KR950002864Y1 - 위상동기루프를 이용한 주파수 변조회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

위상동기루프를 이용한 주파수 변조회로

제1a도는 일반적인 PLL 주파수 혼합기의 블럭도.

제1b도 및 제1c도는 종래의 주파수 변조기 블럭도.

제2도는 본 고안에 따른 주파수 변조기의 블럭도.

제3a도는 제1도 및 제2도의 PLL내의 루프필터의 저역 통과 여파 특성도.

제3b도는 제1b도의 PLL루프의 변조신호에 대한 주파수 변조 특성도.

제3c도는 제1c도의 PLL루프의 변조신호에 대한 주파수 변조 특성도.

제4도는 제2도의 주파수 변조기의 변조신호에 대한 주파수 변조 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 전압가변 기준주파수 발진기 200 : 위상비교기

400 : 혼합기 500 : 전압제어 발진기

600 : 분주기

본 고안은 고주파 무선 통신 시스템에 있어서 송신 데이터의 모든 주파수 대역에서 일정한 변조특성을 갖도록 변조 시키는 PLL을 이용한 주파수 변조회로에 관한 것이다.

제1a도는 일반적인 PLL주파수 혼합기의 블록도로서, 제1a도의 동작을 살펴보면 기준주파수 발진기(1)에서는 기준주파수(Fref)를 발생시켜 출력하게 된다. 또한 전압 제어 발진기(4)의 출력 주파수(Fout)가 분주기(5)에 입력되어 N배로 분주된 주파수(Fout/N)를 출력하게 된다.

상기 기준주파수 발진기(1)에서 출력된 기준 주파수(Fref)와 상기 분주기(5)에서 분주된 주파수(Fref/N)를 입력하는 위상 비교기(2)는 상기 두 주파수의 위상차에 비례하는 전압을 출력하게 된다. 이때 전압제어 발진기(4)의 출력주파수(Fout)가 증가하여 분주기(5)로부터 분주된 주파수(Fref/N)의 위상이 기준주파수 발진기(1)로부터 출력된 기준주파수(Fref)보다 증가하면 위상 비교기(2)의 출력 전압은 전압제어 발진기(4)의 출력주파수를 감소시키는 방향으로 이동하고, 상기 전압제어 발진기(4)의 출력주파수(Fout)가 분주기(5)로부터 분주된 주파수(Fref/N)의 위상이 기준주파수 발진기(1)로부터 출력된 기준주파수(Fref)보다 감소하면 위상 비교기(2)의 출력전압은 전압제어 발진기(4)의 출력주파수를 증가시키는 방향으로 이동한다. 그리고 상기 두 주파수의 위상이 일치하면 그 시점에서 일정한 발진주파수를 유지해야 하므로 전압제어 발진기(4)로 인가되는 주파수 제어전압이 일정한 주파수를 유지되어야 하는데, 이렇게 하기 위해서는 그 전압으로 충전된 캐패시터와 같은 전하 저장소자가 있어야 하며, 이것이 루프필터(3)의 주요기능으로서, 저항과 캐패시터등으로 구성되어 있는 저역통과 여파기이다. 상기 저역통과 여파기는 저항과 캐패시터의 시정수에 의한 충방전시간이 결정되는 데, 이 시정수가 크면 충방전 시간이 길게되므로 루프의 잠금시간(Lock-up Time)이 늦고, 시정수가 작으면 충방전 시간이 짧아 루프의 잠금시간이 빠르다. 이를 주파수 영역에서 해석하면, 상기 루프필터의 시정수가 클때 통과대역은 좁아진다. 따라서 전압제어 발진기(4)로 유입되는 위상잡음의 대역도 줄어들고, 시정수가 작을때 반대로 된다. 이와같은 제1a도의 주파수 혼합기를 제1b도와 같이 기준 주파수 발진기(1)를 전압가변 기준주파수 발진기(6)로 대치하고 입력단(P1)으로 인가되는 전압을 변화 시키면 전압가변 기준주파수 발진기(6)의 주파수와 같아지도록 전압제어 발진기(9)의 주파수(Fout)를 변동시키도록 루프를 동작한다. 이때 전압가변 기준주파수 발진기(6)의 주파수를 변화 시키는 시간이 루프필터(8)의 시정수보다 충분히 길어지지 않으면 전압제어 발진기(9)의 주파수는 전압가변 기준주파수 발진기(6)의 주파수 변화속도에 왜곡없이 대응하지 못한다. 이를 주파수 영역에서 표현하면, 저압가변 기준주파수 발진기(6)의 입력단(P1)을 통해 입력되는 변조주파수 대역은 저역통과 여파기인 루프필터(8)의 대역폭에 의해 제한되어 전압제어 발진기(9)의 주파수 변조특성 또한 제3a도의 그래프와 같이 저역통과 특성으로 제한된다.

제1c도에서는 루프필터(13)와 전압제어 발진기(15) 사이에 혼합기(14)를 부가하여 입력단(P2)을 통해 입력되는 변조 주파수를 인가함으로 전압제어 발진기(15)에 직접 주파수 변조를 가하고 있다.

따라서 변조주파수의 전압이 변화는 순간에 바로 전압제어 발진기(15)의 발진주파수가 변화하는데, 분주기(16)의 출력주파수 신호가 기준주파수 발진기(11)와 같아지는 방향으로루프필터(13)의 출력전압이 전압제어 발진기(15)의 주파수를 환원 시키도록 동작한다. 이때 전압제어 발진기(15)가 본래의 주파수로 회귀하는 시간은 역시 루프필터(13)의 시정수에 의해 제한되는데, 본래의 주파수로의 변조신호의 왜곡없이 유지하려면 루프필터(13)의 시정수를 변조신호의 주기보다 충분히 길어야 한다. 이를 주파수 영역에서 표현하면 저역통과 여파기인 루프필터(15)의 통과대역보다 충분히 높지 않은 변조신호의 주파수 성분은 왜곡된 변조가 이루어지므로 제3c도와 같은 고정통과 특성으로 제한된다. 기본적으로 PLL의 루프대역은 위상비교기(12)에서의 비교주파수보다 낮은쪽으로 제한될 수 밖에 없고, 일반적으로 루프필터의 대역폭은 루프의 안정도 때문에 상한과 하한이 제한되어 있으며, 특히 전압제어 발진기(15)의 요구되는 위상잡음 특성 때문에 루프로부터 유입되는 잡음대역을 제한할 필요가 있다. 따라서 상술한 제1b도 및 제1c도와 같은 변조방법으로는 각각 저역과 고역으로 변조 주파수 대역이 제한된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 주파수 변조회로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 변조하기 위한 데이터의 모든 주파수 대역에서 일정한 변조 특성을 갖도록 하는 주파수 변조회로를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 회로도로서 기준 주파수를 발생하여 송신 데이터를 변조하기 위한 전압가변 기준주파수 발진기(100)와, 전압 제어 발진기(500)의 출력 주파수(Fout)를 궤환 입력하여 N배로 분주하여분주된 주파수(Fount/N)을 출력하는 분주기(600)와, 상기 전압가변 기준주파수 발진기(100)로부터 변조된 주파수와 상기 분주기(600)에서 분주된 주파수의 위상을 비교하여 양 주파수의 위상차에 비례하는 전압을 출력하는 위상 비교기(200)와, 상기 위상 비교기(200)의 출력전압을 정형하여 출력하는 루프필터(300)와, 상기 루프필터(300)의 출력전압과 송신 데이터를 혼합하여 전압 제어신호를 출력하는 혼합기(400)와, 상기 혼합기(400)에서 출력된 전압 제어신호에 따라서 직선적으로 주파수를 변화시켜 출력하는 전압 제어 발진기(500)로 구성된다.

제4도는 본 발명에 따른 변조주파수 특성도이다.

상술한 구성에 의거 본 발명의 일실시예를 제2도 및 제4도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

송신 데이터가 입력단(P11)를 통해 입력되면 전압가변 기준주파수 발진기(100)에서는 기준 주파수를 출력하게 되는데, 이때 기준주파수의 변조 대역폭은 제3b도와 같은 저역으로 제한된 변조 특성을 갖게된다. 그리고 입력단(P11)을 통해 입력된 주파수는 혼합기(400)를 거쳐 전압제어 발진기(500)로 인가되어 변조하는데, 전압제어 발진기(500)에서는 혼합기(400)으로부터 출력된 신호에 따라 직선적으로 주파수를 변화시켜 출력한다. 이때 혼합기(400)와 전압제어 발진기(500)를 통해 변조할 수 제3c도와 같이 고역으로 제한된 변조 특성을 갖게 되며, 이때 저역차단 주파수는 전압가변 기준주파수 발진기(100)로부터 발생된 저역변조 특성의 고역 차단주파수와 일치하는데, 이 각각의 대역제한 특성이 동일한 루프필터(300)의 대역폭에 의해 결정되기 때문이다. 따라서 혼합기(400)에서 합성된 최종의 변조특성은 제3b도 및 제3c도의 변조주파수를 합한 것으로, 제4도와 같이 변조신호의 전 주파수 대역에 걸쳐 균일한 변조특성을 나타내게 된다. 그러므로 고주파 무선통신 시스템에서 PLL대역폭에 관계없이 송신 데이터의 전 대역에 걸쳐 변조가 가능하다.

상술한 바와 같이 고주파 무선 통신 시스템에서 PLL 대역폭 보다 높은 레이트로 송신 데이터를 변조한 후 PLL 대역폭보다 낮은 레이트로 송신 데이터를 변조하여 PLL 대역폭에 관계없이 송신 데이터의 전대역에 걸쳐 변조가 가능한 이점이 있다.

Claims (1)

1. 고주파 무선통신 시스템에서 PLL을 이용한 주파수 변조회로에 있어서, 기준 주파수를 발생하여 송신 데이터를 변조하기 위한 전압가변 기준주파수 발진기(100)와, 전압 제어 발진기(500)의 출력 주파수(Fout)를 궤환 입력하여 N배로 분주하여 분주된 주파수(Fout/N)을 출력하는 분주기(600)와, 상기 전압가변 기준주파수 발진기(100)의 변조된 주파수와 상기 분주기(600)에서 분주된 주파수를 입력하여 상기 양 주파수의 위상차에 비례하는 전압을 출력하는 위상 비교기(200)와, 상기 위상 비교기(200)로 부터 출력된 출력전압의 파형을 정형하는 루프 필터(300)와, 상기 루프필터(300)의 출력전압과 송신 데이터를 혼합하여 전압 제어신호를 출력하는 혼합기(400)와, 상기 혼합기(400)에서 출력된 전압 제어신호에 따라서 주파수를 직선적으로 변화시켜 출력하는 전압 제어 발진기(500)로 구성함을 특징으로 하는 PLL을 이용한 FSK변조회로.