KR19990072525A

KR19990072525A - 디지털자동이득제어제어장치및제어방법

Info

Publication number: KR19990072525A
Application number: KR1019990004487A
Authority: KR
Inventors: 도브로볼니피에르
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 1999-09-27
Also published as: KR100343681B1; US6133965A

Abstract

본발명은 고선명 텔레비전 튜너에 관한 것으로서, 특히 션트 다이오드들(shunt diodes)을 통한 전류로부터 나뉘어서 제어되는 직렬 다이오드를 통한 전류로 제어되는 주파수 보상 피아이(PI)형 핀다이오드 감쇠기를 포함하는 고선명 텔레비전 튜너에 관한 것이다. 이를 위하여 본발명은, 선택된 고주파수(RF) 및 원하는 자동이득제어 레벨과 두 개의 디지털/아날로그(D/A) 변환기들을 위한 입력 데이터들과 상관된 정보를 포함하는 탐색표와, 디지털 신호 처리 회로에서 제공되는 정보를 바탕으로 상기 D/A 디지털 데이터를 제어하는 마이크로프로세서를 포함한다. 본발명에 따른 제 1실시예는, D/A 변환기와 마이크로프로세서를 연결하는 탐색표를 포함하고, 상기 마이크로프로세서는 상기 디지털 데이터를 상기 D/A 변환기들로 제공하는 탐색표를 제어한다. 또한, 본발명에 따른 제 2실시예에서, 마이크로프로세서는 원하는 자동이득제어 레벨 정보를 받은 다음에, 가장 먼저 탐색표에 질의하고, 그 다음에는 상기 질의를 바탕으로 상기 D/A 변환기에 상기 디지털 데이터를 제공한다.

Description

디지털 자동이득제어 제어장치 및 제어방법{DIGITAL AGC CONTROL FOR HIGH DEFINITION TELEVISION TUNER}

본발명은 텔레비전 수신기 튜너들에 관한 것으로서, 특히 고선명 텔레비전 수신기들을 위한 텔레비전 수신기 튜너들에 관한 것이다.

고선명 텔레비전 수신기들은, RF 입력신호를 아주 높은 주파수(1GHz나 그 이상의 차수)로 상향 변환하고 필터링하여 44MHz의 표준 중간 주파수(IF)로 하향 변환하는 이중 변환 튜너들(double conversion tuners)과 아주 쉽게 결합될 것이다. 튜닝된 주파수 대역에 대하여 튜너의 주파수 응답 특성은 이상적으로 아주 평평하다. 그러나, 상기와 같이 이상적으로 평평한 주파수 응답특성(frequency response characteristic)은 거의 달성하기가 어렵기 때문에, 튜너의 RF 선택의 이득 특성을 조절하는 다양한 조정인자들을 조정하면, 원하지 않는 신호들과 잡음으로부터 최선으로 보호할 수 있다.

현재 이용할 수 있는 광대역 자동이득제어(AGC; automatic gain control) 회로들은 상기 튜너들에 대하여 원하는 감쇠 범위와 원하는 정밀한 범위를 갖지 않기 때문에, 본발명은 고선명 텔레비전 튜너를 정밀하게 제어할 수 있는 자동이득제어 회로를 만드는 데 목적이 있다.

본발명의 주목적은 새로운, 고선명 텔레비전 튜너를 제공하는 데 있다.

본발명의 다른 목적은 디지털 고선명 텔레비전 튜너를 위한, 개선된 자동이득제어(AGC) 회로를 제공하는 데 있다.

본발명의 또 다른 목적은 고선명 텔레비전 튜너를 위한, 마이크로프로세서로 제어되는 디지털 자동이득제어 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 텔레비전 튜너의 RF 단용 자동이득제어 회로를 제어하는 PIN 다이오드 감쇠기를 부분적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 종래의 개선된 기술에 따른 자동이득제어 회로를 제어하는 보상된 PIN다이오드 RF 감쇠기를 부분적으로 도시한 구성도이다.

도 3은 본발명에 따라 제어되는 자동이득제어가 있는 RF 단을 갖는 텔레비전 튜너를 간략하게 도시한 구성도의 제 1실시예이다.

도 4는 본발명에 따라 디지털적으로 제어되는 광대역 RF 자동이득제어 회로의 하드웨어를 부분적으로 도시한 구성도이다.

도 5는 주파수 대역에 대하여 최대로 얻을 수 있는 자동이득제어 감쇠의 이론적인 모사실험 데이터를 도시한 그래프이다.

도 6은 본발명에 따른 튜너의 제 2실시예를 도시한 구성도이다.

도 7은 도 6에 도시된 튜너를 변경한 제 3실시예이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10, 12, 14: 핀다이오드(PIN diodes)

16, 18, 20, 74: 저항기(resister)

22, 24: 인덕터(inductor)

30: 안테나

32: 핀감쇠기(PIN attenuator)

34: RF 필터들

36: RF 증폭기

38, 44: 혼합기(mixer)

40, 46: IF 필터

42, 48: IF 증폭기

50: IF 증폭기 및 디지털 처리부

52, 56: 국소 발진기

53, 62: 제어버스

54, 58: 버퍼 증폭기

60: 마이크로프로세서

61: 직렬버스(serial bus)

70, 80, 88: 탐색표(Look Up Table)

72, 82: D/A 변환기

81: 합성기(synthesizer)

86: 대역스위치

도 1은 종래의 기술에 따른 텔레비전 튜너의 RF 단용 자동이득제어(AGC; automatic gain control) 회로를 제어하는 PIN 다이오드 감쇠기를 부분적으로 도시한 구성도로서, 핀다이오드 감쇠기 회로망(PIN diode attenuator network)은 피아이(PI) 구성으로 배열된 세 개의 핀다이오드들(10, 12, 14)로 된다. 고정 DC 바이어스는, 전위(B+)의 소스에 연결된 저항기(16)를 통하여 핀다이오드(12)에 입력된다. 직렬 연결된 핀다이오드(10)에는 가변 아날로그 자동이득제어(AGC) 전압이 공급된다. 핀다이오드들(12, 14)은, 저항기(20)를 통하여 직렬 연결된다. 종래 기술에 따른 회로가 50-800MHz 주파수 범위에서 동작할 때, 종래 회로는 RF 주파수 대역의 고주파수 끝부분(high end)에서 비교적 작은 자동이득제어 범위(최대 20dB 차수)를 나타내고, 주파수와 자동이득제어 전압이 증가함에 따라 그 감쇠는 감소한다.

도 2는 도 1의 회로의 성능을 개선한 것으로서, 인덕터 쌍(22, 24)을 삽입하고 아주 짧은 전송선 섹션들(transmission sections)을 포함하여, 핀다이오드(10)의 기생 정전용량을 보상하는 음의 상호 커플링(-M)을 갖도록 배열되어 있다. 이와 같은 보상 소자들은 더 높은 주파수에서 증가된 자동이득제어 범위(30 - 40 dB 차수)를 갖는 결과를 낳고, 따라서 상기 경사를 아주 줄일 수 있는 회로를 낳는다. 이때, 고정 DC 소스와 연결된 저항기(16)와 가변 자동이득제어 전압과 연결된 저항기(18)는 도 1의 회로에 있는 것과 같다.

도 3은 본발명의 제 1실시예에 따라 제어되는 자동이득제어가 있는 RF 단을 갖는 텔레비전 튜너를 부분적으로 도시한 구성도로서, 상세하게 설명하면 다음과 같다.

안테나(또는 케이블)(30)는 RF 핀다이오드 감쇠기(32)와 연결되고, 상기 RF 핀다이오드 감쇠기(32)는 RF 필터들(배랙터 다이오드로 제어됨)(34)로 수신된 RF 신호들을 출력한다.

제 1혼합기(38)는, RF 증폭기(36)를 거쳐서 상기 RF 필터들(34)의 출력신호와, 버퍼 증폭기(54)를 거쳐서 제 1국소 발진기(first local oscillator)(52)의 출력신호를 각각의 입력단자에 입력받는다. 상기 제 1혼합기(first mixer)(38)의 출력단자는, 920MHz의 IF 출력신호를 생성하는 (바람직하게는) 세라믹(ceramic)형의 제 1IF 필터(40)에 의하여 보호되는, 제 1IF 증폭기(42)와 연결된다.

제 2혼합기(44)는, 상기 제 1IF 증폭기(42)의 출력신호와, 버퍼 증폭기(58)를 거쳐서 제 2국소발진기(56)로부터 출력되는 출력신호를 각각 입력받는다. 상기 제 2혼합기(44)의 제 2IF 출력신호(중심주파수가 44MHz 임)는 제 2IF 필터(LC형)(46)에 입력되고 그 다음에는 제 2IF 증폭기(48)에서 증폭된다. 상기 IF 신호는 마이크로프로세서(60)에 의하여 제어되는 디지털 처리블록(50)에 입력된다. 상기 디지털 처리블록(50)은 마이크로프로세서(60)로 수신된 신호레벨에 대하여 주기적으로 업데이트된 정보를 제공한다.

마이크로프로세서(60)는, 제어버스(62)를 통하여 핀다이오드 감쇠기(32), RF 필터들(34), 제 1 및 제 2 국소 발진기들(52, 56)과 연결된다. 여기서, 상기 제어버스(60)와 연결되는 여러 소자들은, 개별적으로 주소가 지정되어 있고, 잘 알려진 방식으로 제어된다.

도 4는 도 3에 도시된 핀다이오드 감쇠기(32)를 상세하게 도시한 것으로서, 도 2에 도시된 종래의 핀다이오드 회로와 거의 비슷하다는 것을 알 수 있다.

저항기(16)는 고정 바이어 전류를 공급하는 고정 전압(B+)과 연결되어 있다. 상기 고정 바이어스 전류와 함께, 저항기(74)를 통하여 부가 전류(additional current)가 공급된다. 여기서, 상기 저항기(74)는, D/A 변환기(72)와 연결되고, 또한 상기 D/A변환기(72)는 상기 제어버스(62)와 연결된 탐색표(LUT; Look Up Table)(70)와 연결된다.

상기 주 자동이득제어(main AGC) 전압은 D/A 변환기(82)의 단자와 연결된 저항기(18)에 공급되고, 상기 D/A 변환기(82)는 상기 제어버스(62)와 연결된 탐색표(80)와 연결된다. 이와 같은 방식으로, 큰 RF 감쇠범위는 상당히 좁은 주파수 범위 안에서 달성될 수 있다. 실제적으로, 배랙터(varactor)로 튜닝되는 상기 RF 필터들(34)과 제 1IF 필터(40)와 관련하여, 50 - 60 dB 의 감쇠 범위는 디지털 텔레비전 튜너를 보호하는 데 충분하다.

30 - 40dB의 이득을 갖고 전단(front)에서 튜닝할 수 있는 선택성을 갖는 소정 형태를 갖는 로버스트 이중 변환 튜너(robust double conversion tuner)의 테두리 안에서 자동이득제어 회로는 동시에 두 개의 목적을 갖는다. 첫 번째 목적은 튜너 테두리 자체에서 모든 활성된 회로들을 보호하는 것이다. 두 번째 목적은, 튜너 자동이득제어 회로가 포화 점에 도달한 다음에, 상기 IF 자동이득제어 회로가 활성되지 않도록 필요한 감쇠 범위를 제공하는 것이다. 최고 실제 방송신호 레벨들이 약 -10 dB 정도라고 가정할 때, 약 20dB 정도의 자동이득제어 범위는 RF 증폭기의 출력이자 혼합기들의 입력에서 이득이 약 10dB 정도가 되는 종래의 변환기의 상향 변환(upconverting) 부분을 보호하려면 충분해야 한다. 대부분의 튜너 이득을 생성하고 좁은 대역의 선택적인 보호(제 1IF 필터(40)에 의하여 수행됨)를 고정하는, 상기 튜너의 하향 변환기(downconverter) 부분은, 선택적인, 원하는 주파수 근방에서 제공되는 추가적인 자동이득제어 범위가 필요하다. 이와 같은 사항을 도 5에 도시하였다.

도 5는, 임의의 원하는 주파수에서 무한 감쇠를 위해, 대응하는 핀다이오드들의 션트(shunt)되고 직렬 연결된 저항들을 개별적으로 조절함에 따라, 주파수에 종속적인 자동이득제어 감쇠 응답에 대한 이론적인 모사실험 데이터를 도시한 그래프이다. 60dB의 전체 범위가 실제적으로 고려될 수 있지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 광대역 감쇠는 항상 30dB 보다 더 클 수 있다는 것이 확실하다. 따라서, 이중 변환 튜너의 상향 변환 부분에 대하여 넓게 보호된다.

작고 중간 범위의 감쇠(0 - 30 dB)에 대하여, 도 3과 도 4에 도시된 본발명의 실시예는, 자동이득제어 신호가 디지털 형태로 전달되어 D/A 변환기(82)가 3개의 핀다이오드들(10, 12, 14)을 조정하는 주 아날로그 자동이득제어 신호로 변환하는 것을 제외하고, 도 2에 도시된 종래의 기술에 따른 실시예와 같은 방식으로 동작하고 같은 RF 성능을 갖는다. 작은 감쇠들에 대하여, 마이크로프로세서(60)는, 제어버스(62)와 연결되고, D/A 변환기(72)에 고정값을 출력하는 탐색표(70)를 설정한다. 30dB에 대한 감쇠를 위해서, 핀다이오드들은 더 정밀하게 제어된다. 상기와 같은 감쇠들을 위하여, 상기 마이크로프로세서(60)는 제어버스(62)를 통하여 D/A 변환기들(72, 82)을 적극적으로 제어한다.

특히, 탐색표들(70, 80)은 필요한 튜닝 주파수와, 자동이득제어와 관계된 데이터를 포함하고, 여기서, 자동이득제어와 관계된 데이터는 저항기들(16, 18)을 통한 전류들이 자동이득제어 범위에 대하여 원하는 주파수 점들에서 원하는 정도의 감쇠가 유지하도록 각각 제어하게 한다.

앞서 설명한 회로는 정밀한 디지털 튜너 자동이득제어에 관한 것이었다. 탐색표들을 이용하여, 자동이득제어 전압의 최적 디지털 값들은 튜너의 튜닝 주파수를 위한 핀다이오드 감쇠기(RF 단)에 인가된다. 상기 값들은 미리 결정되어 상기 마이크로프로세서를 통하여 접근된다. 상기 탐색표들과 관계된 D/A 변환기들 사이에 인터페이싱이 병렬버스 연결로 이루어지는 반면에, 도 3과 도 4에 도시된 실시예는, 직렬버스를 통하여 탐색표에 전달된 디지털 제어신호들을 갖는다. 이를 위하여, 각각의 탐색표는 적당한 직렬 인터페이스가 필요하다. 탐색표 자체는 전기적으로 지울 수 있는 메모리인 이이피롬(EEPROM)에 있을 수 있고, 또한 튜너 안에 있을 수 있다. 개별 튜너 성분 변화들을 반영하는, 정밀한 자동이득제어 데이터(튜너가 정렬되는 절차에 있는 동안에)는 각 튜너 EEPROM에 제공된다. RF 필터들(34)의 튜닝을 위한 데이터를 저장할 필요가 있는 정보를 담고있는 튜너 안에 다른 EEPROM이 있기 때문에, 튜닝 데이터와 자동이득제어 데이터가 하나의 EEPROM 안에서 이롭게 조합될 수 있다. 상기와 같은 상황을 도 6에 도시한다.

도 6은 본발명에 따른 튜너의 제 2실시예를 도시한 구성도로서, 마이크로프로세서(60)는 직렬버스(61)를 통하여 복수개의 기능 소자들과 다음과 같이 통신한다.

채널 번호(channel number)가 입력되면, 대응하는 주파수에 대하여 튜너를 튜닝하기 위하여 마이크로프로세서는 합성기(synthesis)(81)를 설정한다. 마이크로프로세서(60)가 선택된 주파수를 바탕으로 하는 튜닝을 위한 필요한 데이터를 포함하는 탐색표(88)에 질의를 한다. 상기 데이터가 상기 마이크프로세서에 출력되면, 그 마이크로프로세서는, RF 필터들(34)의 스위칭과 튜닝을 가장 먼저 설정하고, 그 다음에, 핀다이오드 감쇠기(32)를 제어하는 D/A 변환기들(72, 82)을 설정한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 모든 D/A 변환기들과 대역 스위칭 기능들은 하나의 표준 직렬 입력, 세 개의 디지털 입력들과 약 네 개의 아날로그 출력들을 갖는 하나의 집적회로로 만들어질 수 있다.

본발명에 따라 비용이 더 적게 드는 튜너는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 튜너에서 탐색표(88)를 꺼내서 상기 마이크로프로세서 속으로 옮겨 넣으면 된다. 상기와 같이 값이 싼 튜너를 만드는 데 어려운 점은, 모든 튜너가 튜닝과 자동이득제어(AGC)를 위한 튜너의 밖에 저장된 한 벌의 유일한 데이터를 필요로 한다는 것이다. 도 3과 비교해서 도 6과 도 7에 도시된 튜너의 이점들은, 더 작은 EEPROM 메모리를 필요로 하는 것이다. 왜냐하면, 이것은 마이크로프로세서가 저장된 데이터 중에서 코어스(coarse) 집합을 이용해도, 상기 마이크로프로세서가 보간할 수 있는 연산능력을 갖기 때문이다. 또한, 핀다이오드 감쇠기(32)에 인가되는 두 개의 결과 전압들을 조합하는 것은, 튜닝 범위에 대하여 튜너를 위한 아주 세밀하게 제어되는 주파수 응답을 생성할 수 있다.

지금까지 언급한 것은, 고선명 텔레비전 튜너를 위한, 새로운 디지털 자동이득제어 회로에 관한 것이다. 본발명의 기술분야의 당업자는 본발명의 사상과 범위에 벗어남이 없이 본발명의 실시예로부터 많은 수정과 변경을 할 수 있을 것이다. 본발명은 특허청구범위에서 정의한 바에 의하여 제한된다.

Claims

RF 단을 갖는 디지털 텔레비전 튜너(튜너)를 동작시키는 동작 방법에 있어서,

RF 단의 이득을 제어하는 아날로그 제어 전압을 생성하는 자동이득제어(AGC; automatic gain control) 회로를 제공하는 단계; 그리고,

상기 자동이득제어회로에 디지털 데이터를 공급하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어방법.
제 1항에 있어서,

자동이득제어 전압과 튜닝 주파수 정보를 상관시킨 탐색표(LUT; look up table)를 제공하는 단계; 그리고,

상기 탐색표를 바탕으로, 디지털 데이터를 상기 튜너 RF 단용 아날로그 제어전압으로 변환하는 D/A 변환기를 이용하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어방법.
제 2항에 있어서,

상기 디지털 데이터를 제어하는 마이크로프로세서를 이용하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어방법.
제 3항에 있어서,

디지털 데이터를 공급하는 탐색표를 제어하기 위한 상기 마이크로프로세서를 이용하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어방법.
제 3항에 있어서,

상기 디지털 데이터를 생성하는 탐색표로부터 정보를 얻기 위한 상기 마이크로프로세서를 이용하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어방법.
RF 단을 갖는 디지털 텔레비전 튜너를 동작시키는 방법에 있어서,

자동이득제어 전압과 튜닝 주파수 정보를 상관시키는 탐색표를 제공하는 단계;

상기 탐색표에 있는 정보를 바탕으로 디지털 데이터를 생성하는 단계; 그리고,

상기 RF 단을 제어하는 디지털 데이터로부터 아날로그 자동이득 제어전압을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어방법.
RF 단을 포함하는 디지털 텔레비전에 있어서,

상기 RF 단의 이득을 제어하는 자동이득제어 회로; 그리고,

상기 자동이득제어 회로에 디지털 데이터를 출력하는 공급수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
제 7항에 있어서,

상기 공급수단은 자동이득제어 전압과 튜닝 주파수 정보를 상관시키는 탐색표; 그리고,

상기 탐색표를 바탕으로, 상기 디지털 데이터를 상기 자동이득제어 회로를 위한 아날로그 제어 전압으로 변환하는 D/A 변환수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
제 8항에 있어서,

상기 디지털 데이터를 제어하는 마이크로프로세서 수단; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
제 8항에 있어서,

상기 탐색표는 상기 D/A 변환수단과 상기 마이크로프로세서 사이를 연결하고, 그럼으로써, 상기 마이크로프로세서는 상기 디지털 데이터를 공급하기 위한 상기 탐색표를 제어하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
제 8항에 있어서,

상기 마이크로프로세서 수단은 상기 탐색표에 연결되고 상기 D/A 변환수단에 연결되고, 그럼으로써 상기 마이크로프로세서 수단은, 상기 탐색표에 있는 상기 정보를 바탕으로, 상기 디지털 데이터를 상기 D/A 변환수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
RF 단을 포함하는 디지털 텔레비전 튜너에 있어서,

상기 RF 단의 이득을 제어하는 자동이득제어 회로;

자동이득제어 전압과 튜닝 주파수 정보를 상관시키는 탐색표를 포함하고, 상기 자동이득제어 회로에 디지털 데이터를 공급하는 수단;

상기 탐색표를 바탕으로, 상기 디지털 데이터를 상기 RF 단을 위한 아날로그 제어전압으로 변환하는 D/A 변환수단; 그리고,

상기 디지털 데이터를 제어하는 마이크로프로세서 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
제 12항에 있어서,

상기 탐색표는 상기 D/A 변환 수단과 상기 마이크로프로세서 사이에 연결되고, 그럼으로써, 상기 마이크로프로세서는, 상기 디지털 데이터를 공급하는 상기 탐색표를 제어하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.
제 12항에 있어서,

상기 마이크로프로세서 수단은 상기 탐색표와 연결되고 상기 D/A 변환 수단과 연결되고, 그럼으로써 상기 마이크로프로세서는, 상기 탐색표에 있는 상기 정보를 바탕으로, 상기 D/A 변환수단에 상기 디지털 데이터를 공급하는 것을 특징으로 하는 디지털 자동이득제어 제어장치.