KR101330440B1 - 복조 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 복조 장치는 신호를 수신하여 특정 전압에 체배하는 전압 체배부; 상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부; 상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터; 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및 상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함한다.

Description

복조 장치 및 그 동작 방법{demodulation apparatus and method for operating the same}

본 발명은 무선 주파수 신호를 수신하여 복조하기 위한 복조 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 신호의 전력 레벨 범위에 관계 없이 복조 가능한 저전력 복조 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 복조 장치는 변조된 무선 주파수 신호를 수신하여 원래의 주파수 신호로 복원하는 역할을 수행한다. 특히, 무선 주파수 신호를 이용하는 대표적인 RFID 기술은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별 정보(identification information)를 가지고 있는 태그(tag)로부터 비접촉식으로 정보를 독출하거나 기록함으로써 태그가 부착된 물건, 동물 및 사람 등을 인식, 추적 및 관리할 수 있도록 하는 기술이다.

즉, RFID 기술이란 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술을 말한다. 이와 같은 RFID 기술의 구현을 위해서는 RFID 태그와, RFID 판독기가 필요하다. 위 언급된 RFID 태그는 안테나와 집적회로로 이루어지는데, 집적회로 안에 정보를 기록하고 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다.

이러한 정보는 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용되며, 쉽게 말해 바코드(bar code)와 비슷한 기능을 하는 것이다. RFID가 바코드 시스템(bar code system)과 다른 점은 빛을 이용해 판독하는 대신 전파(electric wave)를 이용한다는 것이다. 따라서 바코드 판독기처럼 짧은 거리에서만 작동하지 않고, 먼 거리에서도 태그를 읽을 수 있으며, 심지어 물건과 물건 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있다.

위와 같은, RFID 기술을 이용한 RFID 시스템은 고유한 식별 정보를 지니며, 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(electronic tag 또는 transponder)와 태그의 정보를 읽거나 쓰기 위한 RFID 리더(reader 또는 interrogator)로 구성됨은 전술한 바와 같다.

이때, 이러한 RFID 시스템은 리더와 태그 사이의 상호 통신 방식에 따라 상호 유도 방식과 전자기파 방식으로 구분되고, 태그가 자체 전력으로 동작하는지 여부에 따라 능동형과 수동형으로 구분되며, 사용하는 주파수에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파 및 극초단파형으로 구분된다.

이와 같이, 오직 판독기의 동력만으로 칩의 정보를 읽고 통신하는 RFID를 수동형(passive) RFID라 한다. 반수동형(semi-passive) RFID란 태그에 건전지가 내장되어 있어 칩의 정보를 읽는데는 그 동력을 사용하고, 통신에는 판독기의 동력을 사용하는 것을 말한다. 마지막으로 능동형(active) RFID는 칩의 정보를 읽고 그 정보를 통신하는데 모두 태그의 동력을 사용한다.

또한, RFID 시스템은 RFID를 동력 대신 통신에 사용하는 전파의 주파수로 구분하기도 한다. 낮은 주파수를 이용하는 RFID를 LFID(Low-Frequency IDentification)이라 하는데, 120∼140 킬로헤르츠(khz)의 전파를 사용한다.

HFID(High-Frequency IDentification)는 13.56 메가헤르츠(Mhz)를 사용하며, 그보다 한층 높은 주파수를 이용하는 장비인 UHFID(UltraHigh-Frequency IDentification)는 868-956 메가헤르츠 대역의 전파를 이용한다.

위와 같은, RFID 기술은 굉장히 다양한 분야에 활용되고 있다. 육상 선수들의 기록을 재거나 상품의 생산 이력을 추적하는 데서부터 여권이나 신분증 등에 태그를 부착해 개인 정보를 수록, 인식하는 데까지 폭넓게 쓰인다.

또한, '하이패스'라고 불리는 요금 징수 시스템이나 교통카드에도 RFID가 이용된다. 그리고, 동물의 피부에 태그를 이식해 야생동물 보호나 가축 관리 등에 사용하기도 하며, 때때로, 태그는 사람 몸에 이식되기도 한다. 앞으로 RFID가 사용될 수 있는 분야는 더욱 넓다. 특히, RFID는 바코드의 대체품으로서 주목을 받고 있다. 이와 같이, RFID가 바코드의 대체품으로 주목받는 이유는, RFID 태그는 메모리로 집적 회로를 사용하기 때문에, 단순한 음영으로 정보를 기록하는 바코드보다 더 다양한 정보를 수록할 수 있기 때문에 활용도 훨씬 넓기 때문이다.

따라서, 바코드처럼 물건의 종류만 식별하는 대신 RFID를 이용하게 되면 개개의 물품이나 사람, 또는 물건마다 일련번호를 부여할 수 있다. 이런 기능들은 물건의 재고를 관리하고 절도를 방지하는 데 큰 도움이 된다.

이와 같은 RFID 시스템에서 통신을 수행하기 위하여는 디지털 코딩을 수행하고, 코딩된 신호를 변조하며 RFID 태그는 변조된 신호를 수신하여 복조를 수행하고, 디코딩하게 된다.

그러나, RFID 태그에 인가되는 신호는 RFID 리더로부터 파워 인가된 주파수 신호로써, 태그와의 거리가 증가할수록 인가된 파워가 감소하게 되어 인식률이 떨어지게 된다.

또한, 인가되는 주파수 신호의 피크 전력 레벨이 너무 높거나 낮은 경우에는 정확한 복조가 어렵다.

그리고, RFID 태그의 복조뿐만 아니라, 진폭 변이 복조(Amplitude Shift Keying) 방식을 사용하는 다양한 무선 기기에서의 복조시 수신 거리 증가에 따른 파워 손실이 발생하므로 고전력을 필요로 하게 되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 인식 거리를 증가시킬 수 있는 복조 장치 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

또한, 인식 거리를 높이면서도 저전력을 구현할 수 있는 복조 장치 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

그리고, 수신 신호의 파워 또는 전압 레벨에 상관 없이 정확한 복조가 가능한 복조 장치 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복조 장치는 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부; 상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부; 상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터; 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및 상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복조 장치의 동작 방법은, 변조된 신호를 수신하여 복조하는 복조 장치의 동작 방법에 있어서, 외부로부터 신호를 수신하여 소정의 전압으로 체배하는 단계; 상기 전압 체배된 신호로부터 포락선을 검출하는 단계; 상기 검출된 포락선 신호에 대해 제1 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 상기 제1 저역 통과 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 단계; 상기 기준 전압 및 상기 제1 저역 통과 필터링된 포락선 신호를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따른 펄스 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 수신 신호의 전력 레벨이 작은 경우에도 복조가 가능하게 되어 복조 가능한 거리가 증가 된다.

특히, 저역 통과 필터를 2단으로 사용하여 기준 전압 레벨을 생성하고, 히스테리시스 비교기에 입력함으로써, 작은 신호의 크기가 인가되더라도 저전력 복조가 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 신호의 피크 전력 레벨의 영향을 받지 않고 복조가 가능함에 따라 정확한 통신이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복조 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 복조 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 체배부와 포락선 검출부의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 1 또는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 기준 전압 생성부의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 1 또는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 비교부의 구성을 보다 상세히 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치의 전체 구성을 보다 상세히 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)는 변조된 신호를 수신하여 전압 체배를 수행하는 전압 체배부(101), 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부(102), 검출된 포락선 신호에 대해 필터링을 수행하는 제1 저역 통과 필터(103), 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(104) 및 상기 필터링된 포락선 신호 및 상기 기준 전압을 비교하여 펄스 신호를 생성하여 출력하는 비교부(105)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 전압 체배부(101)는 외부로부터 신호를 수신하여 소정의 전압으로 체배한다. 전압 체배부(101)는 예를 들어, RFID 리더에서 코딩되고, 변조된 고주파 신호를 수신하고, 수신한 신호의 전압 레벨을 소정 전압에 체배하여 높은 전압 레벨의 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 전압 체배부(101)에 수신되는 신호는 디지털 신호에 대해 코딩이 수행되고, 전송을 위해 변조된 신호일 수 있다. 그리고, 복조 장치(100)에서 출력되는 신호는 복조에 의해 복원된 디지털 신호 또는 코딩된 디지털 신호일 수 있다.

또한, 전압 체배부(101)는 특정 전압 레벨과 비교하여 낮은 피크 전압 레벨의 신호가 입력되는 경우에만 전압 체배를 수행하여 전압 레벨을 높일 수도 있다. 이 경우, 전압 체배에 대한 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히, 전압 체베부(101)는 전압 레벨이 특정 전압 레벨보다 낮은 경우, 낮은 정도를 판단하여 전압 체배되어 출력되는 전압 레벨을 높일 수도 있으며, 특정 전압 레벨보다 큰 경우, 큰 정도를 판단하여 전압 레벨을 낮출 수도 있다.

그리고, 전압 체배부(101)는 전압 체배된 외부 신호를 포락선 검출부(102)로 전달한다.

한편, 포락선 검출부(102)는 전압 체배된 신호를 전달받아 포락선 신호를 검출한다. 검출된 포락선 신호는 제1 저역 통과 필터(103)를 통해 비교부(105) 및 기준 전압 생성부(104)로 입력될 수 있다.

제1 저역 통과 필터(103)는 검출된 포락선 신호에 대해 필터링을 수행한다. 예를 들어, 제1 저역 통과 필터(103)는 전압 체배된 RFID 변조 신호에 대해 고주파 노이즈를 제거하는 동작을 수행한다. 그리고, 제1 저역 통과 필터(103)는 이와 같이 고주파 제거된 신호를 비교기(105)의 제1 입력부로 전달할 수 있다. 여기서, 포락선 신호는 사인파에 가까운 곡선의 형태를 가질 수 있다. 제1 저역 통과 필터(103)는 필터링을 수행하여 정확한 사인 곡선을 획득하게 하는 역할을 수행한다.

그리고, 기준 전압 생성부(104)는 제1 저역 통과 필터(103)를 통해 필터링된 포락선 신호를 수신하고, 필터링된 포락선 신호에 기초하여 비교기에 입력하기 위한 기준 전압을 생성한다. 생성된 기준 전압은 비교기의 제2 입력부로 전달될 수 있다. 또한, 기준 전압 생성부(104)는 포락선 신호에 대해 전압 분배부를 통한 전압 조정을 수행하고, 재 필터링을 수행하여 안정적인 중간 레벨의 기준 전압을 생성할 수 있다. 이에 대하여는 후술하도록 한다.

그리고, 비교부(105)는 제1 입력부를 통해 수신한 필터링된 포락선 신호 및 제2 입력부를 통해 수신한 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따른 펄스 신호를 생성한다. 펄스 신호는 복조된 신호로써 외부 또는 RFID 태그 시스템 내의 다른 장치로 전달될 수 있다.

비교부(105)는 기준 전압과 포락선 신호를 비교하여 기준 전압보다 포락선 신호가 큰 경우 소정의 양전압을 출력하고, 기준 전압보다 포락선 신호가 낮은 경우 소정의 음전압을 출력함으로써 구형파의 펄스 신호를 생성하고, 출력할 수 있다. 따라서, 출력되는 신호는 복조된 디지털 신호일 수 있으며, RFID 리더에서 코딩되어 전송된 신호를 포함할 수 있다. 또한, 펄스 신호 생성을 위해, 비교부(105)는 히스테리시스 비교부를 포함하여 정귀한 방식 구조의 비교를 통한 구형파를 생성할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 다른 복조 장치(100)는 상술한 바와 같이, 변조된 신호를 수신하여 전압 체배를 수행하는 전압 체배부(101), 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부(102), 검출된 포락선 신호에 대해 필터링을 수행하는 제1 저역 통과 필터(103), 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(104), 상기 필터링된 포락선 신호 및 상기 기준 전압을 비교하여 펄스 신호를 생성하여 출력하는 비교부(105), 출력된 펄스 신호의 전압을 증폭하는 전압 증폭부(108) 및 전압 레벨 시프트를 수행하는 인버터(109)를 포함하고, 기준 전압 생성부(104)는 필터링된 포락선 신호에 대해 전압 분배를 수행하고, 기준 전압을 생성하는 전압 분배부(106) 및 기준 전압에 대해 저역 통과 필터링을 수행하는 제2 저역 통과 필터(107)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 전압 체배부(101)는 상술한 바와 같이, 외부로부터 변조된 신호를 수신하여 전압을 체배한다. 전압 체배부(101)는 보다 효율적인 전압 체배를 위해 복수의 전압 체배부를 포함할 수 있다. 특히, 수신한 신호를 제1 전압으로 체배하고, 다시 제1 전압에 기초하여 제2 전압으로 체배하여 높은 전압 레벨로 체배할 수 있다. 이 경우, 저전력으로 높은 전압에 체배할 수 있게 되어 수신 거리를 높이고, 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

한편, 전압 체배부(101)에서 체배된 신호는 포락선 검출부(102)로 전달된다.

그리고, 포락선 검출부(102)는 전압 체배된 신호로부터 고주파 캐리어 신호를 제거하여 포락선을 검출한다.

한편, 제1 저역 통과 필터(103)는 검출된 포락선에 대해 저역 통과 필터링을 수행한다. 제1 저역 통과 필터(103)는 포락선 검출부(102)에서 검출된 포락선 신호를 사인파에 근접하게 변형할 수 있다. 따라서, 제1 저역 통과 필터(103)는 검출된 포락선 신호의 복조를 효과적으로 수행할 수 있도록 한다.

그리고, 기준 전압 생성부(104)는 제1 저역 통과 필터를 통과한 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성한다. 생성된 기준 전압은 비교부(105)에 입력되어 펄스 신호를 생성하는데 사용될 수 있다. 또한, 기준 전압 생성부(104)는 안정적이고 정확한 기준 전압 생성을 위해 전압 분배부(106) 및 제2 저역 통과 필터(107)를 포함할 수 있다.

전압 분배부(106)는 제1 저역 통과 필터(103)를 통과한 포락선 신호에 기초하여 1차 기준 전압을 생성한다. 전압 분배부(106)는 제1 저역 통과 필터를 통과한 포락선 신호에 대한 전압 분배를 수행하고, 이를 통해 제1 저역 통과 필터(103)를 통과한 포락선 신호의 중간 전압을 획득할 수 있다. 또한, 전압 분배부(106)는 획득한 중간 전압을 상술한 1차 기준 전압으로써 출력할 수 있다.

그리고, 제2 저역 통과 필터(107)는 전압 분배부(106)로부터 출력되는 1차 기준 전압에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 기준 전압을 획득하고, 비교부(105)로 출력한다.

여기서, 기준 전압을 획득하기 위한 저역 통과 필터링이 두번 수행되게 된다. 이와 같이 기준 전압 생성부(104)는 2중 저역 통과 필터링을 수행함으로써, 기준 전압의 주파수 성분을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

또한, 기준 전압 생성부(104)는 전압 분배부(106)와 제2 저역 통과 필터(107)를 통해 포락선 신호의 피크 전압 레벨이 높거나 낮은 경우에도 안정적인 기준 전압 파형을 얻을 수 있게 되므로, 복조 효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

한편, 비교부(105)는 제1 저역 통과 필터(103)로부터 필터링된 포락선 신호를 수신하고, 기준 전압 생성부(104)의 제2 저역 통과 필터(107)로부터 기준 전압을 수신한다. 비교부(105)는 상술한 바와 같이 포락선 신호를 제1 입력부를 통해 수신하고, 기준 전압을 제2 입력부를 통해 수신하여 비교판단하고, 복조된 디지털 신호에 대응되는 펄스 신호를 출력할 수 있다.

또한, 비교부(105)는 차동 입력단 및 차동 입력단과 연결된 히스테리시스 비교부를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 입력부와 제2 입력부는 차동 입력단을 형성하고, 차동 입력단은 히스테리시스 비교부와 연결될 수 있다. 히스테리시스 비교부는 정귀환(positive feedback) 방식의 래치 구조를 형성할 수 있으며, 2단의 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 그리고, 히스테리시스 비교부는 제1 입력부와 제2 입력부에서 입력되는 포락선 신호와 기준 전압의 차이에 따라 즉시 포화됨으로써, 펄스 신호를 생성하고, 생성된 펄스 신호를 출력할 수 있다.

이와 같이 출력되는 펄스 신호는 전압 증폭부(108)로 전달되며, 전압 증폭부(108)는 비교부(105)에서 출력된 펄스 신호에 대해 출력을 위한 적정 레벨의 전압으로 증폭을 수행한다.

그리고, 인버터(109)는 전압 증폭된 펄스 신호에 대하여 전압 시프트를 수행한다. 전압 시프트된 펄스 신호는 복조된 디지털 신호를 포함할 수 있으며, 복조된 디지털 신호는 RFID 통신 방식에 따라 코딩된 신호일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)는 2단 전압 체배에 의한 효율적 전압 체배가 가능할 수 있다. 또한, 복조 장치(100)는 검출된 포락선에 대해 제1 저역 통과 필터링을 수행하여 편리한 복조가 가능하게 한다. 그리고, 제1 저역 통과 필터링된 포락선 신호에 대해 전압 분배하고, 제2 저역 통과 필터링을 수행함으로써 변조된 신호의 피크 전압 레벨의 영향을 줄이고, 안정적이며 정확한 기준 전압을 생성할 수 있도록 한다.

도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 체배부(101)와 포락선 검출부(102)의 구성을 나타낸 회로도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 체배부(101)는 복수의 제1 캐패시터(201, 202), 복수의 제1 NMOS 트랜지스터(203, 204, 205, 206), 및 SHUNT 캐패시터(207, 208)을 포함할 수 있다.

복수의 캐패시터(201, 202)는 수신단인 RFin과 직렬 연결되어 외부로부터 고주파 신호를 수신하는 역할을 수행한다.

그리고, 복수의 제1 NMOS 트랜지스터(205, 206, 203, 204)는 상술한 복수의 캐패시터(201, 202)와 쌍을 이루어 연결되며, 각 쌍의 제1 NMOS 트랜지스터는 다이오드(DIODE) 연결을 형성할 수 있다. 또한, 다이오드 연결된 각 쌍의 제1 NMOS 트랜지스터에는 각각 SHUNT 캐패시터(207, 208)가 연결될 수 있다.

이와 같이 전압 체배부(101)는 복수의 SHUNT 캐패시터와 다이오드 연결된 복수의 제1 NMOS 트랜지스터를 통해 여러 단계의 전압 체배를 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서의 전압 체배부(101)는 문턱 전압 레벨이 낮은 복수의 제1 네이티브 NMOS 트랜지스터(205, 206, 203, 204)를 다이오드 연결하고, 각 다이오드 연결에 대해 SHUNT 캐패시터(207, 208)를 연결함으로써 제1 전압 채배에서 제2 전압 체배로의 2단 전압 체배를 수행할 수 있다.

한편, 포락선 검출부(102)는 전압 체배부(101)의 출력단에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터(203)와 병렬 연결된 저항(210)과 캐패시터(208)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 전압 체배부(101)에 수신되는 신호는 진폭 편이 변조된 신호일 수 있다. 따라서, 포락선 검출부(102)는 전압 체배된 신호로부터 저항(210)과 캐패시터(208)를 이용하여 높은 주파수를 제거하고, 낮은 주파수만을 획득함으로써 변조된 신호에 대응되는 포락선을 검출할 수 있다.

도 4는 도 1 또는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 저역 통과 필터(103) 및 기준 전압 생성부(104)의 구성을 나타낸 회로도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 저역 통과 필터(103)는 저항(209)과 캐패시터(211)를 포함한다. 저항(209)과 캐패시터(211)는 포락선 검출부(102)와 직렬 연결되어 제1 저역 통과 필터를 구성하며, 도 4와 같이 필터링된 출력 신호의 전압은 V1으로 도시되고 있다.

제1 저역 통과 필터(103)에 의해 포락선에 대해 제1 필터링이 수행됨에 따라, 포락선은 사인파에 가까운 곡선을 나타내게 되며, 따라서 비교부(105)에서의 정확한 펄스 신호 생성이 이루어지게 된다. 필터링된 V1은 비교부(105)의 제1 입력부로 입력될 수 있다.

그리고, 기준 전압 생성부(104)는 필터링된 포락선 신호 V1에 기초하여 기준 전압 V2를 생성하고, 비교부(105)의 제2 입력부로 입력한다.

기준 전압 생성부(104)는 전압 분배부와 제2 저역 통과 필터를 포함할 수 있다. 도 4에서는 기준 전압 생성부(104)에 전압 분배부와 제2 저역 통과 필터가 혼합된 회로를 도시하고 있으나, 실시 예에 따라 각 구성이 별도로 구비될 수도 있다. 도 4와 같이 기준 전압 생성부(104)는 저항(217)과 캐패시터(218)를 포함하여 V2에 대한 제2 저역 통과 필터링을 수행할 수 있으며, 저항(216)과 제2 저역 통과 필터의 임피던스에 의해 V1을 V2로 전압 분배하는 역할도 수행할 수 있다. 따라서, 기준 전압 생성부(104)는 전압 분배부를 내장한 저역 통과 필터의 형태로 구성될 수도 있다. 이와 같이 제2 저역 통과 필터링된 기준 전압 V2는 상술한 바와 같이 비교부(105)의 제2 입력부의 기준 전압으로 입력되어 비교부(105)가 V1과 V2와의 비교를 통한 펄스 신호를 출력할 수 있게 한다.

도 5는 도 1 또는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 비교부(105)의 구성을 보다 상세히 도시한 회로도이다.

도 5를 참조하면, 비교부(105)는 제1 입력부(222), 제2 입력부(223) 및 히스테리시스 회로를 형성하는 복수의 NMOS 트랜지스터(224, 225, 226, 227)을 포함하여 구성된다.

제1 입력부(222)와 제2 입력부(223)는 각각 PMOS 트랜지스터일 수 있으며, 차동 입력단을 구성하여 바이어스 전류 IBIAS에 의해 제1 저역 통과 필터(103)로부터 필터링된 주파수 신호인 V1을, 기준 전압 생성부(104)로부터 기준 전압인 V2를 입력받아 히스테리시스 회로로 전달한다.

히스테리시스 회로는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 입력부(222)와 제2 입력부(223)에 연결된 크로스 커플 구조의 복수의 NMOS 트랜지스터(224, 225, 226, 227)를 포함한다. 각 트랜지스터는 차동 입력단과 접지 사이에서 전압 비교를 위한 히스테리시스 회로를 형성한다. 또한, 히스테리시스 회로는 정귀환 방식일 수 있으며, 슈미트 트리거 회로를 포함할 수 있다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 히스테리시스 회로는 래치 구조에 의해 히스테리시스의 범위가 결정될 수 있다.

이와 같이 형성된 비교기(105)의 구성에 의해, 비교기(105)는 입력 전압 V1과 기준 전압 V2를 비교하고, V2와 비교하여 어느 한쪽이 크거나 작은 경우 정귀환 회로에 의해 음 또는 양으로 포화가 되어 구형파의 펄스 신호 VO를 생성하게 된다. 이와 같은 펄스 신호 VO는 복조된 디지털 신호로서, 외부로 출력되거나, 전압 증폭 및 레벨 시프트되어 디코딩될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 전체 구성을 보다 상세히 도시한 회로도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)는 전압 체배부(101), 포락선 검출부(102), 제1 저역 통과 필터(103), 기준 전압 생성부(104), 비교부(105) 및 전원부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.

전압 체배부(101)는 상술한 바와 같은 복수의 제1 캐패시터(201, 202), 복수의 제1 NMOS 트랜지스터(203, 204, 205, 206), 및 SHUNT 캐패시터(207, 208)를 포함하여 입력 신호 RFin으로부터 전압 체배된 주파수 신호를 출력한다.

포락선 검출부(102)는 전압 체배부(101)의 출력단에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터(203)와 병렬 연결된 저항(210)과 캐패시터(208)를 포함할 수 있으며, 전압 체배된 신호로부터 고주파 신호를 제거하고, 포락선을 검출한다.

포락선 검출부(102)에 연결된 제1 저역 통과 필터(103)는 검출된 포락선에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 보다 사인파에 가까운 곡선 파형을 출력하여 비교부(105)의 제1 입력부(222)로 전달한다.

한편, 기준 전압 생성부(104)는 전압 분배부가 내장된 제2 저역 통과 필터를 이용하여 제1 저역 통과 필터부(103)에서 필터링된 신호에 기초된 기준 전압을 생성한다. 기준 전압은 비교부(105)의 제2 입력부(223)로 입력되어 비교 기준 전압이 될 수 있다.

한편, 전원부(250)는 회로의 기본 동작을 위한 전체 전원을 공급하며, 전류원(260)과 복수의 전류 미러링을 위한 트랜지스터들(212, 213, 214, 215, 219, 220)은 전류 미러링 회로를 형성하고, 비교부(105) 구동을 위한 IBIAS 전류가 비교부(105)에 입력될 수 있도록 한다.

그리고, 비교부(105)는 상술한 바와 같이, 제1 입력부(222), 제2 입력부(223) 및 히스테리시스 회로를 형성하는 복수의 NMOS 트랜지스터(224, 225, 226, 227)을 포함하며, 제1 저역 통과 필터(103)에서 입력되는 전압과 기준 전압 생성부(104)에서 입력되는 전압을 비교하여 복조된 디지털 신호인 펄스 신호를 생성 및 출력한다.

한편, 전압 레벨 보상용 복수의 PMOS 트랜지스터(228, 229)는 비교부(105)의 출력단에 연결되어 출력되는 펄스 신호의 전압 보상을 수행한다. 또한, 레벨 시프트 인버터(230)는 전압 보상된 펄스 신호에 대해 전압 레벨 시프트를 수행함으로써 정확한 레벨의 신호가 출력될 수 있도록 한다.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 전압 체배부(105)는 외부로부터 변조된 주파수 신호를 수신한다(S100). 수신되는 신호는 진폭 편이 변조된 주파수 신호일 수 있으며, RFID 리더로부터 수신되는 신호일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 복조 장치(100)는 수동형 또는 능동형 RFID 태그에 포함될 수 있다. RFID 리더는 RFID에 전송할 디지털 신호를 복호화하고, 이를 소정의 주파수 신호에 기초하여 변조를 수행하며, 복조 장치(100)가 포함된 RFID 태그로 전송할 수 있다. 따라서, 전압 체배부(105)는 변조 및 복호화된 디지털 신호를 수신할 수 있다.

그리고, 전압 체배부(S110)는 수신된 신호에 대해 소정 전압 레벨로 전압 체배를 수행한다(S110). 전압 체배부(S110)는 수신되는 신호가 거리에 따라 매우 낮은 레벨일 수 있기 때문에 소정의 전압 레벨로 전압 체배를 수행할 수 있다. 또한, 기준 전압을 정의하여 필요에 따라 전압 체배를 수행할 수 있으며, 상술한 바와 같이 제1 전압에서 제2 전압으로의 2단 전압 체배를 수행하도록 하여 체배 효율을 높일 수도 있다.

한편, 전압 체배된 신호에 기초하여 포락선 검출부(102)는 포락선을 검출한다(S120). 포락선 검출부(102)는 캐패시터와 저항을 통하여, 전압 체배된 주파수 신호로부터 송신기에서 변조된 신호에 대한 포락선을 개략적으로 검출할 수 있다.

그리고, 제1 저역 통과 필터(103)는 이와 같이 검출된 포락선에 대해 제1 저역 통과 필터링을 수행하여 분석이 용이한 사인파형으로 조정한다(S130).

그리고, 기준 전압 생성부(104)는 제1 저역 통과 필터링된 포락선에 대해 전압 분배를 수행하여 기준 전압을 생성한다(S140).

그리고, 기준 전압 생성부(104)는 생성된 기준 전압에 대해 제2 저역 통과 필터를 이용하여 저역 통과 필터링을 수행한다(S150). 이와 같이 기준 전압을 생성하고, 다시 필터링함으로써 신호의 기준 전압이 매우 큰 경우에도 안정적인 동작을 보장할 수 있게 된다.

한편, 포락선이 제1 저역 통과 필터링되고, 제2 저역 통과 필터링된 기준 전압이 생성되면, 비교기(105)는 기준 전압과 포락선을 비교하고, 히스테리시스 정귀환 회로를 통해 비교하여 그 결과로서의 펄스 신호를 생성한다(S160). 비교기(105)의 구성과 동작은 상술한 바와 같으며, 출력되는 펄스 신호는 복조된 디지털 신호를 포함할 수 있다.

그리고, 전압 증폭기(108)는 출력되는 펄스 신호의 전압을 증폭하여 보상하며, 인버터(109)는 보상된 펄스 신호를 적정 레벨의 전압으로 시프트하여 정확한 레벨의 펄스 신호를 외부로 출력한다(S170). 복조 장치(100)의 출력단과 연결된 외부 장치는 적정 전압 레벨의 복조된 디지털 펄스 신호를 수신할 수 있게 된다. 또한 외부 장치는 복조된 디지털 펄스 신호를 복호화하여 외부에서 전송된 신호의 의미를 판단할 수 있게 된다.

상술한 본 발명에 따른 복조 장치의 동작 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.

100: 복조 장치
101: 전압 체배부
102: 포락선 검출부
103: 제1 저역 통과 필터
104: 기준 전압 생성부
105: 비교부

Claims (12)

1. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
   상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
   상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
   상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
   상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
   상기 기준 전압 생성부는,
   상기 필터링된 포락선 신호를 전압 분배하여 기준 전압 신호를 생성하는 전압 분배부; 및
   상기 생성된 기준 전압 신호를 필터링하여 상기 기준 전압을 출력하는 제2 저역 통과 필터를 포함하는 복조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비교부는 상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호를 비교하여 상기 펄스 신호를 생성하는 비교회로부를 포함하는 복조 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 비교회로부는
   상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호를 각각 입력받는 한 쌍의 차동 입력단; 및
   상기 한 쌍의 차동 입력단에 교차 연결된 복수의 트랜지스터에 의해 형성되는 히스테리시스 회로를 포함하는 복조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 히스테리시스 회로는
   상기 복수의 트랜지스터가 래치 구조로 연결된 것을 특징으로 하는 복조 장치.
5. 삭제
6. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
   상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
   상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
   상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
   상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
   상기 전압 체배부에 수신되는 신호는 코딩된 디지털 신호에 기초하여 진폭 변이 변조된 주파수 신호인 복조 장치.
7. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
   상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
   상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
   상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
   상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
   상기 전압 체배부는 주변에 위치한 적어도 하나의 RFID 리더로부터 상기 신호를 수신하는 복조 장치.
8. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
   상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
   상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
   상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
   상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
   상기 전압 체배부는 상기 신호를 수신하여 제1 전압으로 체배하는 제1 전압 체배부; 및
   상기 제1 전압 체배된 신호에 기초하여 제2 전압으로 체배하여 출력하는 제2 전압 체배부를 포함하는 복조 장치.
9. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
   상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
   상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
   상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
   상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
   상기 비교부로부터 출력되는 펄스 신호의 전압을 증폭하는 전압 증폭부; 및
   상기 증폭된 펄스 신호의 전압 레벨을 조정하는 레벨 시프트 회로를 더 포함하는 복조 장치.
10. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
    상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
    상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
    상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
    상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
    상기 신호를 수신하는 수신 수단을 더 포함하고,
    상기 전압 체배부는 상기 수신 수단과 연결된 복수의 NMOS 트랜지스터 및 적어도 하나의 SHUNT 캐패시터를 포함하는 복조 장치.
11. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
    상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
    상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
    상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
    상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
    상기 비교부는
    차동 입력을 위한 제1 입력부 및 제2 입력부를 포함하며, 상기 제1 입력부는 제1 상기 제1 저역 통과 필터의 출력단에 연결되고, 상기 제2 입력부는 상기 기준 전압 생성기의 출력단과 연결되며, 상기 제1 입력부 및 상기 제2 입력부에 연결된 히스테리시스 비교부를 포함하여 펄스 신호를 출력하는 복조 장치.
12. 신호를 수신하여 특정 전압으로 체배하는 전압 체배부;
    상기 전압 체배된 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
    상기 검출된 포락선 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
    상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 및
    상기 기준 전압과 상기 필터링된 포락선 신호에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부를 포함하며,
    상기 비교부의 출력단에 연결되고, 적어도 하나의 PMOS 트랜지스터를 포함하는 전압 증폭부; 및
    상기 전압 증폭부와 연결된 레벨 시프트 인버터를 더 포함하는 복조 장치.
    

Images