KR19980024616A - 다중값 ｆｓｋ 복조 윈도우 비교기 - Google Patents

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Abstract

다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 MSB 비교기, LSB 비교기, 수신 전계 강도 검출기 및 기준 전압 발생 회로를 포함한다. MSB 비교기는 최소한 무선 주파수의 주파수 편이의 극성을 판정한다. LSB 비교기는 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정한다. 수신 전계 강도 검출기는 무선 신호의 강도를 검출하고 이 검출된 강도에 대응하는 신호를 출력한다. 기준 전압 발생 회로는 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압에 따라 LSB 비교기의 기준 전압을 변경한다. 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 크지 않으면, 기준 전압 발생 회로로부터의 기준 전압은 변한다.

Description

다중값 ＦＳＫ 복조 윈도우 비교기
본 발명은 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기, 특히 수신 전계가 약할 때 감도를 개선할 수 있는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 4값 FSK 복조 무선부를 도시하는 블록도이다.
안테나(1)에 의해 수신된 무선 신호는 무선 증폭부(2)에 의해 증폭된다. 최종 FM 복조 신호의 주파수 편이 데이터는 복조부(3) 내에서 쿼드러쳐 검출 회로(quadrature detection circuit)에 의해 아날로그 전압값으로 변환된다. 복조된 아날로그 전압값은 도 2에 도시된 입/출력 특성을 갖는 MSB 비교기(4) 및 도 3에 도시된 입/출력 특성을 갖는 LSB 비교기(5)에 의한 MSB 및 LSB로 구성되는 2-비트 디지털 병렬 데이터로 변환된다. MSB는 주파수 편이의 극성을 판정하므로써 얻어진 결과이다. LSB는 주파수 편이의 절대값의 크기를 판정하므로써 얻어진 결과이다.
도 4a, 4b 및 4c는 종래의 MSB 및 LSB 비교기들의 동작과 복조 신호를 도시하는 그래프이다.
주파수 편이의 극성을 판정하기 위해서, MSB 비교기(4)는 파형 중심에 대응하는 레벨 VREF로 설정된 기준 레벨을 갖는다. 주파수 편이의 크기를 판정하기 위해서, LSB 비교기(5)는 데이터 10 및 11에 대응하는 복조 신호 전압들 간의 중간값에 대응하는 레벨 VH로 설정된 기준 레벨, 및 데이터 1 및 0에 대응하는 복조 신호 전압들 간의 중간값에 대응하는 레벨 VL로 설정된 기준 레벨을 갖는다.
도 5는 종래의 FM 변조 회로의 일반적인 S/N 특성을 도시하는 그래프이다.
RF 신호 입력 레벨이 충분히 높으면, 복조 신호 레벨은 일정하다. 그러나, RF 신호 입력 레벨이 소정 레벨 (즉, VTH)보다 낮아지면, 복조 신호 레벨은 레벨 VREF를 중심으로 감소한다. 도 6은 종래의 RF 신호 입력 레벨과 비교기 기준 레벨 사이의 관계를 설명하는 타이밍도이다.
이러한 종래 FSK 복조 비교기에서는, LSB 비교기 기준 레벨이 RF 신호 입력의 크기와 무관하게 일정한 전압으로 남아 있기 때문에, RF 신호 입력이 클 때 얻어진 복조 신호 진폭 전압과 LSB 비교기 기준 레벨 간의 관계는 RF 신호 입력이 작을 때 얻어진 복조 신호 진폭 전압과 LSB 비교기 기준 레벨 간의 관계와 다르다. 이는 RF 신호 입력이 소정 레벨보다 작을 때 LSB 비교기가 정확한 신호 판정을 수행할 수 없음을 나타낸다.
본 발명은 상기 상황을 고려하여 만들어졌고, 그 목적으로서, 수신 전계가 약할 때 LSB 비교기 기준 레벨이 복조 신호 진폭 변화에 따르게 하는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기를 제공하여, 복조 신호와 LSB 비교기 기준 레벨 간의 위치 관계를 일정하게 유지시키므로써 수신 감도를 개선시킨다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 특징에 따르면, 최소한 무선 주파수의 주파수 편이의 극성을 판정하기 위한 MSB 비교기, 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정하기 위한 LSB 비교기, 무선 신호의 강도를 검출하고 이 검출된 강도에 대응하는 신호를 출력하기 위한 수신 전계 강도 검출기, 및 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압에 따라 LSB 비교기의 기준 전압을 변경시키기 위한 기준 전압 발생 회로를 포함하는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기가 제공되고, 여기에서 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않으면, 기준 전압 발생 회로로부터의 기준 전압은 변한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 제1 특징의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 점으로 LSB 비교기의 기준 전압을 변화시키도록 기준 전압 발생 회로가 설계된다는 특징이 있다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 제1 특징의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 방향으로 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압에 비례하는 DC 전압 만큼 LSB 비교기의 기준 전압을 변화시키도록 기준 전압 발생 회로가 설계된다는 특징이 있다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 제1 특징의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 방향으로 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압의 변동량에 비례하는 DC 전압 만큼 LSB 비교기의 기준 전압을 변화시키도록 기준 전압 발생 회로가 설계된다는 특징이 있다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 제1 특징의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 방향으로, 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압과는 무관하게 선정된 전압 만큼 LSB 비교기의 기준 전압을 변화시키도록 기준 전압 발생 회로가 설계된다는 특징이 있다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 제1 특징의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 LSB 비교기가 복수개의 입력 단자, 복수개의 기준 전압 입력 단자 및 복수개의 판정 출력 단자를 갖고 있고, 다중값 판정을 수행하기 위해서 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정하도록 설계된다는 특징이 있다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 제1 특징의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기가 8값 FSK 복조 윈도우 비교기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기에 따르면, 수신 전계가 약할 때 LSB 비교기 기준 레벨이 복조 신호 진폭 변화에 따르기 때문에, 복조 신호와 비교기 기준 레벨 간의 위치 관계는 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 배치로 인해, 종래에는 신호 수신이 될 수 없는 약한 수신 전계에서도 신호가 수신될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 많은 목적, 특징 및 장점들은 본 발명의 원리를 채택하는 양호한 실시예들이 예시된 예들에 의해 도시되는 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하므로써 본 분야의 숙련자들에게 명백해진다.
도 1은 종래의 4값 FSK 복조 무선부의 전체적 배치를 도시하는 블록도.
도 2는 종래의 MSB 비교기의 입/출력 특성을 도시하는 그래프.
도 3은 종래의 LSB 비교기의 입/출력 특성을 도시하는 그래프.
도 4a, 4b 및 4c는 종래의 MSB 및 LSB 비교기들의 동작과 복조 신호를 도시하는 그래프.
도 5는 종래의 FM 변조시에 S/N 특성을 도시하는 그래프.
도 6은 종래의 RF 신호 입력 레벨과 비교기 기준 레벨 사이의 관계를 설명하는 타이밍도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 4값 FSK 복조 무선부를 도시하는 블록도.
도 8은 도 7에 도시된 실시예에서 기준 전압 발생 회로를 도시하는 회로도.
도 9는 도 8에 도시된 회로에 사용된 V-I 증폭기의 입력 특성을 도시하는 그래프.
도 10은 도 1에 도시된 수신 전계 강도 검출기의 입/출력 특성을 도시하는 그래프.
도 11은 도 8에 도시된 기준 전압 발생 회로의 입/출력 특성을 도시하는 그래프.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기준 전압 발생 회로를 도시하는 회로도.
도 13A 및 13B는 도 12에 도시된 기준 전압 발생 회로의 입/출력 특성을 도시하는 그래프.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 8값 FSK 복조 무선부를 도시하는 블록도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 안테나
2 : 무선 증폭부
3 : 복조부
4 : MSB 비교기
5 : LSB 비교기
6 : 수신 전계 강도 검출기
7 : 기준 전압 발생 회로
13 : 전압 비교기
14 : V-I 증폭기
이하, 본 발명의 몇가지 양호한 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 기술된다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 4값 FSK 복조 무선부를 도시하는 블록도이다.
안테나(1)에 의해 수신된 FM 변조 신호는 무선 증폭부(2)에 의해 증폭되고 복조부(3)에 의해 복조된다. MSB 비교기(4) 및 LSB 비교기(5)는 제어부(28)에 의해 판독될 수 있는 파형으로 복조 신호를 변환한다. MSB 비교기(4)는 1개의 입력 단자, 1개의 기준 전압 입력 단자 및 1개의 판정 출력 단자를 갖고 있고, 다중값 판정을 수행하기 위해 무선 주파수의 주파수 편이의 극성을 판정하도록 설계된다. LSB 비교기(5)는 2개의 입력 단자, 2개의 기준 전압 입력 단자 및 1개의 판정 출력 단자를 갖고 있고, 다중값 판정을 수행하기 위해 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정하도록 설계된다.
무선 증폭부(2)에 의해 증폭되고 복조부(3)로 송신된 신호는 또한 수신 전계 강도 검출기(6)으로 보내진다. 수신 전계 강도 검출기(6)은 도 10에 도시된 신호 진폭과 입/출력 특성에 따라 기준 전압 발생 회로(7)에 DC 전압 신호를 출력한다.
도 8의 블록도에 도시된 바와 같이, 기준 전압 발생 회로(7)은 전압 비교기(13), V-I 증폭기(14), VTH 바이어스(17), VREF바이어스(12), 스위치(15 및 16), 정전류원(8 및 11), 및 저항(9 및 10)을 포함한다.
V-I 증폭기(14)는 도 9에 도시된 입/출력 특성을 갖는다. 전압 비교기(13)은 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH와 같거나 클 때 HIGH 신호를 출력하고, 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH보다 작을 때 LOW 신호를 출력하는 특성을 갖는다. 스위치(15 및 16)들 각각은 HIGH 신호 수신시에 턴오프되고, LOW 신호 수신시에 턴온되는 특성을 갖는다.
본 발명의 이러한 실시예의 동작은 다음 도 8을 참조하여 설명된다.
수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH와 같거나 크면, HIGH 신호는 전압 비교기(13)로부터 출력되고, 스위치(15 및 16)들은 턴오프된다. 결과적으로, 정전류 Io는 저항(9 및 10)을 흐르고, VH및 VL은 정전압이 된다. 이에 반해, 무선 신호의 전계 강도가 감소되고, 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH보다 낮아지면, LOW 신호는 전압 비교기(13)로부터 출력되고, 스위치(15 및 16)들은 턴온된다. 그 다음, V-I 증폭기(14)는 레벨 VTH에 대한 차 전압을 전류로 변환시키고, 저항(9 및 10)들 사이를 흐르는 전류는 감소된다. 따라서, 저항(9 및 10)들 사이의 전위차는 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 감소됨에 따라 감소된다.
이런 식으로, 기준 전압 발생 회로(7)은 도 11에 도시된 입/출력 특성을 갖도록 설계되므로, 수신 전계가 약할 때의 복조 신호 진폭 변화에 따라, LSB 비교기(5)의 비교기 기준 레벨은 최대 복조 신호 진폭과 비교기 기준 레벨 간의 위치 관계를 일정하게 유지하도록 변한다.
도 12에 도시된 기준 전압 발생 회로(7)의 배치 및 동작은 본 발명의 제2 실시예로서 기술된다.
제2 실시예의 기준 전압 발생 회로(7)은 전압 비교기(13), VTH 바이어스(17), VREF바이어스(12), 정전류원(18, 19, 20 및 21), 저항(9 및 10), 및 스위치(22 및 23)을 포함한다. 전압 비교기(13)은 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH와 같거나 클 때 HIGH 신호를 출력하고, 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH보다 작을 때 LOW 신호를 출력하는 특성을 갖는다. 스위치(22 및 23)들 각각은 HIGH 신호 수신시에 턴온되고, LOW 신호 수신시에 턴오프되는 특성을 갖는다.
제2 실시예로서, 기준 전압 발생 회로(7)의 상기 배치로 인해, 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH와 같거나 클 때 HIGH 신호는 전압 비교기(13)으로부터 출력되고, 스위치(22 및 23)들은 턴온된다. 결과적으로, 정전류 (I1+ I2)는 저항(9 및 10)을 흐르고, VH및 VL은 정전압이 된다. 이에 반해, 무선 신호의 전계 강도가 감소되고, 수신 전계 강도 검출기(6)의 출력 전압이 레벨 VTH보다 작을 때 LOW 신호가 전압 비교기(13)으로부터 출력되고, 스위치(22 및 23)들은 턴오프된다. 그 결과, 정전류 I2가 흐르고, VH및 VL은 정전압이 된다.
제2 실시예의 기준 전압 발생 회로(7)은 도 13a 및 13b에 도시된 특성을 갖도록 설계된다. 이러한 회로로 인해, 수신 전계가 약할 때의 복조 신호 진폭 변화에 따라, 2개의 상이한 비교기 기준 레벨 VH및 VL은 기준 전압으로 되는 레벨 VTH로 설정될 수 있다. 따라서, 이 회로는 도 8에 도시된 회로의 특성에 비해 열등하지만, 회로를 간략화시킨다.
도 14는 본 발명의 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기의 제3 실시예로서 8값 FSK 복조 무선부를 도시하는 블록도이다. 제3 실시예의 LSB 비교기는 복수개의 입력 단자, 복수개의 기준 전압 입력 단자, 및 복수개의 판정 출력 단자를 포함하고, 다중값 판정을 수행하기 위해서 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정하도록 설계된다. 주지해야 할 점은 기준 전압 발생 회로(25)의 동작이 도 8 및 12에 도시된 회로의 동작과 같다는 것이다.
기준 전압 발생 회로에서는 수신 전계가 약할 때의 복조 신호 진폭 변화에 따라, LSB 비교기의 비교기 기준 레벨은 최대 복조 신호 진폭과 비교기 기준 레벨 간의 위치 관계를 일정하게 유지하도록 변한다.

Claims (7)

  1. 최소한 무선 주파수의 주파수 편이의 극성을 판정하기 위한 MSB 비교기, 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정하기 위한 LSB 비교기, 무선 신호의 강도를 검출하고 이 검출된 강도에 대응하는 신호를 출력하기 위한 수신 전계 강도 검출기, 및 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압에 따라 상기 LSB 비교기의 기준 전압을 변경시키기 위한 기준 전압 발생 회로를 포함하고,
    상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때, 상기 기준 전압 발생 회로로부터의 기준 전압이 변하는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압 발생 회로는 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때, 상기 LSB 비교기의 기준 전압을 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 점으로 변화시키도록 구성되는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압 발생 회로는 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때, 상기 LSB 비교기의 기준 전압을 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압에 비례하는 DC 전압 만큼 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 방향으로 변화시키도록 구성되는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압 발생 회로는 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때, 상기 LSB 비교기의 기준 전압을 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압의 변동량에 비례하는 DC 전압 만큼 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 방향으로 변화시키도록 구성되는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압 발생 회로는 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압이 선정된 레벨보다 높지 않을 때, 상기 LSB 비교기의 기준 전압을 상기 수신 전계 강도 검출기로부터의 출력 전압과는 무관하게, 선정된 전압 만큼 무선 신호의 주파수 편이의 절대값이 감소되는 방향으로 변화시키도록 구성되는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 LSB 비교기는 복수개의 입력 단자, 복수개의 기준 전압 입력 단자 및 복수개의 판정 출력 단자를 갖고 있고, 다중값 판정을 수행하기 위해서 무선 주파수의 주파수 편이의 절대값을 판정하도록 구성되는 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기가 8값 FSK 복조 윈도우 비교기인 다중값 FSK 복조 윈도우 비교기.
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