KR100587791B1 - 중간주파수 조절을 위한 주파수 송수신 장치 - Google Patents

중간주파수 조절을 위한 주파수 송수신 장치 Download PDF

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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은 고주파신호를 송수신하는 레이더나 통신 시스템에서 송수신용 중간주파수를 자동으로 조절할 수 있는 장치를 제공하는 것으로, 입력되는 초단파발진 조절용 전압의 크기에 비례하는 초단파 주파수를 발진하기 위한 국부 발진기; 외부로부터 수신되는 고주파신호를 국부 발진기로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수신호로 변환시켜 출력하는 제 1 중간주파수 처리기; 고주파 발진기로부터 발진되는 고주파신호를 국부 발진기로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수로 변환시키고, 변환한 중간주파수를 전압으로 변환시켜 출력하는 제 2 중간주파수 처리기; 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압의 크기에 따라 국부 발진기의 초단파 발진을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기; 및 제어신호 발생기로부터 발생되는 제어신호에 따라 초단파발진 조절용 전압을 국부 발진기로 출력하는 초단파발진 조절기를 포함한다.
고주파, 중간주파수, 조절, 송수신, 레이더

Description

중간주파수 조절을 위한 주파수 송수신 장치{Frequency transceiver for controlling intermediate frequency}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중간주파수 조절을 위한 주파수 송수신 장치의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 고주파 발진기 120: 국부 발진기
130: 제 1 중간주파수 처리기 140: 제 2 중간주파수 처리기
150: 제어신호 발생기 160: 초단파발진 조절기
170: 발광다이오드
본 발명은 전자파 송수신용 레이다 및 통신 시스템에 적용되는 주파수 송수신 장치에 관한 것으로서, 특히 수신 중간주파수를 자동을 조절할 수 있는 주파수 송수신 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 마그네트론이란 외부로부터 제공되는 고전압에 의해 초고주파를 발생하는 것으로서, 의료용, 전자렌지용, 기타 가열용에 사용되는 2450㎒의 고주파 를 발생하는 마그네트론과 공업용 가열렌지, 연속파 레이다 등에 사용되는 915㎒의 고주파를 발생하는 마그네트론으로 구분된다.
이러한 마그네트론은, 동 파이프 등에 의해 원통형상으로 형성되는 양극몸체와 양극몸체의 내부에 고주파 성분을 유기시키도록 공동공진기를 형성하며 축심방향을 향하여 상호 등간격으로 배치되는 복수개의(일반적으로, 짝수개임) 베인에 의해 형성되는 양극부와, 베인과의 사이에 작용공간이 형성되도록 양극몸체의 축심을 따라 배치되어 열전자를 방출하는 필라멘트와, 작용공간을 사이에 두고 작용공간의 외부 상측 및 하측에 각각 배치되어 자계를 형성하는 한 쌍의 영구자석을 가진다.
필라멘트의 상단 및 하단에는 작용공간을 차단하도록 상부실드햇 및 하부실드햇이 각각 배치되어 있다. 상부실드햇의 중앙영역에는 센터리드가 필라멘트의 축심을 따라 연장되고 하부실트햇을 관통하여 작용공간의 외부로 연장되도록 결합되어 있으며, 하부실드햇에는 사이드리드가 연결되어 있다.
한편, 외부로부터 전원이 공급되면 필라멘트는 가열되어 열전자를 방출하게 되고, 방출된 열전자는 베인을 향해 선회운동을 하게 된다. 이 때, 직류자계 강도의 차이 및/또는 작용공간의 내부가 완전진공을 이루지 못해 작용공간내에 잔류된 잔류가스와 필라멘트로부터 방출된 열전자의 상호 충돌에 기인하여 진동현상을 유발시키게 되며, 이에 의해 잡음이 발생된다.
이러한 잡음을 억제시킬 수 있도록 센터리드 및 사이드리드에는 필터부가 연결되어 있다. 필터부는, 외부의 전원단자에 접속되는 고압의 관통형 콘덴서와, 일단이 센터리드 및 사이드리드에 각각 연결되고 타단이 관통형 콘덴서에 각각 연결 되는 제1초크코일 및 제2초크코일로 구성되어 있다.
이와 같은 구조를 갖는 마그네트론은 레이더 등에서 고주파 발진소자로 많이 이용되고 있지만, 온도, 습기 및/또는 열 등에 의해 영향을 받을 경우 고주파신호의 발진주파수와 같은 특성이 변환되었다.
그리고, 고주파신호를 사용하는 레이더나 각종 통신 시스템의 경우에도, 주변 환경에 의해 송수신 고주파신호가 변화되기 때문에, 변화된 고주파신호를 받은 수신 중간주파수신호도 그 주파수가 변화되어 수신 중간주파수신호를 일정하게 검출할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고주파신호를 송수신하는 레이더나 통신 시스템에서 수신 중간주파수를 일정하게 조절할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 레이더나 통신 시스템에서 송수신용 중간주파수를 자동으로 조절함으로써, 주변 환경에 의해 수신 고주파신호에 흔들림과 같은 현상이 발생되더라도 항상 중간주파수를 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 장치를 제공한다.
본 발명의 또다른 목적은 레이더 등에서 송수신 고주파신호의 변화에 관계없이 중간주파수를 항상 일정하게 유지시켜 줌으로써, 외부로부터 수신되는 주파수신호를 정확히 검출할 수 있도록 하는 장치를 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고주파 발진기로부터 발진되는 고주파신호를 외부로 송신하고, 외부로부터 수신되는 고주파신호를 중간주파수신호로 변환하는 주파수 송수신 장치에 있어서, 입력되는 초단파발진 조절용 전압의 크기에 비례하는 초단파 주파수를 발진하기 위한 국부 발진기; 외부로부터 수신되는 고주파신호를 상기 국부 발진기로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수신호로 변환시켜 출력하는 제 1 중간주파수 처리기; 상기 고주파 발진기로부터 발진되는 고주파신호를 상기 국부 발진기로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수로 변환시키고, 변환한 중간주파수를 전압으로 변환시켜 출력하는 제 2 중간주파수 처리기; 상기 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압의 크기에 따라 상기 국부 발진기의 초단파 발진을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기; 및 상기 제어신호 발생기로부터 발생되는 제어신호에 따라 초단파발진 조절용 전압을 상기 국부 발진기로 출력하는 초단파발진 조절기를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중간주파수 조절을 위한 주파수 송수신 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 주파수 송수신 장치(100)는, 고주파를 발진하기 위한 고주파 발진기(110)와, 입력되는 초단파발진 조절용 전압의 크기에 비례하는 초단파 주파수를 발진하기 위한 국부 발진기(120)와, 외부로부터 수신되는 고주파 신호를 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수로 변환시켜 출력하는 제 1 중간주파수 처리기(130)와, 고주파 발진기(110)로부터 발진되는 고주파신호를 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수로 변환시키고, 변환한 중간주파수를 주파수에 따른 전압으로 변환시켜 출력하는 제 2 중간주파수 처리기(140)와, 제 2 중간주파수 처리기(140)로부터 출력되는 전압의 크기에 따라 국부 발진기(120)의 초단파 발진을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기(150)와, 제어신호 발생기(150)로부터 발생되는 제어신호에 따라 초단파 발진 조절용 전압을 국부 발진기(120)로 출력하는 초단파발진 조절기(160)를 구비한다.
그리고, 본 발명은 초단파발진 조절기(160)에 의해 중간주파수의 조절이 이루어지고 있음을 표시하여 주기 위하여, 제어신호 발생기(150)로부터 제어신호에 따라 발광하는 발광다이오드(LED)(170)를 더 구비한다.
고주파 발진기(110)는 외부에서 전원이 인가되면 일정한 주파수를 갖는 고주파신호를 발진하되, 이 고주파신호의 주파수는 전원에 의해 임의로 조절된다. 즉, 고주파 발진기(110)에 인가되는 전원을 온/오프(ON/OFF)시키게 되면, 전원의 온/오프 주기에 따라 고주파신호의 펄스폭이 변환되고, 주파수는 인가되는 전압의 크기에 따라 변환된다. 만일, 외부에서 전원을 계속하여 인가하면, 고주파 발진기(110)는 일정한 펄스폭을 갖는 고주파신호를 발진하며, 정해진 전압에 의해 주파수가 정해져 발진한다. 단, 외부 환경에 따라 같은 전압이라도 주파수가 달라지기도 하며, 자체적으로 흔들리기도 한다. 이렇게 발진된 고주파신호는 안테나를 통해 외부로 전송되지만, 고주파 발진 과정에서 소량 샘플하여 제 2 중간주파수 처리기(130)로 입력된다. 이러한 고주파 발진기(110)는 레이더 등에 통상적으로 사용되는 마그네트론으로 구현될 수 있다.
국부 발진기(120)는 초단파발진 조절기(160)로부터 전압이 출력되지 않을 경우 일정한 초단파 주파수를 발진하여 제 1 및 제 2 중간주파수 처리기(130, 140)로 출력하지만, 만일 초단파발진 조절기(160)로부터 초단파 발진 조절용 전압이 입력되면, 이 전압의 크기에 비례하는 초단파를 발진한다. 이렇게 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수는 제 1 및 제 2 중간주파수 처리기(130, 140)에서 고주파신호를 중간주파수로 변환시키데 이용되므로, 제 1 및 제 2 중간주파수 처리기(130, 140)에 의해 발생되는 중간주파수는 초단파 주파수에 따라 변환된다.
제 1 중간주파수 처리기(130)는, 국부 발진기(120)로부터 발진된 초단파 주파수와 외부로부터 안테나를 통해 수신되는 고주파신호를 혼합하여 고주파신호를 중간주파수로 변환하기 위한 제 1 혼합기(131)와, 고주파 발진기(110)로부터 발진된 고주파신호를 안테나로 전달하고 외부로부터 안테나를 통해 수신되는 고주파신호를 제 1 혼합기(131)로 전달하는 써큘레이터(Circulator)(132)와, 제 1 혼합기(131)로부터 출력되는 중간주파수신호를 필터링하여 중간주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 제 1 대역통과필터(BPF : Band Pass Filter)(133)를 구비한다.
제 1 혼합기(131)는 외부로부터 수신되는 고주파신호를 중간주파수신호로 변환시켜 제 1 대역통과필터(133)로 출력하는 역할을 수행하는데, 이때 제 1 혼합기 (131)는 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수에 비례하여 고주파신호를 중간주파수신호로 변환시킨다. 이와 같이 초단파 주파수에 의해 중간주파수신호가 변환되기 때문에, 본 발명에서는 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수를 자동으로 조절함으로써, 외부로부터 수신되는 고주파신호의 변화에 관계없이 제 1 혼합기(131)에 의해 변환되는 중간주파수를 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 것이다.
써큘레이터(132)는 입력신호를 주변의 다른 소자로 전달하여 주기 위한 소자로서 다수의 입출력 포트(미도시)들로 이루어지며, 고주파 발진기(110)로부터 발진된 고주파신호를 안테나로 전달하고, 외부로부터 안테나를 통해 수신되는 고주파신호를 제 1 혼합기(131)로 전달한다.
제 1 대역통과필터(133)는 제 1 혼합기(131)에 의해 변환된 중간주파수신호에 포함된 대역 이외의 신호 성분을 제거하고 원하는 중간주파수신호만을 통과시킨다. 이때, 제 1 대역통과필터(133)에 의해 필터링된 중간주파수신호는 레이더나 통신 시스템의 내부에 설치된 다른 기기로 입력된다. 예를 들면, 레이더의 경우 제 1 대역통과필터(133)를 통과한 중간주파수신호는 레이더 내의 신호검출기(미도시)로 입력된다.
제 2 중간주파수 처리기(140)는, 국부 발진기(120)로부터 발진된 초단파 주파수와 고주파 발진기(110)에서의 샘플 전력이 갖는 고주파신호를 혼합하여 고주파신호를 중간주파수로 변환하기 위한 제 2 혼합기(141)와, 제 2 혼합기(141)로부터 출력되는 중간주파수신호를 필터링하여 중간주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위 한 제 2 대역통과필터(BPF)(142)와, 제 2 대역통과필터(142)를 통과한 중간주파수를 전압으로 변환시키기 위한 F/V 변환부(143)를 구비한다.
제 2 혼합기(141)는 고주파 발진기(110)의 고주파신호 발진 과정 중에 일부 소량의 전력을 입력받아 입력된 고주파신호를 국부 발진기(120)로부터 발진된 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 중간주파수로 변환시켜 제 2 대역통과필터(142)로 출력한다. 이 샘플 전력은 실질적으로 고주파 발진기(110)로부터 발진되는 전력이므로, 샘플 전력이 갖는 고주파신호는 써큘레이터(132)를 통해 안테나로 전달되는 송신 전력이 갖는 고주파신호의 전력 크기만 틀릴뿐 주파수 및 펄스의 특성은 동일하다.
그리고, 고주파 발진기(110)에 영향을 미치는 온도 및 습도 등의 주변 환경과 제어 고주파 발진기 구동부(미도시)의 특성에 따라 안테나를 통해 수신되는 고주파신호에도 영향을 미치기 때문에, 주변 환경에 의해 외부로부터 수신되는 고주파신호의 특성이 정상적인 경우와 달라질 수 있다. 이렇게 수신 고주파신호가 변화되면, 제 1 혼합기(131)에 의해 변환되는 중간주파수신호도 정상적인 경우와 달라지게 되고, 이로 인해 레이더 등에서는 수신 주파수신호를 정확히 검출할 없게 된다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명은 수신 고주파신호가 주변 환경에 의해 변화되더라도 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수를 자동으로 조절하여 제 1 혼합기(131)로부터 출력되는 중간주파수신호의 주파수를 항상 일정하게 유지시켜 주기 위한 것이다.
이와 같이 본 발명에서 초단파 주파수의 발진을 자동으로 조절할 수 있는 것 은, 전술한 바와 같이 고주파 발진기(110)의 샘플 전력이 갖는 고주파신호의 특성이 실질적으로 송신 전력의 고주파신호 및 수신 전력의 고주파신호의 주파수 특성이 거의 동일하기 때문에, 샘플 전력의 고주파신호에 비례하여 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수를 자동으로 조절함므로써, 제 1 혼합기(131)에 의해 변환되는 수신 중간주파수신호를 항상 일정하게 유지시켤 줄 수 있는 것이다.
제 2 대역통과필터(142)는 제 2 혼합기(141)에 의해 변환된 중간주파수신호 대역 이외의 신호 성분을 제거하고 원하는 중간주파수신호를 F/V 변환부(143)로 출력한다.
F/V 변환부(143)는 제 2 대역통과필터(142)를 통과한 중간주파수를 주파수에 따른 전압으로 변환시켜 전압을 제어신호 발생기(150)로 출력하는데, 이때 F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압의 크기는 중간주파수신호의 주파수에 비례한다. 예를 들어, 고주파 발진기(110)로부터 샘플된 전력의 고주파신호가 정해진 고주파신호의 주파수에서 이동하면, 샘플 전력의 고주파신호에 비례하여 제 2 혼합기(141)에 의해 변환되는 중간주파수신호도 정해진 중간주파수신호의 주파수가 이동하므로, F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압도 정해진 고주파신호가 발진될 때의 전압보다 커지거나 작아지게 된다. 이렇게 제 2 중간주파수 처리기(140)가 고주파 발진기(110)로부터 샘플되는 전력의 고주파신호를 검출하여 검출한 고주파신호의 주파수에 비례하는 전압을 출력함으로써, 제어신호 발생기(150)는 이 전압과 내부에서 발생되는 기준전압의 크기를 비교하고 비교결과에 따라 초단파발진 조절기(160)의 구동을 제어하여 최종적으로 제 1 혼합기(131)로부터 발생되는 수신 중간주파수 신호의 주파수를 일정하게 유지시켜 준다.
제어신호 발생기(150)는, 중간주파수의 조절에 이용되는 기준전압을 발생하기 위한 기준전압 발생부(151)와, F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 동일 여부를 비교하여 비교결과에 따라 초단파발진 조절기(160)의 구동을 제어하기 위한 구동제어신호를 초단파발진 조절기(160)로 출력하는 구동제어신호 발생부(152)와, F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압을 지연시켜 출력하는 전압샘플 홀더(153)와, 전압샘플 홀더(153)를 통해 지연되어 전달되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 초단파발진 조절기(160)의 데이터 카운팅 동작을 제어하기 위한 카운팅 제어신호를 초단파발진 조절기(160)로 출력하는 카운팅 제어신호 발생부(154)를 구비한다.
기준전압 발생부(151)는 제 1 혼합기(131)에 의해 변환되는 중간주파수신호의 주파수 조절에 이용되는 기준전압을 발생하여 제 1 및 제 2 비교부로 출력한다. 이 기준전압은 미리 설정된 값으로, 제 1 및 제 2 대역통과필터(133, 142)를 통과한 가장 이상적인 중간주파수의 주파수가 같을 때의 값으로 결정된 것이다.
즉, 제 2 대역통과필터(142)로부터 정상적인 중간주파수신호가 출력되는 경우, 기준전압 발생부(151)로부터 발생되는 기준전압의 크기는 F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압의 크기와 동일하다. 이는 송수신 고주파신호가 정해진 주파수를 출력하고 있는 상태를 나타내는 것으로, 이러한 경우 제어신호 발생기(150)는 초단파발진 조절기(160)의 동작을 디스에이블(Disable)시켜 국부 발진기(120)가 초단파 발진 조절기(160)의 제어를 받지 않고 일정한 초단파 주파수를 발진하도록 한다.
구동제어신호 발생부(152)는, F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 동일 여부를 비교하여 비교결과에 따라 하이신호(High Signal) 또는 로우신호(Low Signal)를 출력하는 제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)와, 제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)로부터 출력되는 신호들을 논리합하여 초단파발진 조절기(160)의 구동을 제어하기 위한 인에이블신호(Enable Signal) 또는 디스에이블신호를 초단파발진 조절기(160)로 출력하는 논리합 게이트(OR Gate)(152-3)를 구비한다.
제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)는 병렬로 배치되고 각각 두 개의 입력단을 갖는다. 여기서, 제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)의 입력단 중에 하나의 입력단은 F/V 변환부(143)의 출력단에 공통 연결되고, 다른 하나의 입력단은 기준전압 발생부(151)의 출력단에 공통 연결된다.
이러한 구조를 갖는 제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)는 각각, F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 동일 여부를 비교하여, 비교결과 두 개의 전압이 동일하면 로우신호를 논리합 게이트(152-3)로 출력하고, 비교결과 두 개의 전압이 다르면 하이신호를 논리합 게이트(152-3)로 출력한다.
그리고, 논리합 게이트(152-3)는 두 개의 입력단을 갖으며, 두 개의 입력단에 제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)로부터 로우신호가 입력되면 두 개의 로우신호를 논리합하여 논리합의 결과인 디스에이블신호를 출력하여 초단파발진 조절기 (160)의 구동을 정지시킨다. 반대로, 논리합 게이트(152-3)의 양 입력단에 제 1 및 제 2 비교기(152-1, 152-2)로부터 하이신호가 입력되면 두 개의 하이신호를 논리합하여 논리합의 결과인 인에이블신호를 출력하여 초단파발진 조절기(160)의 구동시킨다.
즉, 고주파 발진기(110)가 주변 환경의 영향을 받지않는 경우, 제 2 중간주파수 처리기(140)에서 고주파 발진기(110)의 샘플 전력이 갖는 고주파신호를 변환시킨 중간주파수신호는 정상적일 때의 주파수를 갖게 되고, 이에 따라 F/V 변환부(143)는 정상적인 중간주파수신호를 전압으로 변환하기 때문에, 전술한 바와 같이 F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 발생되는 기준전압의 크기는 동일해진다. 이는 곧 안테나를 통해 수신되는 고주파신호도 정상적으로 수신되고 있음을 나타내는 것이므로, 제 1 혼합기(131)로부터 출력되는 수신 중간주파수신호가 정상적일 때의 주파수를 갖는다. 이렇게 정상적으로 주파수가 수신되면, 구동제어신호 발생부(152)는 F/V 변환부(143)와 기준전압 발생부(151)로부터 동일한 전압을 입력받아 디스에이블신호를 출력하여 초단파발진 조절기(160)의 구동을 정지시키고, 이에 따라 국부 발진기(120)는 초단파발진 조절기(160)의 제어를 받지 않고 소정의 초단파 주파수를 제 1 및 제 2 혼합기(131, 141)로 출력한다.
만일, 고주파 발진기(110)가 주변 환경의 영향을 받는 경우, 제 2 중간주파수 처리기(140)에서 고주파 발진기(110)의 샘플 전력이 갖는 고주파신호를 변환시킨 중간주파수신호는 정상적일 때보다 주파수가 달라지게 되고, 이에 따라 F/V 변 환부(143)는 비정상적인 중간주파수신호를 주파수에 따른 전압으로 변환하기 때문에, 전술한 바와 같이 F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 발생되는 기준전압의 크기는 달라진다. 이는 곧 안테나를 통해 수신되는 고주파신호도 주변 환경의 영향을 받지아 정상적으로 수신되고 있지 않음을 나타내는 것이므로, 제 1 혼합기(131)로부터 출력되는 수신 중간주파수신호가 정상적일 때보다 다른 주파수를 갖는다. 이렇게 주파수가 정상적일 때와 다르면, 구동제어신호 발생부(152)는 F/V 변환부(143)와 기준전압 발생부(151)로부터 다른 전압을 입력받아 인에이블신호를 출력하여 초단파발진 조절기(160)를 구동시킨다. 이에 따라 국부 발진기(120)는 초단파발진 조절기(160)로부터 출력되는 전압의 크기에 비례하는 초단파 주파수를 제 1 및 제 2 혼합기(131, 141)로 출력한다.
전압샘플 홀더(153)는 펄스 레이더의 송신 시간동안 발생한 주파수 변환 전압을 샘플 홀딩하기 위한 것으로, F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압을 지연시켜 이전에 송출한 펄스와 주파수를 비교하기 위한 카운팅 제어신호 발생부(154)로 출력한다.
이렇게 전압을 지연시키는 이유는, 예를 들어 송수신 고주파신호가 주변 환경의 영향을 받아 수신 중간주파수신호의 주파수를 조절해야 하는 경우, 전술한 바와 같이 F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 전압의 크기는 서로 다르게 되고, 이에 따라 구동제어신호 발생부(152)는 인에이블신호를 초단파발진 조절기(160)로 출력하여 초단파발진 조절기(160)가 국부 발진기(120)로부터 출력되는 초단파 주파수를 조절하도록 한다.
이때, 초단파발진 조절기(160)는 카운팅 제어신호 발생부(154)로부터 출력되는 카운팅 제어신호에 따라 국부 발진기(120)를 조절하기 위한 전압을 출력하고, 또한 카운팅 제어신호 발생부(154)는 F/V 변환부(143)로부터 출력되는 전압에 따라 카운팅 제어신호를 발생하기 때문에, 본 발명에서는 F/V 변환부(143)의 출력 전압을 구동제어신호 발생부(152)와 카운팅 제어신호 발생부(153)에 병렬로 인가하되, 카운팅 제어신호 발생부(153)로 인가되는 전압을 전압샘플 홀더(153)를 통해 지연시켜 전달함으로써, 이전에 송출한 펄스와 기준전압 발생부(151)의 전압을 비교할 수 있도록 하기 위한 것이다.
카운팅 제어신호 발생부(154)는, 전압샘플 홀더(153)를 통해 지연되어 입력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 카운팅 다운신호(Cpunting Down Signal)를 초단파발진 조절기(160)로 출력하는 제 3 비교기(154-1)와, 전압샘플 홀더(153)를 통해 지연되어 입력되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 카운팅 업신호(Cpunting Up Signal)를 초단파발진 조절기(160)로 출력하는 제 4 비교기(154-2)를 구비한다.
제 3 및 제 4 비교기(154-1, 154-2)는 병렬로 배치되고 각각 두 개의 입력단을 갖는다. 여기서, 제 3 및 제 4 비교기(154-1, 154-2)의 입력단 중에 하나의 입력단은 전압샘플 홀더(153)의 출력단에 공통 연결되고, 다른 하나의 입력단은 기준전압 발생부(151)의 출력단에 공통 연결된다.
이와 같은 구조를 갖는 제 3 비교기(154-1)는 전압샘플 홀더(153)를 통해 지 연되어 인가되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여, 비교결과 기준전압이 작으면, 카운팅 다운신호를 초단파발진 조절기(160)로 출력한다.
이렇게 제 3 비교기(154-1)로부터 카운팅 다운신호가 출력되면, 초단파발진 조절기(160)는 카운팅 다운신호에 의해 제어되어 제 1 및 제 2 혼합기(131, 141)에 입력되는 초단파 주파수를 낮추도록 국부 발진기(120)를 제어한다. 이는 주변 환경에 의해 송수신 고주파신호가 정상적 일때보다 커진 경우 이를 변환시킨 수신 중간주파수신호 역시 정상적인 주파수보다 커지게 되므로, 초단파발진 조절기(160)가 카운팅 다운신호에 따라 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수를 비교적 낮게 조절하여 수신 중간주파신호가 일정한 주파수를 갖도록 하는 것이다.
그리고, 제 4 비교기(154-2)는 전압샘플 홀더(153)를 통해 지연되어 인가되는 전압과 기준전압 발생부(151)로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여, 비교결과 기준전압이 크면, 카운팅 업신호를 초단파발진 조절기(160)로 출력한다.
이렇게 제 4 비교기(154-2)로부터 카운팅 업신호가 출력되면, 초단파발진 조절기(160)는 카운팅 다운신호에 의해 제어되어 제 1 및 제 2 혼합기(131, 141)에 입력되는 초단파 주파수를 높이도록 국부 발진기(120)를 제어한다. 이는 주변 환경에 의해 송수신 고주파신호가 정상적 일때보다 작아진 경우 이를 변환시킨 수신 중간주파수신호 역시 정상적인 주파수보다 작아지게 되므로, 초단파발진 조절기(160)가 카운팅 업신호에 따라 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수를 비교적 크게 조절하여 수신 중간주파신호가 정해진 주파수를 갖도록 하는 것이다.
초단파발진 조절기(160)는, 구동제어신호 발생부(152)로부터 출력되는 인에이블신호에 의해 구동되어 카운팅 제어신호 발생부(154)로부터 출력되는 카운팅 제어신호에 따라 미리 설정된 데이터들을 카운팅하여 카운팅한 데이터 값을 출력하는 카운터(161)와, 구동제어신호 발생부(152)로부터 출력되는 인에이블신호에 의해 구동되어 카운터(161)로부터 출력되는 데이터를 래치(Latch)시켜 출력하는 래치부(162)와, 구동제어신호 발생부(152)로부터 출력되는 인에이블신호에 의해 구동되어 래치부(162)로부터 출력되는 디지털 데이터를 아날로그신호인 전압으로 변환시켜 국부 발진기(120)로 출력하는 D/A 컨버터(163)를 구비한다.
카운터(161)는 제 3 비교기(154-1)로부터 카운팅 다운신호가 입력되면 소정의 데이터를 다운시켜 래치부(162)로 출력하되, 예를 들어 카운팅 다운신호가 한번 입력되면 소정의 데이터를 한번만 다운시키고, 카운팅 다운신호가 n번 입력되면 소정의 데이터를 n번 다운시켜 출력한다. 이렇게, 카운터(161)가 소정의 데이터를 다운시켜 출력하게 되면, D/A 컨버터(163)에 의해 변환되어 출력되는 전압의 크기도 작아지되, 카운터(161)의 다운 카운팅 횟수에 비례하여 D/A 컨버터(163)의 출력 전압도 작아진다.
이와 같이 D/A 컨버터(163)의 출력 전압이 작아지면, 이 전압의 크기에 비례하여 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수도 작아지게 되고, 이에 따라 제 1 및 제 2 혼합기(131, 141)로부터 출력되는 중간주파수신호의 주파수도 초단파 주파수에 비례하여 달라진다.
이와 같은 다운 카운팅 과정은 주변 환경에 의해 송수신 고주파신호가 작아 짐으로써 수신 중간주파수신호의 주파수가 정해진 주파수일 때보다 달라진 것을 보상하여 주기 위해 수행되는 것이다.
그리고, 카운터(161)는 제 4 비교기(154-2)로부터 카운팅 업신호가 입력되면 소정의 데이터를 업시켜 래치부(162)로 출력하되, 예를 들어 카운팅 업신호가 한번 입력되면 소정의 데이터를 한번만 업시키고, 카운팅 업신호가 n번 입력되면 소정의 데이터를 n번 업시켜 출력한다. 이렇게, 카운터(161)가 소정의 데이터를 업시켜 출력하게 되면, D/A 컨버터(163)에 의해 변환되어 출력되는 전압의 크기도 커지되, 카운터(161)의 업 카운팅 횟수에 비례하여 D/A 컨버터(163)의 출력 전압도 커진다.
이와 같이 D/A 컨버터(163)의 출력 전압이 커지면, 이 전압의 크기에 비례하여 국부 발진기(120)로부터 발진되는 초단파 주파수도 커지게 되고, 이에 따라 제 1 및 제 2 혼합기(131, 141)로부터 출력되는 중간주파수신호의 주파수도 초단파 주파수에 비례하여 달라진다.
이와 같은 업 카운팅 과정은 주변 환경에 의해 송수신 고주파신호가 변화함으로써 수신 중간주파수신호의 주파수가 정상적일 때보다 달라진 것을 보상하여 주기 위해 수행되는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 주변 환경에 의해 송수신 고주파신호가 변화됨으로 인해 수신 중간주파수신호의 주파수가 변화될 때, 이를 자동으로 보상하여 주기 위한 것으로, 이러한 본 발명의 기술적 사상은 고주파신호를 이용하는 레이더나 각종 통신 스템 등에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 기술 사상이 무선통신 시스템에 적용될 경우, 주변 환경 에 의해 송신부의 주파수 변화가 발생되더라도 수신 중간주파수신호나 기저대역신호를 정확히 검출함으로써, 사용자들에게 양질의 통신 서비스를 제공할 수 있을 것이다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 레이더나 통신 시스템에서 수신 중간주파수를 자동으로 조절함으로써, 고주파신호의 변화에 관계없이 중간주파수를 항상 일정하게 유지시켜 주고, 이로 인해 수신 중간주파수신호를 정확히 검출할 수 있다.

Claims (11)

  1. 고주파 발진기로부터 발진되는 고주파신호를 외부로 송신하고, 외부로부터 수신되는 고주파신호를 중간주파수신호로 변환하는 주파수 송수신 장치에 있어서,
    입력되는 초단파발진 조절용 전압의 크기에 비례하는 초단파 주파수를 발진하기 위한 국부 발진기;
    외부로부터 수신되는 고주파신호를 상기 국부 발진기로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수신호로 변환시켜 출력하는 제 1 중간주파수 처리기;
    상기 고주파 발진기로부터 발진되는 고주파신호를 상기 국부 발진기로부터 발진되는 초단파 주파수와 혼합하여 고주파신호를 초단파 주파수에 비례하는 중간주파수로 변환시키고, 변환한 중간주파수를 전압으로 변환시켜 출력하는 제 2 중간주파수 처리기;
    상기 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압의 크기에 따라 상기 국부 발진기의 초단파 발진을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기; 및
    상기 제어신호 발생기로부터 발생되는 제어신호에 따라 초단파발진 조절용 전압을 상기 국부 발진기로 출력하는 초단파발진 조절기
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 중간주파수 처리기는,
    상기 국부 발진기로부터 발진된 초단파 주파수와 외부로부터 수신되는 고주파신호를 혼합하여 고주파신호를 중간주파수로 변환하기 위한 제 1 혼합기; 및
    상기 제 1 혼합기로부터 출력되는 중간주파수신호를 필터링하여 중간주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 제 1 대역통과필터
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 중간주파수 처리기는,
    상기 국부 발진기로부터 발진된 초단파 주파수와 상기 고주파 발진기의 샘플 전력이 갖는 고주파신호를 혼합하여 고주파신호를 중간주파수로 변환하기 위한 제 2 혼합기;
    상기 제 2 혼합기로부터 출력되는 중간주파수신호를 필터링하여 중간주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 제 2 대역통과필터; 및
    상기 제 2 대역통과필터를 통과한 중간주파수를 전압으로 변환시키기 위한 F/V 변환부
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호 발생기는,
    중간주파수의 조절에 이용되는 기준전압을 발생하기 위한 기준전압 발생부;
    상기 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압과 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압의 동일 여부를 비교하여 비교결과에 따라 상기 초단파발진 조절기의 구동을 제어하기 위한 구동제어신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하는 구동제어신호 발생부;
    상기 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압을 지연시켜 출력하는 전압샘플 홀더; 및
    상기 전압샘플 홀더를 통해 지연되어 전달되는 전압과 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 상기 초단파발진 조절기의 데이터 카운팅 동작을 제어하기 위한 카운팅 제어신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하는 카운팅 제어신호 발생부
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동제어신호 발생부는,
    상기 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압과 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압의 동일 여부를 비교하여 비교결과에 따라 하이신호 또는 로우신호를 출력하는 제 1 및 제 2 비교기; 및
    상기 제 1 및 제 2 비교기로부터 출력되는 신호들을 논리합하여 상기 초단파발진 조절기의 구동을 제어하기 위한 인에이블신호 또는 디스에이블신호를 상기 초 단파발진 조절기로 출력하는 논리합 게이트
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 비교기는 각각, 상기 제 2 중간주파수 처리기로부터 출력되는 전압과 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압의 동일 여부를 비교하여, 비교결과 두 개의 전압이 동일하면 로우신호를 상기 논리합 게이트로 출력하고, 비교결과 두 개의 전압이 다르면 하이신호를 상기 논리합 게이트로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 송수신 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 논리합 게이트는, 상기 제 1 및 제 2 비교기로부터 로우신호가 입력되면 두 개의 로우신호를 논리합하여 논리합의 결과인 디스에이블신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하고, 상기 제 1 및 제 2 비교기로부터 하이신호가 입력되면 두 개의 하이신호를 논리합하여 논리합의 결과인 인에이블신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 송수신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 카운팅 제어신호 발생부는,
    상기 전압샘플 홀더를 통해 지연되어 입력되는 전압과 상기 기준전압 발생부 로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 카운팅 다운신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하는 제 3 비교기; 및
    상기 전압샘플 홀더를 통해 지연되어 입력되는 전압과 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 카운팅 업신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하는 제 4 비교기
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전압샘플 홀더를 통해 지연되어 인가되는 전압이 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압보다 크면, 상기 제 3 비교기는 카운팅 다운신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하고,
    상기 전압샘플 홀더를 통해 지연되어 인가되는 전압이 상기 기준전압 발생부로부터 출력되는 기준전압보다 작으면, 상기 제 4 비교기는 카운팅 업신호를 상기 초단파발진 조절기로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 송수신 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 초단파발진 조절기는,
    상기 구동제어신호 발생부로부터 출력되는 인에이블신호에 의해 구동되어 상기 카운팅 제어신호 발생부로부터 출력되는 카운팅 제어신호에 따라 소정의 데이터들을 카운팅하여 카운팅한 데이터 값을 출력하는 카운터;
    상기 구동제어신호 발생부로부터 출력되는 인에이블신호에 의해 구동되어 상기 카운터로부터 출력되는 데이터를 래치시켜 출력하는 래치부; 및
    상기 구동제어신호 발생부로부터 출력되는 인에이블신호에 의해 구동되어 상기 래치부로부터 출력되는 디지털 데이터를 초단파발진 조절용 전압으로 변환시켜 상기 국부 발진기로 출력하는 D/A 컨버터
    를 포함하는 주파수 송수신 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 카운터는, 상기 제 3 비교기로부터 카운팅 다운신호가 출력되면 소정의 데이터를 다운시켜 출력하고, 상기 제 4 비교기로부터 카운팅 업신호가 출력되면 소정의 데이터를 업시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 송수신 장치.
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