KR100616664B1 - 고주파 모듈레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오디오 고주파신호를 영상 반송파 신호에 대해 단측파대 진폭 변조방식으로 변조시킴으로서 보다 많은 채널 할당이 가능한 고주파 모듈레이터에 관한 것으로서, 상기 고주파 모듈레이터는, 선택 채널의 중심주파수가 발생하도록 주파수 제어하는 RF PLL부; 상기 RF PLL부의 주파수 제어에 따라서 지시된 동일 주파수이면서 90도의 위상차를 갖는 직교(Quadrature) 반송파를 생성하는 RF 발진부; 베이스밴드의 오디오신호에 따라서 90도의 위상차를 갖는 오디오반송파의 주파수를 변환하여 직교(Quadrature)타입 FM변조 오디오신호를 출력하는 FM 변조부; 상기 FM 변조부의 주파수를 위상 제어하는 오디오 PLL부; 상기 FM 변조부로부터 출력되는 직교 FM 변조 오디오신호와 상기 RF 발진부로부터 제공된 직교 반송파를 합성하여 단측파대의 AM 변조 오디오신호를 출력하는 제1믹서부; 상기 베이스밴드의 비디오신호와 상기 RF발진부로부터 출력된 반송파중 한 신호를 혼합하여 AM 변조된 비디오신호를 출력하는 제2믹서부; 및 상기 제1믹서부에서 출력된 단측파대 AM 변조 오디오신호와 상기 제2믹서부터부로부터 출력된 AM 변조된 비디오신호를 하나의 신호로 합성하는 가산부를 포함하여 이루어진다.

고주파 모듈레이터, 양측파대(DSB), 단측파대, FM 변조, AM 변조, 비디오신호, 오디오 신호

Description

고주파 모듈레이터{RF modulator}

도 1은 종래의 고주파 모듈레이터 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 2는 종래 고주파 모듈레이터에서의 출력특성을 나타낸 주파수 스펙트럼도이다.

도 3은 본 발명에 의한 고주파 모듈레이터의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 4는 본 발명에 의한 고주파 모듈레이터의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : RF PLL부 22 : RF 발진부

23 : 오디오증폭부 24 : 오디오 PLL부

25 : FM 변조부 26,29 : 제1,2믹서부

27,30 : 제1,2로우패스필터 28 : 비디오 클램프부

31 : 가산부 32 : RF 증폭부

본 발명은 고주파 모듈레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오디오 고주파신호를 영상 반송파 신호에 대해 단측파대 진폭 변조방식으로 변조시킴으로써 보다 많은 채널 할당이 가능한 고주파 모듈레이터에 관한 것이다.

고주파 모듈레이터(Radio Frequency modulator)는 베이스밴드의 오디오 및 비디오신호를 텔레비젼과 같은 디스플레이 장치에서 재생가능하도록 소정의 지상파 방송의 소정 채널 신호로 변환하는 장치로서, 케이블 방송 수신기, 위성방송 수신기 등과 같은 셋탑 박스와, VTR, DVD와 같은 영상 재생 장치에 구비된다.

도 1은 종래의 고주파 모듈레이터 구성을 개략적으로 나타낸 블럭구성도로서, 상기 도 1을 참조하면, 고주파 모듈레이터(10)는, 베이스밴드의 아날로그 오디오신호를 소정 레벨로 증폭하는 오디오증폭부(11)와, 오디오신호의 FM 변조에 요구되는 오디오 반송파(5.5MHz 대역)를 제어하는 오디오PLL부(12)와, 상기 오디오 PLL부(12)의 제어에 따라서 상기 오디오증폭부(11)로부터 입력된 오디오신호 5.5MHz 대역의 주파수신호들로 FM(Frequency Modulation) 변조시키는 FM 변조부(13)와, 선택 채널의 중심 주파수에 대응하는 발진주파수가 생성되도록 주파수 발진을 제어하는 RF PLL부(14)와, 상기 RF PLL부(14)의 제어에 따라서 선택 채널의 중심 주파수의 반송파를 발생시키는 RF 발진부(15)와, 베이스밴드의 비디오신호를 입력받아 클램핑하는 비디오 클램프부(16)와, 상기 비디오 클램프부(16)와 FM 변조부(13)로부 터 인가된 비디오 신호 및 FM변조된 오디오신호를 상기 RF 발진부(15)로부터 제공된 고주파 대역의 반송파로 AM 변조하는 믹서부(17)와, 상기 믹서부(17)로부터 출력된 AM 변조 신호를 증폭하는 RF 증폭부(18)로 이루어진다.

상기 구성에 의하여, 고주파 모듈레이터(10)는 소정의 케이블 방송, 혹은 위성 방송에서 수신된 비디오 및 오디오신호, 또는 DVD, VTR 등에서 재생된 비디오 및 오디오신호에 대하여, 오디오신호를 FM 변조한 후 비디오신호와 함께 고주파 반송파의 중심주파수를 기준으로 AM 변조시켜, 선택 채널의 신호로 변환한다.

그런데, 오디오 반송파가 5.5MHz인 팔(PAL) 방식 채널 신호로 변환하는 경우, 오디오신호는 비디오 반송파를 기준으로 좌우 양측에 나타나는 양측파대 진폭변조된다.

즉, 종래의 고주파 모듈레이터로부터 출력되는 방송 신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 비디오 반송파의 중심 주파수(Fc)를 기준으로 좌우로 ±5.5MHz 대에 오디오 신호(+Fs,-Fs)가 나타난다. 더하여, 상기 낮은 주파수 대역에서는 -2Fs, -3Fs, -4Fs의 고조파가 나타난다.

따라서, 종래의 고주파 모듈레이터를 사용하는 경우, 상기와 같이 중심주파수(Fc)의 하측파대에 나타나는 오디오 고조파신호가 다른 채널 신호에 영향을 미치기 때문에, 하측파대에 연속적으로 인접된 2~3채널을 사용할 수 없으며, 결과적으로 채널 사용의 효율이 낮아지는 단점이 있었다.

또한, 미국의 미연방통신원회(Federal Communications Commission, FCC), 중국의 통신위원회(CCC) 등에서는 자국 산업의 보호를 위하여, 잔류 측파대(vestigial sideband, VSB) 방식의 비디오 및 오디오 신호의 출력을 규격화하고 있는데, 상기 VSB 방식은 현재 방송국 출력 신호의 규격으로서 양측파대 신호중 하측파대의 신호를 소정 크기 이하로 제거하여야 하는데, UHF 전 대역에 대한 채널신호를 출력하여야 하는 고주파 모듈레이터의 경우, 종래의 구성으로는 해당 규격을 만족시키기 어렵다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 비디오 신호와 오디오신호의 고주파 변조시, 오디오 신호를 단측파대 진폭 변조방식으로 변조시킴으로서 하측파대의 오디오변조신호로 인한 영향을 제거하여 사용가능한 채널 수를 더 증가시킬 수 있는 고주파 모듈레이터를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 베이스밴드의 비디오신호와 오디오신호를 선택채널의 고주파 반송파 신호로 진폭 변조하는 고주파 모듈레이터에 있어서,

선택 채널의 중심주파수가 발생하도록 주파수 제어하는 RF PLL부;

상기 RF PLL부의 주파수 제어에 따라서 지시된 동일 주파수이면서 90도의 위 상차를 갖는 직교(Quadrature) 반송파를 생성하는 RF 발진부;

상기 베이스밴드의 오디오신호에 따라서 90도의 위상차를 갖는 오디오반송파의 주파수를 변환하여 직교(Quadrature)타입 FM변조 오디오신호를 출력하는 FM 변조부;

상기 FM 변조부의 주파수를 위상 제어하는 오디오 PLL부;

상기 FM 변조부로부터 출력되는 직교 FM 변조 오디오신호와 상기 RF 발진부로부터 제공된 직교 반송파를 합성하여 단측파대의 AM 변조 오디오신호를 출력하는 제1믹서부;

상기 베이스밴드의 비디오신호와 상기 RF발진부로부터 출력된 반송파중 한 신호를 혼합하여 AM 변조된 비디오신호를 출력하는 제2믹서부; 및

상기 제1믹서부에서 출력된 단측파대 AM 변조 오디오신호와 상기 제2믹서부터부로부터 출력된 AM 변조된 비디오신호를 하나의 신호로 합성하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명에 의한 고주파 모듈레이터는, 베이스밴드의 아날로그 오디오신호를 소정 레벨로 증폭하여 상기 RF변조부로 인가하는 오디오증폭부; 상기 제1믹서부로부터 출력된 단측파대의 AM 변조된 오디오신호를 로우패스필터링하여 잡음을 제거한 후 가산부로 인가하는 제1로우패스필터부; 상기 제2믹서부로부터 출력된 AM 변조된 비디오신호를 로우패스필터링하여 잡음을 제거한 후 가산부로 인가하는 제2로우패스필터부; 및 상기 가산부로부터 출력된 AM변조 비디오/오디오 합성신호를 증폭하는 RF 증폭부를 추가로 포함할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 고주파 모듈레이터의 구성을 나타낸 블럭도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 고주파 모듈레이터(20)는, 선택 채널의 중심주파수가 발생되도록 주파수 제어하는 RF PLL부(21)와, 상기 RF PLL부(21)로부터의 제어에 따라서 설정된 주파수이며 90도의 위상차를 갖는 두 주파수신호를 생성하는 RF 발진부(22)와, 베이스밴드의 아날로그 오디오신호를 소정 레벨로 증폭하는 오디오증폭부(23)와, 상기 오디오 증폭부(23)로부터 출력된 오디오신호에 따라서 주파수 변화되는 90도의 위상차를 갖는 두 오디오반송파의 주파수를 변환하여 FM변조하는 FM 변조부(25)와, 상기 FM 변조부(25)의 주파수를 위상제어하는 오디오 PLL부(24)와, 상기 FM 변조부(25)로부터 출력되는 90도 위상차의 두 신호로 이루어진 FM 변조된 오디오신호와 상기 RF 발진부(22)로부터 제공된 90도 위상차의 두 신호로 반송파를 합성하여 단측파대의 AM 변조 오디오신호를 출력하는 제1믹서(26)와, 상기 제1믹서(26)로부터 출력된 단측파대의 AM 변조된 오디오신호를 로우패스필터링하여 잡음을 제거하는 제1로우패스필터부(27)와, 베이스밴드의 비디오신호를 클램핑하는 비디오 클램프부(28)와, 상기 비디오 클램프부(28)로부터 출력된 비디오신호와 상기 RF발진부(22)로부터 출력된 90도 위상차의 반송파중 하나를 혼합하여 AM 변조된 비디오신호를 출력하는 제2믹서(29)와, 상기 제2믹서(29)로부터 출력된 AM 변조된 비디오 신호를 로우패스필터링하여 잡음을 제거하는 제2로우패스필터부(30)와, 상기 제1로우패스필터부(27)에서 출력된 단측파대 AM 변조 오디오신호와 상기 제2로우패스필터부(30)로부터 출력된 AM 변조된 비디오신호를 합하는 가산부(31)와, 상기 가산부(31)로부터 출력된 AM변조 비디오/오디오 합성신호를 증폭하는 RF 증폭부(32)로 이루어진다.

상기 구성된 고주파 모듈레이터(20)의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

상기 고주파 모듈레이터(20)로 입력되는 신호는, 베이스밴드의 아날로그 신호인 오디오신호와 비디오 신호이다. 상기 오디오신호와 비디오 신호는 예를 들어, 수신된 케이블 또는 위성방송 신호를 이루는 오디오신호와 비디오신호, 또는 VTR 테이프에서 재생된 시간적으로 동기된 비디오 및 오디오신호이다.

상술한 두 신호중, 오디오신호는 오디오증폭부(23)를 통해 먼저 일정 수준의 크기로 증폭된다. 이러한 신호 증폭은 이후의 변조, 필터링등의 신호 처리에 있어서, 잡음을 영향을 줄이면서 신호 감쇄정도를 고려하여 이루어지는 것으로서, 미약한 신호를 소정 수준 이상의 크기로 증폭시킨다.

다음으로, 상기 오디오증폭부(23)로부터 출력된 오디오신호는 FM 변조부(25)로 입력되어 FM 변조된다. 이때, 상기 FM 변조부(25)는 발진주파수가 가변되는 직교 발진기(Quadrature oscillator)를 포함하여 이루어진 것으로서, 오디오 PLL부(24)의 주파수제어를 받아 상기 입력된 오디오신호에 따라서 상기 직교 발진기의 발진주파수가 가변되어, 입력된 오디오신호를 FM 변조시킨다. 이때, 상기 직교발진 기로부터 출력되는 신호는 90도의 위상차를 갖는 신호이므로, 상기 FM 변조부(25)로부터 출력된 FM 변조 신호는 주파수 특성은 동일하면서 위상차가 90도를 이루는 신호(이하 직교 FM 변조신호)가 된다.

상기 직교 FM 변조 신호는 제1믹서부(26)에서 선택된 채널의 고주파대역신호로 AM 변조된다.

다음으로, 상기 비디오신호는 FM 변조될 필요없이 직접 AM 변조되므로, 비디오 클램프부(28)에서 클램핑 처리된 후, 제2믹서부(29)로 입력되어 선택된 채널의 고주파 대역신호로 AM 변조된다.

상술한 제1,2믹서부(26,29)로는 각각 AM 변조될 신호(FM 변조 신호, 비디오 신호)가 입력됨과 동시에, 상기 신호를 AM 변조하기 위한 고주파 대역의 반송파가 입력된다. 상기 반송파는 RF 발진부(22)로부터 제공되는데, 상기 RF 발진부(22)는 RF PLL부(21)의 주파수 제어에 의하여, 선택된 채널에 대응하는 고주파(예를 들어, 채널의 중심주파수)의 반송파를 발생시킨다. 여기서, 상기 RF 발진부(22)는 90도의 위상차를 갖는 발진신호를 출력하는 직교 발진기(Quadrature Oscillator)로 구현된 것으로서, 주파수 특성은 동일하며 90도의 위상차를 갖는 두개의 반송파를 출력한다. 이때, 제1믹서부(26)로는 90도의 위상차를 갖는 두 반송파가 모두 인가되며, 제2믹서부(29)에는 90도 위상차를 갖는 두 반송파중 하나만이 인가된다.

따라서, 상기 제1믹서부(26)는 90도 위상차의 두 FM 변조신호와 90도 위상차의 반송파를 합성하게 되며, 여기서, 90도의 위상차를 갖는 두 신호는 상호 코사인 파와 사인파의 관계에 있게 되므로, 상기와 같이 주파수 합성시 서로 상쇄되면서, 결과적으로 상측파대의 AM 변조된 신호만 남게 된다. 즉, 상기 제1믹서부(26)에서는 5.5MHz의 FM 변조 오디오신호와 591.25MHz의 반송파를 합성하여, 596.75MHz의 단측파대 AM 변조신호를 출력한다.

그리고, 제2믹서부(29)는 비디오신호와 상기 RF 발진부(22)에서 제공된 하나의 반송파(즉, 사인파)를 합성하여, 고주파 대역(예를 들어 591.25MHz) 으로 변환된 AM 변조 비디오신호를 출력한다.

따라서, 상기 가산부(31)로부터 출력된 신호는 예를 들어, 중심주파수를 591.25MHz로 하는 비디오신호와 596.75MHz 대의 오디오신호로 이루어진 UHF 채널의 방송신호로서, RF 증폭부(32)에서 증폭된 후 출력된다.

상기와 같이, 제1,2믹서부(26,29)로부터 출력된 AM 변조된 오디오/비디오신호는 각각 제1,2로우패스필터부(27,30)에서 필터링된 후, 동시에 가산부(31)로 입력되어 단순 합성한다. 여기서의 합성은 각각의 주파수 및 진폭은 그대로 유지된 상태에서 하나의 전기신호로 합성되는 것을 나타낸다. 여기서, AM 변조된 비디오신호를 기준으로 하측파대에 위치한 신호들, 예를 들어, 도 3에 도시한, -Fs, -2Fs, -3Fs등이 발생되지 않으므로, 상기 신호들로 인해 사용하지 못하던 하측 인접 채널까지 사용할 수 있게 되어 채널 사용 효율을 높일 수 있으며, 더불어, 미국의 FCC, 중국의 CCC등에서 규정한 규격을 당연히 만족시킬 수 있게 된다.

도 4는 본 발명과 같이 구성된 고주파 모듈레이터의 시뮬레이션 결과를 보인 것으로서, 본 발명에 의한 고주파 모듈레이터의 출력신호를 측정하여 주파수 스펙트럼도로 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 특정 채널의 중심주파수 fc의 비디오신호가 소정 크기로 나타나며, 그 상측파대에 +fs의 오디오신호가 나타나는 것을 알 수 있다. 이때, 중심주파수 fc의 하측파대에는 어떤 신호도 나타나지 않는다. 상기로부터 본 발명에 의한 고주파 모듈레이터는 오디오신호를 단측파대 진폭 변조하고 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 작용하여 상기 RF 증폭부(32)로부터 출력된 신호는 텔레비젼 수신기등으로 입력되어, 텔레비젼 수상기를 통해 영상 및 음성으로 재생된다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 상기에 한정되지 않고 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않은 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 비디오/오디오신호를 소정 채널의 고주파 방송신호로 변조하는 고주파 모듈레이터에 있어서, 오디오신호가 비디오신호를 기준으로 단측파대 진폭 변조될 수 있으며, 그 결과, 하측파대의 오디오신호 고조파로 인한 악영향을 제거함으로서, 고주파 모듈레이터에서 발생가능한 채널의 수를 더 증가시킬 수 있으며, 더하여, 하측파대의 신호 크기를 제한하는 미국 및 중국등의 규 격을 자연히 만족시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 베이스밴드의 비디오신호와 오디오신호를 선택채널의 고주파 반송파 신호로 진폭 변조하는 고주파 모듈레이터에 있어서,

   선택 채널의 중심주파수 발진신호가 발생하도록 주파수 제어하는 RF PLL부;

   상기 RF PLL부의 주파수 제어에 따라서 지시된 동일 주파수이면서 90도의 위상차를 갖는 직교(Quadrature) 반송파를 생성하는 RF 발진부;

   상기 베이스밴드의 오디오신호에 따라서 90도의 위상차를 갖는 오디오반송파의 주파수를 변환하여 직교(Quadrature)타입 FM변조 오디오신호를 출력하는 FM 변조부;

   상기 FM 변조부의 주파수를 위상 제어하는 오디오 PLL부;

   상기 FM 변조부로부터 출력되는 직교 FM 변조 오디오신호와 상기 RF 발진부로부터 제공된 직교 반송파를 합성하여 단측파대의 AM 변조 오디오신호를 출력하는 제1믹서부;

   상기 베이스밴드의 비디오신호와 상기 RF발진부로부터 출력된 반송파중 한 신호를 혼합하여 AM 변조된 비디오신호를 출력하는 제2믹서부; 및

   상기 제1믹서부에서 출력된 단측파대 AM 변조 오디오신호와 상기 제2믹서부터부로부터 출력된 AM 변조된 비디오신호를 하나의 신호로 합성하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 모듈레이터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고주파 모듈레이터는

   베이스밴드의 아날로그 오디오신호를 소정 레벨로 증폭하여 상기 RF변조부로 인가하는 오디오증폭부;

   상기 제1믹서부로부터 출력된 단측파대의 AM 변조된 오디오신호를 로우패스필터링하여 잡음을 제거한 후 상기 가산부로 인가하는 제1로우패스필터부;

   상기 제2믹서부로부터 출력된 AM 변조된 비디오신호를 로우패스필터링하여 잡음을 제거한 후 상기 가산부로 인가하는 제2로우패스필터부; 및

   상기 가산부로부터 출력된 AM변조 비디오/오디오 합성신호를 증폭하는 RF 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 모듈레이터.

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