KR20060064980A - 주파수 혼합기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주파수 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소오스 단자가 접지되는 전계효과 트랜지스터와, 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 LO 신호를 제공받아 소정의 LO 주파수 대역의 신호를 상기 전계효과 트랜지스터에 제공하기 위한 LO 정합부와, 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 RF 신호를 제공받아 소정의 RF 대역의 신호를 상기 전계효과 트랜지스터에 제공하기 위한 RF 정합부와, 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 DC 바이어스를 공급하기 위한 게이트 바이어스부와, 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 DC 바이어스를 공급하기 위한 드레인 바이어스부와, 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 상기 LO 신호와 상기 RF 신호가 혼합된 IF 신호를 제공받아 소정의 IF 대역의 신호를 출력단자에 출력하기 위한 IF 정합부를 포함함으로써, 마이크로파 또는 밀리미터파 대역의 혼합기에 용이하게 사용할 수 있고, 혼합기의 LO 삽입 손실을 감소시키며, DC 전력 소모를 감소시킴과 동시에 저주파수 대역의 불요신호의 영향을 차단할 수 있는 효과가 있다.
주파수 혼합기, 전계효과 트랜지스터, 드레인 바이어스부, RF 정합부, LO 정합부, IF 정합부

Description

주파수 혼합기{Frequency mixer}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 혼합기를 설명하기 위한 개략적인 회로 구성도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
201 : 게이트 바이어스부, 202 : 드레인 바이어스부,
203 : 전계효과 트랜지스터, 204 : RF 정합부,
205 : IF 정합부, 206 : LO 정합부,
207 : 접지
본 발명은 주파수 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 LO 정합부를 이용하여 LO 주파수를 입력하고, 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 드레인 바이어스부에 접지를 연결함으로써, 낮은 DC 전력을 소모할 뿐만 아니라 주파수 변환 특성을 향상시킬 수 있는 주파수 혼합기에 관한 것이다.
일반적으로, 저항성 주파수 혼합기(resistive frequency mixer)는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)의 게이트(gate) 단자에 LO 필터(LO filter)를 이용하여 국부발진(Local Oscillator, LO) 주파수를 입력하고, 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인(drain) 단자에 RF 필터(RF filter)와 IF 필터(IF filter)를 연결하여 RF(Radio Frequency)와 중간주파수(Intermediate Frequency, IF)를 변환하는 구조를 갖는다.
즉, 종래의 기술에 따른 저항성 주파수 혼합기는 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트 단자에 LO 필터(LO filter)를 이용하여 LO 주파수를 입력하고, 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인 단자에 RF 필터(RF filter)와 IF 필터(IF filter)를 연결한 구조로서, 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인에 DC 바이어스를 입력하지 않는 구조를 갖는다.
그러나, 상기한 종래 기술의 주파수 혼합기 설계 시 소자의 비 선형적 특성에 의해서 LO 신호의 누설에 기인한 신호 변형 특성이 언제나 발생할 가능성을 내포하고 있으며, LO 신호를 게이트 단자를 통하여 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트에 입력한 구조를 이용하여 신호 변환 특성이 나쁜 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 LO 정합부를 연결하여 LO 주파수를 입력하고, 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 드레인 바이어스부에 접지를 연결함으로써, 마이크로파 및 밀리미터파 대역의 혼합기에 용이하게 사용할 수 있고, 혼합기의 LO 삽입 손실을 감소시키며, DC 전력 소모를 감소시킴과 동시에 저주 파수 대역의 불요신호의 영향을 차단할 수 있는 주파수 혼합기를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 소오스 단자가 접지되는 전계효과 트랜지스터; 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 LO 신호를 제공받아 소정의 LO 주파수 대역의 신호를 상기 전계효과 트랜지스터에 제공하기 위한 LO 정합부; 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 RF 신호를 제공받아 소정의 RF 대역의 신호를 상기 전계효과 트랜지스터에 제공하기 위한 RF 정합부; 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 DC 바이어스를 공급하기 위한 게이트 바이어스부; 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 DC 바이어스를 공급하기 위한 드레인 바이어스부; 및 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 상기 LO 신호와 상기 RF 신호가 혼합된 IF 신호를 제공받아 소정의 IF 대역의 신호를 출력단자에 출력하기 위한 IF 정합부를 포함하여 이루어진 주파수 혼합기를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 게이트 바이어스부는 적어도 하나의 리액턴스와 캐패시터로 이루어짐이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 드레인 바이어스부는 적어도 하나의 저항 및 캐패시터로 이루어지되, 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 IF 정합부의 사이에 연결되며 접지된다.
바람직하게는, 상기 드레인 바이어스부의 접지는 상기 전계효과 트랜지스터에 연결된다.
바람직하게는, 상기 IF 정합부는 상기 LO 정합부와 상기 출력단자의 사이에 접속된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 혼합기를 설명하기 위한 개략적인 회로 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 혼합기(mixer)는 게이트 바이어스부(201), 드레인 바이어스부(202), 전계효과 트랜지스터(203), RF 정합부(204), IF 정합부(205) 및 LO 정합부(206)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 게이트 바이어스부(201)는 상기 전계효과 트랜지스터(203)의 게이트(gate) 단자에 연결되어 있으며, 소정의 DC 바이어스(bias)를 공급하는 기능을 수행한다.
이러한 게이트 바이어스부(201)는 적어도 하나의 리액턴스(Reactance)와 캐패시터(Capacitors)로 구성됨이 바람직하다.
상기 드레인 바이어스부(202)는 상기 전계효과 트랜지스터(203)의 드레인(drain) 단자에 연결되어 있으며, 소정의 DC 바이어스(bias)를 공급하는 기능을 수행한다.
이러한 드레인 바이어스부(202)는 적어도 하나의 저항(Resistance)(R) 및 캐패시터(Capacitors)로 구성되어 있고, 상기 전계효과 트랜지스터(203)의 드레인(drain) 단자와 상기 IF 정합부(205)의 사이에 연결되어 있으며 그 끝단이 접지(ground)(207)되어 있다. 또한, 상기 드레인 바이어스부(202)의 접지(207)는 상기 전계효과 트랜지스터(203)에 연결됨이 바람직하다.
이와 같이 상기 전계효과 트랜지스터(203)에 상기 드레인 바이어스부(202)를 통하여 드레인(drain) 단자에 접지함으로써, 상기 전계효과 트랜지스터(203)가 동작하여 비선형적인 특성에 의해서 주파수 혼합 역할을 수행할 수 있다.
상기 전계효과 트랜지스터(203)의 소오스(source) 단자는 접지(ground)되어 있다.
상기 RF 정합부(204)는 상기 전계효과 트랜지스터(203)의 게이트(gate) 단자에 연결되어 있으며, 임의의 고주파(RF) 신호를 제공받아 소정의 RF 대역의 신호를 손실 없이 상기 전계효과 트랜지스터(203)에 제공하는 기능을 수행한다.
상기 IF 정합부(205)(IF matching circuit)는 상기 전계효과 트랜지스터(203)의 드레인(drain) 단자에 연결되어 있으며, 상기 LO 정합부(206)로부터 출력된 국부발진(LO) 신호와 상기 RF 신호가 혼합된 중간주파수(IF) 신호를 제공받아 소정의 중간주파수(IF) 대역의 신호를 출력단자에 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 IF 정합부(205)는 상기 LO 정합부(206)와 출력단자의 사이에 접속됨이 바람직하다.
상기 LO 정합부(206)(LO matching circuit)는 상기 전계효과 트랜지스터 (203)의 드레인(drain) 단자에 연결되어 있으며, 임의의 국부발진(LO) 신호를 제공받아 소정의 LO 주파수 대역의 신호를 손실 없이 상기 전계효과 트랜지스터(203)에 제공하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 LO 정합부(206)는 주파수 혼합기(mixer)의 LO 삽입 손실을 감소시키고, DC 차단(blocking)과 동시에 저주파수 대역의 불요신호의 영향을 차단하는 역할을 수행한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 혼합기는, 상기 전계효과 트랜지스터(203)의 드레인(drain) 단자에 LO 주파수를 입력하고, 상기 드레인 바이어스부(202)에 접지를 연결함으로써, 주파수 혼합기의 변환 손실 특성이 양호하고, 상기 드레인 바이어스부(202)에 접지는 주파수 혼합기의 DC 소모 전력을 감소시키며, 상기 LO 정합부(206)에 의해 DC 차단(blocking)하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 IF 정합부(205)에 의해 LO 신호의 누설에 기인한 신호 변형 특성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 DC 전력 소모와 LO 삽입 손실과 동시에 저주파수 대역의 불요신호의 영향은 LO 신호를 소오스 단에 입력하는 소오스(source) 단자를 접지하는 전계효과 트랜지스터(203)를 이용한 주파수 혼합기의 성능 악화의 주요 요인이다.
따라서, 상기 드레인 바이어스부(202)에 접지를 연결한 구조를 사용함으로써, 마이크로파 및 밀리미터파 대역의 DC 소모전력을 감소시키고, LO 삽입 손실을 개선함과 동시에 저주파수 대역의 불요신호의 영향을 개선한 주파수 혼합기(mixer) 설계에 유용하게 응용할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 주파수 혼합기에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 주파수 혼합기에 따르면, 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 LO 정합부를 연결하여 LO 주파수를 입력하고, 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 드레인 바이어스부에 접지를 연결함으로써, 마이크로파 및 밀리미터파 대역의 혼합기에 용이하게 사용할 수 있고, 혼합기의 LO 삽입 손실을 감소시키며, DC 전력 소모를 감소시킴과 동시에 저주파수 대역의 불요신호의 영향을 차단할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 소오스 단자가 접지되는 전계효과 트랜지스터;
    상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 LO 신호를 제공받아 소정의 LO 주파수 대역의 신호를 상기 전계효과 트랜지스터에 제공하기 위한 LO 정합부;
    상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 RF 신호를 제공받아 소정의 RF 대역의 신호를 상기 전계효과 트랜지스터에 제공하기 위한 RF 정합부;
    상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 DC 바이어스를 공급하기 위한 게이트 바이어스부;
    상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 DC 바이어스를 공급하기 위한 드레인 바이어스부; 및
    상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되어 상기 LO 신호와 상기 RF 신호가 혼합된 IF 신호를 제공받아 소정의 IF 대역의 신호를 출력단자에 출력하기 위한 IF 정합부를 포함하여 이루어진 주파수 혼합기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 바이어스부는 적어도 하나의 리액턴스와 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 하는 주파수 혼합기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인 바이어스부는 적어도 하나의 저항 및 캐패시 터로 이루어지되, 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 IF 정합부의 사이에 연결되며 접지되는 것을 특징으로 하는 주파수 혼합기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 드레인 바이어스부의 접지는 상기 전계효과 트랜지스터에 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 혼합기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 IF 정합부는 상기 LO 정합부와 상기 출력단자의 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 주파수 혼합기.
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