KR910007654B1 - 이동식 무선전화기의 rf전력 제어회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이동식 무선전화기의 RF 전력 제어회로

제1도는 종래의 회로도.

제2도는 본 발명의 회로도.

제3도는 특정 직 제어신호에 대한 제2도의 등가회로도.

* 도면의 주요분에 대한 부호의 설명

VR1 : 가변저항 R1-R6 : 저항

1 : 스위칭회로 2 : 비교증폭회로

3 : 전력증폭기 4 : AGC회로

본 발명은 이동 무선전화기 회로에 관한 것으로, 특히 이동 무선전화기 송신부의 RF 전력 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 이동 무선전화기라 함은 량에 장착하는 자동차용 이동 무선전화기(mobile phone : 이하 "카폰"이라 칭함)와 휴대용 이동 무선전화기(Hand Held Phone : 이하 "HHP"이라 칭함)를 말한다.

상기 카폰 및 HHP를 운용하기 위한 이동 무선 통신 시스템으로는 셀루라(Celluar) 무선 통화방식이 사용되고 있다. 셀루라 무선 통화 방식을 서비스하고자 하는 전 지역을 셀(cell)이라는 다수개의 통신구역으로 나누고, 각각의 통신 구역마다 다른 주파수를 사용하는 방식이다. 이때 통신 구역간에 주파수 간섭이 없는 다른 구역에서는 사용한 주파수대를 다시 사용하여 주파수 이용 효율 및 통화량을 증가시키며 통화품질을 높일 수 있다. 셀루라 통화방식으로는 벨 연구소(BELL LAB)가 개발한 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)시스템과, AT T사가 개발한 ARTS(American Radio Telephone Service) 시스템등이 있다.

이동 무선 통화 시스템은 중앙 통제국(Mobile Telephone Switching Office)과 셀사이트(cell site)와 이동 무선전화기(카폰 및 HHP)로 구성된다. 상기 중앙통제국과 셀사이트 사이에는 유선통신이 행해지고, 셀 사이트와 이동 무선전화기 사이에는 무선통신이 행해진다. 그리고 중앙 통제국은 일반 전화망(Wire Telephone Line Network)과 이동 무선 통화 시스템간의 상호 연결 및 셀사이트에 할당된 채널을 관리 통제한다. 또한 셀사이트는 중앙 통제국과 유선망을 처리할 수 있도록 신호를 변화시켜 주며 항상 자기 셀 지역내에 있는 이동 무선전화기의 신호 강도를 감시하여 중앙통제국으로 정보를 제공하고, 중앙 통제국에서 받은 정보를 이동 무선전화기로 전달해준다.

그리하여 중앙통제국과 연결된 일반 가입자와 이동 무선전화기간에 전화통화가 가능하게 된다. 이때 셀사이트에 가까이에 있는 이동 무선전화기의 RF 신호의 전력이 커지게 되면 셀사이트에서 멀리 떨어진 이동 무선전화기와의 통화감도가 떨어지게 되므로, 상술한 바와 같이 셀사이트에서는 해당 셀내에 있는 이동 무선전화기의 신호감도를 감시하여 이를 조정하도록 하고 있다. 이동 무선 통화 시스템에서는 통화감도의 향상을 위해 하기 표 1과 같이 이동 무선전화기의 종류에 따라 효과적인 RF 신호의 방사 전력(ERP : Effective Radiated Power)을 규정하고 있다.

[표 1]

그러므로 셀사이트에서는 이동 무선전화기의 신호강도를 감시한 후 수신강도의 세기에 따라 이를 제어하기 위한 3비트의 MAC(Mobile Attenuation Code)신호를 출력하며, 상기 MAC 신호에 의해 이동 무선전화기는 해당 등급에 따른 전력 레벨(Power level) 신호로 RF 신호를 방사하게 된다. 이때 상기 표 1에 도시한 바와 같이 전력등급(Power Class)은 이동 무선전화기의 종류에 따라 규정되는데, 카폰은 "등급 I"을 적용하고, HHP는 "등급 III"을 적용한다. 그러므로 카폰의 전력레벨은 총 8개가 되며, 각 레벨은 최고 레벨(PL0)로부터 4dB씩 감소된다. 또한 HHP의 전력레벨은 총 6개가 되며(PL0-PL2가 공통), 각 레벨은 최고레벨(PL0-PL2)로부터 4dB씩 감소된다.

제1도를 참조하여 종래의 RF전력 제어방식을 설명하면, 먼저 이동 무선전화기의 로직 제어부는 셀사이트로부터 상기 MAC 신호를 받아 로직 제어신호(Logic Control Signal)를 발생한다. 상기 로직 제어신호인 a,b,c는 000-111까지 8상태가 되며, 아날로그 멀티플렉서(Analog multiplexer)(11)는 상기 8개의 상태신호에 따라 하기 표 2와 같이 RF 전력레벨(Power level : PL0-PL7)을 결정(Setting)하게 된다.

[표 2]

이때 상기 표 2와 같은 전력레벨(PL-PL7) 설정은 먼저 상기 표 1과 같은 전력레벨 규격치(RF 출력측정치)를 설정한 후 가변저항을 조정하여 해당 전력레벨 규격치에 맞춘다. 예를 들어 "PL0"의 상태를 설정할 경우 가변저항(VR11)을 조정하여 PL0의 전력레벨 규격치(RF 출력 측정치)를 맞추고, "PL1"의 상태는 "PL0"에 종속되어 있으므로 저항(R12,R13)에 의해 "PL1"의 상태를 설정한 후 확인한다. 상기와 같은 방법으로 "PL2", "PL4", "PL6"을 설정한 후 각각 가변저항(VR12, VE13, VR14)를 전력레벨 규격치에 맞게 조정한 후 "PL3", "PL5", "PL7"이 해당 전력레벨 규격치내에 있는지 확인한다.

상기와 같이 전력레벨(PL1-PL7)이 설정되면, 아날로그 멀티플렉서(11)는로직 제어부에서 발생하는 로직 제어신호에 의해 해당 전력레벨에 대한 출력전압(V0)을 출력하는데, 상기 출력 전압(V0)의 범위는 AGC회로(Auto Gain Control Circuit)(14)의 각 소자, 특히 3-4단 증폭으로 구성되는 전력증폭기(Power Amplifier)(13)의 차단 구동방식 및 전력증폭기(13)의 특성에 따라 설정한다. 카폰 및 HHP와 같은 이동 무선 전화기의 경우에는 출력전압(V0)이 0.5-4V정도가 된다.

상기와 같은 아날로그 멀티플렉서(11)의 출력전압(V0)은 AGC 회로(14)내의 비교 증폭회로(12)를 통해 전력증폭기(13)를 구동시키며, 전력증폭기(13)는 이동 무선전화기의 변조기(modulator)를 출력하는 변조신호(data+RF carrier wave)를 상기 비교증폭회로(12)의 출력에 따라 증폭시켜 안테나를 통해 RF 신호로 출력하게 된다. 이때 상기 전력증폭기(13)의 출력은 AGC회로(14)내의 고주파 커플링, 정류회로 및 전압분압회로등을 통해 발생하는 DC 전압을 궤환전압(Vf)으로 다시 비교증폭회로(12)의 비교전압으로 인가시킨다.

따라서 상기 아날로그 멀티플렉서(11)에 의해 선택되는 해당 전압레벨의 이득을 자동으로 보상할 수 있어 일정한 전압값을 전력증폭기(13)로 공급할 수 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 RF 전력 제어방식은 6-8개의 전력레벨을 각각 해당 전력레벨의 규격치로 설정하기 위하여 3-4개의 가변저항을 조정하고 그에 따른 종속상태의 전력레벨을 저항들로 설정한 후 이를 확인하여야 하므로 시간이 많이 소요되었으며, 또한 일일이 수동으로 전력레벨을 설정해야 했으므로 가변저항 값이 조금만 벗어나게 되면 해당 전력레벨 및 그에 종속되는 전력레벨까지 규격치를 벗어나게 되어 전력레벨 설정이 어려웠었고, 특히 낮은 전력레벨에서는 가변저항의 조정이 까다로우므로 미세한 조정이 어려웠으며, 이동 무선전화기의 이동시 진동 및 충격으로 인하여 장기간 사용시에는 가변저항 값의 변동에 의해 전력레벨이 규격치를 벗어나는 등 시스템의 신뢰성을 저하시켰던 문제점등이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 이동 무선전화기에서 RF 전력레벨의 설정이 용이한 RF 전력 제어회로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동 무선전화기의 이동시 진동 및 충격에 의해 가변저항이 유격되더라도 일정한 RF 전력레벨을 유지할 수 있는 RF 전력 제어회로를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 이동 무선전화기에서 RF 전력레벨수의 확장이 용이한 RF 전력 제어회로를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 구체적 일실시예도로서, 공급전원단(VCC)에 가변저항(VR1)및 한쪽단을 접지에 연결한 저항(R6)을 직렬 연결하여 상기 가변저항(VR1) 저항(R6) 사이에서 발생하는 제1전원(Vd)과, 그라운드 전위의 제2전원(Vs)과, 이동 무선전화기의 전반적인 동작을 제어하는 로직제어부에서 발생하는 4비트의 로직 제어신호의 상태에 따라 스위칭되어 각각의 출력단(A,B,C,D)으로 그에 대응하는 상기 제1전원(Vd) 또는 제2전원(Vs)을 선택 출력하는 스위칭회로(1)와, 상기 스위칭회로(1)의 각 출력단(A,B,C,D)에 소정값을 갖는 저항(R1-R4)의 일단을 1 : 1로 직렬 연결하고 상기 저항(R1-R4)의 타단에 1개의 또다른 저항(R5)을 병렬 연결하여 상기 저항(R1-R4)의 타단에 1개의 또다른 저항(R5)을 병렬 연결하여 상기 스위칭회로(1)에서 출력하는 제1및 제2전원에 따른 상기 저항(R1-R5)값의 조합에 의해 RF 전력을 제어하기 위한 전압(V0)을 발생하는 수단과, 상기 RF 전력 제어전압(V0)와 전력증폭된 RF 제어전압을 궤환시킨 전압(Vf)을 비교증폭하는 비교증폭회로(2)와, 상기 비교증폭회로(2)의 출력에 의해 변조기를 통한 변조신호의 RF 전력을 증폭하는 전력증폭기(3)로 구성된다.

상기 제2도는 로직 제어회로가 4비트일시의 구체적 일실시예이며, 로직 제어신호의 비트가 많아질시에는 그에 따라 스위칭회로(1)의 입출력포트 및 저항(R1-R4)의 수를 확장하면 용이하게 구별할 수 있다.

제3도는 로직 제어신호가 "0110"일시 제2도의 등가회로도이다. 상술한 구성에 의거 본 발명을 제2, 3도를 참조하여 상세히 설명한다. 먼저 로직 제어부에서 4비트의 로직 제어신호를 발생할시에는 15상태의 RF전력 제어레벨이 발생된다. 즉 상기 4비트의 로직 제어신호중에서 "0000"의 상태를 제외한 "0001"에서 "1111"상태까지 설정되는데, 여기서 "0"는 "로우"레벨의 제2전원(Vs)이고, "1"은 "하이" 레벨의 제1전원(Vd)을 의미한다. 상기 제1전원(Vd)은 5V 레귤레이터(regulator)에서 발생하는 공급전원(VCC)을 가변저항(VR1)및 저항(R6)에 의해 분압한 전원이고, 상기 제2전원(Vs)은 그라운드(ground)전위의 전원이다.

따라서 상기 로직 제어부에서 4비트의 임의 로직 제어신호를 출력하면 스위칭회로(1)는 해당 로직 제어신호의 상태에 따라 스위칭 되어 상기 제1전원(Vd) 또는 제2전원(Vs)을 출력단자(A,B,C,D)를 통해 선택 출력한다. 상기 스위칭회로(1)의 출력은 저항(R1-R5)를 통해 조합되어 RF 전력을 제어하기 위한 전압(V0)으로서 비교증폭회로(2)에 입력된다. 예를 들어 상기 스위칭회로(1)의 출력이 A=0, B=1, C=1, D=D 일시 등가회로는 제3도와 같으며, 그 결과식은 하기 (1)식과 같다. [여기서, "1"은 제1전원(Vd)이고, "0"은 제2전원(Vs)이다]

이때 가변저항(VR1)을 통해 공급전원(VCC)를 가변하여 제1전원(Vd)을 발생하므로 상기 제1전원(Vd)은 15개의 출력레벨을 전체적으로 미세하게 조정할 수 있는 값이 된다. 그러므로 일단 제1전원(Vd)값이 결정되면 가변저항(VR1)의 센터값에 제1전원(Vd)값을 설정하고 가변저항(VR1)을 처음부터 끝까지 조정할 때, 가능하면 제1전원(Vd)이 미세하게 변한(Vd±0.3V)되도록 설정하는 것이 좋다. 이는 낮은 전력레벨(PL6, PL7)의 출력전압(V0)이 전력증폭기(3)의 특성에 의해 아주 미세한 값에서 제어되기 때문에 제1전원(Vd)값의 큰 범위가 필요없을 뿐만 아니라, 이동 무선전화기의 이동시 진동충격에 따른 가변저항(VR1)의 유격이 발생하더라도 R 전력레벨의 규격치를 벗어나지 않게 하기 위함이다.

또한 15상태의 RF전력 제어레벨은 저항(R1-R5)의 값에 의해 결정되는데 저항값을 잘 선택해 보면 레벨1("0001")에서 레벨 15("1111")까지 순차적으로 증가시킬 수 있다.

예로 제1전원(Vd)을 4.5V로, 제2전원(Vs)을 0V 로 하고, R1=10KΩ, R2=20KΩ, R3=39KΩ, R4=80KΩ, R5=56KΩ으로 설정한 후 15상태의 레벨에 대한 출력전압을 구해보면 하기 표 3과 같이 나타난다.

[표 3]

상기 표 3에서 보면 출력전압(V0)이 레벨 1에서는 0.273V 이며, 순차적으로 증가하여 레벨 15에서는 4.110V 가 됨을 알수 있다. 이때 물론 출력전압(V0)의 최대 및 최소값 범위나 레벨에 따른 스텝별 전압차는 제1전원(Vd)이나 저항(R1-R5)을 변경하여 설정할 수 있다. 그러므로 상기 출력전압(V0)값이 RF 전력레벨을 결정하는 비교증폭회로(2)의 기준전압(reference voltage)이 되기 때문에 이동 무선전화기 종류에 따라 제1전원(Vd), 저항(R1-R5)및 AGC 회로(4)의 부품특성을 조합하면, 상기 표 1[EIA SPEC 2.1.2.2]에서 규정하는 6-8개의 전력레벨(PL)을 상기 표 3과 같은 15개의 출력전압(V0)에서 선택할 수 있다. 이때 로직 제어부에서는 셀사이트에서 발생하는 MAC 신호에 따라 그에 대응하는 4비트의 로직 제어신호를 발생해야 하는데, 이는 로직 제어부의 내부 프로그램에 의해 용이하게 수행할 수 있다.

상기 표 3과 같은 값을 표 1과 같은 등급 III의 HHP 에 적용할시에는 하기 표 4과 같이 RF 전력레벨을 설정할 수 있다.

[표 4]

상기 표 4에서와 같이 셀사이트에서 전력레벨 0,1,2에 대한 MAC신호(000,001,010)를 발생하면, 로직 제어부는 4비트의 로직 제어신호인 "13"을 발생하며 이 신호에 의해 스위칭회로(1)는 출력단으로 A=1, B=1, C=0, D=1신호를 출력하여 비교증폭회로(2)로 3.550V의 출력전압(Vref)의 출력전압을 공급한다. 그러므로 전력증폭기(3)는 상기 비교증폭회로(2)의 출력에 따라 변조파의 RF 캐리어 신호를 증폭하여 출력한다.

RF 전력제어를 더욱더 정확하게 수행하기 위하여 로직 제어신호의 비트수를 확장하고자 할 경우에는 스위칭회로(1)의 제1및 제2전원을 입력하는 포트와 상기 전원을 스위칭 출력포트를 상기 로직 제어신호의 비트수만큼 확장하고, 출력포트에 저항값을 설정하여 직렬 연결하면 된다.

상술한 바와 같이 이동 무선전화기에서 RF 전력제어시 많은 수의 전력레벨을 발생하여 이를 선택하여 사용할 수 있으므로 RF 전력레벨에 대한 조정이 용이하며, 1개의 가변저항에 의해 제1전원을 미세하게 조정할 수 있어 소요부품의 오차에 의해 발생되는 출력레벨의 오차를 쉽게 보상할 수 있는 동시에 이동시 진동 또는 충격등에 의해 가변저항이 조금 유격 되어도 출력레벨값이 변화가 거의 없으므로 제품의 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 로직 제어신호의 비트수 확장시 스위칭 회로의 입출력포트 및 저항만 확장하면 되므로 전력레벨수의 확장이 용이하여 정확한 RF 전력레벨에 따른 전압을 발생할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 셀사이트의 제어하에 로직 제어부에서 발생하는 다수비트 이루어진 로직 제어신호에 의해 RF 전력을 제어하기 위한 RF 전력 제어전압을 발생하고, 상기 RF 전력 제어전압과 전력 증폭된 RF 신호의 전압을 비교 증폭한 후 변조기를 통한 변조신호의 RF 전력을 증폭하는 AGC회로를 구비한 이동 무선전화기의 RF 전력 제어회로에 있어서, 하이레벨의 제1전원 및 로우레벨의 제2전원과, 상기 로직 제어신호의 상태에 따라 각각의 비트에 해당하는 출력단으로 상기 제1 또는 제2전원을 선택 출력하는 스위칭회로와, 상기 스위칭회로의 각 출력단에 소정값을 갖는 저항들의 일단을 1:1로 직렬 연결하는 동시에 상기 저항들의 타단에 병렬로 또다른 1개의 저항을 연결하여 선택된 상기 제1및 제2전원에 따른 상기 저항값의 조합에 의해 RF 전력을 제어하기 위한 상기 RF 전력 제어전압을 발생하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 이동 무선전화기의 RF 전력 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 로직 제어신호가 적어도 4비트 이상으로 구성됨을 특징으로 하는 이동 무선전화기의 RF 전력 제어회로.
3. 제2항에 있어서, 제1전원이 전원공급단에 직렬 접속된 가변저항 및 저항의 분압전원으로 상기 가변저항에 의해 RF 전력레벨값을 미세하게 조정할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 이동 무선전화기의 RF 전력 제어회로.
4. 제3항에 있어서, 제2전원이 그라운드 전위의 전원임을 특징으로 하는 이동 무선전화기의 RF 전력 제어회로.

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