KR19990051742A - Direct conversion real zero single sideband transmitter - Google Patents

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    • H04L27/368—Arrangements for compensating undesirable properties of the transmission path between the modulator and the demodulator using predistortion adaptive predistortion

Abstract

본 발명은 리얼 제로 단측파대(RZ SSB: Real Zero Single Side Band ) 통신 시스템의 송신장치에 관한 것이다. 리얼 제로 단측파대 통신 시스템은 아날로그 협대역 통신 방식의 시스템으로, 리얼 제로 단측파대 변조 신호는 캐리어를 포함한 SSB 신호로 정의된다. 리얼 제로 단측파대 신호는 선형 변조 신호이기 때문에 송신단에서 선형성을 잘 유지하여 전송하여야 한다. 따라서 선형성이 좋은 전력 증폭기가 요구되는데, 선형성이 좋을수록 전력 효율이 떨어지는 특성이 있다. 카티전 피드백 루프(Cartesian Feedback Loop)는 선형성은 떨어지나 효율이 좋은 전력 증폭기를 피드백(feedback) 을 이용하여 선형화 시키는 기법이다.The present invention relates to a transmission apparatus of a real zero single side band (RZ SSB) communication system. A real zero single sideband communication system is an analog narrowband communication system, and a real zero single sideband modulated signal is defined as an SSB signal including a carrier. Since the real zero single sideband signal is a linear modulated signal, it must be transmitted with good linearity at the transmitting end. Therefore, a power amplifier having a good linearity is required, and the better the linearity, the lower the power efficiency. The Cartesian Feedback Loop is a technique that linearizes a low-efficiency but efficient power amplifier using feedback.

한편, 리얼 제로 단측파대 방식의 송신기의 구조를 단순하게 하기 위해서는 기저 대역의 신호를 한번에 고주파로 올리는 직접변환(direct conversion)방식이 바람직하다. 직접 변환 방식은 주파수 합성기의 주파수와 송신 주파수가 같으므로 송신신호가 주파수 합성기의 공진회로에 영향을 주어 송신 스펙트럼이 확산되는 악영향을 일으킬 수 있다. 본 발명에서는 카티전 피드백 루프(Cartesian Feedback Loop)와 직접 변환 방식을 이용하여 전력 효율과 선형성이 좋고 구조가 단순하면서도, 직접 변환에 의한 송신 스펙트럼 확산의 악영향을 피할 수 있는 리얼 제로 단측파대 송신장치를 제안한다.On the other hand, in order to simplify the structure of a real zero single sideband type transmitter, a direct conversion method of raising a baseband signal at a high frequency at a time is preferable. In the direct conversion method, since the frequency and the transmission frequency of the frequency synthesizer are the same, the transmission signal may affect the resonant circuit of the frequency synthesizer, which may adversely affect the spread of the transmission spectrum. The present invention uses a Cartesian Feedback Loop and a direct conversion scheme to provide a real zero single-side band transmission apparatus that has power efficiency, linearity, and simple structure, and can avoid adverse effects of transmission spectrum spreading by direct conversion. Suggest.

Description

직접 변환 방식 리얼 제로 단측파대 송신장치Direct conversion real zero single sideband transmitter

본 발명은 직접 변환 방식 리얼 제로 단측파대(RZ SSB: Real Zero Single Side Band ) 송신장치에 관한 것으로서, 특히 리얼 제로 단측파대 송신기의 선형성과 전력효율을 높히고 구조를 단순화할 수 있는 카티전 피드백 루프를 이용한 직접 변환 방식 리얼 제로 단측파대 송신기 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a direct conversion type Real Zero Single Side Band (RZ SSB) transmitter, and more particularly to a Cartesian feedback loop that can improve the linearity, power efficiency and simplify the structure of a Real Zero Single Side Band transmitter. The present invention relates to a real zero single sideband transmitter structure.

일반적으로 리얼 제로 단측파대 통신 시스템은 아날로그 협대역 변복조 방식의 시스템이다. 리얼 제로 단측파대변조 신호는 캐리어(carrier)를 포함한 단측파대(SSB: single side band )신호이다. 리얼 제로 단측파대 송신 신호의 점유대역폭은 채널당5kHz로 채널당12.5kHz의 점유대역폭을 갖는 FM방식에 비하여 주파수 효율이 매우 뛰어난 방식이다. 리얼 제로 단측파대 변복조 방식의 주된 응용 범위는 간이 무전기이다. 간이 무전기는 한정된 건전지 용량으로 장시간 사용할 수 있도록 송신기의 전력 효율이 좋아야 하고, 크기와 무게가 작아야 하므로 단순한 구조가 요구된다. 또한, 리얼 제로 단측파대 신호는 진폭과 위상이 모두 변하는 선형변조 신호이므로 송신기에서는 신호의 선형성을 잘 유지시켜야 한다.Real zero single sideband communication systems are typically analog narrowband modulation and demodulation systems. The real zero single sideband modulation signal is a single side band (SSB) signal including a carrier. The occupied bandwidth of the real zero single sideband transmit signal is 5 kHz per channel, and the frequency efficiency is much higher than that of the FM method having an occupied bandwidth of 12.5 kHz per channel. The main field of application of real zero single sideband modulation and demodulation is a simple radio. A simple radio requires a simple structure because the transmitter must have good power efficiency and a small size and weight so that it can be used for a long time with limited battery capacity. Also, since the real zero single-sideband signal is a linear modulated signal that changes in both amplitude and phase, the transmitter must maintain good linearity of the signal.

간이 무전기의 전력효율은 주로 송신단의 전력 증폭기가 좌우하는데, 선형성이 좋을수록 증폭기의 전력효율이 떨어지고, 전력효율이 좋을수록 증폭기의 선형성이 떨어지는 특성이 있다. 카티전 피드백 루프(Cartesian Feedback Loop)는 선형성은 떨어지나 전력효율이 좋은 전력 증폭기의 피드백(feedback )을 이용하여 선형화 시키는 기법이다. 이를 이용하면 동시에 전력효율도 좋고 선형성도 좋은 송신기를 구현할 수 있다.The power efficiency of the simple radio is mainly dependent on the power amplifier of the transmitter. The better the linearity, the lower the power efficiency of the amplifier, and the better the power efficiency, the lower the linearity of the amplifier. The Cartesian Feedback Loop is a technique that linearizes using the feedback of a power amplifier with low linearity but power efficiency. At the same time, a transmitter with good power efficiency and good linearity can be realized.

한편, 리얼 제로 단측파대 방식의 송신기의 구조를 단순하게 하기 위해서는 기저 대역의 신호를 한번에 고주파로 올리는 직접변환(direct conversion)방식이 바람직하다. 직접 변환 방식은 주파수 합성기의 주파수와 송신신호의 주파수가 같으므로 송신신호가 주파수 합성기의 공진회로에 영향을 주어 송신신호의 스펙트럼이 확산되는 악영향을 일으킬 수 있다. 따라서 주파수 합성기를 구현할 때는 두개의 주파수를 더하여 원하는 주파수를 합성한다.On the other hand, in order to simplify the structure of a real zero single sideband type transmitter, a direct conversion method of raising a baseband signal at a high frequency at a time is preferable. In the direct conversion method, since the frequency of the frequency synthesizer and the frequency of the transmission signal are the same, the transmission signal may affect the resonant circuit of the frequency synthesizer, which may adversely affect the spread of the spectrum of the transmission signal. Therefore, when implementing a frequency synthesizer, add two frequencies to synthesize the desired frequency.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카티전 피드백 루프와 직접변환 방식을 사용하여 선형성과 전력효율이 좋고 구조가 단순한 리얼제로 단측파대 송신 방식을 제공함은 물론, 직접변환의 단점인 송신신호 스펙트럼의 확산을 피할수 있는 직접 변환 방식 리얼 제로 단측파대를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, using a Cartesian feedback loop and direct conversion method to provide a real-time single-side band transmission method having a good linearity and power efficiency and simple structure, as well as a transmission signal which is a disadvantage of direct conversion. The objective is to provide a direct conversion real zero single sideband that avoids spreading of the spectrum.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소스 신호에 따라 동위상 신호 및 직각 신호를 발생하기 위한 기저 대역부와, 상기 기저대역부로부터 발생되는 동위상 신호 및 직각신호에 90도 위상차이가 나는 캐리어를 곱하여 단측파대 신호를 발생시키는 변조기와, 송신신호의 주파수를 합성하기 위한 주파수 합성기와, 상기 주파수합성기로부터 출력되는 주파수에 적당한 위상차를 두어, 카티전 피드백 루프에서 발생하는 위상지연을 보상해주는 위상 천이기와, 상기 위상 천이기로부터 출력되는 상기 루프필퍼를 경유한 상기 동위상 신호 및 직각신호 각각에 대한 잡음을 제거하기 위한 루프 필터와, 상기 변조기로부터 출력되는 단측파대신호를 증폭하기 위한 증폭기와, 상기 증폭기의 출력을 복조하여 상기 기저대역부로부터 출력되는 동위상 신호 및 직각신호와 합성시키기 위한 복조기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 직접 변환 방식 리얼 제로 단측파대 송신장치에 의하여 달성된다.According to the present invention for achieving the above object, a carrier having a 90 degree phase difference between a baseband portion for generating an in-phase signal and a quadrature signal according to a source signal, and an in-phase signal and a quadrature signal generated from the baseband portion. A phase shifter that compensates for the phase delay occurring in the Cartesian feedback loop by providing a modulator for generating a single sideband signal by multiplying with a frequency synthesizer for synthesizing the frequencies of the transmission signal, and a phase difference appropriate to the frequency output from the frequency synthesizer. A loop filter for removing noise for each of the in-phase signal and the quadrature signal via the loop filter which is output from the phase shifter, an amplifier for amplifying the single sideband signal output from the modulator, In-phase signal and serial output from the baseband part by demodulating the output of the amplifier. It is achieved by a direct conversion real zero single sideband transmitter, characterized in that it comprises a demodulator for combining with each signal.

도 1 는 본 발명이 적용되는 시스템 구조도.1 is a system structural diagram to which the present invention is applied.

도 2 는 주파수 합성기(frequency synthesizer block)에 대한 상세도.2 is a detailed diagram of a frequency synthesizer block.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 루프 필터 2: 변조기1: loop filter 2: modulator

3: 위상천이기 4: 파워 증폭기3: phase shifter 4: power amplifier

5: 복조기 6: 주파수 합성기5: demodulator 6: frequency synthesizer

7: 기저대역부 8: 고주파부7: baseband portion 8: high frequency portion

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 는 본 발명이 적용되는 시스템 구조도이고, 도 2 는 주파수 합성기(frequency synthesizer block: 6)에 대한 상세 회로도이다. 리얼 제로 단측파대 송신기의 구조는 크게 기저대역부(7), 고주파부(8), 그리고 주파수 합성기(6)의 세 부분으로 되었다.1 is a system structural diagram to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a frequency synthesizer block 6. The structure of a real zero single sideband transmitter is largely divided into three parts: the baseband portion 7, the high frequency portion 8, and the frequency synthesizer 6.

기저대역부(7)는 리얼 제로 단측파대신호를 발생하기 위해 동위상(in-phase)신호와 직각(quadrature)신호를 발생시킨다. 동위상(In phase)신호성분은 정보신호와 같고 직각성분은 동위상 성분의 힐버트 변환(Hilbert transform)관계에 있다.The baseband portion 7 generates an in-phase signal and a quadrature signal to generate a real zero single sideband signal. The in-phase signal component is the same as the information signal, and the quadrature component is in the Hilbert transform relationship of the in-phase component.

고주파부(8)는 동위상(in-phase)신호와 직각신호에 각각 90도 위상차가 나는 캐리어를 곱하여 단측파대신호를 발생시키는 변조기, 전력증폭기, 이를 선형화하기 위한 카티전 피드백 루프(Cartesian Feedback Loop)등으로 구성된다. 카티전 피드백 루프의 입력으로 동위상 신호(I)성분의 신호와 직각신호(Q) 성분의 신호가 가해진다.The high frequency unit 8 is a modulator, a power amplifier, and a Cartesian feedback loop for linearizing the in-phase signal and the quadrature signal by multiplying a carrier having a 90 degree phase difference, respectively. Etc.) A signal of the in-phase signal (I) component and a signal of the quadrature signal (Q) component are applied to the input of the Cartesian feedback loop.

루프 필터(1)는 피드백 루프(feedback loop)를 안정하게 하기 위한 1차 저역통과 필터이다. IQ 변조기(2)는 I신호와 Q신호에 각각 90도 위상차가 나는 캐리어를 곱하여 변조시킨다. 위상천이기(Phase shifter: 3)는 변조기, 파워 증폭기(4)등 루프(loop)에서의 위상지연을 보상하기 위해 IQ 복조기(5)에 가해지는 캐리어의 위상을 천이 시키는 부분이다.The loop filter 1 is a first order lowpass filter for stabilizing the feedback loop. The IQ modulator 2 modulates the I and Q signals by multiplying the carriers having a 90 degree phase difference, respectively. The phase shifter 3 is a part for shifting the phase of the carrier applied to the IQ demodulator 5 to compensate for the phase delay in the loop such as the modulator and the power amplifier 4.

사용된 파워 증폭기(4)는 비선형 증폭기로 카티전 피드백 루프를 통해 선형화 된다. 주파수 합성기는 변조기의 국부(local)입력에 가해질 주파수를 합성하는 부분으로, 직접변환 방식이므로 주파수 합성기의 공진주파수와 송신신호의 주파수가 같아서, 송신 스펙트럼이 확산되는 악영향을 미칠 수 있기 때문에 두개의 주파수를 더하여 원하는 주파수를 합성하는 방식을 취하고 있다.The power amplifier 4 used is a nonlinear amplifier linearized through a Cartesian feedback loop. The frequency synthesizer is a part that synthesizes the frequency to be applied to the local input of the modulator. Since the direct conversion method, the frequency synthesizer has the same frequency as the resonance frequency of the frequency synthesizer, which may adversely affect the spread of the transmission spectrum. Add the following to synthesize the desired frequency.

본 발명은 카티전 피드백 루프와 직접변환 방식을 사용하여 선형성과 전력효율이 좋고 구조가 단순한 리얼제로 단측파대 송신 방식이 가능함은 물론, 직접변환의 단점인 송신신호 스펙트럼의 확산을 피할수 있는 우수한 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to use a single-sided band transmission method using a Cartesian feedback loop and a direct conversion method, which has a good linearity and power efficiency and a simple structure, and also has an excellent effect of avoiding the spread of the transmission signal spectrum, which is a disadvantage of direct conversion. There is.

Claims (1)

소스 신호에 따라 동위상 신호 및 직각 신호를 발생하기 위한 기저 대역부와,A baseband portion for generating in-phase and quadrature signals in accordance with the source signal; 상기 기저대역부로부터 발생되는 동위상 신호 및 직각신호에 90도 위상차이가 나는 캐리어를 곱하여 단측파대 신호를 발생시키는 변조기와,A modulator for generating a single sideband signal by multiplying a carrier having a 90 degree phase difference from an in-phase signal and a quadrature signal generated from the baseband part; 두 개의 주파수를 더하여 송신신호의 주파수를 합성하는 주파수 합성기와,A frequency synthesizer for synthesizing the frequencies of the transmission signals by adding two frequencies; 상기 주파수합성기로부터 출력되는 주파수에 적당한 위상차를 두어, 카티전 피드백 루프에서 발생하는 위상지연을 보상해주는 위상 천이기와,A phase shifter for providing a phase difference appropriate to a frequency output from the frequency synthesizer to compensate for a phase delay occurring in a Cartesian feedback loop; 상기 위상 천이기로부터 출력되는 상기 루프필퍼를 경유한 상기 동위상 신호 및 직각신호 각각에 대한 잡음을 제거하기 위한 루프 필터와,A loop filter for removing noise for each of the in-phase signal and the quadrature signal via the loop filter which is output from the phase shifter; 상기 변조기로부터 출력되는 단측파대신호를 증폭하기 위한 증폭기와,An amplifier for amplifying the single sideband signal output from the modulator; 상기 증폭기의 출력을 복조하여 상기 기저대역부로부터 출력되는 동위상 신호 및 직각신호와 합성시키기 위한 복조기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 직접 변환 방식 리얼 제로 단측파대 송신장치.And a demodulator for demodulating the output of the amplifier and synthesizing the quadrature and quadrature signals output from the baseband portion.
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