KR200211725Y1 - 주파수변환회로 - Google Patents

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KR200211725Y1
KR200211725Y1 KR2019970040369U KR19970040369U KR200211725Y1 KR 200211725 Y1 KR200211725 Y1 KR 200211725Y1 KR 2019970040369 U KR2019970040369 U KR 2019970040369U KR 19970040369 U KR19970040369 U KR 19970040369U KR 200211725 Y1 KR200211725 Y1 KR 200211725Y1
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서평원
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Abstract

본 고안은 주파수변환회로와 섹터변환회로에 관한 것으로, 특히 이 두 회로를 하나로 통합함으로써, 종래에 세 번의 주파수변조가 필요했던 것을 두 번의 주파수변조로 가능케 한 변환회로의 구조에 관한 것이다. 본 고안은 송신부와 수신부가 따로 구분되어 있다. 상기 송신부는 외부에서 인가되는 신호를 대역별로 통과시키는 대역통과필터(BPF)와, 대역통과필터에서 통과된 신호를 증폭시키는 제1증폭기와, 증폭기에서 증폭된 신호의 잡음을 제거하는 제1표면탄성파필터(SAW filter)와, 표면탄성파필터에서 잡음이 제거된 신호를 증폭시키는 제2증폭기로 구성된 것이 특징이다. 그리고, 수신부는 외부에서 인가된 신호를 증폭시키는 제2증폭기와, 제3증폭기에서 증폭된 신호의 잡음을 제거하는 제2표면탄성파필터와, 제2표면탄성파필터에서 잡음이 제거된 신호를 증폭시키는 제4증폭기와, 제4증폭기에서 증폭된 신호의 잡음을 제거하는 제3표면탄성파필터로 구성된 것이 특징이다.

Description

주파수변환회로{Frequency Conversion Circuit}
본 고안은 주파수변환기를 이용한 주파수변환보드 및 섹터변환보드에 관한 것으로, 특히 CDMA 및 PCS 무선기지국용 보드 내의 중간 주파수변화회로에 관한 것이다.
PCS와 같은 무선기지국은 전파를 처리하기 위해 주파수변환을 실시한다. 이러한 종래의 PCS 무선기지국용 주파수변환보드 및 섹터변환보드(이하 변환보드)의 송신경로(path)는 도1에 나타낸 것과 같다. Tx의 입력단에 인가된 I신호와 Q신호는 기저대역회로(Base Band circuit)(10, 11)를 거쳐 각각 MIXER와 같은 혼합기에서 국부발진기의 주파수와 혼합된다. 이 혼합된 신호는 합성기(I＆Q Summing)(12)를 통해 제1중간주파수신호(13)로 변환된다. 이 제1중간주파수신호는 송신되기에는 너무 주파수가 낮아 고주파로 변조되어야 한다.
그리고, 이 제1주파수신호는 대역통과필터(이하 BPF:Band Pass Filter)(14)와 증폭기(15)를 거쳐 시스템이 필요로 하는 주파수의 신호가 추출되어 증폭된다.그런데, 상술한 바와 마찬가지로 이 신호가 외부로 전송되기 위해서는 고주파신호로 변환되어야 하므로, 커넥터(connetor)(16)를 통해 주파수변환보드로 전송된다.
이 주파수변환보드는 저주파통과필터(이하 LPF:Low Pass Filter)(17)와 표면 탄성파필터(이하 SAW 필터:Surface Acoustic Wave 필터)(18)가 설치되어 있다. 커넥터를 통해 인가된 신호는 LPF를 거쳐 송신중간주파수신호발생기(이하 Tx IF PLL)(30)를 통해 제2중간주파수신호(19)로 변환된다. 이 제2중간주파수신호는 제1중간주파수 신호보다 고주파이다. 변조과정에서 약화된 제2중간주파수신호는 다시 증폭기(20)를 거쳐 증폭된 후, SAW필터에 다시 인가된 후, 송신출력단신호발생기(이하 Tx Front-End PLL)(31)을 통해 외부로 송신해도 좋을 정도의 고주파신호(22)로 변환된다. 이렇게 송신출력단신호발생기에서 변환된 고주파신호는 다시 BPF(21)를 거쳐 필요한 대역의 주파수를 추출하여 Tx OUT 단자(23)를 통해 송출된다. 즉, 최초신호(I, Q)가 제1중간주파수신호(13)와 제2중간주파수신호(19)를 거쳐 고주파 신호(22)로 변조되므로 세 번의 변환과정을 거치는 것이다.
종래의 수신경로는 도2에 나타낸 것과 같다. Rx 단자 또는, 안테나로부터 수신된 신호는 BPF(41, 41')를 통해 필요한 주파수의 신호가 추출된다. 그리고, 이 추출된 신호는 저잡음증폭기(이하 LNA:Low Noise Amplifier)(42,42')를 거쳐 적절한 크기로 증폭된다. 그런데, 이 증폭된 신호는 시스템이 처리할 수 없는 고주파이므로, 저주파로 변조되어야 한다. 따라서, 이 증폭된 신호는 수신단 신호발생기(이하 PLL:Phase Locked Loop)(43)에 의해 제1중간저주파신호(44,44')로 변조된다. 이 제1중간저주파신호(44,44')는 증폭된 후, SAW필터(45, 45')와 자동이득제어기(이하 AGC:Automatic Gain Control)(46, 46')을 거쳐 제2중간저주파신호(47, 47')로 변조된다. 이 중간저주파신호는 커넥터(connector)(16)를 통해 섹터변환보드로 전송되며, BPF(48, 48')를 거쳐 신호발생기(Baseband PLL)(49, 49')에 의해 온전한 기저대역신호(Baseband)(50, 50')로 변환되어 출력된다. 즉, 송신경로와 마찬가지로 최초고주파신호(A, B)가 제1중간저주파신호(44, 44')와 제2중간저주파신호(47, 47')를 거쳐 저주파신호(50, 50')로 변조되므로 세번의 변환과정을 거치는 것이다.
그건데, 종래의 주파수변환회로는 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저 주파수 변환부와 섹터변환부가 나뉘어 구성되어 있으므로, 커넥터가 반드시 필요했다. 그리고, 종래의 주파수변환회로는 저주파신호를 고주파신호로, 고주파신호를 저주파 신호로 변환할 때, 세 번의 변환과정을 거치게 된다. 따라서, 세 개의 PLL회로(Baseband, Tx IF, Front-End)가 필요하다. 특히, 수신경로의 경우, 수신단이 2개로서 6개의 PLL 회로 입출력단(44, 44', 47, 47', 50, 50')이 필요하므로, 회로보드(circuit board)가 상당히 커지는 단점이 있다.
그리고, 회로가 많아짐으로 인해 주변회로에서 쓸데없는 잡음(noise)이 발생하는 문제점이 있다. 이것은 PLL회로의 부속회로들이 필요없는 전기신호를 공급받아 불필요한 입출력단자의 사용에 따라 발생하는 잡음이므로, PLL회로가 많을수록 더 심해진다.
본 고안은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 주파구변환회로의 잡음을 줄이고, 회로보드의 크기를 줄이는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 주파수변환회로와 섹터변환회로의 송신부를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 주파수변환회로와 섹터변환회로의 수신부를 나타낸 도면.
도 3은 본 고안의 주파수변환회로의 송신부를 나타낸 도면.
도 4는 본 고안의 주파수변환회로의 수신부를 나타낸 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 송신부의 핵심회로 101, 122, 201, 201' : 대역통과필터
102 : 제2증폭기 103 : 제1표면탄성파필터
104 : 제2증폭기 110 : 중간고주파발생기
111, 112, 212, 212' : 기저대역회로
113, 210, 210' : I＆Q 변조기
115 : 중간저주파신호 120 : 송신고주파발생기
121 : 송신고주파신호 123 : 안테나
200, 200' : 수신부의 핵심회로
202, 202' : 저잡음증폭기
203, 203', 209, 209' : 자동이득제어기
204 : 중간저주파발생기
205, 205' : 제3증폭기 206, 206' : 제2표면탄성파필터
207, 207' : 제4증폭기 208, 208' : 제3표면탄성파필터
211 : 수신저주파발생기 220, 220' : 고주파신호
230, 230' : 중간저주파신호 240, 240' : 수신저주파신호
300 : 멀티플렉서(MUX)
본 고안의 변환회로는 주파수변환회로와 섹터변환회로가 하나로 패키지된 보드를 사용하여 중간주파수 변환단계를 줄인 것이 특징이다.
본 고안은 송신부와 수신부가 별개로 구성되어 있다. 송신부는 대역통과필터(BPF:Band Pass Filter)와 제1증폭기, 제2증폭기 및 제1표면탄성파필터(SAW filter)로 구성되어 있고, 수신부는 제3증폭기와 제4증폭기 및 제2표면탄성파필터와 제3표면탄성파필터를 포함하여 구성되어 있다. 즉, 송신부는 증폭기 2개와 표면 탄성파필터 및 대역통과필터가 하나씩 구성되어 있는 것이 특징이고, 수신부는 증폭기 2개와 표면탄성파필터 2개가 구성되어 있는 것이 특징이다.
본 고안의 송신부가 포함된 송신회로는 도3에 나타낸 것과 같다. 이 송신회로는 핵심회로(100)와 입출력주변회로로 나뉘어지는데, 입력부의 주변회로는 Tx 입력단자에 연결된 I기저대역회로(Baseband I circuit) 및, Q기저대역회로(Baseband Q circuit)와 I＆Q변조기(I＆Q Modulator)가 있고, I＆Q변조기에 포함된 중간주파수발생기(110)로 구성되어 있다. 그리고, 핵심회로는 I＆Q변조기의 출력단에 연결된 대역통과필터(BPF)와, 대역통과필터의 출력단에 연결된 제1증폭기(102)와, 제1증폭기의 출력단에 연결된 제1표면탄성파필터(103) 및 제1표면탄성파필터의 출력단에 연결된 제2증폭기(104)로 구성되어 있다. 또, 출력부의 주변회로는 핵심회로의 제2증폭기 출력단에 연결된 송신주파수발생기(120)와 대역통과필터(BPF)로 구성되어 있다. 이 주변회로의 구조나 구성요소는 필요에 따라 조금씩 변동될 수도 있다.
본 고안의 송신부가 포함된 송신회로의 동작원리는 다음과 같다. 먼저 Tx 입력단자에서 인가된 I신호와 Q신호는 기저대역회로(111, 112)에 의해 추출되어 I＆Q변조기(113)에 인가된다. I＆Q변조기에 인가된 신호는 송신중간주파수발생기(Tx IF PLL)(110)에 의해 중간고주파신호(115)로 변조된다. 이 중간고주파신호는 아직 송신할만한 수준의 고주파가 아니고, 또 잡음이 많이 포함되어 있다. 이 중간고주파 신호가 대역통과필터(101)를 통과하여 필요한 대역의 주파수만 추출된다. 그리고, 대역통과필터에서 추출된 중간고주파신호는 증폭기(102)에 의해 증폭된 후, 제1표면탄성파필터(SAW filter)(103)에 의해 잡음이 제거되고, 증폭되어 송신주파수발생기(120)에 의해 변조된다. 송신주파수에 인가된 중간고주파신호는 송신되어도 좋을 만한 수준의 고주파로 변조되어 대역통과필터(122)에 인가된다. 대역통과필터에 인가된 고주파신호(121)는 필요한 대역의 주파수가 선택되어 안테나(123)를 통해 송출된다.
본 고안의 수신부가 포함된 수신회로는 도4에 나타낸 것과 같이 A단자와 B단자에 각각 하나씩의 동일한 회로가 구성되어 있다. 그리고, 각 회로는 입력부의 주변회로에 핵심회로(200, 200') 및 출력부의 주변회로로 구성되어 있고, 출력부의 주변회로에서 멀티플렉서(Multipexer:이하 MUX)(300)에 의해 A단자의 신호와 B단자의 신호가 다중화된다.
각 회로에서 입력부의 주변회로는 다음과 같이 구성되어 있다. Rx 수신단자에 대역통과필터(201, 201')가 연결되어 있다. 그리고, 대역통과필터에 저잡음증폭기(202, 202')가 연결되어 있고, 저잡음증폭기에 이득제어기(AGC:Auto Gain Controller)(203, 203')가 연결되어 있으며, 이득제어기에 수신중간주파수발생기(204)가 연결되어 있다. 이 수신중간주파수발생기는 A단자회로와 B단자회로에 공통으로 연결되어 있다.
각 회로의 핵심회로는 다음과 같이 구성되어 있다. 수신중간주파수발생기에 제3증폭기(205, 205')가 연결되어 있다. 그리고, 제3증폭기에 제2표면탄성파필터(206, 206')가 연결되어 있고, 제2표면탄성파필터에 제4증폭기(207, 207')가 연결되어 있다. 제4증폭기에 제3표면탄성파필터(208, 208')가 연결되어 있다.
각 수신회로에서 출력부의 주변회로는 다음과 같이 구성되어 있다. 제3표면 탄성파필터에 이득제어기(AGC)(209, 209')가 연결되어 있고, 이득제어기에 I＆Q변조기(210, 210')가 연결되어 있다. A단자와 B단자의 각 I＆Q변조기에는 수신주파수발생기(211)가 공통으로 연결되어 있다. I＆Q변조기에는 기저대역회로(212, 212')가 연결되고, A단자와 B단자의 각 기저대역회로는 멀티플렉서(300)에 연결되어 있다. 이 출력부와 입력부의 주변회로는 필요에 따라 그 구조와 구성요소가 변경될 수 있다.
본 고안의 수신부가 포함된 수신회로의 동작원리는 다음과 같다. Rx단자에 인가된 신호는 대역통과필터(201, 201')에 의해 필요한 대역의 신호가 추출된다. 이 신호는 외부 안테나를 통해 수신된 신호이므로, 잡음이 대단히 많은 고주파신호(220, 220')이다. 대역통과필터에서 추출된 신호는 저잡음증폭기(LNA:Low Noise Amplifier)에 의해 잡음이 제거되고 증폭된다. 이 증폭된 신호는 수신중간주파수발생기에 의해 중간저주파신호(230, 230')로 변조된다. 이 중간저주파신호가 증폭된 후, SAW필터와 증폭기를 거치면서 신호가 더 선명해진다. 이 선명해진 신호가 I＆Q발생기를 거쳐 수신저주파신호(240, 240')로 변조된다. 이 수신저주파신호로 변조된 A단자와 B단자의 각각의 신호는 기저대역회로에서 대역별로 분리된 후, 멀티플렉서에 의해 다중화되어 출력된다.
본 고안의 송신부와 수신부가 포함된 변환회로는 종래와 달리 주파수변환회로와 섹터변환회로가 하나로 통합되어 있다. 따라서, 주파수의 변조가 3번에서 2번으로 줄어든다. 그러므로, 변환회로의 크기가 줄어든다는 잇점이 있다.
그리고, 주파수를 변조하는 중간주파수발생기가 종래보다 1개가 줄어들므로, 불필요한 주파수변환단의 사용이 줄어 잡음발생이 개선된다는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 송신 입력단자에서 인가된 I＆Q 기저대역 신호를 중간고주파 신호로 변조하는 송신측 입력부와;
    상기 I＆Q 변조기에서 인가되는 신호를 대역별로 통과시키는 송신측 제 1 대역통과필터(BPF), 상기 송신측 제 1 대역통과필터에서 통과된 상기 중간고주파신호를 증폭시키는 제 1 증폭기, 상기 제 1 증폭기에서 증폭된 신호의 잡음을 제거하는 제 1 표면탄성파필터(SAW filter), 상기 제 1 표면탄성파필터에서 잡음이 제거된 신호를 증폭시키는 제 2 증폭기로 구성된 송신부와;
    상기 송신부에서 증폭된 중간고주파 신호를 고주파 신호로 변조하여 송출하는 송신측 출력부로 이루어진 송신회로와;
    제 1, 제 2 수신입력단자에 각각 연결되어 상기 제 1, 제 2 수신입력단자에 수신되는 제 1 및 제 2 I＆Q 고주파 대역 신호를 제 1, 제 2 중간저주파 신호로 변조하는 제 1, 제 2 수신 입력부와;
    상기 제 1, 제 2 수신 입력부에서 출력되는 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 각각 증폭시키는 제 3, 제 4 증폭기, 상기 제 3, 제 4 증폭기에서 증폭된 제 1, 제 2 중간저주파 신호의 잡음을 제거하는 제 2, 제 3 표면탄성파필터, 상기 제 2, 제 3 표면탄성파필터에서 잡음이 제거된 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 각각 증폭시키는 제 5, 제 6 증폭기, 상기 제 5, 제 6 증폭기에서 증폭된 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호의 잡음을 제거하는 제 4, 제 5 표면탄성파필터로 구성된 제 1, 제 2 수신부와;
    상기 잡음이 제거된 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 다중화하여 출력하는 수신 출력부로 이루어진 수신회로를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 주파수 변환회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 송신측 입력부는 상기 송신 입력단자에서 인가된 I＆Q 기저대역 신호를 추출하는 I＆Q 기저대역 회로, 송신 중간주파수 신호를 발생시키는 송신 중간 주파수 발생기, 상기 I＆Q 기저대역 회로에서 출력되는 I＆Q 기저대역 신호와 상기 송신 중간주파수 신호를 중간고주파 신호로 변조하는 I＆Q 변조기로 구성됨을 특징으로 하는 주파수변환회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송신측 출력부는 상기 송신부에서 증폭된 중간고주파 신호를 고주파 신호로 변조하는 송신 입력단 신호 발생기, 상기 고주파 신호를 대역별로 통과시키는 송신측 제 2 대역통과필터, 상기 대역 통과한 고주파 신호를 송출하는 안테나로 구성됨을 특징으로 하는 주파수변환회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 수신 입력부는 상기 제 1, 제 2 수신입력단자에 각각 연결되어 상기 제 1, 제 2 수신입력단자에 수신되는 제 1 및 제 2 I＆Q 고주파 대역 신호를 대역별로 각각 통과시키는 제 1, 제 2 수신측 대역통과필터, 상기 제 1, 제 2 수신측 대역통과필터와 직렬연결되어 상기 제 1, 제 2 I＆Q 고주파 대역 신호에서 잡음을 제거하고 잡음을 제거한 상기 제 1, 제 2 고주파 대역신호를 증폭하는 제 7, 제 8 증폭기, 상기 제 7, 제 8 증폭기와 각각 직렬연결되며, 상기 제 1, 제 2 고주파 대역신호를 각각 자동이득제어기에서 각각 출력되는 제 1, 제 2 고주파 신호를 제 1, 제 2 중간저주파 신호로 변조하는 공통 수신 출력단 신호 발생기로 구성됨을 특징으로 하는 주파수변환회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 출력부는 상기 잡음이 제거된 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 각각 자동이득제어하여 출력하는 제 3, 제 4 자동이득제어기, 상기 자동이득제어된 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 제 1, 제 2 수신저주파 신호로 각각 변조하는 제 1, 제 2 I＆Q 변조기, 상기 제 1, 제 2 I＆Q 변조기에서 변조된 제 1, 제 2 수신저주파 신호를 대역별로 분리하는 제 1, 제 2 기저대역회로, 상기 대역별로 분리된 제 1, 제 2 수신저주파 신호를 다중화하여 출력하는 멀티플렉서(MUX)로 구성됨을 특징으로 하는 주파수변환회로.
  6. I＆Q 기저대역 신호를 중간고주파 신호로 변조하는 입력부와;
    상기 중간고주파 신호를 대역별로 통과시키는 대역통과필터(BPF)와, 상기 대역통과필터에서 통과된 상기 중간고주파신호를 증폭시키는 제 1 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 중간고주파 신호의 잡음을 제거하는 표면탄성파필터(SAW filter)와, 상기 표면탄성파필터에서 잡음이 제거된 중간고주파 신호를 증폭시키는 제 2 증폭기로 구성된 송신부와;
    상기 중간고주파 신호를 고주파 신호로 변조하여 송출하는 출력부로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수 변환회로.
  7. 제 1 및 제 2 I＆Q 고주파 대역 신호를 제 1, 제 2 중간저주파 신호로 변조하는 제 1, 제 2 입력부와;
    상기 제 1, 제 2 입력부에서 출력되는 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 각각 증폭시키는 제 1, 제 2 증폭기, 상기 제 1, 제 2 증폭기에서 증폭된 제 1, 제 2 중간저주파 신호의 잡음을 제거하는 제 1, 제 2 표면탄성파필터, 상기 제 1, 제 2 표면탄성파필터에서 잡음이 제거된 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 각각 증폭시키는 제 3, 제 4 증폭기, 상기 제 3, 제 4 증폭기에서 증폭된 상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호의 잡음을 제거하는 제 3, 제 4 표면탄성파필터로 구성된 제 1, 제 2 수신부와;
    상기 제 1, 제 2 중간저주파 신호를 다중화하여 출력하는 출력부로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수 변환회로.
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