KR200253162Y1 - Vector Modulator - Google Patents
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Abstract
본 고안은 벡터 변조기에 관한 것으로, 소정의 입력신호를 서로 위상이 90°차이가 나는 I신호와 Q신호로 분리하는 제 1 신호분리부와, 상기 신호분리부에서 출력된 I신호와 Q신호를 각각 90°의 위상차를 가진 I신호, j신호, q신호, r신호로 분리하는 제 2 신호분리부와, 상기 제 2 신호분리부에서 출력된 I신호와 q신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 입력신호의 벡터의 x축방향을 조절하는 제 1 스위치포트와, 상기 j신호와 r신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 입력신호의 벡터의 y축방향을 조절하는 제 2 스위치포트와, 상기 위상조절부에서 조절된 신호의 감쇠값을 조절하는 제 3 스위치포트와, 그리고, 상기 위상조절부에서 출력된 신호의 구적연산된 부분의 감쇠값을 조절하는 제 4 스위치포트로 구성되는 위상선택부와, 상기 위상선택부에서 선택된 신호의 크기를 조절하는 위상조절부와, 상기 위상조절부에서 조절된 신호를 합성하는 위상합성부로 구성되어 종래의 벡터 변조기에 비해 어떤 신호라도 빠르게 원하는 벡터로 변환할 수 있으며, 벡터의 변환 시에 발생하는 신호지연 및 위상의 비선형적인 특성이 감소하는 효과가 있다.The present invention relates to a vector modulator, comprising: a first signal separator for separating a predetermined input signal into an I signal and a Q signal having a phase difference of 90 ° from each other, and an I signal and a Q signal output from the signal separator; A second signal separation unit for separating the I signal, the j signal, the q signal, and the r signal each having a phase difference of 90 °, and the input signal by selecting any one of the I signal and the q signal output from the second signal separation unit; A first switch port for adjusting the x-axis direction of the vector of the signal, a second switch port for adjusting the y-axis direction of the vector of the input signal by selecting any one of the j signal and the r signal, and the phase adjusting unit A phase selector comprising: a third switch port for adjusting the attenuation value of the signal adjusted in step 2; and a fourth switch port for adjusting the attenuation value of the quadrature calculated portion of the signal output from the phase adjuster; Of the signal selected by the phase selector It is composed of a phase adjusting unit for adjusting the size and a phase synthesizer for synthesizing the signal adjusted by the phase adjusting unit can convert any signal into a desired vector faster than the conventional vector modulator, The nonlinear characteristics of signal delay and phase are reduced.
Description
본 고안은 벡터 변조기에 관한 것으로, 증폭기의 비선형성에 의한 신호의 왜곡을 최소화할 수 있는 벡터 변조기에 관한 것이다.The present invention relates to a vector modulator, and more particularly, to a vector modulator capable of minimizing distortion of a signal due to nonlinearity of an amplifier.
일반적으로 피드포워드(feed-forward) 방식 및 프리디스토션(predistortion) 방식을 이용하여 증폭기를 제작할 경우, 증폭기의 비선형성에 의해 신호의 왜곡 성분이 발생하고, 이 왜곡 성분을 제거하기 위해 왜곡 성분과 역위상의 신호를 발생해야 한다. 이 경우, 정확한 신호의 크기 및 위상이 개선되어져야 하므로, 벡터 변조기를 사용하여 역위상의 신호를 발생시킨다.In general, when an amplifier is manufactured using a feed-forward method and a predistortion method, a distortion component of a signal is generated by nonlinearity of the amplifier, and a distortion component and an antiphase may be removed to remove the distortion component. Should generate a signal of. In this case, since the magnitude and phase of the correct signal must be improved, a vector modulator is used to generate an antiphase signal.
종래의 벡터 변조기는 신호의 위상(phase) 성분을 변화시키는 위상쉬프터(phase shifter)와, 신호의 크기를 변화시키는 가변감쇠기(variable attenuator)로 구성되어 있다. A1은 버랙터(Varactor) 다이오드를 이용하여 위상을 조정하고, A2는 핀 다이오드(pin diode)를 이용하여 신호의 크기를 조정하였다. A3는 A1, A2를 제어하기 위한 전류성분을 발생시키는 부분이다.A conventional vector modulator is composed of a phase shifter for changing a phase component of a signal and a variable attenuator for changing a magnitude of a signal. A1 adjusts the phase using a varactor diode, and A2 adjusts the size of a signal using a pin diode. A3 is a portion that generates a current component for controlling A1 and A2.
도 1은 종래의 벡터 변조기를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a conventional vector modulator.
종래의 벡터 변조기는 신호의 벡터를 변환시키기 위해서 A1의 위상과 A2의 감쇠 성분을 조정하였다. A1에 사용되는 버랙터 다이오드는 역방향으로 인가되는 전압에 따라 커패시턴스가 변하는 성질이 있고, A2의 핀 다이오드는 순방향으로 인가되는 전류에 따라 저항값이 변하는 성질이 있다. 종래의 벡터 변조기는 이러한 버랙터 다이오드의 성질과 핀 다이오드의 성질을 이용하여 A3에 의해 전류값을 적당하게 변화시켜 입력신호의 벡터를 조정하였다.Conventional vector modulators adjust the phase of A1 and the attenuation component of A2 to convert a vector of signals. The varactor diode used in A1 has the property that the capacitance changes according to the voltage applied in the reverse direction, and the pin diode of A2 has the property that the resistance value changes according to the current applied in the forward direction. The conventional vector modulator adjusts the vector of the input signal by appropriately changing the current value by A3 using the properties of the varactor diode and the pin diode.
만약, 입력신호가 R(x)∠Θ 라면, A1의 출력은 위상쉬프터를 거쳐 출력되므로, Θ성분만큼 위상이 변하여 R(x)∠(Θ+θ)이 된다. A2 블록을 지나면 신호는 감쇠되어 A×R(x)/√2∠(Θ+θ)인 신호가 발생된다. 이 때, A1의 θ성분과 A2의 A성분은 A3에서 제어한다. 종래의 벡터 변조기는 이러한 방법으로 신호의 벡터성분을 변경했었다.If the input signal is R (x) ∠Θ, since the output of A1 is output through the phase shifter, the phase is changed by the Θ component to be R (x) ∠ (Θ + θ). After passing the A2 block, the signal is attenuated to generate a signal of A × R (x) / √2∠ (Θ + θ). At this time, the θ component of A1 and the A component of A2 are controlled by A3. Conventional vector modulators have modified the vector components of the signal in this way.
그러나, 종래의 벡터 변조기는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional vector modulator has the following problems.
상술한 바와 같이 종래의 벡터 변조기는 위상쉬프터와 감쇠기로 나뉘어 구성되는데, 위상쉬프터는 주로 버랙터 다이오드로 구성되므로, 벡터의 위상을 변화시킬 수 있는 범위가 120°정도로 한정된다. 따라서, 종래의 벡터 변조기가 360° 모든 방향으로 벡터의 위상을 변화시키려면, 여러 개의 위상쉬프터가 설치되어야 한다.As described above, the conventional vector modulator is divided into a phase shifter and an attenuator. Since the phase shifter is mainly composed of varactor diodes, the range capable of changing the phase of the vector is limited to about 120 °. Thus, in order for the conventional vector modulator to change the phase of the vector in all directions of 360 °, several phase shifters must be provided.
그 결과, 종래의 벡터 변조기는 제조 단가가 높아지고 여러 개의 위상쉬프터가 설치될 공간이 많이 확보되어야 하는 문제점이 발생한다.As a result, the conventional vector modulator has a problem in that the manufacturing cost increases and a lot of space for installing a plurality of phase shifters is secured.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 인덕터 성분을 이용한 벡터 변조기가 제안되었지만 인덕터 성분을 이용한 벡터 변조기는 위상의 선형이 감소하며, 신호가 지연되는 문제점이 있다. 게다가 버랙터 다이오드를 이용한 위상쉬프터는 상호변조(intermodulation)의 성능이 좋지 않으며, 크기와 위상의 성분만을 이용하여 신호의 벡터를 조정할 수 없는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a vector modulator using an inductor component has been proposed, but a vector modulator using an inductor component has a problem that the linearity of a phase is reduced and a signal is delayed. In addition, the phase shifter using the varactor diode has a poor intermodulation performance, and there is a problem in that the vector of the signal cannot be adjusted using only the magnitude and phase components.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 위상의 비선형성을 제거하여 벡터를 정확하게 변경하며, 위상쉬프터의 사용이 최소화된 위상 변조기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve this problem, and to provide a phase modulator that accurately changes the vector by eliminating the nonlinearity of the phase, and minimizes the use of the phase shifter.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 벡터 변조기는, 소정의 입력신호를 서로 위상이 90° 차이가 나는 I신호와 Q신호로 분리하는 제 1 신호분리부와, 상기 신호분리부에서 출력된 I신호와 Q신호를 각각 90°의 위상차를 가진 I신호, j신호, q신호, r신호로 분리하는 제 2 신호분리부와, 상기 제 2 신호분리부에서 출력된 I신호와 q신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 입력신호의 벡터의 x축방향을 조절하는 제 1 스위치포트와, 상기 j신호와 r신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 입력신호의 벡터의 y축방향을 조절하는 제 2 스위치포트와, 상기 위상조절부에서 조절된 신호의 감쇠값을 조절하는 제 3 스위치포트와, 그리고, 상기 위상조절부에서 출력된 신호의 구적연산된 부분의 감쇠값을 조절하는 제 4 스위치포트로 구성되는 위상선택부와, 상기 위상선택부에서 선택된 신호의 크기를 조절하는 위상조절부와, 상기 위상조절부에서 조절된 신호를 합성하는 위상합성부를 포함하여 구성된다.The vector modulator of the present invention for achieving the above object comprises: a first signal separation unit for separating a predetermined input signal into an I signal and a Q signal having a phase difference of 90 ° from each other, and an I signal output from the signal separation unit; And a second signal separation unit for separating the and Q signals into an I signal, a j signal, a q signal, and an r signal having a phase difference of 90 °, respectively, and one of the I and q signals output from the second signal separation unit. A first switch port for selecting and adjusting the x-axis direction of the vector of the input signal, a second switch port for selecting one of the j signal and the r signal to adjust the y-axis direction of the vector of the input signal; A third switch port configured to adjust the attenuation value of the signal adjusted by the phase controller, and a fourth switch port configured to adjust the attenuation value of the quadrature calculated part of the signal output from the phase controller. In the phase selector It comprises a phase adjuster for adjusting the magnitude of the selected signal, and a phase synthesizer for synthesizing the signal adjusted by the phase adjuster.
도 1은 종래의 벡터 변조기의 구조를 개략적으로 도시한 회로도.1 is a circuit diagram schematically showing the structure of a conventional vector modulator.
도 2는 상기 도 1에 의해 변조된 벡터의 변화를 도시한 도면.2 is a diagram showing the change of the vector modulated by FIG.
도 3은 본 고안의 벡터 변조기의 구조를 개략적으로 도시한 회로도.3 is a circuit diagram schematically showing the structure of the vector modulator of the present invention.
도 4는 상기 도 3에 의해 변조된 벡터의 변화를 도시한 도면.4 shows the change of the vector modulated by FIG. 3;
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 제 1 신호분리부 200 : 제 2 신호분리부100: first signal separator 200: second signal separator
300 : 위상선택부 400 : 위상조절부300: phase selector 400: phase adjuster
500 : 신호합성부500: signal synthesis unit
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 작용효과를 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration and effect of the present invention.
도 3은 본 고안에 의한 벡터 변조기를 나타내는 것으로 소정의 입력 신호를 서로 위상이 90°차리가 나는 I신호와 Q신호로 분리하는 제 1 신호분리부(100)와, 신호분리부에서 출력된 I신호와 Q신호를 각각 90°의 위상차를 가진 I신호, j신호, q신호, r신호로 분리하는 제 2 신호분리부(200)와, 제 2 신호분리부(200)에서 출력된 I신호, j신호, q신호, r신호를 선택하는 위상선택부(300)와, 위상선택부(300)에서 선택된 신호의 크기를 조절하는 위상조절부(400)와, 위상조절부(400)에서 조절된 신호를 합성하는 위상합성부(500)를 포함하여 구성된다.3 shows a vector modulator according to the present invention, and a first signal separation unit 100 for separating a predetermined input signal into an I signal and a Q signal having a phase difference of 90 ° from each other, and an I output from the signal separation unit. A second signal separation unit 200 for separating the signal and the Q signal into phase I signals having a phase difference of 90 °, j signal, q signal, and r signal, and an I signal output from the second signal separation unit 200; a phase selector 300 for selecting j, q, and r signals, a phase adjuster 400 for adjusting the magnitude of the signal selected by the phase selector 300, and a phase adjuster 400 And a phase synthesizer 500 for synthesizing the signals.
상기 제 1 신호분리부(100)는 입력신호를 90°의 위상차가 있는 I신호와 Q신호로 분리하는 90°하이브리드 커플러와, 상기 I신호와 Q신호를 180°의 위상차를 가지도록 변환하는 90°전송라인으로 구성되어 있다.The first signal separation unit 100 includes a 90 ° hybrid coupler for separating an input signal into an I signal having a phase difference of 90 ° and a Q signal, and a 90 converting the I signal and Q signal to have a phase difference of 180 °. It consists of transmission line.
또, 제 2 신호분리부(200)는 I신호를 I신호, j신호로 분리하는 90°하이브리드 커플러와, Q신호를 q신호, r신호로 분리하는 90°하이브리드 커플러로 구성된다.The second signal separator 200 includes a 90 ° hybrid coupler that separates the I signal into an I signal and a j signal, and a 90 ° hybrid coupler that separates the Q signal into a q signal and an r signal.
위상선택부(300)는 입력신호 벡터의 x축방향을 조절하는 제 1 스위치포트와, y축방향으로 조절하는 제 2 스위치포트, 위상조절부(400)에서 조절된 신호의 감쇠값을 조절하는 제 3 스위치포트, 그리고 위상조절부(400)에서 출력된 신호의 구적연산된 부분의 감쇠값을 조절하는 제 4 스위치포트로 구성되어, 신호의 위상을 선택하도록 제어하고, 핀 다이오드에 인가되는 전류의 양을 조절한다. 위상조절부(400)는 B2에서 선택된 신호의 위상을 핀 다이오드에 의해 미세하게 조절하며, 크기를 변화시킨다. 또, 신호 합성부(500)는 동상결합기(In-phase combiner)로 구성되어 신호를 합성한다.The phase selector 300 adjusts the first switch port for adjusting the x-axis direction of the input signal vector, the second switch port for adjusting the y-axis direction, and the attenuation value of the signal adjusted by the phase adjuster 400. The third switch port, and the fourth switch port for adjusting the attenuation value of the quadrature calculated portion of the signal output from the phase adjuster 400, and controls to select the phase of the signal, the current applied to the pin diode Adjust the amount of. The phase adjuster 400 finely adjusts the phase of the signal selected in B2 by the pin diode and changes the magnitude. In addition, the signal combiner 500 is composed of an in-phase combiner to synthesize a signal.
상기와 같이 구성된 본 고안의 동작원리는 다음과 같다.The operating principle of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 제 1 신호분리부(100)에 설치된 90°하이브리드 커플러에 의해 입력신호가 I신호와 Q신호로 분리되고, 구적연산(Quadrature) 부분에 설치된 90°전송 라인에 의해 I신호와 Q신호의 위상차가 180°로 된다. 따라서, 제 1 신호분리부(100)에 입력된 신호는 서로 180°의 위상차를 가진 두 개의 신호로 변환되어 출력된다.First, the input signal is separated into an I signal and a Q signal by a 90 ° hybrid coupler installed in the first signal separation unit 100, and the I and Q signals are separated by a 90 ° transmission line provided in the quadrature part. The phase difference becomes 180 degrees. Therefore, the signals input to the first signal separator 100 are converted into two signals having a phase difference of 180 ° and outputted.
제 1 신호분리부(100)에 의해 출력된 두 개의 신호는 제 2 신호분리부(200)에 설치된 90°하이브리드 커플러에 의해 각각 0°, 90°, 180°, 270°의 위상차를 가진 신호로 다시 분리된다. 이러한 신호는 도 4에 도시된 것과 같이 각 사분면의 기준으로 정해지므로, 360°어느 위치라도 옮겨질 수 있다.The two signals output by the first signal separation unit 100 are signals having phase differences of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, respectively, by a 90 ° hybrid coupler installed in the second signal separation unit 200. It is separated again. Since this signal is determined on the basis of each quadrant as shown in Fig. 4, it can be shifted at any 360 ° position.
위상선택부(300)는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 스위치포트로 구성되어 있는데, 제 1 스위치포트는 0°와 180°의 두 위상 중에 하나를 선택하도록 되어 있으며, 제 2 스위치포트는 90°와 270°위상 중에 하나의 위상을 선택하도록 스위치 신호를 인가한다. 만약, 우리가 원하는 신호의 벡터가 3 사분면인 경우, 제 1 스위치포트는 180°신호를 출력하고, 제 2 스위치포트는 270°신호를 출력하여 벡터가 3사분면으로 이동하게 조절한다. 따라서, 도 4 에 도시된 것과 같이 입력신호의 벡터의 x축과 y축의 값을 조절하고, 그 감쇠값을 조절함으로써, 본 고안은 벡터의 방향을 임의로 조절할 수 있다.The phase selector 300 is composed of first, second, third, and fourth switch ports. The first switch port is configured to select one of two phases of 0 ° and 180 °, and the second switch port. Applies a switch signal to select one of the 90 ° and 270 ° phases. If the vector of the desired signal is three quadrants, the first switch port outputs a 180 ° signal, and the second switch port outputs a 270 ° signal to adjust the vector to move to the third quadrant. Therefore, as shown in FIG. 4, the present invention can arbitrarily adjust the direction of the vector by adjusting the values of the x and y axes of the vector of the input signal and adjusting the attenuation values.
그리고, 제 3 스위치포트는 위상조절부(400)에서 출력된 신호의 동상(in-phase) 부분에 전류를 인가하여, 신호의 감쇠값을 조절하며, 제 4 스위치포트는 구적연산 부분의 감쇠값을 조절한다. 이 때, 제 3, 제 4 스위치포트는 전류값을 제어하여 벡터의 방향을 미세하게 조정한다.The third switch port applies a current to an in-phase portion of the signal output from the phase adjusting unit 400 to adjust the attenuation value of the signal, and the fourth switch port attenuation value of the quadrature calculation portion. Adjust At this time, the third and fourth switch ports finely adjust the direction of the vector by controlling the current value.
본 고안에 의한 벡터 변조기는 종래의 벡터 변조기에 비해 어떤 신호라도 빠르게 원하는 벡터로 변환할 수 있으며, 벡터의 변환 시에 발생하는 신호지연 및 위상의 비선형적인 특성이 감소한다. 또 본 고안은 종래의 벡터 변조기에 비해 위상쉬프터의 사용을 줄일 수 있으므로, 제조 단가가 낮아지는 효과가 크다.The vector modulator according to the present invention can convert any signal into a desired vector faster than the conventional vector modulator, and the nonlinear characteristics of the signal delay and the phase generated during the conversion of the vector are reduced. In addition, the present invention can reduce the use of the phase shifter compared to the conventional vector modulator, the manufacturing cost is large effect.
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