KR100839971B1 - 이미지신호를 제거하기 위한 수신기 및 이를 이용한이미지신호의 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신을 통해 수신된 RF 신호의 이미지신호를 제거하기 위한 이미지제거 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이미지제거 수신기는, 수신된 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 저잡음 증폭기; 각각 상기 저잡음 증폭기로부터 출력된 신호를 동시에 분기하여 인가받고, 상기 인가된 신호를 한 쌍씩 90˚의 위상차를 갖는 클럭으로 샘플링하여 제1 내지 제4 위상지연신호를 생성하는 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부; 상기 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호 중 제1 및 제4 위상지연신호 또는 제2 및 제3 위상지연신호로 선택되고, 상기 선택된 위상지연신호를 상호 감산하여 출력하는 감산부; 및 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 중 상기 감산부에 의해 선택되지 않은 두 개의 위상지연신호를 상호 가산하여 출력하는 가산부;를 포함한다.
RF 신호, 이미지제거(Image Rejection), 믹서(Mixer), 위버(Weaver), 샘플링

Description

이미지신호를 제거하기 위한 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법{Reciever to rejecting Image signal and Method to rejecting Image signal using it}
도 1은 종래 기술에 의한 위버 구조의 수신기를 나타낸 회로도.
도 2 및 도 3은 도 1의 제1 및 제2 믹서의 믹싱과정을 나타낸 그래프.
도 4 내지 도 7은 도 1의 제3 내지 제6 믹서의 믹싱과정을 나타낸 그래프.
도 8a 및 도 8b는 도 1의 가감산기의 가감산 과정을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기의 회로도.
도 10은 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기에 공급되는 클럭의 파형을 나타낸 타이밍도.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기로부터 출력된 제1 내지 제4 위상지연신호의 가감산 결과를 나타낸 그래프.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기로부터 출력된 이미지신호를 나타낸 그래프.
도 15는 본 발명에 따른 이미지신호를 제거하기 위한 방법을 순차적으로 나타낸 순서도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 저잡음 증폭기 220 ~ 250 : 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부
221 : 증폭기 260 : 감산기
270 : 가산기 VII, VIQ, VQI, VQQ : 제1 내지 제4 위상지연신호
SW1~SW3 : 제1 내지 제3 스위칭수단
C1, C2 : 제1 및 제2 커패시터
본 발명은 RF 신호에 포함된 이미지신호를 제거하기 위한 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신을 통해 인가되는 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하는 과정에 발생된 이미지신호를 제거하기 위한 이미지제거 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선통신 시스템에서는 특성의 우수성으로 인해 헤테로다인(Heterodyne) 방식의 송수신 구조가 주로 사용되어 왔으나, 최근 단말기의 소형화 및 저가격화 경향에 따라 직접 변환 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
헤테로다인 방식은 수신 감도 및 혼신 방지에 우수한 특성을 나타내지만, 중간 주파수를 사용하고 있기 때문에 그에 따른 국부발진기 또는 필터 등 중간 주파 수를 처리하기 위한 소자들이 필요하다.
한편, 직접 변환 방식은 고주파 신호를 중간 주파수 신호로의 변화 과정없이 직접 기저 대역 신호로 변환하여 수신하고, 기저 대역 송신 신호를 직접 고주파 신호로 변환하므로 중간 주파수용 부품이 필요없어 소형화 및 저가격화에 유리하다.
그러나, 직접 변환방식은 동위상(I: In-phase) 채널과 직교(Q: Quadrature-phase) 채널의 부정합, 국부발진 신호의 역방향 누설 및 재유입과 저주파 잡음 등에 의한 수신 신호 품질의 저하 및 높은 출력을 갖는 송신 신호의 발진 회로에 대한 간섭에 따라 발생되는 발진 신호의 불안정 및 I/Q 부정합에 의해 송신 신호 품질의 저하 등의 문제점이 있었다.
이러한 직접 변환 방식의 장점을 유지하면서 문제점을 보완하기 위한 방법으로 헤테로다인 구조를 사용하면서 낮은 주파수의 중간주파수를 사용하는 로우 IF(Low-IF) 구조의 송수신 구조가 사용되고 있다.
이하, 관련도면을 참조하여 종래 기술에 의한 로우 IF 구조 중 위버(Weaver) 구조의 수신기에 대하여 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 위버 구조의 수신기를 나타낸 회로도, 도 2 및 도 3은 도 1의 제1 및 제2 믹서의 믹싱과정을 나타낸 그래프, 도 4 내지 도 7은 도 1의 제3 내지 제6 믹서의 믹싱과정을 나타낸 그래프이며, 도 8a 및 도 8b는 도 1의 가감산기의 가감산 과정을 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 이미지신호를 제거하기 위한 위버 구 조의 수신기는, 제1 내지 제6 믹서(101~106)와 제1 내지 제3 국부발진기(LO1~LO3) 및 가감산기(107, 108)로 이루어진다.
여기서, 상기 제1 믹서(101) 및 제2 믹서(102)는, 무선통신을 통해 수신되는 RF 신호(RF)로부터 동위상 채널(In-phase channel)과 직교 채널(Quadrature-phase channel)의 I,Q데이터를 분리하기 위하여 상기 제1 국부발진기(LO1)로부터 발생되어 상대적으로 위상차가 90˚인 제1 국부발진신호(Cos(wLO1t))와 제2 국부발진신호(Sin(wLo2t))를 상기 RF 신호(RF)에 믹싱한다.
이는 상기 제1 믹서(101)에서의 믹싱과정을 나타낸 도 2a에 도시한 바와 같이, 상기 RF 신호(RF)를 중심주파수(0) 상에 중간주파수(Intermediate Frequency: IF)로 하향변환(Down-Converting) 하기 위하여 상기 제1 국부발진신호(Cos(wLO1t))를 곱하게 되는데 이때, 상기 중심주파수(0)를 중심으로 음(-) 및 양(+)의 축에 각각 되응되도록 RF 신호(RF)가 위치하고, 상기 중간주파수(IF) 만큼 이격된 거리에 RF 신호(RF)와 동일 크기의 이미지신호(image)가 발생하게 되며 상기 제1 믹서(101)에 의해 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 중간 주파수(IF) 대역에서 합쳐지게 된다.
또한, 상기 제2 믹서(102)에서의 믹싱과정을 나타낸 도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 RF 신호(RF)를 중간주파수(IF)로 하향변환하기 위하여 상기 제1 국부발진기(LO1)로부터 출력된 제2 국부발진신호(Sin(wLO1t))를 곱하게 되는데 이때, 상기 중간주파수(IF) 만큼 이격된 거리에 RF 신호(RF)와 동일 크기의 이미지신호(image) 가 발생하게 되고, 상기 제2 믹서(102)를 통해 상기 중심주파수(0)를 중심으로 하여 음의 축에 발생된 RF 신호(RF)와 이미지신호(image)는 중간 주파수(IF) 대역으로 이동하기 위해 양의 축에 발생된 제2 국부발진신호(Sin(wLO1t))의 방향성에 영향을 받고, 양의 축에 발생된 RF 신호(RF)와 이미지신호(image)는 중간 주파수(IF) 대역으로 이동하기 위해 음의 축에 발생된 제2 국부발진신호(Sin(wLO1t))의 방향성에 영향을 받아 도 3b에 도시한 바와 같이 중간 주파수(IF) 대역에서 합쳐지게 된다.
그리고, 제 3 믹서(103)는 상기 제1 믹서(101)로부터 출력된 신호를 입력받아 제2 국부발진기(LO2)로부터 출력된 제3 국부발진신호(Cos(wLO2t))와 믹싱된다. 이때, 상기 제1 믹서(101)로부터 출력된 신호는 상기 제3 국부발진신호(Cos(wLO2t))의 방향성에 영향을 받아 도 4a에 도시한 바와 같이 방향성을 갖게 되고, 도 4b에 도시한 바와 같이 중간주파수(IF)로 변환되어 서로 합해짐에 따라 II 신호가 출력된다.
또한, 제4 믹서(104)는 상기 제1 믹서(101)로부터 출력된 신호를 입력받아 제2 국부발진기(LO2)로부터 출력된 제4 국부발진신호(Sin(wLO2t))와 믹싱된다. 이때, 상기 제4 믹서(104)로부터 출력되는 신호는 상기 제1 믹서(101)로부터 출력된 신호에 위상지연된 제4 국부발진신호(Sin(wLO2t))의 방향성에 영향을 받아 도 5a에 도시한 바와 같이 방향성을 갖게 되고, 도 5b에 도시한 바와 같이 중간주파수(IF) 로 변환되어 서로 합해짐에 따라 IQ 신호가 출력된다.
상기 제5 믹서(105)는 상기 제2 믹서(102)로부터 출력된 신호를 입력받아 제3 국부발진기(LO3)로부터 출력된 제5 국부발진신호(Cos(wLO3t))와 믹싱된다. 이때, 상기 제5 믹서(105)로부터 출력되는 신호는 상기 제2 믹서(102)로부터 출력된 신호에 위상지연된 제5 국부발진신호(Cos(wLO3t))의 방향성에 영향을 받아 도 6a에 도시한 바와 같이 방향성을 갖게 되고, 도 6b에 도시한 바와 같이 중간주파수(IF)로 변환되어 서로 합해짐에 따라 QI 신호가 출력된다.
아울러, 제6 믹서(106)는 상기 제2 믹서(102)로부터 출력된 신호를 입력받아 제3 국부발진기(LO3)로부터 출력된 제6 국부발진신호(Sin(wLO3t))와 믹싱된다. 이때, 상기 제5 믹서(106)로부터 출력되는 신호는 상기 제2 믹서(102)로부터 출력된 신호에 위상지연된 제6 국부발진신호(Sin(wLO3t))의 방향성에 영향을 받아 도 7a에 도시한 바와 같이 중간주파수(IF)로 변환되어 서로 합해짐에 따라 QQ 신호가 출력된다.
이렇게 출력된 II, IQ, QI 및 QQ 신호는 상기 가산기(107) 및 감산기(108)를 통해 동위상 채널(I)과 직교 채널(Q)로 분리되어 I, Q 데이터가 출력되는데 상기 가산기(107)는 상기 제3 및 제6 믹서(103, 106)를 통해 출력된 II 신호와 QQ 신호를 서로 가산하여 출력하며, 상기 감산기(108)는 상기 제4 및 제5 믹서(104, 105)를 통해 출력된 IQ 신호에서 QI 신호를 감산하여 출력한다.
상기 가산기(107)는 상기 II 신호와 QQ 신호를 가산하는데, 도 8a에 도시한 바와 같이, 상기 II 신호의 RF 신호(RF)와 QQ 신호의 RF 신호(RF)는 서로 양의 값을 갖고 있기 때문에 서로 가산할 경우 2배의 크기가 되지만 II 신호의 이미지신호(image)와 QQ 신호의 이미지신호(image)는 서로 반대의 값을 갖고 있기 때문에 서로 가산할 경우 '0'의 값이 된다. 이에 따라, 상기 믹싱과정에서 발생된 이미지신호(image)를 제거할 수 있다.
또한, 상기 감산기(107)는 상기 IQ 신호에서 QI 신호를 감산하게 되는데, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 IQ 및 QI 신호의 RF 신호(RF)는 서로 반대의 값을 갖고 있어 감산할 경우 2배의 크기가 되지만 IQ 및 QI 신호의 이미지신호(image)는 서로 동일한 음의 값을 갖고 있기 때문에 서로 감산할 경우 '0'의 값이 된다. 이로 인해, 상기 믹싱과정에서 발생된 이미지신호(image)를 제거할 수 있다.
그러나, 통신장비가 점차적으로 소형화 및 디지털화 되어감에 따라 종래 기술에 의한 위버 구조의 이미지신호를 제거하기 위한 수신기는 믹싱 과정을 진행하기 위하여 다수의 믹서가 필요하게 됨으로써 상기 수신기의 크기가 커지고, 아날로그 방식으로 처리함으로써 별도의 디지털변환장치를 추가로 구비해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 다수의 스위칭수단 온/오프 시점을 서로 90˚의 위상차가 발생하도록 제어하여 샘플링함으로써 무선통신을 통해 인가되는 RF 신호를 디지털화시켜 이미지신호를 제거함에 따라, 수신기의 크기를 줄일 수 있는 이미지신호를 제거하기 위한 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지신호를 제거하기 위한 수신기는, 수신된 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 저잡음 증폭기; 각각 상기 저잡음 증폭기로부터 출력된 신호를 동시에 분기하여 인가받고, 상기 인가된 신호를 한 쌍씩 90˚의 위상차를 갖는 클럭으로 샘플링하여 제1 내지 제4 위상지연신호를 생성하는 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부; 상기 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호 중 제1 및 제4 위상지연신호 또는 제2 및 제3 위상지연신호로 선택되고, 상기 선택된 위상지연신호를 상호 감산하여 출력하는 감산부; 및 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 중 상기 감산부에 의해 선택되지 않은 두 개의 위상지연신호를 상호 가산하여 출력하는 가산부;를 포함한다.
이때, 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부 각각은, 상기 저잡음 증폭기와 연결되고 상기 클럭에 의해 온/오프 되는 제1 스위칭수단; 상기 제1 스위칭수단에 의해 인가되는 신호를 충전시키는 제1 커패시터; 상기 제1 스위칭수단과 제1 커패시터의 접점과 연결된 제2 스위칭수단; 상기 제1 커패시터에 충전된 신호를 증폭시켜 출력하는 증폭기; 상기 증폭기와 연결되고 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 제어하는 제3 스위칭수단; 및 상기 제3 스위칭수단에 의해 인가되는 신호를 충전시키는 제2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 클럭은 연속적으로 하이 또는 로우 레벨을 갖는 적분구간과 로우 레벨의 리셋구간으로 구분되며, 상기 제1 및 제2 위상지연신호 생성부의 제1 스위칭수단에 인가되는 클럭은 적분구간과 리셋구간을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖고, 상기 제1 및 제3 위상지연신호 생성부의 제1 스위칭수단에 인가되는 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖으며, 상기 제2 및 제4 위상지연신호 생성부의 제1 스위칭수단에 인가되는 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 스위칭수단은 상기 클럭의 리셋구간 동안 온 되고, 상기 제2 스위칭수단은 상기 제3 스위칭수단이 오프 되는 시점에 온 되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가산부는 상기 제2 위상지연신호와 제3 위상지연신호를 가산하여 출력하고, 상기 감산부는 상기 제1 위상지연신호에서 상기 제4 위상지연신호를 감산하여 출력한다.
또한, 상기 가산부 및 감산부로부터 출력된 신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터를 더 포함하고, 상기 저잡음 증폭기는 상기 RF신호를 전류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지신호의 제거 방법은, a) 수신된 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 단계; b) 상기 증폭된 신호를 동시에 분기하여 인가받고, 상기 인가된 신호를 한 쌍씩 90˚의 위상차를 갖는 클럭으로 샘플링하여 제1 내지 제4 위상지연신호를 생성하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호 중 제1 및 제4 위상지연신호 또는 제2 및 제3 위상지연신호로 선택되고, 상기 선택된 위상지연신호를 상호 감산하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계에서 선택되지 않은 두 개의 위상지연신호를 상호 가산하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 b) 단계에서의 샘플링은 상기 클럭을 이용하여 스위칭수단을 온/오프 제어하는 것을 특징으로 하며, 상기 클럭은 연속적으로 하이 또는 로우 레벨을 갖는 적분구간과 로우 레벨의 리셋구간으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2 위상지연신호를 생성하기 위한 클럭은 적분구간과 리셋구간을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖고, 상기 제1 및 제3 위상지연신호를 생성하기 위한 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖으며, 상기 제2 및 제4 위상지연신호를 생성하기 위한 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 c) 단계는 상기 제1 위상지연신호에서 상기 제4 위상지연신호를 감산하고, 상기 d) 단계는 상기 제2 위상지연신호와 제3 위상지연신호를 가산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 c) 및 d) 단계에서 감산 또는 가산된 신호를 필터링 하는 단계를 더 포함하며, 상기 a) 단계는 상기 수신된 RF신호를 전류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지신호를 제거하기 위한 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기의 회로도, 도 10은 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기에 공급되는 클럭의 파형을 나타낸 타이밍도, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기로부터 출력된 제1 내지 제4 위상지연신호의 가감산 결과를 나타낸 그래프이며, 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 이미지신호 제거 수신기로부터 출력된 이미지신호를 나타낸 그래프이다.
우선, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지신호를 제거하기 위한 수신기는, 무선통신을 통해 수신된 RF 신호(RF)를 증폭하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: 210)와, 상기 증폭된 신호를 인가받아 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ)로 샘플링하여 출력하는 제1 내지 제4 위상지연신호 생성 부(220, 230, 240. 250)와, 상기 제1 및 제4 위상지연신호(VII, VQQ)를 감산연산하는 감산기(260) 및 상기 제2 및 제3 위상지연신호(VIQ, VQI)를 가산연산하여 출력하는 가산기(270)를 포함하여 상기 수신된 RF 신호(RF)로부터 동위상 채널과 직교 채널의 I, Q 데이터(VI, VQ)를 분리한다.
무선통신을 통해 수신된 RF 신호(RF)가 대기 중으로 전송되는 과정에서 외부적 영향에 의해 매우 낮은 전력레벨로 변하게 된다. 이렇게 낮은 전력레벨로 변한 RF 신호(RF)는 상기 수신부에서 직접 사용하기 어렵기 때문에 상기 저잡음 증폭기(210)는 상기 RF 신호(RF)를 사전에 설정된 이득으로 잡음(noise)을 최소화시켜 증폭한다. 이때, 상기 저잡음 증폭기(210)는 상기 증폭된 RF 신호(RF)를 후술하는 샘플링 과정을 위해 전류로 변환시켜 출력하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)는 동시에 상기 저잡음 증폭기(210)로부터 출력된 신호를 각각 분기하여 인가받으며, 외부로부터 인가되는 제1 내지 제4 II, IQ, QI, QQ-클럭(Clock)을 통해 상기 저잡음 증폭기(210)로부터 출력된 신호를 샘플링하여 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ)를 생성한다.
이때, 상기 제1 위상지연신호 생성부(220)는, 제1 내지 제3 스위칭수단(SW1, SW2, SW3), 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)와 증폭기(221)로 이루어지며, 외부로부터 인가되는 제1 내지 제3 II-클럭에 의해 상기 제1 내지 제3 스위칭수단(SW1, SW2, SW3)이 온/오프 되어 상기 저잡음 증폭기(210)로부터 출력된 신호를 샘플링함으로써 제1 위상지연신호(VII)를 생성한다.
상기 제1 스위칭수단(SW1)은 일단이 상기 저잡음 증폭기(210)와 연결되고 상기 제1 II-클럭에 의해 온/오프 제어되어 온 될 경우에 상기 저잡음 증폭기(210)로부터 출력된 신호를 인가하며 오프 될 경우 상기 신호를 차단시킴으로써 상기 저잡음 증폭기(210)로부터 출력되는 신호를 샘플링한다.
상기 제1 커패시터(C1)는 일단이 상기 제1 스위칭수단(SW1)의 타단과 연결되고 타단이 접지되며, 상기 제1 스위칭수단(SW1)의 온/오프에 의해 샘플링되어 인가되는 신호를 충전시킨다.
또한, 상기 제2 스위칭수단(SW2)은 일단이 상기 제1 스위칭수단(SW1)과 제1 커패시터(C1)의 접점과 연결되고 타단이 접지되며, 외부로부터 인가되는 제2 II-클럭에 의해 온/오프 제어되어 상기 제1 커패시터(C1)를 접지시킴으로써 이에 충전된 신호를 방전시킨다. 이때, 상기 제2 스위칭수단(SW2)은 상기 제3 스위칭수단(SW3)가 오프 되는 시점에 순간적으로 온 된다.
상기 증폭기(221)는 일단이 상기 제1 및 제2 스위칭수단(SW1, SW2)과 제1 커패시터(C1)의 접점과 연결되고 타단이 상기 제3 스위칭수단(SW3)의 일단과 연결되며, 상기 제1 스위칭수단(SW1)이 오프 될 경우 상기 제1 커패시터(C1)에 충전된 신호를 증폭시켜 출력한다.
그리고, 상기 제3 스위칭수단(SW3)은 일단이 상기 증폭기(221)와 연결되고 타단이 상기 제2 커패시터(C2)의 일단과 연결되며, 외부로부터 인가되는 제3 II-클럭에 의해 온/오프 제어되어 상기 증폭기(221)로부터 증폭되어 출력된 신호를 상기 제2 커패시터(C2)에 인가한다. 이때, 상기 제3 스위칭수단(SW3)은 상기 제1 스위칭수단(SW1)에 인가되는 제3 II-클럭이 지속적으로 로우 레벨을 갖는 구간에 온 되어 상기 증폭기(221)에 의해 증폭된 신호를 상기 제2 커패시터(C2)에 전달한다.
상기 제2 커패시터(C2)는 일단이 상기 제3 스위칭수단(SW3)의 타단과 연결되고 타단이 접지되며, 상기 제3 스위칭수단(SW3)이 온 될 경우 이로부터 인가되는 신호를 충전시킨다. 이때, 상기 제2 커패시터(C2)는 상기 제3 스위칭수단(SW3)이 오프 될 경우 상기 충전된 신호를 출력함으로써, 제1 위상지연신호(VII)를 생성한다.
특히, 상기 제2 내지 제3 위상지연신호 생성부(230, 240, 250)도 상기 제1 위상지연신호 생성부(220)와 동일하게 각각 제1 내지 제3 스위칭수단(SW1, SW2, SW3)과 제1 및 제2 커패시터(C1, C2) 그리고 증폭기(221)로 이루어진다.
이때, 상기 제1 및 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)는 각각 서로 다른 온/오프 타임을 갖은 제1 II, IQ, QI, QQ-클럭을 사용하여 상기 저잡음 증폭기(210)로부터 출력된 신호를 샘플링함으로써 서로 다른 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ)를 출력한다.
이때, 상기 제1 및 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)에 인가되는 각각의 제1 II, IQ, QI, QQ-클럭을 나타낸 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)에 인가되는 제1 II, IQ, QI, QQ-클럭(II Clock)은 연속적으로 하이 레벨(High Level)과 로우 레벨(Low Level)이 반복 형성된 적분구간(A)과 연속된 로우 레벨 구간인 리셋구간(B)으로 이루어진다.
상기 제1 및 제2 위상지연신호 생성부(220, 230)의 제1 스위칭수단(SW1)에 각각 인가되는 제1 II-클럭과 IQ-클럭은 적분구간(A)과 리셋구간(B)을 중심으로 하여 서로 90˚의 위상차를 갖는다. 즉, 상기 제1 II-클럭 적분구간(A)의 중간지점이 상기 제1 IQ-클럭의 적분구간(A)의 시작점이 되기 때문에 상기 제1 II-클럭과 IQ 클럭은 상기 적분구간(A)과 리셋구간(B)를 기준으로 하여 도시한 TD2와 같이 서로 90˚의 위상차이를 갖게 됨에 따라 상기 제1 및 제2 위상지연신호 생성부(220, 230)에 의해 생성되는 제1 및 제2 위상지연신호(VII, VIQ)는 서로 90˚의 위상차를 갖게 됨으로써, 종래의 아날로그의 수신기에서 믹서와 동일한 동작을 한다.
또한, 상기 제1 및 제3 위상지연신호 생성부(220, 240)의 제1 스위칭수단(SW1)에 각각 인가되는 제1 II-클럭과 QI-클럭은 상기 적분구간(A)의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 하여 도시한 TD1과 같이 서로 90˚의 위상차를 갖게 되어 상기 제1 및 제3 위상지연신호(VII, VQI)는 서로 90˚의 위상차를 갖게 된다.
그리고, 상기 제2 및 제4 위상지연신호 생성부(230, 250)의 제1 스위칭수단(SW1)에 인가되는 제1 IQ-클럭과 QQ-클럭은 적분구간(A)의 하이 레벨과 로우 레제벨을 중심으로 하여 도시한 TD3과 같이 서로 90˚의 위상차를 갖게 되어 상기 제2 및 제4 위상지연신호(VIQ, VQQ)는 서로 90˚의 위상차를 갖게 된다.
상기 감산기(260)는 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)를 통해 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ) 중 선택된 어느 두 개의 위상지연신호를 서로 감산연산하는데, 선택기준은 상기 수신된 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 높을 경우 상기 제1 위상지연신호(VII)에서 상기 제4 위상지연신호(VQQ)를 감산하고, 상기 수신된 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 낮을 경우 상기 제2 위상지연신호(VIQ)에서 제3 위상지연신호(VQI)를 감산연산한다. 본 발명에서는 상기 수신된 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 높기 때문에 상기 제1 위상지연신호(VII)에서 제4 위상지연신호(VQQ)를 감산연산 함으로써, 본 발명의 수신기는 상기 수신된 RF 신호(RF)에서 이미지신호가 제거된 동위상 채널의 I 데이터(VI)를 분리할 수 있다.
또한, 상기 가산기(270)은 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)를 통해 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ) 중 선택된 어느 두 개의 위상지연신호를 서로 가산연산하는데, 선택기준은 상기 수신된 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 높을 경우 상기 제2 위상지연신호(VIQ)와 상기 제3 위상지연신호(VQI)를 가산하고, 상기 수신된 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 낮을 경우 상기 제1 위상지연신호(VII)와 제4 위상지연신호(VQQ)를 서로 가산연산한다. 본 발명에서는 상기 수신된 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 높기 때문에 상기 제2 위상지연신호(VIQ)에서 제3 위상지연신호(VQI)를 가산연산 함으로써, 본 발명의 수신기는 상기 수신된 RF 신호(RF)에서 이미지신호가 제거된 직교 채널의 Q 데이터(VQ)를 분리할 수 있다.
이를 그래프를 참조하여 보다 상세히 설명하자면, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 제1 위상지연신호 생성부(220)와 제4 위상지연신호 생성부(250)에서 생성된 제1 및 제4 위상지연신호(VII, VQQ)는 서로 크기는 같으며 90˚의 위상차를 갖고 있기 때문에 이들을 감산연산하게 되면 도 12의 I 데이터(VI)와 같이 그 크기가 두배로 증가되어 출력된다.
또한, 상기 제2 위상지연신호 생성부(230)와 제3 위상지연신호 생성부(240)에서 생성된 제2 및 제3 위상지연신호(VIQ, VQI)는 서로 크기도 같으면서 동위상을 나타내고 있으므로 이를 서로 가산연산하게 되면 도 12의 Q 데이터(VQ)와 같이 그 크기가 두배로 증가되어 출력된다.
이때, 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)에서 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ) 생성시 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 이미지신호(VII-image, VIQ -image, VQI -image, VQQ -image)가 발생하게 되는데 상기 감산기(260)를 통해 제1 위상지연신호(VII)에서 제4 위상지연신호(VQQ)를 감산연산할 경우 상기 제1 이미지신호(VII-image)에서 제4 이미지신호(VQQ -image)가 동시에 감산연산되기 때문에 이들은 도 14와 같이 I 데이터(VI)의 이미지신호(VI-image)를 제거할 수 있다.
아울러, 상기 가산기(270)에 의해 상기 제2 위상지연신호(VIQ)와 제3 위상지연신호(VQI)의 가산연산시 상기 제2 이미지신호(VIQ -image)와 제3 이미지신호(VQI -image)가 동시에 가산연산되기 때문에 이들은 도 14와 같이 Q 데이터(VQ)의 이미지신호(VQ -image)를 제거할 수 있다.
한편, 상기 감산기(260) 및 가산기(270)로부터 가감산 연산되어 출력된 I 데이터(VI)와 Q 데이터(VQ)에 포함된 이미지신호(VI-image, VQ -image)를 더욱 효과적으로 제거하기 위하여 상기 감산기(260) 및 가산기(270)와 연결되는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 더 구비함에 따라, 상기 I 데이터(VI)와 Q 데이터(VQ)는 더욱 증가시키고 낮은 주파수의 이미지신호(VI-image, VQ -image)는 필터링시킴으로써 이미지신호(VI-image, VQ -image)를 더욱 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 이미지신호를 제거하기 위한 수신기는, 상기와 같은 구성으로 이루어진 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)에 서로 90˚의 위상차를 갖는 제1 II, IQ, QI, QQ-클럭을 인가하여 샘플링함으로써, 이미지신호가 제거된 I, Q 데이터(VI, VQ)를 분리시킬 수 있게 됨에 따라, 종래의 제1 내지 제6 믹서(101 ~ 106)와 제1 내지 제3 국부발진기(LO1~LO3)가 필요없게 되어 수신기의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 수신기를 통해 이미지신호를 제거하는 방법에 대하여 앞서 설명한 도 9 내지 도 14와 이미지신호의 제거 방법을 나타낸 도 15를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
우선, 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수신기를 이용하여 이미지신호를 제거하는 방법은, 수신된 RF 신호(RF)를 저잡음 증폭기(210)를 통해 사전에 설정된 이득으로 증폭한다(S301).
상기 수신된 RF 신호(RF)를 증폭한 후, 상기 제1 II, IQ, QI, QQ-클럭을 상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)의 제1 스위칭수단(SW1)에 인가하여 상기 각각의 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부(220, 230, 240, 250)에 분기되어 동시에 인가된 RF 신호(RF)를 샘플링함으로써 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ)를 생성한다(S302).
이때, 상기 제1 위상지연신호 생성부(220)의 제1 스위칭수단(SW1)은 상기 제1 II-클럭에 의해 온/오프 제어되는데, 상기 제1 II-클럭의 적분구간(A) 중 하이 레벨일 경우에만 온 되어 상기 증폭된 신호를 상기 제1 커패시터(C1)에 충전시켜 적분하게 된다. 그런 다음, 상기 제1 II-클럭의 리셋구간(B)에서는 상기 제1 스위칭수단(SW1)이 오프되어 상기 제1 커패시터(C1)에 충전된 신호가 상기 증폭기(221)를 통해 증폭되는데 이때, 상기 제3 스위칭수단(SW3)은 외부로부터 인가되는 클럭에 의해 상기 리셋구간(B) 동안만 온 됨으로써 상기 증폭기(221)에 의해 증폭된 신호를 상기 제2 커패시터(C2)에 인가한다.
상기 제1 II-클럭의 리셋구간(B)이 끝나는 시점에 상기 제3 스위칭수단(SW3) 은 오프 되고 상기 제2 스위칭수단(SW2)은 외부로부터 인가되는 클럭에 의해 온 되어 순간적으로 상기 제1 커패시터(C1)를 접지시킴으로써 이를 방전시킨다. 이와 같은 동작에 의해 상기 믹서를 사용하지 않고 제1 내지 제3 스위칭수단의 온/오프 시점을 제어함으로써 제1 위상지연신호(VII)를 생성할 수 있다.
상기 제1 위상지연신호 생성부(220)에서 제1 위상지연신호(VII)를 생성하는 방법과 동일한 방법으로, 상기 제2 내지 제4 위상지연신호 생성부(230, 240, 250)에서도 제2 내지 제4 위상지연신호(VIQ, VQI, VQQ)를 생성하게 됨에 따라, 믹서보다 상대적으로 부피를 적게 차지하는 제1 내지 제3 스위칭수단(SW1, SW2, SW3)과 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)를 이용하여 상기 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ)를 생성함으로 수신기의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.
상기 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ)를 생성한 후, 이들 중 선택된 어느 두 개의 위상지연신호를 서로 감산하게 되는데(S303), 이때 감산하게 되는 위상지연신호는 상기 RF 신호(RF)의 주파수와 국부발진신호의 주파수를 비교하여 선택된다. 만약, 상기 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 작을 경우 제2 위상지연신호(VIQ)에서 제3 위상지연신호(VQI)를 감산하고, 상기 RF 신호(RF)의 주파수가 국부발진신호의 주파수보다 클 경우에는 상기 제1 위상지연신호(VII)에서 제4 위상지연신호(VQQ)를 감산함으로써, 상기 RF 신호(RF)로부터 동위상 채널의 I 데이터(VI)를 분리할 수 있다. 이때, 상기 감산연산에 의해 상기 샘플링 과정에서 발생되는 이미지신호가 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호(VII, VIQ, VQI, VQQ) 중 선택된 어느 두 개의 위상지연신호를 서로 가산하게 되는데(S304), 이때 가산하게 되는 위상지연신호는 상기 S303 단계에서 선택방법과 동일하게 선택하여 가산함으로써, 상기 RF 신호(RF)로부터 직교 채널의 Q 데이터(VQ)를 분리할 수 있다. 이때, 상기 감산연산에 의해 상기 샘플링 과정에서 발생되는 이미지신호가 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 상기 S303 및 S304 단계에서 감산 및 가산된 I, Q 데이터(VI, VQ)에 포함되어 있는 이미지신호(VI-image, VQ -image)의 제거 비율을 높이기 위해 상기 I, Q 데이터(VI, VQ)를 저역 통과 필터를 통해 필터링시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지신호를 제거하기 위한 수신기 및 이를 이용한 이미지신호의 제거 방법은, 서로 90˚의 위상차를 갖는 클럭을 이용하여 수신된 RF 신호를 동시에 샘플링하며 상기 샘플링된 신호를 가감산하여 샘플링과정시 발생되는 이미지신호를 제거함으로써 수신기의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 수신된 RF 신호의 샘플링 과정에서 서로 90˚의 위상차를 갖는 디지털 클럭을 이용하여 샘플링함에 따라 수신기를 디지털화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (22)

  1. 수신된 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 저잡음 증폭기;
    각각 상기 저잡음 증폭기로부터 출력된 신호를 동시에 분기하여 인가받고, 상기 인가된 신호를 한 쌍씩 90˚의 위상차를 갖는 클럭으로 샘플링하여 제1 내지 제4 위상지연신호를 생성하는 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부;
    상기 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호 중 제1 및 제4 위상지연신호 또는 제2 및 제3 위상지연신호로 선택되고, 상기 선택된 위상지연신호를 상호 감산하여 출력하는 감산부; 및
    상기 제1 내지 제4 위상지연신호 중 상기 감산부에 의해 선택되지 않은 두 개의 위상지연신호를 상호 가산하여 출력하는 가산부;
    를 포함하는 이미지신호 제거 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 위상지연신호 생성부 각각은,
    상기 저잡음 증폭기와 연결되고 상기 클럭에 의해 온/오프 되는 제1 스위칭수단;
    상기 제1 스위칭수단에 의해 인가되는 신호를 충전시키는 제1 커패시터;
    상기 제1 스위칭수단과 제1 커패시터의 접점과 연결된 제2 스위칭수단;
    상기 제1 커패시터에 충전된 신호를 증폭시켜 출력하는 증폭기;
    상기 증폭기와 연결되고 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 제어하는 제3 스위칭수단; 및
    상기 제3 스위칭수단에 의해 인가되는 신호를 충전시키는 제2 커패시터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클럭은 연속적으로 하이 또는 로우 레벨을 갖는 적분구간과 로우 레벨의 리셋구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위상지연신호 생성부의 제1 스위칭수단에 인가되는 클럭은 적분구간과 리셋구간을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 위상지연신호 생성부의 제1 스위칭수단에 인가되는 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 위상지연신호 생성부의 제1 스위칭수단에 인가되는 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제3 스위칭수단은 상기 클럭의 리셋구간 동안 온 되는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2 스위칭수단은 상기 제3 스위칭수단이 오프 되는 시점에 온 되는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감산부는 상기 제1 위상지연신호에서 상기 제4 위상지연신호를 감산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가산부는 상기 제2 위상지연신호와 제3 위상지연신호를 가산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기는 상기 RF신호를 전류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 감산부 및 가산부에 의해 감산 또는 가산된 신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 수신기.
  13. a) 수신된 RF 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 단계;
    b) 상기 증폭된 신호를 동시에 분기하여 인가받고, 상기 인가된 신호를 한 쌍씩 90˚의 위상차를 갖는 클럭으로 샘플링하여 제1 내지 제4 위상지연신호를 생성하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 생성된 제1 내지 제4 위상지연신호 중 제1 및 제4 위상지연신호 또는 제2 및 제3 위상지연신호로 선택되고, 상기 선택된 위상지연신호를 상호 감산하는 단계; 및
    d) 상기 c) 단계에서 선택되지 않은 두 개의 위상지연신호를 상호 가산하는 단계;
    를 포함하는 이미지신호 제거 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 b) 단계에서의 샘플링은 상기 클럭을 이용하여 스위칭수단을 온/오프 제어하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 클럭은 연속적으로 하이 또는 로우 레벨을 갖는 적분구간과 로우 레벨의 리셋구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위상지연신호를 생성하기 위한 클럭은 적분구간과 리셋구간을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 위상지연신호를 생성하기 위한 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 위상지연신호를 생성하기 위한 클럭은 적분구간의 하이 레벨과 로우 레벨을 중심으로 서로 90˚의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 c) 단계는 상기 제1 위상지연신호에서 상기 제4 위상지연신호를 감산하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 d) 단계는 상기 제2 위상지연신호와 제3 위상지연신호를 가산하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 a) 단계는 상기 수신된 RF신호를 전류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 c) 및 d) 단계에서 감산 또는 가산된 신호를 필터링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지신호 제거 방법.
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