KR100716105B1 - 직접 ＲＦ 샘플링 기능의 혼합 기술형ＭＥＭＳ/ＳｉＧｅ-ＢｉＣＭＯＳ디지타이징 아날로그프론트 엔드 - Google Patents

직접 ＲＦ 샘플링 기능의 혼합 기술형ＭＥＭＳ/ＳｉＧｅ-ＢｉＣＭＯＳ디지타이징 아날로그프론트 엔드 Download PDF

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Abstract

단일 기판상의 혼합 기술형의 디지타이징 아날로그 프론트 엔드(DAFE)(50)가 개시된다. 반도체 성분에 대하여는 SiGe BiCMOS 기술이 구현되고, 저잡음 증폭기(64) 및 아날로그 디지털 변환기(68)를 포함한다. 안티-에일리어싱 필터(66) 및 프리셀렉트 및 안티재밍 필터(62)를 포함하는 몇몇 필터들의 필터 특성을 변경시키기 위하여 MEMS 스위치가 사용된다.
안티-에일리어싱, 안티-재밍, GPS, PLL, ADC, 아날로그 전단

Description

직접 ＲＦ 샘플링 기능의 혼합 기술형 ＭＥＭＳ/ＳｉＧｅ-ＢｉＣＭＯＳ디지타이징 아날로그 프론트 엔드{MIXED TECHNOLOGY MEMS/SiGe BiCMOS DIGITIZING ANALOG FRONT END WITH DIRECT RF SAMPLING}
본 발명은, 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 보호(protection)에 관한 것으로서, 간섭 신호 및 재밍(jamming) 신호가 큰 경우, 무선 수신기의 아날로그 프론트 엔드에서의 소비전력 절감과 고 신호품질의 유지에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 GPS(Global Positioning System) 수신기와 같이 재밍 환경에서 낮은 정확도의 ADC로 광대역 신호 또는 확산 스펙트럼 신호를 수신하기 위하여 MEMS(Micro Electromechanical System) 기술을 활용하는 단일 칩 수신기에 관한 것이다.
본 발명은 모든 통신 시스템들에 적용가능하다. 그 사용 및 효율성을 예시적으로 나타내기 위하여 확산 스펙트럼 시스템이 사용될 것이다. 확산 스펙트럼 통신 시스템은 정보를 고속의 의사랜덤 이진 시퀀스(pseudorandom binary sequence)로 변조된 반송파상에서 디지털로 송신한다. 그 결과의 신호의 스펙트럼은 넓은 대역폭을 점유하며, 노이즈 같이 보인다. 신호는 의도적으로 혹은 비의도적으로 재밍(jamming) 되게 된다. 재밍은 근처의 무선 스펙트럼 혹은 일치하는 무선 스펙트럼에서 큰 무선 주파수 신호들을 송신함으로써 발생한다. 원하는 신호 대역 외에 위치하는 재밍 신호들은 프리셀렉터 필터(preselector filter)를 사용하여 주로 제거된다. 따라서, 전송되는 신호의 정확한 수신에 대한 보다 큰 장애물은 동일 대역의 신호이다.
이러한 간섭의 제거는 RF 노치 필터를 사용함으로써 달성될 수 있다. MEMS 기술로 구현되는 경우, 저비용, 저 소비전력, 및 간섭 제거에 대한 낮은 왜곡등을 가져 온다. 특히, 노치 필터는 연속파형(CW: continuous wave) 또는 협대역 간섭을 제거하는데 효과적이다. 이러한 간섭이 제거된 후, 수신기는 제거되는 대역폭에 비례하여, 작은 손실로 간섭이 없는 것처럼 확산 스펙트럼 신호를 처리할 수 있다. 간섭이 없는 확산 스펙트럼 신호에 있어서, 매우 낮은 정확도의 ADC로 수신된 신호가 처리될 수 있다. 예컨대, 1-비트 ADC는 기저대역 I 및 Q-샘플링으로 1.059dB의 감쇠를 가지며, 또는 가산 백색 가우시안 노이즈(AWGN: Additive White Gaussian Noise)에 대하여 중간 주파수(IF) 샘플링에서 1.96dB의 감쇠를 가진다. 2-비트 ADC는 기저대역 I 및 Q 샘플링에서 0.55 dB의 감쇠를 가지며, 또는 IF 샘플링에서 0.96dB의 감쇠를 갖는다. 따라서, 낮은 ADC 복잡성과 낮은 전력 소비로 양호한 성능을 유지하기 위하여, 수신된 신호에서 방해전파(jammer)들을 소거하는 방법이 사용되어야 한다.
재밍 환경에 있어서 시스템 설계 및 시스템 성능 상의 또 다른 효과는 전력 소비 및 신호 왜곡에 있다. 재밍 환경에 있어서, 재밍 신호들이 안테나 근처에서 제거되지 않는 경우, 아날로그 프론트 엔드의 구성성분들은 높은 선형성과 상당히 높은 전력 소비에 의해 높은 비용으로 설계되어야 한다. 또한, 대신호(large signal)들의 존재는 시스템의 위상 잡음 요구사항에 더 많은 요구를 발생시킨다. 높은 선형성과 위상 잡음 요구사항 모두를 줄이기 위하여, 이러한 성분들에 앞서서 방해전파(jammer)를 제거할 필요가 있다.
아날로그 절단법으로는, 협대역 재밍 신호와 광대역 재밍 신호 모두를 수동 소자를 사용하여 제거할 수 있다. 그러나, 재밍 신호들은 통과대역 내에서 어디에나 위치될 수 있으므로, 신호 경로에서 기존 회로부를 변경, 삽입, 및 제거하는 어떠한 방법이 사용되어야 한다. 일반적으로, 현행의 수신기에서 구현되는 필터링 기법들은 반도체 스위칭, 예컨대 반도체 트랜지스터를 사용하여 필터의 특성을 변경시킨다. 필터의 특성은 다른 성분들(예컨대, 커패시터들의 뱅크)에서 또는 다른 필터들에서 함께 스위칭함으로써 변경될 수도 있다. 반도체의 제한된 차단 특성으로 인하여, 반도체 스위칭은 선택되지 않은 필터 및/또는 성분들에서 발생되는 기생용량이 선택된 필터의 성능에 영향을 주어, 필터링된 신호에 왜곡을 가져온다.
전술한 바로부터, 당업계에서 다수의 적용예에서 사용되는 수신기 프론트 엔드를 보호하는 저 전력, 저 왜곡의 메커니즘이 필요함은 분명하다.
전술한 바를 조명해 볼 때, 본 발명은 수신기용의 집적회로 디지타이징 아날로그 프론트 엔드(DAFE: Digitizing Analog Front End)에 관한 것으로서, 기판; 기판상의 저잡음 증폭기(LNA); 기판상의 아날로그-디지털 변환기(ADC); 기판상의 복수의 MEMS 스위치들; 기판상의 적어도 하나의 안티-에일리어싱 필터; 및 기판상의 적어도 하나의 안티-재밍 필터를 포함하며, 상기 적어도 하나의 안티-재밍 필터의 필터 특성과 상기 적어도 하나의 안티-에일리어싱 필터의 필터 특성은 복수의 MEMS 스위치 중 적어도 하나를 사용하여 변경된다.
전술한 목적 및 관련 목적들의 달성을 위하여, 본 발명은 이하에서 충분하게 설명되며, 특히 청구범위에서 지적된 특징들을 구비한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들은, 본 발명의 몇몇 일 실시예에서 상세하게 주어져 있다. 하지만, 이러한 실시예들은 본 발명의 원리들이 채용될 수 있는 다양한 방법들 중 몇몇 만을 나타내는 것이다. 기타의 목적, 장점, 및 본 발명의 신규한 특징들은 도면들과 함께 고려될 때 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지타이징 아날로그 프론트 엔드(DAFE)을 나타낸 블록도.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따라서 서브밴드 대역통과 접근법을 사용하여 구현된 안티-재밍 필터를 나타낸 도면.
도 2B는 -Φ와 Φ 사이의 각에 일정하게 분산된 에러들로 인해 다수의 서브밴드 필터들의 출력을 합산함으로써 유발되는 손실을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노치 필터 접근법을 사용하여 구현된 안티-재밍 필터를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
57: 안테나 62: PS/AJ 필터
64: LNA 66: 안티-에일리어싱 매치 필터
68: ADC 70: PLL
72: TCXO 75: 수신기
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 상세한 설명을 제공하며, 동일 참조번호는 동일 구성요소를 지칭하게 될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지타이징 아날로그 프론트 엔드(DAFE)(50)가 도시되어 있다. DAFE(50)의 입력 포트(58)에는 복합형(composite) 무선 신호를 수신하는 안테나 또는 안테나 어레이(57)가 연결된다. DAFE(50)로의 입력에 따라, 복합형 신호는 원하는 주파수 대역의 프리-셀렉션 및 협대역 방해전파 절단을 위한 프리-셀렉터 및 안티-재밍(PS/AJ) 필터(62)로 들어간다. PS/AJ 필터(62)의 출력은 저잡음 증폭기(LNA)(64)의 입력에 전기적으로 연결된다. PS/AJ 필터(62)의 프리-셀렉션부는 거친 필터링(coarse filtering)을 제공하여 대역외 재밍(out-of-band jamming) 신호, 동일 사이트(co-site) 신호 또는 주변(ambient) 신호들에 의한 LNA(64)의 포화를 저감시킨다.
LNA의 출력은 안티-에일리어싱 매치 필터(66)의 입력에 전기적으로 연결된다. 안티-에일리어싱 매치 필터(66)의 출력은, 예컨대, 직접 샘플링/언더 샘플링(direct sampling/under sampling) ADC와 같은, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(68)의 입력에 전기적으로 연결된다. 안티-에일리어싱 매치 필터(66)는 ADC 입력으로부터 원치 않는 신호들을 회로에 역효과를 미치는 지점까지 감쇠시키는 차단 주파수(cutoff frequency)를 갖는다. 지원용 PLL(70) 및 온도 보상용 크리스탈 오실레 이터(TCXO)(72)는 ADC(68)에 대한 타이밍 신호들을 제공한다. ADC(68)는 DAFE(50)의 출력(74)을 제공하여, 예컨대, GPS 수신기와 같은 수신기(75)에 연결될 수도 있다.
직접 샘플링/언더 샘플링 ADC(68)의 구현은 전체 DAFE(50)의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 대역통과 샘플링을 수행함으로써, 하나 이상의 단의 믹서들을 제거하여 수신기 설계가 단순화되므로, 회로 크기를 축소시키고 전력 요구사항들을 감소시킬 수 있다. 또한, 직접 동위상 투영(direct in-phase projection) 및 1/4 위상(quadrature-phase) 투영을 통해, 1/4 변조에 내재하는 진폭 오프셋 및 위상 오프셋을 방지함으로써 신호 품질이 향상된다.
DAFE(50)는 단일 기판(92)상에서 MEMS 기술과, 예컨대, BiCMOS 기술을 혼합한 기술을 채용하는 것이 바람직하다. 특히, 예컨대, LNA(64), ADC(68), 및 PLL(70)은 SiGe BiCMOS 기술을 사용하여 구현되는 반면, PS/AJ 필터(62) 및 안티-에일리어싱 매치 필터(66)는 MEMS 기술을 사용하여 구현된다. 혼합 기술 접근법의 장점으로서는, DAFE(50)의 크기 및 소비 전력의 감소를 포함한다. 크기의 감소는 많은 다양한 기능들을 단일 칩에 집적한 결과이다. 전력의 절감은 전력이 효율적인 SiGe BiCMOS 프로세스를 사용하고, 언더 샘플링 ADC 및 MEMS 기술을 사용한 결과이다.
언더 샘플링 ADC(68)를 사용함으로써, 믹서 및 PLL을 포함하는 하향 변환단(down conversion stage) 중 적어도 하나를 제거할 수 있도록 한다. 본 발명의 발명자들은, 하향 변환단의 제거로 인해 추가의 40%의 전력 절감을 예상한다. MEMS 기술을 이용한 수동, 고품질 필터링 성분을 사용함으로 인하여 또 다른 전력 절감이 실현될 수도 있다. 특히, MEMS 기술은 소형의 저전력, 저왜곡, 및 방해전파에 저항성이 있는 필터를 가능하도록 한다.
PS/AJ 필터(62)의 구조는 협대역 방해전파 절단(nammer excision)을 구현하기 위해 선택되는 방법에 따른다. PS/AJ 필터 설계의 일례로서, 신호 중 재밍이 없는 부분만을 통과시키는, 서브밴드 대역통과(sub-band bandpass) 접근법, 및 방해전파을 제거하는 노치 필터 접근법을 포함한다. PS/AJ 필터의 크기 및 복잡성에 따라서, DAFE(50)가 몇몇 다른 주파수 대역들을 검출할 수 있도록 스위치가능한 필터 뱅크들이 채용될 수도 있다. 사용되지 않는 필터들의 존재로 인해 도입될 수 있는 기생용량의 효과를 저감시키기 위하여, 높은 차단성(high isolation)의 MEMS 스위치들이 회로로부터 사용되지 않는 필터들을 격리시키는데 사용된다. 또한, 서브밴드 접근법에서는, 이러한 기능이 서브밴드 구조의 자연스러운 부산물이므로, 안티-에일리어싱 필터를 추가할 필요성을 제거하는 추가의 장점을 갖는다.
도 2A를 참조하면, 서브밴드 대역통과를 사용하여 PS/AJ 필터를 구현한 실시예가 도시되어 있다. PS/AJ 필터(62')는 필터(62')의 필터링 특성을 선택하기 위한 MEMS 스위치(80a 내지 80d)를 포함한다. MEMS 스위치는 반도체 스위치(예컨대, 반도체 트랜지스터, 핀 다이오드 등)에 비하여 몇몇 장점들을 제공한다. 특히, MEMS 스위치는 매우 낮은 삽입 손실을 가지며(예컨대, 45GHz에서 0.2dB 이하), 개방된 경우 높은 차단성(예컨대, 30dB 이상)을 갖는다. 또한, 스위치는 반도체 트랜지스터 및 핀 다이오드에 비하여 큰 주파수 응답 및 큰 대역폭을 갖는다. 이러 한 장점들은 튜너블(tunable) 필터 설계에 사용되는 경우 향상된 성능과 제어를 제공한다. MEMS 스위치에 관한 추가의 세부사항은 미국특허 제6,046,659호에서 볼 수 있으며, 그 개시내용은 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.
PS/AJ 필터(62')에 사용되는 MEMS 스위치들은 DPST(Double Pole Single Throw) 스위치들(예컨대, 개방과 폐쇄를 함께 행하는 2개의 격리된 스위치 접점들)이다. 그러나, 다른 형태의 MEMS 스위치들 또한 사용될 수 있으며, DPST 스위치를 사용하는 것은 단지 예시적일 뿐임을 이해하여야 한다. 또한, 도 2A는 4개의 MEMS 스위치와 4개의 서브밴드 필터 뱅크를 사용하는 서브밴드 대역통과의 구현예를 나타낸다. 그러나, 그 이상 또는 그 이하의 수의 MEMS 스위치 및/또는 서브밴드 필터 뱅크를 사용한 서브밴드 대역통과 필터의 구현예가 사용될 수 있으며, 그러한 구현예들은 본 발명의 범주내에 해당함을 이해하여야 한다.
각 MEMS 스위치를 "개방" 및 "폐쇄"시키도록 명령하는 제어 라인들은 도면에서 도시되어 있지 않음을 주지한다. 그러나, 이러한 제어 라인들은 당업자에게 자명한 것이다. MEMS 스위치의 하나 이상의 제어 단자들에 바이어스 전압을 인가함으로써 각 MEMS 스위치의 개방 및 폐쇄 동작이 성취된다. 예컨대, 단일 극성 MEMS 스위치는, 스위치가 개방 및 폐쇄하도록 명령하기 위하여, 격리된 스위치 접점을 위한 2개의 단자 및 "제어" 연결을 위한 2개의 단자의, 총 4개의 단자를 가질 수도 있다. MEMS 스위치의 제어 단자에 전압이 인가되는 때에, 정전기력이 기판쪽으로 전기자를 당긴다. 스위치가 N.O.(normally open) 구성이라면, 격리된 스위치 접점은 전압의 인가에 따라 닫혀지게 된다. 역으로, 스위치가 N.C.(normally closed) 스위치라면, 격리된 스위치 접점은 전압의 인가에 따라 개방되게 된다. 이와 같이, 다중 극성의 MEMS 스위치는 각각의 추가의 극성에 대하여 추가의 단자 쌍을 갖게 된다.
제1 MEMS 스위치(80a)의 제1 극단(80a1)의 제1 단자가 입력 노드(100)에 연결된다. 제1 MEMS 스위치(80a)의 제1 극단(80a1)의 제2 단자가 제1 서브밴드 필터 뱅크(102a)의 입력 단자에 연결된다. 제1 서브밴드 필터 뱅크(102a)의 출력 단자는 제1 MEMS 스위치(80a)의 제2 극단(80a2)의 제1 단자에 연결된다. 제1 MEMS 스위치(80a)의 제2 극단(80a2)의 제2 단자는 합산 접합점(104)에 연결된다.
제2 MEMS 스위치(80b)의 제1 극단(80b1)의 제1 단자가 입력 노드(100)에 연결된다. 제2 MEMS 스위치(80b)의 제1 극단(80b1)의 제2 단자가 제2 서브밴드 필터 뱅크(102b)의 입력 단자에 연결된다. 제2 서브밴드 필터 뱅크(102b)의 출력 단자는 제2 MEMS 스위치(80b)의 제2 극단(80b2)의 제1 단자에 연결된다. 제2 MEMS 스위치(80b)의 제2 극단(80b2)의 제2 단자는 합산 접합점(104)에 연결된다.
제3 MEMS 스위치(80c)의 제1 극단(80c1)의 제1 단자는 입력 노드(100)에 연결된다. 제3 MEMS 스위치(80c)의 제1 극단(80c1)의 제 2 단자는 제3 서브밴드 필터 뱅크(102c)의 입력 단자에 연결된다. 제3 서브밴드 필터 뱅크(102c)의 출력 단자는 MEMS 스위치(80c)의 제2 극단(80c2)의 제1 단자에 연결된다. 제3 MEMS 스위치(80c)의 제2 극단(80c2)의 제2 단자는 합산 접합점(104)에 연결된다.
제4 MEMS 스위치(80d)의 제1 극단(80d1)의 제1 단자는 입력 노드(100)에 연결된다. 제4 MEMS 스위치(80d)의 제1 극단(80d1)의 제2 단자는 제4 서브밴드 필터 뱅크(102d)의 입력 단자에 연결된다. 제4 서브밴드 필터 뱅크(102d)의 출력 단자는 제4 MEMS 스위치(80d)의 제2 극단(80d2)의 제1 단자에 연결된다. 제4 MEMS 스위치(80d)의 제2 극단(80d2)의 제2 단자는 합산 접합점(104)에 연결된다. 합산 접합점(104)의 출력(106)은 필터(62')의 출력이다.
각각의 서브밴드 필터(102a 내지 102d)를 통한 서브밴드 대역통과 설계(62')에서는, 신호 스펙트럼을 많은 서브밴드들로 분할한다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 필터 뱅크(102a 내지 102d) 각각은 다른 전달 함수를 가져, 복합형 신호에서 특정 주파수들을 필터링한다. 각각의 서브밴드는 필요에 따라 더욱 분할되어 최소로 절단가능한 방해전파 대역폭을 성취할 수 있다. 각각의 고정 주파수 서브밴드 필터(102a 내지 102d)의 출력은, 예컨대, 디지털로 제어되는 아날로그 전력 검출회로(도시 생략)를 사용하여 방해전파의 존재유무에 대하여 검사된다. 방해전파 신호들의 검출은 당업자에게 공지되어 있으며, 본 명세서에서 설명되지는 않는다. 특정 주파수 대역에서 방해전파가 존재하지 않으면, 고정 주파수 서브밴드 필터의 출력은 다른 서브밴드 필터들과 합산된다. 그러나, 방해 전파가 검출되면, 특정 서브밴드 필터(102a 내지 102d)에 대한 해당 MEMS 스위치가 개방되므로, 스펙트럼에서 방해전파를 제거하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, MEMS 스위치는 반도체 스위치에 대하여, 스위치가 개방되는 경우 낮은 삽입 손실과 높은 차단 특성을 포함하는, 몇몇 장점을 제공한다. 또한, 예컨대 동일 기판상의 MEMS 스위치와 SiGe BiCMOS와 같은, 혼합형 기술을 구현하는 것은, 전통적인 구현예 보다 낮은 전력을 소모하는 콤팩트한 패키지를 제공한다.
예컨대, 제4 서브밴드 필터(102d)의 출력에서 방해전파(jammer) 신호가 검출되었고, 나머지 서브밴드 필터들(102a 내지 102c)의 출력에서 방해전파 신호가 검출되지 않았다면, 제1 내지 제3 MEMS 스위치들(80a 내지 80c)이 폐쇄되어, "깨끗한 신호"가 통과되도록 하고, 제4 MEMS 스위치(80d)는 개방되어, 방해전파 신호를 차단하게 된다. 마찬가지로, 제1 서브밴드 필터(102a)의 출력에서 방해전파 신호가 검출되었고, 나머지 서브밴드 필터들(102b 내지 102d)의 출력에서 방해전파 신호가 검출되지 않았다면, 제1 MEMS 스위치(80a)는 개방되게 되어, 방해전파 신호를 차단하고, 나머지 MEMS 스위치들(80b 내지 80d)가 폐쇄되어 깨끗한 신호가 통과되도록 한다.
다수의 서브밴드 필터 출력들의 중첩을 사용하는 경우의 내재적인 문제점은 위상 에러가 도입된다는 것이다. 도 2B를 참조하면, 서브밴드 필터들의 위상 오프셋으로 인한 손실을 나타내는 그래프(107)가 도시되어 있다. 특히, 그래프(107)에서는, 각각의 필터에 의해 도입되는 위상 에러가 소범위에서 랜덤하게 분포되는 경우, 구현되는 손실은 작다. 예컨대, ±50 도(108)에 걸친 에러 분포는 1dB의 성능 손실을 가져올 뿐이다.
도 3을 참조하면, 노치 필터 설계를 사용하는 PS/AJ 필터(62'')의 대체 실시예가 도시되어 있다. 노치 필터 접근법은 중심 주파수와 차단대역 대역폭에 있어서의 변동성이라는 두 개의 자유도를 갖는, 높은 품질(high-Q)의 MEMS 필터의 설계 및 제작을 요구한다. GPS의 경우, 중심 주파수는 20MHz의 GPS 대역폭에 걸쳐 조정되어야 한다. 이상적으로, 노치 폭은 사용되는 신호에 따라서, 0Hz 내지 C/A(Clear Acquisition) 또는 P(Precision) 코드 신호 대역폭의 10%까지, 또는 200kHz 내지 2MHz 까지 조정가능(steerable) 하여야 한다.
PS/AJ 필터(62'')는 4개의 필터부를 포함한다: 프리셀렉트 필터(110) 및 이에 이은 3개의 필터부들(112, 114, 116), 모두 조정가능하며, 대역폭 조절가능함. 그 이상 혹은 그 이하의 조정가능한 필터들이 사용될 수도 있다. PS/AJ 필터(62'')는 N.O. 접점 및 N.C. 접접의 두 개의 접점을 갖는 3극 MEMS 스위치를 포함한다. 3극 MEMS 스위치의 사용은 단지 예시적인 것으로서, MEMS 스위치의 다른 구성이 채용될 수도 있음을 이해하여야 한다.
도 3의 PS/AJ 필터(62'')를 참조하면, 안티-에일리어싱/프리-셀렉트 필터(110)는 제1 노드(120)에 연결되는 제1 단자 및 노드(121)에 연결되는 제2 단자를 갖는다. 제1 MEMS 스위치(80a')의 제1 N.O. 극단(80a1')의 제1 단자는 노드(121)에 연결된다. 제1 MEMS 스위치(80a')의 제1 N.O. 극단(80a1')의 제2 단자는 제1 필터 뱅크(122a)의 입력단자에 연결된다. 제1 필터 뱅크(122a)의 출력 단자는 제1 MEMS 스위치(80a')의 제2 N.O.극단(80a2')의 제1 단자에 연결된다. 제1 MEMS 스위치(80a')의 제2 극단(80a2')의 제2 단자는 노드(124)에 연결된다. 제1 MEMS 스위치(80a')의 제3 N.C. 극단(80a3')의 제1 단자는 노드(121)에 연결된다. 제1 MEMS 스위치(80a')의 제3 극단(80a3')의 제2 단자는 노드(124)에 연결된다.
제2 MEMS 스위치(80b')의 제1 N.O.극단(80b1')의 제1 단자는 노드(124)에 연결된다. 제2 MEMS 스위치(80b')의 제1 극단(80b1')의 제2 단자는 제2 필터 뱅크(122b)의 입력 단자에 연결된다. 제2 필터 뱅크(122b)의 출력 단자는 제2 MEMS 스 위치(80b')의 제2 N.O.극단(80b2')의 제1 단자에 연결된다. 제2 MEMS 스위치(80b')의 제2 극단(80b2')의 제2 단자는 노드(126)에 연결된다. 제2 MEMS 스위치(80b')의 제3 N.C.극단(80b3')의 제2 단자는 노드(124)에 연결된다. 제2 MEMS 스위치(80b')의 제3 극단(80b3')의 제2 단자는 노드(126)에 연결된다.
제3 MEMS 스위치(80c')의 제1 N.O.극단(80c1')의 제1 단자는 노드(126)에 연결된다. 제3 MEMS 스위치(80c')의 제1 극단(80c1')의 제2 단자는 제3 필터 뱅크(122c)의 입력 단자에 연결된다. 제3 필터 뱅크(122c)의 출력 단자는 제3 MEMS 스위치(80c')의 제2 N.O.극단(80c2')의 제1 단자에 연결된다. 제3 MEMS 스위치(80c')의 제2 극단(80c2')의 제2 단자는 노드(128)에 연결된다. 제3 MEMS 스위치(80c')의 제3 N.C.극단(80c3')의 제1 단자는 노드(126)에 연결된다. 제3 MEMS 스위치(80c')의 제3 극단(80c3')의 제2 단자는 노드(128)에 연결된다.
PS/AJ 필터(62'')는 변동가능한 중심 주파수 및 차단 대역주파수의 조작을 통해서 방해전파 신호들을 제거할 수 있다. 각각의 필터 뱅크(122a 내지 122c)는 다른 전달함수를 포함하여 복합형 신호에서 특정한 방해전파 주파수들을 필터링한다. 또한, 바이패스 MEMS 스위치들(80a3' 내지 80c3')를 폐쇄시키고, 선택 MEMS 스위치들(80a1' 내지 80c1', 80a2' 내지 80c2')을 개방시킴으로서, 필터에서 필터 절편(segment)들이 제거될 수 있다. 예컨대, 단일 방해전파가 존재하는 경우, 필터들(122a 내지 122c) 중 하나가 적절한 방법으로 튜닝되어, 방해전파 위치에 존재하는 노치를 제외하고, 원하는 신호 주위의 통과대역을 생성한다. 이러한 필터의 튜닝은 MEMS 스위치 또는 기타의 기법들을 사용하여 달성되며, 본 명세서에 설명되 지는 않았으나, 문맥상 알수 있는 것이다. 제1 MEMS 스위치(80a')로 제어신호가 보내져, 제3 N.C.극단(80a3')이 개방되도록 하고, 제1 N.O.극단(80a1') 및 제2 N.O.극단(80a2')이 폐쇄되도록 함으로써, 신호와 방해전파가 제1 필터(122a)에 들어가도록 한다. 제1 필터(122a)는 방해전파의 전부 또는 일부만을 제거하여, 신호와 몇몇 나머지 방해전파 만이 노드(124)를 통과하도록 한다. 다른 방해전파 신호가 존재하지 않는 경우, 또한, 제1 방해전파가 충분히 여기되지 않은 경우, 제2 필터(122b) 및 제3 필터(122c)는 필요치 않으며, 제2 MEMS 스위치(80b') 및 제3 MEMS 스위치(80c')로 아무런 제어 신호가 송신되지 않고, 제2 MEMS 스위치(80b')의 제3 N.C.극단(80b3') 및 제3 MEMS 스위치(80c')의 제3 N.C.극단(80c3')은 폐쇄된 채로 유지되고, 제2 MEMS 스위치(80c')의 제1 및 제2 N.O.극단(80b1', 80b2') 및 제3 MEMS 스위치(80c')의 제1 및 제2 N.O.극단(80c1', 80c2')은 개방된 채로 유지된다. 노드(124)의 신호는 노드(128)을 통과한다. 다른 방해전파(도 3의 일례의 회로에 있어서 두 개까지)가 존재하고 여기되어야 하는 경우, 또는 제1 방해전파의 추가적인 감쇠가 요구되는 경우, 또는 두 가지 경우 모두에 있어서, 제2 및 제3 필터(122b, 122c) 모두가 방해전파를 여기시키도록 튜닝되어, 제어 신호들이 제2 MEMS 스위치(80b') 및 제3 MEMS 스위치(80c')에 보내진다. 결국, 아무런 방해전파 신호가 존재하지 않으면, 안티-에일리어싱 필터(110)는 신호 경로상에 위치되어 원하는 신호만이 통과되도록 한다.
본 발명의 특정 실시예들이 상세하게 설명되었으나, 본 발명은 이에 해당하 는 범위에 제한되지 않으며, 첨부되는 청구범위의 개념 및 의미내에 포함되는 변경예, 변형예, 및 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 본 명세서에서 MEMS 필터의 구현예는 PS/AJ 필터(62)를 참조하여 설명되었지만, 동일한 원리가 안티-에일리어싱 필터(66)에도 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (13)

  1. 수신기용의 집적회로 디지타이징 아날로그 프론트 엔드(이하, DAFE: Digitizing Analog Front End)로서,
    기판;
    상기 기판상의 저잡음 증폭기(LNA);
    상기 기판상의 아날로그-디지털 변환기(ADC);
    상기 기판상의 복수의 MEMS 스위치들 - 상기 복수의 MEMS 스위치들 각각은 MEMS 스위치의 입력을 MEMS 스위치의 출력으로 명확하게 커플링 및 디커플링하도록 동작하는 적어도 하나의 극단을 포함함 - ;
    상기 기판상의 적어도 하나의 안티-에일리어싱 필터; 및
    상기 기판상의 적어도 하나의 안티-재밍 필터를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 안티-재밍 필터 및/또는 상기 적어도 하나의 안티-에일리어싱 필터의 필터 특성은 상기 복수의 MEMS 스위치들 중 적어도 하나를 사용하여 변경되는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ADC는 직접 샘플링/언더 샘플링 ADC인 것을 특징으로 하는 DAFE.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안티-재밍 필터 및 상기 안티-에일리어싱 필터는 스위치 가능한 필터 뱅크를 포함하며, 각각의 뱅크는 적어도 하나의 MEMS 스위치를 사용하여 선택되는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안티-재밍 필터는 노치 필터인 것을 특징으로 하는 DAFE.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노치 필터는 조정가능한 중심 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노치 필터의 노치 대역폭은 0Hz 와 2MHz 사이에서 조절가능한 것을 특징으로 하는 DAFE.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안티-재밍 필터는 서브밴드 통과 필터인 것을 특징으로 하는 DAFE.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판상의 위상 고정 루프(PLL); 및
    상기 기판상의 크리스탈 오실레이터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 크리스탈 오실레이터는 온도 보상되는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 안티-재밍 필터 및 상기 안티-에일리어싱 필터는 스위치 가능한 필터 뱅크를 포함하며, 각각의 뱅크는 적어도 하나의 MEMS 스위치를 사용하여 선택되는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 LNA 및 ADC는 SiGe BiCMOS 기술을 사용하여 구현되고, 상기 안티-에일리어싱 필터 및 상기 안티-재밍 필터는 MEMS 기술을 사용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 DAFE.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안티-에일리어싱 필터 또는 상기 적어도 하나의 안티-재밍 필터는 복수의 필터 뱅크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 MEMS 스위치는 복수의 극단을 포함하며, 상기 적어도 하나의 MEMS 스위치는 상기 복수의 필터 뱅크 중 적어도 하나를 제거하여, 적어도 하나의 필터 뱅크가 잔여의 상기 필터 뱅크와 격리되도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 DAFE.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 MEMS 스위치는 상기 안티-재밍 필터 및 상기 안티-에일리어싱 필터와 분리된 것을 특징으로 하는 DAFE.
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