KR910000686B1 - 주파수콘버터 - Google Patents

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KR910000686B1
KR910000686B1 KR1019860005817A KR860005817A KR910000686B1 KR 910000686 B1 KR910000686 B1 KR 910000686B1 KR 1019860005817 A KR1019860005817 A KR 1019860005817A KR 860005817 A KR860005817 A KR 860005817A KR 910000686 B1 KR910000686 B1 KR 910000686B1
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후미아끼 시바다
마사유끼 마쯔타께
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가부시끼가이샤 도오시바
와타리 스기이찌로
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Abstract

내용 없음.

Description

주파수콘버터
제1도는 본 발명에 따른 주파수콘버터의 1실시예를 나타낸 회로도.
제2도 내지 제5도는 제1도에 도시된 회로의 특성을 나타낸 특성도.
제6도와 제7도는 종래의 주파수콘버터를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,100 : 입력단자 2,200 : 고역통과여파기
3,300 : 저역통과여파기 4,400 : 제1혼합기
5,50 : 증폭기 6,60 : 제1국부발진기
15 : 제1대역통과여파기 7,70 : 제2대역통과여파기
8,80 : 제2RF주파수증폭기 9,90 : 제3대역통과여파기
10,110 : 제2혼합기 11,111 : 제2국부발진기
12,112 : 제4대역통과여파기 13,113 : 출력단자
14,140 : 증폭기 T10,T20,T30: 트랜스포머
500 : 제1결합회로 P1,P2: AGC단자
T40: 여파기 114 : 표면파여파기
115 : 영상중간주파수증폭회로 116 : AGC검파회로
[발명의 기술분야]
본 발명은 주파수콘버터에 관한 것으로. 특히 잡음지수(noise figure : NF)의 열화를 경감시킴과 더불어 비직선왜곡의 발생을 경감시킨 주파수콘버터에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
일반적으로 주파수콘버터의 기분적인 기능은 수신된 고주파신호를 소정의 주파수신호로 변환시키는 것에 있다. 이러한 주파수변환작용에 있어서는 S/N비를 충분히 취하면서 필요한 전력이득을 얻는 것이 필요하게 되는 바, 상기 주파수변환작용은 소정의 선택도를 유지한 상태에서 행할 필요가 있게 된다. 또, 주파수콘버터는 혼변조잡음(crossmodulation noise)등과 같은 잡음발생면에서도 그 이득을 제어한 필요가 있게 된다. 그러나, 신호왜곡의 제거와 S/N비의 열화는 양립할 수 없으므로 주파수콘버터에 있어서는 신호왜곡을 억제하고, 또 S/N비의 열화를 방지하는 것을 어떻게 실현하는가가 문제로 되게 된다.
이러한 문제는 통상의 델레비젼방송의 경우이외에도 전송채널수가 많은 다채널방송형태를 특징으로 하는 CATV방송에 있어서도 문제로 되게 된다.
특히 CATV수신기의 주파수콘버터 및 튜너로서 기능하는 CATV주파수콘버터에서는 제1혼합기(mixer)에 의해 수신신호의 채널주파수를 일단 그것보다 높은 대역내의 제2RF주파수로 주파수변환시키고, 이어 제2혼합기에 의해 일반적인 상용텔레비젼방송대, 예컨대 VHF대 또는 UHF대의 특정의 빈 채널주파수로 주파수변환시킨다. 이와 같은 주파수콘버터는 입력신호주파수를 고역으로 변환시킨 다음 이 것보다도 주파수가 낮은 소정주파수로 변환시켜 준다는 뜻에서 엎다운콘버터(up-down converter)라고 불리워진다.
상기한 바와 같은 주파수변환은 다수채널신호의 각각에 대해 CATV방송수신용 주파수콘버터에서 이루어지게 되는데, CATV방송수신신호는 동축케이블등을 매개로 주파수콘버터에 인가되게 된다. 이때, 각 채널의 신호는 반드시 동일레벨로만 한정되지 않게 되므로 수신단말의 CATV신호전송계에서의 중계기에서 저채널주파수대와 고채널주파수대에 대해 이득을 다르게 하는 경사진 형식의 증폭을 하게 된다. 이 경사특성을 어떠한 모양으로 하는가는 후단의 기기, 예컨대 주파수콘버터에서의 채널간의 레벨편차와 전송계의 왜곡잡음등을 고려해서 결정하게 된다. 즉, 전송계의 중계기는 수신측에서의 신호왜곡과 S/N비의 열화방지를 고려해서 전송특성을 정하게 된다. 따라서, 주파수콘버터에서는 전송되어 온 신호에 대한 왜곡발생 및 잡음지수의 열화방지가 기본적으로 요구되게 된다.
제6도는 상기 엎다온콘버터의 종래회로를 나타낸 것으로, 도면에서 입력단자(1)에는 다채널을 포함하는 CATV방송신호가 인가된다. 그후, 고역통과여파기(2)와 저역통과여파기(3)로 형성되는 제1대역통과여파기(15)를 매개해서 제1혼합기(4)에 인가된다. 이 제1혼합기(4)에는 증폭기(5)를 매개해서 선국용의 제1국부발진기(6)의 가변주파수발진출력이 인가되므로 상기 입력단자(1)에 인가되었던 각 채널신호주파수는 그것보다 높은 고역주파수로 각각 주파수변환되게 된다. 이와 같이 고역주파수로 주파수변환된 신호가운데 특정의 채널신호에 대응하는 신호가 제2대역통과여파기(7)와 제2RF주파수증폭기(8) 및 제3대역통과여파기(9)로 구성되는 제1결합회로에서 그 동조주파수인 소정값의 제2RF주파수로 동조추출되어 제2혼합기(10)에 입력되게 된다. 그리고, 이 제2혼합기(10)는 상기 제2RF주파수신호를 제2국부발진기(11)의 고정주파수발진출력을 이용해서 소정의 상용 텔레비젼방송주파수로 체감주파수변환(遞減周波數變換)시키고, 이 체감주파수변환된 신호는 제4대역통과여파기(12)를 매개해서 출력단자(13)로부터 출력되게 된다.
상술한 바와 같이 일반적으로 주파수콘버터에서는 전송계를 거쳐 생성된 신호에 대해 잡음지수를 열화시키지 않는 것과 왜곡의 발생을 억제시켜 신호의 열화를 방지하는 것이 요망된다.
일반적으로 증폭기에서 비직선왜곡이 발생하고 있을 때, 증폭기의 입력신호전압과 출력신호전압에는 다음의 관계가 있다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
상기 제(1)식에서 판단할 수 있는 바와 같이, 비직선왜곡은 꽤 높은 치수까지 발생되지만 실제로 2차왜곡 성분(n=2)과 3차왜곡성분(n=3)까지를 고려하면 된다. 상기 제(1)식으로 나타내어진 왜곡이 주파수콘버터에서 발생하게 되면 혼변조방해와 비트방해가 발생하게 되는데, 그중에서 혼변조방해의 정도를 나타내는 혼변조도는 혼변조방해를 끼치는 신호의 진폭의 제곱에 비례한다. 또, 혼변조방해는 전송채널수가 증가할수록 현저하게 나타난다.
한편, 비트방해는 다수의 고주파신호를 동시에 전송하는 경우에 증폭기에서 발생된 왜곡성분이 텔레비젼고주파신호의 대역내에 존재하게 될 때 발생하게 된다.
이와 같은 증폭기의 왜곡에 따른 영향을 억압한다고 하는 관점에서 상기 제6도에 도시된 종래예에서는 제1혼합기(4)의 전단에는 증폭기를 설치하지 않은 구성으로 되어 있고, 제1혼합기(4)자체도 예컨대 다이오드 브릿지로 구성되며, 왜곡발생의 원인으로 되는 증폭기를 상기 제1혼합기(4)의 전단에 개재시키지 않은 회로배치로 되어 있다.
이와 같은 제6도에 도시된 주파수콘버터에서는 혼변조왜곡과 비트방해에 따른 왜곡의 발생은 억압되게 되지만 C/N비(carrier to noise ratio)의 면에 있어서는 바람직하지 못하다.
C/N비는 일반적으로
Figure kpo00003
로 표시된다. 또. 증폭기의 종속댓수를 m으로 한 경우의 총합 C/N비,(C/N)m은
Figure kpo00004
로 되는 바, 총합 C/N비는 증폭기의 종속댓수(m)에 반비례하게 된다. 바꾸어 말하면, 동일한 성능을 갖는 증폭기를 m대 종속접속시켰을 때 C/N비는 101og10m[dB]의 값만큼 악화되게 된다. 따라서, m대의 증폭기를 종속접속시켰을 때의 C/N비를 1대를 접속시켰을 때와 동일한 값으로 유지시키기 위해 필요한 각단의 증폭기의 입력신호래벨(e1)은
Figure kpo00005
로 표시된다. 여기서, emin은 상기 제(2)식을 이용해서 구한 최저입력신호레벨이다.
이것으로부터 판단할 수 있는 바와 같이, 소정값의 C/N비를 얻기 위해서는 신호레벨을 소정이상의 레벌로 하는 것이 요구된다.
즉, C/N비와 왜곡의 양쪽 특성을 고려해서 입출력레벨을 최적레벨로 설정하지 않으면 안된다.
상기 제6도에 도시된 종래예의 주파수콘버터회로에서는 제1혼합기(4)의 전단에 증폭기를 설치하지 않았으므로 왜곡발생면에서는 처리신호레벨이 낮아 바람직하지만, C/N비의 관점에서 보면 후단의 증폭기 즉 제2RF주파수증폭기(8)에서 소정의 C/N비를 만족시키기에 충분한 신호레벨로 되어 있지 않기 때문에 C/N비의 열화가 문제로 되게 된다.
그래서, 이 문제에 대해서는 혼변조왜곡등과 같은 왜곡발생문제를 희생시켜 제1혼합기(4)보다 전단에 예컨대 제7도에 도시된 입력측의 고역통과여파기(2)와 저역통과여파기(3)간에 증폭기를 개재시키는 회로구성이 통상적으로 채용되고 있다. 제7도는 이와 같은 회로구성을 갖는 종래의 주파수콘버터회로로서, 증폭기(14)를 설치한 점이 제6도의 회로와 다르다. 상기 증폭기(14)는 일반적으로 프리앰프라고 불리워지는 것으로, 상술한 C/N비의 열화를 방지하기 위해 설치된 것이다.
제7도에 도시된 수신기튜너에서는 프리앰프로서 기능하는 증폭기(14)가 입력고주파신호의 레벨을 상기 제(4)식에 나타낸 레벨로 높혀 소정의 C/N비를 얻는데 기여하게 되지만, 반면에 2차왜곡과 3차왜곡이 커지게 되는 문제가 발생하게 된다.
즉, C/N비가 개선되는 한편에 있어서 상기 증폭기(14)에 비직선왜곡이 존재하면 혼변조왜곡이 발생하게 되므로 상기 증폭기(14)는 필요이상의 이득을 갖지 않도록 배려해서 상기 혼변조왜곡등과 같은 왜곡발생을 억제하도록 제어할 필요가 있게 된다.
일반적으로 증폭기를 m단종속접속시킨 경우, 각 증폭기의 전력이득을 G1,G2,…,Gm으로 하고, 각 증폭기의 잡음지수를 NF1, NF2,…,NFm으로 하면, 총합잡음지수(NFt)는
Figure kpo00006
로 표시되고, 잡음지수와 C/N비의 면에서 고려해 보면 주파수콘버터를 구성하는 증폭기가운데 보다 후단의 증폭기의 이득을 높게 하는 것이 유리하다.
그러나, 왜곡발생을 억압한다는 면에서는 주파수콘버터를 구성하는 증폭기가운데 보다 전단의 증폭기의 이득을 높게 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 증폭기의 이득여하에 따라 주파수콘버터의 왜곡특성이 열화되거나 혹은 C/N특성이 열화되어 양자는 상호 모순된 변동특성을 갖게 된다. 따라서, 종래 예컨대 제7도에 도시된 주파수콘버터에 있어서 제2RF주파수증폭기(8)와 프리앰프로서 기능하는 증폭기(14)의 어떤 이득을 자동제어하는 소위 자동이득조정(AGC)이 행해지게 된다.
이 경우, 제2RF주파수증폭기(8)에 대해 AGC동작을 행할 때에는 입력신호에 대해 레벨감쇄제어를 해도 상기 제(4)식을 만족하는 정도의 신호레벨이 확보되어 있으면, C/N비의 큰 열화는 방지되게 되지만 왜곡발생의 억압은 충분히 이루어지지 않게 된다. 이것은 제1혼합기(4)에 사용되는 주파수변환용 비직선소자에 따른 신호왜곡이 발생된 후에 이득제어를 행하기 때문이다.
또, 프리앰프로서 기능하는 상기 증폭기(14)에 대해 AGC동작을 행하는 경우에 있어서는, 상기 증폭기(14)가 다수채널에 대응시키기 위한 예컨대 55-450MHz의 광대역증폭기이기 때문에, AGC제어에 따른 이득감쇄량(GR)에는 한도가 있으므로 왜곡발생을 억압하기에 충분한 양의 이득감쇄량은 요망되지 않는다.
이와 같이 제7도에 도시된 종래의 주파수콘버터회로에서는 C/N특성 및 왜곡특성의 양특성에 동시에 소정 이상의 양호한 특성을 얻도록 신호의 레벨을 제어하는 것이 곤란했다.
[발명의 목적]
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 사정을 감안해서 발명된 것으로, C/N특성과 왜곡특성의 쌍방에 있어서 동시에 소정의 양호한 특성을 얻을 수 있는 상태로 신호레벨을 제어할 수 있도록 된 주파수콘버터를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수콘버터는, 신호입력단자와, 이 신호입력단자로 인가된 방송신호를 증폭하는 제1증폭기, 이 제1증폭기에 의해 증폭된 방송신호의 주파수를 소정의 국부발진주파수신호를 이용해서 주파수변환하는 혼합기 및 이 혼합기의 출력신호를 증폭하는 제2증폭기를 구비하고서, 상기 제1 및 제2증폭기의 이득을 상기 제2증폭기의 출력신호에 기초한 동일의 제어신호에 따라 제어하도록 된 것을 특징으로 한다.
[실시예]
이하, 예시도면을 참조해서 본 발명에 따른 주파수콘버터의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 주파수콘버터의 1실시예를 나타낸 회로도로서, 다채널의 신호 예컨대 CATV방송신호를 수신하는 소위엎다운콘버터에 대해 AGC동작을 행하도록 된 회로예를 나타낸 것이다. 도면에서 입력단자(100)에는 CATV방송신호와 같은 다채널신호가 입력되고, 이 입력신호가운데 불필요한 저역신호성분이 고역통과여파기(200)에 의해 저지된 후에 프리앰프로서 기능하는 증폭기(140)에 입력된다.
이 증폭기(140)는 에미터접지형 트랜지스터(Q1)와 베이스접지형 트랜지스터(Q2)를 직렬로 접속시킨 것으로, 상기 에미터접지형 트련지스터(Q1)의 부하측을 다음단의 베이스접지형 트랜지스터(Q2)의 베이스입력에 접속시켜 놓았기 때문에 상기 베이스접지형 트랜지스터(Q2)외 입력용량이 낮아 광대역증폭을 할 수 있게 된다. 이와 같은 직렬접속에 의해 광대역증폭이 이루어지게 되지만, 트랜지스터(Q1)의 클렉터측으로부터 출력을 캐패시터(C1,C2)와 저항(R1)으로 이루어지는 궤환경로를 매개로 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스측으로 궤환시킴으로써 대역특성을 평탄화시키는 보상을 행하여 더욱 광대역특성동작을 확실하게 한다. 이 경우 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 접지전위간에 접속된 캐패시터(C5)와 저항(R7)외 직렬회로는 발진방지용으로서 기능하게 된다. 또, 전원전압(+B)이 저항(R2~R4)에 의한 직렬회로에 의해 분압되어 얻어진 바이어스전압은 트랜지스터(Q1,Q2)의 각각의 베이스에 인가되게 된다. 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에 대해서는 바이어스전압이 인덕터(L1)를 매개로 인가되게 되는데, 이 인덕터(L1)는 불필요한 고주파신호성분이 바이어스회로측에 혼입되는 것을 저지하는 쵸크코일로서 작용하게 된다. 이 경우, 불필요한 고주파성분은 캐패시터(C3)를 매개해서 바이패스되게 된다.
그리고, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)로 구성된 직렬증폭기의 출력은 캐패시터(C4)에 의해 직류성분이 제거된 후 저역통과여파기(300)를 매개해서 제1혼합기(400)에 입력되게 된다.
한편, 상기 증폭기(140)의 출력측에 접속된 저항(R4~R6)은 실질적으로는 교류에 대한 π형감쇄기를 구성하여 후단에 설치된 제1혼합기(400)에서의 비직선성 소자에 의한 신호왜곡발생의 억압에 기여하게 된다. 이 신호왜곡발생의 억압은 다음단의 저역통과여파기(300)에 의해 불필요한 고역신호성분이 상기 제1혼합기(400)에 입력되는 것을 저지함으로써 더 한층 확실하게 이루어지게 된다.
또, 프리앰프로서의 증폭기(140)는 AGC신호가 인가되는 AGC단자(P1)를 갖추고 있다. 이 증폭기(140)에 대한 AGC동작에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 저역통과여파기(300)를 매개해서 제1혼합기(400)에 인가된 신호주파수는 제1국부발진기(60)의 발진출력을 증폭기(50)로 증폭한 신호를 이응해서 각각 발진출력주파수성분만큼 높은 고역주파수로 주파수변환되게 된다. 이 주파수변환은 트런스포머(T10)를 매개해서 트랜스포머(T20)에 공급된 방송신호(RF신호)주파수와 트랜스포머(T20)의 2차측권선의 탭에 공급된 상기 제1국부발진지(60)의 발진출력주파수와의 가산에 의한 주파수혼합작용이 다이오드(D10,D20,D30,D40)로 이루어진 다이오드브릿지에 의해 행해지게 된다. 상기 발진주파수는 방송국마다의 주파수에 따른 주파수로 가변되게 된다. 이와 같이 해서 고역주파수로 주파수변환된 신호는 트랜스포머(T30)와 인덕터(L10) 및 캐패시터(C10,C20)로 구성되는 대역통과여과기를 매개해서 제2대역통과여파기(70)와 제2RF주파수증폭기(80) 및 제3대역통과여파기(90)로 이루어진 제1결합회로(500)에 입력되게 되고, 그 회로동조주파수인 소정의 제2RF주파수에 의해 희망채널의 고역주파수변환신호가 통과추출되게 된다. 상기 제2대역통과여과기(70)는 λ/4형으로 형성되어 급격한 주파수특성을 갖게 된다. 이 제2대역통과여파기(70)에 의해 불필요한 고역 및 저역성분이 제거된 후, 상기 고역주파수변환된 신호는 제2RF주파수증폭기(80)에 인가되게 된다.
이 제2RF주파수증폭기(87)는 3차왜곡의 발생을 억압하기 위해 전계효과트랜지스터(Q3; FET)로 구성되게 된다. 이 경우, 입력신호는 상기 제(4)식으로 나타낸 바와 같이 C/N비를 열화시키지 않는 정도의 레벨로 전단의 증폭기(140)에 의해 증폭된 신호가 인가되게 된다. 또, 상기 제2RF주파수증폭기(80)는 AGC단자(P2)를 갖추고 있는 바, 상기 전계효과트랜지스터(Q3)의 제2게이트전압을 제어함으로써 그 이득을 제어할 수 있게 된다. 이 이득제어에 따른 이득감쇄량(GR2)은 프리앰프로서 기능하는 상기 증폭기(140)에서의 이득감쇄량(GR1)보다 크게 되어 있다. 이것은 상술한 제(5)식에서 나타낸 바와 같이 잡음지수 및 C/N비의 면에서 보다 후단의 증폭기에 대해 상대적으로 큰 이득제어를 행한 쪽이 그들의 특성의 열화가 억압된다는 것에 기인한다. 더 나아가서는 후단측의 제2혼합기(110)에서의 비직선성 소자에 의한 주파수변환작용에 의해 발생되는 혼변조왜곡과 같은 왜곡특성의 열화를 방지한다는 의미에서도 상기 제2RF주파수증폭기(80)에 대한 상대적으로 큰 이득제어가 필요하게 된다.
상기 제2RF주파수증폭기(80)에 의해 이득이 제어된 출력신호는 λ/4형으로 유도결합에 따라 소정의 특성을 갖는 여파기(T40)를 매개해서, 더 나아가서 정합회로(L20,L30,C30)를 매개해서 제3대역통과여파기(90)에 인가되게 된다. 이 제3대역통과여파기(90)에 의해 불필요한 저역 및 고역주파수성분이 제거되게 된다. 이와 같이 해서 제1결합회로(500)에 의해 선택추출된 희망채널신호의 제2RF주파수신호는 제2혼합기(110)에 인가되게 된다.
제2혼합기(110)는 상기 제1결합회로(500)에 의해 추출된 희망채널신호인 제2RF주파수신호를 제2국부발진기(111)의 소정의 고정주파수발진출력을 이용해서 일반적인 상용 텔레비젼방송주파수대, 예컨대 VHF대 혹은 UHF대의 특정의 빈 채널주파수로 저역변환시킨다. 이렇게 저역주파수변환된 희망챈널신호는 제4대역통과여파기(112)를 통과한 후 주파수콘버터의 출력단자(113)로부터 출력되게 된다.
이와 같이 해서 출력단자(113)에 얻어진 희망채널신호는 일반적인 텔레비젼수상기에 입력되어 영상중간주파수신호로 변환된 다음, 소정의 주파수응답을 갖는 표면파여파기(114)를 매개해서 영상중간주파수증폭회로(115)에서 증폭되게 된다. 그후, 상기 영상중간주파수증폭회로(115)의 출력신호레벨에 따라 AGC검파회로(116)에 의해 AGC검파가 이루어져 AGC신호를 발생시키게 된다. 여기서 발생된 AGC신호는 주파수콘버터로 궤환되어 상기 프리앰프로서의 증폭기(140)와 제2RF주파수증폭기(80)의 각각의 AGC단자(P1,P2)에 인가되는 바, 그에 따라 AGC루프가 구성되게 된다. 한편, AGC검파회로(16)에서의 AGC검파로는 예컨대 신호의 피크레벨(peak level)을 검출하는 피크검파등이 사용된다.
다음에는 상술한 제1도에 도시된 주파수콘버터에서의 AGC동작에 대해 설명하기로 한다.
주파수콘버터외 기본기능의 하나로서 수신고주파신호에 대한 주파수변환동작을 들 수가 있다. 이 주파수변환동작은 주파수혼합기에 의한 헤테로다인동작에 의해 행해지는 바, 소자의 비직선성에 의해 발생되는 신호왜곡을 고려한다면 예컨대 다이오드브릿지에 의한 혼합회로가 사용되게 된다. 그러나. 이 주파수변환시에는 변환손실을 수반하지 않기 때문에 후단의 제2RF주파수증폭기(80)로 C/N비의 열화를 방지하기에 충분한 레벨의 신호를 공급할 수 없는 경우가 있다.
즉, 입력신호가 저레벨인 경우, C/N비가 대폭적으로 열화되지 않도록 상기 증폭기(140)가 프리앰프로서 제1혼합기(400)의 전단에 설치되게 된다. 그러나, 이 증폭기(140)의 이득이 소정치이상으로 과대해지게 되면 증폭기(140)자체의 비직선성에 의해 상술한 제(1)식에 준해서 신호왜곡이 허용치이상으로 증대하게 된다.
또한, 주지하고 있는 바와 같이 증폭기자체의 비직선성에 의해 발생하게 되는 비희망채널신호주파수의 고주파신호라던지 혼합변조된 신호가 희망채널신호에 혼입되게 되는 고차왜곡에 있어서는 해당 주파수성분이외의 불필요한 주파수잡음성분이 발생하게 된다. 또, 비직선성 왜곡은 기본파주파수에 있어서도 혼변조왜곡으로서 희망신호에 대해 영향을 미치게 된다. 이와 같은 비직선왜곡에 의한 영향은 방송주파수가 많은 경우나 CATV등과 같은 다채널방송의 경우에는 문제로 되게 된다.
따라서, 상기 증폭기(140)에 대해서는 상술한 비직선왜곡의 발생이 최소로 되도록 이득을 제한하고, 또 다음단에서 신호를 처리한 다음에 C/N비를 열화시키지 않는 정도의 이득으로 할 필요가 있다.
이러한 의미에 있어서, 상기 증폭기(140)는 AGC단자(P1)를 갖추고 있는 바, 그에 따라 이득이 최적으로 제어되게 된다.
제1도에서 증폭기(140)를 구성하는 2개의 트랜지스터로 구성되는 직렬증폭기의 트랜지스터(Q1)의 에미터측에는 캐패시터(C50,C60,C70)가 접지전위간에 접속되고, 상기 캐패시터 C60과 C70간에는 다이오드 예컨대 PIN 다이오드(D50)가 개재접속되어 있다. 그리고 이 PIN다이오드(D50)의 애노드측이 AGC단자(P1)에 접속되어 있으므로 단자(P1)에는 AGC전압이 인가되게 된다.
상기 직렬증폭기를 구성하는 트랜지스터(Q1)가 에미터접지형이므로 그 이득은 에미터측의 임퍼던스에 의존하게 된다. 이 에미터임퍼던스는 저항(R51,R52)에 의한 직류임피던스성분과, 캐패시터(C50,C60)와 PIN다이오드(D50)의 접합용량 및 캐패시터(C70)에 의한 교류임피던스성분을 갖는다. 그리고, 상기 PIN다이오드(D50)의 접합용량이 상기 AGC신호에 의해 제어됨으로써 증폭기(140)의 이득이 제어되게 된다. 최고레벨의 AGC신호가 AGC단자(P1)에 인가될 때, 상기 PIN다이오드(D50)에 최대전류가 흐르게 되므로 이 상태에서 이득감쇄량 GR=0으로 되고, 대응해서 이때의 트랜지스터(Q1)의 이득이 정해지게 된다.
한편, AGC동작에 의한 이득감쇄동작은 상기 PIN다이오드(D50)의 애노드에 인가되는 AGC신호의 레벨을 하강시켜 상기 PIN다이오드(D50)에 흐르는 다이오드전류를 제한함으로써 상긴 에미터축의 교류임피던스를 증가시켜 이득감쇄를 행한다. 이 AGC동작에 의해 상기 증폭기(140)의 이득을 최적치까지 감쇄시켜 증폭기(140)에 의한 왜곡의 발생을 억압할 수 있게 된다.
이와 같이 에미터의 교류임피던스회로를 이용하는 이득제어는 증폭기(140)자체에서 발생하는 비직선왜곡의 발생을 억압하는데 효과적이다. 또, 상기 비직선소자인 다이오드로 구성되는 제1혼합기(400)의 전단에서 최적이득조정을 행하도록 되어 있기 때문에 상기 제(5)식으로 나타낸 잡음지수의 열화를 최소로 할 수가 있게 된다. 더욱이, 그 후단의 제1혼합기(400)에서의 변환손실에 대해 미리 보상을 할 수 있게 됨과 더불어 제2RF주파수증폭기(80)에서, C/N비를 열화시키지 않는 정도의 레벨까지 신호의 증폭을 혼변조왜곡을 비교적 낮게 억압해서 행할 수 있게 된다.
다음에는 제2RF주파수증폭기(80)에서외 AGC동작에 대해 설명하면, 제2RF주파수증폭기(80)는 전계효과트랜지스터(Q3)로 구성되는 바, 이 전계효과트랜지스터(Q3)의 제2게이트(G2)에 AGC신호를 공급받아 바이어스전압을 변경시킴으로써 이득감쇄제어를 행하게 된다.
상기 전계효과트랜지스터(Q3)는 소자자체의 3차왜곡발생이 적으므로 그 후단의 제2혼합기(110)에서의 혼변조왜곡은 적어지게 된다. 상술한 제(5)식으로 나타낸 바와 같이 잡음지수의 열화방지의 관점에서 보면 AGC동작에 의한 이득감쇄의 대상으로 되는 증폭기는 종속접속된 증폭기가운데 보다 후단측에 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 의미에서 상기 제2RF주파수증폭기(80)의 이득감쇄량(GR)은 상기 증폭기(140)에 대한 GR량보다 커지게 된다.
여기서, 상술한 제(1)식으로 나타낸 증폭기에서의 비직선왜곡에 대해 검토해 보면, 비직선왜곡에서는 2차왜곡과 3차왜곡이 실용상 문제로 되게 되는 바, 3차왜곡에는 기본파와 동일한 주파수신호를 갖는 방해신호로써 발생되는 혼변조왜곡성분 및 기본파와는 다른 주파수의 방해파의 하나로서의 비트방해가 있다. 또한, 2차 왜곡에 있어서는 기본파주파수에서의 방해파는 발생되지 않지만 상기 비트방해는 발생된다.
혼변조왜곡이 있는 텔레비젼방송신호를 수신하는 경우에는 희망채널의 신호가 타채널신호에 의해 실질적으로 진폭변조되어 재생화상의 화질이 열화되게 되고, 비트방해가 현저한 경우에는 재생화상에 비트무의가 나타나게 된다.
상기 제1도에 도시된 실시예에서는 비직선왜곡에 의한 상기 비트방해와 혼변조왜곡을 경감시킴과 더불어 잡음지수, C/N비등과 같은 신호자체의 열화를 방지하도록 되어 있기 때문에, 증폭기(140)와 제2RF주파수증폭기(80)의 양자에 대해 이득감쇄제어를 행할 수 있게 된다.
제2도는 제1도에 도시된 AGC전압에 대한 이득감쇄제어량(GR[dB])특성을 나타낸 것으로, 도면중 (A)는 상기 증폭기(140)에 대한 GR특성을 나타내고, (B)는 상기 제2RF주파수증폭기(80)에 대한 GR특성을 나타내며, (C)는 상기 2단에 걸친 AGC동작의 총합 GR특성을 나타낸다. 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, GR=0(dB)인 경우어는 AGC전압이 약9V이고, AGC전압이 하강함에 따라 GR량은 증대하게 된다. 상기 증폭기(140)에 대한 GR량은 제2RF주파수증폭기(80)에 대한 GR량보다 적다.
이것은, 잡음지수, C/N비의 열화를 일으키지 않고 입력신호에 대한 증폭을 행하기 위해서는 상술한 제(5)식으로부터 알 수 있는 바와 같이 전단증폭기에서의 이득은 감쇄시키지 않고, 후단증폭기에서 이득감쇄를 행하는 것이 바람직하다는 것에 기인한다. 한편에 있어서, 튜너의 기본기능인 주파수변환기능을 갖고, 또 주파수변환손실을 동반함과 더불어 비직선왜곡을 발생시키는 제1혼합기(400)에 요구되는 최적신호레벨을 고려해서 상기 증폭기(140)에서의 이득을 결정하게 된다.
또, 제2RF주파수증폭기(80)에 있어서는 GR량을 크게 해도 잡음지수와 C/N비의 열화가 적어지게 되므로 후단의 제2혼합기(110)에서의 주파수변환동작에 의한 왜곡을 적게 하는 관점에서 GR량이 최적으로 제어되게 된다. 이 경우, 주파수콘버터전체의 C/N비를 열화시키지 않기 때문에, 상기 제(4)식에 따른 다음단회로[텔레비젼수상기측의 증폭기(114)]에서 요구되든 레벨이하로 되지 않는 정도로 GR량이 제어되게 된다. 이와 같은 주파수콘버터의 계전체에 대한 최적 GR치 제어특성은 제2도중의 특성(C)로 나타내어진다.
제3도는 제1도에 도시된 회로에 의한 AGC동작의 이득감쇄량(GR[dB])에 대한 잡음지수[NF(dB)]의 관계를 나타낸 특성도로서, 도면중의 기호는 상기 제2도에 나타낸 특성도중의 기호와 대응한다.
제3도중(A)는 프리앰프로서 기능하는 증폭기(140)에 대한 GR량과 NF의 관계를 나타낸 것으로, NF가 최악인 경우의 특성을 나타낸 도면중의 (D)까지는 도달하지 않게 된다.
즉, 상기 증폭기(140)에 대한 잡음지수의 열화는 계의 초단에서 이득감쇄를 행하는 것에 기인하지만 초단의 증폭기(140)에서의 왜곡발생을 적게 할 수 있는 정도로 GR량을 결정하더라도 GR량을 크게 함에 따라 NF의 열화는 억제되게 되기 때문에, NF의 열화가 적은 상태에서 GR량을 증대시킬 수 있게 된다. 그에 반해, 제2RF주파수증폭기(80)에 대한 특성을 나타낸 곡선(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2RF주파수증폭기(80)에서의 잡음지수의 열화는 증폭기(140)에서보다 더 양호하게 억제되는 바, 이것은 제2혼합기(110)에서의 왜곡발생을 억제하기 위해 이득을 억제하는 것이 상기 증폭기(140)의 경우에 비해 잡음지수에 구속되지 않고 이득감쇄를 행할 수 있다는 것을 의미한다.
또, 제3도중 특성곡선(C)는 주파수콘버터전체로서의 GR량에 대한 잡음지수특성을 나타낸 것으로, 동도에서 알 수 있는 바와 같이 AGC동작에 의한 궤환작용에 따라 주파수콘버터전체의 잡음지수특성은 제2RF주파수증폭기(80)의 잡음지수특성(B)에 비해 약간 열화되는 특성이 얻어지게 된다. 그러나, 이 잡음지수특성이 약간 열화되더라도 그 왜곡특성은 AGC동작에 의해 개선되게 된다.
다음에는 비직선왜곡특성에 대해 살펴보면, 비직선왜곡으로서 비트방해의 원인의 하나인 2차왜곡이 있는데, 이 2차왜곡은 제1혼합기(400)에 다이오드소자를 사용한 것에 기인한다. 이 2차왜곡량과 AGC동작에 의한 이득감쇄량[GR(dB)]과의 관계를 제4도에 나타냈다. 제4도에 나타낸 바와 같이 GR량을 크게 하더라도 2차왜곡은 악화되지 않고 GR=0인 경우 70dB정도인 바, AGC동작에 수반되는 GR량의 증가에 따라 NF는 개선되게 된다. 상기 실시예에서는 AGC동작에 의한 GR량이 0-25[dB]정도로 된다.
다음에는 주로 3차왜곡에 의해 발생되는 혼변조왜곡에 대해 살펴보면, AGC동작에 의한 감쇄량과 혼변조왜곡과의 관계를 나타낸 제5도에서 알 수 있는 바와 같이 흔변조왜곡량은 GR량에 구애받지 않고 최악의 경우 80[dB]정도로 억압되게 된다.
잡음지수를 나타낸 제3도와 왜곡특성을 나타낸 제4도 및 제5도에서 밝혀진 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수콘버터에 있어서는 잡음지수 및 왜곡의 양면에 있어서 각각의 특성의 열화를 초래하지 않는 주파수콘버터 본래의 주파수변환동작 및 신호증폭동작을 할 수 있게 된다.
또, 주콰수콘버터의 계로서 상기 증폭기(140) 및 제2RF주파수증폭기(80)의 이득을 동시에 제어함으로써 잡음지수 및 왜곡 쌍방의 열화를 함께 억제하기 때문에 주파수변환작용에 따른 왜곡의 문제 및 잡음지수의 열화를 방지할 수 있게 된다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 주파수콘버터에 의하면, 신호자체의 잡음지수의 열화 및 비직선소자를 사용함으로써 발생하게 되는 왜곡성분에 따른 방해파의 영향을 억압할 수가 있고, 방송파의 증대, CATV등외 다채널방송에 적합한 주파수콘버터를 제공할 수 있게 된다.
또, 본 발명에 의하면, 주파수콘버터의 기본기능으로서 요구되는 주파수변환동작에 의해 발생되는 왜곡신호성분에 따른 혼변조왜곡과 비트방해등에 의한 방해파에 기초한 희망신호파의 열화가 방지되고, 더 나아가서는 희망신호파자체의 잡음지수특성의 열화로 방지되게 된다.
한편, 본 발명은 다채널방송인 CATV신호수실용의 주파수콘버터에 한정되지 않고, 일반적인 텔레비젼신호수신을 비롯해서 다른 신호의 수신용 주파수콘버터에 있어서도 적용시킬 수 있는 것이다. 또한, 엎다운콘버터에 한정되지 않고, 일반적인 다운콘버터에도 적용시킬 수 있는 것이다.
더욱이, 프리앰프로서의 증폭기는 직렬증폭기에 한정되지 않는다.

Claims (1)

  1. 신호입력단자(100)와, 이 신호입력단자(100)로 인가된 방송신호를 증폭하는 제1증폭기(140), 이 제1증폭기(140)에 의해 증폭된 방송신호의 주파수를 소정의 국부발진주파수신호를 이용해서 주파수변환시키는 혼합기(400) 및, 이 혼합기(400)의 출력신호를 증폭하는 제2증폭기(80)를 구비하고서, 상기 제1 및 제2증폭기(140,80)의 이득을 상기 제2증폭기(80)의 출력신호에 기초한 동일의 제어신호에 따라 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 주파수콘버터.
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