KR20000008001A - 통신 시스템 수신기의 가변이득 저잡음 증폭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템의 단말기 및 기지국 수신부 앞단에 고주파 증폭기로 사용하는 저잡음 증폭장치에 관한 것으로, 종래 증폭이득이 고정된 저잡음 증폭기에서 잡음 등의 영향으로 수신신호가 일정 범위이상 입력될 경우 저잡음 증폭기가 포화되어 신호가 왜곡되거나 단절되는 문제점을 개선하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 수신신호를 수신기 앞단의 가변이득 저잡음 증폭부에서 증폭하고 이 증폭된 신호를 감시부에서 추출하여 제어부로 보내면 제어부에서는 시스템 기준신호와 비교하여 증폭기의 포화를 방지하도록 바이어스 전압을 가변이득 저잡음 증폭부에 보내어 저잡음 증폭기의 이득을 자동으로 조절함으로써 포화로 인한 수신왜곡 및 수신단절을 방지할 수 있는 가변이득 저잡음 증폭장치이다.

Description

통신 시스템 수신기의 가변이득 저잡음 증폭장치

본 발명은 통신 단말기 및 기지국 수신기 앞단에서 고주파 수신신호의 증폭을 위해 사용되는 저잡음 증폭장치에 관한 것으로, 특히 수신신호의 크기에 따라 이득을 조정할 수 있는 가변이득 저잡음 증폭장치에 관한 것이다.

일반적으로 단말기 및 기지국 수신부의 앞단에는 고주파 증폭회로로서 저잡음 증폭부를 사용하는데, 이 저잡음 증폭기를 사용하면 후단에서 생기는 잡음에 대한 신호의 레벨이 높아져서 신호대 잡음비가 좋아지고 저잡음 증폭부에서 증폭한 만큼 수신기의 이득이 증가하므로 수신기 감도가 향상되며, 국부 발진기와 공중선 사이에서 저잡음 증폭부가 완충작용을 하기 때문에 국부발진 세력의 일부가 공중선에 결합되어 수신 공중선에서 불필요한 전파의 방사가 적어지고, 비교적 쉽게 정합회로를 설계할 수 있으므로 미약한 전파를 효율좋게 수신할 수 있다.

또한, 수신기 첫단과 후단의 잡음지수를 비교하면 첫단이 중요한 비중을 차지하기 때문에 첫단의 잡음지수가 작고 이득이 큰 저잡음 증폭기를 사용하면 수신기의 종합 잡음지수를 효과적으로 개선할 수 있다.

도 1은 종래 저잡음 증폭기의 증폭이득이 고정된 단말기 및 기지국 수신부 초단의 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 원하는 수신대역 신호만을 통과시키고, 타신호를 제거하기 위해 필터링(여파)하는 필터부(10)와; 미약한 수신신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭부(20)와; 고주파인 수신신호를 복조하기에 용이한 중간주파수로 변환하는 주파수 변환부(30)와; 피변조파로부터 본래의 신호를 검출(복조)하기 위한 검파부(40)로 구성되었다.

상기와 같이 구성된 수신부 초단의 동작은, 먼저 필터부(10)에서는 단말기 또는 기지국 수신기에 입력되는 수신신호 중에서 원하는 신호대역만을 추출하기 위해 대역통과 여파기를 사용하여 원하는 주파수 대역만을 통과시켜 출력한다.

그리고, 저잡음 증폭부(20)에서 상기 필터부(10)의 출력을 입력하여 원거리에서 오는동안 미약해진 수신신호를 잡음지수는 작고 이득은 크게하여 증폭시킨다.

상기 저잡음 증폭부(20)에서 증폭된 수신신호는 주파수 혼합회로와 국부발진 회로로 구성되는 주파수 변환부(30)로 입력되어 국부발진 주파수와 혼합기에서 합성되어 고주파인 수신신호가 복조하기에 용이한 중간 주파수로 변환되어 출력된다.

그리고, 검파부(40)에서는 상기 주파수 변환부(30)에서 출력되는 중간 주파수로부터 본래의 신호를 검출하였다.

그러나 종래에는, 상기 저잡음 증폭부(20)가 고정된 증폭이득만을 가지고 있었기 때문에, 전파환경이 열악한 지역 등에서 수신신호에 잡음이 많이 포함되거나 인접간섭 신호로 인해 일정 크기 이상 수신신호가 수신될 경우 증폭기가 유효하게 동작하는 Dynamic Range(동작범위)를 넘어서는 포화현상이 발생하여 신호의 왜곡 또는 수신이 단절되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수신부 앞단에 사용되는 저잡음 증폭기에 입력되는 수신신호의 크기가 증가하면 자동으로 저잡음 증폭기의 증폭이득을 줄이고 수신신호가 작아지면 증폭이득을 증가시켜 수신기의 입력단에서 포화로 인한 수신왜곡 현상을 방지할 수 있는 가변이득 저잡음 증폭장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이동통신 시스템 수신기의 가변이득 저잡음 증폭장치는, 미약한 수신신호를 증폭하기 위한 가변이득 저잡음 증폭부와; 상기 가변이득 저잡음 증폭부에서 출력되는 신호의 일부를 그 크기에 따라 선형적으로 변하는 직류전압으로 변환/출력하여 수신신호의 포화를 감시하기 위한 감시부와; 상기 감시부에서 출력되는 직류전압의 변화에 의하여 상기 가변이득 저잡음 증폭부에 바이어스 전압을 걸어 증폭이득을 제어하기 위한 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 증폭이득이 고정된 수신기 초단의 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 증폭이득이 가변되는 수신기 초단의 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 가변이득 저잡음 증폭부 52 : 감시부

53 : 제어부

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 통신 시스템 수신기의 가변이득 저잡음 증폭장치의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 단말기 및 기지국에 적용되는 본 발명에 의한 저잡음 증폭기의 이득이 가변되는 수신부 초단의 블록도이다.

(참고로, 도 1과 동일한 참조부호는 같은 구성요소를 나타낸다.)

이에 도시된 바와 같이, 원하는 수신대역만을 선택하여 출력하기 위한 필터부(10)와; 상기 필터부(10)에서 선택되어 출력되는 수신신호의 크기에 따라 포화를 방지하도록 증폭기 이득을 조정해 수신신호를 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭제어부(50)와; 상기 저잡음 증폭제어부(50)에서 출력되는 고주파 수신신호를 복조에 용이한 중간 주파수로 변환하는 주파수 변환부(30)와; 상기 주파수 변환부(30)에서 출력되는 중간 주파수를 입력하여 본래의 신호를 검출(복조)하는 검파부(40)로 구성된다.

여기서, 상기 저잡음 증폭제어부(50)는, 상기 필터부(10)에서 필터링된 미약한 초고주파 수신신호를 증폭하기 위한 가변이득 저잡음 증폭부(51)와; 상기 가변이득 저잡음 증폭부(51)에서 증폭된 수신신호를 방향성 결합기(directional coupler : 분기기)를 이용해 분기하여 주신호는 주파수 변환부(30)로 보내고 분기된 신호는 그 크기에 따른 직류전압으로 변환/출력하여 상기 가변이득 저잡음 증폭부(51)에서 수신신호의 포화를 감시하기 위한 감시부(52)와; 상기 감시부(52)에서 출력되는 직류전압의 변화에 의하여 바이어스 전압을 걸어 상기 가변이득 저잡음 증폭부(51)의 증폭이득을 제어하는 제어부(53)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 통신 시스템 수신부의 가변이득 저잡음 증폭장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 필터부(10)에서는 단말기 및 기지국의 수신부에 입력되는 초고주파 신호 중 원하는 신호의 대역만을 대역통과 여파기를 통해 필터링하여 출력한다.

상기 필터부(10)에서 출력되는 신호는 가변이득 저잡음 증폭부(51)에서 증폭되어 출력되고, 감시부(52)는 이 증폭된 수신신호를 입력하여 내부의 방향성 결합기(directional coupler)를 통해 주신호(수신신호)의 흐름에 영향없이 분기시키고 스위칭 속도가 매우 빠른 쇼트키(schottky) 다이오드를 이용하여 이 분기된 신호의 세기에 따라 선형적으로 변화하는 직류전압을 출력한다.

그리고 제어부(53)에서는 상기 감시부(52)에서 출력되는 선형적으로 변화하는 직류전압을 입력하여 시스템 기준값과 비교하여 상기 가변이득 저잡음 증폭부(51)에 디시(DC) 바이어스 전압을 걸어줌으로써 증폭이득을 가변감쇄시켜 포화를 방지하게 된다.

여기서, 상기 저잡음 증폭제어부(50)에서의 가변이득 조정시 정정시간은 CDMA 시스템 경우 단말기와 기지국간 신호크기 제어(Power Control)시 소요시간(1.25mSec)보다 훨씬 작은 소요시간(약 150 μ Sec)이 되도록 상기 제어부(53)에서 조정한다.

그리고, 상기 감시부(52)의 방향성 결합기(directional coupler)를 거쳐 출력되는 초고주파인 주신호(수신신호)는 주파수 변환부(30)에서 국부발진주파수와 함께 혼합기에서 합성되어 복조(검파)에 용이한 중간주파수로 변환된다.

상기 주파수 변환부(30)에서 출력되는 중간 주파수는 검파부(40)에서 본래의 신호로 검출되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 통신 시스템 수신부의 가변이득 저잡음 증폭장치는, 단말기 및 기지국의 수신부 앞단에서 저잡음 증폭기의 이득을 수신신호의 크기에 따라 자동으로 제어함으로써 수신 신호의 동작범위에 제한없이 저잡음 증폭을 할 수 있고, 잡음이나 기타 인접간섭 신호의 영향으로 수신신호가 증가하여도 저잡음 증폭기 포화로 인한 수신신호의 왜곡 및 수신이 단절되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 단말기 및 기지국 수신기 앞단의 저잡음 증폭장치에 있어서,

   필터링된 미약한 수신신호를 증폭하여 출력하는 가변이득 저잡음 증폭부와;

   상기 가변이득 저잡음 증폭부에서 증폭된 수신신호를 방향성 결합기(directional coupler: 분기기)를 이용해 분기하여 주신호는 주파수 변환부로 보내고 분기된 신호를 그 크기에 따라 선형적으로 변하는 직류전압으로 변환/출력하여 상기 가변이득 저잡음 증폭기의 수신신호 포화를 감시하기 위한 감시부와;

   상기 감시부에서 출력되는 직류전압 크기의 변화에 따라 상기 가변이득 저잡음 증폭부의 증폭이득을 제어하도록 바이어스를 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 수신부의 가변이득 저잡음 증폭장치.