KR101526903B1 - 입력 신호에 따라 주파수변조와 진폭변조를 동시에 하는 변조기 및 이를 이용한 복조기와 변복조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변조기에 있어서, 상기 변조기는 입력 신호에 따라 주파수가 가변된 발진 신호를 출력하는 LC 발진기를 포함하고, 상기 발진기는 입력 신호에 상응하여 커패시턴스와 저항 성분이 모두 가변되는 버랙터(varactor)를 포함하고, 상기 입력 신호에 따라 상기 발진기의 커패시턴스와 저항이 모두 변동하여 주파수와 진폭이 동시에 변조된 변조 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LC 발진기를 이용하여 ASK와 FSK 동시 변조 기능을 수행하는 변조기에 관한 발명이다.

Description

입력 신호에 따라 주파수변조와 진폭변조를 동시에 하는 변조기 및 이를 이용한 복조기와 변복조 방법{Modulator for FSK and ASK, Demodulator and Method of modulating and demodulating using the same}
본 발명은 변복조 방식에 관한 것으로서, 상세하게는 버랙터의 입력 전압에 따른 커패시턴스와 품질계수의 변화를 변조에 활용하여 별도의 변조 블록을 구비하지 않고도 발진기만으로 ASK와 FSK 변조 신호를 출력하고, 수신된 변조 신호를 복잡한 FSK 복조방식 대신 간단한 ASK 방식으로 복조하는 기술에 관한 것이다.
C 대역 이하의 저주파 대역은 WCDMA나 LTE 방식을 이용하는 900 MHz와 1.9GHz 대역 외에도 WLAN과 WPAN을 지원하는 2.4 GHz와 5 GHz 대역이 이용되고 있다. 저주파 대역은 대역폭의 한계 때문에 데이터 전송속도를 높이기 위하여 QAM과 같이 매우 복잡한 디지털 변조 방식들이 발전해왔으나, 데이터 전송 속도를 높이는데 한계가 있다. 따라서 밀리미터파나 테라헤르츠 대역과 같은 초고주파 대역을 사용하여 대역폭을 증가시킨 고속 대용량의 초고주파 통신 기술이 각광받고 있다. 802.11ad 규격의 WiGig(Wireless Gigabit Alliance)는 60GHz 대역을 사용하여 2.4 GHz와 5 GHz 대역의 WiFi보다 10배 이상 빠른 7Gbps 이상의 전송속도를 구현할 수 있다.
초고주파 대역은 현재 대부분이 비면허 주파수 대역이므로 사용이 용이하고 넓은 대역폭을 제공하는 이점이 있다. 저주파 대역에서 WLAN의 경우 20 MHz 정도의 대역폭을 이용할 수 있지만, 밀리미터파 대역인 60GHz 대역에서는 7 GHz의 대역폭을 이용할 수 있고, sub-THz(100 ~ 300 GHz) 대역의 경우 수십 GHz의 대역폭을 이용할 수 있다.
그러나 초고주파 대역은 소자의 성능 한계로 회로 설계의 제한이 많다. 초고주파 대역에서 능동소자는 차단 주파수(ft) 또는 최대공진주파수(fmax)가 한계가 있어 주파수가 올라감에 따라 이득 특성은 떨어진다. 또한, 초고주파 대역에서는 수동 소자에서 손실이 많이 발생하고, 여러 기생성분들이 많이 나타나므로 회로 성능이 저하될 수 있다. 따라서 초고주파 대역의 변조 회로는 저주파에서 사용했던 복잡한 변조 방식의 회로를 그대로 적용하기 어렵다.
일반적으로 진폭변조(ASK)나 주파수변조(FSK)는 변조방식이 간단하지만 낮은 전송속도로 고속 대용량의 통신시스템에 적용할 수 없었다. 그러나 초고주파 대역은 넓은 주파수 대역을 사용할 수 있기 때문에 ASK나 FSK와 같은 변조 방식을 이용하여도 매우 높은 데이터 전송 속도를 얻을 수 있어, 소자 성능의 한계를 극복할 수 있고, 송신기나 수신기가 간단해질 수 있다.
도 1a는 일반적인 FSK 복조기의 블록도이고, 도 1b는 각 노드에서의 실제 신호 파형을 도시한 것이다. 도 1a의 복조기에 데이터 정보에 따라 주파수가 변조된 신호(s(t))가 입력되면, 대역통과 필터(BPF)들은 소정의 주파수 대역만을 필터링하여 y1(t)와 y2(t)로 나눠준다. 이후, 검파기(envelope detector)는 y1(t)와 y2(t)로부터 각각의 포락선을 검파하여 z1(t)와 z2(t)를 출력하고, z1(t)와 z2(t)의 차를 이용하여 데이터 정보(z(t))를 얻게 된다. z1(t)만으로도 신호를 검출할 수 있지만, z1(t)와 z2(t)의 두 신호의 차이로 더 큰 신호를 얻을 수 있다.
도 2a와 도 2b는 17.5GHz와 22.5GHz 주파수를 이용한 FSK 변조 및 복조 회로도이다. 도 2a에 도시된 변조기는 두 개의 주파수(17.5GHz, 22.5GHz)를 데이터에 따라 스위칭하여 선택함으로써 FSK 변조 신호를 얻는다. 도 2b는 도 2a의 변조기가 출력한 변조 신호를 수신하여 복조하는 복조 회로이며, 두 주파수가 주파수 판별기(3)(discriminator)의 노드 V1과 노드 V2로 필터링되어 출력된다. 이 때, 노드 V1과 노드 V2의 출력 신호는 도 2b의 왼쪽의 그래프에서 보여주는 바와 같이 90도의 위상차를 가지므로 가장 큰 SNR 특성을 얻는다. 그리고 노드 V1과 노드 V2의 출력 신호들이 각각 제한 증폭기(4, 5)(limiter)를 거쳐 믹서로 입력되어 데이터를 복조한다. 도 2b와 같이 FSK 복조기는 주파수 판별기(3)에서 주파수가 다른 두 신호로 분리하고, 각각에 구비된 제한 증폭기(4, 5)를 거처 믹서(6)에서 혼합하는 방식으로 복조하기 때문에 아래에 설명할 ASK 복조 방식에 비해 구조가 복잡하다는 단점이 있다.
도 3a와 도 3b는 135GHz의 주파수와 ASK 방식을 이용하여 10Gbps 데이터 신호를 변조하는 변조기를 도시한 것으로서, 송신단은 발진기(OSC)와 변조기(MOD)로 구성되고, 수신단은 포락선을 검출하기 위한 검파기(DET)와 데이터 신호 레벨을 높이기 위한 제한 증폭기(limiting amplifiers)로 구성된다.
도 3b는 발진기와 변조기로 구성된 송신단의 회로도로서 발진기의 푸시-푸시(push-push) 출력에서 135GHz 주파수 신호가 출력되고, 트랜지스터(T3,T4)로 구현한 스위치와 전송선(TL2)을 거쳐 ASK 변조가 된다. 이 회로에서는 OOK 변조 방식을 이용하고, 온/오프 격리도(on/off isolation) 특성은 19dB이다. 'high(1)'과 'low(0)'신호 크기의 차이인 온/오프 격리도는 크면 클수록 복조 시 오류율은 감소된다.
초고주파 대역에서는 능동소자의 성능 한계로 송신단의 최종단에 전력 증폭기를 설계하기 어려우므로, 도 3b와 같이 발진기의 출력이 최종 출력(RFout)이 되는 경우가 일반적이다. 따라서 변조 블록에 의한 손실이 최소화하는 것이 중요하다. 그런데 도 3b의 발진기 뒷단에 위치한 스위치는 '1'의 신호가 송신될 때 3dB 정도의 전송손실이 발생하므로, 최종 출력 파워가 그만큼 낮아져 송수신 거리에 제한이 생기는 문제점이 있다.
도 4와 같이 변조 스위치를 발진기안에 두는 OOK 변조기 설계가 가능하나, 트랜지스터로 구현되는 스위치의 온/오프되는 시간이 느려서 빠른 데이터 전송 속도를 얻기에는 어려움이 있다. 즉, 트랜지스터의 크기가 크면 커패시턴스가 커져 시간이 길어지고, 트랜지스의 크기가 작으면 격리도가 작아지는 문제점이 있다.
종래의 기술로서 특허문헌 1은 진폭변조기와 주파수 변조로 구성하여 신호를 전달하고 있으나, 회로 구성이 복잡하여 신호 손실이 증가하는 문제점이 발생한다.
1. 미국등록특허 제8369442호(2013년 2월 5일 등록)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 버랙터의 입력 전압에 따른 커패시턴스와 품질계수의 변화를 변조에 활용하여 별도의 변조 블록을 구비하지 않고도 발진기만으로 ASK와 FSK 변조 신호를 출력하는 변조방법과 변조기를 제공하고자 한다.
또한, 수신된 변조 신호를 복잡한 FSK 복조방식 대신 간단한 ASK 방식으로 복조하는 복조기와 복조방법을 제공하고자 한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 변조방법은, LC 발진기의 버랙터(varactor)에 데이터 신호를 전압으로 인가하여 주파수변조(FSK)와 진폭변조(ASK)를 동시에 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 버랙터가 전압에 따라 커패시턴스와 등가 저항이 동시에 변화되는 특성을 이용하고, 상기 FSK는 상기 버랙터의 커패시턴스를 데이터 신호의 전압으로 가변하여 변조하고, 상기 ASK는 상기 버랙터의 등가 저항을 데이터 신호의 전압으로 가변하여 변조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 주파수 가변 발진 신호를 출력하는 LC 발진기를 포함하는 변조기는, 입력 신호에 따라 리액턴스와 등가 저항이 동시에 가변되는 임피던스 가변수단을 포함하되, 상기 리액턴스 성분은 주파수를 결정하고, 상기 등가 저항은 상기 발진기의 공진기의 품질계수를 결정하여 진폭변조를 하여, 상기 입력 신호를 상기 임피던스 가변수단에 입력하면, 상기 리액턴스와 등가 저항이 동시에 변동하여 주파수와 진폭이 동시에 변조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 리액턴스 가변수단은 버랙터 다이오드이거나 가변 인덕터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 임피던스 가변수단은 전압에 따라 저항이 가변되는 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 교차결합(cross coupled) LC 발진기를 포함하는 변조기에 있어서, 입력 신호에 따라 리액턴스와 등가 저항이 동시에 가변되는 버랙터를 포함하되, 상기 리액턴스 성분은 주파수를 결정하고, 상기 등가 저항은 상기 발진기의 공진기의 품질계수를 결정하여 진폭변조를 하여, 상기 입력 신호를 상기 버랙터에 입력하면, 상기 리액턴스와 등가 저항이 동시에 변동하여 주파수와 진폭이 동시에 변조되고, 최종 변조출력은 상기 교차결합 LC 발진기 주파수의 n(??2)차 고조파(harmonic) 성분인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, FSK와 ASK 동시 변조방법을 이용한 변조신호를 수신하여 복조하는 방법은 ASK 복조방식인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 ASK 복조방식은, 수신한 변조신호를 믹서를 사용하여 저주파 신호로 하향 변환하고, 변환된 신호를 원하는 주파수 신호만 필터링하고, 필터링된 신호를 검파기를 이용하여 포락선을 검출하여 on/off 신호로 복조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 믹서의 출력에서 low(0)에 해당하는 신호를 제거하여 on/off 격리도(isolation)를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 변조한 신호를 수신하여 복조하는 복조기는,수신한 변조신호를 저주파 신호로 하향 변환하는 하향 주파수 변환기, 상기 저주파 신호를 통과시키는 대역통과 필터 및 통과된 신호의 on/off 신호를 검출하는 검파기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 별도의 변조기를 구비하지 않고도 발진기 내부에서 변조를 수행할 수 있으므로 변조 블록에서 발생하는 손실이 없고, 발진기의 소형화 및 회로 간소화에 유리하다.
본 발명은 ASK와 FSK 동시 변조 방식에 의해 복조기에 사용되는 진폭 감지 회로의 성능에 의해 복조 특성이 크게 좌우되지 않으므로 복조기의 구성을 단순화시킬 수 있다.
본 발명은 종래의 복잡한 변조 방식에 의한 온/오프 격리도 특성 저하나 변조 블록에서의 손실이 발생하지 않아 전력소모를 감소시킬 수 있으므로 이동통신 단말기에 적용하기에 매우 유리하다.
본 발명에 의한 복조기는 수신단에 필터를 추가하기만 해도 온/오프 격리도 특성을 쉽게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 ASK 변조만으로 온/오프 격리도 특성을 충분히 얻을 수 없고 복잡한 FSK 변조 방식을 이용하기 어려운 경우에 본 발명에 의한 ASK와 FSK 동시 변조 및 복조 회로만으로 온/오프 격리도 특성을 개선시킬 수 있다.
본 발명은 초고주파 대역(수 GHz~ 수백 GHz)에서 소자성능의 한계로 인한 시스템 구현의 한계를 극복할 수 있으며, 스위치에서 발생하는 스위칭 속도의 제한 문제를 해결할 수 있다.
본 발명은 초고주파 대역에서 근거리 통신의 변복조 통신시스템에 적용할 수 있으며, 칩간 통신(chip to chip communication)이나 무선기기간 통신(device to device communication) 분야에 광범위하게 활용할 수 있다.
도 1a와 도 1b는 FSK 복조기의 블록도와 각 노드에서의 실제 신호 파형도.
도 2a와 도 2b는 17.5GHz와 22.5GHz 주파수를 이용한 FSK 변조 및 복조 회로도.
도 3a와 도 3b는 10Gbps급 ASK 변조 회로도.
도 4는 스위칭 발진기를 이용한 OOK 변조기의 회로도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 ASK/FSK 동시 변조 기능을 구비한 LC 발진기의 등가회로도.
도 6은 버랙터 전압에 따른 커패시턴스와 품질계수를 도시한 그래프.
도 7은 버랙터를 병렬 연결한 푸시-푸시 발진기의 회로도.
도 8은 도 7에 도시된 발진기의 시뮬레이션 결과.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 의한 FSK와 ASK 변조 신호를 복조하기에 적합한 수신단 구조와 신호 스펙트럼.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
ASK는 일정한 주파수에 진폭을 변화시켜 데이터를 전송하는 방식이고, FSK는 일정한 진폭에 주파수를 변화시켜 전송하는 방식이다. FSK의 경우 진폭의 변화에 둔감하기 때문에 라디오 송수신시 ASK보다 많이 이용되고 있다. 또한 ASK 복조 방식은 포락선 검파기를 이용하여 진폭의 정보를 얻어내고, FSK 복조 방식은 각 주파수 대역별로 필터링을 하고 이것의 포락선을 검파하여 주파수의 변화를 진폭의 변화로 읽어 내는 방식이다.
이 두 변조 방식은 최종적으로 진폭의 변화로 데이터를 복조하는 공통점이 있다. 만약 송신단의 FSK 변조 신호에 이미 주파수에 따른 진폭의 변화가 있다면, 수신단의 복조기는 주파수에 담긴 정보를 진폭으로 변환시키는 회로(예를 들면, 적분기)의 성능에 덜 민감해 질 수 있다.
따라서 본 발명은 복조기에서의 진폭 변환 회로의 성능에 덜 민감하도록 FSK와 ASK의 동시 변조를 수행하는 변조기와, 종래 기술과 같은 복잡한 FSK 복조 방식을 사용하지 않고 한쪽 주파수만 필터링해도 충분한 SNR을 확보할 수 있는 복조기를 제안한다. 또한 본 발명은 전압에 따라 버랙터(varactor)의 커패시턴스와 품질계수(quality factor: Q)가 변화되는 점을 이용하여 발진기 내부에서 ASK 및 FSK 변조함으로써, 별도의 변조 블록을 구비하지 않아도 되므로 변조 블록에서 발생하는 손실을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 전력 증폭기를 추가로 구비하지 않고도 충분한 출력 전력을 얻을 수 있으므로, 전력 증폭기 설계가 어려운 초고주파 대역의 변조기 설계 시 더욱 유리하다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 ASK와 FSK 동시 변조를 구현한 LC 발진기의 등가회로를 도시한 것이다.
도 5a에 도시된 본 발명에 의한 LC 발진기의 등가회로는, 주파수를 결정하는 리액턴스 성분으로 병렬 커패시터(Cp), 병렬 인덕터(Lp) 및 가변 커패시터(Cv)가 있고, Q에 따른 등가 저항(Rp)가 존재한다. 발진을 위하여 등가 저항(Rp)을 상쇄시켜줄 수 있는 저항 성분(-R)은 가상적인 저항 회로이다. 가변 커패시터(Cv)는 입력 전압에 따라 커패시턴스가 변동되고, 가변 저항(Rv)은 입력 전압에 따라 저항이 변동된다. 따라서 발진기는 입력 전압에 따라 커패시턴스와 등가 저항이 모두 변동하여 주파수와 진폭이 동시에 변조된 변조 신호를 출력한다. 본 발명은 상기 가변 커패시터와 가변 저항은 버랙터(1)를 사용하여 구현할 수 있다.
FSK 변조를 위해서는 주파수를 결정하는 리액턴스 성분이 입력 전압에 따라 가변되어야 한다. 도 5a와 같이 가변 커패시터(Cv)에 의해 커패시턴스를 변화시켜 리액턴스를 가변시킬 수 있고, 도 5b와 같이 가변 인덕터(Lv)에 의해 인덕턴스를 변화시켜 리액턴스를 가변시킬 수 있다.
또한 ASK 변조를 위해서는 발진기의 품질계수(quality factor)를 입력 전압에 따라 변화시켜줄 수 있는 구성이 필요하며, 이는 트랜지스터를 상기 발진기에 병렬 연결하여 구현할 수 있지만, 본 발명에서는 버랙터의 품질계수의 변화를 이용하면 간단하게 구현할 수 있다.
도 6은 버랙터 양단 전압에 따라 커패시턴스와 품질계수의 변화를 도시한 그래프로서 버랙터 양단 전압이 증가하면 커패시턴스가 감소한다. 따라서 버랙터 전압을 변화시키면 발진기의 출력 주파수를 변동시킬 수 있다. 또한 버랙터 전압이 증가하면 품질계수가 감소된다. 품질계수가 변하면 발진기의 등가 저항이 변하므로 발진기의 출력전압은 수학식 1에 의해 변한다. 수학식 1에서 Vosc는 발진기 출력인 교류 전압이고, Iss는 발진기 출력인 직류 전류이다. Rp가 증가하면 Vosc가 증가한다.
Figure 112014002698510-pat00001
위 원리를 도 7과 같이 교차결합 발진기(cross coupled oscillator)에 적용할 수 있다. 도 7에 도시된 교차결합 발진기는 버랙터(1)를 트랜지스터(T1,T2)의 드레인 양단에 병렬 연결한 구조이다. 본 발명에 의한 교차결합 발진기는 버랙터(1)의 커패시턴스뿐만 아니라 품질계수의 변화도 함께 이용하여 주파수와 진폭도 함께 변화한다.
도 8은 도 7에 도시된 교차결합 발진기의 시뮬레이션 결과로서, 도 8a와 같이 입력 신호로 'high(1)' 또는 'low(0)'의 신호가 교차결합 발진기에 입력되면, 도 8b와 같이 트랜지스터(T1,T2)의 드레인 전압이 변동된다. 예시적으로 high는 2V 정도이고 low는 0V이며, 1.5ns 이전에서는 발진이 시작되지 않아 신호가 발생하지 않는다. 도 8b로부터 본 발명에 의한 교차결합 발진기는 주파수 변조 뿐만 아니라 진폭 변조가 됨을 알 수 있다. 도 8c는 상기 교차결합 발진기의 최종 출력 파형도이다. 최종 출력은 트랜지스터(T1,T2)의 드레인 전압의 출력 주파수의 두 배의 주파수를 갖는다. 도 8c에 도시된 2차 고조파 신호는 트랜지스터(T1, T2)의 비선형성에 의해 발생하게 되는데, 트랜지스터(T1, T2)의 게이트의 입력신호 크기에 의해 많이 변하게 된다. 즉, 도 8b에 도시된 125 GHz급 발진기의 드레인 단자에서 나타나는 출력 전압보다, 250GHz 발진기 푸시-푸시(push-push) 출력에서 나타나는 출력 전압이 훨씬 더 큰 온오프 격리도 특성을 가지게 된다. 본 발명은 도 8의 시뮬레이션 결과로부터 10dB 격리도 특성을 얻을 수 있다. 더욱 낮은 오류율을 획득하기 위해서는 온오프 격리도가 17dB 이상이 필요하다. 이것은 도 9에 도시된 바와 같은 수신단에 필터를 추가로 연결하면 온오프 격리도 특성을 향상시킬 수 있다.
도 7을 응용한 본 발명의 다른 실시예는 n차 고조파 신호(n은 2이상의 자연수)를 출력하는 푸시-푸시 발진기에 버랙터(1)를 이용하여 진폭과 주파수를 변동시켜 n차 고조파 신호에 진폭을 변조시킨 신호를 얻을 수 있는 변조기가 있다.
도 9a는 본 발명에 의한 ASK-FSK 동시 변조 방식에 의한 변조 신호를 복조하기에 적합한 복조기를 도시한 것으로서, 믹서(21), 로컬 발진기(22), 제1 저잡음 증폭기(23), 필터(24), 제2 저잡음 증폭기(25) 및 ASK 검파기(26)를 포함한다. 믹서(21)는 ASK와 FSK 동시 변조 신호를 저주파 대역으로 이동시킨다. 로컬 발진기(22)는 저주파 대역의 신호를 출력한다. 제1 저잡음 증폭기(23)는 상기 믹서(21)의 출력을 증폭시킨다. 필터(24)는 믹서(21)의 출력을 필터링하여 입력 데이터 "low(0)"에 해당하는 주파수 신호를 제거한다. 제2 저잡음 증폭기(25)는 필터(24)의 출력을 증폭시킨다. ASK 검파기(26)는 상기 필터(24)의 출력을 ASK 복조하여 입력 데이터를 복조한다. 도 9b의 노드 A의 스펙트럼과 같이 믹서(21)는 RF 신호를 Δf만큼 이격된 신호와 함께 입력받는다. 이중에 RF 신호만을 이용하여 포락선을 검파하기 위하여, 우선 믹서(21)를 이용하여 저주파(IF 대역)로 주파수 대역을 이동시킨다. 이로써 뒷단에 연결된 필터(24)의 품질계수를 높일 수 있다. 상기 믹서(21)를 통해 원하는 주파수의 신호만을 통과시킨 후, ASK 검파기(26)는 OOK 복조나 ASK 복조와 같은 진폭 복조 방식으로 수신한 변조 신호를 복조한다. 도 9에 도시된 본 발명의 복조기는 믹서(21)와 필터(21)를 제외하고는 ASK 복조 방식을 이용하기 때문에 회로 구성이 간단해지는 효과가 있다.
이상에서는 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 버랙터 2 : 전송선
3 : 주파수 판별기 4, 5 : 제한 증폭기
6, 21 : 믹서 22 : 로컬 발진기
23 : 제1 저잡음 증폭기 24 : 필터
25 : 제2 저잡음 증폭기 26 : ASK 검파기

Claims (15)

  1. 주파수 가변 발진 신호를 출력하는 LC 발진기를 포함하는 변조기의 변조방법에 있어서,
    상기 LC 발진기의 버랙터(varactor)에 데이터 신호를 전압으로 인가하여 주파수변조(FSK)와 진폭변조(ASK)를 동시에 구현하되,
    상기 버랙터에 하나의 입력 데이터를 인가하여 커패시턴스와 등가 저항이 동시에 변화시키는 것을 특징으로 하는 변조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 FSK는 상기 버랙터의 커패시턴스를 데이터 신호의 전압으로 가변하여 변조하는 것을 특징으로 하는 변조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ASK는 상기 버랙터의 등가 저항을 데이터 신호의 전압으로 가변하여 변조하는 것을 특징으로 하는 변조방법.
  5. 주파수 가변 발진 신호를 출력하는 LC 발진기를 포함하는 변조기에 있어서,
    상기 LC 발진기는 입력 신호에 따라 리액턴스와 등가 저항이 동시에 가변되는 임피던스 가변수단을 포함하되,
    상기 리액턴스 성분은 주파수를 결정하고,
    상기 등가 저항은 상기 발진기의 공진기 품질계수를 결정하여 진폭변조를 하여,
    상기 입력 신호를 상기 임피던스 가변수단에 입력하면, 상기 리액턴스와 등가 저항이 동시에 변동하여 주파수와 진폭이 동시에 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 임피던스 가변수단은 버랙터 다이오드인 것을 특징으로 하는 변조기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 임피던스 가변수단은 가변 인덕터인 것을 특징으로 하는 변조기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 임피던스 가변수단은 전압에 따라 저항이 가변되는 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기.
  9. 교차결합(cross coupled) LC 발진기를 포함하는 변조기에 있어서,
    상기 교차결합 LC 발진기는 입력 신호에 따라 리액턴스와 등가 저항이 동시에 가변되는 버랙터를 포함하되,
    상기 리액턴스 성분은 주파수를 결정하고,
    상기 등가 저항은 상기 발진기의 공진기 품질계수를 결정하여 진폭변조를 하여,
    상기 입력 신호를 상기 버랙터에 입력하면, 상기 리액턴스와 등가 저항이 동시에 변동하여 주파수와 진폭이 동시에 변조되고,
    최종 변조출력은 상기 교차결합 LC 발진기 주파수의 n(n은 2이상의 자연수)차 고조파(harmonic) 성분인 것을 특징으로 하는 변조기.
  10. 제1항의 FSK와 ASK 동시 변조방법을 이용한 변조신호를 수신하여 복조하는 방법은,
    ASK 복조방식인 것을 특징으로 하는 복조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 ASK 복조방식은,
    수신한 변조신호를 믹서를 사용하여 저주파 신호로 하향 변환하고,
    변환된 신호를 원하는 주파수 신호만 필터링하고,
    필터링된 신호를 검파기를 이용하여 포락선을 검출하여 on/off 신호로 복조하는 것을 특징으로 하는 복조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 믹서의 출력에서 low(0)에 해당하는 신호를 제거하여 on/off 격리도(isolation)를 향상시키는 것을 특징으로 하는 복조방법.
  13. 제5항 또는 제9항의 변조기를 이용하여 변조한 신호를 수신하여 복조하는 복조기에 있어서,
    수신한 변조신호를 저주파 신호로 하향 변환하는 하향 주파수 변환기;
    상기 저주파 신호를 통과시키는 대역통과 필터; 및
    통과된 신호의 on/off 신호를 검출하는 검파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복조기.
  14. 제13항에 있어서,
    low(0)에 해당하는 신호를 제거하기 위한 필터를 더 포함하는 것을 복조기.
  15. 제1항의 변조방법과 제10항의 복조방법을 이용하는 변복조 통신시스템의 변복조방법.
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