KR20030088752A - 주파수 합성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주파수 합성 장치에 관한 것으로서, 특히 신호를 출력하고, 상기 신호를 입력받는 송수신부와 상기 출력되는 신호를 수신되는 신호의 주파수와 혼합하여 원하는 중간 주파수를 만드는 국부발진 신호 발생기와 국부발진 신호 발생기에서 나온 신호는 방향성 분기기에 의해서 국부 발진 신호를 상/하향 변환기를 거쳐 송/수신단에 나누어 사용하는 것에 관한 것이다.

국부 발진기의 출력을 송수신 측에 공급하고 이를 통하여 송수신단간 분리도 (Isolation) 특성을 개선하며, 회로 구성 부품 가격을 절감할 수 있다.

Description

주파수 합성 장치{Frequency synthesizer}

본 발명은 주파수 합성 장치에 관한 것으로서, 특히 중계기의 국부발진 신호를 통신용 중계단말 송/수신 단간 방향성 분기기 회로를 이용하여 출력단간 분리도를 높이고, 회로 구성 부품 가격을 절감 할 수 있도록 한 것이다.

종래에는 고주파(RF) 주파수 합성기(frequency synthesizer) 기술은 복잡하고 특수한 분야에서만 응용되었다. 현재 이 기술은 완전히 보편화되어 요즘 생산되는 거의 모든 라디오와 휴대용 전화기에 활용되고 있다. 주파수 합성기를 작동시키는데 필요한 여러 부품, 즉 발진기, 증폭기, 필터, 위상 검파기, 로직 회로 및 변환기는 점점 소형화되고, 성능이 우수해지며, 가격이 저렴해지고 있다. 더욱이 주파수 합성기를 사용하는 장비들은 사용하기에 편리하게 되었다.

다중의 반송 신호를 사용하고 있는 통신용 IF 중계기에서 RF 신호는 대역 제한과 증폭, AGC 또는 장거리 케이블 전송을 위하여, RF 신호를 IF 신호로 하향변환을 한다. 필요한 신호처리를 한 후 IF 신호는 무선 통신을 위하여 RF 신호로 상향변환 된다. 이 때 사용되는 국부 발진 신호 회로 구성 방법으로는 상/하향을 모두 같은 주파수의 신호로 사용하는 경우와 상/하향 각각을 다른 주파수의 신호로 사용하는 경우가 있었다.

종래 기술(한국등록번호 특허 제 144208호)로 이동통신 고출력 중계장치로 이동통신 기지국 영역에서 전파 음영지역으로 순방향 주파수와 역방향 주파수를 전송하는 링크중계용 송수신 장치이다.

이동통신 기지국 송수신장치에서 보내진 순방향 주파수는 이동통신 기지국 안테나에 부착된 방향성 결합기에 의해 감쇠된 만큼 링크중계용 송수신장치에 보내진다. 보내진 순방향 주파수는 듀플렉서 I 에 의해 송수신 분리된다. 이 분리된 순방향 주파수는 저잡음 증폭기에 의해 저잡음 증폭되어 n 분배기에서 n분배된다. n분배된 주파수는 순방향 협대역 IF 보드, 믹서 I , 필터 및 중간 주파수 증폭기, 믹서 II, 고출력 증폭기 및필터에 의해 각각 주파수 변환되어 n 결합기에 의해 n 결합된다. 결합기에 의해 결합된 순방향 변환 주파수는 고출력 증폭기에서 증폭되어 듀플렉서 II와 방향성 결합기를 거쳐 중계용 안테나에 의해 전송된다.

이동통신 전파음영지역 중계장치로부터 보내진 역방향 주파수는 링크중계용 송수신장치 중계용 안테나를 통해 인입되고 인입된 역방향 주파수는 방향성 n 결합기와 듀플렉서 II를 통해 송수신 분리되어 역방향 저잡음 증폭기에 의해 저잡음 증폭되고 역방향 n 분배기에 의해 n 분배된다. 이 분배된 각각의 역방향 주파수는 위에서 설명한 순방향 주파수의 변환방식과 같은 방식으로 변환된다. 먼저 역방향 믹서 II에서 국부발진기에서 발생된 주파수와 혼합된다. 혼합된 주파수는 역방향 필터 및 중간 주파수 증폭기에서 증폭되고 역방향 믹서 I에서 다시국부발진기에서 발진된 주파수와 혼합되고 역방향 고주파 증폭기 및 필터에 의해 증폭된다. 증폭된 주파수는 역방향 n 결합기에서 결합된 후 역방향 고출력 증폭기에서 증폭된 듀플렉서 I에서 송수신 분리되고 분리된 주파수는 이동통신 기지국 송수신장치에 보내진다.

상기 설명한 주파수는 순수한 통신 데이터의 전달을 의미하고 이동통신 고출력 중계장치는 주파수를 변환하기 위해 각 장치들을 제어하는 마이크로 콘트롤러가 존재한다. 따라서 역방향 주파수에는 이동체 단말기의 상태를 알려주는 데이터신호가 존재한다. 이 주파수는 링크중계용 송수신장치 중계용 안테나로 인입되어 방향성 결합기에서 감쇄된 만큼 보내지고 보내진 신호는 수신데이터 검출기에 의해 검출되어 마이크로콘트롤러에 전해지게 된다.

링크중계용 송수신장치의 중앙처리장치인 마이크로 콘트롤러는 전송된 데이터신호 및 전파음영지역 중계장치 영역내 이동체 단말기의 주파수를 분석하여 주파수 제어기에 정보를 제공한다.

주파수 제어기는 이 정보를 받아 국부발진기의 발진주파수를 변환하여 이동체 단말기 주파수에 해당하는 순방향 및 역방향 주파수에 동조될 수 있도록 하고 필터를 자동 동조시킨다.

이와 같은 동작에 의해 링크중계용 송수신장치는 이동체 단말기가 기지국의 많은 채널 중 어떤 채널을 물고 이동통신전파음영지역 중계장치로 진입하더라도 수신 데이터 검출기에 의해 쉽게 검출이 가능하여 통화가 끊이지 않게 된다.

상기와 같이 주파수 음영 지역을 해소하기 위하여 주파수 변환 중계기를 사용할 경우 2개 이상의 국부발진기를 이용하여 주파수의 상향 또는 하향변환이 이루어졌다. 이는 제조 원가의 상승으로 제조 비용이 상승되고 시장 경쟁력이 저하될수 있는 단점이 있다. 또한 2개 이상의 국부발진기 사용 시 상호 간섭으로 인한 혼 변조가 발생 될 요인이 있었다.

도 3은 다른 종래 기술(한국공개번호 특 제12510호)로 단일 국부발진기를 이용한 중계장치에 관한 것으로, 1개의 국부 발진기로 4개의 주파수 혼합기에 동시에 국부 발진 주파수를 공급하는 것을 특징으로 하고 있다.

하향 주파수(제 1 주파수)의 경우,

제 1 수신 주파수(12)가 제1 주파수 혼합기(14)에 입력되고 1개의 국부 발진기(30)의 출력은 국부 발진기 증폭기(28)에 의해 제1 주파수 혼합기(14), 제1 주파수 혼합기(20)의 동작에 적당한 일정 수준으로 증폭된다.

국부 발진 주파수 1:4 분배기(26)는 4개의 주파수 혼합기(14, 20, 34, 40)에 공급하기 위한 국부 발진기의 신호를 같은 수준으로 등 분배하며, 국부 발진기 증폭기(28)의 출력을 약 6 dB(데시벨) 감소 시켜 각각의 주파수 혼합기(14, 20, 34,40)에 공급한다.

일반적인 상향 주파수의 경우,

제 2 수신 주파수(32)가 제2 주파수 혼합기(34)에 입력되고 1개의 국부 발진기(30)의 출력은 국부 발진기 증폭기(28)에의해 제2 주파수 혼합기(34), 제2 주파수 혼합기(40)의 동작에 적당한 일정 수준으로 증폭된다.

국부 발진 주파수 1:4 분배기(26)는 4개의 주파수 혼합기(14, 20, 34, 40)에 공급하기 위한 국부 발진기의 신호를 같은수준으로 등 분배하며 국부 발진기 증폭기(28)의 출력을 약 6 dB(데시벨) 감소 시켜 각각의 주파수 혼합기(14, 20, 34,40)에 공급함으로써, 1개의 국부 발진기를 사용한 주파수 변환 중계장치는 생산원가의 절감으로 대외경쟁력이 있으며 여러 개의 국부 발진기를 사용한 중계장치보다 국부발진기 간 상호 간섭으로 인한 기술적 어려움을 제거 할 수 있어 제조상 단순하고도 우수한 통화품질을 제공할 수 있다는 장점이 있었지만 1:4분배기를 사용함에 있어서 회로의 안정성이 불분명한 단점이 있었다. 또한 분배기를 사용할 경우에 두 단간의 분리도가 낮아져 회로의 동작 범위를 제한하거나 회로의 불안정한 동작 유발, 또는 발진을 일으키는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서,

본 발명의 목적은 통신용 중계기에서 이루어지는 증폭도는 높기 때문에 상/하향 경로간 분리와 입/출력단의 분리가 중요한 요인이 되기 때문에 두 단간의 분리도를 높이는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단일 주파수 국부 발진 신호를 입/출력 또는 상/하향에 인가할 경우, 국부발진 신호전력 분배회로의 출력단간 분리 특성이 중요한 포인트로 적용이 되며 두 단간 분리도가 낮은 경우 중계기 회로의 동작 범위를 제한하거나 회로의 불안정한 동작 유발 또는 발진을 일으키는 것을 방지하기 위해 기존의 많은 중계기들이 국부신호 발생 신호 분배회로의 종단에 방향성 회로를 추가하여 분배회로 종단간 분리도를 높이고 있으나 본 발명에서는 방향성을 가진 분기 회로를 이용하여 출력단간 분리도를 높여 상/하향 신호 경로간 간섭을 줄이고자 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 통신용 중계단말 송/수신 단간 분리도를 개선하여 종래의 회로 구성에서 소요했던 방향 분리회로 또는 감쇄기 회로 사용을 줄여 회로 제작 비용을 절감하여 경제적으로 사용하고자 하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 방향성 분기기 회로를 이용한 주파수 합성장치의

IF 중계 방식의 실시도.

도 2는 본 발명의 방향성 분기기 회로를 이용한 주파수 합성장치의

RF 중계 방식의 실시도.

도 3은 종래 주파수 변환장치에서 신호와 국부발진 주파수를 혼합하는

구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100, 200 : 국부발진신호발생기

110, 210 : 방향성 분기기

120, 220 : 주파수 상향 변환기

130, 230 : 주파수 하향 변환기

140, 240 : 송신단

150, 250 : 수신단

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 방향성 분기기를 이용하여 국부발진기의 출력을 송수신 측에 공급하고 이를 통하여 송수신 단간 분리도 특성을 개선하고, 회로 구성 부품 가격을 절감하는 주파수 합성 장치에 관한 것이다.

본 발명은 신호를 출력하고, 상기 신호를 입력받는 송수신부와 상기 송출되는 신호를 수신되는 신호의 주파수와 혼합하여 원하는 중간 주파수를 만드는 국부발진 신호 발생기와 상기 국부 발진기에서 출력되는 신호를 2개의 경로를 제공하는 방향성 분기기에 의해서 국부 발진 신호를 송/수신단에 나누어 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

먼저 도 1은 본 발명의 방향성 분기기 회로를 이용한 주파수 합성장치의

IF 중계 방식의 실시도이다.

수신단(150)에서 충분히 신호를 받을 수 있도록 하며 적절한 최종단 전력으로 내보내는 송신단(140)과 상기 송신단(140)에서 입력된 미약한 신호를 증폭시켜야 하고 공기 중에서 타고 들어오는 많은 잡음들을 최대한 억제해야 하고, 여러 주파수 채널을 쓰는 경우에 원하는 채널만 정확하게 선택하는 수신단(150)에 있어서,

실제로 전송하고자 하는 음성이나 데이터 등을 훨씬 높은 주파수로 변환해서 송수신을 하기 위해 송신단(140)에서의 출력은 기지국으로부터 해당 단말기로의 송신 채널에서와 같은 송신 주파수를 갖는 입력 RF 신호를 입력받아 소정의 증폭 이득으로 저잡음 증폭하여 출력하고 이와 반대로 수신단(150)에서의 출력은 해당 단말기로부터 기지국쪽으로의 수신 채널에서와 같은 수신 주파수를 갖는 신호를 입력받아 소정의 증폭 이득으로 저잡음 증폭하여 출력하여 준다.

국부발진신호발생기(100)는 주파수를 변환하기 위한 국부발진주파수를 발생한다.

주파수 상/하향 변환기(120,130)는 두 개의 주파수가 입력되면 두 주파수를 혼합하여 출력한다.

주파수 하향 변환기(130)는 수신 주파수를 갖는 증폭된 신호를 입력받아 국부발진신호발생기(100)부터의 국부 신호를 방향성 분기기(110)에 의해서 0~50dBm의 출력된 신호와 혼합하여 중간 주파수(Intermediate Frequency : IF, 이하 IF라 한다.) 신호로 하향 변환하여 출력한다.

수신단(150)은 신호의 크기가 작고 증폭회로의 선형성 범위가 송신에 비하여 낮아도 수신에 왜곡을 일으키지 않으므로 주파수 하향 변환을 하는 것이다.

주파수 상향 변환기(120)는 국부발진신호발생기(100)의 국부발진주파수를방향성 분기기(110)에 의해서 0dBm보다는 큰 출력을 내어 IF와 혼합되어 상향 변환을 하여 송신단(140)에 입력되며 이는 수신되는 신호에 비하여 상대적으로 크고 증폭 회로의 선형성 범위가 높아야 하기 때문에 주파수 상향 변환을 하는 것이다.

여기서, 송신측과 수신측의 주파수는 0~50dBm정도의 차이를 낸다.

즉, 여기서 방향성 분기기(110)는 국부발진신호발생기(100)의 단일 주파수 신호를 전력 분기하여 송/수신측의 믹서에 서로 다른 신호의 크기를 전달한다.

여기서 신호를 감쇠하고 필터링하는 기본적인 내용은 생략한다.

도 2는 본 발명의 방향성 분기기 회로를 이용한 주파수 합성장치의

RF 중계 방식의 실시도이다. 이하 내용은 도 1과 마찬가지로 적용된다.

RF 신호는 공기 중에 전파되어 약 40~100dB의 감쇄를 일으키며 이 감쇄된 미약한 신호를 안테나에서 원하는 주파수 대역만 증폭되도록 대역통과 필터링을 한다.

주파수 하향변환기(230)에 주파수 합성을 위한 국부발진신호 발생기(200)의 주파수를 방향성 분기기(210)를 통한 발진 주파수와 수신단(250)의 RF 신호를 혼합하여 IF 신호로 주파수 하향 변환한다.

송신단(240)에서는 충분한 전력을 가진 신호를 내보낼 수 있도록 해야 하기 때문에 전기적인 세기가 커야 하므로 방향성 분기기(210)를 통한 국부 발진 주파수와 IF신호를 혼합하여 주파수 상향 변환기(220)에 의해서 RF 신호로 상향변환되어 송신 측으로 전달한다.

상기의 장치는 대기중을 전파하는 전파를 통하여 연결되는 통신용 중계기와 단말기, 각종 기지국 장치등과 같은 송/수신을 하는 회로에는 모두 적용이 되어 사용 될 수 있다.

이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로 본원 발명의 범위는 상기한 실시예들에 한정되지 않으며 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기와 같이 구성되는 회로를 이용하여, 통신용 중계단말 송/수신 단간 분리도를 개선하여 종래의 회로 구성에서 소요했던 방향 분리회로 또는 감쇄기 회로 사용을 줄여 회로 제작 비용을 절감을 절감할 수 있고, 또한 상기의 장치는 대기중을 전파하는 전파를 통하여 연결되는 통신용 중계기와 단말기, 각종 기지국 장치등과 같은 RF 신호용 송/수신 회로에 적용되어 양호한 송/수신 회로 분리 특성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감시킬 수가 있다.

Claims (3)

1. 신호를 출력하고, 상기 신호를 입력받는 송수신부와;

   상기 출력되는 신호를 수신되는 신호의 주파수와 혼합하여 원하는 중간 주파수를 만드는 국부발진 신호 발생기와;

   상기 국부발진 신호 발생기에서 나온 신호는 고주파(RF) 입력에서 신호를 수신하고 그 신호를 다른 장치로 전송하기 위해 2개의 경로를 제공하는 방향성 분기기와;

   상기 방향성 분기기에 의해서 국부 발진 신호를 송/수신단으로 각각 나누어 사용하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
2. 청구항 1항에 있어서,

   상기 방향성 분기기는 IF 신호를 RF 신호로 변경하는 송신단에 연결되는 주파수 상향 변환기와;

   상기 RF 신호를 IF 신호로 변경하는 수신단에 연결되는 주파수 상/하향 변환기로 이루어진 주파수 합성 장치.
3. 청구항 1항에 있어서,

   상기 국부발진 신호 발생기는 송신 측의 믹서와 수신 측의 믹서에 인가되는 신호의 크기를 달리하는 상/하향의 방향성을 가진 방향성 분기기와 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.