KR950003711B1 - 초고주파발진기의 기생신호억제회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

초고주파발진기의 기생신호억제회로

제1도는 종래의 국부발진장치의 블럭도이다.

제2도는 본 발명에 따른 국부발진장치의 블럭도이다.

제3도는 제2도 중 직류차단기 및 저역통과여파기에 대한 스트립선로를 나타낸 도면이다.

제4도는 제3도의 등가회로도이다.

제5도는 제2도의 출력특성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 위상고정발진기 20 : 기준발진기

40 : 증폭기 60,61 : 직류차단기

70,71 : 저역통과여파기

본 발명은 초고주파를 이용하여 정보를 전송하는 무선 및 위성통신 장치의 고주파전원단(RF Front End)에 있어서 주파수변환을 위하여 국부발진신호를 발생하는 국부발진장치에 관한 것으로, 특히 국부발진신호에 포함된 기생신호를 억제하는 회로에 관한 것이다.

일반적으로 초고주파(3GHz 이상) 대역의 전파를 이용하는 무선 및 위성통신장치는 기저대역의 음성 및 영상정보를 초고주파대역으로 주파수변환하여 전송하고, 반대로 수신되는 초고주파대역의 고주파신호를 기저대역으로 주파수변환한다. 이를 위하여 국부발진장치는 수 GHz 이상의 국부발진신호를 발생하여야 한다. 그리고 초고주파를 이용하는 무선 및 위성통신장치의 국부발진장치로 위상고정루프를 이용한 위상고정발진기가 사용된다. 그러나 상기 위상고정발진기는 출력신호중에, 위상고정루프의 기준발진기(Ref)로 사용되는 고안정발진기(예를 들어 Crystal Oscillator)의 출력이 체배된 기생신호가 출력한다. 이러한 특성을 갖고 있는 발진기 RF 전위단(Front End)의 일차주파수변환을 위한 국부발진기로서 사용될 경우 일차 중간주파수대역(통상 1GHz 대역)에서 정보를 포함하고 있는 주신호와 기생신호가 함께 중간주파수 증폭기에서 증폭(약 30dB)되어 정보를 복조하기 위한 수신성능을 저하시킨다.

제1도에 종래의 기술에 따른 국부발진장치의 회로도를 보여준다.

제1도는 초고주파 대역의 전압제어발진기(14)를 수백 MHz의 발진 주파수를 갖는 기준발진기(20)의 출력으로 안정화시키기 위해 체배기(11), 위상비교기(12), 저역통과필터(13) 및 방향성결합기(15)로 이루어진 위상고정루프(Phase Locked Loop)을 사용하였으며 이의 출력을 증폭기(40)을 통해 증폭한 후 상기의 문제점을 해결하기 위해 발진기의 출력단에 대역통과여파기(50)을 위치시켜 필요한 주파수의 발진신호만을 통과시키고 기생신호들을 억제시켰다. 이러한 대역통과여파기는 설계 주파수대역과 원하는 성능에 따라 회로크기가 정해지며 위성통신에서 일반적으로 사용되는 주파수대역인 4GHz 또는 12GHz에서 50dB의 기생신호에 대한 차단성능을 얻기 위해서는 약 30~80mm의 마이크로스트립선로가 필요하며 이에 따른 기구크기가 커져야 한다.

부가적으로, 현재 미국 등에서 서비스되고 있는 12GHz대역을 갖는 VSAT(Very Small Aperture Terminal)시스템의 옥외장치에 있는 수신용 10.75GHz 국부발진장치 경우로서 제1도를 설명한다.

여기에서 기준발진기(20)의 발진주파수는 50MHz이고 일반적으로 고안정수정발진기가 이용된다. 10.75GHz의 전압제어발진가(14)의 안정도를 개선하기 위해 위상고정루프(Phase Locked Loop)를 이용하여 기준발진기(Ref)에 위상고정한다. 이 과정에서 위상고정발진기(10)의 출력신호 중에서 10.75GHz 주신호와 더불어 50MHz의 체배주파수가 1GHz대역까지 미약하게 분포(-60dBc, 여기에서 dBc는 10.75GHz의 주신호에 대한 상대적인 신호크기)되어 변환된 일차중간주파수대역인 0.95GHz~1.45GHz대역과 중복된다. 그리하여 정보를 복원하기 위한 수신성능을 저해하는데 이를 해결하기 위해 증폭기(40)의 출력단에 10.75GHz의 대역통과여파기(50)를 사용하였다. 대역통과여파기(50)의 구성이 어렵고 그 크기가 큰 문제점이 있다. 그러므로 종래의 초고주파발진기의 기생신호억제회로가 커지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 국부발진장치에 있어서 회로를 간소화할 수 있고 크기를 줄일 수 있는 초고주파발진기의 기생신호억제회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 초고주파대역의 초고주파 발진기를 구비한 국부발진장치에 있어서, 초고주파대역의 위상고정 발진기의 출력단에 마이크로 스트립선로로 구성된 직류차단기를 연결하고, 그 출력을 증폭기의 입력단에 연결하기에 앞서 저역통과여과기를 연결하여 증폭기의 직류전원을 공급하며, 증폭기의 출력단에 입력단과 동일한 방법으로 직류차단기와 저역통과여파기를 연결하여 증폭기의 직류전원을 공급함과 동시에 기생신호를 억제하고, 주신호만을 통과시키는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 국부발진장치의 실시예의 블럭도이다.

제2도에서 위상고정발진기(10)부분은 제1도와 같으며, 제1도의 대역통과여파기(50)와 동등한 성능을 얻기 위해 제1도의 버퍼증폭기(40)의 전원공급회로로서 이용되고 있는 직류저지 캐패시터(C1,C2)와 고주파초크회로(30,31)를 각기 마이크로스트립선로를 이용한 직류차단기(60,61)와 저역통과여과기(70,71)로 대신하여 구성한다.

즉, 직류차단기(60,61)는 마이크로스트립선로를 이용한 일종의 여파기로서 직류차단기능과 아울러 기생신호의 주파수에 대해 높은 임피던스를 갖게 하므로서 이의 차단역할도 겸하게 한다. 또 저역통과 여파기(70,71)는 기생신호 주파수대역을 통과주파수로 하고 원하는 발진주파수가 제1,2공급전원으로 전달되지 못하게 하는 특성을 갖으며, 제1,2직류전원(Vgs,Vds)공급을 위한 경로로도 사용된다. 따라서 위상 고정발진기(PLO), 출력단과의 완충기능을 위한 버퍼증폭기(40) 및 위상 고정발진기(10)의 출력신호 중의 기생성분을 억제하기 위해 버퍼증폭기(40)의 전원공급회로인 직류차단기(60,61), 저역여파기(70,71)로서 구성된다.

제3도는 본 발명의 주요부분인 버퍼증폭기(40)의 입출력단에 전원 공급회로로서 사용되는 직류차단기(60 또는 61)과 저역통과여파기(70,71)에 대해 마이크로스트립선로로 설계된 것이 나타나 있다. 그리고 제4도는 제3도에 대해 인덕터와 캐패시터 등으로 구성되 등가회로를 보여준다.

제4도에서 보듯이 직류차단기(60,61)는 등가적으로 인덕터(L3,L4)와 커패시터(C3,C4)간의 2개의 병렬공진기로 이뤄지고 이들간의 자성결합에 의해 공진기의 공진주파수에 해당되는 신호만이 전달되고 직류나 위상고정발진신호(10)에 수반되는 낮은 주파수대역(1GHz)의 기생신호에 대해서는 높은 저항성분을 갖게 되어 전달신호크기가 크게 억제된다. 인덕터(L5,L6), 캐패시터(C5,C6)로 구성되는 저역통과여파기(70 또는 71)는 그 통과대역을 기생신호와 동일하게 하고 차단주파수 대역을 발진기(10)의 발진신호와 동일한 주파수대역으로 할 때 직류 차단기의 병렬 공진기에서 제한된 기생신호는 제1 또는 제2직류전원(Vgs 또는 Vds)로 전달되고, 반면에 위상제어발진기(10)의 발진신호는 여파기(70 또는 71)로의 전달이 차단되기 때문에 병렬공진기로 신호가 차단된다.

따라서 제2도의 회로동작을 살펴볼 때 위상고정발진기(10)는 원하는 주파수를 갖는 초고주파대역의 전압제어발진기(14)의 안정도를 개선하기 위해 매우 낮은 주파수대역에 안정된 성능의 기준발진기(20)에 위상 공정시키는 과정에서 매우 큰 출력을 갖는 기준발진기(20)의 출력의 체배주파수신호를 원하는 주신호와 함께 출력시킨다. 이러한 기생신호는 위상고정발진기(10)를 수신장치의 국부발진기로서 사용된 경우 수신기성능을 저하시킨다. 본 발명에서는 위상제어발진기(10)와 연결된 증폭기(40)의 전원공급회로로서 사용되고 있는 제3도와 같은 회로를 증폭기(40)의 입출력단에 사용할때 상기의 동작설명과 같이 위상제어 발진기(10)의 출력신호를 감쇄시키지 않고 기생신호만을 제거할 수 있다.

제5도는 제2도의 출력특성도이다. 제6도에서 1.5GHz에서 약 30dB의 기생신호의 감쇄를 보여주며 증폭기(AMP1)의 입출력단에 동시에 사용된 경우 최소 60dB 이상의 기생신호억제효과를 보여준다.

따라서 본 발명은 마이크로파 대역의 고안정 발진기를 제작함에 있어서 기생신호 등으로 인한 수신 성능의 저하를 방지하는 회로로서 종래의 대역통과 여파기를 사용하던 방식에서 벗어나 발진기의 출력단에 위치된 증폭기의 전원회로로 사용되던 회로를 응용하므로서 종래의 대역통과여파기를 사용하지 않아도 되어 회로의 간소화를 가져올 수 있을 뿐 아니라 이에 따른 기구의 크기도 줄일 수 있어 장치의 경제성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 초고주파대역의 초고주파 발진기를 구비한 국부발진장치에 있어서, 초고주파대역의 위상고정 발진기의 출력단에 마이크로 스트립선로로 제1직류차단기를 연결하고, 그 출력을 증폭기의 입력단에 연결하기에 앞서 제1저역통과여파기를 연결하여 증폭기의 직류전원을 공급하며, 증폭기의 출력단에 입력단과 동일한 방식으로 제2직류 차단기와, 제2저역통과여파기를 연결하여 증폭기의 직류전원을 공급함과 동시에 기생신호를 억제하고 주신호만을 통과시키는 것을 특징으로 하는 초고주파발진기의 기생신호억제회로.
2. 제1항에 있어서, 제1,2직류차단기가 λg/4공진기의 결합으로 구성되며 이의 차단주파수가 중간주파수대역내의 주파수에 맞추어진 것을 특징으로 하는 초고주파발진기의 기생신호억제회로.
3. 제1항에 있어서, 제1,2저역통과여파기의 통과주파수가 기생신호 주파수 대역임을 특징으로 하는 초고주파발진기의 기생신호억제회로.