KR102206548B1

KR102206548B1 - 위성 방송 수신기

Info

Publication number: KR102206548B1
Application number: KR1020190089059A
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-01-22

Abstract

본 발명은 위성 방송 수신기에 관한 것으로, RF 입력단으로부터 수신되는 신호를 소정의 주파수를 기준으로 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호로 분리하여 출력하는 다이플렉서를 포함하여 하모닉의 원인이 되는 저주파 대역 신호를 1차적으로 감쇄하고, 다이플렉서 출력단에 혼신제거회로를 연결함으로써, 다이플렉서로부터 출력되는 상기 고주파 대역 신호에서 하모닉을 일으키는 원인 주파수 성분을 제거하여 능동소자에 의해 유입되는 하모닉 발생을 최소화시킬 수 있다. 이에 의해, 2채배 3채배 하모닉 주파수에 의한 혼신성능을 향상시킬 수 있다.

Description

위성 방송 수신기{SATELLITE BROADCASTING RECEIVER}

본 발명은 위성 방송 수신기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주파수 혼신 제거 성능을 가진 위성 방송 수신기에 관한 것이다.

위성으로부터 송출되는 극초단파는 옥외의 다운 컨버터 모듈로 수신되어 주파신호로 주파수 변환된 다음, 위성 방송 수신모듈로 입력된다. 이렇게 위성 방송 수신모듈로 입력된 고주파신호는 내부의 믹서단 및 복조단에서 각각 중간주파변환 및 복조되어 베이스밴드의 디지털 위성방송 영상신호 및 음성신호와 디지털데이터로 출력된다.

도 1은 종래 위성 방송 수신모듈의 구조를 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래 위성 방송 수신모듈은 안테나로 입력되는 고주파 신호를 필터링하는 입력필터회로(1), 입력필터회로(1)를 통해 출력되는 신호를 저잡음 증폭하는 LNA(Low Noise Amplifer, 2), 및 LNA에서 출력되는 RF 신호를 채널제어신호에 대응하여 채널 튜닝하는 튜너(3)를 포함한다.

그런데, 위성 방송 수신모듈에 입력되는 RF 신호는 능동소자 예컨대, LNA(2) 또는 튜너(3) 등을 통과하면서 하모닉(Harmonic) 성분이 생성되고, 이러한 하모닉 성분으로 인해 열화되는 IF 대역이 존재한다. 이에 의해, 열화되는 IF 대역 채널의 혼신의 문제가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하모닉의 원인주파수 성분을 제거함으로써 혼신성능이 개선된 위성 방송 수신기를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다이플렉서와 RF 스위치 사이에 혼신제거회로를 배치하여 다이 혼신제거회로를 통해 하모닉의 원인주파수 성분을 효과적으로 제거하는 위성 방송 수신기를 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성 방송 수신기는 RF 입력단으로부터 수신되는 신호를 소정의 주파수를 기준으로 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호로 분리하여 출력하는 다이플렉서를 포함하여 하모닉의 원인이 되는 저주파 대역 신호를 1차적으로 감쇄하고, 다이플렉서 출력단에 혼신제거회로를 연결함으로써, 다이플렉서로부터 출력되는 상기 고주파 대역 신호에서 하모닉을 일으키는 원인 주파수 성분을 제거하여 능동소자에 의해 유입되는 하모닉 발생을 최소화시킬 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기는 제거하고자 하는 하모닉 원인 주파수 대역에 따라 LC 트랩 필터, 하이 패스 필터(High Pass Filter), 및 밴드 리젝션 필터(Band Rejection Filter) 중 적어도 하나 또는 복수 개를 조합하여 혼신제거회로를 구성한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 위성 방송 수신기는 혼신제거회로를 통해 하모닉 발생의 원인주파수 성분을 제거함으로써 능동소자에 의한 하모닉 영향을 최소화할 수 있다. 본 발명에 의한 위성 방송 수신기는 다이플렉서와 RF 스위치 사이에 혼신제거회로를 배치함으로써 다이플렉서와 혼신제거회로 2단계를 거치면서 하모닉의 원인 주파수 성분을 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 종래 위성 방송 수신모듈의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼신제거회로의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 소정의 주파수 대역을 하모닉 원인 주파수 영역으로 하여 설계한 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기에서의 신호의 변화를 설명하기 위한 일 예를 도시한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기는 다이플렉서(Diplexer, 10), RF 스위치(20), 저잡음 증폭기(30), 및 혼신제거회로(40)를 포함한다.

다이플렉서(10)는 RF 입력단으로부터 수신되는 신호를 소정의 주파수를 기준으로 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호로 분리하여 출력한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다이플렉서(10)는 고주파 대역 신호를 통과시키는 하이 패스 필터(HPF, 11)와 저주파 대역 신호를 통과시키는 로우패스필터(LPF, 12)를 포함하는 구조를 갖는다. 여기서, 고주파와 저주파 대역을 분리하는 기준이 되는 주파수는 수신하고자 하는 위성 방송 채널들의 주파수 대역에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예컨대, 수신하고자 하는 채널의 방송 신호들이 1.0Ghz에서 3.3Ghz 의 주파수를 가진다면 중간 정도의 2.1~2.2 Ghz 의 값중에서 분리의 기준이 되는 주파수를 설정할 수 있다.

RF 스위치(20)는 제어신호에 따라 다이플렉서(10)를 통해 출력되는 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호를 스위칭하여 출력한다. 여기서, 제어신호는 채널제어신호 즉, 사용자의 채널 선택 신호에 대응하여 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호를 선택하는 제어신호를 의미한다. RF 스위치(20)의 제어신호는 후술할 제어부(60)로부터 인가된다.

저잡음 증폭기(30)는 RF 스위치(20)의 출력단에 연결되어 RF 스위치(20)를 통해 출력되는 RF 신호를 저잡음 증폭한다.

혼신제거회로(40)는 다이플렉서(10)와 RF 스위치(20) 사이에 연결되어, 다이플렉서(10)로부터 출력되는 고주파 대역 신호에서 적어도 하나의 소정의 주파수 성분을 제거한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 혼신제거회로(40)는 다이플렉서(10)와 RF 스위치(20) 사이의 고주파 대역 신호 라인에 설치된다. 여기서, 혼신제거회로(40)가 제거하는 소정의 주파수 성분은 채널 방송신호를 방해하는 하모닉 신호의 원인주파수 성분을 의미한다. 하모닉 신호의 원인주파수 성분은 저주파 대역의 신호로서, 능동소자를 통과하면 2채배, 3채배 하모닉 성분의 신호를 생성한다. 이러한 하모닉 성분은 고주파 대역의 채널 신호를 방해하여 혼신을 일으킨다.

혼신제거회로(40)는 LC 트랩 필터, 하이 패스 필터(High Pass Filter), 및 밴드 리젝션 필터(Band Rejection Filter) 중 적어도 하나를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼신제거회로(40)의 일 예를 도시한 것이다. 도 3의 (a)는 하이 패스 필터, (b)는 LC 트랩 필터와 하이 패스 필터가 결합된 형태, (c)는 LC 트랩 필터와 하이 패스 필터가 각각 2개씩 결합된 구조를 갖는다.

도 3의 (a)의 혼신제거회로(40a)는 특정의 주파수영역을 컷오프시켜 통과시키기 위해 커패시터(C1,C2)와 인덕터(L1)로 구성된 하이 패스 필터 구조를 갖는다.

도 3의 (b)의 혼신제거회로(40b)는 특정의 주파수영역을 컷오프시켜 통과시키기 위한 커패시터(C5,C6)와 인덕터(L3)로 구성된 하이 패스 필터와, 하이 패스 필터의 컷오프 주파수의 슬로프를 예리하게 만들어주기 위해 커패시터(C3)와 커패시터 사이에 접속되는 커패시터(C4)와 인덕터(L1)로 구성된 LC 트랩 회로로 하모닉 원인 주파수 성분을 제거하는 트랩을 형성하게 구성한다.

도 3의 (c)의 혼신제거회로(40c)는 도 3의 (b)의 혼신제거회로(40b)가 2개 연결된 구조로서, 2~3개의 하모닉 원인 주파수 대역의 성분을 제거할 수 있다.

혼신제거회로(40)는 제거 대상이 되는 하모닉 원인 주파수 값, 대역, 및 개수 등에 따라서 위 필터 소자들을 다양하게 조합하여 설계할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기는 튜너(50)와 제어부(60)를 더 포함한다.

튜너(50)는 채널제어신호에 따라 저잡음 증폭기(30)에서 출력되는 RF 신호에서 대응하는 채널 신호를 튜닝하여 출력한다.

제어부(60)는 사용자의 채널 선택 신호에 대응하여 튜너(50)에 채널제어신호를 출력하여 튜너(50)가 해당 채널에 대응하는 주파수 신호를 처리하여 출력하도록 한다. 또한, 제어부(60)는 사용자의 채널 선택 신호에 대응하여 RF 스위치(20)에 제어신호를 출력하여 RF 스위치(20)가 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호를 선택적으로 출력하도록 제어한다. 예컨대, 사용자가 채널 13을 선택한 경우, 채널 13의 주파수가 저주파 대역이라면 제어부(60)는 RF 스위치(20)가 저주파 대역의 신호를 출력하도록 스위칭 제어 신호를 출력하고, 튜너(50)에 채널 13에 대응하는 주파수를 튜닝하도록 채널 제어 신호를 출력한다. 제어부(60)는 메인보드, 마이컴, 또는 튜너(50) 등에 제어 알고리즘 등으로 구현 가능하다.

한편, 혼신제거회로(40)는 제어부(60)의 제어신호에 대응하여 온오프 동작되도록 구현될 수 있다. 혼신제거회로(40)는 고주파 대역 신호 라인에 연결되어 있기 때문에, 사용자의 선택 채널이 저주파 대역인 경우에는 오프시켜 미동작시킬 수 있다. 제어부(60)는 사용자의 채널 선택 신호에 대응하여 혼신제거회로(40)에 온 오프 제어 신호를 출력할 수 있다.

또한, 혼신제거회로(40)는 고정된 주파수 성분을 제거하도록 설계될 수도 있으나, 제거 타겟 주파수 성분을 선택하거나 가변할 수 있는 구조로 설계될 수도 있다. 예를 들어, 사용자의 채널 선택 신호에 대응하여 제거하고자 하는 타켓 주파수 성분을 선택하거나 가변하도록 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4의 (a)는 도 2의 다이플렉서(10)에 입력되는 다이플렉서(10) 전단의 신호의 예를 개념적으로 도식화한 것이다. 도 4의 (a) 내지 (d)에서 x축은 신호의 주파수, y축은 신호의 dB을 의미한다. 도 4에서 설명의 편의를 위해 신호를 크기와 주파수만을 화살표로 도식화하여 표현하였으나 실제로는 일정 대역폭(bandwidth)를 가진 신호이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 다이플렉서(10)에 입력되는 신호 중에는 하모닉 원인주파수 성분에 해당하는 신호 f1과, 하모닉에 의해 영향받는 소정의 채널 주파수 신호 f2 신호가 함께 포함되어 입력된다. 전술한 바와 같이 하모닉 원인 주파수 성분인 f1 신호는 저주파 대역의 신호이고, 하모닉 성분에 의해 방해받는 f2 신호는 고주파 대역의 신호이다. 도 4의 (b)는 다이플렉서(10)의 하이 패스 필터의 후단에서 출력되는 신호의 예를 도시한 것이다. 다이플렉서(10)의 하이 패스 필터를 통과하면 저주파 대역의 하모닉 원인 주파수 f1 성분이 1차적으로 15dB 정도 감쇄한다.

도 4의 (c)는 도 2의 혼신제거회로(40)를 통과한 신호를 도식화하여 표현한 것이다. 도 4의 (c)를 참조하면, 혼신제거회로(40)를 통과한 하모닉 원인 주파수 f1의 세기가 70dB 정도 감쇄한 걸 확인할 수 있다. 도 4의 (c)의 신호의 형태는 도 3의 (b)의 혼신제거회로(40b)가 사용되는 경우의 출력일 수 있으며, 하모닉 원인 주파수 f1 이상의 주파수영역을 컷오프시켜 통과시키기 위한 커패시터(C5,C6)와 인덕터(L3)로 구성된 하이 패스 필터와, 하이 패스 필터의 컷오프 주파수의 슬로프를 예리하게 만들어주기 위해 커패시터(C3)와 커패시터 사이에 접속되는 커패시터(C4)와 인덕터(L1)로 f1의 하모닉 원인 주파수 성분을 제거하는 트랩을 형성한다.

도 4의 (d)는 도 2의 튜너(50)를 통과한 신호를 도식화하여 표현한 것이다. 도 4의 (d)를 참조하면, 채널 제어 신호에 대응하는 f2 신호는 그대로 출력되는 반면, 하모닉 원인 주파수 성분 f1은 매우 낮게 감쇄되었으며, f1에 의한 하모닉 신호도 매우 낮게 나타난 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 RF 스위치(20) 전단에서 하모닉 원인 주파수를 미리 제거함으로써, 튜너(50) 후단에서 발생하는 하모닉 영향을 최소화하여 고성능의 혼신 방지 기능을 갖는다.

이하에서는 일본 위성 방송 신호를 일 예로 하여 혼신 방지 기능을 가진 위성 방송 수신기에 대해 설명하기로 한다.

아래 표 1은 일본 위성 방송의 채널에서 하모닉 원인 주파수 채널과 2채배, 3채배 하모닉 영향을 받는 채널을 예시한 것이다.

위 표 1을 보면, BS1 채널의 주파수가 1049.48Mhz로서, 3채배 하모닉에 의해 CS19와 CS21이 방해받고, BS19 채널의 주파수가 1394.72Mhz로서, 2채배 하모닉에 의해 CS1과 CS3 채널이 방해받는다. 또한, BS21 채널 신호는 CS5, CS7 채널에 하모닉 영향을 끼치며, BS23 채널 신호는 CS9, CS11에 하모닉 영향을 미치고, CS2는 1613Mhz 로서 CS23 채널에 2채배 하모닉 영향을 준다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위성 방송 수신기는 1049.48Mhz, 1394.72Mhz~1471.44Mhz, 1613Mhz 영역 주변을 하모닉 원인 주파수 영역으로 설정하여, 해당 주파수 대역의 성분을 제거할 수 있도록 혼신제거회로(40)를 설계한다. 하모닉 원인 주파수 영역은 1.0Ghz~ 1.1Ghz 사이, 1.3Ghz ~1.5Ghz 사이의 주파수 성분, 1.6Ghz~1.7Ghz의 주파수 성분을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 도 3의 (c)의 혼신제거회로(40c)의 형태가 3개의 하모닉 원인 주파수 대역의 신호를 제거하기 위해 적용될 수 있다.

도 5는 1Ghz, 1.3Ghz~1.5Ghz, 1.6Ghz 영역을 제거해야 할 하모닉 원인 주파수 영역으로 하여 설계한 위성 방송 수신기에서 신호의 변화를 설명하기 위한 일 예를 도시한 것이다.

도 5의 (a)는 다이플렉서(10) 전단에 입력되는 신호를 도시한 것이다. 도 5의 (a)를 참조하면, RF 입력단을 통해 입력된 신호의 세기는 주파수대역에 따라 약간의 차이만 있을 뿐 입력신호의 세기는 거의 유사하다.

도 5의 (b)는 혼신제거회로(40c) 전단에 입력되는 신호(B)를 다이플렉서(10) 전단의 신호(A)와 비교하기 위해 도시한 것이다. 본 실시예에서 다이플렉서(10)는 2.2Ghz를 기준으로 신호를 분리하는 것을 일 예로 설명한다. 도 5의 (b)를 참조하면, 다이플렉서(10)의 하이 패스 필터를 통과한 신호(B)는 다이플렉서(10) 전단의 신호(A)에 비해 2.2Ghz 이하의 저주파 대역의 신호의 크기가 15dB 정도 감소한 것을 확인할 수 있다. 이렇게 다이플렉서(10)의 하이 패스 필터에 의해 하모닉 원인 주파수 성분이 감쇄가 일어나서 하모닉 영향을 어느 정도는 줄일 수 있다.

도 5의 (c)는 혼신제거회로(40c) 후반에 입력되는 신호(C)를 다이플렉서(10) 전단의 신호(A), 혼신제거회로(40c) 전단에 입력되는 신호(B)와 비교하기 위해 도시한 것이다. 도 5의 (c)를 참조하면, 혼신제거회로(40c)를 통과하여 출력된 RF 신호는 1Ghz 주변과, 1.3Ghz~1.5Ghz 대역, 1.6Ghz 주변 대역에 트랩이 형성되어 해당 하모닉 원인 주파수 성분이 70dB 정도 상당부분 감쇄된 것을 확인할 수 있다. 혼신제거회로(40c)를 통해 출력된 신호들은 능동소자인 저잡음 증폭기(30)와 튜너(50)를 통과한 후에는 하모닉 신호를 생성하는데, 혼신을 일으키는 원인이 되는 주파수 대역의 신호들이 이미 혼신제거회로(40)를 통해 제거되었으므로 하모닉 영향은 최소화될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 다이플렉서(10)와 RF 스위치(20) 사이에 혼신제거회로(40)를 연결함으로써, 다이플렉서(10)에서 출력되는 고주파 대역 신호에서 하모닉을 일으키는 원인 주파수 성분을 미리 제거하여 하모닉에 의한 채널 혼신을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 위성 방송 수신기는 튜너모듈, 셋탑박스나 TV 등 위성 방송 신호를 수신하는 수신모듈이나 장치로 구현될 수 있다.

한편, 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 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 입력필터 2: LNA
3: 튜너 10: 다이플렉서
11: 하이 패스 필터 12: 로우 패스 필터
20: RF 스위치 30: 저잡음 증폭기
40: 혼신제거회로 50: 튜너
60: 제어부

Claims

RF 입력단으로부터 수신되는 RF 신호를 소정의 주파수를 기준으로 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호로 분리하여 출력하는 다이플렉서;
상기 다이플렉서를 통해 출력되는 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호를 스위칭하여 출력하는 RF(Radio Frequency) 스위치;
상기 RF 스위치와 연결되어 상기 RF 스위치를 통해 출력되는 RF 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기; 및
상기 다이플렉서와 상기 RF 스위치 사이에 연결되어 상기 다이플렉서로부터 출력되는 상기 고주파 대역 신호에서 적어도 하나의 소정의 주파수 성분을 제거하기 위한 혼신제거회로를 포함하고;
상기 RF 스위치는 사용자의 채널선택에 대응하는 제어신호에 따라 상기 다이플렉서를 통해 출력되는 고주파 대역 신호와 저주파 대역 신호 중 어느 하나를 출력하도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제1항에 있어서,
상기 혼신제거회로는 LC 트랩 필터, 하이 패스 필터(High Pass Filter), 및 밴드 리젝션 필터(Band Rejection Filter) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제2항에 있어서,
채널제어신호에 따라 상기 저잡음 증폭기에서 출력되는 RF 신호에서 대응하는 채널 신호를 튜닝하여 출력하는 튜너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
삭제
제3항에 있어서,
상기 혼신제거회로는 상기 다이플렉서와 상기 RF 스위치 사이의 고주파 대역 신호 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제3항에 있어서,
상기 혼신제거회로는 제어신호에 대응하여 온오프 동작되는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제3항에 있어서,
상기 혼신제거회로는 제어신호에 대응하여 제거되는 적어도 하나의 상기 소정의 주파수 성분이 선택되거나 가변되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제1항 내지 제3항, 제5항, 제6항 및 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 혼신제거회로에 의해 제거되는 상기 소정의 주파수 성분은 타 채널 방송신호를 방해하는 하모닉 신호의 원인주파수 성분인 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제8항에 있어서,
상기 소정의 주파수 성분은 1.0Ghz~ 1.1Ghz 사이의 주파수 성분, 1.3Ghz ~1.5Ghz 사이의 주파수 성분, 1.6Ghz~1.7Ghz의 주파수 성분 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제8항에 있어서,
상기 채널제어신호와 상기 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.
제8항에 있어서,
상기 다이플렉서는 2.2Ghz를 기준으로 고주파 대역 신호를 통과시키는 하이패스필터와, 저주파 대역 신호를 통과시키는 로우패스필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 방송 수신기.