KR100301946B1 - 능동잡음제거회로를포함하고있는발진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발진기에 관한 것이며, 특히, 외부로부터 제어 단자로 입력되는 전압에 따라 연속적으로 주파수를 가변시키는 능동 잡음 제어 회로를 포함하고 있는 발진 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 외부로부터 입력되는 제어 전압에 따라 가변되는 발진 주파수를 생성하기 위한 발진 수단; 외부로부터 인가되는 전원 전압을 전원 전압 공급선을 통하여 상기 발진 수단에 공급하기 위한 전원 전압 입력단; 및 상기 전원 전압 공급선에 직렬로 연결되고, 한 끝단이 상기 발진 수단에 연결되어 있으며, 상기 전원 전압 입력단으로부터 입력되는 고주파 잡음 신호를 제거하기 위한 잡음 제거 수단을 포함하며, 상기 잡음 제거 수단은, 상기 전원 전압 입력단과 접지 사이에 연결되어 있는 저역 통과 필터와 상기 전원 전압 공급선에 직렬 연결되어 있고, 한 끝단이 상기 발진 수단에 연결되어 있으며 상기 저역 통과 필터에 제어 단자가 연결되어 있는 트랜지스터를 포함하여 이루어진 발진 장치가 제공된다.

Description

능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치

본 발명은 발진기에 관한 것이며, 특히, 외부로부터 제어 단자로 입력되는 전압에 따라 연속적으로 주파수를 가변시키는 능동 잡음 제어 회로를 포함하고 있는 발진 장치에 관한 것이다.

전압 제어 발진 장치는 외부로부터 제어단자로 공급되는 전압에 따라 연속적으로 주파수를 가변하는 발진 장치로서, 무선 송수신기에 필수적으로 사용되는 장치이다. 그리고, 전압 제어 발진 장치의 성능을 평가하기 위한 성능 평가 항목에는 여러 가지가 있으며 그 중 위상잡음이라는 중요한 항목이 있다.

이러한 위상잡음은 무선 송수신기의 성능에 바로 직결되는 부분으로서 통화품질과 통신거리를 좌우하는 부분이다.

한편, 전압 제어 발진 장치는 대부분 위상 동기 회로와 병행하여 사용되는데 이러한 위상 동기 회로는 여러가지 고주파 잡음을 발생시키게 된다. 그리고, 위상 동기 회로를 통하여 발생된 잡음은 전원선을 따라 전압 제어 발진 장치에 영향을 미쳐 무선 송수신기의 통화 품질을 떨어뜨리고, 통신 거리를 단축시키게 된다. 그 일예로, 무선 송수신기에서 자체 잡음이 3㏈ 작아지면 통신 거리는 약 1.5배 정도 증가한다.

따라서, 발진 장치의 위상잡음을 제거하기 위한 장치의 개발이 요청되어 왔으며, 이러한 요청에 따라 개발된 종래기술에 따른 장치로는 수동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치가 있었다.

도면에서, 도 1은 종래기술에 따른 수동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치의 일예시 회로도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 수동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치는, 수동 잡음 제거 회로(110), 발진부(120) 및 정합부(130)를 구비하고 있다.

상기 발진부(120)는 외부로부터 제어단자를 통하여 인가되는 제어 전압에 따른 발진 주파수 신호를 생성하여 출력한다. 그리고 정합부(130)는 외부에 연결되는 회로와 발진부(120) 사이에 정합을 제공하며, 고주파 신호를 억제하는 역할을 수행한다. 또한, 수동 잡음 제거 회로(110)는 일정한 컷 오프(cut off) 이상의 고주파 신호가 상기 발진부(120)에 인가되는 것을 방지하여 전원의 잡음을 제거하는 기능을 수행한다.

한편, 발진부(120)는 공진 회로(121)를 포함하고 있다. 공진 회로(121)는 쵸크 코일(choke coil) L1, 공진 회로(121)의 공진 주파수를 변화시키기 위한 버랙터 다이오드 D1, 공진 커패시터 C1, 공진 인턱턴스 기능을 수행하는 유전체 공진기 DR1을 구비하고 있다.

그리고, 제어 전압은 쵸크 코일 L1을 통하여 공진 회로(121)의 버랙터 다이오드 D1의 캐소드와 공진 커패시터 C1의 한 끝단에 인가된다. 한편, 버랙터 다이오드 D1의 캐소드는 공진 커패시터 C1의 한 끝단에 연결되며, 에노드는 접지와 연결되어 있고, 버랙터 다이오드의 커패시턴스는 제어 단자를 통하여 인가되는 제어 전압에 따라 가변되어 정해진다.

상기 발진부(120)는 발진 트랜지스터 Q1을 포함하고 있으며, 발진 트랜지스터의 베이스는 공진 커패시터 C1의 한 끝단에 연결되어 있으며, 전원 전압 입력단과 접지 사이에 직렬로 존재하는 바이어스 저항 R1과 저항 R2에 의해 분배된 전압에 의해 바이어스 전압을 공급받고 있다.

그리고, 발진부(120)의 발진 트랜지스터 Q1의 컬렉터는 쵸크 코일 L2를 통하여 전원 전압 공급선과 연결되어 있으며, 고주파 바이패스 커패시터 C3를 통하여 공진 회로(121)의 공진 인덕턴스 기능을 수행하는 유전체 공진기 DR1과 연결되어 있다.

한편, 발진부(120)의 발진 트랜지스터 Q1은 베이스에 입력되는 공진 회로(121)의 공진 주파수에 따라 발진 주파수를 생성하여 출력한다.

그리고, 저항 R3는 발진 트랜지스터 Q1의 에미터에 연결되어 있으며, 인덕터 L3는 저항 R3의 한 끝단과 접지 사이에 연결되어 있다.

한편, 정합부(130)는 발진부(120)의 발진 트랜지스터 Q1과 접지 사이에 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C4와 발진부(120)의 발진 트랜지스터 Q1과 출력단 P사이에 연결되어 있는 정합 커패시터 C5를 구비하고 있다.

그리고, 발진부(120)에서 발진된 신호는 발진부(120)의 발진 트랜지스터 Q1의 에미터로부터 정합부(130)의 정합 커패시터 C5를 통하여 출력단 P로 출력된다.

한편, 잡음 제거 회로(110)는 전원 전압 공급선 BL1과 접지 사이에 연결된 고주파 바이패스 커패시터 C2와 전원 전압 입력단자 B와 전원 전압 공급선 BL1과 직렬로 연결되어 있으며 한 끝단이 고주파 바이패스 커패시터 C2의 한 끝단에 연결되어 있는 궤환 저항 R4를 구비하고 있다.

상기 바이패스 커패시터 C2와 궤환 저항 R4는 저역 통과 필터를 구성하며, 커패시터 C2의 커패시턴스를 c2라 하고, 저항 R4의 저항 값을 r4라 할 때, 저역 통과 필터의 컷 오프 주파수 fh는 fh = 1/(2πc1·r4) 가 된다.

이 때, 전원 전압 공급선을 통하여 인가되는 잡음 주파수를 fo라 하면, 잡음을 제거한 전원 전압을 바이어스 저항 R1과 저항 R2 및 발진 트랜지스터 Q1의 컬렉터에 공급하기 위해서는 fo보다 fh가 작아야 한다.

그러나, 상기 종래기술에 따른 수동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치는 저항을 통하여 전원이 공급되므로 사용하는 저항의 정격에 따라서 흘릴 수 있는 전류에 제약이 따르게 되며, 그 결과 저항의 시정수를 전력 손실과 발생하는 열 때문에 어느 이상 크게 증가하기 어려워 잡음제거특성이 만족스럽지 못하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 능동 소자를 포함하고 있는 잡음 제거 필터를 입력단에 포함하여 전원 전압으로부터 입력되는 고주파 잡음 신호를 감소시킴으로서 무선기기의 성능을 향상시킬 수 있는 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 수동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치의 일예시 회로도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치의 회로도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

120 : 발진부 121 : 공진 회로

130 : 정합부 210 : 전원 잡음 제거 회로

220 : 바이어스 잡음 제거 회로

230 : 발진기

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 외부로부터 입력되는 제어 전압에 따라 가변되는 발진 주파수를 생성하기 위한 발진 수단; 외부로부터 인가되는 전원 전압을 전원 전압 공급선을 통하여 상기 발진 수단에 공급하기 위한 전원 전압 입력단; 및 상기 전원 전압 공급선에 직렬로 연결되고, 한 끝단이 상기 발진 수단에 연결되어 있으며, 상기 전원 전압 입력단으로부터 입력되는 고주파 잡음 신호를 제거하기 위한 잡음 제거 수단을 포함하며, 상기 잡음 제거 수단은, 상기 전원 전압 입력단과 접지 사이에 연결되어 있는 저역 통과 필터와 상기 전원 전압 공급선에 직렬 연결되어 있고, 한 끝단이 상기 발진 수단에 연결되어 있으며 상기 저역 통과 필터에 제어 단자가 연결되어 있는 트랜지스터를 포함하여 이루어진 발진 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 외부로부터 인가되는 제어 전압에 따라 가변되는 발진 주파수를 생성하기 위한 발진부; 상기 발진부와 외부 회로를 연결시키기 위한 출력단; 상기 출력단과 외부 회로 사이에 연결되어, 상기 발진부에 연결되는 외부 회로와 정합을 제공하기 위한 정합부; 외부로부터 인가되는 전원 전압을 전원 전압 공급선을 통하여 상기 발진부에 공급하기 위한 전원 전압 입력단; 및 상기 전원 전압 공급선에 직렬로 연결되고, 한 끝단이 상기 발진부에 연결되어 있으며, 상기 전원 전압 입력단으로부터 입력되는 고주파 잡음 신호를 제거하기 위한 잡음 제거부를 포함하며, 상기 잡음 제거부는, 상기 전원 전압 입력단과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 저역 통과 필터와, 상기 전원 전압 공급선에 직렬 연결되어 있고 한 끝단이 상기 발진부에 연결되어 있으며, 상기 저역 통과 필터에 제어 단자가 연결되어 있는 잡음 제거 트랜지스터를 포함하여 이루어진 발진 장치가 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치의 회로도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치는, 전원 잡음 제거 회로(210), 바이어스 잡음 제거 회로(220) 및 발진 회로(230)를 구비하고 있다.

상기 발진 회로(230)의 동작은 도 1에서 설명한 것과 동일하며, 상기 전원 잡음 제거 회로(210)는 전원 전압 입력단 B와 접지 사이에 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C8, 전원 전압 공급선 BL2에 직렬로 연결되어 있고, 전원 전압 입력단 B에 컬렉터가 연결되어 있는 잡음 제거 트랜지스터 Q2, 전원 전압 입력단 B와 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 베이스 사이에 연결되어 있는 궤환 저항 R4, 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 베이스와 궤환 저항 R4의 한 끝단과 접지 사이에 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C7, 전원 전압 공급선 BL2와 접지 사이에 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C2를 구비하고 있다.

상기 잡음 제거 회로(210)의 궤환 저항 R4와 바이패스 커패시터 C7은 저역 통과 필터를 구성하며, 전원으로부터 저주파 신호가 인가됨에 따라 인가된 저주파 신호의 크기를 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 베이스에 출력하여, 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 베이스와 에미터 사이에 일정한 가변적인 전압차를 인가하여 잡음 제거 트랜지스터 Q2를 순방향 바이어스시켜 전류가 흐르도록 한다.

그리고, 상기 잡음 제거 회로(210)의 궤환 저항 R4와 바이패스 커패시터 C7로 구성된 저역 통과 필터는 전원으로부터 고주파 신호가 인가됨에 따라 인가된 고주파 신호의 통과를 저지하여 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 베이스에 낮은 레벨의 신호를 출력하고, 그 결과 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 베이스와 에미터 사이에 낮은 레벨의 전압차를 인가하여 잡음 제거 트랜지스터 Q2를 역방향 바이어스시켜 전류가 흐르지 않도록 한다.

따라서, 저주파 신호는 상기 전원 잡음 제거 회로(210)를 통하여 잘 흐르게 되나 고주파 신호는 차단됨으로 전원에서 인가되는 고주파 잡음 신호가 제거되는 효과가 있다.

또한, 전원 전압 입력단과 접지사이에 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C8을 통하여 고주파 신호를 제거하며, 전원 전압 공급선 BL2, 전원 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 에미터와 접지사이에 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C2를 통하여서도 고주파 잡음 신호를 제거한다.

그 결과, 트랜지스터 Q2를 이용하여 흐르는 전류의 대부분이 저항 R4를 통하지 않고 트랜지스터 Q2를 통과하므로 저항 R4의 크기를 크게 설정할 수 있다.

이 때, 궤환 저항 R4의 저항의 크기를 r4라 하고, 고주파 바이패스 커패시터 C7의 커패시턴스를 c7이라 하며, 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 직류 전류증폭률을 hfe라 할 때, 잡음 제거 트랜지스터 Q2의 잡음 제거 주파수는 1/r4·c7·hfe가 되며, 잡음 제거 주파수가 낮을수록 잡음 제거 효과가 크게 된다.

일반적으로, 트랜지스터 Q2의 직류 전류증폭률이 100이상임을 가정할 때 종래의 방법보다 100배의 이상의 잡음 제거 효과를 볼 수 있으며, 저항을 통과하는 전류도 발진 장치로 흐르는 전류의 1/100 정도만 흘리면 되므로 저항의 시상수를 크게 설정할 수 있는 장점이 있다.

한편, 바이어스 잡음 제거 회로(220)는 한 끝단이 전원 전압 공급선과 바이어스 저항 R1을 통하여 연결되고 다른 끝단이 접지와 연결되어 있는 고주파 바이패스 커패시터 C6와, 한 끝단이 전원 전압 공급선과 바이어스 저항 R1을 통하여 연결되고 다른 끝단이 발진 트랜지스터 Q1의 베이스에 연결되어 있는 저주파 바이패스 인덕터 L4를 구비하고 있으며, 바이어스 저항 R2의 한 끝단은 고주파 바이패스 커패시터 C6의 한 끝단과 저주파 바이패스 인덕터 L4의 한 끝단과 연결되고 다른 끝단은 접지와 연결되어 있다.

상기 바이어스 잡음 제거 회로(220)는 저역 통과 필터를 구성하는 것으로, 전원 전압 공급선 BL2로부터 입력되는 고주파 잡음 신호의 통과를 저지함으로써 잡음을 제거하는 기능을 수행한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치는 종래의 방법과 비교하여 잡음 제거 효과가 크며, 또한 흐르는 전류가 저항의 크기에 거의 영향을 받지 않음으로 사용범위가 매우 넓은 장치를 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 능동 잡음 제거 회로를 포함하고 있는 발진 장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (4)

1. 외부로부터 인가되는 전원 전압을 공급선(BL2)을 통하여 발진 수단(120)에 공급하는 전원 전압 입력단(B);

   발진 트랜지스터(Q1)를 포함하고, 상기 입력단(B)을 통해 입력되는 제어 전압에 따라 가변되는 발진 주파수를 생성하는 발진 수단(120);

   한 끝단이 전원 전압 공급선(BL2)을 통해 상기 발진 수단(120)과 연결되어 있고, 상기 입력단(B)으로부터 입력되는 고주파 잡음 신호를 제거하는 잡음 제거 수단(210); 및

   상기 발진 수단(120)과 외부회로와의 정합을 제공하는 정합수단(130)을 포함하는 발진 장치에 있어서,

   상기 잡음 제거 수단(210)은,

   상기 입력단(B)과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있는 저항(R4)및 커패시터(C7)와, 상기 커패시터(C7)와 연결된 저항(R4)의 한 단에 베이스가 연결되고, 상기 저항(R4)의 타단에 콜렉터가 연결되어 상기 입력단(B)를 통해 인가된 저주파 신호를 상기 전원 전압 공급선(BL2)를 통해 상기 발진수단(210)으로 출력하는 잡음 제거 트랜지스터(Q2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 발진 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발진 수단(120)은,

   상기 발진 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되는 콘덴서(C1)와 직렬로 연결되어 주파수 가변을 수행하는 가변 용량 다이오드(D1);

   상기 발진 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결되어 목적 주파수를 발진하는 콘덴서(C3); 및

   상기 콘덴서(C3)와 접지 사이에 배치된 유전체 공진기(DR1)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발진 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   한 단이 상기 전원 전압 공급선(BL2)에 연결되어 있고 타 단은 인덕터(L4)를 통해 상기 발진 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되는 저항(R1), 상기 저항(R1)과 인덕터(L4)사이에 한단이 공통 연결되며 타단은 각각 접지되어 있는 저항(R2)및 커패시터(C6)를 포함하여 구성되는 바이어스 전압 제거 수단(220)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발진장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 잡음 제거 수단(210)은, 상기 잡음 제거 트랜지스터(Q2)의 에미터와 접지 사이에 배치된 커패시터(C2) 및 상기 잡음 제거 트랜지스터(Q2)의 콜렉터와 접지 사이에 배치된 커패시터(C8)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발진 장치.