KR100621831B1 - Hybrid tunable filter device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼합형 가변 필터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 능동 소자를 이용하여 VHF 밴드 패스 필터 및 UHF 밴드 패스 필터를 최대한 집적화하여 구현함으로써, 조립 부품의 개수를 감소시켜 생산 인력 및 비용 부담을 줄이고, 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 혼합형 가변 필터 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치는 복수 개의 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성되고, 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 UHF 대역의 신호를 통과시키는 수동-LC 밴드 패스 필터와, 상기 튜닝 전압에 따라 상기 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 제 1, 제 2 VHF 대역의 신호를 각각 통과시키는 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터와, 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자와, 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자를 포함하며, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터를 구성하는 복수 개의 커패시터 및 저항, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터, 상기 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자, 상기 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자는 온칩(On-Chip)으로 집적된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a hybrid variable filter device, and more particularly, by implementing an integrated VHF band pass filter and a UHF band pass filter as much as possible by using an active element, thereby reducing the number of assembly parts to reduce production labor and cost burden The present invention relates to a hybrid variable filter device capable of simplifying a manufacturing process and improving productivity. A mixed variable filter device according to an embodiment of the present invention includes a passive-LC band pass filter including a plurality of inductors, capacitors, and resistors, and a UHF band signal among RF signals induced in the antenna according to a tuning voltage; First and second active band pass filters for passing signals of the first and second VHF bands of the RF signals induced by the antenna according to the tuning voltage, and first to third input switching elements; A plurality of capacitors and resistors, the first and second active band pass filters, the first to third input switching elements, the first to third output switching elements, the capacitors and resistors constituting the passive-LC band pass filter. The first to third output switching devices may be integrated on-chip.
튜너, 혼합형 가변 필터, 밴드 패스 Tuner, Mixed Variable Filter, Band Pass
Description
도 1은 종래의 필터 장치가 포함된 튜너를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a tuner including a conventional filter device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.2 is a schematic view showing a mixed variable filter device according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 능동 밴드 패스 필터를 세부적으로 나타낸 구성도이다.3A is a diagram illustrating in detail a first active band pass filter according to an embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 능동 밴드 패스 필터를 세부적으로 나타낸 구성도이다.3B is a diagram illustrating in detail a second active band pass filter according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동-LC 밴드 패스 필터를 세부적으로 나타낸 구성도이다.4 is a detailed block diagram illustrating a passive-LC band pass filter according to an embodiment of the present invention.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****
100: 혼합형 가변 필터 장치100: mixed variable filter device
110: 제 1 능동 밴드 패스 필터110: first active band pass filter
120: 제 2 능동 밴드 패스 필터120: second active band pass filter
130: 수동-LC 밴드 패스 필터130: Passive-LC Band Pass Filter
본 발명은 혼합형 가변 필터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 능동 소자를 이용하여 VHF 밴드 패스 필터 및 UHF 밴드 패스 필터를 최대한 집적화하여 구현함으로써, 조립 부품의 개수를 감소시켜 생산 인력 및 비용 부담을 줄이고, 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 혼합형 가변 필터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid variable filter device, and more particularly, by implementing an integrated VHF band pass filter and a UHF band pass filter as much as possible by using an active element, thereby reducing the number of assembly parts to reduce production labor and cost burden The present invention relates to a hybrid variable filter device capable of simplifying a manufacturing process and improving productivity.
일반적으로, 튜너는 안테나를 통해 RF(Radio Frequency) 신호를 입력 받아 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환한 후 이를 검파하여 비디오 신호와 오디오 신호로 분리하여 출력하는 장치를 말한다. 이러한 튜너에는 통상 전압을 역방향으로 가했을 경우에 다이오드가 가지고 있는 커패시턴스가 변화하는 성질을 이용하여 전압의 변화에 따라 발진 주파수를 변화시키는 버랙터 다이오드가 구비되어, 발진 주파수의 변화에 따라 TV 채널을 선택하게 된다. 이 때, 넓은 TV 수신 대역(약 50 ~ 900 ㎒)으로 인하여 버랙터 다이오드의 용량비가 부족해지는 현상을 피하기 위하여 VHF(Very High Frequency) 대역과, UHF(Ultra High Frequency) 대역으로 구분하여 튜너를 구성하고 있다.In general, a tuner is a device that receives a radio frequency (RF) signal through an antenna, converts it into an intermediate frequency (IF) signal, detects it, and separates the video signal into an audio signal. Such a tuner is equipped with a varactor diode that changes the oscillation frequency according to the voltage change by using the property that the capacitance of the diode changes when the voltage is applied in the reverse direction, and selects a TV channel according to the change of the oscillation frequency. Done. At this time, in order to avoid the phenomenon that the capacity ratio of the varactor diode is insufficient due to the wide TV reception band (about 50 to 900 ㎒), the tuner is divided into a VHF (Very High Frequency) band and a UHF (Ultra High Frequency) band. Doing.
도 1을 참조하여 종래의 필터 장치가 포함된 튜너에 대해서 설명한다. 도 1은 종래의 필터 장치가 포함된 튜너를 개략적으로 나타낸 구성도이다.A tuner including a conventional filter device will be described with reference to FIG. 1. 1 is a block diagram schematically illustrating a tuner including a conventional filter device.
안테나(10)로 유기되어 들어오는 RF 신호가 입력 필터(11)와, 필터 장치(20)와, 튜너 IC(30)를 통과하면서 어느 하나의 방송 주파수만이 선택되며, 선택된 RF 신호는 튜너 IC(30) 내부에 구비된 믹서에서 전압 제어 발진기 형태의 국부 발진기 (35) 발진 주파수와 혼합되어 IF 신호를 출력하게 된다. 튜너 IC(30)는 수정 발진기(31)로부터 생성된 기준 신호를 가지고 위상 고정 루프(Phase locked loop, 36)가 생성한 신호를 루프 필터(34)를 거쳐 저주파만 통과된 제어 신호로써 전압 제어 발진기(35)의 전압을 제어하여 소정의 발진 주파수가 생성되도록 한다. 튜너 IC(30)는 통상 5V, 33V를 구동전압으로 하고, 위상 고정 루프를 원하는 주파수에 설정하기 위하여 I2C BUS(Inter integrated circuit BUS)를 통해 데이터를 전달하여 주는 것이 일반적이다. 그 외에도 선택된 TV 채널에 응답하여 수신되는 채널만 수신하고 인접한 채널들을 필터링하여 제거하기 위한 IF 필터(33) 및 SAW 필터(32)가 주변회로로 구성된다.As the RF signal induced by the
종래의 필터 장치(20)는 도 1에 도시된 것처럼, 안테나(10)를 통해 유기되어 들어오는 RF 신호에서 TV 대역 이외의 신호를 제거하기 위한 입력 필터(11)와 연결되며, TV 대역 이외의 신호가 제거된 RF 신호 중 UHF 대역의 신호를 통과시키는 UHF 밴드 패스 필터(21)와, VHF 대역의 신호를 통과시키는 VHF 밴드 패스 필터(22)를 구비한다. 여기서, VHF 밴드 패스 필터(22)는 제 1 VHF 대역과 제 1 VHF 대역보다 높은 주파수의 제 2 VHF 대역 신호를 각각 통과시키는 두 개의 필터로 구성된다. UHF 밴드 패스 필터(21)와 두 개의 VHF 밴드 패스 필터(22) 각각의 입출력단으로는, 버랙터 다이오드들이 연결된다. 버랙터 다이오드들은 튜닝 IC(30)로부터 출력되는 튜닝 전압에 따라 커패시턴스 영역이 조절되며, UHF 밴드 패스 필터(21) 및 두 개의 VHF 밴드 패스 필터(22)와 연결되어 상이한 주파수 대역을 위해 사용되기 때문에, 각각 상이한 커패시턴스 영역을 갖는다. 즉, 하위 주파수 대역에 사용 되는 버랙터 다이오드는 상대적으로 큰 커패시턴스를 갖는 반면에, 상위 주파수 대역에 필요한 다이오드는 상대적으로 작은 커패시턴스를 갖는다.As shown in FIG. 1, the
이와 같은 종래의 필터 장치(20)는 튜너 IC(30)의 일단으로 연결되며, 튜닝 전압에 의해 필요한 대역의 RF 신호를 통과시켜 튜너 IC(30)로 출력되도록 한다.The
그런데, 국부 전압 제어 발진기(35)와 필터 장치(20)는 동일하게 루프 필터(34)에서 나온 신호를 가지고 제어하기 때문에 국부 전압 제어 발진기(35)와 필터 장치(20)에 쓰이는 인덕터 및 버랙터 다이오드가 동일한 특성을 가지도록 튜닝해야 한다. 이로 인해 생산과정에서 인력 및 비용 부담이 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한 그림에서 보듯이 버랙터 다이오드를 제어하기 위해 33V의 고전압을 필요로 하게 되어 별도의 고전압 생성 장치도 필요하게 되는 문제점이 있다. 그와 더불어 수 많은 외부 수동 소자들인 인덕터 및 버랙터 다이오드의 사용으로 전체 원가가 상승하고 실장면적이 커지는 문제점이 있다.However, since the local voltage controlled
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 능동 소자를 이용하여 VHF 밴드 패스 필터 및 UHF 밴드 패스 필터를 최대한 IC에 집적화함으로써, 조립 부품의 개수를 감소시켜 생산 인력 및 비용 부담을 줄이고, 외부 수동 소자들의 튜닝 필요성을 제거하여 제조 공정을 단순화시켜서 생산성을 시키고 실장면적도 줄이도록 하는 혼합형 가변 필터 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem of the present invention is to integrate the VHF band pass filter and the UHF band pass filter to the IC as much as possible by using the active element, thereby reducing the number of assembly parts, reducing the production manpower and cost burden, and tuning the external passive elements. It is to provide a hybrid variable filter device that eliminates the need to simplify the manufacturing process to increase productivity and reduce the mounting area.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제 한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
상기된 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치는, 복수 개의 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성되고, 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 UHF 대역의 신호를 통과시키는 수동-LC 밴드 패스 필터와, 상기 튜닝 전압에 따라 상기 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 제 1 VHF 대역의 신호를 통과시키는 제 1 능동 밴드 패스 필터와, 상기 튜닝 전압에 따라 상기 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 상기 제 1 VHF 대역보다 높은 주파수의 제 2 VHF 대역의 신호를 통과시키는 제 2 능동 밴드 패스 필터와, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터의 입력단에 연결되어 스위칭되는 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자와, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터의 출력단에 연결되어 스위칭되는 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자를 포함하며, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터를 구성하는 복수 개의 커패시터 및 저항, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터, 상기 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자, 상기 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자는 온칩(On-Chip)으로 집적된 것을 특징으로 한다.Mixed variable filter device according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is composed of a plurality of inductors, capacitors, resistors, and the UHF band of the RF signal is induced in the antenna according to the tuning voltage A passive-LC band pass filter for passing through, a first active band pass filter for passing a signal in a first VHF band of the RF signal induced in the antenna according to the tuning voltage, and a pass in the antenna according to the tuning voltage A second active band pass filter for passing a signal of a second VHF band having a frequency higher than the first VHF band among the incoming RF signals, and the passive-LC band pass filter and the first and second active band pass filters. First to third input switching elements connected and switched to an input terminal, the passive-LC band pass filter, and the first and second active bands. A plurality of capacitors and resistors, the first and second active band pass filters constituting the passive-LC band pass filter, the first to third output switching elements being connected to and switched at an output of the pass filter. The first to third input switching devices and the first to third output switching devices may be integrated on-chip.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 1 VHF 대역은 48 ~ 160 ㎒이고, 상기 제 2 VHF 대역은 160 ~ 450 ㎒인 것이 바람직하다.In the mixed variable filter device according to an embodiment of the present invention, the first VHF band is preferably 48 to 160 MHz, and the second VHF band is preferably 160 to 450 MHz.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터는 복수 개의 연산 증폭기, 커패시터, 저항으로 구성되는 것이 바람직하다.In the hybrid variable filter device according to an embodiment of the present invention, the first and second active band pass filters are preferably composed of a plurality of operational amplifiers, capacitors, and resistors.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 1 능동 밴드 패스 필터의 -3dB 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒인 것이 바람직하다.In the hybrid variable filter device according to an embodiment of the present invention, the -3dB bandwidth of the first active band pass filter is preferably 18 MHz to 30 MHz.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 2 능동 밴드 패스 필터의 -3dB 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒인 것이 바람직하다.In the hybrid variable filter device according to an embodiment of the present invention, the -3dB bandwidth of the second active band pass filter is preferably 18 MHz to 30 MHz.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터의 -3dB 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒인 것이 바람직하다.In the mixed variable filter device according to the embodiment of the present invention, the -3dB bandwidth of the passive-LC band pass filter is preferably 18 MHz to 30 MHz.
상기된 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치는, 복수 개의 본딩 와이어 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성되고, 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 UHF 대역의 신호를 통과시키는 수동-LC 밴드 패스 필터와, 상기 튜닝 전압에 따라 상기 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 제 1 VHF 대역의 신호를 통과시키는 제 1 능동 밴드 패스 필터와, 상기 튜닝 전압에 따라 상기 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 상기 제 1 VHF 대역보다 높은 주파수의 제 2 VHF 대역의 신호를 통과시키는 제 2 능동 밴드 패스 필터와, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터의 입력단에 연결되어 스위칭되는 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자와, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터의 출력단에 연결되어 스위칭되는 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자를 포함하여 온칩(On- Chip)으로 집적된 것을 특징으로 한다.Mixed variable filter device according to another embodiment of the present invention for achieving the above-described technical problem is composed of a plurality of bonding wire inductor, capacitor, resistor, and the UHF band of the RF signal is induced in the antenna according to the tuning voltage A passive-LC band pass filter for passing a signal, a first active band pass filter for passing a signal of a first VHF band among RF signals induced in the antenna according to the tuning voltage, and the antenna according to the tuning voltage A second active band pass filter for passing a signal of a second VHF band having a frequency higher than the first VHF band among the RF signals that are induced in the first pass, the passive-LC band pass filter, and the first and second active band pass First to third input switching elements connected and switched to an input of the filter, the passive-LC band pass filter, the first and It is characterized in that the integrated on-chip (In-Chip) including the first to third output switching device is connected to the output terminal of the second active band pass filter is switched.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 1 VHF 대역은 48 ~ 160 ㎒이고, 상기 제 2 VHF 대역은 160 ~ 450 ㎒인 것이 바람직하다.In the mixed variable filter device according to another embodiment of the present invention, the first VHF band is preferably 48 to 160 MHz, and the second VHF band is preferably 160 to 450 MHz.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터는 복수 개의 연산 증폭기, 커패시터, 저항으로 구성되는 것이 바람직하다.In the mixed variable filter device according to another embodiment of the present invention, the first and second active band pass filters are preferably composed of a plurality of operational amplifiers, capacitors, and resistors.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 1 능동 밴드 패스 필터의 -3dB 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒인 것이 바람직하다.In the mixed variable filter device according to another embodiment of the present invention, the -3dB bandwidth of the first active band pass filter is preferably 18 MHz to 30 MHz.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 제 2 능동 밴드 패스 필터의 -3dB 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒인 것이 바람직하다.In the hybrid variable filter device according to another embodiment of the present invention, the -3dB bandwidth of the second active band pass filter is preferably 18 MHz to 30 MHz.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에서, 상기 수동-LC 밴드 패스 필터의 -3dB 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒인 것이 바람직하다.In the hybrid variable filter device according to another embodiment of the present invention, the -3 dB bandwidth of the passive-LC band pass filter is preferably 18 MHz to 30 MHz.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.A mixed variable filter device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. 2 is a schematic view showing a mixed variable filter device according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치 (100)는 RF 입력 신호를 인가받아 소정의 주파수 대역을 갖는 RF 출력 신호를 출력하게 되며, 제 1 능동 밴드 패스 필터(110), 제 2 능동 밴드 패스 필터(120), 수동-LC 밴드 패스 필터(130)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the hybrid
제 1 능동 밴드 패스 필터(110)는 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 제 1 VHF 대역의 신호를 통과시키고, 제 2 능동 밴드 패스 필터(120)는 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 제 1 VHF 대역보다 높은 주파수의 제 2 VHF 대역의 신호를 통과시킨다. 수동-LC 밴드 패스 필터(130)는 수동 소자인 복수 개의 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성되고, 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 UHF 대역의 신호를 통과시킨다.The first active
제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터(110, 120), 수동-LC 밴드 패스 필터(130)의 입력단으로는 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자(140, 141, 142)가 각각 연결되어 스위칭되고, 출력단으로는 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자(150, 151, 152)가 각각 연결되어 스위칭된다.First to third
여기서, 수동-LC 밴드 패스 필터(130)를 구성하는 인덕터는 수동 소자로서 구성 형태에 따라 소자 특성이 변화하거나 커플링 발생 요인으로 작용할 수 있어, 온칩(On-Chip)으로 집적하기 까다로운 소자이다. 따라서, 본 발명의 혼합형 가변 필터 장치(100)는, 수동-LC 밴드 패스 필터(130)를 구성하는 인덕터를 제외한 모든 부품들을 온칩(On-Chip)으로 집적하는 일 실시예와, 수동-LC 밴드 패스 필터(130)를 구성하는 인덕터를 본딩 와이어(Bonding wire) 인덕터로 하여 온칩(On-Chip)으로 포함시켜 집적하는 다른 실시예의 두 가지로 구현함으로써 사용자 선택도를 넓 히도록 한다.Here, the inductor constituting the passive-LC
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수동-LC 밴드 패스 필터(130), 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터(110, 120), 제 1 내지 제 3 입력 스위칭 소자(140, 141, 142), 제 1 내지 제 3 출력 스위칭 소자(150, 151, 152)를 포함하여 온칩(On-Chip)으로 집적된 혼합형 가변 필터 장치(100)가 제공된다. 여기서, 수동-LC 밴드 패스 필터(130)는 복수 개의 본딩 와이어 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성되고, 튜닝 전압에 따라 안테나에 유기되어 들어오는 RF 신호 중 UHF 대역의 신호를 통과시키도록 설계된다.Thus, according to another embodiment of the invention, the passive-LC
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터(110, 120)는 능동 소자를 포함하는 능동 필터로서, 수동 소자인 커패시터 및 저항과 증폭 작용이 있는 오피 앰프로 구성된 능동-RC 필터, MOSFET와 커패시터로 구성된 MOSFET-C 필터, 입력 전압에 Gm 값만큼 곱해진 전류를 출력하는 트랜스컨덕터 및 커패시터로 구성되어 Gm/C 값에 의해 필터의 통과 대역 주파수가 결정되는 Gm-C 필터 등으로 구성될 수 있으며, 가장 바람직하게는, 복수 개의 커패시터, 저항, 오피 앰프를 조합한 능동-RC 밴드 패스 필터로 구성된다.In addition, the first and second active band pass filters 110 and 120 of the present invention are active filters including an active element, an active-RC filter composed of a passive element capacitor and a resistor and an op amp with an amplifying action, MOSFET And a MOSFET-C filter composed of a capacitor, a transconductor that outputs a current multiplied by a Gm value, and a Gm-C filter composed of a capacitor and a passband frequency of the filter determined by the Gm / C value. And, most preferably, consists of an active-RC band pass filter combining a plurality of capacitors, resistors, and op amps.
필터 설계는 전달 함수나 손실 함수를 이용하여 이루어지며, 설계자가 희망하는 주파수 특성을 가진 능동 필터를 실현하는 과정을 살펴보면, 개략적으로, 희망하는 주파수 특성을 만족시키는 전달 함수를 구하는 단계, 구해진 전달 함수를 인수 분해하여 1차와 2차항으로 나누는 단계, 인수 분해된 각각의 1차 또는 2차 유리식에 대해 능동 필터 설계 방법에 따라 그 특성을 실현하는 필터를 설계하는 단 계, 이들 각 블록을 종속 접속하여 희망하는 필터를 설계하는 단계, 주파수 이동과 임피던스 이동에 대한 스케일링을 수행하는 단계로 구분할 수 있다.Filter design is carried out using a transfer function or a loss function. Looking at the process of realizing an active filter having a desired frequency characteristic, the designer outlines the steps of obtaining a transfer function that satisfies the desired frequency characteristic. Factoring and dividing into first and second terms, designing a filter that realizes its characteristics according to the active filter design method for each factored first or second rational equation, and cascading each of these blocks Therefore, it can be divided into designing a desired filter and performing scaling on frequency shift and impedance shift.
이 때, 사용하는 전달 함수의 종류에 따라 여러 가지 형태의 통과 대역 특성을 구현할 수 있는데, 그 중 가장 대표적인 것이 버터워즈(Butterworth) 타입, 체비쉐프(Chebyshev) 타입, 베셀(Bessel) 타입이다. 버터워즈 타입의 필터는 통과 대역이 평평한 반면 스커트 특성이 좋지 않다. 베셀 타입의 필터는 주파수 영역에서 최대한 평탄한 군지연 특성을 실현하는 것이 가능하지만, 버터워즈 타입의 필터에서와 마찬가지로 스커트 특성이 좋지 못하여 감쇄 대역에서 급격한 감쇄 특성을 실현하는 것이 어려운 단점이 있다. 반면에, 체비쉐프 타입의 필터는 스커트 특성이 매우 뛰어나다.In this case, various types of passband characteristics may be implemented according to the type of transfer function used. The most representative ones are Butterworth type, Chebyshev type, and Bessel type. Butterworth type filters have a flat passband but poor skirt characteristics. Although the Bessel type filter can realize group flatness characteristics as flat as possible in the frequency domain, it is difficult to realize a sudden attenuation characteristic in the attenuation band because the skirt characteristic is not as good as in the Butterworth type filter. Chebyshev type filters, on the other hand, have very good skirting characteristics.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터에 대해서 설명한다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 능동 밴드 패스 필터를 세부적으로 나타낸 구성도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 능동 밴드 패스 필터를 세부적으로 나타낸 구성도이다.A first and second active band pass filter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. 3A is a detailed block diagram illustrating a first active band pass filter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a detailed block diagram illustrating a second active band pass filter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 능동 밴드 패스 필터(110)는 도 3a에 도시된 것처럼, 3 로우 1 하이 차수를 갖는 제Ⅱ형 체비쉐프 타입으로서, 고역 통과 필터(HPF)와 저역 통과 필터(LPF)로 이루어지며, 신호를 증폭하기 위한 오피 앰프(OP1 내지 OP6)와, 오피 앰프(OP1, OP3, OP4, OP6)에 병렬 연결되는 가변 저항(R1, R2) 및 가변 커패시터(C1 내지 C4), 저항(R3 내지 R14)이 포함된다.The first active
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 능동 밴드 패스 필터(120)는 도 3b에 도시된 것처럼, 3 로우 1 하이 차수를 갖는 제Ⅱ형 체비쉐프 타입으로서, 고역 통과 필터(HPF')와 저역 통과 필터(LPF')로 이루어지며, 신호를 증폭하기 위한 오피 앰프(OP1' 내지 OP6')와, 오피 앰프(OP1', OP3', OP4', OP6')에 병렬 연결되는 가변 저항(R1', R2') 및 가변 커패시터(C1' 내지 C4'), 저항(R3' 내지 R14')이 포함된다.In addition, the second active
고역 통과 필터(HPF, HPF')와 저역 통과 필터(LPF, LPF') 각각에 포함되는 가변 저항(R1, R2, R1', R2') 및 가변 커패시터(C1 내지 C4, C1' 내지 C4')를 조절하여 중심 주파수(fo), 품질 계수(Q; Quality factor), 통과 대역폭 등을 최적화 할 수 있다. Variable resistors R1, R2, R1 ', and R2' and variable capacitors C1 to C4, C1 'to C4' included in the high pass filters HPF and HPF 'and the low pass filters LPF and LPF', respectively. By adjusting, the center frequency (fo), the quality factor (Q), and the pass bandwidth can be optimized.
또한, 제 1 및 제 2 능동 밴드 패스 필터(110, 120) 각각의 중심 주파수가 제 1 VHF 대역은 대략 48 ~ 160 ㎒, 제 2 VHF 대역은 대략 160 ~ 450 ㎒의 범위로 가변되도록, -3㏈ 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒ 수준이 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, -3㏈ 대역폭이 약 20 ㎒ 수준이 되도록 설계한다.In addition, -3 so that the center frequency of each of the first and second active band pass filters 110 and 120 varies in a range of approximately 48 to 160 MHz in the first VHF band and approximately 160 to 450 MHz in the second VHF band. It is desirable that the bandwidth be designed to be between 18 MHz and 30 MHz. More preferably, the -3Hz bandwidth is designed to be at a level of about 20 MHz.
통상, TV 채널당 수신 대역은 6 ㎒이므로, 18 ㎒ ~ 30 ㎒의 -3dB 대역폭을 확보함으로써, 48 ~ 160 ㎒, 160 ~ 450 ㎒의 범위 이내에서 대역폭이 가변되면서 3 채널 분량의 신호를 통과시킬 수 있다.In general, since the reception band per TV channel is 6 MHz, by securing a -3 dB bandwidth of 18 MHz to 30 MHz, the three-channel signal can be passed while the bandwidth is variable within the range of 48 to 160 MHz and 160 to 450 MHz. have.
도 4를 참조하여 본 발명의 수동-LC 밴드 패스 필터에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동-LC 밴드 패스 필터를 세부적으로 나타낸 구성도이다.A passive-LC band pass filter of the present invention will be described with reference to FIG. 4 is a detailed block diagram illustrating a passive-LC band pass filter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 수동-LC 밴드 패스 필터(130)는 도 4에 도시된 것처럼, 2차 베셀 타입의 필터로서, 인덕터(L1, L2, L3) 및 가변 커패시터(C1, C2, C3)로 구성된다.Passive-LC
가변 커패시터(C1, C2, C3)를 조절하여 중심 주파수(fo), 품질 계수(Q), 통과 대역폭 등을 최적화 할 수 있다. The variable capacitors C1, C2, and C3 can be adjusted to optimize the center frequency (fo), quality factor (Q), and passband.
또한, 수동-LC 밴드 패스 필터(130)의 통과 대역이 되는 UHF 대역은 중심 주파수가 대략 450 ~ 860 ㎒의 범위로 가변되도록, -3㏈ 대역폭은 18 ㎒ ~ 30 ㎒ 수준이 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, -3㏈ 대역폭이 약 20 ㎒ 수준이 되도록 설계한다.In addition, the UHF band, which is the pass band of the passive-LC
통상, TV 채널당 수신 대역은 6 ㎒이므로, 18 ㎒ ~ 30 ㎒의 -3dB 대역폭을 확보함으로써, 450 ~ 860 ㎒의 범위 이내에서 대역폭이 가변되면서 3 채널 분량의 신호를 통과시킬 수 있다.In general, since the reception band per TV channel is 6 MHz, by securing a -3 dB bandwidth of 18 MHz to 30 MHz, it is possible to pass three channels of signals while the bandwidth is variable within the range of 450 to 860 MHz.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. Therefore, since the embodiments described above are provided to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 가변 필터 장치는 능동 소자를 이용하여 VHF 밴드 패스 필터 및 UHF 밴드 패스 필터를 IC에 최대한 집적화하여 구현함으로써, 조립 부품의 개수를 감소시켜 생산 인력 및 비용 부담을 줄이고, 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있으며 실장면적을 최소화 할 수 있다.The hybrid variable filter device according to an embodiment of the present invention made as described above implements the VHF band pass filter and the UHF band pass filter to the IC as much as possible by using an active element, thereby reducing the number of assembly parts and producing a workforce. And it can reduce the cost burden, simplify the manufacturing process to improve productivity and minimize the mounting area.
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