KR20040024109A - 광신호의 송수신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기저 대역의 전기신호를 광신호로 변환하기 위한 전광 변환부, 상기 전광변환부에서 변환된 광신호를 증폭하기 위한 광증폭기, 상기 광증폭기로부터 전송된 광신호를 자유공간으로 방사하기 위한 제1 광안테나, 자유공간에서 전송되는 광신호를 수신하기 위한 제2 광안테나, 상기 제2 광안테나로부터 전송된 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 광전 변환부 및 상기 광전변환부로부터 전송된 전기 신호를 증폭하는 증폭기로 구성된 것으로서, 시스템이 간소화되고, 통화품질이 향상된다

Description

광신호의 송수신 장치{Apparatus for transmitting and receiving of optical signal}

본 발명은 광신호를 무선으로 송수신하기 위한 광신호 송수신 장치에 관한 것이다.

우리는 일상 생활에서 무선과 관련된 단말기, 즉, 무선 전화기, 휴대폰, 무전기 등을 매우 편리하게 사용하고 있다. 이 무선 단말기는 단독으로 사용되는 것이 아니며 무선 신호를 전달해 주는 무선 시스템이 있어야한다.

일반적으로 무선 시스템은 유선 시스템이 수용할 수 없는 부분에서 단독으로사용되거나 유선 시스템의 부족한 부분을 보완해 주고 재난시에 대비한 응급 복구용으로 사용되어 왔다.

즉, 케이블 설치가 곤란한 지역이나 도서 지역등에 무선 시스템을 설치하여 사용하다가 무선의 편리함 때문에 여러 종류의 무선 단말기를 사용하게 되었으며 이때 사용되는 무선 시스템은 무선의 특성상 높은 건물이나 산에 고정적으로 설치된다.

이하 도면을 참조하여 무선 통신 시스템의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 무선 통신 시스템에서 송신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템의 송신부는 여러 경로로 입력되는 신호를 하나의 채널로 합해주는 다중화부(100), 상기 다중화부(100)로부터 전송된 신호의 크기 및 위상을 변조시키는 변조부(110), 상기 변조부(110)로부터 전송된 IF 신호를 RF 신호로 변환하는 주파수 상향 변환부(120), 상기 주파수 상향 변환부(120)에서 변환된 RF 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭부(130), 상기 증폭된 RF 신호를 자유공간으로 방사하기 위한 RF 안테나(140)를 포함한다.

여기서, 상기 주파수 상향 변환부(120)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조한다.

이하, 상기와 같이 구성된 무선 통신 시스템의 송신장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

다중화부(100)는 여러 경로로 입력되는 기저대역의 신호를 하나의 채널로 합해서 변조부(110)에 전송한다. 상기 변조부(110)는 상기 다중화부(100)로부터 전송된 신호의 크기 및 위상을 변조시킨 후, 주파수 상향 변환부(120)에 전송한다.

상기 주파수 상향 변환부(120)는 상기 변조부(110)로부터 전송된 IF신호를 RF 신호로 변환한 후, 전력 증폭부(130)에 전송한다.

상기 전력 증폭부(130)는 상기 RF 신호를 일정 레벨 증폭한 후, RF 안테나(140)를 통하여 자유 공간으로 방사한다.

도 2는 종래의 주파수 상향 변환부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2을 참조하면, 주파수 상향 변환부는 기저대역의 신호를 IF 신호로 변환하기 위해 상향 변환을 하는 IF 상향 변환 혼합기(200), 상기 IF 상향 변환 혼합기(200)가 기저대역 신호를 IF 신호로 변환하는데 있어서, LO 주파수를 상기 IF 상향 변환 혼합기(200)에 제공하는 IF 국부 발진기(210), 상기 IF 상향 변환 혼합기(200)에서 상향 변환된 IF 신호를 증폭하는 IF 증폭기(220), 상기 증폭된 IF 신호에서 원하는 채널만을 대역통과 필터링하여 선택하는 채널 선택 필터(230), 상기 선택된 IF 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 RF 상향 변환 혼합기(240), 상기 RF 상향 변환 혼합기(240)에 주파수 합성을 위한 LO 주파수를 공급하는 RF 국부 발진기(250), 상기 LO 주파수가 흔들리지 않고 일정한 주파수에서 고정될 수 있도록 잡아주는 PLL(260), 상기 RF 신호로 상향 변환된 신호에서 치명적인 이미지 주파수가 전달되는 것을 막기 위해 다시 한번 대역통과 필터링을 수행하는 이미지 제거 필터(270)를 포함한다.

도 3은 종래의 무선 통신 시스템에서 수신장치의 구성을 개략적으로 나타낸블럭도이다.

도 3을 참조하면, 무선 통신 시스템에서 수신장치는 자유공간에서 방사되는 RF신호를 수신하는 RF 안테나(300), 상기 RF 안테나(300)로부터 수신된 신호에서 신호만 증폭하고 내부 잡음은 억제하는 저잡음 증폭부(310), 상기 저잡음 증폭부(310)로부터 전송된 RF신호를 IF 신호로 변환하는 주파수 하향 변환부(320), 상기 변환된 IF 신호를 원신호로 복조하는 복조부(330), 상기 복조부(330)로부터 전송된 다중화된 신호를 채널에 따라 분리하고 적절한 출력회선으로 보내주는 역다중화부(340)를 포함한다.

상기 주파수 하향 변환부(320)에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조한다.

이하 상기와 같이 구성된 무선 통신 시스템에서 수신장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

RF 안테나(300)가 자유공간을 통하여 전송되는 RF 신호를 수신하면, 상기 수신된 RF 신호는 저잡음 증폭부(310)에 전송된다.

상기 저잡음 증폭부(310)는 상기 전송된 RF 신호를 내부 잡음을 억제하면서 증폭한 후, 주파수 하향 변환부(320)에 전송한다.

상기 주파수 하향 변환부(320)는 상기 내부 잡음이 억제되어 증폭된 RF 신호를 IF 신호로 변환한 후, 복조부(330)에 전송한다. 상기 복조부(330)는 상기 전송된 IF 신호를 원신호로 복조한 후, 역다중화부(340)를 통하여 채널에 따라 분리하여 적절한 출력회선으로 출력한다.

도 4는 종래의 주파수 하향 변환부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 주파수 하향 변환부는 저잡음 증폭부로부터 전송된 신호를 치명적인 이미지 주파수가 전달되는 것을 막기 위해 대역 통과 필터링을 수행하는 이미지 제거 필터(400), 상기 저잡음 증폭부에서 잡음이 제거된 RF신호를 IF 신호로 하향 변환하는 RF 하향 변환 혼합기(410), 상기 RF 하향 변환 혼합기(410)에 주파수 합성을 위한 LO 주파수를 공급하는 RF 국부 발진기(420), 상기 RF 국부 발진기(420)에서 발생하는 LO 출력 주파수가 흔들리지 않고 일정한 주파수에서 고정될 수 있도록 잡아주는 PLL(430), 상기 RF 하향 변환 혼합기(410)에서 IF주파수로 변환된 여러 채널의 신호중에서 원하는 채널만을 통과 대역 필터링하는 채널 선택 필터기(440), 상기 채널 선택 필터기(440)에서 필터링된 신호를 증폭하는 IF 증폭기(450), IF단에서 채널 선택과 증폭을 마무리하고 캐리어 주파수를 제거하여 원래 신호가 담긴 주파수 대역인 기저대역으로 변환하기 위해 다시 하향 변환하는 IF 하향 변환 혼합기(460), 상기 IF신호를 기저대역 신호로 변환하는 IF 하향 변환 혼합기(460)에 LO 주파수를 공급하는 IF 국부 발진기(470)를 포함한다.

그러나 상기와 같은 종래에는 IF 및 RF의 사용으로 인한 시스템의 대역폭이 제한되어 정보 전달의 대역폭에 의한 속도에 제한을 받게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 IF 및 RF를 사용하는대신 광을 사용하여 정보 전달의 대역폭에 의한 속도 제한을 없애는 광신호 송수신 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 무선 통신 시스템에서 송신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 2는 종래의 주파수 상향 변환부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 3은 종래의 무선 통신 시스템에서 수신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 4는 종래의 주파수 하향 변환부의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 다중화부 110 : 변조부

120 : 주파수 상향 변환부 130 : 전력 증폭부

140, 300 : RF 광안테나 200 : IF 상향 변환 혼합기

210, 470 : IF 국부 발진기 220, 450 : IF 증폭기

230, 440 : 채널 선택 필터 240 : RF 상향 변환 혼합기

250, 420 : RF 국부 발진기 260, 430 : PLL

270, 400 : 이미지 제거 필터 310 : 저잡음 증폭기

320 : 주파수 하향 변환부 330 : 복조부

340 : 역다중화부 410 : RF 하향 변환 혼합기

460 : IF 하향 변환 혼합기 500 : 전광변환부

510 : 광증폭기 520, 600 : 광안테나

610 : 광전변환부 620 : 증폭기

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 기저 대역의 전기신호를 광신호로 변환하기 위한 전광 변환부, 상기 전광변환부에서 변환된 광신호를 증폭하기 위한 광증폭기, 상기 광증폭부로부터 전송된 광신호를 자유공간으로 방사하기 위한 제1 광안테나, 자유공간에서 전송되는 광신호를 수신하기 위한 제2 광안테나, 상기 제2 광안테나로부터 전송된 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 광전 변환부 및 상기 광전변환부로부터 전송된 전기 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 송수신 장치가 제공된다.

상기 전광 변환부는 레이저 다이오드이고, 상기 광전변환부는 광에 실린 정보 신호를 추출하여 전기신호로 변환한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 5를 참조하면, 무선 통신 시스템에서 송신 장치는 기저대역의 전기 신호를 광신호로 변환하기 위한 전광변환부(500), 상기 변환된 광신호를 일정 레벨 증폭하기 위한 광증폭기(510), 상기 증폭된 광신호를 자유공간으로 방사하기 위한 광안테나(520)을 포함한다. 여기서 상기 전광변환부(500)는 예를들어 레이저 다이오드일 수 있다.

상기 레이저 다이오드는 온도 및 변조 신호의 전류값에 민감한 특성을 갖고 있으므로, 정합 회로를 이용하여 전체적인 모듈 특성을 얻는다.

상기 광안테나(520)는 공간상에서 사용 목적에 맞도록 빔 패턴이 형성될 수 있도록 사용한다.

이하 상기와 같이 구성된 무선 통신 시스템의 송신장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

입력되는 기저대역의 신호는 전광변환부(500)에 전송된다. 상기 전광변환부(500)에 입력되는 기저대역의 전기신호는 광신호로 변조된 후, 광증폭기(510)로 전송된다. 상기 광증폭기(510)는 상기 전송된 광신호를 일정 레벨 증폭한 후, 광안테나(520)를 통하여 자유 공간으로 방사한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 무선 통신 시스템에서 수신장치는 자유공간을 통하여 전송되는 광신호를 수신하는 광안테나(600), 상기 광안테나(600)로부터 전송된 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 광전변환부(photodector)(610), 상기 변환된 전기신호를 증폭하기 위한 TIA(Trans Impedance Amplifier)(620)를 포함한다.

상기 광전변환부(610)는 광에 실린 정보 신호를 추출하여 전기신호로 변환한다.

상기 광안테나(600)는 공간상에서 사용 목적에 맞도록 빔 패턴이 형성될 수 있도록 사용한다.

이하 상기와 같은 구성을 갖는 무선 통신 시스템의 수신장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

자유공간의 광신호가 광안테나(600)로 수신되면, 상기 광안테나(600)는 상기 수신된 광신호를 광전변환부(610)에 전송한다. 상기 광전변환부(610)는 상기 광안테나(600)로부터 전송된 광신호를 전기신호로 변환한 후, TIA(Trans Impedance Amplifier)(620)에 전송한다. 그러면, 상기 TIA(620)는 상기 전기신호를 일정 레벨 증폭하여 기저대역으로 전송한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명에 따르면, 초광대역 서비스를 제공하고, 고속 양방향 통신이 가능한 광신호 송수신 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 듀플렉서나 optical circulator가 필요없으므로 원가가 절감되는 광신호 송수신 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 시스템이 간소화되고, 통화품질이 향상되는 광신호 송수신 장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 기저 대역의 전기신호를 광신호로 변환하기 위한 전광 변환부;

   상기 전광변환부에서 변환된 광신호를 증폭하기 위한 광증폭기;

   상기 광증폭기로부터 전송된 광신호를 자유공간으로 방사하기 위한 제1 광안테나;

   자유공간에서 전송되는 광신호를 수신하기 위한 제2 광안테나;

   상기 제2 광안테나로부터 전송된 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 광전 변환부;및

   상기 광전변환부로부터 전송된 전기 신호를 증폭하는 증폭기

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 송수신 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전광 변환부는 레이저 다이오드인것을 특징으로 하는 광신호 송수신 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 광전변환부는 광에 실린 정보 신호를 추출하여 전기신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 광신호 송수신 장치.