KR100973099B1 - 혼변조 잡음 소거 회로 - Google Patents

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Abstract

전기 회로의 불필요한 혼변조 잡음 소거를 위한 소거 회로가 제공된다. 혼변조 잡음 소거 회로는 요망 주파수 대역 사이에서 RF 신호의 여러 다른 주파수 신호 성분들의 주파수 및 진폭을 인식 및 측정하는 스테핑 스펙트럼 분석기를 포함한다. 이 정보는 탐색표 등을 포함하는 프로세서에 전달되어, RF 신호에 위치하도록 의도된 신호 성분들의 주파수 및 진폭에 관한 정보를 제공한다. 스테핑 스펙트럼 분석기에 의해 측정 및 인식된 주파수 및 진폭을 탐색표와 비교함으로서, 소거 회로의 프로세서는 RF 신호의 신호 성분들이 의도한 "정보" 내장 신호인 지 의도하지 않은 혼변조 잡음인지를 결정할 수 있다. 신호 성분이 의도하지 않은 혼변조 잡음이라고 프로세서가 결정하면, 프로세서는 혼변조 잡음의 주파수 및 진폭과 동일한 주파수 및 진폭을 가진 소거 신호를 생성하도록 가변 전압 제어 발진기와 가변 증폭기를 제어한다. 위상 시프터가 제공되어 혼변조 잡음에 대해 소거 신호의 위상이 180도 차이가 나도록 하고, 소거 신호는 RF 신호와 조합되어 혼변조 잡음이 소거된 RF 신호를 생성하게 된다.

Description

혼변조 잡음 소거 회로{INTERMODULATION PRODUCT CANCELLATION CIRCUIT}
본 발명은 RF 증폭기를 포함한 증폭기의 변조간 왜곡을 감지 및 소거하는 기술에 관한 것이다.
본 발명은 전기 회로의 왜곡 감소에 관한 것으로서, 특히 증폭기에 특히 적합한 왜곡 감소 회로에 관한 것이다.
셀룰러 및 마이크로파 통신 시스템같은 RF 시스템들은 통상적으로 RF 전력 증폭기로 공급될 입력 신호를 필요로한다. 불행하게도, 모든 증폭기들은 어떤 전력 레벨에서 입력 신호를 왜곡시키는 경향이 있고, 증폭기 출력이 불필요한 왜곡 산물, 변조 산물, 잡음 요동, 그리고 혼변조 잡음을 지니게 한다. 단순화를 위해, 이들을 집합적으로 혼변조 잡음이라 칭할 것이다. 이 혼변조 잡음은 증폭기 주파수 범위에서 불필요한 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 이유로, 대부분의 증폭기가 어떤 형태의 교정 메커니즘을 증폭기를 통하는 신호 흐름 경로에 통합시키고 있다.
혼변조 잡음을 감소시키기 위한 한가지 기존의 방법은 스펙트럼 분석 접근법을 이용하는 것이다. 이 접근법은 후보 혼변조 잡음의 주파수로 튜닝된 수신기를 이용하여 증폭기의 출력을 스캐닝하는 과정을 포함한다. 변조간 레벨이 측정되고 선형기(linearlizer)가 수동으로 조정되어 혼변조 잡음을 최소화시키게 된다. 이 과정은 각각의 혼변조 잡음이 지정 수용 수준 미만의 양을 가질 때까지 반복된다. Myer의 미국특허 4,580,105 호에 소개된 유사한 접근법에서, 출력 신호의 일부를 추출하여 위상 및 진폭이 조정된 입력 신호와 조합된다. 이 신호 조합은 왜곡 성분을 격리시켜서, 위상 및 이득이 조정된다. 이 고립 왜곡 성분은 그후 커플러를 이용하여 출력 신호에 다시 더하여져, 왜곡 성분을 제거시키게 된다. 불행하게도, 이 피드 포워드 기술(feed forward technique)을 이용한 왜곡 감소의 크기는 이득 및 위상 조정의 정확도에 의해 제한받는다.
추가적으로, 여러 기존적인 피드 포워드 기술로 구현된 수많은 샘플들에 문제점이 나타난다. 이 시스템의 샘플들은 위상 감지기 회로가 교정된 신호를 감지할 때만 가용하다. 이로 인해, 오류 신호 분해능이 불량하며, 해당 자극을 소거하는 데 사용되는 것이 이 오류 신호이다.
더욱이, 기지국 성분의 선형성 문제가 중요하기 때문에, 여러 셀룰러 통신 기지국들이 풀 용량(full capacity)으로 기능하지 않는다. 추가적으로, 셀룰러 통신의 확장에 수반되는 용량 증가 필요성은 가장 현대적인 증폭기 회로의 구조에서 만족시키기엔 너무나 엄격하다고 할만한 RF 장비의 전송 표준 요건을 강제하고 있다. 더욱이, 시간 분할 다중 접속(TDMA)와 코드 분할 다중 접속(CDMA) 변조는 둘 모두 현재 가용한 고효율 RF 전력 증폭기에 의해 정상적으로 얻을 수 없는 혼변조 잡음의 결여와 더 큰 선형성을 필요로한다. 따라서, 혼변조 잡음을 제거하기 위한 현재의 교정 기술이 통신 시스템에 전개되는 것은 어렵다.
따라서, 전력 증폭기같은 전자 회로에서 혼변조 잡음을 감소시키는 소거 회로가 필요하다.
상기 변조가 제작 비용이 저렴하고 신뢰도가 높다면 더욱 바람직할 것이다.
더욱이, 변조간 소거가 가볍고 작은 제약사항 내에서 제공될 수 있다면 또한 바람직할 것이다.
간단하게 말해서 본 발명에 따르면, 전기 회로의 혼변조 잡음을 자동적으로 감소시키는 개선된 장치 및 방법이 제공된다. 변조간 소거 회로가 입력 캐리어 신호를 증폭하는 증폭기에 응용하기에 특히 적합한 것으로 믿고 있다.
가장 기본적인 형태로, 혼변조 잡음 소거 회로는 입력 캐리어 신호를 샘플링하기 위해 제 1 커플러를 포함한다. 이 커플러는 입력 캐리어 신호의 에너지 레벨에 실질적 영향을 미치지 않도록 입력 캐리어 신호보다 6dB 아래의 신호 부분을 고립시킨다. 이 샘플 신호는 스테핑 스펙트럼 분석기(stepping spectrum analyzer)로 전달되며, 이 분석기는 캐리어 신호의 의도된 산물과 어떤 혼변조 잡음을 포함하는 캐리어 신호 성분의 진폭과 주파수를 감지하고 측정한다. 스테핑 스펙트럼 분석기는 캐리어 신호의 여러 다른 신호 성분들의 주파수 및 진폭에 관한 정보를 프로세서에 전달한다. 프로세서는 캐리어 신호의 의도 신호 성분의 진폭과 주파수나 주파수 대역의 실체에 관한 정보를 저장한다. 이 정보는 통상적으로 탐색표의 형태를 취하며, 의도된 신호 성분이 위치할 것이라 기대되는 진폭이나 주파수, 주파수 대역을 식별한다. 이 방식으로, 프로세서는 이 탐색표를 참조함으로서, 스테핑 스펙트럼 분석기에 의해 감지 및 측정된 신호 성분들이 의도 신호 성분인지, 또는 의도하지 않은 혼변조 잡음일 지를 결정할 수 있다.
혼변조 잡음 소거 회로는 가변 전압 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 가변 위상 시프터(variable phase shifter)를 포함한다. 전압 제어 발진기, 증폭기, 위상 시프터는 직렬로 연결되어, 진폭 및 위상 제어가 가능한 발진기 신호를 생성하게 된다. 전압 제어 발진기, 증폭기, 그리고 위상 시프터의 동작은 모두 프로세서에 의해 제어된다. 스테핑 스펙트럼 분석기 및 프로세서에 의해 혼변조 잡음을 인식하고 측정한 후, 프로세서는 전압 제어 발진기, 증폭기, 위상 시프터를 제어하여 감지된 혼변조 잡음에 대해 진폭 및 주파수가 실질적으로 동일하면서 위상만 180도 차이가 나는 발진 신호를 생성하게 한다. 이 발진 신호는 신호가 컴바이너같은 커플러 등을 이용하여 원본 캐리어 신호에게로 다시 공급됨에 따라 변조간 소거 신호로 기능한다. 원본 캐리어 신호는 그후, 의도하지 않은 혼변조 잡음이 소거 신호에 의해 소거되는 점을 제외하고는, 의도 신호 성분들의 모든 원래 특성을 지닌 채로 커플러로부터 출력된다.
선호되는 실시예에서, 혼변조 잡음 소거 회로는 피드백 회로를 포함한다. 혼변조 잡음이 소거된 후, 출력 캐리어 신호의 샘플 생성을 위해 커플러 등으로 출력 신호를 분할함으로서 출력 캐리어 신호가 샘플링된다. 출력 캐리어 신호의 이 샘플이 다시 스테핑 스펙트럼 분석기와 프로세서에게로 되돌아온다. 스테핑 스펙트럼 분석기와 프로세서는 이제 혼변조 잡음이 소거되었음을 확인할 수 있다. 대안으로, 소거 신호가 부정확한 주파수, 진폭, 또는 위상에서 전송되고 있다는 것이 결정된 경우에, 소거 신호가 의도하지 않은 혼변조 잡음을 정확하게 소거할 때까지 전압 제어 발진기, 증폭기, 위상 시프터가 프로세서에 의해 자동적으로 조정된다.
당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 기언급한 소거 회로는 의도하지 않은 단일 혼변조 잡음만을 소거할 수 있다. 캐리어 신호가 의도하지 않은 혼변조 잡음을 두가지 이상 가질 가능성이 높아서, 소거 회로에는 다수의 가변 전압 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 가변 위상 시프터가 제공된다. 각 세트의 이러한 전압 제어 발진기, 증폭기, 그리고 위상 시프터들은 다수의 소거 회로를 생성하기 위해 프로세서에 직렬로 연결된다.
추가적인 선호 실시예에서, 혼변조 잡음 소거 신호는 증폭기와 함께 이용하도록 적응된다. 증폭기로부터의 출력 일부가 스테핑 스펙트럼 분석기로 전달되어, 의도한 신호 성분과 의도하지 않은 혼변조 잡음을 인지하고 측정한다. 이 정보는 스테핑 스펙트럼 분석기가 수신한 신호가 의도된 신호 성분인 지 혼변조 잡음인 지를 결정하기 위해 프로세서에 전달된다. 캐리어 신호가 혼변조 잡음을 포함하는 지 여부는 수신 신호를 탐색표에 대조함으로서 결정될 수 있고, 탐색표는 의도한 신호 성분의 진폭 및 주파수 대역을 식별한다. 감지된 신호가 탐색표에 리스트되지 않을 경우, 이 신호는 혼변조 잡음로 인식된다.
추가 실시예에서, 증폭기 입력 신호가 증폭기로 들어갈 제 1 성분과, 분석을 위해 스테핑 스펙트럼 분석기에 들어갈 제 1 신호 성분보다 6dB 낮은 제 2 신호 성분으로 분리된다. 증폭기에 원래 입력되는 신호들의 주파수는 의도된 신호 성분으로 식별되고 프로세서에 저장된다. 의도된 신호 성분의 주파수는 증폭기로부터 출력되는 신호의 주파수와 비교된다. 혼변조 잡음은 증폭기 입력 신호에 나타나지 않는 주파수에서 나타나는 것으로 식별된다. 그후 프로세서는 혼변조 잡음의 주파수 및 진폭과 실질적으로 같은 주파수 및 진폭을 가지는 소거 신호를 생성하도록 가변 전압 제어 발진기와 가변 증폭기를 제어한다. 소거 신호는 혼변조 잡음의 위상에 대해 180도 시프트되며, 커플러 등을 이용하여 캐리어 신호와 조합된다. 따라서 결과적인 캐리어 신호는 혼변조 잡음이 제거된 "클리닝"된 신호이다.
또하나의 추가 선호 실시예에서, 증폭기 회로는 전통적인 피드 포워드 교정 회로(feed forward correction circuit)를 포함한다. 피드 포워드 교정 회로는 증폭기의 혼변조 잡음과 잡음의 상당분을 소거할 것이다. 그러나, 피드 포워드 교정 회로의 소자들, 가령, 컴바이너, 증폭기, 위상 편이기 등이 통상적으로 증폭기 출력에 추가적인 혼변조 잡음을 보탠다. 이 혼변조 잡음들은 본 발명의 변조간 소거 회로를 적용함으로서 소거될 수 있다. 상술한 바와 같이, 증폭기로부터의 출력 신호는 스테핑 스펙트럼 분석기로 유입되는 성분으로 분리된다. 혼변조 잡음은 탐색표를 이용함으로서 , 또는 원본 증폭기 입력 신호의 분석에 대한 비교에 의해 프로세서에 의해 인식된다. 그후 프로세서는 가변 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 가변 시프터를 제어하여, 혼변조 잡음과 주파수 및 진폭이 실질적으로 같고 위상만 180도 반대인 신호를 생성하게 된다. 이 소거 신호는 의도하지 않은 혼변조 잡음을 소거사키기 위해 증폭기 출력과 조합된다.
본 발명에 사용하기 위한 스테핑 스펙트럼 분석기의 선호되는 실시예는 계류중인 미국특허출원 09/313,435 호에 소개된 자동화식 주파수 스테핑 잡음 측정 테스트 시스템과 실질적으로 유사하며, 상기 미국특허출원은 본 발명에서 참고로 인용된다. 선호되는 실시예에서, 스테핑 스펙트럼 분석기는 조정가능한 주파수를 가지는 저잡음 신호를 생성하기 위해 가변 저잡음 소스를 포함한다. 가변 저잡음 소스는 동일한 저잡음 신호를 출력하기 위한 두개의 출력을 포함하거나, 또는, 두개의 동일한 저잡음 신호로 저잡음 신호를 분할하기 위해 스플리터에 연결된다. 제 1 저잡음 신호는 커플러에 전달되어, 제 1 저잡음 신호를 동일 신호를 포함하는 입력 캐리어 신호 부분과 조합한다. 제 2 저잡음 신호는 가변 위상 시프터에 전달되어, 샘플 신호와 조합된 제 1 저잡음 신호에 대해 90도 이상(out of phase)이 되도록 제 2 저잡음 신호의 위상을 조정한다. 의도된 캐리어 신호 성분과 의도하지 않은 혼변조 잡음을 지닌 샘플 신호와 제 1 저잡음 신호는 믹서에 함께 전달되어, 위상 조정된 제 2 저잡음 신호와 상기 신호가 믹싱된다. 믹서의 내재적 특성으로 인해, 저잡음 소스 신호들은 제 1 저잡음 신호에 대해 저잡음 신호를 90도 위상 시프트 시킴으로서 믹서 출력 신호에서 소거된다. 더욱이, 믹서는 비선형이어서, 저잡음 신호 주파수에 대해 단일 측파대역만을 포함하지만 진폭이 두배인 출력 신호를 생성한다. 믹서로부터 출력되는 신호는 "측정 테스트 신호"라 불리며, 가변 저잡음 정합 증폭기에게로 전달된다. 가변 저잡음 정합 가변-이득 증폭기는 측정 테스트 신호를 증폭시키고 버퍼로 작용한다. 정합 가변-이득 증폭기는 초저잡음이나 혼변조 잡음을 추가하도록 만들어져서, 스테핑 스펙트럼 분석기에 의해 변조간 측정과 간섭을 일으키지 않게되고, 원본 샘플 신호의 어떤 혼변조 잡음을 측정하기 위한 스테핑 스펙트럼 분석기의 기능을 향상시키고자 측정 테스트 신호의 증폭을 제공하게 된다.
저잡음 정합 증폭기를 통과한 후, 측정 테스트 신호는 아날로그-디지털 컨버터로 전달되어, 아날로그 측정 테스트 신호를 디지털 데이터로 변환한다. 디지털 데이터는 평가를 위해 프로세서에게로 전송된다. 스테핑 스펙트럼 분석기의 프로세서는, 가변 전압 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 위상 시프터를 제어하여 혼변조 잡음 소거 신호를 생성하는 프로세서와는 별개로 독립적인 것일 수도 있고, 또는 두 프로세서 기능이 단일 프로세서에 조합될 수도 있다. 스테핑 스펙트럼 분석기의 프로세서는 표준, 윈도우형, 고속, 또는 구분된 퓨리에 변환을 이용하여 측정 테스트 신호의 특성을 정확하게 측정하고, 혼변조 잡음의 포함 여부를 정확하게 측정한다. 이 퓨리에 변환은 당 분야에 공지된 것으로 더 이상 상세하게 설명하지 않는다.
스테핑 스펙트럼 분석기의 프로세서는 가변 증폭기, 가변 저잡음 소스, 가변 위상 시프터, 그리고 가변 저잡음 정합 증폭기에 대한 다수의 제어 라인에 연결된다. 이 제어 연결로 인해 프로세서가 증폭기, 저잡음 소스, 위상 시프터, 그리고 정합 증폭기의 레벨을 자동적으로 설정하고 이에 대한 조정을 행할 수 있다. 그래서, 상기 주파수 대역 내 혼변조 잡음을 식별하고자 여러 다른 오프셋 주파수에서 요망 주파수 대역 사이의 저잡음 소스를 "스텝(step)"할 수 있다. 스테핑 스펙트럼 분석기의 제어를 위해, 프로세서는 아날로그 디지털 컨버터로부터 디지털화된 출력을 취하여, 시스템을 조정하고 증폭기, 저잡음 소스, 그리고 위상 시프터가 정확한 레벨로 설정됨을 보장할 수 있다. 특히 아날로그-디지털 컨버터로부터의 출력으로 인해, 저잡음 소스가 정확한 주파수에서 제 1, 2 저잡음 신호를 제공하고 있는 지 여부를 프로세서가 결정할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터로부터의 출력을 평가함으로서, 프로세서는 위상 시프터가 믹서에 의해 수신한 신호를 90도 위상차로 정확하게 유지하고 있는 지를 확인할 수 있다. 이들 성분 중 어느 것이 최적으로 기능하지 않을 경우, 프로세서는 캐리어 신호의 어떤 혼변조 잡음의 적절한 인지 및 측정을 보장하기 위해 필요한 조정을 자동적으로 행한다. 스테핑 스펙트럼 분석기에 의해 주파수 특성이 인식되고 측정되면, 이 신호 정보는 프로세서로 전달되어, 가변 전압 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 가변 위상 시프터를 제어하여 소거 신호를 생성한다. 이 프로세서는 캐리어 신호가 의도하지 않은 혼변조 잡음을 지니고 있는 지를 결정하고, 가벼 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 가변 위상 시프터를 제어하여, 의도하지 않은 혼변조 잡음을 소거하고자 캐리어 신호와 조합되는 소거 신호를 생성한다.
한 실시예에서, 위상 시프터는 비교적 저출력의 위상 시프터를 이용하기 위해, 비교적 고출력 회로 경로보다는 비교적 저출력 회로 경로로 제공된다.
전자 회로에서 혼변조 잡음을 소거하기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공하는 것이 발명의 한가지 목적이다.
제작비용이 저렴하고, 신뢰도가 높으며, 작고 가벼운 구조를 가진 변조간 소거 회로를 제공하는 것이 발명의 추가적 목적이다.
본 발명은 RF 신호의 혼변조 잡음 소거를 들어 설명되었다. 본 발명이 RF 시스템에 특별한 관련성을 가지는 것으로 보이기 때문에 위와같은 설명이 전개되었다. 변조간 성분 소거 시스템은 통신 시스템, 레이더 시스템, 위성 시스템, 등을 포함한 여러 증폭기 시스템에 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 RF 스펙트럼에 국한되고자 하는 의도가 없으며, 광섬유나 레이저같이 적외선, 가시광선, 자외선, x-선 스펙트럼에서의 응용을 포함한 RF 스펙트럼 이상의 응용을 포함하는 것을 의도한다.
도 1 및 6을 참고하여, 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로(1)는 스테핑 스펙트럼 분석기(9), 프로세서(11), 가변 전압 제어 발진기(13), 가변 증폭기(15), 그리고 가변 위상 시프터(17)를 포함한다. 혼변조 잡음을 소거할 것으로 의도된 캐리어 신호(4)가 입력(3)에 의해 수신된다. 캐리어 신호는 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 전달될, 입력 캐리어 신호의 6dB 아래 부분으로 커플러(5)에 의해 분리된다. 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 의해 전달되는 신호는 샘플 신호(7)라 불리며, 입력 캐리어 신호의 신호 성분들의 주파수 및 진폭 감지 및 측정을 위해 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 의해 분석된다. 캐리어 신호(4)를 포함하는 이 신호 성분들은 의도한 신호 성분(91)과 의도하지 않은 변조간 신호 성분(93)을 모두 포함한다(도 6 참조). 스테핑 스펙트럼 분석기(9)가 관심 주파수 대역을 "스텝(step)"하고 상기 주파수 대역 내의 캐리어 입력 신호의 여러 다른 신호 성분들의 주파수 및 진폭을 인식하면, 이 정보가 프로세서(11)에게로 전달된다.
프로세서(11)는 의도한 신호가 상기 캐리어 입력 신호 내에 위치할 것으로 예상되는 주파수나 주파수 대역의 실체에 관한 정보를 저장한다. 의도한 신호 성분에 관한 이 정보는 탐색표 형태로 저장되는 것이 일반적이며, 이 탐색표는 캐리어 신호(4)의 의도 신호 성분들이 위치하도록 의도된 주파수나 주파수 대역, 도는 진폭을 식별한다. 프로세서(11)는 캐리어 입력 신호(4)의 인지 신호들에 관한 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 의해 제공된 정보를 탐색표에 저장된 정보와 상호참조함으로서, 캐리어 입력 신호(4) 내에 의도하지 않은 혼변조 잡음이 존재하는 지 여부를 결정할 수 있다. 단순히 말해서, 탐색표의 진폭 주파수에 의해 나열되지 않은 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 의해 식별된 어떤 신호 성분들도 혼변조 잡음(93)로 결정된다.
본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로(1)는 프로세서(11)를 가변 전압 제어 발진기(13), 가변 증폭기(15), 그리고 가변 위상 시프터(17)에 각각 연결하는 다수의 제어 라인(19, 21, 23)을 추가로 포함한다. 이 제어 라인(19, 21, 23)을 이용하여, 프로세서(11)는 가변 전압 제어 발진기(13)와 가변 증폭기(15)에게 감지된 의도하지 않은 혼변조 잡음과 주파수 및 진폭이 같은 발진 신호를 생성하도록 명령한다. 이 발진 신호는 소거 신호(25)로 기능하며, 이 소거 신호(25)는 캐리어 입력 신호(4)의 혼변조 잡음의 위상에 대해 180도 차이 나도록 가변 위상 시프터(17)에 의해 위상 조정된다. 도 7을 참고할 때, 소거 신호(25)는 제 2 커플러(27) 등에 의해 원본 캐리어 입력 신호(4)와 조합되어 출력 신호(29)를 생성하게 된다. 당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 출력 신호(29)는 원본 캐리어 입력 신호(4)와 동일하며, 의도한 신호 성분(91)의 모든 주파수 및 진폭 특성을 유지한다. 단, 의도하지 않은 혼변조 잡음(93)은 소거 신호(25)에 의해 소거되었다.
도 2를 참고할 때, 선호되는 실시예에서, 혼변조 잡음 소거 회로(1)는 피드백 신호(33)를 생성하는 제 3 커플러(31)를 포함하는 추가적인 피드백 회로를 포함한다. 혼변조 잡음이 소거 신호(25)를 캐리어 입력 신호(4)와 조합함으로서 소거된 후, 결과적인 출력 신호(29)는 커플러(31) 등에 의해 분할되고, 커플러(31) 등은 피드백 신호(33)를 생성하도록 출력 신호(29) 6dB 아래의 출력 신호(29) 부분을 고립시킨다. 그후 피드백 신호(33)는 다시 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 전달되어, 앞서 감지된 혼변조 잡음이 적절하게 소거되었는지를 확인하기 위해 요망 주파수 사이에서 분석된다. 혼변조 잡음이 적절히 소거되지 않았을 경우, 프로세서(11)는 가변 전압 제어 발진기(13), 가변 증폭기(5), 가변 위상 시프터(17)를 조정하여, 소거 신호(25)가 적절한 주파수, 진폭, 위상 시프트를 가져 캐리어 입력 신호(4)의 혼변조 잡음을 적절히 소거시키게 함을 보장한다.
상술한 혼변조 잡음 소거 회로(1)는 의도하지 않은 단일 혼변조 잡음만을 소거할 수 있다. 도 3을 참고할 때, 선호 실시예에서, 소거 회로(25)는 다수의 가변 전압 제어 발진기(13a-c), 가변 증폭기(15a-c), 가변 위상 시프터(17a-c)를 포함한다. 이들 각각의 세트는 제어 라인(19a-c, 21a-c, 23a-c)에 의해 각각 직렬로 프로세서(11)에 연결되어, 프로세서(11)가 다수의 제어가능한 발진 신호를 생성할 수 있게 하며, 이 발진 신호는 가변 증폭기(15a-c)에 의해 진폭이, 가변 위상 시프터(17a-c)에 의해 위상이 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 세 개의 소거 신호(25a-c)를 생성할 수 있는 세가지 세트의 가변 제어 발진기(13a-c), 가변 증폭기(15a-c), 그리고 가변 위상 시프터(17a-c)를 도시한다. 스테핑 스펙트럼 분석기(9)와 프로세서(11)가 세가지 혼변조 잡음을 측정하고 인식하면, 가변 전압 제어 발진기(13a-c)와 가변 증폭기(15a-c)가 스테핑 스펙트럼 분석기(9)와 프로세서(11)에 의해 인식된 세가지 혼변조 잡음과 동일한 주파수 및 진폭을 가지는 세가지 소거 신호(25a-c)를 생성하도록 조정된다. 이 소거 신호들(25a-c)은 그후 가변 위상 시프터(17a-c)에서 개별적으로 위상 시프트되어, 각각이 혼변조 잡음에 대해 180도 위상차가 나도록 시프트된다. 이 소거 신호(25a-c) 각각은 캐리어 입력 신호(4)의 모든 신호 특성을 포함하며, 단지, 세가지 감지된 혼변조 잡음이 소거된 점에 차이가 있다.
본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로(1)는 증폭기의 혼변조 잡음 소거에 실제 적용가능하다고 판단된다. 통상적으로, 증폭기들은 증폭기에 의해 생성된 혼변조 잡음을 소거하려는 노력으로 피드 포워드 교정 회로(FFCC)의 일부 종류를 이용한다. 불행하게도, 피드 포워드 교정 회로가 증폭기의 혼변조 잡음을 실질적으로 소거시키지만, 피드 포워드 교정 회로는 위상 시프터, 가변 증폭기, 컴바이너같은 피드 포워드 교정 회로의 추가적 소자들의 결과로 추가적인 혼변조 잡음을 생기게 한다. 이 혼변조 잡음은 증폭기 출력 신호의 일부분으로 출력된다. 도 5를 참고할 때, 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로(1)는 주증폭기(77)의 혼변조 잡음 소거에 이용되는 피드 포워드 교정 회로(67)의 혼변조 잡음 소거를 위해 사용될 수 있다. 여기서의 목적으로, "주증폭기"라는 용어는 RF 증폭기, IF 증폭기, 전력 증폭기 등처럼 어떤 증폭기도 포함하는 넓은 의미에서 사용될 수 있는 것으로 의도한 것이다. 피드 포워드 교정 회로(67)를 이용하는 주증폭기(77)는 통상적으로 추가적인 위상 시프터(75, 83), 가변 증폭기(81), 그리고 컴바이너(79, 85)를 포함한다. 입력 신호(69)는 위상 시프터(75)에 의해 180도 위상시프트된 입력 신호(69)의 제 1 부분으로 커플러(71)에 의해 분할되며, 컴바이너(79)에게로 전달된다. 입력 신호(69)의 유력한 부분은 주증폭기(77)로 전달되어 증폭된다. 어떤 혼변조 잡음을 포함하는 이 증폭된 신호의 일부분은 추가 커플러(72)에 의해 고립되어 역시 컴바이너(79)에게로 전달된다. 컴바이너(79)에 전달되는 증폭된 신호 부분은 컴바이너(79)에서 위상 시프트된 입력 신호(73)와 조합되어, 제 1 컴바이너 출력 신호(80)를 도출한다. 신호(69)의 원본 신호 성분들은 실질적으로 소거되고 대신에 제 1 컴바이너 출력 신호(80)가 증폭기(77)의 혼변조 잡음만을 포함한다. 증폭기 출력 신호는 제 2 위상 시프터(83)에 의해 180도만큼 위상시프트되고, 제 2 컴바이너(85)로 전달된다. 이 위상 시프트된 증폭기 신호는 제 1 컴바이너 출력과 믹싱되어, 증폭기에 의해 생성된 혼변조 잡음만을 포함한다. 제 1 컴바이너 출력은 증폭기(81)에 의해 진폭 조정되어, 증폭기 출력 신호의 혼변조 잡음과 같은 진폭을 가지게 된다. 증폭기 출력 신호가 위상 시프터(83)에 의해 180도만큼 위상이 시프트되었기 때문에, 주증폭기의 혼변조 잡음이 출력 캐리어 신호(4)에서 실질적으로 소거된다.
도 1, 5, 6, 7을 참고하면, 피드 포워드 교정 회로(67)의 소자들에 의해 생성된 추가적 혼변조 잡음을 소거하기 위해, 피드 포워드 교정 회로에 의해 출력되는 캐리어 신호(4)는 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 전달되는 출력 신호(7) 일부분으로 커플러(5)에 의해 분할된다. 스테핑 스펙트럼 분석기(9)는 캐리어 신호(4)의 의도 신호 성분(91)과 의도하지 않은 혼변조 잡음(93)을 인식하고자 하는 노력으로 요망 주파수 대역 사이를 건너뛴다(step). 상술한 바와 유사한 방식으로, 스테핑 스펙트럼 분석기(9)는 캐리어 신호(4)에서 인지된 여러 다른 신호들의 주파수 및 진폭에 관한 정보를 프로세서(11)에 전달하고, 상기 프로세서(11)는 증폭기(77)의 의도된 출력 신호의 주파수에 관한 정보를 저장하는 내부 탐색표로 이 정보를 상호참조한다. 탐색표에 나열되지 않은 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에서 커버할 수 없는 신호들은 의도하지 않은 혼변조 잡음이라고 결정된다. 의도하지 않은 혼변조 잡음(93)을 인지하면, 프로세서(11)는 가변 전압 제어 발진기(13)와 가변 증폭기(15)를 제어하여 소거 신호(25)를 생성하게 한다. 위상 시프터(17)는 캐리어 신호(4)의 혼변조 잡음에 대해 소거 신호(25)의 위상을 180도만큼 시프트하고, 그후 소거 신호(25)는 출력 신호(29) 생성을 위해 캐리어 신호(4)와 다시 조합된다. 소거 신호(25)의 주파수 및 진폭이 혼변조 잡음(93)의 주파수 및 진폭과 같지만 위상차가 180도이기 때문에, 출력 신호(29)는 증폭기(77)에 의해 생성된 신호의 의도 신호 성분(91)의 주파수 및 진폭 특성 모두를 포함하지만, 의도하지 않은 혼변조 잡음(93)은 소거되어 있다.
도 5를 참고할 때, 추가 선호 실시예에서, 증폭기(77)나 피드 포워드 교정 회로(67)가 입력 신호(69)를 수신하기 전에, 입력 신호(69)는 입력 신호의 일부분을 고립시키기 위해 커플러에 의해 분리된다. 이 입력 신호 부분은 분석을 위해 스테핑 스펙트럼 분석기(9)에 전달되고, 분석기(9)는 입력 신호(69)의 주파수 및 진폭 성분 결정을 포함한 결과를 프로세서(11)에 전달하며, 프로세서(11)는 입력 신호(69)의 의도된 주파수 및 진폭 특성에 관한 정보를 프로세서(11)에 제공하기 위한 탐색 표 등에 이 정보를 저장한다. 이 정보가 증폭기(77)나 피드 포워드 교정 회로(67)에 의해 생성된 혼변조 잡음 중 어느 것도 포함하지 않기 때문에, 샘플 신호(7)는 탐색 표에 지금 저장된 정보와 비교될 수 있고, 증폭기(77)나 피드 포워드 교정 회로(67)에 의해 생성된 캐리어 신호(4)의 혼변조 잡음을 식별할 수 있다. 이 정보는 소거 신호(25)를 생성하도록 가변 전압 제어 발진기(13), 가변 증폭기(15), 그리고 가변 위상 시프터(17)를 제어하는 데 사용될 수 있다.
당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 스테핑 스펙트럼 분석기(9)가 감시 주파수 대역을 신속하게 완전하게 분석하여 캐리어 신호의 여러 다른 신호 성분, 특히 의도하지 않은 혼변조 잡음의 신호 성분을 결정할 수 있다. 도 4를 참고할 때, 선호되는 스테핑 스펙트럼 분석기(9)는 가변 저잡음 소스(37), 가변 위상 시프터(43), 그리고 믹서(47)를 포함한다. 가변 저잡음 소스(37)는 주파수 및 진폭이 동일한 제 1, 2 조정가능식 발진 신호(39, 41)를 생성한다. 이러한 제 1 저잡음 신호(39)는 커플러(35)에 의해 샘플 신호(7)와 조합되어, 조합된 샘플 신호/저잡음 신호(45)를 생성한다. 제 2 저잡음 신호(41)는 위상 시프터(43)에 의해 90도만큼 위상시프트된다. 샘플 신호/저잡음 신호(45)와 제 2 저잡음 신호(41)는 믹서(47)에서 조합되어 믹서 출력 신호(49)를 생성한다. 믹서(49)의 내재적 특성으로 인해, 저잡음 소스 신호(39, 41)가 소거되고, 나머지 신호 성분들이 "캐리어로부터 이격된(offset from carrier)" 형태로 나타난다. 기본적으로, 믹서 출력 신호(49)의 신호 성분들은 기지대역으로 쿼드러처 다운컨버팅된다. 예를 들어, 캐리어 신호로 기능하는 저잡음 소스 신호(39, 41)가 500.000 MHz에서 생성될 경우, 500.050 Mhz의 샘플링 신호(7)의 한 신호 성분이 믹서 출력 신호(49)에서 50kHz의 신호로 나타날 것이다. 이 믹서 출력 신호(49)는 측정 테스트 신호라 불리며, 저잡음 정합 증폭기(51)에 전달된다. 이 증폭기(51)는 측정 테스트 신호(49)의 크기를 증폭하여, 이 신호의 혼변조 잡음이 보다 쉽게 인식되고 측정될 수 있도록 한다. 더욱이, 저잡음 정합 증폭기(51)는 임피던스가 믹서(47)와 아날로그-디지털 컨버터(53) 사이에서 최적으로 유지됨을 보장하기 위한 버퍼로 기능하며, 상기 컨버터(53)는 저잡음 정합 증폭기(51)를 통과한 후 측정 테스트 신호(49)를 수신한다.
아날로그-디지털 컨버터(53)는 측정 테스트 신호(49)를 수신하여 테스트 신호를 선입선출 방식으로 디지털 포맷으로 변환한다. 이 디지털 정보는 프로세서(55)에 전달된다. 스테핑 스펙트럼 분석기(9)는 프로세서(55)를 가변 저잡음 소스(37), 가변 위상 시프터(53), 그리고 저잡음 정합 증폭기(51)에 각각 연결하기 위한 다수의 제어 라인(57, 59, 61)을 추가로 포함한다. 동작시, 프로세서(55)는 믹서(47)에 의해 수신되는 여러 다른 캐리어 신호를 생성하도록 여러 다른 오프셋 주파수에서 요망 주파수 대역 사이에서 저잡음 소스(37)와 위상 시프터(53)를 조정한다. 전형적인 스펙트럼 분석 시스템들이 저잡음 소스와 위상 시프터의 수동 조작을 필요로하지만, 본 발명의 스테핑 스펙트럼 분석기(9)는 이 소자들에 대한 자동 제어를 제공하여, 샘플 신호(7)의 의도된 신호 성분과 의도하지 않은 혼변조 잡음이 전체 관심 대역폭 사이에서 인식되고 측정될 수 있도록 한다.
도 4를 참고할 때, 프로세서(55)에 도착한 후, 측정 테스트 신호(49)는 스펙트럼 분석기(65)에 전달된다. 측정 테스트 신호(49)는 아날로그 디지털 컨버터(53)에 의해 변환된 디지털 포맷으로서, 퓨리에 변환을 이용하여 스펙트럼 분석기(65)에 의해 분석되며, 상기 퓨리에 변환은 의도한 신호 성분들과 의도하지 않은 변조간 성분들의 주파수 및 진폭을 포함한 샘플 신호(7)의 여러 다른 주파수 성분을 정확하게 측정한다. 이 정보는 다시 프로세서(55)에게로 전달되고, 도 1을 참고할 대, 가변 전압 제어 발진기(13), 가변 증폭기(15), 그리고 위상 시프터(17)를 제어하는 프로세서(11)에게 전달된다. 프로세서(11)는 이 정보를 받아, 주파수 성분들이 의도한 신호 성분인 지 의도하지 않은 혼변조 잡음인지를 내부 탐색표에 대조함으로서 결정한다. 혼변조 잡음이라고 규정되면, 가변 제어 발진기(13), 가변 증폭기(15), 그리고 위상 시프터(17)가 제어 링크(19, 21, 23)를 통해 프로세서(11)에 의해 조정되어, 캐리어 신호(4)와 조합된 소거 신호(25)를 생성하게 되고, 결국 의도하지 않은 혼변조 잡음이 소거된 출력 신호(29)를 생성하게 된다. 당 분야에 잘 알려진 바처럼, 프로세서(11, 15)는 별개의 프로세서로 만들어질 수도 있고 단일 프로세서로 조합될 수도 있다.
도 8은 비교적 저출력 위상 시프터를 이용하는 혼변조 잡음 소거 시스템(800)을 도시하는 블록도표이다. 이 시스템(800)은 도 5에 도시되는 혼변조 잡음 소거 시스템에 대해 여러 방면에서 유사하다. 소거 시스템(800)에서, 커플러(71)는 입력 신호(69)를 제 1, 2 부분으로 분할한다. 입력 신호(69)의 제 1 부분은 가변 위상 시프터(875)의 입력에 제공된다. 가변 위상 시프터(875)의 출력은 가변 이득 증폭기(810)의 입력에 제공된다. 가변 이득 증폭기(810)의 출력은 컴바이너(79)의 제 1 입력에 제공된다. 입력 신호(69)의 제 2 부분은 주증폭기(77)의 입력에 제공되어 증폭된다. 주증폭기(77)의 출력은 커플러(72)를 통해 컴바이너(85)의 제 1 입력에 제공된다. 커플러(72)는 증폭기(77)에 의해 생성된 혼변조 잡음들을 포함한 증폭된 신호의 일부분을 컴바이너(79)의 제 2 입력에 제공한다. 컴바이너(79)의 출력은 제 1 컴바이너 출력 신호(80)이다.
제 1 컴바이너 출력 신호(80)는 가변 위상 시프터(886)의 입력에 제공된다. 가변 위상 시프터(886)의 출력은 가변 이득 증폭기(81)의 입력에 제공된다. 가변 이득 증폭기(81)의 출력은 소거 신호(825)이다. 소거 신호(825)는 컴바이너(85)의 제 2 입력에 제공된다. 컴바이너(85)의 출력은 커플러(5)를 통해 커플러(27)에 제공되는 신호(4)이다. 커플러(27)의 출력은 출력 신호(29)이다. 컴바이너들은 두개 이상의 신호를 조합하여 두 입력 신호의 벡터합인 출력 신호를 생성하게 된다. 따라서, 컴바이너는 가산기(adders), 커플러(couplers) 등으로 구현될 수 있다.
커플러(5)는 출력 신호(4)의 비교적 작은 부분을 스펙트럼 분석기(9)의 입력에 연결한다. 스펙트럼 분석기(9)의 출력은 프로세서(11)의 입력에 제공된다.
VCO(전압 제어 발진기(13)의 출력은 이득 조정가능식 증폭기(15)의 입력에 제공된다. 이득 조정가능식 증폭기(15)의 출력은 가변 위상 시프터(17)의 입력에 제공된다. 가변 위상 시프터(17)의 출력은 커플러(27)에 제공되어 커플러(5)의 출력과 조합되게 된다. 커플러(27)의 출력은 출력 신호(29)이다. 제어 출력을 통해, 프로세서(11)는 가변 위상 시프터(875, 886, 17)의 위상, 가변 이득 증폭기(81, 15)의 이득, 그리고 전압 제어 발진기(13)의 주파수를 제어한다.
가변 이득 증폭기(810, 81, 15)가 단위값보다 작은 이득, 단위값, 또는 단위값보다 큰 이득을 가질 수 있다는 것을 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 요망 신호 레벨을 얻는 데 단위값보다 큰 이득이 필요하지 않을 경우 요망 가변 이득 증폭기(810, 81, 15)가 가변 감쇠기로 대체될 수 있음을 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 가변 위상 시프터(875)와 가변 이득 증폭기(810)는 함께 가변 진폭-위상 모듈(820)을 형성한다. 가변 위상 시프터(886)와 가변 이득 증폭기(81)는 가변 진폭-위상 모듈(821)을 함께 형성한다. 가변 위상 시프터(17)와 가변 이득 증폭기(15)는 가변 진폭-위상 모듈(823)을 함께 형성한다. 가변 진폭-위상 모듈(820, 821, 823)에서 위상 시프터와 증폭기의 순서는 바뀔 수 있다.
시스템(800)은 도 5에 도시되는 혼변조 잡음 소거 회로의 경우와 비슷한 방식으로 동작한다. 스펙트럼 분석기(9)는 신호(4)의 일부분을 수신한다. 신호(4)는 요망 성분과 불필요항 성분(가령, 혼변조 잡음)을 포함한다. 스펙트럼 분석기는 신호(4)를 분석하여 요망 성분과 불필요한 성분을 주파수, 위상, 진폭에 의해 구분한다. 신호 성분들의 주파수, 위상, 진폭에 관한 정보가 프로세서(11)에 제공된다. 프로세서(11)는 가변 위상 시프터(875)의 위상을 조정하며, 컴바이너(79)의 제 1 입력에 제공되는 신호가 컴바이너(79)의 제 2 입력에 제공되는 신호에 대해 180도 위상차가 나게 한다.
프로세서(11)는 가변 이득 증폭기(810)의 이득을 조정하여, 컴바이너(79)의 제 1 입력에 제공되는 신호가 컴바이너(79)의 제 2 입력에 제공되는 신호와 동일한 진폭을 가지게 한다. 컴바이너(79)의 제 1 입력에 제공되는 신호는 요망 신호 성분을 포함하지만, 증폭기(77)에 의해 발생된 혼변조 잡음은 포함하지 않는다. 컴바이너(79)의 제 2 입력에 제공되는 신호는 요망 신호 성분과 불필요한 신호 성분을 모두 포함한다. 컴바이너(79)의 두 입력에서의 신호들이 180도 위상차를 보이기 때문에 제 1 컴바이너 출력 신호(80)는 증폭기(77)에 의해 발생된 혼변조 잡음을 주로 지닌 에러 신호이다. 가변-이득 증폭기(810)는 부가적인 사항이다. 가변 이득 증폭기(810)는 컴바이너(79)의 제 1 입력에 제공되는 신호의 제어를 원활하게 한다. 가변 이득 증폭기(810)의 이득을 정확하게 조정함으로서, 에러 신호의 잔류 부분 진폭을 감소시킬 수 있다. 가변 이득 증폭기의 이득은 도 8에서처럼 프로세서(11)에 의해 제어될 수 있고, 또는 수동으로 설정될 수 있다.
가변 위상 시프터(886)와 가변 이득 증폭기(81)를 제어함으로서, 프로세서(11)가 신호(825)의 위상 및 진폭을 조정한다. 신호(825)의 위상은 증폭기(77) 출력의 혼변조 잡음 위상에 대해 180도 차이 나도록 조정된다. 신호(825)의 진폭은 증폭기(77) 출력의 혼변조 잡음 진폭과 같도록 조정된다. 컴바이너(85)는 증폭기(77)의 출력을 소거 신호(825)와 조합하여, 혼변조 잡음이 감소된 출력 신호(4)를 생성하게 한다. 한 실시예에서, 혼변조 잡음을 적어도 제곱근 방식으로 감소된다. 한 실시예에서, 혼변조 잡음은 피크 검색 방식으로 감소되며, 이 경우에, 가장 나쁜 혼변조 잡음 스펙트럼 피크가 발견되어 프로세서가 이러한 최악의 피크를 감소시키도록 소거 신호를 조정한다.
시스템(800)에서, 비교적 고출력 위상 시프터(83)가 생략되며, 비교적 저출력 위상 시프터(86)가 증폭기(81) 입력에서 비교적 저출력 신호 경로에 삽입된다. 주증폭기(77)에 의해 생성된 혼변조 잡음은 주증폭기(77)의 출력과 소거 신호(825)를 조합함으로서 부분적으로 소거된다. 이 소거는 증폭기(77) 출력의 불필요한 성분에 대해 180도 위상차가 나는 신호(825)의 신호 성분을 생성하는 것을 바탕으로 한다. 따라서, 컴바이너(85)의 제 1 입력에서 변조간 신호 성분과 컴바이너(85)의 제 2 입력에서 변조간 신호 성분의 상대적 위상이 중요하며, 그 절대적 위상은 문제가 되지 않는다. 컴바이너(85)의 두 입력의 상대적 위상은 컴바이너(85)의 어느 입력에서도 위상 시프터에 의해 제어될 수 있다. 위상 시프터(83)에 대한 위상 시프터(86)의 장점은 위상 시프터(86)가 비교적 저출력 신호(80)만을 취급하면 되지만, 위상 시프터(83)는 증폭기(77)의 완전한 출력 전력을 취급할 수 있어야 한다는 점이다. 비교적 저출력 위상 시프터(86)가 (비교적 고출력 위상 시프터(83)에 비해) 통상적으로 작고 가벼우며 저렴하고 정확하다.
소거 신호(825)는 혼변조 잡음을 여러 주파수에서 소거할 수 있는 비교적 광대역 소거 신호이다. 프로세서(11)는 전압 제어 발진기(13)의 주파수, 증폭기(15)의 이득, 그리고 위상 시프터(17)의 위상을 조정하여, 요망 주파수, 진폭, 위상을 가진 비교적 협대역 소거 신호(25)를 생성할 수도 있다. 신호(25)의 주파수 및 진폭은 특정 주파수나 비교적 협대역에서 신호(4)의 불필요한 변조간 성분의 주파수 및 진폭과 실질적으로 같을 것이다. 소거 신호(25)는 출력 신호를 생성하기 위해 신호(4)와 조합되며, 이때, 신호(4)의 불필요한 변조간 성분의 진폭이 감소된다. 따라서, 소거 신호(25)는, 다른 혼변조 잡음에 비한 그 강도로 인해 소거 신호(825)에 의해 완전히 소거되지 않는, 특정 혼변조 잡음(가령, 스펙트럼 스퍼(spectral spurs)를 취급하는 데 유용하다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 전압 제어 발진기(13), 가변 이득 증폭기(15), 그리고 가변 위상 시프터(17)는 다른 불필요한 혼변조 잡음을 소거시키는 데 필요한만큼 얼마든지 복제될 수 있다.
도 9는 도 8과 유사한 혼변조 잡음 소거 회로를 도시한다. 단, 가변 위상 시프터(886)가 제거되었고, 컴바이너(85)의 제 2 입력과 증폭기(77)의 출력 사이에 연결된 위상 시프터(83)로 대체된 점에 차이가 있다(도 5 참조). 프로세서(11)는 가변 위상 시프터(875, 83, 17)의 위상, 증폭기(810, 81, 15)의 이득, 그리고 전압 제어 발진기(13)의 주파수를 제어한다. 도 9의 변조간 성분 소거 회로의 동작은 혼변조 잡음 소거 회로(800)의 동작과 유사하며, 컴바이너(85)의 두 입력에 제공되는 혼변조 잡음간 180도 위상차가 가변 위상 시프터(83)에 의해 제공된다.
본 발명은 RF 신호의 혼변조 잡음 소거를 들어 설명되었다. 본 발명이 RF 시스템에 특별한 관련성을 가지는 것으로 보이기 때문에 위와같은 설명이 전개되었다. 변조간 성분 소거 시스템은 통신 시스템, 레이더 시스템, 위성 시스템, 등을 포함한 여러 증폭기 시스템에 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 RF 스펙트럼에 국한되고자 하는 의도가 없으며, 광섬유나 레이저같이 적외선, 가시광선, 자외선, x-선 스펙트럼에서의 응용을 포함한 RF 스펙트럼 이상의 응용을 포함하는 것을 의도한다.
도 1은 본발명의 단순화된 혼변조 잡음 소거 회로의 블록도표.
도 2는 피드백 회로를 포함한 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로를 도시하는 블록도표.
도 3은 다수의 혼변조 잡음 소거 신호를 생성하기 위해 다수의 가변 전압 제어 발진기, 가변 증폭기, 그리고 가변 위상 시프터를 포함한 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로의 블록도표.
도 4는 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로에 의해 이용되는 스테핑 스펙트럼 분석기의 선호 실시예 블록도표.
도 5는 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로와 전통적인 피드 포워드 교정 회로를 통합한 증폭기 회로를 도시하는 블록도표.
도 6은 의도 신호와 의도하지 않은 혼변조 잡음을 모두 지닌 캐리어 신호를 도시하는, 전통적 스펙트럼 분석기의 디스플레이 화면에 나타나는 그래프.
도 7은 본 발명의 혼변조 잡음 소거 회로를 적용하여 혼변조 잡음이 실질적으로 제거되었음을 보여주는, 도 6에 도시되는 캐리어 신호를 전통적 스펙트럼 분석기 화면을 통해 본 그래프.
도 8은 비교적 저출력 위상 시프터를 이용한 혼변조 잡음 소거 시스템에 나타나는 블록도표.
도 9는 조정가능한 피드포워드 회로를 포함하는 혼변조 잡음 소거 시스템의 블록도표.

Claims (27)

  1. 증폭된 신호에서 한개 이상의 혼변조 잡음을 감소시키기 위한 혼변조 잡음 소거 시스템으로서, 이 시스템은,
    - 증폭기(77) 입력 신호의 일부분을 수신하여 요망 진폭 및 위상을 가진 조정된 신호를 생성하기 위한 제 1 가변 진폭-위상 모듈(820),
    - 상기 증폭기(77)로부터의 출력 신호의 적어도 일부분 이상을 상기 조정된 신호의 일부분 이상과 조합하여 에러 신호(80)를 생성하도록 하는 제 1 컴바이너(79),
    - 상기 에러 신호(80)의 일부분 이상을 수신하여 요망 진폭 및 위상을 가진 소거 신호를 생성하기 위한 제 2 가변 진폭-위상 모듈(821),
    - 상기 증폭기로부터의 출력 신호의 적어도 일부분 이상을 상기 소거 신호의 일부분 이상과 조합하여 개선된 출력 신호를 생성하도록 하는 제 2 컴바이너(85), 그리고
    - 스펙트럼 분석기(9) 입력 신호로 상기 개선된 출력 신호(4)의 일부분 이상을 수신하여 상기 개선된 출력 신호의 스펙트럼 콘텐트에 관한 정보를 프로세서(11)에 제공하기 위한 스펙트럼 분석기로서, 이때, 상기 프로세서는 상기 개선된 출력 신호의 불필요한 혼변조 잡음을 감소시키고자 상기 제 1 가변 진폭-위상 모듈과 상기 제 2 가변 진폭-위상 모듈을 제어하도록 기능하는, 이러한 스펙트럼 분석기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석기가 주파수 대역 내 상기 개선된 출력 신호의 특성을 인식 및 측정하기 위해 요망 주파수 대역 사이를 제어가능하게 건너뛸 수 있는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 캐리어 신호의 요망 특성에 관한 정보를 제공하는 탐색표(look-up table)를 포함하여, 상기 스펙트럼 분석기에 의한 분석 결과를 상기 탐색표에 저장된 정보와 비교함으로서 불필요한 혼변조 잡음의 존재 여부를 프로세서가 결정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 캐리어 신호가 상기 증폭기에 유입되기 전에 상기 캐리어 신호의 분석에 의해 상기 탐색표에 저장된 정보가 제공되는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 증폭기가 전력 증폭기(power amplifier)인 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석기가 아날로그-디지털 변환 이전에 상기 스펙트럼 분석기 입력 신호의 요망 부분을 기지대역에 대해 쿼드러쳐 믹싱하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석기는,
    - 제 1 주파수에서 제 1 저잡음 신호를, 그리고 상기 제 1 주파수에서 제 2 저잡음 신호를 생성하기 위한 저잡음 주파수 소스,
    - 상기 제 1 저잡음 신호를 상기 스펙트럼 분석기 입력 신호와 조합하여 조합 신호를 생성하기 위한 커플러, 그리고
    - 상기 제 2 저잡음 신호의 위상-시프트된 부분을 상기 조합 신호와 믹싱하여 다운컨버팅된 신호를 생성하기 위한 믹서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    - 제 1 사인파를 생성하기 위한 제 1 제어 주파수 소스,
    - 제 1 교정 신호를 생성하도록 상기 제 1 사인파의 진폭 및 위상을 조정하도록 설정된 제 3 가변 진폭-위상 모듈, 그리고
    - 상기 제 1 교정 신호를 상기 개선된 출력 신호와 조합하기 위한 커플러
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    - 제 2 사인파 생성을 위한 제 2 제어 주파수 소스, 그리고
    - 제 2 교정 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 사인파의 진폭 및 위상을 조정하도록 설정된 제 4 가변 진폭-위상 모듈
    을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  10. 혼변조 잡음 소거 시스템으로서, 이 시스템은,
    - 증폭기 입력 신호의 일부분을 수신하여 요망 위상을 가진 조정된 신호를 생성하기 위한 제 1 가변 위상 시프터,
    - 상기 증폭기로부터의 출력 신호의 일부분 이상을 상기 조정된 신호의 일부분 이상과 조합하여 에러 신호를 생성하기 위한 제 1 컴바이너,
    - 상기 에러 신호의 일부분 이상을 수신하여 요망 진폭 및 위상을 가진 소거 신호를 생성하기 위한 제 1 가변 진폭-위상 모듈,
    - 상기 증폭기로부터의 출력 신호의 일부분 이상을 상기 소거 신호의 일부분 이상과 조합하여 개선된 출력 신호를 생성하기 위한 제 2 컴바이너, 그리고
    - 스펙트럼 분석기 입력 신호로 상기 개선된 출력 신호의 일부분을 수신하여 상기 개선된 출력 신호의 스펙트럼 콘텐트에 관한 정보를 프로세서에 제공하기 위한 스펙트럼 분석기로서, 이때, 상기 프로세서는 상기 개선된 출력 신호의 불필요한 혼변조 잡음을 감소시키고자 상기 제 1 가변 위상 시프터와 상기 제 1 가변 진폭-위상 모듈을 제어하도록 기능하는, 이러한 스펙트럼 분석기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석기는 주파수 대역 내 상기 개선된 출력 신호의 특성을 인식 및 측정하기 위해 요망 주파수 대역 사이를 자동적으로 건너뛸 수 있는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 프로세서는 캐리어 신호의 요망 특성에 관한 정보를 제공하는 탐색표를 포함하여, 상기 스펙트럼 분석기의 분석 결과를 상기 탐색표에 저장된 정보와 비교함으로서 불필요한 혼변조 잡음의 존재 여부를 프로세서가 결정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 캐리어 신호가 상기 증폭기에 유입되기 전에, 상기 캐리어 신호의 분석에 의해 상기 탐색표에 저장된 정보가 제공되는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석기가 아날로그-디지털 변환 이전에 상기 스펙트럼 분석기 입력 신호의 요망 부분을 기저대역에 대해 쿼드러처 믹싱하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석기가,
    - 제 1 주파수에서 제 1 저잡음 신호를, 그리고 상기 제 1 주파수에서 제 2 저잡음 신호를 생성하기 위한 저잡음 주파수 소스,
    - 상기 제 1 저잡음 신호를 상기 스펙트럼 분석기 입력 신호와 조합하여 조합 신호를 생성하기 위한 커플러, 그리고
    - 상기 제 2 저잡음 신호의 위상-시프트된 부분을 상기 조합 신호와 믹싱하여 다운컨버팅된 신호를 생성하기 위한 믹서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    - 제 1 사인파를 생성하기 위한 제 1 제어 주파수 소스,
    - 제 1 교정 신호를 생성하도록 상기 제 1 사인파의 진폭 및 위상을 조정하도록 설정된 제 3 가변 진폭-위상 모듈, 그리고
    - 상기 제 1 교정 신호를 상기 개선된 출력 신호와 조합하기 위한 커플러
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    - 제 2 사인파 생성을 위한 제 2 제어 주파수 소스, 그리고
    - 제 2 교정 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 사인파의 진폭 및 위상을 조정하도록 설정된 제 4 가변 진폭-위상 모듈
    을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  18. 증폭된 신호에서 한개 이상의 혼변조 잡음을 감소시키기 위한 혼변조 잡음 소거 시스템으로서, 이 시스템은,
    - 에러 신호를 발생시키기 위한 발생 수단,
    - 소거 신호를 생성하도록 상기 에러 신호의 진폭 및 위상을 조정하기 위한 조정 수단,
    - 개선된 신호를 생성하도록 상기 소거 신호를 상기 증폭기 출력과 조합하기 위한 컴바이너,
    - 분석 데이터를 생성하도록 상기 개선된 신호의 스펙트럼을 분석하기 위한 분석 수단, 그리고
    - 상기 발생 수단과 상기 조정 수단을 제어하기 위해 상기 분석 데이터를 이용하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  19. 증폭된 신호에서 한개 이상의 혼변조 잡음을 감소시키기 위한 혼변조 잡음 소거 시스템으로서, 이 시스템은,
    - 에러 신호를 발생시키기 위한 발생 수단,
    - 상기 에러 신호를 광대역의 소거 신호로 변환시키기 위한 변환 수단,
    - 개선된 신호를 생성하도록 상기 소거 신호를 상기 증폭기 출력과 조합하기 위한 컴바이너,
    - 분석 데이터를 생성하도록 상기 개선된 신호의 스펙트럼을 분석하기 위한 분석 수단, 그리고
    - 상기 에러 신호와 상기 소거 신호의 정확도 개선에 이용되는 제어 정보를 발생시키기 위해 상기 분석 데이터를 이용하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    - 한개 이상의 협대역의 교정 신호를 발생시키기 위한 발생 수단, 그리고,
    - 상기 한개 이상의 협대역의 교정 신호를 개선된 신호와 조합하기 위한 컴바이너
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 소거 시스템.
  21. 증폭된 신호에서 한개 이상의 혼변조 잡음을 감소시키기 위한 혼변조 잡음 감소 방법으로서, 이 방법은,
    - 입력 신호의 일부분을 선택된 입력 부분으로 선택하고,
    - 조정된 신호를 생성하도록, 선택된 상기 입력 부분의 위상을 조정하며,
    - 증폭기 출력 신호의 일부분을 선택된 출력 부분으로 선택하고,
    - 에러 신호를 생성하도록 상기 선택된 출력 부분과 상기 조정된 신호를 조합하며,
    - 소거 신호를 생성하도록 상기 에러 신호의 위상 및 진폭을 조정하고,
    - 개선된 증폭기 출력 신호 생성을 위해 상기 소거 신호를 상기 증폭기 출력 신호와 조합하며,
    - 분석 데이터 생성을 위해 상기 개선된 증폭기 출력 신호의 스펙트럼 콘텐트를 분석하고,
    - 상기 선택된 입력 부분의 상기 위상, 상기 소거 신호의 상기 위상, 그리고 상기 소거 신호의 상기 진폭 중 한가지 이상을 수정하기 위해 상기 분석 데이터를 이용하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 선택된 입력 부분의 진폭을 조정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 분석 데이터를 이용하는 상기 단계는,
    - 상기 분석 데이터를 탐색표에 저장된 정보와 비교함으로서 불필요한 혼변조 잡음의 존재여부를 결정하도록 캐리어 신호의 요망 특성에 관한 정보를 제공하는 탐색표를 이용하는
    단계를 포함함을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 개선된 증폭기 출력 신호의 선택된 일부분을 기저대역에 대해 쿼드러처 믹싱하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    - 제 1 주파수에서 제 1 저잡음 신호를, 그리고 상기 제 1 주파수에서 제 2 저잡음 신호를 발생시키고,
    - 조합된 신호를 생성하고자 상기 제 1 저잡음 신호를 상기 개선된 증폭기 출력 신호의 일부분과 조합하며, 그리고
    - 다운컨버팅된 신호를 생성하고자 상기 제 2 저잡음 신호의 위상-시프트된 부분을 상기 조합된 신호와 믹싱하는
    단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    - 제 1 사인파 신호를 발생시키고,
    - 제 1 교정 신호를 생성하고자 상기 제 1 사인파 신호의 위상 및 진폭을 조정하며, 그리고
    - 상기 제 1 교정 신호를 상기 개선된 증폭기 출력 신호와 조합하는,
    단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    - 제 2 사인파 신호를 발생시키고,
    - 제 2 교정 신호를 생성하고자 상기 제 2 사인파 신호의 위상 및 진폭을 조정하며, 그리고
    - 상기 제 2 교정 신호를 상기 개선된 증폭기 출력 신호와 조합하는,
    이상의 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼변조 잡음 감소 방법.
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