KR19980079871A - 필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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겐지 요시오까
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가네꼬 히사시
닛본 덴기 가부시끼가이샤
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Abstract

필터에 입력되는 중간 주파수 (IF) 신호의 주파수 대역이 온도 변화로 인해 상승하는 경우, IF 신호에 대응하는 중심 전압도 상승한다. 그 결과, 중심 전압과 사전 선택된 기준 전압 사이에 차가 발생한다. 상기 차를 변환시킴으로써 생성된 출력 전류가 출력되어 제어 전류도 증가됨으로써, 필터의 주파수 특성이 더 높은 주파수 측으로 쉬프트 된다. IF 신호의 주파수 대역이 온도 변화로 인해 하강하는 경우, 중심 전압도 하강한다. 중심 전압과 기준 전압간의 결과 차 또한 출력 전류로 변형된다. 이 출력 전류가 출력되어 제어 전류를 감소시키고 그 결과로 필터의 주파수 특성이 더 낮은 주파수 측으로 쉬프트 된다.

Description

필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 수신기에 관한 것으로, 특히, 수퍼헤테로다인 방식(superheterodyne type)의 무선 수신기에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 수신기는 수신된 무선 신호 내에 포함되어 있는 노이즈를 필터링하기 위한 필터를 포함한다. 구성 요소들 간의 제조 오차, 온도 변화, 및 전원 전압 변화에 기인하는 특성의 변화를 감소시키기 위해서는 이런 종류의 필터를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 필터는 고안정성 및 고정밀도로 동작 가능한 것이 바람직하다. 안정적이고 정밀한 자이레이터 필터 회로가 본 출원과 동일한 양수인 에게 양도된 일본 특개평 제2-274115호 공보에 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 자이레이터 필터 회로는 제1 및 제2 자이레이터 필터(1 및 2)를 각각 포함한다. 제1 자이레이터 필터(1)는 필터(1)에 공급되는 회로 전류 I1이 사전 선택된 값을 갖는 경우 입력 신호 IN에 대하여 사전 선택된 주파수 특성을 갖는다. 회로 전류 I1의 값이 변하는 경우, 전류 I1의 주파수 특성은 주파수의 고저 방향으로 실질적으로 평행하게 변한다. 필터(1)는 입력 신호 IN을 필터링함으로써 출력 신호 OUT를 생성한다.
제2 자이레이터 필터(2)는 제1 자이레이터 필터(1)와 기능 및 특성이 동일하다. 기준 신호 발생기(3)는 필요한 주파수 특성의 컷오프(cut off) 범위에 관한 주파수를 갖는 기준 신호 Vf를 발생시킨다. 기준 신호 Vf는 제2 필터(2)에 입력된다. 필터(2)는 기준 신호 Vf를 필터링함으로써 자신의 출력 신호 VF를 진폭 검출기(4)에 인가한다.
진폭 검출기(4)는 제2 필터(2)의 출력 신호 VF를 검출하고 신호 VF의 레벨에 대응하는 전압 VD를 비교기(5)에 공급한다. 비교기(5)는 연산 증폭기(OP AMP)(6)를 포함한다. 비교기(5)는 진폭 검출기(4)로부터 출력된 전압 VD를 DC 기준 전압 VR과 비교한다. 비교 결과는 비교기(5)로부터 비교 신호 VC로서 전류원(7)에 공급된다.
전류원(7)은, 비교 신호 VC에 응답하여, 진폭 검출기(4)로부터 출력된 전압 VD가 DC 기준 전압 VR 쪽으로 변하게 하는 회로 전류 I2, 및 회로 전류 I2와 같은 회로 전류 I1을 출력한다. 전류원(7)은 회로 전류(I1 및 I2)를 제1 및 제2 자이레이터 필터(1 및 2)에 각각 공급한다.
상기 필터 회로에서, 두 개의 자이레이터 필터(1 및 2)의 주파수 특성이 구성 요소들 간의 제오 오차, 온도 변화, 또는 전원 전압 변화로 인해 안정 상태에서 더 높은 주파수 측으로 쉬프트 된다고 가정한다. 그러면, 제2 필터(2)로부터 출력된 신호 VF의 레벨은 증가하고, 진폭 검출기(4)로부터 출력되는 전압 VD의 레벨도 증가한다. 전압 VD가 DC 기준 전압 VR 이상으로 상승하기 때문에, OP AMP(6)는 비교 신호 VC의 레벨을 낮춘다. 비교 신호 VC의 레벨이 낮아지기 때문에, 전류원(7)은 회로 전류(I1 및 I2)를 낮춘 다음 이들을 필터(1 및 2) 각각에 전달한다. 회로 전류(I1 및 I2)의 감소는 필터(1 및 2)의 주파수 특성을 더 낮은 주파수측, 즉, 원래의 주파수 특성으로 쉬프트 시킨다.
종래의 자이레이터 필터 회로에서, 제2 필터(2)에 대한 네거티브 피드백 루프는 제1 필터(1)의 안정적이고 정밀한 주파수 특성을 보장하도록 형성된다. 이러한 구성으로, 두 개의 필터의 구성 부품간의 제조 오차, 온도 변화, 전원 전압 변화 등에 기인하는 필터 회로 특성의 변화를 감소시키는 것이 가능하다.
그러나, 종래의 자이레이터 필터 회로는 필터 회로를 포함하는 전체 무선 수신기의 특성의 변화를 고려하지 않았다. 이는 수신된 신호가 중간 주파수 (IF) 필터의 주파수 대역을 놓치고 국부 발진기의 출력 주파수의 편이, 즉, 주파수 오프셋으로 인해 감쇠되어, 수신 감도를 심각한 정도로 악화시킨다.
필터 출력의 에러를 검출하기 위해서는, 필터 출력을 어떤 기준과 비교할 필요가 있다. 선결 조건은 정확한 에러 검출을 보장하기 위해 어떠한 가능한 조건하에서도 기준이 일정해야한다는 것이다. 종래의 필터 회로는 진폭 검출기로부터 출력된 레벨 전압을 이용함으로써 필터들의 에러를 검출한다. 레벨 전압을 구현하기 위해, 종래의 필터 회로는 기준 신호 발생기를 포함한다. 그러나, 필터들의 정밀한 조정은 기준 신호 발생기로부터 출력된 기준 신호의 발진 주파수가 일정하지 않으면, 즉, 기준 신호가 고도로 정밀하지 않으면, 성취 가능하지가 않다. 기준 신호는 통상적으로 수정 발진기(quartz oscillator)로부터 출력된다. 수정 발진기의 온도 변화 및 생성 에러가 감소되면 정밀한 기준 신호가 구현될 수 있다 해도, 이러한 수정 발진기는 매우 비싸진다.
오늘날, 채널 주파수의 주파수의 증가와 함께, IF 대역 필터의 통과 대역은 온도 변화에 따른 국부 발진 주파수의 변화에 기인하는 주파수 오프셋의 영향을 감소시키도록 증가하고 있다. 그러나, 이는 수신기의 캐리어 대 노이즈(CN) 비율을 저하시키지 않고서는 해결될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 필터의 주파수 특성이 제어 전류에 의해 쉬프트될 수 있다는 사실을 이용하여, 온도 변화에 기인하는 어떤 주파수 오프셋에도 불구하고 안정적인 주파수 특성 및 바람직한 수신 주파수를 보장할 수 있는 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기준 신호 발생기 또는 기준 신호에 의존하지 않고서도 온도 변화에 기인하는 주파수 오프셋의 영향을 감소시킬 수 있는 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 좁은 대역 디자인으로, 주파수 오프셋에 대한 매칭에서 필터의 통과 대역을 쉬프트시킴으로써 온도 변화에 기인하는 주파수 오프셋의 변화를 감소시킬 수 있는 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 수신기는 수신된 신호를 증폭시키기 위한 무선부를 포함하여 증폭된 신호를 출력한다. 필터는 증폭된 신호를 입력하고 사전 선택된 주파수 특성을 갖는다. 공급부는 제1 제어 신호를 필터에 공급한다. 제1 출력부는 상기 신호의 주파수에 대응하는 제2 제어 신호를 출력한다. 제2 출력부는 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값 간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력한다. 제어부는 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어한다. 증폭된 신호는 주파수 변환된 신호인 것이 바람직하다. 필터는 자이레이터 필터이고 수신기는 무선 수신기인 것이 바람직하다. 또한, 제1 제어 신호, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호는 각각 제어 전류, DC 전압, 및 에러 전류인 것이 바람직하다. 또한, 제2 출력부는 DC 전압의 중심 전압과 사전 선택된 기준 전압 간의 차를 에러 전류로 변환시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 장치는 제1 제어 신호를 필터에 공급하기 위한 공급부를 포함한다. 제1 출력부는 상기 필터의 출력 신호에 대응하는 제2 제어 신호를 출력한다. 제2 출력부는 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값 간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력한다. 제어부는 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 필터의 사전 선택된 특성을 제어한다. 필터는 자이레이터 필터이고 수신기는 무선 페이저인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 수신기는 수신된 신호를 증폭하기 위한 무선부를 포함하여 증폭된 신호를 출력한다. 필터는 사전 선택된 주파수 특성을 갖는다. 전류원은 제1 제어 신호를 필터에 공급한다. 적분기는 증폭되어 수신된 신호에 관한 제2 제어 신호를 출력한다. 전압-전류 변환기는 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값 간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력한다. 제어기는 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어한다.
또한, 본 발명에 따르면, 필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 장치는 사전 선택된 주파수 특성을 갖는 필터를 포함한다. 전류원은 제1 제어 신호를 필터에 공급한다. 적분기는 필터의 출력 신호에 대응하는 제2 제어 신호를 출력한다. 전압-전류 변환기는 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값 간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력한다. 제어기는 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어한다.
본 발명에서, 필터에 입력되는 중간 주파수 (IF) 신호의 주파수 대역이 온도 변화로 인해 상승하는 경우, IF 신호에 대응하는 중심 저압도 상승한다. 그 결과, 중심 전압과 사전 선택된 기준 전압 사이에서 차가 발생한다. 차를 변환시킴으로써 생성된 출력 전류가 출력되어 제어 전류가 증가됨으로써, 필터의 주파수 특성을 더 높은 주파수 측으로 쉬프트시킨다. IF 신호의 주파수 대역이 온도 변화로 인해 하강되는 경우, 중심 전압 또한 하강된다. 중심 전압과 기준 전압간의 결과 차는 출력 전류로 또한 변형된다. 이 출력 전류가 출력되어 제어 전류를 감소시키고 이와 함께 필터의 주파수 특성이 더 낮은 주파수 측으로 쉬프트 된다.
본 발명에 따르면, 자이레이터 필터의 주파수 특성이 필터에 입력되는 IF 신호의 주파수 대역에 따라서 쉬프트 된다. 따라서, 온도 변화로 인해 주파수 오프셋이 발생하는 경우에도, 자이레이터 필터의 주파수 특성은 안정적으로 남고 바람직한 수신 감도를 보장한다.
또한, 본 발명은 어떠한 기준 신호 발생 회로에 의존하지 않고도 온도 변화에 기인하는 주파수 오프셋의 영향을 감소시킨다. 이는 무선 페이저의 사이즈와 가격을 성공적으로 감소시킨다.
또한, 자이레이터 필터의 통과 대역은 상기 주파수 오프셋에 따라서 쉬프트 된다. 이는 CN 전력 비율의 악화로부터 수신기를 보호한다.
도 1은 종래의 필터 회로를 개략적으로 도시하는 블럭도.
도 2는 본 발명을 구현하는 수신기를 개략적으로 도시하는 블럭도로서 무선 페이저로서 구현된 도면.
도 3은 도 2에 도시된 자이레이터 필터(gyrator filter)의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 플로팅(floating) L1의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 5는 도 3에 또한 도시되어 있는 그라운딩(grounding) L2의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 6a 및 도 6b는 도 3 및 도 4의 구성 내에 포함되어 있는 트랜스컨덕턴스 증폭기의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 7은도 2에 도시된 자이레이터 필터의 양호한 구성의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8d는 도 2에 도시된 자이레이터 필터로 입력되는 신호 및 이 필터로부터 출력되는 신호간의 양호한 관계를 도시하는 도면.
도 9는 도 2에 도시된 주파수 판별기의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 10은 도9에 도시된 위상 쉬프터(phase shifter)의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 11은 도 10의 구성에 포함되어 있는 세라믹 발진기의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 도 9에 도시된 위상 쉬프터의 양호한 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 13은 도 9의 구성 내에 또한 포함되어 있는 승산기의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 14는 도 9의 구성에 또한 포함되어 있는 저역 필터의 양호한 구성을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예의 주파수 판별기의 주파수 쉬프트에 대한 양호한 출력 특성을 도시하는 도면.
도 16은 도 2에 도시된 자이레이터 필터의 양호한 주파수 특성을 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 안테나
12 : 무선부
13 : 국부 발진기
14 : 자이레이터 필터
15 : 전류원
16 : 증폭기
17 : 주파수 판별기
18 : 적분기
19 : 전압-전류 변환기
도 2를 참조하면, 본 발명을 구현하는 무선 수신기가 도시되어 있고 예로서 무선 페이저가 구현되어 있다. 도시한 바와 같이, 무선 페이저는 안테나(11) 및 안테나(11)에 접속되는 무선부(2)를 포함한다. 무선부(12)는 안테나(1)를 통해 유입되는 페이징 신호를 증폭하고 증폭된 페이징 신호를 국부 발진기(13)로부터 출력된 국부 발진기 주파수 신호와 합성하여, 중간 주파수(IF) 신호를 출력한다. 전류원(15)은 필터(14)의 주파수 특성을 쉬프트 하도록 제1 제어 신호, 양호하게는 제어 전류 Ig를 자이레이터 필터(14)로서 양호하게 구현된 필터에 공급한다. 자이레이터 필터(14)는 무선부(12)로부터 자신에 입력되는 IF 신호를 필터링한다. 증폭기(16)는 자이레이터 필터(14)에 의해 필터링된 IF 신호를 증폭한다. 주파수 판별기(17)는 증폭기(16)로부터 출력된 증폭된 IF 신호를 전압으로 변환하여 기저 대역 신호를 생성한다. 적분기(18)는 제2 제어 신호, 양호하게는 DC 전압 Vd를 출력하도록 기저 대역 신호를 적분한다. 전압-전류 변환기(19)는 DC 전압 Vd와 기준 전압 Vr 간의 차를 제3 제어 신호, 양호하게는, 에러 전류 Ic로 변환시킨다. 기준 전압 Vr은 에러가 없는 비변조된 IF 신호가 주파수 판별기(17)에 입력되는 경우 적분기(18)가 출력할 DC 전압 Vd과 같다.
도 3은 자이레이터 필터(14)의 양호한 구성을 도시한다. 도시한 바와 같이, 필터(14)는 서로 접속되어 있는 LC 저역 필터(X-Y) 및 고역 필터(Y-Z)로 구성된다.
도 4는 전송 도전체에 의해서 구현된, 도 3의 플로팅 L1을 나타내는 액티브 회로를 도시한다. 도시한 바와 같이, 플로팅 L1은 네 개의 트랜스컨덕턴스 증폭기(21) 및 캐패시터 C3을 갖는다. 이하에서 설명하겠지만, 트랜스컨덕턴스 증폭기(21) 각각은 전압-전류 변환기의 역할을 한다. 입력 전위차가 Vi이고, 출력 전류가 I0라고 가정하면, 트랜스컨덕턴스 이득 G는 다음과 같이 표현된다.
도 4에 도시된 다양한 전류 및 전압을 가정하면, 다음의 관계를 성립시킨다.
또한, 다음 관계도 성립한다
여기서, w는 입력각 주파수이다.
수학식 5 및 수학식 6에 수학식 2-4를 넣어 Vc를 소거하면, 다음 수학식이 얻어진다.
여기서, (v1-v2) / I1은 점 B와 B' 간의 임피던스를 나타낸다. 따라서,
로 가정하면 수학식 7은 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.
수학식 8로 나타낸 결과는 도 4에 도시된 플로팅 L1과 같음을 알 수 있을 것이다.
도 5는 트랜스컨덕턴스에 의해 또한 구현된 그라운팅 L2를 나타내는 액티브 회로를 도시한다. 도시한 바와 같이, L2는 두 개의 트랜스컨덕턴스 증폭기(21)와 캐패시터 C4로 구성되어 있다. 도 5에 도시된 전류 및 전압을 가정하면, 다음의 관계를 만족시킨다.
수학식 9-12를 재구성함으로써 다음 수학식이 성립된다.
여기서, V1/I1은 점 A와 A' 간의 임피던스를 나타낸다. 따라서, 다음을 고려할 수 있다.
수학식 13은 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.
수학식 14에 의해 나타낸 결과는 도 5에 도시된 그라운딩 L2와 같다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 트랜스컨덕턴스 증폭기들(21) 중의 어느 하나의 양호한 구성을 설명하기 위해 도 6a 및 도 6b에 대한 언급을 하겠다. 도 6b는 트랜스컨덕턴스 증폭기(21)를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 증폭기(21)는 NPN 트랜지스터 Q1-Q4를 포함하는데, 이 트랜지스터의 에미터 영역들은 다음과 같은 관계가 있다.
키르히호프의 법칙을 이용한다.
입력 전위차 Vd가 트랜지스터 Q1 및 Q4의 베이스-에미터 전압차 Δ VBE에 의해 표현되기 때문에, 다음의 수학식이 도출된다.
수학식 19는 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.
수학식 20을 트랜지스터 Q3의 콜렉터 전류 I2에 대하여 재구성하면, 다음과 같은 식을 만족시킨다.
마찬가지로, 트랜지스터 Q2와 Q3 간의 입력 전위차 Vd는 다음 수학식에 의해서 생성된다.
수학식 22는 다음과 같이 다시 쓰여질 수 있다.
상기 수학식 23을 트랜지스터 Q4의 콜렉터 전류 I2'에 대하여 재구성하면, 트랜지스터 Q4는 다음을 수학식을 성립한다.
수학식 17에 수학식 21을 넣으면 다음의 수학식이 성립된다.
수학식 25를 트랜지스터 Q1의 콜렉터 전류 I1에 대하여 재구성하면, 다음 수학식이 성립된다.
마찬가지로, 수학식 18에 수학식 24를 넣으면 다음 수학식이 성립된다.
수학식 27을 트랜지스터 Q2의 콜렉터 전류 I1'에 대하여 재구성하면, 다음 수학식이 도출된다.
또한, 수학식 16에 수학식 26 및 수학식 28을 넣으면, 다음의 수학식이 성립된다.
트랜스컨덕턴스 G는 다음과 같이 표현된다.
수학식 30에 입력 전위차 Vd=0을 넣음으로써, 다음 식이 성립된다.
트랜스컨덕턴스 G의 역은 트랜스레지스턴스 Rg, 즉, Rg=1/G이다. 따라서, 에미터 면적비가 고정되면, 트랜스레지스턴스 Rg는 공통 전류 Ig에 기초하여 변할 수 있다.
도 1에 도시된 자이레이터 필터(14)의 양호한 구성의 주파수 특성을 기술하기 위해 도 7에 대한 언급을 하겠다. 필터(14)가 입력 신호 f(in)를 수신하고 출력 신호 f(out)를 생성한다고 가정하자. 도시한 바와 같이, 필터(14)를 통과하는 입력 신호 f(in)의 이득 손실이 작은 주파수 대역, 즉, f1 내지 f3이 통과 대역으로서 언급되고, 예컨대, 3dB 대역폭에 의해서 정의된다. 한편, 상기 이득 손실이 큰 주파수 대역, 즉, f4는 저지 또는 감쇠 대역으로서 언급된다. 통상적으로, 입력 신호 f(in)의 주파수는 주파수 대역 f1 내지 f3 내에 있다. 그러나, 입력 신호 f(in)의 주파수가 온도로 인해 변하는 경우, 출력 신호 f(out)의 레벨은 필터(14)의 통과 대역이 있는 입력 신호 f(in)의 주파수 대역에 의해 결정된다.
입력 신호 f(in)와 출력 신호 f(out) 간의 관계는 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 보다 상세하게 설명하겠다. 도 8a 내지 도 8b는 입력 신호 f2(in)의 파형 및 입력 신호 f(in)의 중심 주파수가 통과 대역 내에 있는 f2인 경우에 나타나는 출력 신호 f2(out)의 파형을 각각 도시한다. 도시한 바와 같이, 입력 신호 f2(in)의 중심 주파수 f2가 통과 대역에 있기 때문에, 즉, 통과 이득이 0dB이기 때문에, 출력 신호 f2(out)의 레벨은 전혀 변하지 않는다. 따라서, 수신 감도는 입력 신호 f(in)의 주파수 대역이 통과 대역 f1 내지 f3 내에 있는 한 떨어지지 않는다.
도 8c 내지 도 8d는 각각 입력 신호 f4(in)의 파형 및 입력 신호 f(in)의 중심 주파수가 저지 대역에 있는 f4인 경우에 나타나는 출력 신호 f4(out)의 파형을 도시한다. 도시한 바와 같이, 입력 신호 f4(in)의 중심 주파수 f4가 저지 대역에 있기 때문에, 즉, 통과 이득이 -10dB이기 때문에, 출력 신호 f4(out)의 레벨은 통과 이득에 따라서 감쇠된다. 따라서, 수신 감도는 입력 신호 f(in)의 주파수 대역이 통과 대역 f1 내지 f3 내에 있지 않는 경우에 현저하게 떨어진다.
도 9는 도 2에 도시된 주파수 판별기의 양호한 구성을 도시한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 도 2의 증폭기(16)로부터 출력된 IF 신호 출력은 위상 쉬프터(41)에 의해서 위상이 쉬프트되고 그런 다음 승산기(42)에 인가된다. 승산기(42)는 위상이 쉬프트된 신호와 위상이 쉬프트 되지 않은 신호를 승산 한다. 승산기(42)는 주파수 변조에 의해 출력된 비트 성분으로부터 검출된 복조된 신호를 저역 필터(LPF)(43)에 공급한다. LPF(43)는 복조된 신호로부터 필요없는 성분은 제거하여 기저 대역 신호로서 출력한다.
도 10은 도 9에 도시된 위상 쉬프터(41)의 양호한 구성을 도시한다. 도시한 바와 같이, 위상 쉬프터(41)는 세라믹 발진기 및 저항기 RL로 이루어진다. 먼저 설명한 -90±α(-90≤α≤)°의 쉬프트는 세라믹 발진기에 선행하는 도시되지 않은 캐패시터에 의해 구현된 90°의 지연 및 세라믹 발진기에 의해 구현된 지연으로부터 도출된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 도 10의 세라믹 발진기는 직렬 공진점 및 병렬 공진점을 갖는다. 직렬 공진점과 병렬 공진점 사이의 부분은 인덕터를 구성한다. 점 A와 A' 간의 임피던스는, 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 직렬 공진점에서 0이고 병렬 공진점에서는 무한대(∽)이다.
특히, 도 12a에서, 세라믹 발진기는 주파수 fs와 fp 간의 L 특성, 즉, 전압이 전류에 비하여 90°만큼 위상이 진전된 것을 도시한다. 다른 주파수에서는, 세라믹 발진기는 C 특성, 즉, 전압이 전류에 비하여 90°만큼 지연된 것을 도시한다.
도 12b에서, 저항기 RL의 영향으로 인해 주파수가 fs에서 fp로 변함에 따라, 위성 특성은 90°에서 -90°만큼 천천히 변한다. 위상 특성의 이 부분은 각 주파수에 대한 특정 위상을 지연시키는데 사용된다.
도 13은 도 9에 도시된 승산기(42)의 양호한 구성을 도시한다. 도시한 바와 같이, 승산기(42)는 배타적 OR(EX-OR)를 이용한다.
도 14는 도 9에 또한 도시되어 있는 LPF(43)의 양호한 구성을 도시한다.
도 15는 도 2의 주파수 판별기(17)의 주파수 전이에 대한 출력 특성을 도시한다. 도 15에 도시된 주파수 f2 및 f4는 도 8a-8d에 도시된 주파수 f2 및 f4에 각각 대응한다. 복조된 출력 전압 V2 및 V4는 입력 주파수 f2 및 f4로부터 각각 도출된다. 입력 신호가 통과 대역(12)에 있는 주파수 대역을 갖는 경우, 입력 신호의 주파수 대역이 저지 대역 f4에 있는 경우에 출력될 복조된 출력 전압 V4보다 더높은 복조된 출력 전압 V2가 생성되는 것을 알게 될 것이다.
도 2의 자이레이터 필터(14)의 동작은 필터(14)의 주파수 특성을 도시하는 도 16을 참조하여 설명할 것이다. 도시한 바와 같이, 필터(14)에 입력되는 IF 신호가 온도 변화, 즉, 주파수 오프셋의 영향을 받지 않는 경우, 중심 주파수 fm을 갖는다. IF 신호가 온도 변화에 의해서 영향을 받는 경우, 즉, 주파수 오프셋으로 인해 저주파수 측으로 쉬프트 되는 경우, 중심 주파수 f1을 갖는다. 또한, IF 신호가 주파수 오프셋으로 인해 더 높은 주파수로 쉬프트 되는 경우 중심 주파수 fh를 갖는다. 한편, 필터(14)의 초기 상태에서, 중심 주파수는 중심 주파수 fm과 동일하다.
먼저, 자이레이터 필터에 입력된 IF 신호가 주파수 오프셋이 없다고 가정하자. 즉, IF 신호의 중심 주파수가 실제로 필터(14)의 중심 주파수와 일치한다고 가정하자. 주파수 오프셋은, 예컨대, 25°에서 발생하지 않는다.
이 조건에서, 적분기(18)가 주파수 판별기(17)로부터 공급된 기저 대역 신호를 적분함으로써 출력한 DC 전압 Vd는 기준 전압 Vr과 실제로 동일하다. 따라서, 전압-전류 변환기(19)는 어떠한 에러 신호 Ic도 출력하지 않는다. 전류원(15)으로부터 필터(14)에 공급된 제어 전류 Ig는 증가하거나 감소하지 않고, 필터(14)의 주파수 특성이 쉬프트 되는 것을 방지한다. 즉, 필터(14)로부터 공급된 제어 전류 Ig가 일정하게 유지되기 때문에, 필터(14)의 중심 주파수 fm은 변하지 않는다. 이 방식으로, 필터(14)의 중심 주파수는 초기 상태와 같이 안정적이다. 이 경우, 필터(14)에 입력된 IF 신호의 주파수 대역 fm은 도 7에 도시된 통과 대역에 있다. 따라서, 출력 전압은 도 15에서 도시한 바와 같이 감쇠되지 않고, 수신 감도가 악화되는 것을 방지한다.
한편, 필터(14)로 입력되는 IF 신호가 주파수 오프셋을 포함하는 것으로, 즉, 주파수 오프셋은 온도 변화로 인해 국부 발진기(13)로부터 출력된 국부 발진기 주파수 신호에서 발생하는 것으로 가정한다.
먼저, 국부 발진기 주파수 신호의 주파수 대역이 온도 변화로 인해 낮아지는 경우, 수신된 신호와 저주파수 국부 발진 주파수 신호를 합성함으로써 무선부(12)가 출력하는 IF 신호의 주파수 대역이 증가한다. 즉, 필터(14)로 입력되는 IF 신호의 주파수 대역은 초기의 주파수 fm으로부터 주파수 fh로 상승한다. 필터(14)에 입력되는 IF 신호 입력의 주파수 대역의 증가는 주파수 판별기(17)로부터 출력된 기저 대역 신호의 DC 전압을 증가시켜서 적분기(18)로부터 출력되는 DC 전압 Vd의 증가를 가져온다. 따라서, DC 전압 Vd는 기준 전압 Vr (Vd〉Vr) 이상으로 상승한다. 따라서, 전압-전류 변환기(19)는 에러 전류 Ic를 생성한다. 에러 전류 Ic는 전류원(15)으로부터 출력된 제어 전류 Ig에 부가되어 필터(14)에 가해진다. 이에 따른 제어 전류 Ig의 증가는 필터(14)의 주파수 특성이 더 높은 주파수 측으로 쉬프트 하게 한다. 그 결과, 필터(14)의 중심 주파수는 fm으로부터 fh로 쉬프트 되고 안정적으로 남는다. 이런 방식으로, 필터(14)로 입력되는 IF 신호의 주파수 대역은 국부 발진 주파수 신호의 주파수 대역의 하강으로 인해 상승되고, 필터(14)의 주파수 특성은 더 높은 주파수 측으로 쉬프트 된다. 이는 수신 주파수가 악화되는 것을 성공적으로 방지한다.
국부 발진 주파수 신호의 주파수 대역이 온도 변화로 인해 상승되는 경우, 무선부(12)로부터 출력되어 필터(14)로 입력되는 IF신호의 주파수 대역은 초기의 fm에서 fl로 하강한다. IF 신호의 주파수 대역의 감소는 주파수 판별기(17)로부터 출력되는 기저 대역 신호의 DC 전압의 감소를 초래하고 따라서 적분기(18)로부터 출력된 DC전압 Vd가 감소된다. 그 결과, DC 전압 Vd는 기준 전압 Vr(Vd〈Vr) 이하로 하강한다. 따라서, 전압-전류 변환기(19)는 국부 발진 주파수의 주파수 대역의 하강으로부터 도출된 에러 신호 Ic의 반대 방향으로 에러 신호 Ic를 생성한다. 전류원(15)으로부터 출력된 제어 전류 Ig는 에러 전류 Ic에 대응하는 양만큼 감소되고 그런 다음 필터(14)에 인가된다. 필터(14)에 입력되는 제어 전류 Ig의 감소로, 필터(14)의 주파수 특성은 더 낮은 주파수 측으로 쉬프트 된다. 이런 방식으로, 필터(14)에 입력되는 IF 신호의 주파수 대역이 국부 발진 주파수 신호의 주파수 대역의 상승으로 인해 하강하는 경우, 필터(14)의 주파수 특성은 더 낮은 주파수 측으로 쉬프트 된다. 이는 또한 수신 주파수가 악화되는 것을 성공적으로 방지한다.
상기 실시예에서, 자이레이터 필터(14)에 입력되는 IF 신호의 주파수 대역이 변하는 경우, 필터(14)의 주파수 특성이 쉬프트되게 된다. 주파수 오프셋이 전송 시스템으로 인해 수신 신호 내에서 발생할 수 있다. 수신된 신호 내의 주파수 오프셋은 동일한 양의 주파수 오프셋이 동일한 방향으로 IF 신호의 주파수 대역 내에서 발생하게 한다. 이런 경우, 피드백 루프는 필터(14)의 주파수 특성을 쉬프트 시키고 이를 안정적으로 유지하도록 설명적인 실시예에서와 동일한 방식으로 동작하여, 수신 감도가 악화되지 않게 한다.
요컨대, 본 발명에 따르면, 자이레이터 필터는 필터에 입력되는 IF 신호의 주파수 대역에 따라서 쉬프트된 자신의 주파수 특성을 갖는다. 구체적으로, 자이레이터 필터의 주파수 특성은 IF 신호가 온도 변화로 인해 상승되는 경우 더 높은 주파수 측으로 쉬프트 되거나, 하강하는 경우 더 낮은 주파수 측으로 쉬프트 된다. 어떠한 경우에도, 자이레이터 필터에 입력되는 IF 신호의 주파수 대역은 통과 대역 내에 남게된다. 따라서, 온도 변화로 인해 주파수 오프셋이 발생하는 경우에도, 자이레이터 필터의 주파수 특성은 안정적으로 남고 바람직한 수신 감도를 보장한다.
또한, 본 발명은 기준 신호 발생 회로 또는 기준 신호에 의존하지 않고도 온도 변화에 기인하는 주파수 오프셋의 영향을 감소시킨다. 이는 무선 페이저의 크기 및 가격을 성공적으로 감소시킨다.
또한, 자이레이터 필터의 통과 대역은 넓어지지 않고서 상기 주파수 오프셋에 따라서 쉬프트 된다. 이는 CN 전력 비율의 악화로부터 수신기를 보호한다.
명백하게, 본 발명의 수많은 추가 수정 및 변화가 상기 기술의 견지에서 가능하다. 따라서 첨부된 특허 청구 범위 내에서 본 발명은 특별히 기술한 것을 제외한 다른 경우라도 본 발명이 실행될 수 있다.

Claims (17)

  1. 수신기에 있어서, 무선 신호를 수신하기 위한 무선부; 상기 무선부로부터의 입력 신호를 필터링하도록 사전 선택된 주파수 특성을 갖는 필터; 및 상기 필터의 출력 신호에 따라 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 필터의 출력 신호에 따라 상기 입력 신호의 주파수 대역을 결정하고 상기 입력 신호의 주파수 대역에 따라 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  3. 수신기에 있어서, 수신된 신호와 국부 발진 주파수 신호를 합성하고 중간 주파수 신호를 출력하기 위한 무선부; 상기 중간 주파수 신호를 입력하도록 사전 선택된 주파수 특성을 갖는 필터; 및 상기 필터의 출력 신호에 따라서 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는 상기 중간 주파수 신호의 주파수 대역에 따라 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  5. 수신기에 있어서, 수신된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 출력하는 무선부; 상기 증폭된 신호를 입력하도록 사전 선택된 주파수 특성을 갖는 필터; 제1 제어 신호를 상기 필터에 공급하기 위한 공급 수단; 상기 증폭된 신호의 주파수에 대응하는 제2 제어 신호를 출력하기 위한 제1 출력 수단; 상기 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값 간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력하기 위한 제2 출력 수단; 및 상기 제1 제어 신호 및 상기 제3 제어 신호에 따라서 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 증폭된 신호는 주파수 변환된 신호인 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 필터는 자이레이터(gyrator) 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 수신기는 무선 페이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1 제어 신호, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호는 각각 제어 전류, DC 전압, 및 에러 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 출력 수단은 상기 DC 전압의 중심 전압과 상기 사전 선택된 기준 전압간의 차를 상기 에러 전류로 변환하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  11. 필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 장치에 있어서, 제1 제어 신호를 상기 필터에 공급하기 위한 공급 수단; 상기 필터의 출력 신호에 대응하는 제2 제어 신호를 출력하기 위한 제1 출력 수단; 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값 간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력하기 위한 제2 출력 수단; 및 상기 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 상기 필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 필터는 자이레이터 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 장치는 무선 페이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 수신기에 있어서, 수신된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 출력하는 무선부; 사전 선택된 주파수 특성을 갖는 필터; 제1 제어 신호를 상기 필터에 공급하기 위한 전류원; 상기 증폭된 신호에 대응하는 제2 제어 신호를 출력하기 위한 적분기; 상기 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력하기 위한 전압-전류 변환기; 및 상기 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  15. 필터의 주파수 특성을 제어하기 위한 장치에 있어서, 사전 선택된 주파수 특성을 갖는 필터; 제1 제어 신호를 상기 필터에 공급하기 위한 전류원; 상기 필터의 출력 신호에 대응하는 제2 제어 신호를 출력하기 위한 적분기; 상기 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력하기 위한 전압-전류 변환기; 및 상기 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 수신기 내에 포함되어 있는 필터의 주파수 특성을 제어하는 방법에 있어서, 수신된 신호를 증폭하고 증폭된 신호를 상기 필터에 공급하는 단계; 제1 제어 신호를 상기 필터에 공급하는 단계; 상기 증폭된 신호에 관한 제2 제어 신호를 출력하는 단계; 상기 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력하는 단계; 및 상기 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 필터의 주파수 특성을 제어하는 방법에 있어서, 제1 제어 신호를 상기 필터에 공급하는 단계; 상기 필터의 출력 신호에 대응하는 제2 제어 신호를 출력하는 단계; 상기 제2 제어 신호와 사전 선택된 기준값간의 차에 대응하는 제3 제어 신호를 출력하는 단계; 및 상기 제1 제어 신호 및 제3 제어 신호에 따라서 상기 필터의 사전 선택된 주파수 특성을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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