KR100587011B1 - Frequency conversion mixer of low power - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1.2V 이하의 저 전압 구동전압이 인가되더라도 안정적인 동작 및 선형성을 나타내며, 간단한 구조로 차동 I/Q 중간주파수신호를 추출할 수 있는 저전력 주파수 변환 믹서에 관한 것으로서, 그 구성은 각각 90도의 위상차를 갖는 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)를 게이트로 입력받아 상기 발진주파수에 의하여 스위칭동작하는 소스 접지된 제1,2트랜지스터(M31,M32)로 이루어진 스위칭부(31)와, 상기 제1,2트랜지스터(M31,M32)의 드레인에 소스가 접속되며 각각 180도의 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 2개의 차동쌍을 이루는 제3~제6트랜지스터(M33~M36)로 이루어지는 구동부(32)와, 상기 구동부(32)의 제3~제6트랜지스터(M33~M36)의 드레인와 전원단(VDD)을 각각 연결하는 제1~제4부하저항(RL31~RL34)로 이루어지며, 상기 제3~제6트랜지스터(M33~M36)의 드레인로부터 차동 I/Q 중간주파수(IF_I+, IF_I-, IF_Q+, IF_Q-)를 인출하는 출력부(23)로 이루어진다.The present invention relates to a low power frequency conversion mixer capable of extracting differential I / Q intermediate frequency signals with a simple structure even when a low voltage driving voltage of 1.2 V or less is applied. A switching unit (31) comprising source grounded first and second transistors (M31, M32) receiving an I / Q oscillation frequency (LO_I, LO_Q) having a phase difference as a gate and switching according to the oscillation frequency; Sources are connected to drains of the first and second transistors M31 and M32, and the third to sixth transistors M33 to M36, which form two differential pairs, to which high frequency signals RF + and RF- having a phase difference of 180 degrees are input. And a first to fourth load resistors RL31 to RL34 respectively connecting the drains of the third to sixth transistors M33 to M36 of the driving unit 32 and the power supply terminal VDD. From the drains of the third to sixth transistors M33 to M36. It consists of an output section 23 which draws out differential I / Q intermediate frequencies IF_I +, IF_I-, IF_Q +, IF_Q-.

믹서, 무선통신시스템, 주파수변환, 직접변환, 저전력Mixer, Wireless Communication System, Frequency Conversion, Direct Conversion, Low Power

Description

저전력 주파수 변환 믹서{Frequency conversion mixer of low power}Frequency conversion mixer of low power

도 1은 종래 주파수 변환 믹서의 구조를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the structure of a conventional frequency conversion mixer.

도 2는 종래 주파수 변환 믹서의 다른 구조를 보인 회로도이다.2 is a circuit diagram showing another structure of a conventional frequency conversion mixer.

도 3은 본 발명에 의한 저전력 주파수 변환 믹서를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a low power frequency conversion mixer according to the present invention.

도 4는 도 2에 도시된 종래 주파수 변환 믹서의 구동전압별 출력 특성 변화를 보인 그래프이다.FIG. 4 is a graph illustrating a change in output characteristics for each driving voltage of the conventional frequency conversion mixer shown in FIG. 2.

도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 주파수 변환 믹서에서의 구동전압별 출력 특성 변화를 보인 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in output characteristics for each driving voltage in the frequency conversion mixer of the present invention shown in FIG. 3.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of the drawing

31 : 스위칭부31: switching unit

32 : 구동부32: drive unit

33 : 출력부33: output unit

본 발명은 수신기에서 수신된 고주파 신호를 설정된 주파수대역으로 주파수 변환시키는 주파수 변환 믹서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저 전압 구조에서도 안정된 출력특성을 나타내며 고선형성을 구현할 수 있는 저전력 주파수 변환 믹서에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency conversion mixer for converting a high frequency signal received from a receiver into a set frequency band, and more particularly, to a low power frequency conversion mixer capable of exhibiting stable output characteristics even in a low voltage structure and implementing high linearity. .

소정의 정보가 실린 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하여 해당 RF 신호에 실린 정보를 추출하는 무선수신기는, 안테나를 통해 설정된 고주파대역의 RF 신호를 수신한 후, 상기 수신된 RF 신호를 베이스밴드의 아날로그신호로 변환하여 해당 RF 신호에 실린 정보를 추출하는 것으로서, 최근에는 소형화 추세에 따라서, 단일 칩 구현이 가능한 직접 변환 방식 수신기가 연구되고 있다. 특히, 직접 변환 방식 수신기는 필터등의 외부 소자를 줄일 수 있고, 디지털 신호 처리 부담을 줄일 수 있는 것으로서, 디지털 회로 구현이 쉬운 CMOS 공정을 이용한 단일 칩 제작에 가장 적합하다.The radio receiver for receiving a radio frequency (RF) signal containing predetermined information and extracting information contained in the corresponding RF signal receives an RF signal of a high frequency band set through an antenna and then converts the received RF signal into a baseband. In order to extract the information contained in the RF signal by converting it into an analog signal, a direct conversion receiver capable of implementing a single chip has recently been researched according to the miniaturization trend. In particular, the direct conversion receiver can reduce external components such as a filter and reduce the burden of digital signal processing, and is most suitable for single chip fabrication using a CMOS process that is easy to implement digital circuits.

이런 직접 변환을 구현하기 위한 주파수 변환 믹서로서, 길버트 셀(Gilbert cell) 구조로 이루어진 더블 밸런스 타입의 믹서회로가 있으며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 이루어진다.As a frequency conversion mixer for implementing such a direct conversion, there is a double balance type mixer circuit having a Gilbert cell structure, as shown in FIG.

상기 도 1을 참조하면, 종래의 주파수 변환 믹서는 소스 접지된 제1,2트랜지스터(M1,M2)로 이루어지고 상기 제1,2트랜지스터(M11,M12)의 게이트로 주파수변환될 180도의 위상차를 갖는 두 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 구동부(11)와, 상기 구동부(11)의 제1,2트랜지스터(M11,M12)와 전원단의 사이에 직렬로 연결되는 각각 두개의 차동쌍을 이루는 제3~제4트랜지스터(M13~M16)로 이루어져 90도의 위상차를 갖는 I/Q 발진주파수(LO_I,LO_Q)에 의해 스위칭되는 스위칭부(12)와, 전원단(VDD)에 연결된 부하저항(RL11,RL12)으로 이루어져 주파수 변환된 I/Q 중간주파수(IF_I, IF_Q)를 출력하는 출력부(13)로 이루어진다.Referring to FIG. 1, a conventional frequency conversion mixer includes a source grounded first and second transistors M1 and M2 and a phase difference of 180 degrees to be frequency converted to the gates of the first and second transistors M11 and M12. Two differential pairs connected in series between the driving unit 11 to which two high-frequency signals RF + and RF- have input, and the first and second transistors M11 and M12 of the driving unit 11 and a power supply terminal, respectively; Switching unit 12 consisting of the third to fourth transistors (M13 to M16) forming a switching by the I / Q oscillation frequency (LO_I, LO_Q) having a phase difference of 90 degrees, and a load resistor connected to the power supply terminal (VDD) And an output unit 13 including the RL11 and RL12 to output the frequency-converted I / Q intermediate frequencies IF_I and IF_Q.

상기의 주파수 변환 믹서는, 구동부(11)로 180도의 위상차를 갖는 고주파 신호(RF+,RF-)가 입력되어, 스위칭부(12)로 입력된 90도의 위상차를 갖는 발진주파수(LO_I, LO_Q)와 각각 결합되고, 상기 스위칭부(12)의 차동결합에 의하여 출력부(13)으로는 I/Q의 중간주파수(IF_I, IF_Q)가 출력된다.In the frequency conversion mixer, the high frequency signals RF + and RF- having the phase difference of 180 degrees are input to the driving unit 11, and the oscillation frequencies LO_I and LO_Q having the phase difference of 90 degrees input to the switching unit 12. Each of them is coupled, and the intermediate frequencies IF_I and IF_Q of I / Q are output to the output unit 13 by the differential coupling of the switching unit 12.

상기 도 1의 주파수 변환 믹서에서는 차동 I/Q 신호를 얻을 수 없다.In the frequency conversion mixer of FIG. 1, a differential I / Q signal cannot be obtained.

이를 위하여 제안된 주파수 변환 믹서의 또 다른 구조로서, 도 2는 차동 I/Q 다운 컨버젼 믹서를 나타낸다.As another structure of the proposed frequency conversion mixer, FIG. 2 shows a differential I / Q down conversion mixer.

도 2를 참조하면, 차동 I/Q 다운 컨버젼 믹서는 180도의 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 제1,2트랜지스터(M21,M22)로 이루어진 구동부(21)와, 각각 90도의 위상차를 갖는 발진주파수(LO_I+, LO_I-, LO_Q+, LO_Q-)가 입력되며 상기 구동부(21)의 출력측에 연결되는 4개의 차동쌍으로 이루어진 제3 ~ 제10트랜지스터(Q23~Q30)으로 이루어지는 스위칭부(22)와, 상기 스위칭부(22)의 출력측에 각각 연결되는 부하 저항(RL21~RL24)들로 이루어져 180도의 위상차를 갖는 I/Q 중간주파수(IF_I+, IF_I-, IF_Q+, IF_Q-)가 출력되는 출력부(23)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the differential I / Q down-conversion mixer includes a driving unit 21 including first and second transistors M21 and M22 to which high frequency signals RF + and RF− having a phase difference of 180 degrees are input, and 90 respectively. Oscillation frequency (LO_I +, LO_I-, LO_Q +, LO_Q-) having a phase difference of degrees is input and the switching is composed of third to tenth transistors (Q23 to Q30) consisting of four differential pairs connected to the output side of the driver 21. The I / Q intermediate frequencies IF_I +, IF_I-, IF_Q +, and IF_Q-, which have a phase difference of 180 degrees, are formed of the unit 22 and load resistors RL21 to RL24 connected to the output side of the switching unit 22, respectively. It consists of an output unit 23 to be output.

상기와 같이, 차동 I/Q 다운 컨버젼 믹서는 90도의 위상차를 갖는 발진주파 수(LO_I+, LO_I-, LO_Q+, LO_Q-)를 인가받기 위하여, 도 1에 보인 더블 밸런스 믹서를 한 쌍으로 연결하는 복잡한 구조를 갖는다.As described above, the differential I / Q down-conversion mixer has a complex connection of the double balance mixer shown in FIG. 1 in order to receive the oscillation frequencies LO_I +, LO_I-, LO_Q +, and LO_Q- having a phase difference of 90 degrees. Has a structure.

그런, 이상과 같은 기존의 주파수 변환 믹서는 구동전원(VDD)이 1.2V 이하로 낮아질 경우 정상적으로 동작할 수 없다. 특히, 최근들어 소형화 추세에 따라서 배터리 사이즈와 전류 소모를 줄이기 위해서, 수신기를 구성하는 소자로 인가되는 구동전압(VDD)의 크기를 1.2V 이하로 낮추는 연구가 이루어지고 있는데, 상기 도 1 및 도 2에 보인 주파수 변환 믹서의 경우, 1.2V 이하의 구동전압(VDD) 인가시, 스위칭부(12,22)와 출력부(13,23)에서의 전압강하로 인하여, 실제 구동부(11,21)에서는 동작에 필요한 최소 전압보다 낮은 전압이 인가되어, 구동부(11,21)의 제1,2트랜지스터(M11,M12,M21,M22)가 정상적으로 동작하지 못하게 된다. 이와 같이 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 구동부(11,21)가 정상적으로 동작하지 못하면, 정확한 주파수 변환이 이루어지지 않으며, 요구되는 이득과 선형성을 확보하는데 어려움이 따른다. 따라서, 기존의 주파수 변환 믹서는 저전력 구동방식의 무선 수신기에 사용할 수 없다.Such a conventional frequency conversion mixer as described above cannot operate normally when the driving power supply VDD is lowered to 1.2V or less. In particular, in recent years, in order to reduce battery size and current consumption in accordance with the miniaturization trend, researches for reducing the magnitude of the driving voltage VDD applied to the elements constituting the receiver to 1.2 V or less have been conducted. In the case of the frequency conversion mixer shown in Fig. 1, when the driving voltage VDD of 1.2 V or less is applied, due to the voltage drop in the switching parts 12 and 22 and the output parts 13 and 23, A voltage lower than the minimum voltage required for operation is applied, so that the first and second transistors M11, M12, M21, and M22 of the driving units 11 and 21 do not operate normally. As described above, when the driving units 11 and 21 to which the high frequency signals RF + and RF- are input do not operate normally, accurate frequency conversion is not performed and difficulty in securing the required gain and linearity is difficult. Therefore, the existing frequency conversion mixer cannot be used in the wireless receiver of the low power driving method.

도 4는 상기 도 2에 보인 주파수 변환 믹서에 있어서, 구동전압(VDD)의 변화에 따른 출력파형을 측정한 것으로서, (a)는 VDD가 1.8V인 경우, (b)는 VDD가 1.2V인 경우 (c)는 VDD가 1.1V인 경우, (d)는 VDD가 1.0V인 경우, 각각 출력된 차동 I/Q 중간주파수((IF_I+, IF_I-, IF_Q+, IF_Q-)로서, VDD가 1.2V 이하로 낮아지는 경우, 출력 파형에 왜곡이 발생하는 것을 알 수 있다.4 is a diagram illustrating an output waveform according to a change in driving voltage VDD in the frequency conversion mixer shown in FIG. 2, wherein (a) shows that VDD is 1.8V, and (b) shows VDD is 1.2V. In the case of (c) when VDD is 1.1V, and (d) is the differential I / Q intermediate frequency ((IF_I +, IF_I-, IF_Q +, IF_Q-) respectively outputted when VDD is 1.0V, VDD is 1.2V. When lowered below, it can be seen that distortion occurs in the output waveform.

더하여, 도 2에 보인 주파수 변환 믹서의 경우, 차동 I/Q 신호를 얻기 위해서, 다소 복잡한 구조가 요구된다는 단점이 있으며, 더불어, 90도의 위상차를 갖는 4개의 발진주파수(LO_I+, LO_I-, LO_Q+, LO_Q-)를 인가시에, 버퍼가 사용되는데, 버퍼 사용의 증가로 무선수신기의 전류 소모가 증가된다는 문제점이 있다.In addition, the frequency conversion mixer shown in FIG. 2 has a disadvantage in that a somewhat complicated structure is required to obtain a differential I / Q signal. In addition, four oscillation frequencies LO_I +, LO_I-, and LO_Q +, When LO_Q-) is applied, a buffer is used, but there is a problem that the current consumption of the radio receiver is increased by increasing the use of the buffer.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 1.2V 이하의 저 전압 구동전압이 인가되더라도 안정적인 동작 및 선형성을 나타내며, 간단한 구조로 차동 I/Q 중간주파수신호를 추출할 수 있는 저전력 주파수 변환 믹서를 제공하는 것이다.
The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and its object is to exhibit stable operation and linearity even when a low voltage driving voltage of 1.2 V or less is applied, and to extract a differential I / Q intermediate frequency signal with a simple structure. It is to provide a low power frequency conversion mixer.

상기 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명에 의한 저전력 주파수 변환 믹서는As a construction means for achieving the above object, the low-power frequency conversion mixer according to the present invention

접지단에 연결되고 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)에 따라서 온/오프 스위칭동작하는 스위칭부;A switching unit connected to the ground terminal and configured to switch on / off according to the I / Q oscillation frequencies LO_I and LO_Q;

상기 스위칭부의 온/오프에 따라서 접지에 연결되어, 입력된 180도 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)를 증폭하는 구동부; 및A driving unit connected to ground according to on / off of the switching unit to amplify a high frequency signal (RF +, RF-) having an input 180 degree phase difference; And

상기 구동부와 전원단(VDD) 사이에 연결되는 다수의 부하저항으로 이루어져 상기 구동부로부터 출력되는 소정 이득의 차동 I/Q 중간주파수(IF_I+,IF_I- ,IF_Q+,IF_Q-)를 출력하는 출력부로 이루어지며,It is composed of a plurality of load resistors connected between the driving unit and the power supply terminal (VDD) and outputs the differential I / Q intermediate frequencies IF_I +, IF_I-, IF_Q +, IF_Q- of the predetermined gain output from the driving unit. ,

전원단(VDD)과 접지단사이에 출력부, 구동부, 스위칭부 순으로 배치되는 것을 특징으로 한다.An output unit, a driving unit, and a switching unit may be disposed between the power supply terminal VDD and the ground terminal.

상기 저전력 주파수 변환 믹서에 있어서, 상기 스위칭부는 각각 90도의 위상차를 갖는 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)를 게이트로 입력받아 상기 발진주파수에 의하여 스위칭동작하는 소스 접지된 제1,2트랜지스터로 이루어지고, 상기 구동부는 상기 제1,2트랜지스터의 드레인에 소스가 접속되며 각각 180도의 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 2개의 차동쌍을 이루는 제3~제6트랜지스터로 이루어지며, 상기 출력부는 상기 구동부의 제3~제6트랜지스터의 드레인와 전원단(VDD)을 각각 연결하는 제1~제4부하저항로 이루어져 상기 제3~제6트랜지스터의 드레인로부터 출력된 차동 I/Q 중간주파수(IF_I+, IF_I-, IF_Q+, IF_Q-)를 소정 레벨로 출력하는 것을 특징으로 한다.In the low power frequency conversion mixer, the switching unit is configured as a source grounded first and second transistors which receive the I / Q oscillation frequencies LO_I and LO_Q having a phase difference of 90 degrees to the gate and operate by switching the oscillation frequency. The driving unit is composed of third to sixth transistors that form two differential pairs in which a source is connected to the drains of the first and second transistors, and high frequency signals RF + and RF- having a phase difference of 180 degrees are input. The output part includes first to fourth load resistors connecting the drains of the third to sixth transistors and the power supply terminal (VDD) of the driving part, respectively, to output the intermediate I / Q intermediates from the drains of the third to sixth transistors. The frequency IF_I +, IF_I-, IF_Q +, and IF_Q- are output at predetermined levels.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 단, 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description and the accompanying drawings, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 3은 본 발명에 의한 주파수 변환 믹서의 구성을 나타낸 회로도로서, 본 발명의 주파수 변환 믹서는 기본적으로 90도의 위상차를 갖는 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)와 180도의 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)를 입력받아, 차동 I/Q 중간주파신호(IF_I+,IF_I-,IF_Q+,IF_Q-)를 발생시키면서 낮은 전압하에서도 안정적 으로 동작할 수 있다.3 is a circuit diagram showing the configuration of a frequency conversion mixer according to the present invention. The frequency conversion mixer of the present invention basically has a high frequency signal having a phase difference of 180 degrees with an I / Q oscillation frequency (LO_I, LO_Q) having a phase difference of 90 degrees. It can operate stably under low voltage while generating differential I / Q intermediate frequency signals IF_I +, IF_I-, IF_Q +, IF_Q-.

이를 위한 구성으로서, 본 발명의 주파수 변환 믹서는 각각 90도의 위상차를 갖는 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)를 게이트로 입력받아 상기 발진주파수에 의하여 스위칭동작하는 소스 접지된 제1,2트랜지스터(M31,M32)로 이루어진 스위칭부(31)와, 상기 제1,2트랜지스터(M31,M32)의 드레인에 소스가 접속되며 각각 180도의 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 2개의 차동쌍을 이루는 제3~제6트랜지스터(M33~M36)로 이루어지는 구동부(32)와, 상기 구동부(32)의 제3~제6트랜지스터(M33~M36)의 드레인와 전원단(VDD)을 각각 연결하는 제1~제4부하저항(RL31~RL34)로 이루어지며, 상기 제3~제6트랜지스터(M33~M36)의 드레인로부터 차동 I/Q 중간주파수(IF_I+, IF_I-, IF_Q+, IF_Q-)를 인출하는 출력부(23)로 이루어진다.As a configuration for this, the frequency conversion mixer of the present invention receives the I / Q oscillation frequency (LO_I, LO_Q) having a phase difference of 90 degrees to the gate as the source grounded first and second transistors (switching operation) by the oscillation frequency ( A switching unit 31 composed of M31 and M32, and a source connected to drains of the first and second transistors M31 and M32, respectively, into which two high frequency signals RF + and RF- having a phase difference of 180 degrees are input. The driving unit 32 including the third to sixth transistors M33 to M36 forming a differential pair, and the drain and the power supply terminal VDD of the third to sixth transistors M33 to M36 of the driving unit 32 are respectively connected. The first to fourth load resistors RL31 to RL34, and differential I / Q intermediate frequencies IF_I +, IF_I-, IF_Q +, and IF_Q- from the drains of the third to sixth transistors M33 to M36. It consists of the output part 23 which draws out.

상기의 주파수 변환 믹서는 출력부(33), 구동부(32), 스위칭부(31) 순으로 전원단(VDD)과 접지단(GND)의 사이에 배치하여, 구동부(32)의 제3~제4트랜지스터(M33~M36)를 차동쌍으로 구성한다.The frequency conversion mixer is disposed between the power supply terminal VDD and the ground terminal GND in the order of the output unit 33, the driving unit 32, and the switching unit 31. Configure four transistors (M33 ~ M36) as differential pairs.

이에 의하면, 상기 전원단(VDD)로 인가된 구동전원은 출력부(33)의 부하저항(RL31~RL34)에서 소정치 전압강하된 후 구동부(32)의 제3~제4트랜지스터(M33~M36)로 인가되고, 상기 제3~제4트랜지스터(M33~M36)에서 다시 소정분 전압강하된 전원이 스위칭부(31)의 제1,2트랜지스터(M31~M32)로 인가되게 된다. 따라서, 1.2V이하의 저전원이 인가되더라도, 상기 구동부(32)의 제3~제4트랜지스터(M33~M36)에는 충분한 이득과 선형성을 확보할 수 있으며, 스위칭부(31)의 제1,2트랜지스터 (M31,M32)는 온/오프 스위칭동작을 위한 최소한의 전압(VGS-VT=0)이 공급될 수 있으므로, 믹서의 동작은 정상적으로 이루어질 수 있다. As a result, the driving power applied to the power supply terminal VDD is lowered by a predetermined value from the load resistors RL31 to RL34 of the output unit 33 and then the third to fourth transistors M33 to M36 of the driving unit 32. ) Is applied to the first and second transistors M31 to M32 of the switching unit 31 by the voltage drop which is predetermined by the third to fourth transistors M33 to M36. Therefore, even when a low power supply of 1.2 V or less is applied, sufficient gain and linearity can be secured to the third to fourth transistors M33 to M36 of the driving unit 32, and the first and second of the switching unit 31 can be secured. Since the transistors M31 and M32 can be supplied with a minimum voltage (V GS -VT = 0) for the on / off switching operation, the mixer can be operated normally.

더 구체적으로 설명하면, 상기 믹서를 구현하는 제1~제6트랜지스터(M31~M36)들은 모두 포화 모드(satuation mode)에서 동작을 하여야 하며, 상기 제1~제6트랜지스터(M31~M36)이 포화상태가 되기 위해서는 VDS>VGS-VT 이 되어야 하며, 특히, 고주파신호(RF+,RF-)를 증폭하는 구동부(32)에서 높은 이득과 선형성을 얻기 위해서는 게이트-소스 전압에서 임계전압의 차 VGS-VT 가 일정 레벨 이상이 되어야 한다. 즉, 구동부(32)에서 요구되는 전압이 스위칭부(31)에서 요구되는 전압보다 더 높다. More specifically, all of the first to sixth transistors M31 to M36 implementing the mixer must operate in a saturation mode, and the first to sixth transistors M31 to M36 are saturated. In order to be in a state, V DS > V GS -VT. In particular, in order to obtain high gain and linearity in the driver 32 that amplifies the high frequency signals RF + and RF-, the difference of the threshold voltage V at the gate-source voltage is obtained. GS -VT must be above a certain level. That is, the voltage required by the driver 32 is higher than the voltage required by the switch 31.

따라서, 상기와 같이, 구동부(32)를 스위칭부(31)보다 더 전원단(VDD)에 가깝게 배치하는 경우, 기존에 비하여 전압강하분이 더 감소되어 저전압(VDD)이 인가되더라도 구동부(32)에 충분한 전압을 인가할 수 있다. 반면에 스위칭부(31)에는 스위칭동작을 위한 최소 전압만이 인가되면 가능함으로서, 스위칭부(31) 또한 동작을 위한 요구되는 충분한 전압을 확보할 수 있게 된다.Therefore, as described above, when the driver 32 is arranged closer to the power supply terminal VDD than the switching unit 31, the voltage drop is further reduced compared to the conventional one, so that even if the low voltage VDD is applied to the driver 32. Sufficient voltage can be applied. On the other hand, since only the minimum voltage for the switching operation is applied to the switching unit 31, the switching unit 31 can also ensure a sufficient voltage required for the operation.

더불어, 스위칭부(31)가 접지단에 더 가까워짐으로서, 고주파신호의 입력이 없는 경우, 스위칭부(31)에 의한 누설전류가 종래보다 더 감소될 수 있다.In addition, since the switching unit 31 is closer to the ground terminal, when there is no input of the high frequency signal, the leakage current by the switching unit 31 may be further reduced than before.

상기 도 3과 같이 구성된 주파수 변환 믹서의 동작은 다음과 같다. 상기 스위칭부(31)의 제1,2트랜지스터(M31,M32)는 각각 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)에 따 라서 온/오프스위칭동작한다. Operation of the frequency conversion mixer configured as shown in FIG. 3 is as follows. The first and second transistors M31 and M32 of the switching unit 31 operate on / off switching according to the I / Q oscillation frequencies LO_I and LO_Q, respectively.

이때, 구동부(32)의 차동결합된 제3~제6트랜지스터(M33~M36)는 180도의 위상차를 갖는 두 고주파신호(RF+,RF-)를 입력받아, 설정된 이득으로 증폭 출력한다. 이때, 상기 제3~제6트랜지스터(M33~M36)는 스위칭부(31)의 제1,2트랜지스터(M31,M32)를 통해 각각 접지되므로, 상기 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)만큼의 주파수 다운이 발생하며, 고주파신호(RF+,RF-)의 포락선, 즉,베이스밴드의 중간주파신호가 발생된다. 더불어, 고주파신호(RF+,RF-)의 위상과 발진주파수(LO_I, LO_Q)의 위상이 결합되어, 0°,90°,180°,270°의 위상신호가 출력된다. 따라서, 상기 주파수 변환 믹서는 출력부(33)을 통해 차동 I/Q 중간주파수(LO_I+, LO_Q+,LO_I-, LO_Q-)를 출력하게 된다. 상기 출력된 차동 I/Q 중간주파수(LO_I+, LO_Q+,LO_I-, LO_Q-)의 이득은 출력부(33)의 부하저항(RL31~RL34)의 크기에 비례한다.At this time, the third to sixth transistors M33 to M36 differentially coupled to the driving unit 32 receive two high frequency signals RF + and RF− having a phase difference of 180 degrees, and amplify and output the set gains. In this case, since the third to sixth transistors M33 to M36 are grounded through the first and second transistors M31 and M32 of the switching unit 31, the third and sixth transistors M33 to M36 are equal to the I / Q oscillation frequencies LO_I and LO_Q. Frequency down occurs, and an envelope of the high frequency signals RF + and RF−, that is, an intermediate frequency signal of the baseband is generated. In addition, phases of the high frequency signals RF + and RF− and phases of the oscillation frequencies LO_I and LO_Q are combined to output phase signals of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Accordingly, the frequency conversion mixer outputs differential I / Q intermediate frequencies LO_I +, LO_Q +, LO_I-, and LO_Q- through the output unit 33. The gain of the output differential I / Q intermediate frequencies LO_I +, LO_Q +, LO_I-, and LO_Q- is proportional to the magnitudes of the load resistors RL31 to RL34 of the output unit 33.

도 5는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 주파수 변환 믹서를 구현하여, 구동전원(VDD)의 변화에 따른 출력파형의 변화를 나타낸 시뮬레이션도로서, 여기서 (a)는 VDD가 1.8V인 경우의 출력파형이고, (b)는 VDD가 1.2V인 경우의 출력파형이며, (c)는 VDD가 1.1V인 경우의 출력파형이며, (c)는 VDD가 1.0V인 경우의 출력파형이다.FIG. 5 is a simulation diagram illustrating a change in output waveform according to a change in driving power supply VDD by implementing a frequency conversion mixer as shown in FIG. 3, wherein (a) shows an output when VDD is 1.8V. (B) is an output waveform when VDD is 1.2V, (c) is an output waveform when VDD is 1.1V, and (c) is an output waveform when VDD is 1.0V.

상기 도 5의 (a) ~ (d)를 살펴보면, 본 발명의 주파수 변환 믹서는 구동전원(VDD)이 1.2V 이하로 낮아지더라도, 안정된 출력 파형을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 5A to 5D, it can be seen that the frequency conversion mixer of the present invention can obtain a stable output waveform even when the driving power supply VDD is lowered to 1.2V or less.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 상기에 한정되지 않고 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 한 여러가지 변형이 이루어질 수 있다. Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described. However, various modifications may be made without being limited to the above and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명은 저전원상태에서도 구동부 충분한 전압과 선형성을 제공할 수 있어, 안정된 출력 파형을 얻을 수 있으며, 그 결과 저전력 구조의 무선통신시스템에 적용되어, 배터리 수명 연장을 도모할 수 있는 우수한 효과가 있다.As described above, the present invention can provide a sufficient voltage and linearity of the drive unit even in a low power supply state, thereby obtaining a stable output waveform, and as a result, can be applied to a wireless communication system having a low power structure to extend battery life. That has an excellent effect.

Claims (4)

접지단에 연결되고 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)에 따라서 온/오프 스위칭동작하는 스위칭부(31);A switching unit 31 connected to the ground terminal and configured to switch on / off according to the I / Q oscillation frequencies LO_I and LO_Q; 상기 스위칭부의 온/오프에 따라서 접지에 연결되어, 입력된 180도 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)를 증폭하는 구동부(32); 및A driving unit 32 connected to ground according to on / off of the switching unit and amplifying high frequency signals RF + and RF− having an input 180 degree phase difference; And 상기 구동부와 전원단(VDD) 사이에 연결되는 다수의 부하저항으로 이루어져 상기 구동부로부터 출력되는 소정 이득의 차동 I/Q 중간주파수(IF_I+,IF_I-,IF_Q+,IF_Q-)를 출력하는 출력부(33)로 이루어지며,An output unit 33 comprising a plurality of load resistors connected between the driving unit and the power supply terminal VDD to output differential I / Q intermediate frequencies IF_I +, IF_I-, IF_Q +, and IF_Q- of a predetermined gain output from the driving unit. ), 전원단(VDD)과 접지단사이에 출력부(33), 구동부(32), 스위칭부(31) 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 저전력 주파수 변환 믹서.Low power frequency conversion mixer, characterized in that disposed between the power supply terminal (VDD) and the ground terminal in the order of the output unit 33, the driving unit 32, the switching unit 31. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스위칭부(31)는 각각 90도의 위상차를 갖는 I/Q 발진주파수(LO_I, LO_Q)를 게이트로 입력받아 상기 발진주파수에 의하여 스위칭동작하는 소스 접지된 제1,2트랜지스터(M31,M32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저전력 주파수 변환 믹서.The switching unit 31 receives an I / Q oscillation frequency (LO_I, LO_Q) having a phase difference of 90 degrees as a gate to source grounded first and second transistors (M31, M32) for switching by the oscillation frequency. Low power frequency conversion mixer, characterized in that made. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부(32)는The method of claim 1, wherein the driving unit 32 상기 제1,2트랜지스터(M31,M32)의 드레인에 소스가 접속되며 각각 180도의 위상차를 갖는 고주파신호(RF+,RF-)가 입력되는 2개의 차동쌍을 이루는 제3~제6트랜지스터(M33~M36)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저전력 주파수 변환 믹서.Sources are connected to drains of the first and second transistors M31 and M32 and third to sixth transistors M33 to two differential pairs to which high frequency signals RF + and RF- having a phase difference of 180 degrees are respectively input. M36) low power frequency conversion mixer characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 출력부(23)는The method of claim 1, wherein the output unit 23 상기 구동부(32)의 제3~제6트랜지스터(M33~M36)의 드레인와 전원단(VDD)을 각각 연결하는 제1~제4부하저항(RL31~RL34)로 이루어지며, 상기 제3~제6트랜지스터(M33~M36)의 드레인로부터 출력된 차동 I/Q 중간주파수(IF_I+, IF_I-, IF_Q+, IF_Q-)를 소정 레벨로 출력하는 것을 특징으로 하는 저전력 주파수 변환 믹서.The first to fourth load resistors RL31 to RL34 connect the drains of the third to sixth transistors M33 to M36 of the driving unit 32 and the power supply terminal VDD, respectively. A low-power frequency conversion mixer characterized by outputting differential I / Q intermediate frequencies (IF_I +, IF_I-, IF_Q +, IF_Q-) output from the drains of the transistors M33 to M36 at predetermined levels.
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