KR100756928B1

KR100756928B1 - 온도에 따라 티오피를 보상하는 튜너.

Info

Publication number: KR100756928B1
Application number: KR1020040107574A
Authority: KR
Inventors: 이정환; 김본기
Original assignee: 인티그런트 테크놀로지즈(주)
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2007-09-07
Also published as: US20060135102A1; KR20060068729A; US7684772B2

Abstract

본 발명은 튜너의 온도보상에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도에 따라 TOP(Take-Over Point)를 보상하는 튜너에 관한 것이다.

본 발명에 따른 온도에 따라 TOP를 보상 하는 튜너는, RF(Radio Frequency) 무선 신호를 다운 컨버젼하여 출력하는 튜너에 있어서, 상기 튜너의 RF 출력에 따른 수신 신호 강도를 검출하여 이득제어부로 전달하는 수신 신호 강도 검출수단과, 상기 튜너의 동작 온도를 측정하여 측정된 온도값을 보상부로 전달하는 온도 측정 수단과, 상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 값과 기준 TOP(Take Over Point) 값을 비교하여 온도 변화에 따른 TOP 값을 보상하여 이득제어부로 출력하는 보상기와, 상기 보상기로부터 보상된 TOP 값과 상기 수신 신호 강도 검출수단으로부터 수신 신호 강도를 수신받아 RF 출력을 제어하는 이득제어부를 포함하여 이루어진다.

TOP 보상, 온도보상, 이득제어, 온도센서, AGC, TOP

Description

온도에 따라 티오피를 보상하는 튜너.{Receiver for compensating TOP(Take-Over Point) in accordance with Temperature}

도 1는 종래 튜너의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도에 따라 TOP(Take-Over Point)를 보상하는 튜너의 블록도이다.

도 3는 본 발명에 따른 RF 이득 곡선을 나타낸 것이다.

도 4는 이득 변화에 따른 TOP 와 SNR의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 TOP 변환 절차를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 온도 센서 특성 곡선을 나타낸 것이다.

도 1은 종래의 튜너(receiver, 1)의 구성도이다.

삭제

도 1을 참조하면, 수신된 신호가 안테나(2)를 지난 후에, 원하는 주파수 대역(예를 들면, WCDMA/GSM 등)이 제1 (가변) 증폭단(4) 전단부에 위치한 대역 통과 필터(3)를 이용하여 선택된다.

대역 통과 필터(3)는 송신측 대역 통과 필터 역시 포함하는 듀플렉서 모드와 같은 이중 필터 모양의 일부일 수 있다.

필터링된 수신 신호는 믹서(5)에 의하여, 수신된 채널의 반송 주파수의 합성기(RX synthesizer, 7)에 의하여 튜닝된 직교 국부 발진기 신호(6)(90도의 위상 천이를 가지는)를 이용하여 제로 중간 주파수(Intermediate Frequency, IF)로 다운 변환된다.

다운변환된 후, 그 신호는 대역 통과 필터들(8, 10) 및 필터(9)에 적응되고, 디지털 통신 시스템에서는, 이 정보는 아날로그-디지털 변환기(A/D)(11)에 의하여 디지털 형태로 변환되고, 디지털 방식으로 필터링 된다(12).

채널 디코딩(13) 및 송신된 정보를 복구하는데 필요한 다른 디지털 기능들은 A/D(11) 이후에서 수행된다.

이득 제어는 입력 신호의 범위를 모든 튜너에서 사용되도록 확장한다는 점에서 중요한 기능이며, 수신 신호 강도 지시기(Received Signal Strength Indicator, RSSI) 블록(14)은 증폭기(4, 8 및 10)의 이득을 조절하여 수신된 신호를 바람직한 레벨로 유지시키는 기능을 수행하는 이득 제어 로직 블록(15)으로 제공된다.

그러나, 종래의 튜너는 RF의 이득을 이득 제어부와 RSSI 에 의해 일정하게 유지하는 것은 가능하나, 튜너 외부의 온도 변화에 따른 RF 이득이 하강하는 TOP(Take Over Point) 값이 변화하게 되어, 이로 인한 신호 대 잡음비가 일정하게 유지되지 못하게 되는 문제가 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 온도에 따라 TOP를 변경하여 온도 변화에 따른 영향을 최소화할 수 있는 튜너를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 온도에 따라 TOP를 보상 하는 튜너는, RF(Radio Frequency) 무선 신호를 다운 컨버젼하여 출력하는 튜너에 있어서, 상기 튜너의 RF 출력에 따른 수신 신호 강도를 검출하여 이득제어부로 전달하는 수신 신호 강도 검출수단과, 상기 튜너의 동작 온도를 측정하여 측정된 온도값을 보상부로 전달하는 온도 측정 수단과, 상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 값과 기준 TOP(Take Over Point) 값을 비교하여 온도 변화에 따른 TOP 값을 보상하여 이득제어부로 출력하는 보상기와, 상기 보상기로부터 보상된 TOP 값과 상기 수신 신호 강도 검출수단으로부터 수신 신호 강도를 수신받아 RF 출력을 제어하는 이득제어부를 포함하여 이루어진다.

여기서, 기준 TOP는 상온을 기준으로 할 때의 값으로, 약 25℃ 일때의 값을 의미한다.

여기서, 온도 측정 수단의 측정 범위는 영하 50℃ 이상 영상 100℃ 이하인 것이 바람직하다.

여기서, 온도 측정 수단에 의해 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함하고, 상기 A/D 변환기는 5-비트(bit)로 온도에 따라 제어비트 값이 설정되는 것이 더 바람직하다.

또한, 온도 측정 수단에 의해 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함하고, 상기 A/D 변환기는 5-비트(bit)로 온도에 따라 제어비트 값이 설정되고, 상기 온도 측정 수단의 측정 범위는 영하 50℃ 이상 영상 100℃ 이하이고, 상기 기준 TOP는 상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 상온을 기준으로 소정 범위 내인 제1 기준 온도에 있을 때 일정한 TOP 값을 유지하며, 상기 제1 기준 온도의 최소값보다 작은 경우에는 상기 기준 TOP 보다 소정값 만큼 증가된 값이 보정된 TOP 값으로 되고, 상기 제1 기준 온도의 최대값보다 큰 경우에는 기준 TOP 보다 소정값 만큼 감소된 값이 보정된 TOP 값으로 되도록 하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 기준 온도는 영하 15℃ 이상 영상 50℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 튜너(200)는 수신부(210)와 이득보상부(220)를 포함한다.

수신부(210)는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)(211), 프로그래머블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier; PGA)(212), 영상 제거 혼합기(Image-Rejection Mixer; IRM)(213), 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF)(214) 및 중간 주파수 가변 이득 증폭기(Intermediate Frequency Variable Gain Amplifier; IF VGA)(215)를 포함하여 이루어진다.

이득보상부(220)는 이득 제어기(221), 보상기(222), 온도센서(223) 및 수신신호 강도표시(Received Signal Strength Indication; RSSI)(224)를 포함하여 이루어진다.

수신부(210)의 LNA(211)는 수신된 신호에서 잡음을 포함하여 증폭되는 것을 최대한 억제하면서 신호를 증폭하고, 수신부(210)의 PGA(212)는 LNA(201)에서 증폭된 신호를 다시 한번 일정한 범위 내의 신호로 선형성을 향상시켜 증폭한다.

LNA(211)와 PGA(212)에 의해 증폭된 신호는 영상 제거 다운 컨버젼이 가능하도록 IRM(213)을 거쳐 영상 주파수(Image Frequency)를 여과하여 기생 주파수들을 제거한다. IRM(213)은 RF단과 IF단을 분리하므로 수신부(210)의 안정성을 확보하게 된다.

수신부(210)의 LPF(214)는 특정 저역 주파수 대역만을 여과할 수 있도록 하며, 여과된 신호는 다시 IF VGA(215)로 증폭을 하게 된다.

여기서, 수신부(210)의 LNA(211)만으로는 미약한 수신 신호를 원하는 신호만큼 충분히 증폭시킬 수 없으므로, 세밀한 전력 조절을 위하여 IF VGA(215)를 사용하여 임의의 이득으로 조절하여 증폭할 수 있도록 회로를 구성한다.

이득보상부(220)의 이득제어부(221)는 LNA(211), PGA(212) 및 IRM(213) 각각의 이득을 보정하기 위해 제어 신호를 출력한다.

이득보상부(220)의 보상기(222)는 초기 TOP값과 온도센서(223)에서 측정된 온도를 기초로하여 온도에 따라 TOP 값을 보상하여 생성하고, 보상된 TOP 값을 이득 제어기(221)로 전송한다.

이득보상부(220)의 온도 센서(223)는 영하 50℃를 기점으로 영상 100℃까지를 측정이 가능한 센서인 것이 바람직하다.

이득보상부(220)의 RSSI(224)는 수신부의 LPF(214)에서 출력된 신호의 강도를 측정한다.

튜너(200)에서는 온도에 따라 RF 단의 LNA(211), PGA(212) 및 IRM(213) 각각의 이득이 변화된다. 이득의 변화에 따라 TOP가 변화하게 되며, TOP가 변화함에 따라 SNR(Signal-to-Noise ratio)이 달라지게 된다.

결국, 온도에 따라 변화하는 이득값을 고려하여 TOP를 보상해 주면 일정한 SNR을 얻을 수 있게 된다.

여기서, 초기 TOP값과 온도센서(223)에서 검출된 온도를 기반으로 보상기(222)에서 보상하기 위한 TOP 값을 생성하여 이득제어부(221)로 인가한다.

이득제어부(221)는 RSSI(224)로부터 측정된 신호의 강도와 보상기(222)로부터 보상된 TOP 값을 바탕으로, LPF(214)의 출력 신호의 크기가 일정하게 유지되도록 하는 제어 신호를 RF 단의 LNA(211), PGA(212) 및 IRM(213)에 보낸다.

이렇게 하여 TOP 값을 보상하게 되면 SNR을 일정하게 유지할 수 있게 되며, 그 부분에 대한 설명은 이하 도 3 및 도 4을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 RF 이득 곡선을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, RF 이득 곡선은 RF 입력에 대한 RF AGC 값을 그래프로 나 타낸 것이다.

점 a에서 점 b까지의 이득은 온도에 따라 변화하는 이득값을 갖는 PGA에서의 이득 부분이며, 이 부분은 온도에 따라 변화하는 TOP값을 보상하여야 하는 부분이며, 점 c, d, e 및 f인 경우는 LNA(211)나 혼합기(213)의 이득을 보정하는 것으로 이득을 보상하는 부분이다.

최초 RFin의 이득값이 -78dBm까지는 9비트 제어값을 가지는 RF AGC[8:0]의 최대치로 증폭을 한다.

입력값이 TOP값 -78dBm보다 작으면 RFAGC[8:0]은 최대값을 가지고, 입력값이 증가하면 SNR은 입력값이 커지는 만큼 증가하게 된다.

입력값이 TOP값 -78dBm보다 커지면 RFAGC[8:0]이 감소되면서 RF 이득을 감소시키게 되고 신호는 증가하면서 SNR은 일정한 값을 가지게 된다.

본 발명에 따른 온도변화에 따른 TOP 보상은 점 a에서 점 b까지 부분으로서, 점 a에서 점 b까지 부분에 있어서 온도변화에 따른 TOP 및 SNR 관계를 이하 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4a는 TOP 보상전의 TOP 와 SNR의 관계를 도시한 것이며, 도 4b는 TOP 보상후의 TOP 와 SNR의 관계를 도시한 것이다.

또한, 도 4a 및 4b의 그래프에서 실선은 표준 온도에서 TOP 와 SNR의 관계, 일점쇄선은 표준 온도에서 온도가 하강했을 때의 TOP 와 SNR의 관계, 이점쇄선은 표준 온도에서 온도가 상승했을 때의 TOP 와 SNR의 관계를 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, TOP 보상이 없는 경우에는 온도가 하강할 경우(일점쇄선) RF 이득이 증가(A→A′)하고 RF RSSI(224)와 이득제어부(221)에 의해 출력신호의 크기를 일정하게 유지하므로 TOP′에서 RF 이득의 하강 포인트가 결정되어, SNR값이 줄어들게 된다.

반면에, 도 4b에 도시된 바와 같이, TOP 보상이 있는 경우에는 온도가 하강할 경우(일점쇄선) RF 이득이 증가(A→A′)하고 RF RSSI(224)와 이득제어부(221)에 의해 출력신호의 크기를 일정하게 유지되더라도, TOP′를 TOP만큼 보상을 해주기 때문에 RF 이득은 TOP 보상전의 이득값과 동일하게 유지되면서 RF 이득의 하강 포인트가 표준 온도시의 포인트와 동일하게 결정되어, SNR값이 표준온도 시의 SNR값과 동일하게 되어 SNR값을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

온도가 상승하는 경우(이점쇄선)도 온도가 하강하는 경우와 마찬가지의 개념이 적용된다.

예를 들면, 25℃에서 RF의 최대 이득이 48dB이고 TOP가 -78dBm인 튜너 또는 소자에서, 그 온도가 -40℃로 하강할 경우 이득이 상온 48dB 대비 10dB 증가하여 58dB로 증가하게 되고 그에 따라 RF RSSI의 입력인 LPF 출력의 크기가 10dB만큼 증가하여 튜너는 -78dBm에서 RFAGC[8:0]을 감소시키게 되므로 TOP는 -88dBm으로 변하게 된다.

그러면, SNR이 TOP값까지 증가하게 되는 데, TOP가 10dB 감소하였으므로, SNR도 10dB 감소하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

즉, 25℃에서 TOP가 -78dBm인 소자가 -40℃로 하강하여 TOP가 -88dBm으로 변 할 경우 -10dB 만큼 보상하여 일정한 TOP 값인 -78dBm으로 유지 하게 되면 SNR도 일정한 값을 가지게 됨으로써, 온도가 변하고 입력이 변화할 경우라 할 지라도 출력은 일정한 값으로 출력된다.

여기서, -10 dB의 제어는 TOP 제어값으로 제어를 하며 그 제어 값의 결정은 이하, 도 5에서 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 TOP 변환 절차를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 온도 TMP(Temperature)[4:0]에 따른 TOP 보상 TOPOFS(Take-over point Offset)[3:0] 변환 값을 도시한 것으로 소자의 동작 온도 TMP[4:0] 값에 따른 TOPOFS값의 변화를 나타낸 것이다.

여기서, 도 5에 도시된 그래프 및 하기 수학식에 사용된 용어는 다음과 같이 정의된다.

TMP(Temperature)[4:0]는 온도를 디지털화한 값을 뜻하며 5-비트(bit)를 사용하므로 32가지의 state를 가진다.

TOPI2C(Take-over point Inter IC bus)는 최초 설정되는 TOP값이다.

TOPOFS(Take-over point Offset)[3:0]는 TMP에 따라 보상되어야 할 TOP의 4-비트 값이다.

RMTMP(Room Temperature)[4:0]는 상온일 때 TMP[4:0]의 5-비트 값이다.

TOPHST(Take-over point Hysteresis)[4:0]는 TOP가 내려갈 때와 올라갈 때의 TMP[4:0]의 5-비트 값의 차이다.

TOPCH(Take-over point Change)[4:0]는 TOP가 내려가기 위한 RMTMP와 TMP[4:0]의 5-비트 값의 차이다.

본 발명에 따른 온도변화에 따른 TOP 보상 제어는 다음과 같다.

도 3에 도시된 점 c내지 점 f까지의 영역에서 발생한 이득은 다른 보상회로의 제어로 이득을 보상하게 되어 다음 수학식 1로 정의된다.

여기서, TOPI2C는 수동으로 조정된다.

도 3에 도시된 점 a에서 점 b까지의 영역에서는, 최초 설정된 TOPI2C값과 온도변화에 따른 TOP값의 보상값인 TOPOFS값의 합으로 도출되며 다음 수학식 2로 정의된다.

여기서, 0≤TOPI2C≤b,

즉, TOPOFS의 최소값 TOPmin는 “0”이 되고, 최대값 TOPmax는 “b”값이 된다.

결국, 도 3에 도시된 점c, d, e 및 f의 영역에서는 TOP는 TOPI2C 값과 같은 값을 가지며 TOPI2C는 수동으로 이득이 조정되지만, TOPI2C가 “0”이상이거나 “b”이하일 경우 TOP는 TOPI2C와 TOPOFS 값의 합이며, TOPOFS의 최소값 TOPmin는 “0”이 되고, 최대값 TOPmax는 “b”값이 된다.

여기서, 본 발명에 따른 소자 온도의 TOP 보정을 도표로 나타낼 경우 다음과 같다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 온도 및 TOP 보정에 따라 RF 이득(dB), TOP(dBm) 및 TOP의 변화 추이를 나타낸다.

즉, TOP 보정 전 소자 주위 온도가 -40℃일 경우 TOP(dBm)은 -88dBm로 나타나지만 TOP 보정이 이루어질 경우 -79dBm인 값을 보인다.

TOP 보정 전 소자 주위 온도가 85℃일 경우 TOP(dBm)은 -68dBm로 나타나지만 TOP 보정이 이루어질 경우 -77dBm인 값을 보인다.

상온 25℃일 경우는 보정이 없게되므로, 보정전후의 TOP(dBm)은 -78dBm로 동일하게 된다.

여기서, TOP는 온도를 5-비트, 32 state로 할 경우 보정전의 TOP 값을 5로 가정하면, 보정전에는 그 값이 일정하게되나, 온도 변화에 따라 TOP 보정이 있는 경우는 -40℃일 때 8, 25℃일 때 5 및 85℃일 때 2의 값이 된다.

도 4(a), 도 4(b) 및 도 5를 참조하여 온도가 하강하는 경우를 설명하면, 온 도가 하강하는 경우 이득은 상승하게 되고, SNR은 하강하게 된다. 여기서, TOP 보상을 위한 제어신호에 의하여 TOP값을 보상하면(도 4에서 TOP->TOP’, 도 5에서 -88dBm -> -79dBm), 도 4(b)에 나타난 바와 같이 SNR값이 상온일 때의 값으로 유지되게 된다. 즉, 소자의 온도가 변하여 이득이 변하고 이득이 변하여 TOP가 변하는 과정에서 온도에 따라 변화된 TOP를 보상할 경우 TOP 값을 일정하게 유지하여 결국 SNR을 일정하게 유지하게 하는 것이 가능하게 된다.

도시된 바와 같이, 온도에 따른 TOP 보상에 관한 제어를 위한 온도 센서의 디지털 출력 값을 곡선으로 도시한 것으로 영하 50℃에서 영상 100℃까지의 소자의 동작 온도에 따른 제어 비트(bit) 값을 나타낸 것이다.

즉, 영하 50℃를 기점으로 영상 100℃까지를 단계적으로 5-비트 32-state(TMP[4:0]) 분할하여 1-state당 5℃ 값의 해상도를 가지는 특성을 보인다.

여기서, 2진수로 [00000] ~ [11111]로 분할된다.

온도 센서에서 출력되는 디지털 값을 기준으로 온도보상에 관한 동작이 수행된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 튜너의 동작온도에 따라 TOP를 변경하여 온도 변화에 따른 영향이 적은 튜너를 구현할 수 있다.

Claims

RF(Radio Frequency) 무선 신호를 다운 컨버젼하여 출력하는 튜너에 있어서,

상기 튜너의 RF 출력에 따른 수신 신호 강도를 검출하여 이득제어부로 전달하는 수신 신호 강도 검출수단;

상기 튜너의 동작 온도를 측정하여 측정된 온도값을 보상부로 전달하는 온도 측정 수단;

상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 값과 기준 TOP(Take Over Point) 값을 비교하여 온도 변화에 따른 TOP 값을 보상하여 이득제어부로 출력하는 보상기; 및

상기 보상기로부터 보상된 TOP 값과 상기 수신 신호 강도 검출수단으로부터 수신 신호 강도를 수신받아 RF 출력을 제어하는 이득제어부;

를 포함하는, 온도에 따라 TOP를 보상하는 튜너.
제1항에 있어서,

상기 기준 TOP는 상온을 기준으로 할 때의 값인, 온도에 따라 TOP를 보상하는 튜너.
제2항에 있어서,

상기 온도 측정 수단의 측정 범위는 영하 50℃ 이상 영상 100℃ 이하인, 온도에 따라 TOP를 보상하는 튜너.
제3항에 있어서,

상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함하고,

상기 A/D 변환기는 5-비트(bit)로 온도에 따라 제어비트 값이 설정되는, 온도에 따라 TOP를 보상하는 튜너.
제1항에 있어서,

상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함하고,

상기 A/D 변환기는 5-비트(bit)로 온도에 따라 제어비트 값이 설정되고,

상기 온도 측정 수단의 측정 범위는 영하 50℃ 이상 영상 100℃ 이하이고,

상기 기준 TOP는 상기 온도 측정 수단에 의해 측정된 상온을 기준으로 소정 범위 내인 제1 기준 온도에 있을 때 일정한 TOP 값을 유지하며, 상기 제1 기준 온도의 최소값보다 작은 경우에는 상기 기준 TOP 보다 소정값만큼 증가된 값이 보정된 TOP 값으로 되고, 상기 제1 기준 온도의 최대값보다 큰 경우에는 기준 TOP 보다 소정값만큼 감소된 값이 보정된 TOP 값으로 되도록 하는, 온도에 따라 TOP를 보상하는 튜너.
제1항에 있어서,

상기 제1 기준 온도는 영하 15℃ 이상 영상 50℃ 이하인, 온도에 따라 TOP를 보상하는 튜너.