KR940003928B1 - 무선 또는 페이져 수신기의 헤테로다인 증폭단 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
무선 또는 페이져 수신기의 헤테로다인 증폭단
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 단지 예로, 첨부한 도면에 도시된 양호한 실시예에 대한 이하 설명으로부터 보다 쉽게 명백해 질 것이다.
제1도는 본 발명의 주요 원리를 실시하기에 적합한 헤테로다인 증폭단의 개략적인 기능 블록도이며,
제2도는 본 발명의 양상을 이행하기에 적합한 한 실시예의 개략적인 회로도이며,
제3도는 본 발명의 또다른 양상을 이행하기에 적합한 또다른 실시예의 개략적인 회로도이고,
제4도는 제2도 및 제3도의 실시예 모두에 사용하기에 적합한 대안의 국부 발진기 회로의 개략적인 회로도이다.
[발명의 상세한 설명]
[서 문]
본 발명은 무선 또는 페이져 수신기의 헤테로다인 증폭단(a heterodyne stage of a radio or pager receiver)에 관한 것으로서, 특히 정밀하게 희망 진폭으로 상기 증폭단의 주입 신호(injection signal)를 제공하기 위해 제한된 범위내에서 국부 발진기(local oscillator)의 바이어스 전류를 제어할시에 상기 증폭단에 사용하기 위한 폐쇄-루프 제어회로(closed-loop control circuit)에 관한 것이다.
[종래기술의 설명]
무선 또는 페이져 수신기의 헤테로다인 증폭단은 선정된 주파수와 국부 발진기에 공급된 바이어스 전류의 량에 비례하는 진폭으로 주입 신호를 발생시키는 국부 발진기 및, 한 주파수에서의 혼합기 입력 신호를 상기 주입 신호의 상기 주파수를 근거로 한 다른 주파수에서의 혼합기 출력 신호로 전환시키는 상기 국부 발진기의 주입 신호에 의해 좌우되는 혼합기 회로(mixer circuit)를 포함한다. 통산, 수신기 헤테로다인 증폭단에서, 주입 신호의 주파수는 결과로서 발생한 주파수 차이에 실제로 상응하는 주파수로 혼합기의 출력 신호를 제공하기 위해 상기 입력 신호의 주파수로부터 상기 혼합기 주파수로 감산된다. 전술된 형태의 수신기는 수신된 무선 주파수 또는 RF 시그날링(RF signalling)을 중간 주파수 또는 IF로 전환시키고 어쩌면 한 IF 신호를 또다른 다운스트림 회로(downstream circuitry)에 의한 이용을 위해 또다른 더 낮은 IF 신호로 전환시키기 위해 하나 또는 그 이상의 헤테로다인 증폭단을 포함할 수도 있다.
휴대가능한 종류의 수신기는 배터리로 동력이 공급되기에 상기 수신기의 배터리를 재충전하거나 또는 교체하지 않고도 상기 수신기의 유용한 동작 수명을 연장하기 위해 이러한 수신기에 의한 전력 소모를 보존하는 것이 상당히 강조되어 왔다. 상기 목적을 위해, 몇몇의 최근의 휴대용 수신기 유닛은 필요치 않을때라도 상기 수신기의 비-활동 특정 회로(de-energize certain circuitS)로 설계된 전력 보존 수단을 포함하고 있어 수요에 따라 상기 수단을 재-활동시킨다. 각각의 회로가 재가동하고 짧은 시간 간격에 지정된 실행 레벨로 동작하는 것이 비-활동에서 재-활동으로의 전이와 다소 관계가 있다.
예를들면, 크리스탈 제어 국부 발진기 회로를 재가동하는 것이 상기 발진기 회로가 정상 상태 조건에 도달한 후에 필요로 되는 것보다 대략 2배 정도의 바이어스 전류를 필요로 한다. 따라서, 재-활동에 의해 상기 발진기 회로에 다량의 바이어스 전류를 초기에 제공하고 그 후에 정상 상태 조건하에서 동작하는 동안 상기 발진기 주입 신호를 희망 진폭으로 유지하기 위해 필요한 최소 바이어스 전류로 역조정 하는 것이 요구된다. 문제점은 모든 작업 조건하에서 상기 2개의 바이어스 전류 레벨 양극단을 제거하는 것이 늘 쉽지 않다는 것이다. 너무 높은 전류 레벨을 선택하는 것은 예측 불가능한 발진기 실행뿐 아니라 혼합기 증폭단의 과도 이득과 배터리로부터의 불필요한 전력의 소모를 초래할 수도 있는데, 이것이 수신기의 조작상의 배터리 수명을 감소시킬 것이다. 너무 낮은 레벨을 선택하는 것은 발진기를 재-활동에 의한 재가동을 하지 못하게 할 수도 있거나 또는 주입 신호의 진폭을 조작상의 한계 이하로 떨어뜨릴 수도 있는데, 이로 인해 저하된 혼합기 실행을 초래한다.
상기 발진기 회로의 적당한 재가동을 보장하고 주입 신호의 손실을 보호하기 위한 한가지 해결책은 희망 주입 신호 진폭에 따라 상기 발진기 회로에 대한 바이어스 전류를 제어하기 위해 헤테로다인 증폭단에 폐쇄된 피이드백 루프를 제공하는 것이다. 이러한 해결책은 크리브 호프만씨등에게 1974년 4월 16일자로 허여되고 출원시와 동일한 양수인에게 양도되어진 미합중국 특허 제 3, 805, 162호에 제안되었다. 호프만씨등에게 허여된 특허에 제안된 회로는 고주파수 동작 특성을 가진 혼합기 트랜지스터와 저주파 동작 특성을 가진 제어 증폭단 트랜지스터의 베이스-에미터 전압간의 차이를 근거로, 발진기 주입 신호 진폭을 검출하고 희망 진폭을 셋팅하도록 통제된다. 호프만씨등에 의해 제안된 폐쇄 루프 제어 회로가 다양한 조작상의 조건에 대해 적합하게 고려되었을지라도, 개선이 필요치 않다고는 할 수 없다.
[목 적]
본 발명의 목적은 (1) 이러한 수신기 유닛의 입력에서 조작상의 제1헤테로다인 증폭단에 제공된 광대역 RF 시그닐링과 같은 외부 신호에 의해 비왜곡된 주입 신호의 진폭은 측정하기 능력과, (2) 혼합기 회로의 헤테로다인 동작동안 실제로 일탈하지 않도록 상기 혼합기에 주입 신호의 진폭을 제어하기 위해 엄밀한 기준 레벨을 세트하기 위한 능력 및, (3) 극단적인 비정상 동작 조건하에서도 발진기 동작을 유지하기 위해 제한된 바이어스 전류 범위내에서 폐쇄-루프 제어 회로가 동작하는 것을 보장하기 위한 능력을 포함한다.
본 발명에서, 상기 및 다른 목적은 헤테로다인 증폭단내의 발진기 회로에 바이어스 전류를 조정하므로 희망 측정로 발진기 주입 신호를 제어하는 폐쇄-루프 제어 회로에서 이루어진다.
[발명의 진술]
본 발명에 따라, 수신기의 헤테로다인 증폭단은 혼합기 회로를 통제하는 주입 신호를 발생하는 바이어스 전류원으로부터 공급된 바이어스 전류에 응답하여, 테로다잉 공정에 의해 한 주파수에서 다른 주파수로 수신기 신호를 변환시키는 국부 발진기 회로 및, 상기 주입 신호의 진폭을 표시하는 신호를 초래하기 위해 상기 주입 신호의 진폭의 측정에 결합된 한 트랜지스터 증폭단 입력과 기준 레벨로 바이어스된 또다른 트랜지스터 증폭단 입력을 구비하고 비-제로 바이어스 전류 범위내의 바이어스 전류원에 의해 발진기 회로에 공급된 바이어스 전류의 량을 조정하도록 상기 진폭 표시 신호와 상기 기준 레벨에 의해 통제되는 회로 증폭단을 구비하는 차동 증폭기 회로를 포함한다.
[본 발명에 의해 얻어진 잇점]
본 발명의 한 실시예에서, 주입 신호는 국부 발진기 회로로부터 차동 증폭기 회로의 한 트랜지스터 증폭단 입력에 직접 결합한다. 상기 실시예에서, 바이어스 전류원은 통제 전류원과 국부 발진기 회로간의 공급 라인에 배치된 전류 미러 회로를 포함하는데, 상기 통제 전류원은 바이어스 전류원에 의해 최대량의 바이어스 전류가 국부 발진기에 공급되도록 셋팅된다. 차동 증폭기의 전류 증폭단은 통제 전류의 일부를 전환하기 위해 공급 라인에 결합되어, 전류 미러 회로를 통해 국부 발진기 회로에 공급될 바이어스 전류를 감소시킨다. 상기 방법으로 국부 발진기에 공급된 바이어스 전류가 모든 동작 조건하에서 상기 국부 발진기의 실행을 보장하도록 제한된 범위내에서 제어된다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 주입 신호 진폭의 측정은 혼합기 회로의 델타 전류 신호로부터 취해지고 차동 증폭기 회로의 한 트랜지스터 증폭단 입력에 결합된다. 바이어스 전류원의 전류 미러 회로는 국부 발진기 회로에 최소량의 바이어스 전류를 공급하도록 바이어스 된다. 상기 실시예에서, 차동 증폭기 회로의 상기 회로 증폭단은 국부 발진기에 공급된 바이어스 전류량을 상기 회로 증폭단에 의해 세트되는 최소량에서 최대량으로 조정한다. 따라서, 상기 바이어스 전류는 희망 진폭으로 주입 신호를 제어하기 위해 제한된 범위내에서 조정된다.
전술된 실시예 둘다에서, 엄밀한 기준 레벨과 충분한 폐쇄-루프 이득은 각각의 경우에 차동 증폭기에 의해 제공되어, 기준 레벨에 의해 세트된 희망 진폭으로 주입 신호를 엄밀하게 제어한다.
[양호한 실시예의 설명]
제1도는 무선 또는 페이져 수신기의 헤테로다인 증폭단의 기능적인 블록도이고, 블록(10)으로 도시된 국부 발진기 회로와 블록(12)으로 도시된 혼합기 회로의 종래의 소자를 포함한다. 상기 국부 발진기 회로(10)는 바이어스 전류원(16)으로부터 라인(14)을 통하여 공급된 바이어스 전류량에 응답하여, 상기 라인(14)을 통하여 공급된 바이어스 전류량을 근거로한 선정된 주파수 및 진폭으로 라인(18)을 통하여 주입 신호를 발생시킨다. 상기 발진기 회로(10)는 크리스탈 제어 변화일 수도 있는데, 이 경우 반응 동조 소자(21 및 22)의 회로망으로 구성된 크리스탈(20)은 신호 라인(24)를 통하여 동조된 주파수 신호로 상기 발진기(10)를 통제한다. 혼합기회로(12)가 주입 신호(18)에 의해 통제되어, 널리-공지된 헤테로다잉 공정을 사용하므로 라인(26)을 통하여 공급된 수신기 신호를 한 주파수에서 또다른 주파수로 전환시키고 다른 주파수로 합성된 수신기 신호는 신호 라인(28)을 통하여 출력한다. 블록(30)은 기준 신호(32)와 측정된 신호(34)에 의해 통제되는 폐쇄-루프 제어 회로를 나타내는데, 라인(36)을 통하여 바이어스 전류원(16)으로부터 라인(14)을 통하여 발진기 회로(10)에 공급된 바이어스 전류의 량을 조절한다. 측정된 신호는 점선(38)에 의해 도시된 바와 같은 주입 신호(18) 그 자체일 수도 있거나 또는, 혼합기 회로(12)의 파라미터(40)로부터 파생될 수도 있는데, 상기 파라미터는 주입 신호(18)를 나타낸다.
동작시, 제어기(30)는 주입 신호 라인(38)에 의해 제공된 바와 같은 주입 신호의 진폭을 측정하거나 또는 신호 라인(40)을 통하여 혼합기 회로로부터 측정된 파라미터를 측정하고 그 측정을 기준 신호(32)로부터 파생된 기준 레벨과 비교한다. 측정된 신호가 기준 레벨 이하로 떨어지는 경우에, 발진기 회로(10)에 공급된 바이어스 전류가 증가되어, 주입 신호의 진폭의 비례 증가를 야기시킨다. 역으로, 측정된 신호가 기준 레벨 이상으로 상승하면, 발진기 회로(10)에 공급된 바이어스 전류가 제어기(30)에 의해 감소되어, 주입 신호의 진폭을 이에 상응하게 감소시킬 것이다.
발진기 회로(10), 혼합기(12), 제어기(30) 및, 전류원(16)의 상세한 회로가 제2도 및 제3도에 각기 묘사된 2개의 분리 실시예로 도시되었다. 제2도 및 제3도의 실시예의 모든 트랜지스터 및 저항기 소자가 각각의 경우에 집적 회로의 동일 기판상에 구성될 수도 있고 인덕터 및 캐패시터의 반응 성분은 상기 성분과 관련된 집적 회로에 각기 외부적으로 결합될 수도 있다. 각각의 집적 회로는 예를들면, MOSAIC 1.5로서 알려진 널리 공지된 반도체 제조 공정을 사용하여 모토로라의 반도체 부서에 의해 제조될 수도 있다. 상기 형태의 제조 공정에 대한 보다 상세한 설명에 대해서는 모토로라 출판물 "선형 및 인터페이스 집적 회로" DL 128, Rev, 2,1 내지 8페이지를 기준으로 한다. 상기 제조 공정의 일부인 집적 회로 실행 및 특정 트리밍 단계의 결과로서, 상기 트랜지스터 및 저항기 성분의 특성 파리미터는 서로가 보다 엄밀하게 관련될 수도 있다. 덧붙여, 별개의 성분을 포함한 회로부터 기대되어질 것이다. 더 양호한 실행이 집적 회로 실행으로부터 기대된다. 이제 이와 관련하여, 각각의 회로 실시예가 설명될 것이다.
제2도를 참조하면, 회로 설명동안 내내 도시된 심볼 B+는 배터리원(도시되지 않음)로부터 제공되고 예를들면, 본 실시예 둘다에 대해 대략 1볼트로 조정된 전력 공급 전위를 나타낸다. 계속해서, 블록(10)인 점선으로 도시된 국부 발진기 회로는 유도성 소자(L1)를 통해 B+ 공급 장치에 결합된 콜렉터를 가진 NPN 트랜지스터(Q3)를 포함하는 종래의 콜피츠(Colpitts) 구조이다. Q3의 베이스가 크리스탈 동조 주파수 신호라인(24)에 결합되고, 저항기(R1)를 통해 B+ 공급 장치에 결합 되고, 용량성 소자(C1 및 C2)를 포함하는 캐패시터 분할기 회로망을 통해 그라운드 전위에 결합된다. C1 및 C2간의 노드 연결부가 트랜지스터 Q3의 에미터에 결합된다. 주파수 동조를 위해, 가변 캐패시터(C3)가 Q3의 콜렉터와 그라운드 전위간에 결합된다.
본 실시예에서, 바이어스 전류원(16)은 저항기(Rs)와 직렬로 결합된 42로 도시된 전압원을 어느정도 포함한다. 상기 전압원(42)은 경우에 따라서는 예를들면, B+ 공급 장치로 고정될 수도 있거나 또는, 가변 가능할 수도 있다. Rs를 통해 공급된 통제 전류는 공급 라인(44)을 통하여 바이어스 전류원(16) 또는 일부인 트랜지스터(Q1 및 Q2)를 포함하는 전류 미러 회로 구조로 전도된다. 특히, 상기 공급 라인(44)은 그라운드 전위에 결합된 에미터를 가진 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 및 베이스 양자에 결합되고 발진기 회로(10)의 트랜지스터(Q3)의 에미터에 결합된 콜렉터를 갖고 그라운드 전위에 결합된 에미터를 또한 구비한 가진 트랜지스터(Q2)의 베이스에 또한 결합된다. 본 실시예에서, 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 디바이스 결합 구조가 10-12 내지 1의 전류 미러 비율을 제공하도록 설계되며 ; 따라서, 트랜지스터(Q2)를 통해 흐르는 전류는 제어기에 의해 발생된 제어 또는 바이어스 전류인 트랜지스터(Q1)를 통해 흐르는 전류량의 10 또는 12배이다. 캐패시터(C4)는 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 베이스와 그라운드 전위간에 결합될 수도 있어 잡음 면제 또는 제어 회로 안정화를 위한 개선을 제공한다.
콜피츠 발진기의 동작은 관련 기술에 숙련된 누구에게나 널리 공지되었다고 간주되며, 그 세부 사항은 더 큰 바이어스 전류가 Q1 및 Q2의 전류 미러 구조의 결과로서 트랜지스터(Q2) 내지 트랜지스터(Q3)로부터 파생될시에, 발진기 이득 및 신호 라인(18)을 통하여 발생된 주입 신호의 진폭이 모두 증가될 것이고 역으로, 더 적은 바이어스 전류가 파생될시에, 발진기 이득 및 주입 신호의 진폭이 모두 감소될 것이라는 사실과는 달리 본 발명에 기여하지 않는다. 따라서, 주입 신호(18)의 진폭은 트랜지스터(Q2)를 통해 파생된 바이어스 전류의 량에 따라 조절될 수도 있다.
12로 도시된 혼합기 회로는 공통 베이스 구조로 결합된 종래의 단일 NPN 트랜지스터 증폭단(Q4)을 포함한다. 광대역이고, 무선 주파수 변화일 수도 있는 혼합기 입력 신호는 용량성 소자(C5)를 통해 혼합기 트랜지스터(Q4)의 에미터에 AC 결합될 수도 있다. 평행한 용량성 및 유도성 소자(C6 및 L2)를 각기 포함하는 종래의 LC 동조 및 임피던스 회로망이 캐패시터(C5)의 입력측에 제공되고 그라운드 전위에 형식적으로 결합된다. 트랜지스터(Q4)의 에미터가 저항기(R2)를 통해 DL 바이어스된다. 반응, 용량성 및, 유도성 소자(C7,C8 및 L3)를 포함하는 또다른 종래의 LC 동조 및 임피던스 매칭 회로망이 Q4의 베이스와 그라운드 전위간에 결합된다. L3와 C8간의 노드 연결부가 저항기(RB)를 통해 B+에 결합될 수도 있다. 라인(18)을 통하여 발진기 회로(10)로부터 발생된 주입 신호가 용량성 소자(C9)를 통해 혼합기 트랜지스터(Q4)의 베이스 AC 결합된다. 혼합기 증폭단(12)은 용량성 및 유도성 소자(C10,C10')를 각기 포함하는 부가의 LC 동조 및 매칭 회로망을 포함하는데, 상기 회로망은 그라운드 전위로 Q4의 콜렉터에 결합되고 Q4의 콜렉터에서 출력 라인(28)으로 출력 신호용 선택적 동조 및 AC 결합을 제공한다.
동작시, 혼합기 입력 신호는 용량성 소자(C5)를 통해 희망 주파수 범위내의 주파수만을 통과시키기 위해 동조회로(L2 및 C6)에 의해 선택적으로 필터화될 수도 있다.
헤테로다인 혼합 동작은 상기 필터화된 혼합기 입력 신호와 혼합기 트랜지스터(Q4)의 베이스-에미터 정합의 주입 신호간에 발생되는데, 결과로서 발생한 주파수 변환 신호가 Q4의 콜렉터에 나타나고 동조 회로망(C10, L4)에 의해 필터화되어지고 C10'에 의해 출력 라인(28)에 AC 결합된다. Q4의 베이스에서 소자(C7, C8 및 L3)를 포함하는 LC 동조 회로가 주입 신호의 주파수와 다른 주파수를 가진 신호를 실제로 감쇄하고 따라서, 헤테로다인 혼합 공정 및 또는 RF 혼합기 입력 신호의 진폭에 의해 야기된 신호 라인(18)을 통하여 주입 신호에 대한 왜곡을 실제로 최소시켜, 지점(18)으로 필요한 왜곡이 없는 주입 신호를 제공한다.
본 발명에 따라, 폐쇄 루프 제어 회로(30)는 바이어스 전류원(16)으로 발진기 회로에 공급된 바이어스 전류를 조절하므로 희망 진폭으로 주입 신호를 제어하기 위해 제2도의 헤테로다인 증폭단 실시예에 배치된다. 제어기 회로(30)은 Q5 및 Q6의 트랜지스터 증폭단 입력을 포함하는 차동 증폭기로서 구성된다. 상기 자동 증폭기 회로에 트랜지스터(Q7 및 Q8)의 부가는 배터리원, 즉, B+ 공급 장치의 전류 드레인을 최소화하는 동안 기준과 측정된 진폭간의 최소 폐쇄 루프 에러를 허용하도록 적당한 이득을 제공하는 이중 차동 증폭기를 제공한다. 전류는 자체 베이스와 Q7의 콜렉터에 묶인 한 콜렉터와 Q8의 콜렉터에 묶인 다른 콜렉터를 가진 전류 미러 회로로서 구성된 이중 콜렉터 PNP 트랜지스터(Q11)를 통해 NPN 트랜지스터(Q8 및 Q7)의 콜렉터에 공급되어지는데, Q11의 에미터가 B+ 공급 장치에 결합되어진다. 트랜지스터(Q8 및 Q7)의 에미터가 저항기(R3)를 통해 그라운드 전위에 공동으로 결합되고 상기 트랜지스터(Q8 및 Q7)의 베이스는 콜렉터가 저항기(R4 및 5)를 통해 B+ 공급 장치에 각기 결합되어지는 트랜지스터(Q5 및 Q6)의 콜렉터에 각기 결합된다. 트랜지스터(Q5 및 Q6)의 에미터는 각각의 저항기(R6 및 R7)을 통해 그라운드 전위에 결합되는 공통 저항기(R8)에 결합된다.
신호 라인(46)이 라인(18)으로부터의 주입 신호를 입력 증폭단 트랜지스터(Q5)의 베이스에 결합시킨다. 다른 입력 증폭단 트랜지스터(Q6)의 베이스가 경우에 따라서는 기준 전위 또는 B+ 공급 장치에 결합될 수도 있다. 트랜지스터(Q6)는 입력 트랜지스터 증폭단간에 기준 레벨을 설정하기 위해 Q5의 IC영역보다 예를들면 8배의 더 큰 측정일 수도 있는 IC 영역을 갖도록 구성된다. 트랜지스터간의 IC 영역 차이가 기준 전압 임계 레벨을 세트하는 트랜지스터간의 베이스-에미터 정합 전압 차이를 설정하는 것은 널리 공지된 원리이다. 양호한 실시예에서, 상기 8배 영역 요소가 54 밀리볼트의 임계 레벨을 초래 한다. 즉, Q5의 베이스의 전압이 Q6의 베이스에 전압 이상인 54 밀리볼트 일시에, 상기 차동 증폭기가 균형 잡힌 상태일 것이다.
전류 미러 회로 증폭단은 트랜지스터(Q8)의 콜렉터에 차동 증폭기를 결합시키고 통제 전류를 공급 라인으로 전환시키기 위해 통제 전류 공급 라인(44)에 결합된다. 특히, 전류 미러 회로 증폭단은 Q8의 콜렉터와 또한 Q9의 콜렉터에 결합되어진 공통 베이스 연결 노드에 의해 함께 묶인 베이스 및 그라운드 전위에 모두 결합되어진 에미터를 가진 NPN 트랜지스터(Q9 및 Q10)를 포함한다. Q10의 콜렉터가 전류 제한 저항기(RL)를 통해 공급 라인(44)에 결합된다. 덧붙여, 트랜지스터(Q10)의 IC 영역은 공급 라인(44)으로부터 전환된 전류가 트랜지스터(Q9)를 통해 흐르는 전류보다 실제로 더 크게 되는 것을 허용하는 트랜지스터(Q9)의 IC 영역보다 8배 더 큰 측정일 수도 있다.
동작시, 제어 회로(30)의 입력 트랜지스터 증폭단(Q5)이 Q4의 베이스에서 공급 라인(18)으로부터의 주입 신호의 진폭을 측정한다. 특히, 트랜지스터(Q5)의 베이스-에미터 정합이 주입 신호를 정류 및 평준화하여, 주입 신호의 희망 진폭에 대해 세트 기준 레벨에 비교되는 진폭을 나타내는 신호를 초래한다. 측정된 신호가 기준 레벨 이하이면, 트랜지스터(Q5 내지 Q11)는 트랜지스터(Q10)를 통해 공급 라인으로부터 전환된 전류를 차례로 제한하는 트랜지스터(Q9)를 통해 통과한 전류를 제한하도록 협동하여 동작하며, 따라서 주입 신호의 진폭을 증가시키기 위해 전류 미러(Q1 내지 Q2)를 통해 더 큰 바이어스 전류를 발진기(10)에 양도한다. 측정된 신호가 기준 레벨을 초과할지라도, 트랜지스터(Q5 내지 Q11)는 트랜지스터(Q10)를 통해 통제 전류 공급 라인(44)으로부터 더 높은 전류 전환을 초래하는 전류 미러 회로의 트랜지스터(Q9)를 통해 얼마간의 증가된 전류가 흐르도록 동작하여, 발진기 회로(10)에 보다 적은 바이어스 전류를 양도하여, 더 낮은 주입 신호의 진폭을 야기시킨다. 물론, 일단 정상 상태 조건에 도달하면, 제어기 회로(30)는 실제로 주입 신호의 진폭을 입력 트랜지스터 증폭단(Q5 및 Q6)간의 엄격한 기준 레벨에 의해 세트된 바와 같은 희망 진폭 레벨로 유지하기에 충분한 이득을 갖춘다.
트랜지스터(Q9,Q10) 및, 제한 저항기(RL)를 포함하는 전류 미러 회로가 통제 전류의 일부만을 공급 라인(44)으로 전환하도록 설계되며, 따라서, 폐쇄-루프 제어회로(30)가 비-제로 바이어스 전류 범위내에서만 발진기 회로(10)에 공급된 바이어스 전류량을 조정하게 한다. 제어 회로(30)의 상기 특성이 모든 동작 조건동안 발진기 신호의 손실을 책임진다.
발진기 회로가 B+ 공급 라인에 의해 비-활성화되고 그후에 재활성화될 수도 있는 전력 보상 동작 동안, 발진기 회로에 대한 바이어스 전류 공급이 상기 발진기 회로에 의해 요구된 바이어스 전류의 희망 최소량을 결정하기 위한 가이드로서 주입 신호의 피이드백 측정을 사용한 폐쇄-루프 방식으로 제어기(30)에 의해 끊임없이 제어될 것이다. 스타트-업 동안, 주입 신호 레벨이 본래 제로이면, 바이어스 전류원으로부터의 이용가능한 모든 전류가 스타트-업 시간을 최소화하기 위해 발진기에 인가된다. 따라서, 발진기 회로(10)의 스타트-업이 보장되고, 일단 정상-상태 고정이 우세하면, 주입 신호를 희망 진폭 셋팅으로 유지하기 위해, 단지 필요한 최소량의 바이어스 전류만이 발진기 회로에 인가된다.
제2도의 실시예의 회로 성분에 대한 전형적인 값이 이하로 표면에 도시된다.
[표 1]
제2도에 묘사된 전술한 헤테로다인 증폭단 실시예는 수신된 광대역 PF 시그날링에 의해 처리된 제1단계 헤테로다인 공정에 대한 1차 응용을 나타낸다. 제3도와 관련하여 기술되어질 본 발명의 원리를 실시하는 헤테로다인 증폭단의 대안 실시예는 IF 시그날링이 한 주파수에서 또다른 주파수로 변환되는 수신기의 제2헤테로다인 증폭단에 대한 1차 응용을 나타낸다. 제2의 헤테로다인 증폭단에 대한 수신기 IF 시그날링 입력은 제1헤테로다인 증폭단에 대한 RF 시그날링 입력보다 훨씬 협소한 밴드폭과 제한된 전력 레벨을 구비하여, 주입 신호의 보다 유리한 측정 지점을 인에이블링한다. 제3도에 묘사된 많은 것이 제2도와 관련하여 기술된 실시예와 실제로 유사하다. 따라서, 공통이거나 또는 실제로 동일한 성분에 대한 참조부호 숫자가 두 실시예간에 유지될 것이나 ; 동일하거나 또는 유사한 성분이 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수도 있는 반면에, 대안의 실시예에서 이들의 값이 다른 설계 동기에 기인하여 변화될 수도 있음을 알아야 한다.
제3도를 참조하면, 발진기 회로(10)가 상기 실시예로 대한 제어된 크리스탈을 유지하고 동일한 콜피츠 설계이나 ; 상기 응용이 제2헤테로다인 증폭단에 주로 적용되기 때문에, 이에 의해 발생된 주입 신호의 주파수가 훨씬 더 낮은 값일 것이고 따라서, 수소의 반응 동조 성분을 필요로 할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 이들의 기능은 제2도의 발진기 회로(10)와 관련하여 묘사된 것과 실제로 유사하다. 저항기(R9) 및 캐패시터(C11)의 부가는 발진기 회로(10)로 부터 B+ 공급 장치의 분리를 제공한다.
혼합기(12)는 유사하게 단일 증폭단 NPN 트랜지스터(Q4)를 포함하나, 상기 대안의 실시예에선, 상기 혼합기는 그라운드 전위에 결합된 에미터를 가진 공통 에미터 장치로 구성된다. 상기 대안의 실시예의 혼합기(12)는 자체 베이스와 또한 저항기(R10)를 통해 B+ 공급 장치에 묶인 콜렉터와 저항기(R11)를 통해 그라운드에 결합된 에미터를 가진 NPN 트랜지스터(Q12)를 포함하는 50으로 도시된 전류 미러 회로를 또한 포함한다. 노이즈와 불필요한 신호 결합으로부터 보호하기 위해, 캐피시터(C12)가 Q12의 베이스와 그라운드 전위간에 결합된다. 인덕터 성분(L5)이 Q12의 콜렉터와 Q4의 베이스간에 결합되어, Q4의 베이스에서 고주파수 신호를 크게 감쇄시키는 동안, Q4에 DC 바이어스 전류 경로를 제공한다.
라인(26)을 통한 혼합기 입력 신호와 라인(18)을 통한 주입 신호가 Q4의 베이스에 결합되고 Q4의 베이스 에미터 정합이 헤테로다잉 공정을 수행하기 위해 여전히 사용됨을 명심하자, 상기 결과로서 발생한 차이 주파수 신호가 Q4의 콜렉터로 제공되고 출력 라인(28)에 결합된다. 저항기(R12 및 R13)를 포함하는 저항기 분할기 회로망이 Q4의 콜렉터와 B+공급 장치간에 결합되고 캐패시터(C13)가 R12 및 R13의 노드 연결부와 그라운드 전위가 결합되어, 이러한 노드에 안정된 신호를 제공한다. R12 및 R13의 노드 연결부에 나타난 전압 전위가 혼합기(12)의 전류 드레인(델타 전류)를 나타내고 주입 레벨이 증가될시에 상기 혼합기 드레인이 증가될 발진기 회로(10)로부터 상기 혼합기에 공급된 주입 신호의 진폭의 측정으로서 사용될 수도 있다.
혼합기 입력 신호와 희망 주파수로 세트된 중심 주파수를 가진 협소한 대역통과 필터가 입력 라인에 배치되고 블록(52)으로서 도시되었다. 가변 용량성 동조 소자(C14 및 C15)가 필터(52)의 업스트림 및 다운스트림으로 각기 배치되고 그라운드에 결합된다. 유도성 소자(L6)가 필터(52)와 직렬로 배치된다. 전술된 반응 성분이 필터(52)의 부가적인 주파수 동조를 위해 제공된다. 이와 유사한 방식으로, 블록(54)으로 도시된 또 다른 협소한 대역 주파수 필터가 혼합기(12)의 출력 라인에 배치되고 결과로서 발생한 혼합기 출력 신호의 주파수로 세트된 중심 주파수를 갖는다. 그래서 요약하면, 상기 대안의 실시예의 설명에 있어 상기 요점에 미치는 주된 차이는 주입 신호의 진폭을 나타내는 주입 신호의 측정이 혼합기 증폭단(12)의 델타 전류 측정이고 혼합기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터에 접속된 R12와 R13의 저항기 분할기 연결부간의 로드로부터 취해진다는 점이다. 측정 신호가 신호 라인(46)에 의해 제어기 회로(30)의 차동 증폭기의 입력 트랜지스터 증폭단(Q5)의 베이스에 결합된다.
제3도에 묘사된 실시예의 제어기 회로(30)를 참조하면, 입력단은 유사하게 공통 저항기(R14)를 통해 그라운드 전위에 공통으로 결합된 에미터를 가진 트랜지스터(Q5 및 Q6)로 구성된다. 그러나, Q5 및 Q6의 콜렉터는, 제2도의 실시예와 관련하여 기술된 바와 같이, 이중 차동 트랜지스터(Q8 및 Q7)를 필요로하지 않고도, Q11의 이중 콜렉터에 각기 직접 결합된다.
본 실시예의 제어기 회로(30)의 또다른 차이는 다른 입력 트랜지스터 증폭단(Q6)의 기준 레벨이 B+ 공급 장치와 그라운드 전위간에 직렬로 결합된 저항기(R15 및 R16)를 포함하는 저항기 분할기 회로망에 의해 세트된다는 점이다. R15 및 R16의 저항기 분할기 회로망은 차동 증폭기의 다른 입력 트랜지스터 증폭단(Q6)의 베이스에 결합되는 노드 연결부에 엄밀한 전압 기준 레벨을 제공한다. 상기기준 레벨이 희망 진폭을 나타내기 때문에, 주입 신호가 최소한의 바이어스 전류 공급에 의해 엄밀히 제어된 진폭일 수도 있다.
바이어스 전류원(16)은 유사한 트랜지스터(Q1 및 Q2)를 포함하는 유사한 미러 회로 장치를 포함하는데, Q2의 콜렉터가 발진기 회로(10)에 결합되어져, 바이어스 전류 공급을 제어한다. 상기 대안의 실시예에서, 저항기(R17)가 상기 전류 미러 회로와 B+ 공급 장치간에 결합되어져, 모든 발진기 동작 조건하에서 주입 신호의 손실을 보호하기 위해 발진기 회로(10)에 최소 바이어스 전류 공급을 셋팅한다. 전류 조절 저항기(R18)가 Q1의 에미터와 그라운드 전위간에 결합한다. 바이어스 전류의 제어의 일부로서, 제어 회로(30)의 차동 증폭기는 입력 증폭단 트랜지스터(Q5)의 콜렉터에 차례로 결합되는 베이스에 묶인 콜렉터 중 하나를 가진 이중 콜렉터 PNP 트랜지스터(Q13)를 포함하는 회로 증폭단을 포함한다. Q13의 에미터가 B+ 공급 장치에 결합되고 Q13의 다른 콜렉터가 발진기 회로(10)에 공급되어진 바이어스 전류량을 제어하기 위해 Q1 및 Q2의 전류 미러 회로에 결합된다. R14의 값에 의해 조절될 수도 있는 Q13을 통한 최대 통제 전류가 Q1 내지 Q2를 통해 바이어스 전류 공급을 발진기 회로(10)에 세트시킨다. 따라서, 비-제로 바이어스 전류 범위는 바이어스 저항기(R17)의 최대 셋팅과 Q13의 통제 전류의 최대 셋팅간에 발생되는데, 상기 최대 셋팅이 발진기 회로(10)의 적당한 전력 스타트-업을 보장한다.
동작시, 제어 회로(30)는 라인(46)을 통하여 측정된 신호에 의해 통제되고 기준 전위는, 상기 측정된 신호가 기본 레벨 이하일시에, 통제 전류가 Q13을 통해 바이어스 전류원회로(16)로 전도되어, 이에 의해 발생된 주입 신호의 진폭이 증가되게 발진기 회로(10)에 바이어스 전류 공급을 증가시키기 위해, 저항기 분할기 회로망(R15,R16)에 의해 세트된다. 역으로, 측정된 신호가 기준 레벨보다 더 크게되면, 보다 적은 전류가 바이어스 전류 공급을 감소하는 Q13을 통해 발진기 회로로 전도되며, 따라서, 주입 신호의 보다 낮은 진폭을 재현한다. 제어회로(30)는 실제로 주입 신호의 진폭을 희망 레벨로 제어하기 위해 충분히 엄격한 제어 루프 파라미터에 의해 세트된다. 게다가, 재활성화에서, 최대 바이어스 전류 공급이 발진기에 공급되어 발진기 회로(10)의 적당한 스타트 업을 보장한다. 따라서, 활성화 후에 그리고 일단 정상 상태 조건이 희망 레벨로 주입 신호의 진폭을 잘 유도하면, 제어 회로(30)는 발진기 회로에 공급된 바이어스 전류를 상기 발생된 주입 신호와 희망 진폭을 유지하기 위해 필요한 최소 레벨로 통제한다. 제3도의 실시예의 회로요소에 대한 전형적인 값이 이하 표에 도시된다.
[표 2]
제2도 및 제3도의 실시예가 크리스탈 제어 발진기 회로를 사용하여 설명된 반면에, 상기는 수신기의 모든 헤테로다인 증폭단에 대한 경우가 아니다. 어떤 증폭단은 예를들면, 전압 제어 발진기(VCO)와 같이, 또 다른 형태의 발진기 회로를 사용할 수도 있다. 본 발명을 실시하는 헤테로다인 증폭단에 사용하기 위한 VOC의 적당한 회로 실시예가 제4도에 도시된다. 상기 VCO 실시예는 제2도 및 제 3도의 설명과 관련하여 기술된 발진기 회로와 유사한 종래의 콜피츠 발진기 회로(10)를 포함한다. 참조부호 숫자는 동일하거나 또는 유사한 요소에 대해 유지된다. 동조 크리스탈 회로에 의해 구동되어지는 것 대신에, 콜피츠 발진기(10)의 주파수가 가변 캐피시터(21)와 그라운드 전위간에 결합되는 바랙터 또는 배리캡 요소(varactor on varicup element ; VC1)에 의해 통제된다. 쵸크 코일(L7)이 21과 VC1간의 노드 접속부와 60의 가변 전압 전위원간에 결합 된다. 또한, 고정 캐피시터 요소가 부가적인 발진기 동조를 제공하기 위해 Q3의 베이스와 그라운드 전위간에 결합될 수도 있다. 또한 쵸크 코일(L8)이 바이어싱 목적과 바랙터 동조 구동기단으로부터 B+ 공급 장치를 분리시키기 위해 Q3의 베이스와 B+ 공급 장치간에 배치된다. Q3의 콜렉터와 B+ 공급 장치간에 결합된 저항기(R19)가 임피던스 매칭 및 소스 또는 국부 임피던스 둘다를 제공한다.
트랜지스터(Q1 및 Q2)를 포함하는 유사한 전류 미러 증폭단이 VCO(10)에 결합되어, 캐패시터(C9)를 통해 AC 결합된 주입 신호 출력의 진폭을 차례로 조절하는 바이어스 전류를 제어한다. 또다른 쵸크 코일(L9) 및 용량성 성분(C17)이 발진기 회로(10)와 전류 미러(16)간의 바이어스 전류 라인에 배치되어, 트랜지스터(Q2)로부터 바이어스 전류의 AC 분리를 제공한다. 저항기(R20)는 모든 루프 조건하에서 발진기가 충분한 전류를 갖는 것을 보장하기 위해 최소 전류 레벨을 세트한다.
동작시, C9를 통해 혼합기에 결합된 주입 신호와 주파수가 60에서 VCO에 인가된 전압 전위를 가변하므로 제어될 수도 있다. 예를들면 60에서의 전압을 0.5V와 3V간으로 가변시키므로, 발진기의 주파수를 대략 150MHz의 중심 주파수 주위로 적당하게 조절하여 본 실시예에서는 VC1의 캐패시턴스를 24내지 44pf으로 바꾼다. 대략 150MHz의 중심 주파수로 동조된 VCO의 적당한 실시예로 대한 회로 요소의 전형적인 값이 이하표로 도시된다.
[표 3]
요약하면, 제2도 및 제3도의 설명과 관련하여 기술된 본 발명의 양 실시예는, 외부 신호에 의해 각각 비왜곡된 경우에 발진기 회로에 의해 발생된 주입 신호를 측정하기 위한 능력과 ; 주입을 제어하기 위한 엄밀한 기준 레벨을 엄밀한 채널 선택성이 요구되는 VCO를 사용할시에와, 측대역 노이즈가 실제로 증가되기 때문에 주입 신호의 진폭이 희망하는 진폭으로부터 벗어날시에, 특히 중요하게 되는 희망 진폭 신호로 주입을 제어하는 엄밀한 기준 레벨을 세트하기 위한 능력 및 ; 폐쇄-루프 제어기가 스타트-업까지 제한된 범위내에서 동작하고, 모든 동작 조건하에서, 배터리원으로부터의 최소 전력 드렝인으로 발진기 동작을 유지하는 것을 보장하기 위한 바이어스 전류 제어 범위를 가진 매우 충분한 가변 피이드백 제어 루프를 제공한다.
비록 본 발명이 2가지 특정 실시예와 관련하여 기술 되었을지라도, 상기 실시예의 부가, 삭제 및, 변경이 본 발명의 원리를 벗어나지 않고도 행해질 수도 있음을 알아야 한다. 따라서 본 발명은 임의의 특정 실시예에 제한되지 않고 오히려 본원에 첨부된 청구범위에 따라 범위 및 넓이로 구성되어야 한다.

Claims (10)

  1. 바이어스 전류원(16)과 ; 상기 전류원으로부터 공급된 바이어스 전류(14)에 응답하여 공급된 바이어스 전류량을 근거로 선정된 주파수 및 진폭으로 주입 신호(18)를 발생하는 국부 발진기 회로(10)와 ; 수신기 신호(26)를 헤테로다잉 공정에 의해 한 주파수에서 또다른 주파수로 변환시키도록 상기 주입 신호에 의해 통제된 혼합기 회로(12) 및, 상기 주입 신호의 진폭을 측정하는 수단(R12, R13, C13)을 포함하는 수신기의 헤테로다인 증폭단에 있어서, 차동 증폭기 회로(30)는 상기 주입 신호의 진폭을 나타내는 신호를 초래하도록 상기 측정 수단에 결합된 한 트랜지스터 증폭단(Q5) 입력과 기준 레벨(REF)로 바이어스된 또다른 트랜지스터 증폭단(Q6) 입력을 구비하고, 비-제로 바이어스 전류 범위내에서 상기 전류원에 의해 발진기 회로에 공급된 바이어스 전류량을 조절하기 위해서 (R17 또는 RL및 Q1, Q2를 통해)상기 진폭 표시 신호 및 상기 기준 레벨에 의해 통제되는 회로 증폭단(Q11, Q13 또는 Q7 내지 Q11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 국부 발진기 회로로부터 상기 차동 증폭기 회로의 상기 한 트랜지스터 증폭단 입력으로 상기 주입 신호를 결합시키는 수단(라인 46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전류원이 상기 바이어스 전류원에 의해 국부 발진기로의 바이어스 전류의 공급을 통제하는 전류원 공급 라인(44)을 포함하고 ; 기준 신호의 진폭 표시 신호에 따라 상기 국부 발진기 회로 및 상기 차동 증폭기 회로에 바이어스 전류 공급을 통제하려는 전류(ISINK)의 일부를 상기 회로 증폭단으로 전환하기 위해 상기 차등 증폭기 회로의 상기 회로로 증폭단이 상기 공급 라인에 결합되는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회로 증폭단이 상기 공급 라인으로부터 최대량의 전환된 통제 전류(ISINK)를 셋팅하기 위해 전류 미러 회로(Q9, Q10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  5. 제3항에 있어서, 바이어스 전류원은 상기 바이어스 전류원에 의해 국부 발진기 회로에 공급되어질 최대량의 바이어스 전류를 셋팅하기 위해 통제 전류원(42, Rs)과 국부 발진기 회로간의 공급 라인에 배치된 전류 미러 회로(Q1, Q2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차동 증폭기 회로가 직접 회로로서 구성되며 ; 상기 차동 증폭기 회로의 한 트랜지스터(Q5) 및 또다른 트랜지스터(Q6) 증폭단 입력의 상기 집적 회로 영역이 기준 레벨을 세트하도록 미리 선택되는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  7. 제1항에 있어서, 상기 혼합기 회로는 헤테로다인 동작을 통제하는 주입 신호의 진폭을 나타내는 델타 전류 신호(R12, 1R13)를 발생하도록 동작하는 공통 에미터 트랜지스터(Q4) 구조를 포함하고; 측정수단(라인 46)은 상기 혼합기 회로로부터 상기 차동 증폭기 회로의 한 트랜지스터 증폭단 입력으로 상기 델타 전류 신호를 결합시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  8. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전류원 최소량의 바이어스 전류를 상기 국부 발진기 회로에 공급 하도록 바이어스(R17)된 전류 미러 회로(Q1, Q2)를 포함하고 ; 상기 차동 증폭기 회로의 회로 증폭단(Q11, Q13)이 진폭 표시 신호 및 차동 증폭기 회로의 회로의 기준 레벨에 따라 상기 국부 발진기 회로에 공급된 바이어스 전류의 량을 조절하기 위해 바이어스 전류원의 전류 미러 회로에 결합되는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회로 증폭단은 바이어스 전류원에 의해 국부 발진기 회로에 공급하기 위한 최대량의 바이어스 전류를 셋팅 하기 위해 전류 미러 회로(Q11, Q13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
  10. 제1항에 있어서, 저항기 분할기 회로망(R15, R16)은 다른 트랜지스터(Q6) 증폭단 입력을 희망 기준 레벨에 바이어싱하기 위해 상기 차동 증폭기 회로의 상기 다른 트랜지스터(Q69) 증폭단 입력에 결합되는 기준 전압 신호를 발생하기 위해 2개의 전압 전위(B+, GND)간에 결합되는 것을 특징으로 하는 수신기의 헤테로다인 증폭단.
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