KR960014676B1 - 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(tro) - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(TRO)
제1도는 본 발명이 적용되는 VSAT 시스템 단말기의 송신주파수 변환도.
제2도는 본 발명에 따른 송신 기준주파수 발진기의 블럭 구성도.
제3도는 본 발명에 따른 PLL 주파수 합성기를 이용한 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 상세 회로도.
제4도는 본 발명에 따른 제어 프로세서(CP)를 통해 기설정 가능한(Presettable) 계수기(Counter)를 이용한 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 상세 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 5MHz 기준신호(Reference) 22 : 15분주기
23 : 위상차 검출기(Phase Detector)
24 : 저역통과필터(LPF : Low Pass Filter)
25 : 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)
26 : 4분주기 27 : N분주기
28 : TRO 경보기 29 : 제어 프로세서(CP) 또는 스위치
본 발명은 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(TRO : Transmit Reference Oscillator)에 관한 것으로, 특히 주파수 합성기를 사용하여 위성통신 중계기의 대역폭인 500MHz 전 대역에 걸쳐 데이타를 송신할 수 있도록 기준주파수를 생성하는 송신 기준주파수 발진기(TRO)에 관한 것이다.
종래의 VSAT(Very Small Aperature Terminal) 시스템의 기준주파수 발진기는 위성통신 중계기의 대역폭인 500MHz중 특정 대역만을 사용할 수 있도록 고정되어 있어, 사용 대역을 변경하고자 하는 경우에는 VSAT 시스템 단말기나 무선주파수(RF : Radio Frequency)부를 수정해야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 VSAT 시스템의 단말기나 무선주파수부의 수정없이 위성통신 중계기의 대역폭인 500MHz 전 대역에 걸쳐 데이타를 송신할 수 있도록 기준 주파수를 생성하는 송신 기준주파수 발진기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 위성통신 중계기의 대역폭인 500MHz 전 대역에 걸쳐 데이타를 송신할 수 있도록 기준주파수를 생성하는 송신 기준주파수 발진기(TRO)에 있어서, 중심 지국구에 동기(lock)된 5MHz 기준신호를 15분주하여 333.3KHz를 출력하는 15분주수단; 필터링된 직류전압을 입력받아 송신 기준주파수를 출력하는 전압제어발진수단; 상기 전압제어발진수단에서 출력되는 송신 기준주파수를 입력받아 4분주하는 4분주수단; 분주율 제어신호를 출력하는 제어 프로세싱수단(CP)(29); 상기 4분주수단에 의해 4분주된 신호를 상기 제어 프로세싱수단의 분주율 제어신호에 따라 N분주하여 출력하는 N분주수단(27); 상기 N분주수단의 출력신호와 상기 15분주수단의 출력신호의 위상을 비교하여 그 차 신호를 검출하는 위상검출수단; 상기 위상검출수단에서 검출된 위상차 신호를 필터링하여 상기 전압제어발진수단으로 출력하는 저역통과필터링수단; 및 상기 15분주수단의 출력신호와 상기 N분주수단의 출력신호를 입력받아 위상차에 따른 경보신호를 발생하는 경보발생수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명이 적용되는 VSAT 시스템 단말기의 송신 주파수의 변환과정을 나타낸 것으로, PBSK(Binary Phase Shift Keying) 변조기(1)는 외부로부터 입력되는 송신하고자 하는 디지탈 데이타(BaseBand Data)를 이중 주파수 변환기를 사용하여 1456~1584MHz의 중간 주파수(IF : Intermediate Frequency)로 변조하고(변조 가능한 대역폭은 128MHz이다.), 옥외장치인 송신블럭유니트(TBU : Transmit Block Unit)(2)는 송신 기준주파수 발진기(TRO)(3)로부터 입력되는 4개의 기준주파수를 사용하여 주파수 분할 다중화(FDM : Frequency Division Multiplexing) 기법을 통해 BPSK 변조기(1)에서 변조된 신호를 14GHz대로 주파수 상향시킨다.
옥내장치인 송신 기준주파수 발진기(TRO)(3)는 통신위성의 대역폭인 500MHz 전 대역에 걸쳐 데이타를 송신할 수 있도록 BPSK 변조기(1)에서 변조된 신호를 14.0~14.5GHz로 주파수 상향시키기 위한 기준주파수를 생성한다.
송신 기준주파수 발진기(TRO)(13)에서 출력되는MHz는 변조된 신호 1456~1584MHz를 14.000~14.128MHz로, 132.0MHz는 1456~1584MHz를 14.128~14.256GHz로,MHz는 1456~1584MHz를 14.256~14.384GHz로,MHz는 1456~1584MHz를 14.384~14.500GHz로 주파수 변환시키기 위한 기준주파수이다.
상기와 같이 VSAT 시스템 단말기에서 변조된 중간 주파수(IF) 신호는 14GHz 대역의 쿠(Ku) 대역으로 주파수 상향(Up Conversion)되고, SSPA(Solid State Power Amplifier)에 의해 링크 버지트(Budget)에서 계산된 값으로 통신위성을 액세스하기 위해 증폭된다. 한편, VSAT 시스템의 단말기는 특성상 크기가 작고 단순해야 하므로 주파수 상향기와 SSPA를 하나의 송신블럭유니트(TBU)(2)로 구현한다.
제2도는 본 발명에 따른 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 블럭 구성도를 나타낸 것으로, 송신 기준주파수는 주파수 변환시 혼변조의 영향을 최소화할 수 있는 130MHz대의 신호로 하였으며, 주파수 합성기의 분주비는 위상 잡음(Phase Noise), 스퓨리어스(Spurious) 및 구현의 단순화를 고려하여 각각 15와 4로 정하였다.
또한 N분주기(27)는 송신 기준주파수MHz, 132MHz,MHz,MHz를 얻기 위해 각각 98, 99, 100, 101로 정하였다.
한편, 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 기준 입력 주파수는 중심 지구국(Hub Station)의 기준주파수에 동기(Lock)된 5MHz 기준신호를 사용하며, 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 출력 주파수는 중심 지구국에 동기되고, 궁극적으로 단말국의 무선주파수(RF) 신호는 중심 지구국에 동기가 되도록 하였다.
본 발명의 구성을 살펴보면, 중심 지구국에 동기(lock)된 5MHz 기준신호를 15분주하여KHz를 출력하는 15분주기(22), 발진신호를 출력하는 전압제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)(25), 상기 전압제어 발진기(25)에서 출력되는 발진신호를 4분주하는 4분주기(26), 상기 4분주기(26)에 의해 4분주된 신호를 분주율 제어신호에 따라 N분주하여 출력하는 N분주기(27), 상기 N분주기(27)로 분주비를 출력하는 제어 프로세서(CP)(29), 상기 N분주기(27)의 출력신호와 상기 15분주기(22)의 출력신호의 위상을 비교하여 그 차 신호를 출력하는 위상검출기(23), 상기 위상검출기(23)에서 검출된 위상차 신호를 필터링하여 상기 전압제어 발진기(25)로 출력하는 저역통과필터(24), 및 상기 15분주기(22)의 출력신호와 상기 N분주기(27)의 출력신호를 입력받아 위상차에 따른 경보신호를 발생하는 TRO 경보기(28)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
중심 지구국에 동기(lock)된 5MHz 기준신호(21)는 15분주기(22)에 의해KHz로 분주되고, 전압제어 발진기(VCO)(25)에 의해 발진된 신호는 4분주기(26)에 의해 분주되어 각각MHz, 33.0MHz,MHz,MHz로 분주된다.
4분주기(26)에 의해 분주된 신호는 N분주기(27)에 의해 각각 98, 99, 100, 101로 분주되어KHz신호가 된다. N분주기(27)의 분주비는 제어 프로세서(CP : Control Processor)의 데이타나 혹은 스위치에 의해 제어할 수 있다.
상기와 같이 15분주기(22) 및 N분주기(27)에 의해 분주된 각각의KHz 신호는 위상검출기(23)에 의해 위상을 비교하여 그 차(difference) 성분이 검출된다. 검출된 위상차 신호는 저역통과필터(24)를 통과하여 직류제어 전압으로 변환되고, 전압제어발진기(VCO)(25)는 저역통과필터(24)로부터 입력된 직류제어 전압에 해당하는 주파수를 발진시키고, 이 발진된 주파수는 5MHz 기준신호에 동기되면서 폐회로(loop)를 형성하여 안정된 주파수가 되며, N분주기(27)의 분주비에 의해 원하는 주파수로 변환된다.
TRO 경보기(28)는 TRO 출력(송신 기준주파수)과 5MHz 기준신호화의 동기(Lock)여부를 검출하여 경보를 발생시키는 것으로 이 경보상태는 VAST 단말기의 제어 프로세서(CP)에 보고되어 망관리에 이용된다.
제3도는 본 발명에 따른 위상고정루프(PLL : Phase Locked Loop) 주파수 합성기(31) 및 이중 모듈러스 프리스케일러(Dual Modulus Prescalar)(32)를 이용한 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 상세 회로도로서, PLL 주파수 합성기(31)는 VAST 단말기의 제어 프로세서(CP) 데이타에 따라 5MHz 기준주파수를 15분주시킨다.
한편, 전압제어발진기(VCO)(25)의 발진 출력신호는 4분주기(26)에 의해 4분주된 후, 다시 N분주기(27)에 의해 N분주되며, N분주된 주파수중 원하는 하나의 주파수가 선택된다.
이때 VSAT 단말기의 제어 프로세서(CP) 데이타는 3비트의 어드레스와 4비트의 데이타 그리고 1비트의 스트로브(Strobe) 신호로 구성되며, PLL 주파수 합성기(31) 내부의 R, N, A 레지스터에 데이타 값을 저장시키기 위해 어드레스, 데이타, 그리고 스트로브 신호를 계속해서 8번 전송한다.
송신 기준주파수 발진기(TRO)의 출력 주파수는 제어 프로세서(CP)로부터의 데이타 값에 따라 정해지는데, R 레지스터 값은 모두 15이며, N 레지스터 값이 9이고, A 레지스터 값이 8이면MHz, A 레지스터 값이 9이면 132.0MHz, 그리고 N 레지스터 값이 10이고, A 레지스터 값이 0이면MHz, A 레지스터 값이 1이면MHz의 송신 주파수를 출력한다.
제어 프로세서(CP)(29)에서 출력되는 4비트의 데이타와 3비트의 어드레스 및 1비트의 스트로브 신호는 각각 PLL 주파수 합성기(31)의 데이타 입력단(D0,D1,D2,D3), 어드레스 입력단(A0,A1,A3) 그리고 스트로브 입력단(ST)으로 입력된다.
또한 5MHz 기준신호는 PLL 주파수 합성기(31)로 입력되고, 이중 모듈러스 프리스케일러(32)의 출력(MTLL)은 PLL 주파수 합성기(31)의 단자 'FI'로 입력되며, PLL 주파수 합성기(31)의 단자 'VDD'는 전원(VCC)에, 그리고 단자 'VCC'는 접지(GND)에 각각 연결된다.
한편, PLL 주파수 합성기(31)의 단자 'FR', 'FV'를 통해 출력된 신호는 위상검출기(23)로 인가되어 두 출력신호의 위상차를 검출하게 되며, PLL 주파수 합성기(31)의 단자 'MOD'를 통해 출력되는 데이타는 이 중 모듈러스 프리스케일러(32)의 단자 'E5'로 입력되어 4분주된 신호의 분주비를 결정한다.
또한, TRO 경보기(28)내의 컴퍼레이터(U3)는 PLL 주파수 합성기(31)의 입력된 15분주된 신호와 N분주된 신호의 비교 결과 신호를 단자 'LD'를 통해 부단자(-)에 입력받고, 전원 'VCC'를 정단자(+)에 입력받아 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 경보상태를 출력한다. 즉, TRO 경보기(28)는 컴퍼레이터(U3)를 이용하여 PLL 주파수 합성기(31)의 단자 'LD'를 통해 출력되는 전압과 저항(R1,R2)에 의해 분압된 기준전압을 비교하여 TRO 출력 주파수의 잠금(LOCK) 상태를 검출하고, 그에 따라 경보를 발생한다.
한편, 이중 모듈러스 프리스케일러(32)의 클럭단(CLK)에는 4분주기(26)로부터 4분주된 TRO 신호가 입력되고, 10/11 분주 프리스케일러로 이용하기 위해 이중 모듈러스 프리스케일러(32)의 단자 'E1', 'E2', 'E3', 'E4'는 접지되며, 단자 'E5'는 PLL 주파수 합성기(31)의 단자 'MOD'와 연결되어 단자 'MOD'를 통해 입력되는 데이타 값에 의해 10/11 분주비를 선택한다.
이중 모듈러스 프르시케일러(32)의 단자 'Q'는 단자 'IN'에 연결되고, 단자 'QN'은 단자 'INN'에 연결되며, 단자 'VBB', 'VSS'는 접지에 연결되고, 단자 'VCCO', 'VDD', 'MVCC'는 전원에 각각 연결된다.
그리고, 위상검출기(23)의 출력은 저역통과필터(24)를 통해 위상차 성분을 직류전압으로 만들고, 이 직류전압은 전압제어발진기(VCO)(25)로 입력되어 직류전압에 해당하는 주파수를 발진한다.
전압제어발진기(VCO)(25)에서 출력되는 주파수는 4분주기(26)에 의해 4분주되어 이중 모듈러스 프리스케일러(32)의 클럭 단자(CLK)에 입력된다.
제4도는 본 발명에 따른 제어 프로세서(CP)를 통해 기설정 가능한(Presettable) 계수기(Counter)를 이용한 송신 기준주파수 발진기(TRO)의 상세 회로도로서, 제어 프로세서(CP)나 스위치로 제어되는 기설정(Presettable) 계수기(41)를 이용하여 N분주기 및 15분주기를 설계하였다.
제어 프로세서(CP)나 스위치로부터의 데이타 값, 즉 1110, 1101, 1100, 1011에 따라 각각MHz, 132.0MHz,MHz,MHz의 송신 기준준주파수를 출력한다.
기설정 계수기를 이용하여 98, 99, 100, 101 분주기를 설계하기 위해서는 4비트의 기설정 계수기가 2개 필요하며, 기설정 계수기의 입력 값을 10011110, 10011101, 10011100, 10011011로 제어하므로서 98, 99, 100, 101 분주기를 만들 수 있다. 따라서, 상위의 4비트는 1001로 고정되고, 하위의 4비트만 제어 프로세서(CP)나 스위치로 제어한다.
제어 프로세서(CP)나 스위치로부터 입력되는 4비트의 제어 신호는 제1기설정 계수기(U4)의 입력단자(A,B,C,D)로 입력되고, 제1기설정 계수기(U4)의 출력단자(RCO)는 제2기설정 계수기(U5)의 'ENT'단자에 연결된다. 그리고, 제2기설정 계수기(U5)의 출력단자(RCO)는 자신의 'LOAD'단자 및 제1기설정 계수기(U4)의 'LOAD'단자에 연결된다.
또한 제1기설정 계수기(U4)의 클럭단자(CLK)에는 4분주기(26)의 출력신호가 입력되고, 단자 'ENP', 'ENT', 'CLR'에는 'VCC'가 입력된다.
제2기설정 계수기(U5)에 데이타 '1001'을 입력하기 위해서 입력단자 'A', 'D'에는 'VCC'가 입력되고, 입력단자 'B', 'C'에는 접지에 각각 연결되며, 제2기설정 계수기(U5)를 동작시키기 위해 단자 'ENP', 'CLR'에는 'VCC'가 공급된다.
5MHz 기준주파수는 기설정 계수기로 구현한 15분주기(22)에 입력되어 15분주되고, 15분주된 출력신호는 위상검출기(23)에 입력된다.
TRO 경보기(42)는 2개의 D-플립플롭과 배타적 논리합 게이트, 그리고 다중 바이브레이터로 구성된다. 즉, 15분주기(22)로부터 분주된 출력신호는 제1D-플립플롭(U6)의 클럭단자(CLK)로 입력되고, 제1D-플립플롭(U6)의 반전출력단자는 입력단자(D)로 피드백되며, 출력단자(Q)는 배타적 논리합 게이트(U8)의 일측 입력단자로 입력된다.
그리고, 제2D-플립플롭(U7)의 반전출력단자는 입력단자(D)로 피드백되며, 출력단자(Q)는 배타적 논리합 게이트(U8)의 일측 입력단자로 입력된다.
배타적 논리합 게이트(U8)는 제1 및 제2D-플립플롭(U6,U7)로부터 입력된 신호를 배타적 논리합하여 두 입력신호를 비교하고, 그 결과를 다중 바이브레이터(U9)의 입력단자(B)로 출력한다.
다중 바이브레이터(U9)의 입력단자 'CLR', 'REXT/CEXT', 'CEXT'에는 'VCC'가 공급되고, 단자 'A'는 접지되며, 다중 바이브레이터(U9)는 출력단자 'Q'를 통해 배타적 논리합 게이트(U8)로부터 입력된 비교결과에 따라 경보신호(TRO ALM)를 출력한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 위성통신 중계기의 대역폭인 500MHz 전 대역에 걸쳐 데이타를 송신할 수 있을 뿐만 아니라 다음과 같은 특유한 효과를 갖는다.
첫째, 위상잡음 및 스퓨리어스에 강하면서도 구현을 단순화시켜 크기를 작게 하고 가격을 낮출 수 있다.
둘째, 실내장치(Indoor) 뿐만 아니라 필요에 따라 실외장치(Outdoor)인 TBU 내부에 설치할 수 있어 제품 설계시 제약을 덜 받으며 시스템을 단순화시킬 수 있다.
셋째, 중심 지구국 망관리 시스템(NMS : Network Management System)의 제어에 의해 단말국인 TRO의 송신 기준주파수를 자동으로 제어하거나, 스위치 조작에 의해 수동으로 송신 기준주파수를 제어할 수 있다.

Claims (6)

  1. 위성통신 중계기의 대역폭인 500MHz 전 대역에 걸쳐 데이타를 송신할 수 있도록 기준주파수를 생성하는 송신 기준주파수 발진기(TRO : Transmit Reference Oscillator)에 있어서, 중심 지구국에 동기(lock)된 5MHz 기준신호를 15분주하여KHz를 출력하는 15분주수단(22); 필터링된 직류전압을 입력받아 송신 기준주파수를 출력하는 전압제어발진수단(25); 상기 전압제어발진수단(25)에서 출력되는 송신 기준주파수를 입력받아 4분주하는 4분주수단(26); 분주율 제어신호를 출력하는 제어 프로세싱수단(CP)(29); 상기 4분주수단(26)에 의해 4분주된 신호를 상기 제어 프로세싱수단(29)의 분주율 제어신호에 따라 N분주하여 출력하는 N분주수단(27); 상기 N분주수단(27)의 출력신호와 상기 15분주수단(22)의 출력신호의 위상을 비교하여 그 차 신호를 검출하는 위상검출수단(23); 상기 위상검출수단(23)에서 검출된 위상차 신호를 필터링하여 상기 전압제어발진수단(25)으로 출력하는 저역통과필터링수단(24); 및 상기 15분주수단(22)의 출력신호와 상기 N분주수단(27)의 출력신호를 입력받아 위상차에 따른 경보신호를 발생하는 경보발생수단(28)을 구비하는 것을 특징으로 하는 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지국구의 송신 기준주파수 발진기(TRO).
  2. 제1항에 있어서, 상기 N분주수단(27)은, 상기 제어 프로세싱수단(CP)(29)의 분주율 제어신호에 따라 상기 4분주수단(26)의 4분주된 신호를 98, 99, 100, 101 분주하도록 구성한 것을 특징으로 하는 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(TRO).
  3. 제1항에 있어서, 상기 15분주수단(22)과 N분주수단(27)은, 제어 프로세싱수단(CP)으로부터 분주율 제어신호를 입력받아 분주율 제어신호를 내부 레지스터에 저장하여 내부 레지스터에 저장된 값에 따른 분주율 설정신호를 출력하고, 중심 지구국에 동기(lock)된 5MHz 기준신호를 입력받아 15분주하여 상기 위상검출수단(23)으로 출력하고, 상기 4분주수단(26)의 출력신호를 분주율 설정신호에 따라 N분주한 신호를 입력받아 이를 상기 위상검출수단(23)으로 출력하고, 15분주된 신호와 N분주된 신호의 비교 결과 신호를 상기 경보발생수단(28)으로 출력하는 주파수 합성기(31); 및 상기 주파수 합성기(31)의 분주율 설정신호에 따라 상기 4분주수단(26)으로부터 입력된 신호를 N분주하여 출력하는 이중 모듈러스 프리스케일러(Dual Modulus Prescalar)(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지국구의 송신 기준주파수 발진기(TRO).
  4. 제3항에 있어서, 상기 경보발생수단(28)은, 상기 주파수 합성기(31)로부터 입력된 15분주된 신호와 N분주된 신호의 비교 결과 신호를 부단자(-)에 입력받고, 전원 'VCC'를 정단자(+)에 입력받아 경보신호를 출력하는 컴퍼레이터(U3)를 구비한 것을 특징으로 하는 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(TRO).
  5. 제1항에 있어서, 상기 N분주수단(27)은, 상기 제어 프로세싱수단(29)으로부터 4비트의 분주율 제어신호를 입력받고, 상기 4분주수단(26)의 출력신호를 클럭단자에 입력받고, N분주한 신호를 로드(LOAD)단자에 입력받아 분주율 제어신호에 따라 계수하여 출력하는 제1기설정 계수기(U4); 및 상기 제1기설정 계수기(U4)의 출력신호를 입력단자 'ENT'에 입력받고, 상기 4분주수단(26)의 출력신호를 클럭단자에 입력받고, N분주한 신호를 로드(LOAD) 단자에 입력받고, 데이타 입력단자 'A' 및 'D'에는 'VCC'가 입력되고, 데이타 입력단자 'B', 'C'는 접지에 연결되어 4분주된 신호를 N분주하여 상기 위상검출수단(23)과 경보발생수단(28)으로 출력하는 제2기설정 계수기(U5)로 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(TRO).
  6. 제5항에 있어서, 상기 경보발생수단(28)은, 상기 15분주수단(22)으로부터 기준신호를 15분주한 신호를 입력받는 제1D-플립플롭(U6); 상기 제2기설정 계수기(U5)로부터 N분주한 신호를 입력받는 제2D-플립플롭(U7); 상기 제1D-플립플롭(U6) 및 제2D-플립플롭(U7)의 출력신호를 입력받아 배타적 논리합을 통해 입력신호를 비교하여 그 결과를 출력하는 배타적 논리합 게이트(U8); 및 상기 배타적 논리합 게이트(U8)의 출력신호와 'VCC'를 입력받아 경보신호를 출력하는 다중 바이브레이터(U9)로 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신용 저속 데이타 전용 단말 지구국의 송신 기준주파수 발진기(TRO).
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