿은 위상 동기 루프고 (14)의 제어 발진기(도시하지 않음)에서 파일럿 검출기(8)의 제2입력단으로 인가되고, 반환 파일럿은 제어 증폭기(4)에서 위상 시프트 회로(7)를 통해 파일럿 검출기의 제2입력단으로 인가된다. 보조 파일럿의 주파수는 위상 동기 루프(PLL)의 3dB 통과대역내에 있으므로, 예를 들면, 전계 세기의 변화나 정적 위상 오차의 변화로 인한 루프 전달 특성의 변화는 반환 파일럿의 진폭보다는 그 위상에 더 큰 영향을 미친다. 따라서, 파일럿 검출기(8)의 제2 및 제1입력단에서 초기 파일럿과 반환 파일럿 사이의 위상차를 사실상 측정함으로써 루프 전달 특성에 있어서의 전술한 것과 같은 변화를 최적으로 검출할 수 있다. 그러므로, 도시된 실시예에서는, 파일럿 검출기(8)에 승산기 회로가 제공되고, 위상 시프트 회로(7)에 의해 실현되는 위상 시프트량은 루프(PLL)의 위상 전달 특성과 관련하여 다음과 같이 선택된다. 즉, 루프(PLL)의 위상 동기 상태에서 가산기 회로(5)의 입력단에서 위상 시프트 회로(7)의 출력단으로의 전반적인 위상 전달이 38KHz 보조 파일럿의 주파수에서 사실상 90°가 되도록 위상 시프트량이 선택된다.

루프(PLL)의 위상 동기 상태에서, 동기 파일럿 검출기(8)는 이득 제어 전류를 공급하고, 이 이득 제어 전류는 루프 전달 특성의 변화에 따라 변하므로, 예를 들면, 위상 검출기(2)에 인가된 RF 반송파의 전계 세기나 진폭 변화, 정적 위상 오차 등과 같은 전술한 변화로부터 초래되는 모든 양에 따라 변하게 된다. 이득 제어 전류는 적분기 (11)에서 적분되어 이득 제어 전압으로 변환된다. 이득 제어 전압은 제어 증폭기(4)의 제어 입력단에 인가되어, 루프 전달 특성의 변화 즉, 변환파일럿의 위상 및 진폭 변화가 보상되도록 루프의 이득을 제어한다.

실제, 위상 동기 루프(PLL)의 루프 전달 특성과 관련하여 얻어지는 안정화는 수신기의 큰 입력 다이내믹 레인지내에서 가능하다.

전술한 종래 기술과 대조적으로, 발진기 방사의 결과로서, 국부 직교 반송파 뿐만 아니라 위상 검출기(2)의 RF 입력부에서의 기생 발진기 신호도 38KHz 국부 보조 파일럿으로 각도 변조된다. 이것은 발진기 방사 및 혼신의 크기에 따라 진폭이 변하게 되는 불필요한 기생 dc 성분을 초래한다. 그러나, 폐루프의 위상 및 진폭 전달에 관한 정보는 반환 파일럿에 의해 전달되며, 불필요한 기생 dc 성분으로부터 주파수가 분리된다. 이러한 불필요한 기생 dc 성분은 파일럿 검출기(8)에서 보조파일럿의 주파수에 대응하는 주파수로 변환되고, 이후에 적분기(11)에서 억압된다. 따라서, 전술한 위상 동기 루프(PLL)의 루프 전달 특성의 전술한 안정화는 주파수에 무관하고 종래의 AM RF 방송 주파수 범위뿐만 아니라 정규의 FM RF 방송 주파수 범위도 포함하는 비교적 큰 RF 수신 범위에서 효과적으로 작용한다

전술한 내용은 루프의 위상 동기 상태에서 유효하다. 위상 동기 루프(PLL)의 동기 범위나 포착 범위의 외부에서는 반환 파일럿의 진폭이 0이거나 거의 0에 가깝다. 그 결과, 동기 범위 외부에서 동기 파일럿 검출기(8)의 출력 전류는 0이거나 아주 작다. 따라서, 제어 증폭기(4)의 이득이 최대값으로 고정된다. 이것을 방지하기 위해, 위상 동기 루프(PLL)의 동기 범위 밖에서의 제어 증폭기의 이득을 고정된 기준값으로 선택하는 것이 가능하다.

이득 제어 루프가 루프 이득을 효과적으로 안정화시키기 위해 피크 검출기(9)의 도움을 얻어 입력 다이내믹 레인지를 크게 증가시키는 것이 가능하다. 피크검출기(9)는, 입력 전압에 따라 변하고 적당하게 선택된 적분 상수를 갖는 출력 전류를 공급하도곡 규모가 정해지는 반면, 고정된 기준 전류는 이 출력 전류로부터 감해진다. 기준전류는 루프 이득의 안정화값에서 신호 진폭 레벨에 대응하는 입력 전압에서 피크 검출기(9)의 출력 전류와 사실상 같아지도록 선택되어야 한다. 이러한 피크 검출기(9)의 동작의 또다른 설명은 본 발명을 이해하는데 필요하지 않다. 위상 동기 루프에서 주파수 제어가 발생하는 범위를 포착 범위라고 부르고, 위상 동기 루프(PLL)에서 위상 동기화가 발생하는 범위를 동기 범위라고 부르면, 위상 검출기(2)에서의 국부 직교 반송파의 RF 수신 반송파 사이의 주파수차는 위상 동기 루프(PLL)의 포착 범위내에서 루프 필터(3) 및 제어 증폭기(4)를 통해 위상 검출기(9)의 입력단에 인가될 것이다. 안정화 레벨과 관련한 차주파수의 진폭에 따라, 피크 검출기는 차주파수가 안정화 레벨로 제어되도록 제어 증폭기(4)의 이득을 제어한다. 포착 범위내에서의 주파수 제어 동기 범위내에서의 위상 제어로 바뀌는 경우, 동기 파일럿 검출기(8)는 피크 검출기(9)로부터 이득 제어를 인수한다. 이 순간에 피크 검출기(9)는 인-록 검출기(10)로부터 동시에 스위칭 오프된다.

보조 파일럿의 주파수는 위상 동기 루프의 3dB 통과대역내에서 선택될 수 있지만, 통과 대역의 밖에서도 선택될 수 있다. 3dB 루프 대역내의 보조 파일럿의 주파수에서, 파일럿 검출기98)에 인가된 두 개의 파일럿 사이의 위상차가 90° 일 때, 이득 제어의 동작점에 대한 최적 조정이 이루어진다. 이 때 파일럿 검출기는 주로 위상 검출기로서 기능을 한다. 이를 위해, 위상 시프트 회로(7)에서의 위상 시프트는 적당한 값으로 조정되어야 한다. 도시된 FM PM 동기 수신기의 실시예에서는 38KHz 보조 파일럿이 사용되었고, 위상 시프트 회로(7)에서의 38KHz 반환 파일럿의 위상 시프트는 사실상 45°였다. 그러나, 위상 시프트 회로(7)에 따라 다른 동작점이 선택될 수 있다.

동작점을 조정하는 다른 방법은 적분 캐패시터(11)와 병렬로 배열되어 접지되어 있는 가변 전원 전류원(12)에 의해 달성된다. 보조 파일럿의 주파수가 3dB 루프 통과 대역내에서 선택되면, 위상 시프트 회로(7)에서의 반환 파일럿의 위상 시프트를 적당히 선택함으로써 전원 전류원(12)이 필요없게 된다.

그러나, 대안적으로 위상 동기 루프(PLL)의 3dB 통과 대역폭을 훨씬 넘는 보조 파일럿 주파수를 선택하는 것이 가능하다. 이런 경우에는, 위상 전달 변화가 반환 파일럿의 위상보다 반환 파일럿의 진폭에 더 크게 영향을 미칠것이기 때문에 파일럿 검출기(9)는 사실상 진폭 검출기로서 기능해야 한다. 파일럿 검출기(8)에 인가된 두 개의 파일럿 사이의 위상차는 사실상 0 또는 180°이어야 하며, 파일럿 검출기(8)는 사실상 진폭 검출기로서 기능한다.

이를 위해, 이득 제어 회로의 동작점은 가변 전원 전류원(12)에 의해 사실상 바람직하게 조정되며 위상 시프트 회로(7)는 필요없게 될 수도 있다.

본 발명의 이용이 도 1에 도시된 수신기에만 한정되지 않음은 명백할 것이다. 예를들면, 제어 증폭기(4)의 출력단을 스테레오 디코더(16)의 스테레오 다중 신호 입력(S)에 직접 접속하고, 보조 파일럿 주파수를 19KHz 스테레오 파일럿의 2배가 아린 다른 배수로 선택하고, 파일럿 검출기 및/또는 피크 검출기(9)의 출력신호 전압이 적당히 선택된 선택장치를 통하여 제어 증폭기의 제어 입력단에 제공되도록 하는 것도 가능하다. 인-록 검출기(10)의 도움을 얻어 제어 증폭기(4)의 이득을 위상 동기 루프( PLL)의 동기 범위 밖의 기준값으로 조정하고 피크 검출기(9)를 생략하는 것도 가능하다. 전술한 설명으로부터, 보조 파일럿 주파수의 선택에 따라 위상 시프트 회로(7) 및/또는 가변 전원 전류원(12)이 이득 제어 루프(4, 7 내지 12)의 이득 제어 동작을 적당히 조정하는데 사용될 수 있다는 사실도 명확해질 것이다.

도시된 수신기는 FM 변조 신호가 위상 동기 루프(PLL)내에서 RF 수신 반송파로부터 기저대로 직접 복조되므로 FM PLL 동기 수신기이다. 그러나, 위상 동기 루프(PLL)는 RF부(1)를 갖는 슈퍼헤테로다인 FM 수신기에서 이용될 수도 있으며, 슈퍼헤테로다인 FM 수신기의 RF부(1) RF FM 수신 주파수 범위를 중간 주파수까지로 광대역 변환시키되, 이 때 중간 주파수는 RF FM 수신 대역의 최고주파수보다 높은 곳에 위치하고 있다. 이러한 RF FM 슈퍼헤타로다인 수신기에서의 동조는 제어 발진기(6)의 동조 제어 입력단에서 동조 제어 신호에 의해 실현될 수 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 AM PLL 동기 수신기에서 도 1에 도시된 위상 동기 루프(PLL)가 이용되는 것을 예시한다. 도 1의 수신기의 소자와 동일한 소자들은 동일한 참조번호를 갖는다. 도시된 AM PLL 동기 수신기는 동기 AM 검출기(17)를 포함하고, 원하는 RF AM 수신 신호는 RF부(1)에서 동기 AM 검출기(17)로 인가되며 국부 동기 직교 반송파도 위상 동기 루프(2 내지 11)로부터 동기 AM 검출기(17)로 인가된다. 국부동기 혼합 반송파는 제어 발진기(6)의 출력단에서 국부직교 반송파를 90°위상 시프트함으로써 공지의 방식으로부터 유도된다. 동기 AM 복조기(17)는 원하는 기저대 변조 신호 를제어 증폭기(18)로 인가하고, 제어 증폭기의 제어 입력단은 위상 동기 루프(2 내지 11)의 제어단자(C)에 접속된다. 제어 증폭기(18)에서, 기저대 변조 신호는 적당한 레벨로 증폭 및 안정화되며, 그 후 기저대 변조 신호는 기저대 신호 처리 회로(18)에서 공지의 방법으로 더 처리되고 재생된다. 보조 파일럿을 발생하기 위해, 고정된 주파수를 갖는 국부 발진기(16')가 도 2의 실시예에서 이용되는데, 예를 들면, 출력단이 가산기 회로(5)와 동기 파일럿 검출기(18)에 접속되는 수평 발진기가 이용될 수 있다.

발진기(16')이 국부 파일럿 주파수는 위상 동기루프(2 내지 11)의 통과 대역내에 있도록 바람직하게 선택된다. AM PLL 무선 동기 수신기를 사용하기 위해 이 주파수는 최대 수백 Hz이다. 이러한 AM PLL 무선 동기 수신기의 실시예에서, 가청하 주파수(sub-audio frequncy)가 보조 파일럿 주파수로 선택되어졌다.

이 분야에 통상의 지식을 가진라면, 본 발명의 사상을 TV 수신기와, 예를 들면 보호 파일럿을 발생하는 PLL내에 포함된 라인(LINE) 발진기에도 용이하게 적용할 수 있을 것이다.

Claims

수신기에 있어서, RF(Radio Frequency)입력 신호를 수신하는 RF 입력부와; 상기 RF 입력부에 결합되고, 위상 검출기, 루프 필터, 제어 증폭기, 및 제어 발진기를 포함하되, 상기 위상 검출기 제1입력은 상기 RF 입력부의 출력단과 결합되고, 상기 위상 검출기의 출력단은 상기 루프 필터의 입력단과 결합되고, 상기 제어 증폭기의 출력단은 상기 제어 발진기의 제어 입력단과 결합되며, 상기 발진기의 출력단은 상기 위상 검출기에 제2입력단과 결합되는 위상 동기 루프와; 국부 보조 파일럿을 생성하는신호 발생기와; 국부 조조 파일럿을 검출하기 위한 것으로 제1입력단은 제어증폭기의 출력된다과 제어 발진기의 제어 입력단 사이의 위상 동기 루프의 신호 경로와 결합되고, 제2입력단은 신호 발샹기의 출력단과 결합되며, 출력단 선택장치를 경우해서 제어 증폭기의 제어 입력단과 결합되는 파일럿 검출기와; 상기 파일럿 검출기로 부터의 출력을 상기 제어 증폭기에 대한 이득 제어 전압으로 변환하는 상기 선택 장치를 포함하며. 신호 발생기의 출력단이 제어 증폭기의 출력단과 제어 발진기의 제어 입력단 사이의 신호 경로와 접속되어, 국부 보조 파일럿으로 제어 발진기의 출력 신호를 각도 변조하는 특징으로 하는 수신기.
제1항에 있어서, 상기 제어 증폭기와 상기 제어 발진기의 제어 입력단 사이에 가산기 회로를 배열하여, 상기 국부 보조 파일럿과 상기 제어 증폭기의 출력 신호를 부가하고, 상기 제어 증폭기의 출력단이 상기 파일럿 검출기의 상기 제1입력단에 접속되는 것을 특징으로 하는 수신기.
제1항에 있어서, 위상 시프트 회로가 상기 파일럿 검출기의 제1입 력단에 이어지는 신호 경로에 포함되는 것을 특징으로 하는 수신기.
제1항에 있어서, 피크 검출기가 상기 제어 증폭기의 출력단과 제어 입력단 사이에 배열되어, 상기 제어 증폭기의 이득을 안정화시키며, 인-록 검출기에 의해 구동되고, 상기 인-록 검출기는 그 입력단이 상기 RF 입력부의 출력단과 제어 발진기의 출력단에 접속되어 수신된 RF 신호가 위상 동기 루프의 동조 범위를 벗어나는지를 검출하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제3항에 있어서, 위상 동기 루프는 3dB의 통과 대역을 가지고, 보조 파일럿의 주파수는 위상 동기 루프의 3dB의 통과 대역보다 작으며, 위상 시프트 회로에 의해 상기 국부 보조 파일럿 주파수에서 파일럿 검출기의 제1입력단에 인가되는 신호는 상기 파일럿 검출기의 제2입력단에 인가되는 신호와 거의 90°의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 수신기.
제1항에 있어서, 파일럿 검출기는 상기 선택 장치에 출력 신호 전류를 공급하고, 상기 선택 장치는 적분 캐패시터와 전원 전류원의 병렬 회로를 포함하며, 상기 병열 회로는 파일럿 검출기를 제어증폭기의 제어 입력단과 결합시키는 것을 특징으로 하는 수신기.
제4항에 있어서, 피크 검출기는 선택 장치에 출력 신호 전류 공급하고, 상기 선택 장치는 적분 캐패시터와 전원 전류원의 병렬 회로를 포함하며, 상기 병렬 회로는 피크 검출기를 제어 증폭기의 제어 입력단과 결합시키는 것을 특징으로 하는 수신기.
제1항에 있어서, 상기 RF 입력 신호는 스테레오 다중 신호를 포함하고, 상기 신호 발생기는 그 입력단이 상기 제어 증폭기의 출력단에 결합되고, 신호 발생기의 입력단에 결합되어 스테레오 다중화 신호를 디코딩하는 스테레오 디코딩 회로를 포함하며, 상기 스테레오 다중화 신호는 스테레오 합신호, 38KHz 스테레오 부반송파상에서 변조된 스테레오 차 신호, 19KHz 스테레오 파일럿 신호를 포함하고, 스테레오 디코딩 회로는 또 다른 위상 동기 루프를 포함하며, 상기 또다른 위상 동기 루프의 신호 경로는 또다른 제어 발진기를 포함하고, 상기 또 다른 제어 발진기는 국부 보조 파일럿이 도출되는 발진 신호를 공급하며, 상기 국부 보조 파일럿은 스테레오 파일럿 신호 주파수의 정수배의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 수신기.