KR960002187Y1 - 위상고정 발진기 - Google Patents

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KR960002187Y1
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김광호
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Abstract

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Description

위상고정 발진기
제1도는 일반적인 주파수변환장치를 도시한 블럭도이고,
제2도는 종래의 위상고정발진기를 도시한 블럭도이고,
제3도는 본 발명에 의한 위상고정발진기를 도시한 블럭도이다.
본 고안은 마이크로파 송수신기에 사용되는 위상고정 발진기에 관한 것으로, 특히 주파수안정도, 저위상잡음 및 낮은 스퓨리어스특성을 가지는 위상고정 발진기에 관한 것이다.
일반적으로 위성통신시스템 및 지상 마이트로파 송수신시스템 등에서 사용되는 주파수변환장치는 입력된 주파수신호를 높은 주파수로 상향 변환시켜주거나 낮은 주파수로 하향 변환시켜주는 역할을 한다. 이러한 주파수 변환장치에 사용되는 국부발진기(Local Oscillator)는 주파수 안정도가 우수해야 하고, 낮은 위상잡음특성을 가져야 하며 낮은 스퓨리어스특성이 요구된다.
제1도는 일반적인 주파수변환장치를 도시한 블럭도로서, 입력증폭기(2), 혼합기(3), 국부발진기(4), 대역통과 여파기(5), 축력증폭기(6)를 구비한다. 제1도에 있어서, 입력신호는 단자(1)을 통해 입력증폭기(2)로 입력되어 적절히 증폭된 후 혼합기(3)에 가해진다.
혼합기(3)에서는 입력신호와 국부발진기(4)의 출력신호가 혼합되어 그 차이 또는 합의 주파수신호가 출력되고, 대역통과 여파기(5)에서 원하는 주파수성분만 선택된 후 출력증폭기(6)에서 다시 적절하게 증폭되어 단자(7)로 출력된다.
제2도는 종래의 위상고정 발진기를 도시한 블럭도로서, 기준신호발생기(20), 증폭기(22), 샘플링위상비교기(24), 루프여파기(26), 전압제어발진기(30), 정합회로(42), 방향성결합기(44)를 구비하여 발진된 신호를 출력 단자(46)를 통해 출력한다. 제압제어발진기(30)는 저항기(31)와 결합선로(32)와 능동소자(33)와 정합선로(34)와 공진기(35)와 다이오드(36)로 구성되며 공진기(35)에 의해 중심주파수가 결정된다.
제2도에 있어서, 샘플링 위상 비교기(24)를 사용한 종래의 위상고정 발진기에서는 샘플링위상 비교기(24)에서 기준신호발생기(20)의 출력신호를 n배 체배하여 방향성결합기(44)로부터 궤환되는 전압제어발진기(30)의 출력신호와 위상을 비교한다. 위상 비교결과 그 에러성분은 다시 루프여과기(26)에서 전압으로 바뀌어 전압제어발진기(30)의 주파수 제어단자로 궤환하여 발진주파수를 조절하여 안정된 주파수를 얻는다. 이러한 종전의 위상고정 발진기에서는 샘플링위상비교기(24)에서 발생되는 기준신호의 n배되는 체배신호가 방향성결합기(44)로 억류되어 출력단자(46)에 스퓨리어스 신호로 나타나는 문제점이 있었다. 샘플링 위상비교기(24)에서 발생되는 기준신호의 n배되는 스퓨리어스신호의 전력레벨은 n이 커질수록 낮아진다. 즉 주파수가 높아질수록 낮아진다. 특히 위상 고정 발진기가 저잡음변환기로서 사용되는 경우에, 저잡음변환기의 출력신호대역에서 스퓨리어스신호가 누설되어 심각한 잡음이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 우수한 주파수안정도, 낮은 위상잡음특성 및 낮은 스퓨리어스특성을 가지고 위상고정 발진기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 장치는 기준신호발생기의 출력신호를 입력하여 n체배된 기준신호와 궤환된 출력신호의 위상을 비교하여 에러신호를 출력하는 샘플링위상비교기와, 상기 에러신호를 입력하여 직류전압화하는 루프여파기와, 상기 직류전압에 따라 발진주파수를 조정하며 정합회로를 통해 출력단자로 발진된 신호를 출력하는 전압제어발진기를 구비한 위상고정 발진기에 있어서, 상기 전압제어발진기내의 신호전력을 추출하여 궤환하는 전력결합선로 및 상기 전력결합선로의 출력을 입력한 후 증폭하여 상기 샘플링위상비교기로 상기 궤환된 출력신호를 출력하는 증폭기를 더 구비하여, 상기 n 체배된 기준신호가 억류하여 스퓨리어스로 출력되는 것을 방지하여 안정된 주파수 및 저잡음발진 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.
제3도는 본 고안에 의한 위상고정 발진기를 도시한 블럭도로서, 기준신호발생기(20), 증폭기(22), 샘플링위상비교기(24), 루프여파기(26), 전압제어발진기(30), 정합회로(42), 출력단자(46), 전력결합선로(50), 궤환증폭기(52)를 구비한다.
본 고안에서는 제2도와 같은 샘플링위상 비교기(24)에서 발생되는 기준신호의 n체배신호가 출력단자(46)로 유입되는 것을 막기 위하여 직접적인 유입경로가 되는 샘플링위상비교기(24)와 방향성결합기(44)간의 경로를 차단 또는 제거한다. 이를 위하여 종래의 위상고정발진기의 구조와 달리 본 고안에서는 전압제어발진기(30)의 출력신호를 방향성결합기없이 정합회로(42)만을 거쳐 출력단자(46)로 출력하고, 전압제어발진기(30)에 추가로 전력결합선로(50)를 삽입하여 전압제어발진기(30)의 출력신호를 추출해내 궤환증폭기(52)에서 적절히 증폭한후 샘플링위상비교기(24)에 입력시키는 구조를 가진다.
제3도에 있어서, 전압제어발진기(30)는 저항기(31), 결합선로(32), 능동소자(33), 정합회로(34), 공진기(35), 다이오드(36)로 구성되어 공진기(35)에 의해서 전압제어발진기(30)의 중심주파수가 결정되고, 다이오드(36)에 역방향으로 가해지는 루프여파기(26)의 출력전압에 의해 출력주파수가 바뀌게 된다. 이때 공진기(35)는 자계결합에 의해 결합선로(32)와 연결되어 있어서 공진기(35)의 주변에는 일부 전력신호가 존재하게 된다. 본 고안에서는 이점에 착안하여 공진기(35)의 주변에 존재하는 일부 전력을 추출해낼 수 있는 전력결합선로(50)를 추가로 장치하고, 추출된 신호를 궤환증포기(52)에서 적절히 증폭하여 샘플링 위상비교기(24)로 입력시킨다. 샘플링위상비교기(24)는 궤환증폭기(52)를 통해 입력된 전압제어 발진기(30)의 출력신호와 n체배된 기준신호발진기(20)의 출력신호를 위상 비교하여, 그 위상차이에 따른 에러신호를 루프여파기(26)로 출력한다. 루프여과기(26)는 에러신호를 전압으로 바꿔 전압제어발진기(30)의 다이오드(36)로 공급하여 전압제어발진기(30)의 출력신호가 항상 기준신호발진기(20)의 안정도 및 위상잡음특성을 추종하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 위상고정발진기는 방향성결합기가 제거되어 샘플링위상비교기의 기준신호의 n체배신호가 위상고정발진기의 출력단자로 역류되어 스퓨리어스 성분으로 나타나는 것을 막아주는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 기준신호발생기의 출력신호를 입력하여 n체배된 기준신호와 궤환된 출력신호의 위상을 비교하여 에러신호를 출력하는 샘플링위상비교기와, 상기 에러신호를 입력하여 직류전압화하는 루프여파기와, 상기 직류전압에 따라 발진주파수를 조정하며 정합회로를 통해 출력단자로 발진된 신호를 출력하는 전압제어발진기를 구비한 위상고정 발진기에 있어서,
    상기 전압제어발진기내의 신호전력을 추출하여 궤환하는 전력결합선로: 및
    상기 전력결합선로의 출력을 입력한 후 증폭하여 상기 샘플링위상비교기로 상기 궤환된 출력신호를 출력하는 증폭기를 더 구비하여
    상기 n체배된 기준신호가 억류하여 스퓨리어스로 출력되는 것을 방지하여 안정된 주파수 및 저잡음발진 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 위상고정 발진기.
  2. 제1항에 있어서, 사익 전력결합선로는 상기 전압제어발진기의 공진기로부터 일부 전력을 자계결합으로 유도하여 궤환하는 것을 특징으로 하는 위상고정 발진기.
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