KR930005646B1 - 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 bpsk 변조회로 - Google Patents

평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 bpsk 변조회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로
제1도는 종래의 블럭도.
제2도는 제1도의 변조 파형도.
제3도는 본 발명의 회로도.
제4도는 제3도의 각부 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 데이타 발생수단 20 : 데이타 변환수단
30 : 변조수단 110 : 분주기
120 : 랜덤 데이타 발생기 130 : 쉬프트 레지스터
140 : 제1저항 어레이 150 : 게이트 어레이
160 : 제2저항 어레이 170 : 반송파 발진기
180 : 제1곱셈기 190 : 위상 쉬프트기
200 : 제2곱셈기 210 : 덧셈기
220 : 증폭기
본 발명은 디지탈 통산 시스템에서 BPSK(Biphase Shift Keying)변조회로에 관한 것으로, 특히 랜덤한 디지탈 데이타를 쉬프트하여 쉬프트된 출력을 적당한 가중치를 주어 더함으로써 인-페이즈(in-phase) 신호성분과 쿼드-페이즈(quad-phase)신호성분을 만든뒤 각각 위상이 서로 90°차이나는 반송파로 변조하고 더하므로서 변조된 신호가 평탄한 엔벨로프 특성을 갖도록 하는 회로에 관한 것이다.
종래의 BPSK 변조회로와 그를 전송하는 전송회로는 제1도와 같으며 그 동작은 다음과 같다.
데이타 신호 발생기(1)는 소정 디지탈 신호를 발생시켜 출력하고, 저역 통과필터(LPF)(2)는 소정 디지탈 신호중 고주파 성분을 억제하며, 상기 저역 통과필터(2)를 통과한 신호는 변조기(3)에서 반송파(CR)로 위상변조되며 그 파형은 제2도와 같다. 그리고 상기 제2도의 변조파는 대역통과필터(4)를 거친 뒤 전력증폭기(5)에서 C급으로 전력 증폭되어 안테나(ANT)로 공중에 전파된다. 그런데 상기 제1도의 회로는 디지탈 신호를 반송파로 변조할때 상기 반송파(CR)의 위상이 상기 디지탈신호의 데이타에 따라 0°와 180°로 순간적으로 천이되는 변조 방식을 채용하고 있어, 상기 대역통과필터(4)를 통과할때 상기 반송파가 0°와 180°를 천이하는 시간동안 제2도의 30과 같이 제로크로싱 부분에서 진폭이 줄어드는 현상이 발생한다. 이는 상기 제로크로싱 부분의 주파수가 상기 밴드패스필터(4)의 패스 주파수에서 벗어나기 때문이며 그를 전력 증폭하여 출력할때 전력증폭기(5)가 C급으로 동작할 경우 상기 제로크로싱 부분에서는 상기 전력증폭기(5)가 충분히 신호를 증폭하지 못하므로 신호의 왜곡이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은 BPSK 변조시 위상천이 지점을 포함한 모든 신호의 레벨을 균일하게 함으로써 콘스탄트한 엔벨로프 특성을 갖도록 하여 전력 증폭시 위상천이 지점에서의 왜곡을 방지할 수 있는 회로를 제공함에 있다.
제3도는 본 발명에 따른 회로도로써, 시스템 클럭(a)이 입력되는 시스템 클럭 입력단(100)과, 상기 시스템클럭 입력단(100)의 시스템 클럭(a)을 받아 분주한 후 그에 동기하여 랜덤한 랜덤 데이타를 출력하는 데이타 발생수단(10)과, 상기 데이타 발생수단(10)의 출력을 받아 상기 시스템 클럭(a)에 동기시켜 교번하는 계단형태의 인페이즈 신호 성분과 단일 계단형태로 되어 방향으로 반복되는 쿼드페이즈 신호 성분으로 분할하여 각각 출력하는 데이타 변환수단(20)과, 반송파 신호를 생성 출력하는 반송파 발진기(170)와, 상기 데이타 변환수단(20)의 인페이즈 신호 성분 및 쿼드페이즈 신호 성분과 상기 반송파 발진기(170)의 반송파 신호를 받아 인페이즈 신호 성분은 상기 반송파로 더블발란스드 변조하고 쿼드페이즈 신호 성분은 상기 반송파를 위상천이한 신호로 싱글발란스드 변조하여 서로 더함으로서 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 위상변조를 하는 변조수단(30)과, 상기 변조수단(30)의 출력을 C급으로 증폭시켜 출력하는 증폭기(220)와, 상기 증폭기(220)의 출력을 받아 공중에 전파하는 안테나(ANT)로 구성한다.
상기 데이타 발생수단(10)은, 상기 시스템 클럭(a)을 받아 소정 분주비로 분주하는 분주기(110) 와, 상기 분주기(110)의 출력을 받아 랜덤한 랜덤 디지탈 데이타를 발생 출력하는 랜덤 데이타 발생기(120)로 구성한다.
상기 데이타 변환수단(20)은, 랜덤 데이타 발생기(120)의 출력을 직렬로 받아 상기 시스템 클럭에 의해 각각 소정 시간만큼 소정회 순차적으로 지연시켜 각단의 출력을 병렬로 일시에 출력시키는 쉬프트 레지스터(130)와, 상기 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력을 받아 각각의 출력에 소정의 가중치를 곱한 후 모두 더하여 인페이즈 신호 성분을 만드는 제1저항 어레이(140)와, 상기 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력을 받아 1개의 출력단을 Dj라 할때 Dj와 D(N-j+1)[N은 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력단수, j=1, 2, …, N/2]를 서로 배타적으로 논리합하여 출력하는 게이트 어레이(150)와, 상기 게이트 어레이(150)의 출력을 받아 각각에 소정의 가중치를 곱한 후 모두 더하여 쿼드페이즈 신호 성분을 만드는 제2저항 어레이(160)로 구성한다.
상기 변조수단(30)은, 소정 반송파를 발진 출력하는 반송파 발진기(170)와, 인페이즈 신호 성분을 받아 상기 반송파 발진기(170)의 출력으로 더블 발란스드 변조하는 제1곱셈기(180)와, 상기 반송파 발진기(170)의 출력을 위상 쉬프트하여 출력하는 위상 쉬프트기(190)와, 쿼드페이즈 신호 성분을 받아 상기 위상 쉬프트기(190)의 출력으로 싱글 발란스드 변조하는 제2곱셈기(200)와, 상기 제1, 제2곱셈기(180, 200)의 출력을 받아 더하여 출력하는 덧셈기(210)로 구성한다.
그리고 상기 제1, 2저항어레이(140, 160)는 저항(R1-R14)으로 구성하고, 상기 게이트 어레이(150)는 엑스클루시브오아게이트(G1-G4)로 구성한다.
제4도는 상기 제3도의 각부 파형도로서, (a)는 시스템 클럭이고, (b)는 랜덤 데이타 발생기(120)의 출력이며, (c)는 시스템 클럭(a)을 분주기(110)에서 분주한 파형이며, (d-k) 는 상기 (c)를 상기 시스템 클럭(a)에 따라 쉬프트 레지스터(130)에서 쉬프트하여 출력한 파형이며, (l)은 제1저항 어레이(140)의 출력으로서 상기 쉬프트레지스터(130)의 출력(d-k)을 제1저항어레이(140)에 의해 가중치를 곱한 후 더한 인페이즈데이타 파형이며, (m)은 상기 (d)와 (k)를 배타적 논리합한 파형이며, (n)은 상기 (e)와 (j)를 배타적 논리합한 파형이며, (o)는 상기 (f)와 (i)를 배타적 논리합한 파형이며, (p)는 상기 (g)와 (h)를 배타적 논리합한 파형이며, (q)는 상기 (m∼p)를 제2저항 어레이(160)에 의해 가중치를 곱한후 더한 쿼드페이즈 데이타 파형이며, (r)은 상기 (l)을 반송파와 곱한 파형이며, (s)는 상기 (q)를 상기 위상 쉬프트기(190)가 상기 반송파의 신호를 90°위상 쉬프트한 신호와 곱한 파형이며, (t)는 상기 (r)과 상기 (s)를 더한 파형으로서 변조 출력이다.
따라서 상기한 구성에 의거 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
먼저 시스템 클럭(a)이 시스템 클럭 입력단(100)으로 공급되어 데이타 발생수단(10)의 분주기(110)에 입력되면 분주기(110)는 상기 시스템 클럭을 제4도의 (c)와 같이 소정의 분주비로 분주한다. 이때 랜덤데이타 발생기(120)는 상기 분주기의 출력(c)을 받아 상기 제4도의 (b)와 같이 랜던 디지탈 데이타를 발생시켜 출력한다. 한편 데이타 변환수단(20)의 쉬프트 레지스터(130)는 상기 시스템클럭(a)을 받아 상기 랜덤 데이타 발생기(120)의 출력(b)을 입력단(Di)으로 받아 쉬프트하여 출력단(D0-D7)으로 제4도의(d-k)와 같이 출력한다. 이때 상기 출력단(D0-D7)중 출력단(D0)은 상기 랜덤 데이타 발생기(120)의 출력(b)을 한번 지연한 신호이고, 출력단(D1)은 상기 출력단(D0)의 출력을 내부적으로 한번 지연한 것이며, 출력단(D2)은 상기 출력단(D1)의 출력을 내부적으로 한번 지연한 것이다. 출력단(D3-D7) 역시 상기 출력단(D0-D2)과 같은 관계를 가지고 내부적으로 1회씩 지연한 것이다. 결국 상기 출력단(D7)의 출력은 상기 랜덤 데이터 발생기(120)의 출력(b)을 8회 지연한 셈이 된다. 그리고 상기 출력단(D0-D7)의 출력 타이밍은 상기 시스템 클럭(a)에 동기되며 모두 일시에 출력된다. 이때 제1저항어레이(140)는 상기 쉬프트레지스터(130)의 출력을 받아 각각의 출력에 저항(R1-R9)를 이용 적당한 가중치를 주어 곱한후 모두 더함으로써 제4도의 l)과 같은 인페이즈 신호 성분을 만들고 게이트 어레이(150)와 제2저항 어레이(160)는 쉬프트 레지스터(130)의 출력을 받아 각 출력단 Dj에 대해 DN-j+1(N은 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력단수, j=1, 2, … N/2)와 Dj를 서로 엑스클루시브오어 연산을 한 후, 다시 상기 엑스클루시브오어 출력에 저항(R10-R14)를 이용 소정의 가중치를 주어 곱한 후 모두 더하여 제4도의 (q)와 같은 쿼드페이즈 신호 성분을 만든다.
여기서 인페이즈 신호를 I(t), 쿼드페이즈 신호를 Q(t)라고 했을 때, 변조후 평탄후 엔벨로프 특성을 가지기 위해서는 [I(t)]2+[Q(t)]2=C(C는 상수)인 관계가 있어야 하는데 이 관계를 유지하도록 제1 및 제2저항어레이(140, 160)의 저항값을 각각 계산, 조정할 수 있다.
반송파발진기(170)는 반송파를 생성하여 출력하며, 변조수단(30)의 제1곱셈기(80)는 상기 제1저항 어레이(140)의 출력(1)과 상기 반송파를 곱하여 상기 제1저항 어레이(140)의 출력(1)을 더블발란스드 변조(Double balanced modulation)하여 상기 제4도의 (r)과 같은 신호를 만든다.
또한 제2곱셈기(200)는 상기 위상쉬프트기(190)의 출력으로 상기 제2저항 어레이의 출력(q)을 싱글발란스드 변조(Single balanced modulation)하여 상기 제4도의 (s)와 같은 파형을 만들어 낸다. 이때 덧셈기(210)는 상기 제1곱셈기(180)와 상기 제2곱셈기(200)의 출력(r, s)을 더하여 출력하므로서 상기 제4도의 (t)와 같이 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조된 신호를 얻을 수가 있다. 그리고 상기 제4도의 (t)와 같이 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 신호는 증폭기(220)에서 C급으로 증폭하더라도 충실하게 증폭되므로 안테나(ANT)를 통해 전파할때 수신측에서는 양질의 데이타를 수신할 수가 있다.
이상과 같이 본 발명은 소정 디지탈 데이타를 BPSK변조할시 위상의 천이지점에서도 신호를 충실히 증폭시킬 수 있게 하므로 송, 수신시 양질의 데이타를 송, 수신할 수 있어 통신의 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 위상변조회로에 있어서, 시스템 클럭(a)이 입력되는 시스템 클럭 입력단(100)과, 상기 시스템 클럭 입력단(100)의 시스템 클럭(a)을 받아 분주한 후 그에 동기하여 랜덤한 데이타를 출력하는 데이타 발생수단(10)과, 상기 데이타 발생수단(10)의 출력을 받아 상기 시스템 클럭(a)에 동기시켜 교번하는 계단형태의 인페이즈 신호성분과 계단형태로 되어 단일 방향으로 반복되는 쿼드페이즈 신호 성분으로 분할하여 각각 출력하는 데이타 변환수단(20)과, 반송파 신호를 생성 출력하는 반송파 발진기(170)와, 상기 데이타 변환수단(20)의 인페이즈 신호 성분 및 쿼드페이즈 신호 성분과 상기 반송파 발진기(170)의 반송파 신호를 받아 인페이즈 신호 성분은 상기 반송파로 더블발란스로 변조하고 쿼드페이즈 신호성분은 상기 반송파를 위상천이한 신호로 싱글발란스드 변조하여 서로 더함으로서 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 위상변조를 하는 변조수단(30)로 구성함을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  2. 제1항에 있어서, 데이타 발생 수단(10)이, 시스템 클럭(a)을 받아 소정 분주비로 분주하는 분주기(110)와, 상기 분주기(110)의 출력을 받아 랜덤한 디지탈 데이타를 발생 출력하는 랜덤 데이타 발생기(120)로 구성함을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  3. 제1항에 있어서, 데이타 변환수단(20)이, 랜덤 데이타 발생기(120)의 출력을 직렬로 받아 상기 시스템 클럭에 의해 각각 소정 시간만큼 소정회 순차적으로 지연시켜 각단의 출력을 병렬로 일시에 출력시키는 쉬프트 레지스터(130)와, 상기 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력을 받아 각각의 출력에 소정의 가중치를 곱한 후 모두 더하여 인페이즈 신호 성분을 만드는 제1저항 어레이(140)와, 상기 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력을 받아 1개의 출력단을 Dj라 할때 Dj와 D(N-j+1)[N은 쉬프트 레지스터(130)의 병렬 출력단수, j=1, 2, …, N/2]를 서로 배타적으로 논리합하여 출력하는 게이트 어레이(150)와, 상기 게이트 어레이(150)의 출력들을 받아 각각에 소정의 가중치를 곱한 후 모두 더하여 쿼드페이즈 신호 성분을 만드는 제2저항 어레이(160)로 구성함을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  4. 제1항에 있어서, 변조수단(30)이, 소정 반송파를 발진 출력하는 반송파 발진기(170)와, 인페이즈 신호 성분을 받아 상기 반송파 발진기(170)의 출력으로 더블 발란스드 변조하는 제1곱셈기(180)와, 상기 반송파 발진기(170)의 출력을 위상 쉬프트하여 출력하는 위상 쉬프트기(190)와, 쿼드페이즈 신호 성분을 받아 상기 위상 쉬프트기(190)의 출력으로 싱글 발란스드 변조하는 제2곱셈기(200)와, 상기 제1, 2곱셈기(180, 200)의 출력을 받아 더하여 출력하는 덧셈기(210)로 구성함을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  5. 제1항에 있어서, 변조수단(30)의 출력을 증폭하는 증폭기(220)를 더 부가함을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  6. 제5항에 있어서, 증폭기(220)의 출력을 공중에 전파하는 안테나(ANT)를 더 부가함을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  7. 제4항에 있어서, 위상 쉬프트기(190)가 쉬프트하는 위상량이 90°임을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  8. 제5항에 있어서, 증폭기(220)가 C급으로 동작하는 증폭기임을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
  9. 제3항에 있어서, 인페이즈 신호 성분을 I(t)라 하고 쿼드페이즈 신호 성분을 Q(t)라 할 때 제1, 2저항 어레이(140, 160)의 각 저항값은 [I(t)]2+[Q(t)]2=(상수)가 되도록 조정한 것임을 특징으로 하는 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 BPSK 변조회로.
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