KR101589134B1 - 이중 대역 저잡음 증폭기 - Google Patents

이중 대역 저잡음 증폭기 Download PDF

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Abstract

이중 대역 저잡음 증폭기를 개시한다.
입력단에 RF 스위치를 구현하지 않고 이중 대역(Dual Band)을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)로서, 2-포트 입력(2-Port Input)단에 동일한 입력 신호가 인가되도록 함으로써, 잡음 지수(NF)를 개선하기 위한 이중 대역 저잡음 증폭기를 제공한다.

Description

이중 대역 저잡음 증폭기{Dual Band Low Noise Amplifier}
본 실시예는 이중 대역 저잡음 증폭기에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.
ISDB-T(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial)는 UHF(Ultra High Frequency)의 주파수 대역(약 470 MHz ~ 770 MHz)을 이용하고, ISDB-Tmm(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial Mobile Multi-Media)은 VHF(Very High Frequency)의 주파수 대역(약 200 MHz ~ 222 MHz)을 이용한다. ISDB-Tmm 방식은 지상파 디지털 TV 방송에서 이용중인 ISDB-T 방식에 기초한 방송방식으로서, 통신과 방송이라는 서로 다른 특징을 가진 두 개의 매체의 융합 서비스이다.
ISDB-Tmm를 지원하는 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)의 경우, 일반적으로 각각의 주파수 대역을 지원하기 위한 두 개의 증폭기를 사용한다. 광범위하게 UHF 주파수 대역과 VHF 주파수 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)를 만들어서 사용할 수 있다. 하지만, 모바일(Mobile) 환경에서 두 개의 주파수 대역은 서로 재머 전력(Jammer Power)으로 큰 입력이 발생할 수 있다. 따라서, 두 개의 주파수 대역 간의 간섭을 줄여야 하는 필요가 있다. 이외에도 UHF 주파수 대역과 VHF 주파수 대역 사이에서 사용하는 FM 신호에 대한 주파수에 대한 간섭과 CDMA(Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)와 같은 UHF 인접 주파수 대역에 대한 간섭을 줄여야 하는 필요가 있다.
전술한 바와 같은 이유로 UHF 주파수 대역과 VHF 주파수 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)에서 2-포트(2-Port) 입력단을 사용하게 되면, 입력단에서 두 개의 대역을 선택할 수 있는 RF 스위치(Switch)를 적용해야 한다. 이러한 경우 RF 스위치의 게인 손실이 약 0.5 ~ 0.7dB 정도 발생하기 때문에 잡음 지수(NF)가 발생하게되고, 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 실시예는 이중 대역(Dual Band)을 지원하기 위한 2-포트 입력(2-Port Input)단으로 동일한 입력 신호를 인가받으며, RF 스위치 없이 이중 경로 각각으로 입력된 입력 신호를 매칭에 의해 단일 입력이 되도록 하여 잡음 지수(NF)가 개선되도록 하는 이중 대역 저잡음 증폭기를 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 제 1 입력 필터 및 제 2 입력 필터를 포함하고, 상기 제 1 입력 필터의 일단과 상기 제 2 입력 필터의 일단이 연결되어 하나의 입력 신호가 입력되며, 상기 제 1 입력 필터의 타단에서 상기 입력 신호 중 제 1 대역에 대한 제 1 구동 신호를 발생하고, 상기 제 2 입력 필터의 타단에서 상기 입력 신호 중 제 2 대역에 대한 제 2 구동 신호를 발생하는 신호 입력부; 및 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기를 포함하고, 상기 제 1 증폭기는 상기 제 1 구동 신호를 인가받아 증폭한 제 1 출력 신호를 출력하고, 상기 제 2 증폭기는 상기 제 2 구동 신호를 인가받아 증폭한 제 2 출력 신호를 출력하는 LNA 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기를 제공한다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 1 입력 필터는 직렬로 연결된 제 1 캐패시터(C1) 및 제 1 인덕터(L1)를 포함하며, 상기 입력 신호 중 상기 제 1 대역에 대한 상기 제 1 구동 신호를 발생하며, 상기 제 2 입력 필터는 직렬로 연결된 제 2 캐패시터(C2) 및 제 2 인덕터(L2)를 포함하며, 상기 입력 신호 중 상기 제 2 대역에 대한 상기 제 2 구동 신호를 발생할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 1 입력 필터는 상기 제 1 캐패시터(C1)와 직렬로 연결된 복수의 캐패시터(C11A 내지 C1NA)를 추가로 포함하며, 인접하는 캐패시터(C1, C11A 내지 C1NA) 사이마다 노치 필터(Notch Filter)를 추가로 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 노치 필터는 제 1 필터 내지 제 N 필터를 포함하며, 상기 제 1 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C11B)와 인덕터(L11)를 포함하며, 상기 제 N 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C1NB)와 인덕터(L1N)를 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 2 입력 필터는 상기 제 2 캐패시터(C2)와 직렬로 연결된 캐패시터(C21A 내지 C2NA)를 추가로 포함하며, 인접 캐패시터(C2, C21A 내지 C2NA) 사이마다 노치 필터를 추가로 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 노치 필터는 제 3 필터를 포함하며, 상기 제 3 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C21B)와 인덕터(L21)를 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 1 증폭기와 상기 제 2 증폭기는 공통 소스 증폭기(Common Source Amplifier)로서, 상기 제 1 증폭기의 제 1 전류 인출단과 상기 제 2 증폭기의 제 2 전류 인출단이 연결될 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 1 증폭기는 제 1 증폭단, 제 1 입력단, 제 1 전류 인출단을 포함하며, 상기 제 1 입력단으로 상기 제 1 구동 신호가 인가되면, 상기 제 1 구동 신호를 증폭한 상기 제 1 출력 신호를 상기 제 1 증폭단으로 출력할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 1 입력단은 상기 제 1 인덕터(L1)와 연결되며, 상기 제 1 입력단과 상기 제 1 인덕터(L1) 사이에 제 1 가변 저항(R1)을 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 1 증폭단은 제 1 스위치와 연결될 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 2 증폭기는 제 2 증폭단, 제 2 입력단, 제 2 전류 인출단을 포함하며, 상기 제 2 입력단으로 상기 제 2 구동 신호가 인가되면, 상기 제 2 구동 신호를 증폭한 상기 제 2 출력 신호를 상기 제 2 증폭단으로 출력할 수 있다.
저잡음 증폭기에 포함된 상기 제 2 입력단은 상기 제 2 인덕터(L2)와 연결되며, 상기 제 2 입력단과 상기 제 2 인덕터(L2) 사이에 제 2 가변 저항(R2)을 포함될 수 있다.
상기 제 2 증폭단은 제 2 스위치와 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면 이중 대역을 지원하기 위한 2-포트 입력단으로 동일한 입력 신호를 인가받으며, RF 스위치 없이 이중 경로 각각으로 입력된 입력 신호를 매칭에 의해 단일 입력이 되도록 하여 잡음 지수(NF)가 개선되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 이중 대역을 지원하는 2-포트 입력단의 저잡음 증폭기(LNA)를 RF 스위치(Switch) 없이 사용할 수 있도록 하는 저잡음 증폭기(LNA) 설계를 하여 RF 스위치 제거에 의한 비용 절감할 수 있으며, 잡음 지수(NF)의 저하를 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)의 회로도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)의 매칭에 RF 필터를 추가하기 위한 회로도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
설명의 편의상 이하, 제 1 증폭기(gm1)에 포함된 게이트(Gate), 드레인(Drain), 소스(Source)를 각각 '제 1 입력단', '제 1 증폭단', '제 1 전류 인출단'이라 칭한다. 또한, 제 2 증폭기(gm2)에 포함된 게이트, 드레인, 소스를 '제 2 입력단', '제 2 증폭단', '제 2 전류 인출단'이라 칭한다.
제 1 증폭기(gm1)와 제 2 증폭기(gm2)에 포함된 '게이트'는 '소스'와 '드레인' 사이의 전류 흐름을 제어한다. 제 1 증폭기(gm1)와 제 2 증폭기(gm2)에 포함된 '드레인'은 '소스'에서 공급된 캐리어가 채널영역을 경유하여 소자 밖으로 방출되는 단자를 의미한다. 제 1 증폭기(gm1)와 제 2 증폭기(gm2)에 포함된 '소스'는 전류를 운반하는 캐리어를 공급한다. 여기서, 제 1 증폭기(gm1)의 제 1 전류 인출단과 제 2 증폭기(gm2)의 제 2 전류 인출단은 공통의 그라운드(Ground)에 연결되어 캐스케이드(Cascade)를 형성한다.
본 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100)는 이중 대역을 지원하는 증폭기로서, 입력단에 RF 스위치를 구현하지 않고, 단일 입력으로 구동되는 증폭기이다. 만약, 입력단에서 RF 스위치를 구현할 경우, 스위치 손실(Switch Loss)에 의해서 약 0.5 ~ 1 dB의 게인(Gain) 손실이 발생하게 된다. 이러한 손실은 시스템 잡음 지수(System Noise Figure)에 반영되어 잡음 지수(NF)가 입력단에서 RF 스위치를 구현하기 전 보다 약 1dB 저하된다.
따라서, 본 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100)는 이중 경로 각각의 입력을 매칭에 의해 단일 입력으로 묶을 수 있는 방식이 적용되었다. 이러한 방식으로 인해, 저잡음 증폭기(100)는 각각 입력 임피던스(Zin)에 대한 영향으로 잡음 지수(NF)가 저하되는 것을 최소화시킬 수 있다. 이하에서는 저잡음 증폭기(100)의 구성요소에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 실시예에 따른 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)의 회로도를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(100)는 신호 입력부(110), LNA 코어(120)를 포함한다. 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
신호 입력부(110)는 제 1 입력 필터(112) 및 제 2 입력 필터(114)를 포함한다. 신호 입력부(110)에 포함된 제 1 입력 필터(112)의 일단과 제 2 입력 필터의 일단이 연결되어 하나의 입력 신호가 입력된다. 신호 입력부(110)에 포함된 제 1 입력 필터(112)의 타단에서 입력 신호 중 제 1 대역에 대한 제 1 구동 신호를 발생하고, 제 2 입력 필터(114)의 타단에서 입력 신호 중 제 2 대역에 대한 제 2 구동 신호를 발생한다.
제 1 입력 필터(112)는 직렬로 연결된 제 1 캐패시터(C1) 및 제 1 인덕터(L1)를 포함한다. 제 1 캐패시터(C1)의 일단은 제 2 캐패시터(C2)의 일단과 연결되며, 제 1 캐패시터(C1)의 타단은 제 1 인덕터(L1)와 연결된다. 제 1 인덕터(L1)의 일단은 제 1 캐패시터(C1)와 연결되며, 제 1 인덕터(L1)의 타단은 제 1 증폭기(gm1)와 연결된다. 제 1 입력 필터(112)는 제 1 캐패시터(C1) 및 제 1 인덕터(L1)에 의해 입력 신호 중 제 1 대역에 대한 제 1 구동 신호를 발생한다.
제 1 캐패시터(C1)의 일단과 제 2 캐패시터(C2)의 일단은 입력단(IN)으로부터 동일한 위상의 신호를 인가받는다.
제 2 입력 필터(114)는 직렬로 연결된 제 2 캐패시터(C2) 및 제 2 인덕터(L2)를 포함한다. 제 2 캐패시터(C2)의 일단은 제 1 캐패시터(C1)의 일단과 연결되며, 제 2 캐패시터(C2)의 타단은 제 2 인덕터(L2)와 연결된다. 제 2 인덕터(L2)의 일단은 제 2 캐패시터(C2)와 연결되며, 제 2 인덕터(L2)의 타단은 제 2 증폭기(gm2)와 연결된다. 제 2 입력 필터(114)는 제 2 캐패시터(C2) 및 제 2 인덕터(L2)에 의해 입력 신호 중 제 2 대역에 대한 제 2 구동 신호를 발생한다.
LNA 코어(120)는 제 1 증폭기(gm1) 및 제 2 증폭기(gm2)를 포함한다. 제 1 증폭기(gm1)는 제 1 입력 필터(112)로부터 제 1 구동 신호를 인가받아 증폭한 제 1 출력 신호를 출력한다. 제 2 증폭기(gm2)는 제 2 입력 필터(114)로부터 제 2 구동 신호를 인가받아 증폭한 제 2 출력 신호를 출력한다. 제 1 증폭기(gm1)와 제 2 증폭기(gm2)는 공통 소스 증폭기(Common Source Amplifier)로서, 제 1 증폭기(gm1)의 제 1 전류 인출단(소스)과 제 2 증폭기(gm2)의 제 2 전류 인출단(소스)이 연결된다.
제 1 증폭기(gm1)는 제 1 증폭단(드레인), 제 1 입력단(게이트), 제 1 전류 인출단(소스)을 포함한다. 제 1 증폭기(gm1)는 제 1 입력단으로 제 1 구동 신호가 인가되면, 제 1 구동 신호를 증폭한 제 1 출력 신호를 제 1 증폭단으로 출력한다. 제 1 증폭기(gm1)는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor) 증폭기 또는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor) 증폭기로 구현될 수 있으나, 도 1에서는 설명의 편의상 NMOS로 가정하여 설명한다. 제 1 입력단은 제 1 입력 필터(112)의 제 1 인덕터(L1)와 연결되며, 제 1 입력단(게이트)과 제 1 인덕터(L1) 사이에 제 1 가변 저항(R1)을 포함한다. 제 1 증폭단(드레인)은 제 1 스위치와 연결된다. 제 1 스위치는 제 1 출력 신호를 스위칭한다.
제 2 증폭기(gm2)는 제 2 증폭단(드레인), 제 2 입력단(게이트), 제 2 전류 인출단(소스)을 포함한다. 제 2 증폭기(gm2)는 제 2 입력단(게이트)으로 제 2 구동 신호가 인가되면, 제 2 구동 신호를 증폭한 제 2 출력 신호를 제 2 증폭단(드레인)으로 출력한다. 제 2 증폭기(gm2)는 NMOS 증폭기 또는 PMOS 증폭기로 구현될 수 있으나, 도 2에서는 설명의 편의상 NMOS로 가정하여 설명한다. 제 2 입력단(게이트)은 제 2 입력 필터(114)의 제 2 인덕터(L2)와 연결되며, 제 2 입력단(게이트)과 제 2 인덕터(L2) 사이에 제 2 가변 저항(R2)을 포함한다. 제 2 증폭단(드레인)은 제 2 스위치와 연결된다. 제 2 스위치는 제 2 출력 신호를 스위칭한다.
이하, 제 1 증폭기(gm1)는 ISDB-T를 지원하는 UHF 주파수 대역용 증폭기라고 가정하고, 제 2 증폭기(gm2)는 ISDB-Tmm를 지원하는 VHF 주파수 대역용 증폭기라고 가정하여 설명한다. 제 1 증폭기(gm1)가 'UHF 주파수 대역용 증폭기'이고, 제 2 증폭기(gm2)가 'VHF 주파수 대역용 증폭기'인 경우, '제 2 인덕터(L2) > 제 1 인덕터(L1)' 및 '제 2 캐패시터(C2) > 제 1 캐패시터(C1)'의 조건을 갖는다.
제 1 증폭기(gm1)가 ISDB-T의 UHF의 주파수 대역을 지원하는 경우에 대해 설명한다. UHF 주파수 대역용 증폭기(제 1 증폭기(gm1))에서 제 2 캐패시터(C2)와 제 2 인덕터(L2)의 경로로 보이는 입력 저항을 최대한 크게 한다면 VHF 주파수 대역용 증폭기(제 2 증폭기(gm2))에 대한 잡음 지수(NF)의 저항이 발생하지 않을 것이다. 또한, VHF 주파수 대역용 증폭기(제 2 증폭기(gm2))에서도 동일한 방식으로 잡음 지수(NF)의 성능 변화가 발생하지 않을 것이다. UHF 주파수 대역용 증폭기(제 1 증폭기(gm1))에서 제 2 인덕터(L2)가 큰 값을 가진다면 제 2 인덕터(L2)의 임피던스는 jwL로서 큰 값을 가지게 된다.
여기서, '제 2 인덕터(L2) = 86 nH' 값이 적용될 수 있다. 예컨대, 제 2 캐패시터(C2) >> 제 1 캐패시터(C1) & 제 2 인덕터(L2) >> 제 1 인덕터(L1)인 경우, VHF 주파수 대역에서의 입력 임피던스(Zin) = High (jwL2 ↑)이 되고, 제 2 캐패시터(C2) = 100pF / 제 2 인덕터(L2) = 86nH이 될 수 있다.
UHF의 주파수가 VHF의 주파수의 약 3배 정도이므로 '제 1 인덕터(L1) = 제 2 인덕터(L2) × 1/3'의 값을 설정하여 '제 1 인덕터(L1) = 22 nH'의 값을 적용할 수 있다. 예컨대, 제 1 인덕터(L1) = (제 2 인덕터(L2) × 1/3 ~ 1/4) = 22nH → CDMA, LTE, WIFI 재머 제거 퍼포먼스(Jammer Rejection Performance)↑이 되며, UHF 주파수 = VHF 주파수 × (3 ~ 4)이므로, 제 2 캐패시터(C2) = 20pF이 될 수 있다. 따라서, VHF 주파수 대역에서의 입력 임피던스(Zin) = Low이면, ISDB-T에서의 NF의 퍼포먼스(Performance)가 저하(Degradation)된다.
UHF 주파수 대역용 증폭기(제 1 증폭기(gm1))는 제 1 인덕터(L1)의 입력 매칭(Input Matching)에서 사용하는 대역의 잡음이 최적화되도록 설계되면 잡음 지수(NF)의 저하는 최소화 되는 조건을 갖게 된다. 예컨대, 제 1 증폭기(gm1)는 공통 소스 증폭기로서, 입력 모스 사이즈(Input MOS Size) ↑ → 잡음 지수(NF) ↓ → 기생 용량(Parasitic Capacitance)↑ → 입력 매칭 인덕터(Input Matching L)↑이 되므로, S11(반사 손실(S11: Return Loss) 및 잡음 지수(NF)를 위한 모스(MOS) 사이즈를 선택하여 제 1 인덕터(L1)를 최적화해야 한다.
제 2 증폭기(gm2)가 ISDB-Tmm의 VHF의 주파수 대역을 지원하는 경우에 대해 설명한다.
VHF 주파수 대역용 증폭기(제 2 증폭기(gm2))는 제 1 캐패시터(C1)의 입력 저항 값이 잡음 지수(NF)의 저항 요인이 되기 때문에 제 1 캐패시터(C1)의 값을 최소한으로 동작되도록 하여 '1/jwC = open'이 되도록 해야 한다. 예컨대, 제 2 캐패시터(C2) >> 제 1 캐패시터(C1) & 제 2 인덕터(L2) >> 제 1 인덕터(L1)인 경우, UHF 주파수 대역에서의 입력 임피던스(Zin) = High (1/jwC1)이 되며, 제 2 캐패시터(C2) = 100pF / 제 2 인덕터(L2) = 86nH → ISDB-T / FM 재머 제거 퍼포먼스↑이 될 수 있다.
제 1 캐패시터(C1)의 값을 줄일 수 있는 한계치는 UHF 주파수 대역에 영향을 최소한으로 주는 정도까지이다. '제 1 캐패시터(C1) = 20 pF' 값이 적용될 수 있다. 예컨대, 제 1 인덕터(L1) = (제 2 인덕터(L2) × 1/3 ~ 1/4) = 22nH이면, UHF 주파수 = VHF 주파수 × (3 ~ 4)이므로, 제 1 캐패시터(C1) = 20pF이 될 수 있다.
'제 2 캐패시터(C2) = 1 uF'으로 VHF 주파수 대역에서는 거의 보이지 않는 입력 저항이 적용될 수 있다. 예컨대, VHF 주파수 대역에서의 입력 임피던스(Zin) = Low이며, ISDB-T에서의 NF의 퍼포먼스가 저하된다. 제 2 증폭기(gm2)는 공통 소스 증폭기이므로, 입력 모스 사이즈 ↑ → 잡음 지수(NF) ↓ → 기생 용량↑ → 입력 매칭 인덕터↑되므로, S11(반사 손실) 및 잡음 지수(NF)를 위한 모스 사이즈를 선택하여 제 1 인덕터(L1)를 최적화해야 한다.
전술한 바와 같이 캐패시터(C)와 인덕터(L)에 의해서 서로의 대역이 큰 입력 저항으로 보이도록 입력 매칭하여 각 대역의 증폭기는 잡음 지수(NF)의 성능 저하를 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100)는 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)에 의해서 입력 매칭될 수 있도록 하여야 한다. 저잡음 증폭기(100)의 입력 모스(Input Mos)의 사이즈를 증가시키면 입력에서 보이는 기생 용량이 커지면서 제 1 인덕터(L1)과 제 2 인덕터(L2)의 값이 필요하게 된다. 모스(MOS)의 사이즈가 커지는 것은 잡음 지수(NF)가 향상되는 것이다.
도 2는 본 실시예에 따른 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(LNA)의 매칭에 RF 필터를 추가하기 위한 회로도를 나타낸 도면이다.
도 2에서 도시된 이중 대역을 지원하는 저잡음 증폭기(100)는 추가로 노치 필터(Notch Filter)를 포함한다.
제 1 입력 필터(112)는 제 1 캐패시터(C1)와 직렬로 연결된 복수의 캐패시터(C11A, C12A)를 추가로 포함한다. 여기서, 제 1 캐패시터(C1)와 복수의 캐패시터(C11A, C12A)의 연결 순서는 순차적으로 한정되지 않는다.
제 1 입력 필터(112)는 인접하는 캐패시터(C1, C11A, C12A) 사이마다 노치 필터(Notch Filter)를 추가로 포함한다. 여기서, 노치 필터란 특정의 주파수에서 급격한 감쇠 특성을 가지고 있는 필터를 의미한다. 예컨대, 제 1 입력 필터(112)에 포함되는 노치 필터는 UHF 주파수 대역(약 470 MHz ~ 770 MHz) 이외의 주파수 대역에 급격한 감쇠 특성을 적용할 수 있다.
제 1 입력 필터(112)에 포함되는 노치 필터는 제 1 필터(212) 내지 제 2 필터(214)를 포함한다. 제 1 입력 필터(112)의 인접하는 캐패시터인 캐패시터(C1)와 캐패시터(C11A)의 접점과 제 1 필터(212)가 연결된다. 제 1 필터(212)는 직렬로 연결된 캐패시터(C11B)와 인덕터(L11)를 포함한다. 캐패시터(C11B)의 일단은 그라운드와 연결되며, 캐패시터(C11B)의 타단은 인덕터(L11)와 연결된다. 인덕터(L11)의 일단은 캐패시터(C11B)와 연결되며, 인덕터(L11)의 타단은 제 1 입력 필터(112)의 인접하는 캐패시터인 캐패시터(C1)와 캐패시터(C11A)의 접점과 연결된다.
제 1 입력 필터(112)의 인접하는 캐패시터인 캐패시터(C11A)와 캐패시터(C12A)의 접점과 제 2 필터(214)가 연결된다. 제 2 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C12B)와 인덕터(L12)를 포함한다. 캐패시터(C12B)의 일단은 그라운드와 연결되며, 캐패시터(C12B)의 타단은 인덕터(L12)와 연결된다. 인덕터(L12)의 일단은 캐패시터(C12B)와 연결되며, 인덕터(L12)의 타단은 제 1 입력 필터(112)의 인접하는 캐패시터인 캐패시터(C11A)와 캐패시터(C12A)의 접점과 연결된다.
제 2 입력 필터(114)는 제 2 캐패시터(C2)와 직렬로 연결된 캐패시터(C21A)를 추가로 포함한다. 제 2 입력 필터(114)는 인접 캐패시터(C2, C21A) 사이마다 노치 필터를 추가로 포함한다. 예컨대, 제 2 입력 필터(114)에 포함되는 노치 필터는 VHF 주파수 대역(약 200 MHz ~ 222 MHz) 이외의 주파수 대역에 급격한 감쇠 특성을 적용할 수 있다.
제 2 입력 필터(114)에 포함되는 노치 필터는 제 3 필터(216)를 포함한다. 물론, 제 2 입력 필터(114)에 포함된 노치 필터는 제 3 필터(216) 내지 제 N 필터를 포함할 수 있으나 본 실시예에서는 제 3 필터(216)만을 포함한 것으로 가정하여 설명한다.
제 2 입력 필터(114)의 인접하는 캐패시터인 캐패시터(C2)와 캐패시터(C21A)의 접점과 제 3 필터(216)가 연결된다. 제 3 필터(216)는 직렬로 연결된 캐패시터(C21B)와 인덕터(L21)를 포함한다. 캐패시터(C21B)의 일단은 그라운드와 연결되며, 캐패시터(C21B)의 타단은 인덕터(L21)와 연결된다. 인덕터(L21)의 일단은 캐패시터(C21B)와 연결되며, 인덕터(L21)의 타단은 제 2 입력 필터(114)의 인접하는 캐패시터인 캐패시터(C2)와 캐패시터(C21A)의 접점과 연결된다.
다시 말해, 도 2는 도 1의 매칭 기법에 노치 필터를 추가한 회로이다.
캐패시터(C12A), 캐패시터(C11A)의 값은 제 1 캐패시터(C1)과 같이 20pF의 값을 유지하고, 인덕터(L12) - 캐패시터(C12B) / 인덕터(L11) - 캐패시터(C11B)로 노치 폴을 설정하여 필터를 설정한다면 도 1에 도시된 회로에서 필터 성능만 추가하여 사용할 수 있다.
VHF 주파수 대역용 증폭기(제 2 증폭기(gm2))도 동일한 방식으로 필터를 구성할 수 있다.
하지만, VHF 주파수 대역용 증폭기(제 2 증폭기(gm2))의 노치 필터는 캐패시터(C21A)의 값이 크기 때문에 UHF 주파수 대역에서 작은 입력 저항으로 보이게 된다. UHF 주파수 대역용 증폭기(제 1 증폭기(gm1))에서 폴(Pole)로 보일 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 저잡음 증폭기 110: 신호 입력부
112: 제 1 입력 필터 114: 제 2 입력 필터
120: LNA 코어 210: 제 1 필터
220: 제 2 필터 230: 제 3 필터

Claims (13)

  1. 직렬로 연결된 제 1 캐패시터(C1) 및 제 1 인덕터(L1)를 포함하는 제 1 매칭부, 직렬로 연결된 제 2 캐패시터(C2) 및 제 2 인덕터(L2)를 포함하는 제 2 매칭부를 포함하고,
    상기 제 1 매칭부의 일단과 상기 제 2 매칭부의 일단이 연결되어 하나의 입력 신호가 입력되며, 상기 제 1 매칭부의 타단에서 상기 입력 신호 중 제 1 대역에 대한 제 1 구동 신호를 발생하고, 상기 제 2 매칭부의 타단에서 상기 입력 신호 중 제 2 대역에 대한 제 2 구동 신호를 발생하는 신호 입력부; 및
    제 1 증폭기 및 제 2 증폭기를 포함하고, 상기 제 1 증폭기는 상기 제 1 매칭부의 타단에 연결되어 상기 제 1 구동 신호를 인가받아 증폭한 제 1 출력 신호를 출력하고, 상기 제 2 증폭기는 상기 제 2 매칭부의 타단이 연결되어 상기 제 2 구동 신호를 인가받아 증폭한 제 2 출력 신호를 출력하며, 상기 제 1 증폭기와 상기 제 2 증폭기는 공통 소스 증폭기(Common Source Amplifier)로서, 상기 제 1 증폭기의 제 1 전류 인출단과 상기 제 2 증폭기의 제 2 전류 인출단이 연결되는 LNA 코어
    를 포함하되, 상기 제 1 인덕터(L1)와 상기 제 2 인덕터(L2)는 '상기 제 2 인덕터(L2)의 값 > 상기 제 1 인덕터(L1)의 값'을 만족하고, 상기 제 1 캐패시터(C1)와 상기 제 2 캐패시터(C2)는 '상기 제 2 캐패시터(C2)의 용량값 > 상기 제 1 캐패시터(C1)의 용량값'의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매칭부는 상기 입력 신호 중 상기 제 1 대역에 대한 상기 제 1 구동 신호를 발생하며,
    상기 제 2 매칭부는 상기 입력 신호 중 상기 제 2 대역에 대한 상기 제 2 구동 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 매칭부는,
    상기 제 1 캐패시터(C1)와 직렬로 연결된 복수의 캐패시터(C11A 내지 C1NA)를 추가로 포함하며, 인접하는 캐패시터(C1, C11A 내지 C1NA) 사이마다 노치 필터(Notch Filter)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노치 필터는 제 1 필터 내지 제 N 필터를 포함하며, 상기 제 1 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C11B)와 인덕터(L11)를 포함하며, 상기 제 N 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C1NB)와 인덕터(L1N)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 매칭부는,
    상기 제 2 캐패시터(C2)와 직렬로 연결된 캐패시터(C21A 내지 C2NA)를 추가로 포함하며, 인접 캐패시터(C2, C21A 내지 C2NA) 사이마다 노치 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 노치 필터는 제 3 필터를 포함하며, 상기 제 3 필터는 직렬로 연결된 캐패시터(C21B)와 인덕터(L21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  7. 삭제
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기는,
    제 1 증폭단, 제 1 입력단, 제 1 전류 인출단을 포함하며, 상기 제 1 입력단으로 상기 제 1 구동 신호가 인가되면, 상기 제 1 구동 신호를 증폭한 상기 제 1 출력 신호를 상기 제 1 증폭단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 입력단은 상기 제 1 인덕터(L1)와 연결되며, 상기 제 1 입력단과 상기 제 1 인덕터(L1) 사이에 제 1 가변 저항(R1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭단은 제 1 스위치와 연결되는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기는,
    제 2 증폭단, 제 2 입력단, 제 2 전류 인출단을 포함하며, 상기 제 2 입력단으로 상기 제 2 구동 신호가 인가되면, 상기 제 2 구동 신호를 증폭한 상기 제 2 출력 신호를 상기 제 2 증폭단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 입력단은 상기 제 2 인덕터(L2)와 연결되며, 상기 제 2 입력단과 상기 제 2 인덕터(L2) 사이에 제 2 가변 저항(R2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭단은 제 2 스위치와 연결되는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
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