KR20020051547A - 국부발진신호의 누설신호 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 국부발진신호의 누설신호 제거장치에 관한 것으로, 본 발명은 국부발진신호에 의해 고주파신호를 중간주파신호로 변환하여, 누설신호가 포함된 중간주파신호를 출력하는 주파수 변환수단 ; 상기 국부발진신호의 역위상신호를 발생하고, 이득 제어값 및 위상 제어값에 의해 상기 역위상신호의 이득 및 위상을 조절하여, 이득 및 위상이 조절된 역위상신호를 출력하는 발생/조절수단 ; 상기 주파수 변환수단으로부터 입력된 누설신호와 상기 발생/조절수단으로부터 입력된 역위상신호의 이득차 및 위상차를 검출하고, 상기 이득차 및 위상차에 의해 이득 제어값 및 위상 제어값을 산출하여 상기 발생/조절수단에 출력하는 검출수단 ; 상기 주파수 변환수단의 출력신호와 상기 발생/조절수단의 출력신호를 합성하여, 역위상신호에 의해 누설신호가 제거된 중간주파신호를 출력하는 합성수단으로 구성되어 있어, 누설신호와 역위상신호의 신호 경로차, 부품 편차, 온도 변화로 인해 발생되는 역위상신호의 크기차와 위상차를 검출하여 검출된 크기차와 위상차에 의해 역위상신호를 제어함으로써, 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 국부발진신호의 누설신호를 제거한다는 데 그 효과가 있다.

Description

국부발진신호의 누설신호 제거장치{An apparatus for deleting a leakage signal of a local oscillation signal}

본 발명은 국부발진신호의 누설신호 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누설신호와 역위상신호의 이득 및 위상차를 검출하여 검출된 이득 및 위상차에 의해 역위상신호의 이득 및 위상을 제어함으로써 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 국부발진신호의 누설신호를 제거하도록 하는 국부발진신호의 누설신호 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고속 무선통신 시스템 및 일반 무선통신 시스템에서는 수신된 고주파신호의 선택도와 SN비 향상을 위하여 수신된 고주파신호를 증폭한 후 중간주파신호로 변환한다.

도 1 은 일반적인 무선통신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도로서, 도 1 에 도시된 바와 같이 일반적인 무선통신 시스템은, 안테나(10)를 통해 수신된 고주파신호를 저잡음 증폭하는 고주파 증폭수단(20) ; 국부 발진수단(40)으로부터 입력된 국부발진신호에 의해 상기 고주파 증폭수단(20)으로부터 입력된 고주파신호를 중간주파신호로 변환하는 주파수 변환수단(30) ; 상기 주파수 변환수단(30)으로부터 입력된 중간주파신호의 특정 대역을 여과하는 대역통과 여과수단(50)으로 구성된다.

이때, 상기 주파수 변환수단(30)에서는 국부발진신호 입력단과 중간주파신호 출력단의 유한한 절연성으로 인하여 국부발진신호의 누설신호가 중간주파신호 출력단에 발생하게 된다.

이러한 현상은 무선 수신기의 주파수 변환시 뿐만 아니라 무선 송신기의 주파수 변환시에도 발생하게 된다.

도 2는 일반적인 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 국부발진신호의 누설신호를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 고주파신호 입력단으로의 누설신호는 안테나(10)를 통하여 자유 공간에 방사되며 불요파 방사 허용 값을 초과할 수 있고, 중간주파신호 출력단으로의 누설신호는 고차 불요파를 생성하거나 전송신호에 간섭신호로 작용하여 수신 성능의 열화로 작용한다.

따라서, 국부발진신호의 누설신호 성분을 제거하기 위한 장치가 요구되는 바, 도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 국부발진신호의 누설신호 제거장치를 도시한 블록도로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 종래에는 국부발진신호의 누설신호를 제거하기 위해 누설신호의 주파수 영역을 제거하는 대역 제한 여과수단(60)을 이용하거나 또는 누설신호를 제외한 필요 전송 대역만 여과하는 대역 통과 여과수단(50)을 이용하였다.

그러나, 여과수단을 이용한 누설신호 제거장치는, 여과수단을 구성하는 인덕터(Inductor)와 커패시터(Capacitor)의 부품 편차로 인하여 공진 주파수에 편차가 발생하여 누설된 주파수를 정확히 제거하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 고속무선통신 시스템에서는 주파수 변환수단의 낮은 주파수 성분으로 인해 국부발진신호와 주파수 변환 출력신호의 주파수 차이가 작아져서 국부발진신호의 누설신호를 제거하기 어렵다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 누설신호와 동일한 크기를 가지면서 역위상을 갖는 역위상신호를 발생하여 누설신호와 합성시킴으로써 누설신호를 제거하는 장치들이 제시되었는데, 그 대표적인 예로 문성호 등이 제시한 "국부발진신호의 누설신호 소거장치(특허등록번호 제10-0249676호, 등록일자 1999.12.27)" ; 이병제 등이 제시한 "국부발진수단에서의 누설신호의 새로운 제거방식(한국전자파학회논문지 제11권 제2호, pp294~301, 2000.2) ; 송주식 등이 제시한 "위상상쇄형 수신기 보호장치(특허등록번호 10-0234206, 등록일자 1999. 9.16)"가 있다.

그러나, 문성호, 이병제, 송주식 등이 제시한 누설신호 제거장치는, 누설신호와 역위상신호의 크기가 정확히 일치하여야 하고 위상차가 정확히 180°를 유지하여야 하기 때문에, 이론상으로만 가능할 뿐이지 구현상으로는 불가능하다는 문제점이 있었다. 또한 사용되는 부품의 오차 또는 온도 변화에 의해 국부발진신호의 신호경로와 역위상신호의 신호경로 차이가 발생할 경우 두 신호의 크기차와 위상차가 발생하여 누설신호의 제거 성능이 열화된다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 타일러(Tiller)는 누설신호 제거를 위한 역위상신호의 크기를 제어함으로써, 누설신호의 변화에 대하여 능동적으로 대응할 수 있는 장치를 제시하였다(참고: Tiller, Nisbet, Quadrature Downconverter Local Oscillator Leakage Canceller, Patent Number US005918167A, 1999. Jun. 29).

그러나, 타일러가 제시한 누설신호 제거장치는 제어신호로 사용되는 DC 값이 신호성분과 혼합되어 있기 때문에 저역통과 여과수단에 의해 제어 신호를 분리하기가 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 낮은 주파수를 사용하는 변조기를 갖는 고속 무선통신 시스템에서는 전송 대역 신호와 국부발진신호가 밀접하게 위치하고 있기 때문에 제어신호를 분리하기가 어렵다는 문제점이 있었다. 따라서, 일반적인 구조에 적용하기보다는 제한적인 구조에 적용하기 적합한 장치라는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 누설신호와 역위상신호의 신호 경로차로 인해 발생되는 역위상신호의 크기차와 위상차를 검출하여 검출된 크기차와 위상차에 의해 역위상신호를 제어함으로써, 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 국부발진신호의 누설신호를 제거하도록 하는 국부발진신호의 누설신호 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 무선통신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도,

도 2는 일반적인 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 국부발진신호의 누설신호를 설명하기 위한 도면,

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 국부발진신호의 누설신호 제거장치를 도시한 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 국부발진신호의 누설신호를 제거장치를 개략적으로 도시한 블록도,

도 5는 도 4의 상세 블록 도이다.

※ 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭 ※

10 : 안테나 20 : 고주파 증폭수단

30 : 주파수 변환수단 40 : 국부 발진수단

50 : 대역통과 여과수단 60 : 발생/조절수단

70 : 검출수단 80 : 합성수단

61 : 위상 변이수단 62 : 이득/위상 조절수단

71 : 혼합수단 72 : 저역통과 여과수단

73 : 이득/위상차 검출수단

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에 있어서 국부발진신호의 누설신호 제거장치는, 국부발진신호에 의해 고주파신호를 중간주파신호로 변환하여, 누설신호가 포함된 중간주파신호를 출력하는 주파수 변환수단 ;

상기 국부발진신호의 역위상신호를 발생하고, 이득 제어값 및 위상 제어값에 의해 상기 역위상신호의 이득 및 위상을 조절하여, 이득 및 위상이 조절된 역위상신호를 출력하는 발생/조절수단 ;

상기 주파수 변환수단으로부터 입력된 누설신호와 상기 발생/조절수단으로부터 입력된 역위상신호의 이득차 및 위상차를 검출하고, 상기 이득차 및 위상차에 의해 이득 제어값 및 위상 제어값을 산출하여, 상기 이득 제어값 및 위상 제어값을 상기 발생/조절수단에 출력하는 검출수단 ;

상기 주파수 변환수단의 출력신호와 상기 발생/조절수단의 출력신호를 합성하여, 역위상신호에 의해 누설신호가 제거된 중간주파신호를 출력하는 합성수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 국부발진신호의 누설신호 제거장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 5는 도 4의 상세 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 장치는, 안테나(10)를 통해 수신된 고주파신호를 저잡음 증폭하여 출력하는 고주파 증폭수단(20) ; 국부 발진수단(40)으로부터 입력된 국부발진신호에 의해 상기 고주파 증폭수단(20)으로부터 입력된 고주파신호를 중간주파신호로 변환하여 누설신호가 포함된 중간주파신호를 출력하는 주파수 변환수단(30) ; 상기 주파수 변환수단(30)의 출력신호 가운데 특정 대역만을 여과시키는 대역통과 여과수단(50) ; 상기 국부발진신호의 역위상신호를 발생하고, 이득 제어값 및 위상 제어값에 의해 상기 역위상신호의 이득 및 위상을 조절하여,이득 및 위상이 조절된 역위상신호를 출력하는 발생/조절수단(60) ; 상기 대역통과 여과수단(50)으로부터 입력된 누설신호와 상기 발생/조절수단(60)으로부터 입력된 역위상신호의 이득차 및 위상차를 검출하고, 상기 이득차 및 위상차에 의해 이득 제어값 및 위상 제어값을 산출하여, 상기 이득 제어값 및 위상 제어값을 상기 발생/조절수단(60)에 출력하는 검출수단(70) ; 상기 대역통과 여과수단(50)의 출력신호와 상기 발생/조절수단(60)의 출력신호를 합성하여, 역위상신호에 의해 누설신호가 제거된 중간주파신호를 출력하는 합성수단(80)으로 구성된다.

여기서 상기 발생/조절수단(60)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 국부발진신호의 180°역위상신호를 발생하는 위상 변이수단(61) ; 상기 검출수단(70)으로부터 입력된 이득 제어값 및 위상 제어값에 의해 상기 위상 변이수단(61)으로부터 입력된 역위상신호의 이득 및 위상을 조절하는 이득/위상 조절수단(62)으로 구성된다.

또한 상기 검출수단(70)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 대역통과 여과수단(50)으로부터 입력된 누설신호와 상기 발생/조절수단(60)으로부터 입력된 역위상신호를 혼합하는 혼합수단(71) ; 상기 혼합수단(71)으로부터 입력된 혼합신호에서 제어 정보신호만을 여과시키는 저역통과 여과수단(72) ; 상기 저역통과 여과수단(72)으로부터 입력된 제어 정보신호에서 이득 제어값 및 위상 제어값을 산출하는 이득/위상차 검출수단(73)으로 구성된다.

따라서, 상기 주파수 변환수단(30)으로부터 출력된 누설신호와 상기 발생/조절수단(60)으로부터 출력된 역위상신호는 동일한 이득을 가지며 180°위상차를 가진다.

이어서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 장치의 동작 및 효과를 도 4 및 도 5 를 참조하여 상세히 살펴보도록 한다.

상기 주파수 변환수단(30)의 입력신호(S1)를이라 하고, 상기 국부발진수단(40)의 출력신호(S2)를이라 하면, 상기 주파수 변환수단(30)과 대역 통과 여과수단(50)을 통과한 출력신호(S3)(S4)는가 된다.

여기서 상기 B' 는 국부발진신호가 상기 주파수 변환수단(30)을 통하여 누설된 신호의 크기이며 신호 경로에서 발생되는 이득 감쇠를 포함한다.

또한 상기 θ는 누설신호의 신호경로에 의해 발생한 위상 값을 나타낸다.

이때 상기 주파수 변환수단(30)과 대역 통과 여과수단(50)을 통과한 출력신호(S3)(S4)에서는 누설신호가 나타나며, 누설신호를 제거하기 위해서는 동일한 크기와 역위상을 갖는 신호가 필요하다.

상기 국부발진수단(40)으로부터 단순한 역위상신호를 발생시킬 수 있으나, 상기 합성수단(80)에 입력되는 출력신호(S3)와 크기가 동일하고 180°위상차를 가지는 역위상신호(S6)를 유지하기는 어렵다.

즉, 두 신호의 경로 차이와 두 경로에서 사용하는 부품의 이득차 및 위상차 그리고 각 부품의 편차 및 온도 변화로 인해 발생되는 이득차 및 위상차로 인하여동일한 이득 및 역위상 값을 유지할 수 없다.

따라서 상기 검출수단(70)에서 누설신호와 역위상신호의 이득차 및 위상차이를 검출하면, 상기 발생/조절수단(60)에서 검출된 이득차 및 위상차에 따라 역위상신호의 이득과 위상을 조절하고, 이에 따라 상기 합성수단(80)에서 누설신호와 역위상신호를 합성시킴으로써, 누설신호를 제거한다.

먼저, 상기 발생/조절수단(60)의 위상 변이수단(61)은 국부발진수단(40)으로부터 입력된 국부발진신호를 180°위상 변이시켜 역위상신호를 생성하고, 이득/위상 조절수단(62)은 검출수단(70)으로부터 입력된 이득값과 위상값에 의해 상기 역위상신호의 이득과 위상을 조절한다.

이때 상기 검출수단(70)은 대역통과 여과수단(50)의 출력신호(S4)와 이득/위상 조절수단(62)의 출력신호(S5)를 검출하여 두 신호의 이득차와 위상차를 산출한다.

즉, 상기 검출수단(70)에 입력되는 대역 통과 여과수단(50)의 출력신호(S4)와 발생/조절수단(60)의 출력신호(S5)를 각각와이라고 하면, 여기서 상기 B"는 역위상신호의 신호경로에서 발생한 이득 변화를 포함하는 역위상신호의 크기를 나타내며, 상기 θ"는 역위상신호의 신호경로에 의해 발생한 위상값을 나타낸다.

이에 따라 상기 혼합수단(71)을 통해 두 신호의 주파수를 갖는 신호와 고차신호 그리고 DC 신호가 발생하고(S7), 상기 저역통과 여과수단(72)의 출력신호(S8)는와 같다.

상기 저역통과 여과수단(72)의 출력신호(S8)는 두 신호의 위상차 값과 이득차 값의 정보를 갖고 있으므로, 상기 이득/위상차 검출수단(73)에서 두 신호의 이득차와 위상차 값을 검출하여 상기 검출된 이득차 값 및 위상차 값(S9)을 이득/위상 조절수단(62)으로 전송한다.

이에 따라 상기 이득/위상조절수단(62)에서는 상기 이득차 값과 위상차 값에 의해 역위상신호를 조절하므로써, 상기 이득/위상 조절수단(62)으로부터 출력되는 역위상신호(S5)는 누설신호(S4)와 동일한 크기를 가지는 동시에 위상차가 정확히 180°를 가진다.

이에 따라 합성수단(80)에서는 상기 주파수 변환수단(30)의 출력신호와 상기 발생/조절수단(60)의 출력신호를 합성하여, 역위상신호에 의해 중간주파신호에서 누설신호를 제거한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 누설신호와 역위상신호의 신호 경로차, 부품의 편차, 온도의 변화로 인해 발생되는 누설신호와 역위상신호의 크기차와 위상차를 검출하여 검출된 크기차와 위상차에 의해 역위상신호를 제어함으로써, 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 국부발진신호의 누설신호를 제거하여 송신기의 불요파 및 수신기의 성능 저하를 방지한다는 데 그 효과가 있다.

또한 본 발명은 낮은 주파수를 갖는 고속 무선통신 시스템의 주파수 변환시 발생되는 전송 신호 대역에 밀접하게 위치하는 누설신호를 제거하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 국부발진신호에 의해 고주파신호를 중간주파신호로 변환하여, 누설신호가 포함된 중간주파신호를 출력하는 주파수 변환수단 ;

   상기 국부발진신호의 역위상신호를 발생하고, 이득 제어값 및 위상 제어값에 의해 상기 역위상신호의 이득 및 위상을 조절하여, 이득 및 위상이 조절된 역위상신호를 출력하는 발생/조절수단 ;

   상기 주파수 변환수단으로부터 입력된 누설신호와 상기 발생/조절수단으로부터 입력된 역위상신호의 이득차 및 위상차를 검출하고, 상기 이득차 및 위상차에 의해 이득 제어값 및 위상 제어값을 산출하여, 상기 이득 제어값 및 위상 제어값을 상기 발생/조절수단에 출력하는 검출수단 ;

   상기 주파수 변환수단의 출력신호와 상기 발생/조절수단의 출력신호를 합성하여, 역위상신호에 의해 누설신호가 제거된 중간주파신호를 출력하는 합성수단으로 구성됨을 특징으로 하는 무선통신 시스템에 있어서 국부발진신호의 누설신호 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서 상기 발생/조절수단은,

   상기 국부발진신호의 180°역위상신호를 발생하는 위상 변이수단 ;

   상기 검출수단으로부터 입력된 이득 제어값 및 위상 제어값에 의해 상기 위상 변이수단으로부터 입력된 역위상신호의 이득 및 위상을 조절하는 이득/위상 조절수단으로 구성됨을 특징으로 하는 국부발진신호의 누설신호 제거장치.
3. 제 1 항에 있어서 상기 검출수단은,

   상기 주파수 변환수단으로부터 입력된 누설신호와 상기 발생/조절수단으로부터 입력된 역위상신호를 혼합하는 혼합수단 ;

   상기 혼합수단으로부터 입력된 혼합신호에서 제어 정보신호만을 여과시키는 저역통과 여과수단 ;

   상기 저역통과 여과수단으로부터 입력된 제어 정보신호에서 이득 제어값 및 위상 제어값을 산출하는 이득/위상차 검출수단으로 구성됨을 특징으로 하는 국부발진신호의 누설신호 제어장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 주파수 변환수단으로부터 출력된 누설신호와 상기 발생/조절수단으로부터 출력된 역위상신호는 동일한 이득을 가지며 180°위상차를 가짐을 특징으로 국부발진신호의 누설신호 제어장치.