KR20010065759A - 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널다중 송·수신 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 전송선로(동축선로 또는 광선로)에 여러 채널의 아날로그 신호를 전송하는 채널 다중화 장치에 관한 것으로써, 가변 위상배열된 반송파를 이용함으로써 1개의 국부발진기(또는 주파수 합성기)만을 사용하여 각 채널 신호의 개별 전송에 따른 추가비용 부담을 절감하게된다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 1개의 국부발진신호를 N-분기하여 각기 서로 다른 위상을 갖도록 하고 이를 각 채널 신호와 합성하면, 각각의 주파수 합성기에 서로 다른 국부 발진 신호가 인가된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 하나의 전송선로상의 채널간 간섭이 배제된다. 국부 발진신호의 위상배열은 위상 제어기내의 마이크로프로세서에 의해 제어되는 가변 위상변환기와 별도의 위상 검출기의 반복/수정에 의해 이루어진다. 또한 수신회로에서는 송신회로의 반송 주파수와 동일한 국부 발진주파수를 얻기 위해 역시 마이크로프로세서에 의해 제어되는 위상동기회로(PLL)를 추가함으로써 안정적인 국부 발진신호에 의해 원신호를 복원할 수 있다. 이러한 본 발명의 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널다중 송수신 회로는 국부 발진회로를 포함한 증폭기, 안테나 등의 하부 회로를 일체로 구성할 수 있으며, 향후 수요가 급증할 것으로 예상되는 아날로그 광 전송장치에서 하드웨어의 구성을 단순화시킴으로써 고가의 광소자의 사용을 최소화하고 복수의 아날로그 신호를 단일 광선로를 통해 전송할 수 있다.

Description

가변 위상배열 반송파를 이용한 채널다중 송·수신 회로{Circuit of transmitter and receiver using variable phase arrayed carrier wave for channel multiplexing}

본 발명은 가변 위상배열된 반송파에 의한 채널 다중화 장치에 관한 것으로, 동시에 입력된 여러 입력신호를 매우 정교하게 조정된 위상편차값을 갖는 반송파 주파수 신호들에 의해 하나의 반송파(Carrier Wave)로 전송이 가능하다. 따라서 각종 유·무선통신 시스템에 있어서 복수의 IF(Inter Frequency) 또는 RF(Radio Frequency) 신호들을 개별 전송하기 위해 사용되는 고가의 시스템 구성비용을 매우 효과적으로 절감할 수 있다. 특히, 아날로그 신호의 광 전송시에 각 채널별 레이저 다이오드(LD : Laser Diode) 및 포토 다이오드(PD : Phode Diode)의 사용에 따른 막대한 비용 사용을 막을 수 있다.

기존의 이동통신을 위한 유·무선통신 시스템의 경우 주파수 변환에 의한 채널 다중을 위해 각 채널마다 국부 발진기를 비롯한 각각의 여파기, 증폭기, 안테나 등의 별도 부가회로가 필요하며 새로운 채널의 추가에 따른 비용증가, 주파수 대역의 확대, 회로의 복잡성 등이 문제가 된다.

본 발명은 병렬로 동시에 여러 채널 주파수로 변환하던 기존의 채널 다중 방법 대신에 하나의 국부발진 주파수를 고도의 마이크로프로세서 제어기술에 의해 각 채널마다 일정간격으로 위상을 조정하여 주파수 변환기에 인가함으로써 여러 채널 신호들을 하나의 채널 주파수로 변환시키는데 목적이 있다. 이 때 변환된 신호의 왜곡을 최소화하기 위해 송신회로에 각 발진 주파수에 대한 정확한 위상 검출 및 위상변환 제어를 위해 마이크로프로세서에 의한 위상 제어회로가 필요하며, 수신회로의 경우 전송로의 지연변동이나 흐트러짐에 따른 입력신호의 위상변동을 흡수해 특정한 시간위치에 입력신호의 프레임 위상을 맞추기 위한 위상동기루프가 핵심이 된다.

도 1은 본 발명의 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널 다중 송·수신 회로에서 하나의 국부발진기(LO) 출력 주파수를 가변 위상변환기, 마이크로프로세서에 의한 위상제어기 등을 사용하여 반송파의 위상을 변환하여 각각의 입력신호를 변조함으로써 하나의 다중화된 아날로그 신호를 송신하는 방법을 적용한 일 실시예시 구성도.

도 2는 본 발명의 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널 다중 송·수신회로에서 도 1에 의해 다중화된 아날로그 신호를 수신하여 전력 분배기 등으로 분배한 후 기준 신호원에 대해 일정한 위상각으로 작동하여 원 신호를 왜곡없이 재생하기 위한 수신방법을 적용한 일 실시예시 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동 증폭기(Drive Amplifier)

2, 12 : 주파수 혼합기(Mixer)

3 : 국부발진기 LO(Local Oscillator)

5, 14 : 국부 증폭기(Local Amplifier)

6, 16 : 가변 위상변환기(Variable Phase Shifter)

7, 17 : 위상 검출기(Phase Detector)

8, 18 : 위상 제어기(Phase Controller)

9 : 전력 결합기(Power Combiner)

10 : 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)

13 : 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)

19 : 위상동기루프(Phase Locked Loop)

20 : 저역통과 여파기 LPF(Low Pass Filter)

21 : 대역통과 여파기 BPF(Band Pass Filter)

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 송·수신 회로 모두 기존에 각 채널당 사용되던 국부발진기(Local Oscillator) 또는 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)를 하나만 사용하면 된다. 한 개의 국부발진기에서 출력되는 하나의 발진 주파수는 전송하고자 하는 채널 수만큼의 서로 다른 위상 편이가 이루어져야 하는데, 이를 위해서는 채널 수만큼 분배된 국부발진기 출력 주파수에 대해 가변 위상변환기(Variable Phase Shifter)에 의해 원하는 위상 값만큼의 위상 편이를 주게 된다. 위상 검출기(Phase Detector)는 편이된 위상 값에 해당하는 DC 전압을 출력하여 위상 제어기(Phase Controller)로 보내고 위상 제어기는 정해진 위상 편이 값이 유지되도록 마이크로프로세서에 의해 다시 가변 위상변환기의 위상을 조정하게 된다.

첨부한 도면은 참고로 하여 본 발명의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면 가변 위상배열 반송파를 이용하여 여러개의 복수 채널 신호를 1개의 반송파로 다중화하는 본 발명의 다중화 송수신장치는, 입력신호를 변조하여 하나의 다중화된 아나로그 신호를 송신하는 송신기(도 1); 및 다중화된 아나로그 신호를 수신하여 기준 신호원에 대해 일정 위상각으로 작동하여 원 신호를 왜곡없이 재생하는 수신기(도 2)로 구성된다.

본 발명에 따라 입력신호를 변조하여 하나의 다중화된 아날로그 신호를 송신하는 상기 송신기(도 1)는 다음과 같이 구성된다:

1) RF 또는 IF 방식의 입력신호를 증폭시키는 증폭회로(1);

2) 증폭된 입력신호가 인가되는 주파수 혼합기(2);

3) 상기 주파수 혼합기(2)에 다른 입력을 인가하는 국부발진기(3);

4) 상기 국부발진기(3)의 출력 신호를 전력분배시키는 N-분기 전력 분배기(4);

5) 주파수 혼합기(2)에 불충분한 국부발진 전력이 공급되는 것을 방지하기 위해, 상기 국부발진 신호를 증폭시키는 국부 증폭기(5);

6) 전력 분배기(4)에 의해 분할된 국부발진 신호가 서로 다른 위상 편이를 가지도록 하는 가변 위상변환기(6);

7) 상기 위상 편이를 검출하는 위상 검출기(7);

8) 위상 검출기(7)에 의해 검출된 위상 값이 DC 전압으로 출력되어 다시 입력되며, 검출된 DC 전압(위상 편차)에 따라 가변 위상변환기(6)가 위상 고정된 신호와 각각 일정한 위상 편이가 유지되도록 제어하는 위상 제어기(8); 및

9) 국부발진 신호에 의해 변조되어 서로 다른 상기 위상 값을 갖는 신호를 수신기로 전송하기 위해 결합시키는 전력결합기(9).

또한, 다중화된 아날로그 신호를 수신하여 기준 신호원에 대해 일정 위상각으로 작동하여 원 신호를 왜곡없이 재생하는 수신기(도 2)는 다음으로 구성된다:

10) 상기 송신기로부터 보내진 변조신호를 수신하여 잡음특성을 개선/증폭시키는 저잡음 증폭기(10);

11) 송신기에서 결합되어진 수와 동일한 수의 신호로 분배되는 전력 분배기(11);

12) 분배된 각각의 해당 신호가 입력되는 주파수 혼합기(12);

13) 송신기의 국부발진 신호와 동일한 신호를 생성하기 위한 주파수 합성기(13);

14) 주파수 합성기에서 생성된 신호를 증폭시키는 국부 증폭기(14);

15) 상기 증폭된 신호를 N-개로 나누기 위한 전력 분배기(15);

16) 주파수 혼합기(12)에 공급되는 각 국부 발진신호를 송신회로에서와 마찬가지 방식으로, 송신기에서 조정된 위상값과 동일한 위상편이를 갖도록 자동 반복궤환되어 미세조정하는 가변 위상변환기(16), 위상검출기(17) 및 위상 제어기(18);

17) 상기 주파수 혼합기(12)에 인가되는 국부 발진신호의 주파수 안정도를 높이고 그 출력으로 주파수 합성기의 발진신호를 제어하는 위상동기회로(19);

18) 상기 위상동기회로(19) 제공되는 입력 신호에 대하여 먼저 주파수 혼합기(12)의 출력 신호중의 고조파 성분을 제거하고 원하는 주파수 성분만을 여파시킨 후에 위상동기회로에 인가시키는 저역통과 여파기(20); 및

19) 미세 조정된 국부발진 주파수와 위상값에 의해 복조된 신호를 최종적으로 여파시켜 원하는 신호를 출력하는 대역통과 여파기(21).

도 1은 본 발명의 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널 다중 송·수신 회로에서 하나의 국부발진기(3) 출력 주파수를 가변 위상변환기(6), 마이크로프로세서에 의한 위상제어기(8) 등을 사용하여 반송파의 위상을 변환하여 각각의 입력신호를 변조함으로써 하나의 다중화된 아날로그 신호를 송신하는 방법을 적용한 일 실시예시 구성도이다.

도 1에서 RF 또는 IF 등의 입력신호는 증폭회로(1)에 의해 증폭되고 주파수혼합기(2)에 인가된다. 이 때, 주파수 혼합기(2)의 또 다른 입력으로 인가되는 국부발진기(3)의 출력신호는 N-분기 전력 분배기(4)에 의한 전력분배로 인하여 주파수 혼합기(2)에 불충분한 국부발진이 전력이 공급될 것을 고려하여 국부 증폭기(5)에 의해 증폭된다. 전력 분배기(4)에 의해 나뉘어진 국부발진 신호는 서로 다른 위상 편이를 갖도록 하기 위해 가변 위상변환기(6)를 거친 후, 위상 검출기(7)에서 위상 검출된다. 위상 검축기(7)에 의해 검출된 위상 값은 DC 전압으로 출력되어 위상 제어기(8)로 입력된다. 위상 제어기(8)는 검출된 DC 전압(위상 편차)에 따라 가변 위상변환기(6)가 위상 고정된 신호와 각각 일정한 위상 편이가 유지되도록 제어하는 역할을 한다. 이렇게 서로 다른 위상 값을 갖는 국부발진 신호에 의해 변조된 신호는 최종적으로 전력결합기(9)에 의해 결합된 후 수신기로 전송된다.

도 2는 본 발명의 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널 다중 송·수신회로에서 도 1에 의해 다중화된 아날로그 신호를 수신하여 전력 분배기(11) 등으로 분배한 후 기준 신호원에 대해 일정한 위상각으로 작동하여 원 신호를 왜곡없이 재생하기 위한 수신방법을 적용한 일 실시예시 구성도이다.

도 2에서 송신기로부터 보내진 변조신호는 저잡음 증폭기(10)에 의해 수신된 신호의 잡음특성을 개선, 증폭한 후 전력 분배기(11)에 의해 수신기에서 결합되어진 수와 동일한 수로 분배되어진다. 분배된 각 신호는 해당 주파수 혼합기(12)로 입력되어 주파수 합성기(13)에서 생성되고 국부 증폭기(14)에서 증폭된 후 전력 분배기(15)에서 N-개로 나뉘어진 각 국부 발진신호와 곱해진다. 이 때, 주파수 혼합기(12)에 공급되는 각 국부 발진신호는 송신회로에서와 마찬가지로 가변 위상변환기(16), 위상 검출기(17) 그리고 위상 제어기(18)등에 의해 송신기에서 조정된 위상값과 동일한 위상 편이를 갖도록 자동 반복 궤환되어 미세 조정되어진다. 또한 주파수 혼합기(12)에 인가되는 국부 발진신호의 주파수 안정도를 높이기 위하여 위상동기회로(19)를 사용하여 그 출력으로 주파수 합성기의 발진신호를 제어한다. 각 복조 신호는 위상동기를 위해서 먼저 주파수 혼합기(12)의 출력에 대해 고조파 성분을 제거하고 원하는 주파수 성분만을 여파시키기 위하여 저역통과 여파기(20)를 거친 후 위상동기회로의 입력으로 인가한다. 이렇게 미세 조정된 국부발진 주파수와 위상값에 의해 복조된 신호는 최종적으로 대역통과 여파기(21)에 의해 여파된다.

본 발명의 가변 위상배열 반송파를 이용한 채널다중 송·수신 회로는 동시에 여러 채널을 하나의 반송파를 이용하여 전송함으로써 복수의 채널 전송을 위한 필요 주파수 대역의 확대를 막아 주파수 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있으며, 국부발진 회로 및 각종 아날로그 회로(여파기, 증폭기, 안테나 등)의 사용을 줄여 하드웨어 구성의 단순화와 비용절감 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. 가변 위상배열 반송파를 이용하여 여러개의 복수 채널 신호를 1개의 반송파로 다중화하는 채널 다중화장치로서,

   A) 1) RF 또는 IF 방식의 입력신호를 증폭시키는 증폭회로(1);

   2) 증폭된 입력신호가 인가되는 주파수 혼합기(2);

   3) 상기 주파수 혼합기(2)에 다른 입력을 인가하는 국부발진기(3);

   4) 상기 국부발진기(3)의 출력 신호를 전력분배시키는 N-분기 전력 분배기(4);

   5) 주파수 혼합기(2)에 불충분한 국부발진 전력이 공급되는 것을 방지하기 위해, 상기 국부발진 신호를 증폭시키는 국부 증폭기(5);

   6) 전력 분배기(4)에 의해 분할된 국부발진 신호가 서로 다른 위상 편이를 가지도록 하는 가변 위상변환기(6);

   7) 상기 위상 편이를 검출하는 위상 검출기(7);

   8) 위상 검출기(7)에 의해 검출된 위상 값이 DC 전압으로 출력되어 다시 입력되며, 검출된 DC 전압(위상 편차)에 따라 가변 위상변환기(6)가 위상 고정된 신호와 각각 일정한 위상 편이가 유지되도록 제어하는 위상 제어기(8); 및

   9) 국부발진 신호에 의해 변조되어 서로 다른 상기 위상 값을 갖는 신호를 수신기로 전송하기 위해 결합시키는 전력결합기(9)로 구성됨으로써 각각의 입력신호를 변조하여 하나의 다중화된 아날로그 신호를 송신하는 송신기, 그리고

   B) 10) 상기 송신기로부터 보내진 변조신호를 수신하여 잡음특성을 개선/증폭시키는 저잡음 증폭기(10);

   11) 송신기에서 결합되어진 수와 동일한 수의 신호로 분배되는 전력 분배기(11);

   12) 분배된 각각의 해당 신호가 입력되는 주파수 혼합기(12);

   13) 송신기의 국부발진 신호와 동일한 신호를 생성하기 위한 주파수 합성기(13);

   14) 주파수 합성기에서 생성된 신호를 증폭시키는 국부 증폭기(14);

   15) 상기 증폭된 신호를 N-개로 나누기 위한 전력 분배기(15);

   16) 주파수 혼합기(12)에 공급되는 각 국부 발진신호를 송신회로에서와 마찬가지 방식으로, 송신기에서 조정된 위상값과 동일한 위상편이를 갖도록 자동 반복궤환되어 미세조정하는 가변 위상변환기(16), 위상검출기(17) 및 위상 제어기(18);

   17) 상기 주파수 혼합기(12)에 인가되는 국부 발진신호의 주파수 안정도를 높이고 그 출력으로 주파수 합성기의 발진신호를 제어하는 위상동기회로(19);

   18) 상기 위상동기회로(19) 제공되는 입력 신호에 대하여 먼저 주파수 혼합기(12)의 출력 신호중의 고조파 성분을 제거하고 원하는 주파수 성분만을 여파시킨 후에 위상동기회로에 인가시키는 저역통과 여파기(20); 및

   19) 미세 조정된 국부발진 주파수와 위상값에 의해 복조된 신호를 최종적으로 여파시켜 원하는 신호를 출력하는 대역통과 여파기(21)로 구성됨으로써, 다중화된 아날로그 신호를 수신하여 기준 신호원에 대해 일정 위상각으로 작동하여 원 신호를 왜곡없이 재생하는 수신기를 포함하는, 가변 위상배열 반송파를 이용하여 여러개의 복수 채널 신호를 1개의 반송파로 다중화하는 채널 다중화 송수신장치.
2. 제 1항에 따른 채널 다중화 송수신 장치를 사용하여, 가변 위상배열 반송파를 이용하여 여러개의 복수 채널 신호를 1개의 반송파로 다중화하는 채널 다중화 방법에 있어서,

   국부 발진기 또는 주파수 합성기의 발진 신호를 서로 다른 위상 편차를 갖도록 하여 각기 서로 다른 복수개의 채널 신호를 하나의 반송파로 다중화하는 것을 특징으로 하는 채널 다중화 방법.
3. 제 2항에 있어서, 복수개의 채널 신호의 다중화를 위해 마이크로프로세서에 의해 임의의 값으로 위상제어되는 가변 위상변환기와 위상검출기를 사용하는 것을 특징으로 하는 채널 다중화 방법.