KR20030047610A - 디지털티브이중계기의 설계와 이를 위한 자동이득조절기회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력레벨의 범위가 넓은 신호에 대해 일정한 출력레벨을 유지해야 하는 디지털티브이중계기의 설계에서 높은 반송파대잡음비(CNR)을 얻기 위해 두 개 이상의 가변감쇄기를 포함하며 입력레벨에 따라 순차적으로 작동하는 자동이득조절기(AGC) 회로 구성에 관한 것이다.

Description

디지털티브이중계기의 설계와 이를 위한 자동이득조절기회로 {Digital TV Transposer and AGC circuit}

본 발명은 입력레벨의 변화가 큰 디지털티브이방송에서도 일정한 출력레벨을유지하는 디지털티브이중계기의 설계와 그 성능을 높이기 위한 자동이득조절기(AGC) 회로의 설계에 관한 것이다.

일반적으로 증폭기는 입력레벨이 높을수록 반송파대잡음비(CNR)이 높아지지만 출력레벨이 기준레벨에 비해 너무 높아지면 혼변조가 나타난다.

그런데 디지털티브이방송은 종전의 아날로그 방송에 비해 훨씬 낮은 반송파대잡음비(CNR)에서도 방송 수신이 가능하므로 송신소에서의 출력이 10분의 1 수준에 불과하다. 따라서 디지털티브이중계기는 40dBuV 정도의 낮은 레벨에서부터 80dBuV 정도의 높은 레벨까지도 입력이 들어올 수 있으므로 입력레벨의 변화 범위가 아날로그방송에 비해 두 배로 커졌고 낮은 레벨의 입력에 대해서도 높은 반송파대잡음비(CNR)을 유지할 수 있어야 한다. 이렇게 입력레벨의 변화 범위가 큰 경우에 종래 아날로그용 티브이중계기의 경우(도1)와 같이 다운컨버터 단계에 가변감쇄기를 위치시키면 방송신호의 입력레벨이 올라가도 반송파대잡음비(CNR)이 개선되지 않아서 전반적인 신호의 품질이 떨어지게 된다. 또 도2과 같이 IF증폭기 단계에 가변감쇄기를 위치시키면 입력레벨이 높은 경우에는 다운컨버터 단계의 증폭기에서 혼변조가 발생하여 심한 경우 방송 수신이 불가능한 지경에 이를 수 있다.

위에 기술한 문제점을 해결하기 위해서는 디지털티브이중계기 내부의 각 증폭기의 입력이 적당한 범위 안에 있어야 한다. 이 범위는 혼변조가 발생하지 않는 한도내에서 반송파대잡음비(CNR)을 높이기 위해서 높게 유지하는 것이 좋다.

이를 위해서는 가변감쇄기를 다운컨버터와 IF증폭기 양쪽에 설치하고 순차적으로 반응하는 자동이득조절기(AGC)회로로 각각의 가변감쇄기에 입력되는 이득조절전압을 단계적으로 다르게 조정함으로써 디지털티브이중계기에 포함된 각각의 증폭기들의 출력과 입력이 지나치게 올라가거나 낮아지지 않게 함으로써 혼변조의 발생과 반송파대잡음비(CNR)의 악화를 동시에 방지한다.

디지털 방송신호의 기준입력레벨은 60dBuV정도이며 입력레벨의 변화 범위는 40dBuV∼80dBuV 정도로 상정하면 최저 레벨의 신호가 수신되는 경우에는 도4의 다운컨버터에 포함된 입력단계 가변감쇄기A와 IF증폭기 내부의 가변감쇄기B가 모두 감쇄도가 0에 가깝도록 작동하여 감쇄가 거의 없도록 하여 반송파대잡음비(CNR)이 악화되는 것을 막고 60dBuV의 입력에 대해서는 가변감쇄기A에서는 감쇄도가 0dB, 가변감쇄기B에서는 감쇄도 20dB 정도로, 80dBuV이상의 최고 입력레벨에서는 가변감쇄기A에서는 감쇄도가 20dB, 가변감쇄기B에서도 감쇄도가 20dB 정도로 작동하여 혼변조를 방지하고 60dBuV일 때와 같은 일정한 출력레벨을 유지하도록 한다.

따라서 본 발명은 가변감쇄기를 다운컨버터 단계와 IF증폭기 단계에 각각 1개 또는 그 이상을 순차적으로 적용시키도록 한다.

또 본 발명은 출력 신호의 변화에 따라 다운컨버터단계에 포함된 가변감쇄기와 IF증폭기 단계의 가변감쇄기에 이득조절전압이 단계적으로 다르게 적용되도록 하는 자동이득조절기(AGC) 회로를 포함한다.

도1은 다운컨버터단계에 가변감쇄기가 위치한 디지털티브이중계기의 간략한 블록다이어그램

도2은 IF증폭기단계에 가변감쇄기가 위치한 디지털티브이중계기의 간략한 블록다이어그램

도3는 본 발명이 적용된 디지털티브이중계기의 간략한 블록다이어그램

도4는 본 발명이 적용된 디지털티브이중계기의 실시예

도5는 가변감쇄기의 실시예와 등가회로

* 본 발명의 실시예 도4의 주요 대입값

ZD1 = 3.6

ZD2 = 6.1

ZD3 = 6

먼저 본 발명을 적용한 디지털티브이중계기의 블록다이어그램 도4를 설명하도록 한다. 도4에서 사용된 가변감쇄기는 통상적으로 사용되는 가변감쇄기로 그 등가회로는 도5와 같다.

이미 아는바와 같이 자동이득조절기(AGC)는 수신레벨이 높은 경우는 이득조절전압을 강하시킴으로써 가변감쇄기의 입력 전류를 감소시켜 감쇄도가 높아지도록 하고 수신레벨이 낮은 경우에는 이득조절전압을 높여서 가변감쇄기의 입력 전류를 증가시켜 감쇄도를 낮춤으로써 일정한 출력레벨을 유지하도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 트렌지스터와 다이오드에서 각 0.6V의 전압강하가 있는 것으로 가정하고 설계한다.

도4에서 다운컨버터 단계에 포함된 가변감쇄기A에 적용되는 이득조절전압 V1은 ZD1의 영향을 받는다.

V11 = VD - 0.6*2

V11이 ZD1의 제너전압보다 크면 V1 = V11 - ZD1 이고,

V11이 ZD1의 제너전압보다 작으면 ZD1은 동작하지 않는다.

전류IA는 R1과 V1으로 조절되며 IA이 클수록 감쇄도는 남아진다. 여기서 R1의 값은 가변감쇄기A의 최고 감쇄도가 20dB가 되도록 조정한다.

IF증폭기에 포함된 가변감쇄기B에 적용되는 이득조절전압 V2는 ZD2와 ZD3의 영향을 받는다. VD가 ZD3의 제너전압보다 높은 경우 V21 = VD - 0.6*2 이고, V2 = V21 - ZD2이다. VD가 ZD3의 제너전압보다 낮은 경우 V21 = ZD3 - 0.6*2 이고 ZD2는 동작하지 않는다. 따라서 V21은 항상 ZD3 - 0.6*2 이상이 되어 감쇄기B는 어느 수준이상은 감쇄시키지 않는다.

이하는 수신레벨은 40dBuV∼80dBuV로 상정하고 본 발명의 실시예 도4를 수신레벨의 변화단계에 따라 설명한 것이다. 기준이 되는 60dBuV입력에 의한 검파기1의 출력 VD는 7V로 가정한다.

이는 대략적인 것으로 디지털티브이중계기의 설계에 따라 이 수치는 변화할 수 있다. 또 ZD1의 제너전압, ZD2, ZD3, R1, R2, R3 의 값은 조정가능하다.

먼저 수신레벨이 40dBuV이상 60dBuV미만인 경우에는 검파기1의 출력전압 VD는 9V미만 7V이상이 된다. 이 경우 V11은 D1과 TR1을 거치면서 1.2V가 강하되어 5.8V∼7.8V가 되고 ZD1의 제너전압이 3.6V이므로 V1은 2.2V∼4.2V가 되고 가변감쇄기A의 감쇄도는 0이된다. V21은 D2과 TR2을 거치면서 1.2V가 강하되어 5.8V∼7.8V가 되고 ZD2가 5.8V이므로 V2는 0V∼1.8V로 가변감쇄기B의 감쇄도는 0∼20dB가 된다. 따라서 수신레벨이 40dBdBuV이상 60dBdBuV미만인 경우 가변감쇄기A에서는 감쇄가 일어나지 않고 수신레벨에 따라 가변감쇄기B에서만 0에서 20dB 사이의 감쇄가 일어난다.

수신레벨이 60dBuV이상 80dBV이하인 경우에는 검파기1의 출력 VD는 7V이하 2V이상이 된다. 이 경우 V11은 D1과 TR1을 거치면서 1.2V가 강하되어 5.8V∼0.8V가 된다. ZD1의 제너전압이 3.6V이므로 V11이 3.6보다 큰 경우는 ZD1이 동작하지만 작은 경우는 ZD1이 동작하지 않고 R1의 값에 의해 감쇄도가 결정된다. 이 R1은 V11이 0.8V일때 20dB감쇄가 되도록 조정해 둔다. V21은 5.4V가 되어 ZD2보다 낮아서 ZD2는 동작하지 않는다. 여기서 R2의 저항값을 크게 하면 V2는 0V에 가까워지므로 가변감쇄기B의 감쇄도는 20dB가 된다. 따라서 수신레벨이 60dBuV이상 80dBuV이하인 경우 가변감쇄기A에서는 수신레벨에 따라 0에서 20dB사이의 감쇄가 일어나고 가변감쇄기B에서는 20dB의 감쇄가 일어난다. 이것을 표로 정리하면 표1과 같다.

이를 종합하면 수신레벨이 40dBuV로 낮은 경우에는 가변감쇄기A에서 0dB, 가변감쇄기B에서 0dB가 감쇄되어 총감쇄도가 0dB가 된다. 실제로 가변감쇄기는 최소 감쇄량이 있어 0보다 높지만 설명의 편의를 위해 이를 무시한다. 수신레벨이 60dBuV인 경우에는 가변감쇄기A에서 0dB, 가변감쇄기B에서 20dB가 감쇄되어 총감쇄도가 20dB가 된다. 수신레벨이 80dBuV인 경우는 가변감쇄기A에서 20dB, 가변감쇄기B에서 20dB가 감쇄되어 총 40dB가 감쇄된다. 따라서 출력레벨은 수신레벨 변화의 폭이 넓은 경우에도 일정하게 유지할 수 있게 되면서 감쇄가 최종단계 가까이에서 주로 발생하므로 디지털티브이중계기 내에서 반송파대잡음비(CNR)이 떨어지지 않고 일정 범위 안에 머물러 최종적인 송신신호의 반송파대잡음비(CNR)을 높게 유지한다.

여기에 더하여 같은 원리로 가변감쇄기를 다운컨버터 단계에 2개 이상 IF증폭기 단계에 2개 이상씩을 포함시키면 감쇄도의 조종을 더욱 정교하게 할 수 있어 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

[표 1]

본 발명에 따라서 수신레벨의 변화 폭이 큰 디지털방송신호의 처리에서도 출력레벨을 일정하게 유지시키면서도 반송파대잡음비(CNR)을 높게 유지하여 방송품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 넓은 자동이득조절기(AGC)범위를 얻고 고품질의 송신신호를 얻기위해 가변감쇄기를 2개 이상 배치하는 디지털티브이중계기
2. 도4에 나타난 것과 같이 에미터플로우 회로의 베이스에 정전압회로를 추가하여 가변감쇄기의 감쇄가 어느 수준 이상 감쇄되지 않도록 제어하는 회로