KR20120108783A - 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로 - Google Patents

전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로는 영상 신호를 입력받는 신호 입력부; 기설정된 주파수의 반송파를 발생시키는 발진부; 상기 발생된 반송파를 증폭하는 제1 증폭부; 상기 입력된 영상신호를 증폭하는 제2 증폭부; 일단은 상기 제1 증폭부의 출력단에 병렬 연결되고, 타단은 제2 증폭부의 출력단에 직렬 연결되며, 상기 제2 증폭부의 출력 신호의 레벨을 조절하는 레벨 조절부; 상기 진폭 변조된 영상 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 진폭 변조 및 증폭된 영상 신호를 전력 라인으로 출력하는 중첩출력부; 트랜스 및 콘덴서의 공진 회로를 이용해 전력 라인에서 고주파 신호를 검출하는 신호 검출부; 상기 검출된 고주파 신호를 2단 차동 증폭하는 제1 증폭부; 상기 증폭된 고주파 신호를 증폭하는 제2 증폭부; 상기 고주파 성분에서 반송파 성분을 제거해 영상 신호를 추출하는 영상 신호 추출부; 및 상기 추출된 영상 신호를 증폭하는 영상 신호 증폭부를 포함한다.

Description

전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로{Amplitude modulation circuit of transmitter and receiver for power line communication}
본 발명은 진폭 변조 방식을 이용해 전력선 통신을 수행할 수 있는 송신기 및 수신기 회로에 관한 것이다.
전력선통신(PLC: Power Line Communication)이란, 전력 공급용으로 설치된 기존의 전력선에 고주파 통신신호를 같이 실어 보내는 기술로서, 전기 콘센트 즉, 전력선만으로 초고속 인터넷과 전화 접속이 가능하게 되어 음성, 문자데이터, 영상신호 등을 전송할 수 있는 기술을 말한다.
전력선은 가정이나 사무실에 전기를 공급하기 위해 설치된 망으로 복잡한 구성과 열악한 선로특성 때문에 통신망으로는 적합하지 않으나, 이미 90%를 넘어선 광범위한 보급률과 그 어떤 유선통신망보다 유지보수가 뛰어나다는 점에서 가장 이상적인 가입자망 형태로 주목을 받게 되었다.
특히, 통신을 위해 새로 망을 구축하지 않아도 곳곳에 설치된 전원 콘센트 그대로를 통신단자로 이용할 수 있다는 점에서 막대한 투자비용을 줄일 수 있다.
이와 같은 전력선통신은, 전력선을 흐르는 50Hz 또는 60Hz 상용교류에 다른 주파수대역(9kHz 내지 450kHz 혹은 1.7MHz 내지 30MHz)의 전력선통신 신호를 실어서 전송하고, 수신측에서는 그 전송된 신호를 주파수 필터로 분리하여 사용하는 원리를 이용한다.
그런데, PLC는 전력선을 매체로 통신하기 때문에 통신용 케이블이나 광섬유를 이용한 데이터 전송에 비해 구현이 어렵다. 특히 높은 부하와 간섭 현상, 잡음, 임피던스 변화와 신호 감쇠현상 등 특수한 환경을 극복하고 제한된 전송 전력을 통해 데이터를 전달해야 하는 어려움이 따른다. 전력선을 통해 발생하는 노이즈는 전동 모터와 같이 비동기적으로 발생하는 노이즈, 60Hz 정수배의 주파수에서 발생하는 고주파 노이즈(harmonic noise), 전자기기의 스위치를 연결하거나 끊을 때 발생하는 독립적인 임펄스 노이즈 등이 존재한다.
그러나, CCTV와 같이 기존에 전력선을 연결된 장소에서 동작하는 장치와 통신을 수행하는데 있어서, 여전히 전력선 통신의 장점은 유효하다.
본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로는 전력선을 통해 진폭 변조 방식으로 변조된 영상 신호를 송신 및 수신할 수 있는 회로를 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 진폭 변조 방식 송신기 회로는 영상 신호를 입력받는 신호 입력부; 기설정된 주파수의 반송파를 발생시키는 발진부; 상기 발생된 반송파를 증폭하는 제1 증폭부; 상기 입력된 영상신호를 증폭하는 제2 증폭부; 일단은 상기 제1 증폭부의 출력단에 병렬 연결되고, 타단은 제2 증폭부의 출력단에 직렬 연결되며, 상기 제2 증폭부의 출력 신호의 레벨을 조절하는 레벨 조절부; 상기 진폭 변조된 영상 신호를 증폭하는 제3 증폭부; 및 상기 증폭된 진폭 변조 및 증폭된 영상 신호를 전력 라인으로 출력하는 중첩 출력부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 진폭 변조 방식 수신기 회로는 트랜스 및 콘덴서의 공진 회로를 이용해 전력 라인에서 고주파 신호를 검출하는 신호 검출부; 상기 검출된 고주파 신호의 신호 강도가 기설정치 이하이면 상기 검출된 고주파 신호를 2단 차동 증폭하는 제1 고주파 증폭부; 상기 검출된 고주파 신호 또는 상기 증폭된 고주파 신호를 증폭하는 제2 고주파 증폭부; 상기 고주파 성분에서 반송파 성분을 제거해 영상 신호를 추출하는 영상 신호 추출부; 및 상기 추출된 영상 신호를 증폭하는 영상 신호 증폭부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로는 영상 신호를 입력받는 신호 입력부; 기설정된 주파수의 반송파를 발생시키는 발진부; 상기 발생된 반송파를 증폭하는 제1 증폭부; 상기 입력된 영상신호를 증폭하는 제2 증폭부; 일단은 상기 제1 증폭부의 출력단에 병렬 연결되고, 타단은 제2 증폭부의 출력단에 직렬 연결되며, 상기 제2 증폭부의 출력 신호의 레벨을 조절하는 레벨 조절부; 상기 진폭 변조된 영상 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 진폭 변조 및 증폭된 영상 신호를 전력 라인으로 출력하는 중첩출력부; 트랜스 및 콘덴서의 공진 회로를 이용해 전력 라인에서 고주파 신호를 검출하는 신호 검출부; 상기 검출된 고주파 신호를 2단 차동 증폭하는 제1 증폭부; 상기 증폭된 고주파 신호를 증폭하는 제2 증폭부; 상기 고주파 성분에서 반송파 성분을 제거해 영상 신호를 추출하는 영상 신호 추출부; 및 상기 추출된 영상 신호를 증폭하는 영상 신호 증폭부를 포함한다.
상기 해결 수단에 의한 본 발명의 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로는 전력선을 통해 진폭 변조된 영상 신호를 송수신할 수 있고, 영상 획득 장치에 영향을 받지 않고 영상을 송신할 수 있으며, 통신의 거리를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 기능 블록을 도시한 블록도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 제1 증폭부, 제2 증폭부 및 레벨 조절부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 발진부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 전력 증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 일 구현예를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 기능 블록을 도시한 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 신호 검출부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 1차 고주파 증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 일 구현예를 도시한 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
CCTV 등의 영상 수집 장치들은 설치를 위해서 거치대, 전력 라인 및 영상 전송 라인을 필요로 한다. 특히, CCTV 및 모니터링 센터 사이에 영상 신호를 전송하기 위해서는 많은 양의 영상 신호 전송 케이블이 포설되어야 한다. 그런데, 영상신호를 전송하는데 사용되는 케이블은 전송 길이에 길어짐에 따라서 그 가격이 급격히 상승할 뿐만 아니라 케이블을 유지 및 보수하는데도 많은 번거로움이 따른다.
따라서, 실외 공간에 설치되는 CCTV가 PLC(power line communication)을 통해서 영상 신호 정보를 전송할 수 있다면, 많은 금전적 시간적 비용이 절감될 수 있다.
PLC 통신을 통해서 영상 신호를 전달할 때 잡음의 영상을 제거하는 등의 목적으로 영상 신호를 변조하여 전송할 수 있다. 변조 방식에는 기존 사용되는 다양한 방식을 적용할 수 있다.
그런데, 종래의 CCTV용 촬영장치들은 제품에 따라서 영상 신호의 레벨이 서로 상이한 점이 많아 CCTV용 촬영장치와 송수신 장치를 동시에 설계하고, 사용자들도 동시에 구입해야 하는 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 촬영 장치에 무관히 영상 신호를 송수신할 수 있는 송수신 회로를 제안한다.
도 1은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 기능 블록을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 전력선 통신을 위한 진폭 변조(Amplitude Modulation, AM) 방식의 송신기 회로(100)는 신호 입력부(110), 발진부(120), 제1 증폭부(130), 제2 증폭부(140), 레벨 조절부(150), 제3 증폭부(160) 및 중첩 출력부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 입력부(110)는 외부의 CCTV와 같은 영상 촬영 장치로부터 전송되는 영상 신호 m(t)를 회로로 입력받는 단자 등으로 구현될 수 있다. 또한, 신호 입력부(110)는 촬영 장치들마다의 신호 입력에 사용되는 단자의 수가 상이할 수 있어, 단자 수에 무관히 영상 신호 m(t)를 입력받을 수 있도록 단자 간 연결을 형성할 수 있다.
발진부(120)는 AM을 위한 반송파 cos(wct)를 발생시킬 수 있다. 일반적으로 AM을 위한 반송파 cos(wct)의 주파수는 일정하기 때문에 기설정된 주파수의 반송파 cos(wct)를 발생시킬 수 있다. 발진부(120)는 발진회로나 크리스털을 포함하는 회로를 이용하여 반송파 cos(wct)를 발생시킬 수 있다.
제1 증폭부(130)는 반송파 cos(wct)의 진폭을 증폭시킬 수 있고, 제2 증폭부(140)는 입력된 영상 신호 m(t)를 증폭할 수 있다. 제1 증폭부(130)는 발진부(120)에서 발생한 반송파 cos(wct)의 진폭을 크게 증폭시켜서 AM에 적합하도록 할 수 있다. 제2 증폭부(140)는 입력된 영상 신호 m(t)를 충분한 크기로 증폭하여 AM에 적합하도록 할 수 있다.
또한, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)의 회로 연결을 통해서 AM을 수행해 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 다음단으로 전달할 수 있다. 일반적인 증폭회로들에는 트랜지스터 회로가 사용될 수 있으며, 트랜지스터는 비선형 소자인 바 두 입력 신호의 고조파 성분이 발생하기 때문이다. 이에 대한 자세한 설명은 하기한다.
레벨 조절부(150)는 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)의 사이에 배치되고, 제2 증폭부(140)의 증폭률을 조절하여 제2 증폭부(140)의 출력 신호의 레벨이 제3 증폭부(160)의 증폭 제한 레벨에 도달하지 않도록 조절할 수 있다. 제3 증폭부(160)에 입력되는 영상 신호 m(t)의 레벨이 큰 경우, 제3 증폭부(160)의 출력 신호가 비선형 영역 또는 증폭 포화에 이르게 될 수 있어 출력되는 영상 신호 m(t)에 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다. 즉, 제3 증폭부(160)로 입력되는 신호의 크기가 일정치를 넘어서게 되는 경우 영상 신호 m(t)의 데이터가 왜곡되어 수신단에서 데이터를 복조하여도 영상이 찌그러지거나 색이 변색된 데이터만을 수신하게 될 수 있으며, 변조 신호 AB m(t) cos(wct)의 전송 거리도 단축될 수 있다. 영상을 촬영하는 영상 장치들은 생산자에 따라서 출력되는 영상 정보의 세기가 상이할 수 있어, 제2 증폭부(140)로 입력되는 영상 신호 m(t)의 평균 레벨이 일정하지 않거나, 진폭의 최대치가 일정하지 않을 수 있으므로, 레벨의 조절이 필요할 수 있다.
또한, 레벨 조절부(150)는 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)의 연결단에 배치되어 있어, 증폭된 영상 신호 m(t) 및 증폭된 반송파 cos(wct)의 진폭 변조된 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 출력할 수 있다.
제3 증폭부(160)는 변조 신호 AB m(t) cos(wct)의 전력을 증폭할 수 있다. 전력선을 통해 변조 신호 AB m(t) cos(wct)가 전달되기 때문에 전력이 낮을 경우 여러가지 전력 잡음의 의해 쉽게 왜곡되는 것을 방지하고, 수신단까지 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 충분한 강도로 전달하기 위함이다.
중첩 출력부(170)는 증폭된 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 전력 라인의 전력 신호에 중첩시켜 출력할 수 있다. 중첩 출력부(170)는 트랜스 등을 이용해 구현될 수 있다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 제1 증폭부, 제2 증폭부 및 레벨 조절부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2a를 참조하면, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 4 포트(port) 소자이며, 레벨 증폭부는 2 포트 소자로 구현될 수 있다.
제1 증폭부(130)는 싱글 영상 신호 m(t)를 입력받으며, 제2 증폭부(140)는 싱글 반송파 cos(wct) 신호를 입력받을 수 있다. 또한, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 차동 입력을 차동 증폭하여 출력할 수 있다.
레벨 조절부(150)는 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)를 연결하면서, 제2 증폭부(140)의 증폭률을 조절할 수 있다. 또한, 레벨 조절부(150)는 일단은 제1 증폭부(130)의 출력단에 직렬로 연결되고 및 타단은 제2 증폭부(140)에 병렬로 연결되어, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)가 AM된 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 생성할 수 있는 경로를 형성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 1 트랜지스터 증폭기 형태로 구현될 수 있으며, 제1 증폭부(130) 및 제2 증폭부(140)는 캐스코드(cascode) 증폭기를 응용하여 구현될 수 있다. 즉, 제1 증폭부(130)의 출력단에 레벨 증폭부의 일단이 직렬로 연결되고, 제2 증폭부(140)의 출력단에 레벨 증폭부가 병렬로 연결될 수있다.
제2 증폭부(140)의 증폭률이 제2 증폭부(140)의 증폭된 반송파 cos(wct)의 크기에 의해서 제어되는 바, 영상 신호 m(t) 및 반송파 cos(wct)의 진폭 변조된 신호가 출력될 수 있다.
레벨 조절부(150)는 제2 증폭부(140)의 증폭률을 제어할 수 있도록 가변 저항으로 구현될 수 있다. 이에, 제2 증폭부(140)에 입력되는 영상 신호 m(t)의 크기가 큰 경우에는 제2 증폭부(140)의 증폭률이 감소할 수 있도록 레벨 조절부(150)의 저항값을 조절할 수 있다.
제1 증폭부(130), 제2 증폭부(140) 및 레벨 조절부(150)의 구성에서 출력되는 변조 신호 AB m(t) cos(wct)는 전력이 높지 않은 상태이다. 때문에 전력 라인을 통해서 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 전달하기 위해서는 전력 증폭이 필요하다.
도 3은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 발진부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 발진부(120)는 크리스탈 및 트랜지스터를 이용한 증폭 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
쿼츠 크리스털(quartz crystal)은 인가되는 전압에 따라 일정한 주파수의 신호를 생성하는 물리적 특성이 있다.
트랜지스터를 이용한 증폭기는 입력단에 바이어스를 설정하기 위해 바이어스부를 배치할 수 있다. 바이어스부는 2개의 저항을 이용한 전압 분배 회로를 응용하여 구현할 수 있다.
또한, 바이어스부에서 출력된 전압은 크리스털로도 전달되어 크리스털이 반송파 cos(wct) 주파수에 해당하는 주파수의 파형을 생성하도록 할 수 있다.
크리스털에서 생성된 파형은 그 크기가 크지 않은 바 트랜지스터 증폭기를 통해서 1차적으로 증폭을 할 수 있다. 또한, 증폭기의 출력단에 인덕터(L1) 및 캐패시터(C5)를 이용한 공진회로를 두어서 반송파 cos(wct) 주파수에 해당하는 파형만을 출력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 전력 증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 전력 증폭부는 트랜지스터 증폭 회로를 응용하여 구현될 수 있다.
전력 증폭부에서는 입력되는 변조 신호 AB m(t) cos(wct)의 크기를 증폭시켜 충분한 전력을 가진 신호가 되도록 할 수 있어, 변조 신호 AB m(t) cos(wct)가 전력선을 통해서 전송되더라도 잡음에 강인하게 될 수 있다.
또한, 전력 증폭부의 출력단에는 인덕터(L2) 및 캐패시터(C7)를 이용한 공진회로를 두어서 변조 신호 AB m(t) cos(wct)에 해당하는 주파수 대역만이 통과되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로의 일 구현예를 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하면, 전력선에 진폭 변조된 영상 신호 m(t)를 중첩 출력할 수 있는 송신기 회로(100)를 구현한 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 중첩 출력부(170)는 트랜스(T1) 및 세개의 캐패시터(C9, C10, C11)를 이용해서 공진 회로를 구성하여, 전력선에 고주파인 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 보다 효과적으로 중첩시켜 출력할 수 있다.
실험을 통해서 확인한 결과, 상기과 같이 공진회로로 중첩 출력부(170)를 구성할 경우, 캐패시터만을 이용하여 중첩 출력부(170)를 구성할 때보다 100m 정도의 전송 거리의 향상을 얻을 수 있다.
본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로(100)는 진폭 변조를 통해서 영상 신호 m(t)를 출력하는 점, 영상 신호 m(t)의 왜곡 없이 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 전력 증폭할 수 있는 점 및 공진 회로를 이용해서 증폭된 변조 신호 AB m(t) cos(wct)를 전력 라인으로 출력하여 중첩되도록 하는 점 때문에 보다 장거리로 전력선 통신을 수행할 수 있다. 이에, 선택부(SW1)를 이용해서, 전력선 통신을 수행할 거리를 설정할 수 있다.
이상의 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 송신기 회로(100)를 이용하면, 영상 신호 m(t)를 획득하는 촬영 장치의 변경에 영향을 받지 않고 전력선 통신을 통해서 영상 신호 m(t)를 전송할 수 있는 점, 영상 신호 m(t)를 진폭 변조하여 잡음에 강인하게 하는 점, 전력 증폭 및 공진 회로를 이용한 신호 중첩 출력을 통해서 전송 거리를 향상시키는 점과 같은 우수한 효과가 발생한다.
또한, 기존의 영상 신호를 전송하는 장치들과 달리 전력선 통신을 통해서 영상 및 데이터를 전송할 수 있어, 동축 케이블과 같은 고가의 케이블의 사용없이 일반 스피커선, 피복선 등을 이용하여 CCTV 모니터링 시스템을 구축할 수 있다. 아울러, 송신기 회로(100)는 사용의 편의를 위해서 배터리 회로를 추가로 구비할 수 있다.
도 6은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 기능 블록을 도시한 기능 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로(200)는 신호 검출부(210), 제1 고주파 증폭부(220), 제2 고주파 증폭부(230), 영상 신호 추출부(240) 및 영상 신호 증폭부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 검출부(210)는 전력 라인에 전력 신호에 중첩되어 전달되는 고주파의 변조 신호 C m(t) cos(wct)를 검출할 수 있다. 전력 라인에는 저주파의 전력 신호와 상대적으로 고주파의 변조 신호 C m(t) cos(wct)가 중첩되어 흐르고 있으므로, 전력 라인에서 고주파의 변조 신호 C m(t) cos(wct)만을 검출해서 원래의 데이터 신호를 복원할 수 있다.
제1 고주파 증폭부(220)는 신호 검출부(210)에서 검출된 고주파 신호 C m(t) cos(wct)의 강도가 약한 경우 1차적으로 신호를 증폭할 수 있다. 장거리의 전력선 통신을 수행할 경우, 전력선을 통해서 전달되는 고주파 신호 C m(t) cos(wct)는 많은 감쇄가 발생할 수 있는 바, 1차적인 증폭이 필요할 수 있다.
제2 고주파 증폭부(230)는 검출된 고주파 신호 C m(t) cos(wct) 또는 증폭된 고주파 신호 C m(t) cos(wct)를 재차 증폭할 수 있다. 전력선 통신을 통해서 전달되는 고주파 성분 C m(t) cos(wct)은 전력 신호에 비해서 감쇄가 심하므로, 증폭을 통해서 영상 신호 m(t) 등의 데이터를 추출하기에 충분한 크기로 증폭시킬 필요가 있다.
또한, 제2 고주파 증폭부(230)은 후단에 LC 동조 회로와 결합될 경우 장거리 전송 또는 증폭에 의해서 왜곡될 수 있는 고주파 신호를 복원할 수 있다.
영상 신호 추출부(240)는 고주파 성분 C m(t) cos(wct)에서 영상 신호 m(t)를 추출할 수 있다. 일반적으로 반송파 cos(wct)의 주파수가 영상 신호 m(t)의 주파수에 비해서 고주파이므로, 영상 신호 m(t)의 주파수 대역만을 통과시키거나, 반송파 cos(wct)의 주파수 대역을 제거하는 형태로 영상 신호 추출부(240)를 구현할 수 있다.
영상 신호 증폭부(250)는 신호 검출부(210)에서 추출된 영상 신호 m(t)를 증폭하여 외부 장치에서 영상 신호 m(t)를 이용할 수 있도록 할 수 있다. 영상 신호 m(t)를 상기와 같은 방식으로 추출할 경우 영상 신호 m(t)에 감쇄가 발생할 수 있으며, 외부 장치에서 추출된 영상 신호 m(t)를 이용하기에는 영상 신호 m(t)의 전류나 전력 강도가 낮을 수 있으므로, 증폭을 통해서 외부 장치에서 요구하는 레벨로 추출된 영상 신호 m(t)를 증폭할 수 있다.
도 7은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 신호 검출부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 신호 검출부(210)는 트랜스(T1) 및 3개의 캐패시터(C3, C4, C6)을 이용한 공진 회로를 이용해 전력 라인에 중첩되어 있는 고주파 성분 C m(t) cos(wct)을 검출할 수 있다.
신호 검출부(210)에 포함된 공진 회로의 공진 주파수는 고주파 성분의 반송파 cos(wct) 주파수와 일치하거나 일정 범위 내일 수 있다. 공진 회로를 이용함으로써, 보다 높은 잡음 제거 성능을 구현할 수 있고, 검출하고자 하는 고주파 성분을 최대한 감쇄시키지 않고 검출할 수 있다.
상기와 같은 효과에 의해서 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로(200)는 보다 먼거리에서 전달된 고주파 대역의 변조 신호 C m(t) cos(wct)를 효과적으로 검출할 수 있으므로, 전송 거리를 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 1차 고주파 증폭부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 1차 고주파 증폭부는 2단으로 구성된 증폭 회로이며, 양성 궤환 회로로 구성될 수 있다.
제1 고주파 증폭부(220)는 수신된 고주파 신호 C m(t) cos(wct)의 강도가 약한 경우에 동작되는 바, 충분한 증폭 이득을 가지도록 설계될 수 있고, 고주파 신호 C m(t) cos(wct)의 주파수 대역이 기설정되어 있으므로, 기설정된 주파수 대역에서 높은 증폭 이득을 갖도록 양성 궤환할 수 있다.
도 9는 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로의 일 구현예를 도시한 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로(200)는 전력선을 통해서 전달되는 고주파 신호 C m(t) cos(wct)를 검출하고, 진폭 변조된 신호를 복조하여 영상 신호 m(t)를 추출할 수 있다.
제2 고주파 증폭부(230)는 고주파 전용 OP AMP(U2)를 이용해 구현될 수 있으며, 후단의 LC 동조 회로와 결합하여 장거리 전송 및 증폭에 의해서 손상된 고주파 신호를 원래의 고주파신호로 복원
LF1은 전력이 공급되는 단자(J1) 쪽으로 고주파 신호 C m(t) cos(wct)가 전송되지 않도록 막아주는 역할을 할 수 있다. LF2는 고주파 신호 C m(t) cos(wct)가 R1 방향으로 전송되지 않도록 막아주고 전원만 전달되도록 해준다. 즉, LF1 및 LF2를 이용하여, 전원에 불필요한 고주파 성분이 섞이지 않도록 하여 전원을 보호할 수 있고, 전원 요동에 의한 시스템 불안정을 방지할 수 있다.
스위치(SW1)은 검출된 고주파 신호 C m(t) cos(wct)의 레벨의 세기에 따라 제1 고주파 증폭부(220)를 사용할지 여부를 선택하는 스위치이다. 즉, 전력선 통신의 거리에 따라서 사용자가 스위치(SW1)을 조절하여 통신 성능을 향상시킬 수 있으므로, 효율적인 시스템 운영이 가능하다.
또한, 배터리를 사용할 수 있도록 하여 사용자의 편의를 향상시키고 장치 운영의 안정성을 도모할 수 있다.
나아가, 영상 신호 증폭부(250)는 일반적으로 사용되는 전용의 증폭 IC를 사용하지 않고, 일반적인 인버터 IC(U3)를 이용하여 구현할 수 있다.
이하에서는 영상 신호 증폭부(250)의 구체적인 동작을 설명한다.
R12 및 C12의 병렬회로는 병렬 다이오드(D2)에 의해서 검출된 영상신호의 왜곡 파형을 정형화 시킬 수 있다. C22 및 C23의 병렬 회로는 영상신호에 포함된 직류 잡음이 후단으로 전송되지 않도록 필터링 할 수 있다. R14, R15 및 C24의 회로부는 필터링된 영상 신호의 왜곡된 파형 부분을 정형화 시킬 수 있다.
정형화된 영상신호는 U3B, U3C 및 U3d~F 회로를 통해 충분한 전력으로 증폭되어 출력되며, 출력된 영상 신호는 모니터 등으로 공급될 수 있다
종래의 영상 신호 증폭부(250)는 영상 신호 증폭용 전용 OP AMP를 사용하는데 반해, 본원 발명의 영상 신호 증폭부(250)는 인버터 IC만을 사용할 수있다. 영상 신호 증폭용 전용 OP Amp의 단가는 상당한 고가인데 반해, 인버터 IC의 단가는 매우 낮으므로, 수신단의 제조 단가를 낮출 수 있다.
상기와 같은 전력선 통신을 위한 진폭 변조 방식의 수신기 회로(200)를 이용함으로써, 보다 먼 거리에서 전력선을 통해서 송신된 변조된 영상 신호 m(t)를 수신하여 복조할 수 있다. 또한, 인버터 IC를 이용해 영상 신호 m(t)를 증폭하기 때문에 전반적인 시스템의 제조 단가를 낮출 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
110: 신호 입력부 120: 발진부
130: 제1 증폭부 140: 제2 증폭부
150: 레벨 조절부 160: 제3 증폭부
170: 중첩 출력부
210: 신호 검출부 220: 제1 고주파 증폭부
230: 제2 고주파 증폭부 240: 영상 신호 추출부
250: 영상 신호 증폭부

Claims (3)

  1. 기설정된 주파수의 반송파를 증폭하는 제1 증폭부;
    상기 제1 증폭부의 출력단에 일단이 연결되는 레벨 조절부;
    상기 레벨 조절부의 타단에 출력단이 연결되고 상기 증폭된 반송파의 레벨에 대응하여 영상신호를 증폭하는 제2 증폭부;
    상기 레벨 조절부의 일단에 연결되고 상기 진폭 변조된 영상 신호를 증폭하는 제3 증폭부; 및
    상기 증폭된 진폭 변조 및 증폭된 영상 신호를 전력 라인으로 출력하는 중첩 출력부를 포함하며,
    상기 레벨 조절부는 상기 제2 증폭부의 상기 증폭된 반송파의 레벨에 대한 대응 정도를 조절하는 진폭 변조 방식 송신기 회로.
  2. 트랜스 및 콘덴서의 공진 회로를 이용해 전력 라인에서 고주파 신호를 검출하는 신호 검출부;
    상기 검출된 고주파 신호의 신호 강도가 기설정치 이하이면 상기 검출된 고주파 신호를 2단 차동 증폭하는 제1 고주파 증폭부;
    상기 검출된 고주파 신호 또는 상기 증폭된 고주파 신호를 증폭하는 제2 고주파 증폭부;
    상기 고주파 성분에서 반송파 성분을 제거해 영상 신호를 추출하는 영상 신호 추출부; 및
    상기 추출된 영상 신호를 정형화하여 왜곡을 제거하고 상기 왜곡이 제거된 영상 신호의 전력을 증폭하는 영상 신호 증폭부를 포함하는 진폭 변조 방식 수신기 회로.
  3. 기설정된 주파수의 반송파를 증폭하는 제1 증폭부;
    상기 제1 증폭부의 출력단에 일단이 연결되는 레벨 조절부;
    상기 레벨 조절부의 타단에 출력단이 연결되고 상기 증폭된 반송파의 레벨에 대응하여 영상신호를 증폭하는 제2 증폭부;
    상기 레벨 조절부의 일단에 연결되고 상기 진폭 변조된 영상 신호를 증폭하는 제3 증폭부;
    상기 증폭된 진폭 변조 및 증폭된 영상 신호를 전력 라인으로 출력하는 중첩 출력부;
    트랜스 및 콘덴서의 공진 회로를 이용해 전력 라인에서 고주파 신호를 검출하는 신호 검출부;
    상기 검출된 고주파 신호를 2단 차동 증폭하는 제1 증폭부;
    상기 증폭된 고주파 신호를 증폭하는 제2 증폭부;
    상기 고주파 성분에서 반송파 성분을 제거해 영상 신호를 추출하는 영상 신호 추출부; 및
    상기 추출된 영상 신호를 증폭하는 영상 신호 증폭부를 포함하며,
    상기 레벨 조절부는 상기 제2 증폭부의 상기 증폭된 반송파의 레벨에 대한 대응 정도를 조절하는 진폭 변조 방식 송신기 및 수신기 회로.
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