KR101980720B1

KR101980720B1 - 믹싱 모듈

Info

Publication number: KR101980720B1
Application number: KR1020177021664A
Authority: KR
Inventors: 푸-치앙 양; 잉시 량
Original assignee: 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2019-05-21
Also published as: WO2017107460A1; CN106788268A; US20170324408A1; EP3236582A4; KR20170102519A; CN106788268B; EP3236582A1; US10097179B2

Abstract

스위칭 신호에 의하여 제어되어 입력 신호를 접수하고 출력 신호를 생성하는 스위칭 믹서(400); 상기 스위칭 믹서(400)와 커플링 결합되어 상기 스위칭 신호를 생성하는 변조 유닛(402); 를 포함하여 구성되고; 그중 상기 스위칭 신호의 스위칭 주파수는 상기 입력 신호의 입력 주파수보다 크되 특정된 배율 관계인 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈(40). 상기 믹싱 모듈(40)은 주파수가 입력 신호의 입력 주파수보다 훨씬 높은 스위칭 신호를 이용하여 스위칭 믹서(400)를 제어하고 입력 신호에 대한 오버 샘플링을 수행함으로써 출력 신호의 주파수 스펙트럼 에너지가 더욱 집중되도록 하여 사이드 로브 혹은 하모닉의 도입으로 인한 별도 노이즈의 생성을 방지할 수 있다.

Description

믹싱 모듈

본 출원 신청은 2015년12월21일에 중국 특허청에 제출한 출원 번호가 201510967581.0, 발명의 명칭이 "믹싱 모듈"인 중국 특허 출원의 우선권으로서, 그 모든 내용은 인용을 통하여 본 출원에 결합되어 있다.

본 발명은 전자 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 믹싱 모듈에 관한 것이다.

믹서(Mixer)는 통신 시스템 및 정전식 터칭 시스템에 광범위하게 적용되는 것으로서, 믹서는 고주파의 접수 신호를 기본 주파수 신호로 변환시켜 후속의 신호 처리 모듈에서 더욱 쉽게 신호 처리를 완성할 수 있도록 한다. 통상적으로 믹서는 곱셈기를 통하여 실현되는 것으로서, 믹서는 접수 신호와 내부 신호를 곱셈한 결과를 생성할 수 있다. 또한, 믹서는 스위칭 믹서(Switching Mixer)를 통하여 실현될 수도 있는 바, 스위칭 믹서는 선형성이 높고 잡음이 낮은 등 장점을 가지고 있으며, 스위칭 믹서는 스위칭 신호의 제어를 받고 상기 스위칭 신호도 스위칭 주파수를 가지고 있다.

종래 기술에서, 고주파의 접수 신호를 기본 주파수 신호로 변환하기 위하여, 스위칭 신호의 스위칭 주파수는 통상적으로 접수 신호의 주파수와 동일하게 설정된다. 이에 따라, 스위칭 믹서는 접수 신호에 접수 신호와 동일 주파수의 방형파를 곱셈하는 것과 동일한 효과를 실현할 수 있고, 그중의 방형파는 내부 신호이다. 단, 방형파는 주파수 스펙트럼에서 비교적 높은 사이드 로브(Sidelobe)를 가지고 있고 또한 방형파는 기본 주파수 배가 포인트에서 하모닉(Harmonic)을 가지고 있기 때문에, 방형파의 사이드 로브 및 하모닉은 별도의 잡음을 도입하게 되어 통신 시스템 및 정전식 터칭 시스템의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 낮추게 된다. 따라서, 종래 기술에 대하여 개선할 필요가 있다.

본 발명에 따른 실시예는 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 믹싱 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 믹싱 모듈은

스위칭 신호에 의하여 제어되어 입력 신호를 접수하고 출력 신호를 생성하는 스위칭 믹서; 및

상기 스위칭 믹서에 커플링 결합되어 상기 스위칭 신호를 생성하는 변조 유닛; 을 포함하여 구성되되,

그중, 상기 스위칭 신호의 스위칭 주파수는 상기 입력 신호의 입력 주파수보다 높은 특정 배율의 관계를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는 상기 믹싱 모듈을 포함한 정전식 터칭 패널을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3 기술적 과제는 상기 믹싱 모듈을 포함한 통신 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 믹싱 모듈은 주파수가 입력 신호의 입력 주파수보다 훨씬 높은 스위칭 신호를 이용하여 스위칭 믹서를 제어하고 입력 신호에 대한 오버 샘플링을 수행함으로써 출력 신호의 주파수 스펙트럼 에너지가 더욱 집중되도록 하여 사이드 로브 혹은 하모닉의 도입으로 인한 별도 노이즈의 생성을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 믹서의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 스위칭 믹서의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 입력 신호 및 방형파 신호의 파형도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 믹싱 모듈의 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 델타-시그마 변조기의 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 스위칭 신호의 파형도이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예에서 제공하는 다른 스위칭 신호의 파형도이다.

본 발명의 목적, 기술적 방안 및 장점을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 이하 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 대하여 더 상세한 설명을 하도록 한다. 하기 구체적인 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명에 대한 한정이 아니다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1은 믹서(10)의 예시도이고, 도 2는 스위칭 믹서(20)의 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 믹서(10)은 곱셈기 MP를 포함하여 구성되고, 입력 신호 V_IN에 내부 신호 LO를 곱셈하여 출력 신호 V_OUT를 생성하는 바, 즉 출력 신호 V_OUT은 입력 신호 V_IN에 내부 신호 LO를 곱셈한 결과이다. 구체적으로 말하면, 믹서(10)은 스위칭 믹서(20)를 통하여 실현할 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 정방향 버퍼("+1"로 표시), 역방향 버퍼("-1"로 표시) 및 스위칭 유닛 SW를 포함하여 구성된다. 정방향 버퍼의 정방향 입력단 및 역방향 버퍼의 역방향 입력단은 입력 신호 V_IN을 접수하는데 사용되고, 스위칭 유닛 SW는 정방향 버퍼의 정방향 출력단 및 역방향 버퍼의 역방향 출력단에 커플링 결합되어 스위칭 신호 SC2에 의하여 제어되어 정방향 출력단 및 역방향 출력단 사이에서 스위칭되며, 스위칭 유닛 SW는 출력 신호 V_OUT를 생성한다. 바람직한 실시예에 있어서, 스위칭 신호 SC2는 두가지 서로 다른 신호 값을 가지고 있는 바, 예를 들면 스위칭 신호 SC2는 로직 1 혹은 로직 0 이거나 신호 값이 A 혹은 -A인 신호일 수 있다.

이에 따라, 스위칭 믹서(20)는 입력 신호 V_IN에 방형파를 곱셈하는 것과 동일한 효과를 실현할 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 도 3은 입력 신호 V_IN 및 방형파 신호 RCT의 파형도이다. 스위칭 믹서(20)의 출력 신호 V_OUT는 입력 신호 V_IN과 방형파 신호 RCT를 곱셈한 결과로 볼 수 있다. 다시 말하면, 내부 신호 LO가 방형파 신호 RCT일 때, 스위칭 믹서(20)는 믹서(10) 효과 즉 V_IN과 내부 신호 LO(방형파 신호 RCT)를 곱셈한 결과를 실현할 수 있다. 다른 방면에 있어서, 입력 신호 V_IN는 입력 주파수 f_IN을 가지고 있고, 입력 신호 V_IN를 기본 주파수로 변환하기 위하여, 방형파 신호 RCT의 주파수와 입력 주파수 f_IN을 동일하게 설정하여야 하는 바, 즉 스위칭 신호 SC2의 스위칭 주파수를 입력 주파수 f_IN과 동일하게 설정하여야 한다. 단, 이러한 방형파는 주파수 스펙트럼에서 비교적 높은 사이드 로브(Sidelobe)와 하모닉(Harmonic)등 문제로 인하여 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)가 비교적 낮게 된다.

따라서, 신호 대 잡음비를 향상시키기 위하여, 본 발명은 입력 신호 V_IN보다 더욱 높은 주파수를 가지는 스위칭 신호를 통하여 스위칭 믹서의 스위칭 유닛을 제어한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 믹싱 모듈(40)의 예시도이다. 믹싱 모듈(40)은 정전식 터칭 패널 혹은 통신 시스템에 적용될 수 있고, 믹싱 모듈(40)은 스위칭 믹서(400) 및 변조 유닛(402)을 포함하여 구성되며, 스위칭 믹서(400)는 입력 신호 V_IN을 접수하고 출력 신호 V_OUT4를 생성하며, 변조 유닛(402)은 스위칭 믹서(400)에 커플링 결합된다. 스위칭 믹서(400)는 스위칭 믹서(20)와 동일한 회로 구조를 가짐에 따라 동일한 부품은 동일한 부호를 사용하기 때문에 상세한 설명은 생략하도록 한다. 주의를 돌려야 할 것은, 스위칭 믹서(400)의 스위칭 유닛 SW는 스위칭 신호 SC4에 의하여 제어되며, 스위칭 신호 SC4는 변조 유닛(402)에서 생성된다. 주의를 돌려야 할 것은, 스위칭 신호 SC4의 스위칭 주파수는 입력 신호 V_IN의 입력 주파수 f_IN보다 훨씬 높은 주파수를 가진다. 바람직하게는, 스위칭 신호 SC4의 스위칭 주파수는 입력 신호 f_IN의 10배 이상이다. 이에 따라, 스위칭 믹서(400)의 출력 신호 V_OUT4는 입력 신호 V_IN이 오버 샘플링(Oversampling)을 거친 결과이고, 주파수 스펙트럼의 에너지가 더욱 집중적이며, 사이드 로브 혹은 하모닉의 도입으로 인한 별도 노이즈의 생성을 방지할 수 있고, 더 나아가서 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.

또한, 신호 대 잡음비를 더욱 향상시키기 위하여 믹싱 모듈(40)의 변조 유닛은 델타-시그마 변조(Delta-Sigma Modulator)를 통하여 실현할 수 있고, 델타-시그마 변조기는 노이즈 셰이핑(Noise Shaping)의 효과를 가지며, 노이즈의 에너지를 고주파 상태로 인상시켜 기본 주파수의 노이즈 에너지를 낮춤으로써 신호 대 잡음비를 더욱 향상시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도 5는 델타-시그마 변조기(502)의 예시도이다. 델타-시그마 변조기(502)는 변조 입력 신호 u를 접수하여 스위칭 신호 SC5를 생성하고, 스위칭 신호 SC5는 스위칭 믹서(400)의 스위칭 유닛 SW의 제어에 사용되며, 델타-시그마 변조기(502)는 뺄셈 유닛(520), 합계 유닛(522) 및 판단 출력 유닛(524)을 포함하여 구성된다. 뺄셈 유닛(520)은 변조 입력 신호 u를 접수하고 판단 출력 유닛(524)에 커플링 결합되어 스위칭 신호 SC5를 접수하여 뺄셈 신호를 생성하며, 뺄셈 신호는 변호 입력 신호 u와 스위칭 신호 SC5를 뺄셈한 결과이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 합계 유닛(522)은 덧셈 유닛("Σ"으로 표시) 및 버퍼링 유닛 REG를 포함하여 구성되고, 버퍼링 유닛 REG는 타이머 신호 CLK에 의하여 제어되며, 타이머 신호 CLK는 스위칭 신호 SC5의 스위칭 주파수에 관련되어, 스위칭 신호 SC5의 스위칭 주파수가 입력 신호 V_IN의 입력 주파수 f_IN보다 훨씬 크도록 한다.

일 실시예에 있어서, 판단 출력 유닛(524)은 두 개 레벨의 양자화기(2-level quantizer)를 구비하여 두 가지 서로 다른 신호 값의 스위칭 신호 SC5를 출력할 수 있다. 즉 스위칭 신호 SC5의 신호값음 A 혹은 -A일 수 있고, 스위칭 신호 SC5의 파형도는 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 신호 SC5는 스위칭 믹서(400)의 스위칭 유닛 SW를 제어하여 정방향 출력단 및 역방향 출력단 사이에서 스위칭 할 수 있다.

또한, 일 실시예에 있어서, 판단 출력 유닛(524)는 세개 레벨의 양자화기(3-level quantizer)를 구비하여 세가지 서로 다른 신호 값의 스위칭 신호 SC5를 출력할 수 있다. 즉 스위칭 신호 SC5의 신호값음 A, -A 혹은 0일 수 있고, 스위칭 신호 SC5의 파형도는 도 7에 도시된 바와 같다. 스위칭 신호 SC5의 신호 값이 A 혹은 -A일 경우, 스위칭 신호 SC5는 스위칭 믹서(400)의 스위칭 유닛 SW를 제어하여 정방향 출력단 및 역방향 출력단 사이에서 스위칭할 수 있고; 스위칭 신호 SC5의 신호 값이 0일 경우, 스위칭 신호 SC5는 스위칭 믹서(500)의 스위칭 유닛 SW를 현가 접속하도록 하여, 정방향 출력단 및 역방향 출력단과 모두 접속하지 않도록 할 수 있다.

또한, 사이드 로브 혹은 하모닉을 더욱 억제하기 위하여, 델타-시그마 변조기(502)가 접수한 변조 입력 신호 u는 주기성 신호(예를 들면 사인파, 코사인파, 방형파 혹은 삼각파 등)와 윈도우 함수의 곱셈 결과에 정비례할 수 있고, 그중 윈도우 함수는 실제적인 수요에 의하여 방형 윈도우, 삼각 윈도우, 핸 윈도우(Hann Window), 해밍 윈도우(Hamming Window), 블랙맨 윈도우(Blackman Window), 코사인 윈도우 혹은 가우시안 윈도우 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 믹싱 모듈은 변조 유닛을 이용하여 스위칭 주파수가 입력 신호의 입력 주파수보다 훨씬 높은 스위칭 신호를 생성하고, 이를 이용하여 스위칭 믹서의 스위칭 유닛을 제어함으로써, 출력 신호의 주파수 스펙트럼 에너지가 더욱 집중되도록 하여 사이드 로브 혹은 하모닉의 도입으로 인한 별도 노이즈의 생성을 방지할 수 있다. 더 나아가서, 델타-시그마 변조기를 이용하여 노이즈 셰이핑을 거친 고주파의 스위칭 신호를 생성하고, 더 나아가서 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.

주의를 돌려야 할 것은, 상기 실시예는 본 발명의 개념을 설명하고자 한 것일 뿐, 본 분야의 기술자는 이에 대하여 다양한 수정을 거칠 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 델타-시그마 변조기(502)는 1급의 델타-시그마 변조기일 수 있고, 또한 2급, 3급 혹은 더 높은 등급의 델타-시그마 변조기일 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범위에 소속된다. 또한, 델타-시그마 변조기는 아날로그 혹은 디지털 변조 입력 신호를 접수할 수 있고, 델타-시그마 변조기는 또한 아날로그 혹은 디지털 스위칭 신호를 생성할 수 있으며, 델타-시그마 변조기의 합계 유닛은 구체적인 상황에 의하여 적분기를 이용하여 실현할 수 있고, 이는 모두 본 발명의 범위에 소속된다. 또한, 델타-시그마 변조기는 구체적인 상황에 의하여 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Convertor, ADC) 혹은 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Convertor, DAC)를 포함할 수 있고, 이는 또한 본 발명의 범위에 소속된다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 믹싱 모듈은 주파수가 입력 신호의 입력 주파수보다 훨씬 높은 스위칭 신호를 이용하여 스위칭 믹서를 제어하고 입력 신호에 대한 오버 샘플링을 수행함으로써 출력 신호의 주파수 스펙트럼 에너지가 더욱 집중되도록 하여 사이드 로브 혹은 하모닉의 도입으로 인한 별도 노이즈의 생성을 방지할 수 있다. 더 나아가서, 델타-시그마 변조기를 이용하여 노이즈 셰이핑을 거친 고주파의 스위칭 신호를 생성하고, 더 나아가서 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.

상기에서 설명한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명에 대한 한정은 아니고, 본 발명의 정신 및 원칙 범위 내에서의 임의 수정, 동등 교체 및 개선은 모두 본 발명의 보호 범위내에 포함되어야 한다.

Claims

스위칭 신호에 의하여 제어되어 입력 신호를 접수하고 출력 신호를 생성하는 스위칭 믹서; 및
상기 스위칭 믹서에 커플링 결합되어 상기 스위칭 신호를 생성하는 변조 유닛; 을 포함하여 구성되되,
그중, 상기 스위칭 신호의 스위칭 주파수는 상기 입력 신호의 입력 주파수보다 높은 특정 배율의 관계를 가지고,
상기 변조 유닛은 델타-시그마 변조기이고, 상기 델타-시그마 변조기는,
변조 입력 신호와 상기 스위칭 신호에 의하여 뺄셈 신호를 생성하는 뺄셈 유닛;
상기 뺄셈 유닛과 커플링 결합되어 상기 뺄셈 신호를 접수하여 합계 신호를 생성하는 합계 유닛; 및
상기 합계 유닛과 상기 뺄셈 유닛과 커플링 결합되어 상기 스위칭 신호를 출력하는 판단 출력 유닛; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 믹서는,
입력 신호를 접수하는 정방향 입력단; 및 정방향 출력단; 을 포함하여 구성되는 정방향 버퍼;
입력 신호를 접수하는 역방향 입력단; 및 역방향 출력단; 을 포함하여 구성되는 역방향 버퍼; 및
상기 정방향 출력단 및 상기 역방향 출력단에 커플링 결합되고, 상기 스위칭 신호에 의하에 제어되며 상기 출력 신호를 출력하는 스위칭 유닛; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항에 있어서,
상기 합계 유닛은 덧셈 유닛과 버퍼링 유닛을 포함하여 구성되고, 그중,
상기 덧셈 유닛은 상기 뺄셈 유닛과 상기 버퍼링 유닛의 출력단에 커플링 결합되고,
상기 버퍼링 유닛의 출력단은 상기 덧셈 유닛과 상기 판단 출력 유닛과 커플링 결합되고, 타이머 신호에 의하여 제어되며, 상기 타이머 신호의 주파수는 상기 스위칭 신호의 스위칭 주파수와 관련되는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항에 있어서,
상기 변조 입력 신호는 윈도우 함수와 관련되는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제4항에 있어서,
상기 윈도우 함수는 방형 윈도우, 삼각 윈도우, 핸 윈도우(Hann Window), 해밍 윈도우(Hamming Window), 블랙맨 윈도우(Blackman Window), 코사인 윈도우 혹은 가우시안 윈도우 중 하나인 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제5항에 있어서,
상기 변조 입력 신호는 주기성 신호와 상기 윈도우 함수의 곱셈 결과와 관련되는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제6항에 있어서,
상기 주기성 신호는 사인파, 코사인파, 방형파 혹은 삼각파 중 하나인 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 신호는 두 가지 서로 다른 신호 값의 신호를 가지는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 신호는 세 가지 서로 다른 신호 값의 신호를 가지는 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 주파수는 상기 입력 주파수의 10배와 같거나 그 이상인 것을 특징으로 하는 믹싱 모듈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 믹싱 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정전식 터칭 패널.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 믹싱 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
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