KR20060002249A - 듀얼 밴드 전압 제어 발진기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 RF 칩셋에 사용되는 듀얼 밴드(Dual Band)의 RF 신호 출력을 위한 전압 제어 발진기(Voltage Control Oscillator)를 드레인-소스 단락된 MOSFET와 바랙터 다이오드(Varactor Diode)를 이용하여 구현할 수 있도록 한 듀얼 밴드 전압 제어 발진기에 관한 것이다.
본 발명은 게이트 단자에 인가되는 스위칭 역전압에 의해 듀얼 모드로 구동되는 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값 변화와, 공진 회로부에 구비된 바랙터 다이오드를 이용한 주파수 튜닝을 통해 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현함으로써, 기존과 비교할 때 공진 회로부가 단일화되고 회로 구성이 단순해 지는 효과가 있으며, 또한 공진 회로부의 단일화로 회로 사이즈를 줄일 수 있게 됨에 따라 해당 부품 전체의 크기도 소형화할 수 있게 된다.
이동통신 단말기, 듀얼 밴드, 전압 제어 발진기, 공진 회로, 바랙터 다이오드, MOSFET, 발진 회로, 게이트 공핍층 커패시턴스, 스위칭

Description

듀얼 밴드 전압 제어 발진기{Dual Band Voltage Control Oscillator}
도 1은 종래 이동통신 단말기의 듀얼 밴드 전압 제어 발진기의 회로 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 밴드 전압 제어 발진기의 회로 구성을 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 공진 회로부 30 : 발진 회로부
SW : 스위치 TR1 : 트랜지스터
VD1 : 바랙터 다이오드
본 발명은 전압 제어 발진기에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기의 RF 칩셋에 사용되는 듀얼 밴드의 RF 신호 출력을 위한 전압 제어 발진기를 드레인-소스 단락된 MOSFET와 바랙터 다이오드를 이용하여 구현할 수 있도록 한 듀얼 밴드 전압 제어 발진기에 관한 것이다.
최근에 이동통신 기술이 발전하면서 대부분의 사람들이 PCS 폰이나 셀룰러폰, PDA 등과 같은 이동통신 단말기를 사용하고 있으며, 이러한 이동통신 단말기는 점차 소형화되고 그 기능은 다양화하는 방향으로 개발되고 있는 추세이다.
이때, 이동통신 단말기의 소형화를 위해서는 통신용 부품의 크기를 최소화시키는 것이 필요하다.
한편으로, 이동통신 단말기에 적용되는 RF(Radio Frequency) 칩셋을 살펴보면, 그 핵심 부품의 하나로서 전압 제어 발진기(Voltage Control Oscillator)가 사용되고 있는데, 일례로서 듀얼 밴드(Dual band) 전압 제어 발진기는 첨부된 도면 도 1과 같은 회로 구성을 갖는다.
즉, 종래의 듀얼 밴드 전압 제어 발진기는 도 1에 도시된 바와 같이, 듀얼 밴드의 주파수를 만들어 내기 위해서 두 개의 공진 회로부(11-1, 11-2)와 두 개의 발진 회로부(12-1, 12-2)가 사용되고 있는데, 여기서, 제1발진 회로부(12-1)를 구성하는 트랜지스터(Q1)와 커패시터(C1)에서 지속적인 발진을 위해서 포지티브 피드백(positive feedback)에 의해 부성저항을 만들어 내며, 마찬가지로, 제2발진 회로부(12-2)를 구성하는 트랜지스터(Q2)와 커패시터(C2)에서 지속적인 발진을 위해서 포지티브 피드백(positive feedback)에 의해 부성저항을 만들어 낸다.
그리고, 제1공진 회로부(11-1)를 구성하는 인덕터(LR1)와 커패시터(CR1) 및 바랙터 다이오드(VD1)에 의해 발진 주파수가 결정되고, 그 바랙터 다이오드(VD1)에 의해 주파수가 튜닝(Tuning)된다.
마찬가지로, 제2공진 회로부(11-2)를 구성하는 인덕터(LR2)와 커패시터(CR2) 및 바랙터 다이오드(VD2)에 의해 발진 주파수가 결정되고, 그 바랙터 다이오드(VD2)에 의해 주파수가 튜닝된다.
따라서, 종래의 듀얼 밴드 전압 제어 발진기는 각 공진 회로부(11-1, 11-2)에 의해 공진된 주파수를 대응하는 발진 회로부(12-1~12-2)에서 발진시키게 되며, 이후에 각 발진 회로부(12-1~12-2)를 구성하는 트랜지스터(Q1, Q2)의 컬렉터 단자에 연결된 컬렉터 캡(Collector cap)인 커패시터(C5)를 통해 발진된 주파수인 RF 신호가 출력된다.
그런데, 전술한 종래의 듀얼 밴드 전압 제어 발진기는 두 개의 공진 회로부를 사용함에 따라 공진 회로부가 중복되고 회로 구성이 복잡하다는 단점이 있으며, 또한 회로 사이즈가 커짐으로 인해 해당 부품 전체의 크기가 커지게 되는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 게이트 단자에 인가되는 스위칭 역전압에 의해 듀얼 모드로 구동되는 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값 변화와, 공진 회로부에 구비된 바랙터 다이오드를 이용한 주파수 튜닝을 통해 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 드레인-소스 단락된 MOSFET와 바랙터 다이오드를 이 용하여 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현함으로써, 공진 회로부를 단일화함과 동시에 회로 구성을 단순화하여 회로 사이즈를 줄이고, 이를 통해 해당 부품 전체의 크기를 소형화할 수 있도록 하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 스위칭 역전압에 의해 듀얼 모드로 구동되는 드레인-소스 단락된 MOSFET와, 주파수 튜닝을 하는 바랙터 다이오드(Varactor Diode)를 이용하여 듀얼 밴드(Dual Band)의 공진 주파수를 생성하는 공진 회로부와; 상기 공진 회로부에 의해 공진된 주파수를 발진시켜 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결된 커패시터를 통해 듀얼 밴드의 RF 신호를 출력해 주는 발진 회로부를 포함하는 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현하는데 있다.
여기서, 상기 공진 회로부의 드레인-소스 단락된 MOSFET는, 드레인-소스 단자에 연결된 스위치의 온/오프에 따라 게이트 단자에 각각 인가되는 스위칭 역전압에 의해 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 듀얼 모드로 변화되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공진 회로부는, 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값을 인덕터와 커패시터 및 바랙터 다이오드와 병렬 결합하여 두 개의 다른 주파수를 공진시키고, 상기 바랙터 다이오드의 주파수 튜닝을 통해 듀얼 밴드의 공진 주파수를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공진 회로부는, 드레인-소스 단락된 MOSFET에 연결된 스위치가 온 되어 "-"의 스위칭 역전압이 MOSFET 게이트 단자에 인가되는 경우 상기 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 공진 회로부 내의 인덕터와 커패시터 및 바랙터 다이오드와 병렬로 연결되어서 저대역의 공진 주파수가 생성되는 것을 특징으로 하며, 드레인-소스 단락된 MOSFET에 연결된 스위치가 오프되어 "0V"의 스위칭 역전압이 MOSFET 게이트 단자에 인가되는 경우 상기 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 공진 회로부 내의 인덕터와 커패시터 및 바랙터 다이오드와 병렬로 연결되어서 고대역의 공진 주파수가 생성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 드레인-소스 단락된 MOSFET를 이용하여 듀얼 모드 발진기를 형성하고, 바랙터 다이오드를 이용한 주파수 튜닝을 통해 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현하게 되는데, 이러한 듀얼 밴드 전압 제어 발진기는 첨부한 도면 도 2와 같은 회로 구성을 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 듀얼 밴드 전압 제어 발진기는 도 2에 도시한 바와 같이, 일련의 스위칭 역전압에 의해 듀얼 모드로 구동되는 드레인-소스 단락된 MOSFET와 일련의 주파수 튜닝을 하는 바랙터 다이오드(VD1)를 포함하는 공진 회로부(20)와, 그 공진 회로부(20)에 의해 공진된 주파수를 발진시켜 트랜지스터(TR1)의 컬렉터 단자에 연결된 커패시터(C2)를 통해 듀얼 밴드의 RF 신호를 출력해 주는 발진 회로부(30)를 구비하여 이루어진다.
여기서, 공진 회로부(20)의 드레인-소스 단락된 MOSFET는 그 드레인-소스 단락된 단자에 연결된 스위치(SW)의 온/오프에 따라 게이트 단자에 각각 인가되는 스위칭 역전압에 의해 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 듀얼 모드로 변화되며, 이렇게 듀얼 모드로 변화되는 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 인덕터(LR1)와 커패시터(CR1) 및 바랙터 다이오드(VD1)와 결합하여 두 개의 다른 주파수를 공진시키게 되고, 이때 바랙터 다이오드(VD1)의 주파수 튜닝에 의해 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현할 수 있게 된다.
예를 들어, 드레인-소스 단락된 MOSFET에 연결된 스위치(SW)를 온(ON) 시켜 "-3V"의 스위칭 역전압을 MOSFET의 게이트 단자에 인가하는 경우 첨부한 도면 도 3의 그래프에 도시한 바와 같이 3영역의 커패시턴스 값(즉, 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값)이 공진 회로부(20) 즉, 인덕터(LR1)와 커패시터(CR1) 및 바랙터 다이오드(VD1)와 병렬로 연결되어서 저대역의 공진 주파수를 생성하게 되고, 이때 바랙터 다이오드(VD1)에 의해서 주파수 밴드가 튜닝되어 발진 회로부(30) 측으로 저대역의 공진 주파수가 전달된다.
반대로, 드레인-소스 단락된 MOSFET에 연결된 스위치(SW)를 오프(OFF) 시켜 0V의 스위칭 역전압을 MOSFET의 게이트 단자에 인가하는 경우 첨부한 도면 도 3의 그래프에 도시한 바와 같이 1영역의 커패시턴스 값(즉, 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값)이 공진 회로부(20) 즉, 인덕터(LR1)와 커패시터(CR1) 및 바랙터 다이오드(VD1)와 병렬로 연결되어서 고대역의 공진 주파 수를 생성하게 되고, 이때 바랙터 다이오드(VD1)에 의해서 주파수 밴드가 튜닝되어 발진 회로부(30) 측으로 고대역의 공진 주파수가 전달된다.
그리고, 발진 회로부(30)는 지속적인 발진을 위해 베이스-이미터의 포지티브 피드백에 의해 부성저항을 만들게 되며, 공진 회로부(20)로부터 전달되는 듀얼 밴드(즉, 저대역 또는 고대역)의 공진 주파수를 발진시켜 트랜지스터(TR1)의 컬렉터 단자에 연결된 커패시터(C2)를 통해 듀얼 밴드의 RF 신호를 출력해 주게 된다.
정리해 보면, 본 발명에서 공진 회로부(20)는 일련의 스위칭 역전압에 의해 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값의 변화와, 바랙터 다이오드(VD1)의 주파수 튜닝에 의해 듀얼 밴드의 공진 주파수가 결정되어 발진 회로부(30) 측으로 전달하게 되며, 이때 발진 회로부(30)에서 공진 회로부(20)로부터 전달되는 듀얼 밴드의 공진 주파수를 발진시켜 트랜지스터(TR1)의 컬렉터 단자에 연결된 커패시터(C2)를 통해 듀얼 밴드의 RF 신호를 출력해 줌으로써 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 게이트 단자에 인가되는 스위칭 역전압에 의해 듀얼 모드로 구동되는 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값 변화 와, 공진 회로부에 구비된 바랙터 다이오드를 이용한 주파수 튜닝을 통해 듀얼 밴드 전압 제어 발진기를 구현함으로써, 기존과 비교할 때 공진 회로부가 단일화되고 회로 구성이 단순해 지는 효과가 있으며, 또한 공진 회로부의 단일화로 회로 사이즈를 줄일 수 있게 됨에 따라 해당 부품 전체의 크기도 소형화할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 스위칭 역전압에 의해 듀얼 모드로 구동되는 드레인-소스 단락된 MOSFET와, 주파수 튜닝을 하는 바랙터 다이오드(Varactor Diode)를 이용하여 듀얼 밴드(Dual Band)의 공진 주파수를 생성하는 공진 회로부와;
    상기 공진 회로부에 의해 공진된 주파수를 발진시켜 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결된 커패시터를 통해 듀얼 밴드의 RF 신호를 출력해 주는 발진 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 전압 제어 발진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공진 회로부의 드레인-소스 단락된 MOSFET는, 드레인-소스 단자에 연결된 스위치의 온/오프에 따라 게이트 단자에 각각 인가되는 스위칭 역전압에 의해 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 듀얼 모드로 변화되는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 전압 제어 발진기.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 공진 회로부는, 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값을 인덕터와 커패시터 및 바랙터 다이오드와 병렬 결합하여 두 개의 다른 주 파수를 공진시키고, 상기 바랙터 다이오드의 주파수 튜닝을 통해 듀얼 밴드의 공진 주파수를 생성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 전압 제어 발진기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 공진 회로부는, 드레인-소스 단락된 MOSFET에 연결된 스위치가 온 되어 "-"의 스위칭 역전압이 MOSFET 게이트 단자에 인가되는 경우 상기 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 공진 회로부 내의 인덕터와 커패시터 및 바랙터 다이오드와 병렬로 연결되어서 저대역의 공진 주파수가 생성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 전압 제어 발진기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 공진 회로부는, 드레인-소스 단락된 MOSFET에 연결된 스위치가 오프되어 "0V"의 스위칭 역전압이 MOSFET 게이트 단자에 인가되는 경우 상기 드레인-소스 단락된 MOSFET의 게이트 공핍층 커패시턴스 값이 공진 회로부 내의 인덕터와 커패시터 및 바랙터 다이오드와 병렬로 연결되어서 고대역의 공진 주파수가 생성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 전압 제어 발진기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103633941A (zh) * 2013-11-27 2014-03-12 中国科学院微电子研究所 一种产生双频信号的毫米波振荡器

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