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KR960009970B1 - 트랙킹 특성이 개선된 동조 장치 - Google Patents

트랙킹 특성이 개선된 동조 장치 Download PDF

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KR960009970B1
KR960009970B1 KR1019870013328A KR870013328A KR960009970B1 KR 960009970 B1 KR960009970 B1 KR 960009970B1 KR 1019870013328 A KR1019870013328 A KR 1019870013328A KR 870013328 A KR870013328 A KR 870013328A KR 960009970 B1 KR960009970 B1 KR 960009970B1
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알 씨 에이 코포레이션
글렌 에이취. 브르스틀
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Abstract

요약없음.

Description

트랙킹 특성이 개선된 동조 장치
제1도는 본 발명을 실시한 텔레비젼 수상기의 동조기를 도시한 개략도.
제1a도는 제1도에 도시된 국부 발진기의 특징을 이해하는데 도움이 되는 등가 회로의 개략도.
제1b도는 제1도에 도시된 국부 발진기의 변형을 도시한 개략도.
제1c도는 제1b도에 도시된 변형을 이해하는데 도움이 되는 등가 회로의 개략도.
제2도는 제1도에서 블럭형으로 도시한 동조기의 RF 단의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : RF 입력3 : 동조 가능 RF 단
5 : 혼합기7 : 국부 발진기
9 : 동조 제어 유니트100 : 증폭기
115 : 우회 캐패시터300 : 직렬 동조 회로.
발명의 분야
본 발명은 동조 시스템의 분야에 관한 것이다.
발명의 배경
전형적으로 라디오 수신기 및 텔레비젼 수상기에 대한 동조 시스템들은 다수의 수신 RF 신호로부터 소망의 국 또는 채널에 대응하는 RF 신호를 선택하는 동조가능 RF 단과, 소망의 국 또는 채널에 대응하는 주파수를 갖는 국부 발진기 신호를 발생시키는 동조 가능 국부 발진기 및, 선택된 RF 신호와 국부 발진기 신호를 헤테로다인(heterodyning)시켜 RF 신호에 대응하는 IF 신호를 발생시키는 혼합기를 포함한다. 통상, RF 단과 국부 발진기는 각각의 버랙터 다이오드(varactor diode)들을 포함하고, 이들 버랙터 다이오드들은 하나의 동조 전압에 응답한다.
많은 분야의 응용에서 RF 단과 국부 발진기는 동조 범위 전반에 걸쳐 각 채널에 대해 적당한 RF 신호와 국부 발진기 신호를 혼합할 수 있도록 하기 위해, 사실상 트랙킹 관계로서 비교적 광범위한 동조 범위에 대해 동조 가능하여야 한다.
발명의 개요
동조 장치의 RF 단 및 국부 발진기가, 동일한 증폭기 구성으로 배열되어 거의 동일한 구성의 동조 회로에 접속되는 전계 효과 트랜지스터들을 구비할 때, 동조기의 트랙킹 특성이 개선된다는 것이 본원으로부터 인식된다.
양호한 실시예의 설명
도면에서는 여러가지 예시적인 소자값이 괄호속에 표시되어 있다. 특별히 표시하지 않는한, 저항값의 단위는 오옴이고, 용량값의 단위는 피코패러드이며, 인덕턴스 값의 단위는 나노헨리이다. 예시된 값들과 관련하여, K는 1000을 표시하고, M은 1, 000, 000를 표시하며, μ(마이크로)는 0.000001을 표시한다.
제1도는 VHF 방송과 VHF 케이블 채널을 동조시키기 위한 텔레비젼 수상기의 동조기의 VHF 섹션을 도시한다. 안테나 또는 케이블 분배 회로망과 같은 신호 공급원(도시하지 않았음)에 의해 제공된 RF 신호는 RF 입력(1)을 통해 동조가능 RF 단(3)으로 제공된다. RF 입력(1)을 통해 동조가능 RF 단(3)으로 제공된다. RF 단(3)은 동조 전압(TV)의 크기에 따라 소망 체널에 대응하는 RF 신호를 선택한다. 선택된 RF 신호는 혼합기(5)로 보내져, 여기에서 동조 전압(TV)의 크기에 따라 제어되는 발진 주파수를 갖는 국부 발진기(7)에 의해 발생된 국부 발진기 신호와 헤테로다인되어, 상기 선택된 RF 신호에 대응하는 IF 신호가 발생된다.
동조 제어 유니트(9)는 동조 제어 전압을 발생시킨다. 동조 제어 유니트(9)는 또한 소망 채널의 동조 대역에 따라 RF 단(3)의 주파수 선택 동조 회로와 국부 발진기(7)에 포함될 인덕터를 선택하기 위해 대역 전환 전압(BS1과 BS2)을 발생시킨다. 예를 들어, 동조 제어 유니트(9)는 2진 코드로 표현된 소망 채널의 채널 번호를 적당한 크기의 동조 전압으로 변환시키는 위상 고정 루프(PLL) 형태의 주파수 합성기 및, 2진 코드로 표현된 채널 번호에 응답하여 적당한 대역 전환 전압을 발생시키는 논리 회로망을 포함할 수도 있다.
대역 전환 전압 BS1과 BS2는 저레벨(예를 들어 -12볼트) 또는 고레벨(예를 들어 +12볼트)을 가질 수 있다. 동조 대역과 대역 전압 전압 BS1과 BS2의 각 레벨은 다음 표에 표시되어 있다.
Figure kpo00001
국부 발진기(7)는 2중 게이트 N 채널 금속 산화물 반도체(MOS) 전계 효과 트랜지스터(FET)(101)를 구비하는 증폭기(100)를 포함하고, 상기 2중 게이트 N 채널 MOSFET(101)는 제1게이트 전극(G1), 제2게이트 전극(G2) 및, 한쪽 끝은 소스 전극(S)에 접속되고 다른쪽 끝은 드레인 전극(D)에 접속된 N형 도전 채널을 갖는다. 게이트 전극들의 전압은 도전 채널의 도전 정도를 결정한다. 정극성 전압(B+)(예컨대 +12) 공급원은 VHF 채널이 선택될 때 동조기 제어 유니트(9)에 의해 제공된 정극성 공급 전압은 저항(103)과 캐패시터(105)를 포함하는 저역 통과 필터에 의해 여과된다. 전력 공급 복귀 경로는 신호 접지에 접속된다. 게이트 전극에 접속된 저항들(107, 109, 111, 113)을 포함하는 전압 분배 회로망은 FET(101)가 선형 증폭기로서 동작하도록 이 FET(101)를 바이어스시킨다. 저항(109)은 FET(101)의 불필요한 기생 발진을 방지하는 역할을 한다.
국부 발진기(7)에서, 증폭기(100)는, FET(101)의 제1게이트 전극(G1)을 증폭기 입력으로 이용하고 제2게이트 전극(G2)은 우회 캐패시터(115)(저항(109)은 아주 작은 값을 갖는다)를 통해 신호 접지시키며 소스 전극(S)은 저항(117)을 통해 신호 접지시키며 드레인 전극(D)을 증폭기의 출력으로 이용함으로써 캐스코드(cascode) 증폭기로서 구성된다. 드레인 전극(D)은 부하 저항(119)을 통해 B+ 전원선에 접속되며 큰 값의 DC 차단 캐패시터(121)를 통해 혼합기(5)에도 접속된다. 부하 저항(119)과 B+ 전원선 사이에는 유도성 AC 차단 필터 소자로서 페라이트 비드(ferrite Bead)가 제공된다. FTE(101)의 구성은 캐스코드 증폭기로 생각될 수 있다. 왜냐하면, 제1게이트 전극(G1), 소스 전극(S) 및 도전 채널의 하단부가 공통 소스 증폭기로 구성되며, 도전 채널의 상단부, 제2게이트 전극(G2) 및 드레인 전극(D)이 공통 게이트 증폭기로서 구성되기 때문이다.
증폭기(100)가 발진하도록 조정하는 회로(100)가 제1게이트 전극(G1)과 소스 전극(S) 사이에 접속된다. 특정한 발진 주파수를 결정하기 위해 동조 전압(TV)에 응답하는 직렬 동조 회로(300)도 제1게이트 전극(G1)과 신호 접지 사이에 접속된다.
발진기(7)는 다음 방식으로 발진하도록 조정된다. 일반적으로, 증폭기는 다음 2가지 조건 즉, 첫째, 증폭기의 입력으로부터 출력까지의 경로와 출력에서부터 입력까지의 경로를 포함하는 루프의 둘레에서 제로 위상 변이가 있을때, 그리고 둘째, 루프 둘레의 이득이 1 이상일 때 발진하게 된다. 발진기(7)의 경우, FET 증폭기(100)중 제1게이트(G1), 소스 전극(S) 및 도전 채널의 하단부를 포함하는 부분이 발진하도록 된다. 상기 부분은 FET(101)의 캐스코드 증폭기 구성과 관련하여 공통 소스 증폭기인 반면, 발진 구성과 관련하여서는 제1게이트 전극(G1)을 입력으로 하고 소스 전극(S)은 출력으로 하는 공통 드레인 또는 소스 플로워 증폭기이다. 소스 전극(S)을 공통 드레인 증폭기 구성의 출력으로 하고 제1게이트 전극(G1)을 입력으로 하는 발진 조정 회로망(200)은 소스 전극(S)과 신호 접지 사이에 저항(117)과 병렬 접속된 캐패시터(201) 및, 소스 전극(S)과 제1게이트 전극(G1) 사이에 접속된 캐패시터(203)를 포함한다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 상기 구성은 콜피츠(Colpitts) 형태이다.
발진을 위한 위상 변이 조건에 있어서, 입력(G1)과 출력(S) 사이에는 위상 변이가 거의 없으며, 출력(S)과 입력(G1) 사이에서는 캐패시터(201)에 의해 위상 지연이 존재하게 되고 캐패시터(203)에 의해 보상 위상 선행(lead)이 존재하게 된다. 발진을 위한 이득 조건과 관련하여서는, 입력(G1)과 출력(S) 사이의 소스 폴로워 동작으로 인해 1보다 약간 작은 전압 이득이 발생하지만 전압은 출력(S)과 입력(G1) 사이의 캐패시터(201, 203) 때문에 증가(스텝-업)한다. 그 결과, 발진에 대한 조건이 만족되며, 소스 폴로워 구성은 동조 회로(300)에 의해 결정된 주파수로 발진할 것이다. 소스 전극(S)에 접속된 저항(117)과 도전 채널을 통과하는 전류는 발진에 따라 변하며, 드레인 전극(7)에 접속된 부하 저항(119)의 양단 전압도 따라서 변한다.
FET(101)의 캐스코드 증폭기 구성은 여러가지 점에서 유리하다. 제2게이트 전극(G2)을 신호 접지로 우회시킴으로써 제공되는 공통 게이트 증폭기 부분은 발진부를 혼합기(5)로부터 분리시키는 한편, 혼합기(5)가 별도의 버퍼 증폭기 장피를 필요로 하지 않으면서도 적당한 신호 및 임피던스 레벨로 구동될 수 있도록 한다. 공통 게이트 증폭기 부분 때문에 공통 소스 증폭기 부분의 출력에는 가상 접지(virtual ground)가 효과적으로 제공되어, 예를 들면 RF 단(3)으로부터 제공되는 RF 신호의 진폭 변화로 인해 혼합기에서 나타나는 임피던스 변화는 발진 주파수 또는 발진 설정 조건에 사실상 아무런 영향도 미치지 않는다. 또한, 이러한 분리로 인해, 혼합기(5)의 구동 조건이 발진에 필요한 조건을 만족시키기 위해 절충될 필요가 없어진다.
FET 국부 발진기(7)의 또다른 장점은 이것이 FET RF 단과 함께 이용될 때 실현될 수 있다. 텔레비젼 수상기에 사용되는 많은 동조기들은 2중 게이트 FET RF 단을 사용한다. 왜냐하면, 이들이 왜곡을 비교적 낮게 발생시키고 바이폴라 트랜지스터 RF 단과 비교하여 상당히 높은 임피던스를 갖기 때문이다. 또한 제2게이트 전극은 자동 이득 제어(AGC) 전압을 제공하는데 편리한 수단을 제공한다. RF 단(3)으로 사용하기에 적합한 2중 게이트 FET RF 단이 제2도에 도시되어 있으며, 이후부터 더 상세히 설명될 것이다. 간단히 말해, 제2도에 도시된 RF 단은, 국부 발진기(7)의 FET(101)처럼, 제1게이트 전극(G1)을 입력으로 하고 제2게이트 전극(G2)은 우회 캐패시터를 통해 신호 접지에 효과적으로 접속되며 소스 전극(S)은 저항을 통해 접지되며 드레인 전극(D)은 출력으로 하는 캐스코드 증폭기로서 구성된 2중 게이트 NMOS FET(401)을 포함하는 증폭기(400)를 구비한다. RF 입력(1)은 동조 전압(TV)에 응답하는 직렬 동조 회로(500)를 통해 FET 증폭기(400)의 입력(G1)에 접속된다. FET 증폭기(400)의 출력은 2중 동조 필터(600)를 통해 다른 2중 게이트 FET 증폭기(700)로 접속되며, 2중 동조 필터(600)는 각각 동조 전입(TV)에 응답하는 2개의 유도성 접속 직렬 동조 회로(601, 603)를 구비한다. 상기 2중 게이트 FET 증폭기(700) 역시 캐스코드 구성으로 이루어져 있다. 이중 게이트 FET 증폭기(700)의 출력은 혼합기(5)로 제공된다. RF 단(3)과 국부 발진기(7)는 동일한 소자 형태 및 구성을 갖는 증폭기를 구비하며 유사한 동조 구성을 갖기 때문에, 동조 전압에 응답하여 주파수를 서로 트랙킹 할 수 있는 능력이 종래에 RF 증폭기가 이중 게이트 FET형이며 국부 발진기가 바이폴라 형태이던 종래 장치에 비해 개선된다.
다시 제 1도로 돌아가서 동조 회로(300)를 보다 상세히 설명하기로 한다. 처음 언급했던 것처럼, 동조 회로(300)는 직렬 동조 회로이다. 동조 회로(300)는 증폭기(100)의 입력(G1)과 신호 접지 사이에서 DC 차단 캐패시터(309)와 직렬로 연결된 인덕터(301, 303, 305) 및 버랙터(307)를 포함한다. 인덕터(305)는 증폭기(100)의 입력(G1)과 버랙터 다이오드(307) 사이에 직렬로 접속된다. 이것은 인덕터(305)가 증폭기(100)의 입력에서 나타나는 부유 용량(stray capacitance)으로부터 버랙터(305)를 절연시키려는 경향을 갖기 때문에 유리한 구성으로 판단된다. 대역 전환 다이오드(313, 311) 및 그 관련 우회 캐패시터(315, 317) 각각은 대역 전압 전압 BS1 및 BS2의 레벨에 따라 인덕터(301, 303)의 중간에 있는 회로 지점과 인덕터(303, 305)의 중간에 있는 회로 지점을 각각 신호 접지점으로 우회시킨다. 대역 전환 전압 BS1과 BS2는 각각 높은 값의 절연 저항(317, 319)을 통해 대역 전환 다이오드(313, 315)에 접속된다. 동조 전압(TV)은 저항(325)과 캐패시터(327)를 포함하는 저역 통과 필터에 의해 여파되어, 절연 저항(321, 323) 및 인덕터(305)를 통해 버랙터 다이오드(307)의 캐소드에 접속된다.
발진 조정 회로(200)와 관련된 발진 범위 확장 회로(205)는 관심있는 주파수 범위에서 상당한 임피던스를 제공하는 소자의 삽입없이 증폭기(100)의 입력(G1)과 신호 접지 사이에서 직렬로 접속된 버랙터 다이오드(209) 및 캐패시터(207)를 포함한다. 캐패시터(207)는 선택된 용량값을 가지므로 캐패시터(207)와 버랙터 다이오드(209)의 결합 용량에 다소 효과를 나타낸다. 실제로, 특정값의 캐패시터(207)가 RF 단(3)을 이용한 국부 발진기(7)의 범위 확장 및 트랙킹을 제어하도록 선택된다. 동조 전압(TV)은 절연 저항(321)을 통해 버랙터 다이오드(331)의 캐소드에 접속된다. 버랙터 다이오드(307, 209)는 동조 전압에 따라 극성이 배열되어, 동조 전압의 크기 변화에 응답하여 용량 변화를 나타낸다. 범위 확장 회로(205)는 다음 방법으로 발진기(7)의 발진 범위를 확대시킨다.
발진 범위내에서 입력(G1)에서 증폭기(100)에 의해 나타나는 등가 회로는 제1a도에 도시되어 있으며 제1게이트 전극(G1)과 신호 접지 사이에 직렬 접속된 등가 용량 소자(Ceq) 및 부극성 저항 소자(-Req)를 포함한다. 부극성 저항 소자(-Req)는 증폭기(100)의 발진부에 의해 나타나는 이득과 관련된다. 증폭기(100)의 입력(G1)에서 DC 차단 캐패시터(309), 버랙터 다이오드(307) 및 인덕터(301, 303, 305)를 포함하는 직렬 동조 회로(300)에 의해 나타나는 등가 회로는 제1게이트 전극(G1)과 신호 접지 사이에서 직렬로 접속된 인덕턴스 소자(LT), 저항 소자(RT) 및 가변 캐패시턴스 소자(CT)를 포함한다. DC 차단 캐패시터(309)의 임피던스는 관심있는 주파수 범위내에서 무시할 수 있기 때문에, 가변 용량 소자(CT)는 버랙터 다이오드(307)의 용량을 나타낸다. 저항(RT)은 동조 회로와 관련된 손실에 대응하며, 이것은 근본적으로 버랙터 다이오드(307)와 관련된다. 관심범위(101 내지 509MHz) 전반에 걸쳐 발진을 유지하기 위해, 증폭기(100)와 관련된 부극성 저항 소자(-Req)의 크기(Req)는 동조 회로(300)와 관련된 저항 소자(RT)의 크기보다 커야 한다. 특정 발진 주파수는 LTC의 제곱근에 반비례하며, 여기서 C는 CT와 Ceq의 결합 용량이다. CT와 Ceq의 결합 용량은 CTCeq/(CT+Ceq)로 주어진다. 넓은 동조 범위를 위해, Ceq는 CT의 최대값(가장 낮은 발진 주파수에 대응)보다 가능한 더 커야 하며, 따라서 C는 버랙터 다이오드(307)(CT)의 전체 변화 범위에 영향을 받는다.
제1게이트 전극(G1)과 신호 접지 사이에 증폭기(100)의 입력과 병렬로 고정 캐패시터(fixed capacitor)를 첨가시키면 Ceq의 값이 증가하여 저주파수에서 동조 범위를 확대시키게 된다. 그러나 고정 캐패시터를 병렬로 첨가시키는 것이 Reg를 감소시켜서, 특히 고주파수에서의 발진을 방지한다. 증폭기(100)의 입력(G1)과 병렬로 접속된 범위 확장 회로(205)는 동조 전압(주파수)이 감소할수록 증가하며 동조 전압(주파수)이 증가할수록 감소하는 가변용량을 제공한다. 그 결과, Ceq는 CT가 가장 클때(즉, 저주파수에서) 가장 크게 되지만, 발진을 유지할 정도로 큰 값의 Req이 고주파수에서 여전히 제공된다.
증폭기(100)의 입력(G1)과 신호 접지 사이에 범위 확장 회로(205)를 직접 접속시키는 것이 관심 주파수 범위 내에서 상당한 임피던스를 갖는 소자를 통해 접속시키는 것보다 증폭기(100)의 입력 캐패시턴스(Ceq)에 대해 뚜렷한 효과를 갖도록 해준다.
범위 확장 회로(205)와 관련하여, 이중 게이트 FET가 상술한 장점을 갖더라도, 그 이득(즉 Req)은, 베이스 전극이 동조 회로에 접속되고 에미터는 임피던스를 통해 접지되고 콜렉터 전극은 출력 전극의 역할을 수행하도록 된 공통 콜렉터 콜피츠형 발진기로서 구성된 바이폴라 트랜지스터의 이득보다 낮다. 그러므로, 범위 확장 회로(205)는 콜피츠형 바이폴라 트랜지스터 발진기의 동조 범위를 확장시키는데 사용될 수 있는 한편, 제1도에 도시된 바와 같은 FET와 이용될 때보다 큰 잇점을 갖는다.
제1b도에 간단히 도시된(바이어스 소자가 없음) 바와 같이 직렬 동조 회로 대신에 병렬 동조 회로를 이용하는 것도 알려져 있다. 그러나, 병렬 동조 회로가 직렬 동조 회로(300) 대신에 사용될었을 때, 제1b도에 도시된 범위 확장 회로가 사용될지라도 필요한 광범위한 동조 범위를 얻는 것은 더 어렵다고 판명되었다. 이는 제1c도에 도시된 등가 회로와 관련하여 다음과 같이 설명이 될 수 있다. 제1b 및 1c도에서, 제1도 및 1a도에 도시된 것과 동일한 소자는 동일한 참조번호로 표시되어 있다. (,)가 첨부된 표시는 직렬 동조 회로를 병렬 동조 회로로 대체시킨 변형에 대응한다.
제1c도에 있어서, 발진 주파수는 LTC'의 제곱근에 반비례하며, 여기서 C'는 C'T와 Ceq의 결합 용량이다. 이 경우, 결합 용량 C'은 C'T+Ceq로 주어진다. 넓은 동조 범위를 위해, Ceq는 C'T의 최하위값(가장 높은 발진 주파수에 대응)과 관련하여 작아야만 하며, 따라서 C'는 C'T의 전체 변화 범위에 영향을 받는다. Ceq의 값은 병렬 동조 회로와 증폭기의 입력 사이에 직렬로 낮은 값의 캐패시터를 접속시킴으로써 낮출 수 있다. 그러나, 병렬 동조 회로의 실효 손실은 CT/Ceq 비율의 제곱으로 증가되며, 그래서, 높은 값의 CT(동조 범위의 저주파수 끝부분에 대응)에서, 병렬 동조 회로의 손실은 발진을 위해 필요한 이득(-Reg와 관련)을 압도할 수도 있다.
병렬 동조회로와 증폭기의 입력 사이에 직렬로 접속되어 그 캐패시턴스가 제1b도에 도시된 동조 회로의 버랙터 다이오드처럼 가변하도록 된 버랙터 다이오드를 첨가하면, 고주파에서의 비교적 낮은 값의 Ceg와 저주파수에서의 비교적 낮은 실효 손실 사이에 절충을 제공하여 동조 범위가 확장된다. 그러나, 병렬 동조 회로의 손실은 필요한 동조 범위의 저주파수 끝부분에서 CT/Ceg 비의 제곱으로 변하기 때문에, 발진은 고이득(더 높은 Req)의 바이폴라 트랜지스터보다는 FET가 이용될때 반드시 신뢰가능했던 것은 아니다. 따라서 제1도에 도시된 직렬 동조 구성은 FET와 더불어 사용되는 것이 양호하다.
앞서 지적한 바와 같이, 동조 제어 유니트(9)는 위상 고정 루프로 이루어질 수도 있다. 저주파에서 발진기(7)의 신뢰성 있는 발진은 위상 고정 루프형의 동조 제어 시스템이 사용될었을 때 특히 중요하다. 위상 고정 루프 동기 제어 시스템은, 국부 발진기의 아주 높은 주파수가 채널수에 따라 프로그램 가능한 분주기에 의해 분주되어 그 다음 동조 전압을 발생하기 위해 기준 주파수와 비교되기 전에 이 국부 발진기 신호의 아주 높은 주파수를 분주하기 위해 프리스케일러(prescaler)로 공지된 분주기를 통상 이용한다. 몇몇 프리스케일러는 불필요한 발진 경향을 보이며, 만약 국부 발진기가 신뢰성 있는 발진을 하지 않을 경우, 위상 고정 루프는 국부 발진기의 신호보다는 프리스케일러의 발진기 신호에 응답할 수 있다. 프리스케일러의 발진 주파수는 높아지려는 경향이 있기 때문에 위상 고정 루프는 동조 전압을 감소시켜서 국부 발진기의 감지된 발진 주파수를 감소시키려 한다. 이것은 국부 발진기의 발진 능력에 방해를 주며, 위상 고정 루프는 잘못된 주파수에 고정된다. 그러므로 범위 확장 회로(205)는 위상 고정 루프나 또는 주파수 고정 루프와 같은 폐쇄 루프 주파수 합성 동조 제어 시스템이 이용되었을 때 특히 유리하다.
제2도에 있어서, 앞서 지적한 바와 같이, 국부 발진기(7)의 FET 증폭기(100)와 관련된 동조 회로(300)처럼 RF 섹션(3)의 FET 증폭기(400)와 관련된 동조 회로(500)는 직렬 동조 회로이다. 직렬 동조 회로(500)는 동조 대역에 따라 버랙터 다이오드(513)(실제로는 병렬로 접속된 2개의 버랙터 다이오드)와 함께 서로 다른 직렬 동조 회로내에 선택적으로 구성된 다수의 인덕터(501,503,505,507,509,511)를 포함한다. 특정 직렬 동조 회로 구성은 대역 전환 스위치 다이오드(515,517,519)에 의해 결정이 되며, 이들의 도전은 대역 전환 전압 BS1, BS2에 레벨에 의해 제어된다. RF 입력 신호는 인덕터(503,505)의 접점에 접속된다. 직렬 동조 회로(500)는 결합 캐패시터(521)를 통해 FET(401)의 제1게이트(G1)에 접속된다.
버랙터 다이오드(523)는 제1게이트 전극(G1)과 병렬로 접속되며, 이 버랙터 다이오드(523)의 극성은 그 용량이 동조 전압(TV)의 크기의 변화에 따라 버랙터 다이오드(513)와 같이 변할 수 있도록 배열된다. 버랙터 다이오드(523)는, 이 버랙터 다이오드가 존재하지 않을 때보다, 직렬 동조 회로(500)에 의해 제공된 임피던스와 증폭기(400)의 입력(G1)에 의해 제공된 임피던스를 동조 범위 전반에 걸쳐 최적의 전원 전송을 위해 보다 근접하게 정합시키는 역할을 한다. RF 섹션(3)의 증폭기(500)와 관련된 버랙터 다이오드(523)의 기능은 국부 발진기(7)의 증폭기(100)와 관련된 범위 확장 버랙터 다이오드의 기능과 동일하지 않다. 그러나 유사하게 접속된 2개의 다이오드는 동조 구성을 유사하게 만들려는 경향이 있으므로 RF 단(3)과 국부 발진기(7) 사이의 트랙킹에 유리하게 이바지한다.
인덕터(511)는 버랙터 다이오드(513)와 증폭기(500)의 입력 사이에서 직렬로 접속되고, 국부 발진기(7)내의 증폭기(100)의 입력과 버랙터 다이오드(307) 사이에 직렬 연결된 인덕터(305)와 유사하게 접속되어 있다. 동조부 구성의 유사점은 RF 단(3)과 국부 발진기(7) 사이의 트랙킹에 유리하게 이바지한다.
FET 증폭기(401)의 제2게이트는 RF 신호에 대해 접지로 우회되는 반면, 자동 이득 제어(AGC) 전압은 증폭기(400)의 이득을 신호 세기의 함수로서 제어하기 위해 수상기의 IF 부로부터 접속된다.
앞서 지적한 바와 같이, FET 증폭기(400)의 출력은 유도성으로 접속된 2개의 직렬 동조 회로(601, 603)를 포함하는 이중 동조 필터(600)를 통해 FET 증폭기(700)의 입력에 접속된다. 직렬 동조 회로(601, 603)는 버랙터 다이오드(617,619)와 각각 직렬로 접속된 다수의 각 인덕터(605;607;609 및 611;613;615)를 포함한다. 동조 회로(601,603)는 각기 대역 전환 다이오드(621;623 및 625;627)를 포함한다. 동조 회로(601)는 결합 캐패시터(629)를 통해 FET 증폭기(400)의 출력(D)에 접속된다. 임피던스 정합 버랙터 다이오드(631)는 FET 증폭기(400)의 출력(D)과 병렬로 접속되고, 증폭기(400)의 입력(G1)과 병렬 접속된 임피던스 정합 다이오드(523)와 비슷한 기능을 갖는다. 대응 임피던스 정합 다이오드(633)는 FET 증폭기(700)의 입력과 병렬로 접속된다. 또다른 버랙터 다이오드(625)는 인덕터(611)와 FET 증폭기(700)의 입력 사이에 직렬로 접속되어, 임피던스 정합소자로서의 역할을 한다. 인버터(609)는 증폭기(400)의 출력(D)과 버랙터 다이오드(617) 사이에 직렬로 접속되며, 인덕터(611)는 증폭기(700)의 입력과 버랙터 다이오드(619) 사이에 직렬로 접속된다. RF 증폭기(400)와 관련된 인덕터(511)및, 국부 발진기(7)와 관련된 인덕터(305)처럼, 인덕터(605,611)는 각각의 버랙터 다이오드를 부유 용량으로부터 절연시킨다. 여기서 다시 동조 회로(601,603)는 국부 발진기(7)의 동조 회로(300)와 같은 방식으로 구성이 되며 유사한 형태로 부하가 걸리기 때문에(FET의 게이트 전극과 마찬가지로 드레인에서도 비교적 높은 임피던스가 나타남에 유의하여야 함), RF 단(3)과 국부 발진기(7) 사이의 트랙킹이 유리해진다.
RF 단(3)과 국부 발진기(7)의 유사한 동조 회로 구성 및 증폭기 구성에 의해 트랙킹이 유리해지는 반면, 본 실시예에서의 비교적 넓은 동조범위 때문에 트랙킹을 또다시 보강하는 것이 바람직하다. 특히, 제1도에 있어서, 대역 전환 다이오드(333)의 낮은 값의 캐패시터(335)가 버랙터 다이오드(307) 및 인덕터(305) 양단에 직렬로 접속된다. 대역 전환 전압 BS1은 필터 캐패시터(337) 및 차단 레지스터(339)를 포함하는 회로망을 통해 대역 전환 다이오드(333)의 캐소드에 인가된다. 대역 전환 다이오드(333)의 애노드는 인덕터(301,333)를 통해 신호 접지에 접속된다. 대역 전환 다이오드(333)는 대역 전환 전압 BS1이 저레벨(-12볼트)일때 가장 낮은 동조범위에서 도전 상태로 된다. 부가적인 용량은 가장 낮은 동조 범위의 상한 주파수에서 트랙킹에 도움을 주는 것으로 판명되었다.
1 SV 161형 버랙터 다이오드는 도시바사에서 시판하고 있으며, BF 994 또는 3SK 137 FET는 지멘스사와 히다찌사가 시판하고 있고, 이들은 여러 도면에 도시된 회로용으로 적합하다.
본 발명이 동조기의 VHF 섹션에 대해서만 기술되어 있지만, UHF 섹션에서도 활용될 수 있다. UHF 응용에 있어서, 국부 발진기(7)의 발진 조정 회로(200)의 캐패시터(203)는 내부 용량 소자를 구비할 수도 있다. 여러가지 변형이 이후의 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 범주내에 포함되도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 복수의 RF 신호의 공급원과; 캐소코드(cascode) 증폭기로서 구성된 제1이중 게이트 전계 효과 트랜지스터(FET)(401) 및, 동조 전압(tuning voltage)에 응답하여 상기 RF 신호중 하나를 선택하기 위해 상기 제1FET 증폭기의 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 동조 전압에 응답하는 제1동조 회로(500)를 구비하는 RF 단(stage)(3)과; 캐소코드 증폭기로서 구성된 제1이중게이트 FET(101)와, 상기 제2FET 증폭기가 발진하도록 조정하는 발진 조정 수단(200) 및, 상기 동조 전압에 응답하여 국부 발진기의 특정 발진 주파수를 결정하기 위해 상기 동조 전압에 응답하는 제2동조 회로(300)를 구비하는 국부 발진기(7) 및; IF 신호를 발생하기 위해 상기 RF단(3)의 출력 신호와 상기 국부 발진기(7)의 출력 신호를 합성하는 혼합 수단(5)을 포함하며, 상기 제1동조회로(500)는 제1인덕턴스 소자(511) 및 버랙터 다이오드(513)를 구비하며, 상기 제2동조 회로는 제2인덕턴스 소자(305) 및 제2버랙터 다이오드(307)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 RF 단(3)은 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제1보조 버랙터 다이오드(523)를 더 구비하며, 상기 국부 발진기(7)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제2보조 버랙터 다이오드(209)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1인덕턴스 소자(511) 및 상기 제1버랙터 다이오드(513)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트(G1)와 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되고, 상기 제2인덕턴스 소자(305) 및 상기 제2버랙터 다이오드(307)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트(G1)와 상기 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1인덕턴스 소자(511)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 제1버랙터 다이오드(513) 사이에 결합되고, 상기 제2인덕턴스 소자(305)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 제2버랙터 다이오드(307) 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1인덕턴스 소자(511) 및 상기 제1주(main) 버랙터 다이오드(513)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되고, 상기 제1보조 버랙터 다이오드(523)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 결합되고, 상기 제2인덕턴스 소자(305) 및 상기 제2주 버랙터 다이오드(307)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되고, 상기 제2보조 버랙터 다이오드(209)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  6. 복수의 RF 신호 공급원과; 캐스코드 증폭기로서 구성된 제1이중 게이트 전계 효과 트랜지스터(FET)(401) 및, 동조 전압에 응답하여 상기 RF 신호중 하나를 선택하기 위해 사기 제1FET 증폭기의 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 동조 전압에 응답하는 제1동조 회로(500)를 구비하는 RF 단(3)과 ; 캐스코드 증폭기로서 구성된 제2이중 게이트 FET(101)와, 상기 제2FET 증폭기가 발진하도록 조정하는 발진 조정 수단(200) 및, 상기 동조 전압에 응답하여 국부 발진기의 특정 발진 주파수를 결정하기 위해 상기 동조 전압에 응답하는 제2동조 회로(300)를 구비하는 국부 발진기(7) 및 ; IF 신호를 발생하기 위하여 상기 RF 단(3)의 출력 신호 및 상기 국부 발진기(7)의 출력 신호를 합성하는 혼합 수단(5)을 포함하며, 상기 제1동조 회로(500)는 제1인덕턴스 소자(511) 및 버랙터 다이오드(513)를 구비하고, 상기 제2동조 회로(300)는 제2인덕턴스 소자(305) 및 제2버랙터 다이오드(307)를 구비하며, 상기 RF 단(3)은 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제1보조 버랙터 다이오드(523)를 더 구비하며, 상기 국부 발진기(7)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제2보조 버랙터 다이오드(203)를 더 구비하며, 상기 제1보조 버랙터 다이오드(523)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 결합되고, 상기 제2보조 버랙터 다이오드(209)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1인덕턴스 소자(511)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 제1주 버랙터 다이오드 사이에 결합되고, 상기 제2인덕턴스 소자(305)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 제2주 버랙터 다이오드(307) 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  8. 복수의 RF 신호를 수신하기 위한 입력과; 캐스코드 증폭기로서 구성된 이중 게이트 FET인 제1전계 효과 트랜지스터(FET)(401) 및, 동조 전압에 응답하며 상기 제1FET의 상기 제1게이트(G1)와 기준 전위점 사이에 직렬로 접속된 제1인덕턴스 소자(511) 및 제1버랙터 다이오드(513)를 구비하는 한편 상기 RF 신호들중 하나를 선택하기 위해 상기 제1FET 증폭기의 제1입력 게이트(41)에 접속된 제1동조 회로(500)를 구비하는 RF 단(3)과 ; 캐스코드 증폭기 구성으로 배열된 이중 게이트 FET인 제2FET(101)와, 상기 제2FET 증폭기가 발진하도록 조정하는 발진 조정 수단(200) 및, 상기 동조 전압에 응답하여 국부 발진기(7)의 특정 발진 주파수를 결정하기 위해 상기 제2FET(101)의 제1게이트(G1) 입력에 결합된 제2동조 회로(300)를 구비하는 국부 발진기(7) 및; IF 신호를 발생하기 위해 상기 RF 단(3)의 출력 신호와 상기 국부 발진기(7)의 출력 신호를 합성하는 혼합 수단(5)을 포함하며, 상기 제2동조 회로(300)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트(G1)와 상기 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제2인덕턴스 소자(305) 및 제2버랙터 다이오드(302)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동조 회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 RF 단(3)은 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제1보조 버랙터 다이오드(523)를 더 구비하며, 상기 국부 발진기는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)에 결합되어 상기 동조 전압에 응답하는 제2보조 버랙터 다이오드(209)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동조 회로.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1인덕턴스 소자(511) 및 상기 제1주 버랙터 다이오드(513)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되고, 상기 제1보조 버랙터 다이오드(523)는 상기 제1FET(401)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 결합되며, 상기 제2인덕턴스 소자(305) 및 상기 제2주 버랙터 다이오드(307)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 직렬로 결합되고, 상기 제2보조 버랙터 다이오드(209)는 상기 제2FET(101)의 상기 제1게이트 전극(G1)과 상기 기준 전위점 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조 회로.
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