KR101007392B1

KR101007392B1 - 광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치

Info

Publication number: KR101007392B1
Application number: KR1020090096326A
Authority: KR
Inventors: 김재환
Original assignee: 삼성탈레스 주식회사
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-01-13

Abstract

본 발명은 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 있어서, 기저 대역의 중간 주파수와 어느 하나의 중간 주파수 국부 발진기에서 출력된 중간 주파수를 혼합하는 중간 주파수 혼합기와, 상기 중간 주파수 혼합기로부터 출력된 중간 주파수를 필터링하는 적어도 두 개 이상의 필터기로 구성되는 중간 주파수 필터부와, 상기 필터링된 중간 주파수와 무선 주파수 도약 국부 발진기에서 출력된 주파수를 혼합하는 무선 주파수 혼합기와, 상기 무선 주파수 혼합기로부터 출력된 무선 주파수를 필터링하는 적어도 두 개 이상의 필터기로 구성되는 무선 주파수 필터부를 포함한다.

송신기, 주파수 도약, 중간 주파수

Description

광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치{APPARATUS FOR HOPPING FAST FREQUENCY OF TRANSMITER BASED ON WIDEBAND WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주파수 도약 기능을 갖는 대부분의 무선 송수신기에서는 중간 주파수(Intermediate Frequency) 신호와 최종적으로 혼합되는 무선 주파수 국부 발진기의 주파수 신호를 담당한다. 상기 무선 주파수 국부 발진기는 주파수 도약을 담당하게 되며, 이를 위해서는 무선 주파수 대역과 동일하게 무선 주파수 국부 발진기에서 도약 주파수 대역을 발생시켜야만 한다.

이러한 주파수 도약 기능이 내재된 무선장비에서는 직접대역확산방식(Direct Squence)방식과 주파수도약방식(Frequency Hopping)등의 Spread Spectrum 방식을 이용하여 적에게 노출을 최소화하거나 적의 재밍(Jamming)에 대응하게 된다. 그리고, 주파수 도약방식 시스템의 경우 초당 가능한 도약수가 ECCM 성능의 판단기준이 되며 가능한 도약수가 많아야 ECCM 성능이 좋다고 할 수 있다.

도 1은 종래 단일 중간 주파수 구조를 갖는 송신기를 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 송신기의 중간 주파수 혼합기(102)는 신호 처리부(미도시)에서 출력된 기저 대역(baseband)의 중간 주파수가 입력되면, 입력된 중간 주파수와 중간 주파수 국부 발진기(104)에서 입력되는 중간 주파수 국부 발진 주파수를 혼합한다. 그리고, 중간 주파수 필터기(106)는 중간 주파수 혼합기에서 혼합된 주파수에서 원하는 주파수를 추출하기 위해 필터링한다. 그리고, 무선 주파수 혼합기(110)는 상기 중간 주파수 필터기(106)에서 필터링된 주파수와 무선 주파수 도약 국부 발진기(108)에서 출력된 주파수를 혼합하면, 무선 주파수 필터기(112)는 혼합된 주파수를 다시 필터링한다.

이러한, 종래 단일 중간 주파수 구조를 갖는 송신기에서는 최종단에 위치한 무선 주파수 도약 국부 발진기(108)에서 주파수 도약을 담당하고, 무선 주파수 도약 국부 발진기(108)로부터 출력된 주파수의 대역폭은 무선 주파수 대역폭과 동일하며, 하기 <수학식 1>로 표현된다.

RF=LO ± IF

RF 대역폭=LO 대역폭

상기 <수학식 1>에서 LO는 국부 발진기(local oscillator)의 주파수를 나타내며, IF는 중간 주파수(intermediate frequency)를 나타낸다. 그리고, 상기 <수학식 1>을 통해 RF 대역폭과 LO의 대역폭이 같다.

도 2는 종래 단일 중간 주파수 구조를 갖는 송신기의 주파수 변환도를 나타낸 예시도이다.

도시된 바와 같이, 국부 발진 주파수의 대역폭과 중간 주파수의 대역폭은 같으며, 이는 상기 <수학식 1>을 통해서도 알 수 있다.

그런데, 무선 주파수의 대역폭이 중심 주파수에 비해 40-50% 이상인 경우, 무선 주파수 도약 국부 발진기(108)에서 광대역 주파수의 대역폭을 중심 주파수에 비해 40-50% 이상으로 발생시키는 것은 가능하지만, 동시에 무선 전대역 내에서 빠른 주파수 도약 속도를 갖을 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래 단일 중간 주파수 구조를 갖는 송신기는 최종 무선 주파수 필터기에서 중간 주파수 신호와 무선 주파수 도약 국부 발진기의 주파수의 제거를 쉽게 하기 위해서 중간 주파수를 무선 대역폭의 2배 이상으로 설정해야 하기 때문에, 무선 주파수보다 중간 주파수가 높아져 송수신해야 하는 신호의 위상 잡음에 나쁜 영향을 주는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위해서 착안된 것으로서, 상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치를 제공한다.

상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 있어서, 기저 대역의 중간 주파수와 적어도 두 개 이상의 중간 주파수 국부 발진기중 어느 하나의 중간 주파수 국부 발진기에서 출력된 중간 주파수를 혼합하는 중간 주파수 혼합기와, 상기 중간 주파수 혼합기로부터 출력된 중간 주파수를 필터링하는 적어도 두 개 이상의 필터기로 구성되는 중간 주파수 필터부와, 상기 필터링된 중간 주파수와 무선 주파수 도약 국부 발진기에서 출력된 주파수를 혼합하는 무선 주파수 혼합기와, 상기 무선 주파수 혼합기로부터 출력된 무선 주파수를 필터링하는 적어도 두 개 이상의 필터기로 구성되는 무선 주파수 필터부를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 무선 통신 시스템에서 다중 중간 주파수를 갖는 주파수 도약을 제공함으로써 빠른 도약 주파수를 발생시킬 수 있으며, 각각의 중간 주파수를 무선 주파수 대역폭에 제한없이 독립적으로 선정할 수 있기 때문에, 낮은 중간 주파수 선정이 가능하고, 낮은 위상 잡음 구현 및 광대역 잡음을 제거할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구 성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 다중 중간 주파수를 갖는 주파수 도약 송신기에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되기 때문에, 수신기에 적용되는 기술은 생략하였으나, 다중 중간 주파수를 갖는 주파수 도약은 수신기에서도 적용됨은 자명하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 중간 주파수를 갖는 주파수 도약 송신기의 구조를 나타낸 예시도이다.

도시된 바와 같이, 제1 중간 주파수 국부 발진기(304), 제2 중간 주파수 국부 발진기(305), 또는 제3 중간 주파수 국부 발진기(306)에서 출력되는 중간 주파수와 신호 처리부(미도시)에서 출력된 기저 대역(baseband)의 중간 주파수가 입력되면, 이를 혼합하는 중간 주파수 혼합기(302)와, 단극 N투 스위치(Single Pole N Throw, 303b)를 통해 출력된 중간 주파수를 필터링하는 중간 주파수 필터부(308)와 이를 다시 무선 주파수 도약 국부 발진기로부터 출력된 주파수와 혼합하는 무선 주파수 혼합기(310)와 단극 N투 스위치(303d)를 통해 출력된 무선 주파수 필터부(314)를 포함한다. 그리고, 이러한 단극 N투 스위치는 도시된 바와 같이, 중간 주파수 국부 발진기들(304, 305, 306)과 중간 주파수 혼합기(302)간, 중간 주파수 혼합기(302)와 중간 주파수 필터부(308)간, 중간 주파수 필터부(308)과 무선 주파수 혼합기(310)간, 무선 주파수 혼합기(310)와 무선 주파수 필터부(314)간, 무선 주파수 필터부(314)와 안테나간에 구성된다. 또한, 이러한 단극 N투 스위치는 그 주변 장치의 개수에 따라서 변경가능하며, 스위칭 속도가 빨라서 전체 도약 성능에 영향을 주지 않을 뿐만 아니라 하나의 경로를 선택할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 중간 주파수를 갖는 주파수 도약 송신기의 중간 주파수 혼합기(302)는 신호 처리부에서 출력된 기저 대역의 중간 주파수가 입력되면, 이를 제1 중간 주파수 국부 발진기(304) 또는 제2 중간 주파수 국부 발진기(305) 또는 제3 중간 주파수 국부 발진기(306)로부터 출력되는 중간 주파수를 혼합한다.

그리고, 상기 중간 주파수 혼합기(302)는 입력된 주파수들을 혼합하여 제1 중간 주파수, 제2 중간 주파수 또는 제3 중간 주파수를 생성하고, 생성된 결과 값을 단극 N투 스위치(303b)를 통해 중간 주파수 필터부(308)로 전송한다. 상기 생성된 제1, 제2 또는 제3 중간 주파수는 중간 주파수 필터부(308)의 해당 필터기(예: 제1, 제2 또는 제3 중간 주파수 필터기)로 전송한다. 상기 중간 주파수 필터부(308)는 하나 이상의 중간 주파수 필터기가 구성되어 있으며, 각각의 중간 주파수 필터기는 단극 N투 스위치(303b)의 단자에 연결되어 있다. 이처럼, 단극 N투 스위치 단자 각각에 연결되어 있는 제1, 제2, 제3 중간 주파수 필터기는 중간 주파수 혼합기(302)를 통해 입력된 주파수를 필터링한다. 그리고, 필터링된 결과값을 무선 주파수 혼합기(310)로 전송한다. 상기 무선 주파수 혼합기(310)는 중간 주파수 필터부(308)의 어느 필터기를 통해 필터링되어 입력된 주파수와 무선 주파수 도약 국부 발진기(312)로부터 입력된 주파수를 혼합하여 제1, 제2, 또는 제3 무선 주파수를 생성한다. 상기 생성된 제1, 제2, 및 제2 무선 주파수는 서로 다른 대역폭을 갖는다.

그리고, 무선 주파수 혼합기(310)는 생성된 제1, 제2 또는 제3 무선 주파수는 무선 주파수 필터부(314)의 해당 필터기(예: 제1, 제2, 또는 제3 중간 주파수 필터기)로 전송한다. 상기 무선 주파수 필터부(314)는 하나 이상의 무선 주파수 필터기로 구성되어 있으며, 각각의 무선 주파수 필터기는 서로 다른 대역폭을 필터링 하도록 할당되어 있으며, 단극 N투 스위치(303d)를 통해 입력된 주파수를 필터링한다.

또한, 각각의 무선 주파수 필터기는 단극 N투 스위치(303d)의 단자에 연결되어 있다. 이처럼, 단극 N투 스위치 단자 각각에 연결되어 있는 제1, 제2, 제3 무선 주파수 필터기는 단극 N투 스위치(303e)를 통해 안테나로 전송한다. 또한, 단극 N투 스위치(303d)는 무선 주파수 혼합기(310)로부터 출력된 주파수를 송신기의 제어부(미도시)의 제어하에 무선 주파수 필터부(314)의 해당 필터기로 스위칭한다. 마찬가지로, 도 3에 도시된 나머지 단극 N투 스위치들(303a, 303b, 303c, 303e) 역시 송신기의 제어부의 제어하에 입출력되는 주파수를 스위칭한다.

예를 들어, 제1 중간 주파수 필터기(308a)는 기저대역의 주파수와 단극 2투 스위치(303a)로 선택된 제1 중간 주파수 국부 발진기(304) 주파수가 합산된 주파수 를 필터링하여 출력한다. 이러한 출력된 주파수는 도 4 a)의 중간 주파수 1(intermediate frequency 1)와 같다. 중간 주파수 혼합기(302)에서 발생되어 잡음이 제거된 중간 주파수 신호는 무선 주파수 국부 발진기와 결합하여 무선 주파수 1(radio frequency 1)로 변환된다.

제2 중간 주파수 필터기(308b) 역시 마찬가지로 기저대역의 주파수와 단극 2투 스위치(303a)로 선택된 제2 중간 주파수 국부 발진기(306) 주파수가 합산된 주파수를 필터링한다. 마찬가지로 제3 중간 주파수 필터기(308c) 역시 기저대역의 주파수와 단극 2투 스위치(303a)로 선택된 제3 중간 주파수 국부 발진기(306) 주파수가 합산된 주파수를 필터링한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 주파수의 변환을 나타낸 예시도이다.

도 4는 도 3의 무선 주파수 필터기(314)에 구성된 각각의 무선 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 제1 무선 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수는 도 4의 a)이며, 제2 무선 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수는 도 4의 b)이다. 그리고, 제1 무선 주파수 필터기, 제2 무선 주파수 필터기에서 출력되는 주파수는 서로 다른 대역폭을 가지고 있다. 또한, 비록 도 4에는 제3, 제4 등의 무선 주파수 필터를 통해 출력된 주파수를 도시하지 않았지만, 도 4의 a), b)와 제 1, 제2 무선 주파수 필터기로부터 출력된 주파수의 대역폭이 서로 다른 것과 마찬가지로 출력된 주파수 역시 다르다.

그리고, 도 4의 c)는 제1 및 제2 무선 주파수 필터기(314a, 314b)를 통해 출 력된 주파수를 합한 것을 나타낸 예시도이다.

결국, 도 4의 a)에서의 무선 주파수 1의 주파수 대역과 도 4의 b)에서의 무선 주파수 2의 주파수 대역을 각각 발생시켜 도 4의 c)와 같이 무선 주파수 전대역 주파수를 발생시킬 수 있으며, 이를 수학식으로 표현하면 하기 <수학식 2>로 표현된다.

RF 1=LO ± IF 1

RF 2=LO ± IF 2

RF =RF1 + RF2

RF 대역폭=LO 대역폭 × 2

|IF 1 - IF 2|=LO 대역폭

상기 <수학식 2>에서 LO는 중간 주파수 국부 발진기(local oscillator)의 주파수를 나타내며, IF 1은 제1 중간 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수를 나타내며, IF 2는 제2 중간 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수를 나타낸다. 그리고, RF 1은 제1 무선 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수를 나타내며, RF 2는 제2 무선 주파수 필터기를 통해 출력된 주파수를 나타낸다. 그리고, 상기 <수학식 2>를 통해 전 대역 무선 주파수(RF)는 RF1과 RF2의 합과 같다.

도 1은 종래 단일 중간 주파수 구조를 갖는 송신기를 나타낸 블록도.

도 2는 종래 단일 중간 주파수 구조를 갖는 송신기의 주파수 변환도를 나타낸 예시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 중간 주파수를 갖는 주파수 도약 송신기의 구조를 나타낸 예시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 주파수의 변환을 나타낸 예시도

Claims

광대역 무선 통신 시스템에서 송신기의 고속 주파수 도약 장치에 있어서,

기저 대역의 중간 주파수와, 3개의 중간 주파수 국부 발진기들 중에서 어느 하나의 중간 주파수 국부 발진기로부터 출력된 중간 주파수를 혼합하는 중간 주파수 혼합기와;

상기 중간 주파수 혼합기로부터 출력된 중간 주파수를 필터링하는 적어도 두 개 이상의 필터기로 구성되는 중간 주파수 필터부와;

상기 필터링된 중간 주파수와 무선 주파수 도약 국부 발진기에서 출력된 주파수를 혼합하는 무선 주파수 혼합기와;

상기 무선 주파수 혼합기로부터 출력된 무선 주파수를 필터링하는 제1, 제2 및 제3 무선 주파수 필터기가 서로 병렬로 구성되는 무선 주파수 필터부를 포함하는 고속 주파수 도약 장치.
제1항에 있어서, 상기 중간 주파수 혼합기와 상기 중간 주파수 필터부간, 상기 중간 주파수 필터부와 상기 무선 주파수 혼합기간, 및 상기 무선 주파수 혼합기와 무선 주파수 필터부간에 위치하며, 입출력되는 주파수를 스위칭하는 단극 N투(single pole N throw) 스위치를 더 포함하는 고속 주파수 도약 장치.
제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 필터부에 구성되는 각각의 필터기는

서로 다른 대역폭을 필터링 하도록 할당되는 것을 특징으로 하는 고속 주파수 도약 장치.
제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 혼합기는

상기 필터링된 중간 주파수와 무선 주파수 도약 국부 발진기에서 출력된 주파수를 혼합하여 서로 다른 대역폭을 갖는 제1, 제2 또는 제3의 무선 주파수를 생성하는 것을 특징으로 고속 주파수 도약 장치.