KR970000694Y1 - 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 고안은 디지탈 위성방송 및 위성통신에 사용되는 저잡음 증폭 변환기에 관한 것으로서, 특히 안정된 마이크로파 발진주파수를 공급하여 안정된 중간주파수를 출력하도록 함으로서 신호의 수신에 대한 정확성을 향상시킬 수 있는 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기에 관한 것이다.
일반적으로 위성방송 및 위성통신은 36000㎞의 상공으로부터 마이크로파를 송신하여 이루어지기 때문에 지상에는 매우 미약한 전파가 도달한다. 따라서 안테나의 다음단에는 수신신호에 대한 증폭을 수행하고 있다. 이때, 증폭시의 잡음을 줄이기 위하여 저잡음 증폭을 수행한다. 상기 저잡음 증폭은 입력된 미약신호를 저손실로 2중편파 분리한 후 특정대역의 주파수를 소정의 발진주파수와 혼합함으로서 원하는 중간주파수를 얻을 수 있도록 행하여진다.
디지탈통신의 발달로 이날로그 채널 1개의 주파수대역에 디지탈 채널이 3 내지 6개가 동시에 보낼 수 있게 되었다. 그에 따라 저잡음 증폭 뿐만 아니라 매우 안정된 발진주파수를 혼합기에 공급하여 하향변환을 통해 1차 중간주파수 대역의 디지탈 방송 및 통신신호 수신이 필요하게 되었다.
제1도는 종래 기술에 의한 저잡음 증폭 변환기의 구성을 나타내는 블록도이다.
제1도를 참조하면 종래의 저잡음 증폭 변환기는 안테나를 통해 입력된 신호를 위상이 90°차이나는 2개의 편파로 분리하는 2중편파 분리기(10)와, 상기 2중편파분리기(10)에서 출력된 신호를 각각 증폭하는 저잡음 증폭기(20)와, 상기 저잡음 증폭기(20)의 출력신호중 원하는 대역의 주파수만을 통과시키는 대역통과필터(30)와, 소정의 주파수를 출력하는 세라믹 공진기(40)와, 상기 대역통과필터(30)및 세라믹 공진기(40)의 출력신호를 입력받아 혼합하여 중간주파수를 출력하는 혼합기(50)와, 상기 혼합기(50)에서 출력된 신호를 증폭하는 중간주파 증폭기(60)와, 시스템 전체에 구동전원을 공급하는 전원공급기(70)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 저잡음 증폭 변환기는 위성으로부터의 전파를 안테나를 통해 입력받아 상기 2중편파 분리기(10)에서 위상이 90도 차이가 나도록 분리하고, 상기 저잡음 증폭기(20)에서 각 분리된 신호를 증폭하며, 상기 대역통과필터(30)에서 특정 대역의 주파수를 통과시킨다. 이때, 상기 세라믹 공진기(40)에서 소정의 발진주파수를 출력하면, 상기 혼합기(50)에서는 상기 대역통과필터(30) 및 세라믹 공진기(40)의 출력신호를 혼합하여 중간주파수를 출력하고, 상기 중간주파 증폭기(60)에서는 상기 출력되는 중간주파수를 소정의 크리로 증폭시킨다.
상기와 같이 구성되고 동작하는 종래의 저잡음 증폭 변환기는 저잡음으로 증폭변환을 수행하고 있으나, 세라믹 공진기를 이용하여 10 내지 12GHz 대역의 고정주파수를 발진하는 데, 상기 세라믹은 주변온도의 변화에 따라 수축 또는 팽창하여 발진주파수가 ±3MHz의 범위로 변화되기 때문에 출력단에서 원하는 채널주파수가 아닌 다른 중간주파수가 나타나므로 신호의 수신이 이루어지지 않는 경우가 발생되는 문제점이 있다.
즉 다시 말하면, 아날로그 위성방송의 1개 채널 대역폭은 16.5 내지 27MHz이 때문에 ±3MHz의 범위로 변환되어도 원신호의 대역 6MHz가 포함되므로 신호의 수신이 가능하다. 그러나 디지탈 방송의 경우는 하나의 아날로그 채널에 3 내지 6개의 디지탈 체널이 동시에 보내지게 되어 주파수의 안정도가 ±150KHz 미만이어야 하므로 발진주파수가 ±3MHz이 범위로 변화되면 신호의 수신이 불가능하게 되는 문제점이 발생된다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 종래의 세라믹 공진기를 사용하지 않고 발진기 연결되는 위상동기루프 합성기 및 체배기를 사용하여 안정된 발진주파수를 출력함으로서 신호의 수신에 대한 정확성을 향상시킨 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기를 제공하는 데 있다.
제1도는 종래 기술의 구성을 나타내는 블록도.
제2도는 본 고안의 구성을 나타내는 블록도 .
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 2중편파 분리기 120 : 저잡음 증폭기
130 : 제1 대역통과필터 140 : 주파수 발진부
141 : 전압제어 발진기 142 : 체배기
143 :신호보상 증폭기 144 : 제2 대역통과필터
145 : 크리스탈 발진기 146 : 위상동기루프 합성기
147 : 바렉터 다이오드 150 : 혼합기
160 : 중간주파 증폭기 170 : 전원공급기
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특정은, 안테나를 통해 입력된 신호를 위상이 90°차이나는 2개의 편파로 분리기와, 상기 2중편파 분리기에서 출력된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기의 출력신호중 원하는 대역의 주파수만을 통과시키는 제1 대역통과필터와, 소정의 발진주파수를 출력하는 주파수 발진부와, 상기 제1 대역통과필터 및 주파수 발진부의 출력신호를 입력받아 혼합하여 중간주파수를 출력하는 혼합기와, 상기 혼합기에서 출력된 신호를 증폭하는 중간주파 증폭기를 포함하여 구성된 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기에 있어서,
상기 주파수 발진부는 입력단에 바렉터 다이오드가 연결되어 그 정전용량에 따라 소정의 발진주파수를 출력하는 전압제어 발진기와, 상기 전압제어 발진기의 출력신호를 체배하는 체배기와, 상기 체배기의 출력신호에서 감쇄분을 보상하기 위한 신호보상 증폭기와, 상기 신호보상 증폭기의 출력신호에서 필요 주파수만을 통과시키는 제2 대역통과필터와, 소정의 기준주파수를 출력하는 크리스탈 발진기와, 상기 전압제어 발진기(141) 및 크리스탈 발진기(145)의 출력신호를 입력받아 서로 위상을 비교하여 신호차를 전압으로 출력하되 그 출력단은 상기 전압제어 발진기(141)의 바렉터 다이오드(147)에 연결되는 위상동기루프 합성기(146)로 구성된 것을 특징으로 하는 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기를 제공한다.
이하, 본 고안에 의한 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 구성을 나타내는 블록도이다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기는 파라보라 안테나 등을 통과한 위성신호를 입력받아 신호를 위상이 90°차이나는 편파로 분리하는 2중편과 분리기 (110)와, 상기 2중편파 분리기(110)의 출력신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(120)와, 상기 저잡음 증폭기(120)의 출력신호중 원하는 대역의 주파수만을 통과시키는 제1 대역통과필터(130)와, 안정된 발진주파수를 출력하는 주파수 발진부(140)와, 상기 제1 대역통과필터(130) 및 주파수 발진부(140)의 출력신호를 입력받아 혼합하여 중간주파수를 출력하는 혼합기(150)와, 상기 혼합기(150)에서 출력된 신호를 증폭하는 중간주파 증폭기(160)와, 시스템에 구동전원을 공급하기 위한 전원공급기(170)을 포함하여 구성된다.
상기 2중편파 분리기(110)는 마이크로스트립 라인(microstrip line) 또는 저손실 웨이브 가이드를 사용할 수 있다.
상기 주파수 발진부(140)는 입력단에 바렉터 다이오드(147)가 연결되어 그 정전용량에 따라 소정의 발진주파수를 출력하는 전압제어 발진기(141)와, 상기 전압제어 발진기(141)의 출력신호를 체배하는 체배기(142)와, 상기 체배기(142)의 출력신호에서 감쇄분을 보상하기 위한 신호보상 증폭기(143)와, 상기 신호보상 증폭기(143)의 출력신호에서 필요 주파수만을 통과시키는 제2 대역통과필터(144)와, 소정의 기준주파수를 출력하는 크리스탈 발진기(145)와, 상기 전압제어 발진기(141) 및 크리스탈 발진기(145)의 출력신호를 입력받아 서로 위상을 비교하여 신호차를 전압으로 출력하되 그 출력단은 상기 전압제어 발진기(141)의 바렉터 다이오드(147)에 연결되는 위상동기루프 합성기(146)로 구성된다.
상기 제1 대역통과필터(130)의 출력단에는 별도의 증폭기(180)를 연결할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안은 위성으로부터의 전파를 안테나를 통해 입력받아 상기 2중편파 분리기(110)에서 위상이 90도 차이가 나는 편파로 분리하고, 각 분리된 신호는 상기 저잡음 증폭기(120)에서 햄트 트랜지스터소자 2단을 이용하여 100배 이상 증폭된 후 상기 제1 대역통과필터(130)에서 마이크로스트립 라인을 이용하여 특정 대역의 주파수만 통과된다.
한편, 상기 전압제어 발진기(141)는 화합물반도체(GaAs semiconductor)를 사용한 전계효과 트랜지스터(metal semiconductor field effect transistor)를 이용하여 발진주파수를 얻는데 그 주파수는 ∫ =로 인덕턴스와 정전용량에 의해 많은 영향을 받는다. 따라서 외부의 온도변화 매칭 불안정으로 인한 변동을 억제하기 위하여 버퍼를 두어 안정되게 한 후 이를 증폭하여 발진주파수를 만들어낸다.
또한, 상기 전압제어 발진기(141)는 2.4GHz 내지 3GHz 대역을 전압에 의해 상기 바렉터 다이오드(147)의 정전용량을 변화시켜 발진주파수를 조정하도록 한 것이다. 이때, 10GHz 이상을 한 번에 발진할 수 있으나 높은 주파수는 변화가 쉽고 상기 위상동기루프 합성기(146)에서 처리가 불가능하기 때문에 본 발명에서는 2.4GHz 내지 3GHz의 낮은 주파수를 발진한 후 커플링하여 상기 체배기(142)에 입력시켰다. 상기 체배기(142)에서는 2배의 주파수를 용이하게 얻을 수 있고, 2배 주파수의 고조파성분 중에서 원하는 주파수를 상기 제2 대역통과필터(144)를 통과하도록 하여 얻은 후 증폭하여 상기 혼합기(150)에 공급한다.
상기의 동작에서, 상기 전압제어 발진기(141)의 발진주파수 안정도는 매우 불안정하기 때문에 출력되는 발진주파수를 상기 위상동기루프 합성기(146)에도 입력시켜 상기 크리스탈 발진기(145)에서 출력되는 기준주파수와 위상검파(phase detecter)하여 발진주파수의 변화를 검출하고 그 변화를 줄이기 위한 전압을 출력한다.
이때의 출력전압은 위상차를 ψ라 할 때 Ⅴo = Κψ∠ψ로 표현된다.
결국, 상기 출력전압에 따라 바렉터 다이오드 (147)의 정전용량이 변화하여 외부의 온도에 관계없이 안정된 발진주파수를 유지하도록 하는 것으로 주위환경에 따라 발진주파수가 안정되게 자동으로 조절되는데, 상기 발진주파수의 변화는 ±150KHz 이하가 된다.
이때, 상기 제2 대역통과필터(144)에서 출력되는 발진주파수는 10GHz 내지 12GHz의 범위에서 출력되도록 하거나, 2.7GHz 내지 6GHz의 범위에서 출력되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 혼합기(150)에서는 상기 제1 대역통과필터(130) 및 제2 대역통과필터(144)의 출력신호를 입력받아 혼합하여 중간주파수를 출력하고, 상기 중간주파 증폭기(160)에서는 상기 혼합기(150)에서 출력된 신호를 1000배 이상 증폭한다.
이상에서 설명한 본 발명의 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기는 온도에 민감한 세라믹 공진기를 사용하지 않고 발진기에 연결되는 위상동기루프 합성기 및 체배기를 사용하기 때문에 주변환경의 온도에 관계없이 안정된 주파수를 발진할 수 있어서 신호의 수신이 정확하게 되는 효과가 있다.
Claims (3)
- 안테나를 통해 입력된 신호를 위상이 90°차이나는 2개의 편파로 분리하는 2중편파 분리기(110)와, 상기 2중편파 분리기(110)에서 출력된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(120)와, 상기 저잡음 증폭기(120)이 출력신호중 원하는 대역의 주파수만을 통과시키는 제1 대역통과필터(130)와, 소정의 발진주파수를 출력하는 주파수 발진부(140)와, 상기 제1 대역통과필터(130) 및 주파수 발진부(140)의 출력신호를 입력받아 혼합하여 중간주파수를 출력하는 혼합기(150)와, 상기 혼합기(150)에서 출력된 신호를 증폭하는 중간주파 증폭기(160)를 포함하여 구성된 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기에 있어서, 상기 주파수 발진부(140)는 입력단에 바렉터 다이오드(147)가 연결되어 그정전용량에 따라 소정의 발진주파수를 출력하는 전압제어 발진기(141)와, 상기 전압제어 발진기(141)의 출력신호를 체배하는 체배기(142)와, 상기 체배기(142)의 출력신호에서 감쇄분을 보상하기 위한 신호보상 증폭기(143)와, 상기 신호보상 증폭기(143)의 출력신호에서 필요 주파수만을 통과시키는 제2 대역통과필터(144)와, 소정의 기준주파수를 출력하는 크리스탈 발진기(145)와, 상기 전압제어 발진기(141) 및 크리스탈 발진기(145)의 출력신호를 입력받아 서로 위상을 비교하여 신호차를 전압으로 출력하되 그 출력은 상기 전압제어 발진기(141)의 바렉터 다이오드(147)에 연결되는 위상동기루프 합성기(146)로 구성된 것을 특징으로 하는 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기.
- (정정) 제1항에 있어서, 상기 제2 대역통과필터(144)는 10GHz 내지 12GHz 범위의 발진주파수를 출력하는 것을 특징으로 하는 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기.
- (정정) 제1항에 있어서, 상기 제2 대역통과필터(144)는 2.7GHz 내지 6GHz 범위의 발진주파수를 출력하는 것을 특징으로 하는 디지탈 위성방송 및 통신용 저잡음 증폭 변환기.
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