KR100343156B1

KR100343156B1 - 저주파신호성분감쇄보상수신기

Info

Publication number: KR100343156B1
Application number: KR1019980027309A
Authority: KR
Inventors: 문선수
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2002-08-22
Also published as: KR20000007794A

Abstract

본 발명은 무선 수신기에 관한 것으로서, 특히 제3중간주파수의 변환없이도 수신감도에 영향을 주는 저주파 왜곡없이 복조를 가능하게 하기 위한 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 직류전압 편차를 없애기 위해 대용량의 캐패시터를 사용하여 제3중간주파수 변환없이 복조가 가능해지고, 수신측의 제1국부발진신호를 송신 음성신호와 합성시켜 변조를 실행하고 복조후에 송신 음성신호를 제거함으로써, 수신기의 부품수를 줄여 회로가 간단해지며 저주파의 왜곡이 발생되지 않아 수신감도가 향상되는 효과가 있다.

Description

저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기{Receiver for compensating attenuation of the signal in low frequency region}

도 1은 일반적인 무선 수신기 중의 하나인 발버(Barber) 수신기의 단점을 보완하기 위해 변조기(104)와 교류신호기(105)를 추가한 것이다.

발버 수신기는 제로-중간주파수(ZERO-IF) 복조 방식인 호모 다인 방식에 있어서 제2중간주파수가 0Hz가 될 때 이것을 복조하기 위한 하드웨어를 구현시키기어려운 난점이 있어, 다시 제3중간주파수를 0Hz가 아닌 주파수로 상향 변환시켜 복조하는 방식이다.

도 1을 참조하여 종래의 기술에 의한 수신기의 동작을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

안테나(101)를 통하여 수신된 양측파대의 스펙트럼을 갖는 무선신호는 광대역 필터(102)를 거쳐 제1주파수변환기(103)에서 제1국부발진기(106)의 출력신호와 혼합되어 제1중간주파수신호를 만들어 내고, 제1중간주파수 대역필터(107)에서 필터링된 후에 증폭기(108)에 의하여 증폭된다. 증폭된 신호는 I채널의 제2하향주파수 변환기(109)와 Q채널의 제2하향주파수 변환기(112)에 동시에 전력이 반분되어 입력된다. 제2국부 발진기(116)의 출력신호는 90⁰이상기(115)에 입력되어 I채널의 하향주파수 변환기(109)에는 0⁰의 위상 지연된 발진신호를 인가시키고, Q채널 하향주파수 변환기(112)에는 90⁰의 위상 지연된 발진신호를 인가시킨다. 그리고, 제2국부 발진기(116)의 출력신호는 제1중간주파수신호와 동일한 주파수를 갖는다. 따라서, I채널 하향주파수 변환기(109)의 출력신호는 0⁰의 위상지연을 갖는 기저대역 신호를 출력하고, Q채널 하향주파수 변환기(112)의 출력신호는 90⁰위상 지연을 갖는 기저대역 신호를 출력한다. 이 양 신호들은 직류오차전압의 전달을 막기 위하여 캐패시터(C1, C2)를 거쳐 교류성분만 다시 각각 I채널 상향주파수 변환기(111)와 Q채널 상향주파수 변환기(114)에 인가된다. 이 때 생성되는 I,Q채널의 신호는 캐패시터의 용량이 적은 것을 사용하므로 인하여 저주파에서의 왜곡이 발생하게 된다. 제3국부 발진기(118)의 출력신호는 위상 지연없는 0⁰의 위상지연을 갖는 신호와 90⁰이상기(117)에 인가되어 90⁰의 위상지연을 갖는 발진신호를 발생시켜, 위의 I채널 상향주파수 변환기(111)와 Q채널 상향주파수 변환기(114)에 각각 인가되어 입력신호의 중심주파수를 변환시킨 후에, 각각 제3국부 발진기 출력신호의 주파수를 중심으로 서로 90⁰의 위상차를 갖는 출력신호들을 합성시킨다. 이와 같은 제3중간주파수로 변환된 신호는 대역 필터(119)에서 필터링되고, 증폭기(120)에서 복조에 필요한 진폭만큼 증폭시킨 후에 복조기(121)에 입력된다. 이에 따라서, 복조기(121)에서 주파수 변조 성분이 전압의 증감신호로 복조된 후에, 디엠퍼시스 등의 신호처리를 하는 음성신호 처리부(122)를 거쳐 최종적으로 스피커(123)로 출력시킨다.

이와 같은 방식의 발버 수신기의 동작에 있어서는, 제1중간주파수와 주파수가 같은 제2국부발진기에 의한 출력신호가 제1중간주파수와 원하지 않는 결합 또는 간섭에 의하여 하향 주파수변환기(109, 112)의 출력에 의한 직류전압 오차(DC-Offset)와 회로 내부의 바이어스 회로 등에 의하여 고역통과필터(HPF) 루프가 형성되어 컷-오프 주파수(Cut-Off frequency) 이하 대역의 주파수에서 급격한 감쇄가 일어나기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이, 제3중간주파수 신호의 중심주파수 부근에서 신호의 손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 원래의 음성신호에서 진폭에 따라 주파수 편이가 커지는 주파수 변조 방식에서는 주파수 편이가 작은 성분은 작아질수록 점점 더 큰 감쇄가 일어나 직류전압 오차에 의한 왜곡을 상회하게 되는 단점이 있었다.

이에 따라서, 위와 같은 단점을 개선하기 위하여 도 1에서와 같이 변조기(104)를 사용하는 경우에는 복조기(121)에 복원된 음성신호에 교류신호 발생기(105)에서 발생되는 교류신호의 주파수가 주파수 편이 진폭에 비례하는 음량으로 실려있게 되는 문제점이 있었다.

또한, 제3중간주파수신호를 만들어 내기 위한 회로를 별도로 구성하여야 하기 때문에 회로의 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 직류 전압 편차로 인한 왜곡이 발생되지 않고, 제3중간주파수 변환없이도 저주파 대역에서 왜곡없이 복조가 가능한 무선 수신기의 저주파 신호성분 감쇄 억제 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 개선된 발버 무선 수신기의 구성도이다.

도 2는 도 1의 제3중간주파수 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.

도 3은 도 1의 변조기에서 출력되는 변조된 제1국부발진신호의 스펙트럼을 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기의 구성도이다.

상기 기술적 과제 중 하나인 직류 전압 편차로 인한 왜곡을 줄이기 위한 본 발명에 따른 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기는 안테나에서 수신된 신호를 제1국부 발진신호와 곱하여 수신 신호의 중심 주파수를 변환시키기 위한 제1중간주파수 변환기, 상기 제1중간주파수 변환기의 출력신호를 0⁰위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 I채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 I채널 하향 중간주파수 변환기, 상기 제1하향주파수 변환기의 출력신호를 90⁰위상 지연된 제2국부발진신호와 곱하여 Q채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 Q채널 하향 중간주파수 변환기, 상기 I채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호와 상기 Q채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호의 직류신호 차단 및 직류 오차 전압을 전달을 막고 양 신호를 합성시키기 위한 대용량의 캐패시터 및 상기 직류신호가 차단되어 합성된 I,Q 하향 중간주파수 변환된 신호를 복조시키기 위한 복조기를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제 중 다른 하나인 제3중간주파수 변환없이도 저주파 왜곡없이 복조를 실행시키기 위한 본 발명에 따른 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기는 안테나에서 수신된 신호는 수신기에 전달하고, 송신기의 신호는 안테나로 전송하기 위한 듀플렉서, 상기 안테나를 통하여 송신하고자 하는 송신 음성신호를 제1국부 발진주파수신호로 변조시켜 변조된 제1국부 발진신호를 발생시키기 위한 제1국부 발진주파수 발생부, 상기 듀플렉서에서 출력되는 수신된 신호와 상기 변조된 제1국부 발진신호를 곱하여 상기 수신된 신호의 중심주파수를 변환시키기 위한 제1중간주파수 변환기, 상기 제1중간주파수 변환기의 출력신호를 0⁰위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 I채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 I채널 하향 중간주파수 변환기, 상기 제1중간주파수 변환기의 출력신호를 90⁰위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 Q채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 Q채널 하향 중간주파수 변환기, 상기 I채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호와 상기 Q채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호의 직류신호 차단 및 직류 오차 전압을 전달을 막고 양 신호를 합성시키기 위한 대용량의 캐패시터, 상기 직류신호가 차단되어 합성된 I,Q채널 하향 중간주파수 변환된 신호를 복조시키기 위한 복조기 및 상기 송신 음성신호와 180⁰위상차를 갖는 신호를 발생시켜 상기 복조기의 출력신호에 혼재된 송신 음성신호를 제거시키기 위한 위상 반전 중화부를 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기는 안테나(401), 듀플렉서(402), 저잡음 증폭기(403), 수신측 광대역 필터(404), 제1중간주파수 변환기(405), 제1중간주파수대역통과 필터(406), 제1,2증폭기(407,416), I채널 하향주파수 변환기(408), 제1,2,3저역통과필터(409,411,419), Q채널 하향주파수 변환기(410), 캐패시터(C41, C42), 90⁰위상지연기(412), 제1국부발진기(413), 제2국부발진기(414), 대역통과필터(415), 복조기(417), 위상반전 중화회로(418), 음성신호 처리부(420), 스피커(421), 송신 음성신호 처리부(422), 변조도 조정부(423), 마이크로폰(424), 송신 국부발진기(425), 송신 주파수 변환기(426), 송신측 광대역 필터(427), 전력 증폭기(428), 교류전압발생기(429), 제1,2,3주파수합성기(430,431,432)를 구비한다.

위의 각 국부발진기들은 교류전압발생기(429)에 의하여 전원을 공급받고,제1,2,3주파수합성기(430,431,432)에 의하여 원하는 발진주파수신호를 만들어낸다.

안테나(401)는 듀플렉서(402)에 연결되어 있고, 듀플렉서(402)의 한쪽 단자는 수신측(Rx)의 저잡음 증폭기(403)에 연결되어 안테나(401)에서 수신된 신호를 저잡음지수로 증폭한 후에, 수신측 광대역 필터(404)를 거쳐 송신 주파수 대역을 차단하고 제1중간주파수 변환기(405)에 인가한다. 그리고, 듀플렉서(402)의 다른 쪽 단자는 송신측(Tx)의 전력 증폭기(428)에 연결되어, 송신신호의 전력을 안테나(410)로 전달한다. 이 경우에도 송신측 광대역 필터(427)에 의하여 수신 주파수 대역을 차단시킨다.

송신측(Tx)에서는, 마이크로폰(424)에 인가된 음성신호가 선로를 따라 송신 음성신호 처리부(422)에 입력되어 저역 필터링, 컴프레싱, 프리엠파시스 등의 신호처리를 실행한 후, 변조도 조정부(423)를 거쳐 저항 값에 의하여 분압되어 한쪽 출력은 송신 국부발진기(425)에 입력되고, 다른 한쪽 출력은 수신측의 제1국부발진기(413)에 입력되어 변조된다.

광대역 필터(404)를 통과한 수신 음성신호는 제1중간주파수 변환기(405)에서 제1국부발진기(413)의 출력신호와 혼합되어 수신 음성신호의 중심주파수를 낮추어 제1중간주파수신호(1st IF)를 만들어 낸다.

이 때, 제1국부발진기(413)는 통화 시에 항상 송신 음성신호의 합성에 의하여 변조가 걸려 있으므로, 제1국부발진기(413)의 출력신호와 수신신호를 제1중간주파수 변환기(405)에서 혼합하여 만들어지는 제1중간주파수신호는 원래의 변조 상태보다 제1국부발진기(413)의 송신 신호의 변조도만큼 더 변조가 걸려있는 상태가 되어 저주파 차단 주파수(f_COL) 대역에 빠져 제2중간주파수의 저주파 성분이 감쇄되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 구성에 의하여 도 1의 종래 기술에서 필요한 변조기(104)나 교류회로(105)를 구성하여 변조성분을 가하지 않아도 저주파 감쇄를 보상할 수 있게 되었다.

제1중간주파수 변환기(405)에서 출력되는 제1중간주파수신호는 제1중간주파수대역통과 필터(406)를 거쳐 입력신호 중에서 제1중간주파수 대역에 해당하는 신호만을 통과시키고, 제1증폭기(407)를 거쳐 증폭된 후에, I채널 하향주파수 변환기(408) 및 Q채널 하향주파수 변환기(410)에 동시에 전력이 반분되어 입력된다. 제2국부발진기(414)는 제1중간주파수와 동일한 주파수로 발진하는 제2국부발진신호를 발생시키며, 제2국부발진신호는 I채널 하향주파수 변환기(408) 및 90⁰이상기(412)에 입력되어 90⁰을 지연시킨 후에 Q채널 하향주파수 변환기(410)에 인가되어, I채널 하향주파수 변환기(408)에서는 0⁰위상 지연된 기저대역신호를 출력시키고, Q채널 하향주파수 변환기(410)에서는 90⁰위상 지연된 기저대역신호를 출력시킨다. 이들 양 신호는 직류전압 편차(DC Offset)로 인한 왜곡에 의하여 발생되는 수신감도의 열화를 방지하기 위하여 대용량의 캐패시터 C41과 C42를 거친 후에 합성되어 대역통과필터(415)에서 필터링되고, 제2증폭기(416)에 의하여 복조에 필요한 진폭만큼 증폭시킨 후에 복조기(417)에 인가한다.

그러면, 복조기(417)에서는 입력된 신호의 주파수 변조 성분을 전압의 증감신호로 복조시킨 후에 제3저역통과필터(419)에 의하여 평균 직류 전압으로 평활하고 위상반전 중화회로(422)의 기준전압으로 인가함으로 복조기(417)의 직류성분과 위상반전 중화회로(418)의 직류성분간의 오차를 제거시켜 준다.

그리고, 제1국부발진기(413)의 발진신호가 송신신호에 의하여 변조되었기 때문에 복조기(417) 출력에는 송신하고자 하는 음성신호와 수신하고자 하는 음성신호가 혼재되어 있는데, 이는 위상반전 중화회로(418)에서 송신 음성신호 처리부(422)의 출력신호의 위상을 180⁰도 반전시킨 신호를 복조기(417)의 출력신호에 합하여 송신 음성신호 성분을 제거시킨다.

그리고 나서, 음성신호 처리부(420)에 의하여 디엠파시스 등의 신호처리를 실행한 후에 스피커(421)를 통하여 최종 출력된다.

이상과 같은 구성에 의하여 직류전압 편차를 줄이기 위한 캐패시터 C41과 C42의 용량을 반도체 기술의 발달로 인하여 대용량으로 설정하여 제3중간주파수 변환없이도 수신감도를 열화시키지 않고 복조하는 것이 가능하여 졌으며, 또한 변조된 제1국부발진기(413)의 발진신호를 수신측의 제1중간주파수 변환기(405)에 인가하여 수신신호가 저주파 차단지역에 빠지는 것을 방지하면서도, 위상반전 중화회로(418)에 의하여 송신음성신호가 제거되어 수신기의 스피커 출력에는 수신음성신호만 존재하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 직류전압 편차를 없애기 위해 대용량의 캐패시터를 사용하여 제3중간주파수 변환없이 복조가 가능해지고, 수신측의 제1국부발진신호를 송신 음성신호와 합성시켜 변조를 실행하고 복조후에 송신 음성신호를 제거함으로써, 수신기의 부품수를 줄여 회로가 간단해지며 저주파의 왜곡이 발생되지 않는 효과가 있다.

Claims

안테나에서 수신된 신호를 제1국부 발진신호와 곱하여 수신 신호의 중심 주파수를 변환시키기 위한 제1중간주파수 변환기;

상기 제1중간주파수 변환기의 출력신호를 00 위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 I채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 I채널 하향 중간주파수 변환기;

상기 제1하향주파수 변환기의 출력신호를 900 위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 Q채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 Q채널 하향 중간주파수 변환기;

상기 I채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호와 상기 Q채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호의 직류신호 차단 및 직류 오차 전압을 전달을 막고 양 신호를 합성시키기 위한 캐패시터; 및

상기 직류신호가 차단되어 합성된 I,Q 하향 중간주파수 변환된 신호를 복조시키기 위한 복조기를 포함함을 특징으로 하는 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기.
안테나에서 수신된 신호는 수신기에 전달하고, 송신기의 신호는 안테나로 전송하기 위한 듀플렉서;

상기 안테나를 통하여 송신하고자 하는 송신 음성신호를 제1국부 발진주파수신호로 변조시켜 변조된 제1국부 발진신호를 발생시키기 위한 제1국부 발진주파수 발생부;

상기 듀플렉서에서 출력되는 수신된 신호와 상기 변조된 제1국부 발진신호를 곱하여 상기 수신된 신호의 중심주파수를 변환시키기 위한 제1중간주파수 변환기;

상기 제1중간주파수 변환기의 출력신호를 00 위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 I채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 I채널 하향 중간주파수 변환기;

상기 제1중간주파수 변환기의 출력신호를 900 위상 지연된 제2국부 발진신호와 곱하여 Q채널 하향 주파수 변환된 신호를 발생시키기 위한 Q채널 하향 중간주파수 변환기;

상기 I채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호와 상기 Q채널 하향 중간주파수 변환기의 출력신호의 직류신호 차단 및 직류 오차 전압을 전달을 막고 양 신호를 합성시키기 위한 캐패시터;

상기 직류신호가 차단되어 합성된 I,Q채널 하향 중간주파수 변환된 신호를 복조시키기 위한 복조기; 및

상기 송신 음성신호와 1800 위상차를 갖는 신호를 발생시켜 상기 복조기의 출력신호에 혼재된 송신 음성신호를 제거시키기 위한 위상 반전 중화부를 포함함을 특징으로 하는 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기.
제2항에 있어서, 상기 제1국부 발진주파수 발생부의 변조된 제1국부 발진신호는 송수신 주파수 변환기에 함께 인가됨을 특징으로 하는 저주파 신호 성분 감쇄 보상 수신기.