KR19990003755A - 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 및 그 설계 방법 - Google Patents

고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 및 그 설계 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19990003755A
KR19990003755A KR1019970027707A KR19970027707A KR19990003755A KR 19990003755 A KR19990003755 A KR 19990003755A KR 1019970027707 A KR1019970027707 A KR 1019970027707A KR 19970027707 A KR19970027707 A KR 19970027707A KR 19990003755 A KR19990003755 A KR 19990003755A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
output
input
fet
mixer
Prior art date
Application number
KR1019970027707A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100308835B1 (ko
Inventor
정명남
윤찬의
표현명
Original Assignee
이계철
한국전기통신공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이계철, 한국전기통신공사 filed Critical 이계철
Priority to KR1019970027707A priority Critical patent/KR100308835B1/ko
Publication of KR19990003755A publication Critical patent/KR19990003755A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100308835B1 publication Critical patent/KR100308835B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14—Balanced arrangements
    • H03D7/1425—Balanced arrangements with transistors
    • H03D7/1441—Balanced arrangements with transistors using field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/0066—Mixing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 및 그 설계 방법에 관한 것으로, 공통게이트/공통소스 구조를 사용하여 국부 발진기(LO)신호와, 고주파(RF) 신호를 격리하고, 캐스코드(Cascode) 정합 증폭회로를 이용하여 낮은 변환 손실을 얻으며, 가변이득 특성을 얻을 수 있는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 기술로써, 이는 기생주파수를 최적화 시키며, 인접 채널 신호의 대역폭을 보장할 수 있도록 캐스코드 정합회로를 적용하여, 선형성이 유지될 수 있도록 하는 잇점이 있다.

Description

고주파(RF) 송/수신부용 수파수 혼합기(Up Mixer) 및 그 설계 방법
본 발명은 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 및 그 설계 방법에 관한 것으로, 공통게이트/공통소스 구조를 사용하여 국부 발진기(LO)신호와, 고주파(RF) 신호를 격리하고, 캐스코드(Cascode) 정합 증폭회로를 이용하여 낮은 변환 손실을 얻으며, 가변이득 특성을 얻을 수 있는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수혼합기(Up Mixer) 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
제 3세대 이동통신시스템이라고 하는 미래 공중용 육상이동통신 시스템(Future Public Land Mobile Tele-communication:FPLMTS)용 단말기 송신부의 주파수 혼합기는 입력된 중간주파(IF)신호의 주파수를 더 높은 주파수(RF) 신호로 변환시켜주는 기능을 한다.
아울러 무선통신시스템에서 주파수의 변환은 필수적이므로 주파수 혼합기는 무선통신을 위한 핵심부품이라 할 수 있다.
이러한 주파수 혼합기에 요구되는 사양으로는 변환손실(Conversion Loss)을 작게 또는 반대로 이득을 얻도록 설계하여야 한다는 것과, 또한 추가되는 잡음의 크기를 최소화 하면서 발생하는 고조파 성분(Harmonics(주파수 혼합기의 Lineahty에 따라 결정됨))과, 상호변조(intennodulation) 주파수 성분들의 크기를 최소화 시켜야 한다는 것이다.
아울러 불필요한 기생주파수(Spurious)신호들을 최소화 할 수 있어야 한다.
본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 종래 요구사항을 감안하여, 공통게이트/공통소스(Common Gate Commom Source: CGCS) 구조를 사용하여 국부 발진기신호(LO)와, 고주파(RF) 신호를 격리하고, 캐스코드 정합 증폭회로를 이용하여 낮은 변환손실을 얻으며, 가변이득특성을 얻을 수 있는 주파수 혼합기를 구현하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 의해 설계된 주파수 혼합기의 레이-아웃을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 입력단 정합부 11 : RF 입력 패드
12,22,32 : 그라운딩용 패드 21 : 중간 주파수 입력 포트
31 : RF 출력 패드 33 : DC 제어신호 입력패드
34 : 공진기 입력 패드
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 주파수 변환기의 입력단에 구현된 RF입력 포트와, 상기 RF 입력 포트의 양측에 구현된 그라운딩용 패드와, 상기 RF입력 포트의 일측에 연결된 제 1 전계효과 트랜지스터와, 상기 제 1 FET와 RF입력 포트 사이에 연결되며, 입력단을 구성하는 소자로, 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능을 하면서 제 1 전계효과 트랜지스터의 소스와 더불어 입력단의 정합을 이루고, LO신호와 IF신호를 격리시키는 입력단 정합부와, 중간단은 변환손실을 작게하고, 출력전력에서 최대이득을 얻을 수 있도록 정합시키며, 또한 혼합된 주파수에 대하여 왜곡이 발생되지 않도록 선형적으로 증폭시킬 수 있는 캐스코드형으로 구성한 캐스코드 정합 증폭부 및 상기 혼합된 주파수의 최종 출력시 상기 캐스코드 정합 증폭부와 출력 임피던스를 정합시켜 출력하는 출력단 정합부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 구현한 설계 방법은, 주파수 혼합기(Up Mixer)에서 공통게이트/공통소스 구조를 사용하여 LO와 RF 신호를 격리하고, 캐스코드 정합 증폭회로를 이용하여 낮은 변환손실과 고 이득을 얻으며, 가변이득특성을 얻는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적 및 특징들, 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히설명하면 다음과 같다.
주파수 변환기의 입력단에 구현된 RF 입력 포트(11)와, 상기 RF 입력 포트(11)의 양측에 구현된 그라운딩용 패드(12)와, 상기 RF입력 포트(11)의 일측에 연결된 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)와, 상기 RF입력 포트(11)와 제 1 FET(FET1) 사이에 연결되며, 입력단을 구성하는 소자로, 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능을 하면서 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)의 소스와 더불어 입력단의 정합회로를 형성하는 제 1 캐패시터(C1) 및 제 1 인덕터(L1)로 이루어진 입력단 정합부(10)와, 중간단은 변환손실을 작게하고, 출력전력에서 최대이득을 얻을 수 있도록 정합시키며, 또한 혼합된 주파수에 대하여 왜곡이 발생되지 않도록 선형적으로 증폭시킬 수 있는 캐스코드형으로 구성한 캐스코드 정합 증폭부(20) 및 상기 혼합된 주파수의 최종 출력시 상기 캐스코드 정합 증폭부(20)와 출력임피던스를 정합시켜 출력하는 출력단 정합부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 캐스코드 정합 증폭부(20)는 상기 제 1 FET(FET1)와 캐스코드형으로 접속된 제 2 FET(FET2)와, 상기 제 1 FET(FET1)의 출력단과 제 2 FET(FET2)의 입력단에 연결되어, 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능울 하면서, 상기 각 FET(FET1, FET2) 간 정합을 이루고, LO신호와 IF신호를 격리시키는 제 2 캐패시터(C2) 및 제 2 인덕터(L2)와, 중간 주파수용 전압조정발진기(VCO)(도면에는 도시하지 않음)에서 출력되는 중간 주파수를 입력받아 상기 제 2 캐패시터(C2)의 일측으로 출력하는 중간 주파수 입력 포트(21)와, 상기 중간 주파수 입력 포트(21)의 양측에 구현된 그라운딩용 패드(22)와, 상기 제 2 FET(FET2)의 드레인측 정합을 위한 제 3 캐패시터(C3) 및 제 1 저항(R1)과, 상기 제 3 캐패시터(C3) 및 제 1 저항(R1)과 병렬 접속되어, 상기 제 2 FET(FET2)의 소스를 바이어스 시키는 제 3 인덕터(L3)로 이루어진다.
상기 출력단 차합부(30)는 주파수 변환기의 출력단에 구현된 RF 출력 포트(31)와, 상기 RF 출력 포트(31)의 양측에 구현된 그라운딩용 패드(32)와, 상기 제 1 FET(FET1)의 출력단 및 제 1 FET(FET1)와 상기 RF 출력 포트(31) 사이에 연결되어 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능을 하면서, RF출력단과 국부 발진기 출력단을 정합시키는 제 4 인덕터(L4), 제 4 캐패시터(C4) 및 제 5 캐패시터(C5)와, 단말기(도면에는 도시하지 않음) 내의 제어부(도면에는 도시하지 않음)에서 출력되는 DC 제어신호를 입력받아, 상기 제 4 캐패시터(C4)의 일측으로 입력하는 DC 제어신호 입력패드(33)와, 공진기(도면에는 도시하지 않음)로 부터 출력되는 주파수를 입력받아 상기 제 5 캐패시터(C5)의 일측으로 입력하는 공진기 입력패드(34)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 주파수 혼합기의 설계 방법을 설명하면, 입력단 정합부(10)는 제 1 FET(FET1)의 입력으로 기지국 신호처리부(도면에는 도시하지 않음)의 변조부를 통해서 전송된 신호가 입력되면, 이 신호는 상기 제 1 FET(FET1)에 연결된 제 1 캐패시터(C1)와, 제 1 인덕터(L1)를 거쳐 제 1 FET(FET1)의 소스를 통해 캐스코드 방식으로 접속된 제 2 FET(FET2)로 전달되어 입력신호의 레벨을 일정하게 증폭한다.
이와 같은 기능을 위해 드레인과 게이트에 바이어스용 인덕터를 선택할때 입/출력 정합도 동시에 고려하여 인덕턴스 값을 결정한다.
동작 주파수에서 주어진 FET의 안정도 특성은 매우 불안정하다.
따라서 소스에 인덕터를 달아 안정도 특성을 향상 시켰으며, 입/출력 정합용으로 쓰인 인덕터의 기생 저항도 안정도를 좋게 한다.
그리고 입력단의 복소공액 정합점과 잡음을 최소화 시키는 정합점이 일치하지 않으므로 S11-10dB인 범위에서 가능한 저잡음에 정합되도록 설계 한다.
중간단인 캐스코드 정합 증폭부는 변환손실을 작게하고, 출력전력에서 최대 이득을 얻을 수 있도록 정합시킨다.
또한 혼합된 주파수에 대하여 왜곡이 발생되지 않도록 선형적으로 증폭시킬 수 있는 캐스코드형으로 구성하여 가변이득특성을 얻도록 설계한다.
이러한 회로를 동작주파수에서 최대 이득을 얻도록 설계하면 전체의 이득 특성은 매우 협대역이 되므로 중앙 주파수에서 약간씩 벗어난 주파수에서 정합을 하여 평탄한 이득 특성을 얻을 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 주파수 변환기(Up Mixer)에 있어서 낮은 변환 손실과 고이득을 출력할 수 있도록 하고, 기생주파수를 최적화 시키며, 인접 채널 신호의 대역폭을 보장할 수 있도록 캐스코드 정합회로를 적용하여, 선형성이 유지될 수 있도록 하는 잇점이 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며,이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 주파수 변환기의 입력단에 구현된 RF 입력 포트와, 상기 RF 입력 포트의 양측에 구현된 그라운딩용 패드와, 상기 RF입력 포트의 일측에 연결된 제 1 전계효과 트랜지스터와, 상기 제 1 FET와 RF입력 포트 사이에 연결되며, 입력단을 구성하는 소자로, 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능을 하면서 제 1 전계효과 트랜지스터의 소스와 더불어 입력단의 정합을 이루고, LO신호와 IF신호를 격리시키는 입력단 정합부와, 중간단은 변환손실을 작게하고, 출력전력에서 최대이득을 얻을 수 있도록 정합시키며, 또한 혼합된 주파수에 대하여 왜곡이 발생되지 않도록 선형적으로 증폭시킬 수 있는 캐스코드항으로 구성한 개스코드 정합 증폭부 및 상기 혼합된 주파수의 최종 출력시 상기 캐스코드 정합 증폭부와 출력 임피던스를 정합시켜 출력하는 출력단 정합부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 입력단 정합부 내의 제 1 FET는 공통게이트/공통소스 구조인 것을 특징으로 하는 고주파(RF) 숑/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer).
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 캐스코드 정합 증폭부는, 상기 제 1 FET와 캐스코드형으로 접속된 제 2 FET와, 상기 제 1 FET의 출력단과 제 2 FET의 입력단에 연결되어, 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능을 하면서, 상기 각 FET 간 정합을 이루는 제 2 캐패시터 및 제 2 인덕터와, 중간 주파수용 전압조정발진기에서 출력되는 중간 주파수를 입력받아 상기 제 2 캐패시터의 일측으로 출력하는 중간 주파수 입력 포트와, 상기 중간 주파수 입력 포트의 양측에 구현된 그라운딩용 패드와, 상기 제 2 FET의 드레인측 정합을 위한 제 3 캐패시터 및 제 1 저항과, 상기 제 3 캐패시터 및 제 1 저항과 병렬 접속되어, 상기 제 2 FET의 소스를 바이어스 시키는 제 3 인덕터를 포함하여 구성하는 특징으로 하는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer).
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 출력단 정합부는 주파수 변환기의 출력단에 구현된 RF 출력 포트와, 상기 RF 출력 포트의 양측에 구현된 그라운딩용 패드와, 상기 제 1 FET의 출력단 및 제 1 FET 와 상기 RF 출력 포트 사이에 연결되어 각각 직류 차단 및 직류 피더 기능을 하면서, RF출력단과 국부 발진기 출력단을 정합시키는 제 4 인덕터, 제 4 캐패시터 및 제 5 캐패시터와, 단말기 내의 제어부에서 출력되는 DC 제어신호를 입력받아, 상기 제 4 캐패시터의 일측으로 입력하는 DC 제어신호 입력패드와, 공진기로 부터 출력되는 주파수를 입력받아 상기 제 5 캐패시터의 일측으로 입력하는 공진기 입력패드를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer).
  5. 주파수 혼합기(Up Mixer)에서 공통게이트/공통소스 구조를 사용하여 LO와 RF 신호를 격리하고, 캐스코드 정합 증폭회로를 이용하여 낮은 변환손실과 고 이득을 얻으며, 가변이득특성을 얻는 것을 특징으로 하는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 설계 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 낮은 변환손실과 고 이득을 얻으며, 가변이득특성을 얻기 위해, 주파수 혼합기(Up Mixer)의 입력단 정합을 위해 전계효과 트랜지스터의 드레인과 게이트에 바이어스용 인덕터를 선택할때 입/출력 정합을 동시에 고려하여 인덕턴스 값을 결정하며, 소스 부분 역시 인덕터를 연결하여 안정도 특성을 향상시키고, 중간 증폭부는 혼합된 주파수에 대하여 왜곡이 발생되지 않도록 선형적으로 증폭시킬 수 있는 캐스코드형으로 설계하는 것을 특징으로 하는 고주파(RF) 송/수신부용 주파수 혼합기(Up Mixer) 설계 방법.
KR1019970027707A 1997-06-26 1997-06-26 고주파(RF)송/수신부용주파수혼합기(UpMixer)및그설계방법 KR100308835B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970027707A KR100308835B1 (ko) 1997-06-26 1997-06-26 고주파(RF)송/수신부용주파수혼합기(UpMixer)및그설계방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970027707A KR100308835B1 (ko) 1997-06-26 1997-06-26 고주파(RF)송/수신부용주파수혼합기(UpMixer)및그설계방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990003755A true KR19990003755A (ko) 1999-01-15
KR100308835B1 KR100308835B1 (ko) 2001-12-15

Family

ID=37530666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970027707A KR100308835B1 (ko) 1997-06-26 1997-06-26 고주파(RF)송/수신부용주파수혼합기(UpMixer)및그설계방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100308835B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR100308835B1 (ko) 2001-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7061314B2 (en) High linearity doherty communication amplifier with phase control
US6888411B2 (en) Radio frequency variable gain amplifier with linearity insensitive to gain
US6085074A (en) Apparatus and method for amplifying an amplitude-varying signal
US6057714A (en) Double balance differential active ring mixer with current shared active input balun
US6850753B2 (en) Tunable low noise amplifier and current-reused mixer for a low power RF application
KR100322989B1 (ko) 고주파증폭기
GB2322493A (en) Impedance matching for a dual band power amplifier
KR20010053413A (ko) 이동체 전화 장치
KR100340046B1 (ko) 다중 대역 및 다중 모드용 주파수 변환 수신기
US6630861B2 (en) Variable gain amplifier
US5748042A (en) Method for altering a difference frequency signal and amplifier circuit thereof
US5789963A (en) Low power consumption mixer and frequency conversion with inter-terminal isolation for stable mixing
US6411801B1 (en) Double balanced active mixer
US5606738A (en) Frequency conversion circuit with linear feedback
KR20060044314A (ko) 주파수 혼합 장치
KR20040052379A (ko) 증폭기능을 구비한 안테나 스위칭 모듈
US20070018727A1 (en) Variable gain amplifier and wireless communication apparatus including the same
KR100260622B1 (ko) 무선통신시스템의 전력증폭기
KR100308835B1 (ko) 고주파(RF)송/수신부용주파수혼합기(UpMixer)및그설계방법
US5039959A (en) Phase switching circuit
US20070139110A1 (en) Transconductance circuit
JP2894893B2 (ja) ミキサ回路
KR100345456B1 (ko) 마이크로웨이브모노리식집적회로용주파수혼합기
JPH05167352A (ja) 周波数変換装置
JPH08148953A (ja) 増幅器及び通信装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100901

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee