KR20150051163A

KR20150051163A - 듀티 사이클 제어기를 갖는 신호 수신기

Info

Publication number: KR20150051163A
Application number: KR1020140149002A
Authority: KR
Inventors: 아르노 까사그랑데; 카를로스 벨라스케즈; 에밀 첼베거
Original assignee: 더 스와치 그룹 리서치 앤 디벨롭먼트 엘티디
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-05-11
Also published as: HK1210328A1; CN104617969A; US20150126145A1; JP5977310B2; TWI661685B; JP2015089122A; US9419660B2; CN104617969B; TW201528697A; EP2869483B1; EP2869483A1

Abstract

신호 수신기는 신호 수신기 (10) 의 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터의 적어도 하나의 고조파 성분 (42) 을 억제하기 위한 수단을 갖는다. 신호 수신기는 전자기 신호들을 수신하기 위한 안테나 (12), 안테나에 의해 수신된 신호들을 증폭시키기 위한 저잡음 증폭기 (14), 미리정의된 듀티 사이클로 발진 신호 (50) 를 생성하기 위해 레퍼런스 공진기를 포함하는 하나의 MEMS 또는 수정 발진기, 증폭 및 수신된 신호들을 발진 신호와 혼합하여 중간 신호들을 생성하기 위한 믹서 (16), 중간 신호들을 필터링하기 위한 대역 통과 필터 (18), 및 MEMS 또는 수정 발진기에 커플링되고 대역 통과 필터의 출력 (19) 에 커플링되어 필터링된 중간 신호들의 스펙트럼을 분석하고 필터링된 중간 신호들의 스펙트럼 분석에 응답하여 발진 신호의 듀티 사이클을 변경하는 듀티 사이클 제어기 (30) 를 포함한다.

Description

듀티 사이클 제어기를 갖는 신호 수신기{SIGNAL RECEIVER WITH A DUTY-CYCLE CONTROLLER}

본 발명은 신호 수신기들의 분야, 특히 무선 주파수 신호들에 대한 수신기들에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 신호 수신기의 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터의 적어도 하나의 고조파 성분을 억제하는 각각의 방법에 관한 것이다.

전자기 신호들, 특히 무선 주파수 신호들의 송신에 있어서 적합한 수신기들이 요구된다.

종래의 수신기 설계는 예를 들어, 도 1 에 예시된다. 신호 수신기 (1) 는 전자기 신호들을 수신하기 위한 안테나 (12) 를 포함한다. 이 안테나 (12) 는 안테나 (12) 에 의해 수신된 신호들을 증폭시키도록 적응되는 저잡음 증폭기 (low noise amplifier; LNA)(14) 와 접속된다. LNA 는 또한, 국부 발진기에 의해 또는 수정 발진기 (crystal oscillator, 20) 에 의해 제공된 발진 신호 (50) 와 증폭 및 수신된 신호들을 혼합하기 위해 믹서 (16) 와 접속된다. 믹서 (16) 의 출력은 대역-통과 필터 (18) 에 접속되어, 믹서 (16) 의 중간 및 하향-변환된 신호들 (40) 을 필터링한다. 도 1 에서, 중간 신호들 (40) 의 스펙트럼은 주파수 (f) 에 대한 진폭 또는 전력 (p) 으로서 도시된다.

통상적으로, 국부 발진기 또는 수정 발진기 (20) 는 잘-정의되고 다소 적합한 레퍼런스 주파수 신호를 제공하는 쿼츠 공진기와 같은 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 신호 생성기 (24) 를 사용한다. 예를 들어, 통상의 쿼츠 공진기 적용으로, 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 신호 생성기 (24) 는 26 MHz 의 레퍼런스 주파수에서 동작한다. 일반적으로, 국부 발진기 (20) 는 도 1 에 도시되지 않은 PLL 유닛을 더 포함하는데, 이 유닛은 신호 생성기 (24) 와 믹서 (16) 사이에 접속되어 고주파수 발진 신호를 공급한다. 무선 주파수 송신의 경우에서, 신호 수신기 (1) 는 26 MHz 에서 동작하는 쿼츠-기반 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 신호 생성기 (24) 를 사용함으로써 예를 들어, 블루투스 범위, 즉 2.4 GHz 대역에서 동작할 수도 있다. 레퍼런스 공진기 (22) 에 기초한 발진기 (20) 의 주파수의 93 번째, 94 번째 및 95 번째 고조파들은 그 후, 대역-통과 필터 (18) 의 대역 (41) 과 동시에 일어날 수도 있다.

레퍼런스 공진기에 기초한 발진기의 이들 고조파 성분들 (42) 은 댐핑 및 감쇄시킬 수 있지만 안테나에 의해 수신된 전자기 신호들, 특히 믹서 (16) 에 의해 하향 변환 후에 수신된 중간 신호들 (40) 은 여전히 심하게 섭동될 수도 있다. 이 문제는, 신호 수신기가 단일의 집적 회로에서 구현되는 경우 더 많이 우세해진다.

고민감도 복조기를 갖는 FSK 무선-주파수 신호들에 대한 다른 종래의 수신기는, 예를 들어 미국특허출원 제 2012/0164966 A1 에서 설명된다.

미국특허출원 제 2012/0046005 A1 은 발진기의 듀티 사이클 제어를 갖는 무선 통신 디바이스를 설명한다. 이 디바이스는 듀티 사이클을 조절하기 위한 튠 송신 경로 및 수신 경로를 동시에 동작할 필요가 있고, 이것이 문제점이다.

따라서, 본 발명의 목적은 특히 무선 주파수 신호들을 수신하기 위한 개선된 신호 수신기를 제공하는 것이고, 이 수신기에서 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터의 고조파들의 효과가 효율적으로 감쇄되거나 심지어 완전히 보상될 수 있다. 해결책은 다소 공간 및 비용 효율적이어야 한다. 또한, 해결책은 신호 수신기 및 그 각종 컴포넌트들의 일반적인 동작 및 기능에 영향을 주지 않아야 한다.

제 1 양태에서, 본 발명은 신호 수신기, 특히 무선 주파수 신호 수신기에 관한 것이다. 신호 수신기는 전자기 신호들을 수신하기 위한 안테나를 포함한다. 또한, 신호 수신기는 안테나에 의해 수신된 신호들을 증폭시키기 위한 적어도 하나의 저잡음 증폭기 (LNA) 를 포함한다. 따라서, 안테나는 저잡음 증폭기와 직접적으로 상호접속될 수도 있다. 부가적으로, 신호 수신기는 미리정의된 듀티 사이클로 발진 신호를 생성하기 위해 레퍼런스 공진기를 갖는 신호 생성기를 포함하는 적어도 하나의 수정 또는 MEMS 발진기를 포함한다.

통상적으로, MEMS 또는 수정 발진기는 진동하는 MEMS 또는 진동하는 결정의 압전 재료의 기계적 공진을 사용하여 다소 정확한 주파수를 갖는 전기 신호를 생성하는 전자 발진기 회로이다. 레퍼런스 공진기는, 그것이 전자 애플리케이션들에서 통상 사용되는 바와 같이 MEMS 공진기일 수도 있거나 쿼츠 결정을 포함할 수도 있다. MEMS 또는 수정 발진기, 즉 전자 발진기 회로는 미리정의된 듀티 사이클로 발진 신호를 생성하도록 적응된다. 듀티 사이클은 발진 신호의 ON 시간들 및 OFF 시간들의 비를 정의한다. 통상적으로, 발진 신호는 정사각형 형상의 펄스들의 시퀀스를 특징으로 하지만, 믹서에 의해 프로세싱될 수 있는 임의의 다른 적합한 파형을 특징으로 할 수도 있다.

부가적으로, 신호 수신기는 또한, 중간, 즉 하향-변환된 신호들을 생성하기 위해 MEMS 또는 수정 발진기로부터 획득된 발진 신호와 LNA 로부터 획득된 증폭 및 수신된 신호들을 혼합하기 위한 믹서를 포함한다. 또한, 수정 또는 MEMS 발진기는 출력에서 PLL 유닛을 포함하여 믹서에 발진 신호를 공급할 수 있다. 또한, 믹서는 각종 상이한 방식들로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 믹서는 몇몇을 언급하자면, 서브-샘플링 믹서, 길버트 셀 (Gilbert cell) 을 포함하거나 이로써 구현될 수도 있고, 또는 패시브 믹서로서만 구현될 수도 있다. 믹서는 입력 신호들로서, LNA 로부터의 증폭된 신호들 뿐만 아니라 MEMS 또는 수정 발진기로부터 또는 로컬 발진기로부터 발진 신호를 수신한다. 믹서는 그 후, 믹서에 의해 제공된 중간 신호들을 필터링하도록 적응되는 대역 통과 필터에 의해 추가로 프로세싱되는 출력에서 중간 신호들을 제공 및 생성한다.

신호 수신기는 MEMS 또는 수정 발진기에 커플링되고 또한 대역 통과 필터의 출력에 커플링되는 듀티 사이클 제어기를 더 포함한다. 대역 통과 필터의 출력에 듀티 사이클 제어기를 접속함으로써, 대역 통과 필터의 출력에서 획득된 필터링된 중간 신호들의 스펙트럼은 듀티 사이클 제어기에 의해 분석될 수 있다. 이 스펙트럼 분석에 응답하여, 듀티 사이클 제어기는 발진 신호의 듀티 사이클을 변경하도록 동작 가능하다. 이 변경은 MEMS 또는 수정 발진기에 듀티 사이클 제어기를 커플링함으로써 행해질 수 있다.

발진 신호의 듀티 사이클의 변경을 통해, 필터링된 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 신호 생성기를 갖는 발진기로부터의 주파수의 고조파들이 감쇄 또는 변경될 수 있다. 따라서, 발진 신호들의 파형을 선택적으로 변경함으로써, 그 푸리에 스펙트럼 및 믹서의 출력이 변경될 수 있다. 이 방식으로, 대역 통과 필터의 관심 대역과 동시에 일어나는 특정 고조파는 발진 신호의 주파수를 변경하지 않고 필터링된 중간 신호들에서 감쇄될 수 있다. 따라서, 발진 신호의 듀티 사이클의 변경은 기본적으로 신호 혼합에도 신호 수신기의 일반적인 거동 및 동작에도 전혀 영향을 주지 않는다. 발진 신호의 듀티 사이클의 변경은 주로, 발진 신호의 가변 푸리에 스펙트럼에 반영되고, 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터 주파수의 고조파들의 크기의 가변 분배를 초래한다.

다른 실시형태에 따르면, 듀티 사이클 제어기는 필터링된 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기의 적어도 하나의 고조파 성분의 진폭을 최소화하도록 적응된다. 예를 들어, 신호 수신기의 관심 대역이 2.4 GHz 대역이면, MEMS 또는 수정 발진기로부터의 예를 들어, 26 MHz 레퍼런스 주파수의 고조파들이 필터링된 중간 신호들에서 적어도 감쇄 또는 억제되는 그러한 방식으로, 듀티 사이클 제어기는 MEMS 또는 수정 발진기의 발진 신호의 듀티 사이클을 적응 또는 변경하도록 동작 가능하다. 예를 들어, 2.418 GHz, 2.444 GHz 및 2.470 GHz 와 동일한 26 MHz 레퍼런스 주파수의 93 번째, 94 번째, 및 95 번째 고조파들은 필터링된 중간 신호들에서 효과적으로 감쇄 또는 댐핑될 수도 있다. 이 방식에서, 믹서의 하류에 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터의 고조파들의 효과는 보상되거나 심지어 완전히 억제될 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 듀티 사이클 제어기는 필터링된 중간 신호들의 선택된 고조파 성분의 크기를 측정하기 위한 측정 유닛을 포함한다. 측정 유닛은 통상적으로 대역 통과 필터의 출력과 접속 및 커플링된다. 듀티 사이클 제어기, MEMS 또는 수정 발진기 및 믹서 및/또는 대역 통과 필터에 의해 제공된 규칙 루프 (regulation loop) 가 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터 레퍼런스 주파수의 선택된 고조파들을 억제하도록 동작 가능하기 때문에, 측정 유닛은 크기, 즉 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터의 고조파들과 동시에 일어나는 필터링된 중간 신호들의 미리정의된 고조파 성분들의 크기를 측정하도록 특히 적응될 수도 있다.

예를 들어, 측정 유닛은 레퍼런스 주파수의 93 번째, 94 번째 또는 95 번째 고조파들의 크기 또는 진폭을 독점적으로 검출 및 감지하도록 적응될 수도 있다. 필터링된 중간 신호들의 다른 주파수 성분들은 듀티 사이클 제어기에 대한 추가의 관심이 없다. 전술된 바와 같은 주파수들 및 특정 고조파들은 단지 예시적이며 특정 무선 주파수 대역에 대한 본 출원의 범위를 제한하도록 해석되어야 하는 방식은 아니다. 일반적으로, 듀티 사이클 제어기를 갖는 신호 수신기는 MEMS 또는 수정 발진기의 다양한 상이한 고조파들 및 레퍼런스 주파수들로 동작 가능하다.

다른 실시형태에 따르면, 듀티 사이클 제어기는 측정 유닛에 커플링되고 선택된 고조파 성분의 측정된 크기에 응답하여 듀티 사이클 변경 신호를 생성하도록 동작 가능한 제어 유닛을 포함한다. 통상적으로, 제어 유닛은 선택된 고조파 성분의 실제로 측정된 크기 또는 진폭을 미리정의된 값과 또는 신호 수신기의 동작 동안 동적으로 결정될 수도 있는 가변 값들과 비교하도록 동작 가능하다. 제어 유닛에 의해 생성되는 듀티 사이클 변경 신호는 듀티 사이클, 즉 MEMS 또는 수정 발진기의 발진 신호의 ON 시간들과 OFF 시간들 간의 관계를 증가 또는 감소시키는 역할을 한다.

부가적으로 또는 대안으로, 제어 유닛은 듀티 사이클을 변경할 뿐만 아니라 그 듀티 사이클의 변경과 결합하여 발진 신호의 파형을 변경하도록 동작 가능하다는 것이 예측된다. 이 방식에서, 필터링된 중간 신호들의 고조파들의 구성 (composition) 은 다양한 상이한 방식들로 변경될 수 있다.

또 다른 실시형태에서, 신호 수신기는 또한, 듀티 사이클 제어기에 커플링되거나 심지어 듀티 사이클 제어기 안에 통합되는 듀티 사이클 모디파이어를 포함한다. 듀티 사이클 모디파이어는 제어 유닛으로부터 획득된 듀티 사이클 변경 신호에 응답하여 발진 신호의 듀티 사이클을 증가시키거나 감소시키도록 특히 동작 가능하다. 다시 말해, 듀티 사이클 모디파이어는 듀티 사이클 제어기의 제어 유닛에 의해 생성된 듀티 사이클 변경 신호를 프로세싱하도록 동작 가능하다. 듀티 사이클 변경 신호가 듀티 사이클을 증가시키는 것을 나타내면, 듀티 사이클 모디파이어는 예를 들어 미리정의된 별개의 단계에 의해 듀티 사이클을 증가시키도록 동작 가능하다.

듀티 사이클 변경 신호가 듀티 사이클을 감소시키는 것을 나타내면, 듀티 사이클 모디파이어는 이에 따라 발진 신호의 듀티 사이클을 감소시킬 것이다. 듀티 사이클 모디파이어는 또한, MEMS 또는 수정 발진기 안에 구현될 수도 있고, 또는 MEMS 또는 수정 발진기에 속할 수도 있다. 따라서, 듀티 사이클 모디파이어는 그 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터의 레퍼런스 주파수에 기초하여 발진 신호를 생성하도록 동작 가능한 MEMS 또는 수정 발진기의 전자 발진기 회로의 통합된 또는 분리된 컴포넌트일 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 듀티 사이클 제어기는 또한 필터링된 중간 신호들의 선택된 고조파 성분의 측정된 크기를 적어도 일시적으로 저장하기 위한 메모리 또는 일부 저장 공간을 포함한다. 메모리에 의해, 대역 통과 필터의 출력의 선택된 고조파 성분의 이전에 측정된 크기들은 동일한 고조파 성분의 실제로 측정된 크기들과의 비교를 제공하기 위해 저장될 수 있다. 이 방식에서, 변경된 듀티 사이클의 효과는 직접적으로 모니터링 및 평가될 수 있다. 또한, 메모리는, 연속적으로 측정된 시간적 시퀀스의 고조파 성분의 크기들을 저장하는 것을 허용하는 각종 메모리 셀들을 포함한다는 것이 예측 가능하다. 또한, 다중 고조파 성분들의 전체 시리즈들이 메모리에 저장된다는 것이 예측 가능하다.

부가적으로 또는 대안으로, 메모리는 또한, 일종의 룩업 테이블을 저장하는 역할을 할 수도 있는데, 이 테이블에서 선택된 고조파 성분들의 각종 크기들이 미리정의된 듀티 사이클들에 직접적으로 할당된다. 이 방식에서, 제어 유닛은 선택된 고조파 성분의 특정 크기의 측정에 응답하여 미리정의된 듀티 사이클을 선택하도록 적응될 수도 있다.

추가의 실시형태에서, 제어 유닛은 듀티 사이클 변경 신호를 생성하기 위해 필터링된 중간 신호들의 이전에 저장된 고조파 성분의 크기와 실제로 측정된 고조파 성분의 크기를 비교하도록 동작 가능하다. 여기서, 제어 유닛은 단일 또는 일련의 이전에 저장된 고조파 성분들과 실제로 측정된 고조파 성분의 비교를 영구적으로 행한다는 것이 예측 가능하다.

제어 유닛은 이 비교를 연속적으로 실행할 수도 있다. 제어 유닛은 작지만 별개의 단계들로 듀티 사이클을 변경하고 이 변경의 결과들을 모니터링하도록 동작 가능할 수도 있다. 초기 변경이 필터링된 중간 신호들에서 고조파 성분의 원하는 억제를 초래한다면, 후속의 단계에서 듀티 사이클은 동일한 방식으로 반복적으로 변경될 것이다. 이 규칙 루프는, 필터링된 중간 신호들의 고조파 성분의 진폭이 증가한다는 것을 제어 유닛이 검출할 때까지 계속할 수도 있다. 그 후, 듀티 사이클 제어기는 이전에 선택된 듀티 사이클로 리턴할 것이다. 제어 유닛은 그러한 단일-비교 제어 루프에서 영구적으로 동작한다는 것이 예측 가능하다.

다른 실시형태에 따르면, 듀티 사이클 제어기는 특히 안테나가 신호 수신기에 의해 추가로 프로세싱될 전자기 신호들을 수신하는 경우, 적어도 일시적으로 비활성화될 수도 있다. 이 구현으로, 발진 신호의 듀티 사이클의 변경은, 신호 수신기가 유휴 상태에 있거나 신호 수신기가 실제로 임의의 전자기 신호들을 수신하지 않는 그러한 경우들에서만 발생한다. 듀티 사이클 제어기를 선택적으로 비활성화 또는 활성화시킴으로써, 신호 수신기의 에너지 소비는 감소될 수 있다. 더욱이, 수신된 전자기 신호들의 프로세싱을 위한 신호 수신기의 성능은 듀티 사이클 규칙 루프에 의해 영향을 받지 않거나 섭동되지 않을 것이고, 이는 통상적으로 듀티 사이클 제어기, MEMS 또는 수정 발진기, 믹서 및 대역 통과 필터에 의해 구현된다.

다른 양태에서, 본 발명은 또한 전술된 신호 수신기의 필터링된 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 발진기로부터의 적어도 하나의 고조파 성분을 억제하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은,

- 안테나에 의해 전자기 신호들을 수신하는 단계,

- 적어도 하나의 저잡음 증폭기에 의해 수신된 신호들을 증폭시키는 단계,

- 레퍼런스 공진기를 포함하는 적어도 하나의 MEMS 또는 수정 발진기에 의해 발진 신호를 생성하는 단계,

- 증폭 및 수신된 신호들을 발진 신호와 혼합하여 중간 신호들을 생성하는 단계,

- 중간 신호들을 필터링하는 단계,

- 필터링된 중간 신호들의 스펙트럼을 분석하는 단계, 및

- MEMS 또는 수정 발진기에 커플링되고 대역 통과 필터의 출력에 커플링된 듀티 사이클 제어기에 의해 필터링된 중간 신호들의 스펙트럼 분석에 응답하여 발진 신호의 듀티 사이클을 변경하는 단계를 포함하고, 필터링된 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기로부터의 적어도 하나의 고조파 성분의 진폭을 최소화하기 위해 듀티 사이클은 발진 신호의 ON 시간들 및 OFF 시간들의 비에 의해 정의한다.

MEMS 또는 수정 발진기에 의해 생성된 발진 신호의 듀티 사이클의 변경에 의해, 중간 신호들에서 고조파 성분들의 분배는 대역 통과 필터의 관심 대역에서 선택된 고조파 성분의 기여를 효율적으로 억제하기 위한 쪽으로 변경될 수 있다.

일반적으로, 적어도 하나의 고조파 성분을 억제하는 방법은 전술된 신호 수신기에 의해 실행된다. 이에 관하여, 신호 수신기와 관련하여 전술된 바와 같은 임의의 특성들 및 이점들은 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기의 적어도 하나의 고조파 성분을 억제하고 그 반대로 하는 방법에 동일하게 적용한다.

추가의 실시형태에 따르면, 발진 신호의 듀티 사이클은 필터링된 중간 신호들에서 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기의 적어도 하나의 고조파 성분의 진폭을 최소화하도록 듀티 사이클 제어기에 의해 변경된다. 여기서, 듀티 사이클 제어기는 통상적으로, 필터링된 중간 신호들에서 또는 이 신호들의 선택된 고조파 성분을 최소화하기 위해 최적의 듀티 사이클을 발견 및 식별하도록 동작 가능한 제어 루프의 일부이다. 듀티 사이클 제어기는 많은 상이한 방식들로 구현될 수도 있고 동작 가능할 수도 있다.

추가의 실시형태에서, 발진 신호의 듀티 사이클은 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기의 선택된 고조파 성분의 진폭이 필터링된 중간 신호들에서 최소값에 도달할 때까지 미리정의된 별개의 단계들로 감소 또는 증가된다. 관심있는 고조파 성분이 미리결정되거나 신호 수신기의 각종 설정들에 의해 선택될 수 있다. 억제될 고조파 성분의 선택은 선택된 대역 및 대역 통과 필터의 대역폭에 기초할 수도 있다.

통상적으로, 대역 통과 필터의 대역 안에 있는 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기의 단일이 아니라 모든 고조파 성분들은 전술된 방법에 의해 억제된다. 적어도 하나의 선택된 고조파 성분 또는 여러 선택된 고조파 성분들의 최소 진폭을 찾기 위해, 듀티 사이클 제어기는 적어도 작지만 별개의 단계로 주어진 듀티 사이클을 디폴드마다 변경할 수도 있다. 그 후, 이 초기 듀티 사이클 변경의 효과는 필터링된 중간 신호들에서 모니터링된다. 선택된 고조파 성분의 진폭이 증가하면, 듀티 사이클 변경은 진행 단계에서 역전 (reverse) 될 것이다.

예를 들어, 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기의 선택된 고조파 성분의 진폭이 최소값에 도달할 때까지 듀티 사이클은 낮아지거나 증가될 수도 있다. 최적의 듀티 사이클은 표준화된 디지털 신호 프로세싱 유닛들을 사용하는 규칙 루프를 구현함으로써 획득될 수 있다.

추가의 실시형태에 따르면, 필터링된 중간 신호들의 고조파 성분의 진폭은 측정되어 적어도 일시적으로 메모리에 저장된다. 메모리는 통상적으로, 듀티 사이클 제어기에 위치된다. 듀티 사이클 제어기가 클록되기 때문에, 메모리는 후속의 클록 시간들에서 획득되는 적어도 하나 또는 몇몇 연속적으로 측정된 진폭들을 저장하도록 적응된 시프트 레지스터를 포함할 수도 있다. 메모리를 사용함으로써, 선택된 고조파 성분의 실제로 측정된 진폭은 이전에 저장된 진폭과 비교될 수도 있다.

그러면, 이 비교는 선택된 고조파 성분의 진폭을 감소시키는 방식으로 듀티 사이클이 미리 변경되었는지 아닌지 여부를 나타낸다. 비교가, 고조파 성분의 진폭이 감소한다는 것을 나타내면, 듀티 사이클은 최소값이 도달될 때까지 동일한 방향으로 변경될 것이다. 비교가, 고조파 성분의 진폭이 증가한다는 것을 나타내면, 듀티 사이클 변경의 방향은 변하거나 역전될 것이다.

이 방식에서 그리고 추가의 실시형태에 따르면, 발진 신호의 듀티 사이클은 필터링된 중간 신호들에서의 고조파 성분의 이전에 저장된 진폭과 실제로 측정된 진폭 간의 비교에 따라 감소 또는 증가된다.

다른 실시형태에 따르면, 발진 신호의 듀티 사이클은, 안테나가 신호 수신기에 의해 추가로 프로세싱될 전자기 신호들을 수신하는 때에 일정하게 유지된다. 이 방식에서, 듀티 사이클 제어기는 발진 신호의 듀티 사이클 변경 때문일 수도 있는 신호 수신기의 신호 프로세싱의 임의의 섭동을 방지하고 에너지를 절약하기 위해 적어도 일시적으로 비활성화될 수도 있다.

다음에서, 본 발명의 각종 실시형태들은 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 종래 기술에 알려져 있는 종래의 신호 수신기를 나타낸다.
도 2 는 본 발명에 따른 신호 수신기의 개략적 블록도를 나타낸다.
도 3 은 신호 수신기의 MEMS 또는 수정 발진기의 적어도 하나의 고조파 성분을 억제하기 위해 도 2 에 따른 신호 수신기에 의해 실행 가능한 방법의 플로우차트를 나타낸다.

도 2 는 본 발명에 따른 신호 수신기 (10) 의 개략적 블록도를 나타낸다. 통상적으로 무선-주파수 신호들을 수신하도록 구현된 신호 수신기 (10) 는 예를 들어 대략 2.4 GHz 일 수도 있는 캐리어 주파수에서 동작할 수도 있는 안테나 (12) 를 포함한다. 안테나 (12) 에 의해 수신된 신호들은 저잡음 증폭기 (LNA, 14) 에서 증폭된다. 증폭된 신호들은 주파수 변환, 특히 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 에 의해 제공되는 발진 신호 (50) 를 통해 믹서 (16) 에서 하향 변환된다. 중간 신호들 (40) 중 관심 대역 (41) 이 신호 수신기 (10) 에서 추가의 프로세싱을 위해 선택될 수 있는 방식에 의해, 믹서 (16) 의 출력은 대역 통과 필터 (18) 의 입력과 커플링된다.

MEMS 또는 수정 발진기 (20) 는 레퍼런스 공진기 (22) 에 록킹되는 신호 생성기 (24) 를 포함한다. 레퍼런스 공진기 (22) 는 MEMS 공진기일 수도 있거나 신호 생성기 (24) 에 의해 통상적으로 수 MHz, 예를 들어 26 MHz 의 범위에서의 일정하고 다소 안정적인 레퍼런스 주파수를 제공하기 위해 쿼츠 결정 등의 공진기들에 의해 구현될 수도 있다. 신호 생성기 (24) 는 일반적으로 사인파를 갖는 신호를 생성하도록 동작 가능하다. 상기 신호 생성기 (24) 는 또한, 이후에 설명되는 바와 같이 듀티-사이클 모디파이어 (modifier)(26) 에 접속되고, 모디파이어는 신호 생성기 (24) 로부터의 신호에 기초하여 예를 들어 ON 시간들 (51) 및 OFF 시간들 (52) 의 교번 시퀀스를 피처링하는 장방형파를 갖는 발진 신호 (50) 를 생성한다. ON 시간들 (51) 및 OFF 시간들 (52) 의 길이의 관계는 발진 신호 (50) 의 듀티-사이클을 결정한다. 또한, 수정 또는 MEMS 발진기 (20) 는 듀티-사이클 멀티플라이어 (26) 와 믹서 (16) 사이에 도 2 에는 도시되지 않은 PLL 유닛을 포함하여, 보다 높은 주파수를 갖는 발진 신호를 믹서에 공급할 수 있다.

통상적으로, 발진 신호 (50) 의 주파수의 고조파들은 발진 신호 (50) 의 파형 및 듀티-사이클에 강하게 의존한다. 따라서, 필터링된 중간 신호들 (40) 의 선택된 대역 (41) 이 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터의 주파수 중 적어도 하나의 고조파 성분과 동시에 일어나면, 각각의 컴포넌트 (42) 는 필터링된 중간 신호들 (40) 의 관심 대역 (41) 에서 섭동으로서 나타날 것이다.

필터링된 중간 신호들 (40) 에서 레퍼런스 공진기를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기로부터 주파수의 선택된 고조파 성분들의 기여 및 분배를 억제하기 위해, 수신기 (10) 는 대역 통과 필터 (18) 의 출력 (19) 과 커플링되는 듀티 사이클 제어기 (30) 를 더 포함한다. 듀티 사이클 제어기 (30) 는 필터링된 중간 신호들 (40) 의 스펙트럼을 측정 및 분석하도록 동작 가능하다. 듀티 사이클 제어기 (30) 는 특히, 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터 주파수의 선택된 고조파 성분들 (42) 의 진폭 또는 크기를 결정 및 측정하도록 적응된다.

이 듀티 사이클 제어기 (30) 는 필터링된 중간 신호들 (40) 의 선택된 고조파 성분들 (42) 의 크기 또는 진폭을 결정 및 측정하기 위해 측정 유닛 (32) 을 포함한다. 이 측정에 따라, 듀티 사이클 제어기 (30) 의 제어 유닛 (34) 은 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터 도출된 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클을 변경하도록 동작 가능하다. 이를 위해서, 듀티 사이클 제어기 (30) 의 제어 유닛 (34) 은 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 에서 구현되고 신호 생성기 (24) 로부터 신호를 수신하는 듀티 사이클 모디파이어 (26) 와 커플링 또는 상호접속된다.

제어 유닛 (34) 으로부터 각각의 듀티 사이클 변경 신호를 수신 시에, 듀티 사이클 모디파이어 (26) 는 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클을 변경하도록 동작 가능하다. 듀티 사이클의 변경은 별개의 단계들로 행해질 수도 있다. 예를 들어, 발진 신호 (50) 의 주어진 또는 디폴트 듀티 사이클은 별개의 단계에 의해 증가될 수도 있다. 그 후, 그리고 다음 단계에서 듀티 사이클 제어기 (30), 특히 그 측정 유닛 (32) 은 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 선택된 고조파 성분 (42) 의 진폭 또는 크기에서의 임의의 변화들을 모니터링하도록 동작 가능하다.

고조파 성분 (42) 의 크기 또는 진폭이 감소하면, 듀티 사이클은 고조파 성분 (42) 의 진폭 또는 크기의 최소값이 도달될 때까지 동일한 방향에서 추가로 변경될 것이다. 듀티 사이클의 초기 증가가 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 고조파 성분 (42) 의 크기 또는 진폭의 증가를 초래하는 경우에서, 듀티 사이클은 필터링된 중간 신호들 (40) 의 고조파 성분 (42) 의 크기 또는 진폭의 최소값이 도달될 때까지 진행 단계 및 결국 연속적인 단계들로 감소될 것이다.

필터링된 중간 신호들 (40) 의 고조파 컴포넌트 (42) 의 실제로 측정된 크기 또는 진폭과 이전에 존재하는 크기 또는 진폭 간의 비교를 행하기 위해, 듀티 사이클 제어기 (30) 는 메모리 (36) 를 포함한다. 메모리 (36) 는 각종 상이한 방식들로 구현될 수도 있다. 메모리는 필터링된 중간 신호들 (40) 의 선택된 고조파 성분들 (42) 의 최종적으로 및 실제 여러 개의 이전에 측정된 진폭들 또는 크기들을 일시적으로 저장하는 것을 허용하는 시프트 레지스터를 포함할 수도 있다. 메모리 (36) 는 따라서, 실제 또는 이전의 듀티 사이클 변경이 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 선택된 고조파 성분 (42) 의 추가의 억제 및 감축을 초래했는지 여부를 결정하기 위해 이전에 저장된 고조파 성분들과 실제로 측정된 고조파 성분들 (42) 간의 비교를 행하는 것을 허용한다.

이 방식에서, 듀티 사이클 제어기 (30), MEMS 또는 수정 발진기 (20), 믹서 (16) 및 대역 통과 필터 (18) 는 규칙 루프를 형성한다. 그것과 별도로, 필터링된 중간 신호들 (40) 의 고조파 성분들 (42) 을 억제하기 위한 다른 제어 스킴들이 구현될 수도 있다는 것이 예측된다. 일반적으로, 메모리 (36) 는 룩업 테이블을 포함 및 제공하고, 이 방식에 의해 필터링된 중간 신호들 (40) 의 고조파 성분 (42) 의 크기 또는 다른 특징들의 실제 및 양적인 측정에 응답하여 미리정의된 듀티 사이클들이 선택될 수도 있다는 것이 예측된다.

도 3 의 플로우차트에서, 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 고조파 성분들 (42) 을 억제하는 방법이 예시적으로 도시된다. 제 1 단계 (100) 에서, 적어도 하나의 선택된 스펙트럼 성분, 즉 필터링된 중간 신호들 (40) 의 관심 대역 (41) 과 동시에 일어나는 단일 또는 여러 개의 고조파 성분들 (42) 은 통상적으로 듀티 사이클 제어기 (30) 의 측정 유닛 (32) 에 의해 실제로 측정 및 분석된다. 크기들, 즉 실제로 측정 및 분석된 스펙트럼 성분들 (42) 의 크기들은 그 후, 연속적인 단계 102 에서 메모리 (36) 에 저장된다. 그 후, 단계 104 에서, 수정 발진기 (20) 에 의해 생성된 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클은 통상적으로 미리정의된 방식 및/또는 별개의 단계로 변경된다.

그 후, 단계 106 에서 스펙트럼 성분들, 즉 필터링된 중간 신호들 (40) 의 선택된 고조파 성분들 (42) 의 크기 또는 진폭이 다시 측정된다. 측정된 진폭 또는 크기는 그 후, 후속의 단계 108 에서 메모리 (36) 에 반복적으로 저장된다. 그 후, 실제로 저장된 진폭 또는 크기는 각각의 스펙트럼 성분들의 여러 개의 이전에 저장된 진폭들 또는 크기들과, 즉 필터링된 중간 신호들 (40) 의 이전에 측정된 고조파 성분들 (42) 과 비교된다.

단계 110 에서 행해진 이 비교 후에, 방법은 단계 104 로 백 점프하여 다시 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클을 변경한다. 이 변경은 비교의 출력에 의존한다. 이 비교가, 선택된 고조파 성분 (42) 의 억제가 개선되었다는 것을 드러내는 경우, 듀티 사이클은 이전과 동일한 방식으로 변할 것이다. 선택된 고조파 성분 (42) 의 억제가 더 악화된 경우, 듀티 사이클은 반대의 센스로 변화 및 변경될 것이다.

구체적으로 예시되지 않더라도, 방법은 특히 안테나 (12) 가 실제로 신호 수신기 (10) 에 의해 추가로 프로세싱될 전자기 신호들을 수신하는 시간들에서 특히 듀티 사이클 변경을 비활성화하도록 동작 가능하다. 따라서, 신호 수신기가 스탠바이 모드에 있는 경우 또는 신호 수신기가 실질적으로 유휴상태에 있는 경우의 시간들에서 오직 및 오로지 전술된 바와 같은 듀티 사이클 변경 절차를 실행하도록 의도된다.

또한, MEMS 또는 수정 발진기 (20) 의 각종 컴포넌트들 및 듀티 사이클 제어기 (30) 의 각종 컴포넌트들의 예시는 단지, 듀티 사이클 제어기 및 MEMS 또는 수정 발진기의 동작성 및 기능성을 반영하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 듀티 사이클 제어기의 측정 유닛 (32), 제어 유닛 (34) 및 메모리 (36) 는 단일 및 공통의 집적 회로에서 구현될 수도 있다. 또한, MEMS 또는 수정 발진기 (20) 의 내부 구조에 대해 동일하게 유효할 수도 있다.

Claims

신호 수신기 (10) 로서,
전자기 신호들을 수신하기 위한 안테나 (12),
상기 안테나 (12) 에 의해 수신된 신호들을 증폭시키기 위한 적어도 하나의 저잡음 증폭기 (14),
미리정의된 듀티 사이클로 발진 신호 (50) 를 생성하도록 레퍼런스 공진기 (22) 를 포함하는 적어도 하나의 MEMS 또는 수정 발진기 (20),
증폭 및 수신된 상기 신호들을 상기 발진 신호 (50) 와 혼합하여 중간 신호들 (40) 을 생성하는 믹서 (16),
상기 중간 신호들 (40) 을 필터링하기 위한 대역 통과 필터 (18), 및
상기 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 에 커플링되고 상기 대역 통과 필터 (18) 의 출력 (19) 에 커플링되어, 필터링된 상기 중간 신호들 (40) 의 스펙트럼을 분석하고 상기 필터링된 중간 신호들 (40) 의 상기 스펙트럼 분석에 응답하여 상기 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클을 변경하는 듀티 사이클 제어기 (30) 를 포함하고,
상기 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 상기 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 상기 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터의 적어도 하나의 고조파 성분 (42) 의 진폭을 최소화하기 위해 상기 듀티 사이클은 상기 발진 신호의 ON 시간들 및 OFF 시간들의 비에 의해 정의되는, 신호 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어기 (30) 는 상기 필터링된 중간 신호들 (40) 의 선택된 고조파 성분 (42) 의 크기를 측정하기 위한 측정 유닛 (32) 을 포함하는, 신호 수신기.
제 2 항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어기 (30) 는 상기 측정 유닛 (32) 에 커플링되고 상기 선택된 고조파 성분 (42) 의 측정된 크기에 응답하여 듀티 사이클 변경 신호를 생성하도록 동작 가능한 제어 유닛 (34) 을 포함하는, 신호 수신기.
제 3 항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어기 (30) 에 커플링되거나 상기 듀티 사이클 제어기 (30) 안에 통합된 듀티 사이클 모디파이어 (modifier, 26) 를 더 포함하고,
상기 듀티 사이클 모디파이어 (26) 는 상기 제어 유닛 (34) 으로부터 획득된 상기 듀티 사이클 변경 신호에 응답하여 상기 발진 신호 (50) 의 듀타 사이클을 증가 또는 감소시키도록 동작 가능한, 신호 수신기.
제 3 항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어기 (30) 는 상기 고조파 성분 (42) 의 측정된 크기를 적어도 일시적으로 저장하기 위한 메모리 (36) 를 포함하는, 신호 수신기.
제 5 항에 있어서,
상기 제어 유닛 (34) 은 실제로 측정된 고조파 성분 (42) 의 크기를 이전에 저장된 고조파 성분 (42) 의 크기와 비교하여 상기 듀티 사이클 변경 신호를 생성하도록 동작 가능한, 신호 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어기 (30) 는, 상기 안테나 (12) 가 전자기 신호들을 수신하는 경우 적어도 일시적으로 비활성화 가능한, 신호 수신기.
제 1 항에 기재된 신호 수신기 (10) 의 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터의 적어도 하나의 고조파 성분 (42) 을 억제하는 방법으로서,
안테나 (12) 에 의해 전자기 신호들을 수신하는 단계,
적어도 하나의 저잡음 증폭기 (14) 에 의해 수신된 상기 신호들을 증폭시키는 단계,
레퍼런스 공진기 (22) 를 포함하는 적어도 하나의 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 에 의해 발진 신호 (50) 를 생성하는 단계,
증폭 및 수신된 상기 신호들을 상기 발진 신호 (50) 와 혼합하여 중간 신호들 (40) 을 생성하는 단계,
대역 통과 필터 (18) 에 의해 상기 중간 신호들 (40) 을 필터링하는 단계,
필터링된 상기 중간 신호들 (40) 의 스펙트럼을 분석하는 단계, 및
상기 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 에 커플링되고 상기 대역 통과 필터 (18) 의 출력 (19) 에 커플링된 듀티 사이클 제어기 (30) 에 의해 상기 필터링된 중간 신호들 (40) 의 스펙트럼 분석에 응답하여 상기 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클을 변경하는 단계를 포함하고,
상기 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 상기 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 상기 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터의 적어도 하나의 고조파 성분 (42) 의 진폭을 최소화하기 위해, 상기 듀티 사이클은 상기 발진 신호의 ON 시간들 및 OFF 시간들의 비에 의해 정의되는, 고조파 성분을 억제하는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 레퍼런스 공진기 (22) 를 갖는 상기 MEMS 또는 수정 발진기 (20) 로부터 선택된 고조파 성분 (42) 의 진폭이 상기 필터링된 중간 신호들 (40) 에서 최소값에 도달할 때까지, 상기 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클은 미리정의된 별개의 단계들로 감소 또는 증가되는, 고조파 성분을 억제하는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 필터링된 중간 신호 (40) 에서의 상기 고조파 성분 (42) 의 진폭이 측정되어 적어도 일시적으로 메모리 (36) 에 저장되는, 고조파 성분을 억제하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클은 상기 필터링된 중간 신호들 (40) 에서의 상기 고조파 성분 (42) 의 실제로 측정된 진폭 (42) 과 이전에 저장된 진폭 (42) 간의 비교에 의존하여 감소 또는 증가되는, 고조파 성분을 억제하는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 발진 신호 (50) 의 듀티 사이클은 상기 안테나 (12) 가 전자기 신호들을 수신하는 때에 일정하게 유지되는, 고조파 성분을 억제하는 방법.