KR940008344B1 - 위성방송수신 시스템에 있어서 풀 밴드 lnb회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

위성방송수신 시스템에 있어서 풀 밴드 LNB회로

제1도는 종래의 풀 밴드 위성방송수신용 LNB의 회로구성도.

제2도는 본 발명의 풀 밴드 위성방송수신용 LNB의 회로구성도.

제3도는 본 발명의 회로에 적용된 LNA단의 상세회로도.

제4도는 본 발명의 회로에 적용된 발진단의 상세회로도.

제5도는 본 발명의 회로에 적용된 LNA단의 잡음지수-이득-주파수 특성도.

제6도는 본 발명의 임피던스 분포를 설명하기 위한 스미스 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

32 : LNA단 34, 40 : 필터단

36 : 믹서단 38 : 발진단

42 : IF 증폭단 52 : 바이어스 회로부

M₁-M₄: 매칭회로부 Q₁-Q₄: 트랜지스터

R₁-R₇: 저항 C₁-C₂: 콘덴서

SW₂: 밴드 선택 스위치

본 발명은 위성방송 수신시스템에 관한 것으로 특히 시스템 구성의 간략화를 통하여 소형화, 경량화와 잡음특성 및 이득 특성을 강화시킬 수 있는 위성방송 수신시스템에 있어서 풀(Full) 밴드 LNB 회로에 관한 것이다.

위성방송방식은 주파수 스펙트럼에 따라 ECS(European Communication Satellite)방식과 DBS(Direct Broadcast Satellite)방식으로 나누어지며, 각각의 주파수 밴드는 ECS가 10.95-11.7GHz, DBS가 11.7-12.7GHz이다.

HZ이다.

통상 하나의 LNB 유니트로는 하나의 위성방송만 수신할 수 있기 때문에 풀 밴드(ECS 밴드 및 DBS 밴드) 위성방송 수신을 위해서는 두 개의 LNB 유니트가 요구된다.

이에 대한 종래의 LNB 회로구성을 제1도에 나타내고 있다. 여기에서 보면 풀 밴드(10.95-12.7GHz)의 RF 위성방송신호를 하나의 LNA단(10)을 통하여 광역 증폭한 후 ECS 밴드(이하 밴드 1이라 칭한다)의 신호는 제1밴드 패스 필터단(14)을, DBS밴드(이하 밴드 2라 칭한다)의 신호는 제2밴드 패스 필터단(16)을 각각 거쳐 제1, 2믹서단(18,20)에서 10GHz의 제1국부발진단(22)과 10.75GHz의 제2국부발진단(24)의 발진주파수로 각각 믹싱되게 구성하고, 상기 각각의 제1, 2믹서단(18,20)에서 출력되는 제1, 2IF신호는 제1, 2로우 패스 필터단(26,28)을 각각 통하여 IF 증폭단(30)을 거쳐 튜너(도시생략)로 제공되게 연결하고, 상기 제1, 2국부발진단(22,24)에는 밴드 선택 스위치(SW₁)를 통한 B⁺전압이 선택적으로 공급되게 연결하여 구성하고 있다.

이에 따라 풀 밴드(10.95-12.7GHz)의 위성방송신호는 광대역으로 설계되는 LNA단(10)에서 증폭된후, 10.95-11.7GHz의 ECS 밴드(제1밴드)의 위성방송신호는 제1밴드 패스 필터단(14)을 거쳐 제1믹서단(18)으로 전달되어 10GHz의 제1국부발진단(22)의 발진신호에 믹싱되게 되고, 11.7-12.7GHz의 DCB밴드(제2밴드)의 위성방송신호는 제2밴드 패스 필터단(16)을 거쳐 제2믹서단(20)으로 전달되어 10.75GHz의 제2국부발진단(22)의 발진신호에 믹싱되게 된다.

그 결과 제1, 2믹서단(18,20)에서 출력되는 각각의 제1, 2밴드 위성방송신호에 대한 제1, 2IF 신호는 각각 제1, 2로우 패스 필터단(26,28)과 다이오드를 거쳐 공통 IF 증폭단(30)에서 증폭된 후 실내의 위성방송 튜너로 제공되게 된다.

이때, 제1, 2밴드의 위성방송에 대한 선택은 밴드 선택 스위치(SW₁)를 통한 발진용 B⁺전압이 제1국부발진단(22)과 제2국부발진단(24)에 선택적으로 공급되게 함으로써 달성하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 풀 밴드 LNB 회로는 수신 밴드별로 필터단 믹서단 및 발진단이 각각 독립적으로 설계됨에 따라 LNB 회로의 사이즈 증가 및 원가상승을 초래하게 된다.

특히 단일의 LNA(10)로서 풀 밴드를 커버해야 하기 때문에 이 LNA를 광대역으로 설계할 수 밖에 없어 제5도에서 점선으로 나타낸 것처럼 그의 잡음지수 및 이득 특성이 협대역으로 설계된 LNA 특성(실선)에 비하여 현저한 열화를 초래하게 된다.

본 발명의 목적은 위성방송 수신을 위한 LNB 회로의 이득 및 잡음지수 특성을 향상시킬 수 있고 회로구성의 간략화에 따른 원가절감 및 사이즈 축소를 가능하게 하는 위성방송 수신시스템에 있어서 풀 밴드 LNB 회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 특징은 바이어스 전압 및 전류의 크기에 따라 입, 출력 임피던스가 변화하게 되는 RF 회로의 특성을 이용하여 하나의 LNA단에 서로 다른 바이어스 전류를 스위칭 공급하므로써 이 LNA단의 특성이 각 선택 밴드별로 협대역을 가지도록 하고, 또한 해당 선택 밴드용 국부발진주파수를 발생하는 하나의 국부발진단에도 서로 다른 바이어스 전류의 스위칭 공급에 따라 바랙터 다이오드의 용량값이 변화되게 함으로써 이러한 바이어스 전류의 스위칭을 통하여 국부발진주파수를 변경시킨다는데 있다.

이하 첨부한 도면에 기초하여 본 발명을 설명한다.

제2도는 본 발명의 회로구성도로서, 밴드 1(ECS 밴드)와 밴드 2(DBS 밴드)를 포함하는 10.95-12.7GHz의 위성방송신호는 3단 저잡음 증폭기로 구성된 LNA단(32)에서 저잡음 증폭된 후 밴드 패스 필터단(34)을 거쳐 믹서단(36)으로 인가되게 구성하고, 상기 믹서단(36)에 인가된 RF 위성방송신호는 발진단(38)의 국부발진주파수 신호에 믹싱되어 IF 신호로 변환되어 로우 패스 필터단(40)으로, 인가되게 구성하고, 상기 로우 패스 필터단(40)을 거친 IF 신호는 IF 증폭단(42)에서 증폭된 후 실내의 위성튜너에 인가되게 구성한다.

한편 상기 LNA단(32)과 발진단(38)에는 밴드 선택 스위치(SW₂)에 의해 선택된 밴드 1 선택전압(V₁) 또는 밴드 2 선택전압(V₂)이 바이어스를 나타내는 저항(R₁-R₃)과 저항(R₇)을 통하여 공급되게 구성한다.

제3도는 본 발명의 LNA단(32)에 대한 구체적인 실시예의 회로구성도로서, 이는 3단 결합된 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃) 및 이들 증폭트랜지스터의 드레인측에 바이어스를 제공하기 위한 바이어스 회로부(54,56,58)와, 상기 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)의 입,출력측에 마련된 입, 출력 매칭 회로부(M₁,M₄) 및 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)의 사이에 마련된 단간 매칭회로부(M₂,M₃)를 포함한다.

여기에서 알 수 있는 바와 같이 제2도의 저항(R₁-R₃)은 제3도의 바이어스 회로부(54,56,58)를 상징적으로 나타낸 것임을 알 수 있다.

제4도는 본 발명의 발진단(38)에 대한 구체적인 실시예의 회로구성도로서, 발진트랜지스터(Q₄)의 게이트측에는 유전체 공진자(45)에 인접배치된 공진용 마이크로 스트립 라인(44)을 연결하여 공진회로를 구성하고 상기 발진트랜지스터(Q₄)의 드레인측에는 밴드 선택 스위치(SW₂)를 통한 밴드 1 선택전압(V₁) 또는 밴드 2 선택전압(V₂)이 바이어스 회로부(52)를 통하여 인가되게 연결하고 또한 드레인측과 믹서단(36)과의 사이에는 출력대칭 회로부(50)를 연결한다.

상기 발진트랜지스터(Q₄)의 소오스측에는 피드백 회로부(48)를 연결한다.

또한 상기 발진트랜지스터(Q₄)의 게이트측과 소오스측 사이에는 바랙터 다이오드(VD₁)를 사이에 둔 콘덴서(C₁,C₂) 및 바랙터 다이오드(VD₁)의 직렬회로를 삽입하고, 상기 바랙터 다이오드(VD₁)의 캐소드측에는 B⁺전압이 인가되게 연결하고 그의 애노드측에는 가변저항(R₆)을 통한 발진조절 전압(V₃)이 인가되게 연결하여 구성한다.

여기에서 저항(R₄,R₅)은 바이어스 저항이고 마이크로 스트립 라인(46)은 RF 블로킹용이다.

한편 상기 콘덴서(C₁,C₂)의 용량값은 바랙터 다이오드(VD₁)의 가변 용량값에 비하여 대단히 큰 값이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

제2도 및 제3도에서 참고되는 바와 같이, 밴드 선택 스위치(SW₂)에 의해 밴드 1 선택전압(V₁) 또는 밴드 2 선택전압(V₂)이 선택적으로 LNA(32)에 공급된다. 구체적으로 밴드 1 선택전압(V₁)이 선택되면 각 바이어스 회로부(54,56,58)에 의한 I₁전류가 각 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)의 드레인측에 공급되게 되고, 밴드 2 선택전압(V₂)이 선택되면 각 바이어스 회로부(54,56,58)에 의한 I₂전류가 각 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)의 드레인측에 공급되게 된다.

이러한 바이어스 전류의 변화는 RF 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)의 입출력 임피던스를 변화시키게 되는데, 제6도의 스미스 챠트에서 알 수 있는 바와 같이 증폭트랜지스터에 I₁바이어스 전류가 공급되는 경우에는 밴드 1(10.95-11.7GHz)의 입력 임피던스 분포(a)를 가지게 되고 증폭트랜지스터 I₂바이어스 전류가 공급되는 경우에는 밴드 2(11.7-12.7GHz)의 입력 임피던스 분포(b)를 가지게 된다.

즉, LNA단의 바이어스 전류 가변을 통하여 각 수신밴드별로 입력 임피던스를 협대역으로 가져갈 수 있게 되므로, 풀 밴드 위성방송 수신시 LNA단에서의 잡음지수특성 및 이득특성을 기존의 광대역 신호처리 방식에 비하여 현저하게 개선할 수 있게 된다.

한편, 상기 밴드 선택 스위치(SW₂)에 의해 선택된 밴드 1 선택전압(V₁) 또는 밴드 2 선택전압(V₂)은 제3도의 LNA단의 바이어스 회로부외에 제4도에 나타낸 발진단(38)의 바이어스 회로부(52)를 통하여 발진트랜지스터(Q₄)의 드레인측에 I₁의 바이어스 전류 또는 I₂의 바이어스 전류로 공급된다.

이에 따라 게이트측에는 유전체 공진자(45)에 인접 배치된 공진용 마이크로 스트립 라인(44)을 가지며 소오스측에는 피이드백 회로부(48)를 가지는 발진트랜지스터(Q₄)의 게이트-소오스간 용량(C_GS)이 변화하게 된다. 이러한 발진트랜지스터의 C_GS는 바랙터 다이오드(VD₁)의 용량에 합성되어 공진회로와 함께 공급 바이어스 전류가 I₁일때는 제1발진주파수를, 그리고 공급바이어스 전류가 I₂일때는 제2발진주파수를 선택적으로 발생하여 출력매칭회로부(50)를 통하여 믹서단(36)으로 제공된다.

실시예에서, I₁바이어스 전류에 의한 제1발진주파수는 10GHz로, I₂바이어스 전류에 의한 제2발진주파수는 10.75GHz로 설계 및 조절된다. 밴드 선택 스위치(SW₂)에 따른 상기 제1발진주파수(10GHz)와 제2발진주파수(10.75GHz)의 조절은 다음과 같다.

먼저 밴드 선택 스위치(SW₂)를 밴드 2 선택전압(V₂)측에 위치시켜 발진단(38)에 I₂의 바이어스 전류가 공급되게 하고 발진조절 전압(V₃)이 발생되지 않은 상태에서 유전체 공진자(45)의 위치를 조정하여 제2발진주파수를 10.75GHz로 만든다.

이어서 밴드 선택 스위치(SW₂)를 밴드 1 선택전압(V₁)측에 위치시키면 발진단에는 I₁의 바이어스 전류가 공급된다. 이와 동시에 발진조절 전압(V₃)이 발생된다. 이때 가변저항(R₆)을 조절하면 RF 블로킹용 마이크로 스트립 라인(46)을 통하여 바랙터 다이오드(VD₁)의 애노드측에 인가되는 전압크기를 조절할 수 있으므로 이를 통하여 발진조절 전압(V₃)과 B⁺전압과의 사이에서 역바이어스되는 바랙터 다이오드(VD₁)의 용량값을 변화시킬 수 있다. 이는 발진트랜지스터(Q₄)의 바이어스 전류공급이 I₂에서 I₁으로 바뀌게 됨에 따른 이때의 C_GS값에 합성되므로 상기 발진조절 전압(V₃)을 적절히 조정하면 10GHz의 제1발진주파수를 만들 수 있게 된다.

이때 콘덴서(C₁,C₂)는 바랙터 다이오드(VD₁)의 용량값에 비해 대단히 큰 값으로, DC 블로킹 기능을 가지게 된다.

따라서 밴드 선택 스위치(SW₂)에의해 밴드 1 선택전압(V₁)이 선택되면 LNA단(32)은 10.95-11.7GHz의 협대역으로 ESC 밴드의 위성방송신호를 저잡음 증폭하게 되고, 밴드 2 선택전압(V₂)이 선택되면 상기 LNA단(32)은 11.7-12.7GHz의 협대역으로 DBS 밴드의 위성방송신호를 저잡음 증폭하게 되므로, 제5도에서 대비되는 바와 같이 LNB 회로의 선택밴드별 잡음지수특성 및 이득특성이 우수하게 나타나게 된다.

또한 상기 밴드 선택 스위치(SW₂)의 스위칭에 따라 발진단(38)의 발진주파수도 밴드 1에서 요구되는 10GHz와 밴드 2에서 요구되는 10.75GHz로 스위칭 되게 되기 때문에, 결국 본 발명은 단일의 LNB 회로 구성으로부터 별도의 추가적인 구성요소없이 풀 밴드의 위성방송신호를 커버할 수 있게 되어 LNB의 소형화, 저가격화, 경량화 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 인가되는 바이어스 전류의 크기 변화에 따라 입출력 임피던스를 협대역으로 매칭시켜 밴드 1 및 밴드 2의 위성방송신호르 선택적으로 저잡음 증폭하는 LNA단(32)과, 인가되는 바이어스 전류의 크기 변화에 따라 상기 밴드 1 및 밴드 2의 위성방송신호에 대한 제1, 2발진주파수를 발생하는 발진단(38)과, 상기 LNA단(32) 및 발진단(38)에 공급되는 바이어스 전류의 크기를 선택하기 위해 밴드 1 선택전압(V₁) 및 밴드 2 선택전압(V₂)을 선택하는 밴드 선택 스위치(SW₂)와, 필터단(34)을 거친 상기 LNA단(32)의 출력신호와 상기 발진단(38)의 발진출력신호를 믹싱하여 IF 신호를 발생하는 믹서단(36)과, 필터단(40)을 거친 상기 믹서단(36)의 IF 출력신호를 증폭하여 위성방송 튜너로 전달하는 IF 증폭단(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신시스템에 있어서 풀 밴드 LNB 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 LNA단(32)은 3단 결합된 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)와 밴드 선택 스위치(SW₂)를 통하여 입력되는 밴드 1 선택전압(V₁) 및 밴드 2 선택전압(V₂)을 선택적으로 받아 상기 증폭트랜지스터(Q₁-Q₃)에서 I₁/I₂의 바이어스 전류를 선택적으로 공급하는 바이어스 회로부(54,56,58)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신시스템에 있어서 풀 밴드 LNB 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 발진단(38)은 발진트랜지스터(Q₄)와, 상기 발진트랜지스터(Q₄)의 게이트측에 연결되며 유전체 공진자에 인접 배치되는 공진용 마이크로 스트립 라인(44)과, 상기 발진트랜지스터(Q₄)의 소오스측에 연결되는 피이드백 회로부(48)와, 밴드 선택 스위치(SW₂)를 통하여 입력되는 밴드 1 선택전압(V₁) 및 밴드 2 선택전압(V₂)을 선택적으로 받아 상기 발진트랜지스터(Q₄)의 드레인측에 I₁/I₂의 바이어스 전류를 선택적으로 공급하는 바이어스 회로부(52)와, 상기 발진트랜지스터(Q₄)의 게이트와 소오스 사이에 설치되며 B⁺저압과 발진조절 전압(V₃)차로 역바이어스 되는 바랙터 다이오드(VD₁)와, 상기 발진조절 전압(V₃)의 크기를 조절하기 위한 가변저항(R₆)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신시스템에 있어서 풀 밴드 LNB 회로.