KR20090065235A - Microwave and millimeter-wave cmos mixer - Google Patents

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KR20090065235A
KR20090065235A KR1020070132713A KR20070132713A KR20090065235A KR 20090065235 A KR20090065235 A KR 20090065235A KR 1020070132713 A KR1020070132713 A KR 1020070132713A KR 20070132713 A KR20070132713 A KR 20070132713A KR 20090065235 A KR20090065235 A KR 20090065235A
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current
output terminal
transconductor
impedance
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KR1020070132713A
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김봉수
남일구
변우진
김광선
강민수
송명선
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한국전자통신연구원
부산대학교 산학협력단
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Abstract

A microwave and a millimeter-wave CMOS mixer is provided to reduce a noise generated in a broadband by low maintaining a current inputted to a switching part. A transconductor part(110) amplifies an input signal. The transconductor part obtains transconductance of two times in the same current by using two MOSs(Metal Oxide Semiconductor) of an NMOS and a PMOS at the same time. A switching part(120) outputs a downstream frequency signal by mixing a signal applied to a third node(N3) to a signal applied to a local oscillation input terminal. A capacitor(CD) separates the transconductor part from the switching part by blocking DC component applied between the transconductor part and the switching part. A current source(IB) is provided in order to reduce a noise of the switching part by low maintaining a current applied to the switching part through the third node.

Description

마이크로파 및 밀리미터파 ＣＭＯＳ 믹서{Microwave and millimeter-wave CMOS Mixer}Microwave and millimeter-wave CMOS mixer

본 발명은 마이크로파 및 밀리미터파 믹서의 구조에 관한 것으로, 특히 저 전압 동작에 적합하고 저 전력을 소모하는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 하향 믹서의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to the structure of microwave and millimeter wave mixers and, more particularly, to the structure of a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) down mixer suitable for low voltage operation and consuming low power.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제번호: 2005-S-046-03, 과제명: 전파자원이용 기반기술개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Telecommunications Research and Development (Task No .: 2005-S-046-03, Task name: Development of radio resource utilization based technology).

지식 정보화 시대에 무선통신 시스템은 기가비트급 이상의 전송속도를 요구하는 단계에 도달해 있으며 이는 이미 포화상태의 기존 주파수 대역이 아닌 밀리미터파 대역을 이용한 WPAN(Wireless Personal Area Network)과 같은 응용을 발전시키고 있다. 하지만, 밀리미터파 대역의 통신 시스템은 개별 소자로 구성되어서 크고, 고가이기 때문에 이 대역이 범용화 하는데 있어서 단점으로 작용했다. 이런 단점을 극복하기 위하여 SiGe 또는 Si CMOS 기술을 이용한 단일 칩 형태의 밀리미터파 송수신기 기술에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.In the age of knowledge and information, wireless communication systems have reached a stage requiring transmission rates of gigabit or more, which are already developing applications such as wireless personal area networks (WPANs) using millimeter wave bands instead of the existing saturated bands. . However, the millimeter wave band communication system is composed of individual elements, which is large and expensive. In order to overcome this drawback, a lot of researches have been conducted on the technology of the single-chip millimeter wave transceiver using SiGe or Si CMOS technology.

하지만 CMOS 공정이 스케일링(scaling)됨에 따라 능동 소자 및 수동 소자의 고주파수 특성은 향상되는 장점이 있으나, 사용하는 전원 전압이 낮아진다. 전원 전압이 낮아지면 RF 및 아날로그 회로의 경우 동작 가능한 전압이 작아져 설계에 어려움이 있다. 그리고, 결국 집적하는 60GHz CMOS 무선 송수신기는 모바일 환경에서 사용 가능하려면 전력 소모가 작아야 한다. 따라서 저 전압 동작에 유리하면서 저 전력 60GHz 시모스 단일 평형 믹서(CMOS single-balanced mixer) 구조에 대한 연구가필요하다. However, as the CMOS process scales, the high frequency characteristics of the active device and the passive device are improved, but the power supply voltage used is lowered. If the supply voltage is low, the RF and analog circuits will have less operational voltage, which makes design difficult. Finally, the integrated 60 GHz CMOS wireless transceiver requires low power consumption to be available in a mobile environment. Therefore, there is a need for a study of a low power 60 GHz CMOS single-balanced mixer structure which is advantageous for low voltage operation.

본 발명은 저 전압 동작 및 저 전력 소모와 고 이득을 얻을 수 있는 마이크로파 및 밀리미터파 믹서의 구조를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a structure of microwave and millimeter wave mixers that can achieve low voltage operation, low power consumption and high gain.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명은 저 전압 동작을 위해 기존의 길버트 믹서와는 달리 트랜스컨덕터부와 스위칭부를 분리하고, 저 전력 소모와 고 이득을 위해 트랜스컨덕터부는 NMOS와 PMOS를 같이 사용하여 동일 전류에서 2배의 gm을 얻을 수 있게 하였다. Unlike the conventional Gilbert mixer for low voltage operation, the present invention separates the transconductor unit from the switching unit, and for low power consumption and high gain, the transconductor unit uses NMOS and PMOS together to double the g m at the same current. To obtain.

본 발명의 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서는, 제1입력단으로 인가되는 신호에 의해 형성된 제1출력단의 전류를 피드백시켜 증폭 출력하는 트랜스컨덕터부; 제2입력단 및 제3입력단으로 인가되는 국부발진 신호 및 제4입력단으로 인가되는 신호를 혼합하여 하향 주파수 신호를 출력하는 스위칭부; 일단은 상기 제1출력단에 접속되고 타단은 상기 제4입력단과 접속되어 상기 트랜스컨덕터부와 상기 스위칭부를 분리하는 커패시터; 및 상기 제4입력단으로 인가되는 전류를 낮게 유지되도록 소정 전류를 공급하는 전류원;을 포함할 수 있다.A downlink mixer operating in a microwave or millimeter wave of the present invention includes a transconductor unit for feeding back and amplifying a current of a first output terminal formed by a signal applied to a first input terminal; A switching unit for mixing a local oscillation signal applied to the second input terminal and the third input terminal and a signal applied to the fourth input terminal to output a down frequency signal; A capacitor having one end connected to the first output terminal and the other end connected to the fourth input terminal to separate the transconductor unit from the switching unit; And a current source for supplying a predetermined current to keep the current applied to the fourth input terminal low.

본 발명의 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서는, 제1입력단으로 인가되는 신호에 의해 형성된 제1출력단의 전류를 피드백시켜 증폭 출력하는 트랜스컨덕터부; 제2입력단 및 제3입력단으로 인가되는 국부발진 신호 및 제4입력단으로 인가되는 신호를 혼합하여 하향 주파수 신호를 출력하는 스위칭부; 일단은 상기 제1출력단에 접속되고 타단은 상기 제4입력단에 접속되어 상기 트랜스컨덕터부와 상기 스위칭부를 분리하는 커패시터; 및 상기 제4입력단으로 인가되는 전류를 낮게 유지하도록 일단은 상기 제4입력단에 접속되고 타단은 그라운드에 접속되는 제3임피던스;를 포함할 수 있다.A downlink mixer operating in a microwave or millimeter wave of the present invention includes a transconductor unit for feeding back and amplifying a current of a first output terminal formed by a signal applied to a first input terminal; A switching unit for mixing a local oscillation signal applied to the second input terminal and the third input terminal and a signal applied to the fourth input terminal to output a down frequency signal; A capacitor, one end of which is connected to the first output terminal and the other end of which is connected to the fourth input terminal to separate the transconductor unit from the switching unit; And a third impedance, one end of which is connected to the fourth input terminal and the other end of which is connected to ground to maintain a low current applied to the fourth input terminal.

본 발명은, CMOS 공정이 스케일 다운(scale down)됨으로 인해 높아지는 ft를 이용해 NMOS와 PMOS를 동시에 채용하고, 피드백 수단을 부가함으로써 마이크로파 및 밀리미터파 대역에서 선형성이 우수하고 낮은 전압 동작이 가능하고 저 전력을 소모하는 고 이득 하향 믹서를 제작할 수 있다. The present invention employs both NMOS and PMOS simultaneously with increasing f t due to the scale down of the CMOS process, and adds feedback means for excellent linearity and low voltage operation in the microwave and millimeter wave bands. A high-gain downmixer can be built that consumes power.

또한 본 발명의 하향 믹서는 스위칭부로 입력되는 전류를 낮게 유지하여 광대역에서 발생하는 잡음을 줄일 수 있다.In addition, the down mixer of the present invention can reduce the noise generated in the broadband by keeping the current input to the switching unit low.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

밀리미터파 대역에서 종래의 믹서는 낮은 ft(cut-off frequency)로 인해 PMOS(p-channel Metal-Oxide Semiconductor)를 사용하지 않았지만 점차 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 공정이 scale down됨에 따라 PMOS의 ft는 밀리미터파에서 사용할 수 있을 만큼 높아지고 있다. 그래서 밀리미터파 대역에서도 이를 이용한 기술이 점차 나타나고 있다. In the millimeter wave band, conventional mixers did not use p-channel metal-oxide semiconductor (PMOS) due to the low cut-off frequency (f t ), but as the complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process scales down, f t is getting high enough for use in millimeter waves. Therefore, the technology using the millimeter wave band is gradually appearing.

본 발명은, 트랜스컨덕터부와 스위칭부로 분리하고, 트랜스컨덕터부를 NMOS(n-channel Metal-Oxide Semiconductor)와 PMOS로 구성함으로써 동일 전류에서 2배의 트랜스컨덕턴스(gm)를 얻을 수 있게 하여 주파수를 하향 변환하는 CMOS 구조를 특징으로 한다. According to the present invention, the transconductor unit and the switching unit are separated, and the transconductor unit is composed of an NMOS (n-channel metal oxide semiconductor) and a PMOS to obtain a double transconductance (g m ) at the same current, thereby reducing the frequency. Characterized by a downconverting CMOS structure.

또한 본 발명은, 트랜스컨덕터부의 입력단과 출력단에 피드백 수단으로서의 임피던스를 부가하여 출력 전류를 높이고 이득을 높일 수 있는 CMOS 구조를 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized by a CMOS structure capable of increasing the output current and increasing the gain by adding impedance as a feedback means to the input terminal and the output terminal of the transconductor section.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저 전압 동작에 적합하고 저 전 력 소모의 60GHz CMOS single-balanced 믹서를 도시한다.1 and 2 illustrate a 60 GHz CMOS single-balanced mixer of low power consumption suitable for low voltage operation in accordance with one embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 저 전압 동작을 위해 기존의 Gilbert 믹서와는 달리 트랜스컨덕터부와 스위칭부를 분리하였다. 1 and 2, unlike the conventional Gilbert mixer for low voltage operation, the transconductor unit and the switching unit are separated.

도 1에서, 본 발명의 믹서는 트랜스컨덕터부(110), 스위칭부(120), 커패시터(CD) 및 전류원(IB)을 포함한다.In FIG. 1, the mixer of the present invention includes a transconductor unit 110, a switching unit 120, a capacitor C D , and a current source I B.

트랜스컨덕터부(110)는 NMOS인 제1 MOS(M1), PMOS인 제2 MOS(M2), 피드백을 위한 제1 임피던스(Z1)를 포함하며, 입력 신호를 증폭시켜 출력한다. 제1 MOS(M1)의 게이트 및 제2 MOS(M2)의 게이트는 제1입력단(Vin)과 접속되고, 제1 MOS(M1)의 드레인, 제2 MOS(M2)의 드레인은 서로 제1노드(N1)에서 직렬 접속된다. 제1 임피던스(Z1)의 일단은 제1입력단(Vin)과 접속되고, 타단은 제1출력단인 제1노드(N1)에서 제1 MOS(M1)의 드레인과 제2 MOS(M2)의 드레인에 접속된다. 제1 임피던스(Z1) 제1입력단과 제1출력단에 부가되어 출력단 전류를 피드백시킨다. 제1 MOS(M1)의 소스는 그라운드에 접속되고, 제2 MOS(M2)의 소스는 전원(Vcc)인 제2노드(N2)에서 스위칭부(120)와 접속된다. The transconductor unit 110 includes a first MOS M1, which is an NMOS, a second MOS M2, which is a PMOS, and a first impedance Z1 for feedback, and amplifies and outputs an input signal. The gate of the first MOS M1 and the gate of the second MOS M2 are connected to the first input terminal Vin, and the drain of the first MOS M1 and the drain of the second MOS M2 are the first nodes. It is connected in series at (N1). One end of the first impedance Z 1 is connected to the first input terminal Vin, and the other end is the drain of the first MOS M1 and the drain of the second MOS M2 at the first node N1, which is the first output terminal. Is connected to. The first impedance Z 1 is added to the first input terminal and the first output terminal to feed back the output terminal current. The source of the first MOS M1 is connected to ground, and the source of the second MOS M2 is connected to the switching unit 120 at the second node N2 which is the power source Vcc.

트랜스컨덕터부(110)는 NMOS와 PMOS의 두 개의 MOS를 같이 사용하여 동일 전류에서 2배의 gm을 얻을 수 있어 저 전력 소모와 고 이득이 가능하다. 또한 임피던스(Z1)가 입력단과 출력단에 연결되어 값을 조절함으로써 입력 임피던스를 최적화하여 이득을 제어할 수 있다. 따라서 NMOS와 PMOS 각각에 별도의 DC 바이어스를 제공 해주는 수단이 필요하지 않으며, 광대역 특성 및 선형성을 향상시킬 수 있다. The transconductor unit 110 can obtain twice the g m at the same current by using two MOSs of NMOS and PMOS together, thereby enabling low power consumption and high gain. In addition, the impedance Z 1 is connected to the input terminal and the output terminal to adjust the value to optimize the input impedance to control the gain. This eliminates the need for a separate DC bias for each NMOS and PMOS, and improves broadband characteristics and linearity.

스위칭부(120)는 제3 MOS(M3), 제4 MOS(M4) 및 두 개의 제2 임피던스(Z2)를 포함한다. 제3 MOS(M3) 및 제4 MOS(M4)의 소스는 제4입력단인 제3노드(N3)에서 접속된다. 제3 MOS(M3) 및 제4 MOS(M4)의 드레인은 병렬의 제2 임피던스(Z2)의 일단과 각각 접속되어 출력단(out+, out-)을 형성한다. 제3 MOS(M3) 및 제4 MOS(M4)의 게이트는 각각 제2 및 제3 입력단인 국부발진 입력단(LO=+, LO-)과 접속된다. 제2 임피던스(Z2) 각각의 타단은 전원(Vcc)에 접속된다. 제3 MOS(M3) 및 제4 MOS(M4)는 NMOS이다.The switching unit 120 includes a third MOS M3, a fourth MOS M4, and two second impedances Z 2 . Sources of the third MOS M3 and the fourth MOS M4 are connected at the third node N3 which is the fourth input terminal. The drains of the third MOS M3 and the fourth MOS M4 are connected to one ends of the second second impedance Z 2 in parallel to form output terminals out + and out-. The gates of the third MOS M3 and the fourth MOS M4 are connected to the local oscillation input terminals LO = + and LO- which are the second and third input terminals, respectively. The other end of each of the second impedances Z 2 is connected to the power supply Vcc. The third MOS M3 and the fourth MOS M4 are NMOS.

스위칭부(120)는 제3노드(N3)로 인가되는 신호와 국부발진 입력단(LO=+, LO-)에 각각 인가되는 신호를 혼합하여 하향 주파수 신호를 출력한다.The switching unit 120 outputs a downlink frequency signal by mixing a signal applied to the third node N3 and a signal applied to each of the local oscillation input terminals LO = + and LO−.

커패시터(CD)는 트랜스컨덕터부(110)의 제1출력단인 제1노드(N1)에 접속되고 타단은 스위칭부(120)의 제4입력단인 제3노드(N3)와 접속된다. 커패시터(CD)는 트랜스컨덕터부(110)와 스위칭부(120) 간에 흐르는 DC 성분을 차단함으로써, 트랜스컨덕터부(110)와 스위칭부(120)를 stack하지 않고 분리한다. 따라서 저전압 동작이 보다 용이하다.The capacitor C D is connected to the first node N1, which is the first output terminal of the transconductor unit 110, and the other end thereof, is connected to the third node N3, which is the fourth input terminal of the switching unit 120. The capacitor C D blocks the DC component flowing between the transconductor unit 110 and the switching unit 120, thereby separating the transconductor unit 110 and the switching unit 120 without stacking them. Thus, low voltage operation is easier.

전류원(IB)은 일단은 제3노드(N3)와 접속되고, 타단은 그라운드와 접속되며, 믹서가 최적의 동작을 수행할 수 있도록 일정한 전류를 제공한다. 소정 전류를 제공함으로써 제3노드(N3)를 통해 스위칭부(120)에 인가되는 전류를 낮게 유지하여 광대역에서 스위칭부(120)에서 발생하는 잡음을 줄일 수 있도록 한다.One end of the current source I B is connected to the third node N3, and the other end thereof is connected to the ground, and provides a constant current so that the mixer can perform an optimal operation. By providing a predetermined current to maintain a low current applied to the switching unit 120 through the third node (N3) it is possible to reduce the noise generated by the switching unit 120 in the broadband.

도 2에서, 본 발명의 믹서는 트랜스컨덕터부(210), 스위칭부(220), 커패시터(CD) 및 제3 임피던스(Z3)를 포함한다. 도 2의 믹서는 전류원(IB) 대신 제3 임피던스(Z3)가 채용되는 차이를 제외하고 도 1의 믹서와 동일하므로 추가 설명은 생략하겠다. 도 2의 제3 임피던스(Z3)는 일단은 제3노드(N3)와 접속되고, 타단은 그라운드와 접속되어 제3노드(N3)를 통해 스위칭부(120)에 인가되는 전류를 낮게 유지하여 광대역에서 스위칭부(120)에서 발생하는 잡음을 줄일 수 있도록 한다. 도 2의 믹서는 전류원(IB) 대신 수동 소자인 제3 임피던스(Z3)를 채용함으로써 저 전압 동작에 더 유리할 수 있다. In FIG. 2, the mixer of the present invention includes a transconductor unit 210, a switching unit 220, a capacitor C D , and a third impedance Z 3 . Since the mixer of FIG. 2 is the same as the mixer of FIG. 1 except for the difference that the third impedance Z 3 is employed instead of the current source I B , further description will be omitted. 2, one end of the third impedance Z 3 is connected to the third node N3, and the other end of the third impedance Z 3 is connected to the ground to maintain a low current applied to the switching unit 120 through the third node N3. It is possible to reduce noise generated by the switching unit 120 in the broadband. The mixer of FIG. 2 may be more advantageous for low voltage operation by employing a third impedance Z 3 , which is a passive element instead of the current source I B.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 및 도 2의 믹서 각각을 실제 회로로 구현한 예를 도시한다.3 and 4 illustrate an example in which each of the mixers of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention is implemented in an actual circuit.

도 3 및 도 4를 참조하면, 트랜스컨덕터부(310, 410)의 제1 임피던스(Z1)는 인덕터(L1)와 저항(R1)의 직렬 접속으로 구현될 수 있고, 스위칭부(320, 420)의 제2 임피던스(Z2) 각각은 인덕터(L2)와 저항(R2)의 병렬 접속으로 구현될 수 있다.3 and 4, the first impedance Z 1 of the transconductor units 310 and 410 may be implemented by series connection of the inductor L 1 and the resistor R 1 , and the switching unit 320. Each of the second impedance Z 2 of, 420 may be implemented by a parallel connection of an inductor L 2 and a resistor R 2 .

또한 도 4의 믹서에서 제3 임피던스(Z3)는 인덕터(L3)로 구현될 수 있다.In addition, in the mixer of FIG. 4, the third impedance Z 3 may be implemented as an inductor L 3 .

정확한 저항, 인덕터 및 전원의 값은 구현 및 원하는 믹서 특성에 따라 변동될 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그 값을 적절히 선택할 수 있을 것이다.The exact values of resistors, inductors, and power supplies can vary depending on the implementation and desired mixer characteristics, and those skilled in the art will be able to select appropriate values.

본 발명의 60GHz CMOS single-balanced mixer의 경우에는 PMOS를 사용하기 때문에 0.13mm CMOS 공정에서 PMOS는 ft가 약 40~50GHz 정도가 되므로 현재 TSMC 0.13mm 공정을 사용해서는 성능을 얻기가 어렵다. 그러나 현재 계속해서 CMOS 공정은 빠른 속도로 scale down되고 있으며 PMOS의 ft가 약 100GHz 이상이 되는 90nm CMOS 공정이나 65nm CMOS 공정을 사용하면 충분히 원하는 성능을 얻을 수 있을 것이다.For 60GHz CMOS single-balanced mixer of the present invention due to the use of PMOS at 0.13mm CMOS process PMOS it is because the degree of the f t of about 40 ~ 50GHz is difficult to obtain a performance not currently using TSMC 0.13mm process. However, to keep the current CMOS technology is a high speed scale down, and will be fully obtained when the desired performance using a 90nm CMOS process and 65nm CMOS processes of the PMOS f t that is at least about 100GHz.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다. The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. So far, the present invention has been described with reference to preferred embodiments. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims.

그러므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저 전압 동작에 적합하고 저 전력 소모의 60GHz CMOS single-balanced 믹서를 도시한다.1 and 2 illustrate a 60 GHz CMOS single-balanced mixer suitable for low voltage operation and low power consumption in accordance with one embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 및 도 2의 믹서 각각을 실제 회로로 구현한 예를 도시한다.3 and 4 illustrate an example in which each of the mixers of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention is implemented in an actual circuit.

Claims (11)

제1입력단으로 인가되는 신호에 의해 형성된 제1출력단의 전류를 피드백시켜 증폭 출력하는 트랜스컨덕터부; A transconductor unit for feeding back and amplifying the current of the first output terminal formed by the signal applied to the first input terminal; 제2입력단과 제3입력단으로 인가되는 국부발진 신호 및 제4입력단으로 인가되는 신호를 혼합하여 하향 주파수 신호를 출력하는 스위칭부;A switching unit for mixing a local oscillation signal applied to the second input terminal and the third input terminal and a signal applied to the fourth input terminal to output a down frequency signal; 일단은 상기 제1출력단에 접속되고 타단은 상기 제4입력단과 접속되어 상기 트랜스컨덕터부와 상기 스위칭부를 분리하는 커패시터; 및A capacitor having one end connected to the first output terminal and the other end connected to the fourth input terminal to separate the transconductor unit from the switching unit; And 상기 제4입력단으로 인가되는 전류를 낮게 유지되도록 소정 전류를 공급하는 전류원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And a current source for supplying a predetermined current so that the current applied to the fourth input terminal is kept low. 제1항에 있어서, 상기 트랜스컨덕터부는,The method of claim 1, wherein the transconductor unit, 게이트는 상기 제1입력단에 접속되고 소스는 전원에 접속되는 PMOS;A PMOS connected to the first input terminal and a source connected to a power source; 게이트는 상기 제1입력단에 접속되고 드레인은 상기 PMOS의 드레인과 직렬 접속되고 소스는 그라운드에 접속되는 NMOS; 및An NMOS having a gate connected to the first input, a drain connected in series with a drain of the PMOS, and a source connected to ground; And 일단은 상기 제1입력단에 접속되고 타단은 상기 PMOS와 NMOS의 드레인에 접속되어 상기 제1출력단 전류를 피드백시키는 제1임피던스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.A first impedance connected to the first input terminal and the other end connected to the drains of the PMOS and the NMOS to feed back the current of the first output terminal. 2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,The method of claim 1, wherein the switching unit, 게이트는 상기 제2 및 제3입력단에 각각 접속되고 소스는 상기 제4입력단에 접속되고 드레인은 제2출력단 및 제3출력단에 각각 접속되는 두 개의 NMOS; 및Two NMOS gates connected to the second and third input terminals, a source connected to the fourth input terminal, and a drain connected to a second output terminal and a third output terminal, respectively; And 일단은 상기 제2출력단 및 제3 출력단에 각각 접속되고 타단은 상기 전원에 각각 접속되는 두 개의 제2 임피던스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And two second impedances, each of which is connected to the second output terminal and the third output terminal, and the other end is respectively connected to the power supply. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제1임피던스는 인덕터와 저항의 직렬 접속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And said first impedance comprises a series connection of an inductor and a resistor. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제2임피던스는 인덕터와 저항의 병렬 접속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And said second impedance comprises a parallel connection of an inductor and a resistor. 제1입력단으로 인가되는 신호에 의해 형성된 제1출력단의 전류를 피드백시켜 증폭 출력하는 트랜스컨덕터부; A transconductor unit for feeding back and amplifying the current of the first output terminal formed by the signal applied to the first input terminal; 제2입력단과 제3입력단으로 인가되는 국부발진 신호 및 제4입력단으로 인가되는 신호를 혼합하여 하향 주파수 신호를 출력하는 스위칭부;A switching unit for mixing a local oscillation signal applied to the second input terminal and the third input terminal and a signal applied to the fourth input terminal to output a down frequency signal; 일단은 상기 제1출력단에 접속되고 타단은 상기 제4입력단에 접속되어 상기 트랜스컨덕터부와 상기 스위칭부를 분리하는 커패시터; 및A capacitor, one end of which is connected to the first output terminal and the other end of which is connected to the fourth input terminal to separate the transconductor unit from the switching unit; And 상기 제4입력단으로 인가되는 전류를 낮게 유지하도록 일단은 상기 제4입력단에 접속되고 타단은 그라운드에 접속되는 제3임피던스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And a third impedance, one end of which is connected to the fourth input terminal and the other end of which is connected to ground, so as to keep the current applied to the fourth input terminal low. 제6항에 있어서, 상기 트랜스컨덕터부는,The method of claim 6, wherein the transconductor unit, 게이트는 상기 제1입력단에 접속되고 소스는 전원에 접속되는 PMOS;A PMOS connected to the first input terminal and a source connected to a power source; 게이트는 상기 제1입력단에 접속되고 드레인은 상기 PMOS의 드레인과 직렬 접속되고 소스는 그라운드에 접속되는 NMOS; 및An NMOS having a gate connected to the first input, a drain connected in series with a drain of the PMOS, and a source connected to ground; And 일단은 상기 제1입력단에 접속되고 타단은 상기 PMOS와 NMOS의 드레인에 접속되어 상기 제1출력단 전류를 피드백시키는 제1임피던스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.A first impedance connected to the first input terminal and the other end connected to the drains of the PMOS and the NMOS to feed back the current of the first output terminal. 2. 제6항에 있어서, 상기 스위칭부는,The method of claim 6, wherein the switching unit, 게이트는 상기 제2입력단 및 제3입력단에 각각 접속되고 소스는 상기 제4입력단에 접속되고 드레인은 제2출력단 및 제3출력단에 각각 접속되는 두 개의 NMOS; 및Two NMOS gates connected to the second input terminal and a third input terminal, a source connected to the fourth input terminal, and a drain connected to the second output terminal and the third output terminal, respectively; And 일단은 상기 제2출력단 및 제3 출력단에 각각 접속되고 타단은 상기 전원에 각각 접속되는 두 개의 제2 임피던스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And two second impedances, each of which is connected to the second output terminal and the third output terminal, and the other end is respectively connected to the power supply. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제1임피던스는 인덕터와 저항의 직렬 접속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And said first impedance comprises a series connection of an inductor and a resistor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제2임피던스는 인덕터와 저항의 병렬 접속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And said second impedance comprises a parallel connection of an inductor and a resistor. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제3임피던스는 인덕터인 것을 특징으로 하는 마이크로파 또는 밀리미터파에서 동작하는 하향 믹서.And said third impedance is an inductor.
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