KR20030010660A - 마이크로파 신호 트랜시버 내의 자체-적응식 주파수대역-통과 필터링 디바이스 - Google Patents

마이크로파 신호 트랜시버 내의 자체-적응식 주파수대역-통과 필터링 디바이스 Download PDF

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KR20030010660A
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톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님
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Abstract

본 발명은 마이크로파 신호 송신기 및/또는 수신기 내의 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스에 관한 것으로, 상기 수신기는 저-잡음 증폭기(2)의 입력단에 연결된 마이크로파 신호 수신 안테나(1)에 연결되고, 혼합기(4)는 한편으로는 상기 저-잡음 증폭기(2)의 출력 신호를 수신하며 다른 한편으로는 주파수 합성기(5)로부터의 신호를 수신하는데, 상기 자체-적응식 필터링 디바이스(3)는, 상기 증폭기(2)의 상위부분에서, 한편으로는 적어도 두 개의 상이한 주파수 대역을 갖는 적어도 하나의 필터링 수단(300, 31, 32)과, 다른 한편으로는 수신될 신호의 주파수에 따라 필터링 수단(31, 32), 또는 상기 주파수 대역 중 하나를 선택하기 위한 수단(8, 33, 34)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로파 신호 트랜시버 내의 자체-적응식 주파수 대역-통과 필터링 디바이스{SELF-ADAPTIVE FREQUENCY BAND-PASS FILTERING DEVICE IN MICROWAVE SIGNAL TRANSCEIVER}
종래의 기술에 있어서, 협-주파수 대역-통과 필터(narrow-frequency band-pass filter)가 정해진 수신 채널에 대응하는 인입 신호의 주파수에 계속해서 동조되도록 하는 디바이스가 영국 특허 출원인 GB 2 335 100호로부터 알려져 있다. 저-잡음 증폭기와 혼합기 사이에 배치되는 그러한 필터는 그 증폭기에 의해서 출력되는 이미지 스펙트럼을 제거할 수 있게 함으로써, 개발하는데 있어 더욱 어려운 이미지-스펙트럼 제거 혼합기의 사용을 회피한다. 그러므로, 필터는 송신될 채널의 필요 주파수 대역에 대응하는 협-주파수 대역을 특징으로 해야 한다. 필터로 하여금 조정될 수 있도록 하는 주파수에 대한 정보가 필터의 상위부분에 있는 커플러에 의해 픽업됨으로써, 인입 신호의 임의의 주파수 드리프트에 필터를종속시켜(slave) 그것의 협-주파수 대역으로부터 벗어나지 않게 한다. 그러나, 각각의 채널에 필터를 종속시키는 것은 디바이스가 수신하는 주파수를 미리 알고 있어야만 달성될 수 있다. 그 결과, 상기 특허 출원에서 설명된 디바이스는 이미 구축된 링크의 경우에만 동작한다.
본 발명은 특별히 홈 디지털 무선 네트워크를 전개(deploy)하기 위해서 사용되는, 마이크로파 신호 송/수신기 내의 자체-적응식 대역-통과 주파수-필터링 디바이스에 관한 것이다. 이런 유형의 네트워크는 마이크로파 주파수에서의 정보의 송신 및 수신에 기초한다.
도 1은 본 발명에 따른 자체-적응식 필터링 디바이스를 포함하면서 마이크로파 신호를 수신하기 위한 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 자체-적응식 디바이스의 필터에 대한 선택 수단의 일실시예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 자체-적응식 디바이스의 필터에 대한 스위칭 수단의 일실시예를 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 자체-적응식 디바이스의 필터 및 적절한 선택 수단에 대한 실시예를 나타내는 도면.
그러므로, 본 발명의 목적은, 마이크로파 신호 수신기의 저-잡음 증폭기의 잡음 감도를 감소시키고 분석될 주파수 대역을 자동추적(lock onto)하는 것을 더욱 쉽게 만드는 필터링 디바이스를 제공함으로써, 종래 기술의 결점을 제거하는데 있다.
이러한 목적은 마이크로파 신호 송신기 및/또는 수신기 내의 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스에 의해서 달성되고, 상기 수신기는 저-잡음 증폭기의 입력단에 연결된 마이크로파 신호 수신 안테나에 연결되고, 혼합기는 한편으로는 저-잡음 증폭기의 출력 신호를 수신하며 다른 한편으로는 주파수 합성기로부터의 신호를 수신하는데, 상기 자체-적응식 필터링 디바이스는,
상기 증폭기의 상위부분에서, 한편으로는 적어도 두 개의 상이한 주파수 대역을 갖는 적어도 하나의 필터링 수단과, 다른 한편으로는 수신될 신호의 주파수에 따라 필터링 수단, 또는 주파수 대역 중 하나를 선택하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 특징에 따라, 필터링 수단은 두 개의 필터를 포함하고, 선택 수단은 두 가지 상태 사이에서 스위칭하는 마이크로파 스위치 쌍을 포함하는데, 상기 스위치 쌍은 각 대역-통과 필터의 각 사이드에 배치됨으로써, 스위치 쌍의 제 1 상태에서는 안테나에 의해 수신된 신호가 제 1 필터에 의해서 필터링되고, 스위치 쌍의 제 2 상태에서는 안테나에 의해 수신된 신호가 제 2 필터에 의해서 필터링된다.
또 다른 특징에 따라, 두 필터는 제 1 주파수 대역과 제 2 주파수 대역을 각각 필터링하도록 의도된다.
또 다른 특징에 따라, 필터링 수단은 마이크로스트립 라인(microstrip line)에 기초한 필터를 포함하는데, 상기 필터의 각 마이크로스트립 라인은 스위칭 수단에 의해서 두 개의 분리된 부분으로 분할되며, 마이크로스트립 라인의 제 1 및 제 2 부분 각각은 정해진 길이를 갖는데, 상기 길이는, 스위칭 수단이 마이크로스트립 라인 사이를 연결함으로써 수신된 신호로 하여금 제 1 부분으로만 통과하도록 허용하였을 때는, 필터가 제 1 주파수 대역에 동조되도록 정해지고, 스위칭 수단이 마이크로스트립 라인 사이를 연결함으로써 상기 신호로 하여금 제 1 및 제 2 부분으로 통과하도록 허용하였을 때는, 필터가 제 2 주파수 대역에 동조되도록 정해진다.
또 다른 특징에 따라, 선택 수단의 스위치의 상태 변동이 주파수 합성기와 연관된 제어 수단에 의해서 트리거됨으로써, 주파수 합성기에 의해 부과되는 주파수가 필터링 수단의 제 1 주파수 대역(B1) 내에 있을 때는, 제어 수단은 스위치로 하여금 제 1 상태가 되도록 하기 위한 신호를 전달하고, 주파수 합성기에 의해 부과되는 주파수가 필터링 수단의 제 2 주파수 대역(B2) 내에 있을 때는, 제어 수단은 스위치로 하여금 제 2 상태가 되도록 하기 위한 신호를 전달한다.
또 다른 특징에 따라, 제어 수단은 비교기를 포함하는데, 비교기의 제 1 입력단은 주파수 합성기에 의해 생성된 주파수의 전압-변환 이미지(voltage-converted image)를 수신하도록 버퍼 스테이지를 통해서 주파수 합성기에 연결되며, 비교기의 제 2 입력단은 정해진 기준 전압을 수신한다.
또 다른 특징에 따라, 제어 수단은 비교기를 포함하는데, 비교기의 제 1 입력단은 전압-제어 발진기에 의해 생성된 주파수나 안테나에 의해서 수신된 마이크로파 신호의 주파수 중 어느 한 주파수의 전압-변환 이미지를 전달하도록 의도된 처리 회로에 연결된다.
또 다른 특징에 따라, 처리 회로는 위상/주파수 비교기를 포함하는데, 상기 위상/주파수 비교기의 제 1 입력단은 고정-주파수 발진기에 의해서 생성된 신호를 수신하고, 상기 위상/주파수 비교기의 제 2 입력단은 마이크로프로세서에 의해서 제어되는 스위치에 연결됨으로써, 상기 제 2 입력단을, 제 1 위치에서는 전압-제어 발진기의 출력단에 연결하거나, 제 2 위치에서는 안테나에서 수신된 신호의 주파수의 이미지를 전달하는 커플러에 연결하는 것을 가능하게 하며, 비교기의 제 2 입력단은 정해진 기준 전압을 수신한다.
또 다른 특징에 따라, 각각의 스위치는, 안테나와 두 필터 사이에는 제 1 다이오드 쌍이 장착되고 저-잡음 증폭기와 두 필터 사이에는 제 2 다이오드 쌍이 장착되도록, 직렬로 장착된 고속 다이오드 쌍을 포함한다.
또 다른 특징에 따라, 제 1 및 제 2 다이오드 쌍 각각에서 자신의 캐소드를 통해 제 1 필터에 연결되는 제 1 다이오드의 애노드와 자신의 애노드를 통해 제 2필터에 연결되는 제 2 다이오드의 캐소드는, 한편으로는 안테나와 저-잡음 증폭기의 입력단에 각각 연결되며, 다른 한편으로는 두 링크를 통해 비교기의 출력단에 연결되는데, 상기 두 링크 각각은 쇼크 인덕터(shock inductor)를 구비하고, 각 다이오드 쌍에서 제 1 다이오드의 캐소드와 제 2 다이오드의 애노드는 쇼크 인덕터를 통해서 접지에 또한 연결된다.
또 다른 특징에 따라, 필터의 각 마이크로스트립 라인의 마이크로파 스위치는 마이크로스트립 라인의 두 부분 사이에 직렬로 장착되는 다이오드를 구비하는데, 각 다이오드의 캐소드는 마이크로스트립 라인의 제 1 부분의 제 1 단부에 연결되고, 상기 제 1 부분의 제 2 단부는 접지에 연결되며, 각 다이오드의 애노드는 마이크로스트립 라인의 제 2 부분의 제 1 단부에 연결되고, 상기 제 2 부분의 제 2 단부는 제어 수단의 출력단에 연결된다.
따라서, 영국 특허 출원인 GB 2 335 100호에 설명된 디바이스와는 다르게, 본 발명에 따른 디바이스는 송신 채널의 주파수 드리프트를 따를 필요가 없는데, 왜냐면 사용되는 두 필터의 통과 대역이 송신 채널의 통과 대역 보다 훨씬 넓기 때문이다. 이는, 예시로서 취해지는 예에 있어서, 송신 채널의 통과 대역은 20 MHz인 반면에, B1의 주파수 대역은 200 MHz이고 B2의 주파수 대역은 255 MHz이기 때문이다.
본 발명은, 그것의 특징 및 장점을 통해, 첨부된 도면을 참조하여 주어지는 설명을 읽음으로써 더욱 명확하게 자명해질 것이다.
본 발명에 따른 디바이스가 이제 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 본 발명에 따른 디바이스는 예컨대 홈 디지털 무선 네트워크에 통합된다. 더 상세히는, 본 발명에 따른 디바이스는 높은 비트 전송율(5 GHz 주파수 대역에서는 54 Mbit/s까지)을 갖는 라디오통신 시스템에 의해서 멀티미디어 애플리케이션을 지원하도록 특별히 개발된 고성능 라디오 로컬 네트워크(high-performance radio local network)와 같은 홈 무선 네트워크를 전개하기 위해 양방향 시스템의 수신기 부분이나 송신기 부분 중 어느 한 부분에 통합될 수 있다. 그러한 시스템은 점 대 점(point-to-point) 또는 여러점 대 여러점(multipoint-to-multipoint) 유형의 링크를 허용한다. 특정 주파수 대역이 CEPT(European Conference on Post Office and Telecommunications Administrations)에 의해서 유럽에서 할당되었으며, FCC(Federal Communication Commission)에 의해서 미국에서 할당되었다.
유럽에서, B1로 지칭되는 주파수 대역은 5.15 내지 5.35 GHz이며, B2로 지칭되는 주파수 대역은 5.47 내지 5.725 GHz이다.
미국에서, 상기 주파수 대역들은 5.15 내지 5.35 GHz 및 5.725 내지 5.825 GHz이다.
채널은 주파수 부대역(frequency sub-band) 각각에 있어 20 MHz의 간격으로 분할되어 있고, 그것들의 중심 주파수는 다음과 같다:
fc[MHz] 유럽 fc[MHz] 미국
5180 5180
5200 5200
5220 5220
5240 5240
5260 5260
5280 5280
5300 5300
5320 5320
5500
5520
5540
5560
5580
5600
5620
5640 5745
5660 5765
5680 5785
5700 5805
그러한 시스템의 수신기 부분은 수신된 마이크로파 신호를 저-잡음 증폭기(LNA)(2)의 입력단에 송신하는 수신 안테나(1)를 포함한다. 그 증폭기(2)의 기능은 안테나에 의해서 또한 픽업(pick up)된 잡음에 대하여 송신된 정보를 나타내는 신호를 증폭시키는데 있다. 전형적으로, 저-잡음 증폭기(2)는 수신될 주파수 대역에 동조되는 협-주파수 대역(narrow frequency band)을 갖는 증폭기이다. 증폭기(2)에 의해서 출력되는 증폭된 마이크로파 신호는 혼합기(4)의 입력단에 전송된다. 그 혼합기(4)는 위상-동기 루프(PLL)(52)를 구비한 주파수 합성기(5)에 의해서 제어되는 전압-제어 발진기(VCO)(6)로부터의 신호를 또 다른 입력단에서 수신한다. 주파수 합성기(5)는 또한 마이크로프로세서(7)에 의해 제어되는 주파수 분할기(51)를 구비한다. 주파수 합성기(5)는 정보가 수신되도록 허용하는 마이크로프로세서(7)에 의해 선택된 채널의 정해진 주파수에 따라 발진기에 의해 생성되는 주파수를 조정하는데 사용된다. 다음으로, 혼합기(4)는 중간 주파수로 신호를 출력으로서 전달하는데, 그것은 수신된 정보 아이템(들)을 나타낸다. 다음으로, 그 중간-주파수 신호는 수신된 정보 아이템(들)을 추출하기 위해서 디코딩된다.
종래 기술 및 특별히 영국 특허 출원인 GB 2 335 100호에 따르면, 대역-통과 필터는 증폭기에 의해 수신되는 주파수 스펙트럼을 제한함으로써 그 증폭기에 의해 수신되는 잡음의 양을 제한하도록 안테나와 저-잡음 증폭기 사이에 배치된다. 그 결과, 종래 기술에 따르면, 증폭기에 제공되는 주파수 대역은 적어도 가장 낮게 할당된 주파수와 가장 높게 할당된 주파수 사이에 놓인다. 유럽의 경우에, 증폭기의 상위부분에 적용되는 대역-통과 필터의 주파수 대역은 5.15 GHz와 5.725 GHz 사이일 것이다.
본 발명에 따르면, 증폭기에 제공되는 주파수 대역폭은, 유럽의 예에 있어서는, 안테나에서 수신되는 신호의 주파수에 따라서 B1인 주파수 대역이나 B2인 주파수 대역 중 어느 하나이다.
따라서, 상이한 주파수 대역에 적응시키기 위한 본 발명에 따른 자체-적응식필터링 디바이스(3)는 두 개의 필터(31, 32)를 포함하는데, 상기 두 필터의 통과 대역은 B1인 주파수 대역과 B2인 주파수 대역에 각각 대응한다. 본 발명에 따르면, 디바이스(3)는, 수신될 신호의 주파수가 B1인 주파수 대역 내에 있는 경우에는 통과 대역이 B1인 주파수 대역에 대응하는 제 1 필터(31)나, 수신될 신호의 주파수가 B2인 주파수 대역 내에 있는 경우에는 통과 대역이 B2인 주파수 대역에 대응하는 제 2 필터(32) 중 어느 하나를 사용할 수 있게 하는 선택 수단(8, 9, 33, 34)을 또한 구비한다. 선택 수단은 안테나(1)와 저-잡음 증폭기(2) 사이에서 제 1 필터(31)나 제 2 필터(32) 중 어느 하나를 연결시킬 수 있게 하는 두 개의 스위치(33, 34)를 포함한다. 이러한 두 스위치(33, 34)는 주파수 합성기(5)와 연관된 제어 수단(8, 9)에 의해서 제어된다. 이러한 제어 수단은 위상-동기 루프(52)에 의해서 생성되는 전압(VPLL)을 제 1 입력단(81)에서 수신하는 비교기(8)를 포함한다. 그 전압(VPLL)은 실제로는 주파수 합성기(5)에 의해서 전압-제어 발진기(6)에 부과되는 주파수의 전압-변환 이미지(voltage-converted image)에 대응한다. 따라서, 수신될 신호의 주파수에 관한 정보는 그 전압(VPLL)으로 구성된다. 비교기(8)는 제 2 입력단(82)에서 기준 전압(Vref)을 수신한다. 발진기(6)에 부과되는 주파수의 이미지에 대응하는 전압과 기준 전압(Vref) 사이의 비교 결과는 비교기(8)의 출력단에서 제어 신호를 생성한다. 비교기(8)의 출력단은 두 스위치(33, 34) 각각의 각 제어 입력단에 두 링크(83, 84)를 통해서 연결된다. 그 제어 신호는, 발진기(6)에 부과되는 주파수의 이미지를 나타내는 전압(VPLL)이 B1인 주파수 대역 내에 포함되는 주파수에 대응할 때는, 스위치(33, 34)로 하여금 제 1 필터(31)로 스위칭하도록 야기하기 위한 것이다. 그와 반대로, 제어 신호는, 발진기(6)에 부과되는 주파수의 이미지를 나타내는 전압이 B2인 주파수 대역 내에 포함되는 주파수에 대응하는 경우에는, 상기 스위치(33, 34)로 하여금 제 2 필터(32)로 스위칭하도록 야기하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 디바이스(3)는 비교기(8)의 제 1 입력단(81)에 연결되는 버퍼(9)를 구비한다. 예컨대 증폭기로 구성되는 버퍼(9)는 위상-동기 루프(52)에 의해서 생성된 전압(VPLL)이 비교기에 인가되기 이전에 상기 전압(VPLL)을 버퍼링하는 기능을 갖는다.
본 발명에 따른 디바이스는 다음과 같은 방식으로 동작한다. 두 가지 상황이 발생할 수 있다.
제 1 상황에서는, 할당된 주파수 대역 중 하나(B1 또는 B2) 내에 주파수가 있는 채널 상에 링크가 이미 구축되었다. 예컨대 채널 상의 과도한 간섭으로 인해서나 또 다른 송신기와의 링크를 구축하기 위해서와 같은 몇 가지 이유로 인해서, 안테나에서 수신되는 마이크로파 신호는 채널 변경 제어 신호를 생성하는 신호를 포함할 것이다. 수신된 신호로부터 그 정보를 추출하는 것은 요청된 채널의 주파수가 자동추적(lock onto)되도록 발진기(6)에 의해서 생성된 주파수를 변경하기 위해 제어 신호로 하여금 마이크로프로세서(7)에 의해서 주파수 합성기(5)로 전송되도록야기할 것이다. 만약 새로운 채널의 주파수가 이전 채널의 주파수와 동일한 주파수 대역 내에 있다면, 위상-동기 루프(52)에 의해서 생성된 전압(VPLL)은 비교기(8)의 출력단에서 생성되는 제어 신호의 변동을 초래하지 않을 것이다. 그 결과, 스위치(33, 34)는 상태를 변경하지 않으며, 동일한 필터가 여전히 연결된다. 만약, 그와 반대로, 새로운 채널의 주파수가 이전 채널과 다른 주파수 대역 내에 있다면, 위상-동기 루프(52)에 의해서 생성된 전압(VPLL)은 비교기(8)의 출력단에서 생성되는 제어 신호의 변동을 초래한다. 그 결과, 스위치(33, 34)는 새로운 채널의 주파수가 포함되는 주파수 대역에 대응하는 필터에 LAN(2)를 연결하기 위해서 상태를 변경한다.
제 2 상황에서는, 본 발명에 따른 디바이스를 포함하는 디지털 무선 시스템에는 전원이 공급되지만, 링크가 아직 구축되지 않았다. 이 경우에, 초기화 절차가 마이크로프로세서(7)에 의해서 트리거됨으로써, 마이크로프로세서(7)는 정보 아이템이 송신되어졌음을 나타내는 반송파를 디코딩하기 위해서 할당된 주파수 대역의 모든 채널을 체계적으로 검사한다. 이를 수행하기 위해서, 마이크로프로세서(7)는 주파수 합성기(5)로 하여금 예컨대 가장 낮은 주파수 채널부터 시작하는 것처럼 미리 결정된 채널부터 시작해서 모든 이용가능한 채널을 전체에 걸쳐 스캐닝하도록 야기할 것이다. 각 채널은 반송파가 그 채널 상에서 수신되었는지를 검사하기 위해 정해진 기간 동안 선택된다. 따라서, 채널 주파수를 스캐닝하는 이러한 절차 동안에는, 선택되어진 새로운 채널의 주파수가 이전에 테스트 받은 채널의 주파수와 동일한 주파수 대역 내에 있는 한, 비교기(8)는 스위치(33, 34)로 하여금 상태를 변경하도록 야기하지 않을 것이다. 그렇지 않다면, 앞선 상황에서 설명된 바와 같이, 비교기는 적절한 필터로의 연결이 이루어지도록 야기한다. 스캐닝 절차는 반송파가 연속적으로 선택된 채널들 중 하나 상에서 디코딩되자마자 중단된다.
도 2는 본 발명에 따른 디바이스의 필터에 대한 선택 수단의 일실시예를 나타낸다. 도 1에 도시된 실시예와 도 2에 도시된 실시예 사이의 주요한 차이는 스위치의 상태를 변경하기 위해 사용되는 정보 아이템에 있다. 따라서, 도 1에서, 사용되는 정보 아이템은, 바로, 발진기를 제어하기 위해 합성기에 의해서 생성되는 제어 전압이다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 사용되는 정보 아이템은 발진기(6)의 주파수나 안테나에 의해서 픽업된 마이크로파 신호의 주파수 중 어느 하나이다. 어느 정보 아이템이 사용될 지는 마이크로프로세서(7)에 의해 생성되는 제어 신호에 의해서 결정된다.
따라서, 도 2에 도시된 실시예에 따른 디바이스는 처리 회로(35)를 포함하는데, 상기 처리 회로(35)의 기능은 제어 정보로 사용되는 주파수를 비교기(8)의 제 1 입력단(81)에 인가되는 전압으로 변환하는 것이다. 이러한 제 1 회로는 위상/주파수 비교기(351)를 포함하는데, 상기 위상/주파수 비교기(351)의 제 1 입력단은 고정-주파수 발진기(350)에 의해서 생성되는 신호를 수신한다. 위상/주파수 비교기(351)의 제 2 입력단이 마이크로프로세서(7)에 의해서 제어되는 스위치(36)에 연결됨으로써, 상기 제 2 입력단을, 제 1 위치(P1)에서는 전압-제어 발진기(6)의 출력단에 연결시키거나, 제 2 위치(P2)에서는 안테나(1)에서 수신되는 신호의주파수의 이미지를 전달하는 커플러(37)에 연결시키는 것을 가능하게 한다. 위상/주파수 비교기(351)는 저역-통과 필터(352)를 통해서 비교기(8)의 제 1 입력단(81)으로 향하는 제어 전압을 자신의 출력단에서 생성한다. 따라서, 마이크로프로세서(7)에 의해서 제어되는 스위치(36)가 제 1 위치(P1)에 있을 때는, 처리 회로(35)는 전압-제어 발진기(6)에 의해서 생성되는 마이크로파 신호의 전압-변환 주파수의 이미지를 비교기(8)의 제 1 입력단(81)에 전달함으로써, 선택이 이루어졌을 때, 자체-적응식 필터(31 내지 34)가 마이크로프로세서(7)에 의해 선택된 채널을 포함하는 주파수 대역을 자동추적하도록 야기한다. 마이크로 프로세서(7)에 의해서 제어되는 스위치(36)가 제 2 위치(P2)에 있을 때는, 처리 회로(35)는 안테나에 의해서 수신되는 마이크로파 신호의 전압-변환 주파수의 이미지를 비교기(8)의 제 1 입력단(81)에 전달함으로써, 채널의 변동이 이루어졌을 때, 자체-적응식 필터(31 내지 34)가 그 채널을 포함하는 주파수 대역을 자동추적하도록 야기한다.
도 2에 도시된 실시예에 따른 디바이스의 동작은 도 1에 도시된 실시예에 따른 디바이스의 동작과는 약간 다르다. 위에서 정의된 두 상황 모두는 도 2에 도시된 실시예에서도 마주치지만, 상기 두 상황은 다르게 처리된다. 링크가 이미 구축되어진 제 1 상황에서는, 마이크로프로세서(7)는 스위치(36)로 하여금 제 2 위치(P2)로 스위칭하도록 야기한다. 그 위치에서는, 비교기(8)는 안테나에서 수신되는 신호의 주파수의 이미지에 대응하는 전압을 자신의 제 1 입력단에서 수신한다. 만약, 위에서 설명된 상황에서, 다른 주파수 채널이 선택된다면, 커플러(37)는 채널 변동에 대응하는 신호의 주파수 변동을 따를 것이다. 따라서, 만약 새로운 채널의 주파수가 이전 채널과 동일한 주파수 대역 내에 있지 않다면, 비교기는 한 필터로부터 다른 필터로 스위칭시키기 위한 제어 신호를 생성할 것이다.
시스템에 전원이 공급되는 제 2 상황에서는, 마이크로프로세서(7)를 초기화하는 단계가 스위치(36)를 제 1 위치(P1)로 스위칭시키기 위해서 상기 스위치(36)에 제어 제어를 전송하는 것으로 시작할 것이다. 그 위치에서는, 도 2의 실시예에 따른 디바이스의 동작은, 비교기(8)가 주파수 합성기(5)에 의해서 발진기(6)로 전송되는 제어 전압을 직접 수신하지 않고 전압 제어 발진기(6)에 의해서 생성된 연속적인 주파수의 전압-변환 이미지를 수신한다는 것을 제외하곤, 도 1의 디바이스와 실질적으로 동일하다.
도 3은 스위치의 일실시예를 나타내고 있다. 그 실시예에서, 각각의 스위치(33, 34)는 직렬 연결된 다이오드 쌍(33.1, 33.2 ; 34.1, 34.2)을 포함하는데, 상기 다이오드는 예컨대 PIN(P Intrinsic N) 다이오드이다. 제 1 다이오드 쌍(33.1, 33.2)은 안테나(1)와 두 필터(31, 32) 사이에 장착되는 스위치에 대응하고, 제 2 다이오드 쌍(34.1, 34.2)은 저-잡음 증폭기(LAN)(2)와 두 필터(31, 32) 사이에 장착되는 스위치에 대응한다. 제 1 및 제 2 다이오드 쌍에서 제 1 다이오드(각각 33.1 및 34.1)의 애노드와 제 2 다이오드(각각 33.2 및 34.2)의 캐소드는, 각각, 한편으로는 안테나(1)와 저-잡음 증폭기(LAN)의 입력단에 각각 연결되며, 다른 한편으로는 쇼크 인덕터(830, 840)를 각각 구비하는 두 링크(83, 84)를 통해 비교기(8)의 출력단에 연결된다. 각 다이오드 쌍에서, 한편으로는, 제 1 다이오드(각각 33.1 및 34.1)의 캐소드는 제 1 필터(31)에 연결되고, 다른 한편으로는,제 2 다이오드(각각 33.2 및 34.2)의 애노드는 제 2 필터(32)에 연결되며, 마지막으로 각각의 다이오드는 쇼크 인덕터를 통해 접지에 또한 연결된다. 따라서, 비교기(8)가 출력단에서 양전압(+V)을 전달할 때는, 각 다이오드 쌍의 제 1 다이오드(33.1, 34.1)는 순방향-바이어스("온" 상태에서)되는 반면에, 각 다이오드 쌍의 제 2 다이오드(33.2, 34.2)는 역방향-바이어스("오프" 상태에서)된다. 그 결과, 각 다이오드 쌍의 제 1 다이오드(33.1, 34.1) 사이에 연결된 제 1 필터(31)가 선택된다. 비교기(8)가 출력단에서 음전압(-V)을 전달할 때는, 각 다이오드 쌍의 제 2 다이오드(33.2, 34.2)는 순방향-바이어스되는 반면에, 각 다이오드 쌍의 제 1 다이오드(33.1, 34.1)는 역방향-바이어스된다. 그 결과, 각 다이오드 쌍의 제 2 다이오드(33.2, 34.2) 사이에 연결된 제 2 필터(32)가 선택된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 디바이스의 필터 및 적절한 선택 수단에 대한 실시예를 나타내고 있다. 그 실시예에서, 필터(31, 32)는 서로 맞물린 형태(interdigitated type)이며, 정해진 길이의 마이크로스트립 라인(300)으로 구성되는데, 상기 마이크로스트립 라인의 제 1 단부(303)는 접지에 연결되는 도금된-스루 홀(plated-through hole)을 구비한다. 이러한 원리에 따르면, 각 마이크로스트립 라인(300)의 길이(L)를 정해진 길이(L1) 만큼 증가시킴으로써, 필터의 중심 동조 주파수의 값은 감소된다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서 사용된 두 필터는 마이크로스트립 라인(300)에 기초한 필터(30)로 대체되고, 상기 필터의 각 마이크로스트립 라인은 선택 수단(33')에 의해서 두 부분(301, 302)으로 분할된다. 마이크로스트립 라인(300)의 각각의 제 1 부분(301)은 정해진 길이(L)를 갖는다. 각각의 제 2 부분(302)은 정해진 길이(L1)를 갖는다. 선택 수단(33')은 제 2 부분(302)의 길이(L1) 만큼 제 1 부분(301)의 길이를 연장시키거나 또는 그러지 않는 것을 가능하게 한다. 각 마이크로스트립 라인의 제 1 및 제 2 부분(301, 302)의 길이는, 필터(30)의 모든 마이크로스트립 라인(300)의 길이(L)가 제 1 부분(301)의 길이(L)에 단지 대응할 때, 필터(30)가 위에서 정의된 제 2 주파수 대역(B2)에 동조되도록, 정해진다. 필터(30)의 모든 마이크로스트립 라인(300)의 길이가 제 2 부분(302)의 길이(L1) 만큼 증가된 제 1 부분(301)의 길이(L)에 대응할 때, 필터(30)는 위에서 정의된 제 1 주파수 대역(B1)에 동조된다. 각 마이크로스트립 라인(300)의 제 1 부분(301) 또는 제 1 및 제 2 부분(301, 302)을 선택하는 것은 비교기(8)에 의해 제어되는 마이크로파 스위치(33')에 의해서 수행된다. 도 4b에 도시된 실시예에서는, 각각의 마이크로파 스위치(33')가 마이크로스트립 라인의 두 부분(301, 302) 사이에 직렬로 장착된 다이오드(33')를 포함한다. 각 다이오드(33')의 캐소드는 제 1 부분(301)의 제 1 단부에 연결되며, 그것의 제 2 단부는 접지에 연결된다. 각 다이오드(33')의 애노드는 마이크로스트립 라인의 제 2 부분(302)의 제 1 단부에 연결되며, 그것의 제 2 단부는 예컨대 쇼크 인덕터(830)를 통해서 비교기(8)의 출력단에 연결된다. 따라서, 비교기가 자신의 출력단에서 양전압을 전달할 때, 각각의 다이오드(33')는 순방향 바이어스("온" 상태에서)된다. 그 경우에, 필터(30)는 제 2 부분(302)의 길이만큼 증가된 제 1부분(301)의 길이에 대응하는 마이크로스트립 라인 길이를 사용한다. 그 결과, 필터(30)는 제 1 주파수 대역(B1)에 동조된다. 그와 대조적으로, 비교기(8)가 자신의 출력단에서 음전압을 전달할 때, 각각의 다이오드(33')는 역방향-바이어스("오프" 상태에서)된다. 그 경우에는, 제 1 부분(301)의 길이에 단지 대응하는 마이크로스트립 라인 길이만이 사용된다. 그 결과, 필터(30)는 제 2 주파수 대역(B2)에 동조된다. 따라서, 여러 주파수 대역에 동조되는 자체-적응식 필터가 쉽게 제작될 수 있다.
본 설명은 수신기 부분에 대해 응용할 목적으로 제공되었지만, 본 발명의 디바이스는 송신기 부분에서 대해서도 사용될 수 있다는 것을 강조하는 것이 중요하고, 여기서, 이미지 스펙트럼의 향상 및 국부 발진기의 제거를 개선시키기 위해서 상이한 주파수 대역을 갖는 두 필터 사이에서 스위칭하는 것이 필요할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명은 두 개 이상의 분리된 주파수 대역을 사용하는 시스템을 위한 주파수 대역을 포함해서 임의의 다른 주파수 대역에 대해서도 적용될 수 있다.
본 발명은 청구된 본 발명의 응용 분야로부터 벗어나지 않는 한 많은 다른 특정 형태의 실시예를 허용한다는 것이 당업자에게 명백해야 한다. 따라서, 본 실시예는 예시로서 간주되어야 하지만, 그에 대해서 첨부된 청구항의 범위에 의해 정해진 분야 내에서 변경될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 특별히 홈 디지털 무선 네트워크를 전개(deploy)하기 위해서 사용되는, 마이크로파 신호 송/수신기 내의 자체-적응식대역-통과 주파수-필터링 디바이스에 이용가능하다.

Claims (12)

  1. 마이크로파 신호 송신기 및/또는 수신기 내의 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스(self-adaptive band-pass filtering device)로서, 상기 수신기는 저-잡음 증폭기(2)의 입력단에 연결된 마이크로파 신호 수신 안테나(1)에 연결되고, 혼합기(4)는 한편으로는 상기 저-잡음 증폭기(2)의 출력 신호를 수신하며 다른 한편으로는 주파수 합성기(5)로부터의 신호를 수신하는,
    자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스에 있어서,
    상기 자체-적응식 필터링 디바이스(3)는, 상기 증폭기(2)의 상위부분에서, 한편으로는 적어도 두 개의 상이한 주파수 대역을 갖는 적어도 하나의 필터링 수단(300, 31, 32)과, 다른 한편으로는 수신될 신호의 주파수에 따라 필터링 수단(31, 32), 또는 상기 주파수 대역 중 하나를 선택하기 위한 수단(8, 33, 34)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필터링 수단은 두 개의 필터(31, 32)를 포함하고;
    상기 선택 수단은 두 상태 사이에서 스위칭하는 마이크로파 스위치 쌍(33, 34)을 포함하며,
    상기 스위치 쌍은 각 대역-통과 필터(31, 32)의 각 사이드에 배치됨으로써, 상기 스위치 쌍(33, 34)의 제 1 상태에서는 상기 안테나(1)에 의해 수신된신호가 상기 제 1 필터(31)에 의해서 필터링되고, 상기 스위치 쌍(33, 34)의 제 2 상태에서는 상기 안테나에 의해 수신된 신호가 상기 제 2 필터(32)에 의해서 필터링되는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 두 필터(31, 32)는 제 1 주파수 대역(B1)과 제 2 주파수 대역(B2)을 각각 필터링하도록 의도되는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 필터링 수단(31, 32)의 주파수 대역은 분리되는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 필터링 수단은 마이크로스트립 라인(microstrip line)(300)에 기초한 필터(30)를 포함하고, 상기 필터(30)의 각 마이크로스트립 라인은 스위칭 수단(33')에 의해서 두 개의 분리된 부분(301, 302)으로 분할되며, 상기 마이크로스트립 라인(300)의 상기 제 1 및 제 2 부분(301, 302) 각각은 정해진 길이를 갖는데, 상기 길이는, 상기 스위칭 수단이 마이크로스트립 라인 사이를 연결함으로써 상기 수신된 신호로 하여금 상기 제 1 부분(301)으로만 통과하도록 허용하였을 때는, 상기 필터가 제 1 주파수 대역에 동조되도록 정해지고, 상기 스위칭 수단이 마이크로스트립 라인 사이를 연결함으로써 상기 신호로 하여금 상기 제 1 및 제 2 부분(301, 302)으로 통과하도록 허용하였을 때는, 상기 필터(30)가 상기제 2 주파수 대역에 동조되도록 정해지는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 수단의 상기 스위치(33, 33', 34)의 상태 변동이 상기 주파수 합성기(5)와 연관된 제어 수단(8)에 의해서 트리거됨으로써, 상기 주파수 합성기(5)에 의해 부과되는 주파수가 상기 필터링 수단(30, 31, 32)의 제 1 주파수 대역(B1) 내에 있을 때는, 상기 제어 수단(8)은 상기 스위치(33, 33', 34)로 하여금 상기 제 1 상태가 되도록 하기 위한 신호를 전달하고, 상기 주파수 합성기(5)에 의해 부과되는 주파수가 상기 필터링 수단(30, 31, 32)의 제 2 주파수 대역(B2) 내에 있을 때는, 상기 제어 수단(8)은 상기 스위치(33, 33', 34)로 하여금 상기 제 2 상태가 되도록 하기 위한 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 제어 수단은 비교기(8)를 포함하고, 상기 비교기(8)의 제 1 입력단(81)은 상기 주파수 합성기(5)에 의해 생성된 주파수의 전압-변환 이미지(voltage-converted image)를 수신하도록 버퍼 스테이지(9)를 통해서 주파수 합성기(5)에 연결되며, 상기 비교기(8)의 제 2 입력단(82)은 정해진 기준 전압(Vref)을 수신하는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 제어 수단은 비교기(8)를 포함하고, 상기 비교기(8)의 제 1 입력단(81)은 전압-제어 발진기(6)에 의해 생성된 주파수나 상기 안테나(1)에 의해서 수신된 상기 마이크로파 신호의 주파수 중 어느 한 주파수의 전압-변환 이미지를 전달하도록 의도된 처리 회로(35)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 처리 회로(35)는 위상/주파수 비교기(351)를 포함하고, 상기 위상/주파수 비교기(351)의 제 1 입력단은 고정-주파수 발진기(350)에 의해서 생성된 신호를 수신하며, 상기 위상/주파수 비교기(351)의 제 2 입력단은 마이크로프로세서(7)에 의해서 제어되는 스위치(36)에 연결됨으로써, 상기 제 2 입력단을, 제 1 위치(P1)에서는 상기 전압-제어 발진기(6)의 출력단에 연결하거나, 제 2 위치(P2)에서는 상기 안테나(1)에서 수신된 신호의 주파수의 이미지를 전달하는 커플러(37)에 연결하는 것을 가능하게 하며, 상기 비교기(8)의 상기 제 2 입력단(82)은 정해진 기준 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항과 공동으로 인용되는 제 2항에 있어서, 각각의 스위치(33, 34)는, 상기 안테나(1)와 상기 두 필터(31, 32) 사이에는 제 1 다이오드 쌍(33.1, 33.2)이 장착되며 상기 저-잡음 증폭기(2)와 상기 두 필터(31,32) 사이에는 제 2 다이오드 쌍(34.1, 34.2)이 장착되도록, 직렬로 장착된 고속 다이오드 쌍(33.1, 33.2 ; 34.1, 34.2)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 다이오드 쌍 각각에서 자신의 캐소드를 통해 상기 제 1 필터(31)에 연결되는 상기 제 1 다이오드(각각 33.1 및 34.1)의 애노드와 자신의 애노드를 통해 상기 제 2 필터(32)에 연결되는 상기 제 2 다이오드(각각 33.2 및 34.2)의 캐소드는, 한편으로는 상기 안테나(1)와 상기 저-잡음 증폭기(2)의 입력단에 각각 연결되며, 다른 한편으로는 두 링크(83, 84)를 통해 상기 비교기(8)의 출력단에 연결되는데, 상기 두 링크 각각은 쇼크 인덕터(shock inductor)(830, 840)를 구비하고, 각 다이오드 쌍에서 상기 제 1 다이오드(각각 33.1 및 34.1)의 캐소드와 상기 제 2 다이오드(각각 33.2 및 34.2)의 애노드는 상기 쇼크 인덕터(330.1, 34O.1, 331.1, 341.1)를 통해서 접지에 또한 연결되는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
  12. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항과 공동으로 인용되는 제 5항에 있어서, 상기 필터(30)의 각 마이크로스트립 라인의 상기 마이크로파 스위치는 상기 마이크로스트립 라인의 상기 두 부분(301, 302) 사이에 직렬로 장착되는 다이오드(33')를 구비하고, 각 다이오드(33')의 캐소드는 상기 마이크로스트립 라인(300)의 상기 제 1 부분(301)의 제 1 단부에 연결되고, 상기 제 1 부분(301)의 제 2 단부는 접지에연결되며, 각 다이오드(33')의 애노드는 상기 마이크로스트립 라인의 상기 제 2 부분(302)의 제 1 단부에 연결되고, 상기 제 2 부분(302)의 제 2 단부는 상기 제어 수단(8)의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 자체-적응식 대역-통과 필터링 디바이스.
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