KR200355645Y1

KR200355645Y1 - 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터

Info

Publication number: KR200355645Y1
Application number: KR20-2004-0003626U
Authority: KR
Inventors: 김영신
Original assignee: 김영신
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2004-07-07

Abstract

본 고안은 디지털 신호의 처리시에 디지털 데이터의 에러를 방지하는데 적합한 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터에 관한 것이다.

44MHz의 디지털 IF 텔레비죤신호를 입력필터를 통해 제1 주파수 변환부를 경유하면서 982MHz의 국부발진신호와 혼합하여 1026MHz의 중간 주파 신호로 변환시킨 후 필터를 통해 출력하고, 이 출력을 제2 주파수 변환부(40)를 경유하면서 1083~1887MHz의 국부발진신호와 혼합하여 57~861MHz 의 신호로 변환하여 출력하는 더블 컨버젼 방식의 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터에 있어서,

상기 제2 주파수 변환부(40)는, 1083~1887MHz 신호를 발생하는 국부발진부(430)와, 상기 국부발진부(430)의 1083~1887MHz 신호를 증폭하는 국부발진신호 증폭부(44)와, 상기 1026 MHz의 중간 주파 신호를 증폭하는 중간주파신호 증폭부(41)와, 상기 국부발진신호 증폭부(430)의 신호와 상기 중간주파신호 증폭부(41)의 신호를 감산 혼합하여 57~861MHz 신호를 출력하는 믹스부(42)로 이루어지는 통상적인 구성이되, 상기 제2 주파수 변환부(40)의 구성 중 적어도 상기 중간주파신호 증폭부(41), 국부발진부(430), 국부발진신호 증폭부(44), 및 믹스부(42)를 MMIC(40)로 집적화 구성하고, 상기 국부발진부(430)는 아날로그 회로로 별도 구성하여 상기 MMIC(40)와 회로 연결 구성한다.

Description

텔레비젼 신호 처리용 업컨버터{up-converter for digital television signal}

본 고안은 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 디지털 데이터의 에러를 방지하여 디지털 신호의 처리에 적합하도록 한 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터에 관한 것이다.

본디 텔레비젼 신호는 일반적으로 주파수 스펙트럼에서 대략 45MHz 주파수의 IF(intermediate frequency) 신호로 발생된다. 텔레비젼 신호가 공중파 또는 케이블 망의 어느 하나로 방송되어 표준 텔레비젼에서 사용되기 위해서는 텔레비젼 신호는 VHF(very high frequency)밴드 또는 UHF(utra-high frequency)밴드에서 보다 높은 주파수 신호로 변환되어야 한다.

이러한 변환은 업컨버터로 알려진 디바이스에 의해 달성된다. 업컨버터는 텔레비젼 신호의 기원인 전파 중계국에 설치된다. 업컨버터는 IF 텔레비젼 신호를 취하여 이를 VHF 또는 UHF 신호로 변환하여 방송용으로 변환된 신호를 제공한다.

업컨버터는 싱글 컨버젼 타입과 더블 컨버젼 타입의 것이 있다.

싱글 컨버젼 타입은 입력 주파수와 출력 주파수 간에 한번에 주파수 변환을 하는 타입이고, 더블 컨버젼 타입은 입력 주파수를 일차 중간주파로 변환한 후 최종적으로 출력주파수를 출력하는 타입이며, 본원에 관련된 업컨버터는 후자에 속한다.

또, 업컨버터에서 처리하는 텔레비젼 신호는 아날로그 신호로 되어 있다. 아날로그 텔레비젼 신호는 특정주파수의 반송파(carrier wave)를 기본으로 하여 반송파의 진폭 변화가 텔레비젼 프로그램의 정보에 따라 달라지는 변조를 행하여 전송하도록 되며, 텔레비젼 수신기에서는 상기 변조에 응답하여 복조하여 텔레비젼 프로그램의 정보를 취득하여 텔레비젼 방송을 하게 되는 것이다.

그러나, 최근들어 상술한 아날로그 텔레비젼 신호는 디지털 텔레비젼 신호로 대체하도록 발전되어지고 있다. 디지털 신호는 상당량의 정보를 보다 빠르게 운반할 수 있고, 결과적으로 디지털 텔레비젼 수신기에 제공되는 생성 화상과 음향의 질이 현저하게 향상되었다.

텔레비젼 신호 방송을 위한 디지털 포맷으로의 이동이 갖는 문제는 현존 아날로그 업컨버터 장비로는 디지털 신호의 데이터 에러가 발생하고 있다는 점이다.

디지털 업컨버터 장비는 더블 컨버젼 방식의 경우, 도 1을 참조하면, 오디오 신호성분과 비디오 신호성분을 포함하는 44MHz(아날로그 신호인 경우 41.25~45.75MHz)의 디지털 IF 텔레비죤신호를 입력필터(10)를 통해 제1 주파수 변환부(2)를 경유하면서 982MHz의 국부발진신호와 혼합하여 1026MHz(아날로그 신호인 경우 1027.75MHz)의 중간 주파 신호로 변환시킨 후 밴드패스필터(31), 앰프(32) 및 밴드패스필터(33)를 통해 출력하고, 이 출력을 제2 주파수 변환부(40)를 경유하면서 1083~1887MHz의 국부발진신호와 혼합하여 57~861MHz(아날로그 신호인 경우 50~860MHz)의 신호로 변환하고, 이를 수동이득조정회로(51) 및 밴드패스필터(52)를 경유하여 최종 출력하게 된다.

기존 아날로그 업컨버터 장비의 경우, 상기 제1 및 제2 주파수 변환부(2,4)를 구성하는 구성요소인 국부발진부(Local OSC;23,43)와 믹서(mixer;22,42), 증폭회로(amp;21,41,24,44)들이 MMIC(microwave monolitic intergrated circuit;칩모델명 ACU2109)로 집적화 되어 있었다.

이러한 구조의 아날로그 업컨버터를 디지털 신호 처리용으로 그대로 사용할 경우, 아날로그 텔레비젼 신호와 디지털 텔레비젼 신호의 차이가 입,출력 신호의 주파수만 달라지게 되는데도 불구하고, 출력된 VHF 또는 UHF 신호를 텔레비젼 수신기로 재생이 어렵게 되는 디지털 데이터의 깨짐 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

본원인은 이러한 문제점이 위상잡음에 의해 발생한다는 것을 각 개소의 회로 분석 결과로서 추정하게 되었으며, 상기 위상잡음을 해결하는 것을 기술적 과제로 삼고 이러한 기술적 과제를 달성하고자 각 구성요소 회로별로 집적화 및 아날로그 회로 구성화 시키면서 실험한 결과 다음과 같은 구성에 의해 종래의 문제점을 해결하는 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터를 제공하게 되었다.

도 1 은 일반적인 업컨버터 개념을 설명하기 위한 회로 블록도

도 2 는 본 고안에 의한 개념을 설명하기 위한 회로 블록도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 입력필터 20 - 제1 주파수 변환부

21 - 입력신호 증폭부 22 - 믹스부

24 - 국부발진신호 증폭부 31,33 - 밴드패스필터

32 - 앰프 40 - 제2 주파수 변환부

41 - 중간주파신호 증폭부 42 - 믹스부

44 - 국부발진신호 증폭부 51 - 수동이득조정회로

52 - 밴드패스필터 230 - 국부발진부

430 - 국부발진부

상술한 기술적 과제를 달성하는 본 고안에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 디지털 텔레비젼 신호처리용 더블 컨버젼 방식의 업컨버터는,

오디오 신호성분과 비디오 신호성분을 포함하는 44MHz의 디지털 IF 텔레비죤신호를 입력필터(10)를 통해 제1 주파수 변환부(20)를 경유하면서 982MHz의 국부발진신호와 혼합하여 1026MHz의 중간 주파 신호로 변환시킨 후 밴드패스필터(31), 앰프(32) 및 밴드패스필터(33)를 통해 출력하고, 이 출력을 제2 주파수 변환부(40)를 경유하면서 1083~1887MHz의 국부발진신호와 혼합하여 57~861MHz 의 신호로 변환하고, 이를 수동이득조정회로(51) 및 밴드패스필터(52)를 경유하여 최종 출력하는 더블 컨버젼 방식의 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터에 있어서,

상기 제2 주파수 변환부(40)는, 1083~1887MHz 신호를 발생하는 국부발진부(430)와, 상기 국부발진부(430)의 1083~1887MHz 신호를 증폭하는 국부발진신호 증폭부(44)와, 상기 1026 MHz의 중간 주파 신호를 증폭하는 중간주파신호 증폭부(41)와, 상기 국부발진신호 증폭부(430)의 신호와 상기 중간주파신호 증폭부(41)의 신호를 감산 혼합하여 57~861MHz 신호를 출력하는 믹스부(42)로 이루어지는 통상적인 구성이되,

상기 제2 주파수 변환부(40)의 구성 중 적어도 상기 중간주파신호 증폭부(41), 국부발진부(430), 국부발진신호 증폭부(44), 및 믹스부(42)를 MMIC(40)로 집적화 구성하고, 상기 국부발진부(430)는 아날로그 회로로 별도 구성하여 상기 MMIC(40)와 회로 연결 구성함을 특징으로 한다.

이때, 상기 MMIC(40)는 내부에 집적화 국부발진부를 갖는 것일 수도 있고 갖지 않는 것일 수도 있다. 즉, MMIC(40) 내에 집적화된 국부발진부를 갖지 않는 종전과는 새로운 MMIC를 제조할 수도 있고, 또다르게 국부발진부를 갖는 종전의MMIC를 그대로 사용하되 MMIC 내부에 존재하는 국부발진부를 사용하지 않고 본원과 같이 아날로그 회로에 의해 구성된 국부발진부(430)를 MMIC(40)의 관련 핀과 회로 연결 구성할 수도 있다는 것이다.

상기 국부발진부(430)는 통상적인 위상동기루프(PLL;45)와 연결되는데, 상기 PLL(45)는 MMIC(40) 내에 함께 구성할 수도 있고 외부에 별도의 집적화소자로 구현될 수도 있다.

상기 제1 주파수 변환부(20)를 구성함에 있어서도 982MHz 신호를 발생하는 국부발진부(230)를 아날로그 회로로 별도 구성하고, 상기 982MHz 신호를 증폭하는 국부발진신호 증폭부(24)와, 상기 44MHz 입력신호를 증폭하는 입력신호 증폭부(21)와, 상기 국부발진 증폭부(24)의 신호와 상기 입력신호 증폭부(21)의 신호를 가산 혼합하여 1026MHz 신호를 출력하는 믹스부(22)를 MMIC로 집적화 구성하면 바람직하다.

그러나, 본원인의 실험결과에 따르면, 상기 제1 주파수 변환부(20)의 경우 국부발진부(230)를 MMIC(20) 내에 집적화하여도 57~861MHz 출력 신호의 품질 상 큰 문제가 되지 않으나, 상기 제2 주파수 변환부(40)의 경우 국부발진부(430)를 필수적으로 MMIC(40)와 별도의 아날로그 회로로 구성하여야 함을 확인할 수 있었다.

상기 제1 주파수 변환부(40)의 국부발진부(430)의 구성은 다음과 같다.

PLL회로(45)와 채널을 선국하기 위한 필터 정수를 매칭시키기 위해 바이패스 콘덴서 C1, 저항 R1 및 코일 L1을 T형으로 RLC 결합하고, 상기 코일 L1 의 후단에는 콘덴서 C6을 통해 트랜지스터 Q1의 베이스에 연결함과 아울러 이와 분지하여 콘덴서 C2 및 가변용량 다이오드 D1을 직렬접속하여 접지하고, 상기 트랜지스터 Q1의 베이스에 콘덴서 C3와 유전체공진자 RO1을 직렬접속하여 접지함과 아울러 저항 R4를 통해 바이어스 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터 Q1의 에미터에 바이패스 콘덴서 C4 및 바이어스 저항 R2를 접속하여 접지함과 동시에 상기 에미터에 레벨 감쇠용 저항 R3와 국부발진신호 증폭부(44)에 커플링하기 위한 콘덴서 C7를 직렬 접속하여서 된다. 상기 트랜지스터 Q1과, 콘덴서 C2, C3 및 C3와, 유전체공진자 R01은 서로의 조합에 의해 원하고자 하는 대역주파수를 공진하게 하는 공진 회로를 이룬다

이러한 공진 회로의 구성은 최초 기동파장을 크게 할 수 있어 이후 지속적으로 공진 발진하는 국부발진 신호를 크게 할 수 있다.

상기 제1 주파수 변환부의 국부발진부(230)를 아날로그 회로로 구성하는 경우, 상기 제2 주파수 변환부의 국부발진부(430)와 동일한 회로로 구성한다.

상기 국부발진부(430)(230)의 구성 중, 대역주파수를 공진하기 위한 공진회로를 이루는 유전체공진기 RO1는 통상적으로 리액턴스 특성이 우수하다고 알려진 유전체 공진기를 채택한 것이다.

상기 국부발진부(430)의 회로를 이루는 콘덴서들은 캐패시턴스 특성이 우수한 세라믹 콘덴서를 사용하여 구성함이 바람직하다.

이와 같이 국부발진부(430)(230)를 아날로그 회로로 구성하면 웨이퍼 기판상에 마이크로 스트립 라인으로 형성하여 제조하는 인덕터(L이라 칭함)와 산화막을 개재한 채로 두 전극을 형성하여 제조하는 캐패시터(C라 칭함)가 실장된 기존 MMIC를 사용하던 업컨버터에 비해 특히 용량값이 크고 소자특성이 우수한 개별소자 LC를 사용할 수 있으므로, 국부 발진을 위해 최초 발진하는 피크(peak) 공진 Q값을 종전 MMIC를 사용하던 때에 비해 크게 할 수 있어 지속적으로 발진하는 신호의 위상잡음 특성이 좋아지게 되고, 이에 따라 제2 주파수 변환부(40)의 믹스부(42)에서 감산 혼합하여 출력하는 57~861MHz 신호 및 이 신호에 실린 디지털 데이터의 품질이 양호하게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 MMIC로 집적화한 것에 비해 국부발진부의 LC값을 크게 할 수 있고 개별소자 특성상 오차가 적은 소자를 채택할 수 있으므로 국부발진부의 발진을 위한 최초 공진 Q값을 크게 할 수 있어 발진신호의 위상잡음 특성이 양호하게 되고 이에 따라 디지털 데이터가 깨지지 않게 하는 신뢰성 높은 캐리어주파수 신호를 발생하게 됨으로써 텔레비젼 디지털 신호 방송에 적합한 업컨버터를 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

오디오 신호성분과 비디오 신호성분을 포함하는 44MHz의 디지털 IF 텔레비죤신호를 입력필터(10)를 통해 제1 주파수 변환부(20)를 경유하면서 982MHz의 국부발진신호와 혼합하여 1026MHz의 중간 주파 신호로 변환시킨 후 밴드패스필터(31), 앰프(32) 및 밴드패스필터(33)를 통해 출력하고, 이 출력을 제2 주파수 변환부(40)를 경유하면서 1083~1887MHz의 국부발진신호와 혼합하여 57~861MHz 의 신호로 변환하고, 이를 수동이득조정회로(51) 및 밴드패스필터(52)를 경유하여 최종 출력하는 더블 컨버젼 방식의 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터에 있어서,

상기 제2 주파수 변환부(40)는, 1083~1887MHz 신호를 발생하는 국부발진부(430)와, 상기 국부발진부(430)의 1083~1887MHz 신호를 증폭하는 국부발진신호 증폭부(44)와, 상기 1026 MHz의 중간 주파 신호를 증폭하는 중간주파신호 증폭부(41)와, 상기 국부발진신호 증폭부(430)의 신호와 상기 중간주파신호 증폭부(41)의 신호를 감산 혼합하여 57~861MHz 신호를 출력하는 믹스부(42)로 이루어지는 통상적인 구성이되,

상기 제2 주파수 변환부(40)의 구성 중 적어도 상기 중간주파신호 증폭부(41), 국부발진신호 증폭부(44), 및 믹스부(42)를 MMIC(40)로 집적화 구성하고, 상기 국부발진부(430)는 아날로그 회로로 별도 구성하여 상기 MMIC(40)와 회로 연결 구성함을 특징으로 하는 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터.
제 1항에 있어서, 상기 제1 주파수 변환부(20)를 구성함에 있어서도 982MHz 신호를 발생하는 국부발진부(230)를 아날로그 회로로 별도 구성하고, 상기 982MHz 신호를 증폭하는 국부발진신호 증폭부(24)와, 상기 44MHz 입력신호를 증폭하는 입력신호 증폭부(21)와, 상기 국부발진 증폭부(24)의 신호와 상기 입력신호 증폭부(21)의 신호를 가산 혼합하여 1026MHz 신호를 출력하는 믹스부(22)를 MMIC로 집적화 구성한 것을 특징으로 하는 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터.
제 1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 국부발진부(430)(230)는, 각각 PLL회로와 채널을 선국하기 위한 필터 정수를 매칭시키기 위해 바이패스 콘덴서 C1, 저항 R1 및 코일 L1을 T형으로 RLC 결합하고, 상기 코일 L1 의 후단에는 콘덴서 C6을 통해 트랜지스터 Q1의 베이스에 연결함과 아울러 이와 분지하여 콘덴서 C2 및 가변용량 다이오드 D1을 직렬접속하여 접지하고, 상기 트랜지스터 Q1의 베이스에 콘덴서 C3와 유전체공진자 RO1을 직렬접속하여 접지함과 아울러 저항 R4를 통해 바이어스 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터 Q1의 에미터에 바이패스 콘덴서 C4 및 바이어스 저항 R2를 접속하여 접지함과 동시에 상기 에미터에 레벨 감쇠용 저항 R3와 상기 국부발진신호 증폭부에 커플링하기 위한 콘덴서 C7를 직렬 접속하여서 된 것을 특징으로 하는 텔레비젼 신호 처리용 업컨버터.