KR100858954B1 - 광대역 통신 시스템의 주파수 합성 장치 - Google Patents

광대역 통신 시스템의 주파수 합성 장치 Download PDF

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Abstract

광대역 통신 시스템의 주파수 합성 장치가 개시된다. 개시된 주파수 합성 장치는 광대역 통신을 위한 적어도 두 개의 주파수 신호를 생성하는 주파수 신호 생성부; 상기 주파수 신호 생성부의 출력 신호를 믹싱하는 제1 믹서; 상기 제1 믹서 및 상기 주파수 신호 생성부 중 적어도 하나의 출력 신호에 대해 미리 설정된 비율만큼 출력 신호의 주파수를 분주하고 분주된 신호의 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 주파수 분주부; 상기 주파수 분주부의 출력 신호들 중 하나를 선택하는 선택부; 및 상기 선택부의 출력 신호 및 기준 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서를 포함한다. 개시된 장치에 의하면, 보다 정확한 위상을 가지는 신호의 출력이 가능하며 수동 소자로 구현되는 위상 천이기를 사용하지 않고 주파수의 합성이 가능한 장점이 있다

Description

광대역 통신 시스템의 주파수 합성 장치{Device for Synthesizing Frequency of Broadband Communication System}
도 1은 초광대역 통신 시스템에서 일반적으로 사용하는 주파수 대역을 도시한 도면.
도 2는 종래의 다수의 서브 밴드 형성을 위한 초광대역 주파수 합성기의 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 주파수 믹싱의 일반적인 원리를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분주기의 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 분주기의 회로 구성을 도시한 도면.
본 발명은 주파수 합성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초광대역 통신 시스템에서의 다중 주파수 합성 장치에 관한 것이다.
이동 통신과 같은 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 통신 시스템은 데이터의 송수신을 위해 특정 대역의 주파수를 사용한다. 통신 시스템의 데이터는 서킷 데이터와 패킷 데이터로 구분되는데, 서킷 데이터는 음성 신호와 같이 실시간 송수신을 필요로 하는 데이터이고, 패킷 데이터는 실시간 송수신을 요하지 않는 데이터이다.
이동 통신 시스템에서, 서킷 데이터와 패킷 데이터를 함께 전송하기 위해 비교적 넓은 주파수 대역을 필요로 하며, 전송하고자 하는 데이터 양이 많아질수록 주파수 대역 역시 증가하며, 고속의 무선 통신을 위한 넓은 주파수 대역을 초광대역(Ultira Wide Band: UWB)라 한다.
초광대역 통신은 미국 연방통신위원회에서 인가된 3.1GHz ~ 10.6GHz의 주파수 대역을 활용한 통신을 말하며, 중심주파수 대비 대역폭이 20%이상이거나 500MHz 이상의 주파수 대역폭을 차지하는 통신 방식을 의미한다. 초광대역 방식의 신호는 넓은 주파수 대역을 사용할 수 있으므로 주파수 영역에서의 전력 밀도 값을 아주 작은 값으로 할 수 있어 다른 통신 신호가 존재하는 주파수에 중첩되어 사용하더라도 간섭을 거의 주지 않을 수 있다는 점에 착안하고 있다.
이러한 초광대역 통신 시스템은 복수의 서브 밴드 주파수 대역으로 구분된 다. 초광대역 통신 시스템은 복수의 서브밴드 주파수 대역을 이용하여 데이터를 전송함으로써 단위 시간당 많은 데이터를 송수신하도록 한다. 이러한 초광대역 통신 시스템은 복수개의 서브밴드 주파수 대역들 중 하나를 선택하는 주파수 하핑(Frequency Hopping)에 의해 선택된 서브밴드 주파수 대역을 이용하여 데이터를 전송함으로써 데이터에 대한 보안성을 높일 수 있다.
도 1은 초광대역 통신 시스템에서 일반적으로 사용하는 주파수 대역을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초광대역 통신 시스템은 528MHz의 대역폭을 갖는 복수 개의 서브 주파수 대역을 갖는다. 초광대역 통신 시스템은 3~10GHz의 대역을 가지며 크게 5개의 그룹으로 나누어진다. 도 1에서, 그룹1 ~ 그룹4까지 각각의 그룹은 3개의 서브 주파수 대역들로 구성되며, 그룹 5만 2개의 서브 주파수 대역들로 구성된다.
도 2는 종래의 다수의 서브 밴드 형성을 위한 초광대역 주파수 합성기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 초광대역 주파수 합성기는 PLL(200), 국부 발진기(202), 제1 분주기(204), 제2 분주기(206), 제1 SSB(Single Side Band) 믹서(208), 위상 천이부(210), 선택부(212) 및 제2 SSB 믹서(214)를 포함한다.
초광대역 시스템에서, 국부 발진기(202)는 4224MHz의 주파수 신호를 생성한다. PLL(200)은 국부 발진기(202)에서 생성하는 신호의 주파수를 고정하고 안정화시키는 기능을 한다.
국부 발진기(202)에서는 I(In-phase) 성분 신호와 Q(Quardrature) 성분 신호를 생성하며, 국부 발진기(202)에서 생성된 신호는 제1 분주기(204) 및 제2 SSB 믹서(214)에 입력된다.
제1 분주기(204)는 국부 발진기로부터 입력되는 신호의 주파수를 분주하는 기능을 하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력된 신호 주파수의 1/8에 상응하는 주파수 신호(528MHz)를 출력한다. 제1 분주기(204)는 528MHz에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 각각 출력하며, 출력된 신호는 제1 SSB 믹서(208) 및 제2 분주기(206)에 각각 입력된다.
제2 분주기(206)는 제1 분주기(204) 출력 신호의 주파수를 다시 분주하며, 이때 입력 신호 주파수의 1/2에 상응하는 주파수(264MHz) 신호를 출력한다. 제2 분주기 역시 264MHZ에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 각각 출력하며, 출력된 신호는 선택부(212)에 입력된다.
제1 SSB 믹서(208)는 제1 분주기(204)의 출력 신호 및 제2 분주기(206)의 출력 신호에 대한 주파수 합성을 수행한다. 제1 SSB 믹서는 제1 분주기 출력 신호의 주파수인 526MHz와 제2 분주기 출력 신호의 주파수인 264MHz를 가산한 792MHz의 주파수 신호를 출력한다.
제1 SSB 믹서(208)는 792MHZ의 I 성분 신호만을 출력하며, 최종적인 주파수 합성을 위해서는 I 성분 신호와 Q 성분 신호를 모두 필요로 하므로 위상 천이부(210)가 위상 천이 동작을 통해 제1 SSB 믹서(208)의 출력 신호에 대한 Q 성분 신호를 생성하며, 792MHz의 I 성분 신호 및 Q 성분 신호는 선택부(212)에 입력된 다.
선택부(212)로는 792MHz에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호와 264MHz에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호가 입력되며, 선택부(312)는 792MHz 및 264MHz의 주파수 신호 중 어느 하나의 주파수 신호를 선택하여 출력한다.
제2 SSB 믹서(214)는 국부 발진기(202)의 출력 신호 및 선택부(212)의 출력 신호에 대한 주파수 믹싱을 수행한다. 제2 SSB 믹서(214)는 국부 발진기 신호의 주파수에 선택부 출력 신호의 주파수를 가산하거나 감산한 주파수 신호를 출력하는 기능을 수행한다.
제2 SSB 믹서(214)는 다음의 수학식 1에 의해 국부 발진기 신호의 주파수(WLO)로부터 선택부(212) 출력 신호의 주파수(WIF)를 감산하며, 다음의 수학식 2에 의해 국부 발진기 신호의 주파수(WLO)에 선택부(212) 출력 신호의 주파수(WIF)를 가산한다.
Figure 112007017208548-pat00001
Figure 112007017208548-pat00002
도 2와 같은 종래의 초고주파 대역의 주파수 합성기는 제1 SSB 믹서(208)에서 믹싱된 주파수 신호의 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 모두 출력할 수 없는 관계로 위상 천이부(210)가 요구되었다.
상술한 바와 같은 종래의 주파수 합성 장치에서, 위상 천이부(210)로 주로 RC-CR 위상 천이기가 사용되는데, 이는 수동 소자를 사용하여 반도체 제작에 의해 구현된다. 이러한 RC-CR 위상 천이기는 정확한 수동 소자 파라미터를 가지도록 제작되기가 어려우며 협소한 대역폭을 가지는 문제점이 있었다.
위상 천이부의 부정확한 파라미터는 출력이 선택부를 거쳐 제2 SSB 믹서에 입력될 때 치명적인 문제점을 유발시켰으며, 또한 넓은 대역폭을 갖기위해 여러단의 RC-CR 위상 천이기를 연결할 경우 출력이 작아지고 전력 소비가 커지는 문제점이 있었다.
위상 천이부의 사용을 피하기 위해 두개의 SSB 믹서를 이용하는 방법도 있었으나 이는 사이즈와 소비전력을 증가시키는 문제점이 있었다.
한편, 수학식 1에서, cos 성분이 I 성분이고 sin 성분이 Q 성분이라고 할 때, 주파수 감산을 위해 국부 발진기 신호 및 선택부 출력 신호의 I 성분이 곱해지고 국부 발진기 신호 및 선택부 출력 신호의 Q 성분이 곱해진다.
그러나, 수학식 2를 살펴보면, 주파수 가산을 위해 국부 발진기 신호의 I 성분 및 선택부 출력 신호의 Q 성분이 곱해지며, 국부 발진기 신호의 Q 성분 및 선택부 출력 신호의 I 성분이 곱해진다.
따라서, 주파수 가산을 하는 경우와 주파수 감산을 하는 경우 곱해지는 신호 성분이 상이한 바, 종래의 주파수 합성 장치는 감산인 경우와 가산인 경우 신호를 서로 다르게 입력되도록 하는 스위칭 소자가 선택부에 구비되어야 하는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 보다 정확한 위상을 가지는 신호의 출력이 가능한 주파수 합성 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 수동 소자로 구현되는 위상 천이기를 사용하지 않고 주파수의 합성이 가능한 주파수 합성 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택부에 스위칭 소자를 구비하지 않고 적절한 주파수 합성이 가능한 주파수 합성 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자가 도출할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 광대역 통신을 위한 적어도 두 개의 주파수 신호를 생성하는 주파수 신호 생성부; 상기 주파수 신호 생성부의 출력 신호를 믹싱하는 제1 믹서; 상기 제1 믹서 및 상기 주파수 신호 생성부 중 적어도 하나의 출력 신호에 대해 미리 설정된 비율만큼 출력 신호의 주파수를 분주하고 분주된 신호의 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 주파수 분주부; 상기 주파수 분주부의 출력 신호들 중 하나를 선택하는 선택부; 및 상기 선택부의 출력 신호 및 기준 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서를 포함하는 주파수 합성 장치가 제공된다.
상기 주파수 신호 생성부는, 국부 발진기에서 출력되는 상기 기준 주파수 신호를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제1 분주기; 및 상기 제1 분주기의 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제2 분주기를 포함하되, 상기 제1 분주기 및 상기 제2 분주기의 출력 신호는 상기 제1 믹서에 입력된다.
상기 주파수 분주부는, 상기 제1 믹서 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제3 분주기; 및 상기 제2 분주기 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제4 분주기를 포함할 수 있다.
상기 제2 믹서는 상기 기준 주파수 신호에 상기 선택부에 의해 출력되는 주파수 신호를 가산 또는 감산하여 다수의 서브밴드 주파수 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 주파수 분주부는 제어 신호에 따라 I 성분 신호보다 90도 지연되거나 90도 앞서는 Q 성분 신호를 출력한다.
상기 주파수 분주부는, 상기 제1 믹서 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제1 이중 모드 분주기; 및 상기 제2 분주기 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제2 이중 모드 분주기를 포함하되,
상기 제1 이중모드 분주기 및 상기 제2 이중모드 분주기는 상기 제어 신호에 따라 I 성분 신호 대한 Q 성분 신호의 위상차가 가변된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광대역 통신을 위한 적어도 두 개의 주파수 신호를 생성하는 주파수 신호 생성부; 상기 주파수 신호 생성부의 출력 주파수를 미리 설정된 비율만큼 분주하며 I 성분 신호 및 제어 신호에 따라 상기 I 성분 신호에 비해 90도 위상이 앞서거나 지연된 Q 성분 신호를 출력하는 이중 모드 분주부; 상기 이중 모드 주파수 분주부의 출력 신호들 중 하나를 선택하는 선택부; 및 상기 선택부의 출력 신호 및 기준 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹서를 포함하는 주파수 합성 장치가 제공된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 주파수 합성 장치를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치는 PLL(300), 국부 발진기(302), 제1 분주기(304), 제2 분주기(306), 제1 SSB 믹서(308), 제3 분주기(310), 제4 분주기(312), 선택부(314) 및 제2 SSB 믹서(316)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치는 종래의 주파수 합성 장치와 달리 위상 천이부를 구비하지 않으며, I 성분 신호 및 Q 성분 신호의 생성을 위해 제3 분주기(310) 및 제4 분주기(310)를 구비한다.
도 3에서, 국부 발진기(302)는 미리 설정된 주파수 신호를 생성하는 기능을 한다. 예를 들어, 초광대역 시스템의 경우 국부 발진기(302)는 4224MHz의 주파수 신호를 생성한다. 국부 발진기(302)는 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 함께 생성한다.
I 성분 신호 및 Q 성분 신호의 독립적인 생성을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면 두 개의 국부 발진기가 구비될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, I 성분 신호 및 Q 성분 신호의 독립적인 생성을 위해 하나의 국부 발진기(302)에서 I 성분 신호를 생성하고 위상 천이기 등을 이용하여 Q 성분의 신호를 추가적으로 생성할 수도 있다. 물론 상술한 방식 이외에도 다양한 방식을 통해 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 생성할 수 있을 것이다.
PLL(300)은 국부 발진기(302)에서 생성되는 신호의 주파수를 고정하고 안정화시키는 기능을 한다.
제1 분주기(304)는 국부 발진기 출력 신호의 주파수를 분주하는 기능을 한다. 도 3에 도시된 종래의 주파수 합성 장치와는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 제1 분주기(304)는 국부 발진기 출력 신호 주파수의 1/4에 상응하는 주파수 신호를 출력한다. 따라서, 초광대역 시스템인 경우, 제1 분주기(304)는 4224MHz의 주파수 신호를 입력받아 1056MHz의 주파수 신호를 출력한다.
제1 분주기(304)는 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 모두 출력하며, 제1 분주 기(304)의 출력 신호는 제1 SSB 믹서(308) 및 제2 분주기(306)에 입력된다. 이때, 제2 분주기(304)로는 두 성분의 신호 중 I 성분 신호만 입력되어도 무방하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 주파수의 1/4을 분주하기 위해 1/2만큼 입력 주파수를 분주하는 두 개의 분주기가 결합되어 제1 분주기(304)로 동작할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분주기의 구성을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 분주기는 전류 모드 분주기로서, 분주기는 두 개의 D 플리플롭(600, 602)으로 구성된다. 여기서, D 플리플롭(600)은 클럭 펄스 CP가 클럭 입력 신호단에 인가되고 출력 Q가 D 플립플롭(602)에 인가됨으로써 입력된 클럭 펄스 CP보다 낮은 주파수로 분주된 클럭 신호를 생성한다.
도 6에서, 플립플롭은 디퍼런셜 형태로 신호를 출력하며, 도 6에는 도시되어 있지 않으나, 좌측의 D 플립플롭(600)에서도 출력 신호가 생성될 수 있고, 양 플립플롭의 신호는 서로 90도 위상차를 가지고 있어 분주기는 I 성분 신호 및 Q 성분 신호의 출력이 가능하다.
제2 분주기(304)는 제1 분주기의 출력 신호를 분주하는 기능을 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 분주기(304)는 입력 신호 주파수의 1/2에 상응하는 주파수 신호를 출력한다. 초광대역 시스템인 경우, 제1 분주기로부터 1056MHz의 주파수 신호를 입력받아, 528MHz의 주파수를 갖는 신호를 출력한다.
제2 분주기(304) 역시 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 각각 출력하며, 제2 분주기(304)의 출력 신호는 제4 분주기(312) 및 제1 SSB 믹서(308)에 입력된다. 또한, 제4 분주기(312)로는 I 성분 신호 및 Q 성분 신호가 모두 입력될 필요 없이 I 성분 신호만 입력되어도 무방하다.
제1 SSB 믹서(308)는 제1 분주기(304) 및 제2 분주기(306)로부터 주파수 신호를 입력받아, 주파수 믹싱을 통해 제1 분주기 출력 신호의 주파수 및 제2 분주기 출력 신호의 주파수를 가산한 주파수 신호를 출력하는 기능을 한다.
도 4는 주파수 믹싱의 일반적인 원리를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 주파수 믹서는 LO 신호와 IF 신호를 입력받아 LO+IF의 주파수를 갖는 신호를 출력하는 업컨버터와 LO-IF의 주파수를 갖는 신호를 출력하는 다운 컨버터로 구분되며, 도 3의 제1 SSB 믹서는 주파수를 가산하는 업컨버터로서 동작한다.
주파수 믹싱이 수행될 경우, 주파수 스펙트럼상에서 신호를 볼 때 중심 주파수를 기준으로 두 개의 동일한 신호 성분이 좌우에 존재하는데, SSB 믹서는 영상 주파수 (Image Freauency) 영역의 신호를 버리고 하나의 신호 성분만을 이용한다.
초광대역 시스템의 경우, 제1 SSB 믹서(308)는 제1 분주기(304)로부터 1056MHz의 주파수 신호를 입력받고 제2 분주기(306)로부터 528MHz의 주파수 신호를 입력받아 두 개의 주파수를 가산한 1584MHz의 주파수 신호를 출력한다.
전술한 바와 같이, SSB 믹서는 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 모두 출력할 수 없으며, 도 3에는 제1 SSB 믹서(308)가 I 성분 신호만을 출력하는 경우가 도시되어 있다. 제1 SSB 믹서(308)의 출력 신호는 제3 분주기(310)에 입력된다.
제3 분주기(310)는 제1 SSB 믹서(308)의 출력 신호의 주파수를 분주하는 기능을 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 분주기(310)는 제1 SSB 믹서(308) 출력 신호 주파수의 1/2을 분주하는 기능을 한다.
분주기는 D 플립플롭이 래치 구조로 연결될 경우, 90도의 위상차를 갖는 두 개의 출력 신호를 출력할 수 있으며, 이는 입력된 신호의 I 성분 신호와 Q 성분 신호를 출력할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 실시예에서, 제3 분주기(310)는 신호를 분주함과 동시에 위상이 서로 다른 두 개의 신호를 출력하는 위상 천이기로서의 기능을 함께 수행한다.
초광대역 시스템의 경우, 1584MHz의 주파수 신호가 제3 분주기(310)로 입력되며, 제3 분주기(310)는 이를 792MHz의 주파수 신호로 분주하며, 792MHz 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 각각 출력한다. 제3 분주기(310)의 출력 신호는 선택부(314)에 입력된다.
제4 분주기(312)는 제2 분주기(306) 출력 신호의 주파수를 분주하는 기능을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제4 분주기(312)는 제2 분주기의 출력 신호 주파수의 1/2을 분주한다.
제4 분주기(312) 역시 제3 분주기(310)와 같이 출력 신호의 I 성분 신호와 Q 성분 신호를 함께 출력하며 출력 신호는 선택부(314)에 입력된다.
초광대역 시스템의 경우, 제4 분주기(412)는 528MHz의 주파수 신호를 입력받으며, 264MHz 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하며, 출력 신호는 선택부(314)에 입력된다.
선택부(314)는 제3 분주기(310) 및 제4 분주기(312)의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 기능을 한다. 선택부(314)는 제어부(미도시)로부터 제어 신호를 제공받으며, 제어 신호에 상응하여 792MHz의 주파수 신호 및 264MHz의 주파수 신호 중 하나를 선택하여 출력한다.
제2 SSB 믹서(316)는 국부 발진기의 주파수 신호와 선택부의 출력 신호를 믹싱하는 기능을 한다. 제2 SSB 믹서(316)는 선택부의 출력 신호에 따라 서로 다른 주파수를 갖는 신호를 출력한다. 제2 SSB 믹서(316)는 국부 발진기 주파수 신호에 선택부(314)의 출력 신호 주파수를 가산한 주파수 신호를 출력할 수도 있으며 감산한 주파수 신호를 출력할 수도 있다.
제2 SSB 믹서가 출력하는 주파수의 종류는 다음과 같다.
f1= 4224MHz+792MHz= 5016MHz
f2= 4224MHz-792MHz= 3432MHz
f3= 4224MHz+264MHz= 4488MHz
f4= 4224MHz-264MHz= 3960MHz
전술한 바와 같이, 주파수 가산을 하는 경우와 주파수 감산을 하는 경우 선택부(314)는 스위칭 소자를 통해 I 성분과 Q 성분 신호가 서로 바뀌어 출력될 수 있도록 한다.
도 3을 참조하여 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치는 제1 SSB 믹서 후단에 추가적으로 분주기를 설치함으로써 수동 소자로 구현되는 위상 천이기를 설치하지 않아도 주파수의 합성이 가능하며, 보다 정확한 위상을 가지는 신호의 생성이 가능하다.
도 3에서, 다수의 분주기의 분주 비율은 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 이와 같은 분주 비율의 변경이 제3 분주기 및 제4 분주기를 통해 위상 천이부가 필요 없이 I 성분 신호 및 Q 성분 신호의 출력을 가능하도록 하는 본 발명의 사상에 포함된다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 주파수 합성 장치는 위상 천이기의 사용을 피함과 동시에 선택부에서 주파수 가산 시와 주파수 감산 시 서로 다른 신호를 스위칭하도록 하는 스위칭 소자를 사용하지 않도록 한 실시예이다.
도 5를 참조하면, 도 3의 제3 분주기로 제1 이중 모드 분주기(510)가 사용되며, 도 3의 제4 분주기로 제2 이중 모드 분주기(512)가 사용된다.
이중 모드 분주기는 제어 신호에 따라 Q 성분 신호가 I 성분 신호에 비해 90도 앞선 신호가 출력되거나 Q 성분 신호가 I 성분 신호에 비해 90도 지연된 신호가 출력될 수 있는 분주기이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 모드 분주기의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 이중 모드 분주기에는 CW 신호 및 CCW 신호의 두 개의 제어 신호가 입력된다. CW 신호가 활성화될 때 CCW 신호는 오프되며, CCW 신호가 활성화될 때 CW 신호는 오프된다.
도 7에서, 입력 주파수 신호는 CKin이며, 출력 주파수 신호의 I 성분 신호는 CKout.i이고 출력 주파수 신호의 Q 성분 신호는 CKout.q이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이중 모드 분주기는 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 디퍼런셜 형태로 출력한다.
CW 신호가 활성화 될 경우, 이중 모드 분주기는 Q 성분 신호가 I 성분 신호에 비해 위상이 90도 지연된 신호를 출력한다. 반면, CCW 신호가 활성화될 경우, 이중 모드 분주기는 Q 성분 신호가 I 성분 신호에 비해 위상이 90도 앞선 신호를 출력한다. 제어 신호인 CW 신호 및 CCW 신호는 별도의 제어부(미도시)로부터 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 믹서(516)에서 주파수 가산을 하여야 할 경우 CW 신호가 입력된다, 제2 믹서(516)에서 주파수 감산을 하여야 할 경우, CCW 신호가 입력되며.
수학식 1 및 수학식 2에서 살펴본 바와 같이, 주파수 가산을 할 경우에는 국부 발진기 신호 I 성분에 제1 믹서 출력의 Q 성분이 곱해지고 국부 발진기 신호 Q 성분에 제1 믹서 출력의 I 성분이 곱해지므로, Q 성분이 90도 지연되는 CW 신호가 활성화되도록 한다.
반면, 주파수 감산을 할 경우에는 국부 발진기 신호의 I 성분에 제1 믹서 출력의 I 성분이 곱해지고 국부발진기 신호 Q 성분에 제1 믹서 출력의 Q 성분이 곱해지므로, Q 성분이 90도 빠르게 출력되는 CCW 신호가 활성화되도록 한다.
따라서, 도 3 및 도 4의 선택부와는 달리 도 5의 선택부(514)는 주파수 가산 시와 주파수 감산 시에 국부 발진기 신호와 믹싱되는 I 및 Q 신호를 서로 바꿔주는 스위칭 소자를 구비할 필요가 없으며, 이중 모드 분주기에 의해 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 함께 생성함으로서 위상 천이기를 필요로 하지 않는 장점이 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보다 정확한 위상을 가지는 신호의 출력이 가능하며 수동 소자로 구현되는 위상 천이기를 사용하지 않고 주파수의 합성이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선택부에 스위칭 소자를 구비하지 않고 적절한 주파수 합성이 가능한 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 광대역 통신을 위한 적어도 두 개의 주파수 신호를 생성하는 주파수 신호 생성부;
    상기 주파수 신호 생성부의 출력 신호를 믹싱하는 제1 믹서;
    상기 제1 믹서 및 상기 주파수 신호 생성부 중 적어도 하나의 출력 신호에 대해 미리 설정된 비율만큼 출력 신호의 주파수를 분주하고 분주된 신호의 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 주파수 분주부;
    상기 주파수 분주부의 출력 신호들 중 하나를 선택하는 선택부; 및
    상기 선택부의 출력 신호 및 기준 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 신호 생성부는,
    국부 발진기에서 출력되는 상기 기준 주파수 신호를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제1 분주기; 및
    상기 제1 분주기의 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제2 분주기를 포함하되,
    상기 제1 분주기 및 상기 제2 분주기의 출력 신호는 상기 제1 믹서에 입력되는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수 분주부는,
    상기 제1 믹서 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제3 분주기; 및
    상기 제2 분주기 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제4 분주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 믹서는 상기 기준 주파수 신호에 상기 선택부에 의해 출력되는 주파수 신호를 가산 또는 감산하여 다수의 서브밴드 주파수 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 주파수 분주부는 제어 신호에 따라 I 성분 신호보다 90도 지연되거나 90도 앞서는 Q 성분 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 분주부는,
    상기 제1 믹서 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제1 이중 모드 분주기; 및
    상기 제2 분주기 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하고 분주된 주파수에 대한 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 제2 이중 모드 분주기를 포함하되,
    상기 제1 이중모드 분주기 및 상기 제2 이중모드 분주기는 상기 제어 신호에 따라 I 성분 신호 대한 Q 성분 신호의 위상차가 가변되는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  7. 광대역 통신을 위한 적어도 두 개의 주파수 신호를 생성하는 주파수 신호 생성부;
    상기 주파수 신호 생성부의 출력 주파수를 미리 설정된 비율만큼 분주하며 I 성분 신호 및 제어 신호에 따라 상기 I 성분 신호에 비해 90도 위상이 앞서거나 지연된 Q 성분 신호를 출력하는 이중 모드 분주부; 및
    상기 이중 모드 주파수 분주부의 출력 신호들 중 하나를 선택하는 선택부; 및
    상기 선택부의 출력 신호 및 기준 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주파수 신호 생성부는,
    국부 발진기에서 출력되는 상기 기준 주파수 신호를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제1 분주기;
    상기 제1 분주기의 출력 신호의 주파수를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제2 분주기; 및
    상기 제1 분주기 및 상기 제2 분주기의 출력 신호를 믹싱하는 제2 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이중모드 주파수 분주부는
    상기 제2 믹서의 출력 신호를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제1 이중모드 분주기; 및
    상기 제2 분주기의 출력 신호를 미리 설정된 비율에 따라 분주하는 제2 이중모드 분주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 제1 이중모드 분주기 및 제2 이중모드 분주기 중 어느 하나의 출력 신호를 선택하며, 상기 제1 믹서에서 주파수 가산 시와 주파수 감산 시에 따라 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 바꾸어 출력하기 위한 스위칭 소자를 구 비하지 않는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
  11. 광대역 통신을 위한 적어도 두 개의 주파수 신호를 생성하는 주파수 신호 생성 회로;
    상기 주파수 신호 생성 회로의 출력 신호를 믹싱하는 제1 믹서;
    상기 제1 믹서 및 상기 주파수 신호 생성 회로 중 적어도 하나의 출력 신호에 대해 미리 설정된 비율만큼 출력 신호의 주파수를 분주하고 분주된 신호의 I 성분 신호 및 Q 성분 신호를 출력하는 주파수 분주 회로;
    상기 주파수 분주 회로의 출력 신호들 중 하나를 선택하는 주파수 선택 회로; 및
    상기 주파수 선택 회로의 출력 신호 및 기준 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
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