KR20080107174A - 고조파 억제 믹서 및 그 방법 - Google Patents

고조파 억제 믹서 및 그 방법 Download PDF

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차혁규
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Abstract

본 발명은 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들 및 복수의 커패시터들을 이용해 고조파 성분을 억제하도록 한 고조파 억제 믹서 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명에 따른 고조파 억제 믹서는, 제1 입력 신호와 기준 신호 생성부에서 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 출력 신호들을 출력하는 믹서부와; 상기 믹서부에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 복수의 커패시터들에 각각 저장하고, 상기 기준 신호 생성부에서 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력하는 계수부를 포함하도록 구성함으로써, 고조파 성분을 억제하고 계수부 간의 미스매치(mismatch)를 줄일 수 있도록 구성된다.
믹서(mixer), 고조파, 계수부

Description

고조파 억제 믹서 및 그 방법{HARMONIC REJECTION MIXER AND METHOD THEREOF}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계수부의 미스매치 영향을 줄일 수 있는 고조파 억제 믹서를 나타낸 구성도이다.
도2a는 본 발명의 제1 실시예의 기준 전압 신호를 나타낸 파형도이다.
도2b는 본 발명의 제1 실시예의 믹서부와 계수부로 구성된 고조파 억제 믹서를 나타낸 구성도이다.
도3a는 본 발명의 제1 실시예의 계수부의 계수값을 나타낸 도이다.
도3b는 본 발명의 제1 실시예의 기준 전압 신호의 또 다른 예를 나타낸 파형도이다.
도3c는 본 발명의 제1 실시예의 믹서부와 계수부로 구성된 고조파 억제 믹서를 나타낸 구성도이다.
도4는 도3의 제1 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 장치를 나타낸 구성도이다.
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 장치를 나타낸 구성도이다.
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계수부의 미스매치 영향을 줄일 수 있는 고조파 억제 방법을 나타낸 흐름도이다.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
100: 고조파 억제 믹서 110: 믹서부
120: 계수부 200: 기준 신호 생성부
310: 무선 주파수 처리부 320: 베이스밴드 필터부
330: 제1 기준 신호 생성부 340: 제1 믹서
350: 중간주파수 필터부
본 발명은 고조파 억제 믹서 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들 및 복수의 커패시터들을 이용하여 고조파 성분을 억제하도록 한 고조파 억제 믹서 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고조파 억제 믹서는, 수신된 신호를 다중 위상 LO 신호 및 이득 계수부를 이용해 고조파 성분을 억제하는 장치이다.
그러나 종래 기술에 따른 고조파 억제 믹서는, 이득 계수부 간의 미스매치(mismatch)에 의해 고조파 성분의 감쇄 정도가 약화되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 종래 기술에 따른 고조파 억제 믹서는, 이득 계수부를 다운 믹서(down mixer) 전 또는 후에 사용하는 것에 의해 수신기 잡음 지수가 증가하거나 원하는 신호의 이득이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 계수부의 미스매치를 줄일 수 있는 고조파 억제 믹서 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, FIR 필터링을 이용해 고조파 성분을 억제할 수 있는 고조파 억제 믹서 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 생성된 복수의 전압 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 고조파 믹싱에 의한 신호 대 잡음비의 성능을 향상시킬 수 있는 고조파 억제 믹서 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고조파 억제 믹서는, 제1 입력 신호와 기준 신호 생성부에서 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 출력 신호들을 출력하는 믹서부와; 상기 믹서부에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 복수의 커패시터들에 각각 저장하고, 상기 기준 신호 생성부에서 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력하는 계수부를 포함하여 이루어진다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고조파 억제 방법은, 제1 입력 신호와 기준 신호 생성부에서 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 출력 신호들을 출력하는 단계와; 상기 믹싱된 복수의 신호들을 복수의 커패시터들에 미리 설정된 이득계수값으로 증폭하고 상기 증폭된 신호들을 저장하는 단계와; 상기 기준 신호 생성부에서 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 증폭된 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하에서는, 계수부의 미스매치 영향을 줄일 수 있는 고조파 억제 믹서 및 그 방법의 바람직한 실시예를 도1~도9를 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계수부의 미스매치 영향을 줄일 수 있는 고조파 억제 믹서를 나타낸 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 고조파 억제 믹서(100)는, 제1 입력 신호(In 신호)와 기준 신호 생성부(200)로부터 제공된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력하는 믹서부(110)와, 상기 믹서부(110)에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 복수의 커패시터들에 각각 저 장하고, 상기 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력신호(Out 신호)로 출력하는 계수부(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 기준 신호 생성부(200)는, 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여 상기 믹서부(110)에 입력되는 상기 복수의 기준 신호들을 생성하며, 상기 복수의 기준 신호들은 국부 발진 신호(Local Oscillator Signal: LO 신호)이다.
또한, 상기 기준 신호 생성부(200)는, 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호, 즉 원하는 입력 신호가 fRF 로 표시될 때, 상기 원하는 입력 신호(fRF)를 사용자에 의해 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여, 복수의 기준 신호들을 생성한다. 여기서, 상기 상수 N은, 정수값이다. 또한, 상기 샘플링되는 상기 복수의 기준 신호들의 수는, (N+1)개보다 작거나 같은 개수로 생성된다.
일 예로, 도2a에서 볼 수 있듯이, 사용자에 의해 미리 설정된 N이 8일 때, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성되는 복수의 기준 신호들의 수는 총 (N+1)개인 9개의 기준 신호들이 생성되고, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 출력되는 복수의 기준 신호들의 위상은 한 주기(1/fRF) 동안의 1/N인 1/8 만큼의 위상차를 가지게 된다. 즉, 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°의 위상을 가지는 8개의 복수의 기준 신호들을 출력한다.
또한, 상기 도2a에서 볼 수 있듯이, 상기 복수의 기준 신호들 중, 일부의 신 호들(
Figure 112007041137816-PAT00001
내지
Figure 112007041137816-PAT00002
)은, 한 구간(a 구간) 안에서 일정 구간(b 구간)은 사용자에 의해 미리 설정된 일정 전압(Va)을 유지하고, 나머지 구간(c 구간)은 0인 상태, 즉 오프 상태를 유지하도록 구성하며, 상기 일정 전압이 유지되는 구간(b 구간)을 제외한 나머지 구간은 오프 상태를 유지하도록 구성한다. 또한, 상기 복수의 기준 신호들 중, 일부의 신호(
Figure 112007041137816-PAT00003
)는, 한 주기 동안의 상기 임의의 나머지 구간(c 구간)들 중 하나의 구간에서 상기 사용자에 의해 미리 설정된 일정 전압을 유지하고, 상기 하나의 나머지 구간(c 구간)을 제외한 구간은 오프 상태를 유지하도록 구성한다.
또한, 상기 사용자에 의해 미리 설정된 N이 8일 때, 상기 믹서부(110)와 상기 계수부(120)는 상기 도2b와 같이 구성될 수 있다.
즉, 상기 생성된 복수의 기준 신호들은, 임의 구간 동안에만 턴 온(turn on) 상태를 유지하고, 그 외의 구간에서는 턴 오프(turn off) 상태를 유지한다.
상기 믹서부(110)는, 상기 제1 입력 신호(In 신호)와 상기 기준 신호 생성부(200)에서 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력한다. 여기서, 상기 믹서부(110)는, 안테나를 통해 수신된 무선 주파수 신호를 소정의 신호 처리를 수행하고, 상기 신호 처리된 신호를 상기 제1 입력 신호로 입력받거나, 또는 상기 신호 처리된 신호를 또 다른 복수의 기준 신호들과 각각 믹싱하고, 상기 믹싱된 신호를 필터링하여 상기 필터링된 신호를 상기 제1 입력 신호로 입력받는다. 즉, 상기 믹서부(110)를 통해 입력되는 제1 입력 신호는, 안테나를 통 해 수신된 무선 주파수 신호를 소정의 신호 처리하거나 또는 믹싱 및 필터링한 신호이다.
또한, 상기 믹서부(110)는, 복수의 트랜지스터들을 구비하며, 상기 복수의 트랜지스터들은 상기 기준 신호 생성부(200)에서 생성된 복수의 기준 신호들을 근거로 턴 온 또는 턴 오프되는 스위치 역할을 하도록 구성할 수도 있다.
즉, 상기 믹서부(110)는, 상기 기준 신호 생성부(200)에서 생성된 복수의 기준 신호들을 근거로 상기 복수의 기준 신호들이 각각 턴 온될 때(즉, 상기 복수의 기준 신호들이 상기 일정 전압 Va를 유지할 때), 상기 제1 입력 신호가 상기 믹서부(110)의 복수의 트랜지스터들을 통해 상기 계수부(120)에 각각 입력될 수 있도록 구성한다.
또한, 상기 믹서부(110)는, 상기 기준 신호 생성부(200)에서 생성된 복수의 기준 신호들을 근거로 턴 온 또는 턴 오프되는 스위치 역할을 할 수 있는 임의의 디바이스를 사용해서 구성할 수도 있다.
상기 계수부(120)는, 상기 믹서부(110)에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 사용자에 의해 미리 설정된 커패시턴스(capacitance)를 가지는 복수의 커패시터들에 각각 저장한다. 여기서, 상기 커패시터의 미스매치는 매우 작기 때문에(일반적으로, 0.1% 이내) 상기 계수부의 미스매치에 의한 성능 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상기 계수부(120)는, 상기 복수의 커패시터들에 대해 사용자에 의해 미리 설정된 각각의 계수값(coefficient value)을 포함하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 계수부(120)는, 상기 복수의 믹싱된 신호들에 해당하는 전압값들 과 상기 미리 설정된 커패시턴스 및 계수값의 곱에 해당하는 전하를 상기 복수의 커패시터들별로 각각 저장한다.
또한, 상기 계수부(120)는, 사용자에 의해 미리 설정된 각각의 계수값 중, 0의 값을 가진 계수값이 포함될 경우, 도3b에서 볼 수 있듯이, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성되는 복수의 기준 신호의 파형에 변화를 줄 수 있다.
즉, 도3a에서 볼 수 있듯이, 사용자에 의해 미리 설정된 N이 8이고, 계수 a0와 a4가 0의 계수값을 가질 때, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성되는 복수의 기준 신호들은 상기 계수값이 0인 계수 a0와 a4에 해당하는 기준 신호
Figure 112007041137816-PAT00004
와
Figure 112007041137816-PAT00005
는 별도로 생성하지 않고, 나머지 계수값이 0이 아닌 경우에 대해서만 기준 신호를 생성하도록 구성되어, 총 7개의 복수의 기준 신호들을 생성하도록 구성할 수 있다.
또한, 도3b에서 볼 수 있듯이, 복수의 기준 신호들이 생성되고, 이중 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00006
)는, 한 구간 동안(c' 구간)에 사용자에 의해 미리 설정된 일정 전압(Va)을 유지하고, 나머지 구간에서는 오프 상태를 유지하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 기준 신호 발생부(200)를 통해 생성되는 복수의 기준 신호들은, 사용자에 의해 미리 설정된 계수값이 0이 아닌 계수들의 수에 따라, 복수의 기준 신호들의 수를 조정할 수 있다.
또한, 상기 계수값 중, 0의 계수값을 가지는 경우가 있을 때, 상기 0의 계수 값에 상응하는 구간에서 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00007
)를 생성하도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 계수값 중, 0의 계수값을 가지는 경우가 있을 때, 도3c에서 볼 수 있듯이, 상기 0의 계수값에 대응하는 상기 믹서부(110)의 일부 구성 및 상기 계수부(120)의 일부 구성을 제외(상기
Figure 112007041137816-PAT00008
와
Figure 112007041137816-PAT00009
에 해당하는 스위치와 커패시터)할 수도 있다.
즉, 사용자에 의해 미리 설정된 계수값들 중에서, 0의 계수값이 포함될 때, 상기 믹서부(110) 및 계수부(120)를 구성하는 일부 디바이스를 추가하지 않음으로써, 상기 고조파 억제 믹서(100)를 단순화시키고, 또한 집적화시킬 수 있다.
또한, 상기 계수부(120)는, 상기 생성된 복수의 기준 신호들 중, 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00010
)가 턴 온 상태일 때, 상기 계수부(120)에 저장된 복수의 신호들 중, I 채널 신호 성분들과 Q 채널 신호 성분들을 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력한다. 여기서, 상기 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00011
)가 턴 온 상태일 때, 상기 결합된 I 채널 신호 및 Q 채널 신호는, 상기 계수부(120)에 저장된 복수의 신호들 중, 양의 신호 성분들과 음의 신호 성분들을 I 채널 신호 성분과 Q 채널 신호 성분으로 각각 분리하여 결합한 차동 신호(Differential Signal)이고, 상기 결합된 I 채널 신호 성분과 Q 채널 신호 성분을 상기 계수부(120)의 출력 신호(Out 신호)로 출력하게 된다.
또한, 도2a 및 도3b에서 볼 수 있듯이, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성된 복수의 기준 신호들은, 도2a의 한 구간(a 구간) 안에서 턴 온되는 구간(b 구간)이 전체 한 구간(a 구간)보다 작은데 비해, 도3b의 한 구간(a' 구간) 안에서 턴온되는 구간(b' 구간)이 전체 한 구간(a' 구간)과 동일하게 구성되며, 또한, 도2a의 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00012
) 구간이, 한 구간(a 구간)보다 작은 구간(c 구간)에서 턴 온되는데 비해, 도3b의 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00013
) 구간은 한 구간(a' 구간)과 동일한 구간(c' 구간)으로 구성된다.
즉, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성된 복수의 기준 신호들은, 사용자에 의해 미리 설정된 계수값이 0이 아닌 계수들의 수에 따라 또는 사용자에 의해 미리 결정된 N의 수에 따라 다양한 형태로 생성될 수 있다.
또한, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성된 복수의 기준 신호들은, 한 주기 동안에 상기 믹서부(110)를 동작시키기 위한 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들에 저장된 신호들을 결합하기 위한 기준 신호를 포함하도록 구성한다.
또한, 상기 생성된 복수의 기준 신호들 중, 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00014
)는, 상기 계수부(120)에 저장된 전하들을 결합시키기 위한 제어 신호로 이용되고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들 중 상기 일부 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00015
)를 제외한 나머지 기준 신호들은, 상기 믹서부(110)의 구성 요소들의 온 또는 오프를 제어하기 위한 제어 신호 로 이용된다.
또한, 상기 계수부(120)는, 상기 복수의 커패시터들에 저장되는 신호들을 전류 성분의 신호들로 변환하기 위한 신호 변환부(transconductance amplifier:미도시)를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
상기 고조파 억제 믹서(100)는, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 계수부의 미스매치의 영향을 줄일 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 고조파 억제 믹서(100)는, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, FIR 필터링(Finite Impulse Response Filtering)의 기능을 수행할 수 있으며, 상기 FIR 필터링의 기능을 통해 고조파 성분을 억제할 수 있다.
또한, 상기 고조파 억제 믹서(100)는, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 상기 계수부(120)가 정확하고 정밀한 증폭 기능을 수행하여, 고조파 믹싱에 의한 신호 대 잡음비의 성능을 향상시킬 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 고조파 억제 믹서(100)는, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 기 준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 다중 모드, 다중 대역, 다중 환경에 적용되는 SDR(Software-Defined Radio) 수신기 또는, 텔레비전 또는 위성 방송 신호 수신기에 적용되어 고조파 성분을 억제할 수 있다.
또한, 상기 고조파 억제 믹서(100)는, 억제하고자 하는 고조파 성분의 수에 따라, 상기 사용자에 의해 미리 결정된 N의 수를 설정하여 커패시터의 수와 계수값을 조정함으로써, 원하는 수만큼의 고조파 성분을 억제할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 매트랩(Matlab) 프로그램을 이용한 FIR 필터링에 의한 고조파 성분 억제 시뮬레이션 결과를 나타낸 도이다.
상기 도4는 도3의 제1 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도로써, A 지점이 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 원하는 주파수(fRF)를 나타내고, B, C, D, E, F 지점은 상기 원하는 주파수(fRF)의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배인 지점으로써, 상기 B, C, D, E, F 지점은 비통과 대역(notch 대역)으로, 상기 도4에서 볼 수 있듯이, 상기 B, C, D, E, F 지점에서 해당되는 고조파 성분이 억제된다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 장치를 나타낸 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 안테나를 통해 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 수신하고, 상기 수신된 무선 주파수 신호를 소정의 신호 처리를 하고, 상기 신호처리된 신호를 출력하는 무선 주파수 처리부(310)와, 상기 무선 주파수 신호를 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하는 기준 신호 생성부(200)와, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 상기 무선 주파수 처리부(310)에서 출력된 신호처리된 신호를 입력받고, 상기 입력된 두 신호를 소정의 신호처리를 수행하고, 상기 신호처리된 신호를 출력하는 고조파 억제 믹서(100)와, 상기 고조파 억제 믹서(100)에서 출력된 신호를 필터링하여 각각의 필터링된 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 출력하는 베이스밴드 필터부(320)를 포함하여 이루어진다.
상기 무선 주파수 처리부(310)는, 사용자에 의해 채널이 선택되면, 40MHz에서 900MHz 대역의 광대역의 무선 주파수 신호 중에서, 상기 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 안테나를 통해 수신한다. 여기서, 상기 광대역의 무선 주파수 신호는 아날로그 또는 디지털 방식의 지상파 방송 신호 또는 케이블 TV 방송 신호를 포함한다.
또한, 상기 무선 주파수 처리부(310)는, 상기 수신된 무선 주파수 신호에 대해서 소정의 신호 처리 또는 소정의 증폭을 수행하여 상기 수신된 무선 주파수 신호에 포함된 잡음(noise)을 제거한다.
또한, 상기 무선 주파수 처리부(310)는, 상기 고조파 억제 믹서(100)에 입력되는 신호의 품질을 향상시키기 위해서 상기 신호 처리 또는 증폭된 무선 주파수 신호에 대해 소정의 필터링을 수행하도록 구성될 수도 있다.
상기 고조파 억제 믹서(100)는, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 상기 무선 주파수 처리부(310)에서 출력된 신호처리된 신호를 입력받고, 상기 입력된 두 신호를 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력하는 믹서부(110)와, 상기 믹서부(110)에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 복수의 커패시터들에 각각 저장하고, 상기 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력하는 계수부(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 베이스밴드 필터부(320)는, 상기 계수부(120)에서 출력된 직교 베이스밴드(Quadrature baseband) IQ 신호를 입력받고, 상기 입력된 직교 베이스밴드 IQ 신호에 대역 제한(band-limited) 필터링을 수행하여, 상기 필터링된 신호를 출력하게 된다.
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 장치를 나타낸 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 안테나를 통해 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 수신하고, 상기 수신된 무선 주파수 신호를 소정의 신호 처리를 하고, 상기 신호처리된 신호를 출력하는 무선 주파수 처리부(310)와, 제1 기준 신호를 제공하는 제1 기준 신호 생성부(330)와, 상기 무선 주파수 처리부(310)에서 출력된 신호와 상기 제1 기준 신호 생성부(330)에서 제공된 제1 기준 신호를 입력받고, 상기 입력된 두 신호를 믹싱하여 제1 중간주파수 신호를 출력하는 제1 믹서(340)와, 상기 제1 믹서(340)에서 출력된 제1 중간주파수 신호를 필터링하는 중간주파수 필터부(350)와, 상기 무선 주파수 신호를 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하는 기준 신호 생성부(200)와, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 상기 중간주파수 필터부(350)에서 필터링된 신호를 입력받고, 상기 입력된 복수의 기준 신호들과 필터링된 신호를 소정의 신호처리를 수행하고, 상기 신호처리된 신호를 출력하는 고조파 억제 믹 서(100)와, 상기 고조파 억제 믹서(100)에서 출력된 신호를 필터링하여 각각의 필터링된 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 출력하는 베이스밴드 필터부(320)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 기준 신호 발생부(330)는, 상기 제1 믹서(340)에 입력되는 상기 제1 기준 신호를 생성하며, 상기 제1 기준 신호는 국부 발진 신호(Local Oscillator Signal: LO 신호)이다.
또한, 상기 제1 기준 신호 발생부(330)는, 출력 신호의 주파수를 미리 결정된 주파수로 항상 일정하게 유지하도록 구성된 제1 위상 고정 루프(Phase Locked Loop: PLL:미도시)와, 상기 제1 위상 고정 루프에서 출력된 출력 신호를 입력받고, 상기 입력된 출력 신호를 소정 처리하여 상기 제1 기준 신호인 국부 발진 신호를 출력하는 제1 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator: VCO:미도시)를 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 제1 믹서(330)는, 상기 무선 주파수 처리부(310)를 통해 입력된 무선 주파수 신호의 주파수보다 큰 값의 주파수를 가진 상기 제1 중간주파수 신호를 출력한다.
상기 중간주파수 필터부(350)는, 표면 탄성파 필터(Surface Acoustic Wave Filter: SAW filter) 또는 LC 필터 중 어느 하나의 필터로 이루어진다.
또한, 상기 중간주파수 필터부(350)는, 저역 필터(Low-pass filter) 또는 대역 필터(Band-pass filter) 중 어느 하나의 필터로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 중간주파수 필터부(350)는, 상기 제1 믹서(340)에 의해 출력된 상기 제1 중간주파수 신호에 포함된 고조파 성분을 필터링하도록 구성된다.
또한, 상기 중간주파수 필터부(350)는, 사용자에 의해 시스템 설계시, 제외될 수도 있다.
상기 고조파 억제 믹서(100)는, 상기 생성된 복수의 기준 신호들과 상기 중간주파수 필터부(350)에서 필터링된 신호를 입력받고, 상기 입력된 복수의 기준 신호들과 필터링된 신호를 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력하는 믹서부(110)와, 상기 믹서부(110)에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 복수의 커패시터들에 각각 저장하고, 상기 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 복수의 신호들 중, I 채널 신호 성분들과 Q 채널 신호 성분들을 각각 결합하고, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력한다. 여기서, 상기 출력되는 I 채널 신호와 Q 채널 신호는, 양의 신호 성분들과 음의 신호 성분들로 구성된 차동 신호이다.
또한, 상기 고조파 억제 믹서(100)는, 상기 중간주파수 필터부(350)에서 출력된 필터링된 신호와 상기 기준 신호 생성부(200)에서 제공된 상기 복수의 기준 신호들에 포함된 고조파 성분을 억제하도록 구성한다.
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 계수부의 미스매치 영향을 줄일 수 있는 고조파 억제 방법을 도1 내지 도3을 참조하여 상세히 설명한다.
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계수부의 미스매치 영향을 줄일 수 있는 고조파 억제 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 소정의 신호 처리를 수행하여 제1 입력 신호를 출력한다.
이후, 기준 신호 생성부(200)를 통해, 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성한다. 이때, 생성되는 복수의 기준 신호들은, (N+1)개와 같거나 작은 수의 복수의 기준 신호들이 생성되고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들의 위상은, 임의의 한 주기에 대해, 1/N만큼의 위상차를 가지도록 이루어진다. 여기서, 상기 상수 N은 정수이다.
또한, 상기 생성된 복수의 기준 신호들의 위상은, 사용자에 의해 미리 설정된 계수부(120)의 이득 계수값이 0이 아닌 계수들의 수에 의해 다양한 형태로 생성될 수 있다.
즉, 도2a 및 도3b에서 볼 수 있듯이, 도2a의 사용자에 의해 미리 설정된 계수부(120)의 이득 계수값에 0이 포함되지 않을 경우, 상기 생성되는 복수의 기준 신호들의 수는 총 (N+1)개이고, 상기 복수의 기준 신호들 중, 1부터 N까지에 해당하는 기준 신호들의 위상은 서로 1/N만큼의 위상차를 가지며, 상기 복수의 기준 신호들 중, N+1에 해당하는 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00016
)는, 상기 1부터 N까지에 해당하는 기준 신호들 중, 임의의 신호에 대해, 상기 임의의 신호가 턴 오프 상태인 구간(c 구간)에서 턴 온 상태가 되도록 구성한다.
또한, 도3b의 사용자에 의해 미리 설정된 계수부(120)의 이득 계수값에 0이 포함될 경우, 상기 생성되는 복수의 기준 신호들의 수는, 총 (N+1-이득 계수값이 0인 계수들의 수)개이다. 일 예로, N=8이고, a0와 a4의 계수값이 0일 때, 생성되는 복수의 기준 신호들의 수는 총 7개(=8+1-2)가 된다. 또한, 상기 복수의 기준 신호들은 서로 1/N만큼의 위상차를 가지며, 상기 복수의 기준 신호들 중, N+1에 해당하는 기준 신호(
Figure 112007041137816-PAT00017
)는, 상기 계수값이 0인 구간에서 턴 온 상태가 되도록 구성할 수 있다(S110).
이후, 상기 입력된 제1 입력 신호와 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력한다(S120).
이후, 상기 믹싱된 복수의 신호들을 계수부(120)의 복수의 커패시터들을 통해 각각 사용자에 의해 미리 설정된 이득계수값만큼 증폭하여 저장한다. 상기 복수의 커패시터들에 저장되는 전하량은, 상기 입력된 제1 입력 신호와 상기 복수의 커패시터들에 미리 설정된 각각의 커패시턴스와 상기 미리 설정된 복수의 이득계수값의 곱만큼 저장된다(S130).
이후, 상기 생성된 복수의 기준 신호들을 근거로, 상기 증폭하여 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력한다(S140).
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 방법을 도5를 참조하여 상세히 설명한다.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 안테나를 통해 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 수신하고, 상기 수신된 무선 주파수 신호를 소정의 신호 처리 또는 증폭을 수행하여, 상기 신호처리된 또는 상기 증폭된 신호를 출력한다. 또한, 상기 출력되는 신호는, 소정의 필터링을 수행하여 상기 필터링된 신호를 출력할 수도 있다. 상기 신호 처리 또는 증폭에 의해, 상기 수신된 무선 주파수 신호에 포함된 잡음을 제거할 수 있다.
이후, 기준 신호 생성부(200)를 통해, 상기 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성한다. 이때, 생성되는 복수의 기준 신호들의 수는, (N+1)개와 같거나 작은 수의 복수의 기준 신호들이 생성되고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들의 위상은, 임의의 한 주기에 대해, 1/N만큼의 위상차를 가지도록 이루어진다.
또한, 상기 생성된 복수의 기준 신호들의 위상은, 사용자에 의해 미리 설정된 계수부(120)의 이득 계수값이 0이 아닌 계수들의 수에 의해 다양한 형태로 생성될 수 있다(S210).
이후, 상기 무선 주파수 처리부(310)에서 출력된 신호처리된 또는 증폭된 신호와, 상기 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력한다(S220).
이후, 상기 믹싱된 복수의 신호들을 계수부(120)의 복수의 커패시터들에 미리 설정된 이득계수값만큼 증폭하여 저장한다. 상기 복수의 커패시터들에 저장되는 전하량은, 상기 출력된 신호처리된 또는 증폭된 신호와, 상기 복수의 커패시터들에 미리 설정된 각각의 커패시턴스와 상기 미리 설정된 복수의 이득계수값의 곱만큼 저장된다(S230).
이후, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 생성된 복수의 기준 신호들을 근거로, 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력한다.
이Eo, 상기 출력된 직교 베이스밴드 IQ 신호는, I 채널 신호와 Q 채널 신호로 각각 합쳐져서 하나의 I 채널 신호와 하나의 Q 채널 신호로 나타나며, 상기 하나의 I 채널 신호와 하나의 Q 채널 신호가 고조파 억제 믹서(100)의 출력 신호로 출력된다(S240).
상기와 같은, 상기 전하량을 저장하고, 상기 저장된 전하량을 양과 음의 전하량으로 각각 결합하는 과정을 통해, 상기 S230 단계 내지 S240 단계에서, 상기 무선 주파수 처리부(310)를 통해 고조파 성분의 일부를 억제하고 남은 나머지 고조파 성분을 억제할 수 있다. 또한, 상기 저장된 전하량을 양과 음의 전하량으로 각각 결합하는 과정을 통해, 상기 기준 신호 생성부(200)를 통해 제공된 복수의 기준 신호들에 포함된 고조파 성분을 억제할 수 있다.
이후, 상기 출력된 I 채널 신호와 Q 채널 신호는 베이스밴드 필터부(320)를 통해 대역 제한 필터링을 수행한다(S250).
이하에서는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 방법을 도6을 참조하여 상세히 설명한다.
도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고조파 억제 믹서가 적용된 무선 주파수 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 안테나를 통해 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 수신하고, 상기 수신된 무선 주파수 신호를 소정의 신호 처리 또는 증폭을 수행하여, 상기 신호처리된 또는 상기 증폭된 신호를 출력한다. 또한, 상기 출력되는 신호는, 소정의 필터링을 수행하여 상기 필터링된 신호를 출력할 수도 있다. 상기 신호 처리 또는 증폭에 의해, 상기 수신된 무선 주파수 신호에 포함된 잡음을 억제할 수 있다.
이후, 기준 신호 생성부(200)를 통해, 상기 사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 미리 설정된 N배의 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성한다. 이때, 생성되는 복수의 기준 신호들의 수는, (N+1)개와 같거나 작은 수의 복수의 기준 신호들이 생성되고, 상기 생성된 복수의 기준 신호들의 위상은, 임의의 한 주기에 대해, 1/N만큼의 위상차를 가지도록 이루어진다.
또한, 상기 생성된 복수의 기준 신호들의 위상은, 사용자에 의해 미리 설정된 계수부(120)의 이득 계수값에 의해 도2a 및 도3b에 도시된 형태 및 그외의 다양한 변형으로 생성될 수 있다(S310).
이후, 상기 무선 주파수 처리부(310)를 통해 출력된 신호와 제1 기준 신호 생성부(330)를 통해 제공된 제1 기준 신호를 믹싱하여 제1 중간주파수 신호를 출력한다. 여기서, 상기 제1 중간주파수 신호는 정해진 채널의 무선 주파수 입력 신호 주파수와 차이가 많이 날수록 영상 주파수 억제(Image Rejection)에 유리하다. 따라서, 상기 제1 중간주파수 신호의 주파수는, 상기 입력된 무선 주파수 입력 신호 의 주파수보다 더 큰 값을 가지도록 설정한다. 이후, 상기 출력된 제1 중간주파수 신호를 중간주파수 필터부(350)를 통해 필터링한다. 상기 중간주파수 필터부(350)를 통해 상기 제1 중간주파수 신호를 필터링함으로써, 고조파 성분을 일부 억제할 수 있다(S320).
이후, 상기 필터링된 제1 중간주파수 신호와 상기 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 신호들을 출력한다(S330).
이후, 상기 믹싱된 복수의 신호들을 계수부(120)의 복수의 커패시터들에 미리 설정된 이득계수값만큼 증폭하여 저장한다. 상기 복수의 커패시터들에 저장되는 전하량은, 상기 출력된 신호처리된 또는 증폭된 신호와, 상기 복수의 커패시터들에 미리 설정된 각각의 커패시턴스와 상기 미리 설정된 복수의 이득계수값의 곱만큼 저장된다(S340).
이후, 상기 생성된 복수의 기준 신호들을 근거로, 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력한다.
이때, 상기 출력된 직교 베이스밴드 IQ 신호는, I 채널 신호와 Q 채널 신호로 각각 합쳐져서 하나의 I 채널 신호와 하나의 Q 채널 신호로 나타나며, 상기 하나의 I 채널 신호와 하나의 Q 채널 신호가 고조파 억제 믹서(100)의 출력 신호로 출력된다(S350).
이후, 상기 출력된 I 채널 신호와 Q 채널 신호는 베이스밴드 필터부(320)를 통해 대역 제한 필터링을 수행한다(S360).
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고조파 억제 믹서 및 그 방법은, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 계수부의 미스매치를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고조파 억제 믹서 및 그 방법은, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용하는 FIR 필터링을 이용함으로써, 신호에 포함된 고조파 성분을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고조파 억제 믹서 및 그 방법은, 사용자에 의해 선택된 주파수를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 생성된 복수의 기준 신호들과 복수의 커패시터들을 사용함으로써, 고조파 믹싱에 의한 신호 대 잡음비의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 제1 입력 신호와 기준 신호 생성부에서 생성된 복수의 기준 신호들을 각각 믹싱하여 복수의 믹싱된 출력 신호들을 출력하는 믹서부와;
    상기 믹서부에서 출력된 복수의 믹싱된 신호들을 복수의 커패시터들에 각각 저장하고, 상기 기준 신호 생성부에서 생성된 기준 신호를 근거로 상기 저장된 복수의 신호들을 채널 신호별로 각각 결합하여, 상기 결합된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 출력하는 계수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 억제 믹서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 신호 생성부는,
    사용자에 의해 선택된 채널에 해당하는 무선 주파수 신호를 미리 설정된 배수로 샘플링하여 복수의 기준 신호들을 생성하며,
    여기서, 상기 미리 설정된 배수는 정수배인 것을 특징으로 하는 고조파 억제 믹서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 생성된 복수의 기준 신호들은,
    국부 발진 신호인 것을 특징으로 하는 고조파 억제 믹서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 계수부는,
    상기 복수의 커패시터들별로 미리 설정된 복수의 계수값들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 억제 믹서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 커패시터들은,
    사용자에 의해 미리 설정된 각각의 커패시턴스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 억제 믹서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 계수부는,
    상기 복수의 커패시터별로 상기 출력된 복수의 믹싱된 신호들의 전압값과 상기 커패시턴스와 상기 계수값을 곱하고 상기 곱한 값들을 각각 저장하는 것을 특징으로 하는 고조파 억제 믹서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101007210B1 (ko) * 2010-05-01 2011-01-12 삼성탈레스 주식회사 항공 전자용 소형 고주파 주파수 합성기

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