KR100286006B1 - 자동이득 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동이득 조절장치를 공개한다. 그 장치는 수신증폭계로 부터의 신호를 수신하여 수신신호의 크기에 따라 크기가 변화하는 직류전압으로 변환하는 신호 검출수단, 상기 신호 검출수단의 검파된 신호를 입력으로 수신하여 상기 검파된 신호에 포함되어 있는 교류성분을 제거하여 순수한 직류성분만 얻을 수 있게 함과 동시에 일정한 시간응답 함수특성을 갖도록하기 위한 병렬 연결된 제1, 제2시정수조절수단, 상기 시정수조절수단의 출력을 입력으로 수신하여 상기 제1시정수조절수단의 출력전압에서 상기 제2시정수 조절수단의 출력전압을 감산한 전압을 발생하기 위한 전압 감산수단, 상기 전압 감산수단의 출력을 일측 입력으로 하고 잔여 일측 입력은 소정의 비교전압을 입력하여 전압을 비교하기 위한 전압비교수단, 상기 전압감산수단의 출력에 응답하여 상기 제1시정수조절수단의 출력신호의 전달을 제어하기 위한 스위칭수단, 상기 스위칭수단을 통하여 입력되는 상기 제1시정수조절수단의 출력전압을 강하하기 위한 전압소멸수단, 상기 제1시정수 조절수단의 출력신호를 입력하여 상기 수신 증폭계에 맞는 제어전압의 크기로 변환하여 상기 수신 증폭계를 제어하기 위한 제어전압 증폭수단으로 구성되어 있다. 따라서, 고속의 안정한 동작이 가능하다.

Description

자동이득 조절장치

제1도는 종래의 수신 증폭계의 이득을 조절하기 위한 자동 이득 조절장치의 일반적인 구성을 나타내는 회로도이다.

제2도는 종래의 자동이득 조절장치의 고속응답과 저속응답시의 시간에 따른 이득제어 전압신호(S3)의 변화를 나타내는 그래프이다.

제3도는 본 발명의 자동이득 조절장치의 블럭도를 나타내는 것이다.

제4도는 제3도에 나타낸 자동이득 조절장치의 시간에 따른 신호전압(S3)의 변화를 나타낸 그래프이다.

제5도는 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 갑자기 커지는 경우의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

제6도는 제3도에 나타낸 자동이득 조절장치의 일실시예의 회로도이다.

제7도는 제3도에 나타낸 자동이득조절장치의 다른 실시예의 회로이다.

본 발명은 자동이득 조절장치에 관한 것으로, 특히 고속으로 동작하는 자동 이득 조절장치에 관한 것이다.

자동이득 조절장치란 무선 혹은 유선 통신장치에서 전송 경로상의 방해요인 등으로 인하여 수신되는 목적의 신호 크기가 시간에 따라 변화하여도 수신기의 출력에는 항상 일정한 크기의 신호가 출력되도록 조절하여 주는 장치를 말하는 것이다.

통신을 위한 전송로 경로상에는 예측이 가능하지 않은 순간적인 신호의 방해요인이 있다. 즉, 구름, 비와 같은 기상변화에 따른 손실, 순간적인 기층 및 전리층의 변화에 의한 손실, 전송선로의 길이 변화에 따른 손실등의 변화로 수신되는 신호가 방해를 받아 변화하게 된다. 이러한 수신 신호의 변화에 능동적으로 대처하지 못하면 신호내에 포함되어 있는 정보를 복원하는데 오류가 많아 전송되는 신호의 신뢰성이 떨어지게 된다.

자동 이득 조절장치는 상기와 같은 전송로 경로상의 방해 요인등으로 인하여 수신되는 신호의 크기가 변화할 경우, 이 신호의 변화를 수신기에서 검출하여, 신호가 감소하면 수신기의 이득을 높여주고 반대로 신호가 증가하면 수신기의 이득을 감소하도록 수신기의 이득을 조절함으로써 수신기의 출력에는 항상 일정한 크기의 신호가 출력되도록 조절하여 주는 장치로, 위성통신, 지상망 통신, 이동 통신등의 수신기에 널리 사용되고 있다.

일반적인 자동 이득 조절장치는 신호를 일단 수신하여 수신신호 크기의 변화를 검출한 후 이에따라 이득을 조절하므로, 수신되는 신호의 변화 정도가 예측하기 어려워 가급적 고속으로 동작됨을 요구하고 있으며, 정확한 신호 출력이 되도록 수신기의 이득을 조절할 것이 요구되고 있다.

제1도는 종래의 수신 증폭계의 이득을 조절하기 위한 자동 이득 조절장치의 일반적인 구성을 나타내는 회로도이다.

제1도에 있어서, 수신 증폭계(44)와 신호 검출수단(41), 시정수 조절수단(42), 제어전압 증폭수단(43)으로 구성된 자동이득 조절장치로 구성되어 있다.

수신 증폭계(44)는 다수의 신호 증폭 요소로 구성되어 수신신호 입력(S1)으로 공급되는 수신 신호를 증폭하여 수신신호 출력(S2)로 출력한다. 대부분의 수신 증폭계(44)는 상기의 설명과 같은 전송경로 상의 손실로 인한 출력의 변화를 방지하기 위하여 자신의 전체이득을 조절할 수 있는 자동 이득 조절단자를 가지고 있으며, 이를 통하여 이득 제어 전압(S3)를 공급함으로써 입력 신호(S1)의 변화에도 출력 신호(S2)의 안정화를 도모한다.

신호 검출수단(41)은 수신 증폭계(44)의 출력 신호(S2) 혹은 기타의 위치에서 신호를 받아 이에 해당하는 직류전압으로 즉, 수신신호의 크기에 따라 크기가 변화하는 직류전압으로 변화하는 수단으로, 다이오우드를 이용하여 검파하는 것을 나타내었다. 신호 검출수단(41)에 의하여 검출된 전압성분은 시정수 조절수단(42)로 공급된다.

시정수 조절수단(42)는 상기 신호 검출수단(41)에서 검파된 신호를 받아 이에 포함되어 있는 교류성분을 제거하여 순수한 직류 성분만 얻을 수 있게함과 동시에 일정한 시간응답 함수특성을 갖게 하기 위함이다. 제1도의 시정수 조절수단(42)은 저항과 캐패시터를 이용한 것을 나타내는 것으로, 시간응답 특성은 전압이 시정수 수단(42)의 저항(R)과 캐패시터(C)에 의하여 좌우된다. 이러한 시간 응답특성을 가지게 하는 이유는 검출된 신호의 크기가 순시적으로 변화할 때마다 이득을 조절하게 되면 수신 증폭계(44)의 출력측에 신호 크기의 변화가 심하므로, 일정한 크기의 시간응답으로 완충 해줌으로써 상기 설명과 같은 수신 출력(S2)의 빠른 신호변화를 없애고 수신 증폭계(44)에서 원하는 정확한 신호 크기를 출력할 수 있게 해 주기 위한 것이다.

제어전압 증폭수단(43)은 상기 시정수 조절수단(42)의 출력을 받아 수신 증폭계(44)에서 원하는 제어 전압의 크기로 변화시켜 수신 증폭계의 이득 제어단자로 이득 제어 전압(S3)을 공급하여 주는 수단이다. 즉, 신호 검출수단(41)과 시정수 조절수단(42)에서 검출되는 전압은 수신 증폭계(44)의 출력에 따라 좌우되나, 상기 수신 증폭계(44)의 이득 전압 제어단자에서 원하는 이득 조절을 위한 전압 레벨은 다를 수 있으므로 이에 맞도록 변화시켜 주기 위함이다. 또한 상기와 같은 자동 이득 제어장치에서 검출된 전압의 변화방향과 수신증폭계(44)의 이득 조절방향과 맞지 않을 경우에 이를 맞추어 주는 역할도 한다. 이를 자세히 설명하면 다음과 같다. 자동 이득 제어장치에서 검출된 전압의 변화크기가 수신신호(S1)의 크기에 비례하는 경우, 즉, 수신 입력신호(S1)가 작아지면 검출되는 직류전압도 작아지고 그와 반대의 경우에는 검출되는 직류전압이 커지는 경우, 수신 증폭계(44)의 이득 제어장치가 이득 제어단자에 공급되는 전압(S3)이 작아질 때 이득이 작아지고 반대로 이득 제어단자에 공급되는 전압(S3)이 커질 때 수신 증폭계(44)의 전체 이득이 커지는 식으로 동작 된다면, 시정수 조절수단(42)의 출력을 그대로 증폭하여 사용할 수 없으므로 이때에는 상기 제어전압 증폭수단(43)의 반전 증폭수단을 사용하여 증폭한 후 이를 수신 증폭계(44)의 이득제어 조절단자에 공급한다.

상기 종래 기술의 자동이득 조절장치에서 시정수 조절수단(42)의 시간응답에 따라 고속 자동이득 조절장치와 저속 자동이득 조절장치로 구분되며, 통신로 및 수신 증폭계의 특성에 따라 선택하여 사용한다.

제2도는 종래의 자동이득 조절장치의 고속응답과 저속응답시의 시간에 따른 이득제어 전압신호(S3)의 변화를 나타내는 그래프이다.

제2도에 있어서, 저속 자동이득 조절장치는 시정수 조절수단(42)의 시간 응답을 느리게 설정하는 것으로, 일정 제어전압으로 천이하는 시간이 저속이므로 빠르게 변화하는 수신신호 입력(S1)에 능동적으로 대응이 불가능한 단점이 있으나, 일정전압에 도달하기까지 과도 응답 특성이 작고, 제어전압이 일정한 수준에 도달되면 안정된 동작 특성을 가지므로, 조그마한 순간적인 수신신호 입력변화에 완충 역할을 하여 오동작을 하지 않아서 수신 증폭계(44)의 출력신호(S2)가 안정되는 장점이 있다.

반면에, 고속 자동이득 조절장치는 시정수 조절수단(42)의 시간응답을 빠르게 설정하는 것으로, 일정 제어전압으로 천이하는 시간이 고속이므로 빠르게 변화하는 수신신호 입력(S1)에 능동적으로 대응하는 것이 가능하지만, 일정전압에 도달하기까지 과도응답 특성이 크고, 제어전압이 일정한 수준에서 안정되지 못하고 계속 움직이며, 조그마한 순간적인 수신신호 입력변화에도 이득을 제어하려 하므로 수신증폭계(44)의 출력신호(S2)가 안정되지를 못하는 단점이 있다.

따라서, 종래의 자동이득 조절장치에서 어느 한 제어전압 수준에서 입력신호의 변화로 인하여 이에 대처하기 위하여 더 높은 다른 이득제어 전압레벨로 천이하는 경우에는 시정수 조절수단(42)의 시간응답 특성은 검출전압이 시정수 조절수단(42)의 저항(R)과 캐패시터(C)에 충전되는 값과 출력부하에 의해서 좌우된다. 또한, 어느 한 제어전압레벨에서 입력신호의 변화로 인하여 이에 대처하기 위하여 더 낮은 다른 이득제어 전압레벨로 천이하는 경우인 방전시에는 캐패시터(C)및 제어전압 증폭수단(43)이나 수신 증폭계(44)의 제어전압 단자의 내부저항등의 자동전압 조절장치의 출력부하에 의해서 좌우되는 특성을 가진다.

일반적인 자동이득 조절장치의 방전시 시간 응답은 충전시의 시간 응답 특성보다 긴 것이 사실이다. 이는 자동이득 제어장치의 부하인 수신 증폭계(44)의 이득조절 제어 전압단자의 직류저항이 충전시의 입력저항인 저항(R)보다 크기 때문이다. 즉, 어느 한 제어전압 레벨에서 입력신호의 변화로 인하여 이에 대처하기 위하여 더 높은 다른 이득전압 레벨로 천이하는 경우에는 대부분 상승시간이 시정수 조절수단(42)의 시간응답 특성에 의하여 결정되나, 어느 한 제어 전압레벨에서 입력신호의 변화로 인하여 이에 대처하기 위하여 더 낮은 다른 이득제어 전압레벨로 천이하는 경우인 하강시간은 주로 자동전압조절 장치의 출력부하에 의해 결정되어 하강시간이 상승시간보다 길어지는 특성을 가지게 된다.

상기와 같은 상승시간과 하강시간의 차이는 전체 자동이득 조절장치의 특성이 수신 증폭계(44)에서 검출된 전압이 낮은 전압에서 높은 전압으로 천이시에는 이득조절 제어시간이 짧고, 높은 전압에서 낮은 전압으로 천이시에는 이득조절 시간이 긴 특성을 보이게 되어 빠른 응답을 원하는 수신 증폭계(44)의 경우에는 불이익을 초래하게 된다.

상기 종래 기술의 상승시간과 하강시간의 단점을 제거하고자 하는 또다른 방법으로는 제1도에 도시한 바와 같은 시정수 조절수단(42)의 출력에 부하저항을 더 설치하는 방법이 있다. 이는 시정수 조절수단(42)에 축적된 전하를 고의적으로 방전시켜 하강시간을 단축하기 위한 방법이나, 추가의 저항으로 인하여 본래의 시간응답이 짧아지게 되어 상승시간이 짧아지고, 일정한 전압으로 천이하여 불안정해지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 어느 한 제어 전압레벨에서 입력신호의 변화로 인하여 더 낮은 다른 이득제어 전압레벨로 천이하는 경우인 하강시간을 짧게하는 장치를 제공함으로써 고속 응답특성을 갖는 자동이득 조절장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 방전시에 시간응답을 짧게하여 빠른 시간응답 특성을 갖도록하되 일정전압으로 천이하여 불안정해지는 종래의 고속자동 전압조절장치의 단점을 제거한 안정한 자동이득 조절장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동이득 조절장치는 수신 증폭계로 수신되는 신호의 크기가 시간에 따라 변화하여도 수신기의 출력에는 항상 일정한 크기의 신호가 출력되도록 조절하여 주는 자동이득 조절장치에 있어서, 상기 수신 증폭계로 부터의 신호를 수신하여 수신신호의 크기에 따라 크기가 변화하는 직류전압으로 변환하는 신호 검출수단, 상기 신호 검출수단의 검파된 신호를 입력으로 수신하여 상기 검파된 신호에 포함되어 있는 교류성분을 제거하여 순수한 직류성분만 얻을 수 있게 함과 동시에 일정한 시간응답 함수특성을 갖도록하기 위한 제1, 제2시정수 조절수단, 상기 제1, 제2시정수 조절수단의 출력을 입력으로 수신하여 상기 제1시정수 조절수단의 출력전압에서 상기 제2시정수 조절수단의 출력전압을 감산한 전압을 발생하기 위한 전압 감산수단, 상기 전압 감산수단의 출력을 일측 입력으로 하고 잔여 일측 입력은 소정의 비교전압을 입력하여 전압을 비교하기 위한 전압 비교수단, 상기 전압 감산수단의 출력에 응답하여 상기 제1시정수 조절수단의 출력신호의 전달을 제어하기 위한 스위칭 수단, 상기 스위칭 수단을 통하여 입력되는 상기 제1시정수 조절수단의 출력전압을 강하하기 위한 전압 소멸수단, 상기 제1시정수 조절수단의 출력신호를 입력하여 상기 수신 증폭계에 맞는 제어전압의 크기로 변환하여 상기 수신 증폭계를 제어하기 위한 제어전압 증폭수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

첨부된 도면을 참고로하여 본 발명의 자동이득 조절장치를 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명의 자동이득 조절장치의 블럭도를 나타내는 것이다.

제3도에 있어서, 수신 증폭계(44)와 수신 출력신호(S2)를 입력하여 신호를 검출하기 위한 신호 검출수단(1), 상기 신호 검출수단(1)의 출력신호를 각각 입력하여 시정수를 조절하기 위한 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3), 상기 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력신호들을 입력하여 전압을 감산하기 위한 전압 감산수단(4), 상기 전압 감산수단(4)의 출력신호를 입력하여 기준전압(V_C)과 비교하기 위한 전압 비교수단(5), 상기 전압 비교수단(5)의 출력신호에 응답하여 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력신호를 전달하기 위한 스위칭 수단(6), 상기 스위칭 수단(6)의 출력신호를 입력하여 전압을 소멸하기 위한 전압 소멸수단(7), 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력신호를 증폭하여 상기 수신 증폭계(44)의 이득을 조절하기 위한 제어 전압 증폭수단(8)으로 구성된 자동이득 조절장치로 구성되어 있다.

상기 구성의 동작을 설명하면 다음과 같다.

신호 검출수단(1)은 수신 증폭계(44)의 출력신호(S2) 혹은 기타의 위치에서 신호를 받아 신호 검출수단(1)의 입력으로 공급하고 이곳에서 수신 신호의 크기에 따라 크기가 변하는 직류전압으로 변환하는 수단으로, 주로 다이오우드 혹은 반도체 소자를 이용하여 검파하는 방법이 사용될 수 있으며, 신호 검출수단(1)에 의하여 검출된 전압의 일측 출력은 제1시정수 조절수단(2)로 공급되며, 잔여 일측 출력은 제2시정수 조절수단(3)으로 공급된다.

제1, 제2시정수조절수단(2, 3)은 상기의 신호 검출수단(1)에서 검파된 신호를 입력으로 받아 이에 포함되어 있는 교류성분을 제거하여 순수한 직류성분만 얻을 수 있게함과 동시에 일정한 시간응답 함수 특성을 갖기 위함으로 종래의 기술과 같이 저항과 캐패시터에 의한 아날로그 방식이나, 입력되는 전압을 일정한 고주파수로 샘플링하여 이를 디지탈화한후 메모리 소자를 사용하는 디지탈 방식을 사용할 수 있다. 제1 및 제2시정수 조절수단(2, 3)은 같은 구조를 갖도록 하나 두 수단의 시간응답을 각기 달리하여, 제1시정수 조절수단(2)의 시간응답은 전체 수신 증폭계(44)에서 원하는 특성의 시간 및 안정도를 갖도록 설정하며, 제2시정수 조절수단(3)의 시간응답은 제1시정수 조절수단(2)의 시간응답에 비하여 고속인 특성을 갖는 범위에서 임의로 설정한다.

상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력은 세곳으로 갈라져서 공급되는데 일측 출력은 전압 감산수단(4)의 정입력단자로 연결하고, 잔여 일측 출력은 제어전압 증폭수단(8)의 입력으로 연결되며, 또다른 잔여 일측은 스위칭수단(6)으로 입력드로 연결된다. 한편, 제2시정수 조절수단(3)의 출력은 전압 감산수단(4)의 부입력단자로 연결되고 일측 출력은 전압 소멸수단(7)으로 연결된다.

전압 감산수단(4)는 상기의 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력을 입력으로 받아 이들 신호의 전압차이를 만들어내는 수단으로 전압 감산수단(4)의 출력전압을 V_O, 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압을 V1, V2라고 하면 전압(V_O)는 다음의 식으로 나타내어진다.

V_O= V1 - V2

전압비교수단(5)는 두개의 입력을 갖되 상기의 전압 감산수단(4)의 출력전압(V_O)를 일측 입력으로 하고 잔여 일측 입력은 비교전압(V_C)를 입력으로 받아, 전압(V_O)가 전압(V_C)보다 클 경우 이 정보를 스위칭 수단(6)의 조절단자에 출력하여 스위칭 수단(6)이 온(ON)되도록 하는 제어신호를 출력한다. 여기에서 비교전압(V_C)는 사용자의 요구에 따라 변화 설정이 가능한 전압이다.

스위칭 수단(6)는 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력과 전압 소멸수단(7)의 경로를 개폐하는 것으로, 전압 비교수단(5)의 출력을 제어전압으로 받아 이에 따라 경로를 개폐한다.

전압 소멸수단(7)은 스위칭 수단(6)을 통하여 입력으로 제공되는 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압을 강제로 방전시키는 수단으로, 그 방전의 정도가 본 발명의 부하인 수신 증폭계(44)의 이득 제어 전압단자의 부하에 의하여 일어나는 것보다 빠르도록 설정하며, 아날로그 방식일 경우에는 저항들의 소자가 디지탈 방식에서는 디지탈 감산수단들이 사용될 수 있다.

제어전압 증폭수단(8)은 종래의 기술과 동일한 것으로, 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력을 받아 수신 증폭계(44)에 맞는 제어전압의 크기로 변환시켜 수신 증폭계(44)의 이득 제어단자로 이득 제어전압단자(S3)을 공급하여 주는 수단이다. 또한, 자동이득 제어장치에서 검출된 전압의 변화 방향과 수신 증폭계(44)의 이득 조절방향과 맞지 않을 경우에는 제어전압 증폭수단(8)에 반전 증폭수단을 이용하여 이를 맞추는 역할을 하도록 한다.

제4도는 제3도에 나타낸 자동이득 조절장치의 시간에 따른 신호전압(S3)의 변화를 나타내는 그래프이다.

제4도에 있어서, 초기에 스위칭 수단(6)의 접점이 열려있고 수신 증폭계(44)는 이득 조절전압(S3)이 커지면 수신증폭계(44)의 이득이 증가하고, 반대로 이득 조절전압(S3)이 작아지면 이득이 감소하는 방향으로 동작한다고 가정한다. 만약 이와 방향이 반대로 동작하는 수신 증폭계(44)의 경우에는 제어전압 증폭수단(8)에 반전 증폭기를 사용하면 된다.

제4도는 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 갑자기 작아지는 경우의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

이 경우에 자동이득 조절장치의 출력전압인 이득 제어전압(S3)은 작아져야 수신 증폭계(44)의 이득을 올려 출력의 신호크기가 일정하게 된다. 이와 같은 경우는 공간상의 전리층의 구조가 태양 흑점의 폭발 등과 같은 외부 영향을 받아 갑자기 변화하는 자연적인 경우, 혹은 보내고자 하는 정보가 있을때만 순간적으로 정보를 송신하는 파열 송신과 같은 인위적인 경우가 있는데, 전자의 경우는 단파통신에서 주로 발생하고, 후자의 경우는 위성통신에서 주로 사용하고 있다.

상기와 같이 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 입력신호(S1)이 작아지는 경우에 수신 증폭계(44)의 출력되는 수신 신호출력(S2)가 작아지므로 신호 검출수단(1)의 출력전압도 작아지게 된다. 따라서 신호 검출수단(1)의 출력을 입력으로 하는 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)은 입력신호가 작아지므로 이와 같게 하기 위하여는 각기 다른 시간 응답속도로 자신이 축적하고 있던 전하를 방전하기 시작한다.

이때 상기 구성에서 설명된 바와 같이 제2시정수 조절수단(3)은 시간 응답이 짧으므로 축적된 전하가 제1시정수 조절수단(2)의 방전시간보다 빨리 소멸되므로 이들 두 전압간의 차이가 발생한다. 상기의 전압차이(V_O)를 전압 감산수단(4)에서 구하여 이를 전압 비교수단(5)에 출력한다.

상기 방전시간에 따른 전압차이는 전압 비교수단(5)에서 비교전압(V_C)와 비교를 하는데 점(A)에서와 같이 상기 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력(V_O)가 설정된 전압(V_C)보다 클 경우에 스위칭 수단(6)은 접점을 닫아 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압을 제어전압 증폭수단(8)뿐만 아니라 전압 소멸수단(7)으로도 공급하게 하여 강제로 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압을 고속으로 방전시키므로, 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 점(B')으로 이동하게 된다.

제1시정수 조절수단(2)의 출력전압이 점(B')위치로 이동하게 되면 전압 비교수단(5)에서 비교전압(V_C)와 비교하여 볼 때 상기 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압(V_O)가 설정된 전압(V_C)보다 작아지므로 스위칭 수단(6)은 접점을 열게되고 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 순수 부하저항에 의해서만 방전하게 되어, 점(B')전압레벨에서의 본래의 제1시정수 조절수단(2)의 방전 곡선인 점(B)와 점(C)를 연결하는 선의 형태로 감소하게 되며 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 점(C')로 이동하게 된다.

점(C')에서와 같이 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압(V_O)가 설정된 전압(V_C)보다 커지게 되어, 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 빠른 속도로 방전되고, 점(D')에서와 같이 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압(V_O)가 설정된 전압(V_C)보다 작아지게 되면 상기의 설명과 같이 스위칭 수단(6)은 접점을 열게되어, 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 본래의 제1시정수 조절수단(2)의 방전 곡선과 같은 형태로 감소하게 되는 동작을 반복하게 된다.

제어전압 증폭수단(8)은 상기 제1시정수 조절수단(2)의 출력을 비례 증폭하여 수신 증폭계(44)의 이득 조절단자로 공급하게 되므로 원하는 전압레벨로 하강하는 동안 상기와 같은 동작으로 고속으로 원하는 전압레벨로 천이하게 되어 제1시정수 조절수단(2)보다 고속으로 자동이득 제어 특성을 제공한다.

제4도의 점(D')이후와 같이 원하는 전압레벨에 도달하면, 즉 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 전압차이가 비교전압(V_C)보다 커지는 경우가 적을 경우, 자동이득 조절전압(S3)은 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압에 의하여 전적으로 의존되게 되어 고속이득 조절장치에서 발생되기 쉬운 과도응답 및 불안정성을 제거할 수가 있다.

제5도는 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 갑자기 커지는 경우의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

자동이득 조절장치의 출력전압인 이득 제어전압(S3)은 커져야 수신 증폭계(44)의 이득을 낮추어 출력의 신호크기가 일정하게 된다.

상기와 같이 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 커지는 경우에 수신 증폭계(44)의 출력되는 수신 신호출력(S2)가 커지므로 신호 검출수단(1)의 출력전압도 따라서 커지게 된다. 따라서, 신호 검출수단(1)의 출력을 입력으로 하는 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)은 입력신호가 커지므로 각기 다른 시간 응답속도로 자신들의 축적수단에 전하를 축적하기 시작한다.

제2시정수 조절수단(3)은 시간응답이 짧으므로 초기부터 점(A)까지에는 제1시정수 조절수단(2)의 축적시간보다 빨리 충전되므로 이들 주 전압간의 전압차(V_O)를 전압 감산수단(4)에서 구할 때 전압(V2)가 큰 경우이므로 출력전압(V_O)는 음의 값을 가지게 되고 전압 비교수단(5)에서 비교전압(V_C)와 비교를 하면 작으므로 스위칭 수단(6)은 열려 있게되며, 이득 제어전압(S3)은 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압에 의존되게 된다. 즉, 전체 증폭계의 원하는 시정수값으로 상승 천이를 한다.

제1시정수 조절수단(2)의 과도 응답 특성이 커서 점(B)에서와 같이 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압(V_O)가 설정된 전압(V_C)보다 클 경우, 스위칭 수단(6)은 접점을 닫아 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압을 제어전압 증폭수단(8)뿐만아니라 전압 소멸수단(7)으로도 공급하게 하여 강제로 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압을 방전시키므로 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 점(C)의 위치로 천이하게 된다.

제1시정수 조절수단(2)의 출력전압이 점(C)의 위치로 천이하게 되면 전압 비교수단(5)에서 비교전압(V_C)와 비교하여 보면 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압(V_O)이 설정된 전압(V_C)보다 작아지므로, 스위칭 수단(6)은 접점을 열게 되고 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압은 순수 부하저항에 의해서만 방전하게 되고, 점(C)의 전압레벨에서 본래의 제1시정수 조절수단의 방전곡선과 같은 형태로 감소하게 된다.

원하는 전압레벨에 근접하면, 즉, 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 전압차이가 비교전압(V_C)보다 커지는 경우가 적을 경우, 자동이득 제어전압(S3)은 제1시정수 조절수단(2)의 출력전압에 의해 전적으로 의존하게 되어 고속이득 조절장치에서 발생하기 쉬운 과도응답 및 불안정성을 제거할 수가 있다.

이와같은 동작으로 원하는 전압레벨로 상승 천이하는 동안 설계된 전체 시간응답 속도로 원하는 전압레벨로 천이하되, 과도의 응답이 발생할 경우 이를 빠른 속도로 원래의 전압위치로 복원시키는 동작을 하게 되어 본래의 제1시정수 조절수단(2)보다 오동작이 적은 정확하고 안정된 자동이득 제어를 할 수 있게 된다.

제6도는 제3도에 나타낸 자동이득 조절장치의 일실시예의 회로도를 나타내는 것이다.

제6도에 있어서, 신호 검출수단(1)에 해당하는 것이 다이오우드(31)이고, 제1시정수 조절수단(2)에 해당하는 것이 저항(32)와 캐패시터(33)이고, 제2시정수 조절수단(3)에 해당하는 것이 저항(34)와 캐패시터(35)이고, 다이오우드(36)은 전압 감산수단(4), 전압 비교수단(5), 및 스위칭 수단(6)이고, 저항(37)은 전압 소멸수단(6), 증폭기(38)은 제어전압 증폭수단(8)이다.

다이오우드(31)은 수신 증폭계의 출력신호를 받아 이를 검파하여 저항들(32, 34)의 일측으로 공급하고, 저항(32)와 캐패시터(33)으로 구성된 제1시정수 조절수단(2)은 상기의 검출신호를 입력으로 받아 상기의 검출신호에서 제공되는 잔여의 교류성분은 캐패시터(33)을 통하여 접지로 흘려 순수 직류 성분으로 변환하여 다이오우드(36)의 정입력과 제어전압 증폭수단(38)의 입력으로 공급함과 동시에 저항(32)와 캐패시터(33)의 값에 의하여 형성되는 고유의 시간 응답을 가지며, 저항(34)과 캐패시터(35)로 구성된 제2시정수 조절수단(3)은 상기의 검출신호를 입력으로 받아 상기의 검출신호에서 제공되는 잔여의 교류성분은 캐패시터(35)를 통하여 접지로 흘려 버림으로써 제거하여 순수 직류성분으로 변환하여 다이오우드(39)의 정입력으로 공급함과 동시에 저항(34)와 캐패시터(35)의 값에 의하여 형성되는 고유의 시간응답을 가지되 상기의 저항(32)와 캐패시터(33)에 의한 시간응답 특성보다 고속으로 값을 설정하며, 다이오우드(36)의 음단자는 전압 감쇄수단인 저항(37)에 연결하고 저항(37)의 잔여 일측단자는 접지시키며, 제어전압 증폭수단(38)의 출력은 수신 증폭계(44)의 이득 조절단자에 연결하도록 구성한다.

상기 실시예에서는 다이오우드(39)는 다이오우드(36)을 통과한 전압이 제2시정수 조절수단(34, 35)로 궤환되는 것을 막고 제2시정수 조절수단(34, 35)로 구성되는 제2시정수 조절수단(34, 35)로 구성된 시정수 수단의 방전경로를 제공하기 위한 것으로, 저항(34)와 캐패시터(35)가 연결되는 지점에 다이오우드(39)의 양단자에 연결하고 다이오우드(36)의 음단자와 저항(37)이 연결되는 지점에 다이오우드(39)의 음단자를 연결한다.

상기 구성의 동작을 제4도와 제5도의 그래프를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도를 이용하여 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 갑자기 작아지는 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.

수신 증폭계(44)의 출력되는 수신 신호출력(S2)가 작아지므로, 다이오우드(31)의 출력 검파전압도 따라서 작아지게 된다. 따라서, 제1, 제2시정수 조절수단에 해당하는 저항들(32, 34)와 캐패시터들(33, 35)은 각기 다른 응답시간 속도로 캐패시터들(33, 35)에 축적하고 있던 전하를 방전하기 시작하는데 캐패시터(33)은 제어전압 증폭수단(38)을 통하여 수신 증폭계(44)의 이득 조절 전압단자로, 캐패시터(35)는 다이오우드(39)를 통하여 저항(27)로 방전하게 된다.

이때 상기 구성에서 설명된 바와 같이 저항(34)와 캐패시터(35)로 구성되는 회로의 시간응답이 짧으므로 축적된 전하가 저항(32)와 캐패시터(33)으로 구성된 회로보다 빨리 소멸되므로 이들 두 전압간의 차이가 다이오우드(36)의 양단자에 발생한다. 상기 전압 차이가 제4도의 점(A)에서와 같이 저항(32)와 캐패시터(33)에 의해서 형성되는 전압보다 크고 다이오우드(36)의 순방향전압이 0.7V(게르마늄 다이오우드를 사용할 경우에는 0.2V)보다 클 경우에 다이오우드(36)은 도통이 되어 저항들(32, 34)의 출력전압을 제어전압 증폭수단(38) 뿐만 아니라 전압 소멸수단인 저항(37)로도 공급하게 하여 강제로 출력전압을 빠른속도로 방전시키므로, 이득 제어전압(S3)은 제4도의 점(B')으로 이동하게 된다.

저항들(32, 34)에 의한 출력전압이 제4도의 점(B')으로 낮게 천이하게 되어 다이오우드(36)의 양단자간의 전압은 순방향 전압이 0.7V보다 작이지게 되면 다이오우드(36)은 단락되고, 저항들(32, 34)의 출력전압은 순수 부하저항에 의해서만 방전하게 되어, 점(B')의 전압레벨에서의 본래의 방전 곡선인 점(B)와 점(C)의 곡선형태로 감소하게 되며, 출력전압(S3)은 제4도의 점(C')위치로 이동하게 된다.

제4도의 점(C)에서와 같이 제1시정수 조절수단(32, 33)에 의해서 형성되는 전압이 제2시정수 조절수단(34, 35)에 의해서 형성되는 전압보다 크고, 다이오우드(36)의 양단에 걸리는 전압인 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압 차이가 순방향으로 0.7V보다 커지면 다이오우드(36)은 도통하게 되고 제4도의 점(D')에서와 같이 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압 차이가 0.7V보다 작아지게 되면 다이오우드(36)은 단락하게 되는 동작을 반복하게 된다.

한편, 제5도를 이용하여 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 갑자기 커지는 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.

자동이득 조절장치의 이득전압(S3)이 커져야 수신증폭계(44)의 이득을 낮추어 출력의 신호크기가 일정하게 된다. 상기와 같이 수신 증폭계(44)로 입력되는 수신 신호입력(S1)이 커지는 경우, 수신 증폭계(44)의 출력되는 수신 신호출력(S2)이 커지므로, 다이오우드(31)의 출력전압도 따라서 커지게 된다. 따라서, 제1시정수 조절수단(32, 33)과 제2시정수 조절수단(34, 35)는 입력신호가 커지므로 각기 다른 시간응답 속도로 캐패시터들(33, 35)에 전하를 축적하기 시작한다.

이때 상기 구성에서 설명한 바와 같이 저항(34)와 캐패시터(35)로 구성된 회로는 시간응답이 짧으므로 제5도에 나타낸 바와 같이 초기부터 점(A)까지는 저항(32)와 캐패시터(33)에 의한 회로의 축적시간보다 빨리 충전되므로 다이오우드(36)의 양단에는 부전압이 걸리게되어 단락되며, 이득제어 전압(S3)는 저항들(32, 34)의 출력전압에 의존하게 된다. 즉, 전체 증폭계의 원하는 시정수 값으로 상승천이를 하게 된다.

그러나 제1시정수 조절수단(2)을 구성하는 저항(32)와 캐패시터(33)의 과도응답 특성이 커서 제5도의 점(B)에서와 같이 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 출력전압 차이가 다이오우드(36)의 순방향으로 0.7V보다 클 경우에 다이오우드(36)의 순방향 전압이 전압이 걸리므로 도통이 되어 제1시정수 조절수단(32, 33)의 출력전압을 제어전압 증폭수단(38) 뿐만 아니라 전압 소멸수단(37)로도 공급하게 하여 강제로 전압을 방전시키므로, 제5도의 점(C)로 이동하게 된다.

제1시정수 조절수단(32, 33)으로 구성된 회로의 출력전압이 제5도의 점(C)로 천이하게 되면 두 전압차이가 0.7V보다 작아지므로 다이오우드(36)은 단락되고 저항(32)와 캐패시터(33)의 출력전압은 순수 부하저항에 의해서만 방전되게 되어, 점(C)의 전압레벨에서의 본래의 저항(32)와 캐패시터(33)의 방전곡선의 형태로 감소하게 된다.

상기 실시예에서는 다이오우드(36)을 한개를 사용한 것을 예로 보였으나 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)의 전압차이를 더 크게 설정해야 하는 경우에는 상기 다이오우드(36)을 복수개 직렬로 연결하여 해결할 수가 있다.

또한, 제1, 제2시정수 조절수단(2, 3)이 출력하는 전압이 작아져서 다이오우드(36)을 온시킬만한 충분한 전압차이를 얻지 못하는 경우에는 제7도에 나타낸 것처럼 각 시정수 조절수단의 출력에 전압 증폭수단을 설치하여 해결할 수도 있다.

본 발명의 자동이득 조절장치는

첫째, 서로 다른 시정수 값을 갖는 시정수 수단을 설치하고 이들간의 전압차이를 이용하여 전체수단을 통한 강제 방전 경로를 설치하도록 구성하여 종래기술에서 문제시되었던 원하는 전압레벨로 하강 천이하는 동안 빠른속도로 원하는 전압레벨로 천이할 수가 있다.

둘째, 원하는 전압수준에 근접하면 자동이득 제어전압은 저속도의 시간응답 특성을 제공하게 되어 고속 이득조절장치에서 발생되기 쉬원 과도응답 및 불안정성을 제거할 수가 있다.

세째, 원하는 전압레벨로 상승천이하는 동안 설계된 전체 시간응답 속도로 원하는 전압레벨로 천이하되, 과도의 응답이 발생할 경우에 이를 고속으로 원래의 전압레벨로 복귀시키는 동작을 하게 되어 오동작을 줄일 수가 있다.

Claims (4)

1. 수신 증폭계로 수신되는 신호의 크기가 시간에 따라 변화하여도 수신기의 출력에는 항상 일정한 크기의 신호가 출력되도록 조절하여 주는 자동이득 조절장치에 있어서, 상기 수신 증폭계로 부터의 신호를 수신하여 수신신호의 크기에 따라 크기가 변화하는 직류전압으로 변환하는 신호 검출수단; 상기 신호 검출수단의 검파된 신호를 입력으로 수신하여 상기 검파된 신호에 포함되어 있는 교류성분을 제거하여 순수한 직류성분만 얻을 수 있게 함과 동시에 일정한 시간응답 함수특성을 갖도록하기 위한 병렬 연결된 제1, 제2시정수 조절수단; 상기 시정수 조절수단의 출력을 입력으로 수신하여 상기 제1시정수 조절수단의 출력전압에서 상기 제2시정수 조절수단의 출력전압을 감산한 전압을 발생하기 위한 전압 감산수단; 상기 전압 감산수단의 출력을 일측 입력으로 하고 잔여 일측 입력은 소정의 비교전압을 입력하여 전압을 비교하기 위한 전압 비교수단; 상기 전압 감산수단의 출력에 응답하여 상기 제1시정수 조절수단의 출력신호의 전달을 제어하기 위한 스위칭 수단; 상기 스위칭 수단을 통하여 입력되는 상기 제1시정수 조절수단의 출력전압을 강하하기 위한 전압 소멸수단; 상기 제1시정수 조절수단의 출력신호를 입력하여 상기 수신 증폭계에 맞는 제어전압의 크기로 변환하여 상기 수신 증폭계를 제어하기 위한 제어전압 증폭수단을 구비하며, 상기 전압감산, 전압비교 및 스위칭 수단은 상기 제1시정수 조절수단의 출력단자에 연결된 애노우드 전극과 상기 제2시정수 조절수단의 출력단자에 연결된 캐소우드 전극을 가진 다이오우드를 하나이상 직렬 연결한 것을 특징으로 하는 자동이득 조절장치.
2. 제2항에 있어서, 상기 전압 비교수단은 상기 제1시정수 조절수단의 출력전압에서 상기 제2시정수 조절수단의 출력전압을 뺀 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 자동이득 조절장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전압 소멸수단은 상기 전압 비교, 전압 감산, 및 스위칭 수단의 다이오우드의 캐소우드 전극과 접지전압에 연결된 저항으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동이득 조절장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2시정수 조절수단의 출력단자에 연결된 애노우드 전극과 상기 전압 소멸수단의 입력단자사이에 연결된 캐소우드 전극을 가진 다이오우드를 더 구비한 것을 특징으로 하는 자동이득 조절장치.