KR20030045903A

KR20030045903A - Ｐｌｌ 주파수 합성기

Info

Publication number: KR20030045903A
Application number: KR1020010075829A
Authority: KR
Inventors: 조춘식
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-12
Also published as: KR100845689B1

Abstract

본 발명은 PLL 주파수 합성기에 관한 것으로, 특히, 기준 주파수를 생성하여 출력하는 주파수 발진부(200); 기준 주파수를 분주시켜 출력하는 주파수 변환부(300); 피드백된 오차 전압에 상응한 클럭으로 위상을 쉬프트 시킴과 동시에 주파수의 이득을 증가시키는 한편, 주파수가 같은 두 신호의 위상차에 상응하는 오차 전압을 출력하는 위상 비교부(400); 오차 전압을 피드백 시키는 동시에 리플 성분을 제거한 후 출력하는 루프 필터(500); 오차 전압에 상응하는 로컬 주파수를 각각 출력하는 전압 제어 발진부(600); 로컬 주파수를 분주시켜 출력하는 주파수 동기 조절부(700); 및 오차 전압을 피드백하여 그 오차 전압에 상응하는 클럭을 상기 위상 비교부(400)로 출력함과 동시에 상기 위상 비교부(400)의 주파수의 이득을 증가시키는 위상 이득 및 주파수 조절부(100)로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 CDMA 2000 및 IMT 2000 등의 차세대 이동통신 시스템에서 대용량의 데이터를 처리하기 위해 위상 노이즈를 유지함과 동시에 주파수의 위상 고정 시간을 빠르게 함으로써 대용량의 데이터를 처리 가능하게 해줄 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

ＰＬＬ 주파수 합성기{PHASE LOCK LOOP FREQUENCY COMPOSITION}

본 발명은 PLL 주파수 합성기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수 위상 고정 시간을 빠르게 하는 회로 부분에 위상 노이즈가 더 악화되지 않도록 유지하는회로를 부가하는 PLL 주파수 합성기에 관한 것이다.

일반적으로 CDMA(Code Division Multiple Access) 및 GSM(Global System for Mobile communication) 시스템에서의 이동통신 단말기는 데이터 송신 또는 수신 시 각각 위상이 다른(동기가 안된) 주파수를 만들어 사용하고 있는데, 데이터의 원활한 출력을 위하여 두 주파수의 위상을 갖게 할 필요가 있다. 이 목적에 적합한 장치가 PLL(Phese Locked Loop)이며 통신 시스템이면 예외 없이 사용되고 있다.

종래의 PLL 주파수 합성기는 CDMA 및 GSM 이동통신 시스템에서는 그 기능의 진화 정도에 따라서 보다 더 빠른 주파수 위상 고정 시간이 요구되고 있으나 종래 사용되고 있는 CDMA 및 GSM 시스템에서는 음성 데이터만을 처리하기 때문에 종래의 주파수 위상 고정 시간으로도 음성 데이터 송수신을 위한 주파수 공급이 가능하였다.

그러나, 상술한 종래의 PLL 주파수 합성기는 CDMA 2000 및 IMT(International Mobile Telecommunication) 2000 등의 차세대 이동통신 시스템이 등장함에 따라 음성 데이터, 영상 데이터 등의 대용량의 멀티 데이터를 처리 하기 위해 주파수의 위상 고정 시간을 보다 빠르게 하여 주파수 공급을 요구하게 되었으나, 주파수의 위상 고정 시간을 보다 빠르게 하면 그와 반비례하여 위상 노이즈(Noise)가 악화되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 CDMA 2000 및 IMT 2000 등의 차세대 이동통신 시스템에서 대용량의 데이터를 처리하기 위해 위상 노이즈를 유지함과 동시에 주파수의 위상 고정 시간을 빠르게 하는 PLL 주파수 합성기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 PLL 주파수 합성기는 기준 주파수를 생성하여 출력하는 주파수 발진부;

상기 주파수 발진부로부터 기준 주파수를 입력받으면 그 기준 주파수를 분주시켜 출력하는 주파수 변환부;

피드백된 오차 전압에 상응한 클럭으로 위상을 쉬프트 시킴과 동시에 주파수의 이득을 증가시키는 한편, 분주된 로컬 주파수와 상기 주파수 변환부로부터 분주된 기준 주파수를 각각 입력받으면 주파수가 같은 두 신호의 위상차에 상응하는 오차 전압을 출력하는 위상 비교부;

상기 위상 비교부로부터 오차 전압을 입력받으면 그 오차 전압을 피드백 시키는 동시에 리플 성분을 제거한 후 출력하는 루프 필터;

상기 루프 필터로부터 오차 전압을 입력받아 그 오차 전압의 이득 변동, 및 부하 조건 변동을 제어한 후 그 오차 전압에 상응하는 로컬 주파수를 각각 출력하는 전압 제어 발진부;

상기 전압 제어 발진부로부터 로컬 주파수를 입력받으면 그 로컬 주파수를 분주시켜 상기 위상 비교부로 출력하는 주파수 동기 조절부; 및

상기 루프 필터로부터 오차 전압을 입력받아 그 오차 전압에 상응하는 클럭을 생성하여 상기 위상 비교부로 출력함과 동시에 상기 위상 비교부의 주파수의 이득을 증가시키는 위상 이득 및 주파수 조절부로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLL 주파수 합성기의 내부 구성을 나타낸 기능블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 위상 이득 및 주파수 조절부 200 : 주파수 발진부

300 : 주파수 변환부 400 : 위상 비교부

500 : 루프 필터 600 : 전압 제어 발진부

700 : 주파수 동기 조절부

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 PLL 주파수 합성기에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLL 주파수 합성기의 기능블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 PLL 주파수 합성기는 위상 이득 및 주파수 조절부(100), 주파수 발진부(200), 주파수 변환부(300), 위상 비교부(400), 루프 필터(500), 전압 제어 발진부(600), 및 주파수 동기 조절부(700)로 구성되어 있다.

상기 주파수 발진부(200)는 기준 주파수를 생성하여 상기 주파수 변환부(300)로 출력하는 역할을 한다.

또한, 상기 주파수 변환부(300)는 상기 주파수 발진부(200)로부터 기준 주파수를 입력받으면 그 기준 주파수를 분주시켜 상기 위상 비교부(400)로 출력하는 역할을 한다.

그리고, 상기 위상 비교부(400)는 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)로부터 피드백된 오차 전압에 상응한 클럭의 위상으로 쉬프트 시킴과 동시에 주파수의 이득을 증가시키는 한편, 상기 주파수 변환부(300)로부터 분주된 기준 주파수와 상기 주파수 동기 조절부(700)로부터 분주된 로컬 주파수를 각각 입력받으면 주파수가 같은 두 신호의 위상차에 상응하는 오차 전압을 상기 루프 필터(500)로 출력하는 역할을 한다.

또한, 상기 루프 필터(500)는 상기 위상 비교부(400)로부터 오차 전압을 입력받으면 그 위상이 조절된 오차 전압을 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)로 피드백 시키는 동시에 리플 성분이 제거한 후 상기 전압 제어 발진부(600)로 출력하는 역할을 한다.

그리고, 상기 전압 제어 발진부(600)는 상기 루프 필터(500)로부터 오차 전압을 입력받아 그 오차 전압의 이득 변동, 및 부하 조건 변동을 제어한 후 그 오차 전압의 이득에 상응하는 로컬 주파수를 상기 주파수 동기 조절부(700) 및 송수신부로 각각 출력하는 역할을 한다.

또한, 상기 주파수 동기 조절부(700)는 상기 전압 제어 발진부(600)로부터 로컬 주파수를 입력받으면 그 로컬 주파수를 분주시켜 상기 위상 비교부(400)로 출력하는 역할을 한다.

그리고, 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)는 상기 루프 필터(500)로부터 오차 전압을 피드백하여 그 오차 전압에 상응하는 클럭을 상기 위상 비교부(400)로 출력함과 동시에 상기 위상 비교부(400)의 주파수의 이득을 증가시키는 역할을 한다. 이 때, 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)는 오차 전압을 상기 위상 비교부(400)로 피드백 시킴으로써 더 빠른 시간에 원하는 주파수의위상을 맞출 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 주파수 위상 고정 시간을 단축시킬 수 있며, 주파수 위상 고정 시간 단축에 따라서 발생하는 위상 노이즈를 보상하기 위해 상기 위상 비교부(400)의 주파수 이득을 증가시켜 준다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 PLL 주파수 합성기의 동작과정에 대해 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 상기 주파수 발진부(200)는 기준 주파수를 생성하여 상기 주파수 변환부(300)로 출력한다. 이 때, CDMA 시스템에서도 기지국과 단말기 사이의 데이터 출력을 위하여 PLL을 사용하고 있으며 참조 주파수로 19.68Mhz를 사용하고 있다. 이 주파수를 이용하여 필요한 RF(Radio Frequency) 및 IF(Intermediate Frequency) 주파수를 위상 고정시켜서 원하는 주파수를 만들어 내고 있다.

그러면, 상기 주파수 변환부(300)는 상기 주파수 발진부(200)로부터 기준 주파수를 입력받으면 그 기준 주파수를 분주시켜 상기 위상 비교부(400)로 출력한다.

이어서, 상기 위상 비교부(400)는 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)로부터 피드백된 오차 전압에 상응한 클럭의 위상으로 쉬프트 시킴과 동시에 주파수의 이득을 증가시키는 한편, 상기 주파수 변환부(300)로부터 분주된 기준 주파수와 상기 주파수 동기 조절부(700)로부터 분주된 로컬 주파수를 각각 입력받으면 주파수가 같은 두 신호의 위상차에 상응하는 오차 전압을 상기 루프 필터(500)로 출력한다.

그러면, 상기 루프 필터(500)는 상기 위상 비교부(400)로부터 오차 전압을입력받으면 그 위상이 조절된 오차 전압을 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)로 피드백 시키는 동시에 리플 성분이 제거한 후 상기 전압 제어 발진부(600)로 출력한다.

이어서, 상기 전압 제어 발진부(600)는 상기 루프 필터(500)로부터 오차 전압을 입력받아 그 오차 전압의 이득 변동, 및 부하 조건 변동을 제어한 후 그 오차 전압의 이득에 상응하는 로컬 주파수를 상기 주파수 동기 조절부(700) 및 송수신부로 각각 출력한다.

이 때, 상기 주파수 동기 조절부(700)는 상기 전압 제어 발진부(600)로부터 로컬 주파수를 입력받으면 그 로컬 주파수를 분주시켜 상기 위상 비교부(400)로 출력한다.

또한, 상기 위상 이득 및 주파수 조절부(100)는 상기 루프 필터(500)로부터 오차 전압을 피드백하여 그 오차 전압에 상응하는 클럭을 상기 위상 비교부(400)로 출력함과 동시에 상기 위상 비교부(400)의 주파수의 이득을 증가시킨다. 이 때, 상기 위상 비교부(400)의 주파수의 이득 증가 값 및 주파수는 상기 루프 필터(500)의 전달함수로부터 구할 수 있으며, 그 전달함수는 Z(s)=Function of (Kp*Kvco*(1+jwT1)*(1+jwT2)*‥‥*(1+jwTn)/(w^k*N*(1+jwt1)*(1+jwt2)*‥‥*(1+jwtm)))으로 표시할 수 있으며 Kp는 Phase-frequency dector의 이득이며, Kvco는 전압 제어 발진부(600)의 이득, N은 분주기, k(n+m)으로 이루어진 수, Tn은 상기 루프 필터(500)의 폴(Pole)이 되는 시정수(m개)를 가리킨다. 가장 간단하게 만들 수 있는 상기 루프 필터(500)는 m=n=1인 경우이며 이 때에는 제로와 폴이 하나씩만 존재한다. 즉 Z(s)=Z(s)=Function of (Kp*Kvco*(1+jwT1)/(w^2*N*(1+jwt1)))이 되는데 Z(s)를 변화시키지 않고 타임 컨스탄트(Time Constant)를 줄이면(tm을 1/x로 줄이면) 주파수를 x*w로 늘려야 하고 덧붙여 w^2의 텀도 제곱으로 증가함으로 이를 보상하기 위하여 분자의 Kp 텀을 4*Kp로 늘리고, 주파수(2πf=w)를 x*w로 바꾸어 준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 PLL 주파수 합성기에 의하면, CDMA 2000 및 IMT 2000 등의 차세대 이동통신 시스템에서 대용량의 데이터를 처리하기 위해 위상 노이즈를 유지함과 동시에 주파수의 위상 고정 시간을 빠르게 함으로써 대용량의 데이터를 처리 가능하게 해줄 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Claims

기준 주파수를 생성하여 출력하는 주파수 발진부;

상기 주파수 발진부로부터 기준 주파수를 입력받으면 그 기준 주파수를 분주시켜 출력하는 주파수 변환부;

피드백된 오차 전압에 상응한 클럭으로 위상을 쉬프트 시킴과 동시에 주파수의 이득을 증가시키는 한편, 분주된 로컬 주파수와 상기 주파수 변환부로부터 분주된 기준 주파수를 각각 입력받으면 주파수가 같은 두 신호의 위상차에 상응하는 오차 전압을 출력하는 위상 비교부;

상기 위상 비교부로부터 오차 전압을 입력받으면 그 오차 전압을 피드백 시키는 동시에 리플 성분을 제거한 후 출력하는 루프 필터;

상기 루프 필터로부터 오차 전압을 입력받아 그 오차 전압의 이득 변동, 및 부하 조건 변동을 제어한 후 그 오차 전압에 상응하는 로컬 주파수를 각각 출력하는 전압 제어 발진부;

상기 전압 제어 발진부로부터 로컬 주파수를 입력받으면 그 로컬 주파수를 분주시켜 상기 위상 비교부로 출력하는 주파수 동기 조절부; 및

상기 루프 필터로부터 오차 전압을 입력받아 그 오차 전압에 상응하는 클럭을 생성하여 상기 위상 비교부로 출력함과 동시에 상기 위상 비교부의 주파수의 이득을 증가시키는 위상 이득 및 주파수 조절부로 구성된 것을 특징으로 하는 PLL 주파수 합성기.