KR20020094436A

KR20020094436A - 이동단말기에서 자동이득제어기의 온도보상회로

Info

Publication number: KR20020094436A
Application number: KR1020010032621A
Authority: KR
Inventors: 심주헌
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-18
Also published as: US20020187766A1; KR100397332B1; US6941122B2; CN1391419A; CN1199502C

Abstract

본 발명은 이동통신용 단말기 또는 무선가입자망 단말기 등의 고주파 수신부 이득제어회로에 관한 것으로, 특히, 핀다이오드를 이용하는 온도보상을 하는 이득제어회로에 관한 것이며, 안테나, 듀플렉서, 정합부, 저잡음증폭기, 이득제어부, 핀다이오드, OP AMP, 저항, 인덕터, 컨덴서로 이루어지는 무선수신기의 자동이득제어기에 있어서; 전원전압으로부터 전압을 인가받고 저항성분의 비율에 의하여 상기 전원전압을 분배 출력하는 제1 및 제2 전압분배저항과; 상기 제1 및 제2 전압분배저항에 의하여 분배된 전압을 인가받고 소정의 레벨로 비반전 증폭하여 출력하는 전압증폭기와; 상기 전압증폭기로부터 출력되는 전압을 인가받고 내부저항성분이 변화되는 동시에 주변온도의 변화에 의하여 내부저항성분이 변화되는 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드와; 상기 전압증폭기로부터 출력되는 전압을 상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드의 내부저항성분을 합한 값과의 비율에 의하여 분배 출력하는 제3 전압분배저항과; 상기 제3 전압분배저항에 의하여 인가되는 전압을 출력하는 동시에 외부로부터 인가되는 전류를 차단하는 버퍼증폭기로 이루어지는 온도보상회로가 더 포함되는 특징이 있다.

Description

이동단말기에서 자동이득제어기의 온도보상회로{A TEMPERATURE COMPENSATION CIRCUIT OF AGC FOR MOVABLE HANDSET}

본 발명은 차세대용 셀룰러 이동통신 단말기 또는 무선가입자망 단말기 등의 고주파 수신부 이득제어회로에 관한 것으로, 특히, 핀다이오드(PIN Diode)를 이용하는 온도보상을 하는 이득제어회로에 관한 것이다.

고주파 신호는 공중선 경로(Path)를 전파하면서 해당 수신기를 통하여 신호를 수신하는 것으로, 상기 공중선 경로(Path)를 전파하는 신호는, 고층건물, 산 또는 언덕 등의 지형지물에 반사되어 전파된다.

상기와 같이 고주파 무선신호는 다양한 다중경로(Multi Path)를 통하여 수신기에 도달하게 되고, 수신기에서는 다양한 다중경로를 통하여 수신되는 신호에 의하여 수신신호의 세기(Level)가 일정하지 못한 문제를 해결하는 자동이득제어기(AGC: Automatic Gain Control)를 채택하여 사용한다.

상기와 같은 자동이득제어회로는 주변 온도변화에 의하여 제어되는 이득특성이 변화하는 문제가 있다.

이하, 무선수신기에 있어서, 종래 기술의 핀다이오드를 이용한 이득제어회로를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 종래 기술의 핀다이오드를 이용한 이득제어회로 기능 구성도 이다.

상기 첨부된 도1을 참조하면, 종래 기술에 의한 것으로, 수신기의 핀다이오드를 이용한 이득제어회로는, 고주파의 무선신호를 수신하는 안테나(10)와,

상기 안테나(10)로부터 수신되는 신호를 분리하여 출력하는 듀플렉서(20)와,

상기 듀플렉서(20)를 통하여 수신되는 신호를 정합(Matching) 시키는 정합부를 구성하는 것으로, 제1 내지 제4 컨덴서(C1-C4))(31,32,34,35) 및 제1 인덕터(33)로 이루어지는 정합부(30)와,

상기 정합부(30)를 통하여 정합상태로 인가되는 고주파 신호를 저잡음 상태로 증폭하는 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amp)(40)와,

상기 듀플렉서(20)를 통하여 수신되고 상기 정합부(30)를 통하여 상기 저잡음증폭기(40)에 입력되는 신호의 레벨(Level)을 감쇄(Attenuation)하도록 제어하는 전압 제어신호를 출력하는 이득제어부(50)와,

상기 이득제어부(50)로부터 출력되는 전압 제어신호 레벨(Level)을 전류로 변환하여 증폭 출력하는 것으로 OP AMP로 이루어지는 증폭기(60)와,

상기 증폭기(60)로부터 출력되는 제어용 전류신호의 크기 또는 레벨을 제어하는 것으로, 제1 내지 제3 저항(R1,R2,R3)(71,73,74)과,

상기 증폭기(60)로 유입되는 교류성분의 신호를 차단하는 제2 인덕터(L2)(72)와,

상기 증폭기(60)로부터 출력되는 제어용 전류신호에 의하여 내부 저항성분이 증감하므로써, 상기 듀플렉서(20)에서 출력되는 신호의 레벨을 감쇄(Attenuation)시켜, 이득(Gain)을 제어하는 제1 및 제2 핀다이오드(D1,D2)(80,90)와,

상기 제2 핀다이오드(D2)(90)를 통하여 인가되는 교류성분 신호를 접지(Ground)로 바이패스(By-pass) 시키는 제5 컨덴서(C5)(75)와,

상기 증폭기(60)로부터 출력되고 상기 제1 및 제2 핀다이오드(80,90)를 통하여 흐르는 직류의 제어전류 신호를 접지(Ground)로 바이패스(By-pass) 시키는 제3 인덕터(L3)(76)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성의 종래 기술에 의한 것으로, 무선수신기에 있어서 핀다이오드를 이용한 이득제어회로를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 안테나(10)를 통하여 다중경로에 의한 무선신호를 수신하고, 상기의 수신된 무선신호는 듀플렉서(20)에 의하여 여파되어 일 방향으로 출력되므로써, 상기 정합부(30)에 인가된다.

상기 정합부(30)는 제1 내지 제4 컨덴서(31,32,34,35)와 제1 인덕터(33)로 이루어지는 것으로, 상기 듀플렉서(20)로부터 출력되는 신호가 정합(Matching) 상태로 저잡음증폭기(40)에 입력되도록 하고, 상기 저잡음증폭기(40)는 입력된 신호를 잡음이 적은 상태로 증폭하여 출력한다.

그러나, 상기 안테나(10)를 통하여 수신되는 신호는 다중경로(Multi Path)를 통하여 수신되므로, 각각의 경로에 의하여 수신되는 신호가 중첩에 의하여, 특정한 부분에서 정상상태의 레벨보다 크게 수신되거나 작게 수신된다.

상기와 같이 수신신호의 레벨이 일정하지 못한 신호가 듀플렉서(20), 정합부(30)를 통하여 저잡음증폭기(40)에 인가되어 증폭되므로, 상기 수신신호의 레벨 변화가 더욱 증폭되는 문제가 있었다.

상기와 같은 수신신호의 레벨 변화를 일정하게 유지하기 위하여, 상기 이득제어부(50)는, 상기 저잡음증폭기(40)로부터 출력되는 레벨을 감시하여 해당되는제어신호를 출력하고, 상기 OP AMP로 이루어지는 증폭기(60)는 상기 이득제어부(50)로부터 출력되는 제어신호를 인가받아 직류의 제어용 전류신호를 출력한다.

상기 증폭기(60)로부터 출력되는 직류의 제어용 전류신호는 제1 내지 제3 저항(71,73,74)에 의하여 흐르는 양 또는 레벨이 조정되어 상기 제1 및 제2 핀다이오드(80,90)에 각각 인가되고, 제3 인덕터(76)에 의하여 접지(Ground)로 흐른다.

상기와 같은 제어용 직류전류신호를 인가 받은 제1 및 제2 핀다이오드(80,90)는 내부 저항성분이 변화되어, 상기 제1 및 제2 핀 다이오드 양단의 전압차이가 발생하고, 결국 상기 제1 및 제2 핀 다이오드에 흐르는 직류 전류의 양이 증가 또는 감소된다.

상기 제2 핀다이오드(90)는 흐르는 전류에 의하여 만들어진 경로(Path)를 통하여 상기 듀플렉서(20)로부터 출력되는 신호의 일부를 제5 컨덴서(75)를 경유하여 접지(Ground)로 바이패스(Bypass) 시키므로써, 수신된 신호의 일부를 제어상태로 감쇄(Attenuator)한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 자동 이득제어회로는, 주변환경의 온도변화에 의하여, 즉, 핀 다이오드(Pin Diode)의 고유 현상에 의하여, 온도가 올라가면 내부 저항성분이 커지고, 온도가 내려가면 상기 내부 저항성분이 작아지는 현상이 발생하므로, 해당 제어전류의 흐르는 레벨이 변화되고, 특히, 상기 제1 및 제2 핀다이오드(80,90)는 주변온도의 변화에 의하여 상기 내부 저항성분의 변화가 일어나게 된다.

일 예로서, 상기 종래 기술에 의한 자동 이득제어회로를 실험한 결과, 주변온도가 섭씨(℃) 1도 변화하면 5.2 mV의 전압차이가 발생하고, 상기 회로가 +60도 내지 -30도 범위에서 운용된다고 가정하면, 총 0.47V의 전압차이가 발생되며, 감쇄(Attenuation)율로 계산하면, 3.2 dB의 차이가 발생하는 문제가 있다.

따라서, 주변온도의 변화에 의하여 일정하게 또는 적정하게 이득을 제어할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 무선 수신기의 자동이득제어회로에 있어서, 주변온도의 변화를 보상하여 이득을 적정하게 제어할 수 있는 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도보상회로를 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 안테나, 듀플렉서, 정합부, 저잡음증폭기, 이득제어부, 핀다이오드, 증폭기, 저항, 인덕터, 컨덴서로 이루어지는 무선수신기의 자동이득제어기에 있어서; 전원전압으로부터 전압을 인가받고 저항성분의 비율에 의하여 상기 전원전압을 분배 출력하는 제1 및 제2 전압분배저항과; 상기 제1 및 제2 전압분배저항에 의하여 분배된 전압을 인가받고 소정의 레벨로 비반전 증폭하여 출력하는 전압증폭기와; 상기 전압증폭기로부터 출력되는 전압을 인가받고 내부저항성분이 변화되는 동시에 주변온도의 변화에 의하여 내부저항성분이 변화되는 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드와; 상기 전압증폭기로부터 출력되는 전압을 상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드의 내부저항성분을 합한 값과의 비율에 의하여 일정한 전압으로 분배 출력하는 제3 전압분배저항과; 상기 제3전압분배저항에 의하여 인가되는 전압을 출력하는 동시에 외부로부터 인가되는 전류를 바이패스 또는 차단하는 버퍼증폭기로 이루어지는 온도보상회로가 더 포함되는 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도 보상회로를 특징으로 한다.

도1 은 종래 기술의 핀다이오드를 이용한 이득제어회로 기능 구성도 이고,

도2 는 본 발명의 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도보상회로 기능 구성도 이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

10,15 : 안테나20,25 : 듀플렉서

30,37 : 정합부33,33',72,72',76 : 인덕터

31,31',32,32',34,34',35,35',75,75' : 컨덴서

40,45 : 저잡음증폭기50,55 : 이득제어부

60,65 : 증폭기71,71',73,73',74,74' : 저항

80,85 : 제1 핀다이오드90,95 : 제2 핀다이오드

100 : 온도보상회로110 : 제1 전압분배저항

120 : 제2 전압분배저항130 : 전압증폭기

140 : 제1 온도보상 핀다이오드150 : 제2 온도보상 핀다이오드

160 : 제3 전압분배저항170 : 버퍼증폭기

이하, 본 발명에 의한 것으로 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도보상회로를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도2 는 본 발명의 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도보상회로 기능 구성도 이다.

상기 첨부된 도2를 참조하면, 본 발명의 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도보상회로는, 공중선 선로의 다중경로(Multi Path)를 통하여 전파(Propagation)되는 고주파(RF)의 무선신호를 수신하는 안테나(15); 상기 안테나(15)를 통하여 무선수신 되는 신호를 여파(Filter)하므로써, 수신된 신호만 분리하여 출력하는 듀플렉서(Duplexer)(25); 상기 듀플렉서(25)를 통하여 인가되는 신호를 정합(Matching) 시키는 것으로, 제1 내지 제4 컨덴서(C1-C4))(31',32',34',35') 및 제1 인덕터(33')로 이루어지는 정합부(37); 상기 정합부(37)를 통하여 정합(Matching)상태로 인가되는 다중경로(Multi Path)의 고주파(RF) 신호를 저잡음(Low Noise) 상태로 증폭(Amplifying)하는 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amp)(45); 상기 듀플렉서(25)를 통하여 수신되고 상기 정합부(37)를 통하여 상기 저잡음증폭기(45)에 입력되는 고주파 신호의 수신 레벨(Level)을 감쇄(Attenuation)하도록 제어하는 전압의 제어신호를 출력하는 이득제어부(55);상기 이득제어부(55)로부터 출력되는 전압 제어신호의 레벨(Level)을 전류로 변환하여 증폭 출력하는 것으로 비반전 특성의 OP AMP로 이루어지는 증폭기(OP1)(65); 상기 증폭기(65)로부터 출력되는 제어용 직류 전류신호의 흐르는 크기 또는 레벨(Level)을 조정 또는 제어하는 것으로, 제1 내지 제3 저항(R1,R2,R3)(71',73',74'); 상기 비반전 특성의 증폭기(65)로부터 출력되거나 또는 상기 증폭기(65)로 유입되는 교류(AC)성분의 신호를 차단하는 제2 인덕터(L2)(72'); 상기 증폭기(65)로부터 출력되는 제어용 직류(DC) 전류신호에 의하여 내부 저항성분이 증감되고, 상기 듀플렉서(25)에서 출력되는 다중경로의 수신신호 레벨을 감쇄(Attenuation)시키므로써, 자동으로 이득(Gain)을 제어하게 되는 제1 및 제2 핀다이오드(D1,D2)(85,95); 상기 제2 핀다이오드(D2)(95)를 통하여 인가되는 상기 다중경로의 소정 레벨 수신 신호를 접지(Ground)로 바이패스(By-pass) 시키는 제5 컨덴서(C5)(75')로 이루어지는 무선수신기의 자동이득제어기(AGC)에 있어서,

회로의 동작을 위한 전원전압(Vcc)으로부터 전압을 인가받고 저항성분의 비율에 의하여 상기 전원전압(Vcc)을 분배하여 출력하는 제1 및 제2 전압분배저항(R4,R5)(110,120)과,

상기 제1 및 제2 전압분배저항(110,120)에 의하여 분배된 전압을 인가받고 비반전 특성으로 출력하는 것으로 OP AMP로 이루어지는 전압증폭기(OP2)(130)와,

상기 전압증폭기(130)로부터 출력되는 전압을 인가받고, 상기 인가된 전압신호에 의하여 내부저항성분이 변화되는 동시에, 주변 환경변온도의 변화에 의하여서도 내부저항성분이 변화되는 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드(D3,D4)(140,150)와,

상기 전압증폭기(130)로부터 출력되는 전압을, 상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드(140,150)의 내부저항성분을 합한 값(Value)과의 비율에 의하여 일정한 크기의 전압으로 분배 출력하는 제3 전압분배저항(R6)(160)과,

상기 제3 전압분배저항(R6)에 의하여 인가되는 전압을 출력하는 동시에 외부로부터 인가되는 또는 유입되는 전류를 바이패스(By-pass) 또는 차단하는 것으로 OP AMP로 이루어지는 비반전 증폭 특성의 버퍼증폭기(OP3)(170)로 이루어지는 온도보상회로(100)가 더 포함되어 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 것으로, 핀다이오드를 이용한 자동이득제어기의 온도 보상회로를 상기 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 안테나(15), 듀플렉서(25), 정합부(37), 저잡음증폭기(45), 이득제어부(55), 증폭기(65), 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)와 다수의 저항(71',73',74'), 인덕터(72'), 컨덴서(75')에 의한 자동이득제어기의 기능은, 종래 기술의 설명에 상세히 설명되어 있으므로 중복설명을 하지 않기로 한다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 자동이득제어기는 주변온도의 변화에 의하여, 상기 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)의 내부저항 값(Value)이 변하므로, 결과적으로 온도에 따라 감쇄(Attenuation)하는 출력 또는 제어되는 이득(Gain)의 값이 변화하는 문제가 있는 것에 착안하여, 상기 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)의 주변온도 변화에 의한 내부저항 값 변화를 제3 및 제4 핀다이오드(D3,D4)(140,150)를 이용하여 보상하므로써, 온도변화에 의한 이득변화의 보상이 가능하게 되었다.

다시 설명하면, 상기 증폭기(65)로부터 출력되는 제어용 직류 전류신호에 의하여 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)에 인가되는 전압 레벨이, 즉, A 포인트와 B 포인트 사이의 전압레벨이 주변온도의 변화에 의하여 변동되지 않도록 하면 된다.

그러므로, 주변온도의 변화에 의하여 A 포인트와 B 포인트 사이의 전압이 변동되지 않고 일정하게 유지 되도록 하는, 즉, A 포인트에서 변동되는 전압신호와 동일하게 변동되는 전압신호를 B 포인트에 인가하므로써, 상기 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)의 주변 온도변화에 의한 내부저항값 변화와 상기 내부저항값 변화에 의한 A 포인트와 B 포인트 사이의 전압값 변화를 상쇄시켜 제어된 상태로 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 기능을 하는 온도보상회로(100)는, 전원전압(Vcc)을 제1 및 제2 분배저항(110,120)에 의하여 D 포인트에서, 소정의 설정된 값으로 분배하고, 상기 D 포인트에서 분배된 전압은 상기 비반전 특성의 OP AMP로 이루어지는 전압증폭기(130)에 인가된다.

상기 OP AMP로 이루어지는 비반전 특성의 전압증폭기(130)는 상기 제1 및 제2 전압분배저항(110,120)에 의하여 전원전압(Vcc)이 분배되는 D 포인트로부터 인가되므로써, 입력되는 전압신호를 비반전 특성으로 출력하여 온도보상용으로 사용되는 핀다이오드(D3,D4)(140,150)의 전류원으로 동작하는 동시에, 상기 출력된 전압은 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드(140,150)와 제3 전압분배저항(160)을 통하여 접지(Ground)로 흐른다.

상기 OP AMP로 이루어지는 전압증폭기(130)로부터 출력되는 전압은, 제1 및제2 온도보상 핀다이오드(140,150)의 내부저항값을 합한 값과. 상기 제3 전압분배저항(160)의 저항값의 비율에 의하여 C 포인트에서 상기의 저항값 비율로 분배된다,

상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드(140,150)는 상기 자동이득제어기의 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)와 전기적 특성이 동일한 것으로, 상기 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)가 주변온도의 변화에 의하여 내부저항값이 변화되면, 상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드도 동일한 크기로 내부저항값이 변화된다.

따라서, 주변온도가 상승하여 상기 제1 및 제2 핀다이오드(85,95)의 내부저항값이 상승하고, A 포인트와 접지(Ground) 사이의 전압이 상승하는 경우, 상기 온도보상회로(100)의 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드(140,150)도 내부저항값이 동일하게 상승하여, 상기 C 포인트로 출력되는 전압값이 동일한 비율로 변하게 되며, 상기 C 포인트에서 출력되는 전압값은 OP AMP로 이루어지는 비반전 특성의 버퍼증폭기(170)에 의하여 상기 B 포인트로 인가된다,

그러므로, 상기 A 포인트와 B 포인트의 전압값은 주변온도가 변화하여도, 제어된 상태에 의한 전압값을 일정하게 유지할 수 있다.

상기와 같이 B 포인트에 인가되는 전압값은, D 포인트의 제1 및 제2 전압분배저항(110,120)의 저항값을 미세하게 조정하므로써, 원하는 출력값을 얻을 수 있고, 다시, C 포인트의 제3 전압분배저항(160)의 저항값을 조정하므로써 좀더 미세하게 조정할 수 있다.

상기 OP AMP로 이루어지는 버퍼증폭기(170)는 상기 B 포인트로부터 유입되는직류신호 성분이 C 포인트로 인가되는 또는 유입되지 않도록 접지(Ground)로 바이패스(By-pass) 시키므로써 차단하는 동시에 C 포인트의 전압신호를 그대로 비반전 출력하여 B 포인트에 출력한다.

상기와 같은 본 발명은 상기 실시 예 및 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 명백하다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 자동이득제어기의 핀다이오드가 주변온도의 변화에 의하여 저항성분이 변화하는 것을, 동일한 수량의 동일한 전기적 특성을 갖는 핀다이오드를 이용하여 보상하므로써, 주변 온도변화에 의한 보상 효과가 있다.

또한, 단말기의 수신신호 세기가 일정하므로, 제품의 신뢰성이 제고되는 효과가 있다.

Claims

무선수신기의 자동이득제어기에 있어서,

전원전압으로부터 전압을 인가받고 저항성분의 비율에 의하여 상기 전원전압을 분배 출력하는 제1 및 제2 전압분배저항과,

상기 제1 및 제2 전압분배저항에 의하여 분배된 전압을 인가받고 비반전 출력하는 전압증폭기와,

상기 전압증폭기로부터 출력되는 전압을 인가받고 내부저항성분이 변화되는 동시에 주변온도의 변화에 의하여 내부저항성분이 변화되는 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드와,

상기 전압증폭기로부터 출력되는 전압을 상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드의 내부저항성분을 합한 값과의 비율에 의하여 분배 출력하는 제3 전압분배저항과,

상기 제3 전압분배저항에 의하여 인가되는 전압을 출력하는 동시에 외부로부터 인가되는 전류를 바이패스 시키는 버퍼증폭기로 이루어지는 온도보상회로가 더 포함되는 구성을 특징으로 하는 이동단말기에서 자동이득제어기의 온도 보상회로.
제1 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 온도보상 핀다이오드는 직렬로 접속되고,

상기 증폭기와 버퍼증폭기는 비반전 특성으로 출력하는 것을 특징으로 하는이동단말기에서 자동이득제어기의 온도 보상회로.