KR100739121B1 - 신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 ｒｆ통신 시스템 - Google Patents

신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 ｒｆ통신 시스템 Download PDF

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KR100739121B1
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capacitor
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한상민
이성수
김영환
알렉산더 에스. 드미트리에브
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삼성전자주식회사
인스티튜트 어브 라디오 엔지니어링 앤드 일렉트로닉스 어브 라스
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Abstract

본 발명은, 신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 RF 통신 시스템에 관한 것이다. 본 신호 발생기는, 링 형상으로 연결된 복수의 비선형 소자, 링 상에 배치되어 복수의 비선형 소자와 함께 폐루프를 형성하며, 복수의 비선형 소자 중 적어도 하나로 신호의 일부를 피드백하고, 복수의 비선형 소자로부터 형성된 신호를 출력시키는 신호 분배기를 포함한다. 이에 의해, 본 신호 발생기는 복수의 증폭기를 이용하여 간단한 구조로 이루어짐에 따라, 구현이 간편하고 원가를 절감할 수 있다. 또한, 필터로 사용되는 BPF의 필터링 대역을 변경하면 간단하게 출력되는 혼돈신호의 주파수대역을 변경할 수 있다.
RF 통신 시스템, 혼돈신호 발생기, 증폭기, 커패시터, 커플러, BPF

Description

신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 ＲＦ 통신 시스템{SIGNAL GENERATOR AND GENERATING METHOD THEREOF AND RF COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 혼돈신호를 이용한 RF 통신 시스템의 송수신기의 구성블럭도와, RF 통신 시스템의 각 영역에서의 신호 파형을 보인 그래프,
도 2(a)는 도 1의 혼돈신호 발생기에서 생성된 혼돈신호의 파형 확대도,
도 2(b)는 도 2(a)의 혼돈신호를 주파수 도메인으로 나타낸 그래프,
도 2(c)는 데이터 신호의 확대 그래프,
도 2(d)는 도 2(a)의 혼돈신호와 도 2(c)의 데이터 신호를 모듈레이션하여 혼돈 반송파를 나타낸 그래프,
도 2(e)는 도 2(d)의 혼돈 반송파를 주파수 도메인으로 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 혼돈신호 발생기의 개략적 구성도,
도 4(a) 내지 도 4(e)는 도 3의 혼돈신호 발생기에서 각 모드에 따라 발생하는 신호의 파형을 타임 도메인으로 나타낸 그래프,
도 5(a) 내지 도 5(e)는 도 3의 혼돈신호 발생기에서 각 모드에 따라 발생하는 신호의 파형을 주파수 도메인으로 나타낸 그래프,
도 6은 도 1의 혼돈신호 발생기의 실시예를 보인 회로도,
도 7은 도 7의 혼돈신호 발생기로부터 출력된 혼돈신호의 신호 스팩트럼을 보인 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 혼돈신호 발생기 31 : 제1증폭기
33 : 제2증폭기 35 : 제3증폭기
37 : 커플러 39 : BPF
41 : 제1커패시터 42 : 제2커패시터
본 발명은 신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 ＲＦ 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구현이 용이한 신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 ＲＦ 통신 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 확산대역통신이란 전송하려는 신호의 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭으로 신호를 확산시켜 전송하는 방식으로, 코드분할다중접속(CDMA) 방식과 같이 일정 주기를 갖는 협대역의 반송파를 사용하는 방법과, 광대역의 반송파를 사용하는 방법이 있다.
협대역의 반송파를 사용하는 방법은, 전송하고자 하는 정보의 주파수 밴드가 반송파 신호의 주파수 밴드보다 협소하게 주파수 변조를 수행하는 방법이고, 광대역의 반송파를 사용하는 방법은, 전송하고자 하는 정보의 주파수 밴드가 반송파 신호의 주파수 밴드보다 넓게 주파수 변조를 수행하는 방법이다.
이러한 확산대역통신에서 사용하는 반송파는 주로 사인파, 펄스 등이 사용되고 있다. 사인파나 펄스 등의 반송파는, 데이터를 전송하기 위해 일정 주파수로 상승시켜야 한다. 이를 위해, 통신 시스템의 송신기에서는 반송파를 기저대역에서 일정 주파수로 업컨버전하기 위한 구성요소들을 필요로 하고, 수신기에서는 주파수가 상승된 반송파를 기저대역으로 다운컨버전하기 위한 구성요소들을 필요로 한다.
송신기의 경우, 데이터의 전송에 필요한 주파수를 생성하기 위한 전압조정발진기(Voltage Controlled Oscillator:VCO)와, VCO에서 생성된 주파수가 외부영향에 의해 변화되지 않도록 고정시키는 PLL(Phase Locked Loop)이 구비되어 있다. 그리고 송신기는, 기저대역의 반송파를 VCO에서 발생한 주파수로 업 컨버전하기 위한 업믹서를 필요로 한다.
반대로 반송파를 수신하는 수신기에서는, 반송파를 기저대역으로 다운컨버전하기 위한 다운믹서를 필요로 한다.
그런데, 이렇게 송신기에 VCO, PLL, 업믹서 등을 구비하는 경우, 소비되는 전력량이 많고, 업믹서 등은 그 크기가 커서 송신기의 크기를 증가시키는 요인이 되고 있다. 수신기에서도 마찬가지로, 다운믹서 등을 사용하므로, 전력소모도 크고 수신기 자체의 크기도 커진다.
한편, 최근에는 IEEE 802.15.4a 표준의 제안에 따라, 혼돈신호(Chaotic Signal)를 이용하여 정보를 전송하는 방식이 제안되어 있다.
IEEE 802.15.4a는「위치인식 저전력 센서 네트워크 표준화 그룹」으로서 802.15.4 (ZigBee, 지그비)와 802.15.3 (UWB:Ultra Wide Band, 초광대역 통신)의 혼용기술에 위치인식 기능 및 저전력 기능이 추가된 차세대 통신분야이다.
여기서, 저전력 기능의 구현을 위해 제안된 것이 혼돈신호 변조방식이다. 혼돈신호 변조방식은 하드웨어상 간단한 RF구조로 설계가 가능하며, 상술한 종래의 RF 통신 시스템에서 요구되는 VCO, PLL, Mixer 등의 회로가 불필요하다. 이에 따라, 혼돈신호 변조방식을 사용할 경우, 전력 소모량을 종래의 소모전력의 1/3 수준인 5mW로 줄일 수 있다.
이에 따라, 혼돈신호 변조방식을 이용한 RF 통신 시스템의 구현이 가능하도록 다양한 설계들이 제안되고 있으며, 이러한 RF 통신 시스템의 설계시 시스템의 구현가능여부는 혼돈신호를 발생시키는 혼돈신호 발생기의 설계에 달려있다고 해도 과언이 아니다.
따라서, 혼돈신호 변조방식을 이용한 RF 통신 시스템에서 구현이 용이한 혼돈신호 발생기를 설계하는 방법을 모색하여야 할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 구현이 용이한 신호 발생기 및 그 신호 발생방법 및 이를 채용한 RF 통신 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 링 형상으로 연결된 복수의 비선형 소자; 및, 상기 링 상에 배치되어 상기 복수의 비선형 소자와 함께 폐루프를 형성하며, 상기 복수의 비선형 소자 중 적어도 하나로 신호의 일부를 피드백하고, 상기 복수의 비선형 소자로부터 형성된 신호를 출력시키는 신호 분배기;를 포 함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 비선형 소자는 증폭기로 마련될 수 있다.
상기 복수의 비선형 소자는 제1 내지 제3증폭기로 형성되는 것이 바람직하다.
제1증폭기는, 상기 신호 분배기로부터 신호를 입력받아 소정 증폭비율로 증폭시킬 수 있다.
제2증폭기는, 상기 제1증폭기로부터의 증폭된 신호를 입력받아 주파수의 하모닉 성분을 생성할 수 있다.
제3증폭기는 상기 제2증폭기로부터의 신호를 소정 레벨로 클리핑할 수 있다.
상기 신호 분배기로부터의 신호를 소정의 주파수 대역폭을 기준으로 필터링하는 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 필터는, 소정 주파수 대역폭을 기준으로 필터링하는 BPF인 것이 바람직하다.
상기 신호 분배기에 의해 상기 제1 내지 제3증폭기로 신호가 반복적으로 피드백되어 처리되면, 혼돈신호가 생성될 수 있다.
상기 제1 내지 제3증폭기 중 적어도 하나의 후단에는 바이어스 전압이 제공될 수 있다.
상기 링 상의 일측에는 적어도 하나의 커패시터가 장착되어 있는 것이 바람직하다.
상기 커패시터는, 상기 제1증폭기와 상기 제2증폭기 사이, 상기 제3증폭기와 상기 신호 분배기 사이에 각각 배치될 수 있다.
상기 커패시터는, 용량을 가변할 수 있는 가변 커패시터일 수 있다.
상기 커패시터는, 상기 제1 및 제3증폭기로부터 출력되는 신호의 레벨을 조절할 수 있으며, 혼돈신호 발생을 조절할 수 있다.
상기 커패시터는, 상기 제1 내지 제3증폭기로부터 출력되는 신호의 위상이 2π의 배수가 되도록 조절할 수 있다.
상기 커패시터는, 상기 링의 전체 게인이 1보다 크도록 조절할 수 있다.
상기 신호 분배기는, 커플링 계수에 의해 상기 제3증폭기로부터 출력되는 신호 중 일부를 상기 제1증폭기로 피드백하는 커플러인 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 링 형상으로 연결된 복수의 비선형 소자와, 상기 링 상에 배치되어 상기 복수의 비선형 소자 중 적어도 하나로 신호의 일부를 피드백하고 상기 복수의 비선형 소자로부터 형성된 혼돈신호를 출력시키는 신호 분배기를 갖는 혼돈신호 발생기; 상기 혼돈신호에 정보를 나타내는 데이터 신호를 합성하여 혼돈 반송파를 생성하는 모듈레이터; 및, 상기 모듈레이터에서 합성된 혼돈 반송파를 전송하는 안테나를 포함하는 송신회로;를 갖는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 복수의 비선형 소자를 링 형상으로 배치하는 단계; 상기 복수의 비선형 소자 중 하나로 신호가 입력되는 단계; 상기 비선형 소자에서 상기 신호를 소정 증폭비율로 증폭시키는 단계; 상기 증폭된 신호를 입력받아 주파수의 하모닉 성분을 생성하는 단계; 상기 신호를 소정 레벨에서 클리핑하는 단계; 상기 신호의 일부를 상기 복수의 비선형 소자 중 하나로 피드백하고, 상기 신호의 나머지를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법에 의해서도 달성될 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 혼돈신호를 이용한 RF 통신 시스템의 송수신기의 구성블럭도와, ⓐ 내지 ⓖ 각점에서의 파형이 도시되어 있다.
RF 통신 시스템의 송수신기는, 혼돈신호에 데이터 신호를 모듈레이션한 혼돈 반송파를 송신하는 송신회로(10)와, 혼돈 반송파를 수신받아 데이터 신호를 평가하는 수신회로(20)를 포함하며, 송수신용 안테나(5)와, 송신회로(10)와 수신회로(20) 중 일측을 안테나(5)에 연결하기 위한 스위치(7)와, 송신 또는 수신되는 혼돈 반송파를 필터링하는 BPF(6)(Band Pass Filter)가 마련되어 있다.
송신회로(10)는, 혼돈신호 발생기(30), 모듈레이터(11), 파워증폭기(15)를 포함한다.
혼돈신호 발생기(30)는, 미리 설정된 소정 주파수 대역에서 다수의 주파수 성분을 갖는 혼돈신호를 발생시킨다. 혼돈신호는, 도 1의 ⓓ점에 대한 그래프에 도시된 바와 같이, 시간 도메인(Time Domain)에서 볼 때, 주기와 진폭이 상이한 다수의 펄스가 연속적으로 발생하여 생성된다. 도 2(b)는 ⓓ점의 혼돈신호를 일부 확대하여 나타낸 것이다. 이러한 혼돈신호를 주파수 도메인에서 보면, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 주파수대역에서 넓게 형성된 것을 알 수 있다. 이 때, 혼돈신호의 주파수대역은 혼돈신호 발생기(30)의 설계에 따라 달라질 수 있으 며, 도 2(a)에는 UWB 대역인 3.1 내지 5.1GHz 주파수대역에서 넓게 형성된 혼돈신호를 나타내고 있다.
이러한 혼돈신호 발생기(30)의 상세한 구조에 대해서는, 도 3에서 설명하기로 한다.
모듈레이터(11)는, 혼돈신호 발생기(30)로부터의 혼돈신호와, 데이터 신호를 합성함으로써, 혼돈 반송파를 생성한다. 이 때, ⓐ점에 대한 그래프에 도시된 바와 같이, 0과 1의 바이너리 형태로 형성된 데이터 비트는, ⓑ점에 대한 그래프에 도시된 바와 같은 펄스 형태로 모듈레이터(11)에 제공된다. 이러한 데이터 신호와 혼돈신호를 합성하면, ⓔ점에 대한 그래프에 도시된 바와 같이, 데이터 신호에서 정보가 존재하는 구간에서만 혼돈신호가 존재하는 혼돈 반송파가 생성된다. 도 2(e)는 ⓔ점에 대한 그래프의 혼돈 반송파 중 일부 영역을 확대한 그래프이다. 이렇게 모듈레이션이 완료된 뒤에도, 혼돈 반송파의 주파수대역은, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 도 2(a)에 도시된 혼돈신호의 주파수대역과 동일하다. 이를 통해서, 혼돈신호의 펄스구간과 주파수 대역폭은 거의 무관함을 알 수 있다.
한편, 수신회로(20)는, LNA(21)(Low Noise Amp), 감지부(23), AGC(Automatic Gain Control) 증폭기(25), LPF(27), A/D컨버터(29)를 포함한다.
LNA(21)는 안테나(5)를 통해 수신된 혼돈 반송파를 증폭시켜 감지부(23)로 전달한다.
감지부(23)는, 혼돈 반송파를 감지하여 데이터 신호를 추출한다. 감지부(23)는 다이오드로 형성되며, 감지부(23)를 통과한 혼돈 반송파는, ⓒ점에 대한 그래프에 도시된 바와 같이, 정현파를 형성하게 된다.
AGC 증폭기(25)는 증폭율을 증감시킬 수 있는 증폭기로서, 감지부(23)에서 추출된 정현파를 일정 레벨로 증폭시킨다. LPF(27)는 증폭된 정현파를 A/D 컨버터(29)에서 디지털 신호로 변환가능하도록 필터링한다.
A/D 컨버터(29)에서는 정현파를 디지털 신호로 변환함으로써, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 펄스 형태의 데이터 신호를 추출한다.
도 3는 본 발명에 따른 혼돈신호 발생기의 개략적 구성도이다.
본 혼돈신호 발생기(30)는, 링 타입(Ring-type)의 혼돈신호 발생기(30)로서, 복수의 비선형성 소자(31,33,35), 커플러(Coupler)(37), 필터(39)를 포함한다.
복수의 비선형성 소자(31,33,35)는 3개의 증폭기로 이루어지며, 3개의 증폭기는 링 형상으로 상호 연결되어 있다. 여기서, 각 증폭기를 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)로 칭한다.
제1증폭기(31)는 증폭 모드로 작동하며, 입력된 신호를 소정 증폭비율에 따라 비선형적으로 증폭시킨다. 혼돈신호 발생기(30)의 최초 작동시, 제1증폭기(31)에는 전원공급에 의한 노이즈가 제공되고, 제2 및 제3증폭기(33,35)를 통해 신호가 처리된 후에는, 커플러(37)를 통해 제3증폭기(35)로부터 출력된 신호가 피드백되어 제1증폭기(31)로 입력된다.
도 4(a)에는 혼돈신호 발생기(30)의 최초 작동시 제1증폭기(31)로 입력되는 신호가 도시되어 있다. 제1증폭기(31)에서는 도 4(a)에 도시된 바와 같은 신호가 하나가 입력될 수도 있고 여러 개가 입력될 수도 있으며, 입력된 신호는 증폭되어 도 4(b)와 같은 신호를 출력한다. 이 때, 도 4(a)와 도 4(b)의 신호를 주파수 도메인에서 보면, 도 5(a)와 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 하나의 주파수 성분만을 가지고 있으며, 도 5(b)의 주파수 성분은 도 5(a)와 비교해 볼 때, 그 크기만이 증폭되었음을 알 수 있다. 여기서, 도 5(a) 내지 도 5(e)의 그래프의 y축에 표시된 PSD는 Power Spectral Density의 약자이다.
제2증폭기(33)는 하모닉 모드(Harmonic Mode)로 작동하며, 제1증폭기(31)에서 증폭된 신호의 주파수 성분의 차수를 증가시킨다. 즉, 제2증폭기(33)에서는 제1증폭기(31)에서 증폭된 주파수의 배수가 되는 복수의 하모닉 주파수 성분이 생성된다.
이에 따라, 제2증폭기(33)에서는 하모닉 주파수 성분을 생성하여 도 4(c)에 도시된 바와 같은 복수의 주파수 성분을 갖는 신호를 생성한다. 제2증폭기(33)에서 출력된 신호를 주파수 도메인에서 보면, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 복수의 주파수 성분이 생성되었음을 알 수 있다.
제3증폭기(35)는 클리핑 모드(Clipping Mode)로 작동하여 제2증폭기(33)로부터의 신호를 일정 레벨로 클리핑한다. 이 때, 제3증폭기(35)는 신호의 상부 및/또는 하부를 클리핑할 수 있으며, 본 제3증폭기(35)에서는 신호의 상부와 하부를 일정 레벨로 클리핑하여 파형을 변환시킨다.
제3증폭기(35)를 통해 클리핑이 된 신호는, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 변환된다. 이러한 제3증폭기(35)에서는 클리핑과 함께 주파수 성분이 증가되며, 이에 따라, 도 5(d)에 도시된 그래프와 같이, 도 5(c)보다 주파수 성분이 증가된다.
커플러(37)는, 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)와 함께 폐루프를 형성하며, 제3증폭기(35)로부터 출력된 신호의 대부분은 폐루프의 외부로 출력시키고, 제3증폭기(35)로부터 출력된 신호의 일부만을 다시 제1증폭기(31)로 피드백시킨다. 이 때, 커플러(37)를 통해 외부로 출력되는 신호의 비율과 제1증폭기(31)로 피드백되는 신호의 비율은, 커플링 계수에 따라 결정된다. 만약 커플링 계수가 10dB이면, 신호의 1/10만 제1증폭기(31)로 피드백되며, 나머지는 외부로 출력된다.
이러한 커플러(37)에 의해 신호가 피드백됨에 따라, 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)를 통해 신호가 무한정 반복처리되며, 신호의 파형이 더욱 노이즈 신호와 비슷해지고, 신호의 스팩트럼이 특정 주파수 대역에서 더욱 넓어진다. 이에 따라, 도 4(e)에 도시된 바와 같은 혼돈신호가 커플러(37)로부터 출력되며, 도 4(e)의 그래프를 주파수 도메인에서 보면, 도 5(e)에 도시된 바와 같이, 혼돈신호의 스펙트럼 특성이 나타나는 것을 볼 수 있다.
필터는 BPF(Band Pass Filter)(39)로 이루어지며, BPF(39)는 특정 주파수 대역을 중심으로 소정 폭만큼 필터링한다. 이 때, 특정 주파수 대역은 설계자에 의해 미리 설정된 주파수 대역으로서, 초광대역 무선통신시스템에서는 3 ~ 5 GHz의 주파수 대역으로 설정된다. 이러한 BPF(39)에 의해 원하는 주파수 대역에서 다수의 주파수 성분을 갖는 혼돈신호를 출력할 수 있다.
한편, 혼돈신호 발생기(30)에서 발생되는 혼돈신호의 주파수 대역폭은 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)의 작동범위에 따라 결정된다. 예를 들어, 증폭기의 작동 주파수가 100-5,500MHz인 경우, 혼돈신호 발생기(30)의 파워 스팩트럼은 정확히 동일한 주파수 범위에 속한다.
도 6은 도 1의 혼돈신호 발생기(30)의 실시예를 보인 회로도이다.
도시된 바와 같이, 본 혼돈신호 발생기(30)는, 제1 내지 제3증폭기(31,33,35), 커플러(37), BPF(39), 제1 및 제2커패시터(41,42), 바이어스 전압부(45)를 포함한다.
여기서, 제1 내지 제3증폭기(31,33,35), 커플러(37), BPF(39)는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상술한 내용과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 및 제2커패시터(41,42)는, 각각 제1증폭기(31)와 제2증폭기(33) 사이, 제3증폭기(35)와 커플러(37) 사이에 장착된다. 제1 및 제2커패시터(41,42)는 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)의 바이어스 회로의 일부로서, 혼돈신호 발생기(30)에서 발생되는 혼돈신호의 크기를 조절하는 역할을 한다. 그리고 일반적으로 커패시터는 직렬연결시 하이패스 필터(High Pass Filter)의 역할을 수행하므로, 제1 및 제2커패시터(41,42)는 혼돈신호의 주파수 대역폭에 영향을 주게 된다.
한편, 혼돈신호 발생기(30)는, 일반적인 링 오실레이터(Ring Oscillator)와 마찬가지로, 발진을 위해 2가지 조건을 만족해야 한다. 그 중 하나는, 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)와, 제1 및 제2커패시터(41,42)에 의해 형성되는 전체 루프를 통과하는 신호의 위상변화량이 360도, 즉 2π의 배수가 되어야 한다는 것이다. 그리고 다른 하나는, 전체 루프의 게인(Gain)이 1보다 커야 한다는 것이다.
제1 및 제2커패시터(41,42)는, 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)와 함께 이러한 발진조건을 만족하도록 조절된다. 이러한 제1 및 제2커패시터(41,42)는 가변 커패 시터로 형성할 수 있다.
바이어스 전압부(45)는, 그 일단은 BPF(39)와 커플러(37) 사이에 연결되고, 타단은 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)의 각 후단으로부터 연장된 3개의 전원라인에 연결된다. 바이어스 전압부(45)는 제1 내지 제3증폭기(31,33,35)에 바이어스 전압을 제공한다.
도 7은 도 6의 혼돈신호 발생기(30)로부터 출력된 혼돈신호의 신호 스펙트럼을 보인 그래프이다.
도시된 바와 같이, 혼돈신호 발생기(30)로부터 출력된 혼돈신호는, 무선통신시스템의 주파수 대역인 3 ~ 5 GHz 대역에서 발생되어 있음을 알수 있다. 즉, 정해진 진폭과 주파수를 갖는 주기적인 발진이 이루어지는 발진기를 추가하지 아니하더라도 초광대역 혼돈신호를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 혼돈신호 발생기는 복수의 증폭기를 이용하여 간단한 구조로 이루어짐에 따라, 구현이 간편하고 원가를 절감할 수 있다. 또한, 필터로 사용되는 BPF의 필터링 대역을 변경하면 간단하게 출력되는 혼돈신호의 주파수대역을 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐 만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (26)

  1. 링 형상으로 연결된 복수의 비선형 소자; 및,
    상기 링 상에 배치되어 상기 복수의 비선형 소자와 함께 폐루프를 형성하며, 상기 복수의 비선형 소자 중 적어도 하나로 신호의 일부를 피드백하고, 상기 복수의 비선형 소자로부터 형성된 신호를 출력시키는 신호 분배기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 비선형 소자는 증폭기로 마련되는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 비선형 소자는 제1 내지 제3증폭기로 형성되는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1증폭기는, 상기 신호 분배기로부터 신호를 입력받아 소정 증폭비율로 증폭시키는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    제2증폭기는, 상기 제1증폭기로부터의 증폭된 신호를 입력받아 주파수의 하모닉 성분을 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    제3증폭기는 상기 제2증폭기로부터의 신호를 소정 레벨로 클리핑하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 분배기로부터의 신호를 소정의 주파수 대역폭을 기준으로 필터링하는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터는, 밴드패스 필터(Band Pass Filter)인 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 분배기에 의해 상기 제1 내지 제3증폭기로 신호가 반복적으로 피드백되어 처리되면, 혼돈신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3증폭기 중 적어도 하나의 후단에는 바이어스 전압이 제공되는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 링 상의 일측에는 적어도 하나의 커패시터가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 비선형 소자는 제1 내지 제3증폭기로 형성되며;
    상기 커패시터는, 상기 제1증폭기와 상기 제2증폭기 사이, 상기 제3증폭기와 상기 신호 분배기 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 커패시터는, 용량을 가변할 수 있는 가변 커패시터인 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 커패시터는, 상기 제1 및 제3증폭기로부터 출력되는 신호의 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 커패시터는, 상기 제1 내지 제3증폭기로부터 출력되는 신호의 위상이 2π의 배수가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 커패시터는, 상기 링의 전체 게인이 1보다 크도록 조절하는 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  17. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 분배기는, 커플링 계수에 의해 상기 제3증폭기로부터 출력되는 신호 중 일부를 상기 제1증폭기로 피드백하는 커플러인 것을 특징으로 하는 신호 발생기.
  18. 링 형상으로 연결된 복수의 비선형 소자와, 상기 링 상에 배치되어 상기 복수의 비선형 소자 중 적어도 하나로 신호의 일부를 피드백하고 상기 복수의 비선형 소자로부터 형성된 혼돈신호를 출력시키는 신호 분배기를 갖는 혼돈신호 발생기;
    상기 혼돈신호에 정보를 나타내는 데이터 신호를 합성하여 혼돈 반송파를 생성하는 모듈레이터; 및,
    상기 모듈레이터에서 합성된 혼돈 반송파를 전송하는 안테나를 포함하는 송신회로;를 갖는 것을 특징으로 하는 RF 통신 시스템.
  19. 복수의 비선형 소자를 링 형상으로 배치하는 단계;
    상기 복수의 비선형 소자 중 하나로 신호가 입력되는 단계;
    상기 비선형 소자에서 상기 신호를 소정 증폭비율로 증폭시키는 단계;
    상기 증폭된 신호를 입력받아 주파수의 하모닉 성분을 생성하는 단계;
    상기 신호를 소정 레벨에서 클리핑하는 단계; 및,
    상기 신호의 일부를 상기 복수의 비선형 소자 중 하나로 피드백하고, 상기 신호의 나머지를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 출력된 신호를 소정의 주파수 대역폭을 기준으로 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 필터링하는 단계는, BPF에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 증폭단계, 상기 주파수 성분 생성단계, 상기 클리핑 단계를 통해 상기 신호가 반복적으로 처리되면, 혼돈신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 신호 발생 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 링 상의 일측에 적어도 하나의 커패시터를 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 출력되는 신호의 레벨에 따라 상기 커패시터의 용량을 가변하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 링으로부터 출력되는 신호의 위상이 2π의 배수가 되도록 상기 커패시터의 용량을 가변하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 링의 전체 게인이 1보다 크도록 상기 커패시터의 용량을 가변하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생방법.
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