KR19990061623A - 디지털 주파수 공용통신 단말기의 알에프/아이에프 이중화신서사이저 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단말기의 RF와 IF 부분의 주파수 신서사이저에 필요한 위상동기루프를 프랙셔널-N 타입으로 RF와 IF를 동시에 사용하고, 프랙셔널-N 타입 PLL 내부의 레퍼런스 디바이더를 완전 분리시켜 RF와 IF를 각각 따로 제어하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부에서 입력된 레퍼런스 주파수를 분리시켜 RF와 IF의 비교클럭과의 위상차 값을 프랙셔널-N 타입으로 출력시키고, RF 및 IF 전압제어 발진부에서 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부에서 출력된 전압으로 제어되어 발진클럭을 출력시킨 다음, 입력 채널의 수신 전파가 저잡음 증폭과 대역통과 필터링을 수행한 다음 RF 전압제어 발진부의 출력과 혼합되어 그 위상차 값이 출력되면, 이 출력신호에 대해 증폭과 대역필터링과 증폭을 수행하고 IF 전압제어 발진부의 출력과 혼합시켜 대역통과 필터링과 증폭을 수행함으로써, 레퍼런스 디바이더를 RF와 IF용으로 완전 분리하여 RF 주파수 신서사이저와 IF 주파수 신서사이저를 독립된 레퍼런스 주파수를 사용하여 설계할 수 있고, RF와 IF 주파수 계획을 세울 때 레퍼런스 디바이더가 분리된 프랙셔널-N 타입 PLL IC를 사용하여 매우 용이하게 되고, 하나의 PLL IC로 회로를 구성할 수 있게 되어 이동통신 단말기의 원가 절감과 크기를 줄일 수 있게 되는 것이다.

Description

디지털 주파수 공용통신 단말기의 알에프/아이에프 이중화 신서사이저 장치

본 발명은 디지털 주파수 공용통신(DTRS, Digital Trunked Radio System) 단말기의 신서사이저(Synthesizer) 장치에 관한 것으로, 특히 단말기의 RF(Radio Frequency, 고주파)와 IF(Intermediate Frequency, 중간주파수) 부분의 주파수 신서사이저에 필요한 위상동기루프(PLL, Phase Locked Loop)를 프랙셔널(Fractional)-N 타입으로 RF와 IF를 동시에 사용할 수 있도록 하고, 프랙셔널-N 타입 PLL 내부의 레퍼런스(Reference) 디바이더를 완전 분리시켜 RF와 IF를 각각 따로 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 주파수 공용통신 시스템은 동일한 주파수를 공통으로 사용하여 통신하는 시스템으로, 시간을 달리하여 공용하는 경우와 지역을 달리하여 동시에 공용하는 경우가 있으며, 후자의 경우 전파의 특성상 주파수가 높을수록 많이 공용할 수 있다. 그리고 하나의 채널을 다수의 이용자가 공용하는 것이 아니고 다수의 채널을 다수의 이용자가 공용함으로써 이용자가 자동적으로 다수의 채널 중에서 빈 채널을 선택하게 된다. 따라서 주파수의 이용효율이 높으며 통화품질이 향상되고 데이터 통신과 팩스 통신이 가능하며 주파수는 800MHz 대를 사용한다.

이러한 디지털 주파수 공용통신 시스템은 단말기(이동 전화)에 개별 번호(Unique ID)를 부여하여 개별 통신(Individual Call)을 할 수 있으며, 지령국(Center)에서 그룹 전체와 일제 통화(All Call)를 할 수 있는 그룹 통신 기능과 비상시에 일제 통보 서비스를 할 수 있으므로 치안, 운수, 건설, 항만 분야에도 편리하게 이용할 수 있는 시스템이다.

여기서 단말기는 한 개 또는 다수의 가입자 그룹에 속하여 운용되는데 단말기는 지령국과 교신하며, 단말기 상호간에 통화할 수 있고, 망교환기를 경유하여 PSTN(Public Switched Telephone Network, 공중 전화 교환망)과 접속이 가능하다.

도1은 종래 디지털 주파수 공용통신 단말기의 신서사이저의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 일정한 주파수를 발생시키는 오실레이터(1)와; 상기 오실레이터(1)에서 발생된 레퍼런스 주파수를 분리시키는 레퍼런스 디바이더(3)와, 전압제어 발진부(7)에서 생성된 발진클럭을 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하는 N카운터(4)와, 상기 레퍼런스 디바이더(3)의 기준 클럭과 상기 N카운터(4)의 비교 클럭의 위상을 비교하여 위상차를 발생시키는 위상검출부(5)로 이루어진 위상동기루프부(2)와; 상기 위상동기루프부(2)에서 출력된 위상차값을 저역 필터링하는 루프필터부(6)와; 상기 루프필터부(6)에서 출력된 전압으로 제어되어 발진클럭을 출력시키는 전압제어 발진부(7)로 구성되었다.

도2는 도1에서 위상동기루프의 상세블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 클럭(Clock)과 데이터(Data)와 스트로브(Strobe) 신호를 입력받아 저장하는 직렬입력부(10)와; 메인 RF 신호와 오실레이터의 기준신호와 보조 신호를 입력받아 증폭시키는 증폭부(11 - 13)와; 상기 증폭부(11)(13)에 입력되는 주파수를 각각 미리 나누어 주파수 값을 적게하는 프리스칼러(Prescaler)(14)(15)와; 상기 프리스칼러(14)(15)에서 나누어진 발진클럭을 각각 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하는 메인 및 보조 디바이더(16)(17)와; 상기 증폭부(12)에서 발생된 기준주파수를 분리시키는 메인 및 보조 레퍼런스 디바이더(18 - 20)와; 상기 메인 및 보조 디바이더(16)(17)의 비교클럭과 상기 메인 및 보조 레퍼런스 디바이더(19)(20)의 기준클럭의 위상을 각각 비교하여 위상차를 발생시키는 메인 및 보조 위상검출부(21)(22)와; 상기 메인 디바이더(16)에서 출력된 주파수의 프랙셔널(Fractional) 부분을 누적하는 프랙셔널 누적부(23)와; 상기 프리스칼러(14)의 나눗셈 동작을 제어하는 프리스칼러 제어부(24)와; 상기 메인 및 보조 위상검출부(21)(22)와 상기 프랙셔널 누적부(23)의 출력전하를 각각 펌프하여 프랙셔널-N 타입의 신호를 출력하는 정상출력과 스피드-업출력과 정수출력 및 보조출력 전하펌프(25 - 28)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 종래의 장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 입력된 RFin 신호는 증폭부(11)에서 증폭된 다음 프리스칼러(14)에서 미리 나누어 주파수 값을 적게한다. 이는 피드백되는 주파수가 높으면 몫이 커져 많이 나누어야 하기 때문에 미리 나누어주기 위해 필요한 동작이다. 그러면 메인 디바이더(16)는 프리스칼러(14)에서 나누어진 발진클럭을 각각 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하게 된다.

그리고 메인 레퍼런스 디바이더(19)는 오실레이터(1)에서 발생된 기준주파수를 분리시킨다. 그러면 메인 위상검출부(21)는 메인 디바이더(16)의 비교클럭과 메인 레퍼런스 선택부(19)의 기준클럭의 위상을 비교하여 위상차를 발생시키고, 프랙셔널 누적부(23)는 메인 디바이터(16)의 소수부분을 누적시키게 된다. 그래서 전하펌프(25 - 27)는 메인 위상검출부(21)에서 검출된 위상차 값과 프랙셔널 누적부(23)에 누적된 프랙셔널 값을 전하로 변환시켜 루프필터부(6)로 전송하게 된다.

한편 입력된 AUXin 신호는 증폭부(13)에서 증폭된 다음 프리스칼러(15)에서 미리 나누어 주파수 값을 적게한다. 그러면 보조 디바이더(17)는 프리스칼러(15)에서 나누어진 발진클럭을 각각 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하게 된다.

그리고 보조 레퍼런스 디바이더(20)는 오실레이터(1)에서 발생된 기준주파수를 분리시킨다. 그러면 보조 위상검출부(22)는 메인 디바이더(17)의 비교클럭과 메인 레퍼런스 선택부(20)의 기준클럭의 위상을 비교하여 위상차를 발생시키게 된다. 그래서 보조출력 전하펌프(28)는 보조 위상검출부(22)에서 검출된 위상차 값을 전하로 변환시켜 루프필터부(6)로 전송하게 된다.

그래서 루프필터부(6)는 위상동기루프부(2)에서 출력된 위상차값을 저역 필터링하고, 전압제어 발진부(7)에서는 루프필터부(6)의 출력된 전압을 제어하여 발진클럭을 출력시키도록 동작하였다.

그러나 프랙셔널-N 타입의 PLL IC는 레퍼런스 디바이더가 하나로 구성되어 있어, RF 용으로 어떤 레퍼런스 주파수가 정해지면 IF 용으로 사용될 수 있는 레퍼런스 주파수는 2비트의 레퍼런스 선택부에 의해서 4가지로 한정되어 사용해야만 하는 불편함이 있었다. 이러한 4가지 중에서 레퍼런스 주파수로 사용가능하지 않으면 첫 번째 IF 주파수 선정에서부터 주파수 계획을 다시 설계하여야 하는 어려움이 따르게 되었다. 이는 이는 레퍼런스 주파수를 얼마로 선정하느냐에 따라 어느 한 채널에서 다른 한 채널로 도약하는 데 걸리는 시간이 결정되기 때문이다.

또한 RF와 IF 신호를 사용하기 위한 다른 방안으로는 IF용 PLL IC를 하나 더 사용하여 독립적인 PLL을 구성할 수 있는 데, 이는 장비가 추가설계되어야만 하는 문제점을 발생시켰다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 단말기의 RF와 IF 부분의 주파수 신서사이저에 필요한 위상동기루프를 프랙셔널-N 타입으로 RF와 IF를 동시에 사용할 수 있도록 하고, 프랙셔널-N 타입 PLL 내부의 레퍼런스 디바이더를 완전 분리시켜 RF와 IF를 각각 따로 제어할 수 있는 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치는,

입력된 레퍼런스 주파수를 분리시켜 RF와 IF의 비교클럭과의 위상차 값을 프랙셔널-N 타입으로 출력시키는 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부와; 상기 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부에서 출력된 전압으로 제어되어 발진클럭을 출력시키는 RF 및 IF 전압제어 발진부와; 입력 채널의 수신 전파에 대한 잡음 지수를 낮추는 저잡음 증폭부(LNA, Low Noise Amplifier)와; 상기 저잡음 증폭부에서 출력된 신호의 대역통과 필터링을 수행하는 제1 대역필터부(BPF, Band Pass Filter)와; 상기 제1 대역필터부와 상기 RF 전압제어 발진부의 출력을 혼합시켜 위상차 값을 출력시키는 제1 믹서와; 상기 제1 믹서의 신호를 증폭시켜 출력시키는 제1 증폭부와; 상기 제1 증폭부의 출력을 대역필터링하는 제2 대역필터부와; 상기 제2 대역필터부의 출력을 증폭시키는 제2 증폭부와; 상기 제2 증폭부와 상기 IF 전압제어 발진부의 출력을 신호를 혼합시켜 그 위상차 값을 출력시키는 제2 믹서와; 상기 제2 믹서의 신호에 대역통과 필터링을 수행하는 제3 대역필터부와; 상기 제3 대역필터부의 전력을 증폭시켜 출력시키는 제3 증폭부로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도 1은 종래 디지털 주파수 공용통신 단말기의 신서사이저의 블록구성도,

도 2는 도1에서 위상동기루프의 상세블록도,

도 3은 본 발명에 의한 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치의 블록구성도,

도 4는 도3에서 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부의 블록구성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

31: 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부 32, 33: RF 및 IF 전압제어 발진부

34: 저잡음 증폭부 35, 38, 41: 제1 내지 제3 대역필터부

36, 40: 제1 및 제2 믹서 37, 39, 42: 제1 내지 제3 증폭부

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치의 기술적 사상에 따른 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 의한 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 입력된 레퍼런스 주파수를 분리시켜 RF와 IF의 비교클럭과의 위상차 값을 프랙셔널-N 타입으로 출력시키는 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부(31)와; 상기 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부(31)에서 출력된 전압으로 제어되어 발진클럭을 출력시키는 RF 및 IF 전압제어 발진부(32)(33)와; 입력 채널의 수신 전파에 대한 잡음 지수를 낮추는 저잡음 증폭부(34)와; 상기 저잡음 증폭부(34)에서 출력된 신호의 대역통과 필터링을 수행하는 제1 대역필터부(35)와; 상기 제1 대역필터부(35)와 상기 RF 전압제어 발진부(32)의 출력을 혼합시켜 위상차 값을 출력시키는 제1 믹서(36)와; 상기 제1 믹서(36)의 신호를 증폭시켜 출력시키는 제1 증폭부(37)와; 상기 제1 증폭부(37)의 출력을 대역필터링하는 제2 대역필터부(38)와; 상기 제2 대역필터부(38)의 출력을 증폭시키는 제2 증폭부(39)와; 상기 제2 증폭부(39)와 상기 IF 전압제어 발진부(33)의 출력을 신호를 혼합시켜 그 위상차 값을 출력시키는 제2 믹서(40)와; 상기 제2 믹서(40)의 신호에 대역통과 필터링을 수행하는 제3 대역필터부(41)와; 상기 제3 대역필터부(41)의 전력을 증폭시켜 출력시키는 제3 증폭부(42)로 구성된다.

상기에서 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부(31)는, 도4에 도시된 바와 같이, 입력된 RF와 OSC 및 IF 주파수를 각각 증폭시키는 증폭부(51 - 53)와; 상기 증폭부(51)(53)의 RF 주파수를 각각 미리 나누어 주파수 값을 적게하는 RF 및 IF 프리스칼러(54)(55)와; 상기 RF 및 IF 프리스칼러(54)(55)에서 나누어진 발진클럭을 각각 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하는 RF 및 IF N카운터(56)(57)와; 상기 증폭부(52)의 기준주파수를 각각 분리시키는 메인 및 보조 레퍼런스 디바이더(58)(59)와; 상기 RF 및 IF N카운터(56)(57)의 비교클럭과 상기 메인 및 보조 레퍼런스 디바이더(58)(59)의 기준클럭의 위상을 각각 비교하여 위상차를 발생시키는 메인 및 보조 위상검출부(60)(61)와; 상기 RF N카운터(56)에서 출력된 주파수의 프랙셔널 부분을 누적하는 프랙셔널 누적부(62)와; 상기 메인 위상검출부(60)와 상기 프랙셔널 누적부(62)의 출력전하를 펌프하여 프랙셔널-N 타입의 RF 신호를 출력하는 RF 출력전하 펌프(63)와; 상기 보조 위상검출부(61)의 출력전하를 펌프하여 프랙셔널-N 타입의 IF 신호를 출력하는 IF 출력전하 펌프(64)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 증폭부(51)는 입력된 RF 주파수를 증폭시켜 RF 프리스칼러(54)에 입력시킨다. 그러면 RF 프리스칼러(54)는 증폭부(51)의 RF 주파수를 미리 나누어 주파수 값을 적게하고, RF N카운터(56)는 RF 프리스칼러(54)에서 나누어진 발진클럭을 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하게 된다.

그리고 메인 레퍼런스 디바이더(58)는 증폭부(52)에서 증폭된 오실레이터의 기준(레퍼런스) 주파수를 분리시키고, 메인 위상검출부(60)는 RF N카운터(56)의 비교클럭과 메인 레퍼런스 디바이더(58)의 기준클럭의 위상을 비교하여 위상차를 발생시키게 된다. 또한 프랙셔널 누적부(62)는 RF N카운터(56)에서 출력된 주파수의 프랙셔널 부분을 누적하여 RF 출력 전하펌프(63)에 입력시키게 된다. 그러면 RF 출력 전하펌프(63)는 메인 위상검출부(60)와 프랙셔널 누적부(62)의 출력전하를 펌프하여 프랙셔널-N 타입의 RF 신호를 출력하게 된다.

한편 증폭부(53)는 입력된 IF 주파수를 증폭시켜 IF 프리스칼러(55)에 입력시킨다. 그러면 IF 프리스칼러(55)는 증폭부(53)의 IF 주파수를 미리 나누어 주파수 값을 적게하고, IF N카운터(57)는 IF 프리스칼러(55)에서 나누어진 발진클럭을 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하게 된다.

그리고 보조 레퍼런스 디바이더(59)는 증폭부(52)에서 증폭된 오실레이터의 기준(레퍼런스) 주파수를 분리시키고, 보조 위상검출부(61)는 IF N카운터(57)의 비교클럭과 보조 레퍼런스 디바이더(59)의 기준클럭의 위상을 비교하여 위상차를 발생시키게 된다. 그러면 IF 출력 전하펌프(64)는 보조 위상검출부(61)의 출력전하를 펌프하여 IF 신호를 출력하게 된다.

이에 따라 RF 및 IF 전압제어 발진부(32)(33)는 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부(31)에서 출력된 전압으로 제어되어 발진클럭을 출력시키게 된다.

그래서 저잡음증폭부(34)에서 채널1의 851.0125MHz의 수신 전파에 대한 잡음 지수를 낮추고, 제1 대역필터부(35)에서 필터링을 한 다음 제1 믹서에서 RF 전압제어 발진부(32)의 934.2625MHz인 RF 신호와 제1 대역필터부(35)의 채널1 신호를 혼합시키는 그 위상차 값인 83.25MHz를 출력시키게 된다.

이렇게 출력된 신호는 증폭과 필터링과 증폭과정을 거친 다음 제2 믹서로 입력되게 된다.

그러면 제2 믹서(40)는 제2 증폭부(39)와 IF 전압제어 발진부(33)의 출력신호를 82.78875MHz를 혼합시켜 461.25MHz를 출력시키고, 이 신호는 필터링과 증폭을 거쳐 출력되게 되는 것이다.

이처럼 본 발명은 단말기의 RF와 IF 부분의 주파수 신서사이저에 필요한 위상동기루프를 프랙셔널-N 타입으로 RF와 IF를 동시에 사용할 수 있도록 하고, 프랙셔널-N 타입 PLL 내부의 레퍼런스 디바이더를 완전 분리시켜 RF와 IF를 각각 따로 제어하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 디지털 주파수 공용통신 단말기의 RF/IF 이중화 신서사이저 장치는 프랙셔널-N 타입 PLL IC를 사용함으로써 레퍼런스 주파수를 결정하는 데 있어 좀 더 여러 가지 가능성을 확보할 수 있고, 주파수 계획 자체가 용이하게 되는 효과가 있게 된다.

또한 본 발명은 레퍼런스 디바이더를 RF와 IF용으로 완전 분리하여 줌으로써 RF 주파수 신서사이저와 IF 주파수 신서사이저를 독립된 레퍼런스 주파수를 사용하여 설계할 수 있는 효과도 있게 된다.

더불어 본 발명은 신규로 시작되는 이동통신 분야에서 새로운 주파수가 할당되어 RF와 IF 주파수 계획을 세울 때 레퍼런스 디바이더가 분리된 프랙셔널-N 타입 PLL IC를 사용함으로써 매우 용이하게 되고, 하나의 PLL IC로 회로를 구성할 수 있게 되어 이동통신 단말기의 원가 절감과 크기를 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 입력된 레퍼런스 주파수를 분리시켜 RF와 IF의 비교클럭과의 위상차 값을 프랙셔널-N 타입으로 출력시키는 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부와;

   상기 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부에서 출력된 전압으로 제어되어 발진클럭을 출력시키는 RF 및 IF 전압제어 발진부와;

   입력 채널의 수신 전파에 대한 잡음 지수를 낮추는 저잡음 증폭부와;

   상기 저잡음 증폭부에서 출력된 신호의 대역통과 필터링을 수행하는 제1 대역필터부와;

   상기 제1 대역필터부와 상기 RF 전압제어 발진부의 출력을 혼합시켜 위상차 값을 출력시키는 제1 믹서와;

   상기 제1 믹서의 신호를 증폭시켜 출력시키는 제1 증폭부와;

   상기 제1 증폭부의 출력을 대역필터링하는 제2 대역필터부와;

   상기 제2 대역필터부의 출력을 증폭시키는 제2 증폭부와;

   상기 제2 증폭부와 상기 IF 전압제어 발진부의 출력을 신호를 혼합시켜 그 위상차 값을 출력시키는 제2 믹서와;

   상기 제2 믹서의 신호에 대역통과 필터링을 수행하는 제3 대역필터부와;

   상기 제3 대역필터부의 전력을 증폭시켜 출력시키는 제3 증폭부로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 주파수 공용통신 단말기의 알에프/아이에프 이중화 신서사이저 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프랙셔널 RF/IF 위상동기루프부는,

   입력된 RF와 OSC 및 IF 주파수를 각각 증폭시키는 증폭부와; 상기 증폭부의 RF 주파수를 각각 미리 나누어 주파수 값을 적게하는 RF 및 IF 프리스칼러와; 상기 RF 및 IF 프리스칼러에서 나누어진 발진클럭을 각각 소정 레벨로 분주하여 비교 클럭을 생성하는 RF 및 IF N카운터와; 상기 증폭부의 기준주파수를 각각 분리시키는 메인 및 보조 레퍼런스 디바이더와; 상기 RF 및 IF N카운터의 비교클럭과 상기 메인 및 보조 레퍼런스 디바이더의 기준클럭의 위상을 각각 비교하여 위상차를 발생시키는 메인 및 보조 위상검출부와; 상기 RF N카운터에서 출력된 주파수의 프랙셔널 부분을 누적하는 프랙셔널 누적부와; 상기 메인 위상검출부와 상기 프랙셔널 누적부의 출력전하를 펌프하여 프랙셔널-N 타입의 RF 신호를 출력하는 RF 출력전하 펌프와; 상기 보조 위상검출부의 출력전하를 펌프하여 프랙셔널-N 타입의 IF 신호를 출력하는 IF 출력전하 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 주파수 공용통신 단말기의 알에프/아이에프 이중화 신서사이저 장치.