KR20080113399A - 노이즈가 감소된 무선 주파수 송수신 장치 - Google Patents

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KR20080113399A
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더 스와치 그룹 리서치 앤 디벨롭먼트 엘티디
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Abstract

본 발명은 무선 주파수 신호 송수신 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 무선 주파수 신호를 송수신하기 위한 안테나(8); 저전력 장치의 안테나(8)에 의해 선택 및 전송될 무선 주파수 신호를 필터링하기 위한 밴드패스 필터(9); 밴드패스 필터에 의해 필터링된 신호를 증폭하기 위한 하나 이상의 저잡음 증폭기(11); 제 1 고주파 신호(SVCO)를 발생하기 위한 오실레이터 스테이지(1); 제 2 고주파 신호(SD)를 발생하기 위해 M(M은 1보다 큰 정수)으로 상기 제 1 고주파 신호의 주파수를 나누는 하나 이상의 주파수 디바이더(14); 상기 무선 주파수 신호의 반송파 주파수와 상기 제 1 고주파 신호의 주파수간의 차와 동일한 주파수를 가지는 중간 신호(SINR)를 발생하기 위해, 상기 필터링 및 증폭된 무선 주파수 신호(SR)와 상기 제 1 고주파 신호(SVCO)를 믹싱하는 하나 이상의 제 1 믹서 유닛(12); 그리고 상기 중간 신호의 주파수와 상기 제 2 고주파 신호의 주파수 간의 차와 동일한 주파수를 가지는 출력 신호(IR, QR)를 발생하기 위해, 상기 제 1 믹서 유닛에 의해 공급된 중간 신호와 상기 제 2 고주파 신호를 믹싱하는 하나 이상의 제 2 믹서 유닛(13)을 포함합니다. 여기서 오실레이터 스테이지(1)는, 밴드패스 필터의 주파수 밴드 외 이고, 수신된 무선 주파수 신호의 주파수보다, 1 과 2 사이의 값을 가지는 팩터(M/N, N은 1보다 큰 정수이고 M은 1보다 크나 2N보다 작은 정수)만큼 큰, 제 1 고주파 신호(SVCO)를 발생하여, 변환된 신호의 이미지 주파수에 관련된 노이즈를 줄 이는 것을 특징으로 한다.

Description

노이즈가 감소된 무선 주파수 송수신 장치{Device for Receiving and/or Transmitting Radio Frequency Signals with Noise Reduction}
본 발명은 노이즈가 감소된 저전력 무선 주파수 신호를 수신 및/또는 전송하는 장치에 관한 것이다. 수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 낮추거나 전송될 베이스 밴드 신호의 주파수를 증가시키도록 이중 주파수 변환이 이 장치에서 수행된다. 이를 위해, 장치는 무선 주파수 신호 수신 또는 송신 안테나에 연결된 밴드패스 필터와, 수신 또는 송신된 신호를 증폭하기 위한 하나 이상의 저 잡음 증폭기, 그리고 오실레이터 스테이지 및 디바이더 소자에 의해 발생된 고주파 신호를 이용하여 이중 주파수 변환을 수행하기 위한 제 1 및 제 2 믹서 유닛을 포함한다.
수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 베이스밴드 주파수로 낮추기 위한 이중 주파수 변환이 일반적으로 필요하다. 이는 무선 주파수 신호가 수신 또는 송신된 때 단일 주파수 변환의 경우에 발생하는 소정의 외란(disturbance) 문제를 피할 수 있다.
미국특허 출원 제2005/0017887호는 무선 주파수 신호 수신 및 송신 장치와 같은 장치를 게재하며, 이는 단일 안테나를 이용하여 수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 베이스밴드 주파수로 낮추기 위한 이중 주파수 변환을 수행할 수 있다. 또한 이중 주파수 변환은 또한 베이스밴드 신호를 근거로 하여 동일한 안테나에 의해 전송될 무선 주파수 신호를 발행하도록 수행된다.
단일 주파수 변환에서, 오실레이터 스테이지에 의해 발생되고 믹서 유닛에 공급된 주파수 신호가 무선 주파수 신호의 주파수와 실질적으로 동일한 주파수를 가져야 한다. 무선 주파수 신호의 주파수에 대한 고조파(harmonic frequency)에서 외란 신호가 발생될 수 있다. 믹서의 분리가 제한되기 때문에, 고주파 신호의 역 외란 복사가, 무선 주파수 신호 수신 모드에서 안테나 방향으로 발생할 수 있다. 따라서 이러한 무선 주파수 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가진 역 복사선이 입력 베이스밴드 필터에 의해 걸러지지 않는다. 나아가, 전송 모드에서, 오실레이터 스테이지로부터의 고주파 신호와 동일한 주파수에서 발생된 무선 주파수 신호가 오실레이터 스테이지(stage)에 영향을 미칠 수 있다. 송신된 무선 주파수 신호로부터의 복사 때문에, 오실레이터 스테이지의 전압 제어 오실레이터가 바람직한 값보다 큰 주파수를 가지는 고주파 신호를 발생할 수 있다.
무선 주파수 신호 송수신 장치에서 주파수 변환 중에, 노이즈 문제가 관찰되고, 주파수 변환 중에 한편으로는 증폭기와 믹서 유닛에 연결되며 다른 한편으로는 이미지 주파수에 연결된다. 특히 고주파수에서 저주파수로의 변환 중에, 이러한 이미지 주파수가 선택된 무선 주파수 신호로부터 제거될 유용한 데이터 신호를 외란시키기 쉽다. 믹서 유닛의 출력에서의 이미지 주파수(image frequency) 이득은 일반적으로 유용한 데이터 신호 이득보다 크며, 이는 선택된 무선 주파수 신호에 포함된 정보의 처리를 복잡하게 할 수 있다.
특히 선택된 무선 주파수 신호의 주파수 변환 중에, 노이즈 부분을 줄이기 위해 무선 주파수 신호 송수신 장치의 여러 실시예가 이미 과거에 제안되었다. 이에 관한 예로서, WO 특허출원 제03/009483호는 두 개의 필터 안테나를 이용하여 무선 주파수 신호를 송수신하기 위한 이러한 타입의 장치를 게시하고 있다. 여기서 무선 주파수 신호의 주파수는 2GHz 및 5GHz와 동일할 수 있다. 이중 주파수 변환 동작 중에, 변환된 신호의 이미지 주파수를 제거하기 위하여 믹서 유닛 중 하나에 대해 특정한 구조(architecture)가 획득된다. 전압 제어 오실레이터는 2와 5 GHz 사이로 주파수가 구성된 제 1 고주파 신호를 발생하여, 제 1 주파수 변환 후에 중간 주파수 신호가 1.5GHz에 가까워지도록 한다.
국제특허출원(WO 03/009483)에 제안된 이러한 솔루션은, 이지 주파수 외란 신호를 제거 또는 상쇠하기 위한 이러한 타입의 무선 주파수 신호 송수신 장치의 구조를 상당히 복잡하게 한다. 제 1 고주파 신호의 주파수가 선택 또는 전송될 두 개의 무선 주파수 신호의 주파수 내에서만 결정된다. 이러한 타입의 무선 주파수 신호 송수신 장치는 많은 양의 전기 에너지를 소비한다. 결과적으로, 배터리 또는 전기 에너지 누적기(accumulator)에 의해 전력을 공급받는 소형 휴대용 장치에 적합하지 않을 수 있다.
이전 문헌과 마찬가지로, 일본 특허 제 05-244032호는 이중 주파수 밴드를 가지는 무선 주파수 신호 통신 장치에 대해 기술한다. 무선 주파수 신호를 수신하기 위해, 이 장치는 제 1 밴드패스 필터(810 내지 824 MHz) 및 제 2 밴드 패스 필터(1501 내지 1513 MHz)를 포함하며, 이는 주파수가 제 1 필터의 주파수 밴드 또는 제 2 필터의 주파수 밴드 내인 무선 주파수 신호를 필터링하기 위해, 동일한 수신 안테나에 연결된다. 수신 및 필터링된 무선 주파수 신호의 제 1 주파수 변환가 제 1 믹서 유닛에 의해 제 1 고주파 신호를 이용하여 수행된다. 여기서, 고주파 신호의 주파수는 제 1 또는 제 2 밴드패스 필터에 의해 필터링 된 신호의 주파수 사이의 평균값에 가깝다. 이러한 방식으로, 중간 신호의 주파수가 344MHz에 가까운 값을 가진다.
또한 일본 특허 제 05-244032호에 제안된 솔루션은 특히 복수의 밴드패스 필터를 사용하여, 이러한 통신 장치의 구조를 복잡하게 한다. 이러한 장치는 이미지 주파수에 관련된 노이즈를 줄이기 위한 해결책을 제시하지 않는다. 수신 및 필터링된 무선 주파수 신호와 믹스된 제 1 고주파수 신호의 주파수 값이 선택되어 제 1 믹서의 출력에서 중간 신호의 주파수가 항상 동일하다. 결과적으로, 이미지 주파수에 관련된 노이즈를 간단히 줄이기 위한 특정한 수단이 제공되지 않는다. 나아가, 이러한 타입의 통신 장치는 많은 양의 전기 에너지를 소모하고 이에 따라 배터리 또는 전기 에너지 어큐멀레이터에 의해 전원을 공급받는 소형 휴대용 장치에 적합하지 않을 수 있다.
따라서 본 발명의 주요 목적은 위에 언급한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해, 변환된 신호의 이미지 주파수에 주로 연관된 노이즈를 쉽게 줄이는 간단 디자인의 저전력 무선 주파수 신호 송수신 장치를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명은 위에 언급한 저전력 무선 주파수 신호 송수신 장치에 관한 것이며, 이는 오실레이터 스테이지가 제 1 고주파 신호를 발생시키도록 구성되고, 이 주파수는 밴드패스 필터의 주파수 밴드를 벗어나고, 수신된 무선 주파수 신호의 주파수보다 1 내지 2 사이의 팩터(M/N) 만큼 크다. 여기서 N은 1 보다 큰 정수이다.
본 발명에 따른 송수신 장치의 이점은, 주파수가 수신된 무선 주파수 신호의 주파수보다 사전 지정된 팩터 만큼 큰, 제 1 고주파 신호를 발생함으로써, 제 1 믹서 유닛의 입력에서 이미지 주파수에 의해 발생된 노이즈(잡음)를 큰 폭으로 줄일 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 유용한 신호가 덜 외란(disturbe) 되어 후속 복조 동자을 용이하게 한다.
바람직하게는, 제 1 고주파 신호의 주파수가 4/3 팩터에 의해 선택된 무선 주파수 신호의 주파수보다 크다. 따라서 제 1 주파수 변환 후에, 획득된 중간 신호가 무선 주파수 신호의 주파수 값의 1/3의 주파수를 가진다. 이는 제 2 주파수 변환이 제 2 고주파 신호를 이용하여 쉽게 수행될 수 있다는 것을 의미하며, 이때 제 2 고주파 신호는 제 1 신호의 주파수에 관하여 4로 나뉜다. 따라서 베이스밴드 신호(즉, 0에 가까운 반송파 주파수를 가짐)가 간단한 구조를 이용한 두 번의 주파수 변환 동작 후에 획득될 수 있으며, 이미지 주파수에 관련된 노이즈를 현저히 줄일 수 있다.
효과적으로, 송수신 장치의 구조가 특정한 보호물(shield) 없이 줄어든 개수의 구성요소로 구성될 수 있다. 저전력 장치 대부분은 단일 집적 회로(예를 들면 0.25um CMOS 기술로 제작됨)에 쉽게 통합될 수 있다. 결과적으로, 밴드패스 필터 및 오실레이터 스테이지를 위한 수정 결정판(quartz crystal)을 생략하고, 다른 모든 구성요소가 집적회로에 통합될 수 있다. 그러나, 제 1 믹서 유닛에 앞선 통합된 저 잡음 증폭기가 이미지 주파수의 원인 중 하나이기 때문에, 무선 주파수 신호의 주파수보다 큰 주파수에서 고주파 신호를 발생하기 위한 오실레이터 스테이지에 유리하다.
저전력 무선 주파수 신호 송수신 장치의 목적, 효과 및 특징(구성)이 이하에 첨부된 도면을 참조하여 설명된 다음의 실시예에 더 명확히 표현될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 주파수 신호 송수신 장치의 제 1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 오실레이터 스테이지에 의해 발생된 제 1 고주파 신호의 주파수 함수로서 이미지 주파수의 외란 신호의 레벨을 나타내는 제 1 믹서 유닛의 출력에서 증폭 및 변환된 신호의 이득 및 잡음(노이즈)을 나타내는 두 개의 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 무선 주파수 신호를 송신하는 장치의 일부에 대한 제 2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 무선 주파수 신호를 전송하는 장치의 일부에 대한 제 3 실시예를 나타내는 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면 및 실시예와 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
다음의 설명에서, 본 발명에 속하는 분야의 기술자에게 잘 알려진 무선 주파 수 신호를 송수신하기 위한 저전력 장치의 소자에 대해서는 간략히 서술한다. 이러한 장치는 다양한 응용예에서 사용될 수 있으며, 예를 들면 통신 시스템의 휴대 전화 또는 내비게이션 동작을 위한 GPS 형 신호 수신을 위해 사용될 수 있다.
도 1은 간략한 방식으로, 특히 선택 또는 전송된 신호에 대한 주파수 변한 동작을 위한 입력 스테이지를 나타내는 본 발명에 따른 무선 주파수 송수신 장치를 도시한다. 이를 위하여, 이 장치는 무엇보다고 무선 주파수(RF) 신호를 송수신하기 위한 안테나(8) 및, 저잡음 노이즈 증폭기(도시되지 않음)가 선행될 수 있는 밴드패스 필터(9)를 포함한다. 이러한 필터는 선택적인 SAW(표면 탄성파, surface acoustic wave) 형 밴드패스 필터일 수 있다. 밴드패스 필터는 도 1에 도시된 바와 같은 무선 주파수(RF) 신호 수신 모드에 또는 무선 주파수 신호(ST) 전송 모드에 장치를 배치하도록 제어될 수 있는 스위스 소자(10)에 직접 연결된다.
무선 주파수 신호(RF)에 대하여, 장치는 또한 스위치 소자(10) 후에, 필터(9)에 의해 필터링 된 부선 주파수 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA, 11) 및 제 1 주파수 변환 동작을 수행하기 위한 제 1 믹서 유닛(12)을 포함한다. 필터링 및 증폭된 신호(SR)가 오실레이터 스테이지(1)에 의해 발생된 제 1 고주파 신호(SVCO)와 제 1 믹서 유닛에서 혼합(mix)된다. 따라서, 제 1 믹서 유닛(12)에 의해 생성된 중간 신호(SINR)는 대부분, 필터링 된 무선 주파수 신호(SR)의 반송파 주파수 및 제 1 고주파 신호(SVCO)의 주파수 간의 차와 동일한 주파수를 갖는 신호이다.
물론, 본 발명에 따르면, 증폭기(11)에 의해 부분적으로 유발된 제 1 믹서 유닛(12)의 입력에서의 이미지 주파수에 관한 노이즈를 줄이기 위해, 오실레이터 스테이지(1)가 제 1 고주파 신호(SVCO)를 발생하도록 구성되고, 제 1 고주파 신호의 주파수는 M/N의 팩터만큼, 필터링 및 증폭된 무선 주파수 신호(SR)의 반송파 주파수보다 크게 결정된다. N 및 M은 정수이고, 여기서 M은 N보다 크고 2N보다 적으며, 이에 따라 팩터(M/N)가 1과 2 사이 값으로 이루어진다. 정수 M은 바람직하게는 2의 배수이다. 제 1 고주파 신호의 주파수가 입력 밴드패스 필터(9)의 주파수 범위 외에 존재해야 할 수도 있다. 이는 수신 모드에서 고주파 신호가 밴드패스 필터 및 안테나를 통해 복사되는 것을 방지하기 위한 것이다. 왜냐하면, 믹서 유닛(12)의 분리가 제한되기 때문이다.
이 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 오실레이터 스테이지(1)는, 주파수가 실질적으로 필터링 및 증폭된 신호(SR)의 주파수의 1/3와 동일한 제 1 고주파 신호를 발행하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 제 2 주파수 변환 동작에 대해, 예를 들면 디바이더-바이-4와 같은 간단한 디자인의 마스터-슬레이브 디바이더(14)를 사용하여 제 1 고주파 신호에 기반한 제 2 고주파 동상(in-phase) 및 직교(in-quadrature) 신호(Sd)를 발생할 수 있다.
도 2는 제 1 믹서 유닛의 입력에서 이미지 주파수에 관련된 노이즈의 영향을 감소시키기 위해 수신된 무선 주파수 신호의 주파수보다 높은 주파수에서 제 1 고주파 신호를 생성한다는 이점을 잘 표현하고 있다. 본 발명에 따르면, 제 1 믹서 유닛의 입력에서 이미지 주파수의 값(이는 저잡음 증폭기에 의해 부분적으로 발생됨)은, 제 1 고주파 신호의 주파수가 무선 주파수 신호의 주파수의 4/3으로 고정될 때, 무선 주파수 신호의 5/3 주파수(fR)이다. 그러나, 제 1 고주파 신호의 주파수가 무선 주파수 신호의 주파수의 2/3에서 일반적으로 고정된 때, 제 1 믹서 유닛의 출력에서 이미지 주파수의 값이 무선 주파수 신호의 주파수(fR)의 1/3이다. 결과적으로, 본 발명에 따르면 선택된 무선 주파수 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 가지는 제 1 고주파 신호를 사용하는 일반적인 솔루션의 보다, 이미지 주파수 신호의 이득 및 노이즈 레벨이 훨씬 작다.
일반적인 솔루션에서, 이미지 주파수에 대해 해로운 잡음(노이즈)가 약 4.5dB인데 반해, 본 발명에 따르면 이러한 해로운 잡음은 단지 1.5dB의 값을 가진다. 따라서, 저잡음 증폭기에 의해 증폭된 유용한 신호에 관한 이러한 해로운 잡음이 3dB의 큰 폭으로 감소한다. 이는 유용한 신호에 대해 노이즈를 줄이는 것이 매우 중요한 저전력 장치에서 매우 큰 이점이 된다. 무선 주파수 신호의 수신 중에 0.5 dB의 노이즈 감소시키는 것은 장치의 구조에 상관없이 획득하기 매우 어려운 결과이다. 나아가, 줄어든 수의 구성요소를 가지는, 본 발명에 따른 저전력 장치는 선택된 무선 주파수 신호에 포함된 데이터를 쉽게 복조할 수 있다. 이러한 저전력 장치는 따라서 손목시계나 휴대용 전화와 같은 소형 장치에 적합하다.
또한, 1 과 2 사이의 값을 가지는 팩터 만큼 무선 주파수 신호의 주파수보다 높은 제 1 고주파 신호의 주파수를 선택함으로써, 주파수 변환 중에 발생되는 고조파 주파수를 방지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 장치의 오실레이터 스테이지(1)가 고주파 신호(SVCO)를 발생하기 위한 전압 제어 오실레이터(VCO, 6)를 포함하는 주파수 합성기(frequency synthesiser)를 포함한다. 이러한 오실레이터 스테이지(1)는 나아가 수정 결정판(2)을 포함하는 기준 오실레이터 유닛(3)과, 전압 제어 오실레이터(VCO, 6)로부터의 신호의 주파수와 오실레이터(3)의 기준 신호의 주파수를 비교하기 위한 위상 및 주파수 검출기(4)를 포함하며, 전압 제어 오실레이터(6)로부터의 신호는 디바이더(7)에서 팩터(n)로 나뉜다. 제어 신호 출력을 검출하는 검출기(4)가 로우 패스 필터(5)에 의해 필터링되어 이 검출기(4)에 인가된 신호의 비교 함수로서, 전압 제어 오실레이터(6)를 위한 제어 전압을 생성한다.
오실레이터(3)로부터의 기준 신호의 주파수가 약 8MHz이고, 제 1 고주파 신호의 주파수가 약 1.2GHz이다. 이러한 고주파수만이 약 600MHz의 일반적인 주파수와 비교할 때 장치의 전력 소모를 가장 적게 증가시킨다. 장치는 밴드패스 필터(9)에 의해 정의된 주파수 범위에 따라 900MHz에 가까운 반송파 주파수를 가지는 무선 주파수 신호를 선택할 수 있다.
나아가 장치는 중간 신호(SINR)에 대해 제 2 주파수 변환 동작을 수행하기 위한 제 2 믹서 유닛(13)을 포함한다. 이러한 제 2 믹서 유닛(13)은 각각 동상(in-phase) 및 직교위상(in-quadrature)으로 제 2 고주파 신호를 중간 신호(SINR)와 혼합하는 두 개의 믹서(도시되지 않음)로 형성된다. 제 2 믹서 유닛(13)의 두 개의 믹서에 의해 생성된 신호는 중간 신호(SINR)의 주파수 및 제 2 고주파 신호(SD)의 주파수 간의 차와 동일한 주파수의 신호이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 2 고주파 신호의 주파수가 중간 신호의 반송파 주파수와 실질적으로 동일하기 때문에, 두 개의 출력인 동상 신호(IR) 및 직교 신호(QR)가 0에 가까운 반송파 주파수를 가지는 베이스밴드 신호이다.
물론, 제어 이득 증폭기는 제 2 믹서 유닛(13)의 출력에서 제공될 수 있으며, 뒤이어 샘플링 및 계량화된 출력 신호(IR, QR)를 공급하기 위해 아날라고/디지털 변환기가 제공된다.
무선 주파수 신호를 전송하기 위해, 장치는 또한 베이스밴드 신호(IT, QT)의 주파수를 증가시키기 위한 제 1 주파수 변환 동작을 수행하는 제 3 믹서 유닛(15)을 포함할 수 있다. 이러한 제 3 믹서 유닛(15)은, 이하에 도 3에 도시된 바와 같이, 가산기(adder)에 연결된 두 개의 믹서로 형성되며, 이 믹서는 제 2 고주파수 동상 및 직교 신호(SD)를 각각 베이스밴드 신호(IT, QT)와 혼합한다. 중간 전송 신호(SINT)가 제 3 믹서 유닛(15)의 가산기의 출력에 공급되고, 이의 주파수는 고주파 신호(SD)의 주파수에 대응한다. 이러한 중간 신호의 주파수는 바람직하게는 전송될 무선 주파수 신호(ST)의 주파수의 1/3과 같다.
나아가, 이 장치는 오실레이터 스테이지(1)에 의해 발생된 제 1 고주파 신호(SVCO)를 이용하여 중간 전송 신호(SINT)의 주파수를 증가시키는 제 4 믹서 유닛(16)을 포함한다. 제 4 믹서 유닛(16)은 무선 주파수 신호를 공급하고, 이는 전 력 증폭기(17)에 의해 증폭된다. 증폭된 무선 주파수 신호(ST)는 스위치 소자(10) 및 밴드패스 필터(9)를 통해 안테나(8)에 의해 전송된다.
도 3은 무선 주파수 신호(ST)를 전송하기 위한 장치의 일부를 나타내는 제 2 실시예이다. 이러한 제 2 실시예는 전송 모드의 장치에 대해 도 1을 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.
무선 주파수 신호를 전송하기 위해, 장치는 제 1 주파수 변환 동작을 수행하는 제 3 믹서(15)를 포함한다. 이러한 제 1 주파수 변환 동작은 전송될 데이터 신호(IT, QT)의 주파수를 증가시키며, 전송될 데이터 신호는 베이스밴드 신호이다. 즉, 이들은 0에 가까운 반송파 주파수를 가진다. 이러한 제 3 믹서 유닛(15)이 제 1 믹서(15a)와 제 2 믹서(5b) 그리고, 제 1 및 제 2 믹서에서 출력된 신호를 가산하는 가산기(15c)로 구성된다.
이러한 제 1 주파수 변환 동작을 위해, 제 1 고주파 신호(SVCO)의 주파수가 제 1 디바이더-바이-2(14a) 및 제 2 마스터-슬레이브 디바이더-바이-2에 의해 4로 나뉘어, 고주파 동상 신호(SI) 및 위상 변위 신호(SQ)를 공급한다. 제 1 믹서(15a)는 제 2 고주파 동상 신호(SI)와 동상 신호(IT)를 혼합하고, 제 2 믹서(15b)는 직교 신호(QT)와 제 2 고주파 직교 신호(SQ)를 혼합한다. 제 1 및 제 2 믹서(15a, 15b)에서 출력된 신호는, 제 2 고주파 신호의 주파수와 동일한 주파수에서 중간 전송 신호(SINT)를 제공하도록, 가산기(15c)에서 더해진다.
제 2 주파수 변환 동작이 제 4 믹서 유닛(16)을 이용하여 수행되며, 이는 중간 신호(SINT) 및 제 1 고주파 신호(SVCO)를 수신한다. 본 발명에 따르면, 제 4 믹서 유닛으로부터의 유용한 출력 무선 주파수 신호의 반송파 주파수가 제 1 고주파 신호의 주파수보다 3/4 만큼 작다. 무선 주파수 신호의 주파수의 5/3에 해당하는 값을 가진, 제 4 믹서 유닛의 출력에서의 외란(disturbance) 신호의 이미지 주파수가 로우패스 필터(18)에 의해 쉽게 필터링 될 수 있다. 따라서, 필터링 된 신호가 전력 증폭기(17)에 의해 외란 신호 없이 증폭되어, 장치의 안테나에 의해 전송될 수 있는 무선 주파수 신호(ST)를 공급할 수 있다. 로우패스 필터(lowpass filter) 없이, 증폭기(17) 내의 에너지를 소모하는 유용한 신호와 동일한 방식으로 외란 신호가 증폭된다.
도 4는 무선 주파수 신호(ST)를 전송하기 위한 장치의 일부를 나타내는 제 3 실시예를 도시한다.
무선 주파수 신호를 전송하기 위해, 장치는 제 1 주파수 변환 동작을 수행하는 젱 2 믹서 유닛(15)을 포함한다. 이러한 제 1 주파수 변환 동작은 전송될 데이터 신호(IT, QT)의 주파수를 증가시키며, 전송될 데이터 신호는 베이스밴드 신호, 즉 0에 가까운 반송파 주파수를 가지는 신호이다. 이러한 제 3 믹서 유닛(15)은 제 1 믹서(15a)와 제 2 믹서(15b)로 구성된다.
이러한 제 1 주파수 변환 동작을 위해, 제 1 고주파 신호(SVCO)의 주파수가 제 2 실시예에서와 같이 4로 나뉘어야 한다. 이를 위해 나누기 동작이 제 1 마스터 -슬레이브 디바이더-바이-2(14a)에 의해 수행되고, 이는 제 3 고주파 동상 신호(SI) 및 위상 변위 신호(SQ)를 공급한다. 뒤이어, 제 1 디바이더-바이-2로부터 분할된 동상 신호를 수신하는 제 2 마스터-슬레이브 디바이더-바이-2(14b)가 연결된다. 따라서, 제 2 디바이더-바이-2(14b)는 제2 고주파 동상 신호(SI) 및 직교 신호(SQ)를 공급한다. 제 1 믹서(15a)는 동상 신호(IT)를 제 2 고주파 동상 신호(SI)와 혼합하여 제 1 동상 중간 전송 신호(SINT1)를 발생한다. 제 2 믹서(15b)는 동상 신호(QT)를제 2 고주파수 직교 신호(SQ)와 믹싱하여 제 2 중간 전송 직교 신호(SINT2)를 발생한다. 제 1 및 제 2 중간 신호의 주파수는 따라서 제 2 고주파 신호의 주파수와 동일하다.
제 2 주파수 변환 동작이 제 4 믹서 유닛(19)을 이용하여 수행된다. 이러한 제 4 믹서 유닛은 제 1 믹서(19a), 제2 믹서(19b), 그리고 제 1 및 제 2 믹서에 의해 공급된 신호를 가산하기 위한 가산기(19c)를 포함한다. 제 1 믹서(19a)는 중간 동상 신호(SINT1)를 제 3 고주파 동상 신호(SI')와 믹싱하나, 제 2 믹서(19b)는 중간 동상 신호(SINT2)를 제 3 직교 신호(SQ')와 믹싱한다. 제 4 믹서 유닛에서 출력된 신호가 전력 증폭기(17)에 의해 최종적으로 증폭되는 무선 주파수 신호이며, 이에 따라 증폭된 무선 주파수 신호(ST)가 장치의 안테나에 의해 전송될 수 있다.
무선 주파수 신호를 전송하는 장치의 일부를 나타내는 제 3 실시예에서, SSB(single side band modulation) 형 이중 변환 변조를 수행하는 것이 가능하다. 제 4 믹서 유닛(19)의 출력에서 필터링 될 이미지 주파수가 존재하지 않는 경우에, 이러한 구조는 전력 증폭기 전에 이미지 주파수에 대한 필터를 생략한다. 또한, 주파수가 제 1 및 제 2 디바이더(14a, 14b)에 의해 분할되어 두 번의 주파수 변환을 정확히 수행하는 제 1 고주파 신호(SVCO)를 제공한다는 효과가 있다. 그러나, 제 4 믹서 유닛(19)에서의 믹싱을 위해 제 3 고주파 동상 및 직교 신호를 직접 공급하는 오실레이터를 제공하는 것이 어렵다.
위의 설명으로부터, 노이즈가 감소된 무선 주파수 신호를 송수신하기 위한 저전력 장치의 여러 변형예가 본 발명의 청구항에 의해 정의된 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서, 본 발명이 속하는 분야의 기술자에 의해 고안될 수 있다. 선택될 무선 주파수 신호의 중심 주파수가 검출되어 제 1 고주파 신호를 발생하기 위한 오실레이터 스테이지를 조정한다. 증폭기 및 두 개의 믹서 유닛으로 형성된 어셈블리가 무선 주파수 신호의 송수신 모두에 사용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (8)

  1. 무선 주파수 신호 송수신 장치에 있어서, 상기 송수신 장치는 저전력 장치이고, 상기 저전력 송수신 장치는:
    - 저전력 장치의 안테나(8)에 의해 선택 및 전송될 무선 주파수 신호를 필터링하기 위한 밴드패스 필터(9);
    - 상기 밴드패스 필터에 의해 필터링된 신호를 증폭하기 위한 하나 이상의 저잡음 증폭기(11);
    - 제 1 고주파 신호(SVCO)를 발생하기 위한 오실레이터 스테이지(1);
    - 제 2 고주파 신호(SD)를 발생하기 위해 M(M은 1보다 큰 정수)으로 상기 제 1 고주파 신호의 주파수를 나누는 하나 이상의 주파수 디바이더(14);
    - 상기 무선 주파수 신호의 반송파 주파수와 상기 제 1 고주파 신호의 주파수간의 차와 동일한 주파수를 가지는 중간 신호(SINR)를 발생하기 위해, 상기 필터링 및 증폭된 무선 주파수 신호(SR)와 상기 제 1 고주파 신호(SVCO)를 믹싱하는 하나 이상의 제 1 믹서 유닛(12); 그리고
    - 상기 중간 신호의 주파수와 상기 제 2 고주파 신호의 주파수 간의 차와 동일한 주파수를 가지는 출력 신호(IR, QR)를 발생하기 위해, 상기 제 1 믹서 유닛에 의해 공급된 중간 신호와 상기 제 2 고주파 신호를 믹싱하는 하나 이상의 제 2 믹서 유닛(13)을 포함하되,
    상기 오실레이터 스테이지(1)는, 밴드패스 필터의 주파수 밴드 외 이고, 1 과 2 사이의 값을 가지는 팩터(M/N, N은 1보다 큰 정수이고 M은 1보다 크나 2N보다 작은 정수)만큼, 수신된 무선 주파수 신호의 주파수보다 큰 제 1 고주파 신호(SVCO)를 발생하여, 변환된 신호의 이미지 주파수에 관련된 노이즈를 줄이는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 고주파 신호의 주파수가 팩터(M/N) 만큼, 상기 수신된 무선 주파수 신호의 주파수보다 크고, 여기서 M은 2의 배수이거나 4이며, N은 3이고, 팩터(M/N)는 4/3으로 정의되고, 상기 주파수 디바이더(14)는 디바이더-바이-4인 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 디바이더(14)는 제 2 고주파 동상 신호(SI) 및 제 2 고주파 직교 신호(SQ)를 발생하는 마스터-슬레이브형 디바이더이며,
    상기 제 2 믹서 유닛(13)은 중간 신호(SINR)와 제 2 고주파수 동상 신호를 믹싱하여 동상 베이스밴드 출력 신호(IR)를 생성하기 위한 제 1 믹서와, 제 2 중간 신호(SINR)와 제 2 고주파 직교 신호를 믹싱하여 직교 베이스밴드 출력 신호(QR)를 생 성하기 위한 제 2 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 오실레이터(1)는 수정 결정판(2)을 가지는 기준 오실레이터 유닛(3), 상기 오실레이터 유닛(3)으로부터의 기준 신호의 주파수와 오실레이터 디바이더(7)에서 팩터(n)로 나뉜, 전압 제어 오실레이터(6)로부터의 신호의 주파수를 비교하는 위상 및 주파수 검출기(4), 전압 제어 오실레이터가 상기 제 1 주파수 신호를 발생하도록 상기 위상 및 주파수 검출기(4)에 공급된 신호의 비교값의 함수로 상기 전압 제어 오실레이터(6)에 제어 전압을 공급하는 로우패스 필터(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오실레이터 스테이지는, 상기 저전력 송수신 장치의 안테나(8)에 의해 선택된 무선 주파수 신호의 주파수 검출 결과에 근거하여, 제 1 고주파 신호를 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상 기 저전력 송수신 장치가 동일한 안테나(8)에 의해 무선 주파수 수신 모드 또는 무선 주파수 전송 모드가 되도록, 상기 밴드패스 필터(9)와 상기 저잡음 증폭기(11) 사이에 스위치 소자(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 신호의 전송을 위해, 제 3 믹서 유닛(15)을 더 포함하되, 상기 제 3 믹서 유닛은 동상 베이스밴드 데이터 신호(IT)를 상기 제 2 고주파 동상 신호(SI)와 믹싱하는 제 1 믹서(15a)와, 직교 베이스밴드 데이터 신호(QT)를 제 2 고주파 직교 신호(SQ)와 믹싱하는 제 2 믹서, 그리고 중간 전송 신호(SINT)를제공하기 위해 상기 제 1 및 제 2 믹서(15a, 15b)로부터의 출력 신호를 합하는 가산기(15c)를 포함하고,
    상기 저전력 송수신 장치는, 상기 저전력 송수신 장치의 안테나에 의해 전송되도록 로우패스 필터(18)에 의해 필터링 되고 제 2 전력 증폭기(17)에 의해 증폭된, 무선 주파수 신호를 공급하기 위해, 상기 중간 전송 신호(SINT)와 상기 제 1 고주파 신호(SVCO)를 믹싱하는 제 4 믹서 유닛(16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    무선 주파수 신호를 전송하기 위하여, 제 3 믹서 유닛(15)을 더 포함하되, 상기 제 3 믹서 유닛은 중간 동상 신호(SINT1)를 공급하기 위해 동상 베이스밴드 데 이터 신호(IT)와 상기 제 2 고주파 동상 신호(SI)를 믹싱하는 제 1 믹서(15a)와, 중간 직교 신호(SINT2)를 공급하기 위해 직교 베이스밴드 데이터 신호(QT)와 상기 제 2 고주파 직교 신호(SQ)를 믹싱하는 제 2 믹서(15b)를 포함하며,
    상기 주파수 디바이더는 제 3 고주파 동상 신호(SI') 및 제 3 고주파 직교 신호(SQ')를 공급하기 위한 상기 제 1 고주파 신호에 대한 제 1 마스터-슬레이브 디바이더-바이-2(14a)와, 제 2 고주파 동상 및 직교 신호를 공급하기 위한 제 2 마스터-슬레이브 디바이더-바이-2(14b)를 포함하고,
    상기 저전력 송수신 장치는 제 4 믹서 유닛을 더 포함하되, 상기 제 4 믹서 유닛은 상기 중간 동상 신호(SINT1)와 상기 제 3 고주파 동상 신호(SI')를 믹싱하기 위한 제 1 믹서(19a)와, 상기 중간 직교 신호(SINT2)와 상기 제 3 고주파 직교 신호(SQ')를 믹싱하기 위한 제 2 믹서, 그리고 로우패스 필터를 통과하지 않고 제 2 전력 증폭기(17)에 의해 증폭되고, 상기 저전력 송수신 장치의 안테나를 거쳐 전송될 무선 주파수 신호를 공급하기 위해 상기 제 4 유닛의 상기 제 1 및 제 2 믹서(19a, 19b)로부터의 출력 신호를 합하기 위한 가산기(19c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 송수신 장치.
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