KR100291018B1 - 무선통신 시스템에서 상향주파수 변환장치 - Google Patents
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Abstract
무선통신 시스템에서 전계효과 트랜지스터를 이용한 능동 밸룬부가 국부발진신호 및 백 팔십도 위상반전된 국부발진신호를 출력하며, 상향주파수 변환부의 소오스단자가 연결된 전계효과 트랜지스터의 구성이 상기 두 국부발진신호를 서로 상쇄시켜, 출력단의 부피가 큰 밴드패스필터를 제거할 수가 있으며 변환이득의 효과가 발생한다. 또한 동시에 출력신호는 주파수대역의 제한을 받지 않기 때문에 광대역의 밴드폭을 가질 수가 있는 잇점이 있다.
Description
본 발명은 무선통신 시스템의 송신단에 관한 것으로, 특히 상향주파수 변환장치에 관한 것이다.
무선신호 송신단에서 상향주파수 변환장치(Up-Converter)는 중간주파수 (Intermediate Frequency) 대역의 송신신호를 국부발진기에서 발생되는 무선주파수 (Radio Frequency)대역의 국부발진신호에 혼합하는 동작을 수행한다. 이로인해, 중간주파수대역의 송신신호는 무선출력에 적당한 무선주파수대역의 신호로 변환된다. 이때, 상기 두 신호가 혼합되는 과정에서, 상기 두 신호의 주파수의 합과 차를 포함한 여러항의 차수의 주파수 신호, 즉 불요방사주파수성분이 발생하게 된다. 상기한 불요방사주파수성분 또는 국부발진신호성분을 제거하기 위하여 종래에는 상향주파수 변환장치의 출력단의 밴드패스필터가 국부발진주파수 성분을 포함한 불요방사주파수성분을 억압한다.
그런데 국부발생신호의 주파수와 상향주파수 변환장치로부터 출력되는 신호의 주파수의 차가 적은 경우에 국부발생신호의 세기가 문제가 되고 있다. 국부발생신호 성분을 억압하기 위하여, 불요방사주파수성분의 억압능력이 우수한 밴드패스필터가 사용되어야 한다. 즉, 컷-오프(Cut-Off)특성이 첨예한 밴드패스필터를 사용하여야만 한다. 하지만 이로인해 상기 밴드패스필터 자체의 로스(Loss)가 커지게 되며 또한 필터 출력신호의 밴드(Band)내에 리플(Ripple)성분이 증가하게 된다. 즉, 상기 밴드패스필터의 이득특성에 의해, 상기 필터 출력단의 신호세기가 약해지게 되는 문제점이 발생하게 된다. 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 무선 송신부에는 밴드패스필터의 출력단에는 상기 로스를 보상하는 증폭기와 상기 증폭기에서 출력되는 불요방사성분을 억압하기 위한 또 다른 밴드패스필터가 상기 증폭기 출력단에 구비될 수가 있었다.
도 1은 무선통신 시스템에서 종래의 무선신호 송신부를 도시한 일 예이다.
국부발진기(110)는 무선주파수대역의 국부발진신호를 발생하여 LO 필터(120)로 출력한다. 그리고 상향주파수 변환기(130)는 LO 필터(120)로부터 출력되는 필터링된 국부발진신호를 입력한다. 그리고 상향주파수 변환기(130)는 입력되는 중간주파수대역의 송신신호를 상기 국부발진신호에 혼합하는 동작을 수행한다. 이로인해, 상기 중간주파수대역의 송신신호는 무선출력에 적당한 무선주파수대역의 신호로 변환된다. 그리고 RF 필터(140)는 상기 두 신호가 혼합되는 과정에서 발생하는 불요방사주파수성분을 억압하는 동작을 수행한다.
상기 도 1의 설명에서, 무선통신 시스템에서 종래의 무선신호 송신부는 구비되는 상향주파수 변환기로부터의 불요방사 주파수성분을 제거하기 위하여, 상기 상향주파수 변환기의 출력단에 밴드패스필터를 구비함을 알 수가 있다. 그러나 상기한 바와 같이, 국부발생신호성분을 억압하기 위해서는, 컷-오프 특성이 첨예한 밴드패스필터를 사용하여야만 한다. 또한 밴드패스필터 자체의 이득 특성상, 상기 필터 출력단의 신호세기가 약해지게 되는 문제점이 발생하게 된다. 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 무선 송신부에는 밴드패스필터의 출력단에는 상기 로스를 보상하는 증폭기와 상기 증폭기에서 출력되는 불요방사성분을 억압하기 위한 또 다른 밴드패스필터가 상기 증폭기 출력단에 구비될 수가 있었다. 그러나 일반적으로 필터는 그 부피가 크기 때문에, 좁은 공간에서의 송신장치 설계 제작 과정에서 문제가 발생하게 되며, 또한 밴드패스필터의 출력신호는 상기 필터의 패스 주파수대역에 의존하게 되므로 그 주파수 범위가 한정되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 국부발생 주파수성분을 제거하는 상향주파수 변환장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 전계효과 트랜지스터를 이용한 능동 밸룬부가 국부발진신호 및 백 팔십도 위상반전된 국부발진신호를 출력하며, 상향주파수 변환부의 소오스단자가 연결된 전계효과 트랜지스터의 구성이 상기 두 국부발진신호를 서로 상쇄시키는 상향주파수 변환장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 무선통신 시스템의 상향주파수 변환장치가, 제1전계효과 트랜지스터를 이용하여 국부발진신호 및 백 팔십도 위상반전된 국부발진신호를 출력하는 능동 밸룬부와, 각 게이트단자를 통하여 상기 국부발진신호 및 위상 반전된 국부발진신호를 입력하고 소오스단자가 서로 연결되어 상기 국부발진신호 및 위상 반전된 국부발진신호를 상쇄시키는 제2전계효과 트랜지스터 및 제3전계효과 트랜지스터로 구성되어, 드레인단자를 통하여 입력되는 중간주파수대역의 송신신호를 상기 국부발진신호에 혼합하여 무선주파수대역의 송신신호로 변환하는 상향주파수 변환부로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 무선통신 시스템에서 종래의 무선신호 송신부를 도시한 일 예.
도 2는 무선통신 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 상향주파수 변환장치를 도시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 무선통신 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 상향주파수 변환장치를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기 도 2는 전계효과 트랜지스터를 이용한 능동 밸룬(Active Balun)부(210)와 전계효과 트랜지스터의 조합으로 구성되는 상향주파수 변환부(220)로 이루어 진다.
능동 밸룬부(210)에 구비되는 트랜지스터 U1(216)는 드레인단자를 통하여 전원전압신호를 코일(212) 및 저항(214)을 경유하여 입력한다. 그리고 트랜지스터 U1(216)는 게이트단자를 통하여 국부발진기(도시하지 않음)로부터의 무선주파수대역의 국부발진신호를 입력한다. 이로 인하여 트랜지스터 U1(216)는 상기 국부발진신호를 소오스단자를 통하여 인가하고, 상기 국부발진신호에 비하여 180도 위상반전된 신호를 드레인단자를 통하여 인가한다.
그리고 상향주파수 변환부(220)에 구비되는 전계효과 트랜지스터 U2(226)와 전계효과 트랜지스터 U3(228)는 게이트단자를 통하여 각각 상기 국부발진신호 및 180도 위상반전된 국부발진신호를 입력한다. 또한 전계효과 트랜지스터 U3(228)는 드레인단자를 통하여 캐패시터(230)를 경유한 중간주파수대역의 송신신호를 입력한다. 그리고 전계효과 트랜지스터 U3(228)는 상기 드레인단자의 중간주파수대역의 송신신호를 상기 게이트단자의 국부발진신호에 혼합하고, 소오스단자를 통하여 무선주파수대역으로 승압(Up-Converting)된 송신신호를 출력한다. 그리고 상기 무선주파수대역의 송신신호는 RF 증폭부등으로 인가된다.
그런데 이때, 전계효과 트랜지스터 U2(226)와 전계효과 트랜지스터 U3(228)는 소오스단자가 서로 연결되어 있으므로, 각 게이트단자에 인가된 상기 국부발진신호 및 180도 위상반전된 국부발진신호는 그 진폭은 같으나 위상이 서로 반대이므로 상쇄되어 버린다.
상기 도 2의 설명에서, 본 발명의 실시예에 따른 상향주파수 변환장치는 전계효과 트랜지스터를 이용한 능동 밸룬부가 국부발진신호와 180도 위상반전된 국부발진신호를 인가한다. 그리고 상향주파수 변환부에 구비되는 전계효과 트랜지스터의 구성은 연결된 소오스단자를 이용하여 상기 두 국부발진신호를 서로 상쇄시킨다. 또한 상기 상향주파수 변환부는 중간주파수대역의 송신신호를 상기 국부발진신호에 혼합하여, 무선주파수대역의 송신신호로 변환한다. 그런데 상기한 바와 같이 국부발진신호성분이 상쇄되므로 상향주파수변환장치의 출력단의 밴드패스필터가 필요치 않는다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전계효과 트랜지스터를 이용한 능동 밸룬부가 국부발진신호 및 백 팔십도 위상반전된 국부발진신호를 출력하며, 상향주파수 변환부의 소오스단자가 연결된 전계효과 트랜지스터의 구성이 상기 두 국부발진신호를 서로 상쇄시켜, 출력단의 부피가 큰 밴드패스필터를 제거할 수가 있으며 변환이득의 효과가 발생한다. 또한 동시에 출력신호는 주파수대역의 제한을 받지 않기 때문에 광대역의 밴드폭을 가질 수가 있는 잇점이 있다.
Claims (1)
- 무선통신 시스템의 상향주파수 변환장치에 있어서,제1전계효과 트랜지스터를 이용하여 국부발진신호 및 백 팔십도 위상반전된 국부발진신호를 출력하는 능동 밸룬부와,각 게이트단자를 통하여 상기 국부발진신호 및 위상 반전된 국부발진신호를 입력하고 소오스단자가 서로 연결되어 상기 국부발진신호 및 위상 반전된 국부발진신호를 상쇄시키는 제2전계효과 트랜지스터 및 제3전계효과 트랜지스터로 구성되어, 드레인단자를 통하여 입력되는 중간주파수대역의 송신신호를 상기 국부발진신호에 혼합하여 무선주파수대역의 송신신호로 변환하는 상향주파수 변환부로 이루어짐을 특징으로 하는 상향주파수 변환장치.
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