KR100262816B1 - 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 위상고정루프 신세사이저 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선통신용의 단말기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무선송수신에 사용되는 신호주파수를 가변하기 위한 PLL 신세사이저(PLL Synthesizer)를 구비한 단말기를 사용하여 상대방과의 송신/수신시에 발생되는 수신기/송신기(Rx/Tx)의 상호간섭 및 임피이던스 변화량을 최소화하여 단말기의 통화품질을 개선할 수 있는 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 PLL 신세사이저에 관한 것이다.
본 발명의 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 PLL 신세사이저는, 무선송수신에 사용되는 신호주파수를 가변하기 위한 PLL 신세사이저(PLL Synthesizer)를 구비한 단말기에 있어서, PLL 회로와, 상기 PLL 회로로부터 출력되는 신호를 주파수 변조하기 위한 발진기와, 상기 발진기부터 출력된 주파수신호를 일정주파수신호로 유지하기 위하여 주파수신호를 상기 PLL 회로로 궤환시키는 제1방향성결합기와, 상기 제1방향성결합기로부터 출력된 신호를 분리하여 송신/수신신호를 출력하기 위한 제2방향성결합기가 서로 직렬연결되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 무선통신용의 단말기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무선송수신에 사용되는 신호주파수를 가변하기 위한 PLL 신세사이저(PLL Synthesizer)를 구비한 단말기를 사용하여 상대방과의 송신/수신시에 발생되는 수신기/송신기(Rx/Tx)의 상호간섭 및 임피이던스 변화량을 최소화하여 단말기의 통화품질을 개선할 수 있는 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 PLL 신세사이저에 관한 것이다.
무선통신에 사용되는 단말기는 통상적으로 다수의 채널접속방식을 사용하고 있으며, 통화시에 주파수를 변경하면서 최적의 통화품질을 제공할 수 있는 채널을 선택하고 있다. 이러한 작용을 하는데 사용되는 것이 PLL 신세사이저(Phase Locked Loop Synthesizer)이다. 상기 PLL 신세사이저는 일종의 PLL 회로와 고도로 안정화된 수정발진기를 이용하여 주파수가변에 있어서의 고안정성 및 초정밀발진성능을 제공하고 있다.
도 1은 종래 사용되는 PLL 신세사이저의 일례를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, PLL회로(10)와, 전압제어방식의 발진기(VCO)(20)와, 상기 발진기(20)로부터 출력되는 주파수신호를 일정하기 유지하기 위하여 신호를 상기 PLL회로(10)로 궤환시키는 제1디바이더(divider)(30)와, 상기 제1디바이더(30)로부터 출력된 신호(송신 또는 수신신호)를 증폭하기 위한 버퍼앰프(buffer amp.)(40)와, 상기 버퍼앰프(40)로부터 출력된 증폭신호를 수신/송신신호로 분리하기 위한 제2디바이더(50)를 포함하고 있으며, 상기 제2디바이더(50)로부터 출력된 신호를 송신기믹서(Tx Mixer) 또는 수신기믹서(Rx Mixer)로 입력시켜서 신호처리를 수행한다. 상기 디바이더(30)(50)는 고주파통신용으로서 통상적으로 마이크로스트립라인을 이용한 소자를 사용하고 있다.
도 2는 도 1의 디바이더(제1 및 제2 디바이더)의 구조를 도시한 것으로서 통상적으로 고주파에 사용되는 마이크로스트립선로(microstrip line)를 이용한 것이다. 입력되는 신호는 포트(Pin)을 통하여 입력된 후에 한 쌍의 출력포트(Pout)를 통하여 분리되어서 출력된다.
이상적으로는 출력포트(Pout)를 통하여 출력되는 주파수전력신호의 합은 입력포트(Pin)를 통하여 입력된 입력전력신호의 합과 동일하다. 또한 도시된 바와 같이 입력포트(P1)과 출력포트(Pout) 부분을 제외한 나머지 전송로의 길이는 (λ/4)가 된다. 이것은 현재 시중에서 구입할 수 있는 일반적인 무선통신용의 디바이더(분할기)의 구조이다.
그러나 상기와 같은 구성을 가진 종래의 PLL 신세사이저 회로에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다. 이것은 디바이더(30,50)를 사용하여 수신/송신신호를 분리하여도 어느 정도의 아이솔레이션(isolation) 특성을 보이지만 만족할 만한 특성이 출력되지 않으므로 별도의 아이솔레이션회로를 추가하여야 하므로 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또한 단말기의 동작시에 수신기/송신기의 임피이던스(impedance) 변화가 PLL회로(10)와 발진기(20)에 직접적으로 악영향을 끼치기 때문에 PLL회로(10)에서 노이즈발생의 염려가 있다. 또한 발진기(20)의 임피이던스가 PLL회로(10)와 발진기(20)의 양자에 직접 영향을 끼쳐서 오동작의 발생원인이 되었던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단말기를 이용하여 상대방과의 무선 송신/수신시에 발생되는 수신기/송신기(Rx/Tx)의 상호간섭 및 임피이던스 변화량을 최소화하여 단말기의 통화품질을 개선할 수 있는 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 PLL 신세사이저을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 PLL 신세사이저는, 무선송수신에 사용되는 신호주파수를 가변하기 위한 PLL 신세사이저(PLL Synthesizer)를 구비한 단말기에 있어서, PLL 회로와, 상기 PLL 회로로부터 출력되는 신호를 주파수 변조하기 위한 발진기와, 상기 발진기부터 출력된 주파수신호를 일정주파수신호로 유지하기 위하여 주파수신호를 상기 PLL 회로로 궤환시키는 제1방향성결합기와, 상기 제1방향성결합기로부터 출력된 신호를 분리하여 송신/수신신호를 출력하기 위한 제2방향성결합기가 서로 직렬연결되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 사용되는 PLL 신세사이저의 개략적인 구성도,
도 2는 도 1의 PLL 신세사이저의 디바이더의 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 PLL 신세사이저의 개략적인 구성도,
도 4는 도 3의 방향성결합기의 실제구성도,
도 5는 도 4의 방향성결합기의 회로망 및 포트전압을 표시한 개략도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10: PLL 회로, 20: 발진기,
30: 제1디바이더, 40: 버퍼앰프,
50: 제2디바이더, 70: 제1방향성결합기,
80: 제2방향성결합기, P1,P2,P3,P4,P1',P2',P3',P4': 포트1,2,3,4.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 PLL 신세사이저를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 CDMA 휴대폰, WLL(Wireless local loop) 단말기, 또는 PCS단말기와 같이 무선으로 통신을 하는 장치에서 채널주파수변환에 사용되는 PLL 신세사이저의 성능개선을 위한 것으로서, 특히 종래의 마이크로스트립을 이용한 디바이더 대신에 아이솔레이션(isolation) 성능이 뛰어난 방향성 결합기(directional coupler)를 사용함으로써 단말기의 송신기/수신기 사이의 임피이던스에 의한 상호간섭을 배제하고, 또한 임피이던스변화가 최소화됨으로써 단말기의 통화품질이 개선되는 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 PLL 신세사이저의 개략적인 구성도이다.
도시된 바와 같이, PLL 회로(10)와, 발진기(20)와, 상기 발진기(20)의 출력단에 연결되는 제1방향성결합기(70)와, 상기 제1방향성결합기(70)에 연결된 제2방향성결합기(80)로 구성되며, 제1방향성결합기(70)는 주파수신호를 PLL회로(10)로 궤환시키는 역할을 하며, 제2방향성결합기(80)는 송신/수신신호를 분리하는 역할을 한다. 상기 제1 및 제2방향성결합기(70,80)는 본질적으로 동일한 것이다.
제1 및 제2 방향성결합기(70,80)의 각각에는 4개의 포트(P)가 설치되어 있으며, 각각의 포트1(P1,P1')은 신호입력포트, 포트2(P2,P2')는 전송(Transmission) 포트, 포트3(P3,P3')는 커플드포트(coupled port), 포트4(P4,P4')는 아이솔레이션포트(isolation port)이다. 이러한 구조의 방향성 결합기는 종래 시중에서 구입할 수 있다.
제1방향성결합기(70)의 입력포트(P1)에는 발진기(20)의 신호가 입력되며, 입력된 신호는 전송(Transmission) 포트인 포트2(P2)을 통하여 출력된다. 커플드 포트인 포트3(P3)으로부터 출력된 주파수신호는 다시 PLL회로(10)에 궤환된다. PLL회로(10)는 궤환된 주파수신호를 감지하고 출력되는 주파수신호가 일정하게 유지될 수 있도록 제어한다. 또한 포트4(P4)는 아이솔레이션포트로서 접지에 연결된다.
제1방향성결합기(70)의 전송 포트2(P2)로부터 출력되는 신호는 다시 제2방향성결합기(80)의 입력포트(P1')에 입력된 후에 전송 포트2(P2')를 통하여 출력된다. 이렇게 출력되는 신호는 수신기(또는 송신기)의 믹서(MIXER)로 입력된다. 또한 제2방향성결합기(80)의 커플드포트3(P3')으로부터 출력되는 신호는 송신기(또는 수신기)의 믹서로 입력되도록 구성되어 있다.
먼저 도 5를 참고하여 본 발명에 사용되는 방향성 결합기의 특성을 설명한다. 이것은 제1 및 제2방향성결합기 모두에게 적용됨을 알 수 있다.
도시된 바와 같이, 입력포트인 포트1(P1)에 입력되는 신호(signal)은 커플드포트3(P3)으로 결합기의 전기적인 특성에 따라서 결합된다. 전기적인 특성에 의한 출력은 예를 들면 5,6,10,25,20, 및 30db 결합이 될 수 있다. 이러한 전기적인 특성은 방향성 결합기의 제조시에 미리 결정되는 것이다.
또한 전송(Transmission) 포트인 포트2(P2)로는 입력된 신호가 전송되고, 포트1(P1)로부터 (λ/4) 이격된 위치에 있는 아이솔레이션포트인 포트4(P4)에는 V=0인 전기적인 특성을 나타낸다. 포트에 대한 각각의 전압(v1,v2,v3,및 v4)이 표시되어 있으며, 이것은 신호주파수에 의하여 변경된다. 포트1에 인가되는 전압 v1=1(V)이라고 할 때, v2와 v3는 도 5에 표시된 것과 같은 전압을 가지며, v4는 0이 되어서 아이솔레이션 선능을 표시함을 알 수 있다. 각도 θ는 주파수에 따라서 변경되는 값이 된다.
또한 포트2(P2)를 입력포트로 사용하는 경우에는 포트4(P4)는 결합포트, 포트3(P3)는 아이솔레이션포트, 포트1(P1)은 전송 포트의 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이것은 실제로 결합기의 구조에 의한 것으로서, 각각의 단자들과 단자사이의 길이(λ/4)가 동일하기 때문이다. 이 경우에도 각각의 전압값은 상기에서 표시된 것과 동일한 값을 가지게 된다.
따라서 포트1,2,3,4중의 어느 한 포트를 입력포트로서 사용하는 경우에도 나머지 포트들은 상기에서 설명된 것과 같이 상호작용적임을 알 수 있다. 따라서 전송포트(Tx port)와 수신포트(Rx port)는 항상 아이솔레이션 상태임을 알 수 있으며, 수신/송신기의 신호가 위의 설명과 같이 완전히 분리되기 때문에 상호간섭을 배제할 수 있는 것이다.
도 4에는 상기와 같은 특성을 가지는 방향성결합기의 일례가 도시되어 있다. 실제로 회로기판상에 마이크로스트립라인(micro strip line)으로 구성되는 방향성결합기는 통신분야에서 널리 사용되고 있다. 제1 및 제2 방향성결합기(70,80)에는 각각 4개의 포트(P1,P2,P3,P4),(P1',P2',P3',P4')가 배치되어 있으며, 그 사이에는 역시 마이크로스트립선로에 의하여 구성된 (λ/4)의 결합영역이 형성되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 방향성결합기를 사용한 본 발명의 PLL 신세사이저의 작용효과를 도 1의 것과 비교, 설명한다. 도 1에서는 발진기(20)의 임피이던스가 PLL회로(10)에 직접적으로 영향을 미치지만 본 발명에서는 제1방향성결합기(70)에 의하여 입력되는 신호가 커플링되기 때문에 버퍼(BUFFER)를 사용한 것과 같은 효과를 거둘 수 있는 것이다. 따라서 임피이던스의 영향을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 도 1에서와 같이 디바이더(30,50)를 사용하여도 어느정도의 아이솔레이션특성을 보이지만 제2방향성결합기(80)를 사용함으로써 아이솔레이션(지향성+결합성)이 커플링된 만큼(5,6,10,25,20 및 30db) 증가되므로 송신기/수신기의 상호간섭을 배제할 수 있는 것이다.
또한 도 1에서는 수신기/송신기의 임피이던스 변화가 PLL 회로(10)와 발진기(20)에 직접적으로 영향을 미치지만, 본 발명에 의하면 제1 및 제2방향성결합기(70,80)에 의하여 수신기/송신기의 임피이던스 변화가 버퍼(buffer) 효과에 의하여 각단에서의 임피이던스 변화에 따른 특성변화가 없으며, PLL회로(10)에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 무선송수신에 사용되는 신호주파수를 가변하기 위한 PLL 신세사이저(PLL Synthesizer)를 구비한 단말기를 사용하여 상대방과의 송신/수신시에 발생되는 수신기/송신기(Rx/Tx)의 상호간섭 및 임피이던스 변화량을 최소화하여 단말기의 통화품질을 개선할 수 있는 이점이 있는 것이다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
Claims (2)
- 무선송수신에 사용되는 신호주파수를 가변하기 위한 PLL 신세사이저(PLL Synthesizer)를 구비한 단말기에 있어서,PLL 회로(10);상기 PLL회로(10)로부터 출력되는 신호를 주파수 변조하기 위한 발진기(20);상기 발진기(20)로부터 출력되는 주파수신호를 일정하기 유지하기 위하여 PLL회로(10)로 신호를 궤환시키는 것으로서, 발진기(20)로부터의 신호가 입력되는 포트1(P1), 궤환을 위한 커플드포트인 포트3(P3), 신호출력을 위한 전송포트2(P2), 및 아이솔레이션포트인 포트4(P4)를 가진 제1방향성결합기(70); 및상기 제1방향성결합기(70)로부터 출력된 신호중에서 송신/수신신호를 분리하기 위한 것으로서, 상기 제1방향성결합기(70)의 포트2(P2)로부터 출력된 신호가 입력되는 포트1(P1'), 커플드포트인 포트3(P3'), 상기 포트1(P1')를 통과한 신호가 출력되는 전송 포트인 포트2(P2'), 및 아이솔레이션포트인 포트4(P4')를 포함하는 제2방향성결합기(80)가 서로 직렬연결된 것을 특징으로 하는 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 위상고정루프 신세사이저.
- 제1항에 있어서, 상기 포트1(P1)에 대한 커플드포트3(P3)의 전기적인 특성에 의한 출력이 5,6,10,25,20, 및 30db 결합이 되는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기를 이용한 무선단말기용 위상고정루프 신세사이저.
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