KR100853532B1 - Ｒｓｓｉ 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선수신기 - Google Patents

Ｒｓｓｉ 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선수신기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신 신호 강도 검출기가 기저대역으로 변환되어 dBm 스케일로 입력되는 신호를 선형적인 전압[V]으로 출력하도록 하고, 이 출력 전압을 가변 이득 증폭기의 입력 신호로 이용하여, 가변 이득 증폭기의 출력을 선형적인 dB 단위로 가변시킴으로써, 디지털 기저대역에서 신호를 받는 것보다 추가 블록 없이 빠르고 안정된 레벨의 가변 이득을 얻을 수 있는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기에 관한 것이다.
이를 위한 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기는, RF 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 RF 신호를 기저대역으로 변환하여 출력하는 혼합기와, 상기 혼합기에 발진 주파수를 생성하여 공급하는 발진부와, 상기 혼합기에서 출력되는 신호를 필터링 하고 특정 주파수 대역을 선택하는 제 1 저역 통과 필터와, 상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 이득을 가변시켜 출력하는 하나 이상의 가변 이득 조절기와, 상기 각 가변 이득 조절기에서 출력되는 신호로부터 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 저역 통과 필터와, 상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 전압 레벨을 검출하고 입력 전압[dBm]에 따라 선형적으로 가변되는 전압[V]을 출력하는 수신 신호 강도 검출기와, 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압에 따라 상기 각 가변 이득 조절기에 제어 신호를 출력하는 컨트롤 블록과, 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호를 입력 받고 상기 제 1 저역 통과 필터 및 각 제 2 저역 통과 필터의 주파수 제어 신호와 상기 수신 신호 강도 검출기의 전류 제어 신호를 출력하는 MCU를 포함하고, 상기 각 가변 이득 증폭기는; 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 입력 전압[V]에 따라 이득[dB]을 선형적으로 가변시켜 출력하되 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호와 상보적인 기울기 특성을 갖는 출력을 나타내는 것이다.
수신 신호 강도 검출기, 자동 이득 제어, 무선 수신기, 출력 전압

Description

ＲＳＳＩ 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기{RADIO RECEIVER USING GAIN CONTROL SIGNAL TO OUTPUT VOLTAGE OF RSSI}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기의 일부 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 무선 수신기의 RSSI 및 VGA의 출력 특성을 나타낸 그래프도.
도 3은 도 1의 RSSI의 구성 블록도.
도 4는 도 3의 RSSI의 LPF 회로도.
도 5는 본 발명의 무선 수신기의 RSSI의 다른 실시예를 나타낸 일부 구성도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기의 일부 구성을 나타낸 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 수신부
110 : 저잡음 증폭기(LNA)
120 : 무선 신호 가변 이득 증폭기(RF-VGA)
130 : 혼합기(Mixer)
140 : 발진기(VCO)
200 : 자동 이득 제어 루프(VGA Loop)
210 : 제 1 저역 통과 필터(LPF)
220 : 가변 이득 증폭기(VGA)
230 : 제 2 저역 통과 필터(LPF)
240 : 수신 신호 강도 검출기(RSSI)
241 : 리미팅 앰프(LA)
242 : 전파 정류기(FWR)
243 : 저역 통과 필터(LPF)
244 : 전류 공급 수단
250 : 컨트롤 블록
300 : MCU
400 : ADC
본 발명은 무선 수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신 신호 강도 검출기가 기저대역으로 변환되어 dBm 스케일로 입력되는 신호를 선형적인 전압[V]으로 출력하도록 하고, 이 출력 전압을 가변 이득 증폭기의 입력 신호로 이용하여, 가변 이득 증폭기의 출력을 선형적인 dB 단위로 가변시킴으로써, 디지털 기저대역에서 신호를 받는 것보다 추가 블록 없이 빠르고 안정된 레벨의 가변 이득을 얻을 수 있는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기에 관한 것이다.
일반적으로 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 및 DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)와 같은 휴대용 디지털 방송 서비스가 상용화되면서, 디지털 방송용 RF 튜너(Tuner)에 대한 연구가 활발해지고 있다.
RF 튜너의 수신부에서는 송신부와의 거리에 따라 신호의 크기가 수시로 변하는 입력 신호를 받아들이게 되므로 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 복조기에 일정한 크기의 안정된 신호를 전달하기 위해서 수신부를 통해 수신되는 무선 주파수 대역(Radio Frequency Band; RF Band)의 무선(RF) 신호를 기저대역(Baseband)의 신호로 변환하여 전달해야 하므로, 자동 이득 조절기(AGC : Automation Gain Controller)의 기능이 중요하다.
일반적으로 많이 사용되는 슈퍼-헤테로다인(Super-Heterodyne)방식의 수신기는 수신기로 수신되는 무선주파수대역(Radio Frequency Band; RF Band)의 무선(RF)신호를 중간주파수대역(Intermediate Frequency Band; IF Band)의 중간주파수(IF) 신호로 변환하고, 다시 중간주파수(IF) 신호를 기저대역(Baseband)의 신호로 반복적으로 변환해야 한다.
이러한 구조는 반복되는 주파수변환으로 인해 비선형 특성이 추가되어 상호 변조 왜곡이나 기생성분들이 발생하게 되므로, 상호 변조 왜곡이나 기생성분들을 제거하기 위하여 외부에 SAW 필터(Filter)를 사용하게 되어 생산 단가를 높이는 원인을 유발한다.
이러한 단점을 극복하고자 종래에는 이미지 제거 필터를 사용하여 이미지 제거를 하는 Low-IF 수신기를 이용하고 있는데, 이미지 주파수가 RF 근처에 발생해서 완벽히 제거하기 어려워 민감도가 나빠지게 되고, I/Q 부정합으로 인한 이미지-밴드 문제가 있다.
따라서, 이러한 단점을 극복하고자 종래의 다른 수신기로 직접변환(Direct Conversion; Zero-IF) 수신기를 이용하고 있다.
직접변환 수신기는 발진기를 하나로 축소화하여 무선주파수대역(RF Band)의 RF신호로부터 중간주파수대역(IF Band)으로 변환하는 과정 없이 바로 기저대역(Baseband)의 신호로 복조함으로써, 단일칩으로 집적화가 가능하여 장치의 소형화를 꾀하고, 제작과정이 간단하다.
그러나, 직접변환(Zero-IF) 수신기에서 출력되는 신호는 복조기(Demodulator)에서 입력으로 받는 대역과 일치해야만 하는 단점이 있어서, 각 복조기(Demodulator)별 입력 주파수 대역에 따라 직접변환(Zero-IF) 수신기에서 출력되는 주파수 대역을 복조기(Demodulator)에 맞게 다시 설계해야 하는 단점이 있다.
여기서, 앞서 상술한 수신기가 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 및 DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)를 수신하는 수신기의 안테나에서 수신된 신호는 잡음 신호가 혼합된 신호이고, 신호가 채널을 통하여 전달되는 경로에 따라 신호의 감쇠 정도가 상이하다.
따라서, 수신된 신호가 일정한 신호크기를 유지할 수 있도록 자동이득제어기(Automatic gaincontrol; AGC)를 통해 이득을 제어해야 한다.
종래 기술에 따른 자동 이득 제어 기술의 일례를 보면 MCU로부터 디지털 제어 신호를 받아 이를 통해 이득을 제어하는 것으로서, 이 기술은 RF 단에서의 출력 신호에 따른 전력을 RSSI(Received Signal Strength Indication; RSSI)에서 검출하여 그 결과를 MCU에 출력하고, MCU는 디지털 제어 신호를 DAC 변환하여 출력하게 된다.
그러면, 이를 기준 전압과 비교하여 가변 이득 제어기의 입력 신호로 사용하는 것으로, 사양이 다른 종류의 모델에 적용하기 위해서는 외부에서 별도로 세팅을 해야 하는 단점이 있으며, 디지털 노이즈가 제어신호로 들어가지 않도록 별도의 필터를 구비해야 하는바, 많은 전력 소모와 부가적인 회로 구성으로 인해 비효율적인 단점이 있었다.
또한, RSSI를 통해 전력 검출을 하고 그 결과에 따라 믹서 전단의 증폭기 이득을 제어하는 경우도 있으나, 이 경우에는 기저 대역의 신호가 아닌 무선 신호를 처리해야 하므로 고주파에서 동작하게끔 설해야 하는바, 비용이 높아질 뿐만 아니라 무선주파수(RF) 처리를 위한 추가의 Fab 및 RF 모델이 구현되어야 하는 단점이 있었다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기저대역으로 변환 및 필터링된 신호의 전력을 검출하고, 검출 결과에 따라 선형적인 특성 을 갖는 전압을 출력하는 수신 신호 강도 검출기와 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호에 상보되며 선형적인 이득을 나타내는 가변 이득 증폭기를 구성하여, 디지털 기저대역에서 신호를 받는 것보다 빠르고 안정된 레벨의 가변 이득을 얻을 수 있는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일양상에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기는, RF 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 RF 신호를 기저대역으로 변환하여 출력하는 혼합기와, 상기 혼합기에 발진 주파수를 생성하여 공급하는 발진부와, 상기 혼합기에서 출력되는 신호를 필터링 하고 특정 주파수 대역을 선택하는 제 1 저역 통과 필터와, 상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 이득을 가변시켜 출력하는 하나 이상의 가변 이득 조절기와, 상기 각 가변 이득 조절기에서 출력되는 신호로부터 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 저역 통과 필터와, 상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 전압 레벨을 검출하고 입력 전압[dBm]에 따라 선형적으로 가변되는 전압[V]을 출력하는 수신 신호 강도 검출기와, 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압에 따라 상기 각 가변 이득 조절기에 제어 신호를 출력하는 컨트롤 블록과, 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호를 입력 받고 상기 제 1 저역 통과 필터 및 각 제 2 저역 통과 필터의 주파수 제어 신호와 상기 수신 신호 강도 검출기의 전류 제어 신호를 출력하는 MCU를 포함하고, 상기 각 가변 이득 증폭 기는; 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 입력 전압[V]에 따라 이득[dB]을 선형적으로 가변시켜 출력하되 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호와 상보적인 기울기 특성을 갖는 출력을 나타내는 것이다.
또한 본 발명의 다른 양상에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기는, 멀티 대역의 RF 신호를 수신하여 각각 증폭하는 저잡음 증폭기; 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 RF 신호를 I-채널 또는 Q-채널의 기저대역 신호로 각각 변환하는 동위상 혼합기 및 직각위상 혼합기로 구성되는 혼합부; 상기 동위상 혼합기와 직각위상 혼합기에 각각 동위상 주파수 또는 직각위상 주파수를 생성하여 공급하는 발진부; 상기 혼합부로부터 출력되는 신호를 각각 필터링하고 특정 주파수 대역을 선택하는 제 1 저역 통과 필터, 상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 이득을 가변시켜 출력하는 하나 이상의 가변 이득 증폭기, 상기 각 가변 이득 증폭기에서 출력되는 신호로부터 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 저역 통과 필터, 상기 제 1 저역 통과 필터 출력 신호의 전압 레벨을 검출하고 입력 전압[dBm]에 따라 선형적으로 가변되는 전압[V]을 출력하는 수신 신호 강도 검출기, 및 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압에 따라 상기 각 가변 이득 조절기에 제어 신호를 출력하는 컨트롤 블록을 각각 구비한 동위상 필터부와 직각위상 필터부; 상기 각각의 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호를 입력 받고 상기 각 제 1 저역 통과 필터 및 상기 제 2 저역 통과의 주파수 제어 신호와 상기 수신 신호 강도 검출기의 전류 제어 신호를 출력하는 MCU를 포함하고, 상기 각 가변 이득 증폭기는; 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 입 력 전압[V]에 따라 이득[dB]을 선형적으로 가변시켜 출력하되 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호와 상보적인 기울기 특성을 갖는 출력을 나타내는 것이다.
본 발명이 다양한 양상들에서 상기 수신 신호 강도 검출기는 입력 신호를 증폭시켜 일정 레벨에서 클리핑하는 다수의 리미팅 증폭기와, 상기 각 리미팅 증폭기의 출력 신호를 정류시켜 AC 전류를 생성하는 다수의 정류기, 및 상기 정류기에서 출력된 AC 전류들의 합에 대하여 리플을 제거하여 선형적인 DC 전압을 출력하는 저역 통과 필터를 포함하여 구성되고, 상기 리미팅 증폭기와 상기 전파 정류기는 캐스캐이드 연결을 통한 로그 증폭기 형태로 구성되는 것이다.
여기서, 상기 수신 신호 강도 검출기의 저역 통과 필터는 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압의 크기를 결정하도록 가변되는 제 1 저항과 상기 제 1 저항과 함께 상기 정류기에서 출력되는 신호의 리플 전류를 제거하는 제 1 캐패시터로 구성되는 제 1 저역 통과 필터부와, 상기 정류기에서 출력되는 신호의 리플 전류에 대한 저항 역할을 하는 제 2 저항과 상기 제 2 저항에 의해 리플이 제거된 신호의 출력단에 연결되는 제 2 캐패시터로 구성되는 제 2 저역 통과 필터부로 구성된다.
또한, 상기 수신 신호 강도 검출기는 상기 제 1 저항에 공급되는 전류를 가변시켜 제 1 저항에 의한 출력 전압 크기가 가변되도록 하는 전류 공급 수단을 더 구비하여, 이득 제어를 위한 출력 전압의 조절을 더욱 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예는 수신부(100)와 자동 이득 조절 루프(200) 및 MCU(300)를 포함하여 이루어진다.
수신부(100)는 저잡음 증폭기(Low-Noise Amplifier; LNA, 110), 혼합기(Mixer, 130)와, 발진부(Voltage Control Oscillator； VCO, 140) 및 무선 신호 가변 이득 증폭기(Radio Frequency-Variable Gain Controller; RF-VGA, 120)를 포함하여 구성된다.
여기서, LNA(110)는 안테나를 통해 수신되는 RF 신호의 잡음 증폭을 억제하면서 증폭하는 것이고, RF-VGA(120)는 LNA(110)에서 증폭된 신호의 이득을 조절하여 다시 한번 일정한 범위 내의 신호로 선형성을 향상시켜 증폭한다.
또한, 혼합부(130)는 발진부에서 발생하여 공급하는 주파수와 RF-VGA(120)에서 출력되는 신호를 혼합하여 기저대역 신호로 변환하는 것이다.
한편, 자동 이득 제어 루프(Automation Gain Control Loop, 200)는 수신부(100)로부터 기저대역으로 변환되어 출력되는 신호의 주파수 및 이득 조절을 통해 증폭한 후 버퍼(260)를 거쳐 ADC(400)로 출력하는 것으로, 제 1 저역 통과 필터(Low-Pass Filter, 210 이하 '제 1 LPF'라 함)와, 하나 이상의 가변 이득 조절기(220, 이하 'VGA'라 함)과 각 VGA(220)의 출력단에 연결되는 제 2 저역 통과 필터(230, 이하 '제 2 LPF'라 함)와, 수신 신호 강도 검출기(Received Signal Strength Indication; RSSI, 240)와 컨트롤 블록(250)을 포함하여 구성된다.
여기서, VGA 및 제 2 LPF는 한쌍으로 구성되어 제 2 LPF가 VGA에 의한 출력 신호의 노이즈를 제거하는 것으로서, 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있으나, 회로의 물리적인 특성을 고려하여 그 수를 제한할 수 있다.
본 발명의 특징적인 양상에 따라 RSSI(240)는 제 1 LPF(210)에서 출력되어 입력되는 [dBm] 크기 단위의 신호에 대하여 선형적인 전압[V]을 출력하도록 구성되고, RSSI(240)의 출력 전압에 대하여 컨트롤 블록(250)은 제어 신호를 VGA(220)에 출력하며, VGA(220)는 RSSI(240)의 출력 전압[V]에 대하여 선형적인 [dB] 출력 특성을 나타내되, VGA(220)의 출력 신호는 RSSI(240)의 출력 신호에 대하여 상보적인 기울기를 갖게 된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 RSSI(240)가 (+) 기울기의 선형적인 출력을 나타내면 VGA(220)는 (-) 기울기의 선형적인 출력 특성을 나타내고, 반대로 RSSI(240)가 (-) 기울기의 선형적인 출력을 나타내면 VGA(220)는 (+) 기울기의 선형적인 출력 특성을 나타냄이 바람직하다.
여기서, 제 1 LPF(210)는 MCU(400)의 제어 신호에 따라 혼합기(130)에서 출력되는 기저대역의 신호로부터 특정 주파수 대역의 채널만 선택하여 필터링 한다.
또한, 각 VGA(220)는 제 1 LPF(210)를 통해 필터링되어 출력된 신호의 이득을 이득 제어 신호에 따라 증폭하여 출력하며, 제 2 LPF(230)는 MCU(400)의 제어 신호에 따라 VGA(220)의 출력 신호로부터 특정 주파수 대역의 채널만 선택하여 필터링한다.
그리고, RSSI(240)는 제 1 LPF(210)에서 출력된 신호의 전압 레벨을 검출하 고 그 결과에 따라 선형적으로 가변되는 제어 전압을 출력하며, 컨트롤 블록(250)은 RSSI(240)의 출력 전압에 따라 각 VGA(220)로 제어 신호를 출력한다.
다시 말해, RSSI(240)는 수신 신호의 감도 지표로 사용되는 것으로서, 수신 신호 감도란 전력[dBm]을 나타내며 검출된 전력을 DC 전압 레벨로 변환하는 것으로, 전압[V]과 [dBm]의 관계로 표현되므로 로그(log) 증폭기의 원리에 의해 구현된다.
즉, dBm 크기 단위의 신호에 따라 선형적인 DC 전압 출력을 나타내어 VGA에서의 전압 이득을 안정화시키게 된다.
RSSI(240)는 도 3에 도시된 바와 같이 입력 신호를 증폭시켜 일정 레벨에서 클리핑하는 다수의 리미팅 증폭기(Limiting Amplifier;LA, 241)와, 각 LA의 출력단에 연결되어 출력 신호를 정류시켜 AC 전류를 생성하는 전파 정류기(Full Wave Rectifier; FWR, 242) 및 FWR(242)에서 출력된 AC 전류들의 합에 대하여 리플을 제거하여 선형적인 DC 전압을 출력하는 LPF(243)를 포함하여 구성되고, LA(241)와 FWR(242)는 캐스캐이드 연결을 통한 로그 증폭기 형태로 구성된다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 전파 정류기를 이용하였으나 반파 정류기를 이용할 수도 있으며, LPF(243)는 도 4에 도시된 바와 같이 RSSI의 출력 전압의 크기를 결정하도록 가변되는 제 1 저항(R1)과 상기 제 1 저항(R1)과 함께 FWR(242)에서 출력되는 신호의 리플 전류를 제거하는 제 1 캐패시터(C1)로 구성되는 제 1 저역 통과 필터부(243a)와, FWR(242)에서 출력되는 신호의 리플 전류에 대한 저항 역할을 하는 제 2 저항(R2)과 제 2 저항(R2)에 의해 리플이 제거된 신호의 출력단에 연결되는 제 2 캐패시터(C1)로 구성되는 제 2 저역 통과 필터부(243b)로 구성된다.
상세하게는, R1 값에 의해 최저 기준 전압이 조절되므로 R1이 커지면 출력 전압이 커지게 되고, 응답 시간이 길게 되며 C1이 커지면 FWR(242)의 리플 전류가 감소하고 응답 시간이 길어진다. R2는 컨트롤 블록(250)과 MCU(300)로 입력되는 신호의 노이즈를 제거하는 기능을 하고, R2, C2의 크기가 커지면 노이즈 및 리플 제거는 많이 되지만 시정수가 길어져 응답 시간이 길어지므로 적절하게 조절해야 한다.
다수의 LA(241)와 FWR(242)은 직렬 연결되므로, LA의 개수는 전체 전압이득, 대역폭, 전력소모 등을 고려하여 결정된다. 이에, LA의 개수를
Figure 112007007503769-pat00001
, 필요한 전체 전압이득을
Figure 112007007503769-pat00002
, 대역폭을
Figure 112007007503769-pat00003
라 하면, 단위 리미팅 증폭기의 이득과 대역폭은 아래의 수학식에 의해 결정된다.
[수학식 1]
Figure 112007007503769-pat00004
Figure 112007007503769-pat00005
여기서, 최초 입력된 신호는 전압이득이 일정한 LA(241)에 의해 점점 증폭되고 어느 정도 이상 커진 신호는 일정한 레벨에서 클리핑(clipping) 된다.
그리고, LA(241)에서 증폭된 신호는 각 FWR(242)의 입력신호가 되어 전파 정류된 AC 전류를 생성하게 되고, 각 FWR(242)의 출력 전류들의 합은 R, C로 구성된 LPF(243)에 의해 리플이 제거되어 DC에 가까운 전압을 출력하게 된다.
이에 부가적으로, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 RSSI(240)가 제 1 저항(R1)에 공급되는 전류를 가변시켜 제 1 저항(R1)에 의한 출력 전압 크기가 가변되도록 하는 전류 공급 수단(244)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 전류 공급 수단(244)은 스위칭 수단을 구비하여 디지털 방식으로 온오프 제어를 통해 전류 공급을 제어하는 것으로 도시하였으나, 다른 실시예를 통해 sweep 조절에 의한 전류 공급을 제어 방식을 이용할 수 있다.
이에, 본 발명은 사용하고자 하는 통신 방식에 따라 RSSI(240)의 LPF(243)을 구성하는 R1 및 전류 공급 수단을 통한 전류 제어 모드를 세팅함으로써, 원하는 통신 방식에 다양하게 적용하여 이용할 수 있는 것이다.
한편, MCU(300)는 RSSI(240)의 출력 신호를 입력 받아 수신되는 신호의 강도를 인지하며, 제 1 LPF(210) 및 각 제 2 LPF(230) 제어 신호를 출력하여 제 1 LPF(210) 및 각 제 2 LPF(230)가 특정 주파수 대역의 채널을 선택하도록 한다. 또한, RSSI(240)에 전류 제어 신호를 출력한다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따르면, RSSI(240)가 혼합기(130) 후단의 제 1 LPF(210)의 출력을 입력 신호로 받으므로, 잡음을 최소화 할 수 있으며 기존의 혼합기 전단의 LNA의 출력을 입력 신호로 가져오는데 비하여, 최소 수십 dB 이상 설계를 용이하게 할 수 있다.
즉, 기존 방식에 따라 LNA 전단에서 신호를 가져오는 경우 수백 MHz~ 수 GHz 의 높은 주파수를 가지며, -100dBm~-40dBm 정도의 아주 작은 신호를 받아 야하지만, 본 발명에 따라 혼합기 후단의 LPF에서 신호를 가져오는 경우 수KHz~ 수십MHz 로 낮은 주파수 영역을 가지며, -70dBm~-10dBm 정도의 큰 신호를 가져 오게 되므로 회로 설계가 용이해지는 것이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기의 일부 구성을 나타낸 블록도로서, 도 1과 동일한 구성 및 그에 대한 작용 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기는 수신부(500)와 자동 이득 제어 루프(600) 및 MCU(700)를 포함하여 구성된다.
수신부(500)는 멀티 대역 예를 들어 UHF 또는 L-Band와 같은 대역의 RF 신호를 수신하여 각각 증폭하는 저잡음 증폭기(LNA, 510)와, 저잡음 증폭기(LNA, 510)에서 증폭된 RF 신호를 I-채널 또는 Q-채널의 기저대역 신호로 각각 변환하는 동위상 혼합기(530a) 및 직각위상 혼합기(530b)로 구성되는 혼합부(530); 동위상 혼합기(530a)와 직각위상 혼합기(530b)에 각각 동위상 주파수 또는 직각위상 주파수를 생성하여 공급하는 발진부(540)로 구성되며, LNA(510)와 혼합부(520) 사이에는 RF-VGA(520)가 구성된다.
여기서, 저잡음 증폭기(LNA)는 멀티 대역에서 들어오는 다양한 신호를 수신하여 증폭할 수 있는 광대역 저압음 증폭기이며, 본 발명의 실시예에서는 광대역 저잡음 증폭기 하나를 이용하는 것으로 도시하였으나, 다양한 실시예를 통해 각 대역에서 들어오는 신호를 각각 수신하도록 다수의 저잡음 증폭기로 구성할 수 있다.
자동 이득 제어 루프(600)는 I-채널을 형성하는 동위상 필터부(600a)와 Q-채널을 형성하는 직각위상 필터부(600b)로 구성된다.
동위상 필터부(600a) 및 직각위상 필터부(600b)는 각각 혼합부(530)로부터 출력되는 신호의 특정 주파수 대역을 선택하여 각각 필터링하는 제 1 LPF(610), 상기 제 1 LPF(610)에서 출력되는 신호의 이득을 조절하는 하나 이상의 VGA(620), 각 가변 이득 증폭기(620)에서 출력되는 신호로부터 특정 주파수 대역을 선택하여 필터링하는 제 2 LPF(630), 제 1 LPF(610) 출력 신호의 전압 레벨을 검출하고 검출된 [dBm] 크기 단위의 신호에 따라 선형적으로 가변되는 제어 전압[V]을 출력하는 RSSI(640), 및 RSSI(640)의 출력 전압에 따라 각 VGA(620)에 제어 신호를 출력하는 컨트롤 블록(650)으로 구성된다.
여기서 본 발명의 특징적인 양상에 따라, 각 가변 이득 증폭기(620)는 상기 RSSI(640)에 출력되는 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아, 입력 전압[V]에 따라 이득[dB]을 선형적으로 가변시켜 출력하는 것으로서, RSSI(640)의 출력 신호와 상보적인 기울기 특성을 나타낸다.
한편, MCU(700)는 RSSI(640)의 출력 신호를 입력 받아 수신되는 신호의 강도를 디스플레이하며, 제 1 LPF(610) 및 각 제 2 LPF(630) 제어 신호를 출력하여 제 1 LPF(610) 및 각 제 2 LPF(630)가 특정 주파수 대역의 채널을 선택하도록 한다. 또한, RSSI(240)에 전류 제어 신호를 출력한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 기저대역으로 변환 및 필터 링된 신호의 전력을 검출하고, 검출 결과에 따라 선형적인 특성을 갖는 전압을 출력하는 수신 신호 강도 검출기와 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호에 상보되며 선형적인 이득을 나타내는 가변 이득 증폭기를 구성하여, 디지털 기저대역에서 신호를 받는 것보다 빠르고 안정된 레벨의 가변 이득을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 수신 신호 강도 검출기의 저역 통과 필터를 구성하는 저항에 걸리는 전류를 가변시켜 출력 전압이 가변되도록 하는 전류 공급 수단을 더 구비하여, 출력 전압 용이하게 가변시킬 수 있는 이점이 있다.
또, 본 발명은 저항 및 전류를 사용하고자하는 통신 방식에 따라 가변적으로 세팅하여 원하는 대역의 주파수 및 이득 특성을 얻을 수 있으므로, 다양한 통신 방식에 적용할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (5)

  1. RF 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭기와,
    상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 RF 신호를 기저대역으로 변환하여 출력하는 혼합기와,
    상기 혼합기에 발진 주파수를 생성하여 공급하는 발진부와,
    상기 혼합기에서 출력되는 신호를 필터링 하고 특정 주파수 대역을 선택하는 제 1 저역 통과 필터와,
    상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 이득을 가변시켜 출력하는 하나 이상의 가변 이득 조절기와,
    상기 각 가변 이득 조절기에서 출력되는 신호로부터 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 저역 통과 필터와,
    상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 전압 레벨을 검출하고 입력 전압[dBm]에 따라 선형적으로 가변되는 전압[V]을 출력하는 수신 신호 강도 검출기와,
    상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압에 따라 상기 각 가변 이득 조절기에 제어 신호를 출력하는 컨트롤 블록과,
    상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호를 입력 받고 상기 제 1 저역 통과 필터 및 각 제 2 저역 통과 필터의 주파수 제어 신호와 상기 수신 신호 강도 검출기의 전류 제어 신호를 출력하는 MCU를 포함하고,
    상기 각 가변 이득 증폭기는;
    상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 입력 전압[V]에 따라 이득[dB]을 선형적으로 가변시켜 출력하되 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호와 상보적인 기울기 특성을 갖는 출력을 나타내는 것을 특징으로 하는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기.
  2. 멀티 대역의 RF 신호를 수신하여 각각 증폭하는 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 RF 신호를 I-채널 또는 Q-채널의 기저대역 신호로 각각 변환하는 동위상 혼합기 및 직각위상 혼합기로 구성되는 혼합부;
    상기 동위상 혼합기와 직각위상 혼합기에 각각 동위상 주파수 또는 직각위상 주파수를 생성하여 공급하는 발진부;
    상기 혼합부로부터 출력되는 신호를 각각 필터링하고 특정 주파수 대역을 선택하는 제 1 저역 통과 필터, 상기 제 1 저역 통과 필터에서 출력된 신호의 이득을 가변시켜 출력하는 하나 이상의 가변 이득 증폭기, 상기 각 가변 이득 증폭기에서 출력되는 신호로부터 특정 주파수 대역을 선택하는 제 2 저역 통과 필터, 상기 제 1 저역 통과 필터 출력 신호의 전압 레벨을 검출하고 입력 전압[dBm]에 따라 선형적으로 가변되는 전압[V]을 출력하는 수신 신호 강도 검출기, 및 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압에 따라 상기 각 가변 이득 조절기에 제어 신호를 출력하는 컨트롤 블록을 각각 구비한 동위상 필터부와 직각위상 필터부;
    상기 각각의 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호를 입력 받고 상기 각 제 1 저역 통과 필터 및 상기 제 2 저역 통과 필터의 주파수 제어 신호와 상기 수신 강도 측정기의 전류 제어 신호를 출력하는 MCU를 포함하고,
    상기 각 가변 이득 증폭기는;
    상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압을 이득 제어 신호로 입력 받아 입력 전압[V]에 따라 이득[dB]을 선형적으로 가변시켜 출력하되 상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 신호와 상보적인 기울기 특성을 갖는 출력을 나타내는 것을 특징으로 하는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수신 신호 강도 검출기는;
    입력 신호를 증폭시켜 일정 레벨에서 클리핑하는 다수의 리미팅 증폭기와,
    상기 각 리미팅 증폭기의 출력 신호를 정류시켜 AC 전류를 생성하는 다수의 정류기, 및
    상기 정류기에서 출력된 AC 전류들의 합에 대하여 리플을 제거하여 선형적인 DC 전압을 출력하는 저역 통과 필터를 포함하여 구성되고,
    상기 리미팅 증폭기와 상기 정류기는 캐스캐이드 연결을 통한 로그 증폭기 형태로 구성됨을 특징으로 하는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 수신 신호 강도 검출기의 저역 통과 필터는;
    상기 수신 신호 강도 검출기의 출력 전압의 크기를 결정하도록 가변되는 제 1 저항과 상기 제 1 저항과 함께 상기 정류기에서 출력되는 신호의 리플 전류를 제거하는 제 1 캐패시터로 구성되는 제 1 저역 통과 필터부와,
    상기 정류기에서 출력되는 신호의 리플 전류에 대한 저항 역할을 하는 제 2 저항과 상기 제 2 저항에 의해 리플이 제거된 신호의 출력단에 연결되는 제 2 캐패시터로 구성되는 제 2 저역 통과 필터부로 구성됨을 특징으로 하는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수신 신호 강도 검출기는;
    상기 제 1 저항에 공급되는 전류를 가변시켜 제 1 저항에 의한 출력 전압 크기가 가변되도록 하는 전류 공급 수단을 더 구비함을 특징으로 하는 RSSI 출력 전압을 이득 제어 신호로 이용하는 무선 수신기.
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KR20060069666A (ko) * 2004-12-17 2006-06-22 엘지노텔 주식회사 이동통신 시스템에서 기지국 수신기의 수신세기 검출을이용한 자동이득 제어장치 및 그 방법

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