KR20100037050A - 특히 디지털 텔레비전 수신기를 위한 채널 필터 - Google Patents

Abstract

채널 필터는 채널의 주파수에 중심을 둔 적어도 하나의 기본 대역통과 필터(51)를 포함하고, 채널 N에 인접한 채널들의 주파수들을 포괄하면서 대역폭들이 채널 N의 주파수의 어느 한 쪽에 위치되며 캐스케이드 접속된 두 개의 반사 필터들(50, 60)을 직렬로 구비한다. 반사 필터는 대역통과 필터(F1, F2)에 의해 로딩되는 90° 방향성 커플러(20)를 포함하고, 이 대역통과 필터는 그 대역통과 필터의 입력이 방향성 커플러(20) 출력 포트(22)에 접속되고 전달 함수(H(p))가 커플러의 부하 임피던스에 정합되는 것을 보장하도록 설계되고, 반사 필터의 입력은 커플러의 입력 포트(21)에 의해 형성되고 반사 필터의 출력은 대역통과 필터 반사 계수를 복원하는 포트(ISO, 24)에 의해 형성된다. 본 발명은 모바일 전화들, PDA들 또는 다른 멀티미디어 수신기들과 같은 고정 또는 모바일 멀티표준 단말기들로부터 디지털 텔레비전 프로그램들을 수신하는 것을 목적으로 하는 DVB-T 및 DVB-H 표준들의 구현에 특히 적용된다.

채널 필터, 주파수, 대역통과 필터, 캐스케이드, 방향성 커플러, 포트

Description

특히 디지털 텔레비전 수신기를 위한 채널 필터{CHANNEL FILTER, IN PARTICULAR FOR A DIGITAL TELEVISION RECEIVER}

본 발명은 채널 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모바일 폰들, PDA들 또는 다른 멀티미디어 수신기들과 같은 고정된 또는 모바일 멀티표준 단말기들에서 디지털 텔레비전 프로그램들의 수신을 가능하게 하도록 설계된 DVB-T 및 DVB-H 표준들의 구현예의 부분으로서 적용된다.

DVB-T의 주된 도전 과제들은 수신기들의 입력에서 특히 넓은 주파수의 대역폭으로부터 부분적으로 생긴다. 이 대역은 VHF, UHF 및 DVB-H 애플리케이션들을 위한 매우 낮은 L 대역들을 포괄하면서, 특히 48 MHz 내지 862 MHz까지의 범위를 갖는다. 이것은 RF 입력 스테이지들을 더 복잡하게 한다. 도전 과제들은 또한 수신 채널에 인접한 채널들의 간섭 레벨들을 관하여 요구되는 성능에서도 생긴다. 기존 국가적 네트워크에 대한 수정들을 최소화하기 위해, 아날로그 방송 전송들과 동일한 지리적 사이트들에서 그리고 인접한 주파수 대역들 상에서 DVB-T 디지털 채널들 상에 동시에 방송하도록 결정되었다. 이 구성은 또한 다른 유럽 국가들에도 유효하고, 그 결과, 다른 채널들에서의 아날로그 또는 디지털 신호들에 대한 디지털 수신기들의 내성(immunity)과 관련하여 엄격한 사양들(specifications)이 부과 되었다.

예를 들면, 인접한 채널들에 대해 MBRAI 표준에 의해 사용되는 구성들 중 하나를 고려하면, 주어진 채널에 바로 인접한 채널들에 대해 요구되는 내성은 더 떨어진 채널들에 대해 요구되는 것보다 더 작다는 것을 알 수 있다. 사실, 이러한 선택은 채널들 간의 필터링에 관한 종래 기술의 한계들과 연계되어 있다. 보다 상세하게, 대부분의 DVT 수신 회로들은 수신 주파수를 더 낮은 중간 주파수로 변환하고, 뒤이어 표면 탄성파 즉 SAW 필터들에 의해 중간 주파수에서 채널에 의한 필터링하는 헤테로다인 아키텍처에 여전히 기초하고 있다. 이들 필터들의 성능을 충분히 이용하기 위해, 더 낮은 주파수, 예를 들면, 대략 36 MHz로의 변환이 일반적으로 채용되는 방법이다. 이와 같은 필터들로 허용가능한 제거(rejection) 또는 필터링 레벨은 채널 외부에서 대략 35 내지 40 dB이다.

[발명의 요약]

본 발명의 한 목적은, 특히, 채널들이 인접할 때, 채널들 간 제거 레벨을 특히 더 증가시키는 것이다. 이를 위해, 본 발명의 한 목적은 채널의 주파수에 중심을 둔 적어도 하나의 기본 대역통과 필터를 포함하고, 채널에 인접한 채널들의 주파수들을 포괄하면서 대역폭들이 기본 대역통과 필터의 어느 한 쪽에 위치되는 캐스케이드 접속된(cascade-connected) 두 개의 반사 필터들을 직렬로 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 필터이다.

일 실시예에서, 반사 필터는 대역통과 필터에 의해 로딩되는 90° 방향성 커플러(directional coupler)를 포함하고, 이 대역통과 필터는 전달 함수가, 방향성 커플러 출력 포트에 접속되는 대역통과 필터의 입력의 커플러 폭의 부하 임피던스에 트랜스퍼 정합되는 것을 보장하도록 설계되고, 반사 필터의 입력은 커플러의 입력 포트에 의해 형성되고 반사 필터의 출력은 대역통과 필터 반사 계수를 복원하는 포트에 의해 형성된다.

채널이 바람직하게는 N이기 때문에, 제1 대역통과 필터의 대역통과는, 예를 들면, 채널들 N-1 내지 N-3의 대역들을 점유하면서 채널 N-2의 중간 주파수에 중심을 두고, 대역통과 필터의 대역통과는 채널들 N+1 내지 N+3의 대역들을 점유하는 한편 채널 N+2의 중간 주파수에 중심을 둔다.

예를 들면, 증폭기는 두 개의 반사 필터들(50, 60) 사이에 위치되어 이들 필터에 기인한 손실들을 보상한다.

이롭게도, 대역통과 필터(F1, F2)는 체비셰프 5 극 유형 필터들(Tchebychev 5 pole type filter)이다.

필터는 디지털 텔레비전 수신기에서 사용되기 때문에, 예를 들면, 아날로그-디지털 컨버터를 구비한 마이크로프로세서를 포함하여, 검색이 대역통과 필터들의 극들(poles)을 교대로 조정함으로써 수행되면서 상기 필터의 출력에 접속된 수신기의 DVB 복조기에 의해 제공되는 캐리어-대-잡음(carrier-to-noise) C/N비의 최적을 찾는다.

본 발명의 다른 특징들 및 잇점들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 설명에서 나타날 것이다.

도 1은 표면 탄성파 유형의 채널 필터 응답의 예를 도시한다.

도 2는 90° 방향성 커플러의 표현이다.

도 3은 90° 방향성 커플러를 사용하는 반사 필터(reflective filter)의 전형적인 실시예를 도시한다.

도 4는 이전 필터의 전송 및 반사 응답들의 도해이다.

도 5는 본 발명에 따른 필터의 실시예의 예를 도시한다.

도 6은 본 발명에 따른 필터의 응답의 예를 도시한다.

도 7은 본 발명에 따른 필터의 실시예의 또 다른 예를 도시한다.

도 1은 표면 탄성파 유형의 채널 필터 응답의 예를 도시한다; 대역 통과 유형의 곡선 1로 표현되는 필터는 도 1의 가로축에 주파수 0으로 표시된 대응하는 채널 N의 기본 주파수에 중심이 맞추어진다. 세로축은 주파수에 따른 필터의 감쇠를 나타낸다. 채널 내에서, 감쇠는 제로이고 도 1의 예에서 대략 ±4 MHz인 대응하는 주파수 대역의 한계들(limits)에서 빠르게 감소한다. 곡선 1은, 채널 밖이지만 채널 주파수 대역에 가까운 주파수들에 대해서, 예를 들면, 인접한 채널들 N±1을 둘러싸는(enclosing) ±4 MHz와 ±12 MHz 사이에 포함된 주파수들에 대해, 감쇠는 대략 30dB이고, 이것은 인접한 채널들 간의 효율적인 필터링을 보장하기에는 사실상 충분하지 않다는 것을 특히 보여준다. 다음에 설명되는 본 발명은 도 1의 곡선 1에 도시된 바와 같은 필터링 프로파일을 수정하여 채널 외부의 인접한 채널 주파수 필터링을 개선하는 방식이다. 채널 외부의 감쇠 레벨은 도 1의 필터의 30 dB 대신에 50 dB와 60 dB 사이에 도달할 수 있다.

도 2는 90° 방향성 커플러를 도시한다. 이러한 유형의 커플러(20)는 반사적으로 사용될 수 있다. 이러한 유형의 커플러에서 전송은 입력 포트(21)로부터 출력 포트들(22, 23)로 되고, 이들 두 출력은 각각 90° 만큼 위상 시프트된다. 에너지는 일반적으로 ISO로 지칭되는 제4 포트(24)를 향하여 반사된다. 반사기로서의 한 용도로 사용할 때, 입력 및 출력 포트들은 각각 입력 포트(21) 및 출력 포트(24)가 된다. 출력 포트들(22 및 23)에 나타나는 임피던스에 의존하여, ISO 포트(24)는 이들 출력의 반사 계수를 복원한다. 따라서, 필터를, 커플러 부하 Zc의 임피던스-정합 전달(transfer)을 보장하도록 설계된 출력 포트들(22 및 23) 중 하나에 접속하면, ISO 포트(24)는 이 회로의 반사 계수를 복원한다. 이러한 반사 원리는 소위 "노치 필터(notch filter)"라 불리는 거절 필터(rejecting filter)를 구성하거나, 또는 위상 시프트 또는 감쇠 기능들을 얻는 것을 가능하게 한다. 이 경우에, ISO 포트는 필터 반사 응답을 형성한다.

도 3은 이러한 접속 원리에 기초한 반사 필터의 실시예의 예를 도시한다. 전달 함수 H(p)를 갖는 대역통과 필터 F1은 제로 위상 시프트를 갖는 커플러(20)의 출력(22)의 제1 포트에 접속된다. 또한, 필터 F1는 출력부에서 값 Zc를 갖는 부하 임피던스(31)에 접속된다. 90°만큼 위상 시프트된 출력(23)의 제2 포트는 부하 임피던스 Zc와 동일한 또 다른 임피던스(32)에 접속된다. 함수 H(p)가 커플러 부하 임피던스 Zc에 정합되면, ISO 포트는 필터 F1의 반사 응답을 구성한다. 커플러 출력 라인의 특성 임피던스를 수정하는 전달 함수 H(p)에 의해, 이 함수 H(p)에 적용하기 위한 임피던스 Zc가 선택되어 마이크로파들이 이 임피던스에서 반사된다.

도 4는, 가로축은 주파수들을 나타내고 세로축들은 감쇠를 dB로 나타내는 축들의 시스템에서 곡선들(41, 42)로 표현되는 대역통과 필터의 파라미터 S의 성분들을 도시한다. 보다 구체적으로, 제1 곡선(41)에 의한 대역통과 필터 전송에 대한 응답 S(4, 3)을 도시하는 한편, 제2 곡선(42)은 동일한 필터의 반사에 의해 얻어진 응답 S(3, 3)을 도시한다. 도 4의 곡선들은 필터의 극들(poles; 43)을 나타내는 반사 응답(42)이 전송 응답의 에지들(45)보다 훨씬 더 경사진 전이 에지들(44)을 갖는다는 것을 드러낸다.

도 5에서, 본 발명에 따른 필터의 실시예의 예를 도시한다; 도 3에 도시된 유형의 두 개의 반사 필터(50, 60)가 있는데, 이들은 각각, 그 응답이 예를 들면 도 1에 도시되는 기본 대역통과 필터인 기존 채널 N 필터(51)에 캐스케이드 접속된(cascade connected), 대역통과 필터 F1과 대역통과 필터 F2를 갖추고 있다. 캐스케이드 접속은 제2 반사 필터(60)의 입력 포트(21)가 제1 필터의 ISO 출력 포트(24)에 접속되도록 설정된다. 두 개의 필터 F1 및 F2의 대역폭들은 각각 채널 N 필터의 중심 중간 주파수, 예를 들면, 70 MHz의 어느 한 쪽에 위치된다. 이 방식에서, 상대적으로 경사진 에지들을 갖는 전송 영역을 인큭로우징하는 두 개의 필터가 성립된다. 필터들 F1, F2의 대역폭들은 인접한 채널 주파수들을 포함하도록 선택된다. 따라서, 필터 F1의 대역 통과는, 예를 들면, 채널들 N-1 내지 N-3의 대역들을 점유하여 채널 N의 대역폭보다는 적어도 세 배의 대역폭을 갖고 채널 N-2의 중간 주파수에 중심을 둔다. 유사하게, 필터 F2의 대역폭은 예를 들면 채널들 N+1 내지 N+3의 대역들을 점유하여 채널 N의 대역폭의 세 배의 대역폭을 갖고 채널 N+2의 중간 주파수에 중심을 둔다. 희망하는 성능에 따라 또 다른 대역폭이 적용될 수 있다.

증폭기(52)는, 예를 들면, 두 개의 반사 필터들(50, 60)의 사이에 위치되어, 이들 필터로부터의 손실들을 보상하고 어떠한 손실도 없이 전체적인 필터링을 보장한다. 보다 구체적으로, 증폭기(52)는 필터(50)의 출력과 필터(60)의 입력 사이에 직렬로 접속된다.

도 6은 본 발명에 따른 디바이스의 효율성을 도시한다. 보다 구체적으로, 곡선 61을 통해, 도 1에 제공된 곡선 1로 표시되는 바와 같은 종래의 채널 필터(51) 혼자의 응답에 비해 본 발명에 따른 필터에 의한 필터링의 응답을 제공한다. 곡선 61로 표시된 응답은 도 5의 설정에 따라 두 개의 필터(50, 60)를 캐스케이드 부가한 것에 따른 것이다. 이 응답 61은 채널 필터 혼자의 응답 1과 다소 동일한 후, 경사 에지들이 도 5의 설정에 의해 얻어지는 새로운 채널 필터의 효율을 나타내면서 -40 dB 보다 아래의 더 큰 감쇠를 향하여 뻗어나간다.

필터 F1, F2는 LC 유형의 로컬라이즈드(localised) 소자들로부터 제조될 수 있다. 이들 컴포넌트들의 허용오차들(tolerances)이 전체적인 필터링 효율에 영향을 미치는 것이 가능하다. 예를 들면, 이들 필터 F1, F2용으로 체비셰프(5) 극 유형의 필터 구조가 사용될 수 있다. 이 경우, 각각의 필터의 두 개의 "션트(shunt)" 공진기들의 용량들의 동시적인 변경은 채널 필터의 중심을 맞추기 위한 충분한 조정 마진을 제공한다.

도 7은 전체적인 필터의 드리프팅(drifting)만을 자동 보상하는 실시예의 예를 도시한다. 회로에 에너지를 줄 때마다, 아날로그-디지털 컨버터를 구비한 마이크로프로세서(71)에 의해 생성되는 프로그램은 필터들 F1 및 F2의 극들 상에서 교대로 동작하면서, 전체적인 필터의 출력에서 복조기 DVB(72)에 의해 제공되는 최적의 반송파-대-잡음(carrier-to-noise) C/N비를 찾는다. 용이한 조정을 위해, 예를 들면, 필터들 F1, F2의 "션트" 공진기들의 커패시터들에 병렬로 실리콘 버랙터들(varactors)이 부가된다. 반송파-대-잡음 C/N비의 최적값은 채널 필터의 중심 맞추기가 최적에 도달할 때 찾아진다. 필터들 F1, F2의 중심 맞추기에서의 드리프팅은 전체적인 채널 필터를 넓히거나 및/또는 인접한 채널들에서의 잡음 증가 및 이에 따른 캐리어-대-잡음 C/N비의 열화를 초래한다. 본 발명에 따른 채널 필터링 디바이스는, DVB-T 또는 DVB-H의 구현에 대하여, 채널 N에 인접한 채널들 N±1의 필터링을 개선한다.

Claims (8)

1. 채널 N의 주파수에 중심을 둔 기본 대역통과 필터(51)로서, 채널 N에 인접한 채널들의 주파수들을 적어도 포괄하면서 그 대역폭들이 채널 N의 주파수의 어느 한 쪽에 위치되는 캐스케이드 접속된(cascade-connected) 두 개의 반사 필터들(50, 60)과 직렬로 연결되는 적어도 하나의 기본 대역통과 필터(51)를 포함하는

   것을 특징으로 하는 채널 필터.
2. 제1항에 있어서,

   반사 필터는 대역통과 필터(F1, F2)에 의해 로딩되는 90° 방향성 커플러(20)를 포함하고, 이 대역통과 필터는 그 대역통과 필터의 입력이 방향성 커플러(20) 출력 포트(22)에 접속되고 전달 함수(H(p))가 커플러의 부하 임피던스에 정합되는 것을 보장하도록 설계되고, 반사 필터의 입력은 커플러의 입력 포트(21)에 의해 형성되고 반사 필터의 출력은 대역통과 필터 반사 계수를 복원하는 포트(ISO, 24)에 의해 형성되는 채널 필터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   채널 N의 주파수에 중심을 두고,

   제1 대역통과 필터(F1)의 대역폭은 채널들 N-1 내지 N-3의 대역들을 점유하는 한편 채널 N-2의 중간 주파수에 중심을 두고, 제2 대역통과 필터(F2)의 대역폭 은 N+1 내지 N+3의 대역들을 점유하는 한편 채널 N+2의 중간 주파수 상에 중심을 둔 채널 필터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   두 개의 반사 필터들(50, 60)사이에 증폭기(52)가 위치되어 이들 필터에 기인한 손실들을 보상하는 것을 특징으로 하는 채널 필터.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   대역통과 필터(F1, F2)는 체비셰프 5 극 유형들(Tchebychev 5 pole types)인 것을 특징으로 하는 채널 필터.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   디지털 텔레비전 수신기에 사용되는 것을 특징으로 하는 채널 필터.
7. 제6항에 있어서,

   아날로그-디지털 컨버터가 설치된 마이크로프로세서(71)를 포함하여, 검색이 대역통과 필터들(F1, F2)의 극들(poles) 상에서 교대로 동작함으로써 수행되면서, 상기 필터의 출력에 접속된 수신기의 DVB 복조기(72)에 의해 제공되는 캐리어-대-잡음(carrier-to-noise) C/N비의 최적을 찾는 것을 특징으로 하는 채널 필터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   기본 대역통과 필터(51)는 표면 탄성파(SAW) 필터인 것을 특징으로 하는 채널 필터.

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