KR200282814Y1 - 원격검침기용 고주파 송수신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안의 원격검침기용 고주파 송수신 방법은, (a) PLL IC의 R카운터(22a)의 값을 초기화시키는 단계(S2); (b) 송수신 모드가 송신모드인지 수신모드인지를 판단하는 단계(S4); (c) 각 단계에서, 다시 송수신 모드변경인지 아니면 채널변경인지를 판단하는 단계(S6, S8); (d) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 채널변경시에는 단순히 현재의 N카운터값을 인크리먼트하거나 디크리먼트하는 단계(S7); (e) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 송신모드에서 송수신 모드변경이면, TX값을 N카운터에 입력하고(S10), 송신부 파워온을 하여(S12), 송신에 필요한 발진주파수로 발진을 하여 데이터 전송이 행하여지도록 하고(S14), 데이터 전송이 완료되면 송신부를 파워오프하는 단계(S16); 및 (e) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 수신모드에서 송수신 모드변경이면 RX값을 N카운터에 입력하고(S11), 수신부 파워온을 하여(S13), 수신에 필요한 제1 발진주파수로 발진을 하여 데이터 수신이 행하여지도록 하며(S15), 데이터 수신이 완료되면 수신부를 파워오프하는 단계(S17); 및 (f) 상기 (d) 단계 및 (e) 단계 이후에 대기상태로 돌아가는 단계(S18); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원격검침기용 고주파 송수신 시스템{SYSTEM OF TRANSMITTING AND RECEIVING RF SIGNAL FOR TELEMETERING}

본 고안은 원격검침기용 고주파 송수신 시스템에 관한 것이다.

즉, 본 고안은 예를들어 적산전력계의 원격검침기용 고주파 모듈에 관한 것으로, 특히 다중채널액세스(Multi Channel Access: MCA) 방식을 사용하여 가정용 적산전력계의 사용량을 효율적으로 검침하기 위한 원격검침기용 고주파 모듈에 관한 것이다.

종래의 원격검침기용 고주파 모듈(Radio Frequency Module; RF 모듈)로서 대한민국 특허공개 제2001-64316호와 같은 것이 있다. 상기 발명의 구성과 작용에 관해 도 1을 참조하면서 설명하면, 상기 종래의 원격검침기용 고주파 모듈은 크게 수신부(40), 송신부(80), 마이크로 프로세서(70) 및 모뎀 IC(17)로 구성된다.

수신부(40)는 안테나(1), 안테나 필터(2), 송수신 전환스위치(41), RF 수신필터(43), 제 1단, 제 2단 저잡음 증폭기(42, 44), 믹서(45), IF 필터(46), FM 복조기(47), 전압제어발진기(50), 위상제어루프(Phase Locked Loop; 이하 PLL 이라고 함)(49)를 포함하여 구성된다.

또한, 송신부(40)는 송신변조기(81), 송신발진기(82), 송신 전력증폭기(83), RF 송신필터(84), 크리스탈 발진기(48)를 포함하여 구성된다. 여기에서 위상제어루프(49)는 수신부(40) 측과 공용된다.

또한, 마이크로 프로세서(70)는 이 수신부(40)와 송신부(80)를 제어하고 신호를 처리하는 장치이고, 모뎀 IC(60)는 수신시에는 아날로그 오디오 신호를 디지털 신호로 변경하고, 송신시에는 디지털 신호를 아날로그의 오디오 신호로 변경한다.

상기와 같이 구성된 종래의 원격검침기용 고주파 모듈의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 안테나(1)를 통해 수신된 고주파 신호는 일정한 범위내의 주파수만을 통과시키는 안테나 필터(2)를 거쳐 송수신 전환스위치(41)에 제공된다. 이 송수신 전환스위치(41)에서 수신채널이 선택되면, 수신된 고주파 신호는 제 1차 저잡음 증폭기(42)에 제공되어 증폭되고, RF 수신필터(43)에 입력되어 소정 주파수 범위로 RF 대역 제한된다.

이 RF 수신필터(43)를 통과한 RF 신호는 제 2차 저잡음 증폭기(44)에 제공되어 2차로 증폭되어 믹서(45)에 공급된다.

믹서(45)에 입력된 RF 신호는 위상제어루프(PLL)(49)의 작동에 따라 다중채널 제어되는 전압제어발진기(Voltage Controller Oscillator)(50)의 출력신호와 혼합되어 차 주파수인 중간주파수(IF)를 생성한다. 여기에서 위상제어루프(49)의 기준주파수를 안정되게 발진시키기 위해 온도보상용 크리스탈 발진기(48)를 부가하고 있다. 또 위상제어루프(49)는 고정된 주파수만을 생성하는 크리스탈 발진기가 아니고, 이 믹서(45)에 입력된 고주파수에 따라 변동되는 출력을 얻을 수 있는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator; VCO)로 된다.

이 믹서(45)에서 출력된 중간주파수 신호는 IF 필터(46)에 제공되어 대역이 제한되어 FM 복조기(47)에 제공된다.

FM 복조기(47)에서는 대역제한된 IF 신호를 복조하여 오디오 신호를 검출하고, 모뎀 IC(60)에 제공한다.

모뎀 IC(60)는 복조된 오디오 신호를 디지털 신호로 변환하여, 마이크로 프로세서(70)에 제공하여 신호처리하게 된다. 본 발명에서 모뎀 IC(60)를 채용함으로써 송수신 신호처리를 동기방식으로 행할 수 있게 되어, 장치의 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 즉 송수신 채널에 적용되는 클록주파수가 일치됨으로써 신호의 안정된 처리가 가능하다. 이와 같이 하여 수신처리가 진행된다.

다음으로 송신처리에 대해 설명하기로 한다.

먼저 마이크로 프로세서(70)에서 입력신호를 가공하여 출력하고자 할 때 생성되는 디지털 송신 신호가 모뎀 IC(60)에 제공되어 오디오 신호로 변환되고, 이 변환된 오디오 신호가 송신변조기(81)에 입력되어 FM 방식으로 변조된다.

송신변조기(81)에서 변조된 디지털 신호가 송신발진기(82)에 제공되어, 수신부(40)에서 공용하는 위상제어루프(49)에 의해 다중채널 제어되는 송신용의 발진신호에 실리게 된다.

이 송신용 발진신호가 송신 전력증폭기(83)에 제공되어, 고출력으로 증폭된다. 송신 전력증폭기(83)에서 송신용으로 충분히 증폭된 송신용 발진신호는 RF 송신필터(84)에 제공되고, RF 송신필터(84)에서는 불필요 복사가 제거되어, 송수신 전환스위치(41)와 안테나 필터(2)를 거쳐 안테나(1)를 통해 방사된다.

도 1에 도시된 온도보상용 크리스탈 발진기(48)는 RF 주파수가 온도변화에 따라 주파수 편차가 발생되는 것을 일정한 범위내에서 제한하기 위해 설치된 것이다. 즉 항온에서 일정한 주파수를 생성시켜 위상제어루프에 제공함으로써 발진주파수의 편차를 낮출 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 종래의 원격검침기용 고주파 모듈의 구성에 의하면, 다중채널 방식으로 검침 작업을 수행할 수 있게되어 복수의 수용가를 동시에 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 검침 처리속도를 향상시킬 수 있다.

또한 상기 종래 발명의 구성에 의하면 사용가능한 주파수를 높임으로써 검침 가능한 통신거리를 확대시킬 수 있고, 주변잡음과 온도의 영향을 적게하여 검침의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. 예를들어, 상기 종래 검침기용 송수신 모듈은, 송신시에 대략 424 MHz를 사용하며, 수신시에는 대략 404 MHz를 발진주파수로 사용하며, 각 송수신시에는 소정 주파수 간격으로 31개 가량의 채널을 사용가능하도록 하고 있다.

그러나, 상기 종래 원격검침기용 고주파 모듈은, 도 1에서 보는 바와 같이, PLL 회로(49)가 수신부측 PLL 회로와 송신부측 PLL 회로로 분리되어 있을 뿐만 아니라, VCO 역시 수신부측 VCO(50) 및 송신부측 송신발진기(82)로 분리되어 있어, 그에 따라 PLL 회로를 구성하는 필터 등의 복잡한 회로가 2중으로 구성되어야 한다. 이는 송신부와 수신부의 PLL 특성이 달라야 하기 때문이다. 그리고, PLL은 다채널을 사용가능하다는 장점은 있으나 회로가 복잡하고 가격이 높으며 전력소모도 크다. 결국, 이들이 상당한 비용을 차지하게 될뿐더러 제조가 복잡하여지고 이는 결국 원가 상승으로 이어지며, 무게도 커지게 되어 휴대용으로 사용하기에 불편함이 있었다.

한편, 이러한 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 PLL IC,VCO, 및 송수신기를 하나의 원칩으로 구성한 것이 있다. 그러나, 상기 원칩 IC는 대단히 고가일뿐더러(칩 가격만도 5000원 이상임), 무엇보다도 수신감도가 떨어진다는 문제점이 있다. 이는 원칩으로 구성하기 위해 싱글 컨버젼 사용과 광대역 복조기를 사용하기 때문이다.

본 고안은, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은, 외부 PLL을 사용하면서도 하나만 사용함으로써, 원가를 절감하고 회로를 간단하게 구성하며 전력소모도 줄이는 것을 목적으로 하는 바, 그럼에도 불구하고 PLL을 두 개 사용하는 종래의 기술에 비해 감도를 떨어뜨리지 않게 구성하는 것이다.

본 고안의 추가의 목적이나 효과는, 첨부한 도면을 참고하여 기술한 이하의 고안의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 종래 원격검침기용 고주파 모듈의 블럭도.

도 2는 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 시스템의 전체 블록도.

도 3은 도 2의 RF모듈의 블럭도.

도 4는 도 2의 제어모듈의 블럭도.

도 5a 내지 도 5c는 도 2의 RF모듈 및 제어모듈의 회로도.

도 6은 도 5b의 PLL IC의 내부 블럭도.

도 7은 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 방법의 흐름을 도시하는 플로우챠트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 안테나 2 : 안테나 필터

10 : RF 모듈 11 : RF 스위치

12 : RF 필터 13 : LNA

14 : 제1 믹서 15 : 제1 중간주파 필터

16 : 제2 믹서 17 : 제2 중간주파 필터

18 : 복조기 19 : 수정 발진기

21 : 수정 발진기

22 : 비교기 23 : 필터

24 : VCO 25 : 변조기

26 : 제1 파워증폭기 27 : 제2 파워증폭기

30 : 제어모듈 31 : RS232 인터페이스

32 : CPU 33 : 파형정형회로

34 : 증폭기 35 : ADC

36 : 파워 스위치 37 : 레귤레이터

40 : 수신부 41 : 송수신 전환스위치

42, 44 : 저잡음 증폭기 43 : RF 수신필터

45 : 믹서 46 : IF 필터

47 : FM 복조기 48 : 크리스탈 발진기

49 : 위상제어루프(PLL) 50 : 전압제어발진기

60 : 모뎀 IC 70 : 마이크로 프로세서

80 : 송신부 81: 송신변조기

82 : 송신발진기 83 : 송신 전력증폭기

84 : RF 송신필터

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 측면에 따른 원격검침기용 고주파 송수신 시스템은, 안테나를 통해 RF신호를 수신하여 AF신호로 복조하여 출력하거나 AF신호를 RF변조하여 안테나를 통해 송신하는 RF모듈(10); 및 상기 RF모듈과 AF신호를 교환하며 RF모듈을 제어하는 제어모듈(30)을 포함하되, 상기 RF모듈은, RF 스위치회로(2)를 포함하여 안테나로부터 RF신호를 입력받거나 안테나로 RF출력을 송신하는 RF입출력부; 상기 RF 스위치회로에 접속되며 RF 필터링을 행하는 RF필터(12)와, 상기 RF필터에 접속되어 필터링된 RF신호를 증폭하는 저잡음증폭기(LNA)(13)를 포함하는 RF파트; 상기 저잡음증폭기의 출력신호 및 발진주파수의 신호를 혼합하여 제1 중간주파수의 신호를 출력하는 제1 믹서(14)와, 상기 제1 믹서의 신호를 필터링하는 제1 중간주파필터(15)와, 제2 믹서(16) 및 제2 중간주파필터(17)를 포함하는 IF 파트; 상기 제2 중간주파필터의 신호를 AF신호로 복조하여(18) 복조된 신호를 제어모듈로 출력하는 AF출력부; 제어모듈로부터의 출력하고자 하는 AF신호를 FM변조하는(25) AF입력부; 송신모드에서는 상기 FM변조기의 신호를 소정의 송신용 RF주파수로 RF 출력하기 위해 송신용 RF주파수를 발진하며, 수신모드에서는 상기 송신용 RF주파수보다 더 낮은 제1 발진주파수로 발진하는 PLL 회로; 및 상기 송신용 발진주파수의 출력신호를 파워증폭하여 상기 RF 입출력부로 출력하는 파워증폭부(26, 27); 를 포함하며, 상기 제어모듈(30)은, 수신 모드시 수신부에 전원을 공급하는 수신부 파워 스위치(36); 및 PLL 회로제어신호 및 파워스위치 제어신호를 출력하는 CPU(32); 를 포함하되, 상기 PLL 회로는 상기 CPU(32)로부터 입력받은 카운터값에 의해 그에 해당하는 주파수의 발진을 행하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 PLL회로는, 비교기(22)와 필터(23)와 VCO(24)로 구성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 다른 측면에 따른 원격검침기용 고주파 송수신 방법은, 상기 원격검침기용 고주파 송수신 시스템의 원격검침기용 고주파 송수신 방법으로서, (a) PLL IC의 R카운터(22a)의 값을 초기화시키는 단계(S2); (b) 송수신 모드가 송신모드인지 수신모드인지를 판단하는 단계(S4); (c) 각 단계에서, 다시 송수신 모드변경인지 아니면 채널변경인지를 판단하는 단계(S6, S8); (d) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 채널변경시에는 단순히 현재의 N카운터값을 인크리먼트하거나 디크리먼트하는 단계(S7); (e) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 송신모드에서 송수신 모드변경이면, TX값을 N카운터에 입력하고(S10), 송신부 파워온을 하여(S12), 송신에 필요한 발진주파수로 발진을 하여 데이터 전송이 행하여지도록 하고(S14), 데이터 전송이 완료되면 송신부를 파워오프하는 단계(S16); 및 (e) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 수신모드에서 송수신 모드변경이면 RX값을 N카운터에 입력하고(S11), 수신부 파워온을 하여(S13), 수신에 필요한 제1 발진주파수로 발진을 하여 데이터 수신이 행하여지도록 하며(S15), 데이터 수신이 완료되면 수신부를 파워오프하는 단계(S17); 및 (f) 상기 (d) 단계 및 (e) 단계 이후에 대기상태로 돌아가는 단계(S18); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면 도2 내지 도7을 참조하여 본 고안의 최적 실시예에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 시스템 및 방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 시스템의 전체 블록도이고, 도 3은 도 2의 RF모듈의 블록도이며, 도 4는 도 2의 제어모듈의 블록도이다. 또한, 도 5a 내지 도 5c는 도 2의 RF모듈 및 제어모듈의 회로도이고, 도 6은 도 5b의 PLL IC의 내부 블록도이며, 도 7은 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 방법의 흐름을 도시하는 플로우챠트이다.

먼저, 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 시스템은, 도 2에서 보는 바와 같이, 안테나와 접속되어 안테나를 통해 다른 기기와 통신하는 RF모듈(10)과 컴퓨터 및 상기 RF 모듈과 접속되어 상기 RF모듈을 제어하며 동시에 송수신된 신호를 복변조하면서 컴퓨터와 신호를 주고받는 제어모듈(30)로 구성된다.

이하, RF모듈(10)에 대해 도3을 참조하여 상술한다.

도3에서 보는 바와 같이, RF모듈(10)은, RF 입출력부, RF 파트, IF 파트, AF 출력부, AF 입력부, PLL회로부, 파워증폭부로 크게 구성되며, 이하 이들을 좀더 상술한다.

먼저 수신모드를 설명하면, 안테나로부터 수신된 RF 신호(일례로 424.700 MHz)는 RF 입출력부의 RF 스위치(11)에 의해 스위칭되어 수신부의 RF 파트로 인가된다.

RF 파트는 수신된 RF 신호를 필터링하는 RF 필터(12) 및 저잡음증폭기(LNA)(13)에 의해 증폭된 후, 중간주파부로 인가된다.

중간주파부는 제1 믹서(14), 제1 중간주파필터(15), 제2 믹서(16) 및 제2 중간주파필터(17)로 구성되며, 상기 제1 믹서(14)에는 후술하는 PLL회로부의 VCO(24)로부터 소정 주파수(일례로 414.000 MHz)의 발진주파수가 인가되며, 상기 제2 믹서에는 수정발진자(19)로부터 소정 주파수(일례로 10.245 MHz)의 발진주파수가 인가된다.

상기 제2 중간주파 필터에 의해 신호처리된 가청주파수(일례로 455 kHz)의 신호는 AF출력부의 FM복조기(18)에 의해 복조되어 원래의 신호로 복원된 후, 도4의 제어모듈(2)의 증폭기(34)로 인가되어 증폭된 후, ADC(35)에서 디지털 변환되어 CPU(32)로 인가되며, 인터페이스(RS232)(31)를 통해 최종적으로 계측기의 계측량에 대한 정보를 처리하기 위한 컴퓨터(미도시됨)로 입력된다.

한편, 송신모드에서는 VCO(24)가 송신에 필요한 주파수(일례로 424.700 MHz)로 발진하게 되는 바, 수정발진자(21)로부터 발진된 주파수(12.800 MHz)가 비교기(22), 필터(23) 및 VCO(24)로 이루어지는 PLL회로를 통해 상기 송신주파수를 발진하게 된다.

그리고 제어모듈(2)로부터의 디지털 신호가 AF 입력부의 변조기(25)에 의해 예를들어 FSK 변조되어 상기 PLL 회로의 VCO(24)로 인가되는 바, 상기 신호는 상기 VCO의 발진주파신호인 반송파에 실려서 파워증폭부의 제1 파워증폭기(26) 및 제2 파워증폭기(27)에 의해 전력증폭된다.

이제 증폭된 상기 신호는 RF 스위치(11)를 통해 스위칭되어 안테나를 통해 송신된다.

송신모드에서의 상기 제어모듈(30)을 도4를 참조하여 상술하면, 컴퓨터로부터의 신호가 RS232 인터페이스(31)를 통해 제어모듈 CPU(32)로 인가되며, 이는 파형정형회로(33)를 거쳐 파형정형된 후, 도3의 RF모듈의 FM 변조기(25)로 인가된다.

제어모듈의 또다른 출력은 PLL 제어신호이다. 이는 PLL의 전압제어발진기(VCO)(24)를 제어함으로써, 송수신 모드에 따라 VCO가 상이한 발진주파수로서 발진하도록 한다.

상기 제어모듈의 또하나의 부분은 레귤레이터(37) 및 CPU(32)의 제어에 의해 동작하는 파워스위치(36)이다. 레귤레이터는 Vcc 전압을 인가받아 RF모듈 및 제어모듈 전체의 동작전압(일례로 2.7V)을 생성하며, 이는 파워스위치에도 동작전압으로 인가된다.

파워 스위치(36)는, 레귤레이터의 동작전압에 의해 동작하게 되며, CPU(32)의 제어신호에 따라 수신부를 파워온 하기도 하고, 오프시키기도 한다.

이제 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 시스템의 가장 상세한 회로를 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 이하 상술한다.

먼저 도 5a를 참조하면, 본 고안에 따른 원격검침기용 고주파 송수신 시스템의 RF입출력부는, 안테나로부터의 신호를 필터링하는 안테나 필터회로(C4, R7) 및 RF 스위치회로(2)를 포함한다. RF 스위치는, 수신부측 회로(L3, C18, L4, D1)와 상기 제1, 제2 파워증폭기(P1, P2)로부터의 파워증폭된 RF 출력신호를 TXOUT 단자를 통해 받아 송신부 회로(C28, L7, C31, C27, C30, C20 및 L8의 병렬회로, C29, R10, C35, D2)를 통해 안테나로 전송하며, 이때 전송여부는 TXV 단자신호로 받아들여 하이 레벨일 때에 송신모드가 동작하도록 하는 것이다.

RF 스위치의 수신측 다음 단은 RF필터(12)이다. 이는 LC회로(C16, L5) 및 필터용 칩(F2) 및 출력측 LC회로(L6, C17)로 구성된다.

다음의 저잡음증폭기(LNA)(13)는, 트랜지스터 Q4, Q2 및 이에 부수적인 회로소자(C5, R8, C9, R4, L2, C7)로 구성된다.

다음 제1 믹서(14)는, 트랜지스터(Q3) 및 이에 부수적인 소자(C15, C6, R9, L1, C8)로 구성되며, 상기 트랜지스터의 애노드단에 PLL의 출력단이 접속되며, 콜렉터단에는 다음 단인 제1 중간주파필터(15)가 접속된다.

상기 제1 중간주파필터에는 필터(F1) 및 커플링 콘덴서(C10, C11)가 접속된다.

다시 상기 제1 중간주파필터(15)는, 제어모듈 IC칩(U1)에 접속되는 바, 일례로 상기 IC칩은 KA8515이다. 이를 도 5b를 참조하여 상술하면, 상기 IC칩의 다른 단자에는, 수정발진자(X3)(19) 및 제2 믹서(16), 제2 중간주파필터(F3) 그리고 FM 복조기(X1)(18)가 접속된다. 미설명 부호 R36, R11은 저항이며, C65, C69, C21-C26, C13, C14는 콘덴서이다. 또한, 전원 단자에는 동작전압(VDD2) 및 기준전압이 회로소자(Q8, R5, C12, C33)를 통해 칩에 인가된다.

한편, 상기 칩의 출력은, AFOUT, RSSI 및 FSKOUT 가 있는 바, FSKOUT은 수신기의 최종적인 디지털 출력신호이며, AFOUT는 상기 출력 디지털 신호가 디지털 변환되기 이전의 아날로그 신호로서, 이는 없어도 되나, 감도테스트를 위해 참고로 컴퓨터로 전송되어 진다. RSSI(Received Signal Strength Indicator) 신호는 수신신호의 세기를 나타내며, 따라서 이로써 수신기의 거리를 알 수 있게 되는 바, 채널 사용의 중복 여부를 체크할 수 있게 된다.

제어모듈(30)의 일 블록인 파워스위치부(36)는, 수신부의 전원 스위치가 '온'인가 여부를 체크하게 된다. 즉, 도5a에서 보는 바와 같이, 동작전압(VDD)이 파워스위치부의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자에 인가되며, 그 베이스단에는 저항(R3) 및 콘덴서(34)를 통해 RXON 신호가 인가된다. 그리고 콜렉터 단자에는 콘덴서(C3) 및 저항(R2)을 통해 제1 믹서(14)에 그리고 콘덴서(C2) 및 저항(R1)을 통해 RXV 신호단 및 LNA(13)에 접속됨으로써, RXON 신호가 '로우'레벨이면 RXV가 '하이'로 되어 수신모드가 작동하도록 하며, 그 반대일 경우에는 송신모드로 작동하도록 하는 것이다.

다시 도 5b로 돌아와서 계속 설명하면, 전압 레귤레이터(37)는 전압 조정기용 칩(U2)(바람직하게는 R1111N271D) 및 이와 접속된 소자(C46-C48)로 구성된다.

이제, RF모듈의 송신부에 대하여 도 5c를 참조하여 설명한다. FM변조기(25)는 제어모듈로부터 입력된 디지털 송신 신호(FSKIN)를 받아들이는 변조기 회로(R20, C54, R18, C56, R21)로 구성된다.

다음 단의 PLL회로는, PLL IC(U3)(일례로 KS8809)와 PLL회로에 접속되는 수정발진자(21), 필터회로(R23, R28-R30, R32, C62-C64, C67)를 포함하며, 필터회로는 VCO(24)에 접속된다. 필터회로의 출력단에는 PLL 셋업을 테스트하기 위한 단자(TS2)가 위치한다.

VCO는, 변조기(25)와 접속된 다이오드(D3), 상기 다이오드와 접속되며 콘덴서(C42, C49-C52, C53, C55), 저항(R17) 및 인덕터(L12)로 구성되는 트랜지스터(Q7)의 베이스측 단자회로, 콜렉터측에 접속되는 인덕터(L11) 및 이미터 저항(R19)을 포함하여 구성되며, 동작전압(VDD2)이 저항(R14) 및 콘덴서(C44)를 통해 인가된다. 미설명 부호 C37은 콘덴서이다. 아울러, 상기 트랜지스터의 출력은 콘덴서 C45를 거쳐 파워증폭부 및 콘덴서 C19를 거쳐 믹서의 일측 입력이 되는 바, 상기 출력단의 TS1 단자는 PLL 출력이 정확히 나오고 있는가를 검사하기 위한 단자이다.

한편, PLL 회로는, "PLL IC의 PDO 단자 - 필터회로 - VCO - 콘덴서 C57 - PLL IC의 FIN 단자"의 루프를 형성하는 바, 이때 PLL IC 내부의 비교회로에서는 FIN 단자의 입력주파수와 자체 기준 주파수(수정발진자(X2)의 주파수 및 카운터 값)를 비교하여 소정의 주파수에 이를 때에 비로소 VCO의 발진주파수가 출력되도록한다.

수정발진자(X2)의 발진 신호는 콘덴서(C58-C60)를 통해 비교기로서 동작하는 PLL IC(U3)의 일 단자에 입력된다(도 5c 및 도 6 참조).

PLL IC의 다른 단자는, PLL IC의 제어를 위해 컴퓨터의 마이크로 프로세서로 연결된 단자 EN, DATA, CLK를 포함하는 바, 이를 통해 카운터값과 같은 파라미터값이 입력되어 셋팅된다. 나머지 단자는 LD(Lock Detect)로서 주파수 변화시, 펄스가 나오다가 주파수가 안정화된 후에는 펄스파가 없어지게 됨으로써 락(Lock) 여부를 검출할 수 있게 된다.

마지막으로, 출력신호는 제1 파워증폭기(P1)(26)로 입력되는 바, 제1 파워증폭기는 베이스측이 상기 콘덴서(C45)에 접속되는 이미터 접지 트랜지스터(Q6) 및 베이스측 저항(R16) 및 콘덴서(C39), 콜렉터측 LC회로(C41, L10)로 구성되며, 콘덴서(C43)를 통해 제2 파워 증폭기(P2)(27)에 접속된다.

제2 파워 증폭기는, 제1 파워 증폭기와 유사한 회로(C38, Q5, R15, C40, L9)로 구성되며, 상기 제1 및 제2 파워 증폭기에는 TXV신호가 저항 R12 및 R13 및 콘덴서 C32를 통해 상기 트랜지스터(Q6, Q5)의 베이스측에 접속되는 바, 상기 TXV가 '하이'(일례로 5V)일 경우에 상기 시스템이 송신모드로 동작하여, 파워증폭기(27)의 출력신호(TXOUT)가 RF 입출력단 및 안테나를 통해 RF 전송된다.

이제, 본 고안에 관한 원격검침기용 고주파 송수신 방법을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6에서 보듯이, 비교기(22)로서 동작하는 PLL IC(U3)는, R카운터(22a) 및N카운터(22b) 그리고 위상 검출기(22c)를 포함한다. 발진주파수는 수정발진자(X2), R카운터 및 N카운터의 값에 의해 결정되는 바, 수학식 1과 같다.

원하는 주파수 = (수정발진자 주파수/R카운터값)*N카운터값

예를들어, 원하는 발진주파수를 424.700 MHz로 하고자 할 때에, R카운터값을 2048로, 그리고 N카운터값을 67952로 설정하면 된다.

즉, 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 최초 R카운터에는 기준주파수가 입력되고, 최초 N카운터에는 RX 국부 주파수가 입력됨으로써, 수신초기화가 이루어지며, 수신모드에서 송신모드로의 전환은 RX 값을 N카운터에 입력함으로써, 역으로 송신모드에서 수신모드로의 전환은 TX값을 N카운터에 입력함으로써 행해지며, 동일 모드에서 채널의 변환은 N카운터의 값을 증가시키거나 감소시킴으로써 행하여진다.

이제 도 7을 참조하면, 제어부의 마이크로 프로세서는, 먼저 PLL IC의 R카운터(22a)의 값을 초기화시킨다(S2). 상기 예에서는 R카운터의 값을 2048로 설정한다.

이제, RXV 및 TXV 값이 '하이'인지 '로우'인지를 가지고 송수신 모드가 송신모드인지 수신모드인지를 판단하여(S4), 송신모드이면 S6단계로 진행하며, 수신모드인 경우에는 S8단계로 진행한다.

각 단계에서, 다시 송수신 모드변경인지 아니면 채널변경인지를 판단하여(S6, S8), 채널변경시에는 단순히 현재의 N카운터값을 인크리먼트하거나 디크리먼트한다(S7).

그러나 송수신 모드변경이면, 송신모드의 경우 TX값(상기 예에서 67952)을 N카운터에 입력하고(S10), 송신부 파워온을 하여(S12), 424.700 MHz의 발진주파수로 발진을 하여 데이터 전송이 행하여지도록 한다(S14). 데이터 전송이 완료되면, 송신부를 파워오프하고(S16), 대기상태로 돌아가서(S18), 이후 상기 S4단계로 리턴한다(S20).

한편, 수신모드의 경우 송수신 모드변경이면 RX값을 N카운터에 입력하고(S11), 수신부 파워온을 하여(S13), 414.700 MHz의 제1 발진주파수로 발진을 하여 데이터 수신이 행하여지도록 한다(S15). 데이터 수신이 완료되면, 수신부를 파워오프하고(S17), 대기상태로 돌아가서(S18), 이후 상기 S4단계로 리턴한다(S20).

이상 본 고안을 첨부도면에 도시된 실시예들을 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 범위내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 고안의 한계는 다음의 실용신안등록청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 종래의 다채널 가능 원격검침기용 고주파 송수신 모듈이 복잡하고 가격도 높으며(17,000원 이상) 전력소모도 많았던데 비해(약 25mA), 본 고안에 따른 원격검침기용 고주파 송수신 시스템 및 방법에 따르면, PLL IC, VCO 및 PLL용 필터가 1개만 사용되어도 되므로, 회로가 간단하여지고 가격도 낮아지며(약 10,000원 미만), 전력소모도 작아지며(약 8.5mA), 수신감도도 동일하게 유지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 종래 원칩IC를 사용하던 방식에 비해서는 역시 가격이 5배 가량 다운되고 더블컨버젼 방식이 채용되면서 수신감도도 훨씬 좋다는 장점이 있다(약 -118dBm).

Claims (3)

1. 안테나를 통해 RF신호를 수신하여 AF신호로 복조하여 출력하거나 AF신호를 RF변조하여 안테나를 통해 송신하는 RF모듈(10); 및

   상기 RF모듈과 AF신호를 교환하며 RF모듈을 제어하는 제어모듈(30)을 포함하되,

   상기 RF모듈은,

   RF 스위치회로(2)를 포함하여 안테나로부터 RF신호를 입력받거나 안테나로 RF출력을 송신하는 RF입출력부;

   상기 RF 스위치회로에 접속되며 RF 필터링을 행하는 RF필터(12)와, 상기 RF필터에 접속되어 필터링된 RF신호를 증폭하는 저잡음증폭기(LNA)(13)를 포함하는 RF파트;

   상기 저잡음증폭기의 출력신호 및 발진주파수의 신호를 혼합하여 제1 중간주파수의 신호를 출력하는 제1 믹서(14)와, 상기 제1 믹서의 신호를 필터링하는 제1 중간주파필터(15)와, 제2 믹서(16) 및 제2 중간주파필터(17)를 포함하는 IF 파트;

   상기 제2 중간주파필터의 신호를 AF신호로 복조하여(18) 복조된 신호를 제어모듈로 출력하는 AF출력부;

   제어모듈로부터의 출력하고자 하는 AF신호를 FM변조하는(25) AF입력부;

   송신모드에서는 상기 FM변조기의 신호를 소정의 송신용 RF주파수로 RF 출력하기 위해 송신용 RF주파수를 발진하며, 수신모드에서는 상기 송신용 RF주파수보다 더 낮은 제1 발진주파수로 발진하는 PLL 회로; 및

   상기 송신용 발진주파수의 출력신호를 파워증폭하여 상기 RF 입출력부로 출력하는 파워증폭부(26, 27); 를 포함하며,

   상기 제어모듈(30)은,

   수신 모드시 수신부에 전원을 공급하는 수신부 파워 스위치(36); 및

   PLL 회로제어신호 및 파워스위치 제어신호를 출력하는 CPU(32); 를 포함하되,

   상기 PLL 회로는 상기 CPU(32)로부터 입력받은 카운터값에 의해 그에 해당하는 주파수의 발진을 행하는 것을 특징으로 하는 원격검침기용 고주파 송수신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 PLL회로는, 비교기(22)와 필터(23)와 VCO(24)로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격검침기용 고주파 송수신 시스템.
3. 안테나를 통해 RF신호를 수신하여 AF신호로 복조하여 출력하거나 AF신호를 RF변조하여 안테나를 통해 송신하는 RF모듈(10); 및

   상기 RF모듈과 AF신호를 교환하며 RF모듈을 제어하는 제어모듈(30)을 포함하되,

   상기 RF모듈은, RF 스위치회로(2)를 포함하여 안테나로부터 RF신호를 입력받거나 안테나로 RF출력을 송신하는 RF입출력부, RF필터(12)와 저잡음증폭기(LNA)(13)를 포함하는 RF파트, 제1 믹서(14)와 제1 중간주파필터(15)와 제2 믹서(16)와 제2 중간주파필터(17)를 포함하는 IF 파트, 상기 제2 중간주파필터의 신호를 AF신호로 복조하여(18) 복조된 신호를 제어모듈로 출력하는 AF출력부, 제어모듈로부터의 출력하고자 하는 AF신호를 FM변조하는(25) AF입력부, 송신모드에서는 상기 FM변조기의 신호를 소정의 송신용 RF주파수로 RF 출력하기 위해 송신용 RF주파수를 발진하며 수신모드에서는 상기 송신용 RF주파수보다 더 낮은 제1 발진주파수로 발진하는 PLL 회로, 및 상기 송신용 발진주파수의 출력신호를 파워증폭하여 상기 RF 입출력부로 출력하는 파워증폭부(26, 27); 를 포함하며,

   상기 제어모듈(30)은, 수신 모드시 수신부에 전원을 공급하는 수신부 파워 스위치(36), 및 PLL 회로제어신호 및 파워스위치 제어신호를 출력하는 CPU(32)를 포함하는 원격검침기용 고주파 송수신 시스템의 원격검침기용 고주파 송수신 방법으로서,

   (a) PLL IC의 R카운터(22a)의 값을 초기화시키는 단계(S2);

   (b) 송수신 모드가 송신모드인지 수신모드인지를 판단하는 단계(S4);

   (c) 각 단계에서, 다시 송수신 모드변경인지 아니면 채널변경인지를 판단하는 단계(S6, S8);

   (d) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 채널변경시에는 단순히 현재의 N카운터값을 인크리먼트하거나 디크리먼트하는 단계(S7);

   (e) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 송신모드에서 송수신 모드변경이면, TX값을 N카운터에 입력하고(S10), 송신부 파워온을 하여(S12), 송신에 필요한 발진주파수로 발진을 하여 데이터 전송이 행하여지도록 하고(S14), 데이터 전송이 완료되면 송신부를 파워오프하는 단계(S16); 및

   (e) 상기 (c) 단계에서의 판단결과, 수신모드에서 송수신 모드변경이면 RX값을 N카운터에 입력하고(S11), 수신부 파워온을 하여(S13), 수신에 필요한 제1 발진주파수로 발진을 하여 데이터 수신이 행하여지도록 하며(S15), 데이터 수신이 완료되면 수신부를 파워오프하는 단계(S17); 및

   (f) 상기 (d) 단계 및 (e) 단계 이후에 대기상태로 돌아가는 단계(S18);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격검침기용 고주파 송수신 방법.