KR20080080757A - Frequency conversion apparatus - Google Patents

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박기중
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주식회사 대우일렉트로닉스
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Abstract

A frequency conversion apparatus is provided to improve accuracy of a target frequency by reducing an error rate in comparison with frequency conversion using a mixer of a frequency stage. A signal divider(110) divides a frequency into an I signal and a Q signal. A first filtering unit(120) interpolation-filters the I signal and then decimation-filters the I signal. A second filtering unit(130) interpolation-filters the Q signal and then decimation-filters the Q signal. A numeral control oscillator(160) generates a complex sine wave to convert the multiplier according to a multiplication control signal. An I signal mixer(140) restores the I signal by mixing an output signal of the first filtering unit with the complex sine wave. A Q signal mixer(150) restores the Q signal by mixing an output signal of the second filtering unit with the complex sine wave. An adder(170) generates a digital IF(Intermediate Frequency) signal by adding the restored I signal to the restored Q signal.

Description

주파수 변환 장치{FREQUENCY CONVERSION APPARATUS}Frequency converter {FREQUENCY CONVERSION APPARATUS}

도 1은 종래 기술에 따른 주파수 변환 장치의 일 예로서 상향 주파수 변환 장치의 구성을 보인 도면,1 is a view illustrating a configuration of an uplink frequency converter as an example of a frequency converter according to the prior art;

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 변환 장치의 구성을 보인 도면.2 is a view showing the configuration of a frequency conversion device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

19, 140, 150 : 혼합기 19a : 국부 발진기19, 140, 150: mixer 19a: local oscillator

21, 25 : 대역 통과 필터 23 : 증폭기21, 25: band pass filter 23: amplifier

100 : 중앙 처리 유닛 110 : 신호 분리부100: central processing unit 110: signal separation unit

120 : 제 1 필터링부 130 : 제 2 필터링부120: first filtering unit 130: second filtering unit

160 : 수치제어 발진기 170 : 덧셈기160: numerically controlled oscillator 170: adder

180 : 디지털/아날로그 변환기180: digital to analog converter

본 발명은 주파수 변환에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중간 주파수(Intermediate Frequency, 이하 "IF"라 함)를 이용하여 고 주파수(Ratio Frequency, 이하 "RF"라 함)를 생성하는 주파수 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to frequency conversion, and more particularly, to a frequency conversion device for generating a high frequency (hereinafter referred to as "RF") using an intermediate frequency (hereinafter referred to as "IF"). will be.

주지하는 바와 같이, 기저대역 주파수(Baseband Frequency)와 RF 사이의 변환시에 IF를 이용한다.As is well known, IF is used in the conversion between baseband frequency and RF.

도 1은 종래 기술에 따라 IF를 이용하는 주파수 변환 장치의 일 예로서, 상향 주파수 변환 장치의 구성을 보인 도면이다.1 is a view illustrating a configuration of an uplink frequency converter as an example of a frequency converter using IF according to the related art.

이에 나타낸 바와 같이 종래 기술에 따른 상향 주파수 변환 장치는, 저역 통과 필터(11), 혼합기(13, 19), 국부 발진기(13a, 19a), 대역 통과 필터(15, 21, 25), 증폭기(17, 23) 등을 포함하여 구성된다.As shown here, the uplink frequency converter according to the prior art includes a low pass filter 11, mixers 13 and 19, local oscillators 13a and 19a, band pass filters 15, 21 and 25, and amplifier 17. , 23) and the like.

이와 같이 구성된 상향 주파수 변환 장치의 개별 구성요소들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.The functions of the individual components of the uplink frequency converter configured as described above are as follows.

저역 통과 필터(11)는 입력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거한다.The low pass filter 11 removes unnecessary portions of the signal from the input signal.

혼합기(13)는 저역 통과 필터(11)의 출력 신호와 국부 발진기(13a)의 발진 신호로부터 하나의 출력 신호를 얻는다.The mixer 13 obtains one output signal from the output signal of the low pass filter 11 and the oscillation signal of the local oscillator 13a.

대역 통과 필터(15)는 혼합기(13)의 출력 신호 중에서 IF 대역만을 출력한다.The band pass filter 15 outputs only the IF band among the output signals of the mixer 13.

증폭기(17)는 대역 통과 필터(15)의 IF 출력 신호를 증폭한다.The amplifier 17 amplifies the IF output signal of the band pass filter 15.

혼합기(19)는 증폭기(17)의 출력 신호와 국부 발진기(19a)의 발진 신호로부터 하나의 출력 신호를 얻는다.Mixer 19 obtains one output signal from the output signal of amplifier 17 and the oscillation signal of local oscillator 19a.

대역 통과 필터(21)는 혼합기(19)의 출력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거하여 RF 신호를 얻는다.The band pass filter 21 removes an unnecessary portion of the signal from the output signal of the mixer 19 to obtain an RF signal.

증폭기(23)는 대역 통과 필터(21)의 RF 출력 신호를 증폭한다.The amplifier 23 amplifies the RF output signal of the band pass filter 21.

대역 통과 필터(25)는 증폭기(23)의 출력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거한다.The band pass filter 25 removes unnecessary portions of the signal from the output signal of the amplifier 23.

이와 같이 종래 기술에 따른 상향 주파수 변환 장치는, 주파수 단의 복수 혼합기를 이용하여 설계하는데, 이미지 주파수(image frequency)를 충분히 제거하기 위해서는 스커트 특성이 좋아야 하므로 높은 차수의 필터 특성이 요구된다.As described above, the uplink frequency converter according to the related art is designed by using a plurality of mixers in a frequency stage. In order to sufficiently remove an image frequency, a skirt characteristic must be good so that a high order filter characteristic is required.

특히, 최종 출력되는 RF 대역을 변경하고자 할 경우에는 하드웨어적으로 변경하여야 하는 문제점이 있었다.In particular, there is a problem that the hardware must be changed in order to change the final output RF band.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 주파수 변환을 위한 주파수 직교 변조를 디지털 영역에서 구현함으로써, 최종 출력되는 RF 대역을 변경하고자 할 경우에 하드웨어적인 변경 없이 소프트웨어적인 제어 환경의 변경을 통해 이룰 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, by implementing a frequency orthogonal modulation for frequency conversion in the digital domain, when changing the final RF band output without changing the software control environment in hardware The purpose is to make it possible.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 주파수 변환 장치는, 소스 주파수 제공원으로부터 제공되는 주파수를 I 신호(I 채널)와 Q 신호(Q 채널)로 분리하는 신호 분리부와, 신호 분리부에 의해 분리된 I 신호를 보간 필터링 후 데시메이션 필터링하는 제 1 필터링부와, 신호 분리부에 의해 분리된 Q 신호를 보간 필터링 후 데시메이션 필터링하는 제 2 필터링부와, 승산 제어 신호에 따라 승수가 전환되도록 복소 정현파를 생성하는 수치제어 발진기와, 제 1 필터링부의 출력 신호와 수치제어 발진기의 복소 정현파를 혼합하여 I 신호를 복원하는 I 신호 혼합기와, 제 2 필터링부의 출력 신호와 수치제어 발진기의 복소 정현파를 혼합하여 Q 신 호를 복원하는 Q 신호 혼합기와, I 신호 혼합기에 의해 복원된 I 신호와 Q 신호 혼합기에 의해 복원된 Q 신호를 더하여 디지털 IF 신호를 생성하는 덧셈기를 포함한다.A frequency conversion device according to the present invention for realizing such an object comprises a signal separation unit for separating a frequency provided from a source frequency source into an I signal (I channel) and a Q signal (Q channel), and a signal separation unit. A first filtering unit for decimating and filtering the I signal separated by the interpolation filtering, a second filtering unit for decimating and filtering the Q signal separated by the signal separating unit and a multiplier according to the multiplication control signal A numerically controlled oscillator that generates a complex sine wave, an I signal mixer that restores the I signal by mixing the output signal of the first filtering unit and the complex sine wave of the numerically controlled oscillator, and the complex sine wave of the output signal and the numerically controlled oscillator of the second filtering unit. The Q signal mixer recovers the Q signal by mixing and the I signal recovered by the I signal mixer and the Q signal restored by the Q signal mixer And it includes an adder for generating a digital IF signal.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 변환 장치의 구성을 보인 도면이다. 도면 부호를 부여함에 있어서 도 1의 주파수 변환 장치와 비교할 때에 동일한 기능을 발휘하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.2 is a diagram illustrating a configuration of a frequency converter according to an embodiment of the present invention. In the reference numerals, the same reference numerals are assigned to components that exhibit the same function as compared with the frequency converter of FIG.

이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 변환 장치는, 중앙 처리 유닛(100), 신호 분리부(110), 제 1 필터링부(120), 제 2 필터링부(130), I 신호 혼합기(140), Q 신호 혼합기(150), 수치제어 발진기(160), 덧셈기(170), 디지털/아날로그 변환기(180), 혼합기(19), 국부 발진기(19a), 제 1 RF 대역 통과 필터(21), RF 증폭기(23), 제 2 RF 대역 통과 필터(25) 등을 포함하여 구성된다.As described above, the frequency converter according to an exemplary embodiment of the present invention may include a central processing unit 100, a signal separation unit 110, a first filtering unit 120, a second filtering unit 130, and an I signal mixer. 140, Q signal mixer 150, numerically controlled oscillator 160, adder 170, digital to analog converter 180, mixer 19, local oscillator 19a, first RF band pass filter 21 ), An RF amplifier 23, a second RF band pass filter 25, and the like.

중앙 처리 유닛(100)은 주파수 변환용 소스(source) 주파수 제공원의 일 실시 예이다.The central processing unit 100 is an embodiment of a source frequency source for frequency conversion.

신호 분리부(110), 제 1 필터링부(120), 제 2 필터링부(130), I 신호 혼합기(140), Q 신호 혼합기(150), 수치제어 발진기(160), 덧셈기(170) 등은 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)로 구현할 수 있다.The signal separation unit 110, the first filtering unit 120, the second filtering unit 130, the I signal mixer 140, the Q signal mixer 150, the numerically controlled oscillator 160, the adder 170, etc. It can be implemented with a digital signal processor.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 변환 장치에 의한 주파수 변환 과정을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the frequency conversion process by the frequency conversion device according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 신호 분리부(110)는 중앙 처리 유닛(100)으로부터 제공되는 주파수를 I 신호(I 채널)와 Q 신호(Q 채널)로 분리하며, 분리된 I 신호는 제 1 필터링부(120)로 제공하고, 분리된 Q 신호는 제 2 필터링부(130)로 제공한다.First, the signal separation unit 110 separates the frequency provided from the central processing unit 100 into an I signal (I channel) and a Q signal (Q channel), and the separated I signal is transferred to the first filtering unit 120. The separated Q signal is provided to the second filtering unit 130.

제 1 필터링부(120)는 신호 분리부(110)로부터 제공되는 I 신호를 보간 필터링(Interpolation filtering) 후 데시메이션 필터링(Decimation filtering)한다.The first filtering unit 120 performs decimation filtering after interpolation filtering on the I signal provided from the signal separation unit 110.

제 2 필터링부(130)는 신호 분리부(110)로부터 제공되는 Q 신호를 보간 필터링 후 데시메이션 필터링한다.The second filtering unit 130 performs decimation filtering after interpolation filtering on the Q signal provided from the signal separation unit 110.

이때, 수치제어 발진기(160)는 승산 제어 신호에 따라 승수가 전환되도록 복소 정현파를 생성한다. 승산 제어 신호는 중앙 처리 유닛(100)에 의해 제공되거나 주파수 변환을 위한 별도의 제어부에 의해 제공된다. 여기서 수치제어 발진기(160)의 출력 주파수는 디지털 신호 처리기의 출력 속도와 나이키스트 주파수(Nyquist frequency)를 고려한다.At this time, the numerically controlled oscillator 160 generates a complex sine wave to multiply the multiplier according to the multiplication control signal. The multiplication control signal is provided by the central processing unit 100 or by a separate controller for frequency conversion. Here, the output frequency of the numerically controlled oscillator 160 considers the output speed of the digital signal processor and the Nyquist frequency.

그러면, I 신호 혼합기(140)는 제 1 필터링부(120)의 출력 신호와 수치제어 발진기(160)의 복소 정현파를 혼합하여 I 신호를 복원한다.Then, the I signal mixer 140 restores the I signal by mixing the output signal of the first filtering unit 120 and the complex sine wave of the numerically controlled oscillator 160.

그리고, Q 신호 혼합기(150)는 제 2 필터링부(130)의 출력 신호와 수치제어 발진기(160)의 복소 정현파를 혼합하여 Q 신호를 복원한다.The Q signal mixer 150 restores the Q signal by mixing the output signal of the second filtering unit 130 and the complex sine wave of the numerically controlled oscillator 160.

덧셈기(170)는 I 신호 혼합기(140)에 의해 복원된 I 신호와 Q 신호 혼합기(150)에 의해 복원된 Q 신호를 더하여 디지털 IF 신호를 생성한다.The adder 170 adds the I signal restored by the I signal mixer 140 and the Q signal restored by the Q signal mixer 150 to generate a digital IF signal.

이와 같이 본 발명에서는 주파수 변환을 위한 주파수 직교 변조를 디지털 영역에서 구현한다.As described above, the present invention implements frequency orthogonal modulation for frequency conversion in the digital domain.

다음으로, 디지털/아날로그 변환기(180)는 덧셈기(170)의 디지털 출력 신호를 아날로그 신호로 변환한다.Next, the digital-to-analog converter 180 converts the digital output signal of the adder 170 into an analog signal.

혼합기(19)는 디지털/아날로그 변환기(180)의 출력 신호와 국부 발진기(19a)의 발진 신호로부터 하나의 출력 신호를 얻어서 대역 통과 필터(21)로 출력한다.The mixer 19 obtains one output signal from the output signal of the digital-to-analog converter 180 and the oscillation signal of the local oscillator 19a and outputs it to the band pass filter 21.

대역 통과 필터(21)는 혼합기(19)의 출력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거하여 RF 신호를 얻는다.The band pass filter 21 removes an unnecessary portion of the signal from the output signal of the mixer 19 to obtain an RF signal.

그러면, 증폭기(23)는 대역 통과 필터(21)의 RF 출력 신호를 증폭한다.The amplifier 23 then amplifies the RF output signal of the band pass filter 21.

그리고, 대역 통과 필터(25)는 증폭기(23)의 출력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거한다.Then, the band pass filter 25 removes an unnecessary portion of the signal from the output signal of the amplifier 23.

이와 같이 본 발명에 의한 주파수 변환 장치에서는 디지털 영역에서 주파수 직교 변조를 구현하는데, 소프트웨어적인 제어 환경의 변경, 즉 수치제어 발진기(160)로 제공하는 승산 제어 신호를 변경하여 대역 통과 필터(25)에서 최종 출력되는 RF 대역을 변경할 수 있다.As described above, the frequency converter according to the present invention implements frequency orthogonal modulation in the digital domain. The band pass filter 25 changes the software control environment, that is, the multiplication control signal provided to the numerically controlled oscillator 160. You can change the final output RF band.

지금까지는 본 발명의 일 실시 예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술 이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 당연히 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It has been described so far limited to one embodiment of the present invention, it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be construed as naturally included in the technical spirit described in the claims of the present invention.

전술한 바와 같이 본 발명은 주파수 변환을 위한 주파수 직교 변조를 디지털 영역에서 구현함으로써, 최종 출력되는 RF 대역을 변경하고자 할 경우에 하드웨어적인 변경 없이 소프트웨어적인 제어 환경의 변경을 통해 이룰 수 있다.As described above, the present invention can be achieved by changing the software control environment without changing the hardware in the case of changing the final output RF band by implementing frequency orthogonal modulation for frequency conversion in the digital domain.

이로써, 종래 기술에서 주파수 단의 혼합기를 이용하여 주파수 변환하는 방식과 대비할 때에 에러를 줄여서 목표 주파수의 정확도가 향상된다. 그리고 아날로그 회로의 부담을 최소화시키며, 장치의 유지 및 보수가 용이할 뿐만 아니라 하드웨어의 코스트(cost)를 낮추고 그 외형을 줄이는 효과가 있다.As a result, the accuracy of the target frequency is improved by reducing errors when compared with the frequency conversion method using the mixer of the frequency stage in the prior art. In addition, it minimizes the burden on the analog circuit, facilitates the maintenance and repair of the device, and lowers the cost and hardware of the hardware.

Claims (4)

소스 주파수 제공원으로부터 제공되는 주파수를 I 신호(I 채널)와 Q 신호(Q 채널)로 분리하는 신호 분리부와,A signal separator for separating the frequency provided from the source frequency source into an I signal (I channel) and a Q signal (Q channel); 상기 신호 분리부에 의해 분리된 상기 I 신호를 보간 필터링 후 데시메이션 필터링하는 제 1 필터링부와,A first filtering unit for decimating and filtering the I signal separated by the signal separation unit; 상기 신호 분리부에 의해 분리된 상기 Q 신호를 보간 필터링 후 데시메이션 필터링하는 제 2 필터링부와,A second filtering unit for decimating and filtering the Q signal separated by the signal separation unit; 승산 제어 신호에 따라 승수가 전환되도록 복소 정현파를 생성하는 수치제어 발진기와,A numerically controlled oscillator for generating a complex sine wave to multiply the multiplier according to the multiplication control signal; 상기 제 1 필터링부의 출력 신호와 상기 수치제어 발진기의 복소 정현파를 혼합하여 I 신호를 복원하는 I 신호 혼합기와,An I signal mixer for restoring an I signal by mixing the output signal of the first filtering unit and the complex sine wave of the numerically controlled oscillator; 상기 제 2 필터링부의 출력 신호와 상기 수치제어 발진기의 복소 정현파를 혼합하여 Q 신호를 복원하는 Q 신호 혼합기와,A Q signal mixer for restoring a Q signal by mixing the output signal of the second filtering unit and the complex sine wave of the numerically controlled oscillator; 상기 I 신호 혼합기에 의해 복원된 I 신호와 상기 Q 신호 혼합기에 의해 복원된 Q 신호를 더하여 디지털 IF 신호를 생성하는 덧셈기An adder for generating a digital IF signal by adding an I signal restored by the I signal mixer and a Q signal restored by the Q signal mixer 를 포함하는 주파수 변환 장치.Frequency conversion device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주파수 변환 장치는, 상기 덧셈기의 디지털 출력 신호를 아날로그 신호 로 변환하는 디지털/아날로그 변환기와,The frequency converter includes a digital to analog converter for converting the digital output signal of the adder into an analog signal; 상기 디지털/아날로그 변환기의 출력 신호와 국부 발진 신호로부터 하나의 출력 신호를 얻어서 출력하는 혼합기와,A mixer for obtaining and outputting one output signal from the output signal and the local oscillation signal of the digital-to-analog converter; 상기 혼합기의 출력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거하여 RF 신호를 얻는 제 1 대역 통과 필터와,A first band pass filter for removing an unnecessary signal from the output signal of the mixer to obtain an RF signal; 상기 제 1 대역 통과 필터의 RF 출력 신호를 증폭하는 증폭기와,An amplifier for amplifying the RF output signal of the first band pass filter; 상기 증폭기의 출력 신호에서 필요 없는 부분의 신호를 제거하는 제 1 대역 통과 필터A first bandpass filter that removes unwanted portions of the signal from the amplifier's output signal 를 포함하는 주파수 변환 장치.Frequency conversion device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소스 주파수 제공원은 중앙 처리 유닛인The source frequency source is a central processing unit 주파수 변환 장치.Frequency converter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 분리부, 제 1 필터링부, 제 2 필터링부, I 신호 혼합기, Q 신호 혼합기, 수치제어 발진기 및 덧셈기는 디지털 신호 처리기로 구현한The signal separation unit, the first filtering unit, the second filtering unit, the I signal mixer, the Q signal mixer, the numerically controlled oscillator and the adder are implemented by a digital signal processor. 주파수 변환 장치.Frequency converter.
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