KR20000051425A - 고주파 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로 및 특성개선 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수신 상호 변조 왜곡(Inter Modulation Distortion : IMD) 특성 개선에 관해 개시한다. 본 장치는 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 출력으로 변환하는 온/오프 형태의 OP 증폭기와, OP 증폭기에 의해 변환된 AGC 전압의 레벨 상태가 베이스단에 인가되는 NPN 및 PNP 트랜지스터 및 OP 증폭기와 NPN 및 PNP 트랜지스터와 연결되어 각각을 조합하여 인가되는 전압 레벨의 범위를 조절하는 저항들로 구성된다. 본 방법은 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우에 있어서, AGC 전압이 저하되는 단계, AGC 전압이 저하되어 로우 레벨 입력전압 Vi_L에 이르고 출력전압은 Vo_L로 초단 증폭기에 인가되는 단계 및 초단 증폭기에 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 줄이는 단계로 이루어진다. 또한, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우에 있어서, AGC 전압이 증가하는 단계, AGC 전압이 증가되어 하이 레벨 입력전압 Vi_H에 이르고 Vo_H의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가되는 단계 및 바이어스 전압으로 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계로 이루어진다.

Description

고주파 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로 및 특성개선 방법{SCHMITT TRIGER SWITCHING CIRCUIT AND METHOD ROF IMD CHARACTERISTICS MODIFICATION OF RF TRANSCEIVER}

본 발명은 수신 상호 변조 왜곡(Inter Modulation Distortion : IMD) 특성 개선에 관한 것으로, 특히 이동통신용 송수신기의 수신회로에서 초단 증폭기의 바이어스(bias) 전압을 슈미트(schmitt) 트리거(trigger) 스위칭(switching) 회로를 이용하여 수신부 회로의 상호 변조 왜곡 특성을 개선하기 위한 고주파(Radio Frequency : RF) 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로 및 특성개선 방법에 관한 것이다.

종래의 RF 송수신기에서는 일반적으로 수신회로에 구현되어 있는 자동 이득 제어(Automatic Gain Control : AGC) 회로의 구현은 수신부로 입력되는 파워(power) 레벨(level)에 따라 수신 회로 블록(block)에서의 증폭기 바이어스 전압을 조절하는 방식으로 구현되어 있다. 따라서, 수신회로의 성능을 좌우하는 최종 반송파 대 잡음비(Carrier to Noise ratio : C/N)는 RF단 증폭기의 이득과 대표적인 비선형(nonlinear) 소자인 혼합기(mixer)에 의해서 결정된다.

이러한 수신회로에서 초단에 구현되어 있는 증폭기의 이득이 클 경우 최종 출력의 C/N은 개선된다. 하지만, 상기와 같은 큰 이득 값의 구현은 증폭기의 비선형성으로 인한 상호 변조 왜곡 특성을 저하시키는 일이 발생한다.

즉, RF 송수신기의 초단 증폭기 구현은 일정한 이득 값을 가지거나 이득 제어가 가능한 두 가지의 증폭기로 구현이 되어 있다. 따라서, 일정한 이득 값을 가지는 증폭기의 경우에는 그 이득 값에 따라 수신회로의 최종 출력 C/N이 좌우된다. 하지만, 상호 변조 왜곡 특성 저하의 원인이 된다. 따라서, 충분한 C/N을 위하여 초단 증폭기의 이득 값을 높이는 경우 이에 비례하여 회로의 비선형성에 의한 상호 변조 왜곡 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, RF 수신 회로의 초단 증폭기가 동작 영역 내에서 일정한 이득을 가진 증폭기인 경우 수신회로의 C/N과 상호 변조 왜곡 특성의 적정 레벨을 구현하기 위하여 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 슈미트 트리거 회로를 이용한 스위칭 회로를 구현하여 조절함으로서 일정한 형식의 AGC 기능을 가진 회로를 구현하기 위한 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로 및 특성개선 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 대한 OP 증폭기와 NPN 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도.

도 2 는 본 발명에 대한 OP 증폭기와 PNP 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도.

도 3 은 본 발명 슈미트 트리거 스위칭 회로 동작도.

도 4 는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우의 특성개선 방법 흐름도.

도 5 는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우의 특성개선 방법 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : OP 증폭기 20 : NPN 트랜지스터

30 : 저항 40 : PNP 트랜지스터

50 : Vi_L 60 : Vi_H

70 : Vo_L 80 : Vo_H

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로의 실시예는, 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 출력으로 변환하는 온/오프 형태의 OP 증폭기와;

상기 OP 증폭기에 의해 변환된 AGC 전압의 레벨 상태가 베이스단에 인가되는 NPN 및 PNP 트랜지스터; 및

상기 OP 증폭기와 NPN 및 PNP 트랜지스터와 연결되어 각각을 조합하여 인가되는 전압 레벨의 범위를 조절하는 저항들로 구성된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 NPN 및 PNP 트랜지스터는, 인가된 전압에 따라 스위칭 소자로 동작한다.

본 발명에 따른 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법의 실시예는, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우에 있어서,

AGC 전압이 저하되는 단계;

상기 AGC 전압이 저하되어 로우 레벨 입력전압 Vi_L에 이르고 출력전압은 Vo_L로 초단 증폭기에 인가되는 단계; 및

상기 초단 증폭기에 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 줄이는 단계로 이루어진다.

본 발명에 따른 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법의 다른 실시예는, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우에 있어서,

AGC 전압이 증가하는 단계;

상기 AGC 전압이 증가되어 하이 레벨 입력전압 Vi_H에 이르고 Vo_H의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가되는 단계; 및

상기 바이어스 전압으로 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계는, 트랜지스터의 스위칭 동작으로 초단 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절하는 단계를 포함하고,

상기 바이어스 전압을 조절하는 단계는, 수신기 출력의 C/N(반송파 대 잡음비)과 상호 변조 왜곡 특성(IMD)을 적정 레벨로 조절하는 단계를 포함한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 장치는 저항값들의 조합에 의해 일정구간에서의 입력 전압에 대하여 하이(high) 레벨과 로우(low) 레벨의 두 가지 레벨의 출력전압을 가지는 OP 증폭기와 출력트랜지스터로 구성된 슈미트 트리거 회로를 구현한다.

도 1은 본 발명에 대한 OP 증폭기와 NPN 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도이고, 도 2는 본 발명에 대한 OP 증폭기와 PNP 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도이다. 이에 도시한 바와 같이, 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 출력으로 변환하는 온/오프 형태의 OP 증폭기(10)와, 상기 OP 증폭기(10)에 의해 변환된 AGC 전압의 레벨 상태가 베이스단에 인가되며, 인가된 전압에 따라 스위칭 동작을 하는 NPN 및 PNP 트랜지스터(20)(40)와, 각각을 조합하여 인가되는 전압 레벨의 범위를 조절하는 저항값(30)들로 구성되어 이루어진다. 이의 작용 및 효과를 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, NPN 또는 PNP 트랜지스터(20)(40)의 바이어스 단에 걸리는 전압에 따라 트랜지스터(20)(40)가 스위칭 소자로 동작하는 특성을 이용하여 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 온/오프 형태의 OP 증폭기(10) 출력으로 변환한다. 그리고, NPN 또는 PNP 회로의 베이스 단에 변환한 OP 증폭기(10)의 출력을 인가한다. 이때 도 1 내지 도 2에 도시한 저항값(30)들의 조합으로 인하여 인가되는 전압의 레벨 범위를 조절할 수 있다. 즉, Vo_L 또는 Vo_H의 최종 출력을 초단 증폭기의 바이어스 회로로 사용하므로서 고정 이득을 가지는 초단 증폭기의 이득 값을 조절하여 수신기 최종단의 C/N 및 상호 변조 특성을 적절히 조정하게 된다.

도 3은 본 발명 슈미트 트리거 스위칭 회로 동작도이다. 이에 도시한 바와 같이, 도 1과 도 2의 OP 증폭기와 NPN 또는 PNP 트랜지스터(20)(40)로 구성된 스위칭 회로로 저항값(30)들의 조합에 의하여 일정구간에서의 입력 전압에 대하여 두 가지 레벨의 출력 전압을 갖는 슈미트 트리거 회로를 구현하여 상기 회로를 수신기의 초단 증폭기에 구현하여 AGC 전압으로 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절한다.

즉, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우에 AGC 전압은 저하되고 로우 레벨 입력전압 Vi_L(50)에 이르게 된다. 그리고, 이때의 출력전압은 Vo_L(60)로 증폭기에 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 줄이며 수신기 입력 레벨이 작은 경우에는 AGC 전압이 증가하여 Vi_H(70)에 이르러 Vo_H(80)의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가된다. 이러한 스위칭 동작으로 초단 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절하여 수신기 출력의 C/N과 상호 변조 왜곡 특성을 적정 레벨로 조절한다.

도 4는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우의 특성개선 방법 흐름도이다. 이에 도시한 바와 같이, AGC 전압이 저하된다(s1). AGC 전압이 저하되어 로우 레벨 입력전압 Vi_L에 이르고 출력전압은 Vo_L로 초단 증폭기에 인가된다(s2). 그러면, 초단 증폭기의 이득 값을 줄이게 된다(s3). 도 5는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우의 특성개선 방법 흐름도이다. 이에 도시한 바와 같이, AGC 전압이 증가하여(s11), 하이 레벨 입력전압 Vi_H에 이르고 Vo_H의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가된다(s12). 따라서, 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키게 된다(s13).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 일정한 입력 파워의 동작범위내에서 고정된 이득 값을 가지는 RF 수신부의 초단 증폭기로 인가되는 바이어스 회로를 OP 증폭기와 NPN 또는 PNP 트랜지스터를 이용하여 스위칭 회로로 구현하여 증폭기로 인가되는 바이어스 전압 레벨을 조절함으로서 증폭기의 이득 조절로 수신기 최종단의 C/N 및 상호 변조 왜곡 특성을 조정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 출력으로 변환하는 온/오프 형태의 OP 증폭기와;

   상기 OP 증폭기에 의해 변환된 AGC 전압의 레벨 상태가 베이스단에 인가되는 NPN 및 PNP 트랜지스터; 및

   상기 OP 증폭기와 NPN 및 PNP 트랜지스터와 연결되어 각각을 조합하여 인가되는 전압 레벨의 범위를 조절하는 저항들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 NPN 및 PNP 트랜지스터는 인가된 전압에 따라 스위칭 소자로 동작하는 것이 특징인, RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로.
3. 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우에 있어서,

   AGC(Automatic Gain Control) 전압이 저하되는 단계;

   상기 AGC 전압이 저하되어 로우 레벨 입력전압 Vi_L에 이르고 출력전압은 Vo_L로 초단 증폭기에 인가되는 단계; 및

   상기 초단 증폭기에 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 줄이는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법.
4. 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우에 있어서,

   AGC 전압이 증가하는 단계;

   상기 AGC 전압이 증가되어 하이 레벨 입력전압 Vi_H에 이르고 Vo_H의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가되는 단계; 및

   상기 바이어스 전압으로 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계는, 트랜지스터의 스위칭 동작으로 초단 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는, RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 바이어스 전압을 조절하는 단계는, 수신기 출력의 C/N(반송파 대 잡음비)과 상호 변조 왜곡 특성(IMD)을 적정 레벨로 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는, RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법.