KR20090090929A - 멀티 포트 상관기 및 이를 이용한 수신기 - Google Patents

멀티 포트 상관기 및 이를 이용한 수신기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 포트 상관기 및 이를 이용한 수신기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 하이브리드 커플러와 같은 분포정수소자(distributed element)를 사용하지 않고 능동소자(active element)로 구성된 멀티 페이즈 국부 발진기(multi-phase local oscillator)를 사용하여 저주파에서도 IC로 구현하기에 적합하고 광대역 동작이 가능한 멀티 포트 상관기 및 이를 이용한 수신기를 제공한다. 이에 의하면, 광대역 및 다중 대역에서 QPSK, 16-QAM 등 벡터 신호 복조가 가능하기 때문에 SDR의 RF 프런트엔드, 통신 기기의 트랜시버 등에 다양하게 응용할 수 있다.
6 포트 상관기(six-port correlator), 하이브리드 커플러(hybrid coupler), 직교 위상 전압 제어 발진기(QVCO), 링 발진기(ring oscillator)

Description

멀티 포트 상관기 및 이를 이용한 수신기{MULTI-PORT CORRELATOR AND RECEIVER USING THEREOF}
본 발명은 6 단자 접합(six-port junction)에 관한 것으로, 특히 신호의 위상을 변화시켜 벡터 정보를 추출하는 상관기(correlator)와 관련된다.
직접 변환 방식은 중간 주파수를 사용하지 않고 전송 주파수를 저주파 기저 대역으로 직접 변환하는 방식으로서, 통신 시스템 구성에서 많이 사용된다. 직접 변환을 위한 구조로는 일반적으로 혼합기를 사용하는 구조와 6 단자 상관기(six-port correlator)를 사용하는 구조가 있다. 상관기(correlator)를 이용한 직접 변환 방식은 혼합기를 사용하는 구조에 비해 회로 구조가 간단하여 집적화에 유리하다.
상관기는 초고주파 신호(RF 신호)와 국부 발진 신호(LO 신호)의 위상에 변화를 주는 기능을 수행한다. 이를 위해 일반적으로 상관기는 다수의 하이브리드 커플러(hybrid coupler)로 구성된다. 통신 시스템은 이러한 상관기를 이용하여 수신된 신호를 복조하는 것이 가능하다.
수신기를 예로 들면, RF 신호는 안테나를 통해 수신되어 상관기로 입력되고, 국부 발진기에서 발생된 LO 신호는 전력 분배기(power divider)를 통해 여러 개의 LO 신호로 분배되어 상관기로 입력된다. 그러면, 상관기에 구비된 하이브리드 커플러가 인가된 LO 신호와 RF 신호를 커플링하여 출력 신호를 생성한다. 출력 신호의 크기 및 위상은 상관기의 s 파라미터(s parameter)에 따라 달라진다. 이후 소정의 신호 처리 장치가 출력 신호의 크기 및 위상 관계를 분석하여 원 RF 신호의 벡터 정보를 추출한다.
하이브리드 커플러는 분포정수소자(distributed element)로서, 그 특성이 파장에 크게 의존하는 성격을 갖는다. 따라서, 하이브리드 커플러를 이용하여 상관기를 구성하면 저주파 환경에서는 전체 수신기 구조를 IC 칩에 집적하기에 어려움이 따른다. 또한, 하이브리드 커플러와 같은 분포정수소자는 광대역에서 동작시키는데 한계가 있다.
본 발명은 저주파에서도 IC로 구현하기에 적합하고 광대역 동작이 가능한 멀티 포트 상관기 및 이를 이용한 수신기를 제공한다. 이를 위해 능동소자(active element)로 구성된 멀티 페이즈 국부 발진기(multi-phase local oscillator)를 사용하여 상관기를 구성하였다.
본 발명의 일 양상에 따른 멀티 포트 상관기(multi-port correlator)는, 능동 소자로 형성되며, 각각 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호를 생성하는 발진부; 및 다수의 발진 신호와 알에프 신호를 각각 결합하여 다수의 합성 신호를 출력하는 결합부;를 포함할 수 있다. 이때, 발진부는 차동 발진기(differential oscillator)를 이용하여 구현 가능하다. 예컨대, 발진부는 직교 위상 전압 제어 발진기(QVCO) 또는 링 발진기(ring oscillator)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 결합부는 차동 증폭기(differential amplifier)를 이용한 전력 결합기(power combiner)가 될 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기는, 전술한 구성 외에 합성 신호들의 전력을 각각 검출하는 검파부; 및 검출된 전력을 이용하여 상기 알에프 신호를 복원하는 복조부;를 더 포함할 수 있다. 이때 검파부는 합성 신호들의 전력을 검출하는 쇼트키(schottky) 다이오드; 및 고주파 신호를 제거하는 저역 통과 필터(LPF); 등으로 구성될 수 있으며, 복조부는 합성 신호를 분석하여 QPSK 또는 QAM 방식으로 처리하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따른 발진 신호들은 위상이 각각 0°, 90°, 180 °, 270°씩 다른 4 개의 신호이거나, 위상이 각각 0°, 120°, 240°씩 다른 3 개의 신호가 사용될 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 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. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기(multi-port correlator)의 전체 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 멀티 포트 상관기(100)는 일정한 정보를 담고 있는 RF 신호의 벡터 정보를 분석하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 멀티 포트 상관기(100)는 단일 몸체에 송신기와 수신기가 결합된 트랜시버(transceiver)에 적용되어 RF 신호를 변조하거나 복조하는데 사용될 수 있다. RF 신호의 벡터 정보를 분석하기 위해서는 RF 신호를 다양한 방법으로 처리하는 과정이 필요한데, 이러한 처리 과정에는 RF 신호의 위상에 일정한 변화를 주는 과정도 포함된다. 도 1에서는 RF 신호가 멀티 포트 상관기(100)를 통해 4 개의 합성 신호로 변환되는 것을 예시하였다.
외부에서 전달된 RF 신호는 발진부(101)에서 발생된 발진 신호와 결합 부(102)에서 더해져서 합성 신호 형태로 출력된다. 발진부(101)에서는 위상이 90°씩 차이나는 4 개의 발진 신호가 생성되며, 생성된 발진 신호는 결합부(102)에서 RF 신호와 각각 더해진다.
발진부(101)에서 발생되는 발진 신호를 구체적으로 살펴보면, 위 발진 신호는 여러 개의 발진 신호들로 구성되는데 각각의 발진 신호의 주파수는 서로 동일할 수 있으나 각각의 발진 신호의 위상은 서로 다르게 형성된다. 일 예로써, 발진부(101)는 주파수가 서로 동일한 4 개의 발진 신호를 생성할 수 있으며, 발진 신호들의 위상은 각각 0°, 90°, 180°, 270°일 수 있다. 또 다른 예로써, 발진부(101)는 주파수가 서로 동일한 3 개의 발진 신호를 생성할 수 있으며, 발진 신호들의 위상은 각각 0°, 120°, 240°일 수 있다.
이와 같이 서로 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호를 생성하는 발진부(101)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로, 분포정수소자(distributed element)인 하이브리드 커플러(hybrid coupler)를 이용하여 국부발진기의 발진 신호를 위상차에 따라 분리할 수 있다. 그러나, 분포정수소자를 사용하게 되면 저주파 환경에서 소자의 패턴의 크기가 증가하기 때문에 본 실시예에서는 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 능동소자(active element)를 이용하였다. 능동소자를 이용하여 발진부(101)를 만드는 방법으로는 두 개의 전압 제어 발진기(VCO)를 서로 피드백 루프로 연결한 직교 위상 전압 제어 발진기(QVCO) 또는 다수의 반전 증폭기를 직렬로 연결한 링 발진기(ring oscillator)를 이용할 수 있다. 나아가, RF 다중 위상 필터, 주파수 분할기 등 다중 위상을 갖는 발진 신호를 얻는 구조를 응용하는 것이 가능하다.
발진부(101)에서 생성된 다수의 발진 신호는 결합부(102)에서 RF 신호와 각각 더해진다. 예컨대, 결합부(102)는 RF 신호와 다수의 발진 신호를 각각 결합하여 다수의 합성 신호를 출력하는 전력 결합기(power combiner)가 사용될 수 있다. 본 명세서에서 합성 신호라는 용어는 RF 신호와 발진 신호가 더해진 신호를 의미하는 것으로 사용되었다.
설명의 편의를 위해, RF 신호와 발진 신호들의 크기 및 주파수가 동일하다고 가정하면, 합성 신호들의 위상 차이는 발진부(101)에서 생성된 발진 신호들이 갖는 위상 차이와 동일함을 알 수 있다. 예컨대, 발진 신호들이 90°간격의 위상 관계를 갖는다면, 합성 신호들 역시 90°간격의 위상 관계를 갖게 된다. 따라서, RF 신호가 QPSK 방식으로 변조된 신호이고 발진부(101)가 90°간격의 위상 차이를 갖는 4 개의 발진 신호를 생성하는 경우, 상기 멀티 포트 상관기(100)는 무선 통신 시스템의 수신부에서 I/Q 데이터를 추출하는 복조모듈(demodulation module)로 사용될 수 있을 것이다.
발진부(101)는 능동 소자로 구성되기 때문에 발진 신호의 개수 및 위상 관계를 외부의 전압 또는 전류로 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 변조 방식에 따라 발진 신호의 개수 및 위상 관계를 조절하여 통신 기기의 송·수신부에 다양하게 응용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발진부의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 서로 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호는 위상조절 부(201)의 출력단에서 각각 출력되었다. 위상조절부(201)는 전압에 의해 제어되는 일종의 트랜스컨덕턴스를 이용하여 구현할 수 있다. 예컨대, 차동증폭기 또는 인버터를 이용하여 위상조절부(201)를 만드는 것이 가능하며, 차동증폭기 또는 인버터에 인가된 바이어스 전압을 조절하여 위상조절부(201)에 입력되는 신호의 위상을 변화시키는 것이 가능하다.
도 2와 같이 입력된 신호의 위상을 조절하는 위상조절부(201)를 여러 개 연결하되, 어느 하나의 위상조절부(201)의 출력이 다른 위상 조절부(201)의 입력으로 인가되도록 하여 위상조절부(201)를 통과한 신호를 지연 또는 위상반전시켜서 서로 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호를 얻는 것이 가능하다. 도 2에서 최종적으로 이용되는 발진 신호의 위상은 90°간격의 위상 관계를 예시하였으나, 이것은 일 예에 불과하며 여기에 한정되는 것은 아니다. 즉, 위상조절부(201)를 구성하는 반전증폭기 또는 인버터를 적절히 조절하여 발진 신호들의 위상 관계 역시 조절되도록 할 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발진부의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 3에서, 발진부는 대표적인 능동소자인 전계 효과 트랜지스터(FET)가 구비된 차동발진기(differential oscillator)를 이용하여 구현되었다. 구체적인 회로 구성을 살펴보면, 각 전압 제어 발진기(이하, VCO라 함)(301a, 301b)는 발진주파수를 결정하는 인덕터(L) 및 커패시터(C), 부성 저항(nagative registance)과 커플링(coupling)을 제공하는 다수의 전계 효과 트랜지스터로 이루어진다. 각 VCO(301a, 301b)는 서로 대칭적인 구조로 형성되며, 각 VCO(301a, 301b)의 출력과 입력이 피드백 루프 구조로 연결되어 직교 위상 전압 제어 발진기(이하, QVCO라 함)(300)를 형성할 수 있다.
이때, 두 개의 VCO 중 하나의 VCO(301a)는 양성 동상 신호(positive in-phase signal)(IP)와 음성 동상 신호(negative in-phase signal)(IN)를 출력하고, 다른 하나의 VCO(301b)는 음성 직교 위상 신호(negative quadrature-phase signal)(QN)와 양성 직교 위상 신호(positive quadrature-phase signal)(QP)을 출력하는 것이 가능하다. 따라서, 도 3과 같은 QVCO(300)를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기(100)의 발진부(101)를 구성하면, 각 VCO(301a, 301b)의 출력 신호는 서로 위상이 90°씩 차이나기 때문에 이를 전술한 발진 신호로 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발진부의 또 다른 예를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 이것은 링 발진기(ring oscillator)를 응용한 것으로, 반전 증폭기(401)가 서로 직렬로 연결되며, 마지막 단의 반전 증폭기 출력이 다시 처음 단의 반전 증폭기 입력으로 들어가서 전체적으로 링 형태로 구성됨을 알 수 있다.
반전 증폭기(401)는 비반전 입력단자에 인가된 신호와 반전 입력단자에 인가된 신호의 차이를 증폭하여 이 증폭된 차동신호를 출력한다. 이때 각각의 반전 증폭기(401)는 인버터와 유사하게 자체 딜레이 성분을 갖고 있다. 따라서 각 반전 증폭기(401)를 통과한 신호는 약간씩 지연되어 위상이 변하게 된다. 마지막 단의 반전 증폭기(401b)와 처음 단의 반전 증폭기(401a)의 연결관계를 살펴보면, 최종 반 전 증폭기(401b)의 반전 출력단자가 처음 반전 증폭기(401a)의 반전 입력단자와 연결되기 때문에 신호가 링 구조를 한번 통과하고 나면 그 위상이 반전되는 것을 알 수 있다.
각 반전 증폭기(401)의 딜레이 성분은 인가된 전압 또는 전류에 의해 조절되는 것이 가능하다. 각각의 반전 증폭기(401)를 통과한 발진 신호(R1~R10)는 이와 같이 다른 위상을 갖게 되므로 이러한 신호들을 전술한 발진 신호로 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 결합부의 일 예를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, RF 신호와 발진 신호는 결합부(501)로 입력되어 서로 더해진 후 합성 신호 형태로 출력된다. 이를 위해 결합부(501)는 발진 신호의 전달 경로마다 하나씩 형성된 덧셈부(502)를 포함할 수 있다. 예컨대, 결합부(501)로 90°간격의 위상 차이를 갖는 4 개의 발진 신호가 인가되는 경우 덧셈부(502)는 발진 신호의 개수와 동일하게 4 개가 형성될 수 있다. RF 신호 역시 덧셈부(502)로 입력되는데, 만약 RF 신호의 위상이 0°라고 가정하면, 덧셈부(502)로 입력되는 RF 신호의 위상은 모두 0°로 동일하다. 따라서, a~d로 표시되는 합성 신호들은 다음과 같이 표현할 수 있다.
a = RF∠0 + LO∠0
b = RF∠0 + LO∠90
c = RF∠0 + LO∠180
d = RF∠0 + LO∠270
위 식에서 RF는 RF 신호의 크기를, LO는 발진 신호의 크기를 ∠은 각 신호의 위상을 나타낸다. 즉, 결합부(501)를 통해 특정 발진주파수에서 발진 신호들의 위상 차이를 유지하며 RF 신호와 합성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 이렇게 더해진 합성 신호들은 발진 신호와 마찬가지로 90°간격의 위상 차이를 갖는 것이 가능하다.
결합부(502)를 거친 합성 신호의 전압을 검출하여 검출된 전압을 성상도(constellation)로 나타내면 위 a 내지 d에 해당하는 합성 신호의 좌표는 서로 90°의 위상 관계를 갖고 표시되는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 합성 신호는 변· 복조시에 QPSK 또는 QAM 방식으로 처리가 가능하다.
각 덧셈부(502)는 게이트 단으로 RF 신호와 발진 신호가 각각 입력되는 차동 증폭기를 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 차동 증폭기를 이용하여 공통 모드에서 소스 전압이 증가하는 원리를 이용하여 위 덧셈부(502)를 형성하는 것이 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기를 나타낸 것이다.
도 7에서, 안테나(701)는 무선 통신 시스템의 송신기에서 전송된 RF 신호를 수신한다. 안테나(701)에서 수신된 RF 신호는 외부의 다양한 환경을 거쳐왔기 때문에 감쇄 및 잡음의 영향으로 매우 낮은 전력 레벨을 갖는다. 저잡음 증폭기(702)는 RF 신호를 증폭하는 부분으로, RF 신호에 포함된 잡음을 최소화하면서 RF 신호를 증폭시킨다. 상관기(703)는 저잡음 증폭기(702)를 거친 RF 신호의 위상에 변화를 주고 벡터 정보를 추출한다. 이를 위해, 상관기(703)는 서로 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호를 생성하는 발진부(707)와 발진부(707)에서 생성된 발진 신호와 RF 신호를 더하는 결합부(708)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발진부(707)에서 발생되는 발진 신호가 4 개이고, 각각의 발진 신호들의 위상이 90°씩 차이가 있다고 가정하면, 각 발진 신호를 다음과 같이 나타낼 수 있다.
α = LO∠0
β = LO∠90
γ = LO∠180
δ = LO∠270
위 식에서 α 내지 δ는 발진부(707)에서 생성된 발진 신호들을 나타내고, LO는 발진 신호의 크기를, ∠은 발진 신호의 위상을 나타낸다.
이러한 발진 신호들은 능동 소자로 구성되는 직교 위상 전압 제어 발진기 또는 링 발진기를 통해 만들어 낼 수 있으며, 도 2 내지 도 4에서 설명한 구성이 상기 발진부(707)에 채용될 수 있다.
발진 신호 α 내지 δ는 결합부(708)에서 RF 신호와 각각 더해지며, 이때 결합부(708)로는 도 5에서 설명한 구성이 사용될 수 있다. 따라서, 상관기(703)를 거친 RF 신호는 발진 신호가 갖는 위상 차이를 유지하면서 4 개의 신호로 분리되는 것이 가능하다. 즉 상술한 예에서는 상관기(703)를 통해 4 개의 합성 신호가 출력되며, 위 합성 신호는 발진 신호와 마찬가지로 90°의 위상차이를 갖는다.
이러한 합성 신호는 검파부(704)로 입력되며, 검파부(704)는 자승 검파 기(square-law detector)를 이용하여 합성 신호의 전력을 검출한다. 전력 검출을 위한 자승 검파기로는 쇼트키 다이오드(schottky diode)(709) 또는 전력 검출기(power detector)(709)가 사용될 수 있다. 또한, 검파부(704)는 합성 신호의 고주파 성분을 제거하기 위해 저역 통과 필터(705)를 포함할 수 있다. 검파부(704)의 출력은 복조부(706)로 인가되며, 복조부(706)는 검파부(704)의 출력값, 즉 합성 신호의 전력을 이용하여 RF 신호를 복원한다.
예컨대, RF 신호가 QPSK 방식으로 변조된 신호라면, RF 신호의 I/Q 값에 따른 검파부(704)의 출력은 다음 표와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008013442141-PAT00001
표 1에서, PD0~PD3은 검파부(704)의 각 출력포트를 의미한다. 표 1과 같은 검파부(704)의 출력이 복조부(706)로 입력되면 복조부(706)는 RF 신호의 I/Q 데이터를 판별하게 되는데, 이러한 신호 복원은 복조부(706)에 비교기를 형성하여 간단하게 구현할 수 있다.
도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기가 통신 시스템의 수신기에 응용되는 예를 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기는 RF 신호의 벡터 정보를 추출하여 이를 이용하는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 그 대표적인 예가 전술한 통신 시스템의 수신기가 될 것이나, 그 밖에도 소프트웨어 정의 무선단말(SDR)의 프런트엔드, 트랜시버 또는 각종 센서 및 레이더의 벡터 분석 소자에도 응용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기의 전체 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발진부의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발진부의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발진부의 구성을 나타낸 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합부의 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기의 구성을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
100 : 상관기 101 : 발진부
102 : 결합부 201 : 위상조절부
300 : QVCO 701 : 안테나
702 : LNA 704 : 검파부
706 : 복조부

Claims (16)

  1. 능동 소자로 형성되며, 각각 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호를 생성하는 발진부; 및
    상기 다수의 발진 신호와 알에프 신호를 각각 결합하여 다수의 합성 신호를 출력하는 결합부;를 포함하는 멀티 포트 상관기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진부는 전계 효과 트랜지스터가 구비된 차동 발진기(differential oscillator)를 포함하는, 멀티 포트 상관기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진부는 대칭적인 구조를 갖는 두 개의 전압 제어 발진기(VCO)가 서로 피드백 루프를 갖도록 결합하여 형성되는 직교 위상 전압 제어 발진기(QVCO)를 포함하는, 멀티 포트 상관기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진부는 자체 딜레이를 갖는 다수의 반전 증폭기가 직렬로 연결되어 형성되는 링 발진기(ring oscillator)를 포함하는, 멀티 포트 상관기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 발진 신호는 위상이 각각 0°, 90°, 180°, 270°씩 다른 4 개의 신호인, 멀티 포트 상관기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 발진 신호는 위상이 각각 0°, 120°, 240°씩 다른 3 개의 신호인, 멀티 포트 상관기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는 차동 증폭기로 구성되며, 상기 차동 증폭기의 양 입력단으로 상기 알에프 신호와 상기 발진 신호를 각각 수신하여 이들을 더하는, 멀티 포트 상관기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 알에프 신호 및 상기 발진 신호는 상기 차동 증폭기의 게이트로 입력되며, 상기 합성 신호는 상기 차동 증폭기의 소스 전압으로 출력되는 것인, 멀티 포트 상관기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 합성 신호는 직교 위상 편이(QPSK) 또는 직교 위상 진폭 변 조(QAM) 방식으로 처리 가능한 신호인, 멀티 포트 상관기.
  10. 능동 소자로 형성되며, 각각 다른 위상을 갖는 다수의 발진 신호를 생성하는 발진부;
    상기 다수의 발진 신호와 변조된 알에프 신호를 각각 결합하여 다수의 합성 신호를 출력하는 결합부;
    상기 합성 신호들의 전력을 각각 검출하는 검파부; 및
    상기 검출된 전력을 이용하여 상기 알에프 신호를 복원하는 복조부;를 포함하는 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 발진부는 전계 효과 트랜지스터가 구비된 차동 발진기(differential oscillator)를 포함하는, 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 발진부는 대칭적인 구조를 갖는 두 개의 전압 제어 발진기(VCO)가 서로 피드백 루프를 갖도록 결합하여 형성되는 직교 위상 전압 제어 발진기(QVCO)를 포함하는, 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 발진부는 자체 딜레이를 갖는 다수의 반전 증폭기가 직렬로 연결되어 형성되는 링 발진기(ring oscillator)를 포함하는, 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 검파부는,
    상기 합성 신호들의 전력을 검출하는 쇼트키(schottky) 다이오드; 및
    고주파 신호를 제거하는 저역 통과 필터(LPF);를 포함하는, 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 발진 신호는 위상이 각각 0°, 90°, 180°, 270°씩 다른 4 개의 신호인, 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 합성 신호는 90°간격의 일정한 위상 관계를 갖는 4 개의 신호로 구성되며, 상기 복조부는 상기 합성 신호를 직교 위상 편이(QPSK) 방식으로 복조하여 I 및 Q 채널 신호를 생성하는, 멀티 포트 상관기를 이용한 수신기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101715217B1 (ko) * 2016-02-23 2017-03-22 한국과학기술원 Mimo 시스템에서 송신 장치 및 그의 송신 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7808329B2 (en) * 2008-08-07 2010-10-05 Agere Systems Inc. Methods and apparatus for improved phase linearity in a multi-phase based clock/timing recovery system
KR100946124B1 (ko) * 2008-12-08 2010-03-10 삼성전기주식회사 멀티포트 네트워크의 ｉ／ｑ 신호 재생 장치 및 그 방법
US9209745B2 (en) * 2013-12-20 2015-12-08 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for multiphase oscillators
US9362893B2 (en) 2014-06-23 2016-06-07 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for switch-coupled oscillators
US9838026B2 (en) 2015-09-24 2017-12-05 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for fractional-N phase-locked loops with multi-phase oscillators
US9473069B1 (en) 2015-10-22 2016-10-18 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for phase linearization and interpolation in rotary traveling wave oscillators
US10277233B2 (en) 2016-10-07 2019-04-30 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for frequency tuning of rotary traveling wave oscillators
US10312922B2 (en) 2016-10-07 2019-06-04 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for rotary traveling wave oscillators
CA3056467A1 (en) * 2017-03-16 2018-09-20 The Governors Of The University Of Alberta Apparatus and methods for wireless/rfid sensors
US11527992B2 (en) 2019-09-19 2022-12-13 Analog Devices International Unlimited Company Rotary traveling wave oscillators with distributed stubs
US11264949B2 (en) 2020-06-10 2022-03-01 Analog Devices International Unlimited Company Apparatus and methods for rotary traveling wave oscillators
US11539353B2 (en) 2021-02-02 2022-12-27 Analog Devices International Unlimited Company RTWO-based frequency multiplier

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3274375B2 (ja) * 1996-11-25 2002-04-15 松下電器産業株式会社 スペクトル拡散復調装置
US6348830B1 (en) * 2000-05-08 2002-02-19 The Regents Of The University Of Michigan Subharmonic double-balanced mixer
US6657502B2 (en) * 2001-10-01 2003-12-02 Motorola, Inc. Multiphase voltage controlled oscillator
DE10209516A1 (de) * 2002-03-04 2003-07-17 Infineon Technologies Ag Sendeanordnung
AU2003249610A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-11 California Institute Of Technology A method and apparatus for providing signal analysis of a bionems resonator or transducer
US7555033B2 (en) * 2004-06-22 2009-06-30 The Aerospace Corporation Binary offset carrier M-code envelope detector
US7356318B2 (en) * 2004-07-02 2008-04-08 Skyworks Solutions, Inc. Quadrature subharmonic mixer
KR100629621B1 (ko) * 2004-08-17 2006-09-29 삼성전자주식회사 위상을 조절하여 선형성을 보정하는 주파수 혼합방법 및주파수 혼합장치
KR100691281B1 (ko) * 2005-09-15 2007-03-12 삼성전기주식회사 쿼드러처 전압제어발진기
US7483678B2 (en) * 2005-09-27 2009-01-27 Skyworks Solutions, Inc. Single chip GSM/EDGE transceiver architecture with closed loop power control
FI20065260A0 (fi) * 2006-04-24 2006-04-24 Nokia Corp Vaihdemodulaattori

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101715217B1 (ko) * 2016-02-23 2017-03-22 한국과학기술원 Mimo 시스템에서 송신 장치 및 그의 송신 방법

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