KR100736398B1

KR100736398B1 - 통합 자동주파수 제어회로, 제어 방법 및 상기 통합 자동주파수 제어 회로를 구비하는 통합 주파수 합성기

Info

Publication number: KR100736398B1
Application number: KR1020060004626A
Authority: KR
Inventors: 한주영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-09
Also published as: US20070178848A1

Abstract

통합 자동주파수 제어회로, 제어 방법 및 상기 통합 자동 주파수 제어 회로를 구비하는 통합 주파수 합성기가 개시된다. 본 발명의 통합 자동 주파수 제어 회로는, 주파수 비교기와 데이터 코드 블록을 구비한다. 주파수 비교기는 수신 모드에서는 기준 주파수 발진 신호 및 수신 오실레이터에서 발생되는 수신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 송신 모드에서는 상기 기준 주파수 발진 신호 및 송신 오실레이터에서 발생되는 송신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교한다. 데이터 코드 블록은 주파수 비교 결과에 기초하여, 송신 제어 코드 및 수신 제어 코드 중 하나를 결정한다. 상기 송신 오실레이터의 게인 커브는 상기 송신 제어 코드에 의해 결정되고, 상기 수신 오실레이터의 게인 커브는 상기 수신 제어 코드에 의해 결정된다. 본 발명은 송신 모드의 AFC와 수신 모드의 AFC를 통합하므로써, 두개 이상의 VCO를 컨트롤하여 칩 싸이즈를 줄이는 효과가 있다.

AFC(Automatic Frequency Control)

Description

통합 자동주파수 제어회로, 제어 방법 및 상기 통합 자동 주파수 제어 회로를 구비하는 통합 주파수 합성기{Integrated automatic frequency control circuit, control method and Integrated frequency synthesizer having the same}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 종래 기술에 따른 수신 주파수 합성기 및 송신 주파수 합성기를 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성기를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AFC의 상세한 구성도를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신제어코드에 따른 Rx VCO 및 Tx VCO의 게인 커브(Gain curve)를 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동주파수 조절방법을 나타낸것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AFC의 동작을 나타내는 신호 타이밍도를 나타낸다.

도 8은 도 7에 도시된 동작 타이밍을 회로로 구현한 예를 나타내는 회로도이 다.

본 발명은 자동 주파수 제어회로(Automatic Frequency Control circuit, AFC) 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 둘 이상의 전압 제어 발진기의 주파수를 자동으로 제어할 수 있는 통합 자동 주파수 제어회로 및 방법에 관한 것이다.

데이터의 광대역화에 따라 무선 통신 단말기의 동작 주파수 범위 역시 넓어지고 있다. 이러한 광대역 통신 단말기에 내장되는 VCO(Voltage Control Oscillator;전압제어발진기)역시 광대역의 주파수 범위에서 동작하여야 한다.

광대역 주파수 범위를 갖는 VCO를 설계하기 위해서는 적절한 게인 커브(Gain curve)를 선택해주는 AFC의 사용이 필수적이다.

도 1은 종래 기술에 따른 수신 주파수 합성기(5) 및 송신 주파수 합성기(6)를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 수신 주파수 합성기(5)는 온도보상형수정발진기(Temperature Compensated Crystal Oscillator; 이하 TCXO;10), 수신 PLL(Receiver PLL; 이하 Rx PLL; 20), 수신 AFC(Receiver Automatic Frequency Control; 이하, Rx AFC;40), 수신 VCO(Receiver Voltage Control Oscillator; 이하, Rx VCO;30)를 구비한다.

TCXO(10)는 기준주파수 신호를 발진한다. Rx PLL(20)은 제1 및 제2 신호 (FR,FV)의 주파수를 비교하여, 제1 및 제2 신호(FR,FV)의 주파수가 동기되도록 수신 제어 전압(RVt)을 발생한다. Rx AFC(40)는 제1 및 제2 신호(FR, FV)의 주파수를 비교하고, 비교 결과에 따라 Rx VCO(30)의 다수의 게인 커브들(gain curve) 중 하나를 결정하기 위한 수신 코드(Rx code)를 발생한다. Rx VCO(30)는 다수의 게인 커브를 가지며, 수신 코드(Rx code)에 의해 하나의 게인 커브를 선택한다. 그리고, Rx PLL(20)에서 출력되는 수신 제어 전압(RVt)에 따라 발진 신호(Rf)의 주파수를 가변하여 출력한다. 여기서, 제1 및 제2 신호(FR, FV)는 각각 기준주파수 신호의 분주 신호, Rx VCO(30)에서 출력되는 신호의 분주 신호이다.

종래의 송신 주파수 합성기(6)는 온도보상형수정발진기(Temperature Compensated Crystal Oscillator; 이하 TCXO;10), 송신 PLL(Tx PLL; 25), 송신 AFC(Tx AFC;45), 송신 VCO(Tx VCO;35)를 구비한다.

TCXO(10)는 기준주파수 신호를 발진한다. Tx PLL(25)은 제1 및 제2 신호(FRR,FVV)의 주파수를 비교하여, 제1 및 제2 신호(FRR,FVV)의 주파수가 동기되도록 송신 제어 전압(TVt)을 발생한다. Tx AFC(45)는 제1 및 제2 신호(FRR,FVV)의 주파수를 비교하고, 비교 결과에 따라 Tx VCO(35)의 다수의 게인 커브들 중 하나를 결정하기 위한 송신 코드(Tx code)를 발생한다. Tx VCO(35)는 다수의 게인 커브를 가지며, 송신 코드(Tx code)에 의해 하나의 게인 커브를 선택한다. 그리고, Tx PLL(25)에서 출력되는 송신 제어 전압(TVt)에 따라 발진 신호(Tf)의 주파수를 가변하여 출력한다. 여기서, 제1 및 제2 신호(FRR,FVV)는 각각 기준주파수 신호의 분주 신호, Tx VCO(35)에서 출력되는 신호의 분주 신호이다.

상술한 바와 같이, 종래 기술에 따르면, 송신 주파수 합성기와 수신 주파수 합성기가 별도로 구현되고, 또한 AFC 회로 역시 Rx VCO(30)와 Tx VCO(35)에 대해 각각 별도로 구현된다.

최근에는, 제품의 소형화 및 슬림화 요구에 따라 기존에는 따로 구현되던 수신기(Receiver)와 송신기(Transmitter)를 원칩화(One Chip) 하면서 수신 VCO(Rx VCO)와 송신 VCO(Tx VCO)를 하나의 칩에 내장하는 추세이다. 따라서 Rx AFC, Tx AFC 또한 하나의 칩에 내장할 필요가 있다. 따라서, 칩의 크기를 줄이기 위해서, 그리고, 회로를 보다 간단하게 구현하기 위하여 Rx AFC, Tx AFC를 하나로 통합하는 방안이 필요하다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 두 개 이상의 VCO(예컨대, 송신 VCO 및 수신 VCO)를 통합적으로 제어함으로써, 칩 사이즈를 줄이고 제품을 소형화 및 슬림화 할 수 있는 통합 자동주파수 제어회로 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기 통합 자동주파수 제어회로를 구비하여 원칩(one chip)으로 구현됨으로써, 회로 사이즈를 줄일 수 있는 원 칩 송수신 회로를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 바람직한 일 면에 따른 통합 주파수 합성기는, 기준 주파수 발진 신호를 발생하는 온도 보상 수정 발진기; 수신 제어 코드에 따라 다수의 게인 커브들 중 하나를 선택하며, 수신 제어 전압에 따라 수신 주파수 발진 신호를 발생하는 수신 오실레이터; 송신 제어 코드에 따라 다수의 게인 커브들 중 하나를 선택하며, 송신 제어 전압에 따라 송신 주파수 발진 신호를 발생하는 송신 오실레이터; 수신 모드에서는 상기 수신 제어 코드를 발생하며, 송신 모드에서는 상기 송신 제어 코드를 발생하는 통합 자동 주파수 제어기(AFC); 상기 기준 주파수 발진 신호 및 상기 수신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 수신 제어 전압을 발생하는 수신 PLL; 및 상기 기준 주파수 발진 신호 및 상기 송신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 송신 제어 전압을 발생하는 송신 PLL를 구비한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 바람직한 일 면에 따른 통합 자동 주파수 제어 회로는, 수신 모드에서는 기준 주파수 발진 신호 및 수신 오실레이터에서 발생되는 수신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 송신 모드에서는 상기 기준 주파수 발진 신호 및 송신 오실레이터에서 발생되는 송신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하는 주파수 비교기; 및 상기 주파수 비교 결과에 기초하여, 송신 제어 코드 및 수신 제어 코드 중 하나를 결정하는 데이터 코드 블록을 구비한다. 상기 송신 오실레이터의 게인 커브는 상기 송신 제어 코드에 의해 결정되고, 상기 수신 오실레이터의 게인 커브는 상기 수신 제어 코드에 의해 결정된다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 바람직한 일 면에 따른 자동 주파수 조절 방법은, 수신 모드 및 송신 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계; 상기 선택된 모드의 오실레이터의 발진 신호를 분주하는 N 분주기 및 소정의 기준 주파수 발진 신호를 분주하는 R 분주기를 동작시키는 단계; 상기 N 분주기의 출력 신호 및 상기 R 분주기의 출력 신호를 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 기초하여, 제어 코드를 결정하는 단계; 및 상기 제어 코드에 따라, 상기 선택된 모드의 오실레이터의 게인 커브를 결정하는 단계를 구비한다. 상기 제어 코드, 상기 수신 제어 코드 및 상기 송신 제어 코드는 각각 디지털 코드이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 통신 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역 무선 통신 장치(100)는 안테나(1), 듀플렉서(2), 전력증폭기(Power Amplifier Module; 3), 쏘우(SAW) 필터(4), 송수신 회로 칩(one-chip transceiver, 90) 및 디지털 신호 처리기(65)를 구비한다.

송수신 회로 칩(90)은 수신 잡음제거증폭기(Rx Low Noise Amplifier; 91), 수신믹서(93), 수신 저역통과 필터(94), 송신믹서(95), 제 1송신필터(96), 송신 잡음제거증폭기(97)를 구비한다. 수신 대역통과필터(92)는 도 2에 도시된 바와 같이, 송수신 회로 칩(90)의 외부에 구현될 수도 있고, 송수신 회로 칩(90) 내에 구현될 수도 있다.

안테나(1)는 송수신 겸용 안테나로서, RF 수신 신호를 수신하고 또한 RF 송신 신호를 전송한다. 듀플렉서(2)는 상기 안테나(1)에 접속되어 송신단과 수신단을 분기한다. 듀플렉서(2)는 송신 신호와 수신 신호를 하나의 안테나(1)를 사용하여 송수신할 때 사용된다.

안테나(1) 및 듀플렉서(2)를 통해 수신된 주파수는 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력레벨 및 잡음을 갖고 있으므로, 수신 저잡음증폭기(LNA; 91)는 수신 신호의 전력레벨을 증폭 및 잡음을 최소화하는 기능을 수행한다. 수신 대역통과필터(92)는 상기 수신 저잡음 증폭기(91)로부터 증폭된 신호 중에서 원치 않는 주파수 성분을 제거하는 밴드패스필터(BPF)이다.

수신믹서(93)는 상기 대역통과 필터링된 수신주파수를 주파수 합성기(80)에서 출력되는 수신 주파수 발진 신호와 믹싱(mixing)함으로써, 저대역주파수로 하향 변환(down-converting)하여 출력한다. 수신 주파수 발진 신호는 주파수 합성기(80)에서 발생되는데, 주파수 합성기(80)의 구성 및 동작은 후술된다. 수신 저역통과 필터(LPF, 94)는 수신 믹서(93)의 출력 신호를 저대역통과 필터링하여 디지털 신호처리기(65)로 출력한다.

디지털 신호 처리기(65)는 수신 저역통과 필터(LPF, 94)의 출력 신호를 수신하여 복조, 디인터리브, 디코딩 등의 디지털 신호 처리 과정을 거쳐 원 데이터를 복원한다.

상기 디지털 신호 처리기(65)는 또한 송신 신호를 출력하며, 상기 AFC 통합 주파수 합성기(80)를 제어하기도 한다.

송신믹서(95)는 디지털 신호 처리기(65)로부터 송신 신호를 수신한다. 송신 믹서(95)는 상기 저주파수의 송신 신호를 AFC 통합주파수 합성기(80)에서 출력되는 송신 주파수 발진 신호와 믹싱함으로써, 고주파수로 상향 변환(up-converting)하여 출력한다.

제 1송신필터(96)는 하이패스 필터이며, 고주파만 통과 시키는 필터이다. 송신 잡음 제거 증폭기(97)는 상기 송신 고주파 신호의 저대역 잡음을 최소화하여 출력한다.

전력증폭기(PAM; 3) 및 쏘우 필터(SAW; 4)는 송신하고자 하는 주파수 성분만 통과 및 증폭하여 송신하는 역할을 한다. 전력 증폭기(3)의 출력 신호는 듀플렉서(2)를 거쳐 안테나(1)를 통하여 송신된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성기(80)를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 주파수 합성기(80)는 송신 주파수 합성기와 수신 주파수 합성기가 통합된 주파수 합성기로서, TCXO(110), Rx PLL(120), Tx PLL(125), Rx VCO(130), Tx VCO(135) 및 AFC(50)을 구비한다. 상기 Rx PLL(120)은 수신 R분주기(21), 수신 N분주기(22) 및 수신위상주파수비교기(23)를 구비한다. 상기 Tx PLL(125)은 송신 R분주기(24), 송신 N분주기(26) 및 송신위상주파수비교기(27)를 구비한다.

상기 TCXO(110)는 외부 온도에 영향을 거의 받지 않으면서도 원하는 기준주파수를 매우 안정적으로 유지할 수 있는 발진기로서, 기준 주파수 발진신호를 발생한다.

Rx VCO(130)는 AFC(50)에서 출력되는 수신제어코드(Rx code)에 따라 다수의 게인 커브들(Gain curve) 중 하나를 선택하며, Rx PLL(120)에서 출력되는 수신제어전압(RVt)에 따라 그 주파수가 가변되는 수신 주파수 발진 신호(Rf)를 발생한다.

Tx VCO(135)는 AFC(50)에서 출력되는 송신제어코드(Tx code)에 따라 다수의 게인 커브들 중 하나를 선택하며, Tx PLL(125)에서 출력되는 송신제어전압(TVt)에 따라 그 주파수가 가변되는 송신주파수 발진신호(Tf)를 발생한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신제어코드(code)에 따른 Rx VCO(130) 및 Tx VCO(135)의 게인 커브(Gain curve)를 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, Rx VCO(130) 및 Tx VCO(135)는 코드(code)에 따라 서로 다른 게인 커브를 가진다. 즉, 코드(code)에 상응하는 각각의 게인 커브를 구비한다. 이는 광대역 동작 주파수 범위를 가지기 위함이다.

게인 커브(Gain Curve)는 송신 제어 전압(TVf) 혹은 수신 제어 전압(RVf)에 따른 발진 신호의 주파수를 나타내는 것으로, 발진 신호의 주파수는 송신 제어 전압(TVf) 혹은 수신 제어 전압(RVf)에 비례한다.

후술되는 AFC(50)는 상기 수신제어코드(Rx code) 및 송신 제어코드(Tx code)를 발생하여, 상기 코드에 상응하는 게인 커브가 선택되도록 한다.

다시 도 3을 참조하면, Rx PLL(120)의 수신R분주기(21)는 기준주파수 발진신호를 수신하며, R분주하여 수신R분주신호(FR)를 출력한다. 수신N분주기(22)는 수신주파수 발진신호(Rf)를 수신하며, 상기 수신 주파수 발진신호(Rf)를 N분주하여 수신 N분주신호(FV)를 출력한다. 여기서, N 및 R은 1 이상의 정수인 것이 바람직하 나, 반드시 정수일 필요는 없다.

수신위상 주파수 비교기(23)는 수신R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)를 수신하여 양 신호의 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 수신 제어전압(RVt)을 가변한다. 즉, 수신R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)가 동기되도록 수신 제어전압(RVt)을 가변한다.

Tx PLL(125)의 송신 R분주기(24)는 기준주파수 발진신호를 수신하며, R분주하여 송신 R분주신호(FRR)를 출력한다. 송신N분주기(26)는 송신주파수 발진신호(Tf)를 수신하며, 상기 송신 주파수 발진신호를 N분주하여 송신N분주신호(FVV)를 출력한다. 송신위상 주파수 비교기(27)는 송신R분주신호(FRR)및 송신N분주신호(FVV)를 수신하여 양 신호의 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 송신 제어전압(TVt)을 가변한다. 즉, 수신R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)가 동기되도록 송신 제어전압(TVt)을 가변한다.

AFC(50)는 수신제어코드(Rx code) 및 송신제어코드(Tx code)를 발생하여, 상기 송수신제어코드에 따른 게인 커브(curve)가 선택되도록 한다. 구체적으로는, AFC(50)는 송신 모드에서는 송신제어코드(Tx code)를 발생하며, 수신 모드에서는 수신제어코드(Rx code)를 발생하는 송수신 겸용의 통합 자동 주파수 제어 회로이다.

AFC(50)는 수신스타트 신호(Rx AFC_start) 또는 송신 스타트 신호(Tx AFC_start)를 수신한다. 송신 스타트신호(Tx AFC_start)는 Tx PLL(125)에서, 수신스타트 신호(Rx AFC_start)는 Rx PLL(120)에서 발생되는 것이 바람직하다.

예를 들면, RF 수신 신호를 새로이 수신하거나 채널이 변경되어 수신주파수 발진신호(Rf)의 주파수를 변경할 필요가 있을 때, Rx PLL(120)이 수신스타트 신호(Rx AFC_start)를 발생한다. RF 송신 신호를 새로이 송신하거나 채널이 변경되어 송신주파수 발진신호(Tf)의 주파수를 변경할 필요가 있을 때는, Tx PLL(125)은 송신스타트 신호(Tx AFC_start)를 발생한다.

AFC(50)는 수신스타트신호(Rx AFC_start)를 수신한 경우에는 수신 모드에 진입(즉, 수신 모드를 활성화)하여 수신 R분주신호(FR) 및 수신 N분주신호(FV)를 비교하여, 그 비교 결과에 기초하여 수신 제어 코드(Rx code)를 발생하며, 송신 스타트신호(Tx_AFC_start)를 수신한 경우에는 송신 모드에 진입(즉, 송신 모드를 활성화)하여 송신 R분주신호(FRR) 및 송신 N분주신호(FVV)를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 송신 제어 코드(Tx code)를 발생한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AFC(50)의 상세한 구성도를 나타낸다.

도 4를 참조하면, AFC(50)는 시작 컨트롤러(St_cntr; 51), 주파수 비교기(FD; 55), 데이터 코드 블록(Data; 58), 수신코드 래치회로(Rx Code Lat; 60) 및 송신코드 래치회로(Tx Code Lat; 61)를 구비한다.

시작 컨트롤러(51)는 상기 수신 스타트 신호(Rx AFC_start) 및 상기 송신스타트 신호(Tx AFC_start) 중 어느 하나의 신호에 응답하며, 소정 시간 대기 후 상기 주파수 비교기(55)를 인에이블 한다. 수신코드 래치회로(60)는 수신 스타트 신호(Rx AFC_start)에 응답하여 인에이블되고, 송신코드 래치회로(61)는 송신스타트 신호(Tx AFC_start)에 응답하여 인에이블된다.

상기 주파수 비교기(55)는 수신 모드에서는, 수신 R분주신호(FR) 및 수신 N분주신호(FV)를 비교한다. 송신 모드인 경우에는, 상기 주파수 비교기(55)는 송신 R분주신호(FRR) 및 송신 N분주신호(FVV)를 수신하여 비교한다. 상기 주파수 비교기(55)의 송신 모드의 동작과 수신 모드의 동작은 동일하므로, 설명의 편의를 위하여 수신 모드의 동작을 대표적으로 기술한다.

상기 주파수 비교기(55)는 상기 수신 R분주 신호(FR) 및 N분주신호(FV)의 주파수 차이(혹은 주기 차이)가 소정의 범위 내에 속하면, 그 때의 수신제어코드(Rx code)를 수신코드 래치회로(60)로 출력하고, 그 수신제어코드(Rx code)를 유지한다. 수신 R분주 신호(FR) 및 N분주신호(FV)의 주파수 차이(혹은 주기 차이)가 소정의 범위를 벗어나면, 데이터 코드 블록(58)에서 수신제어코드(Rx code)가 가변된다.

데이터 코드 블록(58)은 상기 수신 제어코드(Rx code)를 변화시켜 상기 R분주신호(FR) 및 N분주신호(FV)의 주기 차이가 소정 범위에 드는 수신 제어 코드(Rx code)를 찾는다. 수신 제어코드(Rx code)를 변화시키는 과정에서, 상기 R분주신호(FR) 및 N분주신호(FV)의 주기 차이가 소정 범위 내에 속하면, 데이터 코드 블록(58)은 그 때의 수신 제어코드(Rx code)를 수신코드 래치회로(60)로 출력한다.

수신코드 래치회로(60)는 수신 제어코드(Rx code)를 래치하며, 또한 래치된 코드 값(OUT code<n:0>)과 AFC의 동작 여부를 나타내는 신호(AFC_End)를 Rx VCO(130)로 출력한다.

송신코드 래치회로(61)는 주파수 비교기(55) 또는 데이터 코드 블록(58)에서 출력되는 송신 제어코드(Tx code)를 래치하며, 또한 래치된 코드 값(OUT code<n:0>)과 AFC의 동작 여부를 나타내는 신호(AFC_End)를 Tx VCO(135)로 출력한다.

예를 들어, AFC(50)가 동작 중인 경우, 즉, 송신 모드 또는 수신 모드가 활성화된 경우에는 해당 AFC_End 신호는 로우레벨이다.

설명의 편의를 위해 도 4를 함께 참조하여, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동주파수 조절방법을 설명하면, 다음과 같다.

수신스타트 신호(Rx AFC_start) 또는 송신 스타트 신호(Tx AFC_start)가 발생하면, 수신 AFC 동작이 종료되었는지, 즉 수신 모드가 비활성화되었는지(Rx_AFC_END= High)와 송신 AFC 동작이 종료되었는지, 즉 송신 모드가 비활성화되었는지(Tx_AFC_END= High)를 확인한다(S10). 이 단계(S10)는, 수신 모드 및 송신 모드 중 어느 하나의 모드가 활성화 상태인지를 확인하는 것이다.

송신 모드 및 수신 모드 중 어느 한 모드가 동작중(활성화 상태)일 때는 해당 모드 종료 신호(Rx_AFC_END 혹은 Tx_AFC_END)가 로우 상태이며, 이 경우, 수신스타트 신호(Rx AFC_start) 또는 송신 스타트 신호(Tx AFC_start)가 입력되어도 대기상태를 유지한다. 송신 모드 종료 신호와 수신 모드 종료 신호가 둘 다 하이레벨(Rx_AFC_End=High and Tx_AFC_End=High)인 경우, 수신스타트 신호(Rx AFC_start) 또는 송신 스타트 신호(Tx AFC_start)에 따라 해당 모드가 시작된다.

수신스타트 신호(Rx AFC_start)가 수신된 경우에는, 수신 모드에 대하여 초 기 세팅을 한다(S40). 수신모드를 초기 세팅하는 방법은 수신 모드 종료 신호는 로우신호(Rx_AFC_END=Low)를 출력하고, 송신 모드 종료 신호는 하이신호(Tx_AFC_END=High)를 출력하고, 수신저장래치 회로를 활성화(Rx_Data_latch Active)하고, Rx PLL의 분주기를 선택(Rx_counter select)한다(S40).

송신스타트 신호(Tx AFC_start)가 수신된 경우에는, 상기 수신 모드의 초기 세팅과 유사하게 송신 모드에 대하여 초기 세팅을 한다(S30).

본 실시예에서는, 수신 모드가 선택된 것으로 가정하여 기술한다.

상기 선택된 모드(수신 모드)의 초기 세팅이 끝난후, AFC(50)의 주파수 비교기(55) 및 데이터 코드 블록(58)을 리셋(Reset)한다(S50). 그리고, Rx VCO의 초기 동작을 위하여 소정의 지연시간을 가진다(S60). 수신코드 변경횟수(n) 및 L분주 변경횟수(L)가 소정 값(여기서는, 3)으로 초기화된다(S80). 수신코드 변경횟수(n) 및 L분주 변경횟수(L)는 사용자의 지정에 따라 변경될 수 있다.

이와 같이, 여러 가지 초기화 및 리셋 과정이 종료되면, 수신 R분주기(21) 및 수신N분주기(22)를 동작시킨다(S80). 그러면, 수신 R분주기(21) 및 수신N분주기(22)는 분주를 시작하여 수신 R분주 신호(FR) 및 수신 N분주신호(FV)를 출력한다(S80). 상기 주파수비교기(55)는 수신R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)는 비교한다(S90). 상기 수신 R분주신호 및 수신 N분주신호의 주기 차이가 최소 레졸루션(해상도=resolution)이상 발생하는지를 비교한다(S100). 상기 최소 레졸루션은 사용자가 임의로 지정할 수 있다.

상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신 N분주신호(FV)의 주기 차이가 최소 레졸루 션 이상 발생하면 상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)를 데이터코드블럭(58)으로 출력한다. 하지만, 상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)의 주기 차이가 최소 레졸루션 이상 발생하지 않으면, L 값을 변경하여 상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)의 주기 차이를 더욱 정밀하게 비교한다(S90, S100, S105, S110). L 값을 변경하여 상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)의 주기 차이를 더욱 정밀하게 비교한다는 것은, 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)의 분주율을 높여, 양 신호의 주기 차이를 보다 미세하게 비교한다는 것이다. 이를 위하여, 주파수 비교기(55) 내에 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)를 분주할 수 있는 분주기가 구비되는 것이 바람직하다.

L 값이 0이면(S110), AFC 동작은 종료되고, 이에 따라 수신 모드 종료 신호가 하이신호로 천이된다(Rx_AFC_END=High)(S115).

S100단계에서, 상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신 N분주신호(FV)의 주기 차이가 최소 레졸루션 이상 발생하면, 상기 수신 R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)를 데이터코드블럭(58)으로 출력된다. 데이터 코드 블록(58)은 수신R분주신호(FR) 및 수신 N분주신호(FV) 중 어느 분주신호가 더 빠른지를 비교한다(S120). 상기수신R 분주 신호(FR)가 빠른 경우 수신제어코드(Rx code)의 변경하고자 하는 코드 비트비트(OUT(N), OUT(N+1))를 01로 바꾼다(S135).

예를 들어, 변경전의 수신제어코드(Rx code)가 10000 이라고 한다면, 수신제어코드(Rx code) 변경횟수 1회를 수행하면, 변경후의 수신제어코드(Rx code)는 01000이 되어 출력된다. 상기 수신N분주신호(FV)가 빠른 경우 수신제어코드(Rx code)의 변경하고자 하는 코드비트(OUT(N), OUT(N+1))를 11로 바꾼다(S130). 예를들어, 변경전의 수신제어코드(Rx code)가 10000이라고 한다면, 수신제어코드(Rx code)의 변경횟수를 1회 수행하면, 변경후의 수신제어코드(Rx code)는 11000이되어 출력된다.

수신제어코드(Rx code)의 변경 후 수신코드 변환 횟수(n 값)을 1 줄인다(S140).

그 다음, Rx VCO의 초기화 동작을 위하여 소정의 지연시간을 가진다(S150). 상기 수신코드 변환 횟수(n)가 0인지를 판단하여(S160), 수신코드 변환 횟수(n)가 0이 아니면, S80단계로 복귀하여, 그 다음 단계들을 순차적으로 반복된다.

이러한 반복은 수신코드 변환 횟수(n)가 0이 될 때까지 이루어질 수 있다.

수신코드 변환 횟수(n)가 0이 되면, 수신R분주신호 및 수신N분주신호의 주기차이가 소정의 재시작 레졸루션(restart resolution) 범위 이상 발생했는지를 비교한다(S170). 상기 수신 R분주신호 및 수신 N분주신호의 주기차이가 소정의 재시작 레졸루션(restart resolution) 내에 속하면, 그 때의 수신제어코드(Rx code)는 유지되고, AFC 동작은 종료되며, 이에 따라 수신 모드 종료 신호가 하이신호로 천이된다(Rx_AFC_END=High)(S175).

반면, 상기 수신R분주신호(FR) 및 수신N분주신호(FV)가 소정의 재시작 레졸루션(restart resolution) 범위내에 속하지 않으면 상기 주파수 비교기(55) 및 데이터 코드 블록(58)을 리셋(Reset)하는 단계(S50)로 돌아가서, 그 이후 단계들이 다시 수행된다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AFC(50)의 동작을 나타내는 신호 타이밍도를 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, AFC_start 신호가 하이레벨로 활성화되었다가 로우레벨로 되면, 이에 응답하여, 해당 모드의 동작 여부(활성화 여부)를 나타내는 AFC_END 신호가 로우레벨이 된다. AFC_END 신호가 로우레벨이라는 것은 해당 모드가 동작중임을 의미한다. 해당 모드에서 제어 코드(data code)가 결정되면, 제어 코드 완료 신호(data code end)신호가 활성화되고, 이에 응답하여, AFC_END 신호가 하이레벨이 된다.

AFC_END 신호가 하이레벨이 되기 전에 다른 모드의 AFC_start 신호(Other mode AFC_start)가 발생되면, 다른 모드의 AFC_start 신호(Other mode AFC_start)는 동작 중인 AFC_END 신호가 하이레벨이 될 때까지, 즉 동작 중인 모드가 비활성화될 때까지 대기한다. AFC_END 신호가 하이레벨이 되면, 즉, 동작 중인 모드가 종료되면, AFC_start 신호에 해당하는 모드가 활성화된다.

도 7에 도시된 동작 타이밍을 회로로 구현한 예가 도 8에 도시된다.

도 8에 도시된 회로(70)는 도 7에서 상술한 AFC(50)의 동작 타이밍을 구현한 로직 회로로서, 대기 회로(710)와 AFC 종료 신호 발생회로(720)를 구비한다.

대기 회로(710)는 인버터(71), 제 1 논리회로(NOR, 72), 제 1 및 제2 플립플롭(73,74), 제 1지연소자(75)를 구비한다. AFC 종료 신호 발생회로(720)는 제2논리회로(76), 제 3 및 제 4플립플롭(78,79), 제 2 및 제 3지연소자(77,81)를 구비한다.

대기 회로(710)는 다른 모드(여기서는, 송신 모드인 것으로 가정)가 동작 중일 때, 즉, Other mode AFC_END가 로우레벨일 때, AFC_start 신호가 하이 레벨이 되면, 현재 동작중인 mode 의 AFC 동작이 끝날 때까지 대기하다가 동작중인 모드의 AFC_END 값이 하이(High)가 되면 AFC_start2를 발생한다.

좀 더 구체적으로 설명하기 위해, Other mode AFC_END가 로우레벨일 때 AFC_start 신호가 하이레벨이 되는 경우를 가정한다. 이 경우, 제 1 논리회로(NOR, 72)의 출력 신호, 즉 제1 플립플롭(73)의 클럭 단자로 입력되는 신호가 하이레벨이 된다. 제 1 및 제 2 플립플롭(73,74)의 리셋 상태는 출력 신호(Q)가 로우레벨(0)이고 반전 출력 신호(QB)가 하이레벨(1)인 상태이다. 이러한 리셋 상태에서, 제1 플립플롭(73)의 클럭 단자로 입력되는 신호가 하이레벨이 되면, 제1 플립플롭(73)의 출력 신호(Q)가 하이레벨이 된다. 제2 플립플롭(74)은 제어코드 완료 신호(data code end)가 하이레벨이 되면, 하이레벨의 출력 신호(Q)를 발생한다. 제어코드 완료 신호(data code end)는 동작중인 mode 의 AFC 동작이 끝났음을 나타내는 신호이다. 따라서, 동작중인 mode 의 AFC 동작이 종료되어야 AFC_start2 신호가 하이레벨이 된다. 제 1지연소자(75)는 AFC_start2 신호를 소정 시간 지연하여 발생함으로써, AFC_start2 신호가 하이레벨이 된 후 소정 시간 후에 제1 및 제2 플립플롭(73, 74)이 리셋되도록 한다.AFC 종료 신호 발생회로(720)는 AFC_start 신호에 응답하여 AFC_END 신호를 발생한다. 구체적으로는, AFC 종료 신호 발생회로(720)는 AFC(50)가 대기 상태, 즉 송신 모드나 수신모드에 있지 않을 때는 AFC_start 신호에 응답하여, 즉시, AFC_END 신호를 로우레벨로 한다. AFC_END 신호가 로우레벨이라는 것 은 해당 모드가 동작중임을 의미한다. 예를 들어, Rx_AFC_END 신호가 로우레벨이면, 수신 모드가 동작중임을 의미하고, Tx_AFC_END 신호가 로우레벨이면, 송신 모드가 동작중임을 의미한다. 반면, AFC 종료 신호 발생회로(720)는 AFC(50)가 송신 모드나 수신모드에 있을 때는 AFC_start 2 신호에 응답하여, AFC_END 신호를 로우레벨로 한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 제 3 및 제 4 플립플롭(78,79)의 리셋 상태는 출력 신호(Q)가 로우레벨(0)이고 반전 출력 신호(QB)가 하이레벨(1)인 상태이다. 제 3 및 제 4 플립플롭(78,79)은 또한 다른 모드가 동작 중일 때에는 리셋 상태에 있게 된다. 이러한 리셋 상태에서는, 제3 플립플롭(78)의 반전 출력 신호(QB), 즉 AFC_END 신호는 하이레벨(1)이다.

다른 모드가 동작 중이지 않은 상태에서, AFC start 신호가 도 7에 도시된 바와 같이 하이레벨로 인에이블되었다가 로우레벨이 되면, 제3 플립플롭(78)의 클럭 단자로 입력되는 신호가 로우레벨에서 하이레벨로 천이되어, 제3 플립플롭(78)의 출력 신호(Q)는 하이레벨로, 반전 출력 신호(QB)는 로우레벨로 반전된다. 따라서, AFC_END 신호가 로우레벨이 된다. 해당 동작 모드가 종료되어 제어코드 완료 신호(data code end)가 하이레벨이 되면, 제4 플립플롭(79)의 출력 신호(Q)는 하이레벨로, 반전 출력 신호(QB)는 로우레벨로 반전된다. 제 3지연소자(81)는 제4 플립플롭(79)의 출력 신호(Q)를 소정 시간 지연하여 발생함으로써, 제4 플립플롭(79)의 출력 신호(Q)가 하이레벨이 된 후 소정 시간 후에 제3 및 제4 플립플롭(78, 79)이 리셋되도록 한다.

반면, 다른 모드가 동작 중인 경우에는, AFC start 신호가 발생하여도 제3 및 제4 플립플롭(78, 79)은 리셋 상태에 있는다. 그러다, 다른 모드가 동작 완료되면, AFC start 2 신호에 응답하여, 제3 플립플롭(78)의 출력 신호(Q)는 하이레벨로, 반전 출력 신호(QB)는 로우레벨로 반전된다. 따라서, AFC_END 신호가 로우레벨이 된다.

본 발명은 도면에 도시 된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 송신모드의 AFC와 수신모드의 AFC를 통합하여 구현함으로써 칩사이즈를 줄이며, 두개 이상의 VCO를 컨트롤 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

통합 주파수 합성기에 있어서,

기준 주파수 발진 신호를 발생하는 온도 보상 수정 발진기;

수신 제어 코드에 따라 다수의 게인 커브들 중 하나를 선택하며, 수신 제어 전압에 따라 수신 주파수 발진 신호를 발생하는 수신 오실레이터;

송신 제어 코드에 따라 다수의 게인 커브들 중 하나를 선택하며, 송신 제어 전압에 따라 송신 주파수 발진 신호를 발생하는 송신 오실레이터;

수신 모드에서는 상기 수신 제어 코드를 발생하며, 송신 모드에서는 상기 송신 제어 코드를 발생하는 통합 자동 주파수 제어기(AFC);

상기 기준 주파수 발진 신호 및 상기 수신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 수신 제어 전압을 발생하는 수신 PLL(Phase-Locked Loop); 및

상기 기준 주파수 발진 신호 및 상기 송신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 송신 제어 전압을 발생하는 송신 PLL을 구비하며,

상기 통합 자동 주파수 제어기는

상기 수신 모드에서는 상기 기준 주파수 발진 신호 및 상기 수신 주파수 발진 신호를 수신하여 주파수를 비교하고, 상기 송신 모드에서는 상기 기준 주파수 발진 신호 및 상기 송신 주파수 발진 신호를 수신하여 주파수를 비교하는 주파수 비교기; 및

상기 주파수 비교 결과에 기초하여, 상기 송신 제어 코드 및 상기 수신 제어 코드 중 하나를 결정하는 데이터 코드 블록을 구비하며,

상기 송신 제어 코드 및 상기 수신 제어 코드 각각은 디지털 코드인 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 수신 PLL은 상기 기준 주파수 발진 신호를 R 분주하여 수신R분주 신호를 발생하는 수신 R 분주기; 및

상기 수신 주파수 발진 신호를 N 분주하여 수신N 분주신호를 발생하는 수신 N 분주기를 구비하며,

상기 송신 PLL은 상기 기준 주파수 발진 신호를 R 분주하여 송신R분주 신호를 발생하는 송신 R 분주기; 및

상기 송신 주파수 발진 신호를 N 분주하여 송신N 분주신호를 발생하는 송신 N 분주기를 구비하며,

상기 수신 PLL은 상기 수신 모드에서 수신 스타트 신호를 발생하며,

상기 송신 PLL은 상기 송신 모드에서 송신 스타트 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
제 3 항에 있어서, 상기 통합 자동 주파수 제어기는

상기 수신 스타트 신호에 응답하여, 상기 수신R분주 신호 및 상기 수신N 분주신호를 수신하여 주파수를 비교하고, 상기 송신 스타트 신호에 응답하여, 상기 송신R분주신호 및 상기 송신N 분주 신호를 수신하여 주파수를 비교하는 주파수 비교기; 및

상기 주파수 비교 결과에 기초하여, 상기 송신 제어 코드 및 상기 수신 제어 코드 중 하나를 결정하는 데이터 코드 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
제 4 항에 있어서, 상기 통합 자동 주파수 제어기는

상기 수신 스타트 신호에 응답하여, 상기 수신 제어 코드를 래치하며, AFC 종료 신호를 발생하는 수신 코드 래치 회로; 및

상기 송신 스타트 신호에 응답하여, 상기 송신 제어 코드를 래치하며, 상기 AFC 종료 신호를 발생하는 수신 코드 래치 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
제 4 항에 있어서, 상기 통합 자동 주파수 제어기는

상기 수신 스타트 신호 및 상기 송신 스타트 신호 중 어느 하나의 신호에 응답하여, 소정 시간 대기한 후 상기 주파수 비교기를 인에이블 하는 시작 컨트롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
제 4 항에 있어서, 상기 데이터 코드 블록은,

상기 R분주 신호의 주기와 상기 N분주신호의 주기의 차이가 소정의 최소 해상도보다 크면, 상기 송신 제어 코드 또는 상기 수신 제어 코드를 변화시키는 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
제 4 항에 있어서, 상기 통합 자동 주파수 제어기는

상기 수신 스타트 신호 및 상기 송신 스타트 신호 중의 어느 하나를 수신하면, 다른 모드가 동작 중인지를 판단하여 상기 다른 모드가 동작 중인 경우에는 상기 다른 모드가 동작 종료될 때까지 대기하는 것을 특징으로 하는 통합 주파수 합성기.
통합 자동 주파수 제어 회로에 있어서,

수신 모드에서는 기준 주파수 발진 신호 및 수신 오실레이터에서 발생되는 수신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하고, 송신 모드에서는 상기 기준 주파수 발진 신호 및 송신 오실레이터에서 발생되는 송신 주파수 발진 신호의 주파수를 비교하는 주파수 비교기; 및

상기 주파수 비교 결과에 기초하여, 송신 제어 코드 및 수신 제어 코드 중 하나를 결정하는 데이터 코드 블록을 구비하며,

상기 송신 제어 코드 및 송신 제어 코드는 각각 디지털 코드이고,

상기 송신 오실레이터의 게인 커브는 상기 송신 제어 코드에 의해 결정되며,

상기 수신 오실레이터의 게인 커브는 상기 수신 제어 코드에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 통합 자동 주파수 제어 회로.
제 9 항에 있어서, 상기 통합 자동 주파수 제어기는

상기 수신 오실레이터에서 출력되는 수신 스타트 신호에 응답하여, 상기 기준 주파수 발진 신호의 제1 분주 신호와 상기 수신 주파수 발진 신호의 분주 신호를 수신하여 주파수를 비교하고,

상기 송신 오실레이터에서 출력되는 송신 스타트 신호에 응답하여, 상기 기준 주파수 발진 신호의 제2 분주 신호와 상기 송신 주파수 발진 신호의 분주 신호를 수신하여 주파수를 비교하는 것을 특징으로 하는 통합 자동 주파수 제어 회로.
제 10 항에 있어서, 상기 데이터 코드 블록은,

상기 기준 주파수 발진 신호의 제1 분주 신호와 상기 수신 주파수 발진 신호의 분주 신호의 주기 차이가 소정의 최소 해상도보다 크면, 상기 수신 제어 코드를 변화시키고,

상기 기준 주파수 발진 신호의 제2 분주 신호와 상기 송신 주파수 발진 신호의 분주 신호의 주기 차이가 상기 소정의 최소 해상도보다 크면, 상기 송신 제어 코드를 변화시키는 것을 특징으로 하는 통합 자동 주파수 제어 회로.
자동 주파수 조절 방법에 있어서,

수신 모드 및 송신 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하는 단계;

상기 선택된 모드의 오실레이터의 발진 신호를 분주하는 N 분주기 및 소정의 기준 주파수 발진 신호를 분주하는 R 분주기를 동작시키는 단계;

상기 N 분주기의 출력 신호 및 상기 R 분주기의 출력 신호를 비교하는 단계;

상기 비교 결과에 기초하여, 제어 코드를 결정하는 단계; 및

상기 제어 코드에 따라, 상기 선택된 모드의 오실레이터의 게인 커브를 결정하는 단계를 구비하며,

상기 제어 코드는 디지털 코드인 것을 특징으로 하는 통합 자동 주파수 조절 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 게인 커브를 결정하는 단계는

상기 N 분주기의 출력 신호 및 상기 R 분주기의 출력 신호의 주기 차이가 소정의 최소 해상도보다 작은 경우에는, 상기 제어 코드를 유지하는 단계; 및

상기 N 분주기의 출력 신호 및 상기 R 분주기의 출력 신호의 주기 차이가 상기 소정의 최소 해상도보다 큰 경우에는, 상기 제어 코드를 변경하는 단계를 구비하며,

상기 게인 커브는 상기 제어 코드에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 통합 자동 주파수 조절 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 어느 하나의 모드를 선택하는 단계는

송신 스타트 신호 및 수신 스타트 신호 중의 어느 하나의 신호를 수신하는 단계;

상기 수신 모드 및 송신 모드 중 적어도 어느 하나의 모드가 활성화 상태인 지를 판단하는 단계;

상기 수신 모드 및 송신 모드 중 적어도 어느 하나의 모드가 활성화 상태이면, 상기 수신 모드 및 송신 모드가 모두 비활성화될 때까지 대기하는 단계; 및

상기 수신 모드 및 송신 모드가 모두 비활성화 상태이면, 상기 수신된 신호가 상기 송신 스타트 신호인 경우 상기 송신 모드를 활성화하고, 상기 수신된 신호가 상기 수신 스타트 신호인 경우 상기 수신 모드를 활성화하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 주파수 조절 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 자동 주파수 조절 방법은

상기 선택된 모드의 오실레이터의 게인 커브를 결정하면, 상기 선택된 모드를 비활성화하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 주파수 조절 방법.