KR101017275B1 - Device for converting frequency in a broadband wireless communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나를 통해 수신된 광대역의 RF신호를 베이스밴드(Baseband 또는 Low IF) 신호로 직접 변환(Direct Conversion)하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명에서는 입력된 단일 RF신호를 차동 RF신호로 변환하여 출력하는 차동입력생성기와, 상기 차동입력생성기로부터 입력된 차동 RF신호의 주파수를 하향 변환하여 출력하는 주파수변환기를 구비하되, 상기 주파수변환기는 상기 차동입력생성기로부터 입력된 차동 RF신호에 따라 임피던스가 조절되는 공통 소스 모드의 가변저항부, 및 상기 가변저항부와 가상 고전위 사이에 연결되며 외부에서 입력된 차동 로컬신호에 따라 포화영역에서 동작하여 RF신호를 다운 컨버전하는 주파수변환부를 구비한다.The present invention relates to a down conversion apparatus of a broadband wireless communication system for directly converting a wideband RF signal received through an antenna into a baseband (baseband or low IF) signal. And a differential input generator for converting and outputting an RF signal into a differential RF signal, and a frequency converter for down converting and outputting a frequency of the differential RF signal input from the differential input generator, wherein the frequency converter is input from the differential input generator. A variable resistor in a common source mode, the impedance of which is adjusted according to the differential differential RF signal, and is connected between the variable resistor and the virtual high potential, and operates in a saturation region according to an externally input differential local signal to downconvert the RF signal. And a frequency converter.

광대역, 무선통신, 직접 변환, 주파수 변환기, 로컬신호, 선형성 Broadband, Wireless, Direct Conversion, Frequency Converter, Local Signal, Linearity

Description

광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치{DEVICE FOR CONVERTING FREQUENCY IN A BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}Down conversion device of broadband wireless communication system {DEVICE FOR CONVERTING FREQUENCY IN A BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 안테나를 통해 수신된 광대역의 RF신호를 베이스밴드(Baseband 또는 Low IF) 신호로 직접 변환(Direct Conversion)하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a broadband wireless communication system, and more particularly, to a down conversion apparatus of a broadband wireless communication system for directly converting a wideband RF signal received through an antenna into a baseband (baseband or low IF) signal. .

일반적으로 전파를 이용하는 무선통신 시스템에서 주파수변환기는 안테나를 통해 입력되는 매우 작은 전력의 RF신호와, 시스템 내부의 국부발진기(Local Oscillator)에서 출력되는 직교 국부발진(quadrature LO) 신호를 입력받아서 두 신호 주파수 차이에 해당하는 베이스밴드의 주파수 신호로 변환하는 기능을 가진다. 이러한, 주파수 변환은 두 신호를 곱하는 비선형 회로를 통해 간단히 이룰 수 있다.In a wireless communication system using radio waves in general, the frequency converter receives an RF signal of very small power input through an antenna and a quadrature LO signal output from a local oscillator inside the system. It converts the frequency signal of the baseband corresponding to the frequency difference. This frequency conversion can be accomplished simply through a nonlinear circuit that multiplies the two signals.

이와 같은 일반적인 무선통신 시스템의 수신 장치를 도 1에 나타내었다.The receiving device of such a general wireless communication system is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템의 수신 장치에서 적용되는 모든 회로들, 예컨대 저잡음증폭기(20; LNA), 주파수변환기(30) 등은 단일 위상(single-ended) 구조 또는 차동(differential) 구조로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 1, all circuits applied in a receiving apparatus of a wireless communication system, such as a low noise amplifier 20 (LNA), a frequency converter 30, etc., may be formed in a single-ended structure or a differential structure. Can be implemented.

상기 차동 구조의 회로는 단일 위상 구조보다 실리콘 기판과 본딩 와이어(bonding wire)의 기생 인덕턴스 성분에 의한 공통 모드(Common mode) 노이즈들로부터 높은 면역 특성을 가지고 있기 때문에 많이 적용되고 있다.The circuit of the differential structure has been applied because it has a higher immunity characteristic from common mode noises due to the parasitic inductance component of the silicon substrate and the bonding wire than the single phase structure.

또한, 주파수변환기(30)에서는 국부발진기의 로컬신호(LO)가 주파수변환기(30)의 출력에 누설 신호로 나타나서 수신 장치의 선형성을 악화시키기 때문에 로컬신호의 누설을 최소화하기 위해 더블 밸런스(Double-balanced) 구조의 주파수변환기(30)를 많이 사용한다. 여기에서, 더블 밸런스 구조의 주파수변환기(30)는 입력 신호에 대한 차동 신호 형태를 필요로 한다.In addition, in the frequency converter 30, the local signal LO of the local oscillator appears as a leakage signal at the output of the frequency converter 30, thereby deteriorating the linearity of the receiving device, thereby minimizing the leakage of the local signal. balanced frequency converter 30 is used a lot. Here, the frequency converter 30 of the double balance structure requires a differential signal form for the input signal.

그러나, 수신 장치에서 안테나와 대역통과필터(10)의 신호 라인은 단위 위상 RF 입력 신호를 처리할 수 있기 때문에 실리콘 칩 내부 또는 외부에 단일 위상 신호를 차동 신호로 변환시키는 발룬(Balance to unbalance; Balun) 회로를 필요로 한다.However, since the signal line of the antenna and the bandpass filter 10 in the receiving device can process the unit phase RF input signal, a balun to unbalance (Bunun) converts a single phase signal into a differential signal inside or outside the silicon chip. ) Requires a circuit.

여기에서, 발룬 회로는 주로 대역통과필터(10)와 저잡음증폭기(20) 사이에 위치하는데 발룬 회로의 삽입 손실 때문에 수신단 전체의 노이즈 특성을 상당히 저하시킨다.Here, the balun circuit is located mainly between the bandpass filter 10 and the low noise amplifier 20, which significantly reduces the noise characteristics of the entire receiver due to the insertion loss of the balun circuit.

도 2는 종래기술의 일예에 의한 주파수변환기를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a frequency converter according to an example of the prior art.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 트랜지스터(S1)는 게이트단으로 DC 바이어스 전압을 인가받아 회로에 DC 바이어스를 제공하며 공통모드제거(Common mode rejection)의 역할을 한다. 상기 공통모드제거는 접지와 차동 증폭기(differential amplifier)의 입력 2선에 동일하게 가해진 신호(잡음)가 출력에서 제거되는 정도를 가리킨다.As shown in FIG. 2, the first transistor S1 receives a DC bias voltage to the gate terminal to provide a DC bias to the circuit and serves as a common mode rejection. The common mode rejection refers to the degree to which the signal (noise) applied equally to the ground and input two wires of the differential amplifier is removed from the output.

제2 및 제3 트랜지스터(S2, S3)는 차동 RF 전압 입력을 전류로 변환하는 장치이다.The second and third transistors S2 and S3 are devices for converting a differential RF voltage input into a current.

제4 내지 제7 트랜지스터(S4, S5, S6 및 S7)는 로컬신호(LO)의 차동 전압에 따라 전류로 변환된 RF신호를 스위칭하여 RF 전류신호를 IF 전류신호로 주파수 변환하는 역할을 한다.The fourth to seventh transistors S4, S5, S6, and S7 switch the RF current signal to the IF current signal by switching the RF signal converted into current according to the differential voltage of the local signal LO.

도면부호 L1과 L2는 부하(Load)로서 주파수 변환된 IF 전류를 전압으로 바꾸어 출력하는 역할을 한다.Reference numerals L1 and L2 serve as a load and convert the frequency-converted IF current into a voltage.

출력(Out)은 차동으로 뽑아 로컬신호(LO)가 Low IF단으로 나오지 않도록 하여 직접 변환 아키텍처(Direct Conversion Architecture)에 적합하도록 한다.The output is differentially drawn so that the local signal (LO) does not come out of the Low IF stage, making it suitable for the Direct Conversion Architecture.

이와 같이 구성된 광대역 통신 수신기의 특성상 주파수변환기(30)의 RF 입력을 차동 입력으로 받을 필요가 있다. 차동 RF신호를 만들기 위해서 차동 저잡음증폭기를 사용하는 방법이나 단일 및 차동(Single to Differential) 회로를 사용하지만, 이러한 방법은 고전력 소모를 유도한다. 광대역 통신 수신기의 또다른 요구 사항은 고선형 특성인데 제1 트랜지스터(S1)와 같이 직류 바이어스를 사용하는 방법은 선형 특성이 떨어지는 단점이 있다. Due to the characteristics of the broadband communication receiver configured as described above, it is necessary to receive the RF input of the frequency converter 30 as a differential input. Differential low-noise amplifiers or single to differential circuits are used to create differential RF signals, but these methods induce high power consumption. Another requirement of the broadband communication receiver is a high linearity characteristic. However, a method using a DC bias like the first transistor S1 has a disadvantage in that the linear characteristic is inferior.

즉, 주파수변환기(30)의 전단에 차동 출력을 가지는 회로를 요구하며, 이는 많은 전력소모를 발생하여 회로의 동작시간이 지연되는 문제점이 있다. 또한, 공통 소스(Common Source) 구조는 광대역 정합에 적합하지 않으며, 광대역 무선 수신기는 선형성이 높아야 하나 제1 트랜지스터(S1)는 바이어스를 잡음으로 차동 증폭기 구조를 갖게 되어 선형성에 많은 문제를 포함하고 있다.That is, a circuit having a differential output at the front end of the frequency converter 30 is required, which causes a lot of power consumption, which delays the operation time of the circuit. In addition, the common source structure is not suitable for wideband matching, and the broadband wireless receiver must have high linearity, but the first transistor S1 has a differential amplifier structure with a bias noise, which causes a lot of problems in linearity. .

광대역 수신기는 넓은 주파수 대역의 모든 신호를 입력받기 때문에 원하는 신호에 비해 30dB 이상 큰 간섭신호가 동시에 주파수 혼합기에 인가되어 상호 변조에 의한 스퓨리어스 신호 발생과 포화에 의한 감도 저하, 블로킹 등의 비선형 효과가 더욱 현저하게 발생할 수 있다. 따라서 낮은 전원 전압을 사용하면서도 높은 선형성을 가질 수 있는 새로운 주파수 혼합기의 개발이 요구된다.Since the wideband receiver receives all signals in a wide frequency band, an interference signal of 30 dB or more larger than a desired signal is simultaneously applied to the frequency mixer, so that nonlinear effects such as spurious signal generation due to intermodulation, sensitivity deterioration due to saturation, and blocking are more effective. Can occur significantly. Therefore, the development of a new frequency mixer that can have a high linearity while using a low supply voltage is required.

도 3은 도 2의 회로에 비해 개선된 종래의 주파수변환기를 나타낸 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a conventional frequency converter improved over the circuit of FIG. 2.

제1 트랜지스터(S11)는 RF신호를 전류로 변환하는 장치이다.The first transistor S11 is a device that converts an RF signal into a current.

제2 트랜지스터(S12)는 바이어스를 위한 회로로서 제1 트랜지스터(S11)와 동일한 크기의 직류 전류를 제5 및 제6 트랜지스터(S15, S16)에 흐르게 한다.The second transistor S12 is a circuit for biasing, so that a DC current having the same magnitude as that of the first transistor S11 flows to the fifth and sixth transistors S15 and S16.

제3 내지 제6 트랜지스터(S13, S14, S15 및 S16)는 로컬신호(LO)의 차동 전압에 따라 전류로 변환된 RF신호를 스위칭하여 RF 전류신호를 Low IF 전류신호로 주파수 변환하는 역할을 한다.The third to sixth transistors S13, S14, S15, and S16 switch the RF current signal to a low IF current signal by switching an RF signal converted into a current according to the differential voltage of the local signal LO. .

아울러, 도면부호 L11 및 L12는 부하(Load)로서 주파수 변환된 Low IF 전류를 전압으로 바꾸어 출력하는 역할을 한다.In addition, reference numerals L11 and L12 serve as a load (Load) by converting the frequency-converted Low IF current to a voltage.

출력(Out)은 차동으로 뽑아 로컬신호(LO)가 IF단으로 나오지 않도록 하여 직접 변환 아키텍처에 적합하도록 한다.The outputs are pulled out differentially to prevent the local signal (LO) from coming to the IF stage, making it suitable for direct conversion architectures.

기존 구조에서 개선된 주파수변환기(30)는 차동 구조를 간단하게 구현하여 전력 소모를 줄였으며, 직류 바이어스를 사용하지 않아 선형성 향상을 도모하였다. 하지만, 완전한 차동 입력 구조를 갖추지 못하였으며, 최신 공정에 따라 낮아지는 전원전압에 의해 선형성 향상도 제한을 받는다.The frequency converter 30 improved from the existing structure reduces power consumption by simply implementing a differential structure, and improves linearity by not using a DC bias. However, it does not have a fully differential input structure, and the linearity improvement is also limited by the lower supply voltage according to the latest process.

즉, 도 3의 주파수변환기(30)는 단일 RF입력을 받아들이지만 완벽한 차동 동작을 하지 않아 직접 변환 아키텍처에 부적합하다. 또한, 모든 트랜지스터가 포화영역에서 동작하여 최적의 선형성을 확보할 수 없는 문제점이 있다. That is, the frequency converter 30 of FIG. 3 accepts a single RF input but does not perform a fully differential operation, which is not suitable for a direct conversion architecture. In addition, there is a problem in that all the transistors operate in a saturation region and thus an optimal linearity cannot be obtained.

따라서, 무선 통신 시스템을 IC 회로로 소형화하는 시대적 흐름에 맞게, 직접 변환 아키텍처가 널리 사용되고 있다. 광대역 무선 수신기를 설계함에 있어서 직접 변환 아키텍처를 적용하기 위해서는 DC 오프셋(offset) 및 플리커 잡음(Flicker noise)에 강하며 선형성이 높은 수신기 구조가 필요하다. 이러한 수신기 특성을 결정짓는 핵심 기술이 주파수변환기이며, 주파수변환기는 고선형 저전력으로 동작하며 차동 신호의 동작이 요구된다.Accordingly, in line with the trend of miniaturizing wireless communication systems with IC circuits, direct conversion architectures are widely used. In designing a wideband wireless receiver, the direct conversion architecture requires a linear receiver structure that is robust against DC offset and flicker noise. A key technique for determining these receiver characteristics is the frequency converter, which operates with high linear low power and requires the operation of differential signals.

본 발명의 목적은 광대역 무선 통신 시스템에서 수신된 단일 위상의 광대역 RF신호를 간단하게 차동 신호로 변환하고, 변환된 차동 신호를 베이스밴드(Baseband 또는 Low IF)로 하향 변환할 때 저전력 및 고선형성을 확보할 수 있는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to simply convert a single phase wideband RF signal received in a wideband wireless communication system into a differential signal, and to achieve low power and high linearity when downconverting the converted differential signal to baseband (baseband or low IF). The present invention provides a down conversion device of a broadband wireless communication system that can be secured.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 입력된 단일 RF신호를 차동 RF신호로 변환하여 출력하는 차동입력생성기와, 상기 차동입력생성기로부터 입력된 차동 RF신호의 주파수를 하향 변환하여 출력하는 주파수변환기를 구비하되,Technical means according to the present invention for achieving the above object, a differential input generator for converting a single RF signal input to the differential RF signal and outputs, and down-converts the frequency of the differential RF signal input from the differential input generator to output With a frequency converter,

상기 주파수변환기는, 상기 차동입력생성기로부터 입력된 차동 RF신호에 따라 임피던스가 조절되는 공통 소스 모드의 가변저항부; 상기 가변저항부와 가상 고전위 사이에 연결되며 외부에서 입력된 차동 로컬신호에 따라 포화영역에서 동작하여 RF신호를 다운 컨버전하는 주파수변환부; 및 상기 가상 고전위와 고전위 사이에 설치되어 전류신호를 전압으로 변환하는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The frequency converter may include a variable resistor unit having a common source mode in which impedance is adjusted according to a differential RF signal input from the differential input generator; A frequency converter connected between the variable resistor unit and the virtual high potential to operate in a saturation region according to an externally input differential local signal to down convert an RF signal; And a load installed between the virtual high potential and the high potential to convert a current signal into a voltage.

구체적으로, 상기 가변저항부는, 소스단이 저전위에 연결되며 게이트단으로 차동 RF신호를 입력받는 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터와 병렬로 연결되며 게이트단으로 제1 트랜지스터와 동일한 RF신호를 입력받는 제3 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터에 병렬 연결되며 게이트단으로 차동 RF신호를 입력받는 제5 트랜지스터; 상기 제5 트랜지스터와 병렬로 연결되며 제5 트랜지스터와 동일한 RF신호를 입력받는 제7 트랜지스터;를 구비하는 것을 특징으로 한다.In more detail, the variable resistor unit may include: a first transistor having a source terminal connected to a low potential and receiving a differential RF signal at a gate terminal; A third transistor connected in parallel with the first transistor and receiving the same RF signal as the first transistor through a gate terminal; A fifth transistor connected in parallel with the third transistor and receiving a differential RF signal through a gate terminal; And a seventh transistor connected in parallel with the fifth transistor and receiving the same RF signal as the fifth transistor.

상기 주파수변환부는, 상기 제1 트랜지스터와 가상 고전위인 제1 노드 사이에 연결되며 게이트단으로 차동 로컬신호를 입력받는 제2 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터와 가상 고전위인 제2 노드 사이에 연결되며 게이트단으로 차동 로컬신호를 입력받는 제4 트랜지스터; 상기 제5 트랜지스터와 가상 고전위인 제2 노드 사이 에 연결되며 게이트단으로 제2 트랜지스터와 동일한 차동 로컬신호를 입력받는 제6 트랜지스터; 상기 제7 트랜지스터와 가상 고전위인 제1 노드 사이에 연결되며 게이트단으로 제4 트랜지스터와 동일한 차동 로컬신호를 입력받는 제8 트랜지스터;를 구비하는 것을 특징으로 한다. The frequency converter may include a second transistor connected between the first transistor and a first node having a virtual high potential and receiving a differential local signal at a gate end thereof; A fourth transistor connected between the third transistor and a second node having a virtual high potential and receiving a differential local signal through a gate terminal; A sixth transistor connected between the fifth transistor and a second node having a virtual high potential and receiving the same differential local signal as a second transistor through a gate terminal; And an eighth transistor connected between the seventh transistor and the first node having a virtual high potential and receiving the same differential local signal as the fourth transistor through a gate terminal.

상기 가변저항부의 트랜지스터들과 스위칭부의 트랜지스터들에서 서로 연결되는 트랜지스터들끼리 캐스코드 방식으로 접속된 것을 특징으로 한다.The transistors connected to each other in the transistors of the variable resistance unit and the transistors of the switching unit may be connected in a cascode manner.

상기 차동입력생성기는, 소스단이 저전위에 연결되며 게이트단으로 제1 바이어스 전압을 입력받는 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제1 노드 사이에 설치되며 게이트단으로 제2 바이어스 전압을 입력받는 제2 트랜지스터; 소스단이 저전위에 연결되며 게이트단으로 단일 RF신호를 입력받는 제3 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제2 노드 사이에 설치되며 게이트단으로 제2 바이어스 전압을 입력받는 제4 트랜지스터; 상기 제1 노드와 고전위 사이에 연결된 제1 부하; 및 상기 제2 노드와 고전위 사이에 연결된 제2 부하;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The differential input generator may include a first transistor having a source terminal coupled to a low potential and receiving a first bias voltage at a gate terminal; A second transistor installed between the first transistor and a first node having a virtual high potential and receiving a second bias voltage through a gate terminal; A third transistor having a source terminal coupled to a low potential and receiving a single RF signal through a gate terminal; A fourth transistor provided between the third transistor and a second node having a virtual high potential and receiving a second bias voltage through a gate terminal; A first load coupled between the first node and a high potential; And a second load connected between the second node and the high potential.

상기 제1 트랜지스터의 드레인단에는 저잡음증폭기에서 출력된 RF신호가 인가되는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터와, 상기 제3 및 제4 트랜지스터는 캐스코드 방식으로 각기 접속된 것을 특징으로 하며, 상기 차동입력생성기는 클래스 AB형 입력 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.The RF signal output from the low noise amplifier is applied to the drain terminal of the first transistor, wherein the first and second transistors, and the third and fourth transistors are each connected in a cascode manner. The differential input generator is characterized in that it has a class AB type input structure.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 차동 RF신호를 발생하는 장치를 광대역 입력 정합이 가능한 클래스 AB형 입력 구조로 설계하고, 주파수 변환 장치를 차동 RF신호에 가변되는 저항을 갖도록 설계함으로써, RF신호를 다운 컨버전할 때 저전력과 고선형성을 확보할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention designs a device for generating a differential RF signal with a class AB type input structure capable of wideband input matching, and designs a frequency converter with a variable resistance to the differential RF signal, thereby reducing the RF signal. When converting, there is an advantage of ensuring low power and high linearity.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의한 광대역 무선통신 시스템을 나타낸 회로 블록도로서, 대역통과필터(110)와 저잡음증폭기(130), 차동입력생성기(150) 및 주파수변환기(170)를 포함하여 이루어져 있다.4 is a circuit block diagram illustrating a broadband wireless communication system according to the present invention, and includes a band pass filter 110, a low noise amplifier 130, a differential input generator 150, and a frequency converter 170.

상기 대역통과필터(110)는 안테나를 통해 수신된 RF신호 중 일정 주파수 대역의 신호를 통과시키고, 저잡음증폭기(130; LNA)는 대역통과필터(110)로부터 입력된 RF신호에서 잡음은 감소시키고 신호는 증폭시키도록 구성되어 있다.The band pass filter 110 passes a signal of a predetermined frequency band among the RF signals received through the antenna, and the low noise amplifier 130 (LNA) reduces noise in the RF signal input from the band pass filter 110 and makes a signal. Is configured to amplify.

차동입력생성기(150)는 저잡음증폭기(130)로부터 입력된 단일 RF신호를 처리하여 차동 RF신호(RF+ 및 RF-)를 생성하여 출력하도록 구성되어 있다. 상기 차동입력생성기(150)는 클래스(Class) AB형 입력 구조를 갖는다.The differential input generator 150 is configured to process a single RF signal input from the low noise amplifier 130 to generate and output differential RF signals RF + and RF-. The differential input generator 150 has a class AB type input structure.

주파수변환기(170)는 차동입력생성기(150)로부터 입력된 차동 RF신호에 동작하여 차동 RF신호를 차동 Low IF신호로 하향 변환하여 출력하도록 구성되어 있다.The frequency converter 170 is configured to operate on a differential RF signal input from the differential input generator 150 to down convert the differential RF signal into a differential Low IF signal and output the differential RF signal.

본 발명에 의한 무선통신 시스템은 단일 RF 입력을 차동 입력으로 변환하는 차동입력생성기(150)와 고선형 하이브리드 주파수변환기(170)가 결합된 구조로 고선형을 확보하면서 저전력으로 주파수 변환을 가능하게 하는 구조를 핵심으로 한다.The wireless communication system according to the present invention has a structure in which a differential input generator 150 for converting a single RF input into a differential input and a high linear hybrid frequency converter 170 are combined to enable a frequency conversion at low power while ensuring high linearity. It is key.

아울러, 본 발명은 광대역 무선통신에 관한 것으로, 예를 들어 IEEE 802.15.1(Bluetooth)과 IEEE 802.15.3a(UWB), IEEE 802.15.3c(WiHD) 및 IEEE 802.15.4(Zigbee) 등과 같은 WPAN 통신 모듈에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to broadband wireless communication, for example, WPAN communication such as IEEE 802.15.1 (Bluetooth) and IEEE 802.15.3a (UWB), IEEE 802.15.3c (WiHD) and IEEE 802.15.4 (Zigbee) It is about a module.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 차동입력생성기를 나타낸 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a differential input generator according to an embodiment of the present invention.

차동입력생성기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이, 저전위(Vss)와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제1 노드(Nd1) 사이에 캐스코드(Cascode) 방식으로 연결된 제1 및 제2 트랜지스터(M1, M2)와, 저전위(Vss)와 가상 고전위인 제2 노드(Nd2) 사이에 캐스코드 방식으로 연결된 제3 및 제4 트랜지스터(M3, M4)와, 상기 제1 노드(Nd1)와 고전위(Vdd) 사이에 연결된 제1 부하(L1)와, 상기 제2 노드(Nd2)와 고전위(Vdd) 사이에 연결된 제2 부하(L2)로 이루어져 있다.As illustrated in FIG. 5, the differential input generator 150 may include first and second cascaded connections between a low potential Vss and a first node Nd1 that is a virtual high potential Vdd. Third and fourth transistors M3 and M4 connected in a cascode manner between the transistors M1 and M2, the low potential Vss and the second node Nd2 having a virtual high potential, and the first node Nd1. And a first load L1 connected between the high potential Vdd and a second load L2 connected between the second node Nd2 and the high potential Vdd.

아울러, 상기 제1 트랜지스터(M1)의 게이트단에는 제1 바이어스 전압(Bias1)이 인가되고, 드레인에는 저잡음증폭기(130)에서 출력된 RF신호가 인가된다. 그리고, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트단에는 제2 바이어스 전압(Bias2)이 인가된다.In addition, a first bias voltage Bis1 is applied to the gate terminal of the first transistor M1, and an RF signal output from the low noise amplifier 130 is applied to the drain. The second bias voltage Bis2 is applied to the gate terminal of the second transistor M2.

상기 제3 트랜지스터(M3)의 게이트단에는 저잡음증폭기(130)에서 출력된 RF신호가 인가되고, 제4 트랜지스터(M4)에는 제2 트랜지스터(M2)로 인가되는 바이어스와 동일한 제2 바이어스 전압(Bias2)이 인가된다.The RF signal output from the low noise amplifier 130 is applied to the gate terminal of the third transistor M3, and the second bias voltage Bis2 equal to the bias applied to the second transistor M2 is applied to the fourth transistor M4. ) Is applied.

그리고, 상기 가상 고전위(Vdd)인 제1 및 제2 노드(Nd1, Nd2)는 차동 RF신 호(RF+, RF-)가 출력되는 출력단이다.The first and second nodes Nd1 and Nd2, which are the virtual high potentials Vdd, are output terminals for outputting differential RF signals RF + and RF-.

이와 같은 차동입력생성기(150)는 정교한 차동 신호를 출력하며 선형성 확보와 초광대역 입력 정합을 위해 클래스 AB형 입력 구조를 가지고 있다.The differential input generator 150 outputs a sophisticated differential signal and has a class AB type input structure for linearity and ultra-wideband input matching.

즉, 제1 트랜지스터(M1)는 드레인단으로 입력되는 RF신호에 따라 제2 트랜지스터(M2)에 바이어스를 제공하게 된다. 제2 트랜지스터(M2)는 공통 게이트(Common Gate) 증폭기이다.That is, the first transistor M1 provides a bias to the second transistor M2 according to the RF signal input to the drain terminal. The second transistor M2 is a common gate amplifier.

제3 트랜지스터(M3)는 공통 소스(Common Source) 증폭기이고, 제4 트랜지스터(M4)는 제1 및 제3 트랜지스터(M1, M3)가 대칭구조를 이루도록 바이어스를 제공한다.The third transistor M3 is a common source amplifier, and the fourth transistor M4 provides a bias so that the first and third transistors M1 and M3 have a symmetrical structure.

상기에서 입력되는 RF신호의 크기가 작을 때에는 제2 및 제3 트랜지스터(M2, M3)가 모두 증폭기로 동작한다. When the size of the input RF signal is small, both the second and third transistors M2 and M3 operate as amplifiers.

하지만, 저잡음증폭기(130)로부터 RF신호의 크기가 큰 +신호가 차동입력생성기(150)로 입력되면 각 트랜지스터의 게이트와 소스단의 전압차(Vgs)에 따라 제3 트랜지스터(M3)는 동작하나 제2 트랜지스터(M2)는 턴오프된다. 반면에, RF신호의 크기가 큰 -신호가 차동입력생성기(150)로 입력되면, 각 트랜지스터의 게이트와 소스단의 전압차(Vgs)에 따라 제2 트랜지스터(M2)는 동작하나 제3 트랜지스터(M3)는 턴오프된다.However, when a + signal having a large RF signal is input from the low noise amplifier 130 to the differential input generator 150, the third transistor M3 operates according to the voltage difference Vgs between the gate and the source terminal of each transistor. The second transistor M2 is turned off. On the other hand, when the -signal having a large RF signal is input to the differential input generator 150, the second transistor M2 operates according to the voltage difference Vgs between the gate and the source terminal of each transistor, but the third transistor ( M3) is turned off.

결과적으로, 크기가 큰 RF신호가 들어와도 차동입력생성기(150)는 클래스 AB 형태로 동작하게 되며, 단일 RF신호를 차동 RF신호로 변환 및 출력함으로써, 고선형성을 유지할 수 있다.As a result, even when a large RF signal is received, the differential input generator 150 operates in a class AB form, and maintains high linearity by converting and outputting a single RF signal into a differential RF signal.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 주파수변환기를 나타낸 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a frequency converter according to an embodiment of the present invention.

주파수변환기(170)는 도 6에 도시된 바와 같이, 차동입력생성기(150)로부터 입력된 차동 RF신호(RF+, RF-)에 따라 임피던스가 조절되는 공통 소스 모드의 가변저항부(171)와, 상기 가변저항부(171)와 가상 고전위(Virtual Vdd) 사이에 연결되며 외부에서 입력된 차동 로컬신호(LO+, LO-)에 따라 포화영역에서 동작하여 RF신호를 다운 컨버전하는 주파수변환부(173), 및 상기 가상 고전위(Virtual Vdd)와 고전위(Vdd) 사이에 설치되어 전류신호를 전압으로 변환하는 부하단(175)을 포함하여 이루어져 있다.As shown in FIG. 6, the frequency converter 170 includes a variable resistor unit 171 of a common source mode in which impedance is adjusted according to differential RF signals RF + and RF− input from the differential input generator 150. A frequency converter 173 connected between the variable resistor unit 171 and the virtual high voltage Vdd and operating in a saturation region according to an externally input differential local signal LO + or LO- to convert the RF signal down. And a load stage 175 installed between the virtual high potential and the high potential Vdd to convert a current signal into a voltage.

도면에 도시된 바와 같이 가변저항부(171)의 각 트랜지스터들과 연결되는 주파수변환부(173)의 트랜지스터는 서로 캐스코드(Cascode) 방식으로 접속되어 있다.As shown in the figure, the transistors of the frequency converter 173 connected to the transistors of the variable resistor unit 171 are connected to each other in a cascode manner.

즉, 저전위(Vss)와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제1 노드(Nd11) 사이에 캐스코드(Cascode) 방식으로 연결된 제1 및 제2 트랜지스터(M11, M12)와, 저전위(Vss)와 가상 고전위인 제2 노드(Nd12) 사이에 캐스코드 방식으로 연결된 제3 및 제4 트랜지스터(M13, M14)로 이루어져 있다.That is, the first and second transistors M11 and M12 connected in a cascode manner between the low potential Vss and the first node Nd11 that is the virtual high potential Vdd and the low potential Vss. And the third and fourth transistors M13 and M14 connected in a cascode manner between the second node Nd12 having a virtual high potential.

상기 제1 트랜지스터(M11)와 제3 트랜지스터(M13)는 공통 게이트 증폭기로 차동입력생성기(150)로부터 출력된 RF신호(RF+)가 입력되며, 제2 트랜지스터(M12)와 제4 트랜지스터(M12)의 게이트단에는 차동 로컬신호(LO+, LO-)가 각각 입력된다.The first transistor M11 and the third transistor M13 are a common gate amplifier, and the RF signal RF + output from the differential input generator 150 is input, and the second transistor M12 and the fourth transistor M12 are input. Differential local signals LO + and LO- are respectively input to the gate terminal of.

아울러, 상기 가상 고전위인 제1 및 제2 노드(Nd11, Nd12)는 하향 컨버전(Down Conversion)된 차동 IF신호(Low IF+, Low IF-)가 각기 출력되는 출력단이다.In addition, the virtual high potential first and second nodes Nd11 and Nd12 are output stages for outputting down-converted differential IF signals Low IF + and Low IF-, respectively.

또한, 주파수변환기(170)는 저전위(Vss)와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제2 노드(Nd12) 사이에 캐스코드(Cascode) 방식으로 연결된 제5 및 제6 트랜지스터(M15, M16)와, 저전위(Vss)와 가상 고전위인 제1 노드(Nd11) 사이에 캐스코드 방식으로 연결된 제7 및 제8 트랜지스터(M17, M18)로 이루어져 있다.In addition, the frequency converter 170 may include the fifth and sixth transistors M15 and M16 connected in a cascode manner between the low potential Vss and the second node Nd12 that is a virtual high potential Vdd. The seventh and eighth transistors M17 and M18 are cascaded between the low potential Vss and the first node Nd11 having a virtual high potential.

상기 제5 트랜지스터(M15)와 제7 트랜지스터(M17)는 공통 게이트 증폭기로 차동입력생성기(150)로부터 출력된 RF신호(RF-)가 입력되며, 제6 트랜지스터(M16)와 제8 트랜지스터(M18)의 게이트단에는 차동 로컬신호(LO+, LO-)가 각각 입력된다.The fifth transistor M15 and the seventh transistor M17 are a common gate amplifier, and the RF signal RF− output from the differential input generator 150 is input, and the sixth transistor M16 and the eighth transistor M18. The differential local signals LO + and LO- are respectively input to the gate terminal of the circuit.

아울러, 상기 부하단(175)은 상기 제1 노드(Nd11)와 고전위(Vdd) 사이에 연결된 제1 부하(L11)와, 상기 제2 노드(Nd12)와 고전위(Vdd) 사이에 연결된 제2 부하(L12)로 이루어져 있다.In addition, the load terminal 175 may include a first load L11 connected between the first node Nd11 and a high potential Vdd, and a second node connected between the second node Nd12 and a high potential Vdd. It consists of two loads (L12).

이와 같이 구성된 주파수변환기(170)는 차동입력생성기(150)로부터 차동 RF신호(RF+, RF-)를 입력받아 저전력으로 동작하며, 주파수를 하향 변환하게 된다.The frequency converter 170 configured as described above receives the differential RF signals RF + and RF- from the differential input generator 150 to operate at low power and down-converts the frequency.

즉, 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 트랜지스터(M11, M13, M15, 및 M17)는 차동 RF신호로 조절되는 저항소자이다. 상기 제2, 제4, 제6 및 제8 트랜지스터(M12, M14, M16, 및 M18)는 로컬신호(LO)에 의해 전달 컨덕턴스가 변하는 증폭기이다.That is, the first, third, fifth and seventh transistors M11, M13, M15, and M17 are resistance elements controlled by differential RF signals. The second, fourth, sixth, and eighth transistors M12, M14, M16, and M18 are amplifiers whose transfer conductance is changed by a local signal LO.

그리고, 제1 및 제2 부하(L11, L12)는 전류 신호를 전압으로 바꾸어주는 저항과 같은 부하이다.The first and second loads L11 and L12 are loads such as resistors for converting a current signal into a voltage.

주파수를 변환하는 방법은 도 2나 도 3과 같이 RF신호 전류로 변환하여 로컬신호(LO)의 스위치에 온/오프로 IF를 생성하는 DC 전류를 소모하는 능동적인 방법 과, RF신호를 로컬 스위치에 의해 스위칭만 하는 수동적인 방법이 있다.The frequency conversion method is an active method of consuming a DC current that generates IF by turning on / off a switch of a local signal LO by converting it into an RF signal current as shown in FIG. There is a passive way of switching only by.

제안된 도 6의 회로는 제1, 제3, 제5 및 제7 트랜지스터(M11, M13, M15, 및 M17)가 저항으로 동작하고, 제2, 제4, 제6 및 제8 트랜지스터(M12, M14, M16, 및 M18)는 포화영역에서 동작하는 하이브리드형 주파수변환기이다.In the proposed circuit of FIG. 6, the first, third, fifth and seventh transistors M11, M13, M15, and M17 operate as a resistor, and the second, fourth, sixth, and eighth transistors M12, M14, M16, and M18 are hybrid frequency converters operating in the saturation region.

상기 제2, 제4, 제6 및 제8 트랜지스터(M12, M14, M16, 및 M18)는 저항으로 동작하는 제1, 제3, 제5 및 제7 트랜지스터(M11, M13, M15, 및 M17)와 각각 캐스코드 방식으로 연결되어 있어 제2, 제4, 제6 및 제8 트랜지스터(M12, M14, M16, 및 M18)는 소스 디제너레이션(Degenerated) 구조의 증폭기로 동작하며, 디제너레이션된 저항이 RF신호에 동기되어 변하면서 RF가 IF주파수(Low IF 또는 substantially Baseband)로 변환되게 된다.The second, fourth, sixth, and eighth transistors M12, M14, M16, and M18 may include first, third, fifth, and seventh transistors M11, M13, M15, and M17 that operate as a resistor. The second, fourth, sixth and eighth transistors M12, M14, M16, and M18 operate as amplifiers having a source degenerated structure, and the degenerated resistors In synchronization with the RF signal, the RF is converted into an IF frequency (Low IF or substantially baseband).

상기에서와 같이 제1, 제3, 제5 및 제7 트랜지스터(M11, M13, M15, 및 M17)가 저항으로 동작하면서 DC 전류소모를 최소화할 수 있어 저전력 주파수 변환이 가능하고, IF신호를 출력하는 주파수변환부(173)의 각 트랜지스터(M12, M14, M16, 및 M18)가 소스 디제너레이션(Degenerated)된 증폭기로 구성되어 있어 선형성이 뛰어나 고선형성을 확보할 수 있다.As described above, the first, third, fifth and seventh transistors M11, M13, M15, and M17 operate as a resistor to minimize DC current consumption, thereby enabling low power frequency conversion and outputting an IF signal. Each of the transistors M12, M14, M16, and M18 of the frequency converter 173 is composed of a source degenerated amplifier, thereby ensuring high linearity and excellent linearity.

도 7a 및 도 7b는 도 6의 주파수변환기(170)의 등가회로를 간략하게 나타낸 회로도로서, 도 7a는 제1 트랜지스터(M11)와 제2 트랜지스터(M12) 및 제1 부하(L11)에 대한 등가회로를 나타낸 것이고, 도 7b는 도 7a의 순간 동작모드를 나타낸 회로도이다.7A and 7B are circuit diagrams schematically illustrating an equivalent circuit of the frequency converter 170 of FIG. 6, and FIG. 7A is equivalent to the first transistor M11, the second transistor M12, and the first load L11. 7B is a circuit diagram illustrating the instantaneous operation mode of FIG. 7A.

즉, 제1 트랜지스터(M11)는 입력되는 RF신호에 따라 저항이 가변되므로 가변 저항(RS)으로 표현할 수 있고, 제2 트랜지스터(M12)는 커패시터(Cgs)와 전류원(gm·Vgs)으로 표현할 수 있으며, 제1 부하(L11)는 부하이므로 저항(RL)으로 표현할 수 있다. 상기 커패시터(Cgs)는 제2 트랜지스터(M12)의 게이트단과 소스단 간의 기생 커패시턴스를 나타내고, gm은 제2 트랜지스터(M12)의 전달 컨덕턴스로 게이트단의 전압 변화량에 대한 드레인단의 전류 변화량을 의미한다.That is, the first transistor M11 may be represented by a variable resistor R S because the resistance is changed according to an input RF signal, and the second transistor M12 may be represented by a capacitor Cgs and a current source gm · Vgs. Since the first load L11 is a load, the first load L11 may be represented by a resistor R L. The capacitor Cgs denotes a parasitic capacitance between the gate terminal and the source terminal of the second transistor M12, and gm denotes the amount of current change in the drain terminal with respect to the voltage change amount of the gate terminal as the transfer conductance of the second transistor M12. .

도 7b와 같은 순간 동작모드에 대한 출력을 간단하게 나타내면 아래의 수학식1과 같다.The output for the instantaneous operation mode as shown in FIG. 7B is simply represented by Equation 1 below.

Figure 112008049090824-pat00001
Figure 112008049090824-pat00001

여기에서, RL은 부하저항이고, YS는 가변저항의 어드미턴스 값이며, Vin은 입력 로컬신호이다.Where R L is the load resistance, Y S is the admittance value of the variable resistor, and V in is the input local signal.

상기 수학식1을 RF신호에 의한 가변저항(Rs)의 어드미턴스(YS)에 대한 수식으로 나타내면 아래 수학식2와 같다.Equation 1 is expressed as an equation for the admittance Y S of the variable resistor Rs by the RF signal.

Figure 112008049090824-pat00002
Figure 112008049090824-pat00002

여기에서, L은 제2 트랜지스터(M12)의 채널 길이, Cox는 단위 면적당 캐패시턴스, W는 제2 트랜지스터의 채널 폭, VRF는 입력 전압, Vt는 Threshold 전압 및 α는 비례상수이다.Where L is the channel length of the second transistor M12, Cox is the capacitance per unit area, W is the channel width of the second transistor, V RF is the input voltage, Vt is the threshold voltage and α is the proportional constant.

상기 수학식2에서 얻어진 YS를 수학식1에 대입하면 최종적으로 출력되는 전압(Vout)은 수학식3과 같다.Substituting Y S obtained in Equation 2 into Equation 1, the final output voltage Vout is shown in Equation 3.

Figure 112008049090824-pat00003
Figure 112008049090824-pat00003

따라서, 수학식3에서와 같이 주파수변환기(170)의 출력전압(Vout)은 로컬신호의 전압(Vin)과 차동입력생성기(150)로부터 입력되는 RF신호의 전압(VRF)의 곱으로 주파수변환기의 후단에 연결될 필터(미 도시함)에 의해 두 신호 주파수의 차이가 출력되어 주파수 변환을 완성한다.Accordingly, as shown in Equation 3, the output voltage Vout of the frequency converter 170 is a frequency that is the product of the voltage V in of the local signal and the voltage V RF of the RF signal input from the differential input generator 150. The difference between the two signal frequencies is output by a filter (not shown) to be connected to the rear end of the converter to complete the frequency conversion.

본 발명에서는 RF 신호가 수학식2의 가변저항(Rs)을 변화시키는 역할을 함으로써, 기존의 RF 신호를 증폭했던 구조와 달리 주파수 하향 변환기의 선형성을 크게 증가시킨다.In the present invention, the RF signal serves to change the variable resistance (Rs) of Equation 2, unlike the structure that amplified the conventional RF signal, greatly increases the linearity of the frequency down converter.

따라서, 본 발명에서는 차동 RF신호를 발생하는 장치를 광대역 입력 정합이 가능한 클래스 AB형 입력 구조로 설계하고, 주파수 변환 장치를 차동 RF신호에 가변되는 저항을 갖도록 설계함으로써, RF신호를 다운 컨버전할 때 저전력과 고선형성을 확보할 수가 있다.Therefore, in the present invention, when a device for generating a differential RF signal is designed as a class AB type input structure capable of wideband input matching, and the frequency converter is designed to have a variable resistance to the differential RF signal, when downconverting the RF signal. Low power and high linearity can be secured.

상기의 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이다. 그러므로, 이러한 수정, 변경 및 부가는 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit of the present invention. Therefore, such modifications, changes and additions should be determined not only by the claims below, but also by equivalents to those claims.

도 1은 일반적인 무선통신 시스템의 수신 장치를 도면이다.1 is a diagram illustrating a reception apparatus of a general wireless communication system.

도 2는 종래기술에 의한 주파수변환기를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a frequency converter according to the prior art.

도 3은 종래기술의 다른 예에 의한 주파수변환기를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a frequency converter according to another example of the prior art.

도 4는 본 발명에 의한 광대역 무선통신 시스템을 나타낸 회로 블록도이다.4 is a circuit block diagram illustrating a broadband wireless communication system according to the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 도 4의 차동입력생성기의 세부 회로를 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating a detailed circuit of the differential input generator of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 도 4의 주파수변환기의 세부 회로를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a detailed circuit of the frequency converter of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 주파수변환기의 등가회로를 간략하게 나타낸 도면이다.7a and 7b schematically show an equivalent circuit of the frequency converter according to the present invention.

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

110: 대역통과필터 130: 저잡음증폭기(LNA)110: bandpass filter 130: low noise amplifier (LNA)

150: 차동입력생성기 170: 주파수변환기150: differential input generator 170: frequency converter

171: 가변저항부 173: 주파수변환부171: variable resistor 173: frequency converter

175: 부하단175: load stage

Claims (7)

입력된 단일 RF신호를 차동 RF신호로 변환하여 출력하고, 소스단이 저전위에 연결되며 게이트단으로 제1 바이어스 전압을 입력받고, 드레인단에는 저잡음증폭기에서 출력된 RF 신호가 인가되는 제1 트랜지스터(M1); 상기 제1 트랜지스터(M1)와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제1 노드(Nd1) 사이에 설치되며 게이트단으로 제2 바이어스 전압을 입력받는 제2 트랜지스터(M2); 소스단이 저전위에 연결되며 게이트단으로 단일 RF신호를 입력받는 제3 트랜지스터(M3); 상기 제3 트랜지스터(M3)와 가상 고전위(Virtual Vdd)인 제2 노드(Nd2) 사이에 설치되며 게이트단으로 제2 바이어스 전압을 입력받는 제4 트랜지스터(M4); 상기 제1 노드(Nd1)와 고전위 사이에 연결된 제1 부하; 및 상기 제2 노드(Nd2)와 고전위 사이에 연결된 제2 부하;를 포함하는 차동입력생성기와, 상기 차동입력생성기로부터 입력된 차동 RF신호의 주파수를 하향 변환하여 출력하는 주파수변환기를 구비하되,A first transistor converts a single RF signal into a differential RF signal and outputs the signal, a source terminal is connected to a low potential, a first bias voltage is input to a gate terminal, and a first transistor to which an RF signal output from a low noise amplifier is applied to a drain terminal. M1); A second transistor (M2) installed between the first transistor (M1) and a first node (Nd1) that is a virtual high potential (Virtual Vdd) and receiving a second bias voltage through a gate terminal; A third transistor M3 having a source terminal coupled to a low potential and receiving a single RF signal through a gate terminal; A fourth transistor (M4) installed between the third transistor (M3) and a second node (Nd2), which is a virtual high potential (Virtual Vdd), and receiving a second bias voltage through a gate terminal; A first load coupled between the first node Nd1 and a high potential; And a second load connected between the second node Nd2 and the high potential; and a frequency converter for down-converting and outputting the frequency of the differential RF signal input from the differential input generator. 상기 주파수변환기는, 상기 차동입력생성기로부터 입력된 차동 RF신호에 따라 임피던스가 조절되는 공통 소스 모드의 가변저항부; 상기 가변저항부와 가상 고전위 사이에 연결되며 외부에서 입력된 차동 로컬신호에 따라 포화영역에서 동작하여 RF신호를 다운 컨버전하는 주파수변환부; 및 상기 가상 고전위와 고전위 사이에 설치되어 전류신호를 전압으로 변환하는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치.The frequency converter may include a variable resistor unit having a common source mode in which impedance is adjusted according to a differential RF signal input from the differential input generator; A frequency converter connected between the variable resistor unit and the virtual high potential to operate in a saturation region according to an externally input differential local signal to down convert an RF signal; And a load installed between the virtual high potential and the high potential to convert a current signal into a voltage. 2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가변저항부는, 소스단이 저전위에 연결되며 게이트단으로 차동 RF신호를 입력받는 제1 트랜지스터(M11); 상기 제1 트랜지스터(M11)와 병렬로 연결되며 게이트단으로 제1 트랜지스터(M11)와 동일한 RF신호를 입력받는 제3 트랜지스터(M13); 상기 제3 트랜지스터(M13)에 병렬 연결되며 게이트단으로 차동 RF신호를 입력받는 제5 트랜지스터(M15); 상기 제5 트랜지스터(M15)와 병렬로 연결되며 제5 트랜지스터(M15)와 동일한 RF신호를 입력받는 제7 트랜지스터(M17);를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치.The variable resistor unit may include a first transistor M11 having a source terminal connected to a low potential and receiving a differential RF signal at a gate terminal; A third transistor M13 connected in parallel with the first transistor M11 and receiving the same RF signal as the first transistor M11 through a gate terminal; A fifth transistor (M15) connected in parallel with the third transistor (M13) and receiving a differential RF signal through a gate terminal; And a seventh transistor (M17) connected in parallel with the fifth transistor (M15) and receiving the same RF signal as that of the fifth transistor (M15). 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 주파수변환부는, 상기 제1 트랜지스터(M11)와 가상 고전위인 제1 노드(Nd11) 사이에 연결되며 게이트단으로 차동 로컬신호를 입력받는 제2 트랜지스터(M12); 상기 제3 트랜지스터(M13)와 가상 고전위인 제2 노드(Nd12) 사이에 연결되며 게이트단으로 차동 로컬신호를 입력받는 제4 트랜지스터(M14); 상기 제5 트랜지스터(M15)와 가상 고전위인 제2 노드(Nd12) 사이에 연결되며 게이트단으로 제2 트랜지스터(M12)와 동일한 차동 로컬신호를 입력받는 제6 트랜지스터(M16); 상기 제7 트랜지스터(M17)와 가상 고전위인 제1 노드(Nd11) 사이에 연결되며 게이트단으로 제4 트랜지스터(M14)와 동일한 차동 로컬신호를 입력받는 제8 트랜지스터(M18);를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치.The frequency converter may include a second transistor (M12) connected between the first transistor (M11) and a first node (Nd11) having a virtual high potential and receiving a differential local signal through a gate terminal; A fourth transistor (M14) connected between the third transistor (M13) and the second node (Nd12) having a virtual high potential and receiving a differential local signal through a gate terminal; A sixth transistor (M16) connected between the fifth transistor (M15) and the second node (Nd12) having a virtual high potential and receiving the same differential local signal as the second transistor (M12) through a gate terminal; And an eighth transistor (M18) connected between the seventh transistor (M17) and the first node (Nd11) having a virtual high potential and receiving the same differential local signal as the fourth transistor (M14) through a gate terminal. Down conversion device of a broadband wireless communication system. 청구항 3에 있어서, The method of claim 3, 상기 가변저항부의 트랜지스터들(M11,M13,M15,M17)과 상기 주파수변환부의 트랜지스터들(M12,M14,M16,M18)에서 서로 연결되는 트랜지스터들끼리 캐스코드 방식으로 접속된 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치.Broadband wireless, characterized in that the transistors connected to each other in the transistors (M11, M13, M15, M17) of the variable resistor section and the transistors (M12, M14, M16, M18) of the frequency converter section are connected in a cascode manner. Down-conversion device in communication system. 청구항 3에 있어서, The method of claim 3, 상기 제2, 제4, 제6 및 제8 트랜지스터(M12,M14,M16,M18)는 소스 디제너레이션 구조의 증폭기인 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신 시스템의 다운 컨버전 장치.And the second, fourth, sixth and eighth transistors (M12, M14, M16, M18) are amplifiers of a source degeneration structure. 삭제delete 삭제delete
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020146998A1 (en) 2001-04-05 2002-10-10 Fujitsu Limited Single-to-differential conversion circuit outputting DC-balanced differential signal
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