KR100292907B1 - 가변이득제어기와이를포함한수신기,및가변이득제어방법 - Google Patents

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가네꼬 히사시
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Abstract

직렬로 연결되어 있는 복수의 가변 이득 제어기 및 최소한 하나의 주파수 변환기를 포함하는 무선 장치에서, 이득 제어기는 복수의 이득 제어 라인 및 이득 제어 신호 발생기를 포함한다. 이득 제어 라인들은 가변 이득 증폭기에 각각 연결되어 있다. 이득 제어 신호 발생기는, 각각 이득 제어 라인들을 통하여 가변이득 증폭기에 공급되는 복수의 이득 제어 신호들을, 개별적으로 생성한다.

Description

가변 이득 제어기와 이를 포함한 수신기, 및 가변 이득 제어 방법{VARIABLE-GAIN CONTROLLER AND RECEIVER INCLUDING THE SAME, AND VARIABLE-GAIN CONTROL METHOD}
본 발명은 일반적으로 자동 이득 제어(AGC)에 관한 것으로, 특히, 무선 수신기 또는 무선 송신기와 같은 무선 장치에서 사용되는 복수의 가변 이득 증폭기용 이득 제어기 및 그 방법에 관한 것이다.
증폭된 신호의 왜곡을 피하도록 그리하여 일본 특허 공고 제 3-24813 호 공보에서의 신호 대 잡음비(S/N)를 개선하도록 설계된 AGC회로를 포함하는 무선 수신기가 개시되어 있다. 그 무선 수신기는, 두개의 무선 주파수(RF) 가변 이득 증폭기, 주파수 변환기, 및 중간 주파수(IF) 가변 이득 증폭기를 구비하고 있다. AGC회로는, IF증폭기의 출력 신호 레벨을 일정하게 유지하도록 하기 위하여, RF증폭기 및 IF증폭기의 각각의 이득을 제어한다.
종래의 AGC회로에 의하면, 상기 제2 RF 증폭기 및 IF증폭기의 각각의 이득은, IF증폭기의 출력 신호 레벨에 대하여, 상이한 제한적 이득 범위내에서 가변적이다. 상기 공보 제 3-24813호의 도 4 에 따르면, 이득 제어 신호 VC가 증가함에 따라, 상기 세개의 증폭기들의 이득은 연속적으로 감소한다. 더 상세히는, IF증폭기의 이득이 먼저 감소하고 나서, 이후 제1 감쇠 이득 레벨로 유지되어 진다. IF증폭기의 이득이 상기 제1 감쇠 이득 레벨 이하로는 감소되지 않으므로, 이득 제어 신호 VC가 더 커지는 경우, 상기 제2 RF증폭기의 이득이 감소되며 이후 상기 제1 감쇠 이득 레벨 보다 더 낮은 제2 감쇠 이득 레벨로 유지된다. 가변 이득 제어신호 VC가 더 크게 되었을 때, 제1 RF 증폭기의 이득이 마침내 감소된다.
그러나, 이상 기술된 바와 같이 종래의 AGC에 의하면, 무선 수신 신호가 그 레벨이 증가함에 따라, 더 높은 레벨의 왜곡이 나중 스테이지 즉, 주파수 변환기 및 IF증폭기에서 발생한다. 다시말해, IF증폭기의 이득이 제1 감쇠 이득 레벨로 떨어질 때 일지라도, 제1 및 제2 RF증폭기가 최대 이득으로 설정되는 경우에는, 주파수 변환기는 제2 RF증폭기로 부터 하이 레벨의 RF신호를 수신한다. 따라서, IF증폭기가 또한 하이 레벨의 RF신호를 수신한다. 이는 결국, 주파수 변환기 및 IF증폭기에서의 왜곡의 레벨이 증가하게되는 결과를 가져오게 된다.
능동소자의 칩 영역을 증가시킴에 의해 또는 더 큰 전류가 출력 스테이지의 트랜지스터를 통해 흐르도록 함으로써, 입력 레벨이 높은 경우에서조차 왜곡을 감소시키는 것이 가능하게 된다. 그러나, 그러한 방법에 의하면 칩 사이즈 및 비용이 증가하게 된다. 특히, 배터리에 의해 전력 공급되어지는 무선 장치들의 경우, 전력 소비가 많아지면, 배터리의 수명이 짧아진다.
더욱이, 이상 기술된 바와 같은 종래의 AGC는 RF 및 IF증폭기의 사이에 전기적 절연을 제공하는데 어려움이 있다. 그 이유는, 이들 가변 이득 증폭기들은 이득 제어 신호 발생기에 의해 생성되는 단일의 제어신호에 의해 제어되기 때문이다. 언급할 필요도 없이, 주파수 및 입력레벨이 높아질수록, 절연 정도는 낮아진다. 따라서, 제1 및 제2 RF증폭기 사이에 전기적 절연을 제공하는 것이 어렵게 된다. 더욱이, 단일 제어신호는 단일 제어 라인을 통하여 RF 및 IF 증폭기에 공급되어 진다. 이는 그들 사이에 절연을 작게하고, 최악의 경우 증폭기에 진동을 야기할 수 있다.
본 발명의 목적은, 무선 장치에서 안정된 증폭을 달성하는 이득 제어기 및 이득 제어 방식을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 사이즈 및 전력 소비를 증가시키지 않고 왜곡을 감소시킬 수 있는 이득 제어기 및 이득 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 회로 배치를 단순하게 하면서 신호 대 잡음비를 개선시킬 수 있는 무선 수신기 및 무선 송신기를 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 무선 수신기에 적용되는 이득 제어 회로의 제 1 실시예를 보여주는 블록다이어그램.
도 2 는 본 발명에 따른 무선 수신기에 적용되는 이득 제어 방법의 제 1 실시예를 보여주는 그래프.
도 3 은 본 발명에 따른 무선 수신기에 적용되는 이득 제어 방법의 제 2 실시예를 보여주는 그래프.
도 4 는 본 발명에 따른 무선 송신기에 적용되는 이득 제어 회로의 제 2 실시예를 보여주는 블록다이어그램.
도 5 는 본 발명에 따른 무선 송신기에 적용되는 이득 제어 회로의 제 3 실시예를 보여주는 그래프.
도 6 은 본 발명에 따른 무선 송신기에 적용되는 이득 제어 회로의 제 3 실시예를 보여주는 블록다이어그램.
도 7A 는 이득 제어 회로의 제1, 제2 및 제3 실시례에 사용되는 가변 이득 증폭기의 일 예를 보여주는 다이어그램.
도 7B 는 이득 제어 회로의 제1, 제2 및 제3 실시례에 사용되는 가변 이득 증폭기의 다른 예를 보여주는 다이어그램.
도 8 은 무선 수신기에 사용되는 복조기의 일 예를 보여주는 다이어그램.
도 9 는 이득 제어 회로의 제1, 제2 및 제3 실시례에 사용되는 이득 제어 신호 발생기의 일 예를 보여주는 다이어그램.
도 10 은 도 9 의 이득 제어 신호 발생기에 사용되는 게인 오프셋 설정회로의 일 예를 보여주는 다이어그램.
도 11 은 도 9 의 이득 제어 신호 발생기에 사용되는 게인 오프셋 설정회로의 다른 예를 보여주는 다이어그램.
도 12 는 도 6 의 무선 송신기에 사용되는 레벨 정보 발생기의 일 예를 보여주는 다이어그램.
도 13 은 도 6 의 무선 송신기에 사용되는 레벨 정보 발생기의 다른 예를 보여주는 다이어그램.
본 발명의 일 측면에 따르면, 직렬로 연결되어 있는 최소한 하나의 주파수 변환기 및 복수의 가변 이득 증폭기를 포함하는 무선 장치에서, 이득 제어기는, 각각 가변 이득 증폭기들에 연결되어 있는 복수의 이득 제어 라인, 및 각각의 이득 제어 라인들을 통해 가변이득 제어기에 제공되는 복수의 이득 제어 신호를 개별적으로 생성하는 이득 제어 신호 발생기로 이루어져 있다.
이득 제어 신호들은 이득 제어라인들을 통해 가변 이득 제어기에 각각 제공되므로, 가변 이득 제어기들 사이의 절연이 개선될 수 있고, 바람직하지 않는 진동과 같은 해로운 기능을 효과적으로 방지할 수 있다.
주파수 변환기는, 일측 단자에서 비교적 고주파용 제1 스테이지에 연결되어 있고, 타측 단자에서 비교적 저주파용 제2 스테이지에 연결되어 있다. 이때, 각 스테이지는 최소한 하나의 가변 이득 증폭기를 포함한다. 이러한 구성에서, 각각의 이득 제어 신호들에 의하여 가변 이득 증폭기들은 각각 이득에 변동을 가져오며, 따라서 출력신호가 소정의 레벨 이상으로 레벨에 증가를 가져올 때 제2 스테이지의 가변 이득 증폭기가 이득에서의 감소를 가져오기 전에 제1 스테이지의 가변 이득 증폭기가 이득에서의 감소를 가져오며, 출력신호가 소정의 레벨 미만으로 레벨에 감소를 가져올 때 제1 스테이지의 가변 이득 증폭기가 이득에서의 증가를 가져오기 전에 제2 스테이지의 가변 이득 증폭기가 이득에서의 증가를 가져온다. 더욱이, 제1 스테이지는 제1 개수의 가변 이득 증폭기들을 포함하며, 제2 스테이지는 제2 개수의 가변 이득 증폭기들을 포함한다. 이때 상기 제1 개수는 상기 제2 개수보다 더 작다.
가변 이득 증폭기들은, 각각 이득 제어 신호에 의하여 이득에 있어 변동이 있을 수 있으며, 따라서 출력신호가 소정의 레벨 이상으로 레벨에 있어 증가할 때 제1 스테이지의 가변 이득 증폭기가 이득에 있어 증가를 가져오기 전에 제2 스테이지의 주된 가변 이득 증폭기는 이득에 있어 감소를 가져오며, 출력신호가 소정의 레벨 미만으로 레벨에 있어 감소할 때 제2 스테이지의 주된 가변 이득 증폭기가 이득에 있어 증가를 가져오기 이전에 제1 스테이지의 가변이득 증폭기는 이득에 있어 증가를 가져온다.
가변 이득 증폭기들은, 각각 이득 제어 신호에 의하여 이득에 있어 변동이 있을 수 있으며, 따라서 출력신호가 소정의 레벨 이상으로 레벨에 있어 증가할 때 가변 이득 증폭기들은 신호열의 순서대로 이득에 있어 연속적으로 감소를 가져오며, 출력신호가 소정의 레벨 이상으로 레벨에 있어 증가할 때 가변 이득 증폭기들은 상기 신호열의 역순으로 연속적으로 이득에 있어 증가를 가져온다.
가변 이득 증폭기들은, 각각 이득 제어 신호에 의하여 이득에 있어 변동이 있을 수 있으며, 따라서 출력신호가 소정의 레벨 이상으로 레벨에 있어 증가할 때 가변 이득 증폭기들은 신호열의 역순으로 이득에 있어 연속적으로 감소를 가져오며, 출력신호가 소정의 레벨 이상으로 레벨에 있어 증가할 때 가변이득 증폭기들은 상기 신호열의 순서대로 연속적으로 이득에 있어 증가를 가져온다.
상기 신호열의 후단에 배치된 가변 이득 증폭기들의 해당 입력 레벨들은 필요 이상으로 높게 되어지지 않는다. 이 결과, 왜곡 및 전력 소비가 효과적으로 감소되며, 더욱이 회로 구성이 간단해지며, 그것은 공간 및 비용 절감을 가능하게 한다.
〈바람직한 실시례의 상세한 설명〉
1. 수신기의 이득제어
도1 에 있어서, 무선 수신기는 수신된 무선 주파수(rf) 신호 RIN을 제어 이득 G1만큼 증폭시키는 제1 가변 이득 증폭기(101)를 구비하고 있다. 상기 제1 가변 이득 증폭기(101)의 출력신호는 주파수 변환기(102)에 의해 중간 주파수(IF) 신호로 변환된다. 주파수 변환기(102)는 제1 대역 통과 필터(103), 믹서(104), 국부 발진기(105) 및 제2 대역 통과 필터(106)로 이루어진다. 제1 대역 통과 필터(103)는 그곳을 통하여 소정의 RF대역 신호만을 통과시킨다. 믹서(104)는, 제2 대역 통과 필터(106)를 통하여 IF신호를 출력해내기 위해 국부 발진기에 의해 생성된 국부 발진 신호와 RF신호를 믹스한다. IF신호는, RF신호와 국부 발진 신호의 주파수 차이에 해당하는 중간 주파수 대에 있다.
IF신호는, 제2 가변 이득 증폭기(107)에 의해 제어 이득 G2만큼 증폭되며, 더욱이 제3 가변 이득 증폭기(108)에 의해 제어 이득 G3만큼 증폭되어 진다. 이러한 IF 증폭 이후, IF신호는 복조기(109)에 의해 복조 신호 ROUT으로 복조되어 진다. 복조기(109)는 레벨 정보 발생기를 포함하는 바, 레벨 정보 발생기는 이하에 기술되는 바와 같은 레벨 정보 신호 RL을 출력해내기 위해 소정의 드레시홀드 레벨 STH를 사용하는 IF신호의 레벨 정보를 생성한다. 복조기(109)로 부터 수신된 레벨 정보 신호 RL에 기하여, 이득 제어 신호 발생기(110)는 개별적으로 제어 가능한 복수의 이득 제어 신호 RS1-RS3를 생성한다. 더 상세히는, 이득 제어 신호 발생기(110)는, 그들의 이득 G1, G2및 G3를 각각 제어하기 위해 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108 에 연결된 세개의 제어 라인 111, 112 및 113 을 갖고 있다. 이들 이득 G1, G2및 G3는, 복조기(109)의 입력이 일정하게 유지되도록 제어된다.
여기서 가정하기를, 이득 제어 신호 RS1-RS3의 각각의 레벨이 더 높아짐에 따라 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108 의 각각의 이득 G1, G2및 G3는 증가하고, 이득 제어 신호 RS1-RS3의 각각의 레벨이 더 낮아짐에 따라 상기 각각의 이득 G1, G2및 G3는 감소한다고, 가정한다.
더 가정하기를, IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨 STH미만으로 하강함에 따라 레벨 정보 신호 RL이 증가하며, 역으로 IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨 STH이상으로 상승함에 따라 레벨 정보 신호 RL이 감소한다고, 가정한다. 달리 표현하면, IF신호의 레벨의 변동이 제거되도록 레벨 정보 신호 RL이 변동한다.
또한, 레벨 정보 신호 RL이 레벨에 있어 증가 및 감소함에 따라, 이득 제어 신호 RS1-RS3의 각각의 레벨이 높아지거나 낮아지게 된다. 따라서, 레벨 정보 신호 RL이 레벨에 있어 증가 및 감소함에 따라, 이득 G1, G2및 G3가 개별적으로 증가 및 감소한다. 말할 필요도 없이, IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨 STH에 대해 상승 및 하강함에 따라 레벨 정보 신호 RL이 증가 및 감소할 수 있으며, 레벨 정보 신호 RL이 레벨에 있어 감소 및 증가함에 따라 이득 G1, G2및 G3가 개별적으로 증가 및 감소한다. 상세한 것은 도 2 및 도 3을 인용하여 기재되어질 것이다.
＆이득 제어의 제1 실시례＆
도 2 에서 보는 바와 같이, 레벨 정보 신호 RL에 대하여 이득 G1, G2및 G3가 각각 소정의 이득 범위 내에서 변한다. 더 상세히는, IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨 STH이상으로 상승하는 경우에, 레벨 정보 신호 RL은 상기 기술된 바와 같이 감소한다. 레벨 정보 신호 RL이 하이 레벨 L1으로부터 로우 레벨 L4로 떨어지는 동안, 이득 G1, G2및 G3는 나타나는 순서대로 연속적으로 떨어진다. 먼저, 도 2(a)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 L1으로부터 L2로 떨어지는 동안 이득 G1은 로우 레벨로 떨어지며, 다음으로, 도 2(b)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 L2로부터 L3로 떨어지는 동안 이득 G2는 로우 레벨로 떨어지며, 마지막으로, 도 2(c)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 L3로부터 L4로 떨어지는 동안 이득 G3는 로우 레벨로 떨어진다. 다시 말해서, 도 1 에 있어서, 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108 은 주파수의 감소 순서대로 이득에 있어 감소한다.
반면, 도 2 에 있어서, 레벨 정보 신호 RL이 로우 레벨 L4로부터 하이 레벨 L1으로 상승하는 동안, 이득 G1, G2및 G3는 상기 나타나는 것과 역순으로 연속적으로 상승한다. 먼저, 도 2(c)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 L4로부터 L3로 상승하는 동안 이득 G3는 하이 레벨로 상승하며, 다음으로, 도 2(b)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 L3로부터 L2로 상승하는 동안 이득 G2는 하이 레벨로 상승하며, 마지막으로, 도 2(a)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 L2로부터 L1으로 상승하는 동안 이득 G3는 하이 레벨로 상승한다. 다시 말해서, 도 1 에 있어서, 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108 은 주파수의 상승 순서대로 이득에 있어 증가한다.
이런 식으로, 복조기(109)의 입력 레벨이 일정하게 유지되도록, 도 2(d)에서 보는 바와 같이, 레벨 정보 신호 RL에 따라 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108 의 전체 이득은 변하게 된다.
이상 기술된 바와 같이, 신호 대 잡음비(S/N)가 문제되지 않을 정도로까지 수신 신호 RIN이 레벨에 있어 증가하게 될 때, 무선 수신기의 이득 제어 회로는 먼저 제1 가변 이득 증폭기(101)의 이득 G1을 낮추게 된다. 따라서, 주파수 변환기, 제2 가변 이득 증폭기(107) 및 제3 가변 이득 증폭기(108)의 각각의 입력 레벨은, 필요 이상으로 높아지는 것이 방지된다. 이 결과, 왜곡 및 전력 소비가 효과적으로 감쇠되며 더욱이 회로 구성이 간단해지는 바, 이는 공간 및 비용 절감을 가능하게 한다.
더욱이, 상기 실시례에 따르며, 이득 제어 신호 RS1-RS3는 각각 제어 라인 111, 112 및 113을 통하여 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108에 개별적으로 공급되어진다. 그러한 구성은 가변 이득 증폭기들 사이에 개선된 절연을 제공하며, 바람직하지 않는 진동과 같은 악기능을 효과적으로 방지한다.
더욱이, 상기 실시례에 따르면, IF신호에 대한 이득의 가변 범위는 RF신호의 그것보다 넓다. 더 상세히는, IF증폭기 107 및 108의 이득의 전체 가변 범위(도 2(b) 및 (c))는 RF증폭기 101의 이득의 가변 범위(도 2(a))보다 더 넓다. 이는, 저주파가 일반적으로 전자기적 결합을 감소시키므로, 가변 이득 증폭기들 사이에 더 개선된 절연을 쉽게 제공하게 된다.
＆이득 제어의 제2 실시례＆
상기 기술된 바와 같이, 수신신호 RIN이 레벨에 있어 증가할 때, 무선 수신기의 이득 제어 회로는 먼저 제1 가변 이득 증폭기(101)의 이득G1을 낮춘다. 이 결과, 복조기(109)의 입력에서의 S/N비가 약간 낮추어진다. 말할 필요도 없이, 다음 스테이지의 해당 입력 레벨이 충분히 높게되는 정도로까지 수신된 신호RIN이 레벨에 있어 증가할 때, S/N문제는 무시되어질 수 있다.
그러나, 다음 주파수 변환기 102의 입력 레벨이 왜곡 발생의 정도로까지 증가하지 않으며, S/N문제가 무시될 수 없을 정도로까지 수신된 신호 RIN이 레벨에 있어 감소할 때, S/N문제는 두드러지게 된다. 이 경우, 다음의 이득 제어 방법은 S/N을 개선할 수 있으며 왜곡을 감소시킬 수 있다.
도 3 에서 보는 바와 같이, 이득 G1,G2및 G3는 각각 소정의 이득 범위 내에서 레벨 정보 신호 RL에 대해 변동한다. 레벨 정보 신호 RL이 하이 레벨 L1으로 부터 레벨 L4로 떨어지는 동안, 이득 G2,G1및 G3는 나타나는 순서대로 연속적으로 떨어진다. 먼저, 도 3(b)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 하이 레벨 L1으로부터 로우 레벨 L2로 떨어지는 동안 이득 G2는 로우 레벨로 떨어지며, 다음으로, 도 3(a)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 레벨 L2로부터 로우 레벨 L3로 떨어지는 동안 이득 G1은 로우 레벨로 떨어지며, 마지막으로, 도 3(c)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 레벨 L3로부터 로우 레벨 L4로 떨어지는 동안 이득 G3는 로우 레벨로 떨어진다. 다시 말해서, 도 1 에 있어서, IF가변 이득 증폭기 107이 먼저 이득에 있어 감소하고 이후 IF가변 이득 증폭기 108이 이득에 있어 감소한다. 최종적으로, RF가변 이득 증폭기 101이 이득에 있어 감소한다. 반면, 도 3 에 있어서, 레벨 정보 신호 RL이 로우 레벨 L4로부터 하이 레벨 L1으로 상승하는 동안, 이득 G2,G1및 G3는 상기 나타나는 것과 역순으로 연속적으로 상승한다. 먼저, 도 3(c)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 레벨 L4로부터 레벨 L3로 상승하는 동안 이득 G3는 하이 레벨로 상승하며, 다음으로, 도 3(a)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 레벨 L3로부터 레벨 L2로 상승하는 동안 이득 G1은 하이 레벨로 상승하며, 마지막으로, 도 3(b)에서 보는 바와 같이 레벨 정보 신호 RL이 레벨 L2로부터 레벨 L1으로 상승하는 동안 이득 G2는 하이 레벨로 상승한다.
이런 식으로, 복조기(109)의 입력 레벨이 일정하게 유지되도록, 도 2(d)에서 보는 바와 같이, 레벨 정보 신호 RL에 따라 가변 이득 증폭기 101, 107 및 108 의 전체 이득은 변하게 된다.
상기 기술된 바와 같이, 상기 제2 실시례에 의하면, 주파수 변환기(102)의 입력 레벨이 왜곡이 일어나는 정도로 까지 증가하지 않으며 수신된 신호가 S/N비가 무시될수 없는 정도로 까지 레벨에 있어 감소할 경우에, 제2 IF가변 이득 증폭기(107)는 먼저 이득에 있어 감소한다. 따라서, 제3 가변 이득 증폭기(108)의 신호 왜곡 및 S/N 하강은 감소한다. S/N문제가 무시될 수 있는 정도로까지 수신된 신호 RIN이 레벨에 있어 증가할 때, 제1 RF가변 이득 증폭기(101)는 이득에 있어 감소하며, 그것은 개선된 S/N 및 감소된 왜곡을 달성한다.
2. 송신기의 이득 제어
도 4 에 있어서, 무선 송신기는 IF신호를 증폭하는 데 사용되는 제1 및 제2 가변 이득 증폭기(201, 202)를 구비하고 있다. 제1 가변 이득 증폭기(201)는 전송 신호 TIN을 제어 이득 G1만큼 증폭하며, 제2 가변 이득 증폭기(202)는 제1 가변 이득 증폭기의 출력을 제어 이득 G2만큼 더 증폭한다. 제2 가변 이득 증폭기(202)의 출력은 주파수 변환기(203)에 의하여 RF신호로 변환된다. 주파수 변환기(203)는 제1 대역 통과 필터(204), 믹서(205), 국부 발진기(206) 및 제2 대역 통과 필터(207)로 이루어진다. 제1 대역 통과 필터(204)는 거기를 통하여 소정의 IF대역의 신호만을 통과시킨다. 믹서(205)는, 제2 대역 통과 필터(207)를 통하여 RF신호를 출력해내도록 국부 발진기(206)에 의하여 생성된 국부 발진 신호와 IF신호를 믹스한다. RF신호는 IF신호 및 국부 발진 신호의 차이의 주파수에 해당하는 무선 주파수이다. 제2 대역 통과 필터(207)는 RF신호로 부터 바람직하지 않은 주파수 성분을 제거한다. 제3 가변 이득 증폭기(208)는 무선 송신 신호 TOUT를 뽑아내기 위해 RF신호를 제어 이득 G3만큼 증폭한다.
이득 제어 신호 발생기(209)는, 송신 제어기(미 도시됨)로 부터 수신된 송신 레벨 신호 TSO에 기하여 개별적으로 제어가능한 복수의 이득 제어 신호 TS1-TS3를 출력한다. 더 상세히는, 이득 제어 신호 발생기(209)는, 그들의 이득 G1,G2및 G3를 각각 제어하기 위해 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208에 연결된 세 개의 제어 라인 210, 211 및 212를 구비하고 있다.
여기서, 이득 제어 신호 TS1-TS3의 각각의 레벨이 더 높아짐에 따라 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208 의 각각의 이득 G1, G2및 G3는 증가하고, 반면, 이득 제어 신호 TS1-TS3의 각각의 레벨이 더 낮아짐에 따라 상기 각각의 이득 G1, G2및 G3는 감소한다고, 가정한다. 또한, 송신 레벨 신호 TSO가 더 커짐에 따라 무선 송신 신호 TOUT의 레벨이 증가한다고, 가정한다. 달리 표현하면, 송신 제어기가 송신 신호 TIN를 생성하기 때문에 RF송신 신호 TOUT의 레벨의 변동이 없어지고 RF송신 신호 TOUT의 레벨이 일정하게 유지되도록, 송신 제어기는 송신 레벨 신호 TSO의 레벨을 변화시킨다. 상세한 것은 도 5 를 인용하여 기재되어질 것이다.
도 5 에서 보는 바와 같이, 이득 G1,G2및 G3는 각각 소정의 이득 범위 내에서 레벨 정보 신호 RL에 대해 변동한다. 더 상세히는, 송신 레벨 신호 TSO가 로우 레벨 T4로 부터 하이 레벨 T1으로 상승하는 동안, 이득 G1,G2및 G3는 나타나는 순서대로 연속적으로 상승한다. 먼저, 도 5(a)에서 보는 바와 같이 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T4로부터 레벨 T3로 상승하는 동안 이득 G1은 하이 레벨로 상승하며, 다음으로, 도 5(b)에서 보는 바와 같이 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T3로부터 레벨 T2로 상승하는 동안 이득 G2는 하이 레벨로 상승하며, 마지막으로, 도 5(c)에서 보는 바와 같이 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T2로 부터 레벨 T1으로 상승하는 동안 이득 G3는 하이 레벨로 상승한다. 다시 말해서, 도 4 에 있어서, 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208은 주파수의 상승 순으로 증가한다.
반면, 도 5 에 있어서, 송신 레벨 신호 TSO가 하이 레벨 T1으로 부터 로우 레벨 T4로 하강하는 동안, 이득 G1, G2및 G3는 상기 나타나는 것과 역순으로 연속적으로 떨어진다. 먼저, 도 5(c)에서 보는 바와 같이 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T1으로 부터 레벨 T2로 낮아지는 동안 이득 G3는 로우 레벨로 떨어지며, 다음으로, 도 5(b)에서 보는 바와 같이 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T2로부터 레벨 T3로 떨어지는 동안 이득 G2는 로우 레벨로 떨어지며, 마지막으로, 도 5(a)에서 보는 바와 같이 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T3로부터 레벨 T4로 떨어지는 동안 이득 G1은 로우 레벨로 떨어진다. 즉, 도 4를 참조하면, 가변이득증폭기 (201, 202, 및 208) 는 주파수의 하강순으로 이득이 감소한다.
이런 식으로, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨이 일정하게 유지되도록, 도 5(d)에서 보는 바와 같이, 송신 레벨 신호 TSO에 따라 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208 의 전체 이득은 변하게 된다.
상기 기술된 바와 같이, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨을 감소 및 증가시키기 위해, 무선 송신의 이득 제어 회로는 제3 가변 이득 증폭기(208)의 이득 G3를, 먼저 감소시키고 마지막으로 증가시킨다. 전력소비의 대부분이 제3 가변 이득 증폭기(208)에 의해 이루어지므로, 이득 제어 회로는 전력 소비를 현저하게 감소시킨다.
더욱이, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨을 낮추기 위해 이득 제어 회로는 먼저 제3 가변 이득 증폭기(208)의 이득 G3를 낮추게 되므로, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨 제어는 S/N의 하강을 최소화시킴으로써 수행된다. 이러한 이득 제어 회로는, 디렉트 시퀀스 스킴(direct sequence scheme)을 채용하는 CDMA(code division multiple access) 시스템과 같은, 소 송신 전력을 갖는 통신 시스템에서 여러 이점을 제공한다.
더욱이, 이득 제어 신호 TS1-TS2는각각 제어 라인 210, 211 및 212를 통하여 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208에 개별적으로 공급된다. 이러한 구성은, 가변 이득 증폭기들 사이에 효과적인 절연을 제공하며, 바람직하지 않는 진동과 같은 악 기능을 효과적으로 방지한다.
더욱이, IF신호용 이득의 가변 범위는 RF신호용의 그것보다 넓다. 더 상세히는, IF증폭기 201 및 202의 이득의 전체 가변 범위(도 5(a) 및 (b))는 RF증폭기(208)의 이득의 가변 범위(도 5(c))보다 넓다. 이는, 저주파가 일반적으로 전자기적 결합을 감소시키게 되므로, 가변 이득 증폭기들 사이에 더 개선된 절연을 제공한다.
각각의 가변 이득 증폭기들 201, 202 및 208을, 전원 오프를 의미하는 0dB 의 이득으로 설정하는 것이 가능하다. 각각의 가변 이득 증폭기들 201, 202 및 208이 전원 오프될 수 있는 경우에, 송신기의 전체 전력 소비는, 도 5 에서 보여지는 것과 같은 제어 방법을 제공함으로써, 극적으로 감소될 수 있다.
도 6 에 있어서, 도 4 를 참고로 하여 이전에 기술된 것과 유사한 회로 블록들이 동일한 부재 번호로 명명되어 있는 한, 무선 송신기는 제3 가변 이득 증폭기(208)의 출력에 연결된 송신 레벨 검출기(213)를 구비하고 있다. 송신 레벨 검출기(213)는 무선 송신 신호 TOUT으로 부터 검출된 송신 레벨 신호 TL을 출력하여, 그것을 송신 제어기(미 도시됨)로 피이드 백 시킨다. 송신 제어기는 검출된 송신 레벨 신호 TL을 수신하며, 검출된 송신 레벨 신호 TL를 이용하여 송신 레벨 신호 TSO에 대해 보정을 행한다. 이전에 기술된 바와 같이, 이득 제어 신호 검출기(209)는, 송신 제어기로 부터 수신된 보정된 송신 레벨 신호에 기하여 개별적으로 제어가능한 이득 제어 신호 TS1-TS3를 생성한다. 송신 레벨 신호 TSO의 보정은, 송신 레벨 신호 TL이 정밀하게 검출될 수 있을 정도로까지 무선 송신 신호 TOUT의 레벨이 증가할 때, 수행되어 진다.
여기서 가정하기를, 이득 제어 신호 TS1-TS3의 각각의 레벨이 더 높아짐에 따라 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208 의 각각의 이득 G1, G2및 G3는 증가하고, 반면, 이득 제어 신호 TS1-TS3의 각각의 레벨이 더 낮아짐에 따라 상기 각각의 이득 G1, G2및 G3는 감소한다고, 가정한다. 더 가정하기를, 송신 레벨 신호 TSO가 더 커짐에 따라 무선 송신 신호 TOUT의 레벨이 증가한다고, 가정한다. 달리 표현하면, RF송신 신호 TOUT의 레벨의 변동이 없어지도록 송신 제어기가 보정된 송신 레벨 신호의 레벨을 변화시킨다.
이 송신기에서, 도 5 에서 보는 바와 같은 이득 제어가 행하여 진다. 이득 G1,G2및 G3는 각각 소정의 이득 범위 내에서 보정된 송신 레벨 신호 TSO에 대하여 변동한다. 더 상세히는, 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 로우 레벨 T4로 부터 하이 레벨 T1으로 상승하는 동안, 이득 G1,G2및 G3는 나타나는 순서대로 연속적으로 상승한다. 먼저, 도 5(a)에서 보는 바와 같이 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T4로부터 레벨 T3로 상승하는 동안 이득 G1은 하이 레벨로 상승하며, 다음으로, 도 5(b)에서 보는 바와 같이 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T3로부터 레벨 T2로 상승하는 동안 이득 G2는 하이 레벨로 상승하며, 마지막으로, 도 5(c)에서 보는 바와 같이 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T2로 부터 레벨 T1으로 상승하는 동안 이득 G3는 하이 레벨로 상승한다. 다시 말해서, 도 6 에 있어서, 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208은 주파수의 상승 순으로 증가한다.
반면, 도 5 에 있어서, 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 하이 레벨 T1으로부터 로우 레벨 T4로 하강하는 동안, 이득 G1, G2및 G3는 상기 나타나는 것과 역순으로 연속적으로 떨어진다. 먼저, 도 5(c)에서 보는 바와 같이 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T1으로 부터 레벨 T2로 낮아지는 동안 이득 G3는 로우 레벨로 떨어지며, 다음으로, 도 5(b)에서 보는 바와 같이 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T2로부터 레벨 T3로 떨어지는 동안 이득 G2는 로우 레벨로 떨어지며, 마지막으로, 도 5(a)에서 보는 바와 같이 보정된 송신 레벨 신호 TSO가 레벨 T3로부터 레벨 T4로 떨어지는 동안 이득 G1은 로우 레벨로 떨어진다. 달리 말하면, 도 6 에 있어서, 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208은 주파수의 하강 순으로 이득에 있어 감소한다.
이런 식으로, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨이 일정하게 유지되도록, 도 5(d)에서 보는 바와 같이, 보정된 송신 레벨 신호 TSO에 따라 가변 이득 증폭기 201, 202 및 208 의 전체 이득은 변하게 된다. 송신 레벨 신호 TL이 송신 레벨 신호 TSO를 보정하는데 사용되도록 피이드 백 되어지므로, 무선 송신 신호 TOUT의 더 정확한 제어가 달성되어 진다.
더욱이, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨을 감소 및 증가시키기 위해, 무선 송신의 이득 제어 회로는 제3 가변 이득 증폭기(208)의 이득 G3를, 먼저 감소시키고 마지막으로 증가시킨다. 전력소비의 대부분이 제3 가변 이득 증폭기(208)에 의해 이루어지므로, 이득 제어 회로는 전력 소비를 현저하게 감소시킨다. 더욱이, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨을 낮추기 위해 이득 제어 회로는 먼저 제3 가변 이득 증폭기(208)의 이득 G3를 낮추게 되므로, 무선 송신 신호 TOUT의 레벨 제어는 S/N의 하강을 최소화시킴으로써 수행된다. 이러한 이득 제어 회로는, 앞서 기술된 바와 같은 소 송신 전력을 갖는 통신 시스템에서 여러 이점을 제공한다.
송신 레벨 신호 TL이 정확하게 검출될 수 없는 정도로까지 무선 송신 신호 TOUT의 레벨이 감소할 때는 송신 레벨 신호 TSO의 보정이 수행되지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 이러한 경우에, 송신 제어기는, 도 4 의 경우에서 처럼 송신 레벨 신호 TSO를 이득 제어 신호 발생기에 공급하지 않는다.
3. 회로의 상세
＆가변 이득 제어기＆
도 1, 4 및 6에서와 같은 가변 이득 증폭기는, 직렬로 열결된 가변 감쇠기 및 이득이 고정되어 있는 고정 이득 증폭기로 이루어 질 수 있다.
도 7a 에 있어서, 가변 감쇠기(301)는 입력 신호 VI을 수신하며, 이득 제어 신호에 따라 그것을 감쇠시킨다. 그 후, 가변 감쇠기(301)의 출력은 이득 고정 증폭기(302)에 의해 증폭되어 진다. 이러한 배열에 있어, 이득 제어는 증폭 이전에 가변 감쇠기(301)에 의해 수행되어 진다. 따라서, 입력 신호 VI이 레벨에 있어 더 크게 되었을 때 일지라도, 고정 이득 증폭기(302)의 입력 레벨은 제한되어지며, 결과적으로 고정 이득 증폭기(302)에서의 왜곡을 감소시킨다.
도 7b 에 있어서, 가변 감쇠기(402)가 이득 제어 신호에 따른 증폭된 입력 신호를 감쇠시키기 이전에 고정 이득 증폭기(401)는 입력 신호 VI을 증폭한다. 이 구성에서, 이득 제어가 증폭 후에 수행되므로, S/N의 하강이 방지된다.
＆복조기＆
도 8 에 있어서, 도 1 에서 보여지는 상기 복조기(109)는, 감산기(502) 및 적분기(503)로 이루어지는 레벨 정보 발생기 및 또 다른 복조기(501)를 포함할 수 있다. 레벨 정보 발생기에서, 감산기(502)는 드레시홀드 레벨 STH로 부터 IF신호를 감산하며, 적분기(503)는 레벨 정보 신호 RL을 출력해내기 위해 그 결과를 적분한다. IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨보다 더 클 때 적분기(503)는 음의 값을 적분하고, IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨보다 더 작을 때 양의 값을 적분하며, IF신호의 레벨이 드레시홀드 레벨 STH와 같을 때 레벨 정보 신호 RL은 변동한다.
＆이득 제어 신호 발생기＆
도 9 에 있어서, 이득 제어 신호 발생기는 복수의 게인 오프셋 설정 회로(601-603)를 포함한다. 각각의 게인 오프셋 설정 회로는 레벨 정보 신호 VL을 수신하며, 이득 제어 신호 VS1-VS3를 출력해 낸다. 레벨 정보 신호 VL은 레벨 정보 신호 RL혹은 송신 레벨 신호 TSO이며, 이득 제어 신호 VS1-VS3는 상기 실시례에서의 이득 제어 신호 RS1-RS3혹은 TS1-TS3이다. 각각의 게인 오프셋 설정 회로(601-603)는 도 2, 3 및 5에서 보여지는 바와 같은 동일 경사의 이득 특성 및 이득의 상이한 오프셋 양을 제공하는 바, 이때, 상기 이득의 오프셋 양은 이득 변동의 시점 및 종점의 쉬프트를 제공한다.
도 10 에 있어서, 각 게인 오프셋 설정 회로는, 비반전 증폭기를 형성하도록 직렬로 연결된 두 개의 반전 증폭기로 구성될 수 있다. 해당 가변 이득 증폭기의 제어 이득 G 는, 저항 R1및 R2의 비율 그리고 저항 R5및 R6의 비율에 기하여, 결정될 수 있다. 이득의 오프셋 양은, 인가 전압, 저항 R3및 R4의 비율, 그리고 저항 R7및 R8의 비율에 기하여 결정된다.
도 11 에 있어서, 각 게인 오프셋 설정 회로는 하나의 반전 증폭기를 포함할 수 있다. 이 경우에, 레벨 정보 신호 VL이 높을수록, 해당 가변 이득 증폭기의 이득은 낮게 된다. 따라서, 도 1 에서 보여지는 바와 같은 수신기의 IF신호의 레벨이 더 높아짐에 따라 레벨 정보 신호 VL이 증가하는 경우, 또는 이득 제어 신호의 레벨이 더 높아짐에 따라 해당 가변 이득 증폭기의 이득이 감소하는 경우에, 반전 증폭기의 게인 오프셋 설정 회로가 이용 가능하게 된다.
＆송신 레벨 검출기＆
도 12 에 있어서, 무선 송신기의 송신 레벨 검출기(213)는, 저항 R20을 포함하는 평활 회로 및 반파 정류용 다이오드 D20, 커패시터 C20및 저항 R21으로 이루어 질 수 있다. 다이오드 D20은 무선 송신 신호 TOUT을 정류하며, 정류된 신호는 송신 레벨 신호 TL로 평활화 된다.
도 13 에 있어서, 무선 송신기의 송신 레벨 검출기(213)는, 저항 R30을 포함하는 평활 회로 및 반파 정류용 다이오드 D30, 커패시터 C30및 저항 R31으로 이루어 질 수 있다. 송신 레벨 검출기(213)는 인덕터 L30을 더 갖출 수 있으며, 이때 정 전압 +V 가 상기 인덕터를 통하여 다이오드 D30에 인가된다. 다이오드 D30은 무선 송신 신호 TOUT을 정류하며, 정류된 신호는 송신 레벨 신호 TL로 평활화 된다. 일정 직류 바이어스가 인덕터 L30을 통하여 다이오드 D30에 인가되므로, 인덕터 L30은, 다이오드 D30의 전압 강하에 의해 야기되는 레벨 검출 민감도(sensitivity)의 하강을 극복할 수 있다.
본 발명에 의하면, 왜곡 및 전력 소비가 효과적으로 감소되며, 더욱이 회로 구성이 간단해지며, 그것은 공간 및 비용 절감을 가능하게 한다.

Claims (4)

  1. 신호 흐름방향으로 주파수 변환기, 및 복조기와 직렬로 접속되는 적어도 제 1, 제 2, 및 제 3 가변이득증폭기들을 포함하는 무선수신기에 사용되는 이득 제어기로서, 상기 주파수변환기는 일단에서 비교적 높은 주파수를 위한 제 1 스테이지에 접속되고, 타단에서 비교적 낮은 주파수를 위한 제 2 스테이지에 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 스테이지 각각은 하나 이상의 가변이득증폭기를 포함하고, 상기 복조기는 상기 무선수신기의 수신신호의 레벨을 나타내는 레벨정보를 생성하며, 상기 이득 제어기는 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 가변이득증폭기들을 개별적으로 제어하여 상기 복조기의 입력신호 레벨을 일정하게 유지하는 이득 제어기에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 및 제 3 가변이득증폭기들 각각에 접속되는 이득 제어라인,
    상기 수신신호의 레벨이 증가하고 그 레벨이 신호대잡음 문제가 무시할 수 없을 정도로 작은 것이 상기 레벨정보로부터 결정될 때, 상기 제 2 가변이득증폭기로 이득제어신호를 발생하여, 상기 제 2 가변이득증폭기의 이득을 감소시키고,
    상기 수신신호의 레벨이 증가하고 그 레벨이 신호대잡음 문제가 무시할 수 있을 정도로 큰 것이 상기 레벨정보로부터 결정될 때, 상기 제 1 가변이득증폭기 및 상기 제 3 가변이득증폭기로 이득제어신호들를 발생하여, 상기 제 3 가변이득증폭기의 이득을 감소시키기전에 상기 제 1 가변이득증폭기의 이득을 감소시키는 이득제어신호발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이득 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수변환기는 상기 제 1 가변이득증폭기와 제 2 가변이득증폭기 사이에 접속되고 상기 복조기는 상기 제 3 가변이득증폭기를 통해 상기 제 2 가변이득증폭기에 접속되는 것을 특징으로 하는 이득 제어기.
  3. 신호 흐름방향으로 주파수 변환기, 및 복조기와 직렬로 접속되는 적어도 제 1, 제 2, 및 제 3 가변이득증폭기들을 포함하는 무선수신기로서, 상기 주파수변환기는 일단에서 비교적 높은 주파수를 위한 제 1 스테이지에 접속되고, 타단에서 비교적 낮은 주파수를 위한 제 2 스테이지에 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 스테이지 각각은 하나 이상의 가변이득증폭기를 포함하고, 상기 복조기는 상기 무선수신기의 수신신호의 레벨을 나타내는 레벨정보를 생성하는 무선수신기에서,
    상기 제 1, 제 2, 및 제 3 가변이득증폭기들을 개별적으로 제어하여 상기 복조기의 입력신호 레벨을 일정하게 유지하는 이득제어방법에 있어서,
    상기 수신신호의 레벨이 증가하고 그 레벨이 신호대잡음 문제가 무시할 수 없을 정도로 작은 것이 상기 레벨정보로부터 결정될 때, 상기 제 2 가변이득증폭기로 이득제어신호를 발생하여, 상기 제 2 가변이득증폭기의 이득을 감소시키는 단계,
    상기 수신신호의 레벨이 증가하고 그 레벨이 신호대잡음 문제가 무시할 수 있을 정도로 큰 것이 상기 레벨정보로부터 결정될 때, 상기 제 1 가변이득증폭기 및 상기 제 3 가변이득증폭기로 이득제어신호들를 발생하여, 상기 제 3 가변이득증폭기의 이득을 감소시키기전에 상기 제 1 가변이득증폭기의 이득을 감소시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이득제어방법.
  4. 비교적 높은 주파수신호를 비교적 낮은 주파수신호로 변환하는 주파수변환기,
    하나 이상의 제 1 가변이득증폭기를 포함하는 제 1 스테이지의 뒤에 있고 하나 이상의 제 2 가변이득증폭기를 포함하는 제 2 스테이지의 앞에 있는 상기 주파수변환기에 직렬로 접속된 복수의 가변이득증폭기들,
    상기 제 2 스테이지의 출력신호레벨을 검출하여 레벨정보신호를 생성하는 레벨검출기, 및
    상기 수신신호의 레벨이 증가하고 그 레벨이 신호대잡음 문제가 무시할 수 없을 정도로 작은 것이 상기 레벨정보로부터 결정될 때, 상기 제 2 가변이득증폭기를 제어하여 상기 제 2 가변이득증폭기의 이득을 감소시키고, 상기 수신신호의 레벨이 증가하고 그 레벨이 신호대잡음 문제가 무시할 수 있을 정도로 큰 것이 상기 레벨정보로부터 결정될 때, 상기 제 1 가변이득증폭기 및 상기 제 3 가변이득증폭기를 제어하여 상기 제 3 가변이득증폭기의 이득을 감소시키기전에 상기 제 1 가변이득증폭기의 이득을 감소시키는 이득제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
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