KR100610820B1 - Apparatus for Locking Phase - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항행용 무선 송신 시스템에서 송출 신호의 위상을 고정하기 위한 장치로서, PLL(phase locked loop)로 이루어지며, 반송파를 제공하는 신호 발생기; 상기 신호 발생기에서 출력되는 신호의 위상을 천이시키는 위상 변위기(phase shifter); 상기 위상 변위기에서 출력되는 신호를 메시지 신호의 진폭에 따라 변화시키는 진폭 변조기; 상기 진폭 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하는 전력 증폭기; 상기 신호 발생기에서 출력되는 시작 신호와 상기 전력 증폭기에서 출력되는 최종 신호의 위상을 비교하는 위상 비교기; 상기 신호 발생기에서 출력되는 신호의 일부를 상기 위상 비교기로 분기시키고, 나머지를 위상 변위기로 분기시키는 전력 분배기; 및 상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호의 일부를 추출하여 상기 위상 비교기로 분기시키는 커플러를 포함하되, 상기 위상 변위기는 상기 위상 비교기에서 검출되는 시작 신호와 최종 신호의 위상 차이에 상응하여 상기 진폭 변조기로 입력되는 신호의 위상을 천이시키는 위상 고정 장치가 제공된다. 본 발명에 따르면, 시작 신호와 최종 신호의 위상을 비교하여 위상 변위기에서 위상이 제어된 신호를 출력하고, 이렇게 제어된 신호가 진폭 변조 및 증폭 과정을 거치게 함으로써, 안테나를 통해 송출되는 신호의 위상을 고정할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 본 발명은 위상 변화에 대해 민감한 특성을 보이는 DVOR 시스템에서 위상이 고정된 신호를 송출할 수 있도록 함으로써, 항공기의 안전한 운행을 보장할 수 있다는 장점이 있다. The present invention relates to a device for fixing a phase of a transmission signal in a navigation wireless transmission system, comprising: a signal generator (PLL) configured to provide a carrier; A phase shifter for shifting the phase of the signal output from the signal generator; An amplitude modulator for changing the signal output from the phase shifter according to the amplitude of the message signal; A power amplifier for amplifying the signal output from the amplitude modulator; A phase comparator for comparing a phase of a start signal output from the signal generator and a final signal output from the power amplifier; A power divider for branching a portion of the signal output from the signal generator to the phase comparator and branching the remainder to a phase shifter; And a coupler extracting a part of the signal output from the power amplifier and branching the phase comparator to the phase comparator, wherein the phase shifter is input to the amplitude modulator corresponding to a phase difference between the start signal and the final signal detected by the phase comparator. A phase lock is provided for shifting the phase of a signal to be transmitted. According to the present invention, a phase controlled signal is output from a phase shifter by comparing a phase of a start signal and a final signal, and the controlled signal is subjected to an amplitude modulation and amplification process, thereby outputting a phase of a signal transmitted through an antenna. There is an advantage that can be fixed. In particular, the present invention has the advantage that the safe operation of the aircraft by ensuring that the phase fixed signal can be transmitted in the DVOR system exhibiting a sensitivity to the phase change.

AM, 무선 송신 장치, 전력 증폭기, 진폭 변조기, 위상 변위기, 위상 비교기, PLL(Phase Locked Loop)AM, radio transmitter, power amplifier, amplitude modulator, phase shifter, phase comparator, phase locked loop (PLL)

Description

위상 고정 장치{Apparatus for Locking Phase} Phase lock device {Apparatus for Locking Phase}             

도 1은 종래기술에 따른 항행용 무선 송신 장치의 회로 구성을 도시한 도면.1 is a view showing a circuit configuration of a radio transmitting apparatus for navigation according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위상 고정 장치의 회로 구성을 도시한 도면. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of a phase lock device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 신호 발생기 내부의 회로 구성을 도시한 도면.3 illustrates a circuit configuration inside a signal generator according to the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100, 200 : 신호 발생기 102, 210 : 진폭 변조기100, 200: signal generator 102, 210: amplitude modulator

104, 212 : 전력 증폭기 204, 300 : 위상 비교기104, 212: power amplifier 204, 300: phase comparator

206, 302 : 저역 통과 여파기(LPF) 208 : 위상 변위기206, 302: low pass filter (LPF) 208: phase shifter

본 발명은 위상 고정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항공기의 항행 을 위한 표지시설에 사용되는 DVOR(Doppler Very high frequency Omni directional Range) 시스템에서 위상 변위기(Phase shifter)를 변조기 및 증폭기 앞단에 배치하여 위상이 고정된 신호를 송출할 수 있도록 함으로써, 안정적인 전파 품질을 제공할 수 있는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase lock device, and more particularly, a phase shifter is disposed in front of a modulator and an amplifier in a DVOR (Doppler Very high frequency Omni directional Range) system, which is used for a marking facility for navigation of an aircraft. The present invention relates to a device capable of providing a stable radio wave quality by allowing a signal having a phase fixed to be transmitted.

과거에는 주로 유선을 이용한 통신 방법이 사용되었으나, 통신 기술의 발달로 근래에는 전자기파를 이용한 무선 통신 방법이 주로 사용되고 있다.In the past, mainly a wired communication method has been used, but in recent years, wireless communication methods using electromagnetic waves have been mainly used due to the development of communication technology.

무선 통신은 송신 장치에서 원 신호인 메시지 신호를 변조 및 증폭하여 무선으로 송출하고, 원격지에 위치한 수신 장치가 이를 수신하고, 수신 신호를 복조하는 방식으로 이루어진다. Wireless communication is performed by modulating and amplifying a message signal, which is an original signal, by a transmitting device, and transmitting the message signal wirelessly, by receiving a remote device receiving the signal and demodulating the received signal.

무선 통신의 영역은 날로 확대되어 가고 있으며, 무선 통신은 무선 휴대전화 및 무선 인터넷 등의 발달을 촉진시켜 인간 생활에 직접적인 편리함을 제공하고 있다. The area of wireless communication is expanding day by day, and wireless communication has provided direct convenience to human life by promoting the development of wireless mobile phones and wireless Internet.

한편, 근래에는 무선 통신 방식이 항공기의 항행을 위해서도 사용되고 있는데, 그 대표적인 시스템이 DVOR(doppler Very high frequency Omni directional Range : 도플러 전방향 표지시설) 시스템이다. On the other hand, in recent years, a wireless communication method is also used for the navigation of the aircraft, the representative system is the DVOR (doppler Very high frequency Omni directional Range: Doppler omnidirectional indicator system) system.

DVOR 시스템은 운항중이 항공기에 진폭 변조된 항법용 무선신호를 전송하여 항공기의 현재 위치, 비행방향 등의 정보를 제공하는 항공기 유도 시스템으로서, 2개의 30Hz 신호인 기준위상신호와 가변위상신호를 이용하여 항공기 유도 기능을 수행한다.The DVOR system is an aircraft guidance system that transmits amplitude-modulated navigation radio signals to an aircraft during operation and provides information on the current position and flight direction of the aircraft.It uses two 30Hz signals, the reference phase signal and the variable phase signal. Perform aircraft guidance functions.

DVOR 시스템에 있어서, 기준위상신호는 30Hz 정현파 신호로 진폭 변조된 반 송파에 의해 얻어지며, 이 신호가 전 방향으로 복사된다. 또한, 가변위상신호는 진폭 변조된 반송파와 10KHz의 차이가 있는 부반송파로 반송파를 진폭 변조하여 얻어지는데, 이 신호는 측파대 안테나로부터 분리되는 상측파대 및 하측파대 신호의 공간합성에 의해 주파수 변조된다. In a DVOR system, the reference phase signal is obtained by a carrier wave modulated with a 30 Hz sinusoidal signal, which is radiated in all directions. In addition, the variable phase signal is obtained by amplitude modulating a carrier wave with a subcarrier having a difference of 10 KHz from an amplitude modulated carrier wave, which is frequency modulated by the spatial synthesis of the upper and lower band signals separated from the side band antenna.

이러한 기준위상신호와 가변위상신호를 항공기의 수신기에서 수신하고, 이들 신호의 위상 차이를 결정함으로써, 항공기의 현재 위치, 항로 등을 확인할 수 있게 되는 것이다. By receiving the reference phase signal and the variable phase signal at the receiver of the aircraft, and determine the phase difference of these signals, it is possible to check the current position, the route and the like of the aircraft.

도 1은 종래기술에 따른 항행용 무선 송신 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a radio navigation apparatus for navigation according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 항행용 무선 송신 장치는 신호 발생기, 변조기, 전력 증폭기 및 안테나로 이루어져 있었다. As shown in FIG. 1, the conventional navigation wireless transmitter includes a signal generator, a modulator, a power amplifier, and an antenna.

신호 발생기(100)는 원 신호가 원격지까지 전송될 수 있도록 하는 특정 주파수의 반송파를 발생시키는 장치이다. 이처럼 신호 발생기(100)에서 특정 주파수의 반송파가 출력되고, 변조기(102)에서 특정 주파수의 반송파에 메시지 신호를 싣는 과정인 변조가 이루어진다. 이 후, 변조된 신호가 전력 증폭기(104)를 통해 증폭되고, 증폭된 신호가 안테나(106)를 통해 송출된다.The signal generator 100 is a device for generating a carrier of a specific frequency to enable the original signal to be transmitted to a remote location. As such, a carrier of a specific frequency is output from the signal generator 100, and a modulation is performed in which a modulator 102 loads a message signal on a carrier of a specific frequency. Thereafter, the modulated signal is amplified through the power amplifier 104, and the amplified signal is sent out through the antenna 106.

무선 송수신 장치가 서로 통신을 하기 위해서는 일정한 주파수의 신호를 송수신하여야 하는데, 종래의 항행용 무선 통신에서는 신호 발생기(100)만을 PLL(phase locked loop) 구조로 구성하여 위상이 고정된 반송파를 출력하도록 하였다. In order to communicate with each other, the radio transceivers must transmit and receive signals of a certain frequency. In the conventional radio communication for navigation, only the signal generator 100 is configured in a PLL (phase locked loop) structure to output a phase-locked carrier wave. .

그러나 상기한 바와 같이, 무선 통신을 하기 위해, 신호의 변조와 증폭과 같은 신호의 가공 과정을 거치게 되는데, 이러한 가공 과정에서 바람직하지 못한 위 상 잡음이 발생하는 문제점이 있었다. However, as described above, in order to perform wireless communication, a signal is processed, such as modulation and amplification of the signal, and there is a problem in that undesirable phase noise is generated during this processing.

즉, 신호 발생기(100)에서 위상이 고정된 신호를 출력하더라도 변조기(102)에서 신호가 진폭 변조 또는 주파수 변조되는 과정에서 위상이 따라 변화하며, 전력 증폭기(104)에서 증폭되는 과정에서 발생하는 열에 의해 신호의 위상이 변화하는 문제가 발생한다. 뿐만 아니라, 주기적인 신호를 송출하는 경우, 시간에 따라 신호의 위상이 계속적으로 변화하는 문제가 발생한다.In other words, even if the signal generator 100 outputs a signal whose phase is fixed, the modulator 102 changes according to the phase in the process of amplitude modulation or frequency modulation, and the heat generated in the process of being amplified by the power amplifier 104. This causes a problem that the phase of the signal changes. In addition, when transmitting a periodic signal, a problem occurs that the phase of the signal continuously changes over time.

일반적으로, 무선 진폭 변조(AM) 송신 장치는 단지 진폭만을 변조하고 주파수는 조정하지 않아 위상 잡음에 둔감하기 때문에, 위와 같은 위상 잡음, 즉, 위상이 흔들리는 현상에 대해서 별다른 고려를 하지 않았다. In general, radio amplitude modulation (AM) transmitters are insensitive to phase noise because they only modulate amplitude and do not adjust frequency, so there is little consideration for such phase noise, i.e., phase sway.

그러나 전술한 바와 같은, 항공기의 항행을 위한 DVOR 시스템은 진폭 변조를 이용하여 신호를 송출 할지라도 부반송파로 이루어진 가변위상신호가 상측파대 및 하측파대 신호의 공간 합성에 의해 얻어지며, 항공기의 수신기에서 기준위상신호와 가변위상신호의 위상 차이를 이용하여 현재위치를 파악하기 때문에, 위상 잡음에 매우 민감한 특성을 보이게 된다. 따라서 항행용 무선 송신 장치에서 위상이 계속적으로 변하면서 무선신호가 송출되는 경우, 항공기의 수신기에서 경로를 잘못 판단하여 치명적인 사고가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다. However, as described above, in the DVOR system for navigation of an aircraft, even if a signal is transmitted using amplitude modulation, a variable phase signal composed of subcarriers is obtained by spatial synthesis of upper and lower band signals, and is referred to at the receiver of the aircraft. Since the current position is determined using the phase difference between the phase signal and the variable phase signal, the signal is very sensitive to phase noise. Accordingly, when a radio signal is transmitted while the phase is continuously changed in a navigation wireless transmitter, a fatal accident may occur by incorrectly determining a path at a receiver of an aircraft.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 항행용 무선 송신 장치 자체를 PLL(Phase locked loop) 형태로 구성함으로써, 항행용 무선 송신 장치에서 송출되는 신호의 위상을 고정할 수 있는 장치를 제안하고자 한다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, by configuring the navigation wireless transmitter itself in the form of a phase locked loop (PLL), the device capable of fixing the phase of the signal transmitted from the navigation wireless transmission device I would like to propose.

본 발명의 다른 목적은 진폭 변조기 및 전력 증폭기 앞단에 위치한 위상 변위기에서 시작 신호와 최종 신호를 서로 비교하여 위상이 제어된 신호를 출력함으로써, 신호의 이동 경로에서 발생할 수 있는 모든 종류의 위상 잡음을 개선할 수 있는 장치를 제안하는 것이다.
It is another object of the present invention to compare a start signal and a final signal with a phase shifter located in front of an amplitude modulator and a power amplifier to output a phase controlled signal, thereby eliminating any kind of phase noise that may occur in a signal's movement path. It is to propose a device that can be improved.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 항행용 무선 송신 시스템에서 송출 신호의 위상을 고정하기 위한 장치로서, PLL로 이루어지며, 반송파를 제공하는 신호 발생기; 상기 신호 발생기에서 출력되는 신호의 위상을 천이시키는 위상 변위기(phase shifter); 상기 위상 변위기에서 출력되는 신호를 메시지 신호의 진폭에 따라 변화시키는 진폭 변조기; 상기 진폭 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하는 전력 증폭기; 상기 신호 발생기에서 출력되는 시작 신호와 상기 전력 증폭기에서 출력되는 최종 신호의 위상을 비교하는 위상 비교기; 상기 신호 발생기에서 출력되는 신호의 일부를 상기 위상 비교기로 분기시키고, 나머지를 위상 변위기로 분기시키는 전력 분배기; 및 상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호의 일부를 추출하여 상기 위상 비교기로 분기시키는 커플러를 포함하되, 상기 위상 변위기는 상기 위상 비교기에서 검출되는 시작 신호와 최종 신호의 위상 차이에 상응하여 상기 신호 발생기로부터 입력되는 신호의 위상을 천이시키는 위상 고정 장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, an apparatus for fixing the phase of the outgoing signal in the navigation wireless transmission system, comprising a PLL, a signal generator for providing a carrier; A phase shifter for shifting the phase of the signal output from the signal generator; An amplitude modulator for changing the signal output from the phase shifter according to the amplitude of the message signal; A power amplifier for amplifying the signal output from the amplitude modulator; A phase comparator for comparing a phase of a start signal output from the signal generator and a final signal output from the power amplifier; A power divider for branching a portion of the signal output from the signal generator to the phase comparator and branching the remainder to a phase shifter; And a coupler extracting a portion of the signal output from the power amplifier and branching the phase comparator to the phase comparator, wherein the phase shifter is input from the signal generator corresponding to a phase difference between the start signal and the final signal detected by the phase comparator. A phase lock is provided for shifting the phase of a signal to be transmitted.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상 고정 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the phase lock apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위상 고정 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of a phase lock device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 위상 고정 장치는 신호 발생기(200), 전력 분배기(power divider)(202), 위상 비교기(204), 저역 통과 필터(LPF)(206), 위상 변위기(208), 진폭 변조기(210), 전력 증폭기(212), 커플러(214) 및 안테나(216)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the phase locker according to the present invention includes a signal generator 200, a power divider 202, a phase comparator 204, a low pass filter (LPF) 206, and a phase shift. Crunch 208, amplitude modulator 210, power amplifier 212, coupler 214, and antenna 216.

본 발명의 회로 구성의 이해를 더욱 용이하게 하기 위해, 일반적인 신호 발생기의 원리에 대해서 먼저 설명한다. In order to more easily understand the circuit configuration of the present invention, the principle of a general signal generator will be described first.

신호 발생기(200)는 원신호인 메시지 신호를 원격지로 전송할 수 있도록 하는 반송파를 출력하는 장치로서, 품질이 높은 전파를 송신하기 위해, 위상(및 주파수)이 고정된 신호를 출력하는 것이 필요하다. The signal generator 200 is a device for outputting a carrier wave to transmit a message signal, which is an original signal, to a remote location. In order to transmit high quality radio waves, the signal generator 200 needs to output a signal having a fixed phase (and frequency).

따라서 신호 발생기(200)는 주파수를 고정하기 위해, 즉, 출력되는 신호의 주파수가 흔들리는 것을 방지하기 위해 PLL(위상 고정 루프) 구조로 이루어진다. Therefore, the signal generator 200 has a PLL (phase locked loop) structure to fix the frequency, that is, to prevent the frequency of the output signal from shaking.

도 3은 신호 발생기 내부의 회로 구성을 도시한 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 발생기(200)는 위상 비교기(phase detecter)(300), 저역 통과 필터(302), VCO(voltage controlled oscillator)(304)를 포함할 수 있다. FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration inside the signal generator, and as shown in FIG. 3, the signal generator 200 includes a phase detecter 300, a low pass filter 302, and a voltage controlled VCO. oscillator) 304.

사용자가 주파수가 fvco(fvco는 하기의 fr과 동일한 값이다)인 신호를 출력하고자 하며, VCO(304)는 주파수 fp인 신호를 출력하였다고 가정한다. 여기서 VCO(304)는 인가되는 전압에 따라 다른 주파수를 가지는 신호를 출력할 수 있다. It is assumed that a user wants to output a signal having a frequency f vco (f vco is the same value as f r below), and the VCO 304 outputs a signal having a frequency f p . Here, the VCO 304 may output a signal having a different frequency according to the voltage applied.

VCO(304)에서 출력된 fp 신호의 일부가 피드백 루프에 의해 위상 비교기(300)로 입력된다. A portion of the f p signal output from the VCO 304 is input to the phase comparator 300 by a feedback loop.

위상 비교기(300)에는 VCO(304)에서 출력된 신호뿐만 아니라, 주파수가 fr인 기준 신호가 입력된다. 여기서, fr 상기의 fvco와 같은 주파수이다. In addition to the signal output from the VCO 304, the phase comparator 300 receives a reference signal having a frequency f r . Where f r is Above It is the same frequency as f vco .

위상 비교기(300)는 입력된 신호들의 주파수 차이를 검출하고, 그 차이에 상응하는 펄스를 출력한다. 펄스가 저역 통과 필터(302)를 통과하면서, 양 신호의 주파수 차이를 보상할 수 있는 전압신호로 변환된다. 이 전압신호가 VCO(304)에 인가됨으로써, VCO(304)에서 출력되는 신호의 주파수가 고정될 수 있다. The phase comparator 300 detects a frequency difference between the input signals and outputs a pulse corresponding to the difference. As the pulse passes through the low pass filter 302, it is converted into a voltage signal that can compensate for the frequency difference between both signals. By applying this voltage signal to the VCO 304, the frequency of the signal output from the VCO 304 can be fixed.

즉, 위상 비교기(300)는 fp가 fr(=fvco)보다 작은 경우에는 VCO(304)에 인가되는 전압을 크게 하고, 반대의 경우에는 전압을 작게 함으로써, VCO(304)에서 출력되는 신호의 주파수가 fvco로 고정될 수 있도록 한다.That is, the phase comparator 300 outputs from the VCO 304 by increasing the voltage applied to the VCO 304 when f p is smaller than f r (= f vco ), and decreasing the voltage on the contrary. Allow the frequency of the signal to be fixed at f vco .

본 발명은 상기한 바와 같은 신호 발생기 내부의 PLL 구조를 항행용 무선 송신 장치의 전체 회로 전체에 도입한 것으로서, 그 구성을 상세히 살펴보면 다음과 같다. The present invention introduces the above-described PLL structure inside the signal generator to the entire circuit of the navigation radio transmitter, and its configuration will be described in detail as follows.

전술한 바와 같이, 신호 발생기(200)는 PLL 구조로 이루어져 있어 주파수가 고정된 반송파를 제공한다. As described above, the signal generator 200 has a PLL structure to provide a fixed frequency carrier.

본 발명에 따르면, 신호 발생기(200)에서 출력되는 신호(이하 '시작 신호'라 한다)는 전력 분배기(202)를 거쳐 균등하여 배분되어 위상 비교기(204)와 위상 변위기(208)로 각각 입력된다.According to the present invention, a signal output from the signal generator 200 (hereinafter referred to as a 'start signal') is evenly distributed through the power divider 202 and input to the phase comparator 204 and the phase shifter 208, respectively. do.

상기에서는 전력 분배기(202)가 신호를 균등하게 분배한다고 하였으나, 이는 일예에 불과하며, 다양한 비율로 신호를 분배할 수 있다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다. In the above, although the power divider 202 evenly distributes the signal, this is merely an example, and it will be apparent to those skilled in the art that the signal may be distributed at various ratios.

위상 비교기(204)에는 신호 발생기(200)에서 출력되는 시작 신호만이 아니라, 도면에 도시된 바와 같이, 진폭 변조 및 전력 증폭과 같은 가공 과정을 거친 신호가 입력된다. The phase comparator 204 receives not only a start signal output from the signal generator 200 but also a signal that has been processed, such as amplitude modulation and power amplification, as shown in the figure.

전술한 바와 같이, 신호의 가공 과정에서는 필수적으로 위상 잡음이 발생할 수 있기 때문에, 위상 비교기(204)는 시작 신호와 최종 신호를 비교하여 양 신호의 위상 차이에 상응하는 전압신호를 출력한다.As described above, since phase noise may occur in the process of processing the signal, the phase comparator 204 compares the start signal and the final signal and outputs a voltage signal corresponding to the phase difference between the two signals.

위상 비교기(204)에서 위상 차이를 검출하는 방법에 대해서는 하기에서 상세하게 설명할 것이다. The method of detecting the phase difference in the phase comparator 204 will be described in detail below.

위상 차이를 나타내는 전압신호가 저역 통과 여파기(206)를 통과하여 위상 변위기(208)에 입력된다.A voltage signal representing the phase difference is input to the phase shifter 208 through the low pass filter 206.

위상 변위기(208)에는 상기한 바와 같은 시작 신호와 최종 신호의 위상 차이에 상응하는 신호뿐만 아니라, 전력 분배기(202)에서 분기된 시작 신호가 입력된다. The phase shifter 208 receives a start signal branched from the power divider 202 as well as a signal corresponding to the phase difference between the start signal and the final signal as described above.

위상 변위기(208)는 위상 비교기(204)에서 출력된 신호를 이용하여 전력 분배기(202)에서 직접 분기되어 입력된 시작 신호의 위상을 적절하게 변경한다.The phase shifter 208 uses the signal output from the phase comparator 204 to branch directly from the power divider 202 to appropriately change the phase of the input start signal.

위상 변위기(208)는 다양한 방법에 의해 구현될 수 있는데, Microstrip line의 길이를 조절하는 방법으로 위상 변위를 할 수 있으며, zero gain 증폭기 또는 all-pass 필터와 같은 형식으로 회로를 구성하여 위상 변위를 할 수도 있을 것이다. The phase shifter 208 can be implemented by various methods. The phase shifter can be phase shifted by adjusting the length of the microstrip line, and the phase shifter can be configured by configuring a circuit such as a zero gain amplifier or an all-pass filter. You might be able to

위상 변위기(208)에서 출력되는 신호가 변조기(210)로 입력되어 변조가 행해진다. The signal output from the phase shifter 208 is input to the modulator 210 to perform modulation.

전술한 바와 같이, 본 발명은 기준위상신호와 가변위상신호의 위상을 이용하여 항공기의 현재 위치, 비행 방향과 같은 정보를 제공하는 DVOR 시스템에 주로 적용될 수 있는 것으로서, 기준위상신호는 30Hz 정현파 신호로 진폭 변조된 반송파로 이루어진다. As described above, the present invention can be mainly applied to a DVOR system that provides information such as the current position and flight direction of the aircraft using the phases of the reference phase signal and the variable phase signal, and the reference phase signal is a 30 Hz sinusoidal signal. It consists of an amplitude modulated carrier.

따라서 본 발명에 따르면, 위상 변위기(208)에서 출력되는 신호에 대해 진폭 변조 과정이 수행된다.Therefore, according to the present invention, an amplitude modulation process is performed on the signal output from the phase shifter 208.

이후, 변조된 신호는 높은 에너지를 가지면서 원격지에 있는 송신 장치에 송출될 수 있도록 전력 증폭기(212)로 입력되어 증폭된다. Thereafter, the modulated signal is input to the power amplifier 212 and amplified so that the modulated signal can be sent to a remote transmission device with high energy.

전력 증폭기(212)는 신호를 증폭해주는 트랜지스터를 포함하는 회로로서, 원하는 특성이 나오도록 트랜지스터의 바이어스(bias) 조건을 정해준 다음, 그 바이어스에 의해 들어오는 전력을 입력신호 변화에 비례하는 형태로 출력한다.The power amplifier 212 is a circuit including a transistor for amplifying a signal. The power amplifier 212 sets a bias condition of a transistor so that a desired characteristic is obtained, and then outputs power input by the bias in a form proportional to a change in an input signal. .

즉, 전력 증폭기(212)는 입력신호 자체를 크게 하는 것이 아니라, 입력신호의 전압/전류 변화에 민감하게 바이어스 전력이 움직이게 함으로써, 결과적으로 입력신호를 확대 복사하는 것이다. That is, the power amplifier 212 does not enlarge the input signal itself, but moves the bias power sensitively to the voltage / current change of the input signal, thereby expanding and copying the input signal.

상기에서는 진폭 변조의 경우만을 설명하였으나, 이는 일예에 불과하며, 주파수 변조를 하여 신호를 송출할 수도 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이 다. Although only the case of amplitude modulation has been described above, this is only an example, and it will be apparent to those skilled in the art that a signal may be transmitted by performing frequency modulation.

전력 증폭기(212)에서 증폭된 신호는 커플러(coupler)(214)를 통과하는데, 커플러(214)는 증폭된 신호를 두 개의 특정 신호로 배분하는 기능을 하는 것으로서, 인접 선로끼리 서로 방출된 신호에너지가 상대방 선로에 간접 또는 직접적으로 유입되는 현상인 커플링 효과를 이용한다. 전력 증폭기(212)에서 증폭된 신호는 커플러(214)에 의해 안테나(216)로 출력되는 주 신호와 커플링 포트로 출력되는 커플링 신호(주 신호 및 커플링 신호가 최종 신호에 해당된다)로 분리된다. The signal amplified by the power amplifier 212 passes through a coupler 214. The coupler 214 distributes the amplified signal into two specific signals, and signal energy emitted from adjacent lines to each other. The coupling effect is used to indirectly or indirectly flow into the other track. The signal amplified by the power amplifier 212 is a main signal output from the coupler 214 to the antenna 216 and a coupling signal output from the coupling port (the main signal and the coupling signal correspond to the final signal). Are separated.

주 신호는 안테나(216)를 통해 원격지로 송출되며, 커플링 신호는 위상 비교기(204)로 궤환된다.The main signal is sent out remotely through the antenna 216 and the coupling signal is fed back to the phase comparator 204.

전술한 바와 같이, 변조 및 증폭 과정에서 신호의 위상 변화가 일어나게 된다. 특히, DVOR 시스템은 전력 증폭을 위해 100Watt 급 이상의 대 전력을 사용하기 때문에, 전력 증폭 과정에서 많은 열이 발생하게 되고, 이러한 열에 의해 위상 잡음이 현저하게 발생하게 된다. As described above, the phase change of the signal occurs during the modulation and amplification process. In particular, since the DVOR system uses a large amount of power of 100 Watt or more for power amplification, a large amount of heat is generated during the power amplification process, and phase heat is generated by the heat.

따라서 아무런 가공을 거치지 않은 시작 신호와 진폭 및 변조 과정을 거친 커플링 신호는 서로 위상 차이가 생기게 된다. Therefore, there is a phase difference between the unprocessed start signal and the coupled signal after amplitude and modulation.

위상이 다른 두 개의 신호가 위상 비교기(204)에 입력되면, 위상 비교기(204)는 이들 각각을 전압신호로 변환하고, 이들 신호를 서로 혼합하게 된다. When two signals having different phases are input to the phase comparator 204, the phase comparator 204 converts each of them into a voltage signal and mixes these signals with each other.

예를 들어, 시작 신호가 cos(ω1t+θr)이라 하고, 커플러 신호가 cos(ω1t+θp)인 경우, 위상 비교기(204)는 이 두 신호를 서로 혼합하여 아래의 수학식으로 표현되는 신호를 출력하게 된다. For example, if the start signal is cos (ω1t + θr) and the coupler signal is cos (ω1t + θp), the phase comparator 204 mixes the two signals with each other to obtain a signal represented by the following equation. Will print.

Figure 112004021373082-pat00001
Figure 112004021373082-pat00001

위와 같은 신호가 저역 통과 여파기(206)를 거치면서 고주파 신호는 걸러지고 저주파 신호만이 남게 된다. 즉, 높은 주파수 ω1을 가지는 성분이 제거되고, cos(θr-θp)만이 남게 되는 것이다. As the above signal passes through the low pass filter 206, the high frequency signal is filtered out and only the low frequency signal remains. That is, the component having a high frequency ω 1 is removed, leaving only cos (θ r -θ p).

이처럼 위상 차이에 따른 신호가 위상 변위기(208)로 입력됨으로써, 위상 변위기(208)가 시작 신호의 위상을 적절하게 변경할 수 있는 것이다. In this way, the signal according to the phase difference is input to the phase shifter 208, so that the phase shifter 208 can appropriately change the phase of the start signal.

도면에는 도시되어 있지 않지만, 저역 통과 여파기(206)를 통과한 신호는 아날로그부를 지나 위상 변위기(208)로 입력될 수 있다. Although not shown in the figure, the signal passing through the low pass filter 206 may be input to the phase shifter 208 past the analog portion.

아날로그부는 연산 증폭기로 이루어진 것으로서, 위상 차이에 비례하는 전압신호가 아날로그부로 입력되면, 아날로그부는 이 신호를 버퍼링(buffering) 및 증폭한 후 위상 변위기(208)로 출력한다. The analog unit is composed of an operational amplifier. When a voltage signal proportional to a phase difference is input to the analog unit, the analog unit outputs the signal to the phase shifter 208 after buffering and amplifying the signal.

아날로그부는 버퍼링 및 증폭뿐만 아니라, 합산하는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 수동으로 신호의 위상을 조정하고자 하는 경우, 아날로그부에 적절한 바이어스(bias) 전압이 인가되도록 하면, 아날로그부는 인가된 전압의 크기에 따라 출력신호를 조정할 수 있다. 이러한 구성으로 시작 신호의 위상을 수동으로 조정할 수도 있을 것이다. The analog unit may perform not only buffering and amplification but also summing. For example, if the user wants to manually adjust the phase of the signal, if the appropriate bias voltage is applied to the analog unit, the analog unit may adjust the output signal according to the magnitude of the applied voltage. This configuration may also manually adjust the phase of the start signal.

본 발명과 도 2에 도시된 PLL 구조를 서로 비교하면, 신호 발생기(200)는 위 상 비교기(204)에 기준 신호를 출력해주는 기능을 하는 것으로 볼 수 있으며, 위상 변위기(208)는 종래 PLL에서 시작 신호와 최종 신호의 주파수 차이를 보상할 수 있도록 하는 VCO(304)와 대응될 수 있다. Comparing the present invention with the PLL structure shown in FIG. 2, it can be seen that the signal generator 200 functions to output a reference signal to the phase comparator 204, and the phase shifter 208 is a conventional PLL. It may correspond to the VCO 304 to compensate for the difference in frequency between the start signal and the final signal.

따라서 본 발명에 따르면, 위상 변위기(208)가 이미 진폭 변조 및 전력 증폭에 의한 위상 변화를 고려하여 위상이 제어된 신호를 출력하기 때문에, 위상이 고정된 신호를 안정적으로 송출할 수 있게 된다. Therefore, according to the present invention, since the phase shifter 208 already outputs the phase controlled signal in consideration of the phase change by amplitude modulation and power amplification, it is possible to stably transmit the signal having a fixed phase.

예를 들어, 사용자가 위상이 θ로 고정된 신호를 송출하고자 하는데 진폭 변조 및 전력 증폭을 통해 시작 신호와 비교해서 +60°만큼의 위상 변화가 일어난다고 가정하면, 상기한 바와 같이, 위상이 θ인 시작 신호와 위상이 (θ+60°)인 커플러 신호가 위상 비교기(204)로 입력되고, 저역 통과 여파기(206)를 거치면서, +60°위상 차이에 상응하는 신호가 위상 변위기(208)로 입력된다. For example, suppose a user wants to transmit a signal whose phase is fixed to θ, but the amplitude change and power amplification cause a phase shift of + 60 ° compared to the start signal, as described above. A start signal and a coupler signal having a phase of (θ + 60 °) are input to the phase comparator 204, and pass through a low pass filter 206, whereby a signal corresponding to the + 60 ° phase difference is added to the phase shifter 208. ) Is entered.

이때, 위상 변위기(208)는 전력 분배기(202)로부터 위상 변위기(208)로 입력되는 시작 신호의 위상을 (θ-60)°로 변경한다. 이 신호가 진폭 변조 및 전력 증폭을 거치면서 +60°의 위상 변화가 일어나면, 최종적으로는 사용자가 원하는 θ의 위상을 가지는 신호를 안테나(118)를 통해 출력할 수 있게 되는 것이다. At this time, the phase shifter 208 changes the phase of the start signal input from the power divider 202 to the phase shifter 208 to (θ-60) °. When the signal undergoes amplitude modulation and power amplification, a phase change of + 60 ° occurs, and finally, a signal having a phase of a desired θ can be output through the antenna 118.

특히, 본 발명은 비행기 항행을 위한 주기적인 신호를 송출하는 DVOR 시스템에 적용될 수 있는 것으로서, 본 발명에 따르면, 시작 신호와 커플러 신호(최종 신호) 사이의 위상 차이를 검출하고, 그 위상 차이에 따라 시작 신호 자체의 위상을 변위시킴으로써, 진폭 변조 및 증폭 과정이 수행되더라도 최종적으로 출력되는 신호의 위상을 고정할 수 있으므로 비행기와 지상 시설 간에 안정적인 통신이 가능해 지게 된다. In particular, the present invention can be applied to a DVOR system for transmitting a periodic signal for flight navigation, according to the present invention, detects the phase difference between the start signal and the coupler signal (final signal), according to the phase difference By shifting the phase of the start signal itself, even if amplitude modulation and amplification are performed, the phase of the final output signal can be fixed, allowing stable communication between the plane and the ground facility.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 위상 고정 장치는 신호의 변조 및 증폭 과정에서 발생하는 위상 잡음을 적절하게 제거함으로써, 안정적인 항행용 무선 통신을 가능하게 하는 장점이 있다. As described above, the phase lock apparatus according to the present invention has an advantage of enabling stable navigation wireless communication by appropriately removing phase noise generated during signal modulation and amplification.

또한, 본 발명에 따르면, 주기적으로 무선 신호를 송수신하는 비행기의 항행을 위한 DVOR 시스템에서, 신호 발생기에서 출력되는 신호에 대해 진폭 변조기 및 전력 증폭기에 입력하기 전에 미리 위상을 제어함으로써, 위상이 고정된 신호를 송출할 수 있다는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, in a DVOR system for the flight of a plane that periodically transmits and receives a radio signal, the phase is fixed by controlling the phase before input to the amplitude modulator and the power amplifier for the signal output from the signal generator The advantage is that the signal can be sent.

또한, 본 발명에 따르면, 신호 발생기에서 출력되는 시작 신호와 시작 신호의 변조 및 증폭 과정 등을 거친 최종 신호를 서로 비교하여 위상을 변화시키기 때문에, 신호의 이동 경로에서 발생하는 여러 종류의 위상 변화를 모두 보상할 수 있다는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, since the phase is changed by comparing the start signal output from the signal generator with the final signal that has undergone the modulation and amplification of the start signal, etc., various kinds of phase changes occurring in the movement path of the signal can be avoided. All have the advantage of being able to compensate.

Claims (3)

항행용 무선 송신 시스템에서 송출 신호의 위상을 고정하기 위한 장치로서,An apparatus for fixing a phase of a transmission signal in a navigation wireless transmission system, PLL(Phase Locked Loop)로 이루어지며, 반송파를 제공하는 신호 발생기;A signal generator comprising a phase locked loop (PLL) and providing a carrier wave; 상기 신호 발생기에서 출력되는 신호의 위상을 천이시키는 위상 변위기(phase shifter);A phase shifter for shifting the phase of the signal output from the signal generator; 상기 위상 변위기에서 출력되는 신호를 메시지 신호의 진폭에 따라 변화시키는 진폭 변조기;An amplitude modulator for changing the signal output from the phase shifter according to the amplitude of the message signal; 상기 진폭 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하는 전력 증폭기;A power amplifier for amplifying the signal output from the amplitude modulator; 상기 신호 발생기에서 출력되는 시작 신호와 상기 전력 증폭기에서 출력되는 최종 신호의 위상을 비교하는 위상 비교기;A phase comparator for comparing a phase of a start signal output from the signal generator and a final signal output from the power amplifier; 상기 신호 발생기에서 출력되는 신호의 일부를 상기 위상 비교기로 분기시키고, 나머지를 위상 변위기로 분기시키는 전력 분배기; 및A power divider for branching a portion of the signal output from the signal generator to the phase comparator and branching the remainder to a phase shifter; And 상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호의 일부를 추출하여 상기 위상 비교기로 분기시키는 커플러를 포함하되, A coupler for extracting a part of the signal output from the power amplifier and branching the phase comparator, 상기 위상 변위기는 상기 위상 비교기에서 검출되는 시작 신호와 최종 신호의 위상 차이에 상응하여 상기 신호 발생기로부터 입력되는 신호의 위상을 천이시키는 것을 특징으로 하는 위상 고정 장치.And the phase shifter shifts a phase of a signal input from the signal generator corresponding to a phase difference between a start signal and a final signal detected by the phase comparator. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 위상 고정 장치는, The phase lock device, 상기 위상 비교기에서 출력되는 위상 차이를 나타내는 신호의 고주파 성분을 걸러내는 저역 통과 여파기;A low pass filter for filtering out high frequency components of a signal representing a phase difference output from the phase comparator; 상기 저역 통과 여파기에서 출력된 신호에 대해 버퍼링 및 증폭을 수행하는 아날로그부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 고정 장치.And an analog unit configured to buffer and amplify the signal output from the low pass filter.
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