KR101855354B1

KR101855354B1 - 저주파 동기신호를 생성하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101855354B1
Application number: KR1020160161467A
Authority: KR
Inventors: 김진수; 이구섭
Original assignee: (주)케이에스티테크놀로지
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-05-08

Abstract

저주파 동기 신호를 생성하는 장치에 있어서, 고주파 신호를 레퍼런스 신호로 출력하는 기준 신호 출력부, 레퍼런스 신호를 입력 신호로 하여 레퍼런스 신호의 주파수에 대응하는 안정된 주파수의 출력 신호를 출력하는 위상고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)부, 출력되는 안정된 주파수의 출력 신호를 필터링하는 필터부, 필터링된 신호에 기초하여 필터링된 신호에 대응하는 동기 신호를 생성하는 전압제어 발진기를 포함하되, 전압제어 발진기에서 생성되는 동기 신호는 위상고정 루프의 알 카운터 측으로 분기하여 입력되는 것인 장치를 제공할 수 있다.

Description

저주파 동기신호를 생성하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD for generating LOW FREQUANGY SYSTEM REFERENCE CLOCK}

본원은 저주파 동기신호를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상용 위상고정 루프를 이용하여 저주파 동기 신호를 재생성하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

모든 통신 시스템에 필수적으로 사용되는 발진기는 통신용량이 증가함에 따라 보다 높은 발진주파수를 필요로 하고 있으며, 주위 온도 변화에 안정하고 낮은 위상잡음을 가지며 소형화된 발진기가 요구된다. 마이크로웨이브 통신 시스템은 신호의 IF(Intermediate Frequency) 변환이나 RF(Ridio Frequency) 변복조를 위한 기준 발진기를 필요로 하며 마이크로웨이브 장치내의 국부 발진기는 직접위성방식(DBS: Direct Broadcasting Statellite) 수신부, 레이다, 위성통신용 중계기, 군용기기 등과 같은 모든 마이크로웨이브 시스템에서 중요한 신호원으로 작용한다.

위상변조방식(PSK : Phase Shift Keying)을 사용하는 통신시스템에서는 주파수를 다운(Down) 시키거나 업(Up) 시킬 때 필요로 하는 마이크로웨이브 장치 내의 국부 발진기의 주파수 안정도(Frequency Stability) 및 위상잡음(Phase Noise)특성이 전체 시스템의 데이터 오율(Bit Error Rate)특성에 중요한 영향을 끼친다.

이러한 위상변조방식을 사용하는 통신시스템의 국부 발진기로는 수정 발진기를 여러 단 체배하는 것이 있으나 그 장치가 복잡하고 부피가 클 뿐만 아니라 주파수 안정도가 떨어지고 잡음이 심해지는 단점이 있다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국특허공개공보 제10-2004-0026996 (공개일: 2004.04.01)호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상용 위상고정 루프를 통해 저주파 동기 신호를 재생성하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 별도의 프리스케일러를 구비하지 않고, 위상고정 루프 내에 포함된 프리스케일러를 이용하여 저주파 동기 신호를 재생성하는 장치를 제공하고자 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 저주파 동기 신호를 생성하는 장치에 있어서, 고주파 신호를 레퍼런스 신호로 출력하는 기준 신호 출력부, 레퍼런스 신호를 입력 신호로 하여 레퍼런스 신호의 주파수에 대응하는 전압 신호를 출력하는 위상고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)부, 출력되는 전압 신호를 필터링하는 필터부, 및 필터링된 신호에 기초하여 필터링된 신호에 대응하는 동기 신호를 생성하는 전압제어 발진기를 포함하되, 전압제어 발진기에서 생성되는 동기 신호는 위상고정 루프의 알 카운터 측으로 분기하여 입력되는 것인 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 위상고정 루프부는 기준 신호 출력부를 통해 출력되는 레퍼런스 신호의 주파수 클럭의 속도를 조절하는 프리스케일러(Prescaler), 레퍼런스 신호를 분배하는 엔 카운터 (N Counter), 전압제어 발진기에서 생성된 동기 신호를 분배하는 알 카운터 (R Counter), 분배된 레퍼런스 신호 및 동기 신호를 비교하여, 레퍼런스 신호 및 동기 신호의 주파수 차이를 출력하는 위상 비교기(Phase Detector) 및 출력되는 주파수 차이에 기초하여 주파수 차이에 대응하는 전압으로 변환하는 차지 펌프(Charge Pump)를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 레퍼런스 신호는 프리스케일러에 입력되고, 동기 신호는 알 카운터에 입력되는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 전압제어 발진기는 VCO 및 VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator) 중 어느 하나를 포함하되, 입력 전압에 따라 특정한 주파수를 출력하는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 필터부는 루프 필터(Loop Phase Fillter)이고, 적어도 하나의 저대역 통과 필터(LPF: Low Frequency Pass Fillter)가 병렬로 위치하는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 위상 비교기는 레퍼런스 신호 및 동기 신호의 위상 차이에 기초하여 펄스의 폭을 달리하고, 어긋나는 순서에 기초하여 부호를 바꾸는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 알 카운터는 동기 신호의 주기를 소정 비율로 분배하고, 분배된 동기 신호는 위상 비교기에 입력되는 레퍼런스 신호와 동일한 주파수를 갖는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 엔 카운터는 레퍼런스 신호의 주기를 소정 비율로 분배하고, 분배된 레퍼런스 신호는 위상 비교기에 입력되는 동기 신호와 동일한 주파수를 갖는 것일 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 저주파 동기 신호를 생성하는 방법에 있어서,고주파 신호를 레퍼런스 신호로 출력하는 단계, 레퍼런스 신호를 입력 신호로 하여 레퍼런스 신호의 주파수에 대응하는 전압 신호를 출력하는 단계, 출력되는 전압 신호를 필터링하는 단계, 필터링된 신호에 기초하여 필터링된 신호에 대응하는 동기 신호를 생성하는 단계를 포함하되, 생성된 동기 신호는 위상고정 루프의 알 카운터 측으로 분기하여 입력되는 것인 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 있어서, 전압 신호를 출력하는 단계는 고주파 신호에 대응하는 레퍼런스 신호의 주파수 클럭의 속도를 조절하는 단계, 레퍼런스 신호를 분배하는 단계, 동기 신호를 분배하는 단계, 분배된 레퍼런스 신호 및 동기 신호를 비교하여, 레퍼런스 신호 및 동기 신호의 주파수 차이를 출력하는 단계, 출력되는 주파수 차이에 기초하여 주파수 차이에 대응하는 전압으로 변환하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 상용 위상고정 루프 장치를 이용하여 별도의 추가 구성(프리스케일러 등) 없이도 저주파 동기 신호를 재생성할 수 있다. 외부에 있는 프리스케일러를 사용하지 않아도 저주파 동기 신호를 재생성할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 위상고정 루프를 나타내는 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 저주파 동기신호를 재생성하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 발진기 및 설정 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 저주파 동기 신호를 재생성하는 방법을 나타내는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 위상고정 루프를 나타내는 도면이다. 도 1에서는 위상고정 루프를 이용하여 발진기가 특정 주파수원을 만들어내는 실시예가 설명된다. 일반적으로 위상고정 루프는 주파수원이 주변 환경에 따라 흔들리지 않도록 고정할 수 있고, 고정된 주파수를 발진기를 통해 출력할 수 있다.

도 1을 참조하면, 기존의 위상고정 루프는 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 기준 신호를 외부의 프리스케일러(121)와 알 카운터(123)를 통해 위상 비교기(124)로 입력되고, 필터부(130)를 거쳐 불필요한 성분이 제거된 주파수를 전압제어 발진기(140)을 통해 동기 신호를 출력하게 된다.

전압제어 발진기(140)을 통해 출력되는 동기 신호는 분기되어 위상고정 루프부(120) 내부의 프리스케일러(121)로 입력되고, 엔 카운터(122)를 거쳐 위상 비교기로 입력될 수 있다. 이후, 위상 비교기(124)는 알 카운터(123)를 통해 입력되는 기준 신호와, 엔 카운터(122)를 통해 입력되는 동기 신호 간의 위상을 비교하여 그 차이에 대한 위상을 차지 펌프(125)로 전송할 수 있다. 차지 펌프(125)는 차이에 대한 위상을 전압으로 전환하여, 전압제어 발진기(140)으로 입력함으로써, 위상이 고정된 주파수를 출력할 수 있으며, 주변 환경에 의해 출력되는 주파수가 변하는 경우에도, 기준 신호와 동기 신호간의 위상을 지속적으로 비교함으로써 출력되는 주파수의 위상이 고정될 수 있도록 할 수 있다.

도 1에 도시된 각 구성의 자세한 동작에 대해서는 후술되는 도 2를 통해 다시 한번 설명된다. 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 저주파 동기신호를 재생성하는 장치를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 저주파 동기신호를 재생성하는 장치는 기준신호 출력부(110), 위상고정 루프부(120), 필터부(130) 및 전압제어 발진기(140)을 포함한다. 다만, 도 2에 도시된 각 부의 구성이 앞서 도시된 것들로 한정되는 것은 아니다.

기준 신호 출력부(110)는 전압제어 발진기(140)를 통해 출력되는 동기 신호가 원하는 위상을 갖는지 여부를 판단하기 위한 기준 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 온도 변화에 흔들림이 없는 안정적인 주파수를 출력하는 크리스탈 또는 TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)를 이용하여 저주파를 출력할 수 있다.

본원의 실시예에 따른 기준 신호 출력부(110)는 고주파 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 기준 신호 출력부(110)는 800MHz의 주파수를 레퍼런스 신호로써 출력할 수 있다. 다만, 기준 신호 출력부(110)을 통해 출력되는 주파수의 크기, 파장 또는 위상 등이 앞서 예시된 주파수로 한정되는 것은 아니다.

위상고정 루프부(120, PLL: Phase Locked Loop)는 레퍼런스 신호를 입력 신호로 하여 레퍼런스 신호의 주파수에 대응하는 전압을 출력할 수 있다. 예를 들면, 위상고정 루프부(120)는 송신된 레퍼런스 신호의 위상을 동기시키는 위상동기 루프일 수 있다. 위상동기는 기준신호원에 관해 일정한 위상각에서 동작하도록 발진기 또는 신호발생기를 제어하는 것으로, 위상 동기는 입력과 출력을 독립적으로 수행하여 전송로의 지연변동이나 흐트러짐에 따른 입력신호의 위상변동에 대하여 시간위치에 입력신호의 프레임 위상을 맞추는 것을 의미할 수 있다.

도 2를 참조하면 위상고정 루프부(120)는 프리스케일러(121), 엔 카운터(122), 알 카운터(123), 위상 비교기(124) 및 차지 펌프(125)를 포함한다. 다만, 위상고정 루프부(120)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.

프리스케일러(121)는 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호의 주파수 클럭의 속도를 조절할 수 있다. 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호는 1 초간 파장의 수를 세는 경우 매우 큰 메모리가 필요할 수 있다. 예를 들어, 800MHz의 경우 ns단위의 매우 짧은 시간이 기준 시간이 될 수 있어, 기준 시간 동안의 파장 수를 세는데 어려움이 따를 수 있다. 다시 말해, 프리스케일러(121)는 레퍼런스 신호를 배수에 따라 결정되는 느린 클럭으로 바꿔서 기준 시간 동안 카운트의 수를 셀 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 프리스케일러(121)가 32인경우, 32번의 파장을 한번으로 인식할 수 있으며, 레퍼런스 신호가 800MHz의 주파수를 갖는 경우, 25MHz의 느린 클럭의 주파수로 바꿀 수 있다.

엔 카운터(122)는 레퍼런스 신호를 분배할 수 있으며, 알 카운터(123)는 전압제어 발진기(140)에서 생성된 동기 신호를 분배할 수 있다. 일반적으로 카운터(Counter)는 주파수를 정확한 비율로 나누는 장치로서, 한 주기의 신호가 입력되면 반 주기의 신호를 출력하는 동작을 수행할 수 있다. 다시 말해 카운터는 입력된 신호를 특정 비율로 나눠 원하는 비율로 낮춰진 주파수의 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 엔 카운터(122)는 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호를 분배할 수 있고, 알 카운터(123)는 전압제어 발진기(140)에서 생성된 동기 신호를 분배할 수 있다. 엔 카운터(122) 및 알 카운터(123)는 각각 레퍼런스 신호 및 동기 신호가 같은 주파수를 갖도록 알맞은 비율로 분배할 수 있다. 이 때, 신호를 특정 비율로 나누는 배분비율 또는 분배비율은 소정 프로그램에 따라 사용자가 조절할 수도 있다. 다시 말해, 알 카운터(123)는 동기 신호의 주기를 소정 비율로 분배하여, 분배된 동기 신호가 위상 비교기(124)에 입력되는 레퍼런스 신호와 동일한 주파수를 갖도록 하고, 엔 카운터(122)는 레퍼런스 신호의 주기를 소정 비율로 분배하여, 분배된 레퍼런스 신호가 위상 비교기(124)에 입력되는 동기 신호와 동일한 주파수를 갖도록 할 수 있다.

위상 비교기(124)는 분배된 레퍼런스 신호 및 분배된 동기 신호를 비교하여 분배된 레퍼런스 신호 및 분배된 동기 신호의 주파수 차이를 출력할 수 있다. 예를 들면, 위상 비교기(124)는 엔 카운터(122) 및 알 카운터(123)을 통해 분배된 레퍼런스 신호 및 분배된 동기 신호를 비교하여 차이에 해당하는 펄스 열을 생성할 수 있다. 좀 더 상세히 말하면, 위상 비교기(124)는 두 개의 주파수 신호를 입력 받아, 두 주파수 간의 주파수 또는 위상 차이를 출력할 수 있다. 두 개의 주파수 신호가 차이가 있는 경우, 차이에 대응하는 특정한 클럭을 생성할 수 있다. 위상 비교기(124)는 두 신호의 차이에 따라 주파수의 폭이 달라지고, 어긋나는 순서에 따라 부호를 바꿔 원래 나와야 할 신호의 파형인 레퍼런스 신호 및 현재 출력되고 잇는 신호의 파형인 동기 신호 간의 차이를 정량적으로 계산할 수 있다.

차지 펌프(125)는 출력되는 주파수 차이에 기초하여 주파수 차이에 대응하는 전압으로 변환할 수 있다. 일반적으로 펄스의 폭, 즉 두 주파수간의 차이를 적분하면 두 주파수간의 차이를 조절할 수 있는 전압에 대응하는 크기를 구할 수 있다. 차지 펌프(125)는 펄스 신호에 따라 특정량의 전하를 밀거나 또는 당기는 동작을 수행하는 전자회로 일 수 있다. 다시 말해, 차지 펌프(125)는 레퍼런스 신호와 전압제어 발진기(140)를 통해 출력되는 동기 신호 간의 차이만큼 전하량을 밀거나 또는 당겨줄 수 있다. 이 때, 차지 펌프(125)는 기준 전압값에 기초하여 두 신호간의 차이에 따라 전압을 올리거나 내리는 동작을 수행할 수 있다. 전압을 올리기 위해 전하가 필요하면 밀어주고, 전압을 내리기 위해 전하를 빼는 동작을 수행하는 동안 전하를 당길 수 있다. 다시 말해, 위상 비교기(124)에서 양의 주파수가 들어오면 주파수의 폭에 해당하는 전하량만큼 밀어내어 출력 전압을 상승시키고, 음의 주파수가 들어오면 주파수 폭에 해당하는 전하량을 당겨내어, 출력 전압을 감소시킬 수 있다.

필터부(130)는 위상고정 루프부(120)을 통해 출력되는 전압을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 필터부(130)은 동기 신호의 루프(전압 제어 발진기(140)을 통해 출력되는 주파수가 분기하여 알 카운터(123)으로 입력되는 일련의 동작) 동작 중에 발생하는 주파수의 불필요한 성분을 필터링 할 수 있다. 일반적으로 필터부(140)는 루프 패스 필터(Loop Pass Filter)라고 하며, 로우 패스 필터(Low Pass Filter)구조로 구성될 수 있다. 다시 말해, 필터부(130)는 차지 펌프(125)를 통해 생성된 전압 외에 불필요한 성분을 필터링하여 제거할 수 있다. 이 경우, 필터부(130)는 로우 패스 필터를 이용하여 낮은 주파수를 제외한 주파수를 필터링 함으로써, 전압을 제외한 성분을 제거할 수 있다. 필터부(130)는 하모닉 신호 및 불필요한 성분을 제거기 위해, 로우 패스 필터를 병렬 구조로 형성할 수도 있다.

전압제어 발진기(140)는 필터링된 전압에 기초하여 필터링된 전압에 대응하는 동기 신호를 생성할 수 있다. 발진기는 입력전압에 따라 특정한 주파수를 출력할 수 있다. 이 때, 출력되는 동기 신호는 기준 신호 출력부(110)을 통해 출력되는 레퍼런스 신호에 대응하는 주파수일 수 있다. 전압제어 발진기(140)을 통해 생성되는 동기 신호는 위상고정 루프부(120)의 알 카운터(123) 측으로 분기하여 입력될 수 있다. 전압제어 발진기(140)를 통해 생성되는 동기 신호는 주변 환경의 영향을 받아 출력되는 주파수가 변할 수 있으며, 위상고정 루프부(120)의 알 카운터(123)로 분기되어 위상 비교기(124)를 통해 레퍼런스 신호와 동기 신호의 위상차이에 대응하는 전압을 인가 받음으로써, 전압제어 발진기(140)는 레퍼런스 신호에 대응하는 동기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압제어 발진기(140)는 VCO(Voltage Controlled Oscillator) 또는 VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator)가 될 수 있다. 전압제어 발진기(140)는 인가되는 전압에 따라 다른 주파수를 생성할 수 있다. 일반적으로 VCO는 고주파를 생성하며, VCXO는 저주파를 생성할 수 있다.

일반적으로, 위상고정 루프(120)는 주파수를 고정시키기 위해 레퍼런스 신호를 알 카운터(123)로 나눈 주파수와 전압제어 발진기(140)에서 출력되는 주파수에 프리스케일러(121) 및 엔 카운터(122로 나눈 주파수를 위상 비교기(124)에서 비교하여 그에 해당하는 오차 펄스를 생성하고, 생성된 오차 펄스를 차지 펌프(125)와 필터부(130)에서 전압으로 바꾸어 전압제어 발진기(140)에 제어 전압으로 전달되고, 전압제어 발진기(140)는 전달된 제어 전압에 기초하여 생성되는 주파수를 변화시킬 수 있다. 위상고정 루프(120)는 위와 같은 동작을 반복(Loop)하여 주파수를 안정시키거나 고정시킬 수 있다.

예를 들면, 기준이 되는 레퍼런스 신호와 전압제어 발진기(140)에서 출력된 동기 신호를 비교하여 레퍼런스 신호보다 동기 신호가 더 큰 경우 전압제어 발진기(140)에 가해지는 제어 전압은 낮아지게 된다. 일반적으로 전압제어 발진기(140) 중 VCO는 주파수의 가변을 위해 VARICAP DIODE를 사용할 수 있는데, 전압이 낮은 경우, 캐패시턴스(Capacitance)가 증가하여 VCO의 출력 주파수도 낮아지게 된다. 한편, 레퍼런스 신호가 동기신호보다 큰 경우, 제어 전압은 높아지고, 이 때, 캐패시턴스가 감소하여 VCO의 출력 주파수는 증가하게 된다.

위상고정 루프부(120)의 알 카운터(123)에 대한 입력은 일반적으로 100MHz 이하이기 때문에, 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호가 100MHz를 초과하게 되면, 알 카운터(123)는 정상적으로 동작할 수 없다. 따라서, 도 1에과 같이, 기준 신호 출력부(110)를 통해 저주파를 출력하는 크리스탈 또는 TCXO 대신 기준이 되는 주파수를 입력하여 100MHz를 초과하는 경우, 알 카운터(123)에 레퍼런스 신호를 인가하기 위해 외부에 별도의 프리스케일러를 더 구비하는 구성이 될 수 있다.

하지만 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호가 고주파이고, 전압 제어 발진기(140)를 통해 출력되는 동기 신호가 저주파인 경우, 도 2와 같이 위상고정 루프(120) 내의 프리스케일러(121)에 레퍼런스 신호를 인가하여, 레퍼런스 신호가 100MHz를 초과하는 경우에도 엔 카운터(22)를 통해 분배되어 위상 비교기(124)에 입력될 수 있고, 전압제어 발진기(140)을 통해 출력되는 동기 신호가 100MHz 이하의 저주파이기 때문에, 분기되어 별도의 프리스케일러 없이 위상고정 루프(120)의 알 카운터(123)로 분기시켜, 위상 비교기(124)에 입력할 수 있다.

다시 말해, 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호가 고주파이고, 전압제어 발진기(140)를 통해 분기되는 기준 신호가 저주파인 경우, 종래에는 레퍼런스 신호가 외부에 별도 구성된 프리스케일러를 거쳐 알 카운터(123)로 입력되고, 동기 신호가 위상고정 루프부(120) 내의 프리스케일러(121)를 거쳐 엔 카운터(122)로 입력됨으로써 두 신호를 비교하는 구성을 구비할 수 있었다. 하지만, 본원은 기준 신호 출력부(110)를 통해 출력되는 레퍼런스 신호를 위상고정 루프부(120) 내의 프리스케일러(121)를 거쳐 엔 카운터(122)로 입력시키고, 전압제어 발진기(140)를 통해 분기되는 동기 신호를 별도의 프리스케일러를 거치지 않고 위상고정 루프부(120) 내의 알 카운터(123)에 입력함으로써, 불필요한 구성을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

도 3(a) 내지 도3(b)는 본원의 일 실시예에 따른 전압제어 발진기 및 그 설정 방법을 나타내는 도면이다. 도 3(a)를 참조하면, 전압제어 발진기(140)에서 정특성의 VCXO를 사용하는 경우, 알 카운터(123)에 입력되는 동기 신호에 대한 주파수를 가변 해야 하기 때문에 주파수 특성을 반대로 사용해야 한다.

도 3(b)를 참조하면, 동기 신호는 10MHz이고, 레퍼런스 신호는 800MHz, 위상 비교기(124)이 입력되는 신호가 1Mhz, 프리스케일러(121)의 배율이 32라고 가정하면, 단계 S301에서 전압제어 발진기(140)를 통해 입력되는 동기 신호를 1MHz로 만들기 위해 알 카운터(123)에 입력된 동기 신호가 1MHz가 되도록 알 카운터(123)를 설정할 수 있다. 단계 S302에서 800MHz의 레퍼런스 신호가 1MHz가 되어 위상 비교기(124)에 입력되도록 엔 카운터(122)를 설정할 수 있다. 이 때, 알 카운터(123)는 동기 신호가 10등분되도록 설정될 수 있고, 엔 카운터(121)는 레퍼런스 신호가 25등분 되도록 설정될 수 있다. 단계 S303에서 위상 비교기(124)를 통해 출력된 주파수 차이에 해당하는 전압을 제어 레지스터(Register)로서 설정할 수 있다. 이 때, 극성은 (-)가 될 수 있다. 단계 S304에서 소정 시간 동안 딜레이 후, 단계 S306에서 위상 비교기(124)는 동기 신호 및 레퍼런스 신호를 비교하여 두 주파수간의 차이를 비교하여, 두 주파수가 일치하는 경우, 락 상태라고 판단하여 단계S304로 돌아가고, 두 주파수 간의 차이가 발생하는 경우, 단계 S301로 돌아가 알 카운터(123) 및 엔 카운터(122)의 설정을 변경할 수 있다.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 저주파 동기 신호를 재생성하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 저주파 동시 신호를 재생성하는 방법은 도 1 내지 도 3을 통해 설명된 저주파 동기 신호를 생성하는 장치(10)의 동작을 수행한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 앞서 설명된 도 1 내지 도 3에서 설명된 장치에 대한 설명은 도 4에도 적용되므로 자세한 내용은 생략된다.

도 4를 참조하면, 단계 S401에서 고주파 신호를 레퍼런스 신호로 출력하고, 단계 S402에서 레퍼런스 신호를 입력신호로 하여 레퍼런스 신호의 주파수에 대응하는 전압 신호를 출력할 수 있다.

단계 403에서 출력되는 전압 신호를 필터링하고, 단계 S404에서 필터링된 신호에 기초하여 필터링된 신호에 대응하는 동기 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 생성되는 동기 신호는 분기하여 위상고정 루프(120)의 알 카운터(123)측으로 분기하여 입력될 수 있다.

단계 S402에서 전압 신호는 고주파 신호에 대응하는 레퍼런스 신호의 주파수 클럭의 속도를 조절하고, 레퍼런스 신호를 분배하고, 동기 신호를 분배하고, 분배된 레퍼런스 신호 및 동기 신호를 비교하여, 레퍼런스 신호 및 동기 신호의 주파수 차이를 출력하고, 출력되는 주파수 차이에 기초하여 주파수 차이에 대응하는 전압으로 변환함으로써 출력될 수 있다.

본원의 일 실시 예에 따른 저주파 동기신호의 재생성 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 기준 신호 출력부
120: 위상고정 루프부
121: 프리스케일러
122: 엔 카운터
123: 알 카운터
124: 위상 비교기
125: 차지펌프
130: 필터부
140: 전압제어 발진기

Claims

저주파 동기 신호를 생성하는 장치에 있어서,
고주파 신호를 레퍼런스 신호로 출력하는 기준 신호 출력부;
상기 레퍼런스 신호를 입력 신호로 하여 상기 레퍼런스 신호와 동기 신호의 주파수에 대응하는 전압을 출력하는 위상고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)부;
상기 출력되는 전압을 필터링하는 필터부; 및
상기 필터링된 전압에 기초하여 상기 필터링된 전압에 대응하는 상기 동기 신호를 생성하는 전압제어 발진기를 포함하되,
상기 전압제어 발진기에서 생성되는 상기 동기 신호는 상기 위상고정 루프부의 알 카운터 측으로 분기하여 입력되는 것인, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 위상고정 루프부는
상기 기준 신호 출력부를 통해 출력되는 레퍼런스 신호의 주파수 클럭의 속도를 조절하는 프리스케일러(Prescaler);
상기 레퍼런스 신호를 분배하는 엔 카운터 (N Counter);
상기 전압제어 발진기에서 생성된 상기 동기 신호를 분배하는 알 카운터 (R Counter);
상기 분배된 레퍼런스 신호 및 상기 분배된 동기 신호를 비교하여, 상기 분배된 레퍼런스 신호 및 상기 분배된 동기 신호의 주파수 차이를 출력하는 위상 비교기(Phase Detector); 및
상기 출력되는 주파수 차이에 기초하여 상기 주파수 차이에 대응하는 전압으로 변환하는 차지 펌프(Charge Pump)를 포함하는 것인, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 레퍼런스 신호는 상기 프리스케일러에 입력되고,
상기 동기 신호는 상기 알 카운터에 입력되는 것인, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전압제어 발진기는 VCO 및 VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator) 중 어느 하나를 포함하되, 상기 필터링된 전압에 따라 특정한 주파수를 출력하는 것인, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 필터부는 루프 필터(Loop Phase Fillter)이고, 적어도 하나의 저대역 통과 필터(LPF: Low Frequency Pass Fillter)가 병렬로 위치하는 것인, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 위상 비교기는 상기 분배된 레퍼런스 신호 및 상기 분배된 동기 신호의 위상 차이에 기초하여 펄스의 폭을 달리하고, 어긋나는 순서에 기초하여 부호를 바꾸는 것인, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 알 카운터는 상기 동기 신호의 주기를 소정 비율로 분배하고,
상기 분배된 동기 신호는 상기 위상 비교기에 입력되는 상기 레퍼런스 신호와 동일한 주파수를 갖는 것인, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 엔 카운터는 상기 레퍼런스 신호의 주기를 소정 비율로 분배하고,
상기 분배된 레퍼런스 신호는 상기 위상 비교기에 입력되는 상기 동기 신호와 동일한 주파수를 갖는 것인, 장치.
저주파 동기 신호를 생성하는 방법에 있어서,
기준 신호 출력부에서, 고주파 신호를 레퍼런스 신호로 출력하는 단계;
위상고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)부 에서, 상기 레퍼런스 신호를 입력 신호로 하여 상기 레퍼런스 신호와 동기 신호의 주파수 차이에 대응하는 전압을 출력하는 단계;
필터부에서, 상기 출력되는 전압을 필터링하는 단계; 및
전압제어 발진기에서, 상기 필터링된 전압에 기초하여 상기 필터링된 전압에 대응하는 동기 신호를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 전압제어 발진기에서 생성되는 상기 동기 신호는 위상고정 루프부의 알 카운터 측으로 분기하여 입력되는 것인, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 전압을 출력하는 단계는,
상기 고주파 신호에 대응하는 레퍼런스 신호의 주파수 클럭의 속도를 조절하는 단계;
상기 레퍼런스 신호를 분배하는 단계;
상기 동기 신호를 분배하는 단계;
상기 분배된 레퍼런스 신호 및 상기 분배된 동기 신호를 비교하여, 상기 분배된 레퍼런스 신호 및 상기 분배된 동기 신호의 주파수 차이를 출력하는 단계; 및
상기 출력되는 주파수 차이에 기초하여 상기 주파수 차이에 대응하는 전압으로 변환하는 단계를 포함하는 것인, 방법.