KR19990014666A - Ｒｆ 송신기 집적 회로에서의 스퓨리어스 신호 저감 - Google Patents

Abstract

송신기에서 스퓨리어스 신호 성분을 저감시키기 위한 방법 및 시스템에 대해 기술되어 있다. 예를 들면 송신기의 또다른 입력 신호 노드로부터 발생된 간섭 신호를 제거하기 위해 저역 통과 또는 대역 통과 필터가 송신기의 입력 신호 노드 이후에 삽입될 수 있다. 이와 같이 송신기 회로의 집적도가 향상된다.

대표도

도 2

Description

ＲＦ 송신기 집적 회로에서의 스퓨리어스 신호 저감

최근의 전자 장비들은 타이밍 신호를 위해 클럭 및 발진기의 사용에 크게 의존하고 있다. 이러한 장비들의 일례로는 몇가지만을 열거한다면 퍼스널 컴퓨터, 가정용 전자 기기(일반적으로 마이크로프로세서 및 디지털 회로를 포함하고 있음), 전화 교환기, 무선 장비(셀룰러 전화 포함) 및 스위칭을 이용하는 전원 장치를 포함한 모든 장치들이 포함된다.

발진기 및 클럭의 한 특징은 근처의 다른 장비 뿐만 아니라 발진기 및 클럭과 동일 부품내의 주변 회로에 문제를 일으킬 수 있는 전자기 에너지의 불필요한 방사를 일으킨다는 것이다. 예를 들면, 무선 수신기내에서, 주변 회로내의 발진기는 수신하려는 채널 등 수신기가 간섭에 민감한 주파수 또는 슈퍼헤테로다인 수신기에서의 중간 주파수의 불필요한 신호를 방사함으로써 무선 수신기내에서 간섭을 일으킬 수 있다. (본 명세서에서 용어 간섭은 방사 또는 전도 간섭 중 어느 하나를 말할 수도 있다.) 많은 무선 설계에서, 내부적으로 사용되는 발진기 주파수 모두는 단일의 고정확도 기준 발진기로부터 도출되며, 이는 발진기의 기본, 고조파 및 서브고조파 주파수에서 간섭을 일으킬 수 있다. 이들 간섭 주파수가 소망의 주파수와 혼합하는 것을 여기서는 스퓨리어스 신호라고 한다. 스퓨리어스 신호가 덜 중요한 주파수 대역에서 발생하도록 하기 위해 이조(detuning)를 행할 수는 있지만, 이론적으로는 이 간섭을 없애기 위해 발진기를 이조(detune)하는 것을 불가능하다. 이와 같이, 스퓨리어스 신호가 많은 다른 무선 설계에서 뿐만 아니라 셀룰러 무선기 및 관련 기지국에 있는 수신기에서 계속 발생된다.

무선 송신기도 똑같은 문제점을 겪게 된다. 예를 들면, 많은 무선 송신기는 여러 가지 주파수, 예를 들면 중간 주파수와 반송파 주파수의 신호를 발생한다. 이들 기준 주파수 신호들이 예를 들어 단측대파 전송을 위해 진폭 제한되는 경우, 간섭 신호와 소망의 신호의 상호 변조 곱(intermodulation product)이 일어나 그로부터 스퓨리어스 신호가 생기게 된다.

전자 회로에서, 불필요한 스퓨리어스 신호는 전통적으로 회로 기판의 세심한 설계, 디커플링(decoupling) 및 차폐(screening), 평형 선로(balanced line)의 사용, 저전력 레벨, 및 기타 공지된 설계 원칙들에 의해 최소화된다. 그러나, 이들 기술들은 종종 불필요한 스퓨리어스 신호를 적정 레벨로 저감시키는 경우엔 부적합하다. 게다가, 구성 부품의 집적도를 더 높여야 하고 전체 시스템 사이즈 및 전력 소모를 최소화해야만 하는 하기 때문에, 이들 전통적인 수단들은 스퓨리어스 신호 발생을 통제하는데 효과적이지 못하다.

다른 해결책으로는 상호 작용하여 스퓨리어스 신호를 발생시키는 회로, 즉 송신기내의 중간 주파수 및 반송파 주파수 회로를 분리시키는 것이다. 그러나, 상기한 바와 같이 전체 전력 소모를 줄이면서 오프-칩 인터페이스를 감소시키고 보다 양호한 노이즈 레벨을 제공하기 위해서는 집적시키는 것이 바람직하다.

따라서, 스퓨리어스 신호 발생을 적정 레벨까지 감소시키고 이러한 스퓨리어스 신호를 발생시키지 않도록 회로의 집적도를 향상시킬 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 송신기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스퓨리어스 신호의 전송을 저감시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래의 송신기의 블록선도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신기의 블록선도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신기의 블록선도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송신기의 블록선도.

본 발명의 한 특징은 중간 주파수 신호 노드와 반송파 주파수 신호 노드를 갖는 송신기와 관련이 있다. 이들 노드에 나타난 신호들은 단측파대 전송을 위해 진폭 제한된다. 중간 주파수 노드에 대해 반송파 주파수 노드에 의해 생긴 간섭을 감소시키기 위해, 대역 통과 또는 저역 통과 필터가 진폭 제한단(amplitude limiting stage) 이전에 삽입된다. 이와 같이, 반송파 주파수 신호 노드에 의해 중간 주파수 신호 노드에 생긴 간섭 신호들이 저감된다.

본 발명의 목적 및 잇점들은 도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 읽어 보면 잘 이해될 것이다.

도 1은 종래의 송신기 회로를 나타낸 것이다. 여기에서, 중간 주파수 신호 노드는 제1 분기를 따라 직교 변조기(30)에 입력되기 이전에 위상 천이(블록 10)되고 진폭 제한(블록 20)된 중간 주파수 신호를 제공한다. 제2 분기는 중간 주파수 신호의 위상 천이되지 않은 진폭 제한(블록 25)된 것을 제공한다. 직교 변조기(30)은 또한 Q 및 I 정보를 가진 성분들을 수신하여 이 성분들을 제1 및 제2 분기에 의해 제공된 신호들상으로 변조한다. 그 결과 생성된 신호는 저역 통과 필터(40)으로 보내져 가변 증폭기(variable amplifier)(50)에 의해 증폭된다.

변조된 신호는 그 다음에 반송파 주파수 신호 노드(RFLO)에서 공급되고 증폭기(70)에 의해 진폭 제한된 반송파 주파수를 사용하여 믹서(60)에서 업컨버트(upconvert)된다. 업컨버트된 신호는 그 다음에 전력 증폭기(80)에 의해 증폭된 후에 전송을 위해 안테나(도시안됨)에 접속될 수 있다. 예를 들어 시스템 전반에 걸친 간섭을 최적화하기 위해 또는 기술 분야에 공지된 다른 이유들로 인해 전력 피드백 루프(90)을 거쳐 출력 전력 제어를 할 수 있다.

도 1에 도시된 송신기 입력들은 예를 들면 회로와 관련된 다른 입력 및 출력들에 의해 발생할 수 있는 간섭 신호들에 민감하다. 예를 들어, 중간 주파수 신호 노드(IFLO)는 반송파 주파수의 고조파를 포함한 반송파 주파수 신호 노드(RFLO)로부터의 간섭 신호들에 민감하다, 즉 이들을 전파시킨다. 이러한 간섭 신호들에 대한 IFLO 노드의 민감도는 IFLO 노드와 방사 노드, 예를 들면 RFLO, PA 등간의 거리가 감소하게 됨에 따라 증가하게 된다. 이와 같이, 도 1에 도시된 회로가 단일 칩으로 집적되어 소형화 정도가 증가하게 되면, 이러한 간섭 신호들에 의해 야기된 문제점들은 더욱 중대하게 된다.

특히, 비선형 진폭 제한단(20)에서 중간 주파수 신호와 간섭 신호간에 상호 변조가 일어난다. 저역 통과 필터(40)에 의한 제거를 피하게 위해 주파수가 중간 주파수에 충분히 가까운 상호 변조 곱은 진폭 제한된 반송파 주파수와 블록(60)에서 믹싱된다. 이렇게 하게 되면 대역내 스퓨리어스 신호(in-band spurious signal)가 발생되어 블록(80)에서 증폭되어 전송된다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 이들 스퓨리어스 신호는 이 신호가 제한단(20)에서 상호 변조 곱을 생성하기 이전에 중간 주파수 신호 노드에 제공된 입력을 필터링하여 간섭 신호를 제거함으로써 회피될 수 있다. 도 2에는 제1 실시예가 도시되어 있다. 여기에서는 동일 참조 번호를 사용하여 송신기 회로의 동일 구성 요소를 나타내었고, 이들 구성 요소에 대한 상기의 설명은 참조로 여기에 포함하였다.

도 2에 도시된 송신기 회로가 저역 통과 필터(100) 블록을 포함하고 있음에 주의한다. 저역 통과 필터(100)이 위상 천이기(phase shifter)(10) 전단에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 당업자라면 필터(100)(또는 도 3의 대역 통과 필터(110))이 위상 천이기(10)과 제한단(20) 사이에 배치되고 또하나의 필터가 제한단(25) 전단에 배치될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이 저역 통과 필터를 중간 주파수에 동조시켜 노드 IFLO에서 수신된 간섭 신호가 송신기 회로를 통해 전파되기 이전에 제거할 수 있다. 이와 같이, 제한단(20, 25)는 간섭 성분에 저감된 신호를 수신하게 되고 이에 따라 상호 변조 곱의 크기를 저감시키게 된다. 이와 같이, 전력 증폭기(80)으로부터 출력된 스퓨리어스 신호도 저감된다. 저역 통과 필터는 예를 들면 중간 주파수의 30% 상부에 설정된 차단 주파수를 갖는다. 당업자라면 어떤 적당한 차단 주파수도 사용할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

저역 통과 필터(100)은 (더 높은) 반송파 주파수 노드(RFLO)에 의해 발생된 예를 들면 고조파 및 기본파를 없애기 위하여 예를 들어 중간 주파수보다 높은 어떤 주파수 범위에 있는 간섭 신호를 제거한다. 그러나, 도 3에 도시한 본 발명의 또하나의 예시적인 실시예에 따르면, 대역 통과 필터(110)을 저역 통과 픽터(100) 대신으로 사용하여 중간 주파수 상하에서의 간섭을 제거할 수 있다. 예를 들면, 데이터 클럭은 대역 통과 필터를 사용하여 제거할 수 있는 잠재적 간섭원이다. 필터(110)은 중간 주파수에 그 중심을 두고 있는 예를 들면 중간 주파수의 ±30%의 대역 통과 범위를 가질 수 있다. 당업자라면 어떤 적당한 대역 통과 필터도 사용할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

송신기 회로의 신호 경로에서 제한단 이전에 필터를 제공함으로써, 스퓨리어스 신호 성분을 저감시킬 수 있다. 이와 같이, 송신기 성능을 떨어뜨리지 않고서도 이러한 회로의 집적도를 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 송신기가 회로 기판 또는 반도체 칩 상의 회로의 레이아웃에 덜 민감하기 때문에, 이러한 송신기의 설계 사이클을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 대해서 특정 실시예를 참조하여 기술해왔다. 그러나, 당업자라면 상기한 양호한 실시예와 다른 특정 형태로 본 발명을 구현할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 이러한 일이 행해질 수 있다. 양호한 실시예는 단지 설명을 위한 것일 뿐이며 한정하는 것으로 해석해서는 절대 안된다. 예를 들면, 예시적인 실시예가 중간 주파수 신호 노드(IFLO)를 통해 전파된 간섭 신호로부터 생기게 되는 스퓨리어스 신호를 저감시키기 위해 필터를 제공하는 것으로 기술하고 있지만, 당업자라면 다른 노드, 예를 들면 반송파 주파수 노드(RFLO)를 통해 전파된 스퓨리어스 신호를 저감시키기 위해 본 발명을 적용할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이러한 실시예는 반송파 주파수에 동조되어 있는 제2의 저역 통과 필터(120)가 제한단(70) 이전에 삽입되어 있는 도 4에 도시되어 있다. 이전의 실시예들에서와 같이, 필터(120)도 대역 통과 필터로서 구현될 수 있다. 게다가, 도 4의 예시적인 실시예는 또한 중간 주파수 분기상의 간섭이 중요하지 않은 경우에는 필터(100)를 생략함으로써 변경될 수도 있다. 본 발명의 범위는 이전의 상세한 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구항들에 의해 주어지며, 청구항들의 범위내에 드는 모든 변형예 및 등가물들도 그에 포함됨을 알아야 한다.

Claims (15)

1. 송신기에 있어서,

   반송파 주파수 신호를 제공하는 반송파 주파수 노드와,

   중간 주파수 신호를 제공하는 중간 주파수 노드와,

   상기 중간 주파수 신호상으로 데이터를 변조하는 변조기와,

   상기 반송파 주파수 신호를 사용하여 상기 변조된 중간 주파수 신호를 업컨버트(upconvert)하는 믹서와,

   상기 반송파 주파수 노드와 상기 믹서 사이에 삽입되어 있는 제1의 진폭 제한단(amplitude limiting stage)과,

   상기 중간 주파수 노드와 상기 변조기 사이에 삽입되어 있는 제2의 진폭 제한단과,

   상기 중간 주파수 노드와 상기 제2의 진폭 제한단 사이에 삽입되어 있는 필터－상기 필터는 상기 송신기에 의해 전송된 스퓨리어스 신호를 저감시키기 위하여 상기 중간 주파수에 동조되어 있음－

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 필터는 대역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 송신기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 대역 통과 필터는 상기 중간 주파수에 중심을 두고 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 필터는 저역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 송신기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 저역 통과 필터의 차단 주파수는 상기 중간 주파수의 약 30% 상부에 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 반송파 주파수 노드, 상기 중간 주파수 노드, 상기 변조기, 상기 믹서, 상기 제1 및 제2의 진폭 제한단, 및 상기 필터는 단일의 집적 회로 칩상에 집적되어 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
7. 무선 주파수 입력과 중간 주파수 입력을 갖는 집적 회로 칩과,

   상기 무선 주파수 입력과 상기 중간 주파수 입력 중 적어도 하나의 후단(downstream)에 배치되어 있는 진폭 제한단과,

   상기 집적 회로 칩상에 제조되어 상기 진폭 제한단의 전단(upstream)에 있는 상기 무선 주파수 입력과 상기 중간 주파수 입력 중 하나를 필터링하는 필터

   를 구비하는 송신기 회로.
8. 제7항에 있어서,

   상기 필터는 대역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 송신기 회로.
9. 제8항에 있어서,

   상기 대역 통과 필터는 상기 무선 주파수와 상기 중간 주파수 중 하나에 중심을 두고 있는 것을 특징으로 하는 송신기 회로.
10. 제7항에 있어서,

    상기 필터는 저역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 송신기 회로.
11. 제10항에 있어서,

    상기 저역 통과 필터의 차단 주파수는 상기 무선 주파수와 상기 중간 주파수 중 하나의 약 30% 상부에 있는 것을 특징으로 하는 송신기 회로.
12. 제1의 입력 기준 신호를 제공하는 단계와,

    상기 제1의 입력 기준 신호를 진폭 제한하는 단계와,

    제2의 입력 기준 신호를 제공하는 단계와,

    상기 제1의 입력 기준 신호에 의해 생성된 상호 변조 곱(intermodulation product)을 없애기 위하여 상기 제2의 입력 기준 신호를 필터링하는 단계와,

    상기 진폭 제한된 제1의 입력 기준 신호와 상기 필터링된 제2의 입력 기준 신호를 사용하여 전송을 위한 신호를 발생하는 단계

    를 포함하는 송신기로부터의 스퓨리어스 신호 전송(spurious signal transmission)을 저감시키는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 필터링하는 단계는,

    상기 제2의 입력 기준 주파수보다 높은 차단 주파수를 갖도록 동조된 저역 통과 필터를 사용하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기로부터의 스퓨리어스 신호 전송을 저감시키는 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 차단 주파수는 상기 제2의 입력 기준 주파수의 약 30% 상부에 있는 것을 특징으로 하는 송신기로부터의 스퓨리어스 신호 전송을 저감시키는 방법.
15. 제12항에 있어서,

    상기 필터링하는 단계는,

    상기 제2의 입력 기준 주파수에 동조된 대역 통과 필터를 사용하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기로부터의 스퓨리어스 신호 전송을 저감시키는 방법.