KR20010023486A

KR20010023486A - 주파수 오프셋 이미지 리젝션

Info

Publication number: KR20010023486A
Application number: KR1020007002131A
Authority: KR
Inventors: 모힌드라리쉬
Original assignee: 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스; 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2001-03-26
Also published as: US6314279B1; TW439353B; CN1273708A; WO2000001062A2; JP2002519919A; WO2000001062A3; EP1040566A2

Abstract

신호의 다운 컨버젼 동안에 이미지 리젝션을 제공하기 위한 접근방법은 다운 컨버젼된 중심 주파수 이외의 한 주파수에서 직교 신호를 위상 천이시키는 것을 포함한다. 가산기/감산기에 결합된 하나 이상의 이상기(phase shifter)가 2 개의 직교 입력 신호들에 대하여 45도와 135도 위상 천이를 제공한다. 하나 이상의 이상기는 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수 이외의 주파수에서 직교 입력 신호의 위상 천이를 수행한다.

Description

주파수 오프셋 이미지 리젝션{FREQUENCY OFFSET IMAGE REJECTION}

통신 시스템 수신기는 종종 수신된 신호로부터 원하지 않는 정보를 제거하기 위한 영상 리젝션을 채택한다. 이 "이미지 리젝션"이라는 용어는 특정한 주파수 대역과 같은 어떤 원하지 않는 정보를 제거하는 것을 가리키는 것으로 당해 기술분야에서 주지되어 있다. 무선 전화와 관련되어서는, 이러한 원하지 않는 정보의 한 예로 다른 채널로 반송되는 통화가 있다.

수신기에서의 이미지 리젝션은 전통적으로는 수동적 필터(passive filter)에 의해 제공되어져 왔다. 좀 더 최근에는 수신기에서의 이미지 리젝션은 이전의 수동적 필터의 리젝션 요구조건을 완화하기 위하여 다운 컨버터로 구현되고 있다. 당해분야에서 주지된 바와 같이, 수신기 다운 컨버터는 수신 신호를 처리하여 더 낮은 주파수를 가진 다운 컨버터된 신호를 발생한다. 통상적인 수신기 다운 컨버터가 도 1, 2a, 2b를 참조하여 기술된다.

도 1은 통상적인 이미지 리젝트 다운 컨버터 구성(100)을 도시하는 블록 다이어그램이다. 수신된 신호 s(t0)₁은 신호 s(t)₁으로부터 원하지 않는 정보를 제거하고 필터링된 신호 s(t)₁'를 제공하는 수동적 필터(102)에 의해 처리된다. 전형적으로 수동적 필터(102)로 사용되는 수동적 필터의 한 예로 탄성 표면파(surface acoustic wave, SAW) 필터가 있다. 필터링된 신호(s(t)₁')는 자동 이득 제어기(AGC)(106)로 공급되어 신호 s(t)'의 이득을 조정하여 출력 신호 s(t)₁"를 공급한다. AGC(106)에 의해 제공되는 신호 s(t)₁"의 이득은 아래에서 좀 더 자세히 설명될 밴드패스(BP)필터(122)와 호환되도록, 즉 포화시키지 않도록 선택된다.

신호 s(t)₁"는 이미지 리젝트 믹서(107)로 공급된다. 이미지 리젝터 믹서(107) 내부에서 신호 s(t)₁"는 국부 발진기(110)에 의해 발생되며 주파수가 f_LO인 신호 s_LO와 함께 믹서(108)로 공급된다. 믹서(108)는 신호 V_I'를 발생시킨다. 신호 s_LO는 또한 신호 s_LO에 대해 90도 위상차가 나는 위상 천이된 신호 s_LO'를 발생하는 이상기(phase shifter)로 공급된다. 때때로 신호 s_LO와 s_LO' 간의 전체 위상 차가 90도인 한도 안에서 다중 이상기(multiple phase shifter)를 채용하여 신호 s_LO와 s_LO'를 공급하는 경우도 있다. 예를 들어 양인 45도 (+45)와 음인 45도(-45)를 제공하는 두 개의 두 개의 이상기가 채용될 수도 있다.

믹서(114)는 신호 s(t)₁"를 위상 천이된 신호 s_LO'와 결합하여 신호 V_Q'를 발생한다. 신호 V_I'는 신호 V_Q'에 대하여 90도 위상차가 난다. 신호 V_I'는 이상기(116)에 의해 처리되어 신호 V_I'에 대하여 45도 위상차가 나는 신호 VI을 발생한다. 이상기(118)는 신호 V_Q'를 처리하여 신호 V_Q'에 대하여 135도 위상차가 나는 신호 V_Q를 공급한다. 따라서 이상기(116,118)는 신호 V_I과 V_Q에 포함된 원하지 않는 이미지 정보를 추가적으로 90도 위상 천이시킨다.

신호 V_I과 V_Q는 가산기/감산기(120)로 공급되어 제거될 상부 혹은 하부 대역을 선택한다. 가산기/감산기(120)는 중심 주파수(center frequency) f_IF인 다운-믹서된 신호 V_IF를 공급한다. 신호 V_IF는 중심 주파수가 f_IF인 BP 필터(122)에 의해 처리되어 통상적인 복조기(124)로 필터링된 신호 V_IF'를 제공한다.

도 2a는 상대적으로 높은 중심 주파수(f_IF)를 가진 다운-컨버젼된 신호를 위한 도 1의 통상적인 이미지 리젝트 다운 컨버터(100)의 스펙트럼을 도시하는 차트(200)를 포함한다. 수동적 필터(102)의 이득은 라인(202)에 의해 나타내어진다. 따라서 하측대역(204)의 형태이고 중심 주파수가 수신기 주파수 f_RF근처인 원하는 정보는 수동적 필터(102)에 의해 제거되지 않는데, 왜냐하면 라인(202)는 하측대역(204)의 하부 에지(f3)와 상부 에지(f4)에서 높은 컷-오프를 가지기 때문이다. 그러나 중심 주파수가 이미지 주파수 f_IM부근이며 상측대파(206)의 형태인 원하지 않는 이미지는 상측대역(206)의 하부 에지(f₁)와 상부 에지(f₂)에서 최소 이득(최대 감쇄)를 가지는 수동적 필터(102)에 의해 제거된다. 이미지 주파수(f_IM)와 국부발진기 주파수(f_LO) 간의 차이는 국부 발진기 주파수(f_LO)와 기준 주파수(f_RF)간의 주파수 차이와 동일하다. 가산기/감산기(120)는 다음과 같이 수신된 신호로부터 제거될 상측대역(206) 혹은 하측대역(204)을 선택하기 위해 사용되어 진다.

V_IF= V_I+ V_Q(상측대역을 제거한다)

V_IF= V_I- V_Q(하측대역을 제거한다)

최근의 추세는 통신 시스템 수신기를 싸이즈와 제조 비용을 줄이기 위하여 집적 소자로 구현해오고 있으며, 이들은 때로는 "온-칩" 수신기로 불린다. 수신기를 집적 소자로 구현하는 하나의 접근법은 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수를 줄여서 복조기가 한층 적은 전류에서 집적될 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 통상적인 다운 컨버터 구성(100)을 사용하여 더 낮은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호를 제공하도록 하는데는 몇 가지 장애가 있다. 특히 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수가 감소할수록 상측대역(206) 및 하측대역(204)이 국부 발진 주파수(f_LO)에 더 가까워지게 된다. 상측대역(206) 및 하측대역(204)이 국부 발진 주파수(f_LO)에 더 가까이 이동할수록, 수동적 필터(102)의 롤-오프(roll-off) 때문에 제거될 이미지 주파수 부근의 이미지 리젝션은 전체적인 이미지 밴드를 제거하기에는 불충분하게 될 수 있다.

도 2b는 대력 신호 대역의 4배인 상대적으로 낮은 중심 주파수(f_IF)를 가진 다운-컨버젼된 신호를 위한 이미지 리젝트 다운 컨버터(100)의 스팩트럼을 도시하는 차트(210)를 포함한다. 차트(210)에 도시된 바와 같이, 상측대역(206)이 도 2a에서와 같이 동일한 방식으로 필터링되지 않는다. 상측대역(206)이 필터(102)의 롤-오프 영역에 위치하기 때문에 상측대역은 수동적 필터(102)에 의해 더 이상 충분히 제거되지는 않는다. 특히 측대역(206)의 상부 에지(f₂) 및 하부 에지(f₁)는 상대적으로 낮은 중심 주파수(f_IF)를 가진 다운-변환된 신호에 있어서는 수동적 필터(102)에 의해 동등하게 필터링되지는 않는다. 따라서 상측대역(206)은 도 2a에서와 같이 완전히 컷-오프되지는 않으며, 실재로 발생하는 부분적인 감쇄는 하부 에지(f₁)와 상부 에지(f₂)가 상이한 진폭을 가지는 비대칭적인 형태가 된다.

도 3은 이미지 리젝트 믹서(107)에 의한 리젝션(라인(302)에 의해 지시됨), 수동적 필터(102)에 의한 리젝션(라인(304)에 의해 지시됨) 그리고 이미지 리젝트 믹서(107)와 수동적 필터(102)의 전체 이미지 리젝션(라인(306)으로 지시됨)을 도시하는 차트(300)이다. 이미지 리젝트 믹서(107)에 의해 제공된 감쇄(라인(302))는 중심이 F_IF인데 이 위치는 점(308)에 의해 나타내어진다. 도 3은 이미지 리젝트 다운 컨버터(100) 및 필터(102)의 이미지 리젝션을 반드시 완전하고 정확하게 도시한 것은 아니며, 이미지 리젝트 다운 컨버터(100)와 필터(102)의 한계와 비대칭적인 이미지 리젝션 특성을 전달하기 위해 제공된 것이다. 여기서:

f_RF는 수신기 신호 주파수이다

f_IM은 제거될 이미지 주파수 밴드이다

f_IF는 다운-믹서된 신호의 중심 주파수이다

F₁은 이미지 밴드의 하부 에지이며, 그리고

F₂는 이미지 밴드의 상부 에지이다.

그러면,

f_LO= f_RF+ f_IF; 이고,

f_IM= f_LO+ f_IF= f_RF+ 2 * f_IF

차트(300)에 도시된 바와 같이, f₁에서의 이미지 리젝션은 f₂에서의 이미지 리젝션과 상이하다(비대칭이다). 부가적으로, 최악의 경우 이미지 리젝션은 어떤 응용분야에서는 종종 허용되지 못할 수도 있다. 예를 들어 최악의 경우 이미지 리젝션은 전형적으로 f₁에서 70 데시벨(dB)보다 적은데, 이는 무선 전화와 같은 많은 통신 시스템에서는 적합하지 못하다. 따라서 신호 다운 컴버터에서 이미지 리젝션을 제공하기 위한 통상적인 접근법은 상대적으로 낮은 중심 주파수(f_IF)를 가진 다운-컨버젼된 신호를 위해서는 적절한 이미지 리젝션을 제공하지 않는다.

따라서 종래 접근방법에서의 한계와 이미지 리젝션 수신기 다운 컨버터의 필요성에 기초하여, 최악의 경우에도 무선 통신 응용분야의 적절한 이미지 리젝션을 제공하면서도 상부 및 하부 이미지 밴드 에지에서 대칭적인 이미지 리젝션을 제공하는 수신기 다운 컨버터에서의 이미지 리젝션을 구현하기 위한 한 접근방법이 매우 요망된다.

발명의 요약

이러한 그리고 여타의 요구조건이 다음을 포함하는 이미지 리젝트 다운 컨버터를 제공하는 본 발명의 실시예에 의해 만족된다 : 제1 및 제2 입력 신호에 응답하여 제1 및 제2 위상-천이된 신호를 발생하기 위한 하나 이상의 이상기로, 이 제1 입력 신호는 대략 제2 입력 신호와 90도 위상차가 나고, 제1 위상 천이된 신호에 포함된 원하지 않는 이미지 정보는 제2 위상 천이된 신호에 포함된 원하지 않는 이미지 정보에 대하여 대략 180도 위상차가 난다. 가산기/감산기가 이 하나 이상의 이상기에 결합되고 제1 및 제2 위상 천이된 신호에 응답하여 제1 및 제2 위상-천이된 신호의 합 혹은 제1 및 제2 위상 천이된 신호의 차이를 나타내는 다운-컨버젼된 신호를 발생한다. 하나 이상의 이상기에 의한 제1 및 제2 위상-천이된 신호의 발생은 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수 외의 한 주파수에서 제1 및 제2 입력 신호의 위상 천이를 포함한다.

중심 주파수 이외의 주파수, 그렇지만 중심 주파수 부근에서의 위상 천이에 의해서, 다운 컨버터는 역시 비대칭적이기는 하지만 필터(102)와는 반대 의미에서인 리젝션을 제공한다. 다운 컨버터(107)의 이 비대칭적 이미지 리젝션은 다운 컨버터에 의해 정의된 이미지 밴드에서 필터의 비대칭적인 리젝션을 보상하여, 결과적으로 다운 변환된 신호의 이미지 밴드에서 감쇄가 대칭적이면서도 필터(102) 하나 만으로의 그것보다 더 크게 된다. 따라서 다운 컨버터에 의한 이 부가적인 능동적 리젝션이 수동적 필터(102)의 요구조건을 변경함이 없이 개선된 성능을 달성한다.

앞서 언급한 조건이 본 발명의 또다른 양상에 의해서도 만족되는데, 이는 수신된 신호로부터 이미지를 리젝션하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제1 및 제2 입력 신호를 수신하는 단계를 포함하는데, 이 제1 입력신호는 제2 입력 신호에 대해 대략 90도 위상차가 난다. 제1 및 제2 위상 천이된 신호가 제1 및 제2 입력 신호에 기초하여 발생되는데, 제1 위상 천이된 신호에 포함된 원하지 않는 이미지 정보는 제2 위상 천이된 신호에 포함된 원하지 않는 이미지 정보에 대하여 대략 180도 위상차가 난다. 제1 및 제2 위상 천이된 신호에 기초하여 다운 컨버젼된 신호가 발생되는데, 이 다운-컨버젼된 신호는 제1 및 제2 위상-천이된 신호의 합 또는 제1 및 제2 위상 천이된 신호의 차이를 나타내는 신호이다. 제1 및 제2 위상 천이된 신호의 발생은 다운 컨버젼된 신호의 중심 주파수 이외의 주파수에서의 제1 및 제2 입력 신호의 위상 천이를 수행하는 것을 포함한다.

여기서 기술된 본 발명의 실시예는 신호의 다운 컨버젼 중의 이미지 리젝션을 제공하기 위한 종래 접근방법에 비하여 다수이 장점을 제공한다. 이 실시예는 상대적으로 낮은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호에 대하여 주파수 대역의 상부 및 하부 에지 모두에서 상대적으로 동등한 이미지 리젝션을 제공한다. 하기에서 기술되는 이상기에 의해 제공되는 부가적인 90도 위상 천이가 일어나는 주파수는 여기서 기술된 바와 같은 바람직한 이미지 리젝션을 제공하기 위하여 특정한 수신기를 위해 조정, 즉 "튜팅"될 수 있다. 상대적으로 낮은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호의 사용에 의하여 한층 낮은 전류 소모량 혹은 전력 소모량으로 복조기의 집적이 가능하게 된다. 부가적으로, 여기서 기술된 실시예는 최악의 경우에도 70dB 보다 양호한 리젝션을 제공하는데, 이는 무선 전화와 같은 많은 통신 응용분야에 적합한 것이다.

본 발명의 여타의 양상 및 특징들은 이후의 명세서 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 신호처리에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 신호의 다운 컨버터(down converter)에서의 이미지 리젝션(image rejection)에 관한 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면의 그림들에서 한정적인 방식이 아닌 예시적인 방식으로 기술되며, 동일한 도면부호는 유사한 구성요소를 참조한다.

도 1은 통상적인 이미지 리젝트 필터와 이미지 리젝트 다운 컨버터 믹서 구성을 도시한 블록도이다.

도 2a는 상대적으로 높은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호에 있어서 도 1의 이미지 리젝트 다운 컨버터 믹서와 필터 구성의 이미지 리젝션 특성을 도시한 차트이다.

도 2b는 상대적으로 낮은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호에 있어서 도 1의 이미지 리젝트 다운 컨버터 믹서와 필터 구성의 이미지 리젝션 특성을 도시한 차트이다.

도 3은 도 1의 이미지 리젝트 필터와 이미지 리젝트 다운 컨버터의 주파수 응답을 도시한 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 리젝트 다운 컨버터 구성을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 이미지 리젝트 다운 컨버터 구성에서 사용된 이상기의 회로 구현예를 도식적으로 도시한 블록도이다. 그리고,

도 6은 본 발명이 실시예에 따른 도 4의 이미지 리젝트 다운 컨버터의 주파수 응답을 도시한 그래프이다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

후술하는 상세한 설명에서 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 설명 목적으로 특정한 세부를 제시하였다. 그러나 본 발명은 이들 특정한 세부 없이도 실시될 수 있다는 것은 명백해질 것이다. 또다른 경우에 있어서는 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위하여 주지의 구조와 소자들은 블록도 형태로 기술되었다.

본 발명은 다운 컨버젼된 중심 주파수 이외의 주파수에서 직교 신호(Quadrature signal)를 위상 천이시키는 것을 포함하는 신호의 다운 컨버젼 동안에 이미지 리젝션을 제공한다. 이러한 접근법은 선행하는 수동적 필터의 감쇄와 롤-오프를 등화(equalize)시키기 위하여 이미지 밴드에 걸친 비대칭적 이미지 리젝션을 제공하여, 이에 의해 이미지 밴드에서의 최악의 리젝션을 개선하면서 이미지 밴드의 상부 및 하부 에지들 모두에서 동등한 이미지 리젝션을 제공한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 리젝트 다운 컨버터 구성(400)을 도시하는 블록도이다. 수신된 신호 s(t)₁는 신호 s(t)₁으로부터 원하지 않는 정보를 제거하고 필터링된 신호 s(t)₁'를 제공하는 수동적 필터(402)에 의해 처리된다. 수동적 필터(402)로 전형적으로 사용되는 수동적 필터의 한 예에 표면탄성파(SAW) 필터가 있다. 필터링된 신호 s(t)₁'의 이득은 신호 s(t)'의 이득을 조절하여 출력 신호 s(t)₁"를 제공하는 자동 이득 제어기(AGC) (406)에 의하여 조절된다. AGC(406)에 의하여 제공되는 신호 s(t)₁"의 이득은 밴드 패스(BP) 필터(422)와 양립하도록, 즉 포화시키지 않도록 선택된다.

신호 s(t)₁"는 본 발명의 실시예에 따라 이미지 리젝트 믹서로 공급된다. 특별히 신호 s(t)"는 국부 발진기(410)에 의해 발생되고 주파수가 f_LO인 신호 s와 함께 믹서(408)로 공급된다. 믹서(408)는 신호 V_I'를 발생한다. 신호 s_LO는 또한 이상기(412)로 공급되어 신호 s_LO에 대하여 90도 위상차가 나는 위상 천이된 신호 s_LO'를 발생한다. 신호 s_LO와 s_LO' 간의 전체적인 위상 차가 90도 혹은 90도의 홀수배인 한도 안에서, 위상 천이기(412) 대신에 다수의 위상 천이기를 채택할 수 있다.

믹서(414)는 위상 천이된 신호 s_LO'와 신호 s(t)₁"를 결합하여 신호 V_Q'를 발생한다. 신호 V_I'는 신호 V_Q'에 대하여 90도 위상차가 난다. 신호 V_I'는 신호 V_I'에 대하여 45도 위상차가 나는 신호 V_I을 발생하는 이상기(416)에 의하여 처리된다. 이상기(418)는 신호 V_Q'를 처리하여 신호 V_Q'에 대하여 135도 위상차가 나는 신호 V_Q를 제공한다. 따라서 이상기(416, 418)는 부가적인 90도 위상 천이를 신호 V_I과 신호 V_Q에 포함된 원하지 않는 이미지 정보에 제공한다.

신호 V_I과 V_Q는 가산기/감산기(420)에 공급되어 상측대역(206) 혹은 하측대역(204)이 제거될 것인지를 선택하여 다운 컨버젼된 신호를 발생한다. 가산기/감산기(420)는 중심 주파수가 f_IF인 다운-믹서된 신호 V_IF를 제공한다. 신호 V_IF는 중심 주파수가 f_IF인 BP 필터(422)에 의하여 처리되어 필터링된 신호 V_IF'를 집적 변조기(424)로 공급한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이상기(416, 418)의 회로 구현예(500)의 블록도이다. 이상기(416, 418)로 사용되어지면 회로 구현예(500)는 다운 컨버젼된 신호의 중심 주파수 이외의 주파수에서 신호 Vq'와 V_Q'간에 90도 위상 천이를 제공한다. 이에 의해 선행하는 수동적 필터의 감쇄에서의 롤-오프를 보상하기 위하여 이미지 밴드의 상부 및 하부 에지에 비대칭적인 이미지 리젝션을 제공한다. 부가적으로, 최악의 경우에 있어서의 리젝션이 매우 개선된다.

회로(500)는 INPUT과 노드(504)간에 접속된 저항(502)을 포함하는 전 통과(all-pass) 회로망이다. 커패시터(506)가 노드(504)와 접지(508) 간에 연결된다. 또다른 커패시터(510)가 입력과 노드(512) 간에 접속된다. 저항(514)은 노드(512)와 접지(508) 사이에 접속된다. 전-통과 회로망(5000은 또한 버퍼(516)를 포함하는데 바람직하게는 이는 단위 이득(unity gain) 버퍼로 비반전(+)입력과 반전(-)입력을 포함한다. 버퍼(516)의 비반전(+) 입력은 노드(512)로 접속된다. 버퍼(516)의 반전(-) 입력은 노드(504)로 접속된다. 버퍼(516)의 출력은 전 통과 회로망(500)의 출력으로 접속된다.

저항(502, 514)와 커패시터(516,510)의 자세한 소자값은 신호 V_I'과 V_Q'의 90도 위상차가 제공될 특정한 주파수에 기초하여 선택된다. 종래 접근방법에 따르면, 안전한 이상기를 위한 소자값은 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수 부근에서 위상 천이를 제공하도록 선택된다. 그러나 여기서 기술된 바와 같이 본 발명의 실시예에 있어서는 이상기(416, 418)에 의하여 제공되는 신호 V_I'와 V_Q' 간의 부가적인 90도 위상 천이가 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수 이외의 주파수 부근에서 이루어지도록 이상기(416, 418)의 부품을 선택하는 것을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면 위상 천이가 일어날 중심 주파수는 다음과 같이 정의된다:

f_IF' = f_IF- ΔF

여기서

f_IF' 는 위상 천이의 중심이 자리잡을 주파수이고,

f_IF는 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수이고, 그리고

ΔF는 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수로부터 위상 천이가 천이될 주파수 오프셋이다. ΔF의 값은 수신기 주파수 대역폭과 이미지 주파수 대역폭에 따라서 달라지며, 수신된 신호로부터 상부 혹은 하부 측대역이 제거될지 여부에 따라 양 혹은 음의 값을 가질 수 있다.

이상기(416)에서 저항(502, 514)과 커패시터(506, 510)의 값은 다음 공식에 의하여 결정된다.

(1)

이상기(418)에서 저항(502, 514)과 커패시터(506, 510)의 값은 다음 공식에 의하여 결정된다.

(2)

여기서 R은 저항(502, 514)의 값이다.

예를 들어

f_RF= 95 MHz이고, f_IF' = 60KHz, ΔF가 대략 8KHz가 적절하다고 알려져 있다면 f_IF'가 52 KHz일 때 이상기(416, 418)의 부품값은 다음과 같다.

이상기(416) (45도 위상 천이) 이상기(418) (135도 위상 천이)

저항(502,514) : 100K 오옴 저항(502,514) : 100K 옴

커패시터(516, 510) : 12.7 pF 커패시터(516, 510) : 73.9 pF

도 6은 이미지 리젝트 믹서(407)(라인(602)로 나타냄), 수동적 필터(402)(라인(604)에 의해 나타냄), 이미지 리젝션 믹서(407)와 수동적 필터(402) 전체(라인(606)에 의해 나타냄)에 의해 제공된 이미지 리젝션을 도시하는 차트(600)이다. 이미지 리젝트 믹서(407)에 의해 제공된 감쇄(라인(602))는 f_IF- ΔF가 중심이고, 라인(602)에서 그 위치는 점(608)에 의해 나타내어진다. 도 6은 이미지 리젝트 다운 컨버터(400)의 이미지 리젝션을 반드시 정확하고 완전하게 도시한 것은 아니며 통상적인 이미지 리젝트 다운 컨버터에 대하여 상대적으로 이미지 리젝트 다운 컨버터(400)의 우수한 대칭적인 이미지 리젝션 특성을 전달하기 위하여 제공된다. 여기서 :

f_RF는 수신기 신호 주파수이다

f_IM은 제거될 이미지 주파수 밴드이다

f_IF는 다운-믹서된 신호의 중심 주파수이다

F₁은 이미지 밴드의 하부 에지이며, 그리고

F₂는 이미지 밴드의 상부 에지이다.

그러면,

f_LO= f_RF+ f_IF; 이고,

f_IM= f_LO+ f_IF= f_RF+ 2 * f_IF

차트(600)에 도시된 바와 같이, f₁에서의 이미지 리젝션은 f₂에서의 이미지 리젝션과 유사하다(대칭적이다). 부가적으로, 최악의 경우 이미지 리젝션도 70dB 보다 양호하게 개선되어 무선 통신 응용분야와 같은 대부분의 통신 응용분야에서 적절하게 되었다. 이러한 현저한 성능의 개선은 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수가 상대적으로 낮을 때 수신된 신호를 다운-컨버젼된 신호가 아닌 주파수에서 위상 천이시켜 수동적 필터(402)의 무능을 보상하여 이미지 대역에 걸쳐 이미지를 균일하게 제거함에 의해 제공된 것이다. 따라서 수동적 필터(402)에 의해 제공된 필터링과 다운-컨버젼된 신호의 중심 주파수가 아닌 한 주파수에서 수신된 신호를 위상 천이시켜 제공된 이미지 리젝션을 결합함에 의하여 대칭적인 이미지 리젝션과 여기서 기술된 바와 같은 최악의 경우의 이미지 리젝션 레벨을 제공하였다.

본 발명의 실시예는 이미지 리젝트 다운 컨버터 구성(400)과의 관계에서 기술되었지만, 수동적 필터(402) 및 AGC(406)는 믹서(408, 414)로 필터링되고 이득-조정된 신호가 제공되는 응용분야에서는 필요하지 않다. 나아가 제1 위이상기 모듈을 구성하는 믹서(408, 414), 국부 발진기(410) 및 이상기(412)는 서로에 대하여 90도 위상차를 가지는 직교 신호 V_I와 V_Q가 이상기(416, 418)로 제공되는 응용분야에서는 필요하지 않다.

여기서 기술된 신호 다운 컨버젼 중에 이미지 리젝션을 제공하기 위한 접근방법은 신호 다운 컨버젼 중에 이미지 리젝션을 제공하기 위한 종래의 접근방법에 비하여 다수의 장점을 제공한다. 이 접근방법은 상대적으로 낮은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호에서 주파수 대역의 상부 및 하부 에지 모두에서 상대적으로 균일한 이미지 리젝션을 제공한다. 이상기(416, 418)에 의하여 부가적인 90도 위상 천이가 제공되는 주파수(f_IF)는 여기서 기술된 바와 같이 바람직한 이미지 리젝션을 제공하기 위하여 특정한 수신기를 위해 조정, 즉 "튜닝"될 수 있다. 상대적으로 낮은 중심 주파수를 가진 다운-컨버젼된 신호를 사용하면 한층 낮은 전류에서 복조기를 집적할 수 있다. 부가적으로, 이러한 접근법은 최악의 경우에서의 리젝션이 70dB보다 양호하도록 제공하는데, 이는 무선 전화와 같은 많은 통신 응용분야에도 적합한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예는 임의의 주파수 범위에도 응용가능하지만, 특히 800-900 MHz 주파수 범위에서 동작하는 통신 시스템에 매우 적합하다.

전술한 명세서에서 본 발명은 특정한 실시예를 참조하여 기술되었다. 그러나 본 발명의 범주와 더 넓은 사상을 벗어남이 없이 다양한 수정과 변경들이 여기에 적용될 수 있다는 것은 명백할 것이다. 따라서 명세서와 도면은 제한적인 의미라기 보다는 예시적인 의미로 고려되어져야 한다.

Claims

필터(102)로부터 필터링된 신호(s(t)₁")를 수신하는 이미지 리젝트 다운 컨버터(107)로 상기 필터는 신호(s(t)₁')의 감쇄량이 주파수에 따라 달라지는 롤-오프 주파수 영역(202R)을 포함하고 신호(s(t)₁')를 수신하며, 상기 다운 컨버터(107)는:

필터링된 신호(s(t)₁")를 수신하고 제1 중간 신호(Vi')와 제2 중간 신호(Vq')를 출력하는 입력 이상기 모듈(108, 110, 112, 114)로, 제2 중간 신호(Vq')는 제1 중간 신호(Vi')와 90도 혹은 90도의 홀수배인 위상차이가 나는 구성과;

이 이상기 모듈(108, 110, 112, 114)에 결합된 제1(116) 및 제2(118) 이상기로, 제1 이상기(116)는 제1 중간 신호(Vi')를 위상 천이시켜 제1 위상 천이된 신호(Vi)를 제공하고, 제2 이상기(118)는 제2 중간 신호(Vq')를 위상 천이시켜 제2 위상 천이된 신호(Vq)를 제공하며, 제2 위상 천이된 신호(Vq)는 제1 위상 천이된 신호(Vi)에 대하여 상대적으로 180도 위상 천이되도록 하는 구성과;

제1 및 제2 이상기(116, 118)에 결합되고 제1 및 제2 위상 천이된 신호(Vi, Vq)에 응답하여 제1(Vi) 및 제2(Vq) 위상 천이된 신호들의 (i)합 및 (ii) 차이 중의 최소한 하나와 동일한 다운-컨버젼된 신호(V_IF)를 발생하는 소자(120)로, 다운-컨버젼된 신호(V_IF)가 이미지 대역의 필터링된 신호가 비대칭적인 감쇄를 가지도록 필터의 롤-오프 주파수 영역(202R)에 위치하고 중심 주파수로부터 천이된 이미지 밴드와 중심 주파수(f_IM)를 포함하도록 하는 구성을 포함하며,

제1 및 제2 이상기(116, 118)가 다운 컨버젼된 신호의 중심 주파수로부터 천이된 중심 주파수에서 제1 및 제2 중간 신호를 위상천이시켜 다운 컨버터(107)에 의해 이미지 대역에서 필터링된 신호(s(t)₁")의 감쇄량이 비대칭적이면서 필터(102)에 의한 신호(s(5)₁')의 이미지 리젝션과 실질적으로 반대가 되도록 하여 다운 컨버젼된 신호(V_IF)에서의 이미지 밴드(f_IM)에서의 감쇄량이 필터(102)에 의한 신호(s(t)₁')의 감쇄량보다 크고 최소한 실질적으로 대칭적이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
청구항1의 이미지 리젝트 다운 컨버터에 있어서, 각각 제1 위상 천이된 신호가 제1 중간 신호에 대하여 대략 45도 위상차가 나고, 제2 위상 천이된 신호는 제2 중간 신호에 대하여 대략 135도 위상차가 나는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
청구항1의 이미지 리젝트 다운 컨버터에 있어서, 제1 및 제2 이상기가 이상기 입력 및 이상기 출력을 포함하고, 그리고

이상기 입력 및 제1 노드간에 접속된 제1 저항과,

제1 노드 및 접지 사이에 접속된 제1 커패시터와,

이상기 입력 및 제2 노드 사이에 접속된 제2 커패시터와,

제2 노드 및 접지간에 접속된 제2 저항과, 그리고

제2 노드로 비잔전 입력이 접속되고, 제1 노드로 반전 입력이 접속되며, 이상기 출력으로 출력이 접속된 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
청구항3의 이미지 리젝트 다운 컨버터에 있어서, 제1 및 제2 커패시터의 부품값이 다음 식 :

(여기서 R은 제1 및 제2 저항값을 나타내며 f_IF'는 제1 및 제2 입력 신호가 위상 천이되는 주파수를 나타냄)

에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
청구항3의 이미지 리젝트 다운 컨버터에 있어서, 제1 및 제2 커패시터의 부품값이 다음 식 :

(여기서 R은 제1 및 제2 저항값을 나타내며 f_IF'는 제1 및 제2 입력 신호가 위상 천이되는 주파수를 나타냄)

에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
청구항1의 이미지 리젝트 다운 컨버터에 있어서, 상기 입력 이상기 모듈이 :

각각이 필터링된 입력 신호를 수신하는 제1 신호 입력과 제2 입력을 포함하는 제1(108) 및 제2(114) 믹서와;

모두 제1 및 제2 믹서의 제2 입력들로 각각의 신호를 제공하여 제1 및 제2 중간 신호를 발생하는 국부 발진기(110) 및 입력 이상기(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
청구항1의 이미지 리젝트 다운 컨버터에 있어서, 상기 이미지 리젝트 다운 컨버터가 집적회로상에 구현되는 것을 특징으로 하는 이미지 리젝트 다운 컨버터.
RF 수신기로 :

제1 중심 주파수에서 변조된 신호를 수신하여 필터링된 신호를 발생하는 필터로, 이 필터는 필터의 감쇄량이 주파수에 따라 달라지는 필터 롤-오프 주파수 영역을 포함하는 구성과; 그리고

이 필터링된 신호를 수신하여 변조된 신호의 제1 중심 주파수보다 실질적으로 낮은 중심 주파수를 가진 다운 컨버젼된 신호를 출력하는 이미지 리젝트 다운 컨버터로, 이 다운 컨버터는 중심 주파수로부터 천이되고 필터의 롤-오프 주파수 영역 내에 위치하는 이미지 대역을 정의하고, 상기 다운 컨버터는 필터링된 입력신호를 각각에 대하여 90도 혹은 90도의 홀수배로 위상 천이된 제1 및 제2 중간 신호들로 위상 천이시키며, 또한 상기 다운 컨버터는 각각이 제1 및 제2 중간 신호중의 각각 하나를 위상 천이시켜 제1 및 제2 위상 천이된 신호를 발생시키는 제1 및 제2 이상기를 추가로 포함하고, 이 제1 및 제2 이상기는 제1 및 제2 중간신호를 다운 컨버젼된 신호의 중심 주파수로부터 천이된 중심 주파수에서 위상 천이시켜, 이미지 리젝트 다운 컨버터가 필터에 의해 변조된 신호의 감쇄량과 실질적으로 반대인 방식으로 이미지 대역에서 필터링된 신호를 비대칭적으로 감쇄시킴으로써 이미지 대역에서 다운 컨버젼된 신호의 감쇄량이 이미지 대역에서 필터에 의해 변조된 신호의 감쇄량보다 더 커거나 최소한 실질적으로 대칭적으로 되도록 하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
청구항8에 기재된 RF 수신기에 있어서, 이미지 리젝트 다운 컨버터로 결합되고 다운 컨버젼된 신호를 변조시키는 변조기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
청구항9에 기재된 RF 수신기에 있어서, 상기 이미지 리젝트 다운 컨버터가 집적회로로 구현되는 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
신호가 제1 주파수 영역에서 비대칭적으로 감쇄되어 대칭적인 다운 컨버젼된 신호를 발생하는 신호의 다운 컨버젼 방법에 있어서, 상기 방법은

신호를 수신하는 단계와;

이 수신된 신호를 위상 천이시켜 각각에 대하여 90도 혹은 90도의 홀수배로 위상 천이된 제1 및 제2 중간 신호를 발생하는 단계와;

제1 및 제2 중간신호를 위상 천이시켜 제1 및 제2 위상 천이된 신호를 발생하는 단계와;

제1 및 제2 위상 천이된 신호를 결합하여 제1 및 제2 위상 천이된 신호의 (i) 합, 및 (ii) 차이중의 최소한 하나와 균등한 다운-컨버젼된 신호를 발생하되, 이 다운-컨버젼된 신호는 제1 주파수 영역에 위치하면서 중심 주파수로부터 이격된 이미지 밴드 및 중심 주파수를 가지고, 상기 제1 및 제2 중간 신호의 위상 천이는 수신된 신호를 변조된 신호와 실질적으로 반대인 감쇄량을 가지는 방식으로 이미지 대역에서 비대칭적으로 감쇄시키도록 다운 컨버젼된 신호의 중심 주파수와는 상이한 주파수에 존재하여, 이미지 대역에서 다운 컨버젼된 신호의 감쇄량이 최소한 실질적으로 대칭적이 되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 컨버젼 방법
청구항11의 방법에 있어서, 상기 제1 위상 천이된 신호는 제1 중간 신호에 대하여 대략 45도 위상차가 나고, 제2 위상 천이된 신호는 제2 중간 신호에 대하여 대략 135도 위상차가 나는 것을 특징으로 하는 다운 컨버젼 방법.
제1 및 제2 입력 신호간에 위상차를 제공하기 위한 이상기에 있어서, 이 이상기는 이상기 입력 및 이상기 출력을 포함하고, 상기 이상기는 :

이상기 입력 및 제1 노드간에 접속된 제1 저항과;

제1 노드 및 접지간에 접속된 제1 커패시터와;

이상기 입력 및 제2 노드간에 접속된 제2 커패시터와;

제2 노드 및 접지간에 접속된 제2 저항과; 그리고

비반전 입력과 반전 입력 및 출력을 포함하는 버퍼로, 비반전 입력은 제2 노드로 접속되고 반전입력은 제1 노드로 접속되며 출력은 이상기 출력으로 접속되는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 이상기.
청구항13의 이상기에 있어서, 제1 및 제2 커패시터의 부품값이 다음 식:

(여기서 R은 제1 및 제2 저항값을 나타내며 f_IF'는 제1 및 제2 입력 신호가 위상 천이되는 주파수를 나타냄)

에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이상기.
청구항13의 이상기에 있어서, 제1 및 제2 커패시터의 부품값이 다음 식 :

(여기서 R은 제1 및 제2 저항값을 나타내며 f_IF'는 제1 및 제2 입력 신호가 위상 천이되는 주파수를 나타냄)

에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이상기.