KR100489837B1 - Multi level voltage controlled oscillator - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전압 제어 발진기(VCO)는, 위상 동기 루프로부터 제공되는 입력전압을 이용하여 소정의 주파수 신호를 선택하는 공진회로부와, 상기 공진회로부에서 선택된 소정의 주파수 신호를 발진 증폭하는 발진회로부와, 복수의 경로를 갖고 상기 발진회로로부터 수신한 신호를 상기 복수의 경로중 하나의 경로로 전송되도록 스위치하는 스위치부와, 상기 각각의 경로를 통하여 수신한 신호를 소정의 레벨로 변환하기 위하여, 각각 고유한 레벨 조절량을 갖는 복수의 레벨 조절기를 포함하는 레벨조절부, 및 상기 스위치부가 상기 복수의 경로중 하나의 경로를 선택하여 상기 발진회로부의 출력 신호를 상기 레벨조절부로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The voltage controlled oscillator (VCO) according to the present invention includes a resonant circuit portion for selecting a predetermined frequency signal using an input voltage provided from a phase locked loop, an oscillator circuit portion for oscillating and amplifying a predetermined frequency signal selected from the resonant circuit portion. And a switch unit which has a plurality of paths and switches the signals received from the oscillation circuit to be transmitted to one of the plurality of paths, and converts the signals received through the respective paths to a predetermined level, respectively. A level adjusting unit including a plurality of level adjusting units having a unique level adjusting amount, and a control unit for controlling the switch unit to select one of the plurality of paths and to transmit an output signal of the oscillating circuit unit to the level adjusting unit. Characterized in that.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 외부에서 인가되는 전압을 이용하여 소정의 발진 주파수를 출력하는 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator: 이하 'VCO'라 칭함)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as 'VCO') for outputting a predetermined oscillation frequency using a voltage applied from the outside.
도1은 일반적인 무선 통신 시스템의 고주파 처리부(RF part)의 구성도이다.1 is a block diagram of a high frequency processing part (RF part) of a general wireless communication system.
도1을 참조하면, 일반적인 무선 통신 시스템에서 안테나(110)를 통하여 수신되는 신호는 듀플렉서(Duplexer)(120)에 의하여 스위칭되어 수신부측의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: 이하 'LNA'라 칭함)(130)로 제공된다. 상기 LNA(130)는 잡음(noise)의 증폭을 최대한 억제하고 원하는 신호만 증폭하도록 설계된 증폭기로서, 상기 수신된 매우 약한 신호를 증폭시킨다. 이후, 상기 LNA(130)의 출력은 제1 믹서(mixer)(140)로 입력된다. 그리고 상기 제1 믹서(mixer)(140)에서 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator: 이하 'VCO'라 칭함)(150)에서 제공되는 주파수와 수신 신호의 주파수의 차이에 따라 원하는 중간 주파수(Intermediate Frequency: 이하 'IF'라 칭함)를 추출한다. 그리고 나서 상기 중간 주파수는 상기 무선 통신 시스템의 기저대역 처리부(baseband part)(도시되지 않음)로 전송된다.Referring to FIG. 1, in a typical wireless communication system, a signal received through an antenna 110 is switched by a duplexer 120 so that a low noise amplifier (hereinafter referred to as an “LNA”) on the receiver side ( 130). The LNA 130 is an amplifier designed to suppress amplification of noise as much as possible and amplify only a desired signal. The LNA 130 amplifies the received very weak signal. Thereafter, the output of the LNA 130 is input to the first mixer 140. In addition, a desired intermediate frequency according to a difference between a frequency provided from a voltage controlled oscillator 150 (hereinafter referred to as a 'VCO') 150 and a frequency of a received signal in the first mixer 140 may be obtained. Hereinafter referred to as 'IF'). The intermediate frequency is then transmitted to a baseband part (not shown) of the wireless communication system.
상기 무선 통신 시스템의 송신부측은 다음과 같이 구성된다. 상기 무선 통신 시스템의 기저대역 처리부로부터 제공된 중간 주파수(IF) 신호는 송신부측의 제2 믹서(160)에 입력된다. 그러면 상기 제2 믹서(160)는 상기 VCO(150)에서 제공되는 주파수와 상기 송신 신호의 주파수의 차이에 따라 원하는 주파수를 갖는 송신 신호를 추출한다. 그리고 상기 송신 신호는 전력 증폭기(Power Amplifier: 이하 'PA'라 칭함)(170)에서 원하는 크기로 증폭된 후, 상기 듀플렉서(120)를 경유하여 최종적으로 안테나(110)를 통하여 방사된다.The transmitter side of the radio communication system is configured as follows. The intermediate frequency (IF) signal provided from the baseband processor of the wireless communication system is input to the second mixer 160 on the transmitter side. Then, the second mixer 160 extracts a transmission signal having a desired frequency according to the difference between the frequency provided from the VCO 150 and the frequency of the transmission signal. The transmission signal is amplified to a desired size in a power amplifier (hereinafter referred to as "PA") 170 and finally radiated through the antenna 110 via the duplexer 120.
여기서 위상 동기 루프(Phase Locked Loop: 이하 'PLL'이라 칭함)(180)는 소정의 기준 신호와 상기 VCO(150)로부터 피드백(feedback)되는 발진 출력의 위상차이를 비교하여 상기 VCO(150)의 주파수 및 위상을 조절한다. Here, a phase locked loop (hereinafter referred to as a 'PLL') 180 compares a phase difference between a predetermined reference signal and an oscillation output fed back from the VCO 150 to determine the VCO 150. Adjust the frequency and phase.
도2는 오프셋(Offset) PLL 방식 무선 통신 시스템의 고주파 처리부의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a high frequency processing unit of an offset PLL type wireless communication system.
도2를 참조하면, 오프셋 PLL 방식의 무선 통신 시스템에서는 전압 제어 발진기(VCO)(150)가 송신측 전력 증폭기(PA)(170)의 입력으로 사용된다. 즉, 위상 동기 루프(PLL)의 출력 전압을 상기 VCO(150)에 입력된다. 그리고, 상기 VCO(150)의 출력 신호는 전력 증폭기(PA)(170)에서 원하는 크기로 증폭된 후, 상기 듀플렉서(120)를 경유하여 최종적으로 안테나(110)를 통하여 방사된다.Referring to FIG. 2, a voltage controlled oscillator (VCO) 150 is used as an input of a transmission side power amplifier (PA) 170 in an offset PLL type wireless communication system. That is, the output voltage of the phase locked loop PLL is input to the VCO 150. In addition, the output signal of the VCO 150 is amplified to a desired size in the power amplifier (PA) 170, and finally radiated through the antenna 110 via the duplexer 120.
상술한 바와 같이 현재 무선 통신 시스템은 원하는 주파수의 출력을 얻기 위하여 VCO(150)를 사용하고 있다. 그러나 상술한 바와 같이 상기 일반적인 무선 통신 시스템에서는 상기 VCO(150)의 출력이 믹서(140, 160)에 연결되고, 상기 오프셋 PLL 방식의 무선 통신 시스템에서는 상기 VCO(150)의 출력이 전력증폭기(170)에 연결된다. 여기서, 상기 믹서(140, 160) 또는 전력증폭기(170)는 그 특성에 따라 서로 다른 크기의 입력을 필요로 한다. 그러나, 종래의 VCO(150)는 동일한 레벨의 전력을 갖는 신호만을 출력하므로 서로 다른 시스템에서는 별도의 추가적인 회로를 구성하지 않으면 사용할 수 없는 문제가 있다. 또한 이러한 종래의 동일한 레벨의 출력만을 제공하는 VCO(150)는 무선 통신 시스템의 설계 자유도를 저하시키는 문제가 있다.As described above, the current wireless communication system uses the VCO 150 to obtain an output of a desired frequency. However, as described above, the output of the VCO 150 is connected to the mixers 140 and 160 in the general wireless communication system, and the output of the VCO 150 is the power amplifier 170 in the offset PLL type wireless communication system. ) Here, the mixers 140 and 160 or the power amplifier 170 require inputs of different sizes according to their characteristics. However, since the conventional VCO 150 outputs only signals having the same level of power, there is a problem in that it cannot be used unless a separate additional circuit is configured in different systems. In addition, the conventional VCO 150 providing only the same level of output has a problem of lowering the design freedom of the wireless communication system.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 복수 레벨의 출력을 제공하는 전압 제어 발진기를 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a voltage controlled oscillator that provides a plurality of levels of output.
또한 본 발명의 다른 목적은 전압 제어 발진기 내부에서 효율적인 스위칭 회로를 이용하여 복수 레벨의 출력을 제공하는 전압 제어 발진기를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillator that provides a plurality of levels of output using an efficient switching circuit inside the voltage controlled oscillator.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기는, 위상 동기 루프로부터 제공되는 입력전압을 이용하여 소정의 주파수 신호를 선택하는 공진회로부와, 상기 공진회로부에서 선택된 소정의 주파수 신호를 발진 증폭하는 발진회로부와, 복수의 경로를 갖고 상기 발진회로로부터 수신한 신호를 상기 복수의 경로중 하나의 경로로 전송되도록 스위치하는 스위치부와, 상기 각각의 경로를 통하여 수신한 신호를 소정의 레벨로 변환하기 위하여 각각 고유한 레벨 조절량을 갖는 복수의 레벨 조절기를 포함하는 레벨조절부, 및 상기 스위치부가 상기 복수의 경로중 하나의 경로를 선택하여 상기 발진회로부의 출력 신호를 상기 레벨조절부로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The multi-level voltage controlled oscillator according to the present invention for achieving the above object comprises a resonant circuit portion for selecting a predetermined frequency signal using an input voltage provided from a phase locked loop, and a predetermined frequency signal selected by the resonant circuit portion. An oscillation circuit section for amplifying, a switch section having a plurality of paths, for switching a signal received from the oscillation circuit to be transmitted to one of the plurality of paths, and a signal received through each path to a predetermined level A level adjuster including a plurality of level adjusters each having a unique level adjust amount for conversion, and the switch selects one of the plurality of paths and transmits the output signal of the oscillator circuit part to the level adjuster It characterized in that it comprises a control unit.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 다중 레벨 전압 제어 발진기는, 상기 스위치부 내부의 상기 각각의 경로가, 음극이 상기 발진회로부의 출력에 연결되고 양극이 상기 레벨조절부와 연결되는 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, another multi-level voltage controlled oscillator according to the present invention for achieving the above object is a diode in which each of the paths inside the switch portion, the cathode is connected to the output of the oscillation circuit portion and the anode is connected to the level control portion Characterized in that consists of.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 다중 레벨 전압 제어 발진기는, 상기 스위치부가, 일단이 상기 다이오드의 음극과 연결되고 타단은 접지되는 람다/4 선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, another multi-level voltage controlled oscillator according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the switch further comprises a lambda / 4 wire, one end is connected to the cathode of the diode and the other end is grounded.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 다중 레벨 전압 제어 발진기는, 상기 레벨조절부가, 일단이 상기 레벨 조절기와 연결되고 타단은 출력단에 연결되어, DC 신호 제거 및 상기 출력단에 연결되는 외부 소자와 커플링을 하기 위한 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another multi-level voltage controlled oscillator according to the present invention for achieving the above object, the level control unit, one end is connected to the level regulator and the other end is connected to the output terminal, the external DC signal is removed and connected to the output terminal And a capacitor for coupling with the device.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도3은 종래의 전압 제어 발진기(VCO)의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a conventional voltage controlled oscillator (VCO).
도3을 참조하면, 종래의 전압 제어 발진기(VCO)(300)는 공진회로부(310)와 발진회로부(320)로 구성된다. Referring to FIG. 3, the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 300 includes a resonance circuit 310 and an oscillator circuit 320.
상기 공진회로부(310)의 입력단(311)은 위상 동기 루프(PLL)(도시되지 않음)에 연결되며, 상기 입력단(311)에 연결된 제1 인덕터(L1)와, 음극이 상기 제1 인덕터(L1)와 연결되고 양극은 접지되는 버랙터(varactor) 다이오드(VAR_D)와, 일단이 상기 제1 인덕터(L1)와 상기 버랙터 다이오드(VAR_D)의 접점에 연결되는 제1 커패시터(C1)와, 일단이 상기 제1 커패시터(C1)의 타단과 연결되고 타단은 접지되는 제2 커패시터(C2)와, 일단이 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)의 접점에 연결되고 타단은 접지되는 제2 인덕터(L2)와, 일단이 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)의 접점에 연결되고 타단은 상기 발진회로부(320)에 연결되는 제3 커패시터(C3)를 포함한다.An input terminal 311 of the resonant circuit unit 310 is connected to a phase locked loop PLL (not shown), and a first inductor L1 connected to the input terminal 311 and a cathode are connected to the first inductor L1. And a varactor diode VAR_D connected to the ground and the anode are grounded, a first capacitor C1 connected to a contact point of the first inductor L1 and the varactor diode VAR_D, and one end A second capacitor C2 connected to the other end of the first capacitor C1 and the other end of which is grounded, one end of which is connected to a contact point of the first capacitor C1 and the second capacitor C2, and the other end of which is grounded A second inductor L2 and a third capacitor C3 having one end connected to a contact point of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 and the other end connected to the oscillation circuit unit 320. do.
상기 발진회로부(320)는, 일단이 상기 제3 커패시터(C3)에 연결되고 타단은 접지되는 제1 저항(R1)과, 일단이 상기 제1 저항(R1)과 상기 제3 커패시터(C3)의 접점에 연결되는 제4 커패시터(C4)와, 일단이 상기 제4 커패시터(C4)의 타단과 연결되고 타단은 접지되는 제2 저항(R2)과, 일단이 상기 제4 커패시터(C4)와 상기 제2 저항(R2)의 접점에 연결되고 타단은 접지되는 제5 커패시터(C5)와, 베이스가 상기 제1 저항(R1)과 상기 제4 커패시터(C4)의 접점에 연결되고 에미터가 상기 제4 커패시터(C4)과 상기 제2 저항(R2)의 접점에 연결되는 NPN 형 제1 트랜지스터(Q1)와, 일단이 상기 제1 저항(R1)과 상기 제4 커패시터(C4)와 상기 제1 트랜지스터(Q1) 베이스의 접점에 연결되고 타단은 DC 바이어스(Vcc)에 연결되는 제3 저항(R)과, 일단이 상기 DC 바이어스(Vcc)에 연결되고 타단은 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결되는 제3 인덕터(L3)와, 일단이 상기 DC 바이어스(Vcc)에 연결되고 타단은 접지되는 제6 커패시터(C6)와, 일단이 상기 발진회로부(320)에서 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터와 상기 제2 저항(R2)과 상기 제5 커패시터(C5)의 접점에 연결되고 타단은 상기 VCO(300)의 출력단(312)에 연결되는 제7 커패시터(C7)를 포함한다.The oscillation circuit part 320 may include a first resistor R1 having one end connected to the third capacitor C3 and the other end grounded, and one end of the first resistor R1 and the third capacitor C3. A fourth capacitor C4 connected to a contact point, one end of which is connected to the other end of the fourth capacitor C4 and the other end of which is grounded, and one end of the fourth capacitor C4 and the fourth A fifth capacitor C5 connected to a contact of the second resistor R2 and the other end of the ground; a base connected to a contact of the first resistor R1 and the fourth capacitor C4; and an emitter connected to the fourth The NPN type first transistor Q1 connected to the contact point of the capacitor C4 and the second resistor R2, and one end of the first resistor R1, the fourth capacitor C4, and the first transistor ( Q1) a third resistor R connected to the contact of the base and the other end connected to the DC bias Vcc, and one end connected to the DC bias Vcc and the other end connected to the first resistor. A third inductor L3 connected to the collector of the transistor Q1, a sixth capacitor C6 connected at one end to the DC bias Vcc and grounded at the other end thereof, and one end thereof at the oscillator circuit 320. A seventh capacitor connected to the emitter of the first transistor Q1, the second resistor R2 and the fifth capacitor C5, and the other end thereof to the output terminal 312 of the VCO 300; C7).
이와 같이 구성되는 종래의 전압 제어 발진기(VCO)(300)의 동작은 다음과 같다.The operation of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 300 configured as described above is as follows.
먼저 상기 공진회로부(310)는 공진회로로서, 위상 동기 루프(PLL)로부터 상기 입력단(311)에 제공되는 입력전압(VT)를 이용하여 원하는 소정의 주파수 신호를 선택한다. 여기서 상기 제1 인덕터(L1)는 저주파 잡음(noise)를 제거한다. 그리고 상기 제3 커패시터(C3)는 DC 신호 제거 및 커플링을 위한 요소이다.First, the resonant circuit 310 is a resonant circuit, and selects a desired predetermined frequency signal from the phase locked loop PLL using the input voltage V T provided to the input terminal 311. Here, the first inductor L1 removes low frequency noise. The third capacitor C3 is an element for DC signal removal and coupling.
상기 발진회로부(320) 내에서 제1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제4 커패시터(C4)와, 상기 제5 커패시터(C5)는 음성 저항(negative resistance)을 제공한다. 그리고 상기 제1 저항(R1)과 상기 제2 저항(R2)은 상기 DC 바이어스(Vcc)에서 제공되는 DC 전압을 결정하며, 상기 제3 인덕터(L3)와 상기 제6 커패시터(C6)는 상기 발진회로부(320) 출력측의 정합을 위한 회로이다. 이와 같이 구성되는 발진회로부(320)는 상기 공진회로부(310)에서 선택된 소정의 주파수 신호를 발진 증폭한다. 이후 상기 발진회로부(320)에서 발진 증폭된 소정의 주파수 신호는 DC 신호 제거 및 커플링을 위한 제7 커패시터(C7)를 경유하여 출력단(312)으로 출력(Pout)된다. The first transistor Q1, the fourth capacitor C4, and the fifth capacitor C5 in the oscillation circuit unit 320 provide negative resistance. The first resistor R1 and the second resistor R2 determine a DC voltage provided from the DC bias Vcc, and the third inductor L3 and the sixth capacitor C6 are oscillated. The circuit unit 320 is a circuit for matching on the output side. The oscillation circuit unit 320 configured as described above oscillates and amplifies a predetermined frequency signal selected by the resonance circuit unit 310. Thereafter, the predetermined frequency signal oscillated and amplified by the oscillator circuit 320 is output to the output terminal 312 via the seventh capacitor C7 for DC signal removal and coupling.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)의 계통도이다.4 is a schematic diagram of a multilevel voltage controlled oscillator (VCO) according to a first embodiment of the present invention.
도4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)(400)는 공진회로부(410)와, 발진회로부(420)와, 스위치부(430)와, 레벨조절부(440)와, 제어부(450)를 포함한다.4, the multi-level voltage controlled oscillator (VCO) 400 according to the first embodiment of the present invention includes a resonant circuit portion 410, an oscillator circuit portion 420, a switch portion 430, and level adjustment. The unit 440 and the control unit 450 are included.
상기 공진회로부(410) 및 상기 발진회로부(420)는 각각 종래 VCO(300)의 공진회로부(310) 및 발진회로부(320)와 동일한 구조와 기능을 갖는다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어 발진기(VCO)(400)는 상기 스위치부(430)와, 상기 레벨조절부(440)와, 상기 제어부(450)가 추가되는 것에 특징이 있다. The resonance circuit unit 410 and the oscillation circuit unit 420 have the same structure and function as the resonance circuit unit 310 and the oscillation circuit unit 320 of the conventional VCO 300, respectively. However, the voltage controlled oscillator (VCO) 400 according to the embodiment of the present invention is characterized in that the switch unit 430, the level control unit 440, and the control unit 450 are added.
여기서 상기 공진회로부(410)는 위상 동기 루프(PLL)로부터 제공되는 입력전압(VT)을 이용하여 소정의 주파수 신호를 선택하며, 상기 발진회로부(420)는 상기 공진회로부(410)에서 선택된 소정의 주파수 신호를 발진 증폭한다.Here, the resonant circuit unit 410 selects a predetermined frequency signal using the input voltage V T provided from the phase locked loop PLL, and the oscillator circuit unit 420 selects a predetermined frequency signal selected from the resonant circuit unit 410. Oscillates and amplifies the frequency signal.
상기 스위치부(430)는 내부에 복수의 경로를 갖고, 상기 발진회로로부터 수신한 신호를 상기 복수의 경로중 하나의 경로로 전송되도록 스위치한다. The switch unit 430 has a plurality of paths therein, and switches the signals received from the oscillation circuit to be transmitted to one of the plurality of paths.
상기 레벨조절부(440)는 상기 각각의 경로를 통하여 수신한 신호를 소정의 레벨로 변환하기 위하여, 각각 고유한 레벨 조절량을 갖는 복수의 레벨 조절기를 포함한다. The level adjuster 440 includes a plurality of level adjusters each having a unique level control amount to convert signals received through the respective paths into predetermined levels.
상기 제어부(450)는 상기 스위치부(430)가 상기 복수의 경로중 하나의 경로를 선택하여 상기 발진회로부(420)의 출력 신호를 상기 레벨조절부(440)로 전송하도록 제어한다. The control unit 450 controls the switch unit 430 to select one of the plurality of paths and transmit the output signal of the oscillation circuit unit 420 to the level control unit 440.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a multilevel voltage controlled oscillator (VCO) according to a first embodiment of the present invention.
도5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)(400)를 더욱 상세하게 설명한다. 먼저 상기 스위치부(430)는 내부에 복수의 다이오드(431, 432, ..., 433)를 갖는다. 그리고 상기 각각의 다이오드(431, 432, ..., 433)의 음극은 상기 발진회로부(420)의 출력에 병렬로 연결된다. 또한 상기 발진회로부(420)와 상기 복수의 다이오드(431, 432, ..., 433)의 접점에는 람다/4 선(λ/4 line)(434)의 일단이 연결되고, 상기 람다/4 선(λ/4 line)(434)의 타단은 접지된다.5, a multilevel voltage controlled oscillator (VCO) 400 according to a first embodiment of the present invention will be described in more detail. First, the switch unit 430 has a plurality of diodes 431, 432,..., 433 therein. The cathodes of the diodes 431, 432,..., 433 are connected in parallel to the output of the oscillator circuit 420. In addition, one end of a lambda / 4 line 434 is connected to a contact point of the oscillation circuit unit 420 and the plurality of diodes 431, 432,..., 433, and the lambda / 4 line The other end of (λ / 4 line) 434 is grounded.
상기 레벨조절부(440)는 내부에 복수의 레벨조절기(441, 442, ..., 443)를 갖는다. 상기 각각의 레벨조절기(441, 442, ..., 443)의 일단은 상기 스위치부(430)의 대응하는 다이오드(431, 432, ..., 433)의 양극과 연결된다. 따라서 상기 복수의 다이오드(431, 432, ..., 433)와 상기 레벨조절기(441, 442, ..., 443) 사이에는 복수의 경로(435, 436, ..., 437)가 형성된다. The level adjusting unit 440 has a plurality of level regulators 441, 442,..., 443 therein. One end of each of the level regulators 441, 442,..., 443 is connected to the anodes of the corresponding diodes 431, 432,..., 433 of the switch unit 430. Accordingly, a plurality of paths 435, 436, ..., 437 are formed between the plurality of diodes 431, 432,..., 433 and the level regulators 441, 442,..., 443. .
그리고 상기 각각의 레벨조절기(441, 442, ..., 443)의 타단은 제8 커패시터(444)를 통하여 출력단(412)과 연결된다.The other end of each level controller 441, 442,..., 443 is connected to the output terminal 412 through an eighth capacitor 444.
상기 제어부(450)는 무선 통신 시스템의 저주파 대역 신호를 처리하는 기저대역 처리부(baseband part)(도시되지 않음)에 구성된다. 그리고 상기 제어부(450)의 출력(451, 452, ..., 453)은 상기 복수의 다이오드(431, 432, ..., 433)의 양극에 연결된다. The controller 450 is configured in a baseband processor (not shown) that processes low frequency band signals of a wireless communication system. The outputs 451, 452,..., 453 of the controller 450 are connected to the anodes of the plurality of diodes 431, 432,..., 433.
이하에서는 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)(400)의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the multi-level voltage controlled oscillator (VCO) 400 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저 상기 공진회로부(410)는 공진회로로서, 위상 동기 루프(PLL)로부터 상기 입력단(411)에 제공되는 입력전압(VT)를 이용하여 원하는 소정의 주파수 신호를 선택한다.First, the resonant circuit unit 410 selects a desired predetermined frequency signal using the input voltage V T provided from the phase locked loop PLL to the input terminal 411 as a resonant circuit.
상기 발진회로부(420)는 상기 공진회로부(410)에서 선택된 소정의 주파수 신호를 발진 증폭한다. The oscillation circuit unit 420 oscillates and amplifies a predetermined frequency signal selected by the resonance circuit unit 410.
상기 스위치부(430)는 상기 제어부(450)의 제어신호를 이용하여 상기 발진회로부(420)로부터 수신한 신호가 내부에 구성된 복수의 경로(435, 436, ..., 437) 중 하나의 경로를 통하여 전송되도록 한다. 예를 들면, 상기 발진회로부(420)로부터 수신한 신호가 제1 경로(435)를 통하여 전송되도록 하려면, 상기 제어부(450)는 제1 출력(451)으로 0.7 볼트 이상의 'HIGH' 신호를 보냄으로써 상기 제1 다이오드(431)를 통하여 신호가 흐르도록 하고, 다른 출력(452, 453)에는 약 0 볼트의 'LOW' 신호를 보냄으로써 상기 제2 및 제3 다이오드(432, 433)를 통해서는 신호가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 만약 상기 발진회로부(420)로부터 수신한 신호가 제2 경로(436)를 통하여 전송되도록 하려면, 상기 제어부(450)는 제2 출력(452)으로 'HIGH' 신호를 보냄으로써 상기 제2 다이오드(432)를 통하여 신호가 흐르도록 하고, 다른 출력(451, 453)에는 'LOW' 신호를 보냄으로써 상기 제1 및 제3 다이오드(431, 433)를 통해서는 신호가 흐르는 것을 방지할 수 있다.The switch unit 430 may use one of a plurality of paths 435, 436,..., 437 configured therein to receive a signal from the oscillation circuit unit 420 using the control signal of the controller 450. To be transmitted via. For example, in order to transmit a signal received from the oscillator circuit 420 through the first path 435, the controller 450 sends a 'HIGH' signal of 0.7 volts or more to the first output 451. A signal flows through the first diode 431, and a signal of about 0 volts is sent to the other outputs 452 and 453 to transmit the signal through the second and third diodes 432 and 433. Can be prevented from flowing. If the signal received from the oscillator circuit 420 is to be transmitted through the second path 436, the controller 450 sends a 'HIGH' signal to the second output 452 to transmit the second diode 432. In this case, the signal flows through the signal and the 'LOW' signal is transmitted to the other outputs 451 and 453 to prevent the signal from flowing through the first and third diodes 431 and 433.
그리고 상기 람다/4 선(434)은 소정의 주파수를 갖는 신호에 대해서는 개방되고, 상기 제어부(450)의 제어 신호에 포함된 DC 전압에 대해서는 단락되어 상기 DC 전압을 차단하는 역할을 한다. The lambda / 4 lines 434 are opened for a signal having a predetermined frequency, and shorted for a DC voltage included in a control signal of the controller 450 to block the DC voltage.
상기 레벨조절부(440) 내부의 레벨조절기(441, 442, ..., 443)는 상기 스위치부(430)에서 제공된 신호를 원하는 소정의 레벨로 증폭 또는 감쇄하는 역할을 한다. 예를 들어 상기 스위치부(430)의 제1 다이오드(430)와 상기 제1 경로(435)를 통하여 상기 제1 레벨 조절기(441)에 신호가 제공되는 경우에는, 상기 신호는 상기 제1 레벨 조절기(441)의 레벨 조절양에 따라 변화된다. 이때 상기 레벨 조절량이 양의 값을 갖는 경우에는 상기 제1 레벨 조절기에 입력된 신호는 상기 레벨 조절량에 따라 증폭된다. 그리고 상기 레벨 조절량이 음의 값을 갖는 경우에는 상기 제1 레벨 조절기에 입력된 신호는 상기 레벨 조절량에 따라 감쇄된다. 또한 상기 레벨 조절량이 '0'인 경우에는 상기 제1 레벨 조절기에 입력된 신호는 변화되지 않고서 그대로 출력된다. 상기 각각의 레벨조절기(441, 442, ..., 443)는 각각 서로 다른 고유한 레벨 조절량을 갖는다. 따라서 상기 레벨조절부(440)는 상기 선택되는 경로(435, 436, ..., 437) 및 선택되는 레벨조절기(441, 442, ..., 443)에 따라서 소정의 레벨을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 상기 레벨조절기(441, 442, ..., 443)의 출력은 상기 제8 커패시터(C8)를 통하여 상기 출력단(412)으로 출력(Pout)된다. The level adjusters 441, 442,..., 443 in the level adjuster 440 amplify or attenuate the signal provided by the switch 430 to a desired level. For example, when a signal is provided to the first level regulator 441 via the first diode 430 and the first path 435 of the switch unit 430, the signal is the first level regulator. It changes according to the level adjustment amount of 441. At this time, when the level adjustment amount is a positive value, the signal input to the first level control unit is amplified according to the level adjustment amount. When the level adjustment amount is negative, the signal input to the first level control unit is attenuated according to the level adjustment amount. In addition, when the level adjustment amount is '0', the signal input to the first level regulator is output without change. Each of the level adjusters 441, 442,..., 443 has a unique level adjusting amount. Accordingly, the level adjusting unit 440 outputs a signal having a predetermined level according to the selected paths 435, 436,..., 437 and the selected level regulators 441, 442,..., 443. can do. The outputs of the level regulators 441, 442,..., 443 are outputted to the output terminal 412 through the eighth capacitor C8.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)의 회로도이다. 6 is a circuit diagram of a dual level voltage controlled oscillator (VCO) according to a second embodiment of the present invention.
도6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)(600)는 공진회로부(610)와, 발진회로부(620)와, 스위치부(630)와, 레벨조절부(640)와, 제어부(650)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the dual level voltage controlled oscillator (VCO) 600 according to the second embodiment of the present invention includes a resonant circuit part 610, an oscillator circuit part 620, a switch part 630, and level adjustment. The unit 640 and the control unit 650 are included.
상기 공진회로부(610)는 및 상기 발진회로부(620)는 각각 종래 VCO(300)의 공진회로부(310) 및 발진회로부(320)와 동일한 구조와 기능를 갖는다.The resonance circuit unit 610 and the oscillation circuit unit 620 have the same structure and function as the resonance circuit unit 310 and the oscillation circuit unit 320 of the conventional VCO 300, respectively.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 이중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)(600)는 상기 스위치부(630)와, 상기 레벨조절부(640)와, 상기 제어부(650)가 추가되는 것에 특징이 있다. However, the dual level voltage controlled oscillator (VCO) 600 according to the embodiment of the present invention is characterized in that the switch unit 630, the level control unit 640, and the control unit 650 are added. .
먼저 상기 스위치부(630)는 내부에 제1 및 제2 다이오드(631, 632)를 갖는다. 그리고 상기 제1 및 제2 다이오드(631, 632)의 음극은 상기 발진회로부(620)의 출력에 병렬로 연결된다. 또한 상기 발진회로부(620)는, 일단이 상기 다이오드(631, 632)와 상기 발진회로부(620)의 접점에 연결되고 타단은 접지되는 람다/4 선(λ/4 line)(633)과, 에미터는 접지되고 베이스는 상기 제어부(650)에 연결되며 컬렉터는 제3 저항(R3)을 경유하여 바이어스(Vcc)에 연결되는 NPN 형 제2 트랜지스터(Q2)와, 일단이 상기 제1 다이오드(631)의 양극에 연결되고 타단이 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되는 제1 저항(R1)과, 일단이 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되고 타단이 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 연결되는 제2 저항(R2)을 포함한다.First, the switch unit 630 has first and second diodes 631 and 632 therein. The cathodes of the first and second diodes 631 and 632 are connected in parallel to the output of the oscillator circuit 620. In addition, the oscillator circuit 620, one end is connected to the contacts of the diodes 631 and 632 and the oscillator circuit 620, and the other end is a lambda / 4 line (λ / 4 line) 633, Emmy Is grounded, the base is connected to the control unit 650, the collector is connected to the bias Vcc via a third resistor R3, and the NPN type second transistor Q2 and one end of the first diode 631. A first resistor R1 connected to an anode of the second transistor and the other end of which is connected to a base of the second transistor Q2, and one end of which is connected to a base of the second transistor Q2, and the other end of the second transistor Q2. It includes a second resistor (R2) connected to the collector of.
상기 레벨조절부(640)는 내부에 레벨조절기(641)와 제8 커패시터(C8)를 포함한다. 상기 레벨조절기(641)는, 일단이 상기 제2 다이오드(632)의 양극에 연결되고 타단은 접지되는 제4 저항(R4)과, 일단이 상기 제2 다이오드(632)의 양극과 상기 제4 저항(R4)의 접점에 연결되고 타단은 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 연결되는 제5 저항(R5)과, 일단이 상기 제5 저항(R5)과 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터의 접점에 연결되고 타단은 접지되는 제6 저항(R6)으로 구성된다. 그리고 상기 제8 커패시터(C8)는 일단이 상기 제5 저항(R5)과 상기 제6 저항(R6)의 접점에 연결되고 타단은 출력부(612)에 연결된다. 여기서 상기 제2 다이오드(632)의 양극과 상기 제4 저항(R4)의 접점은 상기 레벨조절기(641)의 입력점이 되고, 상기 제5 저항(R5)과 상기 제6 저항(R6)의 접점은 상기 레벨조절기(641)의 출력점이 된다.The level adjuster 640 includes a level adjuster 641 and an eighth capacitor C8 therein. The level regulator 641 may include a fourth resistor R4 having one end connected to the anode of the second diode 632 and the other end grounded, and one end of the anode and the fourth resistor of the second diode 632. A fifth resistor R5 connected to a contact point of R4 and the other end connected to a collector of the second transistor Q2, and one end of the collector of the fifth resistor R5 and the second transistor Q2; The sixth resistor R6 is connected to the contact and the other end is grounded. One end of the eighth capacitor C8 is connected to a contact point of the fifth resistor R5 and the sixth resistor R6, and the other end thereof is connected to the output unit 612. The contact point of the anode of the second diode 632 and the fourth resistor R4 is an input point of the level regulator 641, and the contact point of the fifth resistor R5 and the sixth resistor R6 is It becomes the output point of the level regulator 641.
상기 제어부(650)는 무선 통신 시스템의 저주파 대역 신호를 처리하는 기저대역 처리부(baseband part)(도시되지 않음)에 구성된다. 그리고 상기 제어부(650)의 출력은 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결된다. The controller 650 is configured in a baseband part (not shown) for processing low frequency band signals of a wireless communication system. The output of the controller 650 is connected to the base of the second transistor Q2.
이하에서는 상기 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)(600)의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the dual level voltage controlled oscillator (VCO) 600 according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
상기 제어부(600)는 발진회로부(620)에서 수신한 신호를 그대로 출력하기 위해서는 0.7 볼트 이상의 'HIGH'신호를 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스로 출력한다. 그러면 상기 제2 트랜지스터(Q2)가 NPN 형 트랜지스터인 경우에는, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 에미터와 컬렉터가 접지된다. 이 때 상기 제5저항(R5)와 상기 제6저항(R6)의 접점의 전압이 0 볼트가 되므로, 상기 제2 다이오드(632)는 턴오프(turn off)된다. 그리고 상기 제1 다이오드(631)의 양극에는 상기 바이어스 전압(Vcc)이 상기 제1, 2 저항(R1, R2)에 의하여 나누어진 전압이 인가되며, 상기 인가된 전압은 상기 제1 다이오드(631)가 턴온(turn on)되도록 설정된다. 이와 같은 과정에 의하여 상기 발진회로부(620)에서 출력된 신호는 상기 제1 다이오드(631)를 경유하여 상기 레벨조절부(640)로 제공된다. 상기 레벨조절부(640)는 상기 발진회로부(620)에서 수신한 신호를 상기 제8 커패시터(C8)를 경유하여 그대로 출력단(612)으로 출력(Pout)한다.The controller 600 outputs a HIGH signal of 0.7 volts or more to the base of the second transistor Q2 in order to output the signal received from the oscillator circuit 620 as it is. Then, when the second transistor Q2 is an NPN transistor, the emitter and the collector of the second transistor Q2 are grounded. At this time, since the voltage between the contact point of the fifth resistor R5 and the sixth resistor R6 is 0 volts, the second diode 632 is turned off. A voltage obtained by dividing the bias voltage Vcc by the first and second resistors R1 and R2 is applied to the anode of the first diode 631, and the applied voltage is applied to the first diode 631. Is set to turn on. In this manner, the signal output from the oscillation circuit unit 620 is provided to the level control unit 640 via the first diode 631. The level control unit 640 outputs the signal received from the oscillation circuit unit 620 to the output terminal 612 as it is via the eighth capacitor C8.
반면에 상기 제어부(600)는 발진회로부(620)에서 수신한 신호를 원하는 소정의 레벨로 변환하기 위해서는 0 볼트의 'LOW'신호를 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스로 출력한다. 그러면 상기 제1 다이오드(631)의 양극에는 0 볼트가 걸리므로 턴오프(turn off)된다. 그리고 상기 제2 다이오드(632)는 상기 바이어스 전압(Vcc)이 상기 제3, 6 저항(R3, R6)에 의하여 나누어진 전압이 인가되며, 상기 인가된 전압은 상기 제2 다이오드(632)가 턴온(turn on)되도록 설정된다. On the other hand, the controller 600 outputs a 0 volt 'LOW' signal to the base of the second transistor Q2 in order to convert the signal received from the oscillator circuit 620 to a desired level. Then, the anode of the first diode 631 is turned off because it takes 0 volts. The second diode 632 is applied with a voltage obtained by dividing the bias voltage Vcc by the third and sixth resistors R3 and R6, and the applied voltage is turned on by the second diode 632. (turn on).
그러면 상기 발진회로부(620)에서 수신한 신호는 상기 제2 다이오드(632)를 경유하여 상기 레벨조절부(640)로 제공된다. 상기 레벨조절부(640)에 제공된 신호는 상기 제5 저항(R5) 및 제6저항(R6)에 의하여 소정 레벨로 감쇄된 후, 상기 출력단(612)으로 출력(Pout)된다.Then, the signal received by the oscillator circuit 620 is provided to the level control unit 640 via the second diode 632. The signal provided to the level adjusting unit 640 is attenuated to a predetermined level by the fifth resistor R5 and the sixth resistor R6 and then output to the output terminal 612.
그리고 상기 람다/4 선(633)은 소정의 주파수를 갖는 신호에 대해서는 개방되어 흐르지 않도록 하고, 상기 제어부(650)의 제어 신호에 포함된 DC 전압에 대해서는 단락되어 상기 DC 전압을 차단하는 역할을 한다. 제8 커패시터(C8)는 DC 신호 제거 및 상기 출력단(612)에 연결되는 외부 소자와 커플링을 위한 요소이다. In addition, the lambda / 4 lines 633 do not flow open for a signal having a predetermined frequency, and a short circuit for the DC voltage included in the control signal of the controller 650 serves to block the DC voltage. . The eighth capacitor C8 is an element for DC signal cancellation and coupling with an external element connected to the output terminal 612.
본 발명의 제2 실시예에서는 전력조절부(640)에 전압 분배에 따라 신호를 감쇄하는 감쇄기를 예로 들고 있다. 또한 상기 발진회로부(620)에서 수신한 신호를 증폭하는 회로를 구성할 수도 있다.In the second embodiment of the present invention, an attenuator for attenuating a signal according to the voltage distribution in the power regulator 640 is taken as an example. In addition, a circuit for amplifying a signal received by the oscillator circuit 620 may be configured.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by those equivalent to the claims.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 하나의 전압 제어 발진기를 이용하여 서로 다른 레벨의 다중 전력 신호를 출력할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention as described above there is an advantage that can output a multi-power signal of different levels using one voltage controlled oscillator.
또한 본 발명에 따르면 하나의 전압 제어 발진기를 이용하여 다중 전력 신호를 출력할 수 있으므로 무선 통신 시스템의 설계 자유도를 증가시키는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to output multiple power signals using one voltage controlled oscillator, thereby increasing the design freedom of the wireless communication system.
도1은 일반적인 무선 통신 시스템의 고주파 처리부(RF part)의 구성도,1 is a block diagram of a radio frequency processing part (RF part) of a general wireless communication system,
도2는 오프셋(Offset) PLL 방식 무선 통신 시스템의 고주파 처리부의 구성도,2 is a configuration diagram of a high frequency processing unit of an offset PLL type wireless communication system;
도3은 종래의 전압 제어 발진기(VCO)의 회로도,3 is a circuit diagram of a conventional voltage controlled oscillator (VCO);
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)의 계통도,4 is a schematic diagram of a multilevel voltage controlled oscillator (VCO) according to a first embodiment of the present invention;
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)의 회로도,5 is a circuit diagram of a multilevel voltage controlled oscillator (VCO) according to a first embodiment of the present invention;
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중 레벨 전압 제어 발진기(VCO)의 회로도.6 is a circuit diagram of a dual level voltage controlled oscillator (VCO) according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *
110: 안테나 120: 듀플렉서110: antenna 120: duplexer
130: LNA 140: 제1 믹서130: LNA 140: first mixer
150: VCO 160: 제2 믹서150: VCO 160: second mixer
170: PA 300: 종래의 VCO170: PA 300: conventional VCO
310: 공진회로부 320: 발진회로부310: resonant circuit portion 320: oscillation circuit portion
311: 입력단 312: 출력단311: input terminal 312: output terminal
400, 600: VCO 410, 610: 공진회로부400, 600: VCO 410, 610: resonant circuit part
411, 611: 입력단 412, 612: 출력단 411, 611: input terminal 412, 612: output terminal
420, 620: 발진회로부 430, 630: 스위치부420, 620: oscillation circuit section 430, 630: switch section
431 내지 433: 다이오드 434, 633: 람다/4 선431 to 433: diodes 434 and 633: lambda / 4 lines
435 내지 437: 경로 440, 640: 레벨조절부435 to 437: paths 440 and 640: level control unit
441 내지 443, 641: 레벨조절기 450, 650: 제어부441 to 443, 641: level controller 450, 650: control unit
451 내지 453: 제어부 출력451 to 453: control unit output
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