KR100398662B1 - 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 정현파 신호를 이용하는 것 대신에 가우시안 모노싸이클 펄스를 이용하여 무선으로 정보를 전송하는 무선 통신 장치에서의 발진기로 이용되는, 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로에 관한 것으로서, 구형파를 발생하는 구형파 발진부(10); 상기 발생된 구형파의 상승단 및/또는 하강단에서만 펄스가 발생되도록 하는 비선형 전송선부(20); 상기 발생된 펄스 신호를 미분하는 미분 회로부(30); 및 상기 미분된 신호의 출력을 증폭하는 증폭부(40)를 포함하여 구성되며, 이와 같이 구성된 본 발명의 국부 신호 발생 회로는 기존의 정현파를 국부 신호로 발생하는 것이 아니고 펄스를 발생시키는 가우시안 모노싸이클(Gaussian monocycle) 발생회로로서, 그 가우시안 모노싸이클 발진기를 국부 신호 발생회로로 사용하여 무선 통신 장치를 구성할 경우, 기존의 방식과 비교하여 다중경로 페이딩, 다중경로 시간 지연 및 전파방해에 강하고 고속의 데이터를 송수신할 수 있는 통신 장치를 구현할 수 있다.

Description

무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로{Local signal generator circuit for wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 정현파 신호를 이용하는 것 대신에 가우시안 모노싸이클 펄스를 이용하여 무선으로 정보를 전송하는 무선 통신 장치에서의 발진기로 이용되는, 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로에 관한 것이다.
현존하는 무선 통신 장치에서의 발진기는 오래전부터 정현파를 이용하여 사용되었다. 이러한 정현파를 이용함으로서 고주파(RF) 대역과 마이크로파 대역의 주파수가 설정되고, 그에 따라 정보를 실어서, 송신단에서는 위상변조(PSK: Phase Shift Keying), 주파수 변조(FSK: Frequency Shift Keying), 진폭 변조( QAM : Quadurature Amplitude Modulation), 직교 주파수 분할 다중 변조(OFDM : Othorgonal Frequency Division Multiplexing)등의 변조를 하여 무선으로 송신을 하면, 수신단에서는 주파수에 대한 복조를 하고 정보를 복원하여 사용하였다. 그러나 전송할 정보의 속도가 저속일 때는 이러한 고전적인 통신 방식을 사용하는데 문제가 없었으나, 최근 정보의 양이 증대하고 이동중에의 통신에 있어서는 기존의 고주파 또는 마이크로파 주파수를 이용한 통신에 있어서 다중경로 페이딩(Multipath fading), 다중경로 시간 지연(Multipath time delay), 전파방해(Jamming) 및/또는 신호간의 간섭 등의 문제의 발생이 정보의 전송에 심각한 문제를 야기시킨다.
이러한 정보의 에러를 방지하기 위하여 여러 가지 에러 방지를 위한 부가적인 회로들이 첨가되어 설계되어 점차 통신 장치의 복잡성이 증대되고 있다. 특히 최근에 양질의 멀티미디어를 무선으로 전송하기 위해서는 20Mbps이상의 정보 전송이 필요하나 기존의 방식으로는 신호간의 간섭을 해결하기 위하여 고도의 회로 기술이 필요한 실정이다.
결론적으로, 정보의 양이 증대하고 주파수가 점점 높아지면서 기존의 방식대로 정현파를 이용하여 정보를 전송할 때, 다중경로 페이딩(Multipath fading), 다중경로 시간 지연(Multipath time delay), 전파방해(Jamming) 및/또는 신호간의 간섭 현상 등에 의해서 정보의 전송에 오류가 발생하고 있으며, 기존의 방식으로는 이러한 문제를 해결하기 위하여 고도의 회로 기술이 요구되는 어려움이 있기 때문에, 간단한 회로 기술로 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 통신방식이 아닌 새로운 개념의 통신방식을 위한 국부 신호 발생 장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 기존의 협대역 고주파, 마이크로파 통신 시 정현파 발진기를 사용하는 대신에 펄스의 일종인 가우시안 모노싸이클 발진기를 이용함으로서 펄스의 특징인 초광대역의 성질을 이용하여 기존의 고속의 정보전송에 있어서의 문제점인 다중경로 페이딩, 다중경로 시간 지연, 전파방해 및/또는 신호간의 간섭 등을 해결할 수 있는, 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로로서의 가우시안 모노싸이클 발진기의 회로도이고,
도 2는 도 1의 주요 부분의 파형도이고,
도 3은 도 2의 최종 출력 펄스의 파형도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 구형파 발진 회로 20 : 비선형 전송선부
30 : 미분 회로부 40 : 애벌런시 모드 회로부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로는, 구형파를 발생하는 구형파 발진 수단; 상기 발생된 구형파의 상승단 및/또는 하강단에서만 펄스가 발생되도록 하는 비선형 전송 수단; 상기 발생된 펄스 신호를 미분하는 미분 수단; 및 상기 미분된 신호의 출력을 증폭하는 증폭 수단을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 국부 신호 발생 회로는 기존의 정현파를 국부 신호로 발생하는 것이 아니고 펄스를 발생시키는 가우시안 모노싸이클(Gaussian monocycle) 발생회로로서, 그 가우시안 모노싸이클 발진기를 국부 신호 발생회로로 사용하여 무선 통신 장치를 구성할 경우, 기존의 방식과 비교하여 다중경로 페이딩, 다중경로 시간 지연 및 전파방해에 강하고 고속의 데이터를 송수신할 수 있는 통신 장치를 구현할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로로서의 가우시안 모노싸이클 발진기의 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가우시안 모노싸이클 발진기는, 구형파 발진회로부(10)와, 비선형 전송선부(NLTL: Non Linear Transmission Line)(20)와,미분 회로부(30)와, 그리고 출력 증폭 수단으로서의 애벌런시 모드(Avalanch mode) 회로부(40)를 기본 구성으로 이루어져 있다.
상기 구형파 발진회로부(10)는 교류 전원(V1)과, 베이스가 상기 교류 전원(V1)의 출력단에 연결되고 콜렉터는 저항(R1)을 매개로 직류 전원(V1)에 연결되고 에미터는 접지된 NPN 트랜지스터(Q1)로 구성되어 있다.
상기 비선형 전송선부(20)는, 상기 구형파 발진회로부(20)의 출력단으로서 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 일단이 연결된 제 1 인덕터(L1); 상기 제 1 인덕터(L1)의 타단에 일단이 연결된 제 2 인덕터(L2); 상기 제 1 및 제 2 인덕터(L1,L2)의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제 1 버랙터 다이오우드(D1); 상기 제 1 버랙터 다이오우드(D1) 와 상기 접지와의 공통 연결점과 상기 제 2 인덕터(L2)의 타단 사이에 연결된 제 2 버랙터 다이오우드(D2); 및 상기 제 2 인덕터(L2)와 상기 제 2 버랙터 다이오우드(D2)의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 저항(R2)으로 구성되어 있다.
상기 미분 회로부(30)는 상기 비선형 전송선부(20)의 출력단으로서의 상기 저항(R2)의 일단에 일단이 연결된 저항(R3)과, 그 저항(R3)의 타단과 출력단 사이에 연결된 커패시터(C3)로 구성되어 있다.
상기 애벌런시 모드 회로부(40)는 베이스가 상기 미분 회로부(30)의 출력단으로서의 상기 커패시터(C2)에 연결되고 에미터가 저항(R4)을 매개로 접지됨과 아울러 다른 저항(R5)을 매개로 상기 베이스에 연결되고 콜렉터는 저항(R6)을 매개로 직류 전원(V3)에 연결된 애벌런시 NPN 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있다.
또한, 상기 애벌런시 모드 회로부(40)의 출력단으로서의 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에는 커패시터(C4)의 일단이 연결되어 있고, 그 커패시터(C4)의 타단은 부하로서의 저항(R7)을 매개로 접지되어 본 발명의 가우시안 모노싸이클의 최종 펄스 파형을 출력한다.
이어, 도 1의 동작을 설명한다.
상기 구형파 발진회로부(10)에 의하여 발생된 신호는 상기 트랜지스터(Q1)에 의해서 5V로 신호의 증폭이 이루어져 도 2의 (a)와 같은 구형파 신호로 출력되고, 이 구형파 신호(a)는 반전이 되어서 상기 비선형 전송선부(20)에 입력된다.
상기 비선형 전송선부(20)는 상승단(Rising Edge)과 하강단(Falling Edge)으로 구성된 상기 구형파(a)를 상승단 및/또는 하강단에서만 펄스가 발생하도록 하는 역할을 하는 데, 본 실시예에서는 상승단에서만 펄스가 발생되도록 하여 도 2의 (b)와 같은 펄스 신호를 만들어 출력한다.
상기 비선형 전송선부(20)로부터 출력된 상기 펄스 신호(b)는 500Ω의 상기 저항 부하(R2)에 걸리며, 이 신호는 상기 저항(R3)과 상기 커패시터(C3)로 이루어진 상기 미분 회로부(30)에 입력된다.
상기 미분 회로부(30)를 통과한 신호는 도 2의 (c)와 같이 짧은 펄스의 형태를 이룬다. 이 펄스 신호(c)는 상기 애벌런시 모드 회로부(40)의 상기 애벌런시 트랜지스터(Q2)의 베이스에 입력되며, 그 트랜지스터(Q2)의 에미터단은 상기 저항(R5)에 의해서 상기 미분 회로부(30)와 피드백(Feedback)을 이룬다.
상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단으롭터의 출력은 도 2의 (d)와 같으며, 이출력은 상기 커패시터(C4)를 통과하여 도 3에 도시된 바와 같이 직류 오프셋(DC Offset) 성분을 가지고 가우시안 모노싸이클의 형태로 출력된다. 도 3에 도시된 그 펄스가 초광대역의 대역폭을 가진다. 본 발명에서 이 펄스의 폭은 약 1nsec가 되므로 대역폭은 1GHz의 초광대역을 가지고 있는 펄스가 된다. 이 펄스의 출력은 50Ω의 상기 부하(R7)에 걸린다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로는, 기존의 정현파 발진기 대신 새로운 통신방식의 발진기로 사용이 가능하고, 본 발명의 가우시안 모노싸이클 발진기를 유무선 통신장치에 적용하면 다중경로 페이딩, 다중경로 시간 지연, 전파방해 및/또는 신호간의 간섭 등을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 가우시안 모노싸이클 발진기는 소신호용 레이더의 발진기로도 이용이 가능하여 산업적으로는 지하탐사레이더(GPR)의 발진기 및 비파괴 검사(NDT)의 발진기로 이용이 가능하며, 의료용으로는 유방암 검출장치의 발진기로도 이용이 가능하다.

Claims (4)

  1. 무선 통신 장치에 사용되는 국부 신호 발생 장치에 있어서,
    구형파를 발생하는 구형파 발진 수단;
    상기 발생된 구형파의 상승단 및/또는 하강단에서만 펄스가 발생되도록 하는 비선형 전송 수단;
    상기 발생된 펄스 신호를 미분하는 미분 수단; 및
    상기 미분된 신호의 출력을 증폭하는 증폭 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비선형 전송 수단은,
    상기 구형파 발진 수단의 출력단에 일단이 연결된 제 1 인덕터;
    상기 제 1 인덕터의 타단에 일단이 연결된 제 2 인덕터;
    상기 제 1 및 제 2 인덕터의 공통 연결점과 접지 사이에 연결된 제 1 버랙터 다이오우드(D1);
    상기 제 1 버랙터 다이오우드(D1)와 상기 접지와의 공통 연결점과 상기 제 2 인덕터의 타단 사이에 연결된 제 2 버랙터 다이오우드(D2); 및
    상기 제 2 인덕터와 상기 제 2 버랙터 다이오우드(D2)의 공통 연결점과 상기 미분 수단의 입력단 사이에 일단이 연결되고 타단은 접지된 저항 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭 수단은,
    베이스가 상기 미분 수단의 출력단에 연결되고 에미터가 저항을 매개로 접지됨과 아울러 다른 저항을 매개로 상기 베이스에 연결되고 콜렉터는 출력단과 연결된 애벌런시 트랜지스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미분 수단은 저항 소자와 커패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치용 국부 신호 발생 회로.
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