KR20090062740A - 3단 구조를 갖는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법 - Google Patents

3단 구조를 갖는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법 Download PDF

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KR20090062740A
KR20090062740A KR1020070130167A KR20070130167A KR20090062740A KR 20090062740 A KR20090062740 A KR 20090062740A KR 1020070130167 A KR1020070130167 A KR 1020070130167A KR 20070130167 A KR20070130167 A KR 20070130167A KR 20090062740 A KR20090062740 A KR 20090062740A
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송윤정
이수인
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한국전자통신연구원
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Abstract

광대역 주파수 변환 장치가 개시된다. 광대역 주파수 변환 장치는 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 다이플렉서필터, 하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 상향 변환 블록, 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압(suppress)하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 제1 대역통과필터, 상기 제1 대역통과필터로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 제1 하향 변환 블록, 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 제2 대역통과필터, 상기 제2 대역통과필터로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 제2 하향 변환 블록 및 상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 저역통과필터를 포함한다.
Figure P1020070130167
주파수 변환, RF 튜너, 상향 변환(UP conversion), 하향 변환(DOWN conversion), 중간주파수(IF), 믹서(mixer), 국부발진기(LO)

Description

3단 구조를 갖는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법{Apparatus and Method for Broadband Frequency Conversion with Three-Stage Structure}
본 발명은 케이블망에서 낮은 중간주파수(IF)에서도 광대역 채널을 수신할 수 있는 3단 구조의 광대역 주파수 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-019-02, 과제명: 하향 1Gbps 디지털 케이블 송수신 시스템 개발].
종래에는 케이블망에서 6MHz(또는 7MHz, 8MHz) 대역폭을 갖는 단일 채널 수신기 구조만 존재하였다.
일반적으로 단일 채널 디지털 수신기는 RF 튜너(Radio Frequency tuner), 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter), 복조기(demodulator)로 구성된다.
상기 단일 채널 디지털 수신기의 RF 튜너는 헤테로다인(heterodyne) 구조 또는 단일 컨버젼 구조로 되어 있어 다중 채널을 수신하기 위해서는 상기 단일 채널 디지털 수신기를 병렬로 연결하여 사용해야 하는 문제점이 있었다.
특히, 디지털 신호를 수신할 때 RF 신호를 수신하고 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하여 아날로그 디지털 변환기(ADC)에 수신 신호를 전달하는데, 채널 별로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하게 되므로 다중 채널을 수신하기 위해서는 복수개의 ADC를 사용해야 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 헤테로다인 구조를 사용하고 양의 주파수 또는 음의 주파수 중 어느 한 쪽을 억압하여 복소 신호에 대한 실신호를 출력하는 주파수 변환 장치가 사용되었으나, 상기 주파수 변환 장치는 낮은 중간주파수(IF)에서 광대역을 구현하는 것이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 다중 채널 수신 시스템이 하나의 튜너(tuner)를 이용하여 복수 개의 채널을 동시에 수신할 수 있도록 하고, 하나의 ADC를 이용하여 상기 복수 개의 채널 각각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있도록 하며, 낮은 중간주파수(IF)에서도 광대역 채널을 수신할 수 있도록 하는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명은 다중 채널 수신 시스템이 하나의 튜너(tuner)를 이용하여 복수 개의 채널을 동시에 수신할 수 있도록 하는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 다중 채널 수신 시스템이 하나의 ADC를 이용하여 복수 개의 채널 각각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있도록 하는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 다중 채널 수신 시스템이 낮은 중간주파수(IF)에서도 광대역 채널을 수신할 수 있도록 하는 광대역 주파수 변환 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치는 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 다이플렉서필터, 하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 상향 변환 블록, 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압(suppress)하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 제1 대역통과필터, 상기 제1 대역통과필터로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 제1 하향 변환 블록, 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 제2 대역통과필터, 상기 제2 대역통과필터로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변 환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 제2 하향 변환 블록 및 상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 저역통과필터를 포함한다.
이 때, 상기 제1 대역통과필터는 상기 저역통과필터로부터 출력되는 상기 제3 중간주파수 신호의 대역폭보다 더 넓은 통과 대역을 가질 수 있다.
이 때, 상기 제2 하향 변환 블록은 상기 제2 대역통과필터로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 제2 중간주파증폭기, 선정된 주파수를 갖는 제3 국부발진신호를 생성하는 제3 국부발진기, 상기 제2 중간주파증폭기로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호 및 상기 제3 국부발진신호를 입력 받아 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 제3 믹서 및 상기 제3 중간주파수 신호의 크기를 조절하는 제2 가변 증폭기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법은 다이플렉서필터가 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 단계, 하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계, 대역통과필터가 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 단계, 추출된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계, 대역통과필터가 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 단계, 추출된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계 및 저역통과필터가 상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 다중 채널 수신 시스템은 하나의 튜너(tuner)를 이용하여 복수 개의 채널을 동시에 수신할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 다중 채널 수신 시스템은 하나의 ADC를 이용하여 복수 개의 채널 각각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 다중 채널 수신 시스템은 낮은 중간주파수(IF)에서도 광대역 채널을 수신할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 주파수 변환 장치를 포함하는 다중 채널 수신 시스템의 일실시예를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 주파수 변환 장치를 포함하는 다중 채널 수신 시스템의 일실시예는 광대역 RF 튜너(Broadband RF Tuner)(10), 아날로그 디지털 변환기(AD Converter)(20), 디지털 채널라이저(Digital Channelizer)(30), 복조부(40)를 포함한다.
상기 광대역 RF 튜너(10)는 광동축혼합망(HFC Network: Hybrid Fiber Coaxial Network)으로부터 광대역 RF 신호를 수신하여 튜닝한다.
이 때, 상기 광대역 RF 튜너(10)는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치에 해당한다.
즉, 상기 광대역 RF 튜너(10)는 복수 개의 채널이 포함된 광대역 RF 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하여 출력한다.
상기 아날로그 디지털 변환기(20)는 상기 광대역 RF 튜너(10)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
상기 디지털 채널라이저(30)는 상기 아날로그 디지털 변환기(20)로부터 출력된 디지털 신호 중 본딩된 채널만을 선택한다.
상기 복조부(40)는 상기 디지털 채널라이저(30)로부터 출력된 채널 각각에 대한 신호를 복조하는 복조기(demodulator) 4개를 포함한다.
따라서, 상기 다중 채널 수신 시스템은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치인 광대역 RF 튜너(10) 하나를 이용하여 복수 개의 채널을 동시에 수신할 수 있고, 상기 복수 개의 채널 각각에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해서 하나의 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 이용하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치(10)는 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 다이플렉서필터(210), 하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하 는 상향 변환 블록(220), 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압(suppress)하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 제1 대역통과필터(230), 상기 제1 대역통과필터(230)로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 제1 하향 변환 블록(240), 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 제2 대역통과필터(250), 상기 제2 대역통과필터(250)로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 제2 하향 변환 블록(260) 및 상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 저역통과필터(270)를 포함한다.
상기 다이플렉서필터(diplexer filter)(210)는 저역통과 및 고역통과 필터로 구성된 필터로서, 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않는 두 개의 주파수 대역으로 분리하여 양방향 신호를 하나의 케이블을 통해 전송할 수 있게 한다.
즉, 상기 다이플렉서필터(210)는 광동축혼합망과 상향 모듈레이터로부터 각각 RF 신호를 입력 받아 상기 광동축혼합망으로부터 입력된 RF 신호는 하향 신호로서 상기 상향 변환 블록으로 전달하고, 상기 상향 모듈레이터로부터 입력된 RF 신호는 상향 신호로서 상기 광동축혼합망으로 전달한다.
상기 상향 변환 블록(220)은 상기 다이플렉서필터(210)로부터 출력된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성한다.
이 때, 상기 상향 변환 블록(220)은 제1 가변 증폭기(221), 제1 국부발진 기(222) 및 제1 믹서(223)를 포함할 수 있다.
상기 제1 가변 증폭기(221)는 상기 다이플렉서필터(210)로부터 출력된 상기 RF 신호의 크기를 조절한다.
상기 제1 국부발진기(222)는 선정된 주파수를 갖는 제1 국부발진신호를 생성한다.
상기 제1 믹서(223)는 상기 제1 가변 증폭기(221)로부터 출력된 상기 RF 신호 및 상기 제1 국부발진신호를 입력 받아 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성한다.
상기 제1 대역통과필터(230)는 상기 상향 변환 블록(220)으로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압(suppress)하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출한다.
상기 제1 하향 변환 블록(240)은 상기 제1 대역통과필터(230)로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성한다.
이 때, 상기 제1 하향 변환 블록(240)은 제2 국부발진기(241), 제2 믹서(242) 및 제1 중간주파증폭기(243)를 포함할 수 있다.
상기 제2 국부발진기(241)는 선정된 주파수를 갖는 제2 국부발진신호를 생성한다.
상기 제2 믹서(242)는 상기 제1 대역통과필터(230)로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호 및 상기 제2 국부발진신호를 입력 받아 상기 제1 중간주파수 신호 의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성한다.
이 때, 상기 제2 믹서(242)는 이미지 리젝션 믹서(image rejection mixer)일 수 있다.
즉, 상기 제1 대역통과필터(230)만으로는 원치 않는 신호를 억압하는데 한계가 있으므로 상기 이미지 리젝션 믹서를 사용하여 추가적인 억압을 할 수 있다.
상기 제1 중간주파증폭기(243)는 상기 제2 믹서(242)로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭한다.
상기 제2 대역통과필터(250)는 상기 제1 하향 변환 블록(240)으로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출한다.
상기 제2 하향 변환 블록(260)은 상기 제2 대역통과필터(250)로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성한다.
이 때, 상기 제2 하향 변환 블록(260)은 제2 중간주파증폭기(261), 제3 국부발진기(262), 제3 믹서(263) 및 제2 가변 증폭기(264)를 포함할 수 있다.
상기 제2 중간주파증폭기(261)는 상기 제2 대역통과필터(250)로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭한다.
상기 제3 국부발진기(262)는 선정된 주파수를 갖는 제3 국부발진신호를 생성한다.
상기 제3 믹서(263)는 상기 제2 중간주파증폭기(261)로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호 및 상기 제3 국부발진신호를 입력 받아 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성한다.
상기 제2 가변 증폭기(264)는 상기 제3 믹서(263)로부터 출력된 상기 제3 중간주파수 신호의 크기를 조절한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 광대역 주파수 변환 장치(10)에 수신된 RF 신호가 3단계의 주파수 변환 과정을 거쳐 최종 제3 중간주파수 신호로 변환되어 상기 아날로그 디지털 변환기(20)로 전달된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치(10)는 최종단보다 높은 중간주파수를 이용하는 3단 구조로 구성됨으로써 낮은 중간주파수에서 광대역 채널을 수신하는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치의 신호 처리도이다.
도 3은, 데이터 신호(Data Signal) DS1, DS2, DS3 및 DS4를 포함하는 RF 신호가 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치(10)를 통해 변환되어 최종 목적 신호인 제3 중간주파수 신호(IF3 신호)가 얻어지는 과정을 나타낸 것이다. 즉, 4개의 채널을 수신하는 과정을 나타낸 것이다.
상향 변환 블록(UP Conversion Block)(220)은 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호(IF1 신호)와 이미지 주파수 영역 신호(IMAGE1)에 해당하는 2*LO2-IF1 신호를 생성한다.
이 때, 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수는 하기 수학식 1에 의한 값을 갖 도록 설정된다.
Figure 112007089772903-PAT00001
여기서, 상기 IF1은 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수 값을 나타내고, 상기 LO1은 제1 국부발진신호의 주파수 값을 나타내며,
Figure 112007089772903-PAT00002
는 상기 데이터 신호에 스퓨리어스(spurious) 성분이 포함될 경우 상기 스퓨리어스 성분을 회피하기 위해서 상기 IF1을 변동시키는 변동 값을 나타낸다.
제1 대역통과필터(BPF1)(230)는 상기 2*LO2-IF1 신호를 억압하여 상기 제1 중간주파수 신호를 추출한다.
이 때, 상기 제1 대역통과필터(230)는 데이터 신호에 포함되는 스퓨리어스 성분을 회피하기 위해서 상기 데이터 신호의 주파수 대역보다 더 넓은 대역폭을 갖는다. 즉, 도면부호 310은 상기 제1 대역통과필터(230)의 통과대역을 나타낸다.
제1 하향 변환 블록(1st DOWN Conversion Block)(240)은 상기 제1 대역통과필터(230)로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호(IF2 신호)와 이미지 주파수 영역 신호(IMAGE2)에 해당하는 IF1+LO2 신호를 생성한다.
이 때, 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수는 최종 출력단의 주파수(IF3)보다 높은 하기 수학식 2에 의한 값을 갖도록 설정된다. 즉, 상기 IF2의 값을 고정 시키기 위해 상기 LO2에 상기 변동 값
Figure 112007089772903-PAT00003
을 더한다.
Figure 112007089772903-PAT00004
여기서, 상기 IF2는 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수 값을 나타내고, 상기 LO2는 상기 제2 국부발진신호의 주파수 값을 나타낸다.
제2 대역통과필터(BPF1)(250)는 상기 IF1+LO2 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호를 추출한다.
이 때, 상기 제2 대역통과필터(250)는 상기 데이터 신호의 주파수 대역만큼의 대역폭을 갖는다. 즉, 도면부호 320은 상기 제2 대역통과필터(250)의 통과대역을 나타낸다.
제2 하향 변환 블록(2st DOWN Conversion Block)(260)은 상기 제2 대역통과필터(250)로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호(IF3 신호)와 이미지 주파수 영역 신호(IMAGE3)에 해당하는 IF2+LO3 신호를 생성한다.
이 때, 상기 제3 중간주파수 신호의 주파수는 하기 수학식 3에 의한 값을 갖는다.
Figure 112007089772903-PAT00005
저역통과필터(LPF)(270)는 상기 IF2+LO3 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호를 추출하고, 상기 제3 중간주파수 신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC)에 제공한다.
이 때, 상기 저역통과필터(270)는 상기 데이터 신호의 주파수 대역을 포함하는 통과대역을 갖는다. 즉, 도면부호 330은 상기 저역통과필터(270)의 통과대역을 나타낸다.
상기와 같은 주파수 변환 과정을 예를 들어 상세히 설명한다.
RF 신호의 주파수 RF=400MHz, 제1 중간주파수 신호의 주파수 IF1=1218MHz, 데이터 신호의 대역폭 BW=24MHz 라고 하면, 상기 수학식 1에 의해 LO1=1618MHz 가 된다. 즉, 제1 국부발진신호의 주파수가 LO1=1618MHz 로 설정된다.
따라서, 1218MHz 를 중심으로
Figure 112007089772903-PAT00006
12MHz 대역인 1206~1230MHz 대역에 데이터 신호가 존재한다.
이 때, 스퓨리어스 성분이 1220MHz 에 존재한다면 상기 데이터 신호 내에 스퓨리어스 성분이 포함되는 문제점이 발생하는데, 상기 스퓨리어스 성분을 제거하기 위해서 상기 스퓨리어스 성분을 이동시킬 수는 없으므로 상기 데이터 신호를 1220MHz 가 포함되지 않은 영역인 1195~1219MHz 또는 1221~1245MHz 로 이동시켜야 한다.
이 때, 상기 스퓨리어스 성분을 회피하기 위해서 상기 제1 대역통과필터(230)의 대역폭이 상기 데이터 신호의 대역폭보다 더 넓게 설계되어야 한다.
만약, 상기 데이터 신호를 상기 스퓨리어스 성분의 주파수 상측으로 15MHz 이동시킨다면, 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수는 상기 수학식 1에 의해 IF1=1233MHz 가 되며, 제2 중간주파수 신호의 주파수를 IF2=70MHz 로 고정시키기 위해서는 제2 국부발진신호의 주파수 LO2의 값이
Figure 112007089772903-PAT00007
만큼 변화되어야 한다.
즉, 상기 제2 국부발진신호의 주파수는 상기 수학식 2에 의해 IF2=70Mhz 으로서 고정된다.
따라서, 최종 목적 신호인 상기 제3 중간주파수 신호는 상기 수학식 3에 의해 IF3=33MHz 의 중심주파수를 갖는다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치는 3단의 구조를 가짐으로써 낮은 중간주파수에서도 이미지 주파수 영역 신호와 데이터 신호의 간격을 넓혀 이미지 주파수 영역 신호를 용이하게 제거한 후 최종 중간주파수로 변환할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법은 다이플렉서필터가 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 단계(S410), RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S420), 대역통과필터가 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 단계(S430), 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S440), 대역통과필터가 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 단계(S450), 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S460) 및 저역통과필터가 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 단계(S470)를 포함한다.
상기 다이플렉서필터가 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 단계(S410)는 다이플렉서필터가 광동축혼합망과 상향 모듈레이터로부터 각각 RF 신호를 입력 받아 상기 광동축혼합망으로부터 입력된 RF 신호는 하향 신호로, 상기 상향 모듈레이터로부터 입력된 RF 신호는 상향 신호로 분리하는 단계이다.
상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S420)는 하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계이다.
상기 대역통과필터가 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 단계(S430)는 대역통과필터가 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 단계이다.
이 때, 대역통과필터가 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 상기 단계(S430)에서 대역통과필터는 최종 목적 신호인 상기 제3 중간주파수 신호의 대역폭보다 더 넓은 통과 대역을 가질 수 있다.
상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S440)는 대역통과필터가 추출한 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계이다.
상기 대역통과필터가 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 단계(S450)는 대역통과필터가 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 단계이다.
상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S460)는 대역통과필터가 추출한 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계이다.
상기 저역통과필터가 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 단계(S470)는 저역통과필터가 상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 단계이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법에서 제1 중간주파수 신호를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 상기 단계(S420)는 가변 증폭기가 RF 신호의 크기를 조절하는 단계(S510), 국부발진기가 제1 국부발진신호를 생성하는 단계(S520) 및 믹서가 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S530)를 포함할 수 있다.
상기 가변 증폭기가 RF 신호의 크기를 조절하는 단계(S510)는 가변 증폭기가 하향 신호로 분리된 상기 RF 신호를 입력 받아 크기를 조절하는 단계이다.
상기 국부발진기가 제1 국부발진신호를 생성하는 단계(S520)는 국부발진기가 선정된 주파수를 갖는 제1 국부발진신호를 생성하는 단계이다.
상기 믹서가 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S530)는 믹서가 크기가 조절된 상기 RF 신호 및 상기 제1 국부발진신호를 입력 받아 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법에서 제2 중간주파수 신호를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 상기 단계(S440)는 국부발진기가 제2 국부발진신호를 생성하는 단계(S610), 믹서가 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S620) 및 중간주파증폭기가 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 단계(S630)를 포함할 수 있다.
상기 국부발진기가 제2 국부발진신호를 생성하는 단계(S610)는 국부발진기가 선정된 주파수를 갖는 제2 국부발진신호를 생성하는 단계이다.
상기 믹서가 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S620)는 믹서가 추출된 상기 제1 중간주파수 신호 및 상기 제2 국부발진신호를 입력 받아 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계이다.
이 때, 상기 믹서는 이미지 리젝션 믹서일 수 있다.
즉, 대역통과필터가 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 상기 단계(S430)에서 대역통과필터만으로는 이미지 주파수 영역 신호를 억압하는데 한계가 있기 때문에 상기 이미지 리젝션 믹서를 사용하여 추가적인 억압을 할 수 있다.
상기 중간주파증폭기가 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 단계(S630)는 중간주파증폭기가 믹서로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 단계이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법에서 제3 중간주파수 신호를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 상기 단계(S460)는 중간주파증폭기가 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 단계(S710), 국부발진기가 제3 국부발진신호를 생성하는 단계(S720), 믹서가 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S730) 및 가변 증폭기가 제3 중간주파수 신호의 크기를 조절하는 단계(S740)를 포함할 수 있다.
상기 중간주파증폭기가 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 단계(S710)는 중간주파증폭기가 대역통과필터로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 단계이다.
상기 국부발진기가 제3 국부발진신호를 생성하는 단계(S720)는 국부발진기가 선정된 주파수를 갖는 제3 국부발진신호를 생성하는 단계이다.
상기 믹서가 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계(S730)는 믹서가 추출된 상기 제2 중간주파수 신호 및 상기 제3 국부발진신호를 입력 받아 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하 여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계이다.
상기 가변 증폭기가 제3 중간주파수 신호의 크기를 조절하는 단계(S740)는 가변 증폭기가 믹서로부터 출력된 상기 제3 중간주파수 신호의 크기를 조절하는 단계이다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법은 최종단보다 높은 중간주파수를 이용하는 3단계의 과정을 거침으로써 낮은 중간주파수에서도 광대역 채널을 수신하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 광대역 주파수 변환 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발 명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 주파수 변환 장치를 포함하는 다중채널 수신 시스템의 일실시예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 장치의 신호 처리도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법에서 제1 중간주파수 신호를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법에서 제2 중간주파수 신호를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 주파수 변환 방법에서 제3 중간주파수 신호를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
223: 제1 믹서 242: 제2 믹서
243: 제1 중간주파증폭기 261: 제2 중간주파증폭기
263: 제3 믹서 310: 제1 대역통과필터의 통과대역
320: 제2 대역통과필터의 통과대역 330: 저역통과필터의 통과대역

Claims (7)

  1. RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 다이플렉서필터;
    하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 상향 변환 블록;
    상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압(suppress)하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 제1 대역통과필터;
    상기 제1 대역통과필터로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 제1 하향 변환 블록;
    상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 제2 대역통과필터;
    상기 제2 대역통과필터로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 제2 하향 변환 블록; 및
    상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 저역통과필터
    를 포함하는 광대역 주파수 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상향 변환 블록은,
    하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 크기를 조절하는 제1 가변 증폭기;
    선정된 주파수를 갖는 제1 국부발진신호를 생성하는 제1 국부발진기; 및
    상기 제1 가변 증폭기로부터 출력된 상기 RF 신호 및 상기 제1 국부발진신호를 입력 받아 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 제1 믹서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 대역통과필터는,
    상기 저역통과필터로부터 출력되는 상기 제3 중간주파수 신호의 대역폭보다 더 넓은 통과 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하향 변환 블록은,
    선정된 주파수를 갖는 제2 국부발진신호를 생성하는 제2 국부발진기;
    상기 제1 대역통과필터로부터 출력된 상기 제1 중간주파수 신호 및 상기 제2 국부발진신호를 입력 받아 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 제2 믹서; 및
    상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 제1 중간주파증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 믹서는,
    이미지 리젝션 믹서인 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하향 변환 블록은,
    상기 제2 대역통과필터로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호의 크기를 증폭하는 제2 중간주파증폭기;
    선정된 주파수를 갖는 제3 국부발진신호를 생성하는 제3 국부발진기;
    상기 제2 중간주파증폭기로부터 출력된 상기 제2 중간주파수 신호 및 상기 제3 국부발진신호를 입력 받아 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 제3 믹서; 및
    상기 제3 중간주파수 신호의 크기를 조절하는 제2 가변 증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 주파수 변환 장치.
  7. 다이플렉서필터가 RF 신호를 상향 신호 및 하향 신호로 분리하는 단계;
    하향 신호로 분리된 상기 RF 신호의 주파수를 상향 변환하여 제1 중간주파수 신호를 생성하는 단계;
    대역통과필터가 상기 제1 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제1 중간주파수 신호만을 추출하는 단계;
    추출된 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제2 중간주파수 신호를 생성하는 단계;
    대역통과필터가 상기 제2 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제2 중간주파수 신호만을 추출하는 단계;
    추출된 상기 제2 중간주파수 신호의 주파수를 하향 변환하여 제3 중간주파수 신호를 생성하는 단계; 및
    저역통과필터가 상기 제3 중간주파수 신호에 대한 이미지 주파수 영역 신호를 억압하여 상기 제3 중간주파수 신호만을 추출하는 단계
    를 포함하는 광대역 주파수 변환 방법.
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