KR20110047662A - Ｒｆ 신호처리 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNA 회로를 선택적으로 사용할 수 있는 RF 신호처리회로를 제공한다. 본 발명은 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하는 LNA 회로; 상기 RF 신호의 우회경로로 활용되도록, 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이를 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 및 상기 LNA 회로를 통해 전달된 RF 신호를 처리하기 위한 RF 신호처리부를 포함하는 RF 신호처리회로를 제공한다.

RF 신호, 자동이득, 증폭기, LNA.

Description

ＲＦ 신호처리 회로{RF SIGNAL PROCESSING CIRCUIT}

본 발명은 RF 신호처리회로에 관한 것으로, 보다 자세하게는 LNA(Low Noise Amplifier)회로를 가지고 있는 RF 신호처리회로에 관한 것이다.

무선 통신 기술이 발달하면서, 다양한 무선 전자기기가 개발되고, 널리 사용되어져 왔다. 무선 통신 시스템에서는 무선신호를 송출하는 송출장치가 있고, 무선신호를 수신받는 수신장치가 있다. 송출장치는 데이터 신호를 고주파와 결합시키는 복조과정을 통해 무선신호를 생성하여 송출한다. 수신장치는 무선신호를 수신하여 변조과정을 거쳐서 원하는 데이터 신호를 분리하여 내부에서 사용한다.

텔레비전의 경우에는 일반적으로 텔레비전 방송국에서는 초단파(VHF)·극초단파(UHF)의 전파를 시청자에게 송출한다. 최근 도심지에서는 항공기·자동차·고속철도·전철 등 교통기관의 혼잡, 고층빌딩의 증가에 따라 빈번하게 발생되는 노이즈 신호에 의해, 방송국에서 제공하는 신호가 제대로 수신장치인 텔레비젼 단말기에 제대로 수신되지 못하는 경우가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해, 최근에 는 텔레비젼 단말기에서 있는 무선신호 수신장치는 입력된 신호에 노이즈가 많은 경우에 이를 제거하고 증폭시키는 기능을 포함하고 있다.

노이즈가 많은 경우에 이를 제거하고 증폭시키는 기능을 LNA 회로이다. LNA 회로는 RF 신호처리에 필요한 회로이며, 다양한 형태로 구성되는 RF 신호처리회로에 어떻게 배치되는 가에 따라 전체적인 RF 신호 처리회로의 동작특성에 영향을 크게 준다.

본 발명은 LNA 회로를 선택적으로 사용할 수 있는 RF 신호처리회로를 제공한다.

본 발명은 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하는 LNA 회로; 상기 RF 신호의 우회경로로 활용되도록, 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이를 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 및 상기 LNA 회로를 통해 전달된 RF 신호를 처리하기 위한 RF 신호처리부를 포함하는 RF 신호처리회로를 제공한다.

또한, 상기 스위치부는 제1 다이오드와 스위치, 제2 다이오드가 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이에 직렬 연결된 것을 특징으로 한다. 상기 스위치는 트랜지스터를 포함한다.

또한, 본 발명의 RF 신호처리회로는 상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 필터링하여 상기 LNA 회로로 전달하기 위한 필터부를 더 포함한다.

또한, 상기 RF 신호처리부는 상기 LNA에서 제공되는 신호중 원하는 대역의 신호를 선택하기 위한 신호 선택부를 포함하며, 상기 신호 선택부에서 상기 스위치부를 제어한다.

또한, 상기 RF 신호처리부는 상기 LNA 회로에서 제공되는 신호를 자동이득 제어신호에 응답하여 증폭하기 위한 RF 증폭기; 및 상기 RF 증폭기에서 출력하는 신호중 원하는 대역의 신호를 선택하며, 상기 자동이득 제어신호를 제공하는 신호 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호 선택부에서 상기 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 RF 신호처리부는 상기 신호 선택부의 출력을 디모듈레이팅하여 출력하는 디모듈레이터를 포함하며, 상기 디모듈레이터에서 상기 자동이득 제어신호의 입력받아 상기 RF 증폭기의 증폭도를 감지하여 상기 신호 선택부로 제공하고, 상기 신호 선택부는 상기 디모듈레이터에서 제공되는 RF 증폭기의 증폭도를 참조하여 상기 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하는 LNA 회로; 상기 RF 신호의 우회경로로 활용되도록, 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이를 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 자동이득제어신호에 응답하여 상기 LNA 회로에서 제공되는 RF 신호를 증폭하기 위한 RF 증폭기; 상기 RF 증폭기에서 출력하는 신호중 원하는 대역의 신호를 선택하며, 상기 자동이득 제어신호를 제공하는 신호 선택부; 및 상기 신호 선택부의 출력을 디모듈레이팅하여 출력하는 디모듈레이터를 포함하며, 상기 신호 선택부는 상기 스위치부를 제어하는 RF 신호처리회로를 제공한다.

또한, 상기 디모듈레이터에서 상기 신호 선택부로 상기 자동이득 제어신호의 레벨을 감지하여 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위치부는 제1 다이오드와 스위치, 제2 다이오드가 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이에 직렬 연결된 것을 특징으로 한다. 상기 스위치는 트랜지스터를 포함한다.

또한, 또한, 본 발명의 RF 신호처리회로는 상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 필터링하여 상기 LNA 회로로 전달하기 위한 필터부를 포함한다.

본 발명에 의해서 LNA 회로를 선택적으로 사용할 수 있기 때문에 입력되는 RF 신호의 상태에 따라서 적절하게 증폭하여 처리할 수 있다. 따라서 불필요하게 노이즈 성분을 증폭하는 경우를 제거할 수 있으며, 강전계 신호가 입력되었을 때에 신호 감도 및 간섭 무제, 멀티 시그널 테스트에서의 RF 신호의 처리 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1은 본 발명을 설명하기 위한 RF 신호처리회로를 나타내는 블럭도이다.

도1에 도시된 바와 같이, RF 신호처리회로는 입력필터부(10), LNA 회로(20), 필터부(41), RF 증폭기(42), 필터부(43), 신호 선택부(44)를 포함한다.

입력필터부(10)는 안테나를 통해 입력되는 RF 신호중 원하는 대역의 신호를 전달한다. LNA 회로(20)는 전술한 바와 같이 노이즈를 줄이고, 신호를 증폭시키기 위한 회로이다.

LNA 회로는 저잡음 증폭기라고도 불리운다. RF 신호처리회로의 수신단에서 수신된 신호는 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력레벨을 갖고 있다, 그렇기 때문에 반드시 증폭이 필요한데, 이미 외부에서 많은 잡음을 포함해서 날아온 신호이기 때문에 무엇보다도 잡음을 최소화하는 증폭기능이 필요하다. LNA 회로는 NF(잡음지수)가 낮도록 동작점과 매칭포인트를 잡아서 설계되며, 보통 1.5~2.5 사이의 NF값이 되도록 설계된다. LNA 회로는 저잡음 특성을 가지도록 낮은 잡음지수를 가지는 트랜지스터를 이용하고, 저항 등의 열잡음소자를 적게 사용하면서 최대한 게인이 높도록 설계된다.

필터부(41,43)은 앞단에서 제공되는 RF 신호를 원하는 대역으로 필터링하여 다음단으로 전달한다. RF 증폭기(42)는 신호 선택부(44)에서 제공되는 자동이득제어신호(AGC)에 응답하여 입력신호의 증폭도를 조절한다.

신호 선택부(44)는 입력되는 신호중 예정된 주파수 대역의 RF 신호를 선택하여 전달한다. 신호 선택부(44)는 위상고정루프 회로(44A), 믹싱회로(44B), 증폭기(44C)등을 포함하여, 예정된 주파수 대역의 RF 신호를 선택하여 전달하는데, 최근에는 이들 회로를 하나의 칩에 포함시켜서 구현하는 경우가 일반적이다.

상기 RF 신호처리회로에서 보듯이 기존에는 RF 신호의 입력부에 LNA 회로를 포함하고 있으며, 입력되는 RF 신호의 레벨과 상관없이 항상 동작하게 되어 있다.이렇게 RF 신호의 레벨과 상관없이 항상 동작하도록 LNA 회로를 동작하게 되면, 약전계일 때에 효과적으로 입력되는 RF 신호를 증폭할 수 있다. 그러나, 중, 강전계인 경우에는 RF 신호 센스티브티(Signal Sensitivity) 측면과, 간섭(Adjacent Interference) 특성, MSG(Multi Signal Test) 특성을 악화시킨다. 특히 DVB-C 256 QAM 타입의 RF 신호처리회로의 경우 급격히 증가하는 데이터량에 의해 중, 강전계시 수신 특성(Receiver Performace)이 중요시되고 있는데, 도1의 RF 신호처리회로에서는 전술한 문제점이 더 크게 부각되고 있다고 할 수 있다.

도2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RF 신호처리회로를 나타내는 블럭도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 RF 신호처리회로는 입력필터부(100), LNA 회로(200), 필터부(410), RF 증폭기(420), 필터부(430), 신호 선택부(440), 디모듈레이터(450), 및 스위치부(500)를 포함한다.

입력필터부(100)는 안테나를 통해 입력되는 RF 신호중 원하는 대역의 신호를 전달한다. LNA 회로(200)는 입력필터부(100)에서 전달되는 신호를 증폭하여 전달한다. 여기서 LNA 회로(200)는 전술한 바와 같이 저잡음 증폭기라고도 불리는 회로를 말한다. 필터부(410,430)는 예정된 대역의 신호를 필터링하여 전달한다. RF 증폭기(420)는 신호 선택부(44)에서 제공되는 자동이득제어신호(AGC)에 응답하여 입력신호의 증폭도를 조절한다.

신호 선택부(440)는 입력되는 신호중 예정된 주파수 대역의 RF 신호를 선택하여 전달한다. 신호 선택부(440)는 위상고정루프 회로(441), 믹싱회로(442), 증폭기(443)등을 포함하여, 예정된 주파수 대역의 RF 신호를 선택하여 전달하는데, 최근에는 이들 회로를 하나의 칩에 포함시켜서 구현하는 경우가 일반적이다.

모듈레이터(450)는 신호 선택부에서 제공하는 신호를 디모듈레이팅하는 블럭이다.

스위치부(500)는 2개의 다이오드(D1,D2)와 스위치(510)를 포함한다. 스위치(510)는 바이폴라 트랜지스터와 모스 트랜지스터등을 이용할 수 있다.

케이블 셋탑박스인 경우 입력되는 RF 신호의 레벨이 케이블을 통해 입력되는 구조이기 때문에 텔레비전 세트의 경우보다 안정적으로 RF 신호를 처리할 수 있다. 그러나, 필드에서 256QAM을 방송하는 지역이 늘고 있으며, 케이블의 노후에 따른 RF 신호처리회로에 입력되는 RF 신호가 불안정으로 인해 Multi Signal 256QAM 타입의 RF 신호처리회로에서는 상기 언급하였던 문제점이 발생되고 있는 추세이다.

본 실시예에 따른 RF 신호처리회로는 이러한 문제점을 개선하기 위해 RF 신호가 입력되는 첫부분에 부착된 트랜지스터를 이용한 스위치부(500)를 이용하여 LNA 회로(200)를 선택적으로 사용할 수 있도록 한다. 특히, 강전계(Field Strong Signal)시 또는 멀티 신호 입력시(Multi Signal Input)시 스위치부(500)를 인에이블시켜 LNA 회로(200)를 사용하지 않도록 하는 것이다.

구체적으로 디모듈레이터(450)에서 현재 처리되는 RF 신호의 레벨을 인식하여, 소프트웨이(Software)적으로 LNA 회로가 사용되지 않게 한한다. 이렇게 함으로서, RF 신호처리회로의 멀티 신호 처리 특성(Multi Signal Characteristic) 및 인터페어런스 특성(Adjacent Interference)등의 성능을 극대화 할 수 있다.

동작 원리를 자세히 살펴보면, 입력되는 RF 신호가 중,강전계 상태로 입력 되었을시에 자동이득 제어신호(AGC)의 전압 레벨은 2V 이하를 가리키게 되고, 디모 듈레이터(450)에서 자동이득제어신호(AGC)를 디텍팅(Detect 참고)하여 예정된 일정 레벨이하일 경우 신호 선택부(440)로 I2C 신호를 송출한다.

신호 선택부(440)는 스위치부(500)를 활성화시키는 제어신호를 출력하고, 스위치부(500)는 그 제어신호를 입력받아 내부에 있는 스위치를 턴온시킨다. 스위치는 모스 트랜지스터로 구성할 수 있으며, 이 경우 신호 선택부(440)에서 스위치부(500)로 +5V의 제어신호를 출력할 수 있다. 스위치부(500)가 활성화되면, LNA 회로(200)의 입력입피던스보다 스위치부(500)의 입력임피던스가 더 낮기 때문에, 입력된 RF 신호는 스위치부(500)를 통해 필터부(410)로 전달이 된다.

약전계 상태로 RF 신호가 입력 되었을 때에는 스위치부(500)를 비활성화시켜 LNA 회로(200)를 통해 증폭되어 다음단에 있는 필터부(410)으로 신호가 전달이 되기 때문에, 약전계 감도가 좋아지게 된다.

본 실시예에 따른 RF 신호처리회로는 강전계 상태로 RF 신호가 입력시에는 LNA 회로(200)를 통하지 않고 스위치부(500)를 통해 우회하여 전달이 되기 때문에 이전의 RF 신호처리회로에서 문제되었던 강전계 상태의 RF 신호 입력시 신호 센스티브티 특성 및 인터피어런스 특성, MSG 특성 성능이 열화 되지 않게 된다. 특히, RF 신호처리회로가 케이블 셋탑박스인 경우에 케이블의 노후에 따른 RF 신호처리회로에 입력되는 RF 신호가 불안정으로 인해 RF 처리 특성이 저하되는 상황을 효과적으로 막을 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대 하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도1은 본 발명을 설명하기 위한 RF 신호처리회로를 나타내는 블럭도.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RF 신호처리회로를 나타내는 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 입력필터부 200: LNA 회로

410: 제1 동조회로 420: RF 증폭기

430; 제2 동조회로 440: 신호 선택부

450: 디모듈레이터 500: 스위치부

Claims (13)

1. 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하는 LNA(Low Noise Amplifier) 회로;

   상기 RF 신호의 우회경로로 활용되도록, 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이를 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 및

   상기 LNA 회로를 통해 전달된 RF 신호를 처리하기 위한 RF 신호처리부를 포함하는 RF 신호처리회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치부는

   제1 다이오드와 스위치, 제2 다이오드가 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이에 직렬 연결된 RF 신호처리회로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치는 트랜지스터를 포함하는 RF 신호처리회로.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 필터링하여 상기 LNA 회로로 전달하기 위한 필터부를 포함하는 RF 신호처리회로.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 신호처리부는

   상기 LNA에서 제공되는 신호중 원하는 대역의 신호를 선택하기 위한 신호 선택부를 포함하며, 상기 신호 선택부에서 상기 스위치부를 제어하는 RF 신호처리회로.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 신호처리부는

   상기 LNA 회로에서 제공되는 신호를 자동이득 제어신호에 응답하여 증폭하기 위한 RF 증폭기; 및

   상기 RF 증폭기에서 출력하는 신호중 원하는 대역의 신호를 선택하며, 상기 자동이득 제어신호를 제공하는 신호 선택부를 포함하는 RF 신호처리회로.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 신호 선택부에서 상기 스위치부를 제어하는 RF 신호처리회로.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 RF 신호처리부는

   상기 신호 선택부의 출력을 디모듈레이팅하여 출력하는 디모듈레이터를 포함하며, 상기 디모듈레이터에서 상기 자동이득 제어신호의 입력받아 상기 RF 증폭기의 증폭도를 감지하여 상기 신호 선택부로 제공하고, 상기 신호 선택부는 상기 디모듈레이터에서 제공되는 RF 증폭기의 증폭도를 참조하여 상기 스위치부를 제어하는 RF 신호처리회로.
9. 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하는 LNA 회로;

   상기 RF 신호의 우회경로로 활용되도록, 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이를 선택적으로 연결하기 위한 스위치부;

   자동이득제어신호에 응답하여 상기 LNA 회로에서 제공되는 RF 신호를 증폭하기 위한 RF 증폭기;

   상기 RF 증폭기에서 출력하는 신호중 원하는 대역의 신호를 선택하며, 상기 자동이득 제어신호를 제공하는 신호 선택부; 및

   상기 신호 선택부의 출력을 디모듈레이팅하여 출력하는 디모듈레이터

   를 포함하며, 상기 신호 선택부는 상기 스위치부를 제어하는 RF 신호처리회로.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 디모듈레이터에서 상기 신호 선택부로 상기 자동이득 제어신호의 레벨을 감지하여 전달하는 RF 신호처리회로.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 스위치부는

    제1 다이오드와 스위치, 제2 다이오드가 상기 LNA 회로의 입력단과 출력단 사이에 직렬 연결된 RF 신호처리회로.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 스위치는 트랜지스터를 포함하는 RF 신호처리회로.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 필터링하여 상기 LNA 회로로 전달하기 위한 필터부를 포함하는 RF 신호처리회로.

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