KR20000072948A

KR20000072948A - 무선 통신 시스템의 중계 장치

Info

Publication number: KR20000072948A
Application number: KR1019990015914A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: 이상철; 리엔지니어링 주식회사
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2000-12-05

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템 등의 무선 통신 시스템에 있어서, 기지국과 단말기 사이의 고주파 신호를 중계하도록하는 장치에 관한 것이다. 종래의 기술에 있어서는 다수 채널 또는 다수 대역을 중계하기 위해서는 이에 각각 대응하는 중계부도 다수 제작해야 할뿐만 아니라 이 중계부들 각각의 이득 및 발진 주파수를 각각 조절해야 하기 때문에, 전체적인 공간이 많이 소요되고 번거롭다. 또한, 주변 장치와 정합을 위한 조정 단자를 많이 요구하기 때문에, 구성이 복잡하다. 따라서, 전체적인 제조 원가가 상승하고 부피가 커지게 되어 비경제적이다. 이에, 본 발명에서는 이동 통신 시스템 등의 무선 통신 시스템에 있어서, 기지국과 단말기 사이에서 각각의 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 간단한 회로 장치를 통해 중계하도록 한다. 따라서, 전체 시스템이 간단해 지므로 원가를 상당히 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

무선 통신 시스템의 중계 장치{REPEATING APPARATUS FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템의 중계 장치에 관한 것으로, 특히 이동 통신 시스템 등의 무선 통신 시스템에 있어서, 기지국과 단말기 사이의 고주파 신호를 중계하도록하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동 전화(cellular-phone), TRS, 무선 데이터 통신, 개인 휴대 통신(Personal Communication Service : PCS), 무선 가입자망 등에 사용되는 중계기 및 기지국에 사용되는 고주파 모듈은 하향 변환 장치, 쏘우 필터(saw filter), 상향 변환 장치, 및 발진기 등으로 구성된다. 이때, 이 고주파 모듈의 사용 개수는 사용 채널수와 사용 대역수에 따라 달라진다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이동 통신 시스템의 중계 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 중계부(3000, 3300, 3400, 3500), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit : CPU)(4000), 및 기준 주파수 발진기(5000)로 구성된다.

동 도면에 있어서, 제 1 중계부(3000)의 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(3010)는 입력되는 고주파 신호(채널 또는 대역)를 저잡음 증폭한다.

대역 통과 필터(3020)는 저잡음 증폭기(3010)로부터 증폭된 출력을 제공받아 설정된 대역의 주파수 신호만 통과시킨다.

기준 주파수 발진기(5000)는 위상 동기 루프 회로(3030) 및 중앙 처리 장치(4000)로 동기용 기준 주파수를 제공하여 위상 동기 루프 회로(3030) 및 중앙 처리 장치(4000)가 이 기준 주파수에 의해 동기되도록 한다.

중앙 처리 장치(4000)는 위상 동기 루프 회로(3030)로 특정 국부 발진 주파수를 생성하기 위한 데이터를 전송한다.

위상 동기 루프 회로(3030)는 중앙 처리 장치(4000)로부터 제공되는 데이터에 따라 특정 주파수에 대응하는 전압을 생성하여 전압 제어 발진기(3040)로 제공한다.

전압 제어 발진기(3040)는 위상 동기 루프 회로(3030)로부터 제공되는 전압에 대응하는 국부 발진 주파수를 만들어 하향 발진 주파수 증폭기(3050) 및 상향 발진 주파수 증폭기(3070)로 각각 제공한다.

하향 발진 주파수 증폭기(3050)는 전압 제어 발진기(3040)로부터 제공되는 국부 발진 주파수를 증폭하여 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(3060)로 제공한다.

하향 발진 주파수 대역 통과 필터(3060)는 하향 발진 주파수 증폭기(3050)로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시킨다.

하향 혼합기(3090)는 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(3060)의 출력 및 대역 통과 필터(3020)의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 만들어 낸다.

저역 통과 필터(3100)는 하향 혼합기(3090)의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 중간 주파수를 출력한다.

제 1 중간 주파수 증폭기(3110)는 저역 통과 필터(3100)로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 쏘우 필터(3120)로 제공한다.

이와 같은 저잡음 증폭기(3010), 대역 통과 필터(3020), 하향 발진 주파수 증폭기(3050), 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(3060), 하향 혼합기(3090), 저역 통과 필터(3100), 및 제 1 중간 주파수 증폭기(3110)로 하향 변환 장치를 구성한다.

또한, 쏘우 필터(3120)는 제 1 중간 주파수 증폭기(3110)로부터 중간 주파수를 제공받아 특정 대역의 상술한 중간 주파수를 통과시켜 제 2 중간 주파수 증폭기(3130)로 제공한다.

제 2 중간 주파수 증폭기(3130)는 쏘우 필터(3120)로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 디지탈 감쇄기(3140)로 제공한다.

디지탈 감쇄기(3140)는 제 2 중간 주파수 증폭기(3130)로부터 제공되는 출력의 세기를 조절하여 제 3 중간 주파수 증폭기(3150)로 제공한다.

제 3 중간 주파수 증폭기(3150)는 디지탈 감쇄기(3140)로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 상향 혼합기(3160)로 제공한다.

상향 발진 주파수 증폭기(3070)는 전압 제어 발진기(3040)로부터 제공되는 국부 발진 주파수를 증폭하여 상향 발진 주파수 대역 통과 필터(3080)로 제공한다.

상향 발진 주파수 대역 통과 필터(3080)는 상향 발진 주파수 증폭기(3070)로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시킨다.

상향 혼합기(3160)는 상향 발진 주파수 대역 통과 필터(3080)의 출력 및 제 3 중간 주파수 증폭기(3150)의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 만들어 낸다.

제 1 상향 대역 통과 필터(3170)는 상향 혼합기(3160)의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 원래의 입력 신호와 같은 고주파 신호를 출력한다.

제 1 상향 증폭기(3180)는 제 1 상향 대역 통과 필터(3170)의 출력을 증폭하여 제 2 상향 대역 통과 필터(3190)로 제공한다.

제 2 상향 대역 통과 필터(3190)는 제 1 상향 증폭기(3180)로부터 출력을 제공받아 스프리어스 및 발진 주파수 등의 잡음을 제거하고 원래의 고주파 신호에 해당하는 신호만 통과시켜 제 2 상향 증폭기(3200)로 제공한다.

제 2 상향 증폭기(3200)는 제 2 상향 대역 통과 필터(3190)로부터 고주파 신호를 제공받아 간섭 및 왜곡없이 증폭한다.

10dB 커플러(coupler)(3210)는 제 2 상향 증폭기(3200)의 출력을 유기하여 출력 검출기(3220)로 제공한다.

출력 검출기(3220)는 커플러(3210)로부터 제공받은 신호를 직류로 변환시켜 최종 출력 감시용으로 사용되도록하기 위해서 다음단으로 제공한다.

이와 같은 제 2, 제 3 중간 주파수 증폭기(3130, 3150), 디지탈 감쇄기(3140), 상향 발진 주파수 증폭기(3070), 상향 발진 주파수 대역 통과 필터(3080), 상향 혼합기(3160), 제 1, 제 2 상향 대역 통과 필터(3170, 3190), 및 제 1, 제 2 상향 증폭기(3180, 3200)로 상향 변환 장치를 구성한다.

제 2, 제 3, 제 4 중계부(3300, 3400, 3500)는 상술한 제 1 중계부(3000)의 동작과 동일하기 때문에, 이의 설명은 생략하기로 한다. 다만, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 중계부(3000, 3300, 3400, 3500)가 각각 중계하는 고주파 신호에 대한 채널 또는 대역이 다를 뿐이다.

따라서, 다수 채널 또는 다수 대역을 중계하기 위해서는 이에 각각 대응하는 중계부도 다수 제작해야 할뿐만 아니라 이 중계부들 각각의 이득 및 발진 주파수를 각각 조절해야 하기 때문에, 전체적인 공간이 많이 소요되고 번거롭다. 또한, 주변 장치와 정합을 위한 조정 단자를 많이 요구하기 때문에, 구성이 복잡하다. 따라서, 전체적인 제조 원가가 상승하고 부피가 커지게 되어 비경제적이다.

본 발명은 상술한 결점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 이동 통신 시스템 등의 무선 통신 시스템에 있어서, 기지국과 단말기 사이에서 각각의 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 간단한 회로 장치를 통해 중계하도록하는 무선 통신 시스템의 중계 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템의 중계 장치에 있어서: 국부 발진 주파수를 제공하는 국부 발진 주파수 발생부; 다수의 고주파 신호를 전송받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 다수의 고주파 신호를 각각 하향 주파수 변환시켜 각각의 중간 주파수를 제공하는 하향 변환부; 상기 하향 변환부의 각 중간 주파수를 다수의 경로로 분배하는 분배부; 상기 다수의 경로에 공통적으로 제공되는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시키는 주파수 선택부; 상기 주파수 선택부에 의해 통과된 각각의 중간 주파수를 하나의 경로로 결합하는 결합부; 상기 결합부로부터 각각의 중간 주파수를 제공받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 각각의 중간 주파수를 각각 상향 주파수 변환시켜 원래 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 제공하는 상향 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템의 중계 장치에 있어서: 각기 다른 제 1, 제 2 국부 발진 주파수를 각각 제공하는 국부 발진 주파수 발생부; 다수의 고주파 신호를 전송받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 제 1 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 다수의 고주파 신호를 각각 하향 주파수 변환시켜 각각의 중간 주파수를 제공하는 하향 변환부; 상기 하향 변환부의 각 중간 주파수를 다수의 경로로 분배하는 분배부; 상기 다수의 경로에 공통적으로 제공되는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시키는 주파수 선택부; 상기 주파수 선택부에 의해 통과된 각각의 중간 주파수를 하나의 경로로 결합하는 결합부; 상기 결합부로부터 각각의 중간 주파수를 제공받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 제 2 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 각각의 중간 주파수를 각각 상향 주파수 변환시켜 원래 주파수와 다른 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 제공하는 상향 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이동 통신 시스템의 중계 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 주파수 무변환용 중계 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 주파수 변환용 중계 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 각각의 쏘우 필터의 중심 주파수 및 대역폭을 각각 나타낸 도면,

도 5aa 내지 도 5fd는 본 발명에 따른 각 부분의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면,

도 6a 내지 도 6d는 도 2에 따른 무선 통신 시스템의 주파수 무변환용 중계 장치의 출력의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면,

도 7a 내지 도 7d는 도 3에 따른 무선 통신 시스템의 주파수 변환용 중계 장치의 출력의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 저잡음 증폭기

30 : 대역 통과 필터

40 : 하향 혼합기

50 : 하향 발진 주파수 대역 통과 필터

60 : 하향 발진 주파수 증폭기

64 : 국부 발진 주파수 발생부

70 : 전압 제어 발진부

74, 76 : 제 1, 제 2 전압 제어 발진부

80 : 위상 동기 루프 회로

84, 86 : 제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로

90 : 기준 주파수 발진부

100 : 중앙 처리 장치

110 : 저역 통과 필터

120, 160, 180 : 중간 주파수 증폭기

130 : 분배부

134 : 주파수 선택부

140, 141, 142, 143 : 제 1 내지 제 4 쏘우 필터

150, 151, 152, 153 : 제 1 내지 제 4 이득 조정 감쇄기

154 : 결합부

170 : 디지탈 감쇄기

190 : 상향 혼합기

200 : 상향 발진 주파수 대역 통과 필터

210 : 상향 발진 주파수 증폭기

240, 260 : 상향 대역 통과 필터

250, 270 : 상향 증폭기

274 : 출력 검출부

280 : 커플러

290 : 출력 검출기

1000 : 하향 변환부

2000 : 상향 변환부

이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 다음과 같은 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 주파수 무변환용 중계 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 하향 변환부(1000), 국부 발진 주파수 발생부(64), 분배부(130), 주파수 선택부(134), 결합부(154), 상향 변환부(2000), 및 출력 검출부(274)로 구성된다.

동 도면에 있어서, 하향 변환부(1000) 내의 저잡음 증폭기(20)는 도 5aa 내지 5ad와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 다수의 고주파 신호(채널 또는 대역 신호)를 입력해서 저잡음 증폭하여 대역 통과 필터(30)로 제공한다. 이때, 충분한 증폭을 수행하기 위해 두단이나 세단으로 저잡음 증폭한다. 아울러, 도 5aa는 도 4의 CDMA 셀룰러에 대한 것이고, 도 5ab는 CDMA 개인 휴대 통신에 대한 것이고, 도 5ac는 무선 데이터 통신 및 TRS에 대한 것이며, 도 5ad는 TDMA GSM, PCN, 및 DCN에 대한 것이다.

대역 통과 필터(30)는 세라믹 공진기 및 쏘우 필터로 이루어져 저잡음 증폭기(20)로부터 제공되는 출력 중 필요 주파수 대역만 통과시켜 하향 혼합기(40)로 제공한다.

국부 발진 주파수 발생부(64) 내의 기준 주파수 발진부(90)는 위상 동기 루프 회로(80) 및 중앙 처리 장치(100)로 동기용 기준 주파수를 제공하여 위상 동기 루프 회로(80) 및 중앙 처리 장치(100)가 이 기준 주파수에 의해 동기되도록 한다.

중앙 처리 장치(100)는 위상 동기 루프 회로(80)로 특정 국부 발진 주파수를 생성하기 위한 데이터를 전송한다.

위상 동기 루프 회로(80)는 중앙 처리 장치(100)로부터 제공되는 데이터에 따라 특정 주파수에 대응하는 전압을 생성하여 전압 제어 발진부(70)로 제공한다.

전압 제어 발진부(70)는 위상 동기 루프 회로(80)로부터 제공되는 전압에 대응하는 국부 발진 주파수를 만들어 하향 변환부(1000) 내의 하향 발진 주파수 증폭기(60) 및 상향 변환부(2000) 내의 상향 발진 주파수 증폭기(210)로 각각 제공한다.

하향 발진 주파수 증폭기(60)는 전압 제어 발진부(70)로부터 제공되는 국부 발진 주파수를 증폭하여 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(50)로 제공한다.

하향 발진 주파수 대역 통과 필터(50)는 하향 발진 주파수 증폭기(60)로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시킨다.

하향 혼합기(40)는 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(50)의 출력 및 대역 통과 필터(30)의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 만들어 낸다.

저역 통과 필터(110)는 하향 혼합기(40)의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 중간 주파수를 출력한다.

중간 주파수 증폭기(120)는 저역 통과 필터(110)로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭해서 이 저역 통과 필터(110)를 통과하는 과정에서 발생한 손실을 보상하여 도 5ba 내지 도 bd와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 신호를 분배부(130)로 제공한다. 이때, 도 5ba 내지 도 bd의 각각의 주파수 스펙트럼은 도 5aa 내지 도 ad의 각각의 주파수 스펙트럼에 대한 결과이다.

분배부(130)는 중간 주파수 증폭기(120)로부터 제공되는 각 중간 주파수를 다수의 경로로 분배하여 주파수 선택부(134)로 각각 제공한다.

주파수 선택부(134) 내의 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 쏘우 필터(140, 141, 142, 143)는 다수의 경로에 공통적으로 제공되는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시켜 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 이득 조정 감쇄기(150, 151, 152, 153)로 각각 제공한다.

결합부(154)는 각각의 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 이득 조정 감쇄기(150, 151, 152, 153)로부터 출력되는 각각의 중간 주파수를 하나의 경로로 결합하여 도 5ca 내지 도 5fd와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 신호를 출력한다. 이때, 도 5ca 내지 도 5fd는 도 5ba 내지 도 5bd의 각각의 주파수 스펙트럼에 대한 스펙트럼이다.

상향 변환부(2000) 내의 중간 주파수 증폭기(160)는 결합부(154)로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 디지탈 감쇄기(170)로 제공한다.

디지탈 감쇄기(170)는 중간 주파수 증폭기(160)로부터 제공되는 출력의 세기를 조절하여 중간 주파수 증폭기(180)로 제공한다.

중간 주파수 증폭기(180)는 디지탈 감쇄기(170)로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 상향 혼합기(190)로 제공한다.

상향 발진 주파수 증폭기(210)는 국부 발진 주파수 발생부(64) 내의 전압 제어 발진부(70)로부터 제공되는 국부 발진 주파수를 증폭하여 상향 발진 주파수 대역 통과 필터(200)로 제공한다.

상향 발진 주파수 대역 통과 필터(200)는 상향 발진 주파수 증폭기(210)로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시킨다.

상향 혼합기(190)는 상향 발진 주파수 대역 통과 필터(200)의 출력 및 중간 주파수 증폭기(180)의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 만들어 낸다.

상향 대역 통과 필터(240)는 상향 혼합기(190)의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 원래의 입력 신호와 같은 고주파 신호를 출력한다.

상향 증폭기(250)는 상향 대역 통과 필터(240)의 출력을 증폭하여 상향 대역 통과 필터(260)로 제공한다.

상향 대역 통과 필터(260)는 상향 증폭기(250)로부터 출력을 제공받아 스프리어스 및 발진 주파수 등의 잡음을 제거하고 해당 신호만 통과시켜 상향 증폭기(270)로 제공한다.

상향 증폭기(270)는 상향 대역 통과 필터(260)로부터 고주파 신호를 제공받아 간섭 및 왜곡없이 증폭하여 도 6a 내지 도 6d와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 신호를 출력한다. 이때, 도 6a와 같은 주파수 스펙트럼은 도 4의 CDMA 셀룰러에 대한 것이고, 도 6b와 같은 주파수 스펙트럼은 CDMA 개인 휴대 통신에 대한 것이고, 도 6c와 같은 주파수 스펙트럼은 무선 데이터 통신 및 TRS에 대한 것이며, 도 6d와 같은 주파수 스펙트럼은 TDMA GSM, PCN, 및 DCN에 대한 것이다.

출력 검출부(274) 내의 10dB 커플러(280)는 상향 증폭기(270)의 출력을 유기하여 출력 검출기(290)로 제공한다.

출력 검출기(290)는 커플러(280)로부터 제공받은 신호를 직류로 변환시켜 최종 출력 감시용으로 사용되도록하기 위해서 다음단으로 제공한다.

도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 주파수 변환용 중계 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 하향 변환부(1000), 국부 발진 주파수 발생부(64), 분배부(130), 주파수 선택부(134), 결합부(154), 상향 변환부(2000), 및 출력 검출부(274)로 구성된다. 이때, 도 2 및 도 3에 있어서, 동일한 구성은 동일한 참조 부호를 사용한다.

동 도면에 있어서, 하향 변환부(1000), 분배부(130), 주파수 선택부(134), 결합부(154), 상향 변환부(2000), 및 출력 검출부(274)의 동작은 상술한 도 2의 동작과 동일하기 때문에, 이에 따른 동작 설명은 생략하기로 한다.

다만, 국부 발진 주파수 발생부(64)는 각기 다른 제 1, 제 2 국부 발진 주파수를 하향 변환부(1000) 및 상향 변환부(2000)에 각각 제공한다.

즉, 국부 발진 주파수 발생부(64) 내의 기준 주파수 발진부(90)는 제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로(84, 86) 및 중앙 처리 장치(100)로 동기용 기준 주파수를 제공하여 위상 동기 루프 회로(84, 86) 및 중앙 처리 장치(100)가 이 기준 주파수에 의해 동기되도록 한다.

중앙 처리 장치(100)는 제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로(84, 86)로 각각의 국부 발진 주파수를 생성하기 위한 데이터를 각각 전송한다.

제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로(84, 86)는 중앙 처리 장치(100)로부터 제공되는 각각의 데이터에 따라 각기 다른 주파수에 대응하는 전압을 생성하여 제 1, 제 2 전압 제어 발진부(74, 76)로 각각 제공한다.

제 1, 제 2 전압 제어 발진부(74, 76)는 제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로(84, 86)로부터 각각 제공되는 전압에 대응하는 국부 발진 주파수를 각기 만들어 하향 변환부(1000) 내의 하향 발진 주파수 증폭기(60) 및 상향 변환부(2000) 내의 상향 발진 주파수 증폭기(210)로 각각 제공한다.

따라서, 도 3의 상향 대역 통과 필터(240)는 상향 혼합기(190)의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 원래의 입력 신호와 다른 고주파 신호를 출력한다.

또한, 상향 증폭기(270)는 상향 대역 통과 필터(260)로부터 고주파 신호를 제공받아 간섭 및 왜곡없이 증폭하여 도 7a 내지 도 7d와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 신호를 출력한다.

아울러, 상술한 본 발명과 관련된 내용을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

저잡음 증폭기(20)로 안테나, 듀플렉서(duplexer), 및 입력 단자를 차례로 통해 인입되는 고주파 신호를 주파수 별로 보면, 800MHz∼960MHz는 CDMA 셀룰라 대역, 무선 데이터 대역, TRS 대역을 제공하고, 1700MHz∼2000MHz는 개인 휴대 통신 대역을 제공하며, 2300MHz∼2500MHz는 무선 가입자망(WLL, ISM) 대역을 제공한다. 이때, 저잡음 증폭기(20)는 저잡음 트랜지스터를 이용한 잡음지수 1.5dB 이내의 증폭기로 2단 내지 3단을 사용해 20∼30dB의 증폭을 하여 충분히 큰 신호를 만든다.

대역 통과 필터(30)는 저잡음 증폭기(20)의 출력을 제공받아 저잡음 증폭기(20)에서 증폭으로 인한 스프리어스 및 필요치 않은 대역의 증폭, 하향 발진 주파수의 역류 등을 제거하기 위해 세라믹 공진기 또는 쏘우를 이용해서 가능한 필요 주파수 대역만을 하향 혼합기(40)로 제공한다.

하향 혼합기(40)는 대역 통과 필터(30)를 통과한 신호와 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(50)를 통한 하향 발진 주파수와 혼합하는 기능을 갖는 것으로, 하향 발진 주파수로는 하향 중간 주파수가 70MHz인 주변 대역을 사용하도록 설정한다. 즉, 하향 발진 주파수로 입력 주파수보다 70MHz 이상 높은 주파수(필요 입력 주파수 대역 + 70MHz)이거나, 낮은 주파수(필요 입력 주파수 대역 - 70MHz) 중에서 높은 주파수를 결정하면 도 5ba 내지 도 5bd와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는다.

도 5ba와 같은 주파수 대역 840MHz에서 850MHz를 사용하는 경우의 하향 발진 주파수는 920MHz 내지 770MHz 대역이 된다. 또한, 도 5bb와 같은 같은 주파수 대역 1900∼1910MHz를 사용하는 경우의 하향 발진 주파수는 1980MHz 내지 1830MHz 주파수 중 한쪽 주파수를 사용할 수 있다.

하향 전압 제어 발진 주파수가 정해지면 온도 변화에 따른 변화를 최소화하기 위해 기준 주파수 발진부(90)와 연동하여 주파수 변화를 보상시켜 항상 정해진 주파수를 만들어내도록 한다. 또한, 발진 주파수의 조정은 중앙 처리 장치(100)의 프로그램 또는 조정 단자를 이용하여 발진 주파수를 조정할 수 있다. 이 하향 전압 제어 발진 주파수의 크기를 크게 하기 위해 하향 발진 주파수 증폭기(60)를 이용하여 10∼20dB 증폭한다. 이 후, 증폭 및 발진으로 인한 하모닉 주파수 또는 스프리어스 주파수를 제거하기 위해 삽입 손실 5dB이하의 제거비를 갖는 하향 발진 주파수 대역 통과 필터(50)를 통과하게 하여 하향 혼합기(40)에 공급한다.

하향 혼합기(40)는 합과 차의 신호중에 차의 주파수를 선택하므로 필요없는 주파수를 제거하기 위해 인덕터과 캐패시터를 이용한 5 폴의 저역 통과 필터를 통과하게 하여 손실 1dB 이하에 이미지 주파수 제거비가 30dB 이상되게 한다.

하향 혼합기(40) 및 저역 통과 필터(110)를 통과하는 과정에서 발생하는 손실과 다음 단의 분배부(130), 제 1 쏘우 필터(140), 제 1 이득 조정 감쇄기(150), 및 결합부(154) 등에서의 손실을 미리 보상하기 위해 이 전단에 중간 주파 증폭기(120)를 두어 20∼40dB 증폭하도록 한다.

하향 혼합기(40)를 통과한 신호는 도 5ba 내지 도 5bd와 같은 주파수 스팩트럼과 같이 신호 크기는 크게 되고 주파수는 대역폭이 10MHz일 경우 70MHz에서 80MHz가 되어 나타난다.

증폭된 중간 주파 신호를 필요 채널수와 같게 2, 4, 6, 8 등으로 나누는 윌킨슨(Willkinson) 분배부(130)로 코일 및 저항의 수동 소자를 이용해 신호의 크기를 나눈다. 이때, 분배에 따라 신호 크기가 반감된다.

이와 같이 나누어진 중간 주파 대역에는 필요 채널 또는 대역의 주파수가 함께 있기 때문에, 채널 또는 대역수에 맞게 중심 주파수가 다른 쏘우 필터(140, 141, 142, 143, …)를 넣는다. 이때, 하향 발진 주파수는 고정되어 있으므로 중간 주파수의 중심 주파수 70MHz로 되었을 경우에 CDMA 방식 또는 TDMA 방식에 따라 채널의 주파수 대역이 다르므로 도 4와 같이 쏘우 필터의 중심 주파수 및 대역폭은 다르게 제작한 쏘우 필터를 사용한다.

쏘우 필터(140, 141, 142, 143, …)를 통과한 주파수는 도 5ca 내지 도 5fd와 같이 자기 채널 또는 대역의 주파수 대역만을 포함하고 다른 채널 또는 대역의 주파수 모두를 제거하게 된다.

각각의 채널 또는 대역 주파수의 크기를 균등하게 하기 위해 핀 다이오드를 이용하여 파이형 또는 티형 감쇄기를 만들어 외부에서 전압으로 간단하게 조정할 수 있는 이득 조정 감쇄기(150, 151, 152, 153, …)를 연결한 후, 이를 결합부(154)를 통해 결합하면 주파수 대역 내의 필요 채널 주파수만 나타나게 되고 불필요한 신호가 제거된다. 앞의 손실과 뒤의 감쇄기 및 상향 혼합기(190)의 손실을 보상하기 위해 중간 주파수 증폭기(160)를 통해 30∼40dB 증폭을 하여 신호를 크게 한다.

입력 신호의 크기가 -45dBm∼-110dBm으로 다양하므로 이의 신호 크기를 조절하도록 디지탈적으로 처리하기 위해 4∼6 비트 디지탈 감쇄기(170)를 넣어 1dB 간격 또는 2dB 간격으로 최대 30dB 이상 감쇄하여 입력 신호에 따라 증폭도를 조정한다.

감쇄로 인한 손실 및 잡음 지수의 높음을 방지하기 위해 중간 주파수 증폭기(180)를 넣어 20dB 증폭한 후, 상향 혼합기(190)에 신호를 공급한다.

상향 혼합기(190)는 중간 주파수 증폭기(180)의 신호와 상향 발진 주파수를 혼합하여 그의 합과 차를 만드는 것이다. 상향 발진 주파수를 입력 주파수와 똑같게 할 때는 전압 제어 발진부(70)의 발진 주파수를 그대로 상향 주파수로 분배하여 사용하는 무변환과, 페이딩 또는 주파수 활용을 높게 하기 위해 다른 채널 주파수로의 변경을 하고 싶으면 그 채널 변경 주파수만큼 높게 또는 낮게 상향 발진 주파수를 별도로 만들어 상향 변환하면 입력 주파수와 다른 주파수 채널 또는 대역으로 변위(shift)하는 주파수 변환이 있다.

주파수 변환일 경우 상향 전압 제어 발진 주파수의 온도 변화에 따른 변화를 최소화하기 위해 기준 주파수 발진부(90)와 연동하여 주파수 변화를 보상시켜 항상 정해진 주파수를 만들어 내도록 하고 발진 주파수의 조정은 중앙 처리 장치(100)와 제 2 위상 동기 루프 회로(86)를 통해 조정하여 사용한다.

상향 전압 제어 발진 주파수의 크기를 크게 하기 위해 상향 발진 주파수 증폭기(210)를 이용하여 10∼20dB 증폭한 후, 증폭 및 발진으로 인한 하모닉스 주파수와 스프리어스 주파수를 저지하기 위해 상향 발진 주파수 대역 통과 필터(200)를 통과하여 상향 혼합기(190)에 공급된다.

상향 발진 주파수를 저지하고 상향된 주파수만을 통과하게 하기 위한 상향 대역 통과 필터(240)를 통과한 후 상향 변환과 상향 대역 통과 필터(240)의 10∼15dB 손실 보상과 신호의 크기를 크게 하기 위해 상향 대역 통과 필터(260)를 통해 스프리어스 및 발진주파수 크기를 -40dBc 이하로 낮춘다.

상향 증폭기(270)를 두어 신호의 크기를 더욱 크게 하기 위해 30∼50dB 증폭하여 도 6a 내지 도 6d의 주파수 무변환시의 주파수 스펙트럼과 도 7a 내지 도 7d의 주파수 변환시의 주파수 스팩트럼으로 증폭되고 필요 채널 또는 대역만을 증폭한 신호가 나타나게 된다.

증폭된 신호 크기를 검출하기 위해 출력에 마이크로스트립 출력 10dB 커플러(280)를 넣어 상향된 주파수 크기를 1/10 이하되게 신호를 유기한 후, 검파 다이오드로 고주파 신호를 직류 레벨로 출력한 뒤 출력 신호를 크게 하기 위해 증폭하여 직류 전원 1∼5V를 출력하도록하여 이득 조정, 디지탈 감쇄기를 조정 및 감시하는데 사용한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 이동 통신 시스템 등의 무선 통신 시스템에 있어서, 기지국과 단말기 사이에서 각각의 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 간단한 회로 장치를 통해 중계하도록 한다. 따라서, 전체 시스템이 간단해 지므로 원가를 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

무선 통신 시스템의 중계 장치에 있어서:

국부 발진 주파수를 제공하는 국부 발진 주파수 발생부;

다수의 고주파 신호를 전송받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 다수의 고주파 신호를 각각 하향 주파수 변환시켜 각각의 중간 주파수를 제공하는 하향 변환부;

상기 하향 변환부의 각 중간 주파수를 다수의 경로로 분배하는 분배부;

상기 다수의 경로에 공통적으로 제공되는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시키는 주파수 선택부;

상기 주파수 선택부에 의해 통과된 각각의 중간 주파수를 하나의 경로로 결합하는 결합부;

상기 결합부로부터 각각의 중간 주파수를 제공받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 각각의 중간 주파수를 각각 상향 주파수 변환시켜 원래 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 제공하는 상향 변환부를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상향 변환부의 출력을 검출하여 출력 감시용으로 사용되도록하기 위해서 다음단으로 제공하는 출력 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 출력 검출부는,

상기 상향 증폭기의 출력을 유기하는 커플러;

상기 커플러로부터 유기된 신호를 제공받아 직류로 변환시켜 다음단으로 제공하는 출력 검출기를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 다수의 고주파 신호는 CDMA 셀룰러, CDMA 개인 휴대 통신, 무선 데이터 통신, TRS, TDMA GSM, PCN, 및 DCN을 포함하는 통신을 위한 고주파 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하향 변환부는,

상기 다수의 고주파 신호를 입력해서 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기;

상기 저잡음 증폭기로부터 제공되는 출력 중 필요 주파수 대역만 통과시키는 대역 통과 필터;

상기 국부 발진 주파수 발생부로부터 제공되는 국부 발진 주파수를 증폭하는 하향 발진 주파수 증폭기;

상기 하향 발진 주파수 증폭기로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시키는 하향 발진 주파수 대역 통과 필터;

상기 하향 발진 주파수 대역 통과 필터의 출력 및 상기 대역 통과 필터의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 만들어 내는 하향 혼합기;

상기 하향 혼합기의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 중간 주파수를 출력하는 저역 통과 필터;

상기 저역 통과 필터로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 상기 분배부로 제공하는 중간 주파수 증폭기를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 주파수 선택부는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시키는 다수의 쏘우 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 국부 발진 주파수 발생부는,

특정 국부 발진 주파수를 생성하기 위한 데이터를 제공하는 중앙 처리 장치;

상기 중앙 처리 장치로부터 제공되는 데이터에 따라 특정 주파수에 대응하는 전압을 생성하는 위상 동기 루프 회로;

상기 위상 동기 루프 회로로부터 제공되는 전압에 대응하는 국부 발진 주파수를 만들어 상기 하향 변환부 및 상기 상향 변환부로 각각 제공하는 전압 제어 발진부를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상향 변환부는,

상기 결합부로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하는 제 1 중간 주파수 증폭기;

상기 제 1 중간 주파수 증폭기로부터 제공되는 출력의 세기를 조절하는 디지탈 감쇄기;

상기 디지탈 감쇄기로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하는 제 2 중간 주파수 증폭기;

상기 국부 발진 주파수 발생부로부터 제공되는 국부 발진 주파수를 증폭하는 상향 발진 주파수 증폭기;

상기 상향 발진 주파수 증폭기로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시키는 상향 발진 주파수 대역 통과 필터;

상기 상향 발진 주파수 대역 통과 필터의 출력 및 상기 제 2 중간 주파수 증폭기의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 생성하는 상향 혼합기;

상기 상향 혼합기의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 원래의 입력 신호와 같은 고주파 신호를 출력하는 제 1 상향 대역 통과 필터;

상기 제 1 상향 대역 통과 필터의 출력을 증폭하는 제 1 상향 증폭기;

상기 제 1 상향 증폭기로부터 출력을 제공받아 해당 신호만 통과시키는 제 2 상향 대역 통과 필터;

상기 제 2 상향 대역 통과 필터로부터 고주파 신호를 제공받아 증폭하는 제 2 상향 증폭기를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
무선 통신 시스템의 중계 장치에 있어서:

각기 다른 제 1, 제 2 국부 발진 주파수를 각각 제공하는 국부 발진 주파수 발생부;

다수의 고주파 신호를 전송받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 제 1 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 다수의 고주파 신호를 각각 하향 주파수 변환시켜 각각의 중간 주파수를 제공하는 하향 변환부;

상기 하향 변환부의 각 중간 주파수를 다수의 경로로 분배하는 분배부;

상기 다수의 경로에 공통적으로 제공되는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시키는 주파수 선택부;

상기 주파수 선택부에 의해 통과된 각각의 중간 주파수를 하나의 경로로 결합하는 결합부;

상기 결합부로부터 각각의 중간 주파수를 제공받아 상기 국부 발진 주파수 발생부의 제 2 국부 발진 주파수와 각각 혼합시켜 상기 각각의 중간 주파수를 각각 상향 주파수 변환시켜 원래 주파수와 다른 주파수를 갖는 각각의 고주파 신호를 제공하는 상향 변환부를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 상향 변환부의 출력을 검출하여 출력 감시용으로 사용되도록하기 위해서 다음단으로 제공하는 출력 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 출력 검출부는,

상기 상향 증폭기의 출력을 유기하는 커플러;

상기 커플러로부터 유기된 신호를 제공받아 직류로 변환시켜 다음단으로 제공하는 출력 검출기를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 다수의 고주파 신호는 CDMA 셀룰러, CDMA 개인 휴대 통신, 무선 데이터 통신, TRS, TDMA GSM, PCN, 및 DCN을 포함하는 통신을 위한 고주파 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 하향 변환부는,

상기 다수의 고주파 신호를 입력해서 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기;

상기 저잡음 증폭기로부터 제공되는 출력 중 필요 주파수 대역만 통과시키는 대역 통과 필터;

상기 국부 발진 주파수 발생부로부터 제공되는 제 1 국부 발진 주파수를 증폭하는 하향 발진 주파수 증폭기;

상기 하향 발진 주파수 증폭기로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시키는 하향 발진 주파수 대역 통과 필터;

상기 하향 발진 주파수 대역 통과 필터의 출력 및 상기 대역 통과 필터의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 만들어 내는 하향 혼합기;

상기 하향 혼합기의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 중간 주파수를 출력하는 저역 통과 필터;

상기 저역 통과 필터로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하여 상기 분배부로 제공하는 중간 주파수 증폭기를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 상기 주파수 선택부는 각각의 중간 주파수 중에 각각 자신의 주파수만 통과시키는 다수의 쏘우 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 국부 발진 주파수 발생부는,

각기 다른 제 1, 제 2 국부 발진 주파수를 각각 생성하기 위한 데이터를 각각 제공하는 중앙 처리 장치;

상기 중앙 처리 장치로부터 각각 제공되는 각각의 데이터에 따라 각기 다른 주파수에 대응하는 전압을 각각 생성하는 제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로;

상기 제 1, 제 2 위상 동기 루프 회로로부터 각각 제공되는 전압에 대응하는 제 1, 제 2 국부 발진 주파수를 각기 만들어 상기 하향 변환부 및 상기 상향 변환부로 각각 제공하는 제 1, 제 2 전압 제어 발진부를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 상향 변환부는,

상기 결합부로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하는 제 1 중간 주파수 증폭기;

상기 제 1 중간 주파수 증폭기로부터 제공되는 출력의 세기를 조절하는 디지탈 감쇄기;

상기 디지탈 감쇄기로부터 제공되는 중간 주파수를 증폭하는 제 2 중간 주파수 증폭기;

상기 국부 발진 주파수 발생부로부터 제공되는 제 2 국부 발진 주파수를 증폭하는 상향 발진 주파수 증폭기;

상기 상향 발진 주파수 증폭기로부터 제공되는 주파수 신호 중 특정 국부 발진 주파수 대역의 신호만 통과시키는 상향 발진 주파수 대역 통과 필터;

상기 상향 발진 주파수 대역 통과 필터의 출력 및 상기 제 2 중간 주파수 증폭기의 출력에 있어서, 두 출력의 합과 차의 신호를 생성하는 상향 혼합기;

상기 상향 혼합기의 합과 차의 신호 중 차의 신호에 해당하는 대역만을 통과시켜 원래의 입력 신호와 다른 고주파 신호를 출력하는 제 1 상향 대역 통과 필터;

상기 제 1 상향 대역 통과 필터의 출력을 증폭하는 제 1 상향 증폭기;

상기 제 1 상향 증폭기로부터 출력을 제공받아 해당 신호만 통과시키는 제 2 상향 대역 통과 필터;

상기 제 2 상향 대역 통과 필터로부터 고주파 신호를 제공받아 증폭하는 제 2 상향 증폭기를 포함하는 무선 통신 시스템의 중계 장치.