KR20020074572A

KR20020074572A - 데이터 전송용 알.에프 송수신 장치

Info

Publication number: KR20020074572A
Application number: KR1020010014409A
Authority: KR
Inventors: 이승주
Original assignee: 한세텔레콤주식회사
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2002-10-04

Abstract

본 발명은 데이터 전송용 RF 송수신 장치에 관한 것으로, RF 송수신 장치의 회로적 안정성을 도모하여 기기의 동작을 안정하게 하고 그 제작비용의 절감을 도모함을 목적으로 한다.

상기 목적을 위한 본 발명은 PDA 또는 휴대폰 또는 PC등과 같은 단말기에 본 발명의 구성을 내장하거나 별도의 모듈로서 제작하여 이들 단말기와 접속하여 중계기와 단말기와의 데이터 전송이 이루어지게 하는 것으로, 안테나에 수신된 신호를 증폭하는 수신신호 증폭부와, 수신 주파수에 동기 시켜 동기 신호를 발생하는 동기신호 발진부와, 동기신호에 의한 출력신호와 중간주파 크리스탈 발진기와를 혼합하여 국부 발진 주파수를 생성하는 국부 발진 주파수 발생기 및 국부 발진 주파수에 의해 수신 신호를 재생 처리하는 수신신호 재생부로 구성된 RF 수신부와, 단말기로부터 입력된 신호를 중간 주파 크리스탈 발진기에 첨가하여 송신 데이터를 변환 시키는 송신 데이터 변환기, 상기 송신 데이터 변환기로부터 얻어진 데이터와 수신신호 동기 발진부에서 출력된 신호를 혼합하여 송신 주파수를 발생 시키는 송신 캐리어 발생부 및 이를 증폭시키는 증폭부로 구성된 RF 송신부로 구성함을 특징으로 한다.

Description

데이터 전송용 알.에프 송수신 장치{Radio frequency mode data Transponder}

본 발명은 데이터 전송용 RF(Radio Frequency) 송수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 PDA 또는 휴대폰 또는 PC등과 같은 단말기에 중계기 및 공중 통신망을 통해 RF 데이터를 전송하거나 이들 단말기로부터의 데이터를 공중 통신망을 통해 중계기 등에 전송하는 RF 데이터 전송용 송수신장치는 400MHz~2.5GHz 범위의 높은 주파수를 처리하도록 구성하고 있으며, 수신기의 적정한 감도를 확보하기 위해서 회로구성이 쉬운 수퍼헤테로다인 방식을 사용하는 것이 필수적이며 이때 해당 주파수와 근접한 위한 국부 발진주파수가 필요하게 된다.

기존 제품들에 사용되는 발진기는 안정도가 비교적 양호한 크리스탈 발진기를 사용 사용하는 것이 일반적이나, 크리스탈은 그 물리적인 특성으로 인해 50MHz 이상의 특성을 확보하기 어려울 뿐 아니라 가격의 문제로 많은 수량의 제품에는 사용하기 어려운점이 있다.

따라서 높은 주파수를 사용하는 기존의 제품에는 PLL이라고 하는 위상추종회로를 사용하게 되는데 이것도 안정된 주파수를 얻기 위해서는 낮은주파수의 크리스탈발진기(50MHz 이하)를 기준주파수로 사용해야 하며 이때 PLL의 출력에 나타나는 주파수는 크리스탈 발진기의 안정도에 상응하는 안정도를 유지하게 되나, 현재 크리스탈의 안정도가 일반제품의 경우 3PPM인 것을 감안하면 사용하는 주파수가 1GHz인 경우 발진기의 주파수편차가 3KHz이상이므로 이는 음성통신대역이 300Hz 에서 3400Hz인점을 감안할 때 안정된 통신을 확보하기 어려운 문제가 있다.

또한 송수신 복신방식의 경우 송수신 각각 별도의 발진회로가 필요하므로 제품의 원가 상승요인으로 작용하고 있다.

이상과 같이 부품의 특성이나 주변온도 및 전원전압의 변화에 따라 주파수가 크게 변하여 보다 안정적인 발진 주파수를 얻지 못하므로서, 장치의 신뢰성이 크게 저하되고, 생산비용이 높고 양질의 통신을 확보하기 어려운 점이 있다.

본 발명은 RF 송수신 장치의 회로적 안정성을 도모하여 기기의 동작을 안정하게 하고 그 제작비용의 절감을 도모함을 목적으로 한다.

일반적으로 RF 송수신 장치에 있어, 고가의 제품인 중계기는 비교적 송신주파수가 안정된 상태로 동작하도록 제작되어져 있으며 중계기 하나가 여러개의 단말기를 제어하는 형태로 구성되는 것이 일반적인 무선통신수단이며 이때 단말기는 소비자들이 사용하는 제품이므로 저렴한 가격으로 제작되어져야 함은 물론이다.

그런데 단말기가 안정한 동작을 하도록 하기 위해서는 높은 주파수의 안정된 발진회로가 필수적이며 제조비용의 상당부분이 주파수안정도를 개선하기 위해 투입되고 있으며 무선을 사용하는 단말기들이 주위 온도변화에 따라 주파수 편차율의 증가로 인해 동작을 멈추는 일이 발생하는 것(예 : 무선가로등 제어기 등과 같이 야외에 설치되어 동작하는 무선기기들)을 보면 많은 재료비를 투입해도 휴대기에서 수신주파수에 근접되는 안정한 발진기를 만드는 것은 대단히 어려운 과제이다.

본 발명은 수신주파수에 동기된 발진기로 국부발진주파수를 생성하고 송수신기 내부에 낮은 주파수(중간주파수)의 안정된 크리스탈 발진기를 하나만 사용하므로서 비용을 절감하고 안정한 동작을 보장함과 동시에 제품의 신뢰성을 확보하여 생산성을 향상시키는 것을 기술적 과제로 삼는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은 안테나에 수신된 신호를 증폭하는 수신신호 증폭부와, 수신 주파수에 동기 시켜 동기 신호를 발생하는 동기신호 발진부와, 동기신호에 의한 출력신호와 중간주파 크리스탈 발진기와를 혼합하여 국부 발진 주파수를 생성하는 국부 발진 주파수 발생기 및 국부 발진 주파수에 의해 수신 신호를 재생 처리하는 수신신호 재생부로 구성된 RF 수신부와, 단말기로부터 입력된 신호를 중간 주파 크리스탈 발진기에 첨가하여 송신 데이터를 변환 시키는 송신 데이터 변환기, 상기 송신 데이터 변환기로부터 얻어진 데이터와 수신신호 동기 발진부에서 출력된 신호를 혼합하여 송신 주파수를 발생 시키는 송신 캐리어 발생부 및 이를 증폭시키는 증폭부로 구성된 RF 송신부로 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 회로 블록도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상세 회로도

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10 : 안테나 20 : 수신신호 증폭부

21 : 저잡음 증폭기 22 : RF 앰프

23 : 버퍼 앰프 30 : 동기 신호 발진부

31 : 양파 정류기 32 : 분주회로

33 : 동기 발진기 40 : 중간주파 크리스탈 발진기

50 : RF 수신부 50A : 국부 발진 주파수 발생기

50B : 수신신호 재생부 60 : RF 송신부

60A : 송신 데이터 변환기 60B : 송신 캐리어 발생부

60C : 증폭부

본 발명은 PDA 또는 휴대폰 또는 PC등과 같은 단말기에 본 발명의 구성을 내장하거나 별도의 모듈로서 제작하여 이를 단말기와 접속하여 중계기와의 데이터 전송이 이루어지게 하는데 사용하는 것이다.

도 1은 본 발명의 회로 블록도로서, 안테나(10)에 수신된 신호를 증폭하는 수신신호 증폭부(20)와, 수신 주파수에 동기 시켜 동기 신호를 발생하는 동기신호 발진부(30)와, 동기신호에 의한 출력신호와 중간주파 크리스탈 발진기(40)와를 혼합하여 국부 발진 주파수를 생성하는 국부 발진 주파수 발생기(50A) 및 국부 발진 주파수에 의해 수신 신호를 재생 처리하는 수신신호 재생부(50B)로 구성된 RF 수신부(50)와, 단말기로부터 입력된 신호를 중간 주파 크리스탈 발진기(40)에 첨가하여 송신 데이터를 변환시키는 송신 데이터 변환기(60A), 상기 송신 데이터변환기(60A)로부터 얻어진 데이터와 동기신호 발진부(30)에서 출력된 신호를 혼합하여 송신 주파수를 발생시키는 송신 캐리어 발생부(60B) 및 이를 증폭시키는 증폭부(60C)로 구성된 RF 송신부(60)로 구성된다.

상기에서 수신신호 증폭부(20) 및 RF 송신부(60)와 안테나(10) 사이에는 수신채널 필터(70) 및 송신 채널 필터(80)가 설치된다. 도면중 90은 전원전압 콘트롤러이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회로 구성도로서 미 도시한 중계기와 무선망으로 접속되어 RF 송수신이 이루어지며, 이때 중계기는 송신 캐리어 주파수를 상시 송신 하여야 한다.

즉, 안테나(10)에 수신된 938~940MHz 수신채널 필터(70)에 의해 필터링된 채널선택신호를 증폭하는 수신신호 증폭부(20)와, 수신 주파수(940MHz)에 동기 시켜 동기 신호를 발생하는 동기신호 발진부(30)와, 동기신호에 의한 출력신호에 중간주파수(40MHz)를 혼합하여 그 차의 주파수(900MHz) 동기된 발진기의 출력을 수신주파수(940MHz)와 혼합하여 차에 해당하는 중간주파수(40MHz)에서 위상변위 추출기에 의해 수신된 데이터를 복원하여 단말기에 입력하는 RF 수신부(50)와, 송신데이터를 중간주파수로 위상 변조한 다음 동기신호 발진부(30)의 수신주파수(940MHz)에 동기된 발진기의 출력과 혼합하여 송신주파수를 얻어내고 이를 원하는 세력으로 증폭하여 송신하는 데이터 전송용 RF 송신부(60)로서 하나의 크리스탈 발진기(40)를 사용하여 중계기 및 단말기와 송수신이 이루어지게 하는 것이다.

상기, 수신신호 증폭부(20)는 상기 938~940MHz 수신채널 필터(70))로부터 필터링된 신호를 저잡음 증폭기(21) 및 RF 앰프(22)에 의해 1차 및 2차 증폭시켜 RF 수신부(50)의 혼합기(51)측에 입력하고, 버퍼 앰프(23)에 의해 증폭시켜 동기신호 발진부(30)의 양파 정류기(31)에 입력시키는 구성으로 이루어진다. 수신신호 증폭부(20)에서의 24는 938~940MHz 대역 필터, 25는 AGC 회로이다.

상기, 동기신호 발진부(30)는 버퍼 앰프(23)에 의해 증폭된 신호중에서 양파 정류기(31)와 분주회로(32)(또는 D플립플롭)에 의해 위상 변조된 신호를 제거(AM변조인 경우에는 리미터 사용으로 제거할 수 있음)하여 순수한 캐리어 성분만을 940MHz 동기 발진기(33)의 신호로 사용하고, 상기 동기 발진기(33)의 출력신호를 RF 수신부(50)측의 버퍼앰프(52)측으로 입력시킴과 동시에 중간주파 크리스탈 발진기(40)의 출력 신호를 송신 캐리어 발생부(60B)의 혼합기(60B-2)에 입력하는 구성으로 이루어진다. 도면 중 34는 병렬공진을 위한 938MHz~940MHz의 수신대역 필터이다. 상기에서, RF 송/수신부(50)(60)에서 후술하는 2위상 변/복조기를 사용하지 않고 AM 변조를 사용할 경우에는 상기 분주회로(32)의 구성을 생략할 수 있다.

상기, RF 수신부(50)는 버퍼 앰프(52)의 출력단에 접속된 혼합기(53)의 타측입력단에 40MHz(중간 주파수) 크리스탈 발진기(40)에 의한 발진 주파수를 버퍼 앰프(54)에 의해 증폭시켜 입력하고, 혼합된 주파수중 수신주파수-중간주파수 대역필터(55 : 898MHz~900MHz)에 의한 혼합 주파수의 차의 주파수를 선택하여 900MHz 동기 발진기(56)의 입력신호로 하고, 그 출력을 혼합기(51)에 입력하며, 혼합기(51)타측 입력단에 수신신호 증폭부(20)출력을 입력하되, 혼합기(51)출력단에 중간 주파수(40MHz)선택기(57)를 연결하여 중간주파수를 선택하고, 중간주파 증폭부(50-1)에서 위상 변위 추출기(58 : 2위상 디모듈레이터)에 의해 수신된 데이터를 파형정형기(59)에 의해 파형정형 시켜 단말기에 입력시키는 구성으로 이루어진다. 도면중 50-1은 중간주파 앰프이다.

그리고, 상기 RF 송신부(60)의 송신 데이터 변환기(60A)는 단말기로부터 입력된 데이터를 파형 정형시키는 파형정형회로(60A-1)와, 중간주파수(40MHz) 신호 발생을 위한 크리스탈 발진기(40)와, 버퍼 앰프(60A-2)에 의해 증폭된 신호를 2위상 변조시키는 2PSK 모듈레이터(60A-5)와, 버퍼앰프(60A-3) 및 중간 주파수(40MHz) 선택기(60A-4)로 구성한다.

또한, RF 송신부(60)의 송신 캐리어 발생부(60B)는 수신주파수에 동기된 발진 주파수를 송신 캐리어 발생부(60B)의 버퍼 앰프(60B-1)에 입력되어 증폭된 신호와, 40MHz 위상변조 신호(2PSK 모듈레이터의 출력신호)와를 혼합하는 혼합기(60B-2)와, 898~900MHz의 송신대역 필터(60B-3)로 구성된다.

즉, RF 송신부(60)는 단말기로부터 입력된 데이터를 파형 정형시키는 파형정형회로(60A-1)를 거친 파형정형된 신호와, 40MHz 크리스탈 발진기(40)에 의한 발진 주파수를 버퍼 앰프(60A-2)에 의해 증폭된 신호를 2위상 변조시키는 2 PSK 모듈레이터(60A-5)에 입력하고, 2PSK모듈레이터(60A-5) 충격에 중간 주파수(40MHz) 선택기(60A-4)를 연결하여, RF 송신부(60)의 송신 캐리어 발생부(60B)의 입력측에 제공한 다음, 수신주파수에 동기된 발진 주파수를 송신 캐리어 발생부(60B)의 버퍼 앰프(60B-1)에 입력되어 증폭된 신호와 40MHz 위상변조 신호(2PSK 모듈레이터의 출력신호)와를 혼합하는 혼합기(60B-2)와, 898~900MHz의 송신대역 필터(60B-3)로 구성된다.

그리고, RF 송신부(60)의 증폭부(60C)는 RF 증폭기로 이루어지며, 도면의 모든 버퍼앰프 회로는 FET와 같은 고입력 임피던스 소자를 사용하여 설계할 경우 생략되어질 수 있다.

이와 같이 본 발명은 높은 수신 주파수에 동기된 발진기(33)를 사용하여 발진주파수가 주위 온도변화 및 전압의 변화, 주위 환경변화에 대응하여 변화하는 것을 방지하기 위하여, 크리스탈 발진기(40)로 안정된 중간주파수(일반적으로 50MHz 이하)를 얻은 다음 수신주파수(400MHz~2.5GHz)와 혼합하여 두 주파수의 차이의 주파수(수신주파수±중간주파수)를 국부발진주파수로 사용 하므로서 국부발진주파수의 오차범위가 크리스탈이 발진하는 주파수에서의 오차범위를 초과하지 않으므로, PLL방식의 경우에 비해 국부발진주파수와 중간주파수의 배율만큼 안정도를 개선시키고자 하는 것이다.

실제 수신주파수가 1GHz일 경우 기존의 PLL방식과 주파수오차범위를 계산해보면, PLL방식은 국부발진주파수(960MHz) * 크리스탈 안정도(3PPM) = 2880Hz 이며, 본방식은 중간주파수(40MHz) * 크리스탈 안정도(3PPM) = 120Hz 이므로 24배 이상의 안정도를 얻을 수 있어 기기의 성능 개선효과는 매우 크다 하겠다.

또한 수신주파수에 동기된 발진주파수를 중간주파수와 혼합하여 송신주파수를 얻어내므로 송신주파수도 매우 안정하게 작동하게 되고, 수신주파수에 비례하여 송신주파수가 변화하는 특성을 이용하여 송신주파수의 원격제어 기능을 구현할 수도 있다.

이와 같이 수신주파수에 동기된 발진기(33)로 국부발진주파수를 생성하고 송수신기 내부에 낮은주파수(중간주파수)의 안정된 크리스탈 발진기(40)를 하나만 사용하므로서 비용을 절감하고 안정한 동작을 보장함과 동시에 제품의 신뢰성을 확보하여 생산성을 향상시키게 된다.

본 발명은 수신된 주파수에 동기된 자체 발진기를 내장하여 구성함으로서 장치 내부의 주위 온도변화, 전원변화 및 주위환경 변화에 관계없이 RF 송수신장치의 회로적 안정성을 도모하여 장치의 신뢰성을 향상시키고, 수신된 채널 주파수에 따라 송신 채널 주파수가 비례하여 변화하므로 채널선택이 간편하고 송수신주파수의 차의 주파수를 중간 주파수로 사용하게 하여 하나의 크리스탈 발진기로서 RF 송수신 장치를 구성할 수 있게 되므로 장치의 구성의 간단화 및 제작비용의 절감을 도모하는 효과를 가진다.

Claims

안테나(10)에 수신된 신호를 증폭하는 수신신호 증폭부(20)와, 수신 주파수에 동기 시켜 동기 신호를 발생하는 동기신호 발진부(30)와, 동기신호에 의한 출력신호와 중간주파 크리스탈 발진기(40)와를 혼합하여 국부 발진 주파수를 생성하는 국부 발진 주파수 발생기(50A) 및 국부 발진 주파수에 의해 수신 신호를 재생 처리하는 수신신호 재생부(50B)로 구성된 RF 수신부(50)와, 단말기로부터 입력된 신호를 중간 주파 크리스탈 발진기(40)에 첨가하여 송신 데이터를 변환시키는 송신 데이터 변환기(60A), 상기 송신 데이터 변환기(60A)로부터 얻어진 신호와 동기신호 발진부(30)에서 출력된 신호를 혼합하여 송신 주파수를 발생시키는 송신 캐리어 발생부(60B) 및 이를 증폭시키는 증폭부(60C)로 구성된 RF 송신부(60)로 구성하여 중계기 및 단말기와의 RF 송수신이 이루어지게 함을 특징으로 하는 데이터 전송용 RF 송수신 장치.
제1항에 있어서, 동기신호 발진부(30)는 버퍼 앰프(23)에 의해 증폭된 신호중에서 양파 정류기(31)와 분주회로(32)에 의해 위상 변조된 신호를 제거하여 순수한 캐리어 성분만을 940MHz 동기 발진기(33)의 신호로 사용하고, 상기 동기 발진기(33)의 출력신호를 RF수신부(50)측의 버퍼 앰프(52)를 통해 중간주파 크리스탈 발진기(40)의 출력신호와 혼합하는 혼합기(53)에 입력시킴과 동시에, 송신 캐리어 발생부(60B)의 혼합기(60B-2)에 입력하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는데이터 전송용 RF 송수신 장치.
제1항에 있어서, RF 수신부(50)는 버퍼 앰프(52)의 출력단에 접속된 혼합기(53)의 타측 입력단에 40MHz 크리스탈 발진기(40)에 의한 발진 주파수를 버퍼 앰프(54)에 의해 증폭시켜 입력하고, 혼합된 주파수중 수신주파수-중간주파수 대역필터(55 : 898MHz~900MHz)에 의한 혼합 주파수의 차의 주파수를 선택하여 900MHz 동기 발진기(56)의 입력신호로 하고, 그 출력을 혼합기(51)에 입력하며, 혼합기(51)타측 입력단에 수신신호 증폭부(20)출력을 입력하되, 혼합기(51)출력단에 중간 주파수(40MHz)선택기(57)를 연결하여 중간주파수를 선택하고, 중간주파 증폭부(50-1)를 통하여 위상 변위 추출기(58 : 2위상 디모듈레이터)에 의해 수신된 데이터를 파형정형기(59)에 의해 파형정형 시켜 단말기로 전송하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 데이터 전송용 RF 송수신 장치.
제1항에 있어서, RF 송신부(60)는 단말기로부터 입력된 데이터를 파형 정형시키는 파형정형회로(60A-1)를 거친 파형정형된 신호와, 40MHz 크리스탈 발진기(40)에 의한 발진 주파수를 버퍼 앰프(60A-2)에 의해 증폭된 신호를 2위상 변조시키는 2PSK 모듈레이터(60A-5)에 입력하고, 2PSK모듈레이터(60A-5) 출력에 중간 주파수(40MHz) 선택기(60A-4)를 연결하여 RF 송신부(60)의 송신 캐리어 발생부(60B)의 입력측에 제공한 다음, 수신주파수에 동기된 발진 주파수를 송신 캐리어 발생부(60B)의 버퍼 앰프(60B-1)에 입력되어 증폭된 신호와 40MHz 위상변조신호(2PSK 모듈레이터의 출력신호)와를 혼합하는 혼합기(60B-2)와, 898~900MHz의 송신대역 필터(60B-3)로 구성함을 특징으로 하는 데이터 전송용 RF 송수신 장치.