KR101150878B1 - 스펙트럼 분석기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스펙트럼 분석기에 관한 것이다.

본 발명은 내부 발진기로부터 내부 주파수를 국부발진주파수의 크기로 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 증폭된 내부 주파수를 출력단과 전송 매칭시키는 매칭트랜스포머와; 상기 매칭트랜스포머에서 전송된 내부 주파수를 국부발진주파수의 대역까지 체배하는 고조파 합성 발생기와; 고조파 합성 발생기에서 체배된 주파수와 입력되는 고주파신호를 혼합하여 중간주파신호를 발생하는 믹서와; 상기 믹서에서 발생되는 중간주파신호를 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 증폭된 중간주파수에서 불필요한 신호를 제거하는 저역통과필터와; 상기 고조파 합성 발생기는 슬롯 라인 공진기, 스텝 리커버리 다이오드를 포함하여, 입력되는 내부 주파수를 국부발진주파수까지 체배시 슬롯라인 공진기와 스텝 리커버리 다이오드를 이용하여 주파수 체배 함으로써, 주파수 합성시 슬롯라인 공진기에 의하여 주파수 변환손실을 최소를 기할 수 있고, 또한 스펙트럼 분석기의 위상 노이즈와 비 고조파 왜곡을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

슬롯라인, 스텝 리커버리 다이오드, 스펙트럼 분석기

Description

스펙트럼 분석기{SPECTRUM ANALYZER}

도 1은 종래 스펙트럼 분석기의 고조파 합성 발생기 및 믹서의 회로도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스펙트럼 분석기의 전체 블럭도

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파 합성 발생기의 등가회로도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21; 증폭기 22; 매칭트랜스포머

23; 고조파 합성 발생기 24; 믹서

25; 증폭기 26; 저역통과필터

SRD; 스텝 리커버리 다이오드 SLOT LINE; 슬롯 라인

본 발명은 스펙트럼 분석기에 관한 것이다.

일반적으로 스펙트럼 분석기에서 국부발진기 신호는 위상고정루프(PLL)형성을 목적으로, 상기 국부발진기 신호와 내부 주파수 발생기 신호를 비교할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 내부 주파수 발생기의 주파수 범위가 국부발진기 주파수 범위까지 주파수를 발생하여야 한다.

그리고 상기 내부 주파수 발생기의 주파수 범위가 국부발진기의 주파수 범위까지 발생하게 되면, 이 발생된 주파수는 국부 발진기의 국부 발진 주파수와 믹서를 통해서 신호처리 기능영역의 주파수로 변환을 실시하는 구성이 필요하게 된다.

즉 종래에는 도 1 에 도시한 바와 같이, 내부 발진기의 출력은 증폭기(11)를 통해서 적당한 크기로 증폭되고, 이 증폭된 내부 주파수는 매칭 트랜스포머(TRANSFOMER)(12)를 통해서 저항, 콘덴서, 다이오드(SRD)로 구성된 고조파 합성 발생기(HARMONIC COMBINATION GENERATOR)(13)에서 국부발진기(LO)의 국부발진주파수 대역까지 체배 한 후, 국부발진기(LO)로부터 국부발진주파수와 믹서(14)를 통해서 혼합한 증폭기(15)와 저역통과필터(16)를 통해서 중간주파수(IF)를 출력하게 되는 것이다.

이때 상기 고조파 합성 발생기에서는 내부 발진기의 출력을 국부발진 주파수까지 주파수 체배할 때, 스텝 리커버리 다이오드(SRD; STEP RECOVERY DIODE)만을 이용하여 단독으로 주파수 체배를 실시하게 되고, 이는 주변의 집중소자들의 주파수에 대한 특성에 대하여 무시하고 상기 스텝 리커버리 다이오드(SRD)에 의한 체배로 출력주파수를 믹서(14)에 공급하게 된다.

따라서 상기 고조파 합성 발생기는 국부발진기(LO)의 출력을 크게 하여야 하는 부담과, 상기 믹서(14)의 변환손실이 증가되는 형상을 초래하게 되어 스펙트럼 분석기의 국부발진기(L0)의 특성중 위상 노이즈 특성을 악화시키는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 스펙트럼 분석기에서 위상 노이즈 및 비고조파 왜곡을 최 소화할 수 있는 고조파 합성 발생기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스펙트럼 분석기에서 국부발진기의 위상고정과 위상 노이즈 특성을 향상하고자 하는 데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 내부 발진기로부터 내부 주파수를 국부발진주파수의 크기로 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 증폭된 내부 주파수를 출력단과 전송 매칭시키는 매칭트랜스포머와; 상기 매칭트랜스포머에서 전송된 내부 주파수를 국부발진주파수의 대역까지 체배하는 고조파 합성 발생기와; 고조파 합성 발생기에서 체배된 주파수와 입력되는 고주파신호를 혼합하여 중간주파신호를 발생하는 믹서와; 상기 믹서에서 발생되는 중간주파신호를 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 증폭된 중간주파수에서 불필요한 신호를 제거하는 저역통과필터를 포함한다.

상기 고조파 합성 발생기는 슬롯 라인 공진기, 스텝 리커버리 다이오드를 포함한다.

이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스펙트럼 분석기의 전체 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파 조합 발생기의 등가회로도 로서, 본 발명은증폭기(21), 매칭트랜스포머(22), 고조파 합성 발생기(23), 믹서(24), 증폭기(25), 저역통과필터(26)로 구성된다.

상기 증폭기(21)는 내부 발진기로부터 출력되는 발진주파수를 국부발진주파 수와 비교할 수 있는 크기로 증폭하게 되면 통상적으로 연산증폭기(OP AMP)로 구성된다.

상기 매칭트랜스포머(22)는 상기 증폭기(21)에서 증폭된 내부 발진주파수와 출력되는 주파수 특성을 매칭하게 되며. 통상적으로 트랜스로 구성된다.

상기 고조파 합성 발생기(23)는 상기 매칭트랜스포머(22)로부터 전송된 내부 주파수를 국부발진주파수의 대역까지 주파수를 체배하게 되며, 상기 고조파 합성 발생기(23)는 도 3에 도시한 바와 같이, 슬롯 라인 공진기(SLOT LINE RESONATOR), 스텝 리커버리 다이오드(SRD)로 구성된다.

상기 믹서(24)는 입력되는 고주파신호(RF)를 상기 고조파 합성 발생기(23)에서 체배된 국부발진주파수와 혼합하여 중간주파수를 출력하게 된다.

상기 증폭기(25)는 상기 믹서(24)에서 출력되는 중간주파수를 증폭하여 출력하게 된다.

상기 저역통과필터(26)는 상기 증폭기(25)에서 증폭된 출력신호에 불필요한 신호를 제거하여 원하는 중간주파수를 출력하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 내부 발진기의 출력 즉 내부주파수를 증폭기(21)를 통해서 출력단과 매칭하기 위하여 적당한 크기로 증폭되고, 이 증폭된 내부 주파수는 매칭 트랜스포머(22)를 통해서 고조파 합성 발생기(23)에서 주파수 체배를 하게 되는데, 이때 고조파 합성 발생기(23)는 인쇄회로기판상에 인쇄된 저항(R), 콘덴서(C), 스텝 리커버리 다이오드(SRD)와 슬롯라인(SLOT LINE)으로 형성된 슬롯라인 공진기에서 국부발진기(LO)의 국부발진주파수 대역까지 체배하게 된 다.

여기서 슬롯라인 공진기는 이론상 스위칭 타임(t2)≤ 100ps와 마이너리티 케리어 라이프타임(τ)≥ 15ns를 갖고, 스텝 리커버리 다이오드(SRD)는 스위칭 타임 t2 ≤ 50ps 와 마이너리티 케리어 라이프타임(τ) = 15ns 정도의 특성을 갖으며, 인쇄회로기판(PCB)은 유전율ε= 3.38, 높이 h = 0.81mm의 특성을 갖는다.

그러므로 상기 슬롯라인 공진기에서 국부발진주파수 대역까지 체배시 발생되는 손실을 최소화하며, 또한 국부발진기(LO)의 출력레벨 크기를 적정 수준으로 하여 주파수 합성동작을 하게 되므로 변환손실을 최소화하게 되어 상기 국부발진주파수의 위상 고정과 위상 노이즈 특성을 개선하게 된다.

한편 상기 슬롯라인 공진기에서 체배되어 출력되는 발진주파수는 상기 국부발진기(LO)로부터 입력되는 국부발진주파수와 믹서(24)를 통해서 혼합하여 필요한 중간주파수(IF)를 출력하게 되고, 상기 출력되는 중간주파수(IF)는 증폭기(25)를 통해서 증폭하게 되며, 상기 증폭된 중간주파수는 필요한 신호 이외에 기타 다른 신호가 함께 증폭되어 출력되게 되므로 저역통과필터(26)를 통해서 불필요한 신호를 제거하고 필요한 대역의 신호만을 추출하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 스펙트럼 분석기에서 입력되는 내부 주파수를 국부발진주파수까지 체배시 슬롯라인 공진기와 스텝 리커버리 다이오드를 이용하여 주파수 체배 함으로써, 주파수 합성시 슬롯라인 공진기에 의하여 주파수 변환손실을 최소를 기할 수 있고, 또한 스펙트럼 분석기의 위상 노이즈와 비 고조 파 왜곡을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 내부 발진기로부터 내부 주파수를 국부발진주파수의 크기로 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 증폭된 내부 주파수를 출력단과 전송 매칭시키는 매칭트랜스포머와; 상기 매칭트랜스포머에서 전송된 내부 주파수를 국부발진주파수의 대역까지 체배하는 고조파 합성 발생기와; 고조파 합성 발생기에서 체배된 주파수와 입력되는 고주파신호를 혼합하여 중간주파신호를 발생하는 믹서와; 상기 믹서에서 발생되는 중간주파신호를 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 증폭된 중간주파수에서 불필요한 신호를 제거하는 저역통과필터를 포함하는 스펙트럼 분석기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고조파 합성 발생기는 슬롯 라인 공진기, 스텝 리커버리 다이오드를 포함하는 스펙트럼 분석기.

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