KR101045536B1 - Received signal strength indication apparatus of wide-band rf receiver - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A received signal strength indication apparatus of wide-band RF receiver is provided to form a gain control loop within an RF receiver. CONSTITUTION: An amplifier(331) amplifies a low pass filtered signal of a BBA (Base Band Analog) terminal and differently amplifies the signal. The low pass filter(332) filters the output of the amplifier. An amplitude comparer compares the output of the low pass filter and the threshold value which compensating the gain of a VLPF(Variable Low Pass Filter). The voltage generator filters and charge pumps the output of the amplitude comparer. The voltage generator creates the rail-to-rail DC output voltage.

Description

광대역 ＲＦ 수신기의 ＲＳＳＩ 장치{Received Signal Strength Indication apparatus of wide-band RF receiver}Reciprocal Signal Strength Indication apparatus of wide-band RF receiver

본 발명은 광대역 RF 수신기의 RSSI 기술에 관한 것으로, 특히 다양한 RF 입력 신호의 크기에 따라 RF 수신기의 이득을 증/감폭 제어하기 위한 이득 제어 루프를 구성함에 있어서 원하는/원하지 않는 신호의 세기를 구별하여 이득 제어 루프를 제어해서 최적의 수신 환경이 가능하도록 구현한 광대역 RF 수신기의 RSSI 기술에 관한 것이다.The present invention relates to RSSI technology of a wideband RF receiver. In particular, the present invention relates to a gain control loop for increasing / decreasing gain of an RF receiver according to the size of various RF input signals. RSSI technology of a wideband RF receiver implemented by controlling a gain control loop to enable an optimal reception environment.

RF 수신기는 무선 환경에서 원하는 신호를 검출하고 신호의 세기를 증/감폭하여 후단 BBIC(Base Band IC) ADC의 입력으로 전달하는 기능을 수행한다. 이 경우 RF 수신기에서 입력되는 신호의 세기를 검출하여 최적의 신호 세기로 이득 제어하기 위해서는 빠르고 정확한 신호 세기 검출이 필수적이다. 특히 RF 수신기에 입력되는 신호에는 원하는 채널의 신호뿐만 아니라 다른 채널의 신호도 함께 수신되므로 이에 대한 구분 없이 이득 제어를 할 경우 시스템 성능이 저하되는 문제를 야 기시킬 수 있다. 이로 인해 BBIC에는 이를 구분하기 위한 연산 기능을 수행하는 하드웨어 및 소프트웨어가 포함되어야 하므로 BBIC 구현에 큰 부담으로 작용할 수 있다.The RF receiver detects a desired signal in a wireless environment, and amplifies and attenuates the signal strength and transmits the signal to an input of a subsequent baseband IC (BBC) ADC. In this case, fast and accurate signal strength detection is essential for gain control of the signal input from the RF receiver and gain control with the optimal signal strength. In particular, since the signal input to the RF receiver receives not only a signal of a desired channel but also a signal of another channel, it may cause a problem of degrading system performance when gain control is performed without distinction. As a result, the BBIC needs to include hardware and software that perform arithmetic functions to distinguish it, which can be a heavy burden on the BBIC implementation.

일반적으로 광대역 RF 수신기에서 많이 사용되는 이득 제어 루프는 RFE(RF Front-end)단과 BBA(Base Band Analog)단으로 크게 두 부분으로 나누어 구성된다. RFE단의 경우 원하는 신호만을 필터링할 수 있는 트랙킹(Tracking) 기능 구현이 어려우므로 RFE단은 수배에서 수십배까지의 대역폭에 입력되는 신호의 세기를 검출하여 후단 BBIC에 전압 형태로 전달하고 이를 통해 BBIC는 RFE단의 이득 제어를 수행한다. BBA단의 경우 채널 선택 저역 통과 필터(Channel Select Low Pass Filter)를 통과한 신호가 BBA AGC(Automatic Gain Control)를 거치면서 신호 대역폭만을 증폭할 수 있으므로 직접적인 제어는 후단 BBIC가 수행한다.In general, a gain control loop that is widely used in a wideband RF receiver is divided into two parts, an RF front-end (RFE) stage and a base band analog (BBA) stage. In the case of the RFE stage, it is difficult to implement a tracking function that can filter only a desired signal, so the RFE stage detects the strength of the signal input in the bandwidth of several times to several tens of times and delivers it in the form of voltage to the rear BBIC. Gain control of the RFE stage is performed. In the case of the BBA stage, the signal passing through the Channel Select Low Pass Filter can amplify only the signal bandwidth through the BBA AGC (Automatic Gain Control), so that direct control is performed by the rear stage BBIC.

RF단과 BBIC 간의 제어 인터페이스를 살펴보면, BBIC에서 검출된 입력 신호 세기 정보를 참조하여 RFIC로 제어 신호를 전달하기 위해서는 디지털 제어의 경우 I2C(Inter-Integrated Circuit) 또는 SPI(Serial Peripheral Interface)가 사용되어야 하며 연속 제어(Continuous Control)의 경우 제어 신호가 전압 형태로 전달되어야 한다. 이러한 RF단과 BBIC 간의 제어 인터페이스의 경우 하드웨어 복잡화 및 처리 속도의 문제가 발생하게 되며 이를 해결하기 위한 다양한 방법이 적용되어야 한다.Looking at the control interface between the RF stage and the BBIC, I2C (Inter-Integrated Circuit) or SPI (Serial Peripheral Interface) must be used for digital control to transfer control signals to the RFIC with reference to the input signal strength information detected by the BBIC. In the case of continuous control, the control signal must be delivered in the form of a voltage. In the case of the control interface between the RF stage and the BBIC, problems of hardware complexity and processing speed occur, and various methods to solve this problem must be applied.

RFE단에서 전달되는 신호 세기 정보에서 원하는/원하지 않는 신호의 구분이 필수적인데 이는 이득 제어 블록의 제어 순서를 정의하여 수신기의 시스템 성능을 최적화하기 위해서이다. 이득 제어 블록의 제어 순서는 대표적으로 이득(Gain)/잡음 지수(Noise Figure)/IIP3(Third Order Input Intercept Point) 등의 지수를 기준으로 정하게 되는데 이들 지수는 일반적으로 트레이드 오프(Trade-off) 관계에 있게 된다. 따라서 제어 순서를 결정하는 것에 의해 수신기의 감도(Sensitivity)/선형성(Linearity) 등의 성능이 결정되므로 위에서 언급된 원하는/원하지 않는 신호의 수신 신호 세기 구분은 필수적이며 이를 구현하기 위해서는 BBIC가 RSSI용 ADC 출력 값의 연산을 통해 호스트 역할을 수행해야 하며 그 결과 BBIC의 연산량이 증가하게 된다. 이 경우 BBIC에서는 RF RSSI 전용 ADC가 필요하게 되므로 하드웨어의 복잡화 및 처리 속도에 큰 부담이 되는 문제점이 있다.The distinction between desired and undesired signals is essential in the signal strength information transmitted from the RFE stage in order to define the control order of the gain control block to optimize the system performance of the receiver. The control order of the gain control block is typically based on gain, noise figure, and third order input intercept point (IIP3). These indices are generally trade-off relationships. Will be in. Therefore, the performance of receiver sensitivity / linearity is determined by determining the control order. Therefore, it is essential to distinguish the received signal strength of the unwanted / undesired signals mentioned above. The operation of the output value must act as a host, and as a result, the operation amount of BBIC increases. In this case, the BBIC requires a dedicated ADC for RSS RSSI, which causes a large burden on hardware complexity and processing speed.

본 발명의 목적은 광대역 RF 수신기에서 수신되는 RF 신호의 세기 검출 및 수신되는 RF 신호에 해당하는 이득 제어를 BBIC와는 별개로 독립적인 수행을 통해 RF 수신기 내부에 이득 제어 루프를 형성하여 BBIC의 하드웨어 및 소프트웨어의 부담을 줄이고 최적의 수신 상태를 만드는 광대역 RF 수신기의 RSSI 기술을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to form a gain control loop inside an RF receiver by independently detecting the strength of an RF signal received by a wideband RF receiver and gain control corresponding to the received RF signal independently of the BBIC, thereby forming hardware and a hardware of the BBIC. It provides RSSI technology for wideband RF receivers that reduce the software burden and create optimal reception.

본 발명에 따른 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치는 RF 신호를 입력받아 저잡음 증폭하고 로컬 주파수 신호를 이용하여 캐리어 신호를 제거하는 RFE(RF Front-end)단; 캐리어 신호가 제거된 기저 대역 신호를 저역 통과 필터링하고 이득 제어해서 BBIC(Base Band IC)의 ADC로 출력하는 BBA(Base Band Analog)단; 및 RFE단의 기저 대역 신호와 BBA단의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 서로 비교하여 비교 결과 레일-투-레일(Rail-to-Rail) 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단의 이득을 제어하는 RSSI(Received Signal Strength Indication)단;을 포함하여 구성된다.The RSSI apparatus of the wideband RF receiver according to the present invention comprises: an RF front end (RFE) for receiving an RF signal, amplifying low noise, and removing a carrier signal using a local frequency signal; A base band analog (BBA) stage for low pass filtering and gain control of the baseband signal from which the carrier signal has been removed and outputting to a ADC of a base band IC (BBIC); RSSI for controlling the gain of the RFE stage by generating a rail-to-rail DC output voltage by receiving the baseband signal of the RFE stage and the low pass filtered signal of the BBA stage and comparing each other It comprises a; (Received Signal Strength Indication) step.

본 발명에 따른 RFE단은, RF 신호를 입력받아 광대역의 저잡음 증/감폭을 수행하는 RVGLNA(RF Variable Gain Low Noise Amplifier); 및 RVGLNA의 저잡음 증/감폭된 신호에서 로컬 주파수 신호를 이용하여 캐리어 신호를 제거하는 VGM(Variable Gain Mixer);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.RFE stage according to the present invention, RF Variable Gain Low Noise Amplifier (RVGLNA) for receiving a RF signal to perform a wideband low noise amplification / attenuation; And a variable gain mixer (VGM) for removing a carrier signal using a local frequency signal from the low noise amplified / attenuated signal of the RVGLNA.

본 발명에 따른 BBA단은, 캐리어 신호가 제거된 기저 대역 신호를 입력받아 채널 대역폭으로 저역 통과 필터링을 수행하는 VLPF(Variable Low Pass Filter); 및 VLPF에 의해 저역 통과 필터링된 신호를 이득 제어해서 BBIC의 ADC로 최적의 신호 스윙을 전달하는 BVGA(BB Variable Gain Amplifier);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the BBA stage includes: a VLPF (Variable Low Pass Filter) for receiving a baseband signal from which a carrier signal is removed and performing low pass filtering with a channel bandwidth; And a BVGA (BB Variable Gain Amplifier) for gain control of the low pass filtered signal by the VLPF to deliver an optimal signal swing to the ADC of the BBIC.

본 발명에 따른 RSSI단은, BBA단의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 VLPF의 이득을 보상해서 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성하여 비교기로 출력하는 BB RSSI단; BB RSSI단의 직류 출력 전압과 RF RSSI단의 직류 출력 전압을 비교하여 비교 결과를 RF RSSI단으로 출력하는 비교기; 및 RFE단의 기저 대역 신호를 입력받아 비교기의 비교 결과를 참조하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단의 RVGLNA와 VGM에 출력하는 RF RSSI단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The RSSI stage according to the present invention comprises: a BB RSSI stage for receiving a low pass filtered signal of the BBA stage, compensating for the gain of the VLPF, generating a rail-to-rail DC output voltage, and outputting it to a comparator; A comparator for comparing the DC output voltage of the BB RSSI stage with the DC output voltage of the RF RSSI stage and outputting a comparison result to the RF RSSI stage; And an RF RSSI stage for receiving a baseband signal of the RFE stage and generating a rail-to-rail DC output voltage with reference to a comparison result of the comparator and outputting the output voltage to the RVGLNA and the VGM of the RFE stage.

본 발명에 따른 BB RSSI단은, BBA단의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 차등 증폭하는 증폭기; 증폭기의 출력을 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터; 저역 통과 필터의 출력과 VLPF의 이득을 보상한 임계치를 비교하는 진폭 비교기; 및 진폭 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성하여 비교기로 출력하는 전압 발생기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The BB RSSI stage according to the present invention comprises: an amplifier for differentially amplifying a low pass filtered signal of the BBA stage; A low pass filter for low pass filtering the output of the amplifier; An amplitude comparator comparing the output of the low pass filter with a threshold that compensates for the gain of the VLPF; And a voltage generator that charge-pumps the output of the amplitude comparator and low-pass filters to generate a rail-to-rail DC output voltage and output the output voltage to the comparator.

본 발명에 따른 RF RSSI단은, RFE단의 기저 대역 신호를 차등 증폭하는 증폭기; 증폭기의 출력을 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터; 비교기의 출력값에 따 라 서로 다른 LNA 기준 전압과 MIXER 기준 전압을 출력하는 기준 전압 발생기; 저역 통과 필터의 출력과 LNA 기준 전압을 비교하는 LNA 비교기; LNA 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단의 RVGLNA로 출력하는 LNA 전압 발생기; 저역 통과 필터의 출력과 MIXER 기준 전압을 비교하는 MIXER 비교기; 및 MIXER 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단의 VGM과 비교기로 출력하는 MIXER 전압 발생기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The RF RSSI stage according to the present invention comprises: an amplifier for differentially amplifying the baseband signal of the RFE stage; A low pass filter for low pass filtering the output of the amplifier; A reference voltage generator for outputting different LNA reference voltages and MIXER reference voltages according to output values of the comparator; An LNA comparator for comparing the output of the low pass filter with the LNA reference voltage; An LNA voltage generator which charge-pumps the output of the LNA comparator and performs low pass filtering to generate a rail-to-rail DC output voltage and output the output voltage to the RVGLNA at the RFE stage; A MIXER comparator that compares the output of the low pass filter with the MIXER reference voltage; And a MIXER voltage generator that charge-pumps the output of the MIXER comparator and performs low pass filtering to generate a rail-to-rail DC output voltage and output the VGM and the comparator of the RFE stage to the comparator.

본 발명에 따르면 BBIC와는 별개로 RF 수신기 내부에 이득 제어 루프를 구성하여 RF 신호의 이득을 제어해서 BBIC의 하드웨어 및 소프트웨어의 부담을 줄이고 RF 신호에 대해 최적의 수신 환경을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, a gain control loop is formed inside the RF receiver separately from the BBIC to control the gain of the RF signal, thereby reducing the burden on the hardware and software of the BBIC and providing an optimal reception environment for the RF signal.

또한, 본 발명은 BBIC에 RF 신호의 세기 정보를 제공하는 RSSI용 ADC를 제거해서 BBIC를 구현함에 있어 하드웨어 및 소프트웨어를 구성하는 부담을 줄이는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the burden of configuring hardware and software in the implementation of the BBIC by removing the ADC for RSSI that provides the strength information of the RF signal to the BBIC.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[도 1]은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치의 구성을 보인 블록도이고, [도 2]는 도 1에 도시된 RSSI단에서의 RF RSSI단의 구성을 보인 블록도이다. 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치를 구성하는 장치 블록 및 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.1 is a block diagram showing the configuration of an RSSI device of a wideband RF receiver according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an RF RSSI stage in the RSSI stage shown in FIG. . The device block and operation of the RSSI device of the wideband RF receiver are described as follows.

광대역 RF 수신기의 RSSI 장치는 RF 신호를 입력받아 저잡음 증폭하고 로컬 주파수 신호를 이용하여 캐리어 신호를 제거하는 RFE(RF Front-end)단(100); 캐리어 신호가 제거된 기저 대역 신호를 저역 통과 필터링하고 이득 제어해서 BBIC(Base Band IC)의 ADC로 출력하는 BBA(Base Band Analog)단(200); 및 RFE단(100)의 기저 대역 신호와 BBA단(200)의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 서로 비교하여 비교 결과 레일-투-레일(Rail-to-Rail) 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단(100)의 이득을 제어하는 RSSI(Received Signal Strength Indication)단(300);을 포함하여 구성된다.The RSSI device of the wideband RF receiver includes: an RF front-end (RFE) stage 100 for receiving an RF signal, amplifying low noise, and removing a carrier signal using a local frequency signal; A baseband analog (BBA) stage 200 for lowpass filtering and gain controlling the baseband signal from which the carrier signal is removed and outputting the gain to the ADC of a baseband IC (BBIC); And the baseband signal of the RFE stage 100 and the low pass filtered signal of the BBA stage 200 are compared with each other to generate a rail-to-rail DC output voltage as a result of the comparison and the RFE stage. Received Signal Strength Indication (RSSI) stage 300 for controlling the gain of the (100); is configured to include.

RFE단(100)은, RF 신호를 입력받아 광대역의 저잡음 증/감폭을 수행하는 RVGLNA(RF Variable Gain Low Noise Amplifier)(110); 및 RVGLNA(110)의 저잡음 증/감폭된 신호에서 로컬 주파수 신호를 이용하여 캐리어 신호를 제거하는 VGM(Variable Gain Mixer)(120);을 포함하여 구성된다.The RFE stage 100 may include: an RF Variable Gain Low Noise Amplifier (RVGLNA) 110 that receives an RF signal and performs wideband low noise amplification / amplification; And a variable gain mixer (VGM) 120 for removing a carrier signal using a local frequency signal from the low noise amplified / attenuated signal of the RVGLNA 110.

BBA단(200)은, 캐리어 신호가 제거된 기저 대역 신호를 입력받아 채널 대역폭으로 저역 통과 필터링을 수행하는 VLPF(Variable Low Pass Filter)(210); 및 VLPF(210)에 의해 저역 통과 필터링된 신호를 이득 제어해서 BBIC의 ADC로 최적의 신호 스윙을 전달하는 BVGA(BB Variable Gain Amplifier)(220);를 포함하여 구성된다.The BBA stage 200 may include a variable low pass filter (VLPF) 210 that receives a baseband signal from which a carrier signal is removed and performs low pass filtering with a channel bandwidth; And a BVGA (BB Variable Gain Amplifier) 220 for gain control of the low pass filtered signal by the VLPF 210 to deliver an optimal signal swing to the ADC of the BBIC.

RSSI단(300)은, BBA단(200)의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 VLPF(210)의 이득을 보상해서 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성하여 비교기(320)로 출력하는 BB RSSI단(310); BB RSSI단(310)의 직류 출력 전압과 RF RSSI단(330)에서의 MIXER 전압 발생기(337)의 직류 출력 전압을 비교하여 비교 결과를 RF RSSI단(330)으로 출력하는 비교기(320); 및 RFE단(100)의 기저 대역 신호를 입력받아 비교기(320)의 비교 결과를 참조하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단(100)의 RVGLNA(110)와 VGM(120)에 출력하는 RF RSSI단(330);을 포함하여 구성된다.The RSSI stage 300 receives the low pass filtered signal of the BBA stage 200, compensates the gain of the VLPF 210, generates a rail-to-rail DC output voltage, and outputs the BB RSSI to the comparator 320. Stage 310; A comparator 320 comparing the DC output voltage of the BB RSSI stage 310 with the DC output voltage of the MIXER voltage generator 337 in the RF RSSI stage 330 and outputting a comparison result to the RF RSSI stage 330; And receiving the baseband signal of the RFE stage 100 and generating a rail-to-rail DC output voltage with reference to the comparison result of the comparator 320 to the RVGLNA 110 and the VGM 120 of the RFE stage 100. RF RSSI stage 330 to output; is configured to include.

BB RSSI단(310)은, BBA단(200)의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 차등 증폭하는 증폭기; 증폭기의 출력을 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터; 저역 통과 필터의 출력과 VLPF(210)의 이득을 보상한 임계치를 비교하는 진폭 비교기; 및 진폭 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성하여 비교기(320)로 출력하는 전압 발생기;를 포함하여 구성된다.The BB RSSI stage 310 includes: an amplifier for receiving the low pass filtered signal of the BBA stage 200 and differentially amplifying the signal; A low pass filter for low pass filtering the output of the amplifier; An amplitude comparator comparing the output of the low pass filter with a threshold that compensates for the gain of the VLPF 210; And a voltage generator that charge-pumps the output of the amplitude comparator and low-pass filters the rail-to-rail DC output voltage to generate the output voltage to the comparator 320.

RF RSSI단(330)은, RFE단(100)의 기저 대역 신호를 차등 증폭하는 증폭기(331); 증폭기(331)의 출력을 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터(332); 비교기(320)의 출력값에 따라 서로 다른 LNA 기준 전압과 MIXER 기준 전압을 출력하는 기준 전압 발생기(333); 저역 통과 필터(332)의 출력과 LNA 기준 전압을 비교하는 LNA 비교기(334); LNA 비교기(334)의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단(100)의 RVGLNA(110)로 출력하는 LNA 전압 발생기(335); 저역 통과 필터(332)의 출력과 MIXER 기준 전압을 비교하는 MIXER 비교기(336); 및 MIXER 비교기(336)의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일 -투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 RFE단(100)의 VGM(120)과 비교기(320)로 출력하는 MIXER 전압 발생기(337);를 포함하여 구성된다.The RF RSSI stage 330 includes: an amplifier 331 for differentially amplifying the baseband signal of the RFE stage 100; A low pass filter 332 for low pass filtering the output of the amplifier 331; A reference voltage generator 333 for outputting different LNA reference voltages and MIXER reference voltages according to output values of the comparator 320; An LNA comparator 334 for comparing the output of the low pass filter 332 with the LNA reference voltage; An LNA voltage generator 335 which charge-pumps the output of the LNA comparator 334 and low-pass filters to generate a rail-to-rail DC output voltage and outputs it to the RVGLNA 110 of the RFE stage 100; A MIXER comparator 336 for comparing the output of the low pass filter 332 with the MIXER reference voltage; And a MIXER voltage generator 337 that charge-pumps and outputs the low pass filtering of the output of the MIXER comparator 336 to generate a rail-to-rail DC output voltage to the VGM 120 and the comparator 320 of the RFE stage 100. It is configured to include.

RF RSSI단(330)은 RFE단(100)을 구성하는 RVGLNA(110) 및 VGM(120)에서 처리된 AC 신호를 입력받아 차등 증폭기(331)와 저역 통과 필터(332)를 거쳐 DC 신호로 변환하여 변환된 DC 신호와 설정된 임계치인 TOP(Take Over Point) DC를 비교해서 비교 결과인 출력 신호로 하이 신호 또는 로우 신호를 전압 발생기(335, 337)로 출력한다. 이때, 변환된 DC 신호와 설정된 임계치의 비교를 위해 사용되는 비교기(334, 336)에는 연속적인 미세 변화로 인한 출력 진동을 방지하기 위해 히스테리시스(Hysteresis) 기능이 포함될 수 있다.The RF RSSI stage 330 receives the AC signals processed by the RVGLNA 110 and the VGM 120 constituting the RFE stage 100 and converts them into DC signals through the differential amplifier 331 and the low pass filter 332. By comparing the converted DC signal with the set threshold TOP (Take Over Point) DC, a high signal or a low signal is output to the voltage generators 335 and 337 as an output signal as a result of the comparison. In this case, the comparators 334 and 336 used to compare the converted DC signal with the set threshold may include a hysteresis function to prevent output vibration due to continuous minute change.

비교기(334, 336)의 출력은 PMOS 전류 셀(Current Cell)과 NMOS 전류 셀로 구성된 차지 펌프(Charge Pump)에 입력되고 차지 펌프의 출력이 저역 통과 필터를 거치면 레일 투 레일 직류 출력 전압(Rail-to-Rail DC Tuning Voltage)이 생성된다. 레일 투 레일 직류 출력 전압은 RFE단(100)의 이득을 제어한다. 기준 전압 발생기(333)에 의해 설정된 임계치인 TOP DC는 LNA 비교기(334)와 MIXER 비교기(336)에 각각 설정되고 병렬 비교를 통해 각각의 RFE단(100)을 구성하는 블록의 이득을 최적으로 제어할 수 있다.The outputs of the comparators 334 and 336 are input to a charge pump consisting of a PMOS current cell and an NMOS current cell, and when the output of the charge pump passes a low pass filter, a rail-to-rail DC output voltage (Rail-to) -Rail DC Tuning Voltage) is generated. The rail-to-rail DC output voltage controls the gain of the RFE stage 100. The TOP DC, which is a threshold set by the reference voltage generator 333, is set in the LNA comparator 334 and the MIXER comparator 336, respectively, and optimally controls the gain of a block constituting each RFE stage 100 through parallel comparison. can do.

그리고 RSSI단(300)은 BBA단(200)의 VLPF(210)의 출력 신호의 세기를 검출하여 RFE단(100)의 RSSI 출력 DC와 비교해서 원하는/원하지 않는 신호의 전력을 감지하여 이득 제어하고자 하는 RFE단(100) 블록의 우선 순위를 조정한다. 이는 VLPF(210)의 경우 인밴드 신호(In-band Signal)만을 통과시키므로 이를 이용하면 인밴드 신호와 아웃밴드 신호간의 차이 또한 검출이 가능하다.In addition, the RSSI stage 300 detects the strength of the output signal of the VLPF 210 of the BBA stage 200 and compares it with the RSSI output DC of the RFE stage 100 to sense and control the gain of the unwanted signal. The priority of the RFE block 100 is adjusted. Since the VLPF 210 only passes the in-band signal, the difference between the in-band signal and the out-band signal can also be detected by using the VLPF 210.

RFE단(100)의 RSSI 출력은 광대역의 입력 신호 세기를 모두 포함하고 BBA단(200) VLPF(210)의 RSSI 출력은 저역 통과 필터를 통과한 인밴드의 신호 세기를 포함하므로 이들 두 개의 출력 전압을 서로 비교하면 원하는/원하지 않는 신호에 대한 정보를 획득할 수 있다.The RSSI output of the RFE stage 100 includes all of the wideband input signal strength, and the RSSI output of the BBA stage 200 VLPF 210 includes the in-band signal strength that passed through the low pass filter, so these two output voltages By comparing the two with each other, information about desired / undesired signals can be obtained.

예를 들어, 만약 RFE단(100)의 RSSI 출력보다 BBA단(200)의 RSSI 출력이 작을 경우 RSSI단(300)은 원하지 않는 신호가 원하는 신호보다 신호의 세기가 더 강하게 입력되는 상황으로 판단하여 RFE단(100)에서의 RVGLNA(110)의 이득은 하이로 유지하고 VGM(120)의 이득을 로우 상태로 제어한다. 이러한 RSSI단(300)의 이득 제어를 통해 시스템의 잡음 지수가 최소한으로 유지되어 RF 수신기의 감도가 확보된다.For example, if the RSSI output of the BBA stage 200 is smaller than the RSSI output of the RFE stage 100, the RSSI stage 300 determines that an unwanted signal is stronger than the desired signal. The gain of the RVGLNA 110 in the RFE stage 100 is kept high and the gain of the VGM 120 is controlled low. Through the gain control of the RSSI stage 300, the noise figure of the system is kept to a minimum to secure the sensitivity of the RF receiver.

위의 경우와 반대로 RFE단(100)의 RSSI 출력보다 BBA단(200)의 RSSI 출력이 클 경우 RSSI단(300)은 원하는 신호가 원하지 않는 신호보다 신호의 세기가 더 강하게 입력되는 상황으로 판단하여 RFE단(100)의 RVGLNA(110)의 이득은 로우로 유지하고 VGM(120)의 이득은 필요에 따라 하이/로우로 제어한다. 이러한 RSSI단(300)의 이득 제어에서 시스템 잠음 지수는 양호한 상태로 유지되어 RF 수신기의 선형성이 확보된다.Contrary to the above case, if the RSSI output of the BBA stage 200 is larger than the RSSI output of the RFE stage 100, the RSSI stage 300 determines that the desired signal is stronger than the unwanted signal. The gain of the RVGLNA 110 of the RFE stage 100 is kept low and the gain of the VGM 120 is controlled high / low as necessary. In the gain control of the RSSI stage 300, the system sleep index is maintained in a good state to ensure linearity of the RF receiver.

RSSI단(300)에서의 비교기(320)의 출력 신호인 원하는/원하지 않는 신호 전력 감지(Wanted/Unwanted Signal Power Detection) 정보는 RF RSSI단(330)으로 입력된다. 비교기(320)의 출력 신호는 RF RSSI단(330)의 기준 전압 발생기(333)에 입력되고 기준 전압 발생기(333)는 비교기(320)의 출력 신호에 기반하여 LNA 비교기(334)와 MIXER 비교기(336)에 임계치를 제공한다.Wanted / Unwanted Signal Power Detection information, which is an output signal of the comparator 320 in the RSSI stage 300, is input to the RF RSSI stage 330. The output signal of the comparator 320 is input to the reference voltage generator 333 of the RF RSSI stage 330, and the reference voltage generator 333 is based on the output signal of the comparator 320 and the LNA comparator 334 and the MIXER comparator ( Provide a threshold at 336.

예를 들어, 비교기(320)의 출력 신호가 1(High)일 경우 원하지 않는 신호가 원하는 신호보다 신호의 세기가 더 강하게 입력되는 상황이므로 기준 전압 발생기(333)는 TOP_LNA 값을 홀딩하고 TOP_MIXER 값을 낮추거나 높인다. 이를 통해 RF RSSI단(330)의 LNA 전압 발생기(335)는 고정된 직류 출력 전압을 RFE단(100)의 RVGLNA(110)에 출력하여 이득을 고정시키고 MIXER 전압 발생기(337)는 유동적인 직류 출력 전압을 RFE단(100)의 VGM(120)에 출력하여 이득을 우선 제어한다.For example, when the output signal of the comparator 320 is 1 (High), since the signal intensity is stronger than the desired signal, the reference voltage generator 333 holds the TOP_LNA value and returns the TOP_MIXER value. Lower or increase Through this, the LNA voltage generator 335 of the RF RSSI stage 330 outputs a fixed DC output voltage to the RVGLNA 110 of the RFE stage 100 to fix gain, and the MIXER voltage generator 337 has a flexible DC output. The gain is first controlled by outputting a voltage to the VGM 120 of the RFE stage 100.

반대로 비교기(320)의 출력 신호가 0(Low)일 경우 원하는 신호가 원하지 않는 신호보다 신호의 세기가 더 강하게 입력되는 상황이므로 기준 전압 발생기(333)는 TOP_LNA 값을 낮추거나 높이고 TOP_MIXER 값을 홀딩한다. 이를 통해 RF RSSI단(330)의 LNA 전압 발생기(335)는 유동적인 직류 출력 전압을 RFE단(100)의 RVGLNA(110)에 출력하여 이득을 우선 제어하고 MIXER 전압 발생기(337)는 고정된 직류 출력 전압을 RFE단(100)의 VGM(120)에 출력하여 이득을 고정시킨다.On the contrary, when the output signal of the comparator 320 is 0 (Low), since the desired signal is stronger than the unwanted signal, the reference voltage generator 333 lowers or increases the TOP_LNA value and holds the TOP_MIXER value. . Through this, the LNA voltage generator 335 of the RF RSSI stage 330 outputs a flexible DC output voltage to the RVGLNA 110 of the RFE stage 100 to control gain first, and the MIXER voltage generator 337 has a fixed direct current. The output voltage is output to the VGM 120 of the RFE stage 100 to fix the gain.

RSSI단(300)에서 RFE단(100)에 직류 출력 전압을 출력하는 RF RSSI단(330)에서의 전압 발생기의 출력단에 ADC를 추가할 경우 연속 제어(Continuous Control)와 함께 디지털 제어 구성이 가능하므로 RF RSSI단(330)의 레일 투 레일 RSSI 출력 전압을 이용하여 애플리케이션에 따른 다양한 구조의 이득 제어 루프의 형성이 가능하다.When the ADC is added to the output terminal of the voltage generator in the RSSI stage 330 that outputs a DC output voltage from the RSSI stage 300 to the RFE stage 100, a digital control configuration can be performed together with continuous control. The rail-to-rail RSSI output voltage of the RF RSSI stage 330 may be used to form a gain control loop having various structures according to an application.

일반적인 VGA(Variable Gain Amplifier)의 이득 제어 방법에는 연속 전압 제 어 방법과 디지털 코드 워드를 통한 제어 방법으로 구분된다.In general, gain control method of a variable gain amplifier (VGA) is classified into a continuous voltage control method and a control method through a digital code word.

VGA의 이득 제어 신호로 직접 RSSI 출력 전압이 사용되지 않고 ADC와 인터페이스하여 원하는 비트의 해상도로 디지털 제어가 가능하다. 이 경우에는 VGA 방식에서 좀 더 정확하게는 PGA(Programmable Gain Amplifier) 방식으로 제어가 가능하다. 특히 RSSI 출력 전압이 레일 투 레일의 연속적인 전압값을 가지므로 ADC의 풀 스케일(Full Scale)을 사용할 수 있어 보다 정교한 제어가 가능하다.The VGA's gain control signal allows the digital control to the desired bit resolution by interfacing with the ADC without using the RSSI output voltage directly. In this case, the VGA can be more precisely controlled by a programmable gain amplifier (PGA) method. In particular, since the RSSI output voltage has a continuous rail-to-rail voltage value, the ADC's full scale can be used for more precise control.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in more detail with reference to the examples, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

[도 1]은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치의 구성을 보인 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of an RSSI device of a wideband RF receiver according to an embodiment of the present invention;

[도 2]는 도 1에 도시된 RSSI단에서의 RF RSSI단의 구성을 보인 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the RF RSSI stage in the RSSI stage shown in FIG.

Claims (6)

RF 신호를 입력받아 저잡음 증폭하고 로컬 주파수 신호를 이용하여 캐리어 신호를 제거하는 RFE단과, 상기 RFE단의 출력 신호를 저역 통과 필터링하고 이득 제어해서 BBIC의 ADC로 출력하는 BBA단과, 상기 RFE단의 출력 신호와 상기 BBA단의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 서로 비교하여 비교 결과 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 상기 RFE단의 이득을 제어하는 RSSI단을 포함하여 구성되는 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치로서,An RFE stage for receiving low frequency amplification of RF signals and removing carrier signals using local frequency signals, a BBA stage for low pass filtering and gain control of the output signals of the RFE stage and outputting them to an ADC of a BBIC, and an output of the RFE stage RSSI of the wideband RF receiver including a RSSI stage for controlling the gain of the RFE stage by generating a rail-to-rail DC output voltage as a result of receiving the signal and the low pass filtered signal of the BBA stage and comparing them with each other As a device, 상기 RFE단은, RF 신호를 입력받아 광대역의 저잡음 증/감폭을 수행하는 RVGLNA와, 상기 RVGLNA의 저잡음 증/감폭된 신호에서 로컬 주파수 신호를 이용하여 캐리어 신호를 제거하는 VGM을 구비하고,The RFE stage includes an RVGLNA for receiving an RF signal and performing wideband low noise amplification / amplification, and a VGM for removing a carrier signal using a local frequency signal from the low noise amplified / attenuated signal of the RVGLNA, 상기 BBA단은, 상기 RFE단의 출력 신호를 입력받아 채널 대역폭으로 저역 통과 필터링을 수행하는 VLPF와, 상기 VLPF에 의해 저역 통과 필터링된 신호를 이득 제어해서 BBIC의 ADC로 최적의 신호 스윙을 전달하는 BVGA를 구비하고,The BBA stage receives the output signal of the RFE stage and performs low pass filtering with channel bandwidth, and gain control of the low pass filtered signal by the VLPF to transfer an optimal signal swing to the ADC of the BBIC. With BVGA, 상기 RSSI단은, 상기 BBA단의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 상기 VLPF의 이득을 보상해서 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성하여 비교기로 출력하는 BB RSSI단과, 상기 BB RSSI단의 직류 출력 전압과 RF RSSI단의 직류 출력 전압을 비교한 결과를 상기 RF RSSI단으로 출력하는 비교기와, 상기 RFE단의 기저 대역 신호를 입력받아 상기 비교기의 비교 결과를 참조하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 상기 RVGLNA와 상기 VGM에 출력하는 RF RSSI단을 구비하고,The RSSI stage receives the low pass filtered signal of the BBA stage, compensates the gain of the VLPF, generates a rail-to-rail DC output voltage, and outputs the comparator to the comparator, and the DC output of the BB RSSI stage. A comparator for outputting a result of comparing a voltage and a DC output voltage of the RF RSSI stage to the RF RSSI stage, and a baseband signal of the RFE stage, receiving the rail-to-rail DC output voltage with reference to the comparison result of the comparator. RF RSSI stage for generating and outputting to the RVGLNA and the VGM, 상기 BB RSSI단은, 상기 BBA단의 저역 통과 필터링된 신호를 입력받아 차등 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력을 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터의 출력과 상기 VLPF의 이득을 보상한 임계치를 비교하는 진폭 비교기와, 상기 진폭 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성하여 상기 비교기로 출력하는 전압 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치.The BB RSSI stage includes: an amplifier for differentially amplifying the low pass filtered signal of the BBA stage; a low pass filter for low pass filtering the output of the amplifier; and an output of the low pass filter and a gain of the VLPF. A wideband RF receiver comprising an amplitude comparator comparing the compensated threshold and a voltage generator configured to charge pump and low pass filter the output of the amplitude comparator to generate a rail-to-rail DC output voltage and output the output voltage to the comparator RSSI device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 RF RSSI단은,The RF RSSI stage, 상기 RFE단의 출력 신호를 차등 증폭하는 제 2 증폭기;A second amplifier for differentially amplifying the output signal of the RFE stage; 상기 제 2 증폭기의 출력 신호를 저역 통과 필터링하는 제 2 저역 통과 필터;A second low pass filter for low pass filtering the output signal of the second amplifier; 상기 비교기의 출력값에 따라 서로 다른 LNA 기준 전압과 MIXER 기준 전압을 출력하는 기준 전압 발생기;A reference voltage generator configured to output different LNA reference voltages and MIXER reference voltages according to output values of the comparator; 상기 제 2 저역 통과 필터의 출력과 상기 LNA 기준 전압을 비교하는 LNA 비교기;An LNA comparator for comparing the output of the second low pass filter with the LNA reference voltage; 상기 LNA 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 상기 RFE단의 RVGLNA로 출력하는 LNA 전압 발생기;An LNA voltage generator which charge-pumps the output of the LNA comparator and low-pass filters to generate a rail-to-rail DC output voltage and outputs it to RVGLNA of the RFE stage; 상기 제 2 저역 통과 필터의 출력과 상기 MIXER 기준 전압을 비교하는 MIXER 비교기; 및A MIXER comparator for comparing the output of the second low pass filter with the MIXER reference voltage; And 상기 MIXER 비교기의 출력을 차지 펌프하고 저역 필터링하여 레일-투-레일 직류 출력 전압을 생성해서 상기 RFE단의 VGM과 상기 비교기로 출력하는 MIXER 전압 발생기;A MIXER voltage generator which charge-pumps the output of the MIXER comparator and low-pass filters to generate a rail-to-rail DC output voltage and outputs the VGM of the RFE stage to the comparator; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 RF 수신기의 RSSI 장치.RSSI device of a wideband RF receiver, characterized in that configured to include.
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