KR101255231B1 - Phase locked Oscillator using a comb generator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위상고정 발진기에 관한 것으로, 소정 주파수 대역의 신호를 발진하여 출력하는 오븐 복합 크리스탈 발진기로부터 상기 소정 주파수 대역의 신호를 수신하고 피드백되는 피드백 신호와 위상 비교하여 그 차이에 따라 위상 비교된 제1 오차 전압을 출력하는 위상 고정 루프부; 상기 위상 비교된 오차 전압을 수신하여 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하여 출력하는 루프 필터; 상기 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 제1 신호를 출력하는 전압 제어 소우 공진기; 상기 전압제어 소우 공진기의 출력에서 고조파 성분을 제거하는 제1 저역통과 필터; 상기 제1 저역통과 필터의 출력을 임피던스 정합을 위해 감쇠하는 감쇠기; 상기 감쇠기를 통해 수신한 상기 위상 고정된 신호의 주파수의 정수배에 해당하는 고조파 성부들을 등간격으로 생성하는 콤 제너레이터; 상기 콤 제너레이터의 출력성분중 원하는 정수배의 고조파 성분 이하의 성분을 제거하는 고역통과필터; 상기 고역통과필터의 출력 전력을 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기에서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하는 저역통과필터를 포함하며, 외부 환경에 관계없이 위상잡음도 더욱 우수하며, 제조비용도 줄일 수 있는 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기를 제공할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase locked oscillator, comprising: receiving a signal of the predetermined frequency band from an oven complex crystal oscillator which oscillates and outputs a signal of a predetermined frequency band, and compares the phase with a feedback signal fed back and phase-phased according to the difference A phase locked loop unit outputting one error voltage; A loop filter receiving the phase-compare error voltage to remove noise and harmonic components to generate and output an average error voltage; A voltage controlled saw resonator for outputting a first signal phase-locked according to the average error voltage; A first lowpass filter for removing harmonic components from the output of the voltage controlled saw resonator; An attenuator for attenuating the output of said first lowpass filter for impedance matching; A comb generator for generating harmonic components corresponding to integer multiples of the frequency of the phase-locked signal received through the attenuator at equal intervals; A high pass filter for removing components of harmonic components less than a desired integer multiple of the output components of the comb generator; An amplifier for amplifying the output power of the high pass filter; It includes a low pass filter for removing the second harmonic component of the desired signal raised from the amplifier, and provides a phase-locked oscillator using a combinator that can further improve the phase noise and reduce the manufacturing cost regardless of the external environment. Can be.

Description

콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기{Phase locked Oscillator using a comb generator}Phase locked oscillator using a comb generator}

본 발명은 위상고정 발진기에 관한 것으로, 특히, 우수한 위상 잡음 특성을 가지면서도 외부환경에 대해 신뢰성이 우수한 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase locked oscillator, and more particularly, to a phase locked oscillator using a combinator having excellent phase noise characteristics and excellent reliability in an external environment.

일반적인 종래 기술의 위상 고정 유전체 공진기 발진기(Phase Locked Dielectric Resonator Oscillator, 이하 'PLDRO'라 칭함)는 외부에서 기준 신호(약 10MHz)를 입력받아 모듈 내부의 100MHz 대역의 전압 제어 크리스탈 발진기(Voltage Controlled Crystal Oscillator, 이하 'VCXO'라 칭함) 출력과 유전체 공진기(10GHz)의 출력을 아날로그 방식으로 2차 위상 고정하는 방식으로 이중 루프를 사용한 국부 발진기를 제작하였다. 이때, 유전체를 이용한 발진기 소자는 전계 효과 트랜지스터가 대부분 사용되며, 전계 효과 트랜지스터 소자의 노이즈 특성이 나빠서 국부 발진기 전체의 위상 잡음 또한 좋은 성능을 기대할 수 없는 것이 현실이다.A conventional phase locked dielectric resonator oscillator (hereinafter referred to as 'PLDRO') is a voltage controlled crystal oscillator of a 100 MHz band inside a module that receives a reference signal (about 10 MHz) from the outside. A local oscillator using a double loop was fabricated in such a manner that the second phase-locked output of the VCXO) output and the dielectric resonator (10 GHz) were analog-based. In this case, the field effect transistor is mostly used as the oscillator element using the dielectric, and the noise characteristics of the field effect transistor element are poor, and thus, the phase noise of the entire local oscillator cannot be expected to have good performance.

종래 기술의 PLDRO는 디지털 방식의 1차 위상 고정 유무를 알려주는 알람 기능과 아날로그 방식의 2차 위상 고정 유무를 알려주는 알람 기능이 존재한다.The PLDRO of the prior art has an alarm function indicating the presence or absence of a digital primary phase lock and an alarm function indicating the presence or absence of an analog type secondary phase lock.

그러나 일반적으로 전체 무선 통신 시스템의 제어부에 제공되는 단자는 아날로그 방식의 위상 고정 유무를 알려주는 단자뿐이다.However, in general, the terminals provided to the control unit of the entire wireless communication system are only terminals indicating the presence or absence of an analog type phase lock.

따라서, 전체 무선 통신 시스템의 제어부는 PLDRO의 아날로그 방식의 2차 위상 고정 유무를 알려주는 알람 기능을 통해서 국부 발진기의 정상 동작 유무를 판단한다.Therefore, the controller of the entire wireless communication system determines whether the local oscillator is operating normally through an alarm function that informs the presence or absence of the PLDRO's analog phase fixing.

전체 무선 통신 시스템의 제어부는 디지털 방식의 1차 위상이 고정되지 않아도 아날로그 방식의 2차 위상 고정 유무를 알려주는 알람이 정상으로 동작하기 때문에 PLDRO의 정상 동작 유무를 판별하지 못하는 상황이 발생한다.The controller of the entire wireless communication system does not determine whether the PLDRO is operating normally because the alarm indicating whether the analog type secondary phase is fixed operates normally even if the primary phase of the digital type is not fixed.

전체 무선 통신 시스템의 제어부는 PLDRO의 에러로 인하여 전체 시스템 에러를 유발하고 있지만 PLDRO의 알람이 정상으로 동작하기 때문에 전체 시스템 에러, 통신 에러의 원인을 찾는데 오랜 시간이 필요한 문제점이 발생한다.The control unit of the entire wireless communication system causes an overall system error due to an error of the PLDRO, but since the alarm of the PLDRO operates normally, a problem that requires a long time to find the cause of the entire system error or communication error occurs.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 디지털 방식의 1차 위상 고정 정보와 아날로그 방식의 2차 위상 정보를 서로 비교하여 알람 출력을 단일화하는 방법을 생각할 수 있다. 이러한 알람 출력의 단일화 방법은 비교기, R, L, C 소자 등 부가적인 부품을 추가해야 한다.In order to solve this problem, a method of unifying an alarm output by comparing digital primary phase lock information with analog secondary phase information can be considered. This method of unifying alarm outputs requires the addition of additional components such as comparators, R, L and C elements.

그러나 현재 국부 발진기 모듈은 초소형화하는 추세이고 부품 및 주변 R, L, C 소자를 추가할 공간이 부족하기 때문에 적용하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.However, the current local oscillator module tends to be miniaturized and there is a problem in that it is not easy to apply because there is insufficient space to add components and peripheral R, L, and C elements.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 위상 고정 유전체 공진 발진기를 도 1에 도시하였다.A conventional phase locked dielectric resonator oscillator for solving this problem is shown in FIG.

도 1은 종래의 우수한 위상 잡음 특성 및 단일 알람 기능을 구현한 PLDRO의 내부 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an internal configuration of a PLDRO that implements a conventional superior phase noise characteristic and a single alarm function.

도 1을 참조하면 종래의 PLDRO는 디지털 위상 고정 루프(Phase Locked Loop, 이하 'PLL'라 칭함)부(100) 및 아날로그 PLL부(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional PLDRO includes a digital phase locked loop (PLL) unit 100 and an analog PLL unit 200.

디지털 PLL부(100)는 PLL부(110), 제1 루프 필터(120), VCXO(130), 저역 통과 필터(140) 및 제1 증폭기(150)를 포함한다. PLL부(110)는 OCXO로부터 10MHz 기준 주파수가 입력되면 OCXO 기준 주파수 10MHz와 아날로그 PLL부(200)의 전치 분주기(290)의 출력 주파수인 2.5GHz 주파수와 위상 비교하여 위상 비교된 오차 전압을 생성하여 출력한다.The digital PLL unit 100 includes a PLL unit 110, a first loop filter 120, a VCXO 130, a low pass filter 140, and a first amplifier 150. When the 10 MHz reference frequency is input from the OCXO, the PLL unit 110 phase compares the OCXO reference frequency of 10 MHz with a frequency of 2.5 GHz, which is an output frequency of the pre-divider 290 of the analog PLL unit 200, to generate a phase-compared error voltage. To print.

이러한 종래의 PLDRO의 동작은 다음과 같다.The operation of this conventional PLDRO is as follows.

먼저, PLL부(110)는 OCXO로부터 10MHz 기준 주파수가 입력되면 OCXO 기준 주파수 10MHz와 아날로그 PLL부(200)의 전치 분주기(290)의 출력 주파수인 2.5GHz 주파수와 위상 비교하여 위상 비교된 오차 전압을 생성하여 출력한다.First, when the 10 MHz reference frequency is input from the OCXO, the PLL unit 110 phase compares the error voltage of the OCXO phase by comparing the phase with a frequency of 10 MHz and a frequency of 2.5 GHz, which is an output frequency of the pre-divider 290 of the analog PLL unit 200. Create and print

제1 루프 필터(120)는 PLL부(110)로부터 수신한 위상 비교된 오차 전압에서 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하고 평균 오차 전압을 기초로 100MHz VCXO(130)의 튜닝 전압을 제어한다. The first loop filter 120 generates an average error voltage by removing noise and harmonic components from the phase-compared error voltage received from the PLL unit 110, and adjusts the tuning voltage of the 100 MHz VCXO 130 based on the average error voltage. To control.

VCXO(130)는 제1 루프 필터(120)의 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 100MHz(PLDRO 내부 기준 주파수)를 발진한다.The VCXO 130 oscillates phase locked 100 MHz (PLDRO internal reference frequency) according to the average error voltage of the first loop filter 120.

위상 비교기(230)는 저역 통과 필터(140), 제1 증폭기(150), 제1 감쇠기(210) 및 제2 증폭기(220)를 통해 내부 기준 주파수인 위상 고정된 100MHz VCXO(130)의 출력 전력을 증폭, 감쇠하여 수신한다.Phase comparator 230 outputs the output power of phase locked 100 MHz VCXO 130 which is an internal reference frequency through low pass filter 140, first amplifier 150, first attenuator 210 and second amplifier 220. Amplify, attenuate and receive.

위상 비교기(230)는 제2 증폭기(220)로부터 수신한 위상 고정된 기준 신호인 100MHz 신호를 내부의 SRD(Step Recovery Diode)에 의해서 기준 주파수의 고조파 성분들을 얻고 전치 분주기(290)의 귀환된 출력 주파수(2.5GHz)와 위상 비교하여 차성분에 해당하는 위상 비교된 오차 전압을 생성한다.The phase comparator 230 obtains harmonic components of the reference frequency by the internal step recovery diode (SRD) from the 100 MHz signal, which is a phase-locked reference signal received from the second amplifier 220, and returns the feedback signal of the pre-divider 290. Phase comparison with the output frequency (2.5 GHz) produces a phase compared error voltage corresponding to the difference component.

제2 루프 필터(240)는 위상 비교기(230)로부터 수신한 위상 비교된 오차 전압을 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하고, 평균 오차 전압을 유전체 공진기(250)의 튜닝 전압으로 사용한다.The second loop filter 240 generates the average error voltage by removing the noise and harmonic components from the phase-compared error voltage received from the phase comparator 230, and uses the average error voltage as the tuning voltage of the dielectric resonator 250. do.

유전체 공진기(250)와 발진기(252)는 제2 루프 필터(240)의 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 10GHz를 발진하여 출력한다.The dielectric resonator 250 and the oscillator 252 oscillate and output a 10 GHz phase fixed according to the average error voltage of the second loop filter 240.

방향성 결합기(280)는 제2 감쇠기(260), 제3 증폭기(270)를 통해 유전체 공진기(250)와 발진기(252)에서 출력되는 위상 고정된 10GHz의 출력 전력을 증폭, 감쇠하여 수신하고, 수신된 위상 고정된 10GHz 신호를 전치 분주기(290) 및 제3 감쇠기(282)로 전송한다.The directional coupler 280 amplifies, attenuates and receives the phase-locked output power of 10 GHz output from the dielectric resonator 250 and the oscillator 252 through the second attenuator 260 and the third amplifier 270. The phase locked 10 GHz signal to the pre-divider 290 and the third attenuator 282.

전치 분주기(290)는 위상 고정된 10GHz 신호를 4분주(2.5GHz)하여 위상 비교기(230)와 디지털 PLL부(100)의 PLL부(110)로 전송한다.The pre-divider 290 divides the phase-locked 10 GHz signal into 4 divisions (2.5 GHz) and transmits the phase comparator 230 and the PLL unit 110 of the digital PLL unit 100.

제3 감쇠기(282)는 방향성 결합기(280)로부터 수신한 위상 고정된 10GHz 신호의 최종 출력 전력을 적절하게 조절하여 출력 단자로 전송한다. 이때의 출력파형은 도 2와 같다. The third attenuator 282 appropriately adjusts the final output power of the phase locked 10 GHz signal received from the directional coupler 280 and transmits it to the output terminal. The output waveform at this time is as shown in FIG.

도 2는 -107dBc/Hz 10KHz offset , -112dBc/Hz 100KHz offset의 조건에서 얻은 파형이다.2 is a waveform obtained under the conditions of -107 dBc / Hz 10 KHz offset and -112 dBc / Hz 100 KHz offset.

그런데 이러한 종래의 PLDRO는 위상잡음이 우수한 장점이 있는 반면에 3차원 구조에서 발진을 하는 구조 특성상 온도나 진동 등의 외부 환경에 취약한 문제점이 있다. By the way, while the conventional PLDRO has an advantage of excellent phase noise, there is a problem in that it is vulnerable to the external environment such as temperature or vibration due to the characteristics of the oscillation in the three-dimensional structure.

또한, 종래의 PLDRO는 부품수가 많아 고비용의 문제점이 있다.In addition, the conventional PLDRO has a problem of high cost due to the large number of parts.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결하고자 하는 것으로 외부 환경에 관계없이 위상잡음도 더욱 우수하며, 제조비용도 줄일 수 있는 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a phase-locked oscillator using a combinator that can solve the disadvantages of the prior art even better phase noise, regardless of the external environment, and can reduce the manufacturing cost.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 위상고정 발진기는,Phase fixed oscillator according to a feature of the present invention for solving this problem,

소정 주파수 대역의 신호를 발진하여 출력하는 오븐 복합 크리스탈 발진기로부터 상기 소정 주파수 대역의 신호를 수신하고 피드백되는 피드백 신호와 위상 비교하여 그 차이에 따라 위상 비교된 오차 전압을 출력하는 위상 고정 루프부; A phase-locked loop unit which receives the signal of the predetermined frequency band from an oven composite crystal oscillator which oscillates and outputs a signal of a predetermined frequency band, and compares the signal with the feedback signal which is fed back and outputs an error voltage that is phase compared according to the difference;

상기 위상 비교된 오차 전압을 수신하여 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하여 출력하는 루프 필터; A loop filter receiving the phase-compare error voltage to remove noise and harmonic components to generate and output an average error voltage;

상기 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 제1 신호를 출력하는 전압 제어 소우 공진기; A voltage controlled saw resonator for outputting a first signal phase-locked according to the average error voltage;

상기 전압제어 소우 공진기의 출력에서 고조파 성분을 제거하는 제1 저역통과 필터;A first lowpass filter for removing harmonic components from the output of the voltage controlled saw resonator;

상기 제1 저역통과 필터의 출력을 임피던스 정합을 위해 감쇠하는 감쇠기;An attenuator for attenuating the output of said first lowpass filter for impedance matching;

상기 감쇠기를 통해 수신한 상기 위상 고정된 신호의 주파수의 정수배에 해당하는 고조파 성부들을 등간격으로 생성하는 콤 제너레이터;A comb generator for generating harmonic components corresponding to integer multiples of the frequency of the phase-locked signal received through the attenuator at equal intervals;

상기 콤 제너레이터의 출력 성분중 원하는 정수배의 고조파 성분 이하의 성분을 제거하는 고역통과필터;A high pass filter for removing components of harmonic components less than a desired integer multiple of the output components of the comb generator;

상기 고역통과필터의 출력 전력을 증폭하는 증폭기;An amplifier for amplifying the output power of the high pass filter;

상기 증폭기에서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하는 제2 저역통과필터를 포함한다.And a second low pass filter for removing the second harmonic component of the desired signal raised in the amplifier.

상기 콤제너레이터는,The combinator,

원하고자 하는 고조파 체배 주파수에 정합(Matching)을 하기 위한 입력 매칭 회로부, An input matching circuit unit for matching to a desired harmonic multiplication frequency,

상기 입력매칭 회로부에서 출력되는 원하고자 하는 고조파 체배 주파수의 출력 전력을 증가시키기 위한 매칭 회로부, Matching circuit unit for increasing the output power of the desired harmonic multiplication frequency output from the input matching circuit unit,

상기 매칭 회로부에서 출력되는 신호의 주파수를 1차 ~ 10차까지 체배하여 출력하는 다이오드 회로부를 포함한다. And a diode circuit unit multiplying the frequency of the signal output from the matching circuit unit from the first to the tenth order.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 위상고정 발진기는,Phase fixed oscillator according to another feature of the present invention for solving this problem,

소정 주파수 대역의 신호를 발진하여 출력하는 오븐 복합 크리스탈 발진기로부터 상기 소정 주파수 대역의 신호를 수신하고 피드백되는 피드백 신호와 위상 비교하여 그 차이에 따라 위상 비교된 오차 전압을 출력하는 위상 고정 루프부; A phase-locked loop unit which receives the signal of the predetermined frequency band from an oven composite crystal oscillator which oscillates and outputs a signal of a predetermined frequency band, and compares the signal with the feedback signal which is fed back and outputs an error voltage that is phase compared according to the difference;

상기 위상 비교된 오차 전압을 수신하여 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하여 출력하는 루프 필터; A loop filter receiving the phase-compare error voltage to remove noise and harmonic components to generate and output an average error voltage;

상기 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 신호를 출력하는 전압 제어 소우 공진기; A voltage controlled saw resonator for outputting a phase locked signal according to the average error voltage;

상기 전압제어 소우 공진기의 출력에서 고조파 성분을 제거하는 제1 저역통과 필터;A first lowpass filter for removing harmonic components from the output of the voltage controlled saw resonator;

상기 제1 저역통과필터의 출력을 임피던스 정합을 위해 감쇠하는 제1 감쇠기;A first attenuator for attenuating the output of the first low pass filter for impedance matching;

상기 감쇠기를 통해 수신한 상기 위상 고정된 제1 신호의 주파수의 정수배에 해당하는 고조파 성분을 등간격으로 생성하는 콤 제너레이터;A comb generator for generating harmonic components corresponding to integer multiples of the frequency of the phase-locked first signal received through the attenuator at equal intervals;

상기 콤 제너레이터의 출력 성분중 원하는 정수배의 고조파 성분 이하의 성분을 제거하는 고역통과필터;A high pass filter for removing components of harmonic components less than a desired integer multiple of the output components of the comb generator;

원하는 고조파 성분 외에 저주파 / 고주파 성분 모두를 억압하는 제1 대역통과 필터;A first bandpass filter that suppresses both low and high frequency components in addition to desired harmonic components;

상기 제1 대역통과필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭기;A second amplifier amplifying the output of the first bandpass filter;

상기 제2 증폭기 출력전압에서 고조파 성분을 추가적으로 억압하기 위한 제2 대역통과필터;A second bandpass filter for further suppressing harmonic components at the second amplifier output voltage;

상기 제2 대역통과필터의 출력 전력을 증폭하는 제3 증폭기;A third amplifier for amplifying the output power of the second bandpass filter;

상기 제3 증폭기에서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하는 제2 저역통과필터를 포함한다.And a second low pass filter for removing the second harmonic component of the desired signal raised by the third amplifier.

상기 콤제너레이터는,The combinator,

원하고자 하는 고조파 체배 주파수에 정합(Matching)을 하기 위한 입력 매칭 회로부, An input matching circuit unit for matching to a desired harmonic multiplication frequency,

상기 입력매칭 회로부에서 출력되는 원하고자 하는 고조파 체배 주파수의 출력 전력을 증가시키기 위한 매칭 회로부, Matching circuit unit for increasing the output power of the desired harmonic multiplication frequency output from the input matching circuit unit,

상기 매칭 회로부에서 출력되는 신호의 주파수를 1차 ~ 10차까지 체배하여 출력하는 다이오드 회로부를 포함한다. And a diode circuit unit multiplying the frequency of the signal output from the matching circuit unit from the first to the tenth order.

본 발명의 실시예에서는, 외부 환경에 관계없이 위상잡음도 더욱 우수하며, 제조비용도 줄일 수 있는 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a phase locked oscillator using a combinator capable of further excellent in phase noise and reducing manufacturing cost regardless of an external environment can be provided.

도 1은 종래의 우수한 위상 잡음 특성 및 단일 알람 기능을 구현한 PLDRO의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 PLDRO의 출력파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기의 구성도이다.
도 4는 콤 제너레이터의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기의 출력 파형도이다.1 is a diagram illustrating an internal configuration of a PLDRO that implements a conventional superior phase noise characteristic and a single alarm function.
2 is a view showing the output waveform of the conventional PLDRO.
3 is a block diagram of a phase locked oscillator using a combinator according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of the comb generator.
5 is an output waveform diagram of a phase locked oscillator using a combinator according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상고정 발진기의 구성도이다.3 is a block diagram of a phase locked oscillator according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상고정 발진기는, 디지털 위상 고정 루프(Phase Locked Loop, 이하 'PLL'라 칭함)부(21) 및 콤제너레이터부(22)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the phase locked oscillator according to the embodiment of the present invention includes a digital phase locked loop (PLL) unit 21 and a combinator unit 22.

디지털 PLL부(21)는 PLL부(1), 제1 루프 필터(2), 전압제어소우공진기(3), 저역 통과 필터(4) 및 제1 증폭기(5), 감쇠기(6)를 포함한다.The digital PLL section 21 includes a PLL section 1, a first loop filter 2, a voltage controlled saw resonator 3, a low pass filter 4, a first amplifier 5, and an attenuator 6. .

PLL부(1)는 시스템 전체의 기준원에 해당하는 주파수 안정도 특성이 우수한 OCXO(Oven Compensated X-tal Oscillator) 10MHz가 외부 기준원(R)을 통해 입력되면, OCXO 기준주파수 10MHz(R) 와 위상잡음 특성이 매우 우수한 VCSO(Voltage Control Saw Resonator, 3)의 출력주파수 1GHz 주파수(N)와 위상 비교하여, 위상 비교된 오차 전압이 전압제어 소우 공진기(3)의 튜닝전압(Tuning Voltage)을 제어함으로써 위상 고정된 1GHz를 얻을 수 있다.The PLL unit 1 inputs an OCXO (Oven Compensated X-tal Oscillator) 10MHz having an excellent frequency stability characteristic corresponding to a reference source of the entire system through an external reference source (R), and then phases the OCXO reference frequency 10MHz (R). Phase comparison with the output frequency of 1 GHz frequency (N) of the VCSO (Voltage Control Saw Resonator, 3), which has excellent noise characteristics, by controlling the tuning voltage of the voltage control saw resonator 3 A phase locked 1 GHz can be obtained.

PLL부(1)를 통해 위상 비교된 차성분은 차지펌프(Charge pump)를 통해 오차신호로써 출력되는데, 제1 루프필터(2)는 잡음과 고주파 성분을 제거하여 평균오차전압이 1GHz VCSO(3)의 튜닝전압을 제어하게 된다. 이때, 루프 필터(Loop Filter, 2)의 대역폭을 적절히 선택하여 외부 기준원(R)의 위상잡음 특성을 인밴드(In-band) 내에서 좋게 하도록 설정한다.The phase component compared through the PLL unit 1 is output as an error signal through a charge pump. The first loop filter 2 removes noise and high frequency components so that an average error voltage is 1 GHz VCSO (3). Control tuning voltage. At this time, the bandwidth of the loop filter 2 is appropriately selected to set the phase noise characteristic of the external reference source R to be good within the in-band.

1GHz의 주파수를 출력하는 VCSO(3)는 콤제너레이터(Comb Generator, 7)의 입력주파수로 사용하기 위함이며, 이때 전체 위상잡음 특성을 결정하기 때문에 매우 우수한 특성을 갖고 있는 전압제어 SAW 공진기를 사용한다.The VCSO (3), which outputs a frequency of 1GHz, is intended to be used as the input frequency of a comb generator (7). In this case, a voltage controlled SAW resonator having very excellent characteristics is used because it determines the overall phase noise characteristic. .

저역 통과 필터(LPF, 4)는 1GHz 기준 주파수의 고조파 성분(Harmonic)을 제거하며, 이를 위해 인덕터와 캐패시터로 구성한다.The low pass filter (LPF) 4 removes harmonics of the 1 GHz reference frequency and consists of an inductor and a capacitor.

증폭기(5)는 위상 고정된 1GHz VCSO(3)의 출력 전력이 0dBm 정도로 상대적으로 낮기 때문에 신호를 증폭하기 위해 사용한다.The amplifier 5 is used to amplify the signal because the output power of the phase locked 1 GHz VCSO 3 is relatively low, such as 0 dBm.

감쇠기(6)는 콤 제너레이터 입력단의 임피던스 정합용으로 사용된다. 참고로, 콤 제너레이터(7)에 사용되는 SRD(Step Recovery Diode)는 입력 임피던스가 수 ohm 이내이기 때문에 감쇠기(6)로 50 ohm 임피던스에 정합을 맞춘다.The attenuator 6 is used for impedance matching of the comb generator input stage. For reference, the SRD (Step Recovery Diode) used in the comb generator 7 matches the 50 ohm impedance with the attenuator 6 because the input impedance is within a few ohms.

콤제너레이터부(22)는 콤제너레이터(7), 고역통과필터(8), 대역통과필터(9), 증폭기(10), 대역통과필터(11), 증폭기(12), 저역통과필터(13)를 포함한다.Combinator 22 is a combination generator (7), high pass filter (8), band pass filter (9), amplifier (10), band pass filter (11), amplifier (12), low pass filter (13). It includes.

콤 제너레이터(Comb Generator, 7)는 입력 주파수의 정수배(기준 주파수의 1차, 2차, 3차 ~ 10차)에 해당하는 고조파 성분들을 등 간격으로 생성시키며, 회로로 구성할 수 있다.The comb generator 7 generates harmonic components corresponding to an integer multiple of the input frequency (1st, 2nd, 3rd to 10th orders of the reference frequency) at equal intervals, and may be configured as a circuit.

도 4를 참조하면, 콤 제너레이터(Comb Generator, 7)는 원하고자 하는 고조파 체배 주파수에 정합(Matching)을 하기 위한 입력 매칭 회로부(71), 원하고자 하는 고조파 체배 주파수의 출력 전력을 증가시키기 위한 매칭 회로부(72), 실제 입력(기준) 주파수의 1차 ~ 10차까지 체배 기능을 하는 다이오드 회로부(73)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the comb generator 7 includes an input matching circuit 71 for matching a desired harmonic multiplication frequency, and a matching for increasing the output power of a desired harmonic multiplication frequency. The circuit portion 72 includes a diode circuit portion 73 that performs a multiplication function from the first to the tenth order of the actual input (reference) frequency.

고역통과필터(8)는 콤 제너레이터(7)를 통해 생성된 무수한 고조파 성분 중에서 원하는 고조파 이하의 성분들을 1차적으로 제거한다. 예를 들어, 8차 8GHz를 원할 경우, 7차 7GHz까지 하모닉 성분을 억압하도록 설계한다.The high pass filter 8 primarily removes components below desired harmonics from the myriad of harmonic components generated through the comb generator 7. For example, if an 8th order 8GHz is desired, it is designed to suppress the harmonic component up to the 7th 7GHz.

1차 대역통과필터(9)는 원하는 고조파 성분 외에 저주파 / 고주파 성분 모두를 억압하기 위한 목적으로 사용한다.The primary bandpass filter 9 is used for the purpose of suppressing both low and high frequency components in addition to the desired harmonic components.

1차 증폭기(10)는 원하는 고조파 성분 주파수의 전력이 상대적으로 약하기 때문에 1차적으로 신호를 증폭한다.The primary amplifier 10 primarily amplifies the signal because the power of the desired harmonic component frequency is relatively weak.

2차 대역통과필터(11)는 1차에서 억압이 미진한 고조파 성분 모두를 추가적으로 억압하기 위한 목적으로 사용한다. The secondary bandpass filter 11 is used for the purpose of additionally suppressing all harmonic components that are not sufficiently suppressed in the first order.

2차 증폭기(12)는 1차적으로 증폭된 신호를 재차 증폭하여 모듈 최종 출력단에서 원하는 출력을 내기 위해 사용한다.The secondary amplifier 12 amplifies the primary amplified signal again and uses it to produce a desired output at the module final output stage.

최종단에 사용된 저역통과필터(13)는 1차, 2차 증폭기를 거치면서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하기 위해 사용한다.The low pass filter 13 used in the final stage is used to remove the second harmonic component of the desired signal that is raised while passing through the primary and secondary amplifiers.

이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 위상고정 발진기의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the phase locked oscillator according to an embodiment of the present invention having such a configuration as follows.

먼저, PLL부(1)는 시스템 전체의 기준원에 해당하는 주파수 안정도 특성이 우수한 OCXO(Oven Compensated X-tal Oscillator) 10MHz가 외부 기준원(R)을 통해 입력되면, OCXO 기준주파수 10MHz(R) 와 위상잡음 특성이 매우 우수한 VCSO(Voltage Control Saw Resonator, 3)의 출력주파수 1GHz 주파수(N)와 위상 비교하여, 위상 비교된 오차 전압을 출력한다.First, when the PLL unit 1 inputs an OCXO (Oven Compensated X-tal Oscillator) 10MHz having excellent frequency stability characteristics corresponding to a reference source of the entire system through an external reference source R, the OCXO reference frequency 10MHz (R). Phase comparison with the output frequency 1GHz frequency (N) of the VCSO (Voltage Control Saw Resonator, 3), which has excellent phase noise characteristics, outputs a phase-compared error voltage.

PLL부(1)를 통해 위상비교된 차성분은 차지펌프(Charge pump)를 통해 오차신호로써 출력되는데, 제1 루프필터(2)는 잡음과 고주파 성분을 제거하여 평균오차전압이 1GHz VCSO(3)의 튜닝전압을 제어하게 된다. 이때, 루프 필터(Loop Filter, 2)의 대역폭을 적절히 선택하여 외부 기준원(R)의 위상잡음 특성을 인밴드(In-band) 내에서 좋게 하도록 설정한다.The phase component compared through the PLL unit 1 is output as an error signal through a charge pump. The first loop filter 2 removes noise and high frequency components so that an average error voltage is 1 GHz VCSO (3). Control tuning voltage. At this time, the bandwidth of the loop filter 2 is appropriately selected to set the phase noise characteristic of the external reference source R to be good within the in-band.

다음, VCSO(3)는 1GHz의 주파수를 가진 신호를 출력하고, 저역 통과 필터(LPF, 4)는 1GHz 기준 주파수의 고조파 성분(Harmonic)을 제거하고, 증폭기(5)는 신호를 증폭하여 출력한다.Next, the VCSO 3 outputs a signal having a frequency of 1 GHz, the low pass filters LPF 4 remove harmonics of the 1 GHz reference frequency, and the amplifier 5 amplifies and outputs the signal. .

다음, 감쇠기(6)는 신호를 감쇠하여 콤 제너레이터(7) 입력단과 임피던스 정합을 한다.Next, the attenuator 6 attenuates the signal to perform impedance matching with the input of the comb generator 7.

다음, 콤 제너레이터(Comb Generator, 7)는 입력 주파수의 정수배(기준 주파수의 1차, 2차, 3차 ~ 10차)에 해당하는 고조파 성분들을 등 간격으로 생성시킨다.Next, the comb generator 7 generates harmonic components corresponding to integer multiples of the input frequency (1st, 2nd, 3rd to 10th orders of the reference frequency) at equal intervals.

특히, 콤 제너레이터(Comb Generator, 7)는 입력 매칭 회로부(71)가 원하고자 하는 고조파 체배 주파수에 정합(Matching)을 하고, 매칭 회로부(72)가 원하고자 하는 고조파 체배 주파수의 출력 전력을 증가시킨다. 그리고, 다이오드 회로부(73)가 실제 입력(기준) 주파수의 1차 ~ 10차까지 체배를 하여 출력한다. In particular, the comb generator 7 matches the harmonic multiplication frequency desired by the input matching circuit 71, and increases the output power of the harmonic multiplication frequency desired by the matching circuit 72. . Then, the diode circuit portion 73 multiplies the first to the tenth order of the actual input (reference) frequency and outputs the result.

다음, 고역통과필터(8)는 콤 제너레이터(7)를 통해 생성된 무수한 고조파 성분 중에서 원하는 고조파 성분 이하의 성분들을 1차적으로 제거한다. 예를 들어, 8차 8GHz를 원할 경우, 7차 7GHz까지 하모닉 성분을 억압하도록 설계한다. 여기서는 10Ghz 미만의 성분을 제거한다.Next, the high pass filter 8 primarily removes components below the desired harmonic components from the myriad harmonic components generated through the comb generator 7. For example, if an 8th order 8GHz is desired, it is designed to suppress the harmonic component up to the 7th 7GHz. This removes components below 10Ghz.

그리고 나서, 1차 대역통과필터(9)는 원하는 10Ghz 고조파 성분 외에 저주파 / 고주파 성분 모두를 억압한다.Then, the primary bandpass filter 9 suppresses both low and high frequency components in addition to the desired 10 Ghz harmonic components.

그리고 1차 증폭기(10)는 원하는 10Ghz 고조파 성분 주파수의 전력이 상대적으로 약하기 때문에 1차적으로 신호를 증폭한다.And the primary amplifier 10 amplifies the signal primarily because the power of the desired 10Ghz harmonic component frequency is relatively weak.

2차 대역통과필터(11)는 1차에서 억압이 미진한 고조파 성분 모두를 추가적으로 억압한다. The secondary bandpass filter 11 further suppresses all harmonic components that are not sufficiently suppressed in the first order.

다음, 2차 증폭기(12)는 1차적으로 증폭된 신호를 재차 증폭하여 모듈 최종 출력단에서 원하는 출력이 되도록 한다.Next, the secondary amplifier 12 amplifies the first amplified signal again to be the desired output at the module final output stage.

그리고 나서, 저역통과필터(13)는 1차, 2차 증폭기를 거치면서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거한다.The low pass filter 13 then removes the second harmonic component of the desired signal that is raised through the primary and secondary amplifiers.

이러한 과정에 의해 최종 출력은 10Ghz의 위상 잡음이 제거된 고조파 성분이 출력될 수 있다. 이러한 출력 파형은 도 5와 같다.By this process, the final output may be a harmonic component with 10Ghz phase noise removed. This output waveform is shown in FIG.

도 5를 참조하면, -112dBc/Hz @ 10KHz offset , -119dBc/Hz @ 100KHz offset의 조건이며, 도 2와 유사하지만 위상잡음 특성이 좀 더 향상되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it is a condition of -112dBc / Hz @ 10KHz offset and -119dBc / Hz @ 100KHz offset. Similar to FIG. 2, it can be seen that phase noise characteristics are further improved.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 유전체 공진기를 사용하지 않으므로 외부 환경의 변화에 대해서도 신뢰성이 강하다.In the embodiment of the present invention, since the dielectric resonator is not used, the reliability of the external environment is also high.

상기 과정에서는 10GHz의 주파수 출력을 얻는 것을 예로 들었지만 이는 필요에 따라 달라질 수 있고, 상기 과정에서 사용된 다양한 필터 및 증폭기의 숫자도 필요에 따라 조절이 가능하다.
In the above process, the frequency output of 10 GHz is taken as an example, but this may be changed as necessary, and the number of various filters and amplifiers used in the process may be adjusted as necessary.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (4)

소정 주파수 대역의 신호를 발진하여 출력하는 오븐 복합 크리스탈 발진기로부터 상기 소정 주파수 대역의 신호를 수신하고 피드백되는 피드백 신호와 위상 비교하여 그 차이에 따라 위상 비교된 오차 전압을 출력하는 위상 고정 루프부;
상기 위상 비교된 오차 전압을 수신하여 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하여 출력하는 루프 필터;
상기 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 제1 신호를 출력하는 전압 제어 소우 공진기;
상기 전압제어 소우 공진기의 출력에서 고조파 성분을 제거하는 제1 저역통과 필터;
상기 제1 저역통과 필터의 출력을 임피던스 정합을 위해 감쇠하는 감쇠기;
상기 감쇠기를 통해 수신한 상기 위상 고정된 신호의 주파수의 정수배에 해당하는 고조파 성부들을 등간격으로 생성하는 콤 제너레이터;
상기 콤 제너레이터의 출력성분중 원하는 정수배의 고조파 성분 이하의 성분을 제거하는 고역통과필터;
상기 고역통과필터의 출력 전력을 증폭하는 증폭기;
상기 증폭기에서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하는 제2 저역통과필터를 포함하는 위상고정 발진기.A phase-locked loop unit which receives the signal of the predetermined frequency band from an oven composite crystal oscillator which oscillates and outputs a signal of a predetermined frequency band, and compares the signal with the feedback signal which is fed back and outputs an error voltage that is phase compared according to the difference;
A loop filter receiving the phase-compare error voltage to remove noise and harmonic components to generate and output an average error voltage;
A voltage controlled saw resonator for outputting a first signal phase-locked according to the average error voltage;
A first lowpass filter for removing harmonic components from the output of the voltage controlled saw resonator;
An attenuator for attenuating the output of said first lowpass filter for impedance matching;
A comb generator for generating harmonic components corresponding to integer multiples of the frequency of the phase-locked signal received through the attenuator at equal intervals;
A high pass filter for removing components of harmonic components less than a desired integer multiple of the output components of the comb generator;
An amplifier for amplifying the output power of the high pass filter;
And a second lowpass filter for removing a second harmonic component of a desired signal raised by the amplifier. 제1항에 있어서,
상기 콤제너레이터는,
원하고자 하는 고조파 체배 주파수에 정합(Matching)을 하기 위한 입력 매칭 회로부,
상기 입력매칭 회로부에서 출력되는 원하고자 하는 고조파 체배 주파수의 출력 전력을 증가시키기 위한 매칭 회로부,
상기 매칭 회로부에서 출력되는 신호의 주파수를 1차 ~ 10차까지 체배하여 출력하는 다이오드 회로부를 포함하는 위상고정 발진기. The method of claim 1,
The combinator,
An input matching circuit unit for matching to a desired harmonic multiplication frequency,
Matching circuit unit for increasing the output power of the desired harmonic multiplication frequency output from the input matching circuit unit,
And a diode circuit unit multiplying the frequency of the signal output from the matching circuit unit from the first to the tenth order and outputting the multiplied frequency. 소정 주파수 대역의 신호를 발진하여 출력하는 오븐 복합 크리스탈 발진기로부터 상기 소정 주파수 대역의 신호를 수신하고 피드백되는 피드백 신호와 위상 비교하여 그 차이에 따라 위상 비교된 오차 전압을 출력하는 위상 고정 루프부;
상기 위상 비교된 오차 전압을 수신하여 잡음과 고조파 성분을 제거하여 평균 오차 전압을 생성하여 출력하는 루프 필터;
상기 평균 오차 전압에 따라 위상 고정된 신호를 출력하는 전압 제어 소우 공진기;
상기 전압제어 소우 공진기의 출력에서 고조파 성분을 제거하는 제1 저역통과 필터;
상기 제1 저역통과필터의 출력을 임피던스 정합을 위해 감쇠하는 제1 감쇠기;
상기 감쇠기를 통해 수신한 상기 위상 고정된 제1 신호의 주파수의 정수배에 해당하는 고조파 성분을 등간격으로 생성하는 콤 제너레이터;
상기 콤 제너레이터의 출력성분중 원하는 정수배의 고조파 성분 이하의 성분을 제거하는 고역통과필터;
원하는 고조파 성분 외에 저주파 / 고주파 성분 모두를 억압하는 제1 대역통과 필터;
상기 제1 대역통과필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭기;
상기 제2 증폭기 출력전압에서 고조파 성분을 추가적으로 억압하기 위한 제2 대역통과필터;
상기 제2 대역통과필터의 출력 전력을 증폭하는 제3 증폭기;
상기 제3 증폭기에서 상승된 원하는 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하는 제2 저역통과필터를 포함하는 위상고정 발진기.A phase-locked loop unit which receives the signal of the predetermined frequency band from an oven composite crystal oscillator which oscillates and outputs a signal of a predetermined frequency band, and compares the signal with the feedback signal which is fed back and outputs an error voltage that is phase compared according to the difference;
A loop filter receiving the phase-compare error voltage to remove noise and harmonic components to generate and output an average error voltage;
A voltage controlled saw resonator for outputting a phase locked signal according to the average error voltage;
A first lowpass filter for removing harmonic components from the output of the voltage controlled saw resonator;
A first attenuator for attenuating the output of the first low pass filter for impedance matching;
A comb generator for generating harmonic components corresponding to integer multiples of the frequency of the phase-locked first signal received through the attenuator at equal intervals;
A high pass filter for removing components of harmonic components less than a desired integer multiple of the output components of the comb generator;
A first bandpass filter that suppresses both low and high frequency components in addition to desired harmonic components;
A second amplifier amplifying the output of the first bandpass filter;
A second bandpass filter for further suppressing harmonic components at the second amplifier output voltage;
A third amplifier for amplifying the output power of the second bandpass filter;
And a second lowpass filter for removing a second harmonic component of a desired signal raised by the third amplifier. 제3항에 있어서,
상기 콤제너레이터는,
원하고자 하는 고조파 체배 주파수에 정합(Matching)을 하기 위한 입력 매칭 회로부,
상기 입력매칭 회로부에서 출력되는 원하고자 하는 고조파 체배 주파수의 출력 전력을 증가시키기 위한 매칭 회로부,
상기 매칭 회로부에서 출력되는 신호의 주파수를 1차 ~ 10차까지 체배하여 출력하는 다이오드 회로부를 포함하는 위상고정 발진기.


The method of claim 3,
The combinator,
An input matching circuit unit for matching to a desired harmonic multiplication frequency,
Matching circuit unit for increasing the output power of the desired harmonic multiplication frequency output from the input matching circuit unit,
And a diode circuit unit multiplying the frequency of the signal output from the matching circuit unit from the first to the tenth order and outputting the multiplied frequency.


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