KR20080111984A - 단일 변환 방식 튜너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일 칩으로 구현하는데 있어서 외장 소자를 줄이면서 비용을 줄이고 제조가 용이한 단일 변환 방식 튜너에 관한 것으로, 수신된 고주파 방송 신호 중에서 선택된 채널에 대응하는 이미지 신호를 제거하는 노치 필터; 상기 선택된 채널에 대응하는 주파수대역의 발진신호를 생성하는 발진기; 상기 RF AGC의 출력 신호와 상기 발진기의 출력신호를 혼합하여 IF((Intermediate Frequency) 신호로 변환하는 믹서; 및 선택 채널에 따라서 상기 노치 필터의 노치 주파수 및 상기 발진기의 발진 주파수를 제어하는 PLL(Phase Lock Loop)을 포함하여 이루어진다.

튜너, 노치 필터, 트래킹 필터, 이미지 잡음

Description

단일 변환 방식 튜너{Tunner of single conversion type}

도 1은 종래의 단일 변환 방식 튜너를 나타낸 블록도,

도 2는 종래의 이중 변환 방식의 튜너를 나타낸 블록도,

도 3은 본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너를 나타낸 블록도,

도 4는 본 발명에 의한 튜너에 적용되는 노치 필터의 등가회로도, 그리고

도 5는 본 발명에 의한 튜너에 적용되는 노치 필터의 상세 회로도이다.

본 발명은 TV 수신 시스템에 구비되는 튜너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 칩으로 구현하는데 있어서 외장 소자를 줄이면서 구현이 간단하고 비용 절감을 도모할 수 있는 단일 변환 방식 튜너에 관한 것이다.

지상파 또는 케이블방송의 방송신호를 수신하여 사용자가 시청할 수 있도록 처리하는 TV 수신 시스템에 있어서, 튜너(tuner)는 사용자가 원하는 채널을 선택하여 시청할 수 있도록 하는 주요 부품이다. 상기 튜너는 안테나를 통해 수신된 고주 파의 수신 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 고주파 신호 중에서 특정 주파수대만을 선별하여, 원하는 채널의 방송 신호만을 복원하는 기능을 수행한다. 더불어, 상기 튜너는 현재 제공되는 모든 채널의 방송을 수신할 수 있도록 하기 위하여, 40MHz부터 900MHz까지의 광대역 신호를 처리할 수 있어야 한다.

이러한 튜너를 보다 적은 사이즈로 간단하게 구현하기 위한 여러 방식들이 제안되고 있으며, 그 중에서 이중 변환(double conversion) 방식과 단일 변환(single conversion) 방식이 주로 사용되고 있다.

도 1은 기존의 단일 변환 방식으로 구현된 튜너의 구조를 보인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 기존의 단일 변환 방식 튜너는 안테나로 수신된 신호의 잡음을 제거하고 신호는 증폭하는 저잡음 증폭기(11)와, 상기 저잡음 증폭기(11)의 출력 신호에서 원하는 대역 신호를 대역통과시키는 제1 트래킹 필터(tracking filter)(12)와, 상기 제1 트래킹 필터(12)를 통과한 신호의 이득을제어하는 RF AGC(Radio Frequency Auto-Gain Controller)(13)와, 상기 RF AGC(13)의 출력신호를 대역통과시켜 잡음을 제거하는 제2 트래킹 필터(14)와, 원하는 채널에 대응하는 국부발진신호를 생성하는 발진기(15)와, 상기 제2 트래킹 필터(14)의 출력 신호와 발진기(15)의 출력신호를 혼합하여 주파수 다운시키는 믹서(16)와, 상기 믹서(16)에서 출력된 IF 신호를 증폭하는 IF(Intermediate Frequency) 증폭기(17)와, 상기 IF 증폭기(17)의 출력신호의 잡음을 제거하는 대역통과필터(18)와, 상기 대역통과필터(18)의 출력 신호의 이득을 조절하는 IF AGC(Intermediate Frequency uto-Gain Controller(19)와, 선택 채널에 따라서 상기 발진기(15) 및 제1,2 트래킹 필 터(12,14)를 제어하는 PLL(Phase Lock Loop)(20)를 포함하여 이루어진다.

더불어 기존의 단일 변환 방식 튜너는, 40MHz에서 900MHz의 광대역 신호를 처리하기 위하여, 상기에서 제1 트래킹 필터(12)와 RF AGC(13)와 제2 트래킹 필터(14)는 각각 복수 개 사용하여 병렬로 연결하였다.

상기의 구성 요소 중에서, 발진기(15)와 믹서(16)와 IF 증폭기(17)와 PLL(20) 만을 칩으로 구현되며 그외는 외장 소자 형태로 구현된다.

상기 단일 변환 방식 튜너는, 40MHz에서 900MHz의 광대역 신호에서 원하는 신호만을 추출하여 처리하기 위하여, 복수 개의 트래킹 필터를 사용하며, 상기 트래킹 필터가 채널 선택 능력을 좌우하게 된다. 그런데 상기 트래킹 필터는 대역 통과 방식으로 구현되는 것으로서, 에어 코일(air coil) 형태의 소자를 사용하여 제품 설계 및 제조 공정이 어렵고, 불량 발생의 요인이 되며, 특히 원가대비 인건비 요소를 증가시키게 된다. 즉, 상술한 단일 변환 방식 튜너는, 뛰어난 성능을 나타내지만, 제조 공정상에서 수동 튜닝이 필요하다는 문제점이 있다.

도 2는 기존의 이중 변환 방식 튜너의 구성을 나타낸 블록도이다.

이중 변환 방식 튜너는 상술한 단일 변환 방식 튜너의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, RF AGC(21)와 제1,2 믹서(22,25)와 제1,2 발진기(23,26)와 제1,2 PLL(30,31)와 제1,2 대역 통과 필터(24,28)와, IF 증폭기(27)와, IF AGC(29)로 이루어지며, 이미지 신호의 제거를 위하여 상기 제1 믹서(22)에서 상기 제1 발진기(23)에서 발생된 발진신호를 이용하여 상기 수신된 RF 신호를 업 컨버젼한 후에, 제2 믹서(25)에서 상기 제2 발진기(26)에서 발생된 발진 신호를 이용하여 상기 업 컨버젼된 신호를 IF 신호로 다운 컨버젼하며, 이득 제어 및 필터링 처리를 수행한다.

상기 이중 변환 방식 튜너는, 상기 업 컨버젼 과정에서 이미지 잡음이 제거되기 때문에, 단일 변환 방식의 튜너에서 필요했던 트래킹 필터를 필요로 하지 않기 때문에, 상기 트래킹 필터에 따른 문제점을 해소할 수 있으며, 시스템 구현이 단일 변환 방식에 비하여 용이하다.

그러나 상기 이중 변환 방식 튜너는 이중 변환을 위해서 칩 내부 회로가 복잡해지고, 칩 내부 소자의 수가 많아 칩 사이즈를 증가시킨다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은, 단일 칩으로 구현하는데 있어서 외장 소자를 줄이면서 비용을 줄이고 제조가 용이한 단일 변환 방식 튜너에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 수신된 고주파 방송 신호 중에서 선택된 채널에 대응하는 이미지 신호를 제거하는 노치 필터; 상기 선택된 채널에 대응하는 주파수대역의 발진신호를 생성하는 발진기; 상기 RF AGC의 출력 신호와 상기 발진기의 출력신호를 혼합하여 IF((Intermediate Frequency) 신호로 변환하는 믹서; 선택 채널에 따라서 상기 노치 필터의 노치 주 파수 및 상기 발진기의 발진 주파수를 제어하는 PLL(Phase Lock Loop)을 포함하는 단일 변환 방식 튜너를 제공한다.

본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너에 있어서, 상기 노치 필터는, 상기 고주파 방송 신호가 전달되는 신호 라인에 그의 일단이 연결되는 제1,2 캐패시터와, 상기 제1,2 캐패시터의 타단에 그의 일단이 각각 연결되며 그 타단은 상기 PLL로부터 제어 신호가 입력되는 제어 단자에 공통으로 연결되는 제1,2 가변 캐패시터와, 일정한 전류를 제공하는 전류원과, 일단은 상기 전류원에 공통으로 연결되며 그의 타단은 각각 상기 제1 캐패시터와 제1 가변 캐패시터의 접점 및 제2 캐패시터와 제2 가변 캐패시터의 접점에 연결되는 제1,2 인덕터와, 상기 제1 캐패시터와 제1 인덕터와 제1 가변 캐패시터의 접점과, 상기 제2 캐패시터와 제2 인덕터와 제2 가변 캐패시터의 접점에 각각 그의 드레인이 연결되고 상호 게이트와 드레인이 교차되어 연결되는 소스 접지된 제1,2 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.

더하여 상기 본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너는, 상기 고주파 방송 신호를 증폭하여 상기 노치 필터로 전달하는 RF(Radio Frequency) 증폭기; 상기 노치 필터를 통과한 고주파 방송 신호의 이득을 제어하는 RF AGC(Auto Gain Controller); 상기 믹서로부터 출력된 IF 신호를 증폭하는 IF 증폭기; 상기 IF 증폭기로부터 출력된 IF 신호의 대역통과시켜 대역외 잡음을 제거하는 대역 통과 필터; 및 상기 대역 통과 필터를 통과한 IF 신호의 이득을 제어하는 IF AGC를 더 포함하여 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 변환 방식 튜너의 전체 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너는. 수신된 RF 방송신호를 증폭하는 RF 증폭기(31)와, 상기 RF 증폭기(31)로부터 출력된 RF 신호중에서 선택된 채널에 대응하는 이미지 신호를 제거하는 노치 필터(32)와, 상기 노치 필터(32)를 통과한 RF 신호의 이득을 제어하는 RF AGC(33)와, 상기 선택된 채널에 대응하는 주파수대역의 발진신호를 생성하는 발진기(34)와, 상기 RF AGC(33)의 출력 신호와 상기 발진기(34)의 출력신호를 혼합하여 IF 신호로 변환하는 믹서(35)와, 상기 믹서(35)로부터 출력된 IF 신호를 증폭하는 IF 증폭기(36)와, 상기 IF 증폭기(36)로부터 출력된 IF 신호의 대역통과시켜 대역외 잡음을 제거하는 대역 통과 필터(37)와, 상기 대역 통과 필터(37)를 통과한 IF 신호의 이득을 제어하는 IF AGC(38)와, 선택 채널에 따라서 상기 노치 필터(32)의 노치 주파수 및 상기 발진기(34)의 발진 주파수를 제어하는 PLL(39)을 포함한다.

상술한 구성의 단일 변환 방식 튜너는, 종래의 단일 변환 방식 튜너의 트래킹 필터에 비하여 비교적 구현이 쉽고 공간적 제약을 극복할 수 있는 노치 필터(32)를 구비한 것으로서, 이에 의하여 성능 저하 없이도 구성 및 제조의 용이와, 칩 사이즈 감소를 도모할 수 있게 한 것이다.

일반적으로, 노치 필터는, 크게 대역 저지 필터(Band reject filter)에 속하는 것으로서, 특정 주파수 주위의 아주 좁은 주파수 대역의 성분만을 제거시키기 위하여 설계된 필터이다. 본 발명은 상기 노치 필터(32)의 노치 주파수를 PLL(39)을 통해 선택 채널에 대응하는 이미지 신호의 주파수로 가변시켜, 수신된 방송 신호에서 선택 채널 신호의 이미지 신호에 대응하는 주파수를 제거하는데 이용한다.

도 4는 본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너에 구비된 노치 필터(32)의 동작 원리를 설명하기 위한 등가회로도이다.

도 4를 참조하면, 상기 노치 필터(32)는 상기 RF 증폭기(31)와 RF AGC(32)를 연결하는 신호 라인에 연결되는 제1 캐패시턴스 성분(C₁)과, 상기 제1 캐패시턴스 성분(C₁)과 접지 사이에 구비되며 서로 병렬로 배치되는 인덕턴스 성분(L₁)과 제2 캐패시턴스 성분(C₂)으로 이루어진다.

상기 등가 회로에 있어서, 그라운드로 바이패스되어 제거되는 이미지 신호와, RF 증폭기(31)에서 RF AGC(33)로 전달되는 방송 신호는 다음의 수학식 1과 같이 정의된다.

상기 수학식 1에서, ω_image 은 제거되는 이미지 신호의 파장을 나타내고, ω_signal 는 통과되는 방송 신호의 파장을 나타낸다. 따라서, 상기 인덕턴스 성분(L₁)과 병렬로 배치되는 제2 캐패시턴스 성분(C₂)을 가변시킴으로써, 상기 노치 필터(32)에서 제거되는 신호를 원하는 채널에 대응하는 이미지 신호로 조절할 수 있다.

도 5는 앞서 설명한 이미지 제거 기능을 구현하기 위하여 본 발명에 의해 구현된 노치 필터의 상세 회로를 나타낸다. 본 발명에서는, 상기 노치 필터(32)의 품질 특성(Qulity factor)을 높이기 위하여, VCO 타입으로 구현한다.

도 5를 참조하면, 상기 노치 필터(32)는, 상기 RF 증폭기(31)과 RF AGC(33)을 연결하는 신호 라인에 그의 일단이 연결되는 제1,2 캐패시터(C11,C12)와, 상기 제1,2 캐패시터(C11,C12)의 타단에 그의 일단이 각각 연결되며 그 타단은 제어 단자(Vc)에 공통으로 연결되는 제1,2 가변 캐패시터(C21,C22)와, 전류원(I1)과, 일단은 상기 전류원(I1)에 공통으로 연결되며 그의 타단은 각각 상기 제1 캐패시터(C11)와 제1 가변 캐패시터(C21)의 접점 및 제2 캐패시터(C12)와 제2 가변 캐패시터(C22)의 접점에 연결되는 제1,2 인덕터(L11,L12)와, 상기 제1 캐패시터(C11)와 제1 인덕터(L11)와 제1 가변 캐패시터(C21)의 접점과 상기 제2 캐패시터(C12)와 제2 인덕터(L12)와 제2 가변 캐패시터(C22)의 접점에 각각 그의 드레인이 연결되고 상호 게이트와 드레인이 교차되어 연결되는 소스 접지된 제1,2 트랜지스터(M1,M2)를 포함한다.

상기 제어 단자(Vc)는 PLL(39)에 연결되어, 선택 채널에 따라 인가되는 제어 전압이 입력된다.

상기 도시된 노치 필터는 차동 구조로 구현된 것으로서, 제1,2 캐패시터(C11, C12)가 도 4에 보인 제1 캐패시턴스 성분(C₁)을 형성하고, 제1,2 가변 캐패시터(C21,C22)가 제2 캐패시턴스 성분(C₂)을 형성하며, 제1,2 인덕터(L11,L12)가 인덕턴스 성분(L₁)을 형성한다.

따라서, PLL(39)로부터 선택 채널에 따른 제어 전압이 인가되어, 상기 제1,2 가변 캐패시터(C21,C22)의 캐패시턴스가 변화되며, 이에 상기 노치 필터(32)에서 그라운드로 바이패스되는 주파수가 결정된다. 그리고 상기 결정된 주파수는 제1,2 트랜지스터(M1,M2)에 의해 동조되어, 그 동조 오차를 최소화할 수 있다.

다음으로, 상술한 본 발명의 단일 변환 방식 튜너는, 상기 믹서(35)를 이미지 제거 기능을 갖는 믹서(image rejection mixer)로 구현할 수 있으며, 이에 의하면 상기 노치 필터(32) 및 믹서(35)에서 이미지 신호의 제거가 이루어지도록 함으로써, 이미지 제거 특성을 향상시킬 수 있다.

더하여, 상기 대역 통과 필터(37)는 IF 신호, 즉, 44 MHz 또는 36 MHz 대역의 신호만을 통과시킴으로써, 중간 주파수 신호이외의 신호를 제거하는 것으로서, 보통 쏘(SAW: Surface Acoustic Wave) 필터로 구현된다.

따라서, 상술한 단일 변환 방식 튜너는, 상기 쏘 필터로 구현되는 대역 통과 필터(37)을 제외한 모든 구성 요소를 단일 칩에 구현할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너의 동작은 다음과 같다.

도 3에 있어서, PLL(39)는 선택된 채널에 따라서 노치 주파수와 발진 주파수를 제어하는 제어전압을 각각 노치 필터(32) 및 발진기(34)에 인가한다.

이에 상기 노치 필터(32)는 선택된 채널의 주파수 대역에 관련된 이미지 잡음의 주파수에 동조하여, 상기 주파수 신호를 그라운드로 바이패스한다. 그리고 상기 발진기(34)는 상기 선택된 채널의 주파수 대역에 관련된 발진 신호, 즉, 상기 선택된 채널의 고주파 방송 신호를 IF 신호로 변환하기 위한 주파수대의 발진 신호를 생성한다.

그 결과, 안테나 등으로부터 입력되는 40~900MHz 대역의 고주파 방송 신호들 은 RF 증폭기(31)에서 증폭되고, 노치 필터(32)을 통과하면서 상기 선택된 채널에 대응하는 이미지 신호가 제거된 후 RF AGC(33)로 인가된다, 상기 RF AGC(33)에서는 선택 채널의 이미지 신호가 제거된 고주파 방송 신호를 적정 크기의 신호로 조정한 후 믹서(35)로 전달한다. 상기 믹서(35)는 상기 입력된 고주파 방송 신호와 발진기(34)에서 입력된 발진신호를 혼합하여, 선택 채널의 고주파 방송 신호만을 선별하여 IF 신호로 변환시키고, 상기 변환된 IF 신호는 IF 증폭기(36) 및 대역 통과 필터(37)을 통해서 증폭 및 필터링된 후, IF AGC(38)에서 적정 이득으로 조절되어 출력된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 바에 의하면, 본 발명에 의한 단일 변환 방식 튜너는 비교적 구현이 쉽고 공간적 제약이 없는 노치 필터를 이용하여 이미지 신호를 제거함으로써, 단일 변환에 의해 고주파 신호의 주파수 변환시, 중간 주파수의 고조파 성분에 의한 영향을 고려하지 않아도 되며, 트래킹 필터에 의한 수동 튜닝의 문제점을 해결할 수 있으며, 더하여 외장 소자의 수를 줄이면서 칩 내의 회로 구조를 간단하게 구현하여, 비용 절감 및 제조의 용이성을 높일 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 수신된 고주파 방송 신호 중에서 선택된 채널에 대응하는 이미지 신호를 제거하는 노치 필터;

   상기 선택된 채널에 대응하는 주파수대역의 발진신호를 생성하는 발진기;

   상기 RF AGC의 출력 신호와 상기 발진기의 출력신호를 혼합하여 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하는 믹서; 및

   선택 채널에 따라서 상기 노치 필터의 노치 주파수 및 상기 발진기의 발진 주파수를 제어하는 PLL(Phase Lock Loop)을 포함하는 단일 변환 방식 튜너.
2. 제1항에 있어서, 상기 노치 필터는

   상기 고주파 방송 신호가 전달되는 신호 라인에 그의 일단이 연결되는 제1,2 캐패시터와,

   상기 제1,2 캐패시터의 타단에 그의 일단이 각각 연결되며 그 타단은 상기 PLL로부터 제어 신호가 입력되는 제어 단자에 공통으로 연결되는 제1,2 가변 캐패시터와,

   일정한 전류를 제공하는 전류원과,

   일단은 상기 전류원에 공통으로 연결되며 그의 타단은 각각 상기 제1 캐패시터와 제1 가변 캐패시터의 접점 및 제2 캐패시터와 제2 가변 캐패시터의 접점에 연 결되는 제1,2 인덕터와,

   상기 제1 캐패시터와 제1 인덕터와 제1 가변 캐패시터의 접점과, 상기 제2 캐패시터와 제2 인덕터와 제2 가변 캐패시터의 접점에 각각 그의 드레인이 연결되고 상호 게이트와 드레인이 교차되어 연결되는 소스 접지된 제1,2 트랜지스터를 포함하여 이루어지는 단일 변환 방식 튜너.
3. 제1항에 있어서,

   상기 고주파 방송 신호를 증폭하여 상기 노치 필터로 전달하는 RF(Radio Frequency) 증폭기;

   상기 노치 필터를 통과한 고주파 방송 신호의 이득을 제어하는 RF AGC(Auto Gain Controller);

   상기 믹서로부터 출력된 IF 신호를 증폭하는 IF 증폭기;

   상기 IF 증폭기로부터 출력된 IF 신호의 대역통과시켜 대역외 잡음을 제거하는 대역 통과 필터; 및

   상기 대역 통과 필터를 통과한 IF 신호의 이득을 제어하는 IF AGC를 더 포함하는 단일 변환 방식 튜너.
4. 제3항에 있어서,

   상기 RF 증폭기와 노치 필터와 RF AGC와 믹서와 발진기와 IF 증폭기와 IF AGC와 PLL은 단일 칩으로 구현되는 것을 특징으로 하는 단일 변환 방식 튜너.
5. 제1항에 있어서,

   상기 믹서는 이미지 잡음 제거 기능을 갖는 이미지 제거 믹서인 것을 특징으로 하는 단일 변환 방식 튜너.

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