KR19990012151A - 무선통신장치 수신기 - Google Patents

Abstract

중간주파수신호를 소정 증폭하는 중간주파수 증폭기를 구비한 무선통신장치 수신기에 있어서, 상기 중간주파수 증폭기의 앞단에, 상기 중간주파수 증폭기로 입력되는 중간주파수신호의 크기를 줄여주는 고정 감쇠기를 더 구비하여 혼변조 왜곡과 단일음 둔감도를 개선함을 특징으로 한다.

Description

무선통신장치 수신기

본 발명은 디지털 이동체 통신시스템에 있어서 수신기에 관한 것으로, 특히 혼변조 왜곡(intermodulation distortion: 이하 IMD라 함.)과 단일음(single tone) 둔감도(desensitization) 문제를 개선한 수신기에 관한 것이다.

다양한 무선 통신 서비스가 이루어지면서 서비스 사업자들 사이에는 할당 주파수가 근접하면서 상호 간섭(interference)으로 인한 문제, 예를 들면 통화의 절단 혹은 불능과 같은 문제가 발생된다. 그래서 주위의 간섭신호에 영향을 받지 않는 수신기의 개발이 요구되어지고 있다. 이 간섭신호는 수신 주파수 대역 주변에서 나타나는 신호성분을 말는데, 이것은 수신기에 있는 비선형 소자를 지나면서 원하는 신호의 주파수 대역에 IMD를 발생시키거나 통신시스템을 포화(saturation)시킴으로써 수신기의 감도 특성을 저하시킨다.

실제로 아날로그모드와 디지털모드의 듀얼(dual)모드 형식 전화기, 즉 주파수 변조방식을 채택하여 설계한 신형 이동전화 서비스(Advanced Mobile Phone Service: 이하 AMPS라 함.)와 부호분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 함.)이 선택적인 전화기는 아날로그 밴드로부터 전파되는 외부 간섭(interference)신호로 인해 호(call)가 끊어지거나 통신은 하더라도 에러가 발생할 확률이 매우 높다. 이러한 IMD는 CDMA 전화기가 AMPS 기지국 근처에 가까이 가 있을 때 CDMA 수신기에 영향을 미치게 된다. 강한 외부 간섭신호는 CDMA 수신기의 저잡음 증폭기에 과부하를 일으키며, IMD 성분이 CDMA 대역에 나타나서 강한 간섭을 일으킨다. 그리고 결국에 가서는 통화상태가 끊어지게 된다. 현재 이러한 간섭을 줄이는 방법으로, 수신기 전체의 1dB 억압점(compression point)[P1dB: 게인(gain)이 1dB 떨어지는 입력값(power)]을 올려줌으로써 간섭에 수신기가 선형(linear)적인 특성을 갖도록 하고 있다.

도 1은 일반적인 무선통신장치 수신기의 개략적인 블록 구성도이다. 안테나에 접속되어 RF 송·수신을 분리하는 듀플렉서 11과, 잡음 발생을 최대한 억제하면서 RF신호를 증폭하는 저잡음증폭기(이하 LNA라 함.) 12와, 상기 증폭된 RF신호로부터 수신대역 밖의 간섭신호를 제거하는 RF 탄성표면파(Surface Acoustic Wave: 이하 SAW라 함.) 필터 13과, 상기 SAW 필터 13의 출력을 중간주파수(intermediate frequency: 이하 IF라 함.)신호로 변환하는 믹서(mixer) 14와, 상기 IF신호를 소정 증폭하는 IF 증폭기 15와, 상기 증폭된 IF신호 이외의 신호성분을 35dB 이상으로 감쇠시켜주는 IF SAW 필터 16과, 입력 레벨의 변동에 따른 출력 레벨의 변동을 억제하기 위해 증폭 이득을 제어하는 자동이득제어기(Auto Gain Control: 이하 AGC라 함.) 17과, IF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하여 처리하는 기저대역아날로그부 18로 구성된다.

도 2는 종래 IMD와 단일음 둔감을 해결한 무선통신장치 수신기의 개략적인 블록 구성도이다. 도시한 바에 따르면, 상기 도 1의 구성에서 LNA 의 앞단에 수신신호를 적절히 감쇠시키는 가변 감쇠기(variable attenuator)를 더 구비한 것이다. 그런데 감쇠기는 간섭뿐만 아니라 원하는 신호 성분도 감쇠시키게 되므로 수신감도가 작아지게 되는 부작용이 있다. 그러므로 이러한 구조에서는 감쇠기의 사용으로 인한 수신감도의 저하를 방지할 수 있도록 간섭의 크기와 원하는 신호의 크기에 따른 최적의 감쇠 크기가 결정되어져야 할 뿐만 아니라 가변 감쇠기가 적절하게 동작할 수 있도록 하는 정확한 소프트웨어적 제어가 필요하다. 또한 감쇠기가 LNA의 앞단에 위치해 있기 때문에 전체 수신기의 잡음 지수가 커져서 수신감도를 저하시키는 원인이 된다. 또한 이 가변 감쇠기의 삽입으로 인해서 회로가 복잡해지고 전류도 많이 흐르게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 수신감도의 저하가 없고 회로의 구성이 간단하며 소모 전류가 많지 않은, 혼변조 왜곡이나 단일음 둔감도를 없앤 무선통신장치 수신기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중간주파수신호를 소정 증폭하는 중간주파수 증폭기를 구비한 무선통신장치 수신기에 있어서, 상기 중간주파수 증폭기의 앞단에, 상기 중간주파수 증폭기로 입력되는 중간주파수신호의 크기를 줄여주는 고정 감쇠기를 더 구비함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 무선통신장치 수신기의 개략적인 블록 구성도

도 2는 혼변조 왜곡과 단일음 둔감을 해결한 무선통신장치 수신기의 개략적인 블록 구성도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 혼변조 왜곡과 단일음 둔감도를 개선한 무선통신장치 수신기의 개략적인 블록 구성도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

미국 개인휴대통신시스템(Personal Communication System: 이하 PCS라 함.)의 규격 제안집인 SP-3385를 참조하면, 이중음 간섭은 원하는 신호 주파수의 1.25MHz와 2.05MHz 옵셋(offset) 주파수에서 -43dBm의 크기로 안테나 잭에 입력되게 되어 있고, 단일음은 원하는 신호 주파수의 1.25MHz 옵셋 주파수에서 -30dBm의 크기로 안테나 잭에 입력되게 되어 있다. 전술한 도 1과 같은 기본적인 수신단 구조에서는 전체 수신단의 1dB 억압점의 크기에 가장 영향을 미치는 것은 IF증폭기이다. 다시 말해서, 전체 수신단이 어떤 영역에서 동작하게 할 것인가를 결정하는 것은 상기 IF증폭기가 어떤 영역에서 동작하는가와 밀접한 관련이 있다.

기본적으로 수신단에서 IMD와 단일음 둔감도의 개선은 수신단 각 블록들이 간섭신호의 영향을 가능한한 가장 적게 받도록 함으로써 가능하다. 즉 인가한 간섭신호에도 불구하고 각 단의 증폭기와 믹서가 선형영역에서 동작되도록 해서 혼변조 (intermodulation)의 발생을 최대한 억제하면 된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IMD와 단일음 둔감도를 개선한 무선통신장치 수신기의 개략적인 블록 구성도이다. 안테나에 접속되어 RF 송·수신을 분리하는 듀플렉서 11과, 잡음 발생을 최대한 억제하면서 RF신호를 증폭하는 LNA 12와, 상기 증폭된 RF신호로부터 수신대역 밖의 간섭신호를 제거하는 RF SAW 필터 13과, 상기 SAW 필터 13의 출력을 IF신호로 변환하는 믹서 14와, 상기 IF신호의 크기를 일정 정도 줄여주는 고정 감쇠기(fixed attenuator) 36과, 상기 IF신호를 소정 증폭하는 IF 증폭기 15와, 상기 증폭된 IF신호 이외의 신호성분을 35dB 이상으로 감쇠시켜주는 IF SAW 필터 16과, 입력 레벨의 변동에 따른 출력 레벨의 변동을 억제하기 위해 증폭 이득을 제어하는 AGC 17과, IF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하여 처리하는 기저대역아날로그부 18로 구성된다. 상기 믹서 35는 입력단의 1dB 특성이 좋은 수동(passive) 믹서[예: doubly balanced diode mixer]를 사용한다. 또한 고정 감쇠기 36은 저항으로 이루어진다.

상기 도 3에서는 수동 믹서 35를 사용하는 바, 1dB 억압점이 입력단에서 +5dBm 정도되므로 간섭에 거의 영향을 받지 않는다. 또한 상기 믹서 35와 IF증폭기 15 사이에 연결된 고정 감쇠기 36은 IF 증폭기로 입력되는 신호의 크기를 줄여줌으로써 상대적으로 낮은 1dB 억압점을 갖는 IF증폭기 15가 선형적인 영역에서 동작할 수 있다. 이렇게 되면 전체 수신단의 1dB 억압점이 크게 향상되어 -43dBm의 이중음 간섭과 -30dBm의 단일음 간섭의 영향을 크게 줄일 수 있다.

상기 도 3의 구성과 다음 표 1과 표 2에 기술한 각 단의 이득을 참조하여 감섭의 레벨 변화와 각 단의 1dB 억압점을 비교해보면 혼변조의 주요 원인이 IF 증폭기가 됨을 알 수 있다. 그러므로 IF 입력단에 소정의 값(예: 10dB)을 갖는 감쇠기를 삽입하여 IF증폭단의 간섭 전력을 줄여줌으로써 IF 증폭기가 선형 영역에서 동작할 수 있도록 해준다.

	듀플렉서	LNA	RF SAW 필터	믹서
P1dB (입력)	·	-16dBm	·	+5dBm
이득	-3dB	+20dB	-2dB	-10dB
이중음	-43dBm	-46dBm	-26dBm	-28dBm
단일음	-30dBm	-33dBm	-13dBm	-15dBm
-101dBm신호	-101dBm	-98dBm	-78dBm	-80dBm
-25dBm신호	-25dBm	-27dBm	-7dBm	-9dBm

	감쇄기	IF증폭기	IF SAW 필터	AGC
P1dB (입력)	·	-29dBm	·	-31dBm(-16dBm)
이득	-10dB	+35dB	-14dB(-35dB)
이중음	-38dBm	-48dBm	-13dBm	-48dBm
단일음	-25dBm	-35dBm	0dBm	-35dBm
-101dBm신호	-90dBm	-100dBm	-65dBm	-79dBm
-25dBm신호	-19dBm	-29dBm	+4dBm	-10dBm

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 IMD와 단일음 둔감도를 개선함으로써 요즘과 같이 많은 간섭이 존재하는 통신 환경에서 수신감도의 저하없이 원할한 통신 서비스를 제공할 수 있게 한다. 이때 하드웨어 자체적으로 IMD와 단일음 둔감도를 개선하므로 소프트웨어의 부담(load)을 줄이는 장점이 있다. 또한 고정 감쇠기를 사용하므로 부가적인 전류의 소모가 없고 회로도 간단하다는 장점이 있다. 그리고 감쇠기가 믹서의 뒷단에 위치하므로 수신단 전체 잡음 지수에 거의 영향을 주지 않는 장점도 있다.

Claims (3)

1. 중간주파수신호를 소정 증폭하는 중간주파수 증폭기를 구비한 무선통신장치 수신기에 있어서,

   상기 중간주파수 증폭기의 앞단에, 상기 중간주파수 증폭기로 입력되는 중간주파수신호의 크기를 줄여주는 고정 감쇠기를 더 구비함을 특징으로 하는 수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정 감쇠기는,

   중간주파수를 검출하는 믹서의 뒷단에 접속됨을 특징으로 하는 수신기.
3. 제2항에 있어서, 상기 믹서는,

   수동 믹서임을 특징으로 하는 수신기.