KR20050088491A - 다중-모드 변조기 및 송신기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이고, 더욱 구체적으로 기저대역 및 RF(무선 주파수, Radio Frequency) 신호를 변조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 개시되는 변조기 토폴로지(topology)에서는 입력 신호 x(t)를 두개의 혼합 신호 φ1 및 φ2와 혼합하거나("유사-직접 변환" 모드), 또는 오직 하나의 혼합 신호 φ2와 혼합하여("직접 변환" 모드) 입력 신호 x(t)를 출력 신호 y(t)로 상향 변환시킨다. 유사-직접 변조 모드에서 φ1 및 φ2 혼합 신호는 국부 발진기 신호를 에뮬레이션하고; 곱 φ1*φ2는 에뮬레이션되는 국부 발진기 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖지만, 상기 φ1 또는 φ2 어느 것도 입력 신호 x(t), 에뮬레이션되는 국부 발진기(LO) 신호 또는 출력 신호 φ1φ2x(t)의 주파수에서 유의한 전력을 갖지 않는다.

Description

다중-모드 변조기 및 송신기 {Multi-Mode Modulator and Transmitter}

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이고, 더욱 구체적으로 기저대역 및 RF(무선 주파수, Radio Frequency) 신호의 변조 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 저렴하고, 고성능이며, 전체 집적가능한(fully-integrable) 다중-표준 송신기에 대한 요구를 만족한다.

많은 통신 시스템은 기저대역으로부터 전송용 고주파로 전자기 신호를 변조하고, 이후 상기 고주파가 수신기에 도달하는 경우, 이를 원래의 주파수 대역으로 되돌려서 복조한다. 원 신호(즉, 기저대역 신호)는 예를 들어, 데이터, 음성 또는 영상일 수 있다. 이러한 기저대역 신호는 트랜스듀서 예를 들어, 마이크로폰 또는 비디오 카메라에 의하여 생성되거나, 컴퓨터에 의하여 생성되거나, 전자적 저장 장치로부터 전송될 수 있다. 일반적으로, 고주파는 기저대역 신호보다 넓은 범위의 고용량 채널을 제공하며, 고주파 신호는 공기를 통하여 효과적으로 전파되기 때문에, 이들은 유선 채널 또는 도파 채널 뿐만 아니라 무선 송신에 사용될 수 있다.

이들 신호 모두는 일반적으로 전자기 신호인 RF 신호라 칭한다; 즉, 일반적으로 전파(radio wave)의 전파(propagation)와 관련있고, 전자기 스펙트럼 내에서 전기적 및 자기적 특성을 갖는 파형이다.

상기 변조 및 복조 기술을 사용하는 유선 통신 시스템은 컴퓨터 통신 시스템 예를 들어, 구내정보통신망(LAN), 점대점 통신(point-to-point communication), 및 광역통신망(WAN), 예를 들어, 인터넷을 포함한다. 이러한 통신망은 일반적으로 전기적 도전성 또는 광섬유 채널을 통하여 데이터 신호를 통신한다. 변조 및 복조를 사용하는 무선 통신 시스템은 공공 방송 예를 들어, AM 및 FM 라디오, 및 UHF 및 VHF TV용 통신 시스템을 포함한다. 개인 통신 시스템은 셀룰러 전화망, 개인 호출기, 택시 서비스에서 사용되는 HF 라디오 시스템, 마이크로파 기간 통신망, 블루투스 표준 하에서 상호 연결된 가전, 및 위성 통신을 포함한다. RF 변조 및 복조를 사용하는 기타 유선 및 무선 시스템이 당업자에게 공지되어 있다.

다중 표준 하에서 동작하는 무선 장치를 제공하고자 하는 많은 요구가 현재 존재한다. 이는 예를 들어, 사용자가 GSM(Global System for Mobile Communication) 표준을 사용하는 어느 한 국가로부터 CDMA(부호분할다중접속) 표준을 사용하는 다른 국가로 여행할 때에도 휴대폰에 진정한 의미의 이동성을 부여한다.

또한, 완전 집적된 형태로서, 비용이 작고, 전력 소모가 작으며, 보다 작고, 보다 가벼운 장치를 제공하는 장점이 있는 그러한 장치를 제공하고자 하는 요구가 존재한다. 이산적인 전자 부품, 예를 들어, 오프-칩 필터는 집적된 부품보다 물리적으로 크고, 비교적 고가이며, 많은 전력을 소모한다.

통상적으로, 집적된 송신기 구조는 다중 기준(즉, 다중-기준/다중-모드 송신기)을 넘나들며 동작할 수 있는 단일 송신기의 구현과 관련하여 다양한 한계를 지닌다. 수많은 송신기 구조가 제안되었으나, 그들 중 어느 것도 효과적이지 않다. 이러한 고안은 통상 다중의 독립적인 신호 경로 - 하나의 신호 경로 및 각각의 주파수 표준에 대한 성분 집합 및/또는 동작 조건 집합에 의하여 이러한 기능성을 제공한다. 이는 고가이고, 물리적으로 부피가 큰 접근이며, 전술한 모든 성능 문제를 갖게 된다.

예를 들어, 간접 변조는 단일-모드 송신에 대하여 입증된 구조이며, 잡음, 선형성 및 전력/이득 제어 측면에서 높은 전체 성능의 장점을 갖는다. 그러나, 이러한 구조는 IF 및 RF 필터에 대한 필요성으로 인하여 구현에 상대적으로 많은 비용이 소요된다. 또한, 일반적으로 간접 변조를 사용하여 소형의 저가 다중-모드, 다중-대역 송신기를 구현하는 것은 가능하지 않다.

간접 변조 송신기는 기저대역 신호 또는 RF 신호를 더 높은 주파수로 변환시키기 위하여 2-단계 주파수 변환 방법을 사용한다. 도 1은 전형적인 간접 변조 송신기(10)의 블록도를 도시한 것이다. 입력 신호 Sin(일반적으로 기저대역 신호이지만, 또한 RF 신호일 수도 있다)을 출력 신호인 Sout으로 표시한 높은 RF 주파수(일반적으로 신호가 송신되는 반송 주파수)로 변환하는 혼합기(12, 14)가 사용된다. 구성요소의 균형은 처리된 신호를 증폭하고, 이로부터 잡음을 필터링한다.

먼저, 증폭기(22)는 기저대역 신호를 버퍼링하고, 증폭하여, 이후의 처리를 다루는데 적합한 수준이 되도록 보장한다. 이후, 증폭된 신호는 저역 통과 또는 대역 통과 필터(24)에 의하여 필터링되어, 간섭을 일으킬 수 있는 목적하지 않는 신호를 제거한다. 이후, 필터링된 신호는 필터(24)로부터 나온 신호를 국부 발진기(LO1, 26)에 의하여 발생되는 주기적인 신호와 혼합하는 혼합기(12)로 입력된다. 이는 Sin 신호를 제1 중간 주파수(IF1)로 알려진 더 높은 주파수로 변환한다.

일반적으로, 혼합기는 그의 입력으로서 두 가지 상이한 주파수를 받아들이고, 그의 출력에서:

(a) 입력 신호의 주파수의 합과 주파수가 동일한 신호;

(b) 입력 신호의 주파수 사이의 차이와 주파수가 동일한 신호; 및

(c) 원 입력 주파수

를 생성하는 회로 또는 장치이다.

혼합기의 전형적인 실시예는 전술한 것보다 더 유의하게 많은 톤을 생성할 수 있는 디지털 스위치이다.

이후, 전형적으로 IF1 주파수의 중심 부분에 위치하며, 채널 필터라 칭하는 대역 통과 필터(28)에 의하여 IF1 신호를 필터링하여, 제1혼합 처리의 목적하지 않는 생성신호(상기 신호 (a) 및 (c))를 제거한다. 이는 제2혼합 처리가 수행되는 경우, 상기 신호가 목적하는 신호와 간섭하는 것을 방지하기 위하여 필요하다.

이후, 신호는 중간 주파수 증폭기(IFA)(30)에 의하여 증폭되고, 혼합기(14) 및 국부 발진기(LO2)(32)를 사용하여 제2국부 발진기 신호와 혼합된다. 제2국부 발진기 LO2(32)는 IF1 주파수를 목적하는 송신 또는 반송 주파수로 변조하기 위하여 튜닝된 주기적 신호를 생성한다. 따라서, 14의 출력으로부터 온 신호는 목적하는 송신 주파수에 존재하게 된다. 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터(38)를 사용하여 잡음을 목적하는 신호로부터 필터링하고, 신호는 증폭기(40)에 의하여 증폭되어, 송신될 수 있다.

임의의 전기적 신호를 하나의 주파수로부터 다른 주파수로 변조 또는 복조하기 위하여 동일한 처리가 사용될 수 있음을 주목하여야 한다.

간접 변환 설계의 주된 문제는 다음과 같다:

· 고가의 오프-칩(off-chip) 부품, 특히 필터(24, 28, 38)가 필요하고;

· 전력 소모를 증가시키고, 시스템 이득을 저하시키는 설계 트레이드 오프가 오프-칩 부품에 필요하며;

· 표적 집적 기술이 아니라, 오프-칩 부품에 의하여 영상 거절이 제한되고;

· 디지털 잡음으로부터의 분리가 문제될 수 있으며;

· 전체적으로 집적할 수 없다.

간접 변환 시스템에 사용되는 필터(24, 28, 38)는 고품질의 장치이어야 하고, 따라서 전자적으로 튜닝가능한 필터는 사용될 수 없다. 또한, 다중-표준/다중-주파수 응용에 간접 변환 시스템을 사용하는 유일한 방법은 각각의 주파수 대역에 대한 오프-칩 필터의 분리된 세트를 사용하는 것이다. 이는 명백히 다중-표준/다중-주파수 송신기를 제공하는 것에 대한 유효한 접근이 아니다.

저비용의 전력효율적인 송수신기를 구현하기 위한 지속적인 요구는, 특히 무선 전화통신 산업(특히, 저전력 셀룰러/마이크로-셀룰러 음성/데이타 개인 통신 시스템)에서 관심있는 주파수에 대한 도전이, 이전에 사용되던 주파수(약 900MHz) 이상으로 1GHz 이상의 스펙터럼으로 일어남을 입증한다.

따라서, 상기 문제를 처리할 신호 변조 방법 및 장치에 대한 요구가 있다. 이러한 다중-표준/다중-주파수 설계는 전체적으로 집적가능하고, 저렴하며, 고성능인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 특징 및 다른 특징은 첨부된 도면에 대한 하기 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 종래 기술에서 공지된 수퍼-헤테로다인 변조 토폴로지의 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 포괄적인 실시예에서 변조기 토폴로지의 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 포괄적인 실시예에서 혼합 신호 세트의 타이밍도.

도 4는 본 발명의 실시예에서 차동 변조기 토폴로지의 블록 구성도.

도 5는 본 발명의 실시예에서 시간에 대한 진폭으로 도시된 차동 혼합 신호 세트의 타이밍도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에서 차동 변조기 토폴리지의 블록 구성도.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 하나 이상의 문제점을 방지하고 억제하기 위한 신규의 변조 및 복조 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 하나의 측면은 입력 신호 x(t)를 출력 신호 y(t)로 변조하기 위한 회로로 정의되며, 상기 회로는,

RF 신호에 대한 입력, 제1 혼합 신호 f1에 대한 입력, 및 상기 두개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 갖는 제1혼합기;

RF 신호에 대한 입력, 제2 혼합 신호 f2에 대한 입력, 및 상기 두 개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 가지며, 상기 출력에서 출력 신호 y(t)를 제공하는 제2혼합기(여기에서, 상기 제1혼합기의 출력은 상기 제2혼합기의 RF 입력에 연결된다);

하나의 입력 및 두 개의 출력을 가지며, 상기 입력은 입력 신호 x(t)를 수신하고, 상기 두 개의 출력은 상기 제1혼합기 및 제2혼합기의 RF 신호 입력과 분리되어 연결되며, 이에 의하여 입력 신호 x(t)를 상기 제1혼합기 또는 상기 제2혼합기의 입력으로 연결하는 것을 선택적으로 제어할 수 있는 스위치;

다중-톤의 혼합 신호 φ1을 생성하고, 제1혼합 신호를 상기 제1혼합기에 제공하는 제1신호 발생기;

단일-톤의 혼합 신호 φ2를 생성하고, 제2혼합 신호를 상기 제2혼합기에 제공하는 제2신호 발생기; 및

스위치의 위치 및 상기 제1신호 발생기 및 상기 제2신호 발생기에 의하여 생성된 신호를 제어하는 제어 회로를 포함하되,

상기 제어 회로는,

입력 신호 x(t)가 상기 제2혼합기로 공급되고, 상기 제2신호 발생기가 직접-변환 형식의 발진기 신호를 발생하도록 동작가능한 제1모드; 및

입력 신호 x(t)가 상기 제1혼합기로 공급되고, 상기 제1신호 발생기 및 제2신호 발생기가 가상 국부 발진기의 신호 쌍을 발생하도록 제어되는 제2모드의 두 가지 모드를 가지며,

여기에서, 상기 φ1*φ2는 에뮬레이션되는 상기 국부 발진기 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖고, 상기 φ1 또는 φ2 어느 것도 입력 신호 x(t) 또는 에뮬레이션되는 LO 신호의 반송 주파수에서 유의한 전력을 갖지 않는다.

본 발명의 또다른 측면은 입력 신호 x(t)를 출력 신호 y(t)로 변조시키는 회로로 정의되며, 상기 회로는,

RF 신호에 대한 입력, 제1혼합 신호 f1에 대한 입력, 및 상기 두개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 갖는 제1혼합기;

RF 신호에 대한 입력, 제2 혼합 신호 f2에 대한 입력, 및 상기 두 개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 가지며, 상기 출력에서 출력 신호 y(t)를 제공하는 제2혼합기(여기에서, 상기 제1혼합기의 출력은 상기 제2혼합기의 RF 입력에 연결된다);

다중-톤의 혼합 신호 φ1 또는 일정한 값의 신호를 생성하고, 제1혼합 신호를 상기 제1혼합기에 제공하는 제1신호 발생기;

단일-톤의 혼합 신호 φ2를 생성하고, 제2혼합 신호를 상기 제2혼합기에 제공하는 제2신호 발생기; 및

상기 제1신호 발생기 및 상기 제2신호 발생기에 의하여 생성된 신호를 제어하는 제어 회로를 포함하되,

상기 제어 회로는,

상기 제1신호 발생기가 일정한 값의 신호를 생성하도록 제어되고, 상기 제2신호 발생기가 직접-변환 형식의 발진기 신호를 발생하도록 제어되는 제1모드; 및

상기 제1신호 발생기 및 제2신호 발생기가 가상 국부 발진기의 신호 쌍을 발생하도록 제어되는 제2모드의 두 가지 모드를 가지며,

여기에서, 상기 φ1*φ2는 에뮬레이션되는 상기 국부 발진기 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖고, 상기 φ1 또는 φ2 어느 것도 입력 신호 x(t) 또는 에뮬레이션되는 LO 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖지 않는다.

발명의 상세한 설명

상기 약술한 수많은 목적을 처리하는 회로를 도 2에 블록 구성도로 도시하였다. 상기 도면은 입력 신호 x(t)를 두 개의 혼합 신호 φ1 및 φ2와 혼합하거나("유사-직접 변환" 모드), 또는 오직 하나의 혼합 신호 φ2와 혼합하여("직접-변환" 모드), 입력 신호 x(t)를 출력 신호 y(t)로 상향 변환시키는 변조기 토폴로지(50)를 도시한 것이다.

직접 변환 송수신기는 하나의 혼합기 및 하나의 국부 발진기를 사용하여 하나의 단계에서 상향 및 하향 변환을 수행한다. 기저대역으로부터의 신호를 반송 주파수로 상향-변환하는 경우, 이는 목적하는 반송 주파수와 동일한 주파수를 갖는 국부 발진기 신호 φ2를 필요로 한다.

후술하는 바와 같이, 유사-직접 변환에 사용되는 이들 두 개의 혼합 신호 φ1 및 φ2는 통상의 2-단계 변환 토폴로지(예를 들어, 직접 변환 또는 수퍼헤테로다인 토폴로지)에 사용되는 혼합 신호와 매우 상이하다. 주된 차이점은 두 개의 유사-직접 변환 혼합 신호가 단일 직접-변환 혼합 신호를 에뮬레이션하기 위하여 사용되고, 직접-변환의 통상적인 단점이 없다는 것이다.

직접 변조기는 단순화된 주파수 계획을 가지며, 구현 비용이 적고, 다중 변조기 포맷과의 호환성을 갖는다는 장점이 있다. 그러나, 단일한 집적회로에서 (만족할 만한 성능을 유지하지만) 전력 및 이득 제어에 제한이 있다.

제안된 송신기는 직접 변조 및 유사-직접 변조기의 장점을 갖는다. 고출력/고이득 제어 환경에서, 송신기는 직접 변조기로 구성된다. 저출력/저이득 제어 환경에서, 송신기는 유사-직접 변조기로 구성된다. 순수한 결과는 집적되고, 구성가능하며, 다중-모드의 송신기이다. 신규 송신기의 장점은 주파수 계획이 단순하고, 구현 비용이 적으며, 다중 변조기 포맷과 호환되고, 넓은 출력 전력/이득 제어 범위를 갖는다.

본 발명의 전형적인 토폴로지가 도 2에 블록 구성도로 도시되어 있다. 단순화를 위하여, 이 회로는 차동 신호화 또는 정위상(in-phase) 및 직교(quadrature) 신호 성분에 용이하게 적합하게 사용될 수 있으나, 이들 없이 도시하였다.

상기 토폴로지에서, 입력 신호 x(t)는 제어기(54)에 의하여 제어되는 스위치(52)에 입력된다. 제어기(54)는 직접 변환 및 유사-직접 변환 변조 사이에서 송신기 동작 모드를 선택하기 위하여 사용된다. 직접 변조기로서의 동작을 위하여, 스위치(52)는 입력 신호 x(t)를 혼합기(56)의 입력으로 연결한다. 유사-직접 변조를 위하여, 스위치(52)는 입력 신호 x(t)를 혼합기(58)의 입력으로 연결한다.

제어기(54)는 또한 두 가지 변조 신호 발생기 φ1(60) 및 φ2(62)의 동작을 제어한다.

전형적인 응용에서, 제어기(54)는 직접 변조에 대한 동작 모드를 고출력 전력/이득 제어 환경으로 세팅하고, 저출력 전력/이득 제어 환경에서 유사-직접 변조로 동작 모드를 세팅한다. 직접 변조에서는 단지 φ2 신호 발생기(62)만이 사용되지만, 유사-직접 변조 모드에서는 φ1 및 φ2 발생기(60, 62)가 모두 필요하다.

제어기(54)의 모드는 "TXMODE"로 표시된 입력 신호에 의하여 제어된다. TXMODE 신호는 수많은 방식으로 발생될 수 있으며, 전형적으로 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 ASIC(주문형 반도체, application specified integrated circuit)에 의하여 발생된다.

직접 변조 모드에서, 제어기(54)는 φ2 신호 발생기(62)에 의하여 발생되는 혼합 신호 φ2의 주파수가 목적하는 반송 주파수가 되도록 세팅한다.

유사-직접 변조 모드에서, 제어기(54)는 φ1 및 φ2 혼합 신호 발생기(60, 62)를 조화시켜서, 한 쌍의 "가상 국부 발진기"(VLO) 신호 φ1 및 φ2를 발생시킬 것이다. 이러한 혼합 신호 φ1 및 φ2는 국부 발진기 신호를 에뮬레이션하므로, 이들을 본 명세서에서 일반적으로 VLO 신호라 칭하고; 곱 φ1*φ2는 에뮬레이션되는 상기 국부 발진기 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖는다. 그러나, 상기 φ1 또는 φ2 어느 것도 입력 신호 x(t) 또는 에뮬레이션되는 LO 신호 또는 출력 신호 φ1φ2x(t)의 주파수에서 유의한 전력을 갖지 않는다. 상기 VLO 신호는 출력 신호와 간섭하게 될 주파수에서 단지 유의한 전력을 갖지 않기 때문에, 이러한 특성을 갖는 혼합 신호는 자기 혼합 문제를 크게 해소한다.

이러한 VLO 신호는 이후에 더욱 상세하게 설명되지만, φ1 및 φ2 혼합 신호의 전형적인 쌍은 도 3에서 시간에 대한 진폭으로 도시되어 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 혼합 신호 중 하나는 "다중-톤" 신호일 수 있고(다중-톤 또는 비-단일-톤은 하나를 초과하는 기본 주파수 톤을 갖는 신호를 칭한다. 단일-톤 신호는 하나의 기본 주파수 톤을 가지며, 상기 기본 톤과 고조파 관계인 다른 톤을 가질 수 있다), 다른 혼합 신호는 단일-톤 신호일 수 있다. 양 신호는 또한 다중-톤일 수 있다.

도 3에서 φ1을 생성하기 위하여 사용된 발진기 신호 f1은 φ2 주파수의 4배 주파수에서 동작한다. 따라서, φ1은 φ2 XOR f1의 단순한 논리 동작으로부터 생성될 수 있다. 또한, 이들 두 개의 혼합 신호의 곱 φ1*φ2는 명백히 목적하는 LO 신호와 동일하다. 따라서, 유사-직접 변환 토폴로지의 출력 y(t)=φ1φ2x(t)는 가정한 LO*x(t) 하향 변환의 출력과 동일할 것이다.

그러나, 회로 동작 중 어느 점에서도 실제 "φ1*φ2" 신호가 생성되지 아니하며, 그러한 신호가 생성되는 경우 단지 무시할만한 양이 생성됨에 주목하는 것이 중요하다. 혼합기(56, 58)는 분리된 φ1 및 φ2 신호를 수신하고, 상이한 물리적 구성요소를 사용하여 이들을 입력 신호 x(t)와 혼합한다. 따라서, 회로로 누설될 수 있는 LO 신호는 존재하지 않는다.

도 3으로부터 이들 혼합 신호의 1 주기를 보면, φ1*φ2 신호의 발생이 명백하다:

명백히, 도 3에서 두 개의 혼합 신호 φ1 및 φ2는 효과적인 VLO 신호의 기준을 만족한다.

상기 실시예의 유일한 문제는 f1이 에뮬레이션되는 LO 신호의 주파수에서 전력을 갖지 않는다는 것이며, 따라서, 이를 분리하고, 야기될 수 있는 임의의 자기 혼합을 최소화하기 위하여 주의하여야 한다. 당업계에 공지된 표준 아날로그 설계 및 레이아웃 기술을 사용하여 이를 수행할 수 있다. 이들 기술은 예를 들어, 다음을 포함한다:

1. 발진기 온-칩을 놓는다. 발진기가 오프-칩인 경우, 인쇄 회로 기판의 집적 회로 핀 및 트랙은 발진 신호를 방사하는 안테나 역할을 수행할 수 있다; 또는

2. f1보다 높은 주파수에서 동작하는 발진기를 사용하고, 디바이더(divider)를 사용하여 이를 하향 변환한다. 이후 기술되는 실시예에서, 재생성 디바이더가 사용되며, 이는 특히 효과적이다.

VLO 혼합 신호 및 이들을 발생시키는 방법은 이후에 더욱 상세하게 설명하며, 본 출원인의 계속 중인 특허 출원에서도 설명되어 있다.

두 개의 혼합기(56, 58)에 대한 특정한 설계 파라미터가 잡음 형태, 선형성 응답, 및 변환 이득과 관련하여 전형적인 특성을 갖는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 혼합기의 선택 및 설계는 당업계에 공지된 표준을 따른다. 다른 요소의 설계는 또한 본 명세서의 교시로부터 당업자에게 명백할 것이다.

도 2는 다양한 요소가 아날로그 형태로 구현되는 것을 포함하지만, 이들은 또한 디지털 형태로 구현될 수 있다. 혼합 신호는 전형적으로 본 명세서에서 이진수인 1 및 0으로 제공되지만, 이극(bipolar) 파형 ±1이 또한 사용될 수 있다. 이극 파형은 국부 제어 신호에 맞추어 입력을 주기적으로 반전시키는 정류 혼합기를 사용하기 때문에(상기 반전 처리는 신호를 국부 발진기로 직접 혼합하는 것과 구별된다) 확산 대역 응용에 전형적으로 사용된다.

본 발명의 토폴로지는 완전하게 집적된 회로를 사용하여 입력 신호 x(t)가 효과적으로 하향 변환되는 것을 가능하게 한다. 또한, 필터가 필요없고, 혼합 신호가 발생되어 매우 용이하게 변화될 수 있기 때문에 다중 표준/다중 주파수 장치에 개발에 적용하는 경우에 특히 용이하다. 이러한 장점은 이후 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 다른 장점은 또한 후술하는 본 발명의 다른 실시예로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 수 많은 다른 실시예를 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예

본 발명의 바람직한 실시예가 도 4에 블록 구성도로 도시되어 있다. 상기 토폴로지는 도 2의 토폴로지와 거의 동일하며, 주된 차이점은 도 4의 토폴로지는 정위상(in-phase, I) 및 직교위상(Q) 신호 성분을 처리하고, 모든 신호가 차동 모드에서 처리된다는 것이다. 도 4의 토폴로지는 또한 수많은 가변-이득 증폭기를 포함하며, 이는 특히 다중 표준/다중 주파수 응용에서 더욱 큰 유연성 및 향상된 성능을 제공한다.

차동 신호는 그라운드에 대하여 단일 전위를 갖는다기 보다는, 그라운드에 대하여 양 전위 및 음 전위를 갖는 신호이다. 차동 구조의 사용은 도 2 및 도 3에 도시된 구조보다 공통 모드 잡음에 대하여 더욱 영향을 받지 않는 더 강력한 출력 신호를 생성한다. 예를 들어, 환경 잡음이 잡음 신호를 도 2의 입력 x(t) 상에 가하는 경우, 이러한 잡음 신호는 회로를 통하여 전파될 것이다. 그러나, 차동 회로에서 이러한 환경 잡음이 동일하게 IP 및 IN 입력 상에 가해지는 경우, 순수한 효과는 없다. 차동 증폭기, 혼합기 및 스위치는 당업계에 주지된 것이다.

도 4의 토폴로지(80)도 또한 정위상(I) 및 직교위상(Q) 신호 성분을 처리한다. 많은 변조 구조에서, 입력 신호의 정위상(I) 및 직교(Q) 성분을 모두 변조 또는 복조할 필요가 있으며, 단순하게 설명하면 이들은 서로 90도 위상차를 갖는 신호 성분들이다.

분리된 I 및 Q 신호에 대하여, 분리된 I 및 Q 혼합 신호를 발생시켜야 한다. 유사-직접 변환의 경우, 4개의 혼합 신호를 발생시켜야 한다: φ1Q에 대하여 90도 위상차가 있는 φ1I; 및 φ2Q에 대하여 90도 위상차가 있는 φ2I. 신호 φ1I 및 φ2I의 쌍은 φ1Q 및 φ2Q의 신호쌍이 그러하듯이, 상기 목록의 VLO 혼합 신호에 대한 함수 선택 기준을 만족하여야 한다.

상기 신호 φ1I, φ1Q, φ2I 및 φ2Q 신호를 생성하기 위한 성분 설계는 본 명세서의 기재로부터 당업자에게 명백하다. 또한, 그러한 신호의 생성에 관한 추가 상세한 설명은 PCT 국제출원 제PCT/CA00/00994, PCT/CA/00995 및 PCT/CA00/00996 하에 출원되고, 계속 중인 출원에서 이용가능하다.

도 4로 돌아와서, 차동 신호가 전체적으로 사용되며, P 및 N 표지로 일반적으로 나타낸다. 입력 신호의 정위상 및 직교위상 성분은 I 및 Q로 각각 나타내고, 두 개의 분리 신호 채널에서 처리되고, 변조되며, 변조가 완료된 후에 결합 신호로 병합된다.

도 4의 차동 증폭기(A1 및 A2)는 입력되는 기저대역 신호 쌍 I_P, I_N 및 Q_P, Q_N을 버퍼링하고 증폭한다. 입력되는 신호의 정위상 성분 I_P는 양이고, 입력되는 신호의 직교위상 성분 I_N은 음이다. 유사하게, 입력되는 신호의 직교위상 성분 Q_P는 양이고, 입력되는 신호의 직교위상 성분 Q_N은 음이다. 이들 두 개의 증폭기(A1 및 A2)는 직접변조 및 유사-직접 변조 모드의 동작 모두에 사용되는 것을 주목하여야 한다.

신호의 두 쌍이 차동 스위치(SW1 및 SW2)에 들어간다. 스위치(SW1 및 SW2)는 회로 블록(C1)에 의하여 제어되며, 직접 변조 및 유사-직접 변조 사이에서 송신기 동작 모드를 선택하기 위하여 사용된다. 직접 변조기로서 동작하기 위하여 스위치(SW1 및 SW2)는 증폭기(A1 및 A2)의 출력을 혼합기(M3 및 M4)의 입력에 각각 연결한다. 유사-직접 변조를 위하여 스위치(SW1 및 SW2)는 증폭기(A1 및 A2)의 출력을 혼합기(M1 및 M2)의 입력에 각각 연결한다.

회로 블록(C1)은 직접 변조 및 유사-직접 변조 사이에서 송신기 동작 모드를 스위치(SW1 및 SW2) 및 회로 블록 L1 내의 변조 신호 발생기(82 및 84)의 제어를 통하여 선택한다. 전형적인 응용에서, 회로 블록(C1)은 고출력 전력/이득 제어 환경에서 동작 모드를 직접 변조로 세팅하고, 동작 모드를 저출력 전력/이득 제어 환경에서 유사-직접 변조로 세팅한다.

직접 변환 모드에서 회로 블록(L1) 중 신호 발생기(84)만이 사용되는 반면, 유사-직접 변환 모드에서는 발생기(82, 84) 모두가 필요하다. 전술한 바와 같이, 직접 변환 모드에서 신호 발생기(84)는 (반송 주파수에서) 단일한 φ2 변조 신호에 대하여 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분을 발생시킨다. 유사-직접 변환 모드에서, 두 개의 혼합 신호 φ1I 및 φ1Q는 신호 발생기(82)에 의하여 발생되어야 할 것이고; 두 개의 혼합 신호 φ2I 및 φ2Q는 신호 발생기(84)에 의하여 발생되어야 할 것이다.

입력되는 차동 국부 발진기 신호 LOp 및 LO_N은 혼합 신호를 발생시키기 위하여 회로 블록(L1)에 의하여 사용된다. 이들 국부 발진기 신호는 바람직하게는 사용되는 실제 혼합 신호의 배수 또는 분수의 주파수에 있다. 이는 유용한 데이터와 간섭할 수 있는 신호 경로로의 LO 누설을 최소화하는데 바람직하다. 도 4의 회로에서, 신호 LO_P 및 LO_N은 내부적으로 사용되는 실제 LO 주파수의 두 배이고, 이들 신호는 회로 블록 /2를 사용하여 2로 나누어진다.

본 발명의 상기 실시예에서, 회로 블록(C1)의 모드는 "TXMODE"로 표시된 입력 신호에 의하여 제어된다. TXMODE 신호는 수많은 방식으로 발생될 수 있지만, 전형적으로 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 ASIC(주문형반도체)에 의하여 발생될 것이다.

유사-직접 변조 동작 모드에서 차동 혼합기(M1, M2)가 사용된다. 이들은 단지 전술한 바와 같이 차동 φ1 신호를 사용하여 기저대역 입력 신호를 혼합한다. 따라서, 혼합기(M1, M2)의 출력은 유사-IF 신호이다.

그리고, 유사-직접 변조 동작 모드에서 차동 증폭기(A3, A4)가 유사-IF 신호의 신호 이득 및 전력을 변화시키기 위하여 사용된다. 증폭 정도는 유사-직접 모드에서 회로의 동작을 최적화하기 위하여 외부 제어 신호(GC1)에 의하여 제어된다.

수신하는 신호를 혼합하여 최종 RF 주파수를 생성하는 차동 혼합기(M3, M4)가 직접 변조 및 유사-직접 변조 모드의 동작 모두에서 사용된다. 회로가 직접 변조 모드인 경우, 회로 블록(C1)은 혼합 신호(φ2I 및 φ2Q)가 목적하는 반송 주파수에서 단순히 발진기 신호가 되도록 야기할 것이다. 회로가 유사-직접 변조 모드인 경우, 회로 블록(C1)은 신호 발생기(82, 84)가 VLO 혼합 신호 φ1I 및 φ1Q, 및 φ2I 및 φ2Q의 상보적 쌍을 발생시키도록 제어할 것이다.

도 4의 성분이 모두 차동이고, 이들 혼합 신호는 또한 차동이어야 한다. 차동 혼합 신호 φ1P/φ1N 및 φ2P/φ2N의 전형적인 쌍을 발생시키는 방법이 도 5에 도시되어 있다. 도 5의 신호는 상보적 P 및 N 성분이 필요하다는 점만 제외하고는 도 3의 신호와 동일하다. 즉, 차동 발진기 신호 f1P/f1N은 차동 혼합 신호 φ2P/φ2N의 주파수의 4배에서 구동된다. 상기 신호 f1P/f1N은 단지 φ2 XOR f1의 국부 동작을 사용하여 차동 혼합 신호 φ1P/φ1N을 발생시킬 수 있다. 혼합 신호의 곱 φ1P*φ2P 및 φ1N*φ2N은 에뮬레이션되는 LO 신호와 명백히 동일하다. I 및 Q 혼합 신호의 발생은 동일한 방식을 따른다.

동작 모드에 상관없이, 정위상 및 직교위상 경로는 이후 차동 합산기(Σ)를 사용하여 병합된다. 차동 가변 이득 증폭기(A5)가 외부 제어 신호(GC2)에 의하여 RF에서의 신호 이득 및 전력을 변화시키기 위하여 사용된다. 최종적으로, 차동 증폭기(A6)가 결과적으로 생성된, 변조된 RF 신호를 버퍼링하고 증폭하기 위하여 사용된다.

물론, 합산기(Σ), 가변 이득 증폭기(A5) 및 증폭기(A6)가 직접 변조 및 유사-직접 변조 동작 모드에서 모두 사용됨을 주목한다.

본 발명의 다른 실시예

본 발명의 다른 실시예가 도 6의 블록 구성도에서 제공된다.

상기 회로는 도 4의 회로와 거의 동일하며, 모든 증폭기, 혼합기 및 합산기가 동일한 방식으로 동작한다. 또한, 상기 회로는 두 가지 모드로 동작한다: 직접 변환 및 유사-직접 변환. 상기 두 개의 회로 사이의 가장 명확한 차이는 스위치(SW1, SW2)가 제거되고, 차동 증폭기(A3, A4) 및 차동 혼합기(M3, M4) 사이에 위치하는 두 개의 스위치(SW3, SW4)로 대체되어 있다는 것이다. 상기 두 개의 스위치(SW3, SW4)는 새로운 차동 필터(F1, F2)를 회로의 내부 또는 외부에 위치시키기 위하여 사용된다. 후술하는 바와 같이, 회로가 직접 변환 모드에 있는 동안 새로운 저역 통과 필터(F1, F2)가 사용된다.

블록도로부터 명백하지 않더라도, 회로 블록(C2), 회로 블록(L2), 및 차동 변조 신호 발생기(92, 94)의 동작은 또한 도 4의 대응하는 성분의 동작과 매우 상이하다.

전술한 바와 같이, 도 6의 회로는 두 개의 모드 중 하나로 동작하며, 회로 블록(C2)로 입력되는 "TX MODE"에 의하여 제어된다. 회로가 직접 변환 모드인 경우:

1. 회로 블록(C2)는 변호 신호 발생기(92)가 일정한 값의 신호(즉, DC 신호)를 발생시키도록 지시한다. 차동 혼합기(M1, M2)의 출력은 그의 입력 신호와의 곱(입력 × 상수)이며, 이는 입력과 동일한 주파수에서 출력으로 생성되며, 두 개의 차동 혼합기(M1, M2)가 주파수 변환이 없는 단순한 선형 이득 소자로 동작하도록 한다;

2. 회로 블록(C2)는 두 개의 스위치(SW3, SW4)가 저역 통과 필터(F1, F2)를 회로 내에 위치시키도록 토글링한다(toggle). 이는 (필요한 경우) 직접 변조 모드에서 잡음 및 스퓨리어스 성능을 향상시키기 위한 것이다. 물론, 필터는 모든 경우에 필요한 것은 아닐 수 있으며, 시스템 요구에 따라 다른 필터 방식이 또한 대체될 수 있다;

3. 회로 블록(C2)는 변조 신호 발생기(94)가 차동 혼합기(M3, M4)에 공급되는 정상적인 직접-변환 혼합 신호를 생성하도록 지시한다.

유사-직접 변환 모드에서:

1. 회로 블록(C2)는 변조 신호 발생기(92, 94)가 전술한 바와 같이 VLO 혼합 신호를 생성하도록 지시하고;

2. 회로 블록(C2)가 두 개의 스위치(SW3, SW4)가 저역 통과 필터(F1, F2)를 회로 외부에 위치시키도록 토글링한다.

이러한 변환은 별론으로 하고, 상기 회로는 기본적으로 도 4의 성분과 동일한 성분을 사용하며, 거의 동일한 방식으로 동작한다.

가상 국부 발진기 회로

VLO 신호의 전형적인 셋을 이상에서 설명하였다. 임의의 개수의 VLO 신호가 생성될 수 있고, 본 발명이 구현할 수 있으며, 상기 부분의 목적은 더욱 일반적인 방식으로 VLO 신호를 제공하기 위한 것이다.

비주기적 또는 시간 변화 혼합 신호는 이전에 사용되던 단일-톤 발진기 신호에 대하여 장점을 제공한다. 이들 가상 국부 발진기(VLO) 신호 φ1 및 φ2의 주어진 쌍은 다음과 같은 특성을 갖는다:

1. 이들의 생성신호는 입력 신호 x(t)를 목적하는 출력 주파수로 변환하는데 필요한 주파수에서 유의한 전력을 갖는 국부 발진기(LO) 신호를 에뮬레이션한다. 예를 들어, 수신기에서 입력 신호 x(t)를 기저대역으로 변환하기 위하여, φ1(t)*φ2(t)가 x(t)의 반송 주파수에서 주파수 성분을 가져야 한다.

2. φ1 및 φ2 중 어느 하나는 혼합기 쌍 출력 φ1(t)*φ2(t)*x(t)의 주파수 부근에서 최소 전력을 갖는 반면, 다른 것은 입력 신호 x(t)의 중심 주파수 f_RF 부근에서 최소 전력을 갖는다. "최소 전력"은 전력이 특정 적용의 환경에서 RF 체인의 성능을 심각하게 떨어뜨리지 않을 정도로 충분히 낮아야 함을 의미한다.

예를 들어, 수신기에서 혼합기 쌍이 입력 신호 x(t)를 기저대역으로 복조하는 경우, φ1 및 φ2 중 어느 하나는 DC 근방에서 최소 전력을 갖는 것이 바람직하다.

결과로서, 목적하는 복조에 영향을 미치지만, 신호 경로로 누설되고, 출력에 나타나는 LO 신호는 거의 또는 전혀 없다.

전술한 바와 같이, 두 개의 신호를 함께 혼합하는 것은 다음과 같은 출력을 생성한다:

(a) 입력 신호의 주파수의 합과 주파수가 동일한 신호;

(b) 입력 신호의 주파수 사이의 차이와 주파수가 동일한 신호; 및

(c) 원 입력 주파수.

따라서, 당업계에 공지된 직접 변환 수신기는 입력 신호 x(t)의 반송 주파수에서 입력 신호 x(t)를 LO 신호와 혼합한다. 직접 변환 수신기의 LO 신호가 신호 경로로 누설되는 경우, 입력 신호 x(t)를 따라 기저대역으로 복조되어 간섭을 일으킬 것이다. 본 발명은 LO 신호를 사용하지 않으므로, 누설이 기저대역 출력 φ1(t)*φ2(t)*x(t)에서 신호를 생성하지 않는다.

혼합 신호 φ1 및 φ2 중 어느 하나에서, 입력 신호 x(t) 또는 출력 신호 φ1(t)*φ2(t)*x(t)의 주파수에서의 임의의 신호 성분은 다른 혼합 신호에 의하여 억제되거나 제거된다. 예를 들어, 혼합 신호 φ2가 상향-변환된 RF (출력) 신호의 대역 내에 소정량의 전력을 갖는 경우, 이는 신호 경로로 누설되고, 상향-변환된 RF (출력) 신호의 대역에서 최소 전력을 갖는 φ1 혼합 신호에 의하여 억제될 것이다. 이러한 상보적 혼합은 혼합 신호 φ1 및 φ2로부터의 간섭을 억제한다.

전술한 바와 같이, 현재 수신기 및 송신기 기술은 몇 가지 문제점을 갖는다. 예를 들어, 직접-변환 송수신기는 그의 성능을 제한하는 LO 누설 및 1/f 잡음 문제를 겪는 반면, 헤테로다인 송수신기는 고수준의 성능을 갖는 온-칩 구현이 어려운 영상-제거 기술을 필요로 한다.

고도로 집적된 송수신기에서 영상-제거의 문제, LO 누설 및 1/f 잡음은 상보적 VLO 신호를 사용함으로써 극복할 수 있다. 이들 신호는 φ1 및 φ2 신호 중 어느 하나가 출력 신호 y(t)의 주파수 근방에서(변환이 기저대역에 관한 것이라면 DC 근방에서) 최소 전력을 갖고, 다른 하나는 입력 신호 x(t)의 중심 주파수 f_RF 근방에서 최소 전력을 갖는다는 점에서 상보적이다.

이들 신호 φ1 및 φ2는 일반적으로 다음과 같다:

1. 랜덤 또는 유사-랜덤의 시간 주기 함수이고;

2. 아날로그 또는 디지털 파형이며;

3. 통상적인 또는 비통상적인 양극성 파형을 사용하여 구성되고;

4. 평균은 0에 가까워지며;

5. 진폭 변조되고;

6. 다음을 포함하는 수많은 방법으로 생성된다:

a. 메모리에 저장되고, 클럭 아웃되거나;

b. 디지털 블록을 사용하여 생성되거나;

c. 잡음 형성(noise shaping) 요소(예를 들어, 델타-시그마 요소)를 사용하여 생성되거나;

d. 상기 조건에 부합되도록 삽입된 추가 비트와 함께 PN 시퀀스를 사용하여 구성된다.

어느 정도 본 발명의 장점을 제공하는 가상 LO 신호가 생성될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 거의 전혀 LO 누설을 갖지 않는 것이 어떤 환경에서 가능한 반면, 여전히 어느 정도의 LO 누설이 있는 가상 LO 신호를 혼합하는 것을 다른 환경에서 허용할 수 있다.

가상 국부 발진기 신호를 상이한 형태로, 예를 들어, 상기 보여준 2개의 혼합 신호보다는 3개 이상의 상보적 신호를 사용하여 생성할 수 있다. 이들 및 다른 변형이 하기 계속중인 출원에 개시되어 있다:

1. 2000. 9. 1.자로 출원되고, 발명의 명칭이 "무선(RF) 신호의 업-변환을 위한 개선된 방법 및 장치(Improved Method and Apparatus for Up-conversion of Radio(RF) Signals)"인 PCT 국제출원 제PCT/CA00/00995호;

2. 2000. 9. 1.자로 출원되고, 발명의 명칭이 "무선(RF) 신호의 다운-변환을 위한 개선된 방법 및 장치(Improved Method and Apparatus for Down-conversion of Radio(RF) Signals)"인 PCT 국제출원 제PCT/CA00/00994호; 및

3. 2000. 9. 1.자로 출원되고, 발명의 명칭이 "무선(RF) 신호의 업-및-다운-변환을 위한 개선된 방법 및 장치(Improved Method and Apparatus for Up-and-down-conversion of Radio(RF) Signals)인 PCT 국제출원 제PCT/CA00/00996호.

본 발명의 장점

본 발명은 당업계에 공지된 다른 다운 컨버터에 대하여 많은 장점을 제공한다. 우선, 본 발명은 다음을 제공한다:

1. 최소의 영상 문제;

2. 국부 발진기(LO) 신호가 RF 출력 대역으로 누설되는 것을 최소화;

3. 수퍼-헤테로다인 회로에 필요한 제2LO 및 다양한(때로는 외부의) 필터를 가져야 할 필요성을 제거함; 및

4. 필요한 성분을 용이하게 집적 회로에 놓을 수 있는 정도로 고수준의 집적도를 갖는다. 예를 들어, 대용량의 커패시터 또는 복잡한 필터가 요구되지 않는다.

고수준의 집적도는 감소된 IC(집적 회로) 핀 카운트, 감소된 신호 전력 손실, 감소된 IC 전력 요구, 개선된 SNR(신호 대 잡음 비), 개선된 NF(잡음 계수, noise factor), 및 감소된 제조 비용 및 복잡도를 제공한다.

본 발명의 설계는 또한 저렴하고, 구성가능하며, 다중 표준/다중 주파수 통신 송신기 및 수신기가 구현되도록 한다. 본 명세서에서 상기 종래기술에 기술한 바와 같이, 다중 송신기는 다중 모드(표준)을 지지하도록 설계되어야 한다. 이는 고비용 및 큰 물리적 크기를 야기한다. 대조적으로, 본 발명은 극도로 유연하고 구성가능한 토폴로지를 제공한다. 발진기 회로는 전자적으로 용이하게 변화시킬 수 있고, 가변-이득 증폭기(A3, A4, A5)로부터 이득의 정도를 변화시킬 수 있다.

본 발명의 장점은 단일-칩 설계 내에 구현되고, 반도체 집적 회로 소자 연결 추가 비용을 제거하며, 필요한 물리적 공간을 감소시키고, 전체 전력 소모를 감소시키는 경우에 가장 명백하다. 집적도의 증가 수준은 집적 회로의 개시 이래로, 더 낮은 비용, 더 큰 부피, 더 높은 신뢰성 및 더 낮은 전력 소모 일렉트로닉스에 대한 구동력이다. 본 발명은 통신 장치가, 다른 소비자 전자 제품이 이익을 얻는 것과 동일한 집적 루트를 따르게 할 수 있다.

선택사항 및 대안

본 발명의 토폴로지에 대하여 다음을 포함하는 수많은 변형이 이루어질 수 있다:

1. 양극성 기술, CMOS 기술, BiCMOS 기술, 또는 실리콘/게르마늄(SiGe), 게르마늄(Ge), 갈륨 아세나이드(GaAs) 및 실리콘-온-사파이어(SOS)을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다른 반도체 기술을 사용하여 회로를 구현할 수 있고;

2. 혼합 신호가 많은 방식으로, 예를 들어, 전압 제어 발진기(VC)를 이용하여 생성될 수 있다. 인쇄 회로 기판(PCB)의 트랙 및 집적 회로의 핀이 방사되는 LO 신호에 대한 안테나로 작동하므로, VCO를 입력 신호의 주파수에 놓는 것은 자기-혼합이 발생하는 것을 가능하게 한다. VCO를 입력 신호 x(t)와 상이한 주파수에서 사용하고, 칩 상에 주파수 분배기 또는 체배기를 놓는 것은 자기-혼합의 가능성을 최소화시키고;

3. 제어 회로(C1) 및 제어 신호(GC1, GC2)는 출력 전력/이득 및 동작 모드를 제어하는 단일 회로에 병합되고;

4. 본 발명은 다양한 통신 프로토콜 및 포맷, 예를 들어, 진폭 변조(AM), 주파수 변조(FM), 주파수 천이 방식(FSK), 위상 천이 방식(PSK), 셀룰러 전화 시스템, 예를 들어, 아날로그 및 디지털 시스템, 예를 들어, 코드분할다중접속(CDMA), 시분할다중접속(TDMA), 및 주파수분할다중접속(FDMA)에 적용될 수 있고;

5. 본 발명의 토폴로지에 사용되는 혼합기는 수동 또는 능동일 수 있다. 능동 혼합기는 다음과 같은 수많은 점에서 수동 혼합기와 구별된다:

a. 이들은 변환 이득을 제공한다. 따라서, 능동 혼합기는 저잡음 증폭기 및 수동 혼합기의 조합을 대체할 수 있다;

b. 능동 구성요소의 임피던스로 인하여, 능동 혼합기는 입력 및 출력 포트 사이에서 더 우수한 분리를 제공한다; 그리고,

c. 능동 혼합기는 저전력 혼합 신호를 사용할 수 있게 하고, 혼합 신호가 생성되는 경우 발생되는 잡음을 감소시킨다.

결론

본 발명이 2개 또는 3개의 표준 이상을 다루고, 상기 기재한 사항보다 더 나은 바이어스 조건을 만들기 위하여 확장될 수 있음은 당업자에게 명백하다.

본 발명의 전기적 회로를 집적 회로 제조에 사용되는 시뮬레이션 언어 또는 하드웨어 개발 언어로 컴퓨터 소프트웨어 코드에 의하여 기재할 수 있다. 이러한 컴퓨터 소프트웨어 코드는 컴퓨터 디스켓, CD-ROM, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 리드 온리 메모리(ROM)를 포함하는 다양한 전자적 저장 매체에 다양한 포맷으로 저장될 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터 소프트웨어 코드를 나타내는 전자적 신호를 또한 통신망을 통하여 송신할 수 있다.

명백히, 그러한 컴퓨터 소프트웨어 코드는 다른 프로그램 코드에 핵심으로서 또는 외부 프로그램 콜 또는 당업계에 공지된 다른 기술에 의한 서브루틴으로서 혼합되고, 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예는 디지털 신호 처리기(DSP), 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 또는 개별 부품을 사용하여 다양한 계통의 집적 회로 기술에 구현될 수 있다. 그러한 구현은 당업자에게 명백하다.

본 발명은 그러한 응용에 유선 통신 시스템, 예를 들어, 컴퓨터 통신 시스템, 예를 들어, 구내정보통신망(LAN), 점대점 신호, 및 광역 통신망(WAN), 예를 들어, 인터넷으로서 전기적 또는 광섬유 케이블 시스템을 사용하여 적용될 수 있다. 또한, 무선 통신 시스템은 공공 방송, 예를 들어, AM 및 FM 라디오, 및 UHF 및 VHF TV; 또는 개인 통신 예를 들어, 셀룰러 전화, 개인 호출기, 무선 로컬 루프, 유틸리티 회사에 의한 홈 모니터링, 무선 전화 예를 들어, 디지털 무선 유럽 전화통신(DECT) 표준, 모바일 라디오 시스템, GSM 및 AMPS 셀룰러 전화, 마이크로파 기간 통신망, 블루투스 표준 하에서 상호 연결된 가전, 및 위성 통신을 포함할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예를 나타내고, 기술하였으나, 본 발명의 진정한 범위 및 사상을 벗어남이 없이 상기 실시예를 변화 및 변경할 수 있음이 명백하다.

Claims (18)

1. 입력 신호 x(t)를 출력 신호 y(t)로 변조하기 위한 회로로서, 상기 회로는,

   RF 신호에 대한 입력, 제1 혼합 신호 f1에 대한 입력, 및 상기 두개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 갖는 제1혼합기;

   RF 신호에 대한 입력, 제2 혼합 신호 f2에 대한 입력, 및 상기 두 개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 가지며, 상기 출력에서 출력 신호 y(t)를 제공하는 제2혼합기(여기에서, 상기 제1혼합기의 출력은 상기 제2혼합기의 RF 입력에 연결된다);

   하나의 입력 및 두 개의 출력을 가지며, 상기 입력은 입력 신호 x(t)를 수신하고, 상기 두 개의 출력은 상기 제1혼합기 및 제2혼합기의 RF 신호 입력과 분리되어 연결되며, 이에 의하여 입력 신호 x(t)를 상기 제1혼합기 또는 상기 제2혼합기의 입력으로 연결하는 것을 선택적으로 제어할 수 있는 스위치;

   다중-톤의 혼합 신호 φ1을 생성하고, 제1혼합 신호를 상기 제1혼합기에 제공하는 제1신호 발생기;

   단일-톤의 혼합 신호 φ2를 생성하고, 제2혼합 신호를 상기 제2혼합기에 제공하는 제2신호 발생기; 및

   스위치의 위치 및 상기 제1신호 발생기 및 상기 제2신호 발생기에 의하여 생성된 신호를 제어하는 제어 회로를 포함하되,

   상기 제어 회로는,

   입력 신호 x(t)가 상기 제2혼합기로 공급되고, 상기 제2신호 발생기가 직접-변환 형식의 발진기 신호를 발생하도록 동작가능한 제1모드; 및

   입력 신호 x(t)가 상기 제1혼합기로 공급되고, 상기 제1신호 발생기 및 제2신호 발생기가 가상 국부 발진기의 신호 쌍을 발생하도록 제어되는 제2모드의 두 가지 모드를 가지며,

   여기에서, 상기 φ1*φ2는 에뮬레이션되는 상기 국부 발진기 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖고, 상기 φ1 또는 φ2 어느 것도 입력 신호 x(t) 또는 에뮬레이션되는 LO 신호의 반송 주파수에서 유의한 전력을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2혼합기 뒤에 가변 이득 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1혼합기 뒤에 가변 이득 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치 앞에 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2혼합기 뒤에 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 증폭기 및 상기 각각의 혼합기는 차동 소자인 것을 특징으로 하는 변조 회로.
7. 정위상(in-phase) 입력 신호를 변조하기 위한 제1채널, 및 직교위상(quadrature) 입력 신호를 변조하기 위한 제2채널로 이루어지는 상기 제1항에 따른 두 개의 변조 채널; 및

   상기 제1채널 및 제2채널의 출력을 결합하는 합산기(summer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 합산기 뒤에 가변 이득 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 합산기 뒤에 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 각각의 증폭기 및 상기 각각의 혼합기는 차동 소자인 것을 특징으로 하는 송신기.
11. 입력 신호 x(t)를 출력 신호 y(t)로 변조시키는 회로로서, 상기 회로는,

    RF 신호에 대한 입력, 제1혼합 신호 f1에 대한 입력, 및 상기 두개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 갖는 제1혼합기;

    RF 신호에 대한 입력, 제2 혼합 신호 f2에 대한 입력, 및 상기 두 개의 입력 신호에 기초한 혼합 신호에 대한 출력을 가지며, 상기 출력에서 출력 신호 y(t)를 제공하는 제2혼합기(여기에서, 상기 제1혼합기의 출력은 상기 제2혼합기의 RF 입력에 연결된다);

    다중-톤의 혼합 신호 φ1 또는 일정한 값의 신호를 생성하고, 제1혼합 신호를 상기 제1혼합기에 제공하는 제1신호 발생기;

    단일-톤의 혼합 신호 φ2를 생성하고, 제2혼합 신호를 상기 제2혼합기에 제공하는 제2신호 발생기; 및

    상기 제1신호 발생기 및 상기 제2신호 발생기에 의하여 생성된 신호를 제어하는 제어 회로를 포함하되,

    상기 제어 회로는,

    상기 제1신호 발생기가 일정한 값의 신호를 생성하도록 제어되고, 상기 제2신호 발생기가 직접-변환 형식의 발진기 신호를 발생하도록 제어되는 제1모드; 및

    상기 제1신호 발생기 및 제2신호 발생기가 가상 국부 발진기의 신호 쌍을 발생하도록 제어되는 제2모드의 두 가지 모드를 가지며,

    여기에서, 상기 φ1*φ2는 에뮬레이션되는 상기 국부 발진기 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖고, 상기 φ1 또는 φ2 어느 것도 입력 신호 x(t) 또는 에뮬레이션되는 LO 신호의 주파수에서 유의한 전력을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
12. 제 11 항에 있어서,

    필터; 및

    상기 제1혼합기 및 제2혼합기 사이에서 상기 필터를 직렬로 선택적으로 위치시키도록 동작가능한 스위치를 더 포함하되,

    상기 스위치는 상기 제어 회로에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 제2혼합기 뒤에 가변 이득 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 제1혼합기 뒤에 가변 이득 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 제1혼합기 앞에 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 제2혼합기 뒤에 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 회로.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 각각의 증폭기 및 상기 각각의 혼합기는 차동 소자인 것을 특징으로 하는 변조 회로.
18. 정위상 입력 신호를 변조하기 위한 제1채널, 및 직교위상 입력 신호를 변조하기 위한 제2채널로 이루어지는 상기 제11항에 따른 두 개의 변조 채널; 및

    상기 제1채널 및 제2채널의 출력을 결합하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.