KR950001502B1 - 디지탈 무선전화기의 신호처리장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

디지탈 무선전화기의 신호처리장치

제1도는 종래의 신호처리장치의 구성을 나타낸 도면.

제2도는 본 발명의 신호처리장치의 구성을 나타낸 도면.

제3도는 위상제어수단의 일예를 나타낸 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 안테나 2, 6, 9, 19, 23 : 대역통과 여파기

3, 27 : 스위치 4, 7, 10, 11, 12, 14, 15 : 증폭기

5, 8, 13 : 주파수혼합기 16 : 기준주파수 발진기

17, 25 : 위상제어부 18, 26 : 전압제어 발진기

21, 24 : 국부발진기 22 : 주파수 체배기

27, 31 : 분주기 28 : 위상비교기

29 : 루프필터 30 : 프리스케일러

100, 300 : 주파수 합성기 200 : 국부신호발생부

본 발명은 시분할 교신방식(Time-Division Duplexing)의 디지탈 무선전화기(digital cordess telephone)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 수신모드(Rx)시에는 송신부(transmitter)가 오프(OFF)되고, 송신모드(Tx)시에는 수신부(receiver)가 오프되는 가드시간(guard time)동안 고속절환되는 위상제어발진기를 이용하여 각 모드에 해당하는 국부신호를 발생시키는 송수신 반송신호처리장치에 관한 것이다.

시분할 교신방식이란 무선전화기의 베이스유닛(base unit)과 핸드셋유닛(hand-set unit)이 동일주파수의 반송신호를 이용하여 소정의 시간간격으로 송수신모드(Tx/Rx)를 교대하면서 통신하는 방식을 말한다.

즉, 베이스유닛이 소정의 시간동안 송신모드(Tx)이면 그 시간동안 핸드셋유닛은 수신모드(Rx)가 되고 베이스유닛이 수신모드(Rx)인 경우 헨드셋유닛은 송신모드(Tx)로 되어 상기 베이스유닛과 상기 핸드셋유닛이 상호통신을 하게 되는 방식이다.

제1도는 종래의 고주파신호처리장치의 구성을 나타낸 것이다.

수신모드(Rx)시에 베이스유닛(또는 핸드셋유닛)으로부터 송출된 주파수 f(Rx)의 신호가 안테나(1)에 포착되면, 이 신호는 대역통과 여파기(band pass filter)(2)에서 여파된 후 스위치(3)에 의하여 수시부로 제공된다.

송신모드(Tx)시에는 송신부로부터 제공되는 주파수 f(Tx)의 신호가 스위치(3)에 의하여 대역통과 여파기(2)로 전달되고, 이 대역통과 여파기(2)에서 여파된 후 안테나(1)를 통하여 송출된다.

여기서, 주파수 f(Rx)와 f(Tx)는 동일한 값이다. 신호처리장치의 수신부는 2중주파수 변환복조(doubler∼Superheterodyne)방식으로 저잡음증폭기(4)와, 제1중간주파수 f(IF1)신호를 발생시키는 제1주파수 혼합기(5), 대역통과 여파기(6), 제1증폭기(7), 제2중간주파수 f(IF2) 신호를 발생시키는 제2주파수 혼합기(8), 제3대역통과 여파기(9), 제2증폭기(10), 소정주파수 f(LO1)신호를 발생시키는 제1국부발진기(24), 복조(demodulating)수단으로 구성되고, 송신부는 소정주파수 f(LO2)신호를 발생시키는 국부신호발생부(200)와, 제3주파수 혼합기(13), 2개의 전력증폭기(14,15)로 구성되며, 수신부의 제1주파수 혼합기(5)와 송신부의 제3주파수 혼합기(13)에는 각각 완충증폭기(11,12)를 통하여 주파수 합성기(100)가 연결된다.

이상과 같은 구성을 갖는 종래의 신호처리장치에서는 송수신모드시 필요한 국부발진신호의 신호원(21,24)이 각각 별도로 구성되어 있다.

상기한 제1중간주파수 f(IF1)와 송신국부발진신호의 주파수 f(LO2)는 동일하다.

따라서, 수신모드시 송신부의 국부신호발생부(200)의 출력 f(LO2)에 의해 수신부의 제1주파수 혼합기(5)의 출력(f(IF1))에 간섭현상이 발생되는 것을 방지하기 위해서는 국부신호발생부(200)가 오프되어야 한다.

그러나, 상기한 국부신호발생부(200)를 구성하는 고안정도 수정발진기인 제2국부발진기(21)는 온/오프의 절환속도가 매우 느리기 때문에 송신부측의 다른 구성요소들과 연동시킬 수가 없다.

그 결과 종래의 기술에서는 수신감도를 저하시키는 간섭현상을 최대한 줄이기 위하여 주파수 체배기(22)와 대역통과 여파기(23)를 별도로 구성하고 수신모드시에는 상기 주파수 체배기(22)를 오프시키는 방식을 사용하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술에서는 수신모드시 제2국부발진기(21)의 기본 발진동작은 여전히 지속되게 함으로써 트랜지스터 및 다이오드 등과 같은 반도체소자의 지수함수적인 주파수특성에 의하여 고조파왜곡성분이 발생되어 간섭현상을 근본적으로 제거하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 상기한 주파수 체배기(22)를 사용함으로써 주파수 체배로 인하여 발생되는 원하지 않는 조화주파수성부을 여파해야 하므로 LC대역통과 여파기(23)를 사용해야 한다. 이 대역통과 여파기(23)를 구성하는 인덕터(L)는 타소자에 비해 상대적으로 부피가 크고 값이 비싸다.

뿐만 아니라, 종래기술에서는 수신부 및 송신부에서 각각 수신 및 송신국부신호를 발생시키기 위하여 고가의 국부발진기(21,24)를 별도로 구성하였으므로 제품의 생산비가 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 송신부의 국부발진신호에 의해 수신부의 제1중간주파수신호에 간섭현상이 일어나는 것을 방지함으로써 수신감도를 향상시키는 디지탈 무선전화기의 신호처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 신호처리장치의 구성을 간략하게 하여 생산비를 절감하는 것이다.

이제부터 제2도 및 제3도를 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 기술한다.

제2도 및 제3도에서 종래의 기술(제1도)과 구성이 동일하거나, 작용이 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호가 부여된다.

제2도는 본 발명에 의한 디지탈 무선전화기의 신호처리장치를 나타낸 것으로, 참조번호 19는 기저대역여파기(base band filter), 27은 동작모드 즉, 수신 또는 송시모드(Rx/Tx)에 상응하게 절환되는 스위치를 나타낸 것이고, 300은 주파수 합성기(frequency synthesizer)를 나타낸 것이다.

미설명된 부호들은 종래의 기술에서와 동일한 기능을 수행하는 구성요소들로서 그들에 대한 설명은 생략된다. 주파수 합성기(300)의 출력단은 스위치(27)의 가동접점(a)과 연결되고, 이 스위치(27)의 2개의 고정접점(b,c)은 제2주파수 혼합기(8) 및 제3주파수 혼합기(13)의 각 입력단과 연결된다.

기준주파수 발진기(16)의 출력단은 주파수 합성기(300)내 위상제어부(25)의 입력단에 연결된다.

제3도는 제2도의 주파수 합성기(300)의 공지된 회로의 예를 나타낸 도면으로, 참조번호 26은 전압제어 발진기(VCO), 27은 기준주파수 발진기(16)의 출력을 분주시키는 제1분주기, 28은 위상비교기, 29는 루프필터(loop filter), 30은 동작모드에 따라 계수값이 변하는 프리스케일러(prescaler), 31은 프리스케일러(30)의 출력을 분주시키는 제2분주기를 각각 나타낸 것이다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 구체적으로 설명한다.

동작모드(Rx/Tx)에 따라 2개의 스위치(3,27)는 연동되는데, 수신모드(Rx)인 경우 각 스위치(3,27)의 가동접점(a)는 수신부측과 연결된 고정접점(b)로 절환되고, 송신모드(Tx)인 경우 고정접점(c)로 절환된다.

따라서, 수신모드(Rx)시 안테나(1)에 포착된 신호는 대역통과 여파기(2)를 통하여 저잡음 증폭기(4)로 제공되고, 송신모드(Tx)시는 증폭기(15)에 의해 증폭된 신호가 안테나(1)를 통하여 출력된다.

주파수 합성기(100)는 기준주파수 f(R)의 합성신호를 발생시키는 수단으로, 이의 구성은 이미 잘 알려져 있다. 주파수 합성기(100)의 출력은 완충 증폭기(11,12)에서 증폭된 후 동작모드(Rx/Tx)에 따라 수신부의 주파수 혼합기(5) 또는 송신부의 주파수 혼합기(13)로 제공된다.

수신모드(Rx)인 경우, 안테나(1)에 포착된 주파수 f(Rx)의 미약한 신호는 대역통과 여파기(2)와 스위치(3)를 통하여 저잡음 증폭기(4)에 제공된다.

저잡음 증폭기(4)에 의해 증폭된 주파수 f(Rx)의 신호는 주파수 혼합기(5)에서 완충증폭기(11)로부터 제공되는 기준주파수 f(R)의 신호와 혼합되어 주파수 f(IF1)의 제1중간주파수 신호가 포함된 신호들이 생성된다.

즉, 주파수 혼합기(5)에 의하여 기본주파수 f(Rx)와 이 기본주파수의 고조파신호 f(R)와, 합주파수(f(Rx)+f(R)), 제1중간주파수인 차주파수(f(Rx)-f(R)=f(IF1))를 갖는 신호들이 생성된다.

대역통과 여파기(6)는 이 신호들 중에서 제1중간주파수 f(IF1)즉, 두 기본주파수 f(Rx) 및 f(R)의 차주파수만을 여파한다. 대역통과 여파기(6)의 출력은 증폭기(7)에 의해 증폭된 후 주파수 혼합기(8)에 제공된다.

주파수 혼합기(8)는 그중 주파수 복조방식에 따라 주파수 f(IF2)의 제2중간주파수 신호를 생성시키는데, 증폭기(7)로부터 하나의 기본주파수 신호를 받아들이고 스위치(27)를 통하여 주파수 합성기(300)의 출력을 다른 하나의 기본주파수 신호로서 받아들인다.

제3도를 참조하여 동작모드(Rx/Tx)에 따라서 가변하는 주파수 f(V)의 신호를 출력하는 주파수 합성기(300)에 대하여 상세히 설명한다.

기준발진기(16)의 출력주파수를 f0라 하고, 분주기(27)의 분주율을 R, 2가 가변분주기(dual-modulus prescaler)인 프리스케일러(30)의 분주율을 P, P+1이라 할 때, 수신모드(Rx)시에는 f(V)=(fo÷R)×N×P가 되고, 송신모드(Tx)시에는 f(V)=(f0÷R)×N×(P+1)이 된다.

따라서, 수신모드(Rx) 및 송신모드(Tx) 동기신호에 의해 프리스케일러(30)의 분주율이 각각 P 및 P+1으로 절환되게 하면, 수신모드시에 전압제어 발진기(26)의 출력주파수 f(V)를 고속으로 가변시킬 수 있게 된다.

이때, 위상비교기(28)에서 비교되는 위상비교 주파수 f1 및 f2가 요구되는 절환속도에 상응하는 주파수가 되도록 하기 위해 분주기(27)과 프리스케일러(30) 및 분주기(31)의 분주율은 바람직한 값으로 선택될 수 있다.

제2도 및 제3도에서, 예를들어 수신반송 주파수 f(Rx) 및 송신반송 주파수 f(Tx)=864.15MHz, 기준 주파수 발진기(16)의 주파수 f0=11.0MHz, 주파수 합성기(100)의 출력주파수 f(R)=682.65MHz, 제1중간주파수 f(IF1)=181.5MHz, 제2중간주파수 f(IF2)=5.5MHz, 분주기(27)의 분주율 R=6, 프리스케일러(30)의 분주율 P=32, 분주기(31)의 분주율 N=3이라 할 때, 동작모드(Rx/Tx)에 따른 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

수신모드(Rx)인 경우에, 수신모드(Rx) 동기신호에 의해 스위치(3,27)의 가동접점(a)은 고정접점(b)과 연결되고, 프리스케일러(30)의 분주율 P=32가 된다.

안테나(1)에 포착되는 신호들중 대역통과 여파기(2)에 의해 여파된 864.15MHz의 신호가 주파수 혼합기(5)에서 682.65MHz신호와 혼합된다.

대역통과 여파기(6)는 상기 주파수 혼합기(5)의 출력신호들중 제1중간주파수 f(IF1)=864,15MHz-682, 65MHz=181.5MHz의 신호만을 여파한다.

한편, 주파수 합성기(300)에서는 기준주파수 발진기(16)의 출력주파수 f0=11.0MHz가 분주기(27)에 의해 분주됨으로써 주파수 f1=1.833333(=11.0÷6)MHz의 신호로 변환된다. 분주기(27)의 출력은 위상비교기(28)에 입력된다.

위상비교기(28)의 출력은 루프필터(29)를 통하여 전압제어 발진기(26)로 제공되고, 전압제어 발진기(26)의 출력은 프리스케일러(30) 및 분주기(31)를 순차로 거친후 위상비교기(28)로 귀환(feed back)된다.

수신모드(Rx)인 경우 프리스케일러(30)의 분주율 P=32가 되고, 위상비교기(28)로 제공되는 귀환신호의 주파수 f2는 분주기(27)의 출력주파수 f1와 동일하게 되므로, f1=11.0MHz÷6=1.833333MHz=f(V)÷32÷3의 식이 성립된다. 따라서, 주파수 합성기(300)의 출력주파수 f(V)=176.0MHz로 고정된다.

수신모드(Rx)시 주파수 합성기(300)의 출력주파수 f(V)=176.0MHz와 대역통과 여파기(6)의 출력주파수 f(IF1)는 주파수 혼합기(8)에서 혼합된다.

이렇게 혼합된 신호중 대역통과 여파기(9)에서 여파되어 출력되는 신호가 제2중간주파수 신호인데, 이 신호의 주파수인 제2중간주파수 f(IF2)=181.5MHz-176.0MHz=5.5MHz가 된다.

송신모드(Tx)인 경우에는, 주파수 합성기(300)내의 프리스케일러(30)의 분주율 P+1이 선택된다. 따라서, 송신모드시 프리스케일러(30)의 분주율 P+1=32+1=33이 된다. 그 결과, 다음의 식이 성립된다.

f1=11.0MHz÷6=f(V)÷33÷3

따라서, 주파수 합성기(300)의 출력주파수 f(V)=181.5MHz가 되고, 그 신호는 주파수 혼합기(13)로 제공된다. 이때, 주파수 혼합기(13)에는 주파수 합성기(100)로부터 기준주파수 f(R)=682.65MHz의 신호가 함께 제공된다. 따라서, 주파수 혼합기(13)에 의해 f(V)=181.5MHz의 기본신호 및 f(R)=682.65MHz의 기본신호가 혼합된다.

상기한 두 기본신호에 의해 생성된 주파수 f(Tx)=682.65MHz+181.5MHz= 864.15MHz의 신호만이 대역통과 여파기(2)에서 여파되어 안테나(1)를 통하여 송출되게 된다.

이상과 같은 예에서 동작모드에 따라서 변환되는 주파수 합성기(300)의 주파수 절환속도의 정착시간(settling time)인 20μs(100만분의 20초) 이하였다.

상기한 정착시간이란 오버슈트(over shoot)가 ±10%의 안정상태(steady-state)에 도달하는 시간을 말한다. 분주율 R, N, P/P+1을 시분할 교신방식 무선전화기의 가드시간(guard time)에 따라 적절히 조절함으로써 주파수 절환속도가 결정된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 제1중간주파수 신호가 간섭을 받게 됨으로써 야기되는 수신감도의 저하를 방지할 수 있다.

둘째, 고가의 수정발진기가 1개만 있으면 되므로 생산비를 절감할 수 있다.

셋째, 주파수 체배를 위한 주파수 체배기 및 LC여파기가 필요없다.

넷째, 프리스케일러의 분주율만을 절환함으로써 고속주파수 절환이 보다 용이하다.

다섯째, 프리스케일러의 분주율만을 절환함으로써 분주율절환에 따른 하드웨어 및 소프트웨어가 별도로 필요하지 않다.

Claims (1)

1. 제1중간주파수(IF1) 및 제2중간주파수 f(IF2)를 각각 만들기 위한 제1주파수 혼합기(5) 및 제2주파수 혼합기(8)를 포함하는 수신부와, 기준주파수 f0를 만들기 위한 기준주파수 발진기(16)를 포함하는 제1주파수 합성기(100)와, 송신반송 주파수 f(Tx)를 만들기 위한 제3주파수 혼합기(13)를 포함하는 송신부로 구성된 디지탈 무선전화기의 신호처리장치에 있어서, 상기 제2 및 제3주파수 혼합기(8,13)의 입력단에 고정접점(b,c)이 각각 연결되고 동작모드(Rx/Tx)에 따라서 가동접점(a)이 절환되는 스위치(27)와, 상기 스위치(27)의 상기 가동접점(a)에 출력단이 연결되고 상기 기준주파수 발진기(16)의 출력을 기준신호로 하여 상기 동작모드(Rx/Tx)에 따라서 가동접점(a)이 절환되는 스위치(27)와, 상기 스위치(27)의 상기 가동접점(a)이 절환되는 스위치(27)와, 상기 스위치(27)의 상기 가동접점(a)에 출력단이 연결되고 상기 기준주파수 발진기(16)의 출력을 기준신호로 하여 상기 동작모드(Rx/Tx)에 따라서 상이한 주파수를 발생시키는 제2주파수 합성기(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선전화기의 신호처리장치.