KR20020067136A - 무선단말기용 주파수 합성기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선단말기용 주파수 합성기에 관한 것으로서, 디지털 신호처리기를 주파수 합성기에 이용하여 계산에 의한 신호의 위상을 검출함으로써 루프(loop)의 스위칭 능력을 제한하는 루프 필터(loop filter)를 제거할 수 있고, 디지털 신호처리기의 명령어 처리 능력에 따라 고착시간(lock time) 특성을 개선시킬 수 있으며, 출력주파수의 범위가 넓은 경우에도 전압제어발진기의 이득으로 인한 제약을 덜 받게 되므로 전압제어발진기의 구성을 단순화 할 수 있다.

Description

무선단말기용 주파수 합성기{A frequency synthesizer for wireless terminal}
본 발명은 무선단말기용 주파수 합성기에 관한 것으로서, 특히 디지털 신호처리기를 이용하여 계산에 의한 신호의 위상을 검출하고 아날로그 위상동기루프회로에서 루프 필터(loop filter)를 제거하여 필터에 의해 결정되는 스퓨리어스 및 고착시간 관련 특성을 개선하는 무선단말기용 주파수 합성기에 관한 것이다.
일반적으로 위상동기루프회로(phase locked loop circuit)는 서브모터의 제어회로나 FM튜너 등에 이용되는 이외에 가변 주파수 발진기에 도입되어 주파수 안정도가 좋은 국부 발진기를 만드는데 응용되고 있다. 위상동기루프회로는 복잡하지만 중간주파수 증폭부, 리미터, 자동이득회로(AGC) 등과 함께 집적화되어 있으므로 조정이 불필요하고, 신호대 잡음비도 양호하여 현재 많이 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 주파수 합성기의 구성을 나타낸 블록도로서, 일정한 주파수와 위상을 가지는 두 개의 신호의 인가시에 그 위상을 비교하여 위상차를 가지는 비교신호를 출력하는 위상검출기(11)와; 상기 비교신호의 일정한 주파수 대역만을 통과시켜 증폭하는 필터(12)와; 상기 필터(12)를 통한 비교신호의 위상차를 감소시키도록 신호의 주파수의 변환시키는 전압제어발진기(VCO,13)와; 상기 전압제어발진기에서 발생되는 주파수의 신호를 일정한 정수값으로 분주하여 상기 위상검출기(11)로 인가하는 주파수분주기(14)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래 무선단말기용 주파수 합성기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
외부신호의 주파수(fr)와 전압제어발진기(13)의 출력 fo은 FM파이므로 주파수가 변화한다. fo는 fr에 따라 변화되므로 fr + Δf 가 되면 위상비교기(11)에서 Δf에 대응하는 전압을 발생하여, fo가 fr + Δf가 되도록 전압제어발진기(13)를 제어한다. 이와같이 fr이 변화할 때 전압제어발진기(13)의 제어 전압이 만들어져 fo 는 fr에 맞추어지게 된다. 이 때문에 이런한 전압제어발진기(13)의 제어 전압은 신호파 자체가 된다. 또한, 전압제어발진기(13)의 주파수(fo)를 정수 N으로 분주한 주파수를 fv라 하면 fn = fo / N 가 되고, 위상검출기(11)에서 fo / N =fn=fr 의관계를 가지게 된다. 따라서 fo=N*fr 이다. fr을 기준 발진 주파수로 하고, N을 프로그램에 의하여 설정해 준다면 fo를 fr의 N배의 배수로 가변시킬 수 있다.
그러나, 종래의 위상동기루프회로를 이용한 주파수 합성기의 경우에는 출력주파수의 특성이 루프 필터(loop filter)에 의해 결정되는데, 필터의 불요파 잡음과 고착시간(lock time)은 반비례 관계여서 두 가지 특성을 동시에 개선시키기는 어렵다. 또한 출력 주파수의 범위가 넓은 경우 전압제어발진기의 이득의 변화량이 크므로 이 또한 루프의 스위칭 능력을 제한하므로 도약용 주파수 합성기에서는 전압제어발진기의 튜닝 전압 인가회로를 여러개의 밴드로 나누어 설계해야 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 디지털 신호처리기를 주파수 합성기에 이용하여 계산에 의한 신호의 위상을 검출하고 아날로그 위상동기루프회로에서 루프 필터(loop filter)를 제거함으로써 필터에 의해 결정되는 스퓨리어스 및 고착시간 관련 특성을 개선하는 무선단말기용 주파수 합성기를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선단말기용 주파수 합성기의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 무선단말기용 주파수 합성기의 블록도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
21 : 디지털-아날로그 변환기 22 : 전압제어발진기
23 : 주파수 카운터 24 : 디지털 신호처리기
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선단말기용 주파수 합성기 의 특징에 따르면, 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와, 상기 변환된 아날로그 신호에 따라 전압을 발생시켜 일정한 주파수의 신호를 생성하는 전압제어발진부와, 상기 전압제어발진부의 신호 주파수를 표시하고 신호의 주파수를 피드백으로 인가하는 주파수 카운터와, 내부에서 생성되는 신호의 주파수와 상기 주파수 카운터에서 인가되는 신호의 주파수를 원하는 주파수 개수를 포인트수로 하여 주파수 변환을 실행하고 그 변환된 주파수의 값에 따른 각각의 위상정보를 검출하여 상기 디지털-아날로그 변환부로 출력하는 디지털 신호처리부로 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 무선단말기용 주파수 합성기의 블록도로서, 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(21)와, 상기 변환된 아날로그 신호에 따라 전압을 발생시켜 일정한 주파수의 신호를 생성하는 전압제어발진기(22)와, 상기 전압제어발진기의 신호 주파수를 표시하고 신호의 주파수를 피드백으로 인가하는 주파수 카운터(23)와, 내부에서 생성되는 신호의 주파수와 상기 주파수 카운터에서 인가되는 신호의 주파수를 원하는 주파수 개수를 포인트수로 하여 주파수 변환을 실행하고 그 변환된 주파수의 값에 따른 각각의 위상정보를 검출하고 상기 디지털-아날로그 변환기(21)로 출력하는 디지털 신호처리기(24)로 구성된다.
상기 디지털 신호처리기(24)는 도약 주파수 정보를 발생시키는 주파수 발생부(24a)와, 주파수 발생부의 주파수와 상기 주파수 카운터에서 인가된 주파수를 변환하는 주파수 변환부(24b)와, 상기 주파수 변환부(24b)에서 변환된 주파수들의 위상차를 검출하는 위상검출부(24c)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무선단말기용 주파수 합성기의 동작을 도2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 디지털 신호처리기(24)의 주파수 발생부(24a)에서 별도의 외부 장치 없이 주파수 정보를 자체 생성하고, 상기 주파수 변환부(24b)에서 필요한 주파수 개수만큼을 포인트수로 하는 주파수 퓨리에 변환(Frequency Fourier Transform, 이하 FFT)을 실행한다. 이 때, 각각의 FFT 블록에서는 생성하고자 하는 주파수의 전압제어발진기의 출력주파수(fd 와 fo)를 트위틀 인자(twiddle factor)로 갖는 계수는 1로 하고 나머지 계수들은 0으로 하여 주파수 도메인(frequency domain)에서의 샘플들을 구한다. 상기 위상검출기(24c)에서는 FFT 후의 주파수 샘플들로부터 각각의 위상을 계산한 다음 위상차(ΔΦ)를 구하여 출력한다. 이렇게 출력된 디지털 정보는 상기 디지털-아날로그 변환기(21)에서 아날로그 파형으로 바꾸어 상기 전압제어발진기(22)에 튜닝 전압을 인가한다. 전압제어발진기(22)는 위상차를 저감시키는 방향으로 주파수를 변화시킨다. 여기서 전압제어발진기(22)의 제어전압은 신호파 출력이 된다. 상기 전압제어발진기(22)의 신호파의 주파수는 상기 주파수 카운터(23)에서 표시되고, 피드백으로 상기 디지털 신호처리기(24)의 주파수 변환부(24b)로 인가되어 위상동기루프를 동작시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 무선단말기용 주파수합성기는 디지털 신호처리기를 주파수 합성기에 이용하여 계산에 의한 신호의 위상을 검출함으로써 루프(loop)의 스위칭 능력을 제한하는 루프 필터(loop filter)를 제거할 수 있고, 디지털 신호처리기의 명령어 처리 능력에 따라 고착시간(lock time) 특성을 개선시킬 수 있으며, 출력주파수의 범위가 넓은 경우에도 전압제어발진기의 이득으로 인한 제약을 덜 받게 되므로 전압제어발진기의 구성을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와; 상기 변환된 아날로그 신호에 따라 전압을 발생시켜 일정한 주파수의 신호를 생성하는 전압제어발진부와; 상기 전압제어발진부의 신호 주파수를 표시하고 상기 디지털 신호처리부로 인가하는 주파수 카운터와; 내부에서 생성되는 신호의 주파수와 상기 주파수 카운터에서 인가되는 신호의 주파수를 원하는 주파수 개수를 포인트수로 하여 주파수 변환을 실행하고 그 변환된 주파수의 값에 따른 각각의 위상정보를 검출하고 상기 디지털-아날로그 변환부로 출력하는 디지털 신호처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 무선단말기용 주파수 합성기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 신호처리부는 도약 주파수 정보를 발생시키는 주파수 발생부와, 주파수 발생부의 주파수와 상기 주파수 카운터의 주파수를 변환하는 주파수 변환부와, 상기 주파수 변환부에서 변환된 주파수들의 위상차를 검출하는 위상검출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선단말기용 주파수 합성기.
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