KR20000052010A

KR20000052010A - Oscillator output drift recompense system

Info

Publication number: KR20000052010A
Application number: KR1019990002780A
Authority: KR
Inventors: 이창호
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신 주식회사
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2000-08-16

Abstract

PURPOSE: A system for compensating output deflection of an oscillator is provided to compensate the output deflection resulting from an oscillator, which is susceptible to temperature change, by using heat sensor. CONSTITUTION: A system for compensating output deflection of an oscillator includes a control unit (10) which controls to accord a phase of a reference clock with that of an output clock by receiving the reference clock and the output clock. An oscillation unit(11) generates an oscillation frequency according to a control of the control unit. A frequency demultiplying section(12) generates output clocks to accord phase difference with a reference clock after receiving the oscillation frequency of the oscillation unit(11). A sensing unit(13) provides temperature information to the control-unit(10). Thus, the deviation of the oscillation unit(11) is compensated by using the temperature information provided.

Description

Oscillator Output Deviation Compensation System {OSCILLATOR OUTPUT DRIFT RECOMPENSE SYSTEM}

본 발명은 발진기 출력 편차 보상 시스템에 관한 것으로 특히, 온도 변화에 민감한 발진기에 온도 센서를 이용하여 출력 편차를 보상하기에 적당하도록 한 발진기 출력 편차 보상 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an oscillator output deviation compensation system, and more particularly, to an oscillator output deviation compensation system adapted to compensate for an output deviation using a temperature sensor in an oscillator sensitive to temperature change.

발진기는 유. 무선통신, 항공. 우주, 항해등의 분야에서 사용되는 기본적인 신호원을 말하며, 직류(DC) 전력을 무선 주파(RF) 전력으로 바꾸어 주는 변환기로서 다른 말로 무한 이득 증폭기라고도 한다.Oscillator is u. Wireless communications, aviation. It is a basic signal source used in space, navigation, etc. It is a converter that converts direct current (DC) power into radio frequency (RF) power. In other words, it is also called infinite gain amplifier.

이러한 발진기는 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)와, 유전체 공진 발진기(DRO : Dielectric Resonator Oscillator)그리고 주파수가 낮고 가변 범위가 좁을 경우에 사용되는 온도 보상 수정 발진기 등이 있다.Such oscillators include a voltage controlled oscillator (VCO), a dielectric resonator oscillator (DRO), and a temperature compensated crystal oscillator used when the frequency is low and the variable range is narrow.

발진기는 이동 통신 시스템에 적용되는 수퍼헤테로다인 수신기에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 이러한 발진기의 주된 기능은 수신 주파수와 발진기의 주파수를 혼합한 뒤, 그 차이의 주파수 성분을 중간 주파수(IF : Intermediate Frequency)로 변환시키는 신호원으로서 중요한 역할을 한다. 따라서, 발진기는 아래와 같은 여러 성능이 요구된다.Oscillators play a very important role in superheterodyne receivers in mobile communication systems. The main function of these oscillators is to play an important role as a signal source that mixes the frequency of the oscillator with the receiving frequency and then converts the frequency components of the difference into intermediate frequencies (IF). Therefore, the oscillator requires various performances as follows.

먼저, 발진 주파수는 온도, 전원 전압, 부하 임피던스의 변화에도 충분히 안정된 특성을 나타내야 한다. 다음, 송, 수신단의 혼합기를 구동하는데 필요한 안정된 출력 레벨을 유지해야 한다. 이 때, Pulling Figure 현상(임피던스가 변함으로써 발진 중심 주파수가 변하는 현상)이 일어나지 않아야 한다. 즉, 입. 출력 임피던스의 변화에도 발진기의 중심 주파수와 출력 신호의 레벨이 변화가 없어야 한다. 또한, 의사(Spurious)발진이 없고, 진폭과 위상 노이즈 특성이 양호해야 한다.First, the oscillation frequency should be sufficiently stable even with changes in temperature, power supply voltage, and load impedance. Next, a stable output level is required to drive the mixer at the transmitter and receiver. At this time, the pulling figure phenomenon (the change of the oscillation center frequency due to the change of the impedance) should not occur. That's your mouth. Even when the output impedance is changed, the center frequency of the oscillator and the level of the output signal should not be changed. In addition, there should be no spurious oscillation and good amplitude and phase noise characteristics.

그러나, 일반적으로 실제로 사용하려는 주파수가 낮은 경우 수정 발진기나 체배기를 이용하면 위의 조건을 어느 정도 수용할 수 있지만, 수 백MHz 이상의 높은 주파수대에서는 위에 조건을 모두 만족시켜 주기란 현실적으로 매우 어렵다.In general, however, if the frequency to be actually used is low, the crystal oscillator or multiplier can accommodate the above conditions to some extent, but it is very difficult to satisfy all of the above conditions at a high frequency of several hundred MHz or more.

발진기의 고유 특성 및 외부 요인에 의하여 발생되는 발진기의 주파수 변화를 편차(Drift)라 한다.The frequency change of the oscillator caused by the intrinsic characteristics of the oscillator and external factors is called a drift.

고유의 특성에는 에이징(aging)이 있는데 이는 모든 발진기가 갖고 있는 성질로 시간이 지남에 따라 주파수가 변하는 특성을 나타낸 것이다.An inherent characteristic is aging, which is a property of all oscillators, which is a characteristic that the frequency changes over time.

예를 들어, 특정 발진기는 하루에 에이징이 1 ×10^-10이며, 1년에는 1×10^-8인 경우가 있는데 이는 하루동안 발진기의 주파수가 변화하는 양이 자기 주파수의 1×10^-10만큼 변한다는 것을 뜻한다.For example, a particular oscillator may have a aging of 1 × 10 ^-10 per day and 1 × 10 ^{-8 a} year, which means that the frequency of the oscillator's frequency changes by 1 × 10 ^-10 of its own frequency during the day. It means to change.

이같은 값은 일률적이지는 않으며 제조 회사가 이를 각각 표기한다.Such values are not uniform and are stated by the manufacturer individually.

그리고, 외부 요인은 온도, 진동, 방사능 등의 영향에 의해 주파수가 변하는 것으로 이중 가장 큰 변수는 온도에 의한 변화이다.In addition, the external factor is the frequency is changed by the influence of temperature, vibration, radiation, etc. The biggest variable is the change by temperature.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 발진기의 출력 편차 보상 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, the output deviation compensation method of the conventional oscillator will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 발진기의 출력 편차 보상 장치를 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an output deviation compensation device of a conventional oscillator.

종래 발진기의 출력 편차 보상 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 임의의 기준 클럭과 출력 클럭을 입력받아 상기 기준 클럭과 출력 클럭의 위상차를 줄이기 위하여 발진부(2)의 주파수를 조절하여 상기 기준 클럭과 출력 클럭의 위상을 일치시키도록 제어하는 제어부(1)와, 상기 제어부(1)의 제어에 따라 발진 주파수를 출력시키는 발진부(2)와, 상기 발진부(2)의 발진 주파수를 입력받아 상기 임의의 기준 클럭과의 위상차를 일치시키는 출력 클럭을 발생시키고, 상기 제어부(1)로 상기 출력 클럭을 입력시키는 분주부(3)로 구성된다.As shown in FIG. 1, an output deviation compensating device of a conventional oscillator receives an arbitrary reference clock and an output clock and adjusts the frequency of the oscillator 2 to reduce a phase difference between the reference clock and the output clock. The controller 1 controls to match the phase of the clock, an oscillator 2 for outputting an oscillation frequency under the control of the controller 1, and an oscillation frequency of the oscillator 2, and receives the arbitrary reference. And a frequency divider 3 for generating an output clock that matches the phase difference with the clock, and inputting the output clock to the controller 1.

즉, 기준 클럭과 출력 클럭간의 위상차를 줄이기 위하여 제어부(1)가 발진부(2)의 주파수를 조정하여 위상을 일치시키게 되어 있다.That is, in order to reduce the phase difference between the reference clock and the output clock, the controller 1 adjusts the frequency of the oscillator 2 to match the phase.

이때, 외부 기준 클럭에 문제가 있을 경우 제어부(1)가 오동작하는 것을 방지하기 위하여 제어부(1)는 현재 발진부(2)에 대한 제어값을 고정한다. 이때, 상기 발진부(2)에 대한 제어를 홀드 오버(Hold-over)라 한다.In this case, in order to prevent the controller 1 from malfunctioning when there is a problem with the external reference clock, the controller 1 fixes the control value for the current oscillator 2. At this time, the control of the oscillator 2 is called hold-over.

이와 같은 종래 발진기의 출력 편차 보상 장치는 발진기가 홀드 오버 상태가 되면 발진기의 편차에 의하여 주파수가 점진적으로 변화하게 되며 특히, 온도에 대한 주파수의 변화에 대한 방지책이 없는 문제점이 있었다.The output deviation compensation device of the conventional oscillator gradually changes in frequency due to the deviation of the oscillator when the oscillator is in the hold-over state. In particular, there is a problem in that there is no preventive measure against the frequency change with respect to temperature.

본 발명의 목적은 이상에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 온도 변화에 민감한 발진기의 출력 편차를 보상하기 위하여 온도 센서를 이용한 발진기 출력 편차 보상 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to provide an oscillator output deviation compensation system using a temperature sensor to compensate for the output deviation of the oscillator sensitive to temperature changes.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 임의의 기준 클럭과 출력 클럭을 입력받아 상기 기준 클럭과 출력 클럭의 위상을 일치시키도록 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 발진 주파수를 출력시키는 발진부와, 상기 발진부의 발진 주파수를 입력받아 상기 임의의 기준 클럭과의 위상차를 일치시키는 출력 클럭을 발생시키고, 상기 제어부로 상기 출력 클럭을 입력시키는 분주부와, 온도 정보를 상기 제어부에 제공하는 감지부로 구성되어, 상기 발진부의 홀드 오버시 상기 발진부의 편차를 상기 감지부에서 제공된 온도 정보를 이용하여 보상하도록 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a control unit for receiving an arbitrary reference clock and the output clock to control the phase of the reference clock and the output clock and the oscillation frequency under the control of the control unit; An oscillator for outputting and an oscillation frequency for receiving the oscillation frequency of the oscillator and generating an output clock that matches a phase difference with the arbitrary reference clock, and providing the controller with temperature information and a frequency divider for inputting the output clock to the controller; The detector is configured to compensate for the deviation of the oscillator by using the temperature information provided by the detector when the oscillator is held over.

도 1은 종래 발진기의 출력 편차 보상 장치를 나타낸 블록 구성도1 is a block diagram showing an output deviation compensation device of a conventional oscillator

도 2는 본 발명 발진기의 출력 편차 보상 시스템을 나타낸 블록 구성도2 is a block diagram showing an output deviation compensation system of the present invention oscillator

도 3은 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명 출력 편차 보상 시스템을 상세히 나타낸 블록 구성도3 is a block diagram showing in detail the present invention output deviation compensation system as shown in FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 제어부 11 : 발진부10 control unit 11 oscillation unit

12 : 분주부 13 : 감지부12: dispenser 13: detector

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 발진기의 출력 편차 보상 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.2 is a block diagram showing an output deviation compensation system of the present invention oscillator.

본 발명 발진기의 출력 편차 보상 시스템은 도 2에 나타낸 바와 같이, 임의의 기준 클럭과 출력 클럭을 입력받아 상기 기준 클럭과 출력 클럭의 위상차를 줄이기 위하여 발진부(11)의 주파수를 조절하여 상기 기준 클럭과 출력 클럭의 위상을 일치시키도록 제어하는 제어부(10)와, 상기 제어부(10)의 제어에 따라 발진 주파수를 출력시키는 발진부(11)와, 상기 발진부(11)의 발진 주파수를 입력받아 상기 임의의 기준 클럭과의 위상차를 일치시키는 출력 클럭을 발생시키고, 상기 제어부(10)로 상기 출력 클럭을 입력시키는 분주부(12)와, 상기 발진부(11)의 홀드 오버시 상기 발진부(11)의 편차를 보정하기 위한 온도 정보를 상기 제어부(10)에 제공하는 감지부(13)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the output deviation compensation system of the oscillator receives an arbitrary reference clock and an output clock and adjusts the frequency of the oscillator 11 to reduce a phase difference between the reference clock and the output clock. The control unit 10 controls to match the phase of the output clock, the oscillation unit 11 for outputting an oscillation frequency under the control of the control unit 10, and the oscillation frequency of the oscillation unit 11 by receiving the arbitrary Generates an output clock that matches a phase difference with a reference clock, and divides the division part 12 which inputs the output clock into the control part 10 and the oscillation part 11 when the oscillation part 11 is held over. It is composed of a sensing unit 13 for providing the temperature information for correction to the control unit 10.

이때, 상기 감지부(13)는 온도를 감지할 수 있는 온도 센서로 구성된다.At this time, the sensing unit 13 is composed of a temperature sensor that can sense the temperature.

이와 같은 본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같은 제어부(10)에 입력된 기준 클럭과 출력 클럭간의 위상차를 줄이기 위하여 제어부(10)가 발진부(11)의 주파수를 조절하여 위상을 일치시키고, 홀드 오버시에는 발진부(11)의 편차(drift)를 보정하기 위하여 온도 센서로 이루어진 감지부(13)로부터 온도 정보를 받아 온도 변환에 따른 발진부(11)의 편차를 보상하여 기준 클럭 상실시에도 안정된 출력 클럭을 유지할 수 있는 것이다.In the present invention as described above, in order to reduce the phase difference between the reference clock and the output clock inputted to the control unit 10 as shown in FIG. In order to correct the drift of the oscillator 11, the temperature information is received from the sensing unit 13 made of a temperature sensor to compensate for the deviation of the oscillator 11 according to the temperature conversion, thereby providing a stable output clock even when the reference clock is exceeded. It is sustainable.

즉, 발진부(11)를 구성하는 발진기의 편차(drift)는 발진기의 고유 특성 및 외부 요인에 의하여 발생되는 발진기의 주파수 변화인데 그중에서 외부 요인으로는 온도, 진동, 방사능 등의 영향에 의해 발진기의 주파수가 변하는 것이다.That is, the drift of the oscillator constituting the oscillator 11 is a change in the frequency of the oscillator caused by the intrinsic characteristics of the oscillator and external factors, among which the external factors of the oscillator are influenced by temperature, vibration, radiation, etc. The frequency changes.

그중에서 가장 큰 변수는 온도에 의한 변화인데 이는 평소 시험에 의하여 온도 변화에 따른 주파수의 변화를 얻을 수 있으므로, 온도 변화에 따른 주파수의 변화를 알면 향후에 온도 변화 발생시 발진기의 주파수 변화를 예측할 수 있는 자료로 이용할 수 있다.Among them, the biggest variable is the change in temperature, which can be obtained by changing the frequency according to the temperature change by the usual tests. Knowing the change in the frequency according to the temperature change, the frequency change of the oscillator can be predicted in the future Can be used as a resource.

이를 이용하면 홀드 오버시 외부 온도 변화에 의한 발진기의 출력 주파수 변화를 보상하는데 이용할 수 있다.This can be used to compensate for variations in the output frequency of the oscillator due to external temperature changes during holdover.

도 3은 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명 출력 편차 보상 시스템을 상세히 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram showing in detail the output deviation compensation system of the present invention as shown in FIG.

본 발명 발진기 출력 편차 보상 시스템은 도 3에 나타낸 바와 같이 온도 센서로 구성되는 감지부(13)에서 온도를 측정(예를 들면 0.5°단위로 측정)하여 제어부(10)로 온도 변화에 따른 데이터를 입력하면 제어부(10)에서는 외부 기준 클럭과 분주부(12)에서 출력된 출력 클럭 간의 위상차를 계산하여 디지털/아날로그 변환부(14)에 데이터를 쓰면(write) 이 값에 해당하는 전압이 발생하고, 이 값에 의해 발진부(11)는 주파수를 변경하며, 이 변경된 주파수는 분주부(12)에서 출력되는 출력 클럭의 위상을 변화시켜 외부 기준 클럭과의 위상차를 일치시키게 된다.In the oscillator output deviation compensation system, as shown in FIG. 3, the temperature is measured (eg, measured in units of 0.5 °) by the sensing unit 13 configured as a temperature sensor, and the controller 10 receives data according to the temperature change. When input, the controller 10 calculates a phase difference between the external reference clock and the output clock output from the frequency divider 12 and writes data to the digital / analog converter 14 to generate a voltage corresponding to this value. By this value, the oscillator 11 changes the frequency, and the changed frequency changes the phase of the output clock output from the frequency divider 12 to match the phase difference with the external reference clock.

이때, 상기 감지부(13)가 감지한 출력을 제어부(10)에서 입력받아 발진부(11)를 제어할 때 외부 기준 클럭이 입력되지 않을 경우에는 현재 제어부(10)의 값을 고정하게 되는데, 발진부(11)에서는 온도 변화에 의해 주파수가 크게 변동하는 특성을 갖고 있으므로 실험을 통하여 온도 변화에 따른 발진부(11)의 변화를 측정하여 그 데이터를 가지고 온도가 변할 경우 발진부(11)의 주파수가 변화될 것으로 예측하여 디지털/아날로그 변환부(14)에 온도 변환에 따른 주파수 변화의 값을 실험한 데이터를 입력하여 주파수 변화를 최소화하도록 한다.At this time, when the control unit 10 receives the output sensed by the detector 13 and controls the oscillator 11, when the external reference clock is not input, the value of the current controller 10 is fixed. In (11), since the frequency varies greatly due to temperature change, the frequency of the oscillator 11 is changed when the temperature is changed with the data by measuring the change of the oscillator 11 according to the temperature change through the experiment. It is predicted that the input data to the digital / analog converter 14 to experiment the frequency change according to the temperature conversion to minimize the frequency change.

본 발명 발진기 출력 편차 보상 시스템은 온도 변화에 따른 발진기의 출력 편차를 시험치에 의해 알고 있는 상태에서 온도 센서를 이용하여 발진기의 출력 편차를 보상하므로 발진기의 출력 편차에 대하여 저렴한 비용으로 최소화할 수 있는 효과가 있다.The oscillator output deviation compensation system compensates for the output deviation of the oscillator using a temperature sensor in a state in which the output deviation of the oscillator is known by a test value according to the temperature change, so that the output deviation of the oscillator can be minimized at low cost. It works.

Claims

A controller which receives an arbitrary reference clock and an output clock and controls the phases of the reference clock and the output clock to coincide with each other;

An oscillator for outputting an oscillation frequency under the control of the controller;

A divider which receives an oscillation frequency of the oscillator and generates an output clock that matches a phase difference with the arbitrary reference clock, and inputs the output clock to the controller;

It is composed of a sensing unit for providing temperature information to the control unit,

Oscillator output deviation compensation system, characterized in that for compensating the deviation of the oscillator by using the temperature information provided by the sensing unit when the oscillator is held over