KR20040075978A

KR20040075978A - 다중 대역 수신기 및 송수신기

Info

Publication number: KR20040075978A
Application number: KR10-2004-7012097A
Authority: KR
Inventors: 무넨오스왈드제이; 루텐피터제이에이치; 크리즌스스테파누스제이엠
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-30
Also published as: TW200303122A; WO2003067775A1; JP2005517341A; US20050143031A1; CN1628421A; EP1481485A1; AU2003201137A1

Abstract

본 발명은 제 1 대역 또는 제 2 대역에 위치한 주파수를 갖는 입력 신호를 수신하는 다중 대역 수신기에 관한 것이다. 이 수신기는 입력 신호와 실질적으로 동일한 주파수를 갖는 증폭된 신호를 국부 발진기에 의해 발생된 주기 신호와 결합하는 혼합기를 포함한다. 상기 혼합기는 중간 주파수 신호를 발생하고, 상기 중간 주파수 신호(IF)는 IF 대역 통과 필터에 입력된다. 대역 통과 필터의 중심 주파수는 상기 중간 주파수 신호의 주파수와 실질적으로 동일하다. 상기 수신기는, IF 대역 통과 필터의 중심 주파수가 증폭된 신호와 주기 신호의 결합 모드에 실질적으로 독립적이며, 상기 결합 모드는 상위 헤테로다이닝 모드(upper heterodyning mode) 및 하위 헤테로다이닝 모드(lower heterodyning mode)로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 대역 수신기 및 송수신기{A MULTI-BAND RECEIVER}

통신망용 주파수 대역은 IEEE 802.11a 및 HIPERLAN과 같은 국제 및 국가 표준에 규정되어 있다. 이들의 주파수 대역은 HIPERLAN에 따르면 [2.4-2.5]GHz이고, IEEE 802.11a에 따르면 [5.2-5.8]GHz이다. 헤테로다인(heterodyne) 수신기는 입력 신호의 주파수를 중간 주파수(IF) 신호로 변환시킨다. 이 변환은 입력 신호를 국부 발진기에 의해 발생된 신호와 결합하는 혼합기에서 실현된다. 이 결합의 결과가 IF 신호이다. IF 신호는 이른바 상위 헤테로다이닝 모드(upper heterodyning mode)에서의 발진 주파수와 입력 신호의 주파수 간의 차 또는 이른바 하위 헤테로다이닝 모드에서의 입력 신호의 주파수와 발진 주파수 간의 차를 나타내는 주파수를 갖는다. 일반적으로 상이한 주파수 대역에 위치한 신호를 수신하는 수신기는 가능하다면 하나는 각 대역용 또는 대역 그룹용인 상이한 발진기를 갖는다. 발진기의 수를 줄이면, 비용 절감, 수신기의 크기 축소, 발진기 및 입력 회로를 구성하는데 사용되는 회로의 복잡도 감소 등의 많은 이점이 있다.

이러한 해법이 미국특허출원 제 4132952 호에 공지되어 있다. 이 특허출원에는 고정된 광대역 입력 필터를 갖는 다중 대역 튜너가 제시되어 있다. 이 문서에 개시된 수신기는 서로 떨어져 있는 두 개의 주파수 대역에 위치하는 방송 비디오 주파수 신호를 수신하는데 사용된다. IF 대역은 이미지 주파수 제거(image frequency rejection)가 개선되도록 선택된다. 또한 이 발명에 사용된 혼합기는 상위 헤테로다이닝 모드 또는 하위 헤테로다이닝 모드에서 사용될 수 있다. 이 경우, 두 개의 선택 가능한 대역 통과 필터가 사용된다. 제 1 대역 통과 필터는 상위 헤테로다이닝 모드가 사용될 때의 주파수를 선택하는데 사용된다. 제 2 대역 통과 필터는 하위 헤테로다이닝이 사용될 때의 주파수를 선택하는데 사용된다. 발진기는 최소 주파수(f_min) 및 최대 주파수(f_max)를 갖는 가변 주파수 발진기라야 한다고 여기에 언급되어 있다. 제시된 실시예에서는 f_max/f_min이 2보다 작다. 이보다 큰 비(ratio)는 예컨대 GHz와 같은 비교적 높은 주파수 범위에서 동작하는 발진기에서 구현하기가 어려운 것으로 관측되었다. 국부 발진기는 일반적으로 전압에 의해 제어되며, 비교적 높은 주파수 시스템에서와 같이 저 전압 동작이 요구되는 경우, 이 전압 범위는 발진 주파수를 제어하기에 충분치 않다. 또한, 비용 절감을 위해 가능한 한 적은 수의 소자를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 바와 같은 다중 대역 수신기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 대역 수신기의 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 다중 대역 수신기를 사용하는 송수신기의 블록도.

따라서, 본 발명의 목적은 비교적 저 비용의 다중 대역 수신기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이것은 IF 대역 통과 필터의 중심 주파수(central frequency)가 증폭된 신호와 주기 신호(periodical signal)의 결합 모드에 실질적으로 독립적이며, 상기 결합 모드는 상위 헤테로다이닝 모드와 하위 헤테로다이닝 모드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 청구항 1의 전제부에 개시된 장치에 의해 달성된다.

상위 헤테로다이닝 모드에서, 중간 주파수(IF) 신호는 증폭된 신호의 주파수와 주기 신호의 주파수 간의 차를 나타내는 주파수를 갖는다. 증폭된 신호가 상이한 대역 내에 포함되면, IF 신호는 상위 헤테로다이닝 모드에서 f_IF=f_RF-f_osc로 되고 하위 헤테로다이닝 모드에서 f_IF=f_osc-f_RF로 되도록 주의깊게 선택된다. 이 관계식에서 f_IF는 IF 신호의 주파수이고, f_osc는 발진기에 의해 발생된 주기 신호의 주파수이며, f_RF는 입력 신호의 주파수이다. 이런 방법으로, 상이한 대역에 위치한 신호를 수신하는 수신기는 단 하나의 발진기만 사용한다. 또한, IF 신호의 주파수는 신호가 혼합기 내에서 어떻게 결합되는 지에 관계없기 때문에, IF 신호의 주파수와 실질적으로 동일한 중심 주파수를 갖는 단 하나의 대역 통과 필터만이 필요하다. 대역 통과 필터는 상위 헤테로다이닝 모드 또는 하위 헤테로다이닝 모드에 나타나는 이미지 주파수를 제거하기 위한 복수의 이미지 제거 필터를 포함할 수 있다. 이미지 제거 필터의 동조된 주파수는, 상위 헤테로다이닝 모드 또는 하위 헤테로다이닝 모드가 수행되는 지를 나타내는 외부 신호를 사용하여 제어할 수 있는 것으로 관측되었다.

IF 신호를 위한 단 하나의 대역 통과 필터와 단 하나의 로컬 발진기만 사용하면, 다중 대역 수신기는 비교적 저렴하며 구축하기가 용이하다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참고로 한 다음의 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 대역 수신기의 블록도이다. 이 수신기는 예를 들어 [2.4-2.5]GHz의 제 1 주파수 대역 또는 예를 들어 [5.2-5.8]GHz의 제 2 주파수 대역에 위치한 주파수(f_RF)를 갖는 비교적 높은 주파수 입력 신호(RF_in)를 수신하는 입력부(I)를 포함한다. 입력 신호는 안테나 또는 광전자 변환기와 같은 변환기를 통해 수신될 수 있다. 입력 신호는 제 1 대역 통과 필터(BPF1) 및 제 2 대역 통과 필터(BPF2)로 입력된다. BPF1의 제 1 중심 주파수는 제 1 주파수 대역에 위치하고 BPF2의 제 2 중심 주파수는 제 2 주파수 대역에 위치한다. 두 필터 모두 선형 필터이며, 즉, 이들의 출력부에서의 신호는 입력 신호(f_RF)의 주파수를 갖는다. BPF1 및 BPF2의 출력 신호는 멀티플렉서(MUX)(30)에 입력된다. 멀티플렉서(30)는 제어 신호(BS)에 의해 제어된다. 제어 신호(BS)는 멀티플렉서(30)로부터의 출력 신호들, 즉, BPF1의 출력 신호 또는 BPF2의 출력 신호 중 어느 출력 신호가 수신기(1)로 더 전송되는 지를 결정한다. 멀티플렉서(30)는 수신기(1)의 주파수 대역을 선택하는 것으로 관측된다. 멀티플렉서(30)의 출력에서 주파수(f_RF)를 갖는 신호가 얻어진다. 일반적으로 입력 신호(RFin)의 진폭은 비교적 작기 때문에 신호의 증폭이 필요하다. 멀티플렉서의 출력에서 획득된 신호는 저잡음 증폭기(LNA)(40)에서 선형 증폭된다. LNA(40)의 출력에서 획득된 출력 신호는 입력 주파수, 즉 f_RF와 동일한 주파수를 가지며, 보다 높은 진폭을 갖는 입력 신호와 비례하는 진폭을 갖는다. LNA(40)의 출력에서 획득된 증폭된 신호는 LNA(40)에 결합되어 있는 혼합기(50)의 제 1 입력으로 입력된다. 국부 발진기(OSC)(70)는 혼합기(50)의 제 2 입력부에 결합되어 있다. 국부 발진기(70)는 주파수(f_osc)를 갖는 주기 신호를 발생한다. 주기 신호는 LNA(40)에 의해 발생된 신호와 결합된다. 혼합기(50)는 신호(IF)를 발생한다. 신호(IF)의 주파수(f_IF)는 상위 헤테로다이닝 모드에서 f_IF=f_RF-f_osc이거나 하위 헤테로다이닝 모드에서 f_IF=f_osc-f_RF이다. 중간 주파수 신호 외에, 이미지 신호라고 하는 기생 신호가 또한 발생된다. 혼합기(50)는 중간주파수(f_IF)와 실질적으로 동일한 중심 주파수를 갖는 IF 대역 통과 필터(60)에 결합된다. IF 대역 통과 필터(60)는 이미지 신호의 진폭을 감쇄시키는 이미지 제거 필터를 더 포함한다. 이미지 제거 필터는 이미지 주파수에 동조되며, 상기 이미지 주파수는 입력 신호 주파수(f_RF) 및 IF 신호의 주파수(f_IF)에 의존한다. 이미지 제거 필터는 일반적으로 타원형 필터, 노치(notch) 또는 대역 제거 필터로서 바람직하게는 수동 소자를 사용하여 구현된다. IF 대역 통과 필터(60)는 필터링 프로세스 동안 획득된 고유 손실(inherent losses)을 보상하기 위해 중간 주파수 신호(IF)를 더 증폭시킨다. 제어 신호(BS)는, IF 대역 통과 필터(60)의 출력에서 비교적 일정한 진폭 및 f_IF와 실질적으로 동일한 주파수를 갖는 신호가 획득되도록 IF 대역 통과 필터(60)를 제어한다. IF 대역 통과 필터(60)의 출력 신호의 진폭 및 주파수는 상위 헤테로다이닝 모드 및 하위 헤테로다이닝 모드에 실질적으로 독립적이다. 만약 입력 신호(RFin)가 대역 [2.4-2.5]GHz 또는 대역 [5.2-5.8]GHz에 위치하면, 적절한 중간 주파수는 f_IF=1.5GHz로 될 수 있다. [5.2-5.4]GHz 대역에 위치한 주기 신호(f_osc)를 발생하는 국부 발진기(70)가 선택된다. 혼합기(50)에서 신호(f_RF)와 결합되는데 주파수(f_osc)가 사용되며, 따라서 IF 신호의 주파수는 입력 신호(RF_in)의 대역에 대해 독립적이다. 입력 신호의 주파수가 [2.4-2.5]GHz 대역에 위치하는 경우에는 상위 헤테로다이닝 모드가 사용되고, 입력 신호의 주파수가 [3.7-4.4]GHz 대역에 위치하는 경우에는 하위 헤테로다이닝 모드가 사용된다. 국부 발진기의 동조 비(tuning ratio), 즉 최대 발진 주파수와 최소 발진 주파수 사이의 비는 예컨대 1.16으로 비교적 낮다. 이 동조 비는, 비교적 높은 주파수가 사용될 때에도 비교적 구현되기 쉽다. 또한, 수신기(1)는 단 하나의 국부 발진기와 단 하나의 IF 대역 통과 필터를 포함하므로 수신기가 보다 저렴해진다. 현대의 통신망은 직교 신호(quadrature signal)를 사용하므로 직교 국부 발진기가 사용될 수 있다.

입력 신호(RFin)는 무선 통신 시스템 내의 안테나에 의해 발생될 수 있고, 예를 들어 광학 네트워크 내의 광 검출기와 같은 변환기에 의해 발생된 신호일 수도 있으며, 또는 예를 들어 자기 결합 또는 전하 결합(charge coupling)과 같은 상호 결합을 이용하여 획득될 수 있는 것으로 관측된다.

또한, 입력 신호(Rf_in)가 예를 들어 f_RF=5.2GHz와 같이 표준 IEEE 802.11a에 대응하면, 수신기(1)는 그대로 사용될 수 있는 것으로 관측된다. 따라서, 수신기(1)는 세 개의 표준, 즉 HIPERLAN, IEE 802.11a,b에 대응하는 신호를 수신하는 데 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 대역 수신기(1)를 사용하는 송수신기(100)의 블록도이다. 송수신기(100)는 제어가능한 스위치(3)를 통해 송신기(2)에 결합된 다중 대역 수신기(1)를 포함한다. 제어 신호(MODE)는 송수신기(100)가 수신 모드에서 사용되는 지 아니면 송신 모드에서 사용되는 지를 판정한다. 일반적으로, 제어 신호(MODE)는 이진 신호이다. 수신 모드에서, 제어 신호(MODE)는 입력/출력(I/O)단자에서 수신된 입력 신호가 수신기의 입력 단자(I)에 입력되도록 결정하는데, 즉, 스위치(3)가 I/O 단자를 스위치의 단자 R에 결합시킨다. 송신 모드에서, 제어 신호(MODE)는 송신기(2)에 의해 전송된 출력 신호(O)가 I/O 단자에 입력되도록 결정되는데, 즉 스위치(3)가 I/O 단자를 스위치의 단자 T에 결합시킨다. 제어 신호(MODE)는 예를 들어, 전압, 전류 전하 또는 광의 세기, 온도, 압력과 같은 비 전기 신호일 수 있다.

송수신기(100)는 비교적 저렴하고 비교적 실용적으로 구현되기 쉬운 전술한 표준에 대응하는 신호를 송신하도록 적응된다.

본 발명의 범주는 전술한 실시예에 한정되지 않는다는 점에 주의하라. 본 발명의 범주는 또한 청구범위의 참조부호에 의해 제한되지 않는다는 점에 주의하라. '포함'이란 단어는 청구범위에 기재된 부분 이외의 부분을 배제하지 않는다. 본 발명의 일부를 형성하는 수단은 전용 하드웨어의 형태 또는 프로그램된 프로세서의 형태로 구현될 수도 있다. 본 발명은 각각의 새로운 특징 또는 특징들의 조합에 있다.

Claims

제 1 대역 또는 제 2 대역에 위치한 주파수를 갖는 입력 신호(RFin)를 수신하는 다중 대역 수신기(1)로서,

상기 수신기(1)는 상기 입력 신호(RFin)와 실질적으로 동일한 주파수를 갖는 증폭된 신호(RF)를 국부 발진기(70)에 의해 발생된 주기 신호(periodical signal)와 결합하는 혼합기(50)를 포함하고,

상기 혼합기(50)는 중간 주파수 신호(IF)를 발생하고, 상기 중간 주파수 신호(IF)는 상기 중간 주파수 신호(IF)의 주파수와 실질적으로 동일한 중심 주파수(central frequency)를 갖는 IF 대역 통과 필터(60)에 입력되고,

상기 IF 대역 통과 필터(60)의 상기 중심 주파수는 증폭된 신호(RF)와 상기 주기 신호의 결합 모드에 실질적으로 독립적이며, 상기 결합 모드는 상위 헤테로다이닝 모드(upper heterodyning mode) 및 하위 헤테로다이닝 모드(lower heterodyning mode)로부터 선택되는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 국부 발진기(70)에 의해 발생된 상기 주기 신호는 상기 결합 모드에 실질적으로 독립적인 제 3 대역에 위치하는 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 제 3 대역은 상기 제 1 대역과 상기 제 2 대역 사이에 있는 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 IF 대역 통과 필터(60)는 상기 혼합기(50)로부터 발생된 이미지 주파수 신호를 감쇄시키기 위한 복수의 이미지 제거 필터를 포함하고,

상기 IF 대역 통과 필터(60)는 제어 신호(BS)에 의해 제어되는 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 국부 발진기(70)는 직교 발진기인 수신기.
청구항 1에 청구된 바와 같은 수신기(1)를 포함하는 송수신기(100)로서,

상기 수신기(1)의 입력부(I) 및 송신기(2)의 출력부(O)에 결합된 스위칭 수단(3)을 더 포함하고,

상기 스위칭 수단은 상기 송수신기(100)의 통신 모드를 제어하고,

상기 통신 모드는 수신 모드와 송신 모드로부터 선택되는

송수신기.