KR20150113544A - Gps 신호를 이용하여 무선 주파수를 조절할 수 있는 단말기 - Google Patents

Gps 신호를 이용하여 무선 주파수를 조절할 수 있는 단말기 Download PDF

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KR20150113544A
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 단말기는 제1주파수를 갖는 신호를 생성하는 신호 발생기와, GPS 위성 신호에 기초하여 생성된 기준 주기 신호의 한 주기 동안 상기 제1주파수를 계산하고, 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 주파수 차이를 계산하고, 계산된 주파수 차이에 상응하는 조절 코드를 생성하는 조절 코드 생성 회로와, 상기 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 갖는 무선 신호를 생성하는 무선 신호 생성기를 포함하고, 상기 무선 신호 생성기는 상기 조절 코드를 이용하여 상기 제2주파수를 조절한다.

Description

GPS 신호를 이용하여 무선 주파수를 조절할 수 있는 단말기{WIRELESS TERMINAL CAPABLE OF CALIBRATING WIRELESS FREQUENCY USING GPS SIGNAL}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 선박용 무선 단말기에 관한 것으로, 특히 GPS 위성 신호를 이용하여 무선 통신을 위한 주파수를 자동으로 조절할 수 있는 선박용 무선 단말기에 관한 것이다.
온도 보상형 수정 발진기(temperature compensated crystal oscilator)는 수정 발진기에서 온도 변화로 인해 유발되는 주파수 변화를 제어하는 장치이다.
온도 보상형 수정 발진기는 온도 변화에 따른 주파수 변화에 대한 보상을 통해 사용 온도 범위 내에서 일정한 주파수 안정도를 유지하도록 구성된 수정 발진기의 일 예이다. 온도 보상형 수정 발진기는 주요 정밀 계측기, 방송 통신기, 무전기, 교환기, 선박 통신기, 또는 항공 통신기 등에 사용될 수 있다.
전압 제어 온도 보상형 수정 발진기(voltage controlled temperature compensated crystal oscilator)는 전압을 가변시킴에 따라 주파수 조정이 가능하고 온도 보상까지도 가능한 수정 발진기로서, GPS 시스템, DMB 셋탑 박스 등의 가전제품 또는 휴대폰 등의 이동 통신용 단말기 제품에 이르기까지 주파수와 관련된 거의 모든 전자 제품에 적용되어 특정한 고정 주파수를 발진시키는 부품이다.
선박에 설치된 선박용 무선 단말기는 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기를 포함할 수 있고, 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기는 주파수 안정도를 유지하여 무선 통신을 위한 특정한 주파수를 발진시키기 위해 사용된다.
선박용 무선 단말기는 원활한 무선 통신을 위해 안정된 주파수를 유지해야 하나, 선박의 충격, 진동, 또는 사용 기간 등의 이유로 주파수 틀림 현상이 발생할 수 있다. 또한, 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기의 주파수가 변함에 따라 상기 온도 보상형 수정 발진기 또는 상기 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기를 사용하는 선박용 무선 단말기에서 무선 통신 장애가 발생할 수 있다. 무선 통신 장애가 발생하면 선박에서 발생한 긴급한 상황을 외부로 알릴 수 없는 문제가 생길 수 있다.
1. 공개특허공보 : 출원번호 10-2008-7018675 (공개일자:2008년 09월 03일) 2. 공개특허공보 : 출원번호 10-2006-0136877 (공개일자:2008년 07월 03일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, GPS 위성 신호를 이용하여 신호 발생기의 현재 주파수를 계산하고, 계산된 현재 주파수와 기준 주파수의 비교 결과에 따라 상기 현재 주파수를 이용하여 생성되고 무선 통신을 위한 주파수를 자동으로 조절할 수 있는 무선 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 단말기는 제1주파수를 갖는 신호를 생성하는 신호 발생기와, GPS(global positioning system) 위성 신호에 기초하여 생성된 기준 주기 신호의 한 주기 동안 상기 제1주파수를 계산하고, 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 주파수 차이를 계산하고, 계산된 주파수 차이에 상응하는 조절 코드를 생성하는 조절 코드 생성 회로와, 상기 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 갖는 무선 신호를 생성하는 무선 신호 생성기를 포함하고, 상기 무선 신호 생성기는 상기 조절 코드를 이용하여 상기 제2주파수를 조절한다.
상기 신호 발생기는 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기일 수 있다.
상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 클 때, 상기 조절 코드 생성 회로는 상기 제2주파수를 감소시키기 위한 상기 조절 코드를 생성한다.
상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 작을 때, 상기 조절 코드 생성 회로는 상기 제2주파수를 증가시키기 위한 상기 조절 코드를 생성한다.
상기 조절된 제2주파수는 897MHz일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 단말기는 제1주파수를 갖는 신호를 생성하는 신호 발생기와, GPS 위성 신호에 기초하여 생성된 기준 주기 신호의 한 주기 동안 상기 제1주파수를 계산하고, 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 주파수 차이를 계산하고, 계산된 주파수 차이에 따라 PWM 듀티비를 조절하고 조절된 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호를 출력하는 PWM 컨트롤러와, 상기 듀티비 지시 신호를 이용하여, 출력될 DC 전압을 조절하는 적분 회로와, 조절된 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 갖는 무선 신호를 생성하는 무선 신호 생성기를 포함하고, 상기 신호 발생기는 조절된 DC 전압을 이용하여 상기 제1주파수를 조절하고 상기 조절된 제1주파수를 상기 무선 신호 생성기로 출력한다.
상기 신호 발생기는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기일 수 있다.
상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 클 때, 상기 PWM 컨트롤러는 상기 제1주파수를 감소시키기 위해 상기 PWM 듀티비를 감소시킨다.
상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 작을 때, 상기 PWM 컨트롤러는 상기 제1주파수를 증가시키기 위해 상기 PWM 듀티비를 증가시킨다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말기는 GPS 위성 신호를 이용하여 신호 발생기로부터 출력된 현재 주파수를 계산하고, 계산된 현재 주파수와 기준 주파수의 차이에 따라 상기 현재 주파수를 이용하여 생성되고 무선 통신을 위한 주파수를 자동으로 일정하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 상기 무선 단말기는 무선 통신을 위한 주파수의 변화로 인하여 발생할 수 있는 무선 통신의 장애를 해결할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 단말기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 단말기의 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 단말기의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4는 도 1에 도시된 무선 단말기가 계산된 제1주파수와 기준 주파수를 비교하여 조절 코드를 생성하는 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 도 2에 도시된 무선 단말기의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6은 도 2에 도시된 무선 단말기가 계산된 제1주파수와 기준 주파수를 비교하여 PWM 듀티비를 조절하는 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 작동, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 작동, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 설명된 무선 단말기(10A 또는 10B)는 일정하게 조절된 제2주파수를 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있는 무선 통신 장치를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 구체적인 숫자는 설명의 편의를 위해 예시된 것으로서 본 발명의 기술적 사상이 상기 구체적인 숫자에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 단말기의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 단말기(10A)는 신호 발생기(100), 조절 코드 생성 회로(200), GPS 모듈(global positioning system module; 300), 무선 신호 생성기 (400), 및 안테나(ANT)를 포함할 수 있다.
무선 단말기(10A)는 선박에 장착될 수 있는 선박용 무선 단말기를 의미할 수 있고, 상기 선박은 입출항 관리가 필요한 어선일 수 있다. 그러나, 무선 단말기(10A)는 선박 이외의 단말기에도 장착될 수 있다.
예컨대, 입출항 영역에 존재하는 선박은 무선 단말기(10A)의 안테나(ANT)로부터 출력된 조절된 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 이용하여 상기 입출항 영역을 관리하는 선박 입출항 관리처와 무선 통신을 할 수 있다.
무선 단말기(10A)는 신호 발생기(100 또는 100-1)로부터 출력된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)와 조절 코드 생성 회로(200)로부터 출력된 조절 코드(CS)를 이용하여, 항상 일정한 제2주파수(예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성할 수 있다. 조절 코드(CS)는 복수의 비트들을 포함할 수 있다.
신호 발생기(100)는 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 생성할 수 있다. 실시 예에 따라, 신호 발생기(100)는 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기로 구현될 수 있다.
온도 보상형 수정 발진기는 온도에 따라 변하는 주파수 특성을 보상하고, 보상의 결과에 따라 안정된 주파수를 갖는 신호를 출력하는 수정 발진기를 의미할 수 있다. 또한, 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기는 상기 온도 보상형 수정 발진기의 수정 진동자의 주파수를 조절할 수 있는 기능을 추가한 것으로서, 외부로부터 공급된 전압에 따라 상기 주파수를 조절할 수 있는 수정 발진기를 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정발진기로 구현된 신호 발생기(100)로부터 출력된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)가 아날로그 신호일 때, 상기 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환되고 상기 디지털 신호는 조절 코드 생성 회로(200)로 전송될 수 있다. 따라서, 신호 발생기(100)와 조절 코드 생성 회로(200) 사이에는 아날로그-디지털 변환기가 구현될 수 있다.
조절 코드 생성 회로(200)는 신호 발생기(100)로부터 출력된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)와 기준 주기 신호(GS)를 수신하고, 기준 주기 신호(GS)를 이용하여 상기 제1주파수를 계산하고, 계산의 결과에 따라 무선 신호(WS2)의 제2주파수를 조절할 수 있는 조절 코드(CS)를 무선 신호 생성기(400)로 전송할 수 있다.
조절 코드 생성 회로(200)는 GPS 모듈(300)로부터 출력된 기준 주기 신호 (GS)를 수신하고, 기준 주기 신호(GS)의 한 주기 동안 신호(WS1)의 제1주파수를 계산하고, 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 차이를 계산하고, 계산된 차이에 상응하는 조절 코드(CS)를 생성할 수 있다.
예컨대, 조절 코드 생성 회로(200)는 GPS 모듈(300)로부터 출력된 기준 주기 신호(GS)를 수신하고, 기준 주기 신호(GS)의 한 주기(예컨대, 1초) 동안의 제1주파수를 계산할 수 있다. 예컨대, 조절 코드 생성 회로(200)는 CPU(central processing unit)로 구현될 수 있다.
GPS 모듈(300)은 GPS 위성들로부터 출력된 GPS 위성 신호들로부터 기준 주기 신호(GS)를 생성하고, 기준 주기 신호(GS)를 조절 코드 생성 회로(200)로 전송하는 GPS 수신기를 의미할 수 있다.
예컨대, 각 GPS 위성으로부터 출력된 GPS 위성 신호는 L1 CARRIER 1575.42MHz, C/A CODE 1.023MHz, NAV/SYSTEM DATA 50Hz, P-CODE 10.23MHz, 및 L2 CARRIER 1227.6MHz을 포함할 수 있다. 따라서, GPS 모듈(300)은 상기 GPS 위성 신호에 포함된 복수의 신호들 중에서 적어도 하나를 이용하여 일정한 주기(예컨대, 1초)를 갖는 기준 주기 신호(GS)를 생성할 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 기준 주파수(또는 이상적인 제1주파수)는 30Mhz라고 가정하고, 상기 기준 주파수가 30Mhz일 때 897MHz의 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력한다고 가정한다.
예컨대, 제1주파수가 30Mhz보다 낮은 때, 무선 신호 생성기(400)는 상기 제1주파수를 갖는 신호(WS1)에 응답하여 897MHz보다 낮은 제2주파수를 갖는 무선 신호 (WS2)를 출력할 수 있다. 그러나, 제1주파수가 30Mhz보다 높을 때, 무선 신호 생성기(400)는 상기 제1주파수를 갖는 신호(WS1)에 응답하여 897MHz보다 높은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다.
각 신호 발생기(100 또는 100-1)가 이상적일 때, 신호 발생기(100)는 제1주파수(예컨대, 30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 출력할 수 있다. 그러나, 실제 신호 발생기(100 또는 100-1)는 주변 환경에 따라 상기 제1주파수보다 낮거나 높은 주파수를 갖는 신호(WS1)를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 주변 환경은 신호 발생기(100 또는 100-1)의 제조 공정의 변화, 신호 발생기(100 또는 100-1)의 작동 전압의 변화, 신호 발생기(100 또는 100-1)의 온도의 변화, 무선 단말기(10A 또는 10B)에 대한 충격, 무선 단말기(10A 또는 10B)가 장착된 배의 진동, 및/또는 무선 단말기(10A 또는 10B)의 사용 시간 등을 포함할 수 있다.
조절 코드 생성 회로(200)는 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 차이를 계산하여, 계산의 결과에 따라 무선 신호(WS2)의 제2주파수를 조절하기 위한 조절 코드 (CS)를 생성할 수 있다.
예컨대, 기준 주파수가 30MHz이고, 무선 신호(WS2)의 제2주파수가 897MHz이고, GPS 위성 신호에 기초하여 생성된 기준 주기 신호(GS)의 한 주기(예컨대, 1초) 동안 계산된 제1주파수(예컨대, 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기로부터 출력된 신호(WS1)의 주파수)가 30,000,010Hz일 때, 계산된 제1주파수는 상기 기준 주파수보다 10Hz높다.
예컨대, 제1주파수와 기준 주파수의 차이는 수학식 1을 이용하여 PPM(parts per million) 단위로 결정될 수 있다.
[수학식 1]
PPM=
Figure pat00001
여기서, CF1은 조절 코드 생성 회로(200)에 의해 일정 주기 동안 계산된 제1주파수이고, REF는 기준 주파수이다.
수학식 1을 이용하여 계산한 결과, 제1주파수(예컨대, 신호 발생기(100)에 의해 출력된 신호(WS1)의 제1주파수)는 기준 주파수보다 0.33PPM높다.
따라서, 무선 신호 생성기(400)는 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)보다 0.33PPM 높은 제2주파수(예컨대, 897,000,296)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력하므로, 조절 코드 생성 회로(200)는 제2주파수(예컨대, 897,000,296)를 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)로 감소시키기 위해 조절 코드(CS)를 생성하고, 조절 코드 (CS)를 무선 신호 생성기(400)로 출력한다.
그러나, 제1주파수(예컨대, 신호 발생기(100)에 의해 출력된 신호(WS1)의 제1주파수)는 기준 주파수보다 0.33PPM낮을 때, 무선 신호 생성기 (400)는 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)보다 0.33PPM 낮은 제2주파수(예컨대, 896,999,704)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력하므로, 조절 코드 생성 회로(200)는 제2주파수(예컨대, 896,999,704)를 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)로 증가시키기 위해 조절 코드 (CS)를 생성하고, 조절 코드(CS)를 무선 신호 생성기(400)로 출력한다.
상술한 예들은 조절 코드 생성 회로(200)의 작동을 예시적으로 설명하기 위한 것으로서, 조절 코드 생성 회로(200)가 조절 코드(CS)를 생성하는 방법이 상기의 예들에 한정되는 것은 아니다.
무선 신호 생성기(400)는 신호 발생기(100)로부터 출력된 신호(WS1)의 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성할 수 있다. 즉, 무선 신호(WS2)의 제2주파수는 신호 발생기(100)로부터 출력된 신호(WS1)의 제1주파수에 따라 결정될 수 있다. 상기 제1주파수가 변동되면 상기 제2주파수도 변동될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기술적 사상은 제1주파수가 상술한 주변 환경에 따라 변하더라도 제2주파수를 일정하게 자동으로 조절(calibrate)할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
즉, 무선 신호 생성기(400)는, 신호(WS1)의 제1주파수와 조절 코드(CS)를 이용하여, 제2주파수를 일정하게 자동으로 조절할 수 있다. 조절된 제2주파수가 무선 통신을 위한 출력 주파수와 일치할 때, 무선 신호 생성기(400)는 조절된 제2주파수 (예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 이용하여 다른 무선 단말기와 무선 통신을 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1주파수가 30Mhz보다 낮은 때, 무선 신호 생성기(400)는 상기 제1주파수에 응답하여 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)보다 낮은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 생성기(400)는, 상기 제2주파수의 증가를 지시하는 조절 코드(CS)와 상기 제1주파수를 이용하여, 상기 제2주파수를 증가시켜 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다.
그러나, 제1주파수가 30Mhz보다 높을 때, 무선 신호 생성기(400)는 상기 제1주파수를 갖는 신호(WS1)에 응답하여 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)보다 높은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다. 이때 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 생성기(400)는, 상기 제2주파수의 감소를 지시하는 조절 코드(CS)와 상기 제1주파수를 이용하여, 상기 제2주파수를 감소시켜 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 단말기의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 단말기(10B)는 신호 발생기(100-1), PWM 컨트롤러 (pulse width modulation controller; 250), GPS 모듈(300), 적분 회로(350), 무선 신호 생성기(400-1), 및 안테나(ANT)를 포함할 수 있다.
신호 발생기(100-1)는 주변 환경에 따라 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 생성할 수 있다. 실시 예에 따라, 신호 발생기(100-1)는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기로 구현될 수 있다. 예컨대, 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기(100-1)는 적분 회로(350)로부터 공급된 DC 전압(DV)에 기초하여 제1주파수를 조절하고 조절된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 출력할 수 있다.
PWM 컨트롤러(250)는 신호 발생기(100-1)로부터 출력된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)와 기준 주기 신호(GS)에 기초하여 PWM 듀티비(duty ratio)를 결정하고, 결정된 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)를 적분 회로(350)로 전송할 수 있는 장치를 의미할 수 있다.
PWM 컨트롤러(250)는 GPS 위성 신호들을 이용하여 GPS 모듈(300)에 의해 생성된 기준 주기 신호(GS)의 한 주기 동안 제1주파수(F1)를 계산하고, 계산된 제1주파수(F1)와 기준 주파수(RF)의 주파수 차이(FD=F1-RF)를 계산하고, 계산된 주파수차이(FD)에 따라 PWM 듀티비를 조절하고, 조절된 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)를 생성할 수 있다.
예컨대, 계산된 제1주파수(F1)와 기준 주파수(RF)가 동일할 때에는 PWM 듀티비가 50%라고 가정한다. 또한, 주파수 차이(FD=F1-RF)가 양수일 때 PWM 듀티비는 50%부터 감소하고, 주파수 차이(FD=F1-RF)가 음수일 때 PWM 듀티비는 50%부터 증가한다고 가정한다.
또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 주파수 차이(FD=F1-RF)가 1MHz일 때 PWM 듀티비는 1%씩 조절되고, 1%씩 조절될 때마다 DC 전압(DV)이 1V씩 조절된다고 가정한다. 물론, 주파수 차이에 따라 변경되는 PWM 듀티비를 얼마로 설정하고 DC 전압(DV)을 얼마만큼 변경할지는 설계 사양에 따라 달라질 수는 있다.
PWM 컨트롤러(250)는 GPS 모듈(300)로부터 출력된 기준 주기 신호(GS)와 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 수신하고, 기준 주기 신호(GS)의 한 주기(예컨대, 1초) 동안 신호(WS1)의 제1주파수를 계산할 수 있다.
예컨대, 기준 주기 신호(GS)의 한 주기(예컨대, 1초) 동안 계산된 제1주파수 (F1)가 30MHz이고, PWM 컨트롤러(250)에 설정된 기준 주파수(RF)가 30MHz일 때, 주파수 차이(FD=F1-RF)는 '0(zero)'이므로, PWM 듀티비는 50%이고, 듀티비 지시 신호(PDS)는 50%의 PWM 듀티비를 나타낸다고 가정한다.
따라서, 듀티비 지시 신호(PDS)에 기초하여 적분 회로(350)로부터 출력된 DC 전압(DV)이 5V일 때, 신호 발생기(100-1)는 DC 전압(DV=5V)에 응답하여 제1주파수 (30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 출력하고, 무선 신호 생성기(400-1)는 제1주파수 (30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 이용하여 제2주파수(예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력한다고 가정한다.
적분 회로(350)는 듀티비 지시 신호(PDS)를 이용하여 DC 전압(DV)을 생성할 수 있다. 예컨대, 적분 회로(350)로부터 출력될 수 있는 DC 전압(DV)이 0V부터 10V까지 가변될 때, 적분 회로(350)는 50%의 PWM 듀티비를 나타내는 듀티비 지시 신호(PDS)에 응답하여 5V의 DC 전압(DV)을 출력할 수 있다. 예컨대, 적분 회로(350)는 가변될 수 있는 전압의 중간값을 디폴트 DC 전압(DV)으로 출력할 수 있다.
그러나, 주변 환경에 따라 신호 발생기(100-1)가 DC 전압(DV=5V)에 응답하여 30MHz를 갖는 제1주파수를 출력하지 않고 31MHz를 갖는 제1주파수를 출력할 때, 제2주파수는 원하는 주파수(예컨대, 897MHz)보다 높아진다. 따라서, 제1주파수는 조절되어야 한다.
즉, 주변 환경에 따라 신호 발생기(100-1)가 DC 전압(DV=5V)에 응답하여 제1주파수(예컨대, 31MHz)를 신호(WS1)를 출력할 때, 무선 신호 생성기(400-1)는 원하는 제2주파수보다 높은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력한다.
PWM 컨트롤러(250)는 기준 주기 신호(GS)의 한 주기(예컨대, 1초) 동안 제1주파수(F1=31MHz)를 계산하고, 제1주파수(F1=31MHz)와 기준 주파수(RF=30MHz)의 주파수 차이(FD=F1-RF)를 계산한다. 이때, 계산된 주파수 차이(FD=F1-RF)는 양수이다.
PWM 컨트롤러(250)는 계산된 주파수 차이(FD)에 따라 PWM 듀티비를 50%로부터 49%로 감소시키고, 49%의 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)를 생성하고, 생성된 듀티비 지시 신호(PDS)를 적분 회로(350)로 출력한다.
따라서 적분 회로(350)는 49%의 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호 (PDS)에 응답하여 4V의 DC 전압(DV)을 신호 발생기(100-1)로 출력한다.
상술한 가정에 따라 신호 발생기(100-1)는 조절된 DC 전압(DV=4V)에 응답하여 원하는 제1주파수(30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 출력하고, 무선 신호 생성기(400-1)는 제1주파수(30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 이용하여 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다.
즉, DC 전압(DV=5V)에 응답하여 31MHz의 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 생성하던 신호 발생기(100-1)는 조절된 DC 전압(DV=4V)에 응답하여 30MHz의 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 생성하고, 원하는 제2주파수보다 높은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성하던 무선 신호 생성기(400-1)는 조절된 제1주파수에 따라 원하는 주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성한다.
다른 예로서, 주변 환경에 따라 신호 발생기(100-1)가 DC 전압(DV=5V)에 응답하여 30MHz를 갖는 제1주파수를 출력하지 않고 29MHz를 갖는 제1주파수를 출력할 때, 제2주파수는 원하는 주파수(예컨대, 897MHz)보다 낮아진다. 따라서, 제1주파수는 조절되어야 한다.
신호 발생기(100-1)가 DC 전압(DV=5V)에 응답하여 제1주파수(예컨대, 29MHz)를 신호(WS1)를 출력할 때, 무선 신호 생성기(400-1)는 원하는 제2주파수보다 낮은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력한다.
PWM 컨트롤러(250)는 기준 주기 신호(GS)의 한 주기(예컨대, 1초) 동안 제1주파수(F1=29MHz)를 계산하고, 제1주파수(F1=29MHz)와 기준 주파수(RF=30MHz)의 주파수 차이(FD=F1-RF)를 계산한다. 이때, 계산된 차이(FD=F1-RF)는 음수이다.
PWM 컨트롤러(250)는 계산된 주파수 차이(FD)에 따라 PWM 듀티비를 50%로부터 51%로 증가시키고, 51%의 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)를 생성하고, 생성된 듀티비 지시 신호(PDS)를 적분 회로(350)로 출력한다.
적분 회로(350)는 51%의 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)에 응답하여 6V의 DC 전압(DV)을 신호 발생기(100-1)로 출력한다.
신호 발생기(100-1)는 조절된 DC 전압(DV=6V)에 응답하여 원하는 제1주파수 (30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 출력하고, 무선 신호 생성기(400-1)는 원하는 제1주파수(30MHz)를 갖는 신호(WS1)를 이용하여 원하는 제2주파수(예컨대, 897MHz)를 갖는 무선 신호(WS2)를 출력할 수 있다.
즉, DC 전압(DV=5V)에 응답하여 원하지 않는 29MHz의 제1주파수를 갖는 신호 (WS1)를 생성하던 신호 발생기(100-1)는 조절된 DC 전압(DV=6V)에 응답하여 원하는 30MHz의 제1주파수를 갖는 신호(WS1)를 생성하고, 원하는 제2주파수보다 낮은 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성하던 무선 신호 생성기(400-1)는 조절된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)에 응답하여 원하는 주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성한다.
상술한 바와 같이, 원하는 제1주파수보다 높을 제1주파수를 갖는 신호(WS1)가 생성되면, PWM 컨트롤러(250)의 PWM 듀티비는 감소하고, 적분 회로(350)는 감소된 DC 전압(DV)을 출력하고, 신호 발생기(100-1)는 감소된 DC 전압(DV)에 응답하여 제1주파수를 감소시킨다. 무선 신호 생성기(400-1)는 감소된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)에 응답하여 제2주파수를 감소시킨다.
그러나, 원하는 제1주파수보다 낮은 제1주파수를 갖는 신호(WS1)가 생성되면, PWM 컨트롤러(250)의 PWM 듀티비는 증가하고, 적분 회로(350)는 증가된 DC 전압(DV)을 출력하고, 신호 발생기(100-1)는 증가된 DC 전압(DV)에 응답하여 제1주파수를 증가시킨다. 무선 신호 생성기(400-1)는 증가된 제1주파수를 갖는 신호(WS1)에 응답하여 제2주파수를 증가시킨다.
상술한 과정이 반복적으로 수행됨에 따라 신호 발생기(100-1)로부터 출력되는 신호(WS1)의 제1주파수를 자동으로 조절되고, 이에 따라 무선 신호 생성기(400-1)로부터 출력되는 무선 신호(WS2)의 제2주파수도 자동으로 조절된다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 단말기의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 1과 도 3을 참조하면, 무선 단말기(10A)는 신호 발생기(100)에서 생성된 신호(WS1)의 제1주파수를 GPS 위성 신호를 이용하여 생성된 기준 주기 신호(GS)의 한 주기 동안 계산할 수 있다(S110).
무선 단말기(10A)는 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 차이를 계산하고 (S120), 계산된 주파수 차이에 상응하는 조절 코드(CS)를 생성할 수 있다(S130).
무선 단말기(10A)는, 신호(WS1)의 제1주파수와 조절 코드(CS)를 이용하여, 제2주파수를 조절할 수 있다(S140).
즉, 무선 단말기(10A)는 무선 통신을 위한 무선 출력 주파수와 제2주파수가 서로 일치하도록 상기 제2주파수를 조절하고, 조절된 제2주파수를 갖는 무선 신호 (WS2)를 이용하여 다른 무선 단말기와 무선 통신을 할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 무선 단말기가 계산된 제1주파수와 기준 주파수를 비교하여 조절 코드를 생성하는 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 조절 코드 생성 회로(200)는 계산된 제1주파수와 기준 주파수를 비교할 수 있다(S210). 비교의 결과, 계산된 제1주파수와 기준 주파수가 일치할 때(S220), 조절 코드 생성 회로(200)는 일치를 나타내는 조절 코드(CS)를 생성한다. 따라서 무선 신호 생성기(400)는 일치를 나타내는 조절 코드 (CS)에 응답하여 무선 신호(WS2)의 제2주파수를 유지한다(S225).
실시 예에 따라, 계산된 제1주파수가 기준 주파수보다 클 때, 조절 코드 생성 회로(200)는 현재의 제2주파수를 감소시키기 위한 조절 코드(CS)를 생성할 수 있다(S230).
무선 신호 생성기(400)는, 제1주파수와 감소를 나타내는 조절 코드(CS)에 응답하여, 현재의 제2주파수가 원하는 제2주파수가 될 때까지 상기 현재의 제2주파수를 감소시키다.
다른 실시 예에 따라, 계산된 제1주파수가 기준 주파수보다 작을 때, 조절 코드 생성 회로(200)는 현재의 제2주파수를 증가시키기 위한 조절 코드(CS)를 생성할 수 있다(S240).
무선 신호 생성기(400)는, 제1주파수와 증가를 나타내는 조절 코드(CS)에 응답하여, 현재의 제2주파수가 원하는 제2주파수가 될 때까지 상기 현재의 제2주파수를 증가시키다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 무선 단말기(10A)는 제1주파수와 조절 코드(CS)를 이용하여 현재의 제2주파수가 원하는 제2주파수가 될 때까지 상기 현재의 제2주파수를 자동으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 도 2에 도시된 무선 단말기의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 무선 단말기(10B)의 PWM 컨트롤러(250)는 신호 발생기(100-1)에서 생성된 신호(WS1)의 제1주파수를 기준 주기 신호(GS)의 한 주기 동안 계산할 수 있다(S310).
무선 단말기(10B)의 PWM 컨트롤러(250)는 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 차이를 계산하고(S320), 계산된 주파수 차이에 따라 PWM 듀티비를 계산하고, 계산된 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)를 적분 회로(350)로 출력할 수 있다(S330).
적분 회로(350)는 듀티비 지시 신호(PDS)를 이용하여 DC 전압(DV)을 조절하고(S340), 신호 발생기(100-1)는 조절된 DC 전압(DV)을 이용하여 제1주파수를 조절할 수 있다(S350).
무선 신호 생성기(400-1)는 조절된 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 조절하고 조절된 제2주파수를 갖는 무선 신호(WS2)를 생성할 수 있다(S360).
도 6은 도 2에 도시된 무선 단말기가 계산된 제1주파수와 기준 주파수를 비교하여 PWM 듀티비를 조절하는 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 2, 도 5, 및 도 6을 참조하면, PWM 컨트롤러(250)는 계산된 제1주파수와 기준 주파수를 비교할 수 있다(S410). 비교의 결과, 계산된 제1주파수와 기준 주파수가 일치할 때, PWM 컨트롤러(250)는 디폴트 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호(PDS)를 출력한다(S425). 따라서, 적분 회로(350)는 출력되는 DC 전압(DV)을 유지한다. 따라서, 신호 발생기(100-1)는 현재의 제1주파수를 유지하고, 무선 신호 생성기(400-1)는 현재의 제2주파수를 유지한다.
실시 예에 따라, 계산된 제1주파수가 기준 주파수보다 클 때, PWM 컨트롤러(250)는 현재의 제1주파수를 감소시키기 위해 PWM 듀티비를 감소시킬 수 있다 (S430). 따라서, 적분 회로(350)는 듀티비 지시 신호(PDS)에 응답하여 감소된 DC 전압(DV)을 출력하고, 신호 발생기(100-1)는 현재의 제1주파수를 감소시키고, 무선 신호 생성기(400-1)는 현재의 제2주파수를 감소시킨다.
다른 실시 예에 따라, 계산된 제1주파수가 기준 주파수보다 작을 때, PWM 컨트롤러(250)는 현재의 제1주파수를 증가시키기 위해 PWM 듀티비를 증가시킬 수 있다(S440). 따라서, 적분 회로(350)는 듀티비 지시 신호(PDS)에 응답하여 증가된 DC 전압(DV)을 출력하고, 신호 발생기(100-1)는 현재의 제1주파수를 증가시키고, 무선 신호 생성기(400-1)는 현재의 제2주파수를 증가시킨다.
무선 단말기(10A)에서, 조절 코드(CS)에 포함되는 비트의 수가 증가할수록 제2주파수는 미세하게 조절될 수 있다.
또한, 무선 단말기(10B)에서 DC 전압(DV)이 미세하게 조절되면 제1주파수가 미세하게 조절되고 이에 따라 제2주파수가 미세하게 조절될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10A, 10B; 무선 단말기
100, 100-1: 신호 발생기
200: 조절 코드 생성 회로
250: PWM 컨트롤러
300: GPS 모듈
350: 적분 회로
400 및 400-1: 무선 신호 생성기

Claims (9)

  1. 제1주파수를 갖는 신호를 생성하는 신호 발생기;
    GPS(global positioning system) 위성 신호에 기초하여 생성된 기준 주기 신호의 한 주기 동안 상기 제1주파수를 계산하고, 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 주파수 차이를 계산하고, 계산된 주파수 차이에 상응하는 조절 코드를 생성하는 조절 코드 생성 회로; 및
    상기 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 갖는 무선 신호를 생성하는 무선 신호 생성기를 포함하고,
    상기 무선 신호 생성기는 상기 조절 코드를 이용하여 상기 제2주파수를 조절하는 무선 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생기는 온도 보상형 수정 발진기 또는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기인 무선 단말기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 클 때, 상기 조절 코드 생성 회로는 상기 제2주파수를 감소시키기 위한 상기 조절 코드를 생성하는 무선 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 작을 때, 상기 조절 코드 생성 회로는 상기 제2주파수를 증가시키기 위한 상기 조절 코드를 생성하는 무선 단말기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조절된 제2주파수는 897MHz인 무선 단말기.
  6. 제1주파수를 갖는 신호를 생성하는 신호 발생기;
    GPS(global positioning system) 위성 신호에 기초하여 생성된 기준 주기 신호의 한 주기 동안 상기 제1주파수를 계산하고, 계산된 제1주파수와 기준 주파수의 주파수 차이를 계산하고, 계산된 주파수 차이에 따라 PWM 듀티비(pulse width modulation duty ratio)를 조절하고 조절된 PWM 듀티비를 지시하는 듀티비 지시 신호를 출력하는 PWM 컨트롤러;
    상기 듀티비 지시 신호를 이용하여, 출력될 DC 전압을 조절하는 적분 회로; 및
    조절된 제1주파수를 이용하여 제2주파수를 갖는 무선 신호를 생성하는 무선 신호 생성기를 포함하고,
    상기 신호 발생기는 조절된 DC 전압을 이용하여 상기 제1주파수를 조절하고 상기 조절된 제1주파수를 상기 무선 신호 생성기로 출력하는 무선 단말기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 발생기는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기인 무선 단말기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 클 때, 상기 PWM 컨트롤러는 상기 제1주파수를 감소시키기 위해 상기 PWM 듀티비를 감소시키는 무선 단말기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 계산된 제1주파수가 상기 기준 주파수보다 작을 때, 상기 PWM 컨트롤러는 상기 제1주파수를 증가시키기 위해 상기 PWM 듀티비를 증가시키는 무선 단말기.
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