KR960003836B1

KR960003836B1 - 무선 수신기 및 if 주파수 유지방법

Info

Publication number: KR960003836B1
Application number: KR1019880004236A
Authority: KR
Inventors: 엠. 엑크런드 로렌스
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드; 빈센트 죠셉로너
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1996-03-22
Also published as: GB8803777D0; AU594286B2; HK11094A; IN170411B; CA1296776C; KR880013332A; JPS63263926A; JPH0580177B2; BR8801268A; US4782532A; CN88101130A; GB2203908B; MX168451B; CN1015854B; GB2203908A; AU1140688A

Abstract

내용 없음.

Description

무선 수신기 및 IF 주파수 유지방법

제 1 도는 본 발명의 블럭 다이어그램.

제 2 도는 본 발명을 더욱 상세하게 나타낸 블럭 다이어그램

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 주파수 변환 유닛(FTU) 13 : 기준 신호 유닛(RSU)

16 : 신호 복조 유닛(SPU) 22 : 탄젠트 처리 유닛(TPU)

39 : 엔벨로프 검출기 필터 41 : 아나로그 분배기

46 : 루프 분배기

본 발명은 무선 수신기에 관한 것이며, 특히, IF 처리 및 탄젠트 로킹 원리에 관한 것이다.

위상 고정 루프(Phase Locked Loops )는 소정의 RF 전송 신호를 검출하기 위한 수단으로 공지되어 왔다. 상기 루프는 국부 발생 추정 신호를 수신 신호와 비교함으로써 신호를 검출한다. 상기 두 신호 사이의 위상 에러는 저역으로 필터되어(즉, 집적되어), 평균 주파수 및 수신 신호의 위상에 유사하도록 국부 추정치를 교정하기 위해 사용된다.

통상, 대부분의 무선 수신기에 있어서, 상기 PLL은 IF 신호에 록되기 위해 사용되며, 상기 신호는 종래 기술에서와 같이 IF 스테이지를 통해 주파수가 변하는 본래의 수신 캐리어 신호를 구비한다. 그러나, 최소한 한 종래 기술은 위상 로킹이 국부 발생 추정치와 IF 스테이지에 대한 인입 캐리어 신호(incomming carrier signal)를 형성할 수 있게 제안되며, 이에 따라 PLL이 인입 신호 자체를 록하도록 하였다.

1960년 초에 있어서, 탄젠트 함수 PLL이 제의되었다. 상기 위상 루프는 IF 스테이지 출력 신호를 이중위상 비교기에서의 국부 발생 추정 신호를 비교하여, IF 신호 및 추정치 사이의 사인 및 코사인 위상차를 발생되게 한다. 이들 출력은 적절하게 결합되어 탄젠트 함수 (sine/cosine)를 발생할 수 있으며 결과 신호가 루프에 대한 정정 신호로 사용될 수 있다. 탄젠트 함수는 그 진폭이 사이 또는 코사인 함수에 비해 더 많이 변하므로, 탄젠트 함수의 함수로서의 위상 고정 루프의 동작은 최소한 몇몇 동작 조건하에서, 위상 비교기범위 및 선형성을 증가하게 한다. 탄젠트 로킹 원리를 사용하여 IF 신호에 대해 록하는 시판되고 있는 무선 수신기 부품은 모토로라 MC13020AM 스테레오 디코더 집적 회로이다.

현재까지, 무선 수신기의 IF 스테이지를 통하여 위상 고정 루프에 기초한 만족할만한 탄젠트를 확립하는데 성공한 장치는 없다. 그러한 장치가 제공해야 하는 안정도, 속도, 범위 및 부분적인 개선이 이루어지면 그러한 구성을 위한 필요성이 확실해진다.

상기 필요성 및 다른 필요성은 다음의 장치를 제공함으로써 부합된다. 상기 장치는 주파수 변환 유닛(FTU) 및 IF 스테이지에서의 기준 신호 유닛(RSU)을 포함한다. FTU는 (1) 변조되는 정보 신호를 가진 캐리어 신호 및 (2) RSU로부터의 기준 신호의 수신에 응답한다. 이에 응답하여, FTU는 기준 신호에 의해 변환되는 캐리어 신호에 관련된 주파수 및 위상을 가지는 출력 신호를 제공하며, 상기 FTU 신호는 수신기의 IF 신호를 구비한다. IF 신호는 통상의 코스로 복조되며, 최소한 합성된 복조 신호의 한 부분은 RSU에 제어 신호를 제공하기 위해 사용되어, 복조 신호의 최소한 한 부분의 탄젠트 함수로서, 최소한 부분적으로 변하는 제어 신호 자체를 제어한다.

따라서, 수신기는 탄젠트 함수로서의 본래의 인입 캐리어 신호를 록할 수 있으며, 반면에, 본래의 입력신호 주파수에는 무관하게 안정된 IF 주파수를 제공한다. 따라서, IF 신호는 상당히 개선된 성능을 가진 IF 스테이지 특성에 정확하게 중심에서 매치될 수 있다.

제 1 도에 있어서, 참조 번호(10)로 장치가 도시되어 있다. 상기 장치(10)는 입력단(11)에서 입력 신호를 수신하는 무선 수신기로 동작한다(본 서술의 목적을 위해, 입력 신호는 (1+L+R)cos (wct+ø)형태의 AM 스테레오 변조 신호로 하며, 여기서 ø는 arc tan(L-R)/(1+L+R)이며, L은 스테레오 신호의 좌측 정보를 포함하며, R은 우측 정보를 포함하며, wct는 캐리어 신호를 포함한다).

입력 신호는 RSU(13)로부터의 기준 신호(26)의 함수로서 FTU(12)에 의해 수신되고 처리되어 (1+L+R)cos (wit+ø)형태의 IF 신호(14)를 발생한다. 신호 복조 유닛(SDU, 16)는 기준 발진기(17)가 제공하는 복조 신호(24)의 함수에 따라 부분적으로 상기 IF 신호 (14)를 복조하여 복조된 정보 신호(이 경우, L+R(18) 및 L-R(19))를 발생되게 한다. 상기 복조된 신호는 공지된 기술에 부합되어 매트릭스(21)를 통해 처리되어 소정의 L 및 R 출력 신호를 발생한다.

추가로, 탄젠트 처리 유닛(TPU, 22)은 최소한 일부의 복조 신호를 처리하며(이 경우, 신호는 L-R에 관련됨), 상기 신호를 사용하여 RSU(13)에 대한 제어 신호(23)를 발생되게 한다. 상기 제어 신호는 복조 신호(24)에 비교되는 바와 같이 IF 신호(14)의 엔벨로프에 의해 승산되는 위상의 탄젠트 함수의 평균만큼 적어도 부분적으로 변한다. 따라서, 입력 신호와 기준 신호(26) 사이의 위상차는 기준 발진기(17)로부터의 복조 신호(24)의 주파수 및 위상과 거의 동일하게 되며, 이에 의해 입력 신호 주파수에 무관하게 안정된 IF 주파수를 제공하며 동시에, 탄젠트 로킹의 이점도 실질적으로 얻을 수 있다.

제 2 도에서, 장치(10)에 대해 더욱 상세하게 나타내기로 한다.

표준 집합 캐패시터 튜닝 구조(31)는 입력 신호를 수신하도록 동작하며, 상기 신호는 IF 스테이지(32)의 입력(11)을 통과한다. FTU(12)는 믹서/AGC(자동 이득 제어, 33), IF 필터(34) 및 IF 이득 AGC부(36)를 포함한다. AGC 유닛(33,36)은 AGC 드라이브(37)에 응답하며, SDU(16)로부터의 L+R 복조 신호에 응답하여 L+R 신호의 함수로서 AGC(33 및 36)의 이득을 제어한다.

IF 스테이지(32)는 또한 전압 제어 국부 발진기(VCLO)가 될 수 있는 RSU(13)를 포함한다. VCLO는 입력 신호를 변환시키는데 있어서 믹서(33)가 사용할 수 있도록 기준 신호(26)를 믹서(33)에 제공하며, 이에 의해 기준 신호(26)에 의해 변환된 바대로 입력 신호에 관련된 주파수 및 위상을 가지는 합성 신호를 발생시킨다.

IF 신호(14) 출력은 공지된 종래기술에 따라, IF 신호(14)를 복조하기 위해 리미터(38) 및 엔벨로프 검출기/필터(39)를 포함하는 SDU(16)을 통과하며 L+R 성분을 포함하는 제1복조된 신호(18)를 발생한다. IF신호(14)는 또한 TPU(22)를 통과하며, 상기 TPU는 cosø로 IF 신호((I+L+R) cos(wit + ø) 여기서 wit는 IF캐리어를 포함함)를 제산하는 아나로그 분배기(41)를 포함한다. 합성 신호는 Q검출기/필터(42)를 통과한다. Q검출기/필터(42)는 게이트된 복조기를 포함하며, 상기 복조기는 그 목적을 위해 제공된 기준 신호에 대해 90° 및 270°에서 위상 180°로 플립되며, 그 목적을 위해 제공되는 기준 신호와 함께 (주어진 순간에) 구적이 되는 인입 신호의 벡터량에 관련된 출력을 발생되게 한다. 본 장치에 있어서, Q검출기/필터(42)는 다음 형태의 신호를 제공하는 기준 신호(상세히 후술됨)와 같은 구적 발생기(43)로부터의 신호를 사용한다.

즉,

상기 식은 다음과 같이 나타낼 수도 있다.

물론, 상기 식은 반드시 L-R로 감소되는 탄젠트 함수(sine/cosine)를 구성하며 제2복조된 신호(19)를 구비한다. 최소한 상기 L-R 성분에 관련된 신호(44)가 루프 드라이버(46)에 제공될 수 있으며 이 루프 드라이버는 인입 신호를 최소한 부분적으로 집적하는 필터를 포함하며 L-R에 비례하는 전류를 제공한다. 상기 전류는 RSU(13)의 주파수 및 위상을 제어하는 제어 신호(23)를 구비한다.

기준 발진기는(17)는 소정의 안정한 주파수(본 실시예에서 3.6㎒)를 가지는 복조 신호(24)를 구적 발생기(43)에 제공한다. 구적 발생기(43)는 상기 신호를 소정의 주파수로 낮추어 분할하여(본 실시예에서, 450㎑) 두 출력을 제공한다. 제1출력은 어떤 위상 이동없이(0°) 450㎑ 신호를 구비하며, 제2출력은 선정된 위상 이동(90°)을 가지는 450㎑ 신호를 구비한다. 상술한 Q검출기/필터(42)는 상술한 후자의 신호를 사용하여 L-R 신호를 발생되게 한다.

동작에 있어서, 믹서(13), 아나로그 분배기(41), Q검출기(42), 루프 드라이버(46) 및 RSU(13) 사이의 상호접속의 루트 특성은 루프를 탄젠트 록하게 하여 이에 의해 루프 드라이버(46)로 부터의 L-R의 긴 기간의 평균이 0이 되게 한다. 실제로, IF 신호 주파수는 기준 발진기(17)에 대해서 복조 신호(24)를 록하게 하고 이에 따라 입력 신호와 기준 신호(26) 사이의 평균 위상차가 복조 신호(24)의 주파수 및 위상과 거의 동일하게 한다. IF 스테이지(32) 성분을 적절하게 선택함으로써, 예를 들어 450㎑ 및 0°의 안정한 IF 주파수 및 위상이 유지될 수 있다. 그후, VCLO는 주파수 및 위상을 조정하여 기준 발생기(17)에 대해 IF 스테이지(32)를 통해 상기 록이 발생되게 한다.

I검출기(42) 및 파일럿톤 검출기(48)를 포함하는 다른 성분도 마찬가지로 기술되어 있다. 상기 성분의 존재 및 동작은 잘 이해될 것이며, 추가 정보는 미합중국 특허 제 4,377,728 및 4,489,431 호에 나타나 있다.

본 구성을 통해 여러 가지 장점이 얻어진다. 상기 형태는 표준 방송에서 야기될 수 있는 캐리어에 대해 비대칭 위상 편차를 가지는 싱글 채널 변조가 표준 PLL에 사용될 때, 스테레오 신호 분리의 손실 및 왜곡을 피한다. 또, IF 신호에 대해 유입 신호를 록함으로써, 전체 시스템은 IF의 중심에서 록되어 결과적으로 성능이 향상된다.

본 발명의 기술에 숙련된 사람은 본 발명은 정신 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변경 및 변화시킬 수 있다. 따라서, 청구범위는 상술된 실시예에 국한되지 않는다.

Claims

변조되는 정보 신호 진폭을 가지는 제1캐리어 신호를 구비하는 입력 신호를 수신하기 위한 입력 수단과, 상기 입력 신호를 수신하며, 상기 입력 신호를, 상기 제1캐리어 신호와는 다른 주파수 및 변조되는 정보 신호 진폭을 가지는 제2캐리어 신호를 구비하는 IF 신호로 변화시키기 위한 IF 수단 및 상기 IF 신호를 수신하며, 최소한 일부의 정보 신호를 구비하는 복조 신호를 제공하기 위해 상기 IF 신호를 복조하는 복조 수단을 구비하며, 상기 IF 수단은, 제어 신호를 수신하며, 상기 제어 신호에 의해 최소한 부분적으로 정해지는 주파수 및 위상을 가지는 기준 신호를 제공하기 위한 기준 신호 수단 및 상기 기준 신호 및 상기 입력 신호를 수신하며, 상기 기준 신호에 의해 변환된 데로 상기 제1캐리어 신호에 관련되는 주파수 및 위상을 가지는 합성 신호를 제공하며, 상기 합성 신호는 상기 IF 신호를 구비하는 주파수 변환 수단을 더 포함하며, 상기 복조 수단은, 상기 제어 신호를 상기 기준 신호 수단에 제공함으로써 최소한 부분적으로 상기 복조 신호에 응답하며 상기 제어 신호는 상기 복조 신호의 최소한 일부의 탄젠트 함수에 따라 변하는 탄젠트 처리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
제 1 항에 있어서, 상기 복조 수단은 상기 IF 신호를 복조하기 위해 상기 복조 수단이 사용하는 복조 신호를 제공하기 위한 기준 발진기 수단을 더 포함하며, 상기 탄젠트 처리 수단은 상기 복조된 신호 및 상기 복조 신호의 함수에 따라 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
제 1 항에 있어서, 상기 탄젠트 처리 수단은 상기 제어 신호를 제공하여 상기 제1캐리어 신호와 상기 기준 신호 사이의 평균 위상차가 상기 복조 신호의 평균 주파수 및 위상과 거의 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호 수단은 전압 제어 국부 발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
무선 수신기에 있어서 IF 주파수를 유지하기 위한 방법에 있어서, 1) 변조되는 정보 신호 진폭을 가지는 제1캐리어 신호를 구비하는 입력 신호를 수신하는 단계와, 2) 제어 신호에 의해 최소한 부분적으로 정해지는 주파수 및 위상을 가지는 기준 신호를 제공하는 단계와, 3) 상기 기준 신호의 함수로서 상기 입력 신호의 주파수 및 위상을 변환하며, 이에 응답하여 IF 신호를 제공하며, 상기 IF 신호는 변조되는 정보 신호 진폭을 가지는 상기 제1캐리어 신호와는 다른 주파수를 가지는 제2캐리어 신호를 구비하는 단계와, 4) 상기 IF 신호를 복조하여 최소한 장기 정보 신호의 일부를 제공하는 단계 및 5) 상기 제어 신호를 제공하여 최소한 일부의 상기 정보 신호의 탄젠트 함수로서 상기 기준 신호의 주파수 및 위상을 제어함으로써 상기 제2캐리어 신호가 일정하게 유지되는 주파수 및 평균 위상을 가지는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 IF 주파수 유지 방법.
무선 수신기의 IF 주파수를 다른 주파수의 입력 신호에 대해 실질적으로 예정된 값으로 유지하기 위한 방법에 있어서, 1) 믹서에서, (1+L+R)cos(wit+ø)형태의 입력 신호, 여기서 L 및 R 은 정보 신호이며 wct는 제1캐리어 신호이며 ø는 arc tan(L-R)/(1+L+R)형태의 신호를 구비하는 상기 입력 신호를 수신하는 단계와, 2) 상기 믹서에서, 상기 입력 신호와 상기 기준 신호에 기초하여 출력 IF 신호를 제공하며, 상기 IF 신호는 상기 기준 신호에 관련된 양만큼 주파수 및 위상이 변환되는 상기 입력 신호를 구비하며, 상기 IF 신호는(1+L+R)cos(wit+ø)형태이며, 여기서 wit는 제2캐리어 신호를 구비하는 상기 IF 신호 제공 단계와, 3) 상기 IF 신호를 cosø로 제산하여 (1+L+R)cos(wit+ø)/cosø의 합성 신호를 얻는 단계와, 4) Q검출기에서 상기 합성 신호를 처리하여 L-R 형태의 신호를 얻으며, 상기 L-R 신호를 사용하여 제어 신호를 제공하는 단계 및 5) 상기 기준 신호에 대한 주파수 및 위상을 제어하기 위해 상기 제어 신호를 사용하여, 상기 IF 신호 주파수가 다른 주파수의 입력 신호에 대한 예정된 값으로 실질적으로 유지되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 IF 주파수 유지 방법.
제 6 항에 있어서, 제 4) 단계는 상기 제어 신호를 제공하기 위해 실질적으로 L-R 형태의 신호를 합산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 IF 주파수 유지 방법.