KR20080079110A - 클럭 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 클럭 발생기는 제1 클럭신호를 생성하는 발진기; 및 상기 제1 클럭신호를 주파수 체배하여 제2 클럭신호를 생성하는 제1 체배기를 포함하고, 상기 구성부들이 하나의 기판 상에 실장되어 단일 패키지 모듈을 이룬다.

본 발명의 실시예에 의하면, 다수개의 클럭신호를 공급하기 위하여, 분산 실장되는 개별소자 대신, 단일 패키지 모듈로 구성된 클럭 발생기를 이용함으로써 초소형화된 통신모듈을 제작할 수 있고, 개별 소자간 발생되는 간섭현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제어신호를 통하여 필요한 클럭신호를 발생시킬 수 있으므로, 클럭신호를 필요로 하는 다른 회로가 부가되더라도 별도로 다른 클럭 소자를 구비할 필요가 없는 효과가 있다.

Description

클럭 발생기{Clock generator}

도 1은 종래의 GPS 모듈에 사용되는 클럭 발생기의 형태를 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GPS 모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클럭 발생기의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: GPS 모듈 110: LNA

120: GPS 필터 130: GPS 신호처리부

132: PLL 140: 루프 필터

150: 클럭 발생기 151: 수정발진기

152: 안정화 회로 153: 제1 체배기

154: 제2 체배기 200: 프로세서

본 발명은 클럭 발생기에 관한 것이다.

현재, 핸드폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Personal Multimedia Player) 등 다양한 이동통신단말기 제품이 사용되고 있는데, 이러한 이동통신단말기는 기본적으로 RF 통신모듈을 탑재하여 무선 통신 기능을 제공한다.

또한, 최근의 이동통신단말기는 대부분 GPS 기능을 갖추고 있으며, 가령 FCC의 E911에서는 이동통신단말기에 대하여 위치추적이 가능하도록 무선 측위, 즉 GPS위성을 통한 위치추적 기능을 탑재하도록 권고하고 있다.

이렇게 RF 통신모듈, GPS 모듈 등이 이동통신단말기에 구비되는 경우, 각 모듈에는 RF신호 처리칩, 베이스밴드신호 처리칩이 내장되며, 처리되는 신호의 주파수 대역에 따라 각 처리칩은 상이한 클럭 신호를 필요로 한다.

도 1은 종래의 GPS 모듈에 사용되는 클럭 발생기(10)의 형태를 개략적으로 도시한 블록도이다.

종래의 클럭 발생기(10)는 TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)(12), RTC(Real Time Clock)(14)를 포함하는데, TCXO(12)는 약 19.2 MHz 대역의 클럭 신호를 생성하여 RF신호 처리칩으로 공급하고, RTC(14)는 약 32.768 KHz 대역의 클럭 신호를 생성하여 베이스밴드신호 처리칩으로 공급한다.

이때, 상기 TCXO(12)는 신호 처리칩의 외부 전원단자(RF Core)로부터 약 2.5V의 전원을 공급받아 상기 클럭 신호들을 생성한다.

또한, 상기 RTC(24)는 수정(Crystal) 발진자를 구비하며, CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)칩 형태로 구현가능하다.

상기 RF신호 처리칩은 상기 19.2 MHz 대역의 클럭 신호를 이용하여 RF신호를 중간주파신호로 합성하고, 베이스밴드신호 처리칩은 상기 32.768 KHz 대역의 클럭 신호를 이용하여 베이스밴드신호를 디지털 신호로 처리하는데, 현재, RF신호 처리칩과 베이스밴드신호 처리칩은 SIP(System In Package)와 같은 단일 패키지칩의 형태로 구현된다.

그러나, 각 처리칩이 단일 패키지칩으로 구현된다고 하여도 종래의 클럭 발생기(10)는 TCXO(12), RTC(14)와 같은 두 개 이상의 개별 소자로 구성되므로, 전체 통신모듈의 사이즈를 최소화하는데 장애요인으로 작용된다.

특히, 통신모듈의 초소형화의 추세에 따라 이동통신단말기 제품은 GPS 모듈과 함께 다중 밴드 신호를 처리하는 다양한 RF 통신모듈을 탑재하는데, 가령 PCS(1850 ~1990MHz), GPS(1570 ~ 1580MHz), DCN(824 ~ 894MHz)의 트리플 밴드 신호를 하나의 제품에서 처리하는 경우 세가지 종류의 RF 통신모듈을 모두 구비하게 된다.

이러한 경우, 요구되는 클럭신호의 종류는 증가할 수 밖에 없으며, 따라서 보다 많은 클럭 발생기가 구비되어야 하므로 통신 시스템의 전체 부피가 더욱 증가하게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 단일 패키지 모듈로 구성되어 다수개의 클럭신호를 발생시키는 클럭 발생기를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 제어신호에 따라 다양한 주파수 대역의 클럭신호 를 발생시키는 클럭 발생기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의한 클럭 발생기는 제1 클럭신호를 생성하는 발진기; 및 상기 제1 클럭신호를 주파수 체배하여 제2 클럭신호를 생성하는 제1 체배기를 포함하고, 상기 구성부들이 하나의 기판 상에 실장되어 단일 패키지 모듈을 이룬다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 클럭 발생기에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GPS 모듈(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS 모듈(100)은 LNA(Low Noise Amplifier)(110), GPS 필터(120), GPS 신호처리부(130), 루프 필터(140) 및 클럭 발생기(150)를 포함하고, 상기 GPS 신호처리부(130)는 외부의 프로세서(200)와 연결된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 클럭 발생기(150)는 GPS 모듈(100)에 이용된 것으로 하였으나, 통신모듈의 종류에 상관없이, RF신호 및 베이스밴드신호를 처리하기 위하여 차별화된 클럭 신호를 필요로 하는 통신모듈, 그 외에 다른 회로 소자를 위하여 소정의 클럭 신호를 필요로 하는 통신모듈에 이용될 수 있음은 물론이다.

상기 LNA(110)는 외부의 안테나단(GPS 전용 안테나 또는 GPS 모듈(100)이 탑재된 통신 시스템의 안테나를 공유하여 사용할 수 있음)과 연결되며, 안테나단을 통하여 수신된 GPS 신호를 저잡음 증폭시킨다.

상기 수신된 GPS 신호는 위성으로부터 전달되는 신호 특성 상 낮은 전력레벨을 갖으므로, 상기 LNA(110)는 잡음 성분을 최대한 억제하면서 수신 신호를 증폭시키는데, 잡음 지수(Noise Figure)가 가장 작은 값을 갖도록 동작점과 매칭포인트를 잡아서 설계된다.

상기 GPS 필터(120)는 1570 MHz 내지 1580 MHz의 GPS 신호 대역을 통과시키고 그 이외의 대역은 억압하며, 가령 쏘우(SAW; Surface Acoustic Wave) 필터로 구비될 수 있다.

상기 GPS 신호처리부(130)는 RF 신호 및 베이스밴드신호를 처리하는 회로들이 집적화된 칩소자(가령, "μN3010 CSP"와 같은 칩제품)로서, 가령 PLL(Phase Locked Loop)(132), 혼합기, A/D 컨버터, 복조회로, 에러교정회로 등이 집적화될 수 있다.

상기 PLL(132; 보통, GPS 신호처리부(130) 칩제품에 포함된 형태로 제작됨)은 클럭 발생기(150)로부터 클럭 신호를 전달받아 발진주파수신호를 생성하는데, 이때 온도와 같은 외부 요인과 전원의 위상잡음 등으로 인하여 발진주파수신호가 미동되는 것을 안정화하는 기능을 수행한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 클럭 발생기(150)는 세 개의 클럭신호를 생성하는 것으로 하는데, 제1 클럭신호는 상기 GPS 신호처리부(130)가 베이스밴드신호의 SRAM Backup을 처리하기 위한 RTC(Real Time Clock)으로 약 32.768 KHz이고, 제2 클럭신호는 RF신호를 처리하기 위한 기준 주파수 신호로서 약 13 MHz 내지 33 MHz 범위의 주파수를 처리하게 된다.

상기 제1 클럭신호의 경우 PLL(132)를 경유하여 안정화되는 과정 없이, GPS 신호처리부(130) 내의 베이스밴드신호 처리 회로로 직접 입력될 수 있다.

또한, 제3 클럭신호는 (외부의 제어신호에 의하여)가변가능한 클럭신호로서, GPS 모듈(100)에 소정 대역의 클럭신호를 필요로 하는 다른 회로가 더 구비되거나, GPS 모듈(100)이 탑재된 통신 시스템(가령, 이동통신단말기)의 다른 회로로 클럭신호를 공급할 필요가 있는 경우를 위하여 별도로 생성되는 클럭신호이다.

상기 클럭 발생기(150)의 구성 및 동작, 그리고 클럭 신호의 종류에 대해서는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

한편, 상기 루프 필터(140)는 PLL(132)과 연결되고, 발진주파수신호를 안정화하기 위하여 PLL(132) 내부에 구성된 루프 회로 상에서 발생되는 잡음성분의 신호를 필터링하는 기능을 수행한다.

상기 GPS 신호처리부(130)는 처리된 베이스밴드신호를 외부 프로세서(200)로 전달하고, 프로세서(200)는 베이스밴드신호를 해석하여 위치정보를 생성하는데, 상기 GPS 신호처리부(130)와 프로세서(200)는 리셋 신호를 위한 선로(SRESET), 동기화 신호를 위한 선로(SYNCH), 입출력 데이터를 위한 선로(TX D0, TX D1, RX D0, RX D1; "TX D1"과 "RX D1"은 보충(Optional) 선로임) 등으로 연결된다.

패키지 칩으로 구성되는 GPS 모듈(100)의 "A"단자는 저잡음 증폭기로 전원을 인가하기 위한 단자이고, "B"단자는 GPS 신호처리부(130) 내의 RF신호 처리회로로 전원(약 1.8V)을 인가하기 위한 단자이다.

또한, "C"단자는 GPS 신호처리부(130) 내의 베이스밴드신호 처리회로로 전원(약 1.8v)을 인가하기 위한 단자이다.

상기 클럭 발생기(150)와 연결되는 두개의 단자(D, E)는 이하, 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클럭 발생기(150)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로도이다.

도 3에 의하면, 상기 클럭 발생기(150)는 발진기(151), 안정화 회로(152), 제1 체배기(153), 제2 체배기(154)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 클럭 발생기(150)는 단일 패키지 모듈로 구성됨에 있어서, CMOS 기술을 이용한 칩으로 구현될 수 있으며, 상기 발진기(151)는 가령 수정(Crystal) 발진기로 구비될 수 있다.

상기 발진기(151)는 약 32.768 KHz 대역의 제1 클럭신호를 생성하고, 제1 클럭신호는 분기된 라인을 통하여 GPS 신호처리부(130)로 전달된다. GPS 신호처리부(130)로 전달된 제1 클럭신호는 베이스밴드신호를 처리하는데 이용된다. 또한, 상기 제1 클럭신호는 다른 분리 라인을 통하여 안정화 회로(152)로 전달된다.

상기 안정화 회로(152)는 발진기(151) 및 체배기(153, 154) 사이에 연결되고, 제1 클럭신호의 전압을 안정화시키는 기능을 하는데, 밸런스 회로를 구성하는 짝수개의 증폭소자를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에서, 상기 안정화 회로(152)는 밸런스 회로를 구성하는 두 개의 트랜지스터(Q1, Q2)로 구성되며, 두 개의 트랜지스터(Q1, Q2)는 부궤환 회로 로 연결된다.

이때, 상기 트랜지스터(Q1, Q2)에 걸리는 신호의 궤환량을 증감시킴에 따라 회로의 이득이 감소하거나 증가하며, 이러한 동작을 통하여 제1 클럭신호의 전압은 안정화될 수 있다.

상기 안정화 회로(152)는 단자 "D"를 통하여 기준신호를 입력받고(가령, GPS 신호처리부(130)로부터 입력받을 수 있음), 입력된 기준신호에 따라 상기 신호 궤환량이 조정됨으로써 제1 클럭신호의 전압 레벨이 안정적으로 유지된다.

상기 발진기(151)에 병렬로 연결된 인덕터(L)는 임피던스를 정합시키는 기능을 수행하고, 안정화 회로(152)와 연결된 저항(R1, R2)은 상기 기준신호를 두 개의 트랜지스터(Q1, Q2)로 분배하여 전달한다.

또한, 상기 발진기(151)는 커패시터(C)를 통하여 접지단과 연결될 수 있다.

상기 안정화 회로(152) 및 접지단과 연결된 저항(R3)은, 트랜지스터(152)에 공급된 DC성분의 신호 중 일부를 격리시켜 체배기(153, 154)로 유입되는 것을 차단한다.

상기 제1 체배기(153)와 제2 체배기(154)는 트랜지스터 혹은 가변용량 다이오드 등의 비선형 소자를 포함하여 입력 주파수를 정수(N)배로 체배시키는 장치로서, 비선형적 특성을 이용하여 상기 제1 클럭신호의 주파수를 체배함으로써 각각 제2 클럭신호(약 586배로 체배됨)와 제3 클럭신호(약 500배로 체배됨)를 생성한다.

상기 제1 체배기(153)에서 생성된 제2 클럭신호는 약 19.2 MHz 대역의 신호로서 GPS신호처리부(130)(PLL; 132)로 전달되고 RF신호를 처리하는데 이용된다.

상기 제2 체배기(154)는 안정화 회로(152)로부터 전달된 제1 클럭신호를 주파수 체배하여 약 13 MHz 내지 33 MHz의 제3 클럭신호로 생성하는데, 제3 클럭신호는 전술한 대로 GPS 신호처리부(130) 외의 다른 회로가 클럭신호를 필요로 하는 경우에 이용될 수 있다.

상기 제3 클럭신호는 단자 "F"를 통하여 GPS 모듈(100) 또는 GPS 모듈(100)이 탑재된 통신 시스템의 (다른 클럭신호를 필요로 하는)부가 회로로 제공될 수 있다.

상기 제2 체배기(154)는 단자 "E"(Vbias)를 통하여 제어신호(가령, GPS 신호처리부(130) 또는 프로세서(200)를 통하여 전달될 수 있음)를 입력받고, 제어신호에 의하여 주파수 체배범위를 설정한다.

따라서, 상기 제2 체배기(154)는 제어신호에 따라 약 13 MHz 내지 33 MHz 사이의 다양한 제3 클럭신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제1 체배기(153) 역시 단자 "E"와 연결되어 제어신호를 인가받음으로써 제2 클럭신호의 대역을 조정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 GPS 모듈(100)은 각 구성부(110, 120, 130, 140, 150)들을 단일 기판 상에 실장하여 SIP(System In Package) 형태로 구현될 수 있으며, 상기 클럭 발생기(150)가 단일 패키지 모듈로 제작됨에 따라 GPS 모듈(100)은 슬림화, 초소형화가 가능해진다.

이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 다수개의 클럭신호를 공급하기 위하여, 분산 실장되는 개별소자 대신, 단일 패키지 모듈로 구성된 클럭 발생기를 이용함으로써 초소형화된 통신모듈을 제작할 수 있고, 개별 소자간 발생되는 간섭현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 단일 패키지 모듈화한 클럭 발생기를 통하여 다수의 클럭신호를 공급할 수 있으므로 통신모듈의 생산 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 클럭 발생기에 의하면, 제어신호를 통하여 필요한 클럭신호를 발생시킬 수 있으므로, 클럭신호를 필요로 하는 다른 회로가 부가되더라도 별도로 다른 클럭 소자를 구비할 필요가 없는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 제1 클럭신호를 생성하는 발진기; 및

   상기 제1 클럭신호를 주파수 체배하여 제2 클럭신호를 생성하는 제1 체배기를 포함하고,

   상기 구성부들이 하나의 기판 상에 실장되어 단일 패키지 모듈을 이루는 클럭 발생기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 클럭신호는 베이스밴드신호를 처리하기 위한 클럭신호이고,

   상기 제2 클럭신호는 RF신호를 처리하기 위한 클럭신호인 클럭 발생기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 클럭신호를 주파수 체배하여 제3 클럭신호를 생성하는 제2 체배기를 포함하는 클럭 발생기.
4. 제1항에 있어서, 상기 발진기는

   수정 발진기를 포함하여 이루어지는 클럭 발생기.
5. 제1항에 있어서,

   상기 발진기 및 상기 체배기 사이에 연결되어 상기 제1 클럭신호의 전압을 안정화시키는 안정화 회로를 포함하는 클럭 발생기.
6. 제5항에 있어서, 상기 안정화 회로는

   적어도 하나 이상의 증폭소자를 포함하여 이루어지는 클럭 발생기.
7. 제5항에 있어서, 상기 안정화 회로는

   밸런스 회로를 구성하는 짝수개의 증폭소자를 포함하여 이루어지는 클럭 발생기.
8. 제1항에 있어서,

   GPS 모듈에 포함되고, 상기 GPS 모듈의 GPS 신호처리부로 상기 클럭신호를 전달하는 클럭 발생기.
9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 체배기는

   입력단자를 구비하고, 상기 입력단자를 통하여 입력되는 제어신호에 따라 주파수 체배 범위를 조정하는 클럭 발생기.
10. 제5항에 있어서, 상기 안정화 회로는

    입력단자를 구비하고, 상기 입력단자를 통하여 입력되는 기준신호에 따라 상 기 제1 클럭신호의 전압을 안정화시키는 클럭 발생기.

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