KR100796200B1 - 알에프신호 송신장치 - Google Patents

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KR100796200B1
KR100796200B1 KR1020060120242A KR20060120242A KR100796200B1 KR 100796200 B1 KR100796200 B1 KR 100796200B1 KR 1020060120242 A KR1020060120242 A KR 1020060120242A KR 20060120242 A KR20060120242 A KR 20060120242A KR 100796200 B1 KR100796200 B1 KR 100796200B1
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(주)카이로넷
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Abstract

RF 출력 신호에 나타나는 잡음 양을 최소화하고, 높은 신호대잡음비(SNR) 성능을 달성하기 위한 알에프신호 송신장치가 개시된다. 가변이득증폭부는 소정의 가변이득 제어신호에 응답하여 기저대역에 분포하는 동위상(I) 신호와 직교위상(Q) 신호의 이득을 조절한다. RF 믹서부는 가변이득증폭부에 의해 조절된 이득을 갖는 동위상 신호와 직교위상 신호를 RF 신호로 변환한다. 가변이득제어부는 가변이득증폭부의 이득 조절을 제어하기 위해 가변이득 제어신호를 출력한다. 잡음 감소부는 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 가변이득 제어신호를 가변이득증폭부에 제공한다. 이에 따라, 기저대역 가변이득증폭기의 이득을 제어하는 가변이득증폭 제어 회로에 의해 발생하는 잡음 출력량을 최소화함으로써, RF 출력 신호에 나타나는 잡음 양을 최소화할 수 있고, 높은 신호대잡음비(SNR) 성능을 달성할 수 있다.
가변이득증폭, 알에프신호, RF 신호, 잡음, SNR

Description

알에프신호 송신장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING A RADIO FREQUENCY SIGNAL}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 알에프신호 송신기를 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 잡음 감소 회로의 일례를 설명하는 회로도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 1에 도시된 알에프신호 송신기에 의한 신호의 스펙트럼 특성을 설명하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 알에프신호 송신기를 설명하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 알에프신호 송신기를 설명하는 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110、 210、 320 : DAC부 120、 250 : 필터부
130、 220、 330 : 가변이득증폭 제어부 140、230、340 : 잡음 감소회로
150、 240、 350 : 가변이득증폭부 160、270、360 : RF 믹서부
170、280、370 : 파워 증폭부 180、290、 380 : 안테나
142 : 로우패스필터부 144 : 버퍼부
본 발명은 알에프신호 송신장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RF 출력 신호에 나타나는 잡음 양을 최소화하고, 높은 신호대잡음비(SNR) 성능을 달성하기 위한 알에프신호 송신장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 시스템들은 PCS, CDMA2000, GSM, WCDMA 등과 같이 여러 가지가 이용되고 있다. 이러한 이동통신 시스템들에서 사용하는 송신부의 구조는 헤테로다인(heterodyne) 방식, 직접 변환(Direct Conversion) 방식, 디지털(Digital) IF 방식 등이 있다.
상기 헤테로다인 방식은 가장 오래 사용되고 있고, 지금도 가장 많이 사용되고 있는 방식이다. 또한, 상기 직접 변환(Direct Conversion) 방식 및 디지털(Digital) IF 방식은 상기 헤테로다인 방식의 단점을 보완하기 위해 최근에 사용되고 있는 방식들이다.
상기 직접 변환 방식은 헤테로다인 방식과 달리 기저 대역(Baseband)의 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency; IF) 대역을 거치지 않고, 곧바로 RF(Radio Frequency)로 변환하기 때문에 IF 믹서가 생략되고, 또한 IF 소우 필터(SAW filter)를 사용하지 않아도 되기 때문에 집적화에 유리할 뿐만 아니라 선형성 및 열잡음에 있어서도 우수한 성능을 나타낸다.
그러나, 상기 직접 변환 방식은 DC 오프셋, I/Q 부정합을 정교하게 제어되도 록 설계해야 하는데도 불구하고 앞서 언급한 장점이 최근의 시스템에서 매우 중시되기 때문에 직접 변환 방식이 채택된다.
한편, 모든 무선 통신 시스템에서는 파워 제어(Power Control)가 이루어진다. 즉, 송신 파워를 필요 이상으로 크지 않게 하면서 요구되는 통신 품질을 만족시킬 만큼의 최저 송신 파워로 신호를 송출하도록 송신 파워를 조절한다.
무선 통신 시스템에서는 원하는 특정 신호 외에 수신되는 모든 신호들은 간섭 신호가 되며, 간섭이 크면 원하는 신호의 에러율이 증가하여 통신 품질에 악영향을 유발한다.
따라서, 너무 높지도 않고, 너무 낮지도 않은 적절한 송신 파워로 전송하기 위해 가변이득증폭기(Variable Gain Amplifier, VGA)가 이용된다. 상기 가변이득증폭기는 시스템 사양에 따라 RF 믹서의 앞 또는 뒤에 위치할 수 있으며, 앞에 위치할 경우 기저대역(Baseband) 가변이득증폭기가 사용되고, 뒤에 위치할 경우 RF 가변이득증폭기가 사용된다.
종래의 RF 믹서와 가변이득증폭기 결합 방식 중에서 기저대역 가변이득증폭기가 RF 믹서와 결합되는 방식에 대해서 잡음 관점에서 살펴보자.
가변이득증폭기는 온도와 무관하게 데시벨-선형적인(dB-linear) 이득 특성을 나타내도록 설계되어야 한다. 이를 위해 일반적으로 온도 보상 및 데시벨-선형적인 가변이득증폭 제어회로가 동반된다.
상기 가변이득증폭 제어회로는 비교적 복잡하여 DC 제어 전압과 더불어 많은 열잡음 및 1/f 잡음이 동반된다. 상기한 잡음들은 RF 믹서에 의해 곧바로 RF 출력 신호로 변환되므로 RF 신호의 신호대잡음비(SNR)를 악화시키는 요인으로 작용한다.
따라서 높은 신호대잡음비 성능을 요구하는 시스템에서는 기저대역 가변이득증폭기에서 생성되는 잡음을 최소화시킬 필요가 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 RF 출력 신호에 나타나는 잡음 양을 최소화하고, 높은 신호대잡음비(SNR) 성능을 달성하기 위한 알에프신호 송신장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 알에프신호 송신장치는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 송신한다. 상기 알에프신호 송신장치는 가변이득증폭부, RF 믹서부, 가변이득제어부 및 잡음 감소부를 포함한다. 상기 가변이득증폭부는 소정의 가변이득 제어신호에 응답하여 상기 기저대역에 분포하는 동위상(I) 신호와 직교위상(Q) 신호의 이득을 조절한다. 상기 RF 믹서부는 상기 가변이득증폭부에 의해 조절된 이득을 갖는 동위상 신호와 직교위상 신호를 RF 신호로 변환한다. 상기 가변이득제어부는 상기 가변이득증폭부의 이득 조절을 제어하기 위해 가변이득 제어신호를 출력한다. 상기 잡음 감소부는 상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 다른 실시예에 따른 알에프신호 송신장치는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 RF 신호로 직접 변환하여 송신 하는 직접 변환 방식을 갖는다. 상기 알에프신호 송신장치는 DAC부, 필터부, 가변이득증폭부, RF 믹서부, 파워증폭기, 가변이득제어부 및 잡음 감소부를 포함한다. 상기 DAC부는 디지털 모뎀에서 제공되는 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 아날로그 변환한다. 상기 필터부는 상기 아날로그 변환된 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 여파한다. 상기 가변이득증폭부는 소정의 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 필터부의 출력 신호를 증폭한다. 상기 RF 믹서부는 상기 가변이득증폭부의 출력 신호를 RF 신호로 변조한다. 상기 파워증폭기는 상기 RF 신호의 파워를 증폭하여 안테나에 출력한다. 상기 가변이득제어부는 제어 전압에 따라 데시벨-선형적인 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 출력한다. 상기 잡음 감소부는 상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 또 다른 실시예에 따른 알에프신호 송신장치는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 아날로그 영역에서 중간 주파수 신호로 변환하고, 변환된 중간 주파수 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하는 헤테로다인 변환 방식을 갖는다. 상기 알에프신호 송신장치는 DAC부, 가변이득증폭부, 필터부, IF 믹서부, RF믹서, 파워증폭기, 가변이득제어부 및 잡음 감소부를 포함한다. 상기 DAC부는 디지털 모뎀에서 제공되는 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 아날로그 변환한다. 상기 필터부는 소정의 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 아날로그 변환된 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 증폭한다. 상기 필터부는 상기 가변이득증폭부에서 증폭된 신호를 여파한다. 상기 IF 믹서부는 상기 필터부에서 여파된 신호를 중간 주파수 대역으로 변환한다. 상기 RF 믹서는 상기 중간 주파수 변환된 신호를 RF 주파수 대역으로 변환한다. 상기 파워증폭기는 상기 RF 신호의 파워를 증폭하여 안테나에 출력한다. 상기 가변이득제어부는 제어 전압에 따라 데시벨-선형적인 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 출력한다. 상기 잡음 감소부는 상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 더욱 다른 실시예에 따른 알에프신호 송신장치는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 디지털 영역에서 중간 주파수 신호로 변환하고, 변환된 중간 주파수 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하는 디지털 IF 방식을 갖는다. 상기 알에프신호 송신장치는 디지털 IF 믹서부, DAC부, 가변이득증폭부, RF 믹서, 파워증폭기, 가변이득제어부 및 잡음 감소부를 포함한다. 상기 디지털 IF 믹서부는 디지털 모뎀에서 제공되는 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 중간 주파수 대역으로 변환한다. 상기 DAC부는 중간 주파수 대역으로 변환된 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 아날로그 변환한다. 상기 가변이득증폭부는 소정의 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 DAC부의 출력 신호를 증폭한다. 상기 RF 믹서는 상기 가변이득증폭부의 출력 신호를 RF 신호로 변조한다. 상기 파워증폭기는 상기 RF 신호의 파워를 증폭하여 안테나에 출력한다. 상기 가변이득제어부는 제어 전압에 따라 데시벨-선형적인 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 출력한다. 상기 잡음 감소부는 상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증 폭부에 제공한다.
이러한 알에프신호 송신장치에 의하면, 기저대역 가변이득증폭기의 이득을 제어하는 가변이득증폭 제어 회로에 의해 발생하는 잡음 출력량을 최소화함으로써, RF 출력 신호에 나타나는 잡음 양을 최소화할 수 있고, 높은 신호대잡음비(SNR) 성능을 달성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 알에프신호 송신기를 설명하는 블록도이다. 도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 알에프신호 송신기에 의한 신호의 스펙트럼 특성을 설명하는 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 알에프신호 송신기(100)는 디지털-아날로그 변환부(110), 필터부(120), 가변이득증폭 제어부(130), 잡음 감소회로(140), 가변이득증폭부(150), RF 믹서부(160), 파워 증폭부(170) 및 안테나(180)를 포함한다. 도 1에 도시된 알에프신호 송신기는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 RF 신호로 직접 변환하여 송신하는 직접 변환(direct conversion) 방식을 갖는다.
상기 디지털-아날로그 변환부(110)는 제1 디지털-아날로그 변환기(이하, DAC)(112) 및 제2 DAC(114)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 DAC(112)는 이동통신 시스템의 디지털 모뎀에서 제공되는 동위상 채널(이하, I-채널)의 데이터(I_Data)를 아날로그 데이터(I_BB(t))로 변환하고, 변환된 아날로그 데이터(I_BB(t))를 상기 필터부(120)에 제공한다. 예를들어, 상기 I-채널의 데이터(I_Data)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 주파수가 fBB인 DC 성분이다.
상기 제2 DAC(114)는 이동통신 시스템의 디지털 모뎀에서 제공되는 직교위상-채널(이하, Q-채널)의 데이터(Q_Data)를 아날로그 데이터(Q_BB(t))로 변환하고, 변환된 아날로그 데이터(Q_BB(t))를 상기 필터부(120)에 제공한다.
상기 필터부(120)는 제1 로우패스필터(122) 및 제2 로우패스필터(124)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 로우패스필터들(122, 124)은 안티-에일리어싱 필터로 구현하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 제1 로우패스필터(122)는 상기 제1 DAC(112)로부터 아날로그 데이터(I_BB(t))를 입력받아 여파한다. 상기 제2 로우패스필터(124)는 상기 제2 DAC(114)로부터 아날로그 데이터(Q_BB(t))를 입력받아 여파한다.
상기 가변이득증폭 제어부(130)는 제어 전압(Vc)에 따라 온도와 무관하게 잡음에 대해서 데시벨-선형적인(dB-linear) 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부(150)를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 상기 잡음 감소회로(140)에 출력한다. 상기 가변이득 제어신호는 I-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제1 가변이득 제어신호와 Q-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제2 가변이득 제어신호를 포함한다.
상기 가변이득증폭부(150)의 이득을 너무 크게 조절하면 수신측에 구비되는 아날로그-디지탈 변환기(analog-digital converter, ADC)가 정상적으로 디지탈 신호로 변환할 수 있는 영역을 벗어나게 되어 변환된 디지탈 신호에 왜곡이 발생해 이를 정상적으로 복조할 수 없다. 또한, 상기 가변이득증폭부(150)의 이득을 너무 작게 조절하면 잡음이 커진다. 따라서, 상기 가변이득증폭부(150)의 이득을 제어하는 상기 가변이득증폭 제어부(130)는 무선통신 시스템에 있어서 중요하다.
하지만, 상기 가변이득증폭 제어부(130)는 비교적 복잡한 회로로서, 많은 잡음들을 동반한다. 예를들어, 상기 가변이득 제어신호는 도 2b에 도시된 바와 같이, 일정 중심 주파수를 갖는 DC 성분 외에 많은 잡음들이 포함된다.
상기 잡음 감소회로(140)는 상기 가변이득증폭 제어부(130)에서 출력되는 상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부(150)에 제공한다. 예를들어, 상기 잡음 감소된 가변이득 제어신호는 도 2c에 도시된 바와 같다.
도 3은 도 1에 도시된 잡음 감소 회로의 일례를 설명하는 회로도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 감소 회로(140)는 로우패스필터부(142) 및 버퍼부(144)를 포함한다. 상기 잡음 감소 회로(140)는 상기 가변이득증폭기 제어회로(130)에서 발생하는 잡음의 양을 상기 로우패스필터(142)를 이용하여 최소화시키고, 상기 버퍼부(144)를 이용하여 상기 로우패스필터(142)에 의한 임피던스 효과를 제거한다.
상기 로우패스필터부(142)는 제1 저항(R1) 및 제1 캐패시터(C1)로 이루어진 제1 RC 필터와, 제2 저항(R2) 및 제2 캐패시터(C2)로 이루어진 제2 RC 필터를 포함 한다. 상기 제1 RC 필터는 I-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제1 가변이득 제어신호에 포함된 잡음 성분을 제거한다. 상기 제2 RC 필터는 Q-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제2 가변이득 제어신호에 포함된 잡음 성분을 제거한다.
상기 버퍼부(144)는 제1 버퍼(B1) 및 제2 버퍼(B2)를 포함한다. 상기 제1 버퍼(B1)는 상기 제1 RC 필터에 의해 잡음 제거된 제1 가변이득 제어신호를 버퍼링하여, 상기 가변이득증폭부(150)에 제공한다. 상기 제2 버퍼(B2)는 상기 제1 RC 필터에 의해 잡음 제거된 제1 가변이득 제어신호를 버퍼링하여, 상기 가변이득증폭부(150)에 제공한다.
도 3에서는 상기 버퍼부(144)를 상기 로우패스필터부(142)의 후단에 배치시켰으나, 상기 버퍼부(144)를 생략할 수도 있음은 자명하다.
도 1의 설명으로 환원하여, 상기 가변이득증폭부(150)는 제1 가변이득증폭기(variable gain amplifier, VGA)(152) 및 제2 가변이득증폭기(154)를 포함하고, 상기 잡음 감소회로(140)에서 제공되는 제1 및 제2 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 제1 및 제2 로우패스필터들(122, 124)의 출력 신호를 증폭한다.
구체적으로, 상기 제1 가변이득증폭기(152)는 상기 제1 로우패스필터(122)의 출력 신호를 증폭한다. 상기 제2 가변이득증폭기(154)는 제2 로우패스필터(124)의 출력 신호를 증폭한다.
상기 제1 및 제2 가변이득증폭기들(152, 154)은 전체 이동통신 시스템의 다이내믹 범위(Dynamic Range)를 극대화시키기 위해 필수적으로 사용된다. 상기 제1 및 제2 가변이득증폭기들(152, 154)은 넓은 동작 영역의 이득을 가변시켜 안정된 신호 특성을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 가변이득증폭기들(152, 154)은 저전력화를 위해 저전압에서 동작하여 보다 넓게 변화하는 입력 신호의 입력 범위에 대한 출력 신호를 일정하기 유지시켜 줌으로써, 출력 이득의 선형성을 개선 및 증대시킨다.
상기 RF 믹서부(160)는 제1 RF 믹서(162), 제2 RF 믹서(164) 및 합산기(166)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 RF 믹서(162)는 상기 제1 가변이득증폭기(152)의 출력 신호 및 I-클럭(CLK_I)을 혼합하여 RF 신호를 생성한다. 예를들어, 상기 I-클럭(CLK_I)은 도 2d에 도시된 바와 같이, 주파수가 fLO인 DC 성분이다.
상기 제2 RF 믹서(164)는 상기 제2 가변이득증폭기(154)의 출력 신호 및 I-클럭(CLK_I)과 90도의 위상차를 갖는 Q-클럭(CLK_Q)을 혼합하여 RF 신호를 생성한다. 상기 합산기(166)는 상기 제1 RF 믹서(162) 및 상기 제2 RF 믹서(164)의 신호를 합산하고, 합산된 신호를 상기 파워 증폭부(170)에 제공한다.
상기 파워 증폭부(170)는 상기 합산기(166)의 출력 신호가 최종단에서 충분한 전력을 갖고서 송출될 수 있도록 파워 증폭하고, 파워 증폭된 신호를 상기 안테나(180)에 제공한다. 예를들어, 상기 파워 증폭된 신호는 도 2e에 도시된 바와 같이, 잡음이 감소된 RF 주파수 성분을 포함한다.
상기 안테나(180)는 상기 파워 증폭기(170)의 출력 신호를 공중으로 전송한다.
이상에서 설명된 직접 변환 방식의 알에프신호 송신기에서 신호를 전송하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 디지털 모뎀에서 생성된 I-채널과 Q-채널의 데이터들 각각은 상기 제1 및 제2 DAC(112, 114)를 통해 아날로그 신호로 변경된다.
아날로그 신호로 변경된 I-채널의 데이터와 Q-채널의 데이터 각각은 상기 제1 및 제2 로우패스필터들(122, 124) 각각을 통과한 후, 상기 제1 및 제2 가변이득증폭기들(152, 154) 각각에 인가된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 가변이득증폭기들(152, 154) 각각에는 잡음 감소된 가변이득 제어신호들이 인가되므로 상대적으로 이상적인 가변이득 동작을 수행한다.
상기 제1 및 제2 가변이득증폭기들(152, 154)에 의해 증폭된 I-채널 및 Q-채널 데이터들은 제1 및 제2 RF 믹서들(162, 164) 각각을 통해 바로 기저대역에서 RF 신호로 변경된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 중간 주파수 변환 RF 믹서가 사용되지 않고, 가변이득증폭기의 경우 동작 주파수가 낮아짐에 따라 파워 소모가 줄어들어 가변이득증폭기의 개수가 2개가 되었음에 불구하고 전체적인 파워 소모는 줄어들게 된다.
또한, RF 믹서 앞단에서 가변이득증폭기들을 사용하므로써, RF 대역에서 나타나는 기생 성분에 의한 악영향을 줄여, 보다 정확하고 광범위한 데시벨-선형적인(dB-linear) 이득 특성을 달성할 수 있다.
또한, RF 대역으로 상향(up-conversion) 되기 전에 미리 필터를 이용하여 잡 음을 제거하고, 가변이득증폭부에서 발생하는 잡음은 잡음감소회로를 이용하여 최소화하므로써, RF 믹서의 출력 신호에서 비교적 좋은 SNR 성능을 달성할 수 있다.
또한, 가변이득증폭기는 잡음 감소된 가변이득 제어신호에 응답하여 동작하므로 상대적으로 이상적인 가변이득 동작을 수행할 수 있고, 이에 따라 RF 신호에 잡음이 포함되는 것을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 알에프신호 송신기를 설명하는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 알에프신호 송신기(200)는 디지털-아날로그 변환부(210), 가변이득증폭 제어부(220), 잡음 감소회로(230), 가변이득증폭부(240), 필터부(250), IF 믹서부(260), RF 믹서(270), 파워 증폭부(280) 및 안테나(290)를 포함한다. 도 4에 도시된 알에프신호 송신기는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 아날로그 영역에서 중간 주파수 신호로 변환하고, 변환된 중간 주파수 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하는 헤테로다인 변환 방식을 갖는다.
상기 디지털-아날로그 변환부(210)는 제1 DAC(212) 및 제2 DAC(214)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 DAC(212)는 이동통신 시스템의 디지털 모뎀에서 생성된 I-채널의 데이터(I_Data)를 입력받아 아날로그 데이터로 변환한다. 상기 제2 DAC(214)는 이동통신 시스템의 디지털 모뎀에서 생성된 Q-채널의 데이터(Q_Data)를 입력받아 아날로그 데이터로 변환한다.
상기 가변이득증폭 제어부(220)는 제어 전압(Vc)에 따라 온도와 무관하게 잡음에 대해서 데시벨-선형적인(dB-linear) 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부(240)를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 상기 잡음 감소회로(230)에 출력한다. 상기 가변이득 제어신호는 I-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제1 가변이득 제어신호와 Q-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제2 가변이득 제어신호를 포함한다.
상기 잡음 감소회로(230)는 상기 가변이득증폭 제어부(220)에서 출력되는 상기 제1 및 제2 가변이득 제어신호들에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 제1 및 제2 가변이득 제어신호들을 상기 가변이득증폭부(220)에 제공한다. 상기 잡음 감소회로(230)에 대한 상세한 회로는 도 3에서 설명되었으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 가변이득증폭부(240)는 제1 가변이득증폭기(242) 및 제2 가변이득증폭기(244)를 포함하고, 상기 잡음 감소회로(230)에서 제공되는 제1 및 제2 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 제1 DAC(212) 및 상기 제2 DAC(214)로부터 출력되는 아날로그 데이터들 각각을 증폭한다.
구체적으로, 상기 제1 가변이득증폭기(242)는 상기 제1 DAC(212)의 출력 신호를 증폭한다. 상기 제2 가변이득증폭기(244)는 제2 로우패스필터(214)의 출력 신호를 증폭한다.
상기 필터부(250)는 제1 로우패스필터(252) 및 제2 로우패스필터(254)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 로우패스필터(252)는 상기 제1 가변이득증폭기(242)로부터 증폭된 아날로그 데이터를 입력받아 여파한다. 상기 제2 로우패스필터(254)는 상기 제2 가변이득증폭기(244)로부터 증폭된 아날로그 데이터를 입력받아 여파한다.
상기 IF 믹서부(260)는 제1 IF 믹서(262), 제2 IF 믹서(264) 및 합산기(266)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 IF 믹서(262)는 상기 제1 로우패스필터(252)의 출력 신호 및 I-클럭(CLK_I)을 혼합하여 중간 주파수 신호를 생성한다. 상기 제2 IF 믹서(264)는 상기 제2 로우패스필터(254)의 출력 신호 및 I-클럭(CLK_I)과 90도의 위상차를 갖는 Q-클럭(CLK_Q)을 혼합하여 중간 주파수 신호를 생성한다. 상기 합산기(266)는 제1 IF 믹서(262) 및 제2 IF 믹서(264)의 신호를 합산한다.
상기 RF 믹서(270)는 상기 합산기(266)의 출력 신호를 입력받아 믹싱 과정을 통하여 RF 주파수 영역으로 이동시킨다.
상기 파워 증폭부(280)는 상기 RF 믹서(270)의 출력 신호를 증폭한다.
상기 안테나(290)는 상기 파워 증폭기(280)의 출력 신호를 공중으로 전송한다.
이상에서 설명된 헤테로다인 방식을 갖는 알에프신호 송신기에서 신호를 전송하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 이동통신 시스템의 디지털 모뎀에서 생성된 I-채널의 데이터와 Q-채널의 데이터가 각각 상기 제1 및 제2 DAC(101, 102)를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 후, 다시 각각 상기 제1 및 제2 안티에일리어싱 필터들(103, 104)을 거친 후 90도의 위상차를 갖는 I-클럭과 Q-클럭에 의해 중간 주파수로 변환된다.
이어, 각 I-채널과 Q-채널의 신호를 더해서 이를 상기 가변이득증폭기(108)를 거친 후 상기 RF 믹서(109)를 통해 중간 주파수를 RF 주파수 영역으로 옮기고 마지막으로 상기 파워증폭기(110)를 거쳐 상기 안테나(111)를 통해 신호를 전송한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 알에프신호 송신기를 설명하는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 알에프신호 송신기(300)는 디지털 IF 믹서부(310), 디지털-아날로그 변환부(320), 가변이득증폭 제어부(330), 잡음 감소회로(340), 가변이득증폭부(350), RF 믹서(360), 파워 증폭부(370) 및 안테나(380)를 포함한다. 도 5에 도시된 알에프신호 송신기는 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 디지털 영역에서 중간 주파수 신호로 변환하고, 변환된 중간 주파수 신호를 RF 신호로 직접 변환하여 송신하는 디지털 IF 방식을 갖는다.
상기 디지털 IF 믹서부(310)는 직접 디지털 합성회로(Direct Digital Synthesis, 이하 DDS)(312), 제1 디지털 승산기(314), 제2 디지털 승산기(316) 및 합산기(318)를 포함한다.
구체적으로, 상기 DDS(312)는 I-클럭과 Q-클럭을 생성한다. 상기 제1 디지털 승산기(314)는 디지털 모뎀에서 생성된 I-채널(I_Data)의 여파된 신호 및 상기 DDS(Direct Digital Synthesis)(312)로부터 I-클럭을 입력받아 곱한다. 상기 제2 디지털 승산기(316)는 디지털 모뎀에서 생성된 Q-채널(Q_Data)의 여파된 신호 및 상기 DDS(Direct Digital Synthesis)(312)로부터 Q-클럭을 입력받아 곱한다. 상기 합산기(318)는 상기 제1 디지털 승산기(314)의 출력 신호인 중간 주파수 신호 및 상기 제2 디지털 승산기(316)의 출력 신호인 중간 주파수 신호를 입력받아 합산한다.
상기 DAC(320)는 상기 합산기(318)에서 출력한 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환한다.
상기 가변이득증폭 제어부(330)는 제어 전압(Vc)에 따라 온도와 무관하게 잡음에 대해서 데시벨-선형적인(dB-linear) 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부(150)를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 상기 잡음 감소회로(140)에 출력한다. 상기 가변이득 제어신호는 I-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제1 가변이득 제어신호와 Q-채널 데이터 신호의 이득을 제어하는 제2 가변이득 제어신호를 포함한다.
상기 잡음 감소회로(340)는 상기 가변이득증폭 제어부(330)에서 출력되는 상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부(350)에 제공한다. 상기 잡음 감소회로(340)에 대한 상세한 회로는 도 3에서 설명되었으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 가변이득증폭부(350)는 상기 잡음 감소회로(340)에서 제공되는 가변이득 제어신호에 응답하여 상기 DAC(320)의 출력 신호를 증폭한다.
상기 RF 믹서(360)는 상기 가변이득증폭부(350)의 출력 신호를 입력받아 믹 싱 과정을 통하여 RF 주파수 영역으로 이동시킨 후, 상기 파워 증폭부(370)에 제공한다.
상기 파워 증폭부(370)는 상기 RF 믹서(360)의 출력 신호를 증폭한 후, 상기 안테나(380)에 제공한다.
상기 안테나(380)는 상기 파워 증폭기(370)의 출력 신호를 공중으로 전송한다.
상기한 디지털(Digital) IF 방식의 경우 헤테로다인 방식에서 중간 주파수 생성 부분까지 모두 디지털영역에서 이루어지는 방식으로 그 동작은 다음과 같다.
디지털 모뎀에서 생성된 I채널과 Q채널의 데이터가 각각 디지털(Digital) 안티에일리어싱 필터를 통과한다.
그리고 각각의 신호는 각 채널에 대응되는 제1 및 제2 디지털 승산기(Digital multiplier)(314, 316)를 통해 중간 주파수 신호로 바뀌게 된다. 여기에서 사용되는 I-클럭과 Q-클럭은 DDS(Direct Digital Synthesis)(312)에서 생성된 것이다.
그리고 이렇게 생성된 I-채널과 Q-채널의 중간 주파수 디지털 신호가 합산기(318)를 통해 더해진 후, 상기 디지털 데이터가 DAC(320)를 거쳐 아날로그 신호로 바뀌게 된다.
그 이후에는 헤테로다인 방식에서와 마찬가지로 가변이득증폭기(350), RF 믹서(360), 파워증폭기(370)를 거쳐 안테나(380)를 통해 신호가 전송되게 된다.
이 방식에서는 기저대역 신호부터 중간 주파수 신호까지 모두 디지털 영역에 서 수행되므로 헤테로다인 방식에서 문제가 되는 I-채널과 Q-채널 사이의 이득 불일치(mismatch), 위상 불일치(mismatch)같은 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 믹서 앞단에 가변이득증폭기를 사용함으로써, RF 대역에서 나타나는 기생 성분에 의한 영향을 받지 않도록 하여 보다 정확하고 광범위한 dB 선형(dB-linear) 이득 특성을 달성할 수 있다.
또한, 상기 가변이득증폭기에서 발생하는 잡음은 잡음 감소부를 이용하여 최소화시키므로써, RF 믹서의 출력에서 비교적 좋은 신호대잡음비(SNR) 성능을 달성할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하는 알에프신호 송신장치에서,
    소정의 가변이득 제어신호에 응답하여 상기 기저대역에 분포하는 동위상(I) 신호와 직교위상(Q) 신호의 이득을 조절하기 위한 가변이득증폭부;
    상기 가변이득증폭부에 의해 조절된 이득을 갖는 동위상 신호와 직교위상 신호를 RF 신호로 변환하는 믹서부;
    상기 가변이득증폭부의 이득 조절을 제어하기 위해 가변이득 제어신호를 출력하는 가변이득제어부; 및
    상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공하는 잡음 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 로우패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 로우패스 필터는 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 가변이득 제어신호는 상기 동위상 신호의 이득을 제어하는 제1 가변이득 제어신호와, 상기 직교위상 신호의 이득을 제어하는 제2 가변이득 제어신호를 포함하고,
    상기 로우패스 필터는
    상기 제1 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 제거하는 제1 RC 필터; 및
    상기 제2 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 제거하는 제2 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 상기 로우패스 필터의 후단에 배치된 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  6. 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 RF 신호로 직접 변환하여 송신하는 직접 변환 방식을 갖는 알에프신호 송신장치에서,
    디지털 모뎀에서 제공되는 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 아날로그 변환하는 DAC부;
    상기 아날로그 변환된 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 여파하는 필터부;
    소정의 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 필터부의 출력 신호를 증폭하는 가변이득증폭부;
    상기 가변이득증폭부의 출력 신호를 RF 신호로 변조하는 RF 믹서부;
    상기 RF 신호의 파워를 증폭하여 안테나에 출력하는 파워증폭기;
    제어 전압에 따라 데시벨-선형적인 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 출력하는 가변이득제어부; 및
    상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공하는 잡음 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 로우패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 로우패스 필터는 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 상기 로우패스 필터의 후단에 배치된 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  10. 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 아날로그 영역에서 중간 주파수 신호로 변환하고, 변환된 중간 주파수 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하는 헤테로다인 변환 방식을 갖는 알에프신호 송신장치에서,
    디지털 모뎀에서 제공되는 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 아날로그 변환하는 DAC부;
    소정의 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 아날로그 변환된 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 증폭하는 가변이득증폭부;
    상기 가변이득증폭부에서 증폭된 신호를 여파하는 필터부;
    상기 필터부에서 여파된 신호를 중간 주파수 대역으로 변환하는 IF 믹서부;
    상기 중간 주파수 변환된 신호를 RF 주파수 대역으로 변환하는 RF믹서;
    상기 RF 신호의 파워를 증폭하여 안테나에 출력하는 파워증폭기;
    제어 전압에 따라 데시벨-선형적인 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 출력하는 가변이득제어부; 및
    상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공하는 잡음 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 로우패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 로우패스 필터는 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 상기 로우패스 필터의 후단에 배치된 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  14. 주처리부에서 발생되는 기저대역 신호를 디지털 영역에서 중간 주파수 신호로 변환하고, 변환된 중간 주파수 신호를 RF 신호로 변환하여 송신하는 디지털 IF 방식을 갖는 알에프신호 송신 장치에서,
    디지털 모뎀에서 제공되는 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 중간 주파수 대역으로 변환하는 디지털 IF 믹서부;
    중간 주파수 대역으로 변환된 I-채널 및 Q-채널 데이터들을 아날로그 변환하는 DAC부;
    소정의 가변이득 제어신호들에 응답하여 상기 DAC부의 출력 신호를 증폭하는 가변이득증폭부;
    상기 가변이득증폭부의 출력 신호를 RF 신호로 변조하는 RF 믹서;
    상기 RF 신호의 파워를 증폭하여 안테나에 출력하는 파워증폭기;
    제어 전압에 따라 데시벨-선형적인 이득 특성을 갖도록 상기 가변이득증폭부를 제어하기 위한 가변이득 제어신호를 출력하는 가변이득제어부; 및
    상기 가변이득 제어신호에 포함된 잡음을 최소화한 후, 잡음 감소된 가변이득 제어신호를 상기 가변이득증폭부에 제공하는 잡음 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 로우패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 로우패스 필터는 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 잡음 감소부는 상기 로우패스 필터의 후단에 배치된 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프신호 송신장치.
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