KR101732785B1 - 믹서에 대한 시스템과 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따르면, 회로는 신호 입력 포트, 로컬 오실레이터 입력 포트 및 출력 포트를 포함하는 믹서와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 입력과 션트 캐패시터에 접속되도록 구성된 단자를 갖는 저역 통과 필터 회로와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 제 1 입력과 상기 저역 통과 필터 회로의 출력에 결합된 제 2 입력을 갖는 차이 회로를 포함한다. 상기 차이 회로의 출력은 상기 믹서의 상기 출력 포트에서 DC 신호 성분을 실질적으로 제거한다.

Description

믹서에 대한 시스템과 방법{SYSTEM AND METHOD FOR A MIXER}
본 발명은, 전반적으로 전자 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 믹서에 대한 시스템과 방법에 관한 것이다.
무선 주파수(RF) 신호가 단일 주파수 변환을 이용하여 다운 변환(downconversion)되는 호모다인(homodyne) 수신기는 이러한 시스템을 구현하는데 사용된 RF 성분의 복잡성이 감소됨으로 인해 다수의 애플리케이션에서 주류로 되고 있다. RF 신호를 중간 주파수(IF)로 다운 변환하고, IF 신호를 필터링하고, 그 다음에 하나 이상의 추가적인 주파수 변환을 수행하여 IF 신호를 베이스밴드로 다운 변환하는 헤테로다인(heterodyne) 수신기와 비교하여, 호모다인 수신기는 단일의 주파수 변환 스테이지를 이용하여 구현되어, 하나 이상의 믹싱 및 필터링 스테이지와 그 연관된 회로를 제거할 수 있다.
호모다인 믹서에 의해 직면하게 되는 하나의 문제는 다운 변환된 베이스밴드 신호에서 현저한 DC 오프셋 전압을 초래할 수 있는 LO 신호의 자동 믹싱이다. 몇몇 경우에, 이들 DC 오프셋 전압의 진폭은 무선 수신기에서 수신된 신호의 진폭을 초과할 수 있다. 이러한 시스템에서, 단일의 변환 믹서의 출력에서의 DC 성분은 DC 신호를 차단하는 사용된 직렬 캐패시터를 포함하는 고역 통과 필터링 네트워크를 이용함으로써 제거된다.
수신된 베이스밴드 신호가 적절한 저주파 컨텐츠를 갖는 시스템에서, DC 차단(blocking) 네트워크의 컷오프 주파수는 저주파 컨텐츠가 통과하도록 선택될 수 있다. 몇몇 경우에, 직렬 DC 차단 캐패시터의 값은 상대적으로 큰 값일 수 있고, 상당한 양의 실리콘 및/또는 회로 기판 면적을 차지한다.
실시예에 따르면, 회로는 신호 입력 포트, 로컬 오실레이터 입력 포트 및 출력 포트를 갖는 믹서와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 입력과 션트 캐패시터에 접속되도록 구성된 단자를 갖는 저역 통과 필터 회로와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 제 1 입력과 상기 저역 통과 필터 회로의 출력에 결합된 제 2 입력을 갖는 차이 회로(difference circuit)를 포함한다. 상기 차이 회로의 출력은 상기 믹서의 상기 출력 포트에서 DC 신호 성분을 실질적으로 제거한다.
본 발명 및 그 장점의 완전한 이해를 위해, 참부 도면과 함께 취해지는 후술하는 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 통상적인 호모다인 수신기 시스템을 도시하고,
도 2는 실시예의 호모다인 수신기 시스템을 도시하고,
도 3a 및 도 3b는 실시예의 DC 차단 회로를 도시하고,
도 4a 및 도 4b는 실시예의 레이더 시스템을 도시하고,
도 5는 실시예의 단일 IQ 수신기 시스템을 도시하고,
도 6은 실시예의 레이더 트랜시버 집적 회로를 도시하고,
도 7은 실시예의 방법의 플로우차트이다.
각종 도면에서 대응하는 참조부호 및 심볼은 달리 표시하지 않는 한 대응하는 부분을 통상적으로 지칭한다. 도면은 바람직한 실시예의 관련 측면을 명확하게 예시하도록 도시되어 있으며 반드시 실제 축적대로 도시되어 있지는 않다. 특정의 실시예를 보다 명확하게 예시하기 위해, 동일한 구조, 재료, 또는 프로세스 단계의 변형을 표시하는 문자는 도면 번호의 뒤에 따를 수 있다.
현재 바람직한 실시예의 형성 및 사용이 이하 상세하게 기술된다. 그러나, 본 발명은 광범위한 특정의 문맥으로 구현될 수 있는 다수의 적용 가능한 발명의 개념을 제공한다는 것을 이해해야 한다. 개시된 특정의 실시예는 본 발명을 형성하고 사용하기 위한 특정의 방식을 단지 예시하는 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명은 호모다인 수신기에서 사용될 수 있는 DC 차단 회로에 대한 시스템 및 방법을 특정의 문맥에서, 바람직한 실시예에 대해 기술할 것이다. 본 발명의 실시예는 RF 통신 시스템, 레이더 트랜시버 및 RF 시스템을 구현하는 집적 회로와 같은, DC 차단 캐패시터를 이용하는 다른 시스템과 다른 회로를 포함하는 애플리케이션에 또한 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, DC 차단 회로는 단일 변환 또는 호모다인 수신기의 출력에 결합된다. DC 차단 회로는 고역 통과 또는 DC 차단 출력을 형성하도록 호모다인 수신기의 비필터링된(non-filtered) 출력으로부터 호모다인 수신기의 출력의 저역 통과 필터링된 버전을 감산하는 저역 통과 필터 및 감산 네트워크를 이용하여 구현된다. 저역 통과 필터는 수신기와 동일한 실리콘 기판상에 위치하는 캐패시터를 이용하여 구현되거나, 또는, 예를 들어, 회로 기판상에 오프칩으로 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 호모다인 수신기의 출력은 베이스밴드 신호의 신호 경로에서 직렬 DC 차단 캐패시터를 이용하지 않고 구현될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예는 산업용 및 자동차용 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 애플리케이션에 사용되는 MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuits)의 구현에 관한 것이다. FMCW 레이더 시스템은 "풀 듀플렉스 모드(Full Duplex Mode)"에서 동작하며, 이것은 그들 시스템이 동시에 송신하고 수신하는 것을 의미한다. 이러한 FMCW 시스템은 자동차용 애플리케이션의 경우 24GHz 또는 77/79GHz에서 동작할 수 있고 여러 채널을 수신할 수 있으며, 이들 채널의 각각은 수신기 체인 당 2개의 베이스밴드 출력을 가질 수 있다. 실시예는 24GHz 또는 77/79GHz 이외의 다른 주파수에 관한 것이라는 것을 또한 이해해야 한다. 이러한 레이더 시스템에 존재하는 회로의 수를 저감하기 위해, 다수의 구현예는 헤테로다인 믹서 대신에 단일 변환 또는 호모다인 다운 변환 믹서를 사용한다. 그러나, 이러한 시스템은 수신기 입력으로의 LO 누설로 인해 DC 오프셋이 커지기 쉽다. 통상적인 시스템에서, DC 차단 캐패시터는 다운 변환 믹서의 베이스밴드 출력에 삽입된다. 몇몇 통상적인 FMCW 시스템에서, 이들 캐패시터는 느린 FMCW 주파수 램프(첩스(chirps))가 사용되는 경우에 커질 수 있다. 예를 들어, 100Hz의 오더로 코너 주파수를 갖는 고역 통과 필터는 수백 나노패러드의 큰 DC 차단 캐패시터를 필요로 할 수 있다.
도 1은 집적 회로(102)에 결합된 안테나(126)를 포함하는 통상적인 호모다인 수신기 시스템(100)을 도시한다. LNA(104)는, 예를 들어, 안테나(126)로부터 레이더 신호를 수신하고 I 믹서(108), Q 믹서(110) 및 위상 쉬프터(112)를 포함하는 직교 위상 믹서(106)를 이용하여 수신된 신호를 다운 변환한다. 외부 결합 캐패시터(116, 118, 120 및 122)는 직교 위상 믹서(106)의 출력에서 DC 성분을 감소시키거나 차단하기 위해 사용된다. 도시된 바와 같이, 직교 위상 믹서(106)의 차동 출력을 캐패시터(116, 118, 120 및 122)으로 라우팅하고 백 온칩으로 베이스밴드 회로(124)에 결합하기 위한 총 8개의 인터페이스 핀이 사용된다.
도 2는 LNA(202), 믹서(204) 및 실시예의 DC 차단 회로(206)를 포함하는 실시예의 호모다인 수신기 시스템(200)을 도시한다. 실시예에서, 믹서(204)의 DC 출력은 저역 통과 필터를 이용하여 고역 통과 전송 기능을 구현함으로써 감쇠되고 및/또는 제거된다. 도시된 바와 같이, DC 차단 회로(206)는 합산 블록(summing block)(212)에 의해 이득 블록(208)으로부터 저역 통과 필터(210)의 출력을 감산함으로써 고역 통과 응답을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 저역 통과 필터(210)는 믹서(204)의 출력과 직렬로 결합되지 않는 션트 RC 필터 네트워크를 이용하여 구현될 수 있다. 저역 통과 기능으로부터 고역 통과 기능을 생성함으로써, 직렬 DC 차단 캐패시터가 제거될 수 있다. 외부 션트 캐패시턴스를 이용함으로써, 부분적으로 저역 통과 기능이 구현되는 실시예에서, 몇몇 실시예에서 DC 차단 캐패시터를 위해 사용된 2개의 외부 핀 대신에 각각의 외부 캐패시터에 대해 단지 단일 패키지 핀만이 할당될 수 있다.
도 3a는 연산 증폭기(OPAMP)(302)를 이용하여 실시예의 DC 차단 기능을 구현하는 회로(300)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, OPAMP(302)의 반전 경로는 피드백 저항(308) 및 입력 저항(304)을 포함하는 한편, OPAMP(302)의 비반전 경로는 저항(306 및 310)과 캐패시터(312)에 의해 형성되는 저역 통과 필터를 포함한다. 기준 전압 Vref는 저항(310)을 통해 OPAMP(302)의 비반전 경로에 결합된다. 도시된 바와 같이, DC 차단 회로(300)는 저항(306 및 310)과 캐패시터(312)의 RC 시정수에 의해 결정되는 보다 낮은 코너 주파수를 갖는 고역 통과 또는 DC 차단을 구현한다. 몇몇 실시예에서, 저항(310 및 306)의 비는 회로(300)의 전압 이득을 정의하는 저항(308 및 304)과 실질적으로 동일한 비를 갖는다. 몇몇 실시예에서, DC 차단 회로(300)는 집적 회로상에 배치되고 캐패시터(312)는 외부 핀 C11을 통해 OPAMP(302)의 비반전 입력에 결합된다. 이와 달리, 캐패시터(312)는 OPAMP(302) 및 저항(304, 306, 308 및 310)과 동일한 집적 회로상에 배치될 수 있다.
도시된 연산 증폭기 회로 구성은 OPAMP(302)의 2개의 입력에 공급되는 하나의 공통 입력 신호 VIN을 갖는다. OPAMP(302)의 컷오프 주파수 아래에서, 입력 신호는 반전 입력에서 일정하고 주파수 독립적인 증폭률로 증폭된다. 비번전 입력에서, 입력 신호는 반전 입력과 동일한 배율로 증폭되기 전에 저역 통과 필터링된다. 두 특성은 출력에서 합산된다. 따라서, 신호 응답은 회로의 저역 통과에서 고역 통과로의 변환으로 인해 고역 통과 특성을 갖는다.
도 3b는 전류 모드 입력으로 사용하기에 적합한 고역 통과 필터 응답을 구현하는 다른 실시예의 회로(320)를 도시한다. 전류원(322 및 324)은 양의 신호 전류에 비례하는 입력 전류를 나타내고 전류원(326 및 328)은 음의 신호 전류에 비례하는 입력 전류를 나타낸다. 이들 전류원(322, 324, 326 및 328)은, 예를 들어, 전류 모드 신호를 생성하는 전류 모드 출력 스테이지 또는 다른 회로를 갖는 믹서의 출력을 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 전류원(322 및 326) 및 저항(308)은 OPAMP(302)의 반전 모드에 결합되고 전류원(322 및 326)으로부터의 입력 전류의 합에 역비례하는 전압을 생성하는 반전 신호 경로를 형성한다. 전류원(324 및 328)은 비번전 저역 통과 신호 경로를 형성하기 위해 캐패시터(312)와 함께, OPAMP(302)의 비반전 입력에 결합된다. 따라서, OPAMP(302)의 출력에서 전압 VOUT는 비례적인 반전 신호 경로와 저역 통과 필터링된 비반전 신호 경로 사이의 차이를 형성하며, 이것이 고역 통과 필터 기능이다.
도 3a 및 도 3b의 실시예는 다수의 가능한 필터 구현예 중 단지 2개의 예라는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예에서, 보다 높은 오더의 고역 통과 응답을 합성하기 위해 다른 필터 구조 및/또는 보다 높은 오더의 저역 통과 필터를 이용하는 필터 구조와 같은 다른 구조가 사용될 수 있다.
도 4a는 실시예의 DC 차단 회로를 이용하여 구현되는 실시예의 레이더 시스템(400)을 도시한다. 레이더 시스템(400)은 송신 안테나(440)에 결합된 전력 증폭기(402)를 포함하는 송신 경로와, 발룬(balun)(422) 및 LNA(424)를 통해 수신 안테나(442)에 결합된 직교 위상 믹서(420)를 포함하는 수신 경로를 갖는 레이더 트랜시버 집적 회로(401)를 포함한다. 송신 경로에서, 주파수 생성기(426)는 제어기(432)의 제어 하에 주파수 스윕(sweep)과 같은 송신 신호를 생성한다. 주파수 생성기(426)의 출력은 전력 증폭기(402)에 의해 증폭되고 송신 안테나(440)를 통해 방사된다. 송신된 신호의 반사는 수신 안테나(442)에 의해 수신되고, LNA(424)에 의해 증폭되고, 직교 위상 믹서(420)를 이용하여 베이스밴드로 믹싱된다. 직교 위상 믹서(420)는 주파수 생성기(426)의 출력을 또한 수신하므로, 수신 경로는 송신 경로와 동기화된다. 실시예에서, DC 차단 회로(406i)는 동위상(in-phase) 경로를 위한 직교 위상 믹서(420)의 출력에서 DC 성분을 제거하고 및/또는 감쇠하고, DC 차단 회로(406q)는 직교 위상(quadrature) 경로를 위한 직교 위상 믹서(420)의 출력에서 DC 성분을 제거하고 및/또는 감쇠한다.
DC 차단 회로(406i) 및 DC 차단 회로(406q)의 각각은 앞서 기술된 바와 같은 실시예의 DC 차단 회로를 포함한다. 이들 DC 차단 회로의 기능은 이득 블록(408), 저역 통과 필터(410) 및 합산 블록(412)에 의해 나타내어진다. 그러나, DC 차단 회로(406i) 및 DC 차단 회로(406q)는 각종 회로를 이용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 도 3에 도시된 DC 차단 회로(300)가 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 캐패시터(430i)는 DC 차단 회로(406i)의 저역 통과 필터 회로에 결합되고 캐패시터(430q)는 DC 차단 회로(406q)의 저역 통과 필터 회로에 결합된다. 이와 달리, 캐패시터(430i) 및 캐패시터(430q)는 외부가 아닌 레이더 트랜시버 집적 회로(401)상에 배치될 수 있다. 도 4a의 도시된 실시예에서, 동위상 베이스밴드 신호 IBB 및 직교 위상 베이스밴드 신호 QBB는 외부 핀으로 가게 된다.
실시예에서, 발룬(422)은 수신 안테나(442)의 단일 종단(single ended) 신호를 차동 신호로 변환하고, 발룬(404i 및 404q)은 직교 위상 믹서(420)의 차동 출력을 단일 종단 신호로 변환한다. 다른 실시예에서, 단일 종단 신호 및 차동 신호의 구획은 도 4a에 도시된 것과 상이할 수 있음을 이해해야 한다.
도 4b는 베이스밴드 회로(454)에 의한 추가의 프로세싱을 위해 동위상 베이스밴드 신호 IBB 및 직교 위상 베이스밴드 신호 QBB가 온칩으로 유지되는 레이더 트랜시버 집적 회로(452)를 이용하는 실시예의 레이더 시스템(450)을 도시한다. 실시예에서, 베이스밴드 회로(454)는 베이스밴드 신호 복구/프로세싱 또는 그 서브세트를 수행하는데 사용되는 아날로그 및 디지털 회로를 포함할 수 있다.
도 5는 발룬(512)을 통해 입력 핀 RX1에 결합된 LNA(510)를 포함하는 실시예의 단일 IQ 수신기 시스템(500)을 도시한다. 동위상 믹서(506i) 및 직교 위상 믹서(506q)는 차동 베이스밴드 신호 IBB 및 QBB를 생성하도록 LO 버퍼(504)를 통해 버퍼링되는 LO 신호 LOIN과 LNA(510)의 출력을 믹싱한다. 실시예의 DC 차단 기법은 캐패시터(522i 및 522q)와 각각 결합하여 동작하는 회로(518i 및 518q)로 구현된다. 발룬(516i 및 516q)은 상기 기술된 바와 같은 차동 대 단일 종단 변환(differential to single-ended conversion)을 수행한다. 실시예에서, 회로(518i 및 518q)는 가변 이득 기능을 또한 수행할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 실시예의 DC 차단 회로와 직렬로 결합된 가변 이득 증폭기를 이용함으로써 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 믹서는 복소(complex) (IQ) 다운 변환기 이외의 다른 구조에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 비복소(non-complex) 믹서가 사용될 수 있다.
도 6은, 예를 들어, 자동차용 또는 산업용 레이더 시스템에서 사용될 수 있는 실시예의 레이더 트랜시버 집적 회로(602)를 도시한다. 레이더 트랜시버 집적 회로(602)는 하나의 송신 경로(604)와 3개의 실시예의 호모다인 다운 변환 수신 경로(608, 610 및 612)를 포함하는데, 이들 호모다인 다운 변환 수신 경로는 RF 오실레이터(620)의 출력을 분배하는 공통 LO 분배 네트워크(622)로부터 LO 신호를 수신한다. 실시예에서, 호모다인 다운 변환 수신 경로(608, 610 및 612)는 핀 C1Q, C1I, C2Q, C2I, C3Q 및 C3I에 각각 결합될 수 있는 외부 캐패시터(도시되지 않음)와 결합하여 동작하는 실시예의 DC 차단 회로(620, 622, 624, 626, 628 및 630)를 포함한다. 이와 달리, 캐패시터는 외부 핀을 이용하지 않고 레이더 트랜시버 집적 회로(602) 자체에 직접 배치될 수 있다. DC 차단 회로(620, 622, 624, 626, 628 및 630)는 상기 기술된 바와 같은 몇몇 가변 이득 기능을 또한 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 레이더 트랜시버 집적 회로(602)는 SPI(serial peripheral interface) 또는 다른 인터페이스 타입을 이용하여 구현될 수 있는 분주기(frequency divider)(634) 및 디지털 인터페이스(632)와 같은 각종 지원 회로를 또한 포함한다.
도 7은 실시예의 방법(700)의 플로우차트이다. 단계(702)에서, 예를 들어, 안테나와 같은 무선 소스로부터 또는 유선 소스로부터 입력 신호가 수신된다. 입력 신호를 수신하는 것은 LNA와 같은 수신기 회로를 이용하여 더 용이하게 될 수 있다. 단계(704)에서, 입력 신호는 제 1 베이스밴드 신호를 형성하도록 LO 신호와 믹싱된다. 몇몇 실시예에서, 이 믹싱은 호모다인 또는 단일 변환 믹서를 이용하여 수행될 수 있다. 다음에, 단계(706)에서 제 1 베이스밴드 신호를 저역 통과 필터링하고 단계(708)에서 제 1 베이스밴드 신호로부터 필터링된 베이스밴드 신호를 감산함으로써 제 1 베이스밴드 신호의 DC 성분이 제거된다.
실시예에 따르면, 회로는 신호 입력 포트, 로컬 오실레이터 입력 포트 및 출력 포트를 갖는 믹서와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 입력과 션트 캐패시터에 접속되도록 구성된 단자를 갖는 저역 통과 필터 회로와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 제 1 입력과 상기 저역 통과 필터 회로의 출력에 결합된 제 2 입력을 갖는 차이 회로를 포함한다. 상기 차이 회로의 출력은 상기 믹서의 상기 출력 포트에서 DC 신호 성분을 실질적으로 제거한다. 몇몇 실시예에서, 회로는 상기 차이 회로의 출력이 상기 믹서의 출력 포트에서 DC 신호 성분을 실질적으로 제거하도록 상기 션트 캐패시터를 더 포함한다. 믹서는 호모다인 믹서 및/또는 직교 위상 믹서로서 구현될 수 있다.
실시예에서, 상기 저역 통과 필터 회로는 저항을 포함하고, 상기 차이 회로는 연산 증폭기를 포함한다. 예를 들어, 일례에서, 상기 단자가 상기 연산 증폭기의 제 2 입력에 결합되도록, 상기 저역 통과 필터는 상기 믹서의 상기 출력 포트와 상기 단자 사이에 결합된 제 1 저항을 포함한다. 상기 회로는, 상기 믹서의 상기 출력 포트와 상기 연산 증폭기의 제 1 입력 사이에 결합된 제 2 저항과, 상기 연산 증폭기의 출력과 상기 연산 증폭기의 상기 제 1 입력 사이에 결합된 제 3 저항과, 기준 노드와 상기 연산 증폭기의 상기 제 2 입력 사이에 결합된 제 4 저항을 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 저역 통과 필터 회로 및 상기 차이 회로는 집적 회로상에 배치되고, 상기 단자는 상기 집적 회로상에 배치된 본딩 패드(bonding pad)를 사용하여 구현된다. 몇몇 실시예에서, 회로는 집적 회로 외부에 있는 상기 션트 캐패시터를 더 포함한다. 회로는 상기 믹서의 입력에 결합된 출력을 갖는 저 잡음 증폭기를 또한 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 집적 회로는 믹서와, 상기 믹서의 출력에 결합된 DC 차단 회로를 포함한다. 상기 DC 차단 회로는, 오프칩 션트 캐패시터에 결합되도록 구성된 단자와, 상기 단자에 결합된 제 1 입력과 상기 믹서의 출력에 결합된 제 2 단자를 포함하는 차이 회로를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 차이 회로는 연산 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 집적 회로는 상기 믹서의 입력에 결합된 출력과 상기 집적 회로의 수신 단자에 결합된 입력을 갖는 저 잡음 증폭기를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 집적 회로는 상기 믹서의 로컬 오실레이터 포트에 결합된 출력을 갖는 주파수 생성기와, 상기 주파수 생성기에 결합된 입력과 상기 집적 회로의 송신 단자에 결합된 출력을 갖는 증폭기를 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예는 상기 집적 회로의 상기 송신 단자에 결합된 제 1 안테나와, 상기 집적 회로의 상기 수신 단자에 결합된 제 2 안테나를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 레이더 시스템은 저 잡음 증폭기와, 상기 저 잡음 증폭기의 출력에 결합된 호모다인 믹서와, 상기 호모다인 믹서의 출력에 결합된 DC 차단 회로를 포함한다. 상기 DC 차단 회로는 상기 호모다인 믹서의 출력 포트에 결합된 입력을 갖는 저역 통과 필터와, 상기 믹서의 상기 출력 포트에 결합된 제 1 입력과 상기 저역 통과 필터의 출력에 결합된 제 2 입력을 갖는 차이 회로를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 호모다인 믹서는 직교 위상 믹서를 이용하여 구현된다.
실시예에서, 상기 저 잡음 증폭기, 상기 호모다인 믹서 및 상기 차이 회로는 제 1 집적 회로상에 배치되고, 상기 저역 통과 필터는 상기 제 1 집적 회로 외부에 배치되는 션트 캐패시터를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 레이더 시스템은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 시스템을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 호모다인 무선 주파수(RF) 시스템을 동작시키는 방법으로서, 저 잡음 증폭기를 이용하여 입력 신호를 수신하는 단계와, 제 1 출력 신호를 형성하기 위해 믹서를 이용하여 로컬 오실레이터(LO)와 상기 입력 신호를 믹싱하는 단계와, 상기 제 1 출력 신호의 DC 성분을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 제거하는 단계는, 필터링된 출력 신호를 형성하기 위해 제 1 출력 신호를 저역 통과 필터링하는 단계와, 제 2 출력 신호를 형성하기 위해 상기 제 1 출력 신호로부터 상기 필터링된 출력 신호를 감산하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 상기 필터링된 출력 신호를 감산하는 단계는, 연산 증폭기를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 출력 신호를 저역 통과 필터링하는 단계는, 상기 연산 증폭기의 입력에 결합된 캐패시터를 이용하는 단계를 포함한다. 상기 입력 신호를 수신하는 단계는, 레이더 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 제 1 출력 신호는 제 1 베이스밴드 신호이고, 상기 필터링된 출력 신호는 필터링된 베이스밴드 신호이고, 상기 제 2 출력 신호는 제 2 베이스밴드 신호이다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 출력 신호는 제 1 저 IF 신호이고, 상기 필터링된 출력 신호는 필터링된 저 IF 신호이고, 상기 제 2 출력 신호는 제 2 저 IF 신호이다.
몇몇 실시예의 시스템의 장점은 큰 DC 차단 캐패시터에 대한 필요성 없이 동일한 칩상에서 RF 다운 변환기 및 베이스밴드 회로를 구획함으로써 높은 수준의 집적을 달성하는 능력을 포함한다. 또 다른 장점은 보다 많은 구성요소가 동일한 칩상에 포함될 수 있으므로 다수의 신호 경로의 전기적인 특성의 양호한 매칭을 포함한다. 실시예의 DC 차단 시스템 및 방법을 이용하는 몇몇 시스템의 다른 장점은 감소된 수의 인터페이스 핀, 높은 신뢰도의 전체 회로, 축소된 회로 기판 면적 및 증대된 비용 효과를 포함한다.
또 다른 장점은 낮은 컷오프 주파수로 고역 통과 필터를 실현하기 위해 최소량의 추가적인 패키지 핀으로 DC 차단 기능을 구현하는 능력을 포함한다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었으나, 본 개시 내용은 제한적인 의미로 해석되도록 의도되지 않는다. 본 발명의 예시적인 실시예의 각종 변형 및 조합 뿐만 아니라, 다른 실시예가 설명을 참조하여 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에서 개시된 특정의 실시예는 단지 DC 차단 기법을 이용하는 시스템 및 방법의 예라는 것을 이해해야 한다. 실시예의 시스템 및 방법은, 예를 들어, 레이더 시스템 이외의 다른 시스템 타입에 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예의 DC 차단 기법은 DC 차단을 이용하는 저 IF 수신기, 다른 고주파와 저주파의 회로 및 시스템에 대해 또한 적용될 수 있다. 그러나, 실시예의 DC 차단 기법은 헤테로다인 믹서 및 다른 타입의 RF 회로를 사용하는 시스템에 또한 적용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 신호 입력 포트, 로컬 오실레이터 입력 포트 및 출력 포트를 포함하는 믹서(a mixer) - 상기 믹서의 출력 포트는 전류 모드 출력을 포함함 - 와,
    제 1 전류 스티어링 회로 및 제 2 전류 스티어링 회로 - 상기 제 1 전류 스티어링 회로 및 상기 제 2 전류 스티어링 회로는 각각 제 1 양(positive)의 전류원, 제 1 음(negative)의 전류원, 및 출력을 포함함 - 와,
    상기 제 2 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 입력과 션트 캐패시터에 접속되도록 구성된 단자를 갖는 저역 통과 필터 회로와,
    상기 제 1 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 제 1 입력과 상기 저역 통과 필터 회로의 출력 및 상기 제 2 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 제 2 입력을 갖는 차이 회로(a difference circuit)를 포함하며,
    상기 차이 회로의 출력은 상기 믹서의 상기 출력 포트에서 DC 신호 성분을 실질적으로 제거하고,
    상기 제 1 전류 스티어링 회로 및 상기 제 2 전류 스티어링 회로 각각에 대하여,
    상기 제 1 양의 전류원은 상기 제 1 음의 전류원과 직렬로 결합되며,
    상기 제 1 양의 전류원은 상기 믹서의 양의 출력에 기초하여 양의 전류를 제공하도록 구성되고,
    상기 제 1 음의 전류원은 상기 믹서의 음의 출력에 기초하여 음의 전류를 제공하도록 구성되고,
    각각의 상기 전류 스티어링 회로의 출력에서의 출력 전류는 상기 제 1 양의 전류원과 상기 제 1 음의 전류원의 합인
    집적 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 션트 캐패시터를 더 포함하는
    집적 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저역 통과 필터 회로는 기준 노드와 상기 차이 회로의 제 2 입력 사이에 결합된 저항을 포함하고,
    상기 차이 회로는 연산 증폭기를 포함하는
    집적 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단자는 상기 연산 증폭기의 제 1 입력에 접속되고,
    상기 차이 회로는 상기 연산 증폭기의 출력 및 상기 연산 증폭기의 제 1 입력 사이에 결합된 제 1 저항을 포함하고,
    상기 저역 통과 필터 회로는 기준 노드 및 상기 연산 증폭기의 제 2 입력 사이에 결합된 제 2 저항을 포함하는
    집적 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서, 상기 제 1 전류 스티어링 회로, 상기 제 2 전류 스티어링 회로, 상기 저역 통과 필터 회로 및 상기 차이 회로는 집적 회로상에 배치되고,
    상기 단자는 상기 집적 회로상에 배치된 본딩 패드(bonding pad)를 포함하는
    집적 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 션트 캐패시터를 더 포함하며, 상기 션트 캐패시터는 집적 회로 외부에 있는
    집적 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서의 입력에 결합된 출력을 갖는 저 잡음 증폭기를 더 포함하는
    집적 회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서는 호모다인(homodyne) 믹서를 포함하는
    집적 회로.
  9. 레이더 시스템에서의 집적 회로에 있어서,
    믹서 - 상기 믹서의 출력 포트는 전류 모드 출력을 포함함 - 와,
    상기 믹서의 출력에 결합된 DC 차단 회로와,
    상기 믹서의 입력에 결합된 출력과 상기 집적 회로의 수신 단자에 결합된 입력을 갖는 저잡음 증폭기와,
    상기 믹서의 로컬 오실레이터 포트에 결합된 출력을 갖는 주파수 생성기와,
    상기 주파수 생성기에 결합된 입력 및 상기 집적 회로의 송신 단자에 결합된 출력을 갖는 전력 증폭기를 포함하며,
    상기 DC 차단 회로는,
    제 1 전류 스티어링 회로 및 제 2 전류 스티어링 회로 - 상기 제 1 전류 스티어링 회로 및 상기 제 2 전류 스티어링 회로는 각각 제 1 양(positive)의 전류원, 제 1 음(negative)의 전류원, 및 출력을 포함하고, 상기 제 1 양의 전류원과 상기 제 1 음의 전류원의 값은 상기 믹서의 출력의 함수임 - 와
    오프칩 션트 캐패시터(an off-chip shunt capacitor)에 결합되도록 구성된 단자와,
    상기 단자 및 상기 제 1 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 제 1 입력과 상기 제 1 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 제 2 단자를 포함하는 차이 회로를 포함하는
    집적 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 차이 회로는 연산 증폭기를 포함하는
    집적 회로.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    동위상 DC 차단 회로와 직교위상 DC 차단 회로를 더 포함하되,
    상기 동위상 DC 차단 회로의 입력은 상기 믹서의 동위상 출력에 결합되고 상기 직교위상 DC 차단 회로의 입력은 상기 믹서의 직교위상 출력에 결합되는
    집적 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 집적 회로의 상기 송신 단자에 결합된 제 1 안테나와, 상기 집적 회로의 상기 수신 단자에 결합된 제 2 안테나를 더 포함하는
    집적 회로.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 믹서는 직교 위상 믹서를 포함하는
    집적 회로.
  15. 저 잡음 증폭기와,
    상기 저 잡음 증폭기의 출력에 결합된 호모다인 믹서와,
    상기 호모다인 믹서의 출력에 결합된 DC 차단 회로를 포함하며,
    상기 DC 차단 회로는,
    제 2 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 입력을 갖는 저역 통과 필터 회로 - 상기 제 2 전류 스티어링 회로는 상기 호모다인 믹서의 출력에 기초하여 출력 전류를 생성하도록 구성됨 - 와,
    제 1 전류 스티어링 회로의 출력에 결합된 제 1 입력을 갖는 차이 회로 - 상기 제 1 전류 스티어링 회로는 상기 호모다인 믹서의 출력에 기초하여 출력 전류를 생성하도록 구성됨 - 를 포함하는
    레이더 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 호모다인 믹서는 직교 위상 믹서를 포함하는
    레이더 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 저 잡음 증폭기, 상기 호모다인 믹서 및 상기 차이 회로는 제 1 집적 회로상에 배치되고,
    상기 저역 통과 필터는 상기 제 1 집적 회로 외부에 배치되는 션트 캐패시터를 포함하는
    레이더 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이더 시스템은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 시스템을 포함하는
    레이더 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 집적 회로 상에 배치된 동위상 베이스밴드 신호 및 직교위상 베이스밴드 신호를 복구하도록 구성된 베이스밴드 회로를 더 포함하는
    집적 회로.
  24. 제 15 항에 있어서,
    RF 오실레이터의 출력에 결합된 입력 및 송신 단자에 결합된 출력을 갖는 송신 회로와,
    제 1, 제 2 및 제 3 호모다인 다운변환 수신 회로와,
    각각의 다운변환 호모다인 수신 회로의 입력에 오실레이터 출력을 제공하도록 구성된 로컬 오실레이터(LO) 분배 회로를 더 포함하되,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 호모다인 다운변환 수신 회로 각각은
    상기 저 잡음 증폭기,
    상기 호모다인 믹서, 및
    상기 DC 차단 회로를 포함하는
    레이더 시스템.
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