KR200207467Y1 - 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전압조정 발진기에 있어서 각 부품들의 특성편차로 인하여 발진가능한 주파수 범위가 설계치에서 벗어나는 경우에 바렉터와 가변저항 또는 비휘발성 메모리와 디지털/아날로그 컨버터을 이용하여 발진주파수의 양방향 조정이 가능하도록 하기에 적당한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치를 제공하기 위한 것으로, 특정 주파수로 공진하는 공진기와; 가변적으로 설정되는 저항값에 따라 바이어스전위를 가변적으로 출력하는 가변저항 또는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터와; 상기 가변저항 또는 D/A 컨버터에서 출력되는 바이어스전위에 따라 일정주파수의 파형신호를 출력하는 인덕터와; 상기 인덕터에서 출력되는 파형신호에 의해 역방향 전압이 걸리면 정전용량을 증가시킴으로써 상기 공진기의 공진주파수를 변이시키는 바렉터로 구성되어, 레이저 트리머와 같은 고가의 장비를 사용하지 않고도 발진주파수 범위의 조정이 용이하고 전자동화할수 있는 것이다.

Description

발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치 {Apparatus for voltage controlled oscillator easily adustable of frequency range}

본 고안은 발진장치에 관한 것으로, 특히, 통신시스템의 안정된 주파수원으로 기능하는 전압조정 발진기에 있어서 제품생산시 각 부품들의 특성편차로 인하여 발진가능한 주파수 범위가 설계치에서 벗어나는 경우에 바렉터(Varacter)와 가변저항 또는 비휘발성 메모리와 디지털/아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)을 이용하여 발진주파수의 양방향 조정이 가능하도록 하기에 적당한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치에 관한 것이다.

일반적으로 통신시스템 등은 목적한 주파수의 신호를 발진하기 위하여 다수의 발진기를 사용하게 된다. 특히, 전압조정 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)는 통신시스템의 안정된 주파수원으로써 중요한 기능을 수행하는 것으로, 일정한 범위내의 주파수 신호를 제어전압에 따라 생성하게 된다.

이러한 전압조정 발진기는 목적한 주파수의 신호를 발진하기 위하여 다수의 부품으로 구성되는데, 각 부품들은 제조과정상의 차이로 인한 특성편차를 갖게 된다. 따라서 특성편차가 있는 각 부품에 의해 구성되는 전압조정 발진기는 설계시의 발진주파수 범위를 얼마간 벗어나는 경우가 발생한다.

그래서 일반적으로 전압조정 발진기를 보통의 주파수 범위보다 약간 크게 설계하여 운용함로서 상기와 같은 특성편차에 의한 주파수 범위이탈을 얼마간 방지하게 되지만, 각 부품들의 특성편차가 설계 당시 고려한 것보다 크게 되는 경우에 대해서는 별도의 대비책이 필요하다.

즉, 부품들을 결합시켜 전압조정 발진기를 제작한 후에 상기 각 부품의 특성편차를 흡수하여 목적한 발진주파수 범위를 갖도록 조정하기 위한 수단이 필요하게 되는 것이다.

이러한 발진주파수 범위의 조정을 위한 종래기술을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도1은 종래기술에 의한 전압조정 발진기의 주파수범위 조정의 예시도이다.

상기 도1에 도시된 바와 같이 종래에는 전압조정 발진기의 제작 후 발진주파수 범위를 조정하기 위하여 공진기의 동박패턴을 칼로 긋거나 레이저 트리머(Laser Trimmer)로 잘라낸다. 이처럼 공진기의 동박패턴의 형상을 변경함으로써 발진되는 주파수 범위를 조정하게 된다.

예를 들어 공진기의 동박패턴을 가로로 긋거나 자르는 경우에는 발진주파수의 변화가 크게 되고, 세로로 긋거나 자르는 경우에는 발진주파수 변화가 상대적으로 작아지게 된다. 그래서 도1과 같이 동박패턴을 가로로 긋거나 잘라 발진주파수의 범위를 조정하거나 가로로 얼마간 잘라서 목적한 발진주파수 범위에 근접하면 세로로 잘라나가면서 주파수 범위를 조정함으로써 발진주파수 범위를 정확히 맞추게 된다.

그러나 상기 설명한 종래의 주파수범위 조정방식은, 칼로 동박패턴을 긋는 경우 발진주파수 범위의 조정에 많은 인력이 필요하고 조정시간도 길어져 비효율적인 문제점이 있었다. 상기의 문제점을 극복하기 위하여 레이져 트리머를 이용하여 동박패턴을 자르는 동작을 자동화하기도 하는데 이때에는 장비 자체가 고가인 단점이 있었다.

또한, 동박패턴을 긋거나 잘라서 주파수범위를 조정하는 경우에는 발진주파수 범위를 한쪽 방향으로만 이동시킬 수 있으므로 반대방향으로 주파수범위를 이동시킬 필요가 있는 경우에는 적용이 곤란한 문제점이 있었다.

따라서 전압조정 발진기의 설계시 제작 후 주파수범위 조정을 고려하여 동박패턴상의 조작으로 주파수범위를 조정하게 되는 방향의 반대방향으로 발진주파수의 중심을 고의적으로 이동시키거나 주파수 조정점(Tuning Point)을 두 군데 이상 잡아야 하는 등 발진기 설계상 번거로움이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 통신시스템의 안정된 주파수원으로 기능하는 전압조정 발진기에 있어서 제품생산시 각 부품들의 특성편차로 인하여 발진가능한 주파수 범위가 설계치에서 벗어나는 경우에 바렉터(Varacter)와 가변저항 또는 비휘발성 메모리와 디지털/아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)을 이용하여 발진주파수의 양방향 조정이 가능하도록 하기에 적당한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치는, 특정 주파수에 있어서 공진하는 공진기와; 가변적으로 설정되는 저항값에 따라 바이어스전위를 가변적으로 출력하는 가변저항과; 상기 가변저항에서 출력되는 바이어스전위에 따라 일정주파수의 파형신호를 출력하는 인덕터와; 상기 인덕터에서 출력되는 파형신호에 의해 역방향 전압이 걸리면 정전용량을 가변시킴으로써 상기 공진기의 공진주파수를 변이시키는 바렉터로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도1은 종래기술에 의한 전압조정 발진기의 주파수범위 조정의 예시도이고,

도2는 본 고안의 일실시예에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치의 블록구성도이며,

도3은 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치의 블록구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20, 30 : 공진기 23 : 가변저항 24, 35 : 인덕터

25, 36 : 바이패스 캐패시터 26, 37 : 바렉터

27, 38 : 캐패시터 33 : 롬(ROM)

34 : D/A 컨버터

이하, 상기와 같은 본 고안에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치의 기술적 사상에 따른 실시예에 의거 본 고안의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2는 본 고안의 일실시예에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치의 블록구성도이고, 도3은 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치의 블록구성도이다.

상기 도2에 도시된 바와 같이 본 고안의 적절한 일실시예는, 특정 주파수에 있어서 공진하는 공진기(20)와; 가변적으로 설정되는 저항값에 따라 바이어스전위를 가변적으로 출력하는 가변저항(23)과; 상기 가변저항(23)에서 출력되는 바이어스전위에 따라 일정주파수의 파형신호를 출력하는 인덕터(24)와; 상기 인덕터(24)에서 출력되는 파형신호에 의해 역방향 전압이 걸리면 정전용량을 가변시킴으로써 상기 공진기(20)의 공진주파수를 변이시키는 바렉터(26)로 구성된다.

그리고 도3에 도시된 바와 같이 본 고안의 또 다른 실시예는, 특정 주파수에 있어서 공진하는 공진기(30)와; 상기 공진기(30)의 주파수 조정시 사용되는 전압을 저장하는 롬(33)과; 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터(34)와; 상기 D/A 컨버터(34)에서 변환된 아날로그 신호에 따라 일정주파수의 파형신호를 출력하는 인덕터(35)와; 상기 인덕터(35)에서 출력되는 파형신호에 의해 역방향 전압이 걸리면 정전용량을 가변시킴으로써 상기 공진기(30)의 공진주파수를 변이시키는 바렉터(37)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도2에 도시된 실시예에서는 전압조정 발진기의 회로에 바렉터(26)를 추가하고, 바이어스용으로 가변저항(23)을 이용하게 된다. 그래서 전압조정 발진기의 제작 후 발진주파수의 범위를 조정하는 경우에는 종래기술에서 공진기(30)의 동박패턴을 조작하는 것과는 달리, 가변저항(23)으로 발진주파수의 범위를 조정하게 된다.

즉, 가변저항(23)이 바이어스 전위를 가변적으로 출력하게 되면, 상기 가변저항(23)을 통해 출력되는 바이어스 전위는 바이패스 캐패시터(Bypass Capacitor)(25)에 의해 교류성분이 제거된다. 바이패스 캐패시터(25)에 의해 직류성분만을 포함한 신호는 인덕터(24)에서 일정주파수의 파형신호로 변환되어 바렉터(26)의 바이어스 전압으로써 공급된다.

상기에서 인덕터(24)는 높은 인덕턴스를 갖도록 설계함으로써 발진주파수 범위에서 인덕터(24)와 바이패스 캐패시터(25)의 임피던스를 매우 크게 한다. 그래서 인덕터(24)를 포함하여 바렉터(26)의 전단에 위치하는 각 소자들이 공진기(20)의 발진동작에 영향을 미치지 않게 된다.

그리고 인덕터(24)에서 공급되는 바이어스용 전압이 바렉터(26)에 역방향 전압을 거는 경우에는 바렉터(26)의 정전용량이 가변되고, 가변되는 정전용량으로 공진기(20)를 제어하여 공진기(20)의 공진주파수를 변이시키게 된다.

상기에서 바렉터(26)의 공급전압과 정전용량은 반비례 관계가 있으며, 바렉터(26)의 정전용량과 공진기(20)의 발진주파수간에도 반비례 관계가 있다. 따라서 공진기(20)의 발진주파수는 바렉터(26)의 공급전압에 비례하여 가변되는 특성을 보이게 된다.

이때 바렉터(26)와 공진기(20)간에는 별도의 캐패시터(27)가 추가되는데, 상기 캐패시터(27)는 공진기(20)의 공진주파수 범위의 조정에 관계된 것이다. 그래서 상기 캐패시터(27)는 주파수 편차가 크게 예상될 경우에는 비교적 큰 정전용량을 갖는 것을 사용하고, 약간의 주파수 편차만이 예상될 경우에는 비교적 작은 정전용량을 갖는 것을 사용하게 된다.

이처럼 동작하는 전압조정 발진장치에서 제작 후 발진주파수의 범위조정을 용이하도록 하기 위해서는 발진장치의 설계시 가변저항의 중간위치에서 발진주파수의 중심이 맞도록 설계하게 된다. 그래서 발진주파수 범위의 조정기능을 수행하는 가변저항을 중심으로부터 양방향으로 가변시킴에 따라 발진주파수의 범위도 양방향으로 가변될 수 있는 것이다.

그리고 도3에 도시된 장치는 상기 설명한 가변저항을 이용한 발진장치중에서 발진주파수 범위의 조정기능을 수행하게 되는 가변저항을 롬(33)과 D/A 컨버터(34)로 대체하게 된다.

즉, 전압조정 발진장치가 장착될 시스템에 D/A 컨버터(34)가 구비되어 있는 경우에는 상기 D/A 컨버터(34)가 롬(33)의 제어전압에 따라 아날로그 신호를 출력하게 된다. 이때 롬(33)은 공진기(30)의 공진주파수를 변화시키기 위한 제어전압에 대한 정보를 저장하고 있게 된다. 그래서 상기 롬(33)의 제어전압 정보에 따라 디지털 신호는 D/A 컨버터(34)에 의해 아날로그 신호로 변환된다.

상기의 동작으로 D/A 컨버터(34)에서 출력되는 아날로그 신호는 도2에 의한 장치의 가변저항(23)이 바이어스전위를 가변시켜 출력하는 신호와 동일한 역할을 하게 된다. 따라서 상기 아날로그 신호를 처리하는 인덕터(35), 바이패스 캐패시터(36), 바렉터(37) 및 캐패시터(38)의 동작은 도2에 도시된 장치의 인덕터(24), 바이패스 캐패시터(25), 바렉터(26) 및 캐패시터(27)의 동작과 동일하다.

그리고 D/A 컨버터(34)가 공진기(30)의 주파수 범위조정에 사용한 전압값은 롬(33)에 저장되어 발진주파수 범위의 제어를 위한 제어전압으로써 사용된다. 상기 롬(33)이 제어전압 정보를 저장하고 있다가 발진장치의 발진주파수 범위조정시 상기 제어전압을 사용함으로써 주파수 범위조정을 자동화할 수 있게 된다.

이처럼 본 고안은 전압조정 발진장치에 가변저항과 바렉터 또는 비휘발성메모리와 D/A 컨버터와 바렉터를 구비하여 발진장치의 제작후 각 부품의 특성편차로 인하여 발생하는 발진주파수 범위 편차를 가변저항의 바이어스 전위가변 또는 D/A 컨버터에서 아날로그 신호출력을 이용하여 용이하게 조정할 수 있는 것이다.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 고안은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 실용신안등록청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 고안의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의한 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치는, 발진장치의 제작 후 각 부품간 특성편차로 인해 일정범위를 벗어난 발진주파수를 레이저 트리머와 같은 고가의 장비를 사용하지 않고도 용이하게 조정할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 고안에 의한 장치는 종래 다수의 인력이 투여되던 발진주파수 범위조정을 가변저항을 이용하여 용이하게 수행할 수 있으며, 특히 D/A 컨버터와 롬을 사용하는 경우에는 발진주파수 범위의 조정동작을 전자동화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발진기를 제작한 후에 발진주파수 범위조정이 용이하므로 시스템을 세팅하는 업체가 다른업체에서 제작된 전압조정 발진기를 사용하지 않고 자체 제작한 전압조정 발진기를 사용할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 특정 주파수로 공진하는 공진기와;

   가변적으로 설정되는 저항값에 따라 바이어스전위를 출력하는 가변저항과;

   상기 가변저항에서 출력되는 바이어스전위에 따라 일정주파수의 파형신호를 출력하는 인덕터와;

   상기 인덕터에서 출력되는 파형신호에 의해 역방향 전압이 걸리면 정전용량을 가변시킴으로써 상기 공진기의 공진주파수를 변이시키는 바렉터로 구성된 것을 특징으로 하는 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가변저항에서 출력되는 바이어스 전위에서 교류성분을 제거하는 바이패스 캐패시터를 상기 가변저항과 인덕터의 사이에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치.
3. 제 1항에 있어서,

   디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터를 상기 가변저항과 교체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치.
4. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   예상되는 발진주파수의 편차에 적합한 정전용량을 갖는 캐패시터를 상기 바렉터의 후단에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발진주파수 범위의 조정이 용이한 전압조정 발진장치.