KR100983934B1 - 능동 이그 발진기 구동장치 및 그것의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치는 메인 코일, FM 코일, 그리고 상기 메인 코일 및 상기 FM 코일에서 발생되는 자기장에 응답하여 출력 주파수를 발생하는 주파수 발생기를 포함하는 이그 발진기, 상기 FM 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하여 상기 출력 주파수를 조절함으로써, 상기 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시키는 위상 고정부, 그리고 상기 출력 주파수가 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 범위 이상으로 변화된 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류를 제어하여, 상기 출력 주파수를 조절하는 메인 코일 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 이그 발진기의 출력 주차수 셋팅 시간이 단축되고, 이그 발진기의 출력 주파수의 외부 환경에 대한 안정성이 향상된다.

Description

능동 이그 발진기 구동장치 및 그것의 구동 방법{ACTIVE YIG OSCILLATOR DRIVING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 이그(YIG, Yttrium-Iron-Garnet) 발진기 구동 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 위상 고정 루프(PLL)의 출력 전압을 이용하여 이그 발진기를 제어하여, 이그 발진기의 주파수 셋팅 속도 및 안정성을 향상시키는 이그 발진기 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이그(YIG, Yttrium-Iron-Garnet)를 이용한 주파수 합성기의 출력 주파수는 이그에 인가되는 자기장을 제어함으로써 조절될 수 있다. 이그 발진기는 메인 코일 및 FM 코일을 포함한다. 메인 코일은 철심에 코일이 감긴 형태로 구성되며, 큰 자기장을 발생한다. FM 코일은 공심 구조(Air-cored)로 구성되며, 메인 코일이 발생하는 자기장보다 작은 자기장을 발생한다. 메인 코일 및 FM 코일에서 발생되는 자기장을 제어함으로써, 이그 발진기를 이용한 주파수 합성기의 출력 주파수가 조절될 수 있다.
도 1은 종래의 이그 발진기 구동 장치(1100)를 보여주는 다이어그램이다. 도 1을 참조하면, 종래의 이그 발진기 구동 장치는 마이크로 프로세서(1110), 주파수 분배기(120), 기준 주파수 발생기(130), 위상 검출기(140), 루프 필터(150), 디지털/아날로그 변환기(160), 전압/전류 변환기(170), 저항(180), 그리고 이그 발진기(190)를 포함한다.
마이크로 프로세서(110)는 발생하기 위한 출력 주파수에 대응하는 디지털 정보를 생성한다. 마이크로 프로세서(110)는 생성된 디지털 정보에 응답하여, 주파수 분배기(120), 기준 주파수 발생기(130), 그리고 디지털/아날로그 변환기(160)를 제어한다.
주파수 분배기(120)는 마이크로 프로세서(110)의 제어에 응답하여, 이그 발진기(190)의 출력 주파수를 분배한다. 분배된 출력 주파수는 위상 검출기(140)로 전달된다. 기준 주파수 발생기(130)는 마이크로 프로세서(110)의 제어에 응답하여, 기준 주파수를 생성한다. 생성된 기준 주파수는 위상 검출기(140)에 전달된다.
위상 검출기(140)는 주파수 분배기(120)로부터 이그 발진기(190)의 출력 주파수가 분배된 주파수를 전달받고, 기준 전압 발생기(130)로부터 기준 주파수를 전달받는다. 위상 검출기(140)는 분배된 주파수 및 기준 주파수를 비교하고, 주파수의 차이를 직류(DC, Direct Current)의 형태로 출력한다.
루프 필터(150)는 위상 검출기(140)로부터 전달되는 직류(DC)를 평활(smoothing)하여 출력한다. 루프 필터(150)는 저대역 통과 필터(LPF, Low Pass Filter)로 구현될 수 있다. 루프 필터(150)의 출력은 저항(180)을 통해 이그 발진기(190)에 연결된다. 저항(180)은 루프 필터(150)의 출력 전압이 저하되는 것을 방지한다.
디지털/아날로그 변환기(160)는 마이크로 프로세서(110)로부터 디지털 정보를 전달받고, 아날로그 형태로 변환한다. 전압/전류 변환기(170)는 디지털/아날로그 변환기(160)의 출력을 전류로 변환한다. 전압/전류 변환기(170)의 출력은 이그 발진기(190)에 연결된다.
이그 발진기(190)는 저항(180)을 통해 루프 필터(150)에 연결되고, 전압/전류 변환기(170)에 연결된다. 이그 발진기(190)는 메인 코일(192), FM 코일(194), 그리고 주파수 발생기(196)를 포함한다. 이그 발진기(190)의 메인 코일(192)은 전압/전류 변환기(170)로부터 전류를 제공받아, 대응하는 자기장을 발생한다. 이그 발진기(190)의 FM 코일(194)은 루프 필터(150)로부터 저항(180)을 통해 전류를 제공받아, 대응하는 자기장을 발생한다. 이그 발진기(190)의 주파수 발생기(196)는 메인 코일(192) 및 FM 코일(194)에서 발생되는 자기장에 응답하여, 출력 주파수를 생성한다.
마이크로 프로세서(110)에서 생성된 디지털 정보에 응답하여, 디지털/아날로그 변환기(160) 및 전압/전류 변환기(170)는 이그 발진기(190)의 메인 코일(192)에 정전류(Constant Current)를 제공한다. 메인 코일(192)은 정전류에 응답하여 자기장을 발생한다. 주파수 분배기(120), 기준 주파수 발생기(130), 위상 검출기(140), 루프 필터(150), 저항(180), 그리고 이그 발진기(190)는 위상 고정 루프(PLL)를 형성한다. 위상 고정 루프는 이그 발진기(190)의 FM 코일(194)에 제공되는 전류를 제어하여, 이그 발진기(190)의 출력 주파수를 조절한다.
이그 발진기(190)의 출력 주파수는 메인 코일(192) 및 FM 코일(194)에서 발 생되는 자기장에 응답하여 결정된다. 메인 코일(192)에서 발생되는 자기장은 FM 코일(194)에서 발생되는 자기장보다 크다. 즉, 이그 발진기(190)의 출력 주파수는 FM 코일(194)에서 발생되는 자기장보다 메인 코일(192)에서 발생되는 자기장으로부터 더 큰 영향을 받는다. 예시적으로, 이그 발진기(190)의 출력 주파수는 메인 코일(192)에서 발생되는 자기장으로부터 90%의 영향을 받고, FM 코일(194)에서 발생되는 자기장으로부터 10%의 영향을 받아 결정될 수 있다.
이그 발진기(190)의 출력 주파수는 주변 상황의 변화에 따라 달라질 수 있다. 특히, 주변 온도가 변화하는 경우, 이그 발진기(190)의 출력 주파수는 민감하게 반응할 수 있다. 이그 발진기(190)의 메인 코일(192)에는 큰 전류(예를 들면, 수백 mA 이상)가 제공된다. 즉, 메인 코일(192)에 제공되는 전류로 인해, 메인 코일(192)의 온도가 증가하면, 메인 코일에서 발생되는 자기장이 변화할 수 있다. 메인 코일(192)은 이그 발진기(190)의 출력 주파수를 결정하는 요인의 90%를 차지한다. 즉, 메인 코일(192)에서 발생되는 자기장이 변화되면, 이그 발진기(190)의 출력 주파수 또한 크게 변화할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같은 종래의 이그 발진기 구동 장치는, 마이크로 프로세서(110)에 미리 설정되어 있는 디지털 정보를 이용하여 메인 코일(192)에서 발생되는 자기장을 제어 함으로써, 출력 주파수를 1차적으로 조절한다. 이후에, 위상 고정 루프(PLL)를 이용하여 FM 코일(194)에서 발생되는 자기장을 제어함으로써, 출력 주파수를 목표 주파수로 조절한다. 그런데, 주변 환경이 변화하여, 이그 발진기(190)의 출력 주파수가 FM 코일(194)에 의해 조절 가능한 주파수 범위보다 크게 변화하는 경우, 위상 고정 루프(PLL)를 이용하여 FM 코일(194)에서 발생되는 자기장을 제어하는 것 만으로 출력 주파수가 목표 주파수에 고정(locking)되지 않을 수 있다.
도 2는 이그 발진기의 출력 주파수의 안정성을 향상시키기 위한 종래의 이그 발진기 구동 장치(200)를 보여주는 다이어그램이다. 도 1의 이그 발진기 구동 장치(100)에서 사용된 참조 번호와 유사한 참조 번호는, 도 1의 참조 번호가 나타내는 구성 요소와 유사한 구성 요소를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 디지털/아날로그 변환기(260)의 출력 전압은 덧셈기들(272, 274)을 통해 위상 고정 루프(PLL)의 출력 전압과 더해져, 메인 코일(292)에 전달된다. 즉, 위상 고정 루프(PLL)가 메인 코일(292)을 미세하게 제어하므로, 외부 환경의 변화에 대한 출력 주파수의 추종 범위가 확대되어, 이그 발진기의 안정성이 향상된다.
그러나, 도 2에 도시된 것과 같은 이그 발진기 구동 장치(200)도, 마이크로 프로세서(210)에 미리 설정되어 있는 디지털 정보에 따라, 메인 코일(292)에 제공되는 전류를 제공한다. 따라서, 외부 환경에 대한 이그 발진기(290)의 출력 주파수의 추종 범위는 한계를 갖는다.
본 발명의 목적은 이그 발진기의 메인 코일에 제공되는 전류를 능동적으로 제어하여, 출력 주파수 세팅 시간이 단축되고, 주변 온도 변화에 대한 안정성이 향상된 능동 이그 발진기 구동 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치는, 메인 코일, FM 코일, 그리고 상기 메인 코일 및 상기 FM 코일에서 발생되는 자기장에 응답하여 출력 주파수를 발생하는 주파수 발생기를 포함하는 이그 발진기; 상기 FM 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하여 상기 출력 주파수를 조절함으로써, 상기 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시키는 위상 고정부; 그리고 상기 출력 주파수가 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 범위 이상으로 변화된 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류를 제어하여, 상기 출력 주파수를 조절하는 메인 코일 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예로서, 상기 위상 고정부는 기준 주파수 발생기; 상기 출력 주파수를 분배하는 주파수 분배기; 상기 기준 주파수 발생기의 출력 주파수 및 상기 주파수 분배기의 출력 주파수를 비교하는 위상 비교기; 그리고 상기 위상 비교기의 출력을 평활하여 상기 FM 코일에 제공하는 루프 필터를 포함한다.
실시 예로서, 상기 메인 코일 제어부는 상기 위상 고정부의 출력 전압이 미리 설정된 주파수 범위를 벗어났는지의 여부를 검출하고, 검출 결과에 따라 디지털 비트를 출력하는 디지털 정보 생성부; 상기 디지털 비트를 전달받아 아날로그 신호 로 변환하는 디지털/아날로그 변환기; 그리고 상기 디지털/아날로그 변환기의 출력을 전달받아 전류 형태로 변환하여, 상기 메인 코일에 제공하는 전압/전류 변환기를 포함한다. 상기 디지털 정보 생성부는 상기 위상 고정부의 출력 전압의 상한 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 갖는 높은 기준 전압을 발생하는 높은 기준 전압 발생기; 상기 위상 고정부의 출력 전압 및 상기 높은 기준 전압을 비교하고, 상기 위상 고정부의 출력 전압의 전압 레벨이 상기 높은 기준 전압의 전압 레벨보다 높은 경우, 디지털-업 신호를 출력하는 제 1 전압 비교기; 그리고 상기 디지털-업 신호에 응답하여, 상기 디지털 비트를 증가시키는 디지털 비트 제어부를 포함한다. 상기 디지털 정보 생성부는 상기 위상 고정부의 출력 전압의 하한 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 갖는 낮은 기준 전압을 발생하는 낮은 기준 전압 발생기; 그리고 상기 위상 고정부의 출력 전압 및 상기 낮은 기준 전압을 비교하고, 상기 위상 고정부의 출력 전압의 전압 레벨이 상기 낮은 기준 전압의 전압 레벨보다 낮은 경우, 디지털-다운 신호를 출력하는 제 2 전압 비교기를 더 포함하고, 상기 디지털 비트 제어부는 상기 디지털-다운 신호에 응답하여, 상기 디지털 비트를 감소시킨다.
메인 코일, FM 코일, 그리고 상기 메인 코일 및 FM 코일에서 발생되는 자기장에 응답하여 출력 주파수를 발생하는 주파수 발생기를 포함하는 능동 이그 발진기 구동 장치의 본 발명에 따른 구동 방법은, 상기 FM 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하여, 상기 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시키는 단계; 그리고 상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수에 고정되지 않는 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예로서, 상기 고정시키는 단계 및 상기 제어하는 단계는 상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수에 고정될 때 까지 반복적으로 수행된다.
실시 예로서, 상기 제어하는 단계는, 상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수보다 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 주파수 범위 이상 높은 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 감소시킨다.
실시 예로서, 상기 제어하는 단계는, 상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수보다 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 주파수 범위 이상 낮은 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 증가시킨다.
본 발명에 따르면, 이그 발진기의 출력 주파수가 FM 코일에 의해 조절 가능한 주파수 범위 이상 변화되는 경우, 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 제어함으로써 출력 주파수가 조절된다. 따라서, 출력 주파수 셋팅 시간이 단축될 수 있고, 외부 환경에 대한 출력 주파수의 안정성이 향상된다.
본 발명에 따른 능동 이그(YIG, Yttrium-Iron-Garnet) 발진기 구동 장치는 위상 고정부의 출력 전압 레벨이 일정 범위를 벗어나는 경우, 이그 발진기의 메인 코일에 제공되는 전류를 제어함으로써, 이그 발진기 구동 장치의 출력 주파수를 조절한다. 따라서, 이그 발진기 구동 장치의 출력 주파수 셋팅 시간이 단축되고, 이그 발진기 구동 장치의 외부 환경 변화에 대한 안정성이 향상된다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명 의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치(300)를 보여주는 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치(300)는 마이크로 프로세서(310), 위상 고정부(320), 디지털 정보 생성부(330), 디지털/아날로그 변환기(340), 전압/전류 변환기(350), 이그 발진기(360), 그리고 저항(370)을 포함한다.
마이크로 프로세서(310)는 위상 고정부(320)의 주파수 분배기(321) 및 기준 주파수 발생기(323)를 제어한다.
위상 고정부(320)는 마이크로 프로세서(310)의 제어에 응답하여, 이그 발진기(360)의 FM 코일(364)에 제공되는 전류를 조절함으로써, 이그 발진기(360)의 출력 주파수를 목표 주파수에 고정(lock)한다. 위상 고정부(320)는 주파수 분배기(321), 기준 주파수 발생기(323), 위상 비교기(325), 루프 필터(327)를 포함한다.
주파수 분배기(321)는 이그 발진기(360)의 출력 주파수를 전달받아 분배한다. 분배된 주파수는 위상 비교기(325)에 전달된다. 기준 주파수 발생기(323)는 목표 주파수를 발생하기 위한 기준 주파수를 발생한다. 예시적으로, 기준 주파수 발생기의 출력 주파수는 목표 주파수를 주파수 분배기의 제수(divisor)로 분배한 주파수일 수 있다. 위상 비교기(325)는 주파수 분배기(321)의 출력 주파수 및 기준 주파수 발생기(323)의 출력 주파수를 전달받고, 두 주파수들 사이의 차이를 출력한다. 루프 필터(327)는 위상 비교기(325)의 출력을 전압의 형태로 출력할 수 있다. 예시적으로, 루프 필터(327)는 저대역 통과 필터(LPF)일 수 있다. 루프 필터(327)의 출력 전압은 디지털 정보 생성부(330) 및 이그 발진기(360)에 전달된다.
디지털 정보 생성부(330)는 위상 고정부(320)로부터 루프 필터(327)의 출력 전압을 전달받는다. 디지털 정보 생성부(330)는 높은 기준 전압 발생기(331), 낮은 기준 전압 발생기(333), 제 1 전압 비교기(335), 제 2 전압 비교기(337), 그리고 디지털 비트 제어부(339)를 포함한다.
높은 기준 전압 발생기(331)는 높은 기준 전압(VRH)를 발생한다. 높은 기준 전압(VRH)은 위상 고정부(320)의 루프 필터(327)가 출력할 수 있는 상한(upper-limit) 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 가질 수 있다. 높은 기준 전압(VRH)은 제 1 전압 비교기(335)의 반전 입력에 전달된다.
낮은 기준 전압 발생기(333)는 낮은 기준 전압(VRL)을 발생한다. 낮은 기준 전압(VRL)은 위상 고정부(320)의 루프 필터(327)가 출력할 수 있는 하한(lower-level) 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 가질 수 있다. 낮은 기준 전압(VRL)은 제 2 전압 비교기(337)의 비반전 입력에 전달된다.
제 1 전압 비교기(335)의 반전 입력에, 높은 기준 전압 발생기(331)로부터 출력된 높은 기준 전압(VRH)이 전달된다. 제 1 전압 비교기(335)의 비반전 입력에루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)이 전달된다. 제 1 전압 비교기(335)의 출력은 디지털-업 신호(DUP)로서 디지털 비트 제어부(339)에 전달된다.
제 2 전압 비교기(337)의 반전 입력에, 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)이 전달된다. 제 2 전압 비교기(337)의 비반전 입력에, 낮은 기준 전압 발생기(333)로부터 출력된 낮은 기준 전압(VRL)이 전달된다. 제 2 전압 비교기의 출력은 디지털-다운 신호로서 디지털 비트 제어부(339)에 전달된다.
디지털 비트 제어부(339)는 제 1 전압 비교기(335) 및 제 2 전압 비교기(337)로부터 각각 디지털-업 신호(DUP) 및 디지털-다운 신호(DDN)를 전달받는다. 디지털-업 신호(DUP)가 로직 하이이면, 디지털 비트 제어부(339)는 디지털 비트(DB)를 증가시킨다. 디지털-다운 신호(DDN)가 로직 하이이면, 디지털 비트 제어부(339)는 디지털 비트(DB)를 감소시킨다. 디지털 비트(DB)는 디지털/아날로그 변환기(340)에 전달된다.
디지털/아날로그 변환기(340)는 디지털 정보 생성부(330)의 디지털 비트 제어부(339)로부터 디지털 비트(DB)를 전달받아 아날로그 신호로 변환한다. 디지털/아날로그 변환기(340)의 출력은 전압/전류 변환기(350)로 전달된다. 전압/전류 변환기(350)는 디지털/아날로그 변환기(340)의 출력을 전류의 형태로 변환한다. 전압/전류 변환기(350)의 출력 전류는 이그 발진기(360)의 메인 코일(362)에 전달된다.
이그 발진기(360)는 전압/전류 변환기(350) 및 위상 고정부(320)에 연결된다. 이그 발진기(360)는 메인 코일(362), FM 코일(364), 그리고 주파수 발생기(366)를 포함한다. 메인 코일(362)은 전압/전류 변환기(350)로부터 전류를 제공받아 자기장을 발생한다. FM 코일(364)은 위상 고정부(320)의 루프 필터(327)로부 터 저항(370)을 통해 전류를 제공받아 자기장을 발생한다. 주파수 발생기(366)는 메인 코일(362) 및 FM 코일(364)에서 발생된 자기장에 응답하여, 주파수를 발생한다.
위상 고정부(320) 및 이그 발진기(360)는 위상 고정 루프(PLL)를 형성한다. 위상 고정 루프(PLL)는 이 분야에 숙련된 기술을 가진 자들에게 잘 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략된다.
이그 발진기(360)의 메인 코일(362)에서 발생되는 자기장은 FM 코일(364)에서 발생되는 자기장보다 강하다. 즉, 주파수 발생기(366)의 출력 주파수는 대부분 메인 코일(362)에서 발생되는 자기장에 의해 결정된다. 예시적으로, 주파수 발생기(366)의 출력 주파수는 메인 코일(362)에서 발생되는 자가장으로부터 90%의 영향을 받고, FM 코일(364)에서 발생되는 자기장으로부터 10%의 영향을 받을 수 있다.
이그 발진기(360)의 출력 주파수는 외부 환경의 영향에 따라 달라질 수 있다. 특히, 메인 코일(362) 또는 FM 코일(364)에 제공되는 전류로 인해 이그 발진기(360)의 온도가 상승하는 경우, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 달라질 수 있다. 이그 발진기(360)의 출력 주파수의 변화량이 위상 고정부(320), FM 코일(364), 그리고 주파수 발생기(366)로 형성된 위상 고정 루프(PLL)의 주파수 추종 범위보다 작은 경우, 이그 발진기(360)의 출력 주파수는 목표 주파수에 고정될 수 있다. 그러나, 이그 발진기(360)의 출력 주파수의 변화량이 위상 고정 루프(PLL)의 주파수 추종 범위보다 큰 경우, 이그 발진기(360)의 출력 주파수는 목표 주파수에 고정되 지 않는다. 이때, 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)은 수학식 1 및 2로 정의될 수 있다.
VLF = max, F(N)>F(R)
여기에서, F(N)은 주파수 분배기(321)의 출력 전압. F(R)은 기준 주파수 발생기(323)의 출력 전압.
VLF = min, F(N)<F(R)
이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정되는 경우, 위상 고정 루프(PLL)는 선형적으로 동작한다. 이때, 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)은 수학식 3으로 정의될 수 있다.
min < VLF < max, F(N)=F(R)
위상 비교기(325)의 입력 단자를 변경하거나, 반전형 루프 필터를 루프 필터(327)로 사용하는 경우, 수학식 1 내지 3에 사용된 부호가 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 기술을 가진 자들에게 이해될 수 있을 것이다.
루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)은 디지털 정보 생성부(330)의 제 2 전압 비교기(337)에 전달된다. 제 2 전압 비교기(337)는 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF) 및 낮은 기준 전압(VRL)을 비교하여, 디지털-다운 신호(DDN)를 출력한다. 루프 필터(327)의 출력 전압이 낮은 기준 전압(VRL)보다 낮은 전압 레벨 에 도달하면, 디지털-다운 신호(DDN)는 로직 하이가 된다. 수학식 2를 참조하면, 디지털-다운 신호(DDN)는 수학식 4 및 5로 정의될 수 있다.
DDN = low, F(N)≤F(R)
DDN = high, F(N)>F(R)
루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)은 디지털 정보 생성부(330)의 제 1 전압 비교기(335)에 전달된다. 제 1 전압 비교기(335)는 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF) 및 높은 기준 전압(VRH)을 비교하여, 디지털-업 신호(DUP)를 출력한다. 루프 필터(327)의 출력 전압이 높은 기준 전압(VRH)보다 높은 전압 레벨에 도달하면, 디지털-업 신호(DUP)는 로직 하이가 된다. 수학식 1을 참조하면, 디지털-업 신호(DUP)는 수학식 6 및 7로 정의될 수 있다.
DUP = low, F(N)≥F(R)
DUP = high, F(N)<F(R)
이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정된 경우, 주파수 분배기(321)의 출력 주파수 및 기준 주파수 발생기(323)의 출력 주파수는 동일한 주파수를 갖는다. 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정되지 않은 경우, 주파수 분배기(321)의 출력 주파수 및 기준 주파수 발생기(323)의 출력 주파수 는 상이하다.
수학식 4 및 5를 참조하면, 주파수 분배기(321)의 출력 주파수가 기준 주파수 발생기(323)의 출력 주파수보다 높은 경우, 즉, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정되지 않았으며 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수보다 높은 경우, 디지털-다운 신호(DDN)가 로직 하이로 설정된다. 따라서, 디지털 비트 제어부(339)는 디지털 비트(DB)를 감소시키고, 전압/전류 변환기(350)를 통해 메인 코일(362)에 제공되는 전류가 감소한다. 즉, 메인 코일(362)에서 발생되는 자기장의 세기가 감소하고, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 감소한다.
수학식 6 및 7을 참조하면, 주파수 분배기(321)의 출력 주파수가 기준 주파수 발생기(323)의 출력 주파수보다 낮은 경우, 즉, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정되지 않았으며 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수보다 낮은 경우, 디지털-업 신호(DUP)가 로직 하이로 설정된다. 따라서, 디지털 비트 제어부(339)는 디지털 비트(DB)를 증가시키고, 전압/전류 변환기(350)를 통해 메인 코일(362)에 제공되는 전류가 증가한다. 즉, 메인 코일(362)에서 발생되는 자기장의 세기가 증가하고, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 증가한다.
이와 같은 과정은 주파수 분배기(321)의 출력 주파수가 기준 주파수 발생기(323)의 출력 주파수와 동일하게 조절될 때까지, 즉, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정될 때까지 수행된다.
결론적으로, 본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치(300)는 이그 발진기(360)의 메인 코일(362) 및 FM 코일(364)에 제공되는 전류를 능동적으로 제어하 여, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 목표 주파수에 고정되도록 한다. 외부 환경의 변화로 인해, 이그 발진기(360)의 출력 주파수가 FM 코일(364)에 의해 조절될 수 있는 주파수 범위 이상으로 변화되는 경우, 본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치(300)는 메인 코일(362)에 제공되는 전류를 능동적으로 제어하여, 이그 발진기(360)의 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시킨다. 따라서, 이그 발진기(360)의 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시키는 주파수 셋팅 시간이 단축될 수 있고, 외부 환경에 대한 출력 주파수의 안정성이 향상될 수 있다.
상술한 실시 예에서, 높은 기준 전압(VRH) 및 낮은 기준 전압(VRL)은 각각 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)의 상한(upper-limit) 전압 레벨 및 하한(lower-limit) 전압 레벨과 동일한 전압 레벨로 설정되었다. 그러나, 본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치의 동작 성능을 향상시키기 위하여, 높은 기준 전압(VRH) 및 낮은 기준 전압(VRL)은 각각 루프 필터(327)의 출력 전압(VLF)의 상한 전압 레벨 및 하한 전압 레벨로부터 미리 설정된 전압 레벨 만큼의 마진(margin)을 갖도록 설정될 수 있음이 이해될 것이다.
상술한 실시 예에서, 디지털 비트 제어부(339)는 디지털-업 신호(DUP) 및 디지털-다운 신호(DDN)가 로직 하이인 경우, 디지털 비트(DB)를 조절하는 것으로 설명되었다. 그러나, 디지털 비트 제어부(339)는 디지털-업 신호(DUP) 및 디지털-다운(DDN) 신호가 로직 로우인 경우, 디지털 비트(DB)를 조절하도록 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 이그 발진기 구동장치를 보여주는 다이어그램이다.
도 2는 이그 발진기의 출력 주파수의 안정성을 향상시키기 위한 종래의 이그 발진기 구동 장치를 보여주는 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 이그 발진기 구동 장치를 보여주는 다이어그램이다.

Claims (9)

  1. 메인 코일, FM 코일, 그리고 상기 메인 코일 및 상기 FM 코일에서 발생되는 자기장에 응답하여 출력 주파수를 발생하는 주파수 발생기를 포함하는 이그 발진기;
    상기 FM 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하여 상기 출력 주파수를 조절함으로써, 상기 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시키는 위상 고정부; 그리고
    상기 출력 주파수가 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 범위 이상으로 변화된 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류를 제어하여, 상기 출력 주파수를 조절하는 메인 코일 제어부를 포함하고,
    상기 메인 코일 제어부는
    상기 위상 고정부의 출력 전압이 미리 설정된 주파수 범위를 벗어났는지의 여부를 검출하고, 검출 결과에 따라 디지털 비트를 출력하는 디지털 정보 생성부;
    상기 디지털 비트를 전달받아 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기; 그리고
    상기 디지털/아날로그 변환기의 출력을 전달받아 전류 형태로 변환하여, 상기 메인 코일에 제공하는 전압/전류 변환기를 포함하는 능동 이그 발진기 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 고정부는
    기준 주파수 발생기;
    상기 출력 주파수를 분배하는 주파수 분배기;
    상기 기준 주파수 발생기의 출력 주파수 및 상기 주파수 분배기의 출력 주파수를 비교하는 위상 비교기; 그리고
    상기 위상 비교기의 출력을 평활하여 상기 FM 코일에 제공하는 루프 필터를 포함하는 능동 이그 발진기 구동 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 정보 생성부는
    상기 위상 고정부의 출력 전압의 상한 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 갖는 높은 기준 전압을 발생하는 높은 기준 전압 발생기;
    상기 위상 고정부의 출력 전압 및 상기 높은 기준 전압을 비교하고, 상기 위상 고정부의 출력 전압의 전압 레벨이 상기 높은 기준 전압의 전압 레벨보다 높은 경우, 디지털-업 신호를 출력하는 제 1 전압 비교기; 그리고
    상기 디지털-업 신호에 응답하여, 상기 디지털 비트를 증가시키는 디지털 비트 제어부를 포함하는 능동 이그 발진기 구동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디지털 정보 생성부는
    상기 위상 고정부의 출력 전압의 하한 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 갖는 낮은 기준 전압을 발생하는 낮은 기준 전압 발생기; 그리고
    상기 위상 고정부의 출력 전압 및 상기 낮은 기준 전압을 비교하고, 상기 위상 고정부의 출력 전압의 전압 레벨이 상기 낮은 기준 전압의 전압 레벨보다 낮은 경우, 디지털-다운 신호를 출력하는 제 2 전압 비교기를 더 포함하고,
    상기 디지털 비트 제어부는 상기 디지털-다운 신호에 응답하여, 상기 디지털 비트를 감소시키는 능동 이그 발진기 구동 장치.
  6. 메인 코일, FM 코일, 그리고 상기 메인 코일 및 FM 코일에서 발생되는 자기장에 응답하여 출력 주파수를 발생하는 주파수 발생기를 포함하는 능동 이그 발진기 구동 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 FM 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하여, 상기 출력 주파수를 목표 주파수에 고정시키는 단계; 그리고
    상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수에 고정되지 않는 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 제어하는 단계를 포함하는 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정시키는 단계 및 상기 제어하는 단계는 상기 출력 주파수가 상기 목 표 주파수에 고정될 때 까지 반복적으로 수행되는 구동 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는, 상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수보다 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 주파수 범위 이상 높은 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 감소시키는 구동 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는, 상기 출력 주파수가 상기 목표 주파수보다 상기 FM 코일에 의해 조절 가능한 주파수 범위 이상 낮은 경우, 상기 메인 코일에 제공되는 전류의 양을 증가시키는 구동 방법.
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