KR100340028B1 - 알에프신호 출력이득 제어회로 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 알에프신호 출력이득 제어회로에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 입력단의 자동이득 제어부와 출력단의 종단증폭기를 동시에 제어함으로써, RF신호의 최대출력과 최소출력의 규격을 만족시키면서 그 회로의 설계를 용이하게 하고, 아울러 입/출력단의 이득을 효율적으로 조정하여 RF신호의 노이즈 및 의사신호 특성을 양호하게 개선시킨 RF신호 출력이득 제어회로를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 무선통신 시스템의 RF신호 출력이득 제어회로에 있어서, 송신 동작시 변조된 아날로그 신호를 일정한 레벨로 입력받고, 최종출력시 필요로 하는 송신 레벨이 될 수 있도록 후단들의 이득을 감안하여 그 출력이득을 가변 조정하기 위한 자동이득 제어수단; 상기 자동이득 제어수단으로부터 입력되는 가변 증폭된 아날로그 신호를 입력받고, 필요한 대역의 중간주파수(IF) 신호만을 통과시키고 사용 대역 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위한 제1 필터링수단; 상기 제1 필터링 수단을 거친 중간주파수(IF)를 국부발진주파수(fc)와 혼합하여 RF신호를 출력하는 주파수 혼합수단; 상기 주파수 혼합수단에서 혼합되어 출력된 RF신호중 필요한 고주파 대역만을 통과대역으로 여과시키고 사용 대역 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위한 제2 필터링수단; 최대출력시의 최종출력레벨을 맞추기 위하여, 상기 제2 필터링수단을 거친 RF신호를 미리 증폭시키기 위한 제1 증폭수단; 상기 제1 증폭수단에서 증폭된 RF신호를 원하는 증폭레벨로 증폭시켜 외부기기로 출력하는 제2 증폭수단; 동작신호에 따라, 상기 제2 증폭수단에 동작전원을 공급/차단하기 위한 전원 공급/차단 수단; 자동이득제어를 위한 디지털 신호를 아날로그 직류전압 신호로 변환시키기 위한 연산수단; 상기 연산수단의 직류전압신호를 입력받고, 이에 대응하는 소정의 출력전압을 발생시킴으로써 상기 자동이득 제어수단의 이득값을 조정하기 위한 이득값 조정수단; 상기 이득값 조정수단의 출력전압을 증폭시켜 상기 제2 증폭수단의 이득값을 조정하기 위한 이득 제어수단; 및 상기 전원 공급/차단 수단의 동작신호에 따라, 상기 이득 제어수단의 출력을 상기 제2 증폭수단에 공급/차단하기 위한 스위칭수단을 포함하되, 상기 제1 증폭수단은, 최대출력을 출력할 때 최종출력레벨이 높으므로 상기 제2 증폭수단 하나 만으로 레벨이 부족하므로, 이단에서 미리 소정의 증폭을 행하여 출력하되, 최소출력을 할 때에도 이득값이 일정하며, 상기 제2 증폭수단은, 최대출력을 송신시 실제로 출력되는 높을 레벨까지 증폭하고, 소정의 출력(바람직하게는 -13dBm)시나 최소출력시 출력레벨이 가변되는 것을 특징으로 함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신 시스템의 WLL 단말기 등에 이용됨.
Description
본 발명은 RF(Radio Frequency)신호 출력이득 제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 800㎒ 대역의 CDMA(Code Division Multiple Access)방식을 이용하는 WLL(Wireless Local Loop) 시스템 또는 기타 이동통신 시스템에서 RF신호의 출력이득을 제어하는 RF신호 출력이득 제어회로에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, WLL(Wireless Local Loop)시스템이란, 유선전화 가입자가 기존의 2선선로를 이용하지 않고 기지국을 중심으로 대략 반경 5km내외에 있는 가입자 선로를 무선으로 접속하는 전화 시스템으로 최근 디지털 이동통신의 발달로 인하여 그 시장이 매우 빠른 속도록 성장하고 있다.
상기와 같은 통상의 800㎒ 대역의 CDMA방식을 이용하는 WLL시스템을 도 1에 도시하였으며, 도시된 도면을 참조하여 WLL시스템의 개략적인 특징을 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 교환기측에는 WLL관문 교환기(10), 기지국 운용장치(11), 기지국 제어기(12), 데이터통신 정합장치(13) 및 기지국(14)이 구비된다. 또한, 단말기측에는 가입자 접속장치(20)와 이 가입자 접속장치(20)에 연결되는 각종 가입자 단말장치로서 전화(21), 팩스(22), 모뎀(23) 및 PC(24) 등이 구비된다.
상기에서 기지국 제어기(12)는 착발신 호처리시 유무선 링크 제어, 기지국 관리, 트랜스코딩 기능 등 무선 호처리에 필요한 제반 기능을 수행한다. 기지국(14)은 기지국 제어기(12)와 정합하기 위한 E1중계선으로 접속되고 가입자 접속장치(20)와는 무선으로 접속된다.
기지국 운용장치(11)는 기지국 제어기(12), 기지국(14) 및 가입자 접속장치(20)에 대한 운용 및 유지 보수를 담당하고, 아울러 가입자 관리, 서비스 관리 및 무선가입자망 관리 기능을 수행한다.
데이터통신 정합장치(13)는 WLL망 내의 가입자가 PC통신을 통하여 PSTN(Public Switched Telephone Network)망 또는 인터넷망과 접속하기를 원할 경우, 모뎀을 사용하지 않고 가입자 접속장치(20)의 RS-232C포트(미도시)와 PC의 직렬포트(미도시)를 직접 접속하여 디지털 데이터 서비스를 제공한다. WLL관문 교환기(10)는 유무선 발착신 호처리, 망관리, 과금관리, 운용관리, 유지보수를 하는데 필요한 제반 기능을 수행한다.
가입자 접속장치(20)는 기지국(14)과 가입자 단말장치(21~24)의 중간에 위치하여 무선접속을 중계시키는 역할을 하며, 또한 가입자 댁내에 위치하여 아날로그 또는 ISDN(Integrated Service Digital Network) 단말 및 데이터 단말 등과 접속하여 음성 및 ISDN 데이터 서비스 등이 가능하도록 가입자 선로 정합 기능을 제공한다.
이와 같은 WLL시스템은 이동성이 없으며, 망의 경로손실이 적고, 패이딩 특성이 좋으며, 핸드오프가 발생하지 않고, 간섭영역이 줄어들어 용량의 증가를 가져오는 등의 다양한 장점을 가지고 있다.
한편, 상기와 같은 WLL시스템에서는 단말기측과 교환기측 상호간에 무선으로 송/수신되는 RF신호를 처리하기 위하여 상기각각의 단말기(21~24) 또는 기지국(14)에는 RFU(Radio Frequency Unit)가 실장된다. 이 RFU의 구성 요소중에 특히, RF신호의 출력 이득을 제어하기 위한 RF신호 출력이득 제어회로를 도 2에 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 RF신호 출력이득 제어회로는 자동이득 제어부(10), 중간주파여과부(20), 혼합부(30), 제1 및 제2 고주파 여과부(40)(60), 중간 증폭부(50), 종단 증폭부(70), 종단증폭 전원부(80) 및 적분회로(90)로 구성된다.
자동이득 제어부(10)는 소정 레벨의 변조된 아날로그 신호를 입력받고, 최종출력시 필요한 송신 레벨이 될 수 있도록 후단들의 이득을 감안하여 그 출력이득을 조정한다. 즉, 최종출력이 최대가 되려면 이득을 최대로 높여주고, 최종출력이 최소가 되려면 감쇠를 최대로 설정한다.
중간주파 여과부(20)는 자동이득 제어부(10)로부터 증폭된 아날로그 신호를 입력받고, 통상의 IF SAW(Surface AcousticWave)필터를 사용하여 필요한 대역의 중간주파수(IF) 신호만을 통과시킨다. 즉, 자동이득 제어부(10)로부터 입력되는 증폭된 신호는 불필요한 대역까지 포함하여 증폭된 신호이므로, 이 신호중 필요한 주파수 대역만을 통과대역으로 여과하고 사용대역 이외의 불필요한 주파수 성분들은 제거함으로써 최상의 통화품질을 유지하도록 한다.
혼합부(30)에서는 중간주파 여과부(20)를 거친 중간주파수(IF)를 국부발진주파수(fc)와 혼합하여 RF신호를 출력한다. 여기서, 상기 RF신호의 성분은 중간주파수(IF)와 국부발진주파수(fc)의 합 또는 차 주파수 성분만 출력되는 것이 아니고, 중간 주파수(IF)와 그 하모닉 성분, 국부발진주파수(fc)와 그 하모닉 성분, 국부발진주파수(fc)의 하모닉 성분과 중간주파수(IF)와의 합 또는 차 성분 등 여러 가지 주파수 성분이 포함된 RF신호가 출력된다.
제1 고주파 여과부(40)는 혼합부(30)에서 출력된 RF신호의 여러 가지 주파수 성분중, 필요한 대역만을 통과대역으로 여과하고, 사용 대역 이외의 불필요한 주파수 성분들은 제거함으로써 최상의 통화 품질을 유지시킨다.
중간 증폭부(50)는 최종출력레벨을 최대값으로 출력할 경우 종단 증폭기(70)만으로는 높은 최종출력 레벨을 맞추기에 부족하므로, 미리 이 중간 증폭부(50)에서 어느 정도의 증폭을 수행하여 이후 종단 증폭기(70)에서 높은 출력레벨을 얻을 수 있도록 한다. 이 중간 증폭부(50)의 이득값은 고정되어 있으므로, 최소출력을 출력할 때에도 여기서의 이득값은 일정하다. 즉, 전체 이득값은 자동이득 제어부(10)의 이득값의 증감에 따라 결정된다.
제2 고주파 여과부(60)는 상술한 제1 고주파 여과부(40)와 그 기능이 같으며, 여기서는 중간 증폭부(50)를 거쳐 증폭된 RF신호를 다시 한번 여과시켜 필요한 대역만을 통과시키고, 사용 대역 이외의 불필요한 주파수 성분들은 제거한다.
종단 증폭부(70)는 상기 제2 고주파 여과부(60)를 거친 RF신호를 원하는 레벨로 증폭시키며, 상기 중간 증폭부(50)와 마찬가지로 그 이득값은 회로설계시 결정된 값으로 고정되어 있다.
종단증폭 전원부(80)는 상기 종단 증폭부(70)에 동작전원을 공급한다. 즉, 종단 증폭부(70)는 그 입출력 전압 레벨이 높고 전류 소모량도 많으며, 또한 전원이 항상 공급될 경우 전체회로의 전류소모도 많아지고 의사신호(Spurious signal)의 발생량도 증가하게 된다. 여기서, 의사신호라 함은 이론적으로 완벽한 시스템에서는 나타날 수 없는 일종의 노이즈 신호성분으로서, 실제로는 증폭기, 변조기 및 여과기 등이 이상적인 특성을 갖지 못하기 때문에 이러한 의사신호가 발생하며, 이로 인해 간섭, 혼신 및 효율의 저하 등 악영향이 발생한다.
따라서, 상기와 같이 주변 회로에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 통상 별도의 전원(5V)을 구성하는 한편, 종단증폭 전원부(80)를 통하여 종단 증폭부(70)의 전원 공급을 제어한다. 여기서, 종단증폭 전원부(80)에 입력되는 PA_ON신호가 하이(high)일 경우에만 종단증폭 전원부(80)가 턴온(turn-on)되어 종단 증폭부(70)에 구동전원을 공급한다.
또한, 적분회로(90)는 자동이득제어를 위한 디지털 신호(AGC SIGNAL)를 아날로그 직류전압 신호로 변환시키며, 이 적분회로(90)의 출력은 상기 자동이득 제어부(10)에 입력되어 그 이득값을 결정하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 RF신호 출력이득 제어회로는, 통상의 AGC(Auto Gain Control)IC를 사용하는 자동이득 제어부(10)만을 통하여 전체 이득을 조정하기 때문에, 전체적인 이득제어의 폭이 AGC IC의 특성에 의해 결정된다.
여기서 AGC IC의 최대출력과 최소출력의 범위가 한정되어 있기 때문에, 최대출력과 최소출력의 규격을 만족하면서 -13dBm출력시 의사신호 규격도 동시에 만족하기에 어려움이 따른다. 즉, 최대출력을 내기 위해서는 AGC를 최대로 하고 각 증폭단의 이득 및 혼합기도 이득이 높은 부품을 선정해야 한다.
이와 함께, 이 회로가 최소 출력을 내기 위해서는 자동이득 제어부(10)의 이득을 최소로 하여야 하는데, 상기와 같이 각단의 회로들은 설계시 비교적 높은 이득값으로 고정되어 있으므로, 소망하는 최소 출력값을 만족하기가 쉽지 않은 것이다.
또한, -13dBm 출력시 의사신호 특성은 혼합기 출력부터 최종 출력까지의 잡음레벨이 영향을 많이 주는데, 최대출력을 내기 위해 이득이 있는 혼합기를 사용할 경우 고주파단의 잡음레벨이 높아져 -13dBm출력시 의사신호 특성을 만족하기 어려워진다. 반대로, 이 의사신호 특성을 만족시키기 위하여 최소출력규격에 따라 회로를 구성할 경우에는 최대출력의 규격이 만족되기 어려워진다.
따라서, 종래의 RF신호 출력이득 제어회로는, 전체적인 이득조정범위가 한정되어 있으므로, 최대 출력값, 최소출력값 및 의사신호 특성 등을 종합적으로 고려하여 전 범위에 걸쳐 규격을 만족하는 회로 설계가 매우 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 입력단의 자동이득 제어부와 출력단의 종단증폭기를 동시에 제어함으로써, RF신호의 최대출력과 최소출력의 규격을 만족시키면서 그 회로의 설계를 용이하게 하고, 아울러 입/출력단의 이득을 효율적으로 조정하여 RF신호의 노이즈 및 의사신호 특성을 양호하게 개선시킨 RF신호 출력이득 제어회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 WLL 시스템의 블록도.
도 2 는 종래 RF신호 출력이득 제어회로의 개략적인 블록도.
도 3 은 본 발명에 따른 RF신호 출력이득 제어회로의 바람직한 일실시예를 나타낸 블록도.
도 4a 는 상기 도 3에 도시된 볼티지 팔로워의 동작 특성도.
도 4b 는 상기 도 3에 도시된 종단증폭 이득 제어부의 동작 특성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 자동이득 제어부 20 : 중간주파 여과부
30 : 혼합부 40, 60 : 고주파 여과부
50 : 중간 증폭부 70 : 종단증폭부
80 : 종단증폭 전원부 90 : 적분회로
100 : 볼티지 팔로워 110 : 종단증폭 이득 제어부
120 : 스위칭부 OP1, OP2 : 오피앰프
R1~R10 : 저항 C1~C16 : 콘덴서
Q1 : 트랜지스터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신 시스템의 RF(Radio Frequency)신호 출력이득 제어회로에 있어서, 송신 동작시 변조된 아날로그 신호를 일정한 레벨로 입력받고, 최종출력시 필요로 하는 송신 레벨이 될 수 있도록 후단들의 이득을 감안하여 그 출력이득을 가변 조정하기 위한 자동이득 제어수단; 상기 자동이득 제어수단으로부터 입력되는 가변 증폭된 아날로그 신호를 입력받고, 필요한 대역의 중간주파수(IF) 신호만을 통과시키는 사용 대역 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위한 제1 필터링수단; 상기 제1 필터링수단을 거친 중간주파수(IF)를 국부발진주파수(fc)와 혼합하여 RF신호를 출력하는 주파수 혼합수단; 상기 주파수 혼합수단에서 혼합되어 출력된 RF신호중 필요한 고주파 대역만을 통과대역으로 여과시키고 사용 대역 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위한 제2 필터링수단; 최대출력시의 최종출력레벨을 맞추기 위하여, 상기 제2 필터링수단을 거친 RF신호를 미리 증폭시키기 위한 제1 증폭수단; 상기 제1 증폭수단에서 증폭된 RF신호를 원하는 증폭레벨로 증폭시켜 외부기기로 출력하는 제2 증폭수단; 동작신호에 따라, 상기 제2 증폭수단에 동작전원을 공급/차단하기 위한 전원 공급/차단 수단; 자동이득제어를 위한 디지털 신호를 아날로그 직류전압 신호로 변환시키기 위한 연산수단; 상기 연산수단의 직류전압신호를 입력받고, 이에 대응하는 소정의 출력전압을 발생시킴으로써 상기 자동이득 제어수단의 이득값을 조정하기 위한 이득값 조정수단; 상기 이득값 조정수단의 출력전압을 증폭시켜 상기 제2 증폭수단의 이득값을 조정하기 위한 이득 제어수단; 및 상기 전원 공급/차단 수단의 동작신호에 따라, 상기 이득 제어수단의 출력을 상기 제2 증폭수단에 공급/차단하기 위한 스위칭수단을 포함하되, 상기 제1 증폭수단은, 최대출력을 출력할 때 최종출력레벨이 높으므로 상기 제2 증폭수단 하나 만으로는 레벨이 부족하므로, 이 단에서 미리 소정의 증폭을 행하여 출력하되, 최소출력을 할 때에도 이득값이 일정(즉, 전체 이득은 자동이득 제어수단과 상기 제2 증폭수단의 이득이 가변되므로 항상 일정한 이득을 유지)하며, 상기 제2 증폭수단은, 최대출력을 송신시 실제로 출력되는 높은 레벨까지 증폭하고, 소정의 출력(바람직하게는 -13dBm)시나 최소출력시 출력레벨이 가변되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 최대출력과 최소출력 및 -13dBm 출력을 만족하기 위하여 자동이득조정신호를 종단증폭기의 이득을 제어하는 신호로 공유하여, 최소출력이 필요할 때에는 자동이득 제어부의 이득을 줄이고 최종증폭기의 기준전압도 낮추어 최종출력을 최소출력레벨 이하가 되게 하고, 최대출력이 필요한 경우에는 자동이득 조정부의 이득을 최대로 하고 종단 증폭기도 최대의 이득을 낼 수 있도록 기준 전압을 높여 준다. 그리고, -13dBm의 출력을 방사할 경우에는 자동이득 제어부의 이득과 종단 증폭기의 이득을 중간 정도의 이득을 낼 수 있도록 자동이득 조정값을 설정한다. -13dBm 출력시 스퓨리어스 특성은 혼합기부터의 잡음레벨이 영향을 많이 주는데, 이때 자동이득 제어부의 이득을 조금 높이고 종단 증폭기의 이득을 줄이면 특성을 만족시킬 수 있다. 즉, 전체적인 이득이 최대출력을 만족할 수 있도록 설계하고, 최소출력을 만족할 수 있도록 자동이득 제어부와 종단 증폭기의 이득을 조정한다. -13dBm 출력시에는 자동이득 제어부의 이득을 기존 회로의 이득보다 높이고 종단 증폭기의 이득을 낮추면 전체적인 이득은 같아지나 스퓨리어스 특성은 개선된다.
본 발명은 WLL 단말기의 RFU(Radio Frequency Unit)의 설계시 송신 스퓨리어스(spurious)의 방사의 개선 방안으로, 800㎒ 대역을 사용하고, CDMA 방식을 이용하는 단말기의 규격중 최대출력을 방사할 때와 -13dBm 출력을 방사할 때 자신의 출력 이외의 스퓨리어스 방사 억제에 관련된 규격을 만족할 수 있도록 간단한 OP-AMP 회로를 이용하여 구현함으로써 회로설계가 용이해지고 스퓨리어스 방사의 억제에도 효과가 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 다만, 종래와 동일한 구성요소는 동일부호를 적용하여 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 RF신호 출력이득 제어회로의 바람직한 일실시예를 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 RF신호 출력이득 제어회로는, 아날로그 신호를 입력받고, 최종출력시 필요로하는 송신 레벨이 될 수 있도록 후단들의 이득을 감안하여 그 출력이득을 조정하는 자동이득 제어부(10)와, 상기 자동이득 제어부(10)로부터 증폭된 아날로그 신호를입력받고, 필요한 대역의 중간주파수(IF) 신호만을 통과시키는 중간주파 여과부(20)와, 상기 중간주파 여과부(20)를 거친중간주파수(IF)를 국부발진주파수(fc)와 혼합하여 RF신호를 출력하는 혼합부(30)와, 상기 혼합부(30)에서 출력된 RF신호중 필요한 고주파 대역만을 통과대역으로 여과시키는 고주파 여과부(40)와, 상기 고주파 여과부(40)를 거친 RF신호를 증폭시키는 중간 증폭부(50)와, 상기 중간 증폭부(50)에서 증폭된 RF신호를 원하는 증폭레벨로 증폭시켜 외부기기로 출력하는 종단 증폭부(70)와, 동작신호(PA_ON)에 따라 상기 종단 증폭부(70)에 동작전원을 공급 또는 차단하는 종단증폭 전원부(80)와, 그리고 자동이득제어를 위한 디지털 신호(AGC SIGNAL)를 아날로그 직류전압 신호로 변환시키는 적분회로(90)를 포함한다. 여기서, 상기 고주파 여과부(40)는 종래기술과 같이 복수(40)(60)로 구성하여도 무방하다, 아울러, 상기와 같은 구성 및 그 작용은 종래기술을 통하여 설명한 바와 동일하므로 여기서 그 세세한 설명은 생략한다.
다만, 본 발명의 주요특징은, 오피앰프(OP1)로 구성되고 상기 적분회로(90)의 직류전압신호를 입력받고 이에 대응하는 소정의 출력전압을 발생시킴으로써 상기 자동이득 제어부(10)의 이득값을 조정하는 볼티지 팔로워(Voltage follower)(100)와, 상기 볼티지 팔로워(100)의 출력전압을 증폭시켜 상기 종단증폭기(70)의 이득값을 조정하는 종단증폭 이득 제어부(110) 및 상기 종단증폭 전원부(80)의 동작신호(PA_ON)에 따라 상기 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력을 상기 종단증폭부(70)에 공급 또는 차단하는 스위칭부(120)를 더 포함한다.
여기서, 상기 종단증폭 이득 제어부(70)는 상기 볼티지 팔로워(90)의 출력전압을 입력받는 오피앰프(OP2)와, 상기 오피앰프(OP2)의 출력단 및 접지단에 연결된 각각의 저항(R7)(R8)(R10)으로 구성되며, 상기 각각의 저항비(R8)(R10)에 따라 그 이득값이 결정된다.
상기 스위칭부(120)는 상기 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력단에 콜렉터단이 연결되고, 에미터단이 저항(R9)을 거쳐 접지되며, 베이스단으로 상기 종단증폭 전원부(80)의 동작신호(PA_ON)를 입력받는 트랜지스터(Q1)를 구비하여서, 상기 종단증폭 전원부(80)의 동작신호가 로우(low)일 경우에 턴온되어 상기 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력을 콜렉터단을 거쳐 에미터단의 상기 저항(R9)을 통하여 접지단으로 흐르도록 하고, 상기 종단증폭 전원부(80)의 동작신호(PA_ON)가 하이(high)일 경우에 턴오프(turn-off)되어 상기 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력이 상기 종단 증폭부(70)에 공급되도록 한다.
여기서, 상기 자동이득 제어부(10)의 이득값은 최초 설계시의 기준값보다 높게 설계하고, 상기 중간 증폭부(50)의 이득값은 상기 자동이득 제어부(10)의 상승분만큼 낮추어 설계함으로써, 최종 출력 이득값은 최초 설계시와 동일하게 유지하면서 회로 전체의 노이즈 특히, 의사신호 특성을 개선시키도록 함이 바람직하다.
또한, 상기 자동이득 제어부(10) 및 종단 증폭부(70)는 상기 볼티지 팔로워(100) 및 상기 종단이득 제어부(110)의 출력전압에 따라 그 이득값이 상호 비례적으로 증가 또는 감소하게 되는데, 이러한 특성을 도 4a 및 4b에 도시하였다.
도 4a는 상기 도 3에 도시된 볼티지 팔로워의 동작 특성도이고, 도 4b는 상기 도 3에 도시된 종단증폭 이득 제어부의 동작 특성도로서, 도시된 바와 같이 볼티지 팔로워(100)는 입력전압에 따라 출력전압이 비례하여 증가 또는 감소함을 알 수 있으며, 종단증폭 이득 제어부(110)는 입력전압에 따라 출력전압이 비례하여 증가하다가 일정값에 도달하면 그 출력전압이 더 이상증가하지 않고 일정해짐을 알 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 적분회로(90)에는 자동이득 제어신호(AGC SIGNAL)가 디지털 신호로 입력되고 저항(R5) 및 콘덴서(C14)에 의하여 상기 디지털 신호가 직류전압성분의 아날로그 신호로 변환된다.
이렇게 변환된 직류전압신호는 볼티지 팔로워(100)의 오피앰프(OP1)로 입력되며, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 직류전압신호에 대응하는 소정의 출력전압을 발생시킨다. 상기 볼티지 팔로워(100)는 입력되는 전압을 증폭 없이 같은 레벨로출력하는데 입력단의 회로와 출력단의 회로가 서로 영향을 주지 않도록 해주며, 이 출력전압은 각각 자동이득 제어부(10)와 종단증폭 이득 제어부(110)에 입력된다.
자동이득 제어부(10)는 상기 볼티지 팔로워(100)의 출력전압에 의하여 입력되는 아날로그 신호를 증폭하게 된다. 이 신호는 중간주파 여과부(20)를 거치면서 필요한 대역의 중간주파수(IF) 신호만을 통과시키고, 혼합부(30)에서 국부발진주파수(fc)와 혼합되어 RF신호를 출력하게 되며, 제1고주파 여과부(40)에서 다시 필요한 대역의 RF신호만을 여과하여 출력하고, 중간 증폭부(50) 및 제2고주파 여과부(60)를 순차적으로 거쳐 종단 증폭부(70)에 전달된다.
한편, 종단증폭 이득 제어부(110)는 상기 볼티지 팔로워(100)의 출력전압을 증폭시켜 종단 증폭기(70)의 이득값을 조정하기 위한 신호를 출력하는데, 이 종단증폭 이득 제어부(110)의 이득은 오피앰프(OP1)와 각각의 저항 R8과 R10의 저항비에 의해 결정되며, 이와 같은 입력전압에 대한 출력전압의 비례관계를 도 4b에 도시하였다.
또한, 상기 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력은 스위칭부(120)의 온/오프 동작에 의하여 상기 종단 증폭부(70)에 공급 또는 차단된다. 즉, 종단증폭 전원부(80)의 동작신호(PA_ON)가 하이(high)이면 트랜지스터(Q1)는 턴오프되어 종단증폭 이득 제어부(110)의 오피앰프(OP1)에서 증폭된 제어신호가 저항(R7)을 거쳐 종단 증폭부(70)에 공급된다.
한편, 동작신호(PA_ON)가 로우(low)이면 스위칭부(120)의 트랜지스터(Q1)는 턴온되어 오피앰프(OP1)에서 증폭된 제어신호가 저항 R7과 R9에 의해 분압되며 전류는 저항 R9를 통해 접지단으로 흐르므로, 종단 증폭부(70)에는 제어신호가 공급되지 않는다.
따라서, 이와 같은 회로를 통하여 최대출력을 방사할 경우, 자동이득제어신호(AGC SIGNAL)는 커지게 되며, 이때 볼티지 팔로워(100)의 출력전압은 입력과 비례하므로 AGC IC의 이득이 최대가 되고, 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력전압은 최대값에서 일정한 레벨로 유지가 되므로 결과적으로 종단 증폭부(70)에서는 최대출력이 얻어진다.
한편, 최소출력을 방사할 경우, 자동이득제어신호(AGC SIGNAL)는 작아지고, 이때 볼티지 팔로워(100)의 출력전압은 입력과 비례로 작아지므로 AGC IC의 이득이 최소가 되고, 종단증폭 이득 제어부(110)의 출력전압도 입력과 비례하여 작아지므로, 종단 증폭부(70)의 이득이 작아지므로 결과적으로 최소출력이 얻어진다.
또한, 본 발명은 상기 자동이득 제어부(10)의 이득값은 최초 설계시의 기준값보다 높게 설계하고, 상기 중간 증폭부(50) 또는 상기 종단 증폭부(70)의 이득값은 상기 자동이득 제어부(10)의 상승분만큼 낮추어 설계함으로써, 최종 출력 이득값은 최초 설계시와 동일하게 하되, 회로 전체의 노이즈 특성을 개선시키도록 되어 있다.
따라서, -13dBm출력시에는 AGC IC의 입력전압은 추가회로의 삽입전보다 약간 크게 입력되어 자동이득 제어부(10)의 이득이 약간 상승하게 되고, 종단 증폭기(70)의 이득은 최대 츨력일 때와 최소 출력일 때의 대략 중간값이 된다. 여기서, 혼합부(30)의 출력은 입력이 일정한 범위 내에 있을 경우 거의 일정하고, 최종출력의 노이즈 레벨은 중간주파수(IF)가 고주파(RF)로 변환하게 되는 혼합부(30) 출력부터의 영향이 크므로, 본 발명의 구성과 같이 중간주파성분의 증폭을 높이고, 고주파성분의 증폭을 낮추면 결과적으로 동일한 이득을 얻음과 동시에 최종출력의 노이즈레벨이 낮아지게 되어 노이즈 및 의사신호 특성을 개선시키게 된다.상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 최대출력과 최소출력 및 -13dBm 출력을 만족하기 위하여 출력이득을 입력단과 출력단에서 함께 제어함으로써 RF신호의 출력이득의 최대/최소 범위를 더욱 확장시켜 전체적인 이득조정범위를 용이하게 가변시킬 수 있고, 아울러 각 단의 이득을 효율적으로 조정하여 RF신호의 노이즈, 특히 의사신호 특성을 양호하게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.즉, 최소출력이 필요할 때에는 자동이득 제어부의 이득을 줄이고 종단 증폭부의 기준전압도 낮추어 최종 출력을 최소출력레벨 이하가 되게 하고, 최대 출력이 필요할 경우에는 자동이득 조정부의 이득을 최대로 하고 종단증폭부도 최대의 이득을 낼 수 있도록 기준전압을 높여준다. 그리고, -13dBm출력시 의사신호 특성은 혼합부 이후부터 잡음레벨이 영향을 많이 주는데, 이때 자동이득 제어부의 이득을 조금 높이고 중간 증폭부 또는 종단 증폭부의 이득을 줄이면 특성을 만족할 수 있게 되므로, 회로설계가 매우 용이해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전체적인 이득이 최대출력을 만족할 수 있도록 설계하고, 최소출력을 만족할 수 있도록 자동이득 제어부의 이득을 기존 회로의 이득보다 높이고 중간 증폭부 또는 종단 증폭부의 이득을 낮추면 전체적인 이득은 같아지나 노이즈 및 의사신호 특성을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 무선통신 시스템의 RF(Radio Frequency)신호 출력이득 제어회로에 있어서,송신 동작시 변조된 아날로그 신호를 일정한 레벨로 입력받고, 최종출력시 필요로 하는 송신 레벨이 될 수 있도록 후단들의 이득을 감안하여 그 출력이득을 가변 조정하기 위한 자동이득 제어수단;상기 자동이득 제어수단으로부터 입력되는 가변 증폭된 아날로그 신호를 입력받고, 필요한 대역의 중간주파수(IF) 신호만을 통과시키는 사용 대역 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위한 제1 필터링수단;상기 제1 필터링수단을 거친 중간주파수(IF)를 국부발진주파수(fc)와 혼합하여 RF신호를 출력하는 주파수 혼합수단;상기 주파수 혼합수단에서 혼합되어 출력된 RF신호중 필요한 고주파 대역만을 통과대역으로 여과시키고 사용 대역 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위한 제2 필터링수단;최대출력시의 최종출력레벨을 맞추기 위하여, 상기 제2 필터링수단을 거친 RF신호를 미리 증폭시키기 위한 제1 증폭수단;상기 제1 증폭수단에서 증폭된 RF신호를 원하는 증폭레벨로 증폭시켜 외부기기로 출력하는 제2 증폭수단;동작신호에 따라, 상기 제2 증폭수단에 동작전원을 공급/차단하기 위한 전원공급/차단 수단;자동이득제어를 위한 디지털 신호를 아날로그 직류전압 신호로 변환시키기 위한 연산수단;상기 연산수단의 직류전압신호를 입력받고, 이에 대응하는 소정의 출력전압을 발생시킴으로써 상기 자동이득 제어수단의 이득값을 조정하기 위한 이득값 조정수단;상기 이득값 조정수단의 출력전압을 증폭시켜 상기 제2 증폭수단의 이득값을 조정하기 위한 이득 제어수단; 및상기 전원 공급/차단 수단의 동작신호에 따라, 상기 이득 제어수단의 출력을 상기 제2 증폭수단에 공급/차단하기 위한 스위칭수단을 포함하되,상기 제1 증폭수단은, 최대출력을 출력할 때 최종출력레벨이 높으므로 상기 제2 증폭수단 하나 만으로는 레벨이 부족하므로, 이 단에서 미리 소정의 증폭을 행하여 출력하되, 최소출력을 할 때에도 이득값이 일정(즉, 전체 이득은 자동이득 제어수단과 상기 제2 증폭수단의 이득이 가변되므로 항상 일정한 이득을 유지)하며,상기 제2 증폭수단은, 최대출력을 송수신 실제로 출력되는 높을 레벨까지 증폭하고, 소정의 출력(바람직하게는 -13dBm)시나 최소출력시 출력레벨이 가변되는 것을 특징으로 하는 RF신호 출력이득 제어회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 이득 제어수단은,상기 이득값 조정수단의 출력전압을 입력받는 오피앰프와, 상기 오피앰프의 출력단 및 접지단에 연결된 각각의 저항으로 구성되며, 상기 각각의 저항비에 따라 그 이득값이 결정되는 것을 특징으로 하는 RF신호 출력이득 제어회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 스위칭수단은,상기 이득 제어수단의 출력단에 콜렉터단이 연결되고, 에미터단이 저항을 거쳐 접지되며, 베이스단으로 상기 전원 공급/차단 수단의 동작신호를 입력받는 트랜지스터를 구비하여서, 상기 전원 공급/차단 수단의 동작신호가 로우일 경우에 턴온되어 상기 이득 제어수단의 출력을 콜렉터단을 거쳐 에미터단의 상기 저항을 통하여 접지단으로 흐르도록 하고, 상기 전원 공급/차단 수단의 동작신호가 하이일 경우에 턴오프되어 상기 이득 제어수단의 출력이 상기 제2 증폭수단에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 RF신호 출력이득 제어회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 자동이득 제어수단 및 상기 제2 증폭수단은,상기 이득값 조정수단 및 상기 이득 제어수단의 출력전압에 따라, 그 이득값이 상호 비례적으로 증가/감소되는 것을 특징으로 하는 RF신호 출력이득 제어회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 자동이득 제어수단의 이득값은 최초 설계시의 기준값보다 높게 설계하고, 상기 제1 증폭수단 혹은 상기 제2 증폭수단의 이득값은 상기 자동이득 제어수단의 상승분만큼 낮추어 설계함으로써, 최종 출력 이득값은 최초 설계시와 동일하게 유지하면서 회로 전체의 노이즈 특성을 개선시키도록 하는 것을 특징으로 하는 RF신호 출력이득제어회로.
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