KR100835084B1 - 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 제어 발진기로부터의 신호를 신호처리한 위상신호의 위상차를 이용하여 트랙킹 필터의 공진 주파수를 자동으로 조정할 수 있는 주파수 자동 조정기능을 갖는 수신기에 관한 것이다.
본 발명은 수신된 RF 신호 중 조정전압에 따라 선택된 주파수 대역의 RF 신호를 소정 크기로 증폭하는 RF 증폭부와, 사전에 설정된 기준 주파수를 이용하여 상기 RF 증폭부로부터의 RF 신호를 사전에 설정된 신호로 변환하는 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 위상신호를 포함한 복수의 위상신호를 생성하고, 상기 조정전압에 따라 상기 위상신호의 위상을 조정하는 신호처리부와, 상기 복수의 위상신호의 위상차를 검출하여 검출된 위상차에 해당하는 위상차 전압을 생성하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부로부터의 위상차 전압과 사전에 설정된 기준 전압을 비교하여 그 차에 해당하는 상기 조정전압을 생성하여 상기 RF 증폭부 및 상기 신호처리부에 전달하는 전압 비교부를 포함한 것을 특징으로 한다.
Figure R1020060096178
수신기(Receiver), 트랙킹 필터(Tracking Filter), 위상 검출(Phase Detect)

Description

주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기{RECEIVER HAVING AUTO-CONTROLL FUNCTION FOR FREQUENCY BEND}
도 1a는 종래의 수신기의 일 예를 나타내는 구성도.
도 1b는 종래의 수신기의 다른 예를 나타내는 구성도.
도 1c는 종래의 수신기의 또 다른 예를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 수신기의 구성을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 회로도.
도 4a는 본 발명의 수신기에 채용된 위상 검출기의 일 실시예를 나타내는 구성도.
도 4b는 도 4a의 출력 신호를 나타내는 그래프.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 수신기에 의해 처리된 전압 및 주파수를 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...수신기 110...RF 증폭부
111...저잡음 증폭기 112...트랙킹 필터
113...게인 증폭기 120...신호처리부
121...믹서부 122...위상생성부
123...전압 제어 발진부 124...위상 조정부
124a...증폭기 124b...공진회로
130...위상검출부 131...전압 생성부
140...전압 비교부 C...제1 가변 캐패시터
C`...제2 가변 캐패시터 L...제1 인덕터
L`...제2 인덕터 Rp...제1 부하저항
Rp`...제2 부하저항 Rp``...제3 부하저항
SW1...제1 스위치부 SW2...제2 스위치부
SW3...제3 스위치 SW4...제4 스위치
SW5...제5 스위치 I,I+,I-...제1 위상신호
Q,Q+,Q-...제2 위상신호
본 발명은 주파수 자동 조정기능을 갖는 수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전압 제어 발진기로부터의 신호를 신호처리한 위상신호의 위상차를 이용하여 트랙킹 필터의 공진 주파수를 자동으로 조정할 수 있는 주파수 자동 조정기능을 갖는 수신기에 관한 것이다.
근래 들어, 반도체 공정기술의 발전과 함께 수신기의 모든 기능을 반도체 칩 에 집적화하는 것을 요구받고 있다.
이러한 수신기는 지상파 또는 테이블 방송의 경우 수신되는 주파수 대역이 50~900MHz 대역으로 광범위하여 수신기에 포함되는 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator;VCO) 및 방송신호의 이미지 신호 제거와 간섭신호 제거를 위한 트랙킹 필터(Tracking Filter)의 반도체 집적화가 기술적인 쟁점이 되고 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 수신기의 몇 가지 예를 설명하도록 한다.
도 1a는 종래의 수신기의 일 예를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 수신기(10)는 일종의 단일 변환(Single Conversion) 수신기로 넓은 주파수 대역을 처리하기 위해 높은 전압의 버랙터 다이오드(Varactor Diode)를 이용하여 VCO 탱크(tank)(14)를 구성하고, 이때 채널 선택을 위해 생성되는 튜닝전압을 이용하여 트랙킹 필터(12)를 제어한다.
상기 튜닝전압은 칩(13)내부의 PLL(13c)과 루프 필터(15)에 의해서 자동으로 생성되며, 상기 튜닝전압은 동일한 구조의 트랙킹 필터(12) 및 VCO 탱크(14)를 제어할 수 있다.
그러나, 트랙킹 필터(12) 및 VCO 탱크(14)가 서로 동일한 인덕터(inductor) 및 버랙터 다이오드로 구성된다 하더라도, 칩(13) 제조상의 편차, 수신기(10)의 편차, 수신기(10)가 조립되는 PCB의 기생성분의 편차 등 많은 성분에 의한 편차가 발생하여 수신기(10)제조단계에서 수차례 상기한 편차를 조정하는 조정단계가 필요한 문제점이 있다.
도 1b는 종래의 수신기의 다른 예를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1b를 참조하면, 종래의 수신기(20)는 트랙킹 필터(22)를 조정하기 위한 별도의 튜닝회로를 사용한다. 튜닝회로는 여러가지 형태로 구현될 수 있으며 가장 일반적인 형태는 별도의 PLL(23d)로 구현된 형태이다.
이 경우, 도 1a의 수신기(10)와 마찬가지로, 트랙킹 필터(22) 및 VCO 탱크(14)를 PLL(23d) 및 루프필터(25)로 제어할 수 있으나, 별도의 PLL(23d)이 칩(23)내부에 위치하므로, 설계가 복잡하고, 칩 면적이 증가하며, 전력소모 및 주파수 혼변조 특성이 저하되는 문제점이 있다.
도 1c는 종래의 수신기의 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1c를 참조하면, 종래의 수신기(30)는 하나의 칩으로 구성될 수 있으며, PLL(35)에서 사용되는 주파수 테이블(36)을 이용하여 PLL(35)을 통해 캐패시터 뱅크(32)의 스위치를 조정하여 채널 대역을 조정한다.
이러한 종래의 수신기(30)는 조정신호를 피드백(feedback) 받을 수 없어서 칩제작후 테스트를 통하여 주파수를 조정하는 조정단계가 필요한 문제점이 있다.
상기한 종래의 수신기(10, 20, 30)는 상술한 바와 같이 각각 다양한 문제점을 가지고 있으며, 이에 따라 상술한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 수신기의 필 요성이 대두되었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전압 제어 발진기로부터의 신호를 신호처리한 위상신호의 위상차를 이용하여 트랙킹 필터의 공진 주파수를 자동으로 조정할 수 있는 주파수 자동 조정기능을 갖는 수신기를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 주파수대역 자동 조정기능을 갖는 수신기는 수신된 RF 신호 중 조정전압에 따라 선택된 주파수 대역의 RF 신호를 소정 크기로 증폭하는 RF 증폭부와, 사전에 설정된 기준 주파수를 이용하여 상기 RF 증폭부로부터의 RF 신호를 사전에 설정된 신호로 변환하는 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 위상신호를 포함한 복수의 위상신호를 생성하고, 상기 조정전압에 따라 상기 위상신호의 위상을 조정하는 신호처리부와, 상기 복수의 위상신호의 위상차를 검출하여 검출된 위상차에 해당하는 위상차 전압을 생성하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부로부터의 위상차 전압과 사전에 설정된 기준 전압을 비교하여 그 차에 해당하는 상기 조정전압을 생성하여 상기 RF 증폭부 및 상기 신호처리부에 전달하는 전압 비교부를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 RF 증폭부는 상기 RF 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 전압 비교부의 조정전압에 따라 공진하여 상기 RF 증폭부의 주파수 대역을 조정하는 트랙킹 필터를 포함할 수 있다.
이에 더하여, 상기 RF 증폭부는 상기 저잡음 증폭기로부터의 RF 신호의 게인을 사전에 설정된 범위로 조정하는 게인 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 신호처리부는 상기 RF 증폭부로부터의 RF신호를 상기 제1 및 제2 위상신호를 이용하여 사전에 설정된 베이스 밴드 신호 또는 중간 주파수 신호로 변환하는 믹서부와, 사전에 설정된 기준 주파수에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호를 제공하는 위상 생성부와, 상기 위상 생성부에 상기 기준 주파수를 제공하는 전압 제어 발진부와, 상기 위상 생성부로부터의 제1 및 제2 위상신호의 전압 레벨을 소정 크기의 레벨로 증폭하고, 상기 전압 비교부의 조정전압에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 위상 조정부를 포함할 수 있다.
이에 더하여, 상기 제1 위상신호는 I 채널신호이고, 상기 제2 위상신호는 Q 채널신호인 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
더하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 위상 검출부는 상기 I 채널신호에 따라 외부로부터 공급되는 바이어스 전류를 스위칭하는 제1 스위치부와, 상기 Q 채널신호에 따라 상기 제1 스위치와 상응하여 상기 바이어스 전류를 스위칭하는 제2 스위치부와, 상기 제1 및 제2 스위치부의 스위칭 온에 따라 상기 바이어스 전류를 대칭적으로 유기하여 상기 I 채널신호와 상기 Q 채널신호 간의 위상차에 해 당하는 전압을 출력하는 전압 생성부를 포함하는 길버트 셀 믹서(Girbert Cell Mixer)일 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 트랙킹 필터는 상기 조정전압에 따라 상기 RF 신호의 주파수 대역을 조정하는 제1 가변 캐패시터와, 상기 제1 가변 캐피시터와 공진하여 상기 RF 신호의 주파수 대역을 조정하는 제1 인덕터와, 상기 저잡음 증폭기와 동일한 부하를 제공하는 제1 부하저항을 포함할 수 있다.
이에 더하여, 상기 위상조정부는 상기 위상 생성부로부터의 제1 및 제2 위상신호의 전압 레벨을 소정 크기의 레벨로 각각 증폭하는 증폭기와, 상기 전압 비교부의 조정전압에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 공진회로를 포함할 수 있으며, 상기 공진회로는 상기 제1 가변 캐패시터와 실절적으로 동일하고, 상기 조정전압에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 제2 가변 캐패시터와, 상기 제1 인덕터와 실질적으로 동일하고, 상기 제2 가변캐패시터와 공진하여 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 제2 인덕터와, 상기 제1 부하저항과 실질적으로 동일하고, 상기 제1 위상신호의 출력단에 상기 저잡음 증폭기와 동일한 부하를 제공하는 제2 부하저항과, 상기 제2 부하저항과 실질적으로 동일하고, 상기 제2 위상신호의 출력단에 상기 저잡음 증폭기와 동일한 부하를 제공하는 제3 부하저항을 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 수신기의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기(100)는 RF 증폭부(110), 신호처리부(120), 위상검출부(130), 전압 비교부(140)를 포함한다.
먼저, RF 증폭부(110)는 안테나 또는 케이블 등의 외부로부터의 RF 신호 중 사용하고자 하는 주파수 대역을 갖는 RF 신호를 수신하여 소정 크기의 전압 레벨로 증폭한다.
이에 따라, RF 증폭부(110)은 외부로부터의 RF 신호를 소정 크기로 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기(111) 및 저잡음 증폭기(111)의 주파수 대역을 가변하는 트랙킹 필터(112)를 포함한다.
이에 더하여, RF 증폭부(110)은 저잡음 증폭기(111)로부터의 증폭된 RF 신호가 사전에 설정된 게인(gain)을 갖도록 하는 게인 조정기(113)을 더 포함할 수 있다.
이어서, 신호처리부(120)는 RF 증폭부(110)로부터의 증폭된 RF 신호를 소정의 신호로 신호처리한다. 신호처리부(120)를 보다 상세하게 설명하면, 신호처리부(120)는 믹서부(121), 위상 생성부(122), 전압 제어 발진부(123) 및 위상 조정부(124)을 포함한다.
믹서부(121)는 RF 증폭부(110)로부터의 증폭된 RF 신호를 소정의 위상을 갖는 복수의 위상 신호를 이용하여 사전에 설정된 신호로 변환한다.
상기 사전에 설정된 신호는 베이스 밴드(Basebend) 신호 또는 중간 주파수(Intermediate Frequency) 신호일 수 있다.
위상 생성부(122)는 기준 주파수에 따라 상기 복수의 위상신호를 믹서부(121)에 제공한다.
전압 제어 발진부(123)는 위상 생성부(122)에 상기 기준 주파수를 제공한다.
위상 생성부(122)로부터의 복수의 위상신호는 위상 조정부(123)에 전달된다. 위상 조정부(124)는 상기 복수의 위상신호를 각각 소정의 전압 레벨로 증폭하고, 위상을 조정한다.
이에 따라, 위상 조정부(124)는 상기 복수의 위상신호를 소정의 전압 레벨로 증폭하는 증폭기(124a)와 전압 비교부(140)로부터의 조정전압에 따라 상기 복수의 위상신호를 조정하는 공진회로(124b)를 포함할 수 있다.
위상 검출부(130)는 상기 복수의 위상신호의 위상차를 검출하여 상기 위상차에 해당하는 사전에 설정된 전압을 출력한다.
전압 비교부(140)는 사전에 설정된 기준 전압과 위상 검출부(130)로부터의 전압을 비교하여 그 비교 차에 해당하는 전압을 각각 트랙킹 필터(112) 및 공진회로(124b)에 전달한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이, RF 증폭부(110)는 저잡음 증폭기(111), 트랙킹 필터(112) 및 게인 조정기(113)를 포함할 수 있다.
게인 조정기(112)는 바람직하게는 증폭기로 구성될 수 있으며, 저잡음 증폭기(111)로부터의 증폭된 RF 신호가 사전에 설정된 게인(gain)을 갖도록 상기 증폭된 RF 신호를 증폭 또는 감소시킨다.
믹서부(121)는 게인 조정기(112)로부터의 RF 신호를 복수의 위상신호를 이용하여 사전에 설정된 베이스 밴드 신호 또는 중간 주파수 신호로 변환하기 위해 복수의 믹서를 포함할 수 있다. 상기 복수의 위상신호는 제1 및 제2 위상신호를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 믹서부(121)는 상기 제1 위상신호에 따라 상기 RF 신호를 사전에 설정된 베이스 밴드 신호 또는 중간 주파수 신호로 변환하는 I 믹서(121a)와, 상기 제2 위상신호에 따라 상기 RF 신호를 사전에 설정된 베이스 밴드 신호 또는 중간 주파수 신호로 변환하는 Q 믹서(121b)로 구성될 수 있다.
위상 조정부(124)에 포함된 증폭기(124a)는 복수의 증폭기로 구성될 수 있 다. 이에 따라, 위상 생성부(122)로부터의 제1 및 제2 위상신호(I,Q)는 각각 상기 복수의 증폭기에 의해 사전에 설정된 전압 레벨을 갖도록 증폭된다.
위상검출부(130)는 위상 조정부(124)로부터의 제1 및 제2 위상신호(I,Q)에 따라 외부로부터 공급되는 바이어스 전류를 스위칭하여 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 위상차에 해당하는 전압을 전달한다. 위상검출부(130)에 대한 상세한 구성은 이후 도 4a를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
전압 비교부(140)는 위상검출부(130)로부터의 전압과 사전에 설정된 기준 전압를 비교하여 전압차를 증폭하여 출력한다. 이에 따라, 전압 비교부(140)는 하나의 증폭기로 구성될 수 있고, 바람직하게는, 상기 증폭기는 차동 구조의 증폭기일 수 있다.
트랙킹 필터(112)는 제1 가변 캐패시터(C), 제1 인덕터(L) 및 제1 부하저항(Rp)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 위상 조정부(124)에 포함된 공진회로(124b)는 제2 가변 캐패시터(C`), 제2 인덕터(L`), 제2 부하저항(Rp`) 및 제3 부하저항(Rp``)을 포함할 수 있으며, 제1 가변 캐패시터(C)와 제2 가변 캐패시터(C`)는 동일한 시정수를 가질 수 있다.
또한, 제1 인덕터(L) 및 제2 인덕터(L`)도 서로 동일한 시정수를 가질 수 있으며, 제1 부하저항(Rp), 제2 부하저항(Rp`) 및 제3 부하저항(Rp``)도 서로 동일한 시정수를 가질 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 수신기에 채용된 위상 검출부의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 4a를 참조하면, 위상검출부(130)는 제1 및 제2 위상신호(I,Q)에 따라 스위칭하는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.
즉, 제1 위상신호(I)에 따라 스위칭 동작을 수행하는 적어도 하나의 스위치를 갖는 제1 스위치부(SW1), 제2 위상신호(Q)에 따라 스위칭 동작을 수행하는 적어도 하나의 스위치를 갖는 제2 스위치부(SW2) 및 상호 대칭된 제3 및 제4 스위치(SW3, SW4)를 포함하여 구성된 전압 생성부(131)를 포함할 수 있다. 바람직하게는 전압 생성부(131)는 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor:CMOS)로 구성될 수 있다.
상술한 위상검출부(130)는 길버트 셀 믹서(Guilbert sell mixer)의 일 예에 따라 구성될 수 있으며, 스위치의 종류, 갯수, 구조 등은 다양할 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 스위치의 갯수에 따라 제1 위상신호(I)는 서로 180°위상차를 갖는 I+, I-로 구분되어 스위치를 각각 스위칭할 수 있고, 마찬가지로 제2 위상신호(Q) 또한, 서로 180°위상차를 갖는 Q+, Q-로 구분되어 스위치를 각각 스위칭할 수 있다.
도 4b는 도 4a에 도시된 위상검출기(130)의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기에 채용된 위상검출기(130)가 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 위상차에 의한 출력을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 수신기에 의해 처리된 전압 및 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기에 채용된 위상검출기(130)의 출력 전압을 확인할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 도 5a에 따른 전압 비교부(140)의 출력 전압을 확인할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기에 채용된 주파수 조정부(150)에 따라 RF 증폭기(110)에 수신되는 RF 신호의 주파수 변화를 확인할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2 내지 도 4a를 참조하면, 먼저 안테나 또는 케이블 등을 통한 RF 신호는 저잡음 증폭기(111)을 통해 사용하고자 하는 주파수 대역을 갖는 RF신호가 소정 크기로 증폭된다. 증폭된 RF 신호는 사전에 설정된 게인(gain)을 갖도록 게인 조정기(112)를 통해 게인이 조정된다.
이는, 통상적으로 대기중의 RF 신호는 세기가 미약하기 때문에 저잡음 증폭 기(111)를 통하여 신호처리할 수 있을 정도로 증폭되지만, 대기중의 RF 신호의 세기가 큰 경우, 필요 이상으로 증폭되어 노이즈를 유발할 수 있다. 이에 따라, 증폭된 RF 신호는 게인 조정기(112)를 통하여 원하는 게인을 갖도록 조정된다.
RF 증폭기(110)으로부터의 RF 신호는 믹서부(121)를 통해 제1 및 제2 위상신호(I,Q)를 이용하여 사전에 설정된 베이스 밴드 신호 또는 중간 주파수 신호로 변환된다. 이때, 위상 생성부(122)는 전압 제어 발진부(123)으로부터의 사전에 설정된 기준 주파수에 따라 제1 위상신호(I)와 제1 위상신호(I)와 90°위상차를 갖는 제2 위상신호(Q)를 믹서부(121) 및 위상 조정부(124)에 제공한다.
위상조정부(124)는 증폭기(124a)와 공진회로(124b)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 위상 생성부(122)로부터의 제1 및 제2 위상신호(I, Q)는 각각 증폭기(124a)에 의해 사전에 설정된 전압 레벨을 갖도록 증폭되며, 공진회로(124b)의 공진 주파수에 의해서 위상이 가변된다.
위상조정부(124)의 공진회로(124b)는 트랙킹 필터(112)의 주파수를 조정하는 기준 공진기로 작용하게 된다.
위상조정부(124)의 동작원리를 보다 상세하게 설명하면, 공진회로(124b)의 위상을 조정하여 위상 조정부(124)에 전달되는 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 주파수와 동일한 주파수로 공진회로(124b)의 공진 주파수를 조정한다. 공진회로(124)의 임피던스는 다음과 같은 수학식1로 나타낼 수 있다.
Figure 112006071730019-pat00001
(수학식 1)
공진회로(124b)의 위상은 주파수에 따라서 변하게 되는데, 이는 다음과 같은 수학식2로 나타낼 수 있다.
Figure 112006071730019-pat00002
(수학식 2)
즉, 주파수 w가 0이면 Im(Z)/Re(Z)는 +∞가 되어 공진회로(124b)의 주파수의 위상은 +90°가 되며, 주파수 w가 +∞이면 Im(Z)/Re(Z)는 -∞가 되어 공진회로(124b)의 주파수의 위상은 -90°가 된다. 또한, w가
Figure 112006071730019-pat00003
이면, Im(Z)/Re(Z)는 0이 되어 공진회로(124b)의 주파수의 위상은 0°가 된다.
전압 제어 발진부(123)의 기준 주파수는 사용자에 의해서 사전에 설정되어 지며, 외부의 PLL(미도시)에 의해서 요구되는 주파수로 설정된다.
따라서, 위상 생성부(122)의 제1 및 제2 위상신호(I,Q)는 주파수가 이미 정해진 값이며, 이때의 주파수를 f1이라고 하면, 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 주파수는 f1으로 동일하며, 제1 및 제2 위상신호의 위상차는 90°이다.
제1 및 제2 위상신호(I,Q)는 위상 조정부(123)을 통과하면서 주파수는 f1으 로 일정하지만 공진회로(124)의 공진 주파수에 따라서 크기와 위상이 변하게 된다.
위상 검출부(130)는 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 위상차이에 해당하는 전압을 출력하게 되므로, 위상 조정부(124)를 통과한 후 제1, 2 위상신호(I,Q)의 위상차이는 다음의 수학식3과 같다.
Figure 112006071730019-pat00004
(수학식 3)
위상 검출부(130)는 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 위상차가 90°인 경우에 출력전압이 0V가 되며, 입력신호의 위상차이가 90도가 되도록 공진회로(124)의 제2 가변 캐패시턴스(C')의 시정수를 조정한다.
즉, 위 식에서 w=
Figure 112006071730019-pat00005
=f1이 되도록 공진회로(124b)의 제2 가변 캐패시턴스(C')의 시정수를 조정하게 된다.
RF 증폭부(110)의 저잡음 증폭기(111)의 부하로 적용되는 트랙킹 필터(112)는 위상조정부(123)의 부하인 공진회로(124b)와 동일한 구조이므로, 공진회로(124b)에 인가되는 조정전압을 동일하게 트랙킹 필터(112)에 인가하면 원하는 주파수에서 공진하는 트랙킹 필터(112)로 제어할 수 있다.
제1 및 제2 위상신호(I,Q)는 각각 증폭기(124a)를 통해 사전에 설정된 전압 레벨로 증폭된다.
증폭된 제1 및 제2 위상신호(I,Q)는 각각 위상 검출부(130)에 전달되어 제1 및 제2 스위치부(SW1, SW2)의 스위칭 동작을 수행한다.
먼저, 위상 검출부(130)는 외부로부터 바어어스 전류(Id)를 공급받는다. 이후, 바이어스 전류(Id)는 제1 및 제2 스위치부(SW1, SW2)에 따라 스위칭된다.
즉, 제1 및 제2 스위치부(SW1, SW2)는 제1 및 제2 위상신호(I,Q)에 따라 서로 상응하는 스위칭 동작을 수행한다.
이에 따라, 바이어스 전류(Id)는 전압 생성부(131)의 제3 스위치(SW3)로 유입된다. 전압 생성부(131)는 바이어스 전류(Id)를 제4 스위치(SW4)로 유기시키고, 유기된 바이어스 전류(Id)는 제2 스위치부(SW2)의 차단에 따라 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 위상차에 해당하는 전압(VLP)을 전압 비교부(140)로 출력된다.
상술한 동작을 수식을 정리하면 다음의 수학식4와 같다.
Figure 112006071730019-pat00006
(수학식4)
(여기서, ωＱ는 제1 위상신호의 각속도, -ωＱ는 제2 위상신호의 각속도, ωI는 제3 위상신호의 각속도, φ는 제1 위상신호와 제3 위상신호간의 위상차)
도 4b를 참조하면, 제1 위상신호(I)와 제2 위상신호(Q)간의 위상차 φ가 90°인 경우 출력되는 전압(VLP)가 0인 것을 알 수 있다.
전압비교부(140)는 외부로부터의 사전에 설정된 기준전압(Vref)와 위상검출부(130)로부터의 전압(VLP)의 전압차를 증폭하여 트랙킹 필터(112) 및 위상 조정부(124)에 전달한다.
전압비교부(140)로부터의 조정전압은 위상 조정부(124)에 포함된 공진회로(124b)의 제2 가변 캐패시터(C')의 캐패시턴스 성분을 가변시킨다.
제2 인덕터(L')는 제2 가변 캐패시터(C')와 공진하여 위상조정부(124)의 제1 및 제2 위상신호(I,Q)의 위상을 조정한다. 제2 가변 캐패시터(C') 및 제2 인덕터(L')의 공진에 의해 변경된 주파수는 위상검출부(130)의 출력전압을 변경하며, 부귀환 루프를 통하여 제1 및 제2 위상신호(I,Q)간의 위상차가 90°를 유지하도록 공진회로(124b)의 공진 주파수가 자동 조정된다.
상술한 전압비교부(140)의 조정전압은 트랙킹 필터(112)에 동일하게 인가되며, 제1 인덕터(L)의 시정수는 제2 인턱터(L')의 시정수와 동일하고 제1 가변 캐패시터(C)의 시정수는 제2 가변 캐패시터(C')의 시정수와 동일하므로, 전압 제어 발진부(123)의 주파수와 동일한 주파수에서 공진하게 된다.
이에 따라, 트랙킹 필터(112)의 공진주파수는 자동적으로 조정할 수 있게 되어, RF 증폭부(110)에 수신되는 RF 신호의 주파수는 자동 조정된다.
도 5a는 위상 검출부(130)로부터의 출력 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 전압 비교부(140)로부터의 출력 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5b를 도 5a와 비교하면, 위상 검출부(130)의 출력 전압에 따라 이를 조정하기 위해 전압 비교부(160)에서 상보적인 출력 전압을 출력하는 것을 볼 수 있다.
도 5c는 트랙킹 필터(112)에 의해 조정되는 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 5c를 참조하면, 위상 조정부(124)의 위상 조정에 따라 자동적으로 RF 증폭부(110)에 수신되는 RF 신호의 주파수 대역이 조정되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전압 제어 발진기의 신호를 신호처리한 위상신호의 위상차를 이용하여 트랙킹 필터의 주파수 대역을 별도의 PLL없이 자동으로 조정할 수 있어 수신기를 구성하는 회로의 크기 및 복잡도를 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 수신된 RF 신호 중 조정전압에 따라 선택된 주파수 대역의 RF 신호를 소정 크기로 증폭하는 RF 증폭부;
    사전에 설정된 기준 주파수를 이용하여 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 위상 신호를 포함한 복수의 위상 신호를 생성하고, 상기 복수의 위상신호와 상기 RF 증폭부로부터의 RF 신호를 믹싱하여 사전에 설정된 신호로 변환하며, 상기 조정 전압에 따라 상기 복수의 위상신호의 위상을 조정하는 신호 처리부;
    상기 복수의 위상신호의 위상차를 검출하여 검출된 위상차에 해당하는 위상차 전압을 생성하는 위상 검출부; 및
    상기 위상 검출부로부터의 위상차 전압과 사전에 설정된 기준 전압을 비교하여 그 차에 해당하는 상기 조정전압을 생성하여 상기 RF 증폭부 및 상기 신호처리부에 전달하는 전압 비교부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 RF 증폭부는
    상기 수신된 RF 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기; 및
    상기 전압 비교부의 조정 전압에 따라 공진하여 상기 저잡음 증폭기의 주파수 대역을 조정하는 트랙킹 필터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 RF 증폭부는
    상기 저잡음 증폭기로부터의 RF 신호의 게인을 사전에 설정된 범위로 조정하는 게인 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 신호처리부는
    상기 RF 증폭부로부터의 RF신호를 상기 제1 및 제2 위상신호를 이용하여 사전에 설정된 베이스 밴드 신호 또는 중간 주파수 신호로 변환하는 믹서부;
    상기 기준 주파수에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호를 제공하는 위상 생성부;
    상기 위상 생성부에 상기 기준 주파수를 제공하는 전압 제어 발진부; 및
    상기 위상 생성부로부터의 제1 및 제2 위상신호의 전압 레벨을 소정 크기의 레벨로 증폭하고, 상기 전압 비교부의 조정전압에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 위상 조정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 위상신호는 I 채널신호이고, 상기 제2 위상신호는 Q 채널신호인 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 위상 검출부는
    상기 I 채널신호에 따라 외부로부터 공급되는 바이어스 전류를 스위칭하는 적어도 하나의 스위치를 갖는 제1 스위치부;
    상기 Q 채널신호에 따라 상기 제1 스위치부와 상응하여 상기 바이어스 전류를 스위칭하는 적어도 하나의 스위치를 갖는 제2 스위치부; 및
    상기 제1 및 제2 스위치부의 스위칭 온에 따라 상기 바이어스 전류를 대칭적으로 유기하여 상기 I 채널신호와 상기 Q 채널신호 간의 위상차에 해당하는 상기 위상차 전압을 출력하는 전압 생성부
    를 포함하는 길버트 셀 믹서(Girbert Cell Mixer)인 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  7. 제4항에 있어서, 상기 트랙킹 필터는
    상기 조정전압에 따라 상기 RF 신호의 주파수 대역을 조정하는 제1 가변 캐패시터;
    상기 제1 가변 캐피시터와 공진하여 상기 RF 신호의 주파수 대역을 조정하는 제1 인덕터; 및
    상기 저잡음 증폭기와 동일한 부하를 제공하는 제1 부하저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 위상조정부는
    상기 위상 생성부로부터의 제1 및 제2 위상신호의 전압 레벨을 소정 크기의 레벨로 각각 증폭하는 증폭기; 및
    상기 전압 비교부의 조정전압에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 공진회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공진회로는
    상기 제1 가변 캐패시터와 실절적으로 동일하고, 상기 조정전압에 따라 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 제2 가변 캐패시터;
    상기 제1 인덕터와 실질적으로 동일하고, 상기 제2 가변캐패시터와 공진하여 상기 제1 및 제2 위상신호의 위상을 조정하는 제2 인덕터;
    상기 제1 부하저항과 실질적으로 동일하고, 상기 제1 위상신호의 출력단에 상기 저잡음 증폭기와 동일한 부하를 제공하는 제2 부하저항; 및
    상기 제2 부하저항과 실질적으로 동일하고, 상기 제2 위상신호의 출력단에 상기 저잡음 증폭기와 동일한 부하를 제공하는 제3 부하저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 대역 자동 조정기능을 갖는 수신기.
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JP2004147072A (ja) 2002-10-24 2004-05-20 Casio Comput Co Ltd 電波受信装置、電波時計及び中継器
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