KR101325074B1 - Wideband frequency oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전압제어 발진기에 관한 것으로, 특히 다수의 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)와 다수의 주파수 체배기(frequency multiplier)로 구성되는 전압 제어 발진기를 구현하고, 전압 제어 발진기와 주파수 체배기를 연결함에 있어서 스위치부를 통해 선택적으로 연동될 수 있도록 구현함으로서 회로의 구성을 간단히 하면서도 다양한 대역의 광범위 주파수를 보다 용이하게 생성할 수 있도록 하는 광대역 주파수 발생장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage controlled oscillator, and more particularly, to a voltage controlled oscillator comprising a plurality of voltage controlled oscillators and a plurality of frequency multipliers, and to connecting a voltage controlled oscillator and a frequency multiplier. The present invention relates to a wideband frequency generating device that can easily generate a wide range of frequencies in a variety of bands by simplifying the circuit configuration by implementing a selective interlocking operation through a switch unit.
통상적으로 주파수 발생장치(oscillator)는 소정 주파수의 교류신호를 발생하는 장치로서, 핸드폰, TV 수신기, 무선 모뎀 등과 같이 소정 채널을 통해 신호를 송수신하는 무선 송수신장치에 이용된다.Generally, an oscillator is an apparatus for generating an AC signal of a predetermined frequency and is used in a wireless transceiver for transmitting and receiving signals through a predetermined channel such as a mobile phone, a TV receiver, and a wireless modem.
도 1은 종래 주파수 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 것이다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional frequency generator.
이하, 도 1을 참조하여 주파수 발생장치에서의 동작을 개략적으로 살펴보면, 주파수 발생장치에서는 기준주파수 선택회로(도시하지 않음) 등을 통해 출력되는 입력 주파수()에 국부발진회로(local oscillator)(100)로부터 입력되는 국부발진주파수()를 믹서(mixer)(102)를 통해 믹싱하여 목적하는 대역의 출력주파수를 발생시키게 된다. Hereinafter, the operation of the frequency generator will be schematically described with reference to FIG. 1. In the frequency generator, an input frequency (e.g., (Local oscillator) 100 that receives the local oscillation frequency < RTI ID = 0.0 > Are mixed through a
그러나, 위와 같은 종래 주파수 발생장치에서는 앞서 설명한 바와 같이 믹서(102)의 일측으로 입력되는 특정 주파수()에 국부발진주파수()를 믹싱하여 원하는 출력 주파수를 발생시키는 방식으로, 그 출력주파수의 범위는 일정 대역으로 한정된다.However, in the conventional frequency generator as described above, the frequency of the specific frequency (Hz) input to one side of the mixer 102 ) To the local oscillation frequency ( ) Are mixed to generate a desired output frequency, and the range of the output frequency is limited to a certain band.
따라서, 위와 같은 종래 신호 발생 장치를 이용하여 다양한 통신장치에 사용되는 다양한 대역의 광범위 주파수를 발생시키기 위해서는 서로 다른 주파수를 발생시키는 다수의 주파수 발생 장치를 구비하는 것이 필요하다.Therefore, in order to generate a wide frequency range of various bands used in various communication apparatuses using the conventional signal generating apparatus, it is necessary to provide a plurality of frequency generating apparatuses that generate different frequencies.
그러나, 위와 같이 다수의 주파수 발생장치를 구비하여 광범위 주파수를 발생시키는 장치를 구현하는 경우에는 주파수 발생 장치의 부피가 커지고 회로가 복잡하게 되며, 또한 부품의 단가가 높아져 가격이 상승하는 등의 문제점이 있었다.
However, in the case of implementing a device that generates a wide frequency by providing a plurality of frequency generators as described above, there is a problem that the volume of the frequency generator is increased and the circuit becomes complicated, there was.
(특허문헌)(Patent Literature)
대한민국 등록특허번호 10-0640518호 등록일자 2006년 10월 24일에는 저주파 전압 제어 발진기에 관한 기술이 개시되어 있다.
Republic of Korea Patent No. 10-0640518 Date of registration On October 24, 2006, a technique for a low frequency voltage controlled oscillator is disclosed.
따라서, 본 발명은 다수의 전압 제어 발진기와 다수의 주파수 체배기로 구성되는 전압 제어 발진기를 구현하고, 전압 제어 발진기와 주파수 체배기를 연결함에 있어서 스위칭부를 통해 선택적으로 연동될 수 있도록 구현함으로서 회로의 구성을 간단히 하면서도 다양한 대역의 광범위 주파수를 보다 용이하게 생성할 수 있도록 하는 광대역 주파수 발생장치를 제공하고자 한다.
Accordingly, the present invention implements a circuit configuration by implementing a voltage controlled oscillator consisting of a plurality of voltage controlled oscillators and a plurality of frequency multipliers, and selectively interlocking through a switching unit in connecting the voltage controlled oscillator and a frequency multiplier. It is intended to provide a wideband frequency generator that can simplify and easily generate a wide range of frequencies of various bands.
상술한 본 발명은 광대역 주파수 발생장치로서, 다수의 서로 다른 대역의 주파수를 생성하는 전압 제어 발진부와, 상기 전압 제어 발진부로부터 인가되는 주파수를 기 설정된 체배수로 체배하는 주파수 체배부를 포함한다.The present invention as described above comprises a voltage controlled oscillator for generating a frequency of a plurality of different bands, and a frequency multiplier for multiplying the frequency applied from the voltage controlled oscillator by a predetermined multiplier.
또한, 상기 전압 제어 발진부는, 기설정된 서로 다른 주파수를 생성하는 다수의 전압 제어 발진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The voltage controlled oscillator may include a plurality of voltage controlled oscillators generating different preset frequencies.
또한, 상기 전압 제어 발진부는, 병렬로 연결된 4개의 전압 제어 발진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The voltage controlled oscillator may include four voltage controlled oscillators connected in parallel.
또한, 상기 주파수 체배부는, 기설정된 서로 다른 체배수로 상기 전압 제어 발진부로부터 인가되는 주파수를 체배하여 출력하는 다수의 주파수 체배기와, 각각의 주파수 체배기와 상기 전압 제어 발진부내 대응되는 전압 제어 발진기를 선택적으로 연결시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The frequency multiplier may include a plurality of frequency multipliers for multiplying and outputting a frequency applied from the voltage controlled oscillator by different preset multipliers, and each frequency multiplier and a voltage controlled oscillator corresponding to the voltage controlled oscillator. It characterized in that it comprises a switch unit for connecting.
또한, 상기 주파수 체배부는, 병렬로 연결된 4개의 주파수 체배기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The frequency multiplier may include four frequency multipliers connected in parallel.
또한, 상기 주파수 체배부는, 상기 스위치부의 스위칭 동작에 따라 2w, 4w, 6w 또는 8w로 체배된 주파수를 선택적으로 발생시키는 것을 특징으로 한다.
The frequency multiplier may selectively generate a frequency multiplied by 2w, 4w, 6w or 8w according to the switching operation of the switch unit.
본 발명에서는 광대역 주파수 발생장치에 있어서, 다수의 전압 제어 발진기와 다수의 주파수 체배기로 구성되는 전압 제어 발진기를 구현하고, 전압 제어 발진기와 주파수 체배기를 연결함에 있어서 스위칭부를 통해 선택적으로 연동될 수 있도록 구현함으로서 회로의 구성을 간단히 하면서도 다양한 대역의 광범위 주파수를 보다 용이하게 생성할 수 있도록 하는 이점이 있다.
In the present invention, in the broadband frequency generator, a voltage controlled oscillator composed of a plurality of voltage controlled oscillators and a plurality of frequency multipliers is implemented, and is implemented to be selectively interlocked through a switching unit in connecting the voltage controlled oscillator and the frequency multiplier. By simplifying the circuit configuration, it is possible to more easily generate a wide range of frequencies of various bands.
도 1은 종래 주파수 발생장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 주파수 발생장치의 상세 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 발진부의 회로 구성도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 체배기의 등가회로도,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 체배수(N)에 따른 주파수 파형 예시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 체배부의 회로 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a conventional frequency generator,
2 is a detailed block diagram of a broadband frequency generator according to an embodiment of the present invention;
3 is a circuit diagram of a voltage controlled oscillator according to an exemplary embodiment of the present invention;
4A is an equivalent circuit diagram of a frequency multiplier according to an embodiment of the present invention;
Figure 4b is an exemplary view of the frequency waveform according to the frequency multiplier (N) in accordance with an embodiment of the present invention,
5 is a circuit diagram of a frequency multiplier according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명의 기술요지를 살펴보면, 광대역 주파수 발생장치에 있어서, 다수의 전압 제어 발진기와 다수의 주파수 체배기로 구성되는 전압 제어 발진기를 구현하고, 전압 제어 발진기와 주파수 체배기를 연결함에 있어서 스위칭부를 통해 선택적으로 연동될 수 있도록 구현하는 기술을 통해 본 발명에서 이루고자 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.In the technical aspect of the present invention, in a broadband frequency generator, a voltage controlled oscillator comprising a plurality of voltage controlled oscillators and a plurality of frequency multipliers is implemented, and selectively connected through a switching unit in connecting the voltage controlled oscillator and a frequency multiplier. It is possible to easily achieve the purpose of the present invention through the technology to implement the interlock.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 주파수 발생장치(200)의 블록 구성을 도시한 것으로, 전압 제어 발진부(202), 주파수 체배부(204) 등을 포함할 수 있다.2 illustrates a block configuration of the
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 광대역 주파수 발생장치(200)의 각 구성요소에서의 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation of each component of the
먼저, 전압 제어 발진부(202)는 다수의 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)를 포함하여 각 전압 제어 발진기별 미리 설정된 서로 다른 대역의 주파수를 발생시킨다.First, the voltage controlled
도 3은 위와 같은 전압 제어 발진부(202)의 상세 회로 구성을 도시한 것으로, 이하, 도 3을 참조하여 전압 제어부 발진부(202)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 4개의 전압 제어 발진기(300)를 병렬로 구성한 것을 예로써 설명하나 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.3 illustrates a detailed circuit configuration of the voltage controlled
도 3의 (a)는 전압 제어 발진부(202)를 구성하는 각각의 전압 제업 발진기(300)의 상세 회로 구성을 도시한 것이고, 도 3의 (b)는 4개의 전압 제어 발진기(300)가 연결되는 등가회로 예를 도시한 것이다. FIG. 3A shows a detailed circuit configuration of each
도 3을 참조하면, 본 발명의 전압 제어 발진부(202)는 예를 들어 4개의 전압 제어 발진기(300)를 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 3, the voltage controlled
이때, 전압 제어 발진기(300))는 전압을 조절하여 주파수를 조절함으로써 원하는 주파수의 출력을 얻는 오실레이터 회로로, 입력되는 튜닝 전압에 의해 가변용량 다이오드(varactor diode)의 정전용량을 가변시켜 주파수를 공진시키고, 그 공진된 주파수를 발진 및 증폭시켜 출력시킨다. 본 발명에서는 전압 제어 발진부(202)를 도 3에서 보여지는 바와 같은 4개의 전압 제어 발진기(300)가 병렬로 구성되도록 하여 다양한 대역의 광범위 주파수의 발생이 가능하도록 하는 것이다.In this case, the voltage controlled
다시 도 2로 돌아가서 살펴보면, 주파수 체배부(204)는 다수의 주파수 체배기를 포함하여 전압 제어 발진부(202)로부터 인가되는 서로 다른 대역의 광범위 주파수에 대해 기설정된 체배수로 체배하여 출력시킨다.Referring back to FIG. 2, the
즉, 주파수 체배부(204)는 전압 제어 발진부(202)내 각각의 전압 제어 발진기(300)와 대응되는 주파수 체배기를 통해 각 전압 제어 발진기(300)로부터 발생되어 인가되는 주파수를 기설정된 체배수로 체배하여 출력시키게 되는 것이다.That is, the
이때, 주파수 체배기는(Frequency Multiplier)는 주파수를 정수배하는 장치로서, 비선형 특성을 이용하여 출력 파형을 일그러지게 한 다음, 이 중에서 필요한 고조파(harmonic)을 이끌어내고, 이는 비선형 특성에 의하여 형성되어 나머지 모든 주파수 성분은 걸러내어 특정한 고조파 주파수만 손실을 최소화하여 출력시키는 장치로, 도 4의 (a)에서와 같은 등가회로로 표시될 수 있으며, 이때 주파수 체배기(400)로부터 출력되는 전류 은 아래의 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.At this time, the frequency multiplier is a device that multiplies the frequency by using the nonlinear characteristics to distort the output waveform, and then derive the required harmonics, which are formed by the nonlinear characteristics to form all the remaining harmonics. The frequency component is a device that filters and outputs only a specific harmonic frequency by minimizing the loss. The frequency component may be represented by an equivalent circuit as shown in FIG. 4A, and the current output from the
즉, 주파수 체배기(400)에서는 위 [수학식 1]에서와 같이 N=2일때 k=1로 되어, 주파수 성분이 2배로 체배되며, 이때 과 의 위상차는 180ㅀ도 된다. 이와 같은 주파수 체배수 변화에 따른 주파수 파형의 변화는 도 4b에서와 같이 나타날 수 있다.That is, in the
도 5는 도 4a에서와 같은 주파수 체배기(400)를 다수개 포함하도록 구성되는 주파수 체배부(204)의 상세 회로 구성을 도시한 것으로, 이하, 도 4를 참조하여 주파수 체배부(204)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 4개의 주파수 체배기(204)를 병렬로 구성한 것을 예로써 설명하나 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.FIG. 5 illustrates a detailed circuit configuration of the
도 4를 참조하면, 본 발명의 주파수 체배부(204)는 예를 들어 4개의 주파수 체배기(400)를 병렬로 연결하여 구성할 수 있으며, 이때 각 주파수 체배기(400)의 상단에는 전압 제어 발진부(202)내 각 전압 제어 발진기(300)와 선택적으로 연결되도록 하는 스위치부(switch)(500)가 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
이때, 스위치부(500)는 도 4에서 보여지는 바와 같이 각 주파수 체배기(400)의 상단에 형성되어 각각의 주파수 체배기(400)와 대응되는 전압 제어 발진기(300)를 스위칭에 따라 선택적으로 연결시키거나 차단시키도록 동작한다. At this time, the
즉, 위와 같은 스위치부(500)의 스위칭 동작에 따라 주파수 체배부(204)에서는 4개의 주파수 체배기(400)를 이용하여 2w, 4w, 6w, 8w 등으로 체배된 주파수를 각각 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 스위치부(500)의 스위칭 동작에 따라 전압 제어 발진기(300)에 주파수 체배기(400)가 선택적으로 연결되거나 차단됨으로써 다양한 대역의 광범위 주파수를 보다 용이하게 생성할 수 있다.That is, according to the switching operation of the
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 광대역 주파수 발생장치에 있어서, 다수의 전압 제어 발진기와 다수의 주파수 체배기로 구성되는 전압 제어 발진기를 구현하고, 전압 제어 발진기와 주파수 체배기를 연결함에 있어서 스위칭부를 통해 선택적으로 연동될 수 있도록 구현함으로서 회로의 구성을 간단히 하면서도 다양한 대역의 광범위 주파수를 보다 용이하게 생성할 수 있도록 한다.As described above, the present invention implements a voltage controlled oscillator composed of a plurality of voltage controlled oscillators and a plurality of frequency multipliers in a broadband frequency generator, and selectively connects the voltage controlled oscillator with a frequency multiplier through a switching unit. Implementing to be interoperable simplifies the circuit configuration and makes it easier to generate a wide range of frequencies in various bands.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be limited by the described embodiments but should be defined by the appended claims.
202 : 전압 제어 발진부 204 : 주파수 체배부
300 : 전압 제어 발진기 400 : 주파수 체배기
500 : 스위치부202: voltage controlled oscillator 204: frequency multiplier
300: voltage controlled oscillator 400: frequency multiplier
500: switch unit
Claims (6)
상기 전압 제어 발진부로부터 인가되는 주파수를 기 설정된 체배수로 체배하는 주파수 체배부를 포함하되,
상기 전압 제어 발진부는, 기설정된 서로 다른 주파수를 생성하는 다수의 전압 제어 발진기를 포함하고,
상기 주파수 체배부는, 기설정된 서로 다른 체배수로 상기 전압 제어 발진부로부터 인가되는 주파수를 체배하여 출력하는 다수의 주파수 체배기와,
각각의 주파수 체배기와 상기 전압 제어 발진부내 대응되는 전압 제어 발진기를 선택적으로 연결시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 발생장치.
A voltage controlled oscillator for generating a plurality of different band frequencies;
Including a frequency multiplier for multiplying the frequency applied from the voltage controlled oscillator by a predetermined multiplier,
The voltage controlled oscillator includes a plurality of voltage controlled oscillators generating different preset frequencies,
The frequency multiplier may include: a plurality of frequency multipliers for multiplying and outputting a frequency applied from the voltage controlled oscillator by different preset multipliers;
And a switch unit for selectively connecting each frequency multiplier and a corresponding voltage controlled oscillator in the voltage controlled oscillator.
상기 전압 제어 발진부는,
병렬로 연결된 4개의 전압 제어 발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 발생장치.
The method of claim 1,
The voltage controlled oscillator is
A broadband frequency generator comprising four voltage controlled oscillators connected in parallel.
상기 주파수 체배부는,
병렬로 연결된 4개의 주파수 체배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 발생장치.
The method of claim 1,
The frequency multiplier,
A broadband frequency generator comprising four frequency multipliers connected in parallel.
상기 주파수 체배부는,
상기 스위치부의 스위칭 동작에 따라 2w, 4w, 6w 또는 8w로 체배된 주파수를 선택적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 발생장치.The method of claim 5, wherein
The frequency multiplier,
And a frequency multiplied by 2w, 4w, 6w, or 8w selectively according to the switching operation of the switch unit.
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