KR20020086673A - 전계 효과 캐패시터를 구비한 필터 및 이를 구비한 송수신기 - Google Patents

전계 효과 캐패시터를 구비한 필터 및 이를 구비한 송수신기 Download PDF

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KR20020086673A
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Abstract

본 발명에 따른 필터(3)는 각각의 용량 값을 제어하도록 구성된 전계 효과(FET) 캐패시터(M1-32; M'1-32)를 구비하며, 각각의 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 소스(S) 및 드레인(D)을 갖는다. 각각의 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)의 기 소스(S)와 드레인(D)은 서로 결합된다. 임피던스 변압기로 작용하는 상기 필터는 RF(radio frequency) 수신기에 있어서와 같이, 수동의 저전력을 소비하는 동조형 필터이다. 상기 필터는 칩 상에 집적될 때 아주 작은 면적만 차지한다.

Description

전계 효과 캐패시터를 구비한 필터 및 이를 구비한 송수신기{TUNABLE INTEGRATED RF FILTER HAVING SWITCHED FIELD EFFECT CAPACITORS}
이러한 필터는 US 4,092,619에 공지되어 있다. 상기 미국 특허에 개시되어 있는 필터는 금속 산화물 반도체 전계 효과(MOSFET) 전압 제어형 저역 통과 필터(voltage controlled low-pass filter)와 관련이 있다. 상기 MOSFET 필터는 소스 폴로워일 수도 있는 능동 버퍼를 통해 직렬 연결된, 복수의 집적하기 쉬운 반도체 필터링 디바이스를 포함한다. 상기 반도체 필터링 디바이스는 각각 제어 입력 또는 게이트를 가지며 캐패시터를 형성하는데, 이 캐패시터 값은 상기 게이트에 접속된 전압원에 의해 제어된다. 제어가능한 캐패시터 값에 의해 상기 필터 컷오프 주파수 또한 제어가능하게 된다. 이 방식은 동조형(tunable)이지만 단지 오디오 범위에 대해서만 수동 저역 통과 필터로 실현된다.
본 발명은 전계 효과(FET) 캐패시터들을 구비한 필터에 관한 것으로, 이들 전계 효과 캐패시터는 그들 각각의 용량값을 제어하도록 구성되어 있으며 소스 및 드레인을 각각 구비하고 있다.
본 발명은 또한 이러한 필터를 구비한 수신기 및/또는 송신기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 필터를 구비하는 수신기의 프런트 엔드(a front end)를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 RF(radio frequency) 필터로 구현되는 본 발명에 따른 필터의 일실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은 동조형(tunable)이지만, RF(radio frequency) 범위와 같은 보다 높은 주파수 범위에서도 동작할 수 있으며 단지 제한된 IC 영역 상의 칩 상에 집적될 수 있는 수동 필터를 제공하는 것이다.
또한 본 발명에 따른 필터는 각각의 FET 캐패시터의 소스 및 드레인이 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 필터의 장점은, 이 필터가 RF 범위 내에서 동작할 수 있으며, 특히 수신기, 송신기 또는 송수신기에서 동조형 대역 필터(tunable band-pass filter)로서 사용될 수 있다는 것이다. 상기 필터는 완전히 수동이며 따라서 사실상 많은 전력을 소비하지 않는다. 결합된 소스 드레인이 각 FET 캐패시터의 캐패시터 값을 제어하는 제어 입력으로서 사용될 수 있다 하더라도, 그들 각각의 게이트 상의 FET 캐패시터를 제어하는 것이 바람직하다. 이는, 게이트가 신호 경로에 존재하면, 상기 신호 경로 내에 원하는 필터의 하이 Q 팩터(high Q-factor)를 감소시키는 소위 ESD(Electro Static Discharge) 저항기가 필수적이기 때문이다.
본 발명에 따른 필터의 일실시예는, 각각의 FET 캐패시터가 전압 의존 용량 값 제어를 위한 제어 입력을 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서 이 제어 입력은 FET 캐패시터의 게이트인 것이 바람직한데, 이는 또한 게이트 전류가 실제로는 무시될 수 있기 때문이다. 전술한 ESD 저항기가 신호 경로에 없기 때문에, 필터의 하이 Q 팩터는 유지된다.
본 발명에 따른 필터의 다른 실시예는 필터가 FET 캐패시터 제어 입력에 결합된 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이들 제어 수단은 바람직하게는, 하나 이상의 FET 캐패시터 또는 FET 캐패시터 뱅크를 필터의 신호 경로로 전환시킬 수 있거나 이에 대응하여 관련된 상기 캐패시터 값을 각각 제어할 수 있는 단순한 스위칭 수단 및/또는 디코딩 수단일 수도 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 FET 캐패시터가 동등하게 제어된 FET 캐패시터 쌍으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
이는 특히 필터가 대칭 입력 및 대칭 출력을 갖는 대칭 필터로서 구성되면 유리한데, 이렇게 하면 큰 설계 자유도를 제공하기 때문이다.
원한다면, 보다 큰 캐패시터 값을 생성하도록 둘 이상의 FET 캐패시터를 직렬로 접속해도 되며, 이렇게 하면 큰 캐패시터 값의 범위에서 가변할 수 있다.
바람직하게는, FET 캐패시터는 본 발명에 따른 필터가 RF 필터가 될 수 있도록 작지만 정밀하게 제어할 수 있는 캐패시터 값을 제공할 수 있으며, RF 범위에서 동작하기에 특히 적합한 금속 산화물 반도체(MOSRET) 캐패시터이다.
본 발명은 또한, 전술한 필터를 갖는 송신기, 수신기, 또는 송수신기에 관한 것으로, 상기 필터는 각각의 용량값을 제어하도록 구성되어 있으며 소스 및 드레인을 갖는 전계 효과(FET) 캐패시터를 구비하며, 각각의 FET 캐패시터의 소스 및 드레인이 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.
이러한 장점은 또한 송신기, 수신기 및/또는 관련 송신기/수신기에도 적용된다.
본 발명에 따른 필터는 첨부한 도면과 함께 상세히 설명될 것이다. 도면에는 참조 부호가 있는데, 유사한 구성요소에는 동일한 참조 부호가 표시되어 있다.
도 1은 수신기의 RF 프런트 엔드(1) 또는 예를 들어 송신기/수신기의 수신기 부분을 도시한 도면이다. 도시된 RF 프런트 엔드(1)는 각각 서로 결합되어 있는 안테나(2), RF 필터 형태의 필터(3), 및 저잡음 증폭기부(4)를 포함한다. RF 필터(3)는 관련 주파수 범위를 필터링하기 위해 주로 대역 필터로서 구비되어 저잡음 증폭기 및 혼합기부에 의해 더 처리된다. 최근에는 작은 면적을 갖는 IC 칩 영역 상에 수신기를 완전히 집적하려는 시도가 있어왔다. 이 시도는 회로 특성, 칩상에서 발생한 열, 전력 소비 등과 관련하여 집적되는 회로의 복잡성을 요구한다.그럼에도 불구하고 설계의 유연성은 충분하도록 유지되어야 한다. 이것은 또한 RF 필터(3)와 같이 정확하고 재생가능한 필터 특성을 제공해야 하는 필터와 관련된다. 또한 필터(3)는 동조형(tunable)이어야 하며 입력 임피던스 및 출력 임피던스 매칭 및 조정(adjustment)을 재공해야 한다.
도 2는 동조형(tunable) RF 필터로서 구현되는 이러한 필터(3)의 일실시예를 도시하고 있다. 필터(3)는 고품질(Q) 팩터를 갖는 RF 대역 필터이다. 필터(3)는 또한 필터 입력(5)에서의 RF 입력 임피던스(Zi)를 필터 출력(6)에서의 RF 출력 임피던스(Zo)로 변환한다. 기본적으로 도시된 필터(3)는 캐패시터(C1, C2) 코일(L)을 포함한다. MOSFET 캐패시터와 같은 부가적인 FET가 필터(3)에 부가될 수도 있다. 이 경우 필터 입력(5)은 두 개의 FET(M0, M'0)에 결합되며, 이 FET의 각각의 게이트(G0, G'0)는 필터(3)를 온 및 오프로 전환하기 위한 스위칭 신호(Vswitch)를 제공하는 스위칭 수단(7)에 결합된다. 이 경우, N-FET 및 P-FET(M0, M'0)는 필터 스위치로서 작용한다. 가능한 고주파수 차단 코일(도시되지 않음)은 별도로 하고, 필터 입력(5)은 FET 캐패시터(M1...M32) 쌍(본 경우에는 32)의 직렬 구성에 결합되고, 또한 캐패시터(C1) 다음의 필터(3)에 부가되는 추가의 FET 캐패시터 쌍(M'1...M'32)에 결합된다. 필터(3)는 본 경우에 별개의 디코더(8, 9)의 형태로 각각의 게이트(G1...G32, G'1...G'32)에 결합된 제어 수단(Contr.)을 포함한다. 각각의 MOSFET 캐패시터 쌍(M1...M32, M'1...M'32)의 드레인(D) 및 소스(S)는 도시된 바와 같이 단락된다. 각각의 전압 의존 캐패시터 값을 제어하기 위해 상기 각각의 제어게이트(G1...G32, G'1..G'32)에서 각각의 제어 신호(본 경우에는 전압)를 제공하도록 분리된 디코더(8, 9)를 적절히 구현함으로써, 적절한 하이 Q 튜닝(tuning) 및 원하는 입력-출력 임피던스 매칭의 조정이 이루어질 수 있으며, 수동인 필터(3)로 인해 전력 소비가 최소화된다.
물론 필터(3)가 대칭 또는 비대칭 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 또는 대역 저지(band-stop) 또는 대역 통과 필터 또는 임의의 이들의 조합일 수도 있다. 모든 타입의 적절한 캐패시터 제어 가능한 FET 반도체가 FET 캐패시터로서 사용될 수도 있다. 이상 바람직한 실시예 및 가장 유력한 방식을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 이들 실시예는 관련 필터를 한정하는 것이 아니며, 당업자라면 첨부한 청구범위 내에서 다른 많은 변형들, 특징들 및 특징들의 조합이 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 각각의 용량 값을 제어하도록 구성된 전계 효과(FET) 캐패시터(M1-32; M'1-32)를 구비한 필터(3) -상기 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 소스(S) 및 드레인(D)을 가짐- 에 있어서,
    각각의 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)의 상기 소스(S) 및 상기 드레인(D)은 서로 결합되는 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 전압 의존 용량 값 제어를 위한 제어 입력(G1-32; G'1-32)을 갖는 필터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필터(3)는 FET 캐패시터 제어 입력(G1-32; G'1-32)에 결합된 제어 수단(Contr.)을 구비하는 필터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 동등하게 제어된 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32) 쌍으로 분리되는 필터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터(3)는 대칭 입력(5) 및 대칭 출력(6)을 갖는 대칭 필터(3)로서 구성되는 필터.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘 이상의 상기 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 직렬로 접속되는 필터.
  7. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 금속 산화물 반도체(MOSFET) 캐패시터(M1-32; M'1-32)인 필터.
  8. 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 따른 필터를 갖는 송신기, 수신기, 또는 송수신기에 있어서,
    상기 필터(3)는 각각의 용량 값을 제어하도록 구성된 전계 효과(FET) 캐패시터(M1-32; M'1-32)를 구비하며, 각각의 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)는 소스(S) 및 드레인(D)을 가지되,
    각각의 FET 캐패시터(M1-32; M'1-32)의 상기 소스(S) 및 상기 드레인(D)은 서로 결합되는 송신기, 수신기, 또는 송수신기.
KR1020027012508A 2001-01-24 2001-12-19 전계 효과 캐패시터를 구비한 필터 및 이를 구비한 송수신기 KR20020086673A (ko)

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