KR20000031610A - 온도보상이 가능한 위상동기루프 에프엠/에이엠 튜너 - Google Patents

온도보상이 가능한 위상동기루프 에프엠/에이엠 튜너 Download PDF

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Abstract

튜닝회로와 혼합기의 제어전압을 독립적으로 매칭된 디지털/아날로그변환기를 통해 제공하고, 각 디지털/아날로그변환기의 출력값은 동조출력신호의 전계강도를 최대로 하는 값을 가지도록 제어하므로써 수신된 라디오신호의 동조시 트래킹에러를 최소화할 수 있는 오디오 시스템의 라디오방송프로그램의 수신장치가 개시된다. 이 장치는, 마이콤으로부터 제1튜닝회로, 제2튜닝회로 및 혼합기에 제어전압을 제공함에 있어서 마이콤과 제1튜닝회로, 마이콤과 제2튜닝회로 및 마이콤과 혼합기 사이에 각각 디지털/아날로그 변환기(DAC)를 개재시키는 한편, 상기 마이콤은 또한 신호계측부(Signal Meter)의 출력신호(SM)의 출력전압을 체크하여 상기 출력신호(SM)가 최대값되도록 각각의 디지털/아날로그 변환기(DAC)를 독립적으로 제어할 수 있도록 구성된다. 본 발명은 튜너회로를 통해 얻어지는 오디오주파수신호의 출력전압을 최대값으로 유지하기 위해 튜닝회로와 혼합기회로의 제어전압을 독립적으로 최적제어할 수 있다. 그 결과 동조시 트래킹에러를 최소화할 수 있어 양호한 라디오방송의 청취가 가능하다.

Description

온도보상이 가능한 위상동기루프 에프엠/에이엠 튜너
본 발명은 오디오 시스템의 라디오방송프로그램의 수신장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도보상이 가능한 위상동기루프(Phase Locked Loop : 이하 PLL 이라 함) FM/AM 튜너회로에 관한 것이다.
튜너회로는 일반적으로 안테나로 수신한 무선신호의 선국이나 동조조작 즉, 수신되는 라디오신호의 원하는 채널을 선택하고 또 이 채널의 신호 주파수를 중간주파수로 변환하는 구실을 하는 것으로서, 오디오 시스템의 수신장치에 종래에 적용된 FM/AM 튜닝회로의 구성을 도 1에 도시하고 있다.
도 1에서, 안테나(10)를 통해 수신된 라디오신호는 제1튜닝회로(12)를 거치면서 특정주파수의 신호만이 선택적으로 동조되고, 동조된 신호는 고주파증폭회로(14)에 의해 저잡음 고주파증폭이 이루어진다. 고주파 증폭된 신호는 다시 제2 튜닝회로(16)를 거치면서 특정 주파수로 다시 동조된다. 제2동조회로(16)에 의해 선택된 방송신호를 중간주파수신호로 변환하기 위해서는 선택한 방송신호의 주파수보다 소정 주파수만큼 더 높은 고주파신호를 수신기의 국부발진회로(20)에서 발생시켜야 하며 이를 중간주파수신호로 변환시키는 것이 혼합기(18)이다. 그리고 상기 제1튜닝회로(12), 제2튜닝회로(16) 및 발진회로(20)에는 튜닝에 필요한 튜닝제어전압(Vt)이 제공되어야 하는데, 이는 제어회로 기능을 하는 마이콤(22)에 의해 제공된다.
그러나, 상기 제1튜닝회로(12)와 상기 제2튜닝회로(16)의 출력전압이 오직 마이콤(22)에 의해 제공되는 튜닝제어전압(Vt)에만 의존하므로 항상 미세한 트래킹에러가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 외부의 온도가 급격하게 감소하거나 증가할 경우에도 튜닝회로 및 발진회로를 구성하는 소자들의 유도계수(L) 및 용량계수(C)의 값들이 온도변화에 따라 변동하게 되고, 그 결과 주파수 동조시 트래킹에러가 발생하여 튜너의 실용감도가 저하되고 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 튜너장치의 출력레벨이 최대값으로 유지되도록 피드백제어하여 튜닝회로와 혼합기의 출력을 제어함과 동시에, 튜너회로가 주변온도의 변화량을 적절히 보상하여 동조신호를 출력하도록 함으로써 수신된 라디오신호의 동조시 트래킹에러를 최소화할 수 있는 FM/AM 튜너장치를 제공함을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상은, 마이콤으로부터 제1튜닝회로, 제2튜닝회로 및 혼합기에 제어전압을 제공함에 있어서 마이콤과 제1튜닝회로, 마이콤과 제2튜닝회로 및 마이콤과 혼합기 사이에 각각 디지털/아날로그 변환기(DAC)를 개재시키는 한편, 상기 마이콤은 또한 신호계측부(Signal Meter)의 출력신호인 전계강도신호(SM)의 전압레벨을 체크하여 상기 출력신호(SM)가 최대값이 되도록 각각의 디지털/아날로그 변환기(DAC)를 독립적으로 제어할 수 있도록 구성하는 것이다. 아울러, 튜너장치와 가장 근접하게 온도센서를 설치하고 이 온도센서로부터 튜너장치의 온도변화를 검출하여, 튜너장치의 주변온도가 정상조건을 벗어나면 그 온도변화량을 상기 디지털/아날로그 변환기의 출력값 제어시에 독립적으로 보상하여 전계강도신호(SM)이 출력값이 정상조건의 출력값에 근사하도록 제어한다.
본 발명에 따른 온도보상이 가능한 오디오 시스템의 FM/AM 튜너장치의 바람직한 일실시예는 안테나를 통해 수신된 무선주파수 방송신호들중 특정 주파수대역의 신호만을 공진시켜 제1동조신호를 출력하고, 동조주파수는 제1동조제어전압의 크기에 의해 결정되는 제1튜닝회로;
상기 제1튜닝회로의 출력단에 연결되고, 상기 제1동조신호를 고주파 증폭시키는 증폭회로;
상기 증폭회로의 출력단에 연결되고, 상기 증폭회로에서 출력되는 증폭신호를 공진시켜 제2동조신호를 출력하고, 동조주파수는 제2동조제어전압의 크기에 의해 결정되는 제2튜닝회로;
상기 제2동조신호와 국부발진신호의 주파수를 비교하여 차주파수에 해당하는 중간주파수(IF)신호를 출력하고, 상기 중간주파수(IF)신호의 출력특성은 제어전압에 의해 결정되는 혼합기;
발진제어전압을 제공받아 국부발진신호를 출력하여 상기 혼합기에 제공하며, 상기 국부발진신호는 동조주파수와 상기 중간주파수(IF)의 합인 주파수로 발진하는 국부발진회로;
상기 중간주파수(IF)신호를 증폭하는 중간주파증폭기;
상기 중간주파증폭기의 출력신호로부터 특정주파수의 반송파성분의 신호를 제거하여 오디오주파수(AF) 신호를 출력하는 쿼드검출기(QUAD Detector);
입력되는 제1 디지털값에 대응되는 크기의 아날로그신호를 상기 제1 동조제어전압으로 변환하여 상기 제1 튜닝회로에 제공하는 제1 디지털/아날로그변환기;
입력되는 제2 디지털값에 대응되는 크기의 아날로그신호를 상기 제2 동조제어전압으로 변환하여 상기 제2 튜닝회로에 제공하는 제2 디지털/아날로그변환기;
입력되는 제3 디지털값에 대응되는 크기의 아날로그신호를 상기 제어전압으로 변환하여 상기 혼합기에 제공하는 제3 디지털/아날로그변환기;
주변온도를 측정하기 위한 온도검출부; 및
상기 쿼드검출기에 연결되어 수신된 상기 무선주파수 방송신호의 전계강도를 나타내는 전계강도신호(SM)를 입력받고, 상기 국부발진회로에 연결되어 상기 국부발진신호를 입력받고 상기 발진제어전압을 제공하고, 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기에 각각 연결되어 상기 제1, 제2 및 제3 디지털 값을 제공하고, 상기 온도검출부에 연결되어 상기 주변온도를 제공받는 제어부를 구비함을 특징으로 한다.
도1은 오디오장치에 있어서 종래의 PLL FM/AM 튜너회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
도2는 본 발명에 의한 온도보상이 가능한 오디오시스템의 PLL FM/AM 튜너회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
도3은 본 발명에 의한 튜너회로에 있어서 제어수단인 마이콤에 의해 디지털/아날로그변환기의 출력을 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
30...제1튜닝회로 32...고주파증폭회로
34...제2튜닝회로 36...혼합기
38...중간주파증폭회로 40...쿼드검출회로
42...제1디지털/아날로그변환기 44...제2디지털/아날로그변환기
46...제3디지털/아날로그변환기 48...발진회로
50...제어회로(마이콤)
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오디오시스템의 FM/AM 튜너장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술한다.
본 발명에 의한 튜너회로의 구성을 설명하면, 안테나(10), 제1 튜닝회로(30), 고주파증폭회로(32), 제2 튜닝회로(34), 혼합기(36), 중간주파증폭회로(38) 및 쿼드검출회로(40)가 순차적으로 연결되고, 상기 제1튜닝회로(30), 상기 제2튜닝회로(34) 및 상기 혼합기(36)에는 각각 제1 디지털/아날로그변환기(42), 제2 디지털/아날로그변환기(44) 및 제3 디지털/아날로그변환기(46)가 연결된다. 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42), 제2 디지털/아날로그변환기(44) 및 제3 디지털/아날로그변환기(46) 각각에 제어회로(50)가 연결된다. 상기 제어회로(50)는 상기 쿼드검출회로(40)의 전계강도신호(Signal Meter : SM)단자와 결합된다. 상기 혼합기(36)에는 국부발진회로(48)가 결합되며, 상기 국부발진회로(48)는 상기 제어회로(50)와 위상동기루프(Phase Locked Loop : PLL)를 형성하도록 결합된다. 튜너장치의 온도를 검출하기 위해 온도센서(52)가 튜너장치에 가장 근접한 위치에 설치되며, 상기 온도센서(52)의 출력단은 상기 제어회로(50)에 연결된다. 상기 제어회로(50)는 마이콤으로 구현될 수 있다.
각 구성요소들의 작용을 설명하면, 상기 제1 튜닝회로(30)는 안테나(10)를 통해 전달되는 무선주파수 방송신호들중 특정 주파수대역의 신호만을 공진시켜 원하는 주파수의 제1 동조신호를 출력한다. 상기 제1동조신호는 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42)에서 제공되는 아날로그 제어전압에 의해 그 출력특성이 달라진다.
상기 동조신호는 고주파증폭회로(32)를 거치면서 증폭되고, 상기 제2튜닝회로(34)에 의해 다시 한번 공진되어 제2 동조신호로 출력된다. 상기 제2 튜닝회로(34)의 경우에도, 상기 제2 디지털/아날로그변환기(34)로부터 동조제어전압을 제공받으며 이 동조제어전압 또한 상기 제어회로(50)에서 제공되는 값에 의해 제어된다. 오디오 시스템의 경우 동조과정에서 점화노이즈에 의한 영향을 최소화할 필요에 의해 일반적으로 이와 같이 2단계의 동조과정을 거친다.
상기 제2 튜닝회로에서 출력되는 상기 제2동조신호와 상기 국부발진회로(48)에서 출력되는 국부발진신호는 상기 혼합기(36)에 인가된다. 혼합기(36)는 위 두 신호의 주파수를 비교하여 차주파수에 해당하는 중간주파수(IF)신호를 출력한다. 상기 혼합기(36)도 상기 제3 디지털/아날로그변환기(46)에서 제공되는 제어전압에 따라 상기 중간주파수(IF)신호를 생성시킨다.
한편, 국부발진회로(48)는 상기 제어회로(50)로부터 발진제어전압을 제공받아 동조주파수와 상기 중간주파수(IF)의 합인 주파수로 발진하는 발진신호를 생성한다. 상기 발진신호는 중간주파수(IF)신호의 추출을 위해 상기 혼합기(36)에 제공됨과 동시에 상기 제어회로(50)에도 피드백시켜 위상동기루프를 형성하므로써 발진신호의 위상특성을 안정화하여 상기 중간주파수(IF)신호의 특성을 양호하게 얻도록 한다.
상기 중간주파수(IF)신호는 상기 중간주파증폭기(38)를 거쳐 증폭되고, 상기 쿼드검출기(QUAD Detector)(40)에 의해 특정주파수의 반송파성분의 신호를 제거하여 오디오주파수(AF) 신호로 출력된다. 이 오디오주파수(AF)신호는 노이즈 제거기(미도시)에 제공되여 후속되는 신호처리를 거치게 된다.
한편, 상기 제어회로(50)는 상기 국부발진회로(48)로부터 상기 국부발진신호를 입력받고 상기 발진제어전압을 제공한다. 또한 상기 제어회로(50)는 상기 쿼드검출회로(40)로부터 상기 무선주파수 방송신호의 전계강도를 나타내는 전계강도신호(SM)를 주기적으로 입력받는다. 상기 제어회로(50)는, 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(42, 44, 46)에 각각 연결되며, 이들 각각에 대하여 독립적으로 상기 제1, 제2 및 제3 디지털값을 제공하므로써 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(42, 44, 46)에서 출력되는 아날로그 제어전압의 크기를 제어하는데, 이 제어의 목적은 상기 전계강도신호(SM)의 출력전압을 최대값으로 유지하기 위한 것이다. 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(42, 44, 46) 각각의 제어레지스터(미도시)가 예컨데, 8비트 레지스터라고 가정하고, 상기 각 디지털/아날로그변환기가 0 볼트(V)에서 10 볼트(V)까지의 출력을 낼 수 있다고 가정한다면, 상기 각각의 제어레지스터에 쓰이는 값은 '00H'에서 'FFH'(즉, 0부터 255)까지 가능하다. 최하위비트 1스텝당 0.039볼트(V)가 변하게 된다. 상기 제어레지스터에 제공되는 디지털 값들이 바로 상기 제어회로(50)로부터 제공되므로 이 값을 이용하여 상기 제어회로(50)가 디지털/아날로그변환기 각각에 대하여 독립적으로 그 출력을 제어할 수 있는 것이다. 이에 관한 구체적인 내용이 도 3의 흐름도에 제시되어 있다.
한편, 상기 제1튜너회로(30), 제2튜너회로(34) 및 상기 혼합기(36) 각각으로부터 출력되는 동조신호의 공진주파수(f0)는 아래 식에서 알 수 있는 바와 같이 각 회로 내부의 자기유도계수(L)와 정전유도계수(C)에 의해 결정된다.
여기서, ΔC는 동조제어전압에 의해 가변될 수 있는 값이다. 상기 동조제어전압은 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(42, 44, 46)에 의해 제공되며, 그 값의 크기는 상기 제어회로(50)가 제공해주는 디지털입력값의 크기에 따라 달라진다.
결국, 상기 제1 튜닝회로(30), 상기 제2 튜닝회로(32) 및 상기 혼합기(36)의 출력특성, 나아가 상기 쿼드검출회로(40)에서 출력되는 오디오주파수신호의 출력특성은 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(42, 44, 46)에서 제공되는 아날로그전압의 크기에 의해 좌우된다는 점이며, 특히 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(42, 44, 46)의 출력전압의 크기는 상기 제어회로(50)가 독립적으로 결정해준다는 점이다.
이를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 상기 제어회로(50)는 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그 변환기(42, 44, 46)의 초기값을 기본값으로 설정하고(S10), 상기 전계강도신호(SM)의 값을 읽고(S12) 이를 내부메모리(미도시)에 저장해둔다(S14).
이어서, 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42)에 대한 디지털 입력값을 제공하기 위한 제어를 수행하기 위해 우선, 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42)에 소정의 최소값 '00H'를 부여(S16)한다. 그 다음, 상기 전계강도신호(SM)값을 다시 읽는다(S18). 현재 주기의 전계강도신호 SM(n)의 값과 이전 주기의 전계강도신호 SM(n-1)의 값을 비교하여(S20), 전자가 후자보다 크면 현재 주기의 전계강도신호 SM(n)와 이에 대응하는 제1 디지털/아날로그변환기(42)에의 입력값을 저장하며(S22), 반대의 경우에는 전계강도신호의 값과 제1 디지털/아날로그변환기(42)의 입력값에 관한 저장값은 이전 주기의 값이 그대로 유지된다. 그후, 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42)에의 입력값이 최대값인 'FFH'와 같은지를 판단하고(S24), 상기 최대값과 같게 될 때까지 상기 입력값을 1씩 증가시켜가면서(S26) 위 단계 18부터 단계 26을 순환적으로 수행한다. 이러한 단계들의 수행을 통해, 상기 전계강도신호(SM)의 값이 최대가 되도록 하는 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42)의 입력값을 상기 제어회로(50)가 상기 제1 디지털/아날로그변환기(42)로 제공할 수 있게 된다.
상기 전계강도신호(SM) 값의 최대화를 위한 상기 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(44, 46) 각각에의 디지털입력값의 제어도 위와 동일하게 독립적이고 순차적으로 이루어진다. 즉, 최소값 '00H'를 설정하는 단계(S30, S40)를 각각 거친 다음, 상설한 단계 S18부터 단계 S26까지를 순환적으로 수행한다.
한편, 상기 제어회로(50)는 상기 온도센서(52)에 의해 측정된 튜너장치의 주변온도를 주기적으로 제공받는다. 상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이 동조신호의 공진주파수(f0)는 회로의 유도계수(L)과 정전계수(C)에 의해 정해지는데, 주변온도의 변화정도가 심하면 이들 유도계수(L)과 정전계수(C)의 값 또한 이에 영향받아 변하고, 결국 동조시 트래킹에러를 유발하고 수신신호에 잡음이 생긴다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 제어회로(50)는, 상기 온도센서(52)로부터 주기적으로 튜너장치의 주변온도를 입력받고, 기준온도값과 비교하여 주변온도가 소정범위를 벗어나는 고온 또는 저온인 경우로 판단되면, 상기 기준온도값과 현재의 주변온도값의 오차량을 계산한다. 튜너장치가 주변온도의 변화에 영향을 받지 않고 항상 일정한 실용감도를 유지하도록 하기 위해, 상기 제어회로(50)는 계산된 온도오차량을 보상할 수 있는 값을 상기 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기(44, 46) 각각에 제공되는 디지털입력값 제어시에 반영한다.
결국, 본 발명은 튜너회로를 통해 얻어지는 오디오주파수신호의 출력전압을 최대값으로 유지하기 위해 튜닝회로와 혼합기회로의 제어전압을 독립적으로 최적제어할 수 있으며, 튜너장치의 주변온도가 크게 변하더라도 그 온도변화를 보상하여 줌으로써 동조시 트래킹에러를 최소화할 수 있고 일정한 실용감도를 유지할 수 있게 되어, 양호한 라디오방송의 청취가 가능하다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 명확히 인지할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 안테나를 통해 수신된 무선주파수 방송신호들중 특정 주파수대역의 신호만을 공진시켜 제1동조신호를 출력하고, 동조주파수는 제1동조제어전압의 크기에 의해 결정되는 제1튜닝회로;
    상기 제1튜닝회로의 출력단에 연결되고, 상기 제1동조신호를 고주파 증폭시키는 증폭회로;
    상기 증폭회로의 출력단에 연결되고, 상기 증폭회로에서 출력되는 증폭신호를 공진시켜 제2동조신호를 출력하고, 동조주파수는 제2동조제어전압의 크기에 의해 결정되는 제2튜닝회로;
    상기 제2동조신호와 국부발진신호의 주파수를 비교하여 차주파수에 해당하는 중간주파수(IF)신호를 출력하고, 상기 중간주파수(IF)신호의 출력특성은 제어전압에 의해 결정되는 혼합기;
    발진제어전압을 제공받아 국부발진신호를 출력하여 상기 혼합기에 제공하며, 상기 국부발진신호는 동조주파수와 상기 중간주파수(IF)의 합인 주파수로 발진하는 국부발진회로;
    상기 중간주파수(IF)신호를 증폭하는 중간주파증폭기;
    상기 중간주파증폭기의 출력신호로부터 특정주파수의 반송파성분의 신호를 제거하여 오디오주파수(AF) 신호를 출력하는 쿼드검출기(QUAD Detector);
    입력되는 제1 디지털값에 대응되는 크기의 아날로그신호를 상기 제1 동조제어전압으로 변환하여 상기 제1 튜닝회로에 제공하는 제1 디지털/아날로그변환기;
    입력되는 제2 디지털값에 대응되는 크기의 아날로그신호를 상기 제2 동조제어전압으로 변환하여 상기 제2 튜닝회로에 제공하는 제2 디지털/아날로그변환기;
    입력되는 제3 디지털값에 대응되는 크기의 아날로그신호를 상기 제어전압으로 변환하여 상기 혼합기에 제공하는 제3 디지털/아날로그변환기;
    주변온도를 측정하기 위한 온도검출부; 및
    상기 쿼드검출기에 연결되어 수신된 상기 무선주파수 방송신호의 전계강도를 나타내는 전계강도신호(SM)를 입력받고, 상기 국부발진회로에 연결되어 상기 국부발진신호를 입력받고 상기 발진제어전압을 제공하고, 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기에 각각 연결되어 상기 제1, 제2 및 제3 디지털 값을 제공하고, 상기 온도검출부에 연결되어 상기 주변온도를 제공받는 제어부를 구비함을 특징으로 하는 오디오 시스템의 FM/AM 튜너장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부가 상기 제1, 제2 및 제3 디지털/아날로그변환기 각각에 제공하는 상기 제1, 제2 및 제3 디지털값들은, 상기 전계강도신호(SM)의 값을 최대로 유지함과 동시에, 상기 주변온도가 기준온도값으로부터 소정크기 이상 오차가 발생하면 상기 오차를 최소화할 수 있는 값을 가지도록 제어됨을 특징으로 하는 오디오 시스템의 FM/AM 튜너장치.
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