KR200279441Y1

KR200279441Y1 - 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터

Info

Publication number: KR200279441Y1
Application number: KR2020020007548U
Authority: KR
Inventors: 이돈신
Original assignee: (주)하이게인안테나
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2002-06-24

Abstract

본 고안은 위성방송 수신기의 저잡음 컨버터(LNB: Low Noise Blockdown converter)에 관한 것으로서, 본 고안의 컨버터는 안테나를 통해 수신된 무선주파수대 신호에서 N개의 사용대역과 N-1개의 불요주파수대가 존재할 경우에, 수신된 무선주파수대 신호에서 불요파를 억제하기 위한 불요파제거필터; 불요파제거필터의 출력을 저잡음으로 증폭하기 위한 저잡음 증폭기; 불요파가 제거된 저잡음증폭기의 출력을 N개로 분배하기 위한 대역 분배기; 소정의 국부발진신호를 발생하는 N개의 국부발진기; 대역 분배기에서 분배된 신호와 국부발진신호를 혼합하는 N개의 혼합기; 혼합기의 출력에서 원하는 중간주파수 대역만을 통과시키기 위한 N개의 중간주파 대역통과필터; 중간주파 대역통과필터의 출력을 증폭하기 위한 N개의 중간주파 증폭기; 및 중간주파 증폭기의 출력을 합성하기 위한 대역 합성기를 구비하여 초기 안테나에 입력된 주파수 대역폭에서 사용하지 않는 주파수 대역폭만큼 축소하여 기존의 협대역 수신기로도 광대역의 위성방송신호를 수신할 수 있게 하는 잇점이 있다

Description

주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터{ Frequency Band Convertable Low Noise Blockdown Converter }

본 고안은 위성방송 수신기의 저잡음 컨버터(LNB: Low Noise Blockdown converter)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불요주파수대를 제거하여 셋탑박스로 출력되는 주파수대역을 축소시킬 수 있는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터(LNB)에 관한 것이다.

일반적으로, 위성방송은 적도 상공 약 3만 6천 키로미터의 궤도에 쏴올린 방송위성(BS: Broadcasting Satellite)을 이용해 텔레비젼 방송이나 PCM방송을 하는 것으로서, 우리나라의 경우 무궁화 3호 위성이 성공적으로 발사된 후 점차 관심이 높아지고 있는 분야이다. 무궁화 3호 위성에는 다수의 통신용 중계기와 6기의 방송용 중계기를 포함하고 있으며, 위성방송 다운링크의 주파수대는 Ku 밴드로서 대략 11.7~12.2GHz이다.

이러한 위성방송을 수신하기 위해서는 위성방송 수신용 안테나와 컨버터(LNB), 셋탑박스(BS튜너) 등 위성방송 수신설비를 필요로 하는데, 기존의 셋탑박스 등은 수신할 수 있는 주파수대역이 500MHz나 1500MHz 등으로 한정되어 있으므로 이보다 광대역의 위성방송은 수신할 수 없는 문제점이 있었다. 즉, 현재 운영중인 위성방송 주파수 대역폭은 위성에서 500MHz( 또는 1500MHz)이지만, 경우에 따라 250MHz 대역 3개 밴드일 경우에는 전체대역이 750MHz(또는 1750MHz)로 광대역화되어 수신이 불가능하게 된다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 위성으로부터 전송된 수신주파수대에서 사용하지 않은 주파수대(불요주파수대)를 제거한 후 수신 가능한 주파수대역으로 변환하여 협대역의 위성방송 수신설비로도 광대역의 위성방송을 수신할 수 있게 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 위성방송 수신기의 구성을 도시한 개략도,

도 2는 본 고안에 따른 2밴드 형 저잡음 컨버터의 구성을 도시한 블럭도,

도 3은 도 2에 도시된 불요주파수 제거 필터의 특성도,

도 4는 도 2에 도시된 출력 주파수 특성도,

도 5는 본 고안에 따른 멀티밴드 형 저잡음 컨버터의 구성을 도시한 블럭도,

도 6은 도 5에 도시된 불요주파수 제거 필터의 특성도,

도 7은 도 5에 도시된 출력 주파수 특성도.

☞ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명☜

502: 불요파제거필터 504: 저잡음 증폭기

506: 대역 분배기 508a~508n: 국부발진기

510a~510n: 혼합기 512a~512n: 중간주파 대역통과필터

514a~514n: 중간주파증폭기 516: 대역 합성기

518: 대역통과필터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 장치는, 위성방송 안테나를 통해 수신된 무선주파수대 신호에서 N개의 사용대역과 N-1개의 불요주파수대가 존재할 경우에 N-1개의 불요주파수 대역폭만큼 대역폭을 감소시켜 중간주파수(IF)신호로 변환하는 저잡음 컨버터에 있어서, 상기 수신된 무선주파수대 신호에서 불요파를 억제하기 위한 불요파제거필터; 상기 불요파제거필터의 출력을 저잡음으로 증폭하기 위한 저잡음 증폭기; 상기 불요파가 제거된 저잡음증폭기의 출력을 N개로 분배하기 위한 대역 분배기; 소정의 국부발진신호를 발생하는 N개의 국부발진기; 상기 대역 분배기에서 분배된 신호와 상기 국부발진신호를 혼합하는 N개의 혼합기; 상기 혼합기의 출력에서 원하는 중간주파수 대역만을 통과시키기 위한 N개의 중간주파 대역통과필터; 상기 중간주파 대역통과필터의 출력을 증폭하기 위한 N개의 중간주파 증폭기; 및 상기 중간주파 증폭기의 출력을 합성하기 위한 대역 합성기를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안이 적용될 수 있는 일반적인 위성방송 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.

위성방송 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 방송 프로그램을 위성으로 전송하기 위한 지상국(102)과, 방송위성(110), 위성방송 수신설비(120)로 구성되고, 위성방송 수신설비(120)는 방송위성(110)으로부터 위성방송신호를 수신하기 위한 위성방송 안테나(122), 위성방송 안테나(122)에서 수신된 RF신호를 저잡음으로 증폭하여 IF로 변환하는 컨버터(LNB: 124), 컨버터(124)를 통해 수신된 IF신호에서 위성방송 프로그램을 수신하는 셋탑박스(BS튜너:126), 및 일반 텔레비젼(128)으로 이루어진다.

위성방송에 사용되는 주파수대는 지상국(102)으로부터 방송위성(110)으로 송신하는 업링크 주파수대와 방송위성(110)에서 개별 시청자에게 송신하는 다운링크 주파수대로 구분하여 할당되는데, 다운링크의 주파수대는 C 밴드와 Ku밴드 등이 할당되어 사용된다. 통상적으로, C밴드 LNB는 3.7GHz ~ 4.2GHz의 주파수를 수신하여 약 950~1450 MHz의 중간주파수(IF) 대역으로 변환하여 출력하고, Ku밴드 LNB는 10.95~11.7GHz의 주파수를 수신하여 950~1700MHz의 중간주파수(IF) 대역으로 변환하여 출력한다. 즉, 할당된 위성방송 주파수대에서 실제 방송에 사용되는 10.95~11.2 GHz의 제1 밴드와, 11.45~11.7GHz의 제2 밴드 사이에 11.2~11.45GHz의 사용하지 않은 주파수 대역이 있음에도 불구하고, 종래에는 10.95~11.7GHz의 주파수를 950~1700MHz로 변환하여 주파수 대역이 750MHz이므로, 500MHz 대역의 셋탑박스(126)로는 수신이 어려운 문제점이 있었으나 본 고안의 저잡음 컨버터(LNB:124)는 수신된 주파수에서 불요 주파수대역을 제거한 후 대역을 축소하여 500MHz 대역의 셋탑박스(126)로도 수신할 수 있게 하는 것이다.

도 1을 참조하면, 안테나(122)는 파라볼라 안테나로서 위성을 행해 옥외에 고정 설치되고, 컨버터(124)는 안테나(122)에 부착되어 수 GHz대의 무선주파신호를 대략 1GHz의 IF신호로 변환하고 이 IF신호를 동축케이블을 통해 옥내의 셋탑박스(126)로 전달한다. 셋탑박스(126)는 BS튜너라고도 하며, 사용자의 조작에 따라 원하는 방송채널을 선택하여 복조한 후 비디오신호와 오디오신호를 재생하여 일반 텔레비젼(128)을 통해 시청할 수 있게 한다.

이와 같은 본 고안의 저잡음 컨버터(124)는 수신하고자 하는 위성방송 주파수대와 그 사이에 포함된 불요주파수대에 따라 매우 다양하게 구현될 수 있으나 10.95~11.7GHz의 위성방송 수신 주파수대에서 11.2~11.45GHz의 불요 주파수 대역이 있을 경우(제1 실시예)와, 이를 일반화하여 수신 주파수대에 N개의 사용(서비스) 주파수대와 N-1개의 불요 주파수대가 있을 경우(제2 실시예)를 예로 들어 설명한다.

제 1 실시예(2밴드 저잡음 컨버터)

도 2는 본 고안에 따른 2밴드 저잡음 컨버터의 구성을 도시한 블럭도이다.

본 고안에 따른 저잡음 컨버터(124)는 도 2에 도시된 바와 같이, 불요파제거필터(202), 저잡음 증폭기(LNA: 204), 대역 분배기(206), 제1 밴드 국부발진기(208a), 제1 밴드 혼합기(210a), 제1 밴드 중간주파 대역통과필터(212a: IF BPF), 제1 밴드 중간주파증폭기(214a), 제2 밴드 국부발진기(208b), 제2 밴드 혼합기(210b), 제2 밴드 중간주파 대역통과필터(212b:IF BPF), 제2 밴드 중간주파증폭기(214b), 대역 합성기(216), 대역통과필터(BPF:218)로 구성되어 위성방송 안테나(122)를 통해 수신된 10.95~11.7GHz (대역폭: 750MHz)의 신호를 940~1450MHz(대역폭: 500MHz)의 중간주파수(IF)신호로 저잡음 증폭 및 대역축소한 후 셋탑박스(126)측으로 전송한다.

도 2를 참조하면, 불요파 제거필터(202)는 위성방송 안테나(122)를 통해 수신된 신호에서 불요파를 제거하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 특성 그래프에서와 같이 안테나를 통해 수신된 무선주파신호에서 불요주파수 대역이 제거된 신호를 출력한다.

도 3을 참조하면, 종축은 진폭(Amplitude)을 나타내고, 횡축은 주파수(단위 GHz)를 나타낸다. 도시된 그래프에 따르면, 10.95GHz~11.7GHz대역에 이르는 무선주파 수신신호에서 불요주파수대역인 11.2~11.45GHz 대역의 신호가 억제된 것을 알 수 있다.

저잡음 증폭기(LNA:204)는 불요파 제거필터(202)의 출력을 저잡음으로 증폭하고, 대역 분배기(206)는 불요파가 제거된 수신신호를 2개의 밴드로 분배한다. 여기서, 제1 밴드의 주파수는 10.95~11.2 GHz이고, 제2 밴드의 주파수는 11.45~11.7GHz이다.

제1 밴드 국부발진기(208a)는 소정 주파수(10GHz)의 제1 국부발진신호를 발생하고, 제1밴드 혼합기(210a)는 대역 분배기(206)에서 분배된 제1 밴드 신호(10.95~11.2GHz)와 제1밴드 국부발진기의 국부발진신호(10GHz)를 혼합하여 합과 차의 주파수대를 출력한다. 제1 밴드 중간주파 대역통과필터(212a)는 혼합기(210a)의 합과 차의 주파수대 신호에서 차의 주파수대인 중간주파수 대역(950~1200MHz)의 신호를 선택하여 출력하고, 제1 밴드 중간주파 증폭기(214a)는 이 제1 대역 중간주파(950~1200MHz) 신호를 증폭한다.

유사한 방식으로, 제2 밴드 국부발진기(208b)는 소정 주파수(10.25GHz)의 제2 국부발진신호를 발생하고, 제2 밴드 혼합기(210b)는 대역 분배기(206)에서 분배된 제2 밴드 신호(11.45~11.7GHz)와 제2 밴드 국부발진기(208b)의 국부발진신호(10.25GHz)를 혼합하여 합과 차의 주파수대를 출력한다. 제2 밴드 중간주파 대역통과필터(212b)는 혼합기(210b)의 합과 차신호에서 차 주파수인 중간주파수 대역의 신호(1200~1450MHz)를 선택하여 출력하고, 제2 밴드 중간주파 증폭기(214b)는 이 제2대역 중간주파신호(1200~1450MHz)를 증폭한다.

그리고 대역 합성기(216)는 제1 밴드 중간주파증폭기(214a)가 출력하는 주파수신호(950~1200MHz)와 제2 밴드 중간주파증폭기(214b)가 출력하는 주파수신호(1200~1450MHz)를 합성하여 도 4에 도시된 바와 같이, 연속되고 수신 주파수대역에서 불요파주파수 대역폭이 제거된 중간주파수신호(950~1450MHz)를 출력한다.

도 4를 참조하면, 종축은 진폭(Amplitude)을 나타내고, 횡축은 주파수(단위MHz)를 나타낸다. 도시된 그래프에 따르면 10.95GHz~11.7GHz에 이르는 750MHz 대역의 무선주파 수신신호가 불요주파수 대역폭(250MHz)만큼 대역폭이 줄어든 500MHz대역폭을 갖는 950MHz~1450MHz의 중간주파신호로 변환된 것을 알 수 있다.

이와 같이 합성된 중간주파대역신호(950MHz~1450MHz)는 다시 대역통과필터(BPF:218)에서 잡음이 제거된 후 셋탑박스(126)측으로 출력된다.

제 2 실시예( N밴드 저잡음 컨버터)

도 5는 본 고안에 따른 N밴드형 저잡음 컨버터의 구성을 도시한 블럭도로서, N밴드형 저잡음 컨버터(124)는 불요파제거필터(502), 저잡음증폭기(504), 대역 분배기(506), 제1 내지 N 밴드 국부발진기(508a~508n), 제1 내지 N 밴드 혼합기(510a~510n), 제1 내지 N 밴드 중간주파 대역통과필터(512a~512n), 제1 내지 N밴드 중간주파증폭기(512a~512n), 대역 합성기(516), 대역통과필터(518)로 구성되어 위성방송 수신 주파수에서 N개의 연속된 사용(서비스) 주파수대역 사이에 N-1개의 불요주파수대가 존재할 경우에 불요주파수 대역폭의 합만큼 대역폭이 축소된 중간주파수(IF) 신호를 출력한다.

도 5를 참조하면, 불요파 제거필터(502)는 위성방송 안테나(122)를 통해 수신된 신호에서 불요파를 제거하기 위한 것으로, 안테나(122)를 통해 수신된 전체 주파수 대역에서 N개의 방송 주파수대역을 수신함과 아울러 각 사용(서비스) 주파수대 사이에 있는 N-1개의 불요주파수대의 신호는 억제하여 출력한다.

저잡음 증폭기(504)는 불요파 제거필터(502)의 출력을 저잡음으로 증폭하고,대역 분배기(506)는 불요파가 제거된 수신신호를 N개의 밴드로 분배한다.

제1 내지 N밴드 국부발진기(508a~508n)는 해당 국부발진신호를 발생하고, 제1 내지 N밴드 혼합기(510a~510n)는 대역 분배기(506)에서 분배된 제1 내지 N 밴드 신호와 해당 국부발진신호를 각각 혼합하여 합과 차의 주파수대를 출력한다. 제1 내지 N밴드 중간주파 대역통과필터(512a~512n)는 각 혼합기의 합과 차신호에서 해당 중간주파수 대역의 신호를 선택하여 출력하고, 제1 내지 N 밴드 중간주파 증폭기(514a~514n)는 해당 중간주파수신호를 각각 증폭한다.

그리고 대역 합성기(516)는 제1 내지 N 밴드 중간주파증폭기(514a~514n)가 출력하는 주파수신호를 합성하여 연속되고 수신 주파수대역에서 불요파주파수대역이 제거된 중간주파수신호를 출력한다.

도 6과 도 7은 도 5와 같은 구성에서 3개의 사용(서비스) 주파수대역(B1~B3)과 2개의 불요파대역(b1,b2)이 존재할 경우, 즉, 10.95~12.7GHz의 위성방송 수신 주파수대에서 10.95~11.2GHz(B1), 11.45~11.7GHz(B2), 12.2~12.7GHz(B3)의 사용 주파수대역과, 11.2~11.45GHz(b1)와 11.7GHz~12.2GHz(b2)의 불요 주파수 대역이 있을 경우의 특성 그래프이다.

도 6을 참조하면, 종축은 진폭(Amplitude)을 나타내고, 횡축은 주파수(단위 GHz)를 나타낸다. 도시된 그래프에 따르면 10.95GHz~12.7GHz대역에 이르는 무선주파 수신신호에서 10.95~11.2GHz(B1), 11.45~11.7GHz(B2), 12.2~12.7GHz(B3)의 사용 주파수대역은 그대로 통과되나 11.2~11.45GHz(b1)와 11.7GHz~12.2GHz(b2)의 불요 주파수 대역은 불요파제거필터(502)에서 크게 억제된 것을 알 수 있다.

도 7을 참조하면, 종축은 진폭(Amplitude)을 나타내고, 횡축은 주파수(단위 MHz)를 나타낸다. 도시된 그래프에 따르면, 10.95GHz~12.7GHz에 이르는 1750MHz 대역의 무선주파 수신신호가 불요주파수 대역폭(b1+b2=750MHz)만큼 대역폭이 줄어든 1000MHz대역폭을 갖는 950MHz~1950MHz의 중간주파신호로 변환된 것을 알 수 있다.

이상의 실시예에서는 Ku밴드에 대해서 예로 들어 설명하였으나 본 고안은 실시예의 주파수대에 한정되지 않고, 통신 가능한 전 무선 주파수대역 예컨대, VHF, UHF, L, S, C, Ku, Ka 등에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 위성방송 수신안테나로 수신된 모든 대역 주파수중 사용하지 않는 주파수 대역을 불요파제거필터로 제거하고, 사용 주파대역만 통과시켜 증폭한 후 각 대역별로 일련의 연속된 중간주파수신호로 변환하여 재합성함으로써 초기 안테나에 입력된 주파수 대역폭에서 사용하지 않는 주파수 대역폭만큼 축소하여 기존의 협대역 수신기로도 광대역의 위성방송신호를 수신할 수 있게 하는 잇점이 있다.

Claims

위성방송 안테나를 통해 수신된 무선주파수대 신호에서 N개의 사용대역과 N-1개의 불요주파수대가 존재할 경우에 N-1개의 불요주파수 대역폭만큼 대역폭을 감소시켜 중간주파수(IF)신호로 변환하는 저잡음 컨버터에 있어서,

상기 수신된 무선주파수대 신호에서 불요파를 억제하기 위한 불요파제거필터;

상기 불요파제거필터의 출력을 저잡음으로 증폭하기 위한 저잡음 증폭기;

상기 불요파가 제거된 저잡음증폭기의 출력을 N개로 분배하기 위한 대역 분배기;

소정의 국부발진신호를 발생하는 N개의 국부발진기;

상기 대역 분배기에서 분배된 신호와 상기 국부발진신호를 혼합하는 N개의 혼합기;

상기 혼합기의 출력에서 원하는 중간주파수 대역만을 통과시키기 위한 N개의 중간주파 대역통과필터;

상기 중간주파 대역통과필터의 출력을 증폭하기 위한 N개의 중간주파 증폭기; 및

상기 중간주파 증폭기의 출력을 합성하기 위한 대역 합성기를 구비한 것을 특징으로 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 주파수밴드 변환형 저잡음 컨버터는,

상기 대역 합성기의 출력에서 잡음을 제거하기 위한 대역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 N이 2이고, 수신 무선주파수대가 10.95GHz~11.7GHz (Ku밴드)에 이르는 750MHz 대역이고, 불요주파수대가 11.2~11.45GHz에 이르는 250MHz일 때,

상기 불요파 제거필터는 11.2~11.45GHz에 이르는 250MHz의 불요파를 억제하고, 상기 대역 합성기는 500MHz 대역폭을 갖는 950MHz~1450MHz의 중간주파신호를 출력하여 불요주파수 대역폭만큼 대역폭이 축소된 것을 특징으로 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 N이 2이고, 수신 무선주파수대가 10.95GHz~12.7GHz (Ku밴드)에 이르는 1750MHz 대역이고, 불요주파수대가 11.2~11.45GHz에 이르는 250MHz일 때,

상기 불요파 제거필터는 11.2~11.45GHz에 이르는 250MHz의 불요파를 억제하고, 상기 대역 합성기는 1500MHz 대역폭을 갖는 950MHz~2450MHz의 중간주파신호를 출력하여 불요주파수 대역폭만큼 대역폭이 축소된 것을 특징으로 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 N이 3이고,

수신 무선주파수대가 10.95GHz~12.7GHz (Ku밴드)에 이르는 1750MHz 대역이고, 불요주파수대가 11.2~11.45GHz(대역폭: 250MHz)와 11.7~12.2GHz(대역폭: 500MHz)일 때,

상기 불요파 제거필터는 11.2~11.45GHz(대역폭: 250MHz)와 11.7~12.2GHz(대역폭: 500MHz)의 불요파를 억제하고, 상기 대역 합성기는 1000MHz 대역폭을 갖는 950MHz~1950MHz의 중간주파신호를 출력하여 불요주파수 대역폭(750MHz)만큼 대역폭이 축소된 것을 특징으로 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 N이 1 또는 2 이상이고, 수신 무선주파수대가 C, Ka-밴드 등의 다른 대역이고, 그 대역 내에 불요주파수대가 존재할 경우,

상기 불요파 제거필터는 불요파를 억제하고,

상기 대역 합성기는 불요파를 제거한 만큼의 대역폭을 갖는 중간주파신호를 출력하여 불요파 대역만큼의 대역폭을 축소시킨 것을 특징으로 하는 주파수 밴드 변환형 저잡음 컨버터.