KR20020096028A

KR20020096028A - 자동이득제어 회로

Info

Publication number: KR20020096028A
Application number: KR1020020064595A
Authority: KR
Inventors: 김태희
Original assignee: (주)래디오빌
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2002-12-28

Abstract

본 발명은 감쇠기를 이용하는 자동이득제어 회로의 사이즈를 줄이기 위한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 자동이득제어 회로는, 상기 회로의 출력 전력의 소정 부분에 해당하는 전력을 분리하여 출력하는 신호분리기와, 상기 신호분리기로부터의 전력과 미리 결정된 전력 기준을 비교하고, 비교 결과에 따른 출력을 전압신호로 나타내는 전력검출기와, 상기 전력검출기로부터의 교류특성 전압신호를 적분 필터링하여 직류성분의 제어전압을 출력하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터로부터의 제어전압을 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭기와, 핀다이오드(pin diode)를 이용해 감쇠(attenuation)를 행하며, 입력 전력을 상기 증폭기로부터의 제어전압에 따라 감쇠시켜 출력단으로 제공하고, 입력단과 출력단 사이의 임피던스 매칭을 위한 회로를 집중소자들을 이용해 구성하는 감쇠기를 포함한다.

Description

자동이득제어 회로{AUTO GAIN CONTROL DEVICE}

본 발명은 자동이득제어(AGC : Auto Gain Control) 회로에 관한 것으로, 특히 감쇠기를 이용하는 자동이득제어 회로의 사이즈를 감소하기 위한 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 상기 자동이득제어 회로는 무선수신기나 증폭기의 입력에 변동이 있는 경우라도 출력은 언제나 일정하게 되도록 이득을 자동적으로 조절하는 디바이스이다. 그 방법으로, 감쇠기(Attenuator)를 이용하는 방법과 바이어스(Bias)를 조정하는 방법이 있다. 이하 감쇠기를 이용해 이득을 조정하는 자동이득제어 회로에 대해 설명할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 전압 가변 감쇠기(VVA : Voltage Variable Attenuator)의 회로 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 2개의 핀 다이오드(Pin diode) 사이에 마이크로스트립 라인을 사용하고 있다. 여기서, 상기 마이크로스트립 라인의 길이는 주파수의 λ/4 길이가 된다.

일반적으로, 보통 300MHz 대역 이상이 되면 신호의 전달 선로가 50옴의 특성 임피던스를 갖는 마이크로 스트립(Microstrip)구조를 고려하게 된다. 주파수 대역이 300MHz 이상이라도 회로사이즈가 아주 작다면 마이크로스트립 구조가 아닌 집중소자를 사용한 형태로 만들 수도 있다. 하지만, GHz대역을 넘어서기 시작하면 선로의 형상이나 길이가 회로 성능에 많은 영향을 주기 때문에 회로를 집중소자 만으로 구성할 수가 없다. 그 이유는, 높은 대역에서는 파장(λ)이 짧아서 선로의 위치마다 전압과 위상이 불안정하기 때문이다.

예를 들어, L을 구현할 경우, 저주파에선 L소자를 장착하겠지만, 고주파에선 일반적으로 보통 선로의 폭을 얇게 해서 길이를 조절 해 그 길이 값으로 L을 구현하게 된다. C소자 역시 스터브(stub)나 갭(gap)을 의도적으로 선로에 포함시켜서 소자 대신 표현한다.

이렇듯, 마이크로스트립의 사용이 고주파수에서는 유용하지만, 저주파수에서 사용할 경우 회로 사이즈를 증가시키는 문제점이 있다. 예를 들어, 전압가변감쇠기를 500MHz에서 사용할 경우 상기 마이크로스트립 라인의 길이는 "1/(500*4)" 이지만, 50MHz에서는 "1/(50*4)"로, 마이크로스트립 라인의 길이가 고주파수에서 사용할때보다 10배 증가한 것을 알 수 있다. 근래, 모든 기기(가정용 기기, 휴대용 기기)들이 소형화됨에 따라 회로의 사이즈를 줄일수 있는 방안이 무엇보다 중요하다. 따라서, 상기 마이크로스트립 라인을 사용하는 감쇠기를 저주파수에서 사용하는 것은 매우 비효율적이라 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 감쇠기를 사용하는 자동이득제어기의 사이즈를 감소하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 λ/4 마이크로스트립 라인을 사용한 감쇠기를 코일과 캐패시터를 이용하여 등가화하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 자동이득제어 회로는, 상기 회로의 출력 전력의 소정 부분에 해당하는 전력을 분리하여 출력하는 신호분리기와, 상기 신호분리기로부터의 전력과 미리 결정된 전력 기준을 비교하고, 비교 결과에 따른 출력 값을 전압신호로 출력하는 전력검출기와, 상기 전력검출기로부터의 교류 성분의 전압신호를 적분 필터링하여 직류성분의 제어전압을 출력하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터로부터의 제어전압을 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭기와, 핀다이오드(pin diode)를 이용해 감쇠(attenuation)를 행하며, 입력 전력을 상기 증폭기로부터의 제어전압에 따라 감쇠시켜 출력단으로 제공하고, 입력단과 출력단 사이의 임피던스 매칭을 위한 회로를 집중소자들을 이용해 구성하는 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 임피던스 매칭을 위한 회로는, λ/4 마이크로스트립 라인의 등가인 1개의 코일과 2개의 캐패시터들로 구성된 회로인 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 감쇠기는, 입력단과 출력단 사이에 직렬로 연결되는 코일(L1)과, 일측이 상기 입력단과 연결되고, 타측이 접지단에 연결되는 제1캐패시터(C1)와, 양극은 상기 제1캐패시터(C1)의 상기 일측과 상기 코일(L1)의 일측 사이에 연결되고, 음극은 접지단에 연결되는 제1핀다이오드(D1)와, 일측이 상기 출력단에 연결되고, 타측이 접지단에 연결되는 제2캐패시터(C2)와, 양극은 상기 코일의 타측과 상기 제2캐패시터(C2)의 상기 일측 사이에 연결되고, 음극은 접지단에 연결되는 제2핀다이오드(D2)로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 전압 가변 감쇠기(Voltage Variable Attenuator)의 회로 구성을 보여주는 도면.

도 2는 마이크로스트립 라인을 코일(또는 인덕터)과 캐패시터를 이용하여 등가화한 회로 구성을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 마이크로스트립 라인을 코일과 캐패시터로 등가 변환한 전압 가변 감쇠기의 회로 구성을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 가변 감쇠기를 구비한 자동이득제어기의 회로의 구성을 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

410 : 감쇠기 420 : 신호분리기

430 : 전력검출기 440 : 기준전압발생기

450 : 저역통과필터 460 : 증폭기

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 설명되는 본 발명은 λ/4 마이크로스트립 라인을 사용하는 감쇠기를 코일(L)과 캐패시터(C)로 등가화하여 회로 사이즈를 줄이기 위한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 라인은 1개의 코일(L1)과 2개의 캐패시터(C1,C2)로 구성된 등가회로로 나타내어진다. 이와 같이, 마이크로스트립 라인은 집중소자(L,C)로서 구성한 집중 정수 등가회로로 나타낼 수 있으므로 본 발명은 전압가변 감쇠기에 있어서 λ/4 전송라인을 집중소자로 구현한다. 이럴 경우, 감쇠기의 회로 사이즈를 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 임피던스 매칭용으로 코일과 캐패시터를 사용한 전압 가변 감쇠기의 회로 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 입력단(in)과 출력단(out) 사이에 코일(L2)이 직렬 연결된다. 캐패시터(L3)의 일측은 상기 입력단(in)에 연결되고, 타측은 접지단(ground)에 연결된다. 그리고, 핀다이오드(D3)의 양극(애노드)은 상기 캐패시터(C3)의 일측과 상기 코일의 일측 사이에 연결되고, 음극(캐소드)은 접지단에 연결된다. 캐패시터(C4)의 일측은 출력단(out)에 연결되고, 타측은 접지단에 연결된다. 핀다이오드(D4)의 양극(애노드)은 상기 코일(L2)의 타측과 상기 캐패시터(C4)의 상기 일측 사이에 연결되고, 음극(캐소드)은 접지단에 연결된다. 즉, 마이크로스트립 라인을 대신하여 1개의 코일과 2개의 캐패시터를 구성하고 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 도 3과 같은 감쇠기를 이용한 자동이득제어 회로의 상세 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 상기 자동이득제어 회로는, 크게 감쇠기(410), 신호분리기(420), 전력검출기(430), 기준전압발생기(440), 저역통과필터(450) 및 증폭기(460)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 감쇠기(410)는 상술한 바와 같이, 1개의 코일(L700), 2개의 캐패시터들(C702, C703), 2개의 핀다이오드들(HSMP3814)로 구성된다. 상기 신호분리기(420)는 2개의 저항들(R704,R705), 3개의 캐패시터들(C704,C705,C709)로 구성된다. 상기 전력검출기(430)는 상용칩(AD8313), 2개의 캐패시터들(C708,C711)로 구성된다. 기준전압발생기(440)는 3개의 저항들(R706,R707,R708)로 구성된다. 저역통과필터(450)는 2개의 저항들(R709, R713), 3개의 캐패시터들(C707,C800,C800)로 구성된다. 증폭기(460)는 1개의 트랜지스터(Q50), 1개의 캐패시터(C712), 1개의 저항(R710)으로 구성된다.

상기한 구성에서, 본 발명에 따라 새롭게 구현된 부분은 감쇠기(410)이고, 나머지 구성들은 이미 공지된 기술이므로 상세한 연결관계 및 그 동작을 생략하기로 한다. 이후 설명은 각 구성에 특정되는 기능들 위주로 설명할 것이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 신호분리기(420)는 출력되는 신호의 약 -20dB 정도의 신호를 저항과 캡 (Cap)을 이용하여 전력검출기(430)로 연결(coupling)한다. 기준전압발생기(440)는 전원전압(+5V)을 저항분배를 통해 소정 값으로 변환하여 상기 전력검출기(430)의 전압 셋팅으로 기준 전력 값을 제공한다. 상기 전력검출기(430)는 상기 신호분리기(420)로부터의 전력과 상기 기준전압발생기(440)로부터의 기준전압을 비교하고, 기준전압보다 높은 전력이 입력될 경우 출력전압을 증가시키고, 기준전압보다 낮은 전력이 입력될 경우 출력전압을 감소시킨다. 여기서, 상기 전력검출기(430)의 입력 감지 범위는 -80dBm∼0dBm이고, 앞서 설명한 바와 같이 전력감지에 따른 출력값은 전압이 된다. 저역통과필터(450)는 상기 전력검출기(430)로부터 출력되는 전압신호(AC성분)의 잡신호를 필터링하여 직류성분(DC)의 제어전압을 출력한다. 증폭기(460)는 상기 저역통과필터(540)로부터의 제어전압의 레벨을 상기 감쇠기(410)를 구동하기 위한 전압과 전류로 증가시켜 출력한다. 즉, 증폭기(460)는 상기 감쇠기(410)에 충분한 전압과 전류를 제공하기 위한 것으로, NPN 트랜지스터를 사용한다.

다음으로, 상기 감쇠기(410)를 상세히 살펴보면, 핀다이오드(pin diode)와 접지 사이에 0.6V의 전압이 발생한다. 기본적으로, 상기 증폭기(460)에서 발생하는 제어전압이 증가하면, 상기 증폭기(460)와 상기 핀다이오드 사이의 저항값에 의해 전류량이 조절된다(I=V/R). 예를 들어, 출력되는 전력이 높아서 제어전압이 증가하면, 상기 핀다이오드를 통과하는 전류량이 증가하고, 상기 핀다이오드 내부 저항은 감소한다. 이 경우 자동이득제어(AGC)회로를 통과하던 메인(main) 신호가 다이오드를 통해 접지로 방출되기 때문에 출력 쪽으로 전달되는 메인신호는 감쇠된다. 즉, 핀다이오드에 걸리는 전압의 크기가 증가하면 증가할수록 메인신호의 감쇠(attenuation)가 증가한다. 여기서, 1개의 코일(L700)과 2개의 캐패시터들(C702,703)을 임피던스 매칭용으로 사용하고 있다. 이와 같이, 임피던스 매칭용으로 집중소자로 사용하면, 마이크로스트립 라인을 이용해 매칭할 때 보다회로의 사이즈를 줄일 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 자동이득제어(AGC) 회로에 사용되는 감쇠기에서 임피던스 매칭용으로 집중소자(L,C)를 사용하고 있다. 즉, 자동이득제어 회로를 저주파수에서 구동할 경우, 기존의 λ/4 마이크로스트립 라인을 사용할 때보다 회로 사이즈를 현저히 줄일 수 있다.

Claims

자동이득제어 회로에 있어서,

상기 회로의 출력 전력의 소정 부분에 해당하는 전력을 분리하여 출력하는 신호분리기와,

상기 신호분리기로부터의 전력과 미리 결정된 기준 전력을 비교하고, 비교 결과에 따른 출력 값을 전압신호로 출력하는 전력검출기와,

상기 전력검출기로부터의 교류특성 전압신호를 적분 필터링하여 직류성분의 제어전압을 출력하는 저역통과필터와,

상기 저역통과필터로부터의 제어전압을 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭기와,

핀다이오드(pin diode)를 이용해 감쇠(attenuation)를 행하며, 입력 전력을 상기 증폭기로부터의 제어전압에 따라 감쇠시켜 출력단으로 제공하고, 입력단과 출력단 사이의 임피던스 매칭을 위한 회로를 집중소자들을 이용해 구성하는 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,

상기 임피던스 매칭을 위한 회로는 λ/4 마이크로스트립 라인에 등가인 1개의 코일과 2개의 캐패시터들로 구성된 회로인 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서, 상기 감쇠기는,

입력단과 출력단 사이에 직렬로 연결되는 코일(L1)과,

일측이 상기 입력단과 연결되고, 타측이 접지단에 연결되는 제1캐패시터(C1)와,

양극은 상기 제1캐패시터(C1)의 상기 일측과 상기 코일(L1)의 일측 사이에 연결되고, 음극은 접지단에 연결되는 제1핀다이오드(D1)와,

일측이 상기 출력단에 연결되고, 타측이 접지단에 연결되는 제2캐패시터(C2)와,

양극은 상기 코일의 타측과 상기 제2캐패시터(C2)의 상기 일측 사이에 연결되고, 음극은 접지단에 연결되는 제2핀다이오드(D2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.