KR20090100734A - Single side band frequency mixer and single side band signal extracting method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A single side band frequency mixer and a method for extracting a single side band signal are provided to remove a loss of an output signal by simplifying a circuit structure in a single side band frequency mixer of a transmitting end. CONSTITUTION: A single side band frequency mixer includes an IF(Intermediate Frequency) balun, a first phase shifter, an LO(Local Oscillation) balun, a second phase shifter, an input pass control switch, and a mixer core. The IF balun outputs an input intermediate frequency signal as two intermediate frequency signals having phase difference of 180 degree. The first phase shifter outputs the two intermediate frequency signals as four intermediate frequency signals having phase difference of 90 degree. The LO balun outputs a local oscillation signal as two local oscillation signals having phase difference of 180 degree. The second phase shifter outputs the two local oscillation signals as four local oscillation signals having phase difference of 90 degree. The input pass control switch(401) controls an output frequency from the intermediate frequency signal inputted from the first phase shifter. The mixer core mixes the intermediate frequency signal controlled by the input pass control switch to the local oscillation signal outputted from the second phase shifter.

Description

단측파대 주파수 혼합기 및 단측파대 신호 추출 방법{Single side band frequency mixer and single side band signal extracting method}Single side band frequency mixer and single side band signal extracting method

본 발명은 광대역 주파수를 사용하는 UWB 주파수 발생기에서의 단측파대 주파수 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로구조를 단순화한 단측파대 주파수 혼합기에 관한 것이다.The present invention relates to a single sideband frequency mixer in a UWB frequency generator using a wideband frequency, and more particularly, to a single sideband frequency mixer with a simplified circuit structure.

무선 통신 시스템은 데이터를 전송하기 위해 일정 대역의 주파수를 사용한다. 한편, 무선 통신 시스템을 이용하여 전송하고자하는 데이터의 양이 증가하면서 주파수 대역 또한 증가하고 있다. 이러한 넓은 주파수 대역을 UWB(ultra wide band)라 칭하는데, 본 발명은 이러한 UWB 주파수 발생기에서의 단측파대 주파수 혼합기에 관한 것이다. Wireless communication systems use frequencies of a certain band to transmit data. Meanwhile, as the amount of data to be transmitted using a wireless communication system increases, the frequency band also increases. This wide frequency band is called an ultra wide band (UWB), and the present invention relates to a single sideband frequency mixer in such a UWB frequency generator.

일반적으로 무선 통신 시스템에서 송신측은 하나 이상의 반송파 신호를 이용하여 하나 이상의 기조 대역 정보 신호를 변조하고 RF 신호로 변환하여 전송하고, 수신 측은 수신된 RF 신호에 대해 반송파 성분을 제거하고 중간 주파수(IF) 신호로 변환하여 IF 신호를 복조하고, 혹은 중간주파수 없이 RF 신호를 직접 복조하기도 한다.In general, in a wireless communication system, a transmitting side modulates one or more keyband information signals using one or more carrier signals, converts the information into RF signals, and a receiving side removes a carrier component and receives an intermediate frequency (IF) for the received RF signal. It converts the signal to demodulate the IF signal, or directly demodulates the RF signal without intermediate frequencies.

정보신호가 반송파의 진폭을 변조시키는 진폭변조에서, 변조된 신호를 퓨리에 변환하여 주파수해석을 하면 반송주파수(carrier frequency)만큼씩 상하로 천이되어 똑같은 정보량을 가진 상측파대와 하측파대가 생성된다. 이 두 측파대를 모두 전송하는 것을 양측파대(DSB:double side band) 변조라 하고 필터로 불필요한 한측파대를 제거하여 나머지 한측파대만을 전송하는 것을 단측파대(SSB;single side band) 변조라 한다. 음성이나 음악소리의 경우 저주파대역에 신호성분이 거의 없으므로 SSB 변조만으로 통신이 가능하다.In amplitude modulation in which an information signal modulates the amplitude of a carrier wave, Fourier transforming the modulated signal causes frequency analysis to shift up and down by a carrier frequency to generate an upper band and a lower band having the same amount of information. The transmission of both sidebands is called double side band (DSB) modulation, and the transmission of only one sideband by removing unnecessary one sideband with a filter is called single sideband (SSB) modulation. In the case of voice or music sound, since there are few signal components in the low frequency band, communication is possible only by SSB modulation.

단측파대 변조를 위한 반송파 억압 변조기로는 보통 링 변조기 또는 평형 변조기를 이용한다. 진폭 변조파의 주파수 스펙트럼 중 신호파와 관계되는 것은 양측대파이므로, 상대측으로 신호를 전달할 때 상, 하측파대 중 1개만 보내면 된다. 또한 송신 출력시 반송파를 억제하므로 송신기의 용량이 작아도 되고 소모전력도 절약이 된다. 이 SSB 신호를 얻으려면 평형변조기를 이용하여 반송파를 제거한 후, 대역 통과 필터를 이용하여 상, 하측파대 중 1개를 선택하게 된다.The carrier suppression modulator for single sideband modulation is usually a ring modulator or a balanced modulator. Since the frequency spectrum of the amplitude modulated wave is related to the signal wave, only one of the upper and lower bands needs to be sent when transmitting a signal to the counterpart. In addition, since the carrier is suppressed at the transmission output, the capacity of the transmitter may be small and power consumption may be saved. To obtain this SSB signal, the carrier is removed using a balance modulator, and then one of the upper and lower bands is selected using a band pass filter.

종래의 단측파대 주파수 혼합기는 하나의 믹서로 ω LO +ω IF (합주파수) 또는 ω LO -ω IF (차주파수) 하나만을 출력해낼 수 있었다. Conventional single sideband frequency mixers combine ω LO + ω IF with one mixer (Sum frequency) or ω LO - ω IF Only one (difference frequency) could be output.

도 1 은 종래 두 개의 단측파대 주파수 혼합기와 주파수 선택기를 통해 원하는 출력 주파수를 얻는 방식을 보여주는 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 국부발진기를 통해 생성된 ω LO 신호는 베이스밴드(Baseband)에 공급되는 신호인 중간주파수ω IF 와 두 개의 서로 다른 단측파대 주파수 혼합기를 통해 ω LO +ω IF (합주파수) 또는 ω LO -ω IF (차주파수)가 생성되고 원하는 주파수 대역만을 걸러내는 필터역할을 하는 주파수 선택기를 통해 이러한 주파수들을 선택하게 되는데, 이 경우는 신호가 필터를 통과함으로써 원하는 주파수 신호만 얻게 되지만 출력파워의 이득 감쇄가 있다는 것이 단점이다.1 is a block diagram showing a method of obtaining a desired output frequency through two conventional single sideband frequency mixers and a frequency selector. Referring to Figure 1, ω LO generated through the local oscillator The signal is fed to the baseband by the intermediate frequency ω IF and two different single sideband frequency mixers, ω LO + ω IF (Sum frequency) or ω LO - ω IF These frequencies are selected by means of a frequency selector that acts as a filter to filter out only the desired frequency band, whereby the signal passes through the filter to obtain only the desired frequency signal, but there is a gain attenuation of the output power. It is a disadvantage.

또한, 상기와는 다른 종래의 주파수 혼합기 입력단에서 모드 조절기(또는 위상조절기)를 이용하는 경우는, 모드 조절기(또는 위상조절기)를 이용하여 합주파수 및 차주파수를 선택할 수는 있지만 이 또한 입력 제어 회로가 커지고 매우 복잡하다는 단점이 있다. In addition, in the case of using a mode regulator (or phase adjuster) at a conventional frequency mixer input stage different from the above, the sum frequency and the difference frequency can be selected using the mode adjuster (or phase adjuster). The disadvantage is that it becomes large and very complex.

그 외의 더 다양한 방식이 있지만 이러한 경우들 대부분이 회로가 복잡하거나 출력파워의 이득 감쇄 같은 다른 단점이 있다.There are many more ways, but most of these cases have other drawbacks, such as complex circuitry or gain reduction in output power.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 송신단의 단측파대 주파수 혼합기에서 회로구조를 단순화하여 ω LO +ω IF (합주파수)와 ω LO -ω IF (차주파수)의 출력제어가 용이하며, 출력신호의 손실이 없는 단측파대 주파수 혼합기 및 단측파대 신호 추출 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, simplifies the circuit structure in the single-sideband frequency mixer of the transmitter stage ω LO + ω IF (Sum frequency) and ω LO - ω IF It is to provide a single sideband frequency mixer and a single sideband signal extraction method which are easy to control the output of (difference frequency) and have no loss of output signal.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1양상에 따른 단측파대 주파수 혼합기는 입력 중간 주파수 신호를 180˚ 위상차를 갖는 두 개의 중간 주파수 신호로 출력시키는 IF(중간 주파수) 발룬; 상기 두 개의 중간 주파수 신호를 각각 90˚의 위상차를 갖는 4개의 중간 주파수 신호로 출력시키는 제1위상천이기;국부 발진 신호를 180˚ 위상차를 갖는 두 개의 국부 발진 신호로 출력시키는 LO(국부발진) 발룬; 상기 두 개의 국부 발진 신호를 각각 90˚의 위상차를 갖는 4개의 국부 발진 신호로 출력시키는 제2위상천이기; 상기 제1위상천이기로부터 입력된 중간 주파수 신호로부터 출력 주파수를 제어할 수 있는 입력패스 제어 스위치; 및 상기 입력패스 제어 스위치로 제어된 중간 주파수 신호와 상기 제2위상천이기로부터 출력된 국부 발진 신호를 혼합시키는 혼합기 코어를 포함한다.To achieve the above object, the single sideband frequency mixer according to the first aspect of the present invention comprises: an IF (intermediate frequency) balun which outputs an input intermediate frequency signal as two intermediate frequency signals having a 180 ° phase difference; A first phase shifter for outputting the two intermediate frequency signals as four intermediate frequency signals having a phase difference of 90 ° each; LO (local oscillation) for outputting a local oscillation signal as two local oscillation signals having a 180 ° phase difference Balloon; A second phase shifter for outputting the two local oscillation signals as four local oscillation signals each having a phase difference of 90 °; An input path control switch capable of controlling an output frequency from an intermediate frequency signal inputted from the first phase shifter; And a mixer core for mixing the intermediate frequency signal controlled by the input path control switch and the local oscillation signal output from the second phase shifter.

바람직하게는, 상기 입력패스 제어 스위치는 2 개의 트랜지스터를 하나의 단위로 하여, 네 개의 상기 단위 및 인버터를 포함한다.Preferably, the input path control switch includes four transistors and an inverter using two transistors as one unit.

더욱 바람직하게는, 상기 입력패스 제어 스위치의 트랜지스터는 모스펫이다. 또한, 상기 모스펫의 소스에 중간 주파수 신호가 입력되고, 게이트에 제어 신호가 각각 입력되는 경로에 인버터를 이용하여, 출력 신호의 주파수를 선택적으로 제어하는 것이 바람직하다.More preferably, the transistor of the input path control switch is a MOSFET. In addition, it is preferable to selectively control the frequency of the output signal by using an inverter in a path in which an intermediate frequency signal is input to the source of the MOSFET and a control signal is respectively input to the gate.

상기 입력패스 제어 스위치의 트랜지스터는 BJT 또는 그 유사 반도체인 것이바람직하다.The transistor of the input path control switch is preferably a BJT or similar semiconductor.

또한, 상기 입력패스 제어 스위치는 ON/OFF를 기계적 접촉을 통해 제어하는 기계적 스위치를 이용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the input path control switch uses a mechanical switch that controls ON / OFF through mechanical contact.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제2양상에 따른 단측파대 신호 추출 방법은 입력 중간 주파수 신호 및 국부 발진 신호를 각각 180˚ 위상차를 갖는 두 개의 신호로 출력시키는 제1단계; 상기 제1단계의 두 개의 중간 주파수 신호 및 두 개의 국부 발진 신호를 각각 90˚의 위상차를 갖는 4개의 신호로 출력시키는 제2단계; 상기 제2단계의 4개의 중간 주파수 신호를 입력패스 제어 스위치를 통하여 출력 주파수를 제어하는 제3단계; 및 상기 제3단계의 제어된 신호 및 상기 제2단계의 국부 발진 신호를 혼합시키는 제4단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a single sideband signal extraction method according to the second aspect of the present invention includes a first step of outputting an input intermediate frequency signal and a local oscillation signal as two signals each having a 180 ° phase difference; A second step of outputting the two intermediate frequency signals and the two local oscillation signals of the first step as four signals having a phase difference of 90 ° each; A third step of controlling output frequencies of the four intermediate frequency signals of the second step through an input path control switch; And a fourth step of mixing the controlled signal of the third step and the local oscillation signal of the second step.

상기에서와 같이 본 발명은 UWB 주파수 발생기에서의 상기한 단측파대 출력을 위해 복잡한 회로를 통해 출력주파수를 선택해야 하는 것을, 간단한 스위치로 대체시킴으로써 회로구조를 단순화하여 합주파수와 차주파수의 제어를 용이하게 하였을 뿐만 아니라, 출력신호의 손실이 없으면서도 저가격 생산을 가능하게 한다. As described above, the present invention facilitates the control of the sum frequency and the difference frequency by simplifying the circuit structure by replacing a simple switch with the need to select an output frequency through a complicated circuit for the single sideband output in the UWB frequency generator. Not only this, but also low cost production is possible without loss of output signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are provided to aid the understanding of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

도 2는 종래의 실시예로서, 모드 조절기를 통해 단측파대 주파수 혼합기의 출력 주파수를 제어하는 방식을 나타내는 블럭도로써, 여기의 모드 조절기는 2006년 3월 IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 41, NO. 3에 등재된 " 3 to 8 GHz Fast Hopping Frequency Synthesizer in 0.18um CMOS Technology"에 나온 회로도이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating a method of controlling an output frequency of a single sideband frequency mixer through a mode adjuster according to a conventional embodiment, wherein the mode adjuster is March 2006 IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 41, NO. The circuit diagram is shown in "3 to 8 GHz Fast Hopping Frequency Synthesizer in 0.18um CMOS Technology" as listed in 3.

도시된 바에 따르면, 모드조절기(301), 길버트 셀 믹서1 및 2(302)와 국부발진기 및 가산기(303)를 구비한다. IF 입력단자에서 주파수 혼합기의 중간주파수 신호를 입력하고 모드조절기를 이용하여 합주파수 또는 차주파수를 선택하여 길버트 셀 믹서 1 과 길버트 셀 믹서 2가 선택된 입력신호를 받아 국부발진기 LO 신호와 혼합시킨 후 가산기(303)에서 두 블록의 신호를 합쳐서 단측파대 신호(RF 신호)를 출력하게 된다. 도시된 바와 같이, 모드조절기 회로도를 보면 회로의 부피가 크고 매우 복잡한 것을 확인할 수 있다.As shown, a mode controller 301, Gilbert cell mixers 1 and 2 302, and a local oscillator and adder 303 are provided. Input the intermediate frequency signal of the frequency mixer at the IF input terminal, select the sum frequency or the difference frequency using the mode controller, and then the Gilbert cell mixer 1 and the Gilbert cell mixer 2 receive the selected input signal and mix it with the local oscillator LO signal. In 303, the signals of the two blocks are combined to output a single sideband signal (RF signal). As shown, the mode regulator circuit diagram shows that the circuit is bulky and very complex.

도 3은 본 발명의 응용 서비스인 UWB(ultra wide-band)의 주파수 영역내에서 각각 528 MHz 떨어진 주파수 대역들을 나타내는 도표이다. 본 발명은 UWB 주파수 발생기 같은 회로의 광대역 주파수 출력에 용이하도록 설계한 것으로서, UWB의 주 파수 영역에서 중심주파수(ω0)인 3432㎒, 3960㎒, 4488㎒……를 중심으로 ±528 MHz (ω IF ) 인 좌측 차주파수와 우측 합주파수 모두를 선택적으로 출력할 수 있다.3 is a diagram showing frequency bands 528 MHz apart in the frequency domain of ultra wide-band (UWB), which is an application service of the present invention. The present invention is designed to facilitate the wideband frequency output of a circuit such as a UWB frequency generator, and has a center frequency (ω 0 ) of 3432 MHz, 3960 MHz, 4488 MHz in the frequency range of the UWB. … ± 528 MHz ( ω IF You can selectively output both left difference frequency and right sum frequency.

도 4는 입력패스 제어 스위치를 통해 입력신호를 제어하는 본 발명에 의한 단측파대 주파수 혼합기의 블럭도이다.4 is a block diagram of a single sideband frequency mixer according to the present invention for controlling an input signal through an input path control switch.

도시된 바에 따르면, 입력패스 제어 스위치(401), 길버트셀 믹서1 및 2(402) 및 가산기(403)를 포함한다. IF 입력단자는 주파수 혼합기의 중간주파수 신호(ω IF ) 를 입력하는 것이고, 제어(Control) 단자는 스위치(401)의 두 출력 신호인 "합" 신호, "차" 신호를 선택할 수 있도록 제어한다. 길버트 셀 믹서 1(402)과 길버트 셀 믹서 2(402)가 입력패스 제어 스위치(401)로 제어된 입력신호를 받아 국부발진기 LO 신호와 혼합시킨 후, 가산기(403)에서 두 블록의 신호를 합쳐서 단측파대 신호를 출력하게 된다. 제어 단자의 제어에 의해 "합" 신호가 길버트 셀 믹서 블록(402)으로 입력되는 경우는 ω LO +ω IF (합주파수)를 출력하고, "차" 신호가 입력되는 경우에는 ω LO -ω IF (차주파수)를 출력하게 된다.As shown, it includes an input path control switch 401, Gilbert cell mixers 1 and 2 402, and an adder 403. The IF input terminal inputs an intermediate frequency signal ( ω IF ) of the frequency mixer, and the Control terminal controls so as to select two output signals of the switch 401, a "sum" signal and a "difference" signal. Gilbert cell mixer 1 402 and Gilbert cell mixer 2 402 receive the input signal controlled by the input path control switch 401 and mix it with the local oscillator LO signal, and then adds the signals of the two blocks in the adder 403. It will output a single sideband signal. When the "sum" signal is input to the Gilbert cell mixer block 402 by the control of the control terminal, ω LO + ω IF (sum frequency) is output; when the "difference" signal is input, ω LO - ω IF Outputs (difference frequency).

도 5는 도 4에서의 입력패스 제어 스위치(401)를 자세히 나타낸 회로도이다.도 5를 참조하면, M1과 M2 트랜지스터는 소스(source)에 중간주파수 신호 IF의 위상이 다른 두 개의 신호가 각각 입력되고, 이 때 게이트(gate)에 주파수 혼합기의 제어부로부터 공급되는 스위치 제어 신호(control signal: dc 전압)가 입력됨에 따라 두 개의 IF신호를 각각 ON/OFF 하게 된다. 먼저, 스위치 제어 신호 "1" (예를 들면 3 V의 dc 전압)이 두 개의 스위치 트랜지스터 M1, M2로 각각 입력되었을 때, M2는 3 V가 게이트로 입력되므로 ON, 인버터를 통하여 신호가 게이트로 입력되는 M1은 OFF가 됨으로써, 주파수 혼합기는 M2를 통과하는 IF 신호가 입력되어 ω LO IF 의 차주파수(- SSB output)를 출력하게 된다. 역으로, 스위치 제어 신호로써 "0" (예를 들면 0 V인)인 신호가 입력될 시에는 M1은 ON이 되고, M2는 OFF가 됨으로써 주파수 혼합기는 ω LO +ω IF 의 합주파수(+SSB output)를 출력하게 된다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram illustrating the input path control switch 401 of FIG. 4. Referring to FIG. 5, M1 and M2 transistors are input to two sources having different phases of the intermediate frequency signal IF from a source. At this time, as the switch control signal (DC voltage) supplied from the control unit of the frequency mixer is input to the gate, two IF signals are turned on and off, respectively. First, when the switch control signal " 1 " (e.g., a dc voltage of 3 V) is input to the two switch transistors M1 and M2, respectively, M2 is ON since 3 V is input to the gate, and the signal is gated through the inverter. When the input M1 is turned off, the frequency mixer inputs the IF signal passing through the M2 and outputs the difference frequency (−SSB output) of ω LO −ω IF . Conversely, when a signal of "0" (for example 0 V) is input as the switch control signal, M1 is turned ON and M2 is turned OFF so that the frequency mixer has a sum frequency (+ SSB of ω LO + ω IF) . output).

여기서, 상기 M1 및 M2 트랜지스터는 모스펫 뿐 아니라 그 유사 반도체, 및 BJT와 그 유사 반도체 등 ON/OFF를 제어할 수 있는 다른 반도체소자를 이용하여 실현할 수 있다. 또한, 상기 입력패스 제어 스위치(401)는 본 실시예에서 트랜지스터를 이용하여 ON/OFF를 제어하도록 도시하였으나, 기계적인 ON/OFF 스위치 등 상기와 같이 신호의 흐름을 ON/OFF제어할 수 있는 어떠한 장치 및 기구의 이용이 가능하다.Here, the M1 and M2 transistors can be realized using not only MOSFETs, but also similar semiconductors, and other semiconductor devices capable of controlling ON / OFF, such as BJT and similar semiconductors. In addition, although the input path control switch 401 is illustrated to control ON / OFF by using a transistor in the present embodiment, any of those that can control the flow of signals ON / OFF as described above, such as a mechanical ON / OFF switch. The use of devices and instruments is possible.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 단측파대 주파수 혼합기의 구성을 나타내는 블럭도이다.6 is a block diagram showing the configuration of a single sideband frequency mixer according to an embodiment of the present invention.

도시된 바에 따르면, 단측파대 주파수 혼합기는 IF 발룬(balun)(601)와 제1 위상천이기(602), 입력패스 제어 스위치(603), 혼합기 코어(604), LO 발룬(605) 및 제2위상천이기(606)를 포함한다. As shown, the single sideband frequency mixer has an IF balun 601 and a first phase shifter 602, an input path control switch 603, a mixer core 604, an LO balun 605 and a second. Phase shifter 606.

IF 입력단자에는 4개의 IF 쿼드러쳐 신호가 입력되어야만 영상주파수(image frequency)를 제거해 단측파대 출력이 가능한데, 일반적으로 입력되는 IF 신호는 하나의 위상만을 가지기 때문에 쿼드러쳐 4개를 만들기 위해서 IF 발룬(601) 및 제1위상천이기(602)가 필요하다. 이 때 입력되는 LO 신호도 마찬가지로 쿼드러쳐 신호 4개가 필요하기 때문에, LO 발룬(605)과 제2위상천이기(606)가 동시에 필요하다. Four IF quadrature signals must be input to the IF input terminal to remove the image frequency, so that a single sideband output is possible.In general, since the input IF signal has only one phase, the IF balun ( 601 and a first phase shifter 602 are required. Since the LO signal input at this time also requires four quadrature signals, the LO balun 605 and the second phase shifter 606 are required at the same time.

상기와 같이 IF 발룬(601) 및 제1위상천이기(602)를 통과하면서 생성된 4개의 쿼드러쳐 신호는 입력패스 제어 스위치(603)를 통과하면서 상기 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 두 개의 스위치 트랜지스터 M1, M2로 각각 입력되어 ω LO IF 인 차주파수(- SSB output) 및 ω LO +ω IF 인 합주파수(+SSB output)를 출력하게 되며, 길버트 셀 믹서1 및 2로 구성된 혼합기 코어(604)에서 스위치(603)로 제어된 입력신호를 받아 국부발진기 LO 신호와 혼합시킨 후, 두 블록의 신호를 합쳐서 단측파대 신호를 출력하게 된다. Four quadrature signals generated while passing through the IF balun 601 and the first phase shifter 602 as described above with reference to FIG. 5 while passing through the input path control switch 603 as described above. A mixer consisting of Gilbert cell mixers 1 and 2, which is input to the switch transistors M1 and M2, respectively, and outputs a difference frequency (−SSB output) with ω LO IF and a sum frequency (+ SSB output) with ω LO + ω IF . The core 604 receives the input signal controlled by the switch 603 and mixes it with the local oscillator LO signal, and then combines the signals of the two blocks to output the single sideband signal.

도 7은 본 발명에 의한 실시예를 나타내는 회로도이다. 도시된 바에 따르면, IF 발룬 회로(701), 제1위상천이기 회로(702), 입력패스 제어 스위치 회로(703), 주파수 혼합기 코어 회로(704), LO 발룬 회로(705), 제2위상천이기 회로(706), 인버터회로(707)로 구성된다.7 is a circuit diagram showing an embodiment according to the present invention. As shown, the IF balun circuit 701, the first phase shifter circuit 702, the input path control switch circuit 703, the frequency mixer core circuit 704, the LO balun circuit 705, the second phase shift It consists of a self circuit 706 and an inverter circuit 707.

도 7에서 IF 발룬 회로(701)는 IF 입력 신호를 0˚, 180˚의 위상을 갖는 두 개의 신호로 출력시키는 회로로써, 저항과 캐패시터의 피드백(resistor/capacitor feedback)을 이용하여 두 출력 신호의 전력이 같고 위상은 180˚ 차이가 나도록 설계하였다. 제1위상천이기회로(702)는 0˚, 180˚ 위상차를 갖는 입력신호를 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상을 갖는 4개의 신호로 출력시키는 회로이다. 즉, 저항과 캐패시터의 병렬연결을 이용하여 쿼드러쳐 위상 변화를 일으키는 회로로서,

Figure 112008020443937-PAT00001
를 이용하여 각각 4개 출력신호가 전력은 같고 90˚ 위상차이가 되도록 구성하였다.In FIG. 7, the IF balun circuit 701 outputs an IF input signal as two signals having phases of 0 ° and 180 °. The IF balun circuit 701 is a circuit for outputting the two output signals using a resistor / capacitor feedback. The power is the same and the phases are designed to be 180 degrees apart. The first phase shifter circuit 702 is a circuit for outputting an input signal having a phase difference of 0 ° and 180 ° as four signals having phases of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. That is, it is a circuit that causes quadrature phase shift by using a parallel connection of a resistor and a capacitor.
Figure 112008020443937-PAT00001
Each of the four output signals has the same power and 90˚ phase difference.

LO 발룬 회로(705)도 입력된 LO 신호를 0˚, 180˚의 위상을 갖는 두 LO 출력신호로 생성하는 회로이고, 제2위상천이기회로(706)는 90˚의 위상차를 갖는 4개의 신호를 만들어내는 회로이다. 이 두 IF 쿼드러쳐 신호와 LO 쿼드러쳐 신호가 주파수 혼합기 코어 회로(704)에 입력되어 영상주파수를 제거하게 된다.The LO balun circuit 705 also generates an input LO signal as two LO output signals having phases of 0 ° and 180 °, and the second phase shifter circuit 706 has four signals having a phase difference of 90 °. It is a circuit that produces. The two IF quadrature signals and the LO quadrature signals are input to the frequency mixer core circuit 704 to remove the image frequency.

상기 주파수 혼합기 코어 회로(704)는 길버트 셀 혼합기 두 개로 구성된다. 주파수 혼합기 코어(704)에서 M1, M2, M3, M4는 각각의 게이트를 통해 IF 쿼드러쳐 신호 4개를 받아 증폭하는 역할을 하는 동시에, 증폭된 IF 신호를 각각의 드레인을 통해 M5와 M6, M7과 M8, M9과 M10, M11과 M12의 소스로 입력시킨다. 입력된 IF 쿼드러쳐 신호들은 M5와 M6, M7과 M8, M9과 M10, M11과 M12의 게이트로 입력된 LO 쿼드러쳐 신호들과 각각 결합한다. 결합된 신호는 M5와 M6, M7과 M8, M9과 M10, M11과 M12의 드레인으로 출력되고, 두 개의 길버트 셀 혼합기로부터의 출력이 합쳐져서 최종적으로 영상주파수가 제거된 단측파대 출력신호를 생성하게 된다.The frequency mixer core circuit 704 consists of two Gilbert cell mixers. In the frequency mixer core 704, M1, M2, M3, and M4 receive and amplify four IF quadrature signals through their respective gates, while amplifying the amplified IF signals through their respective drains, M5, M6, and M7. And M8, M9 and M10, M11 and M12 as the source. The input IF quadrature signals are combined with the LO quadrature signals input to the gates of M5 and M6, M7 and M8, M9 and M10, and M11 and M12, respectively. The combined signal is output to the drains of M5 and M6, M7 and M8, M9 and M10, M11 and M12, and the outputs from the two Gilbert cell mixers are combined to produce a single sideband output signal with the final image frequency removed. .

도 8은 상기 주파수 혼합기 코어(704)에서 각각 다른 SW1과 SW2의 쿼드러쳐 신호로 입력될 때, RF 신호가 출력되는 것을 나타낸 구성도이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an output of an RF signal when the frequency mixer core 704 is input as quadrature signals of different SW1 and SW2, respectively.

도시된 바에 따르면, IF 신호를 증폭시키는 MOSFET M1, M2, M3, M4(801), IF 주파수(ω IF )와 LO 주파수(ω LO )를 혼합시키는 MOSFET M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11, M12(802) 및 RF 출력단자(803)를 포함한다. 신호 1 ~ 신호 4는 IF 쿼드러쳐 신호이고, 신호 5 ~ 신호 8은 LO 쿼드러쳐 신호이다. 스위칭은 도 8의 SW1과 SW2 두 개의 다른 입력을 통해 나타내었다. As shown, MOSFETs M1, M2, M3, M4 801 that amplify IF signals, MOSFETs M5, M6, M7, M8, M9, M10 that mix IF frequency ( ω IF ) and LO frequency ( ω LO ). , M11, M12 (802) and RF output terminal (803). Signals 1 through 4 are IF quadrature signals, and signals 5 through 8 are LO quadrature signals. Switching is shown through two different inputs, SW1 and SW2 in FIG.

도 8의 구성도를 도 7를 참조하면서 설명하면,도 7의 SW 입력신호가 도 5의 제어신호처럼 "1" ( dc 전압 : 3 V )로 가해지면, 도 8의 SW2는 ON, SW1은 OFF이다. 이 때 도 7의 트랜지스터 M20, M22, M24, M26은 ON이 되고, IF 쿼드러쳐 신호가 M20, M22, M24, M26을 통해 입력된다. 반대로 도 7의 SW 입력신호가 "0" ( dc 전압 : 0 V )로 가해지면, 도 8의 SW1은 ON, SW2는 OFF이다. 이 때, 도 7의 트랜지스터 M19, M21, M23, M25는 ON이 되고, IF 쿼드러쳐 신호가 M19, M21, M23, M25를 통해 입력된다. 상기 설명과 함께 도 8을 참조하면, SW1에 의해 IF 쿼드러쳐 신호는 M19, M21, M23, M25로 입력된다. 이 때 LO 스위칭 신호에 의해 ON되는 트랜지스터는 M5, M8, M10, M11이다. Referring to the configuration diagram of FIG. 8 with reference to FIG. 7, when the SW input signal of FIG. 7 is applied at " 1 " (dc voltage: 3 V) like the control signal of FIG. 5, SW2 of FIG. OFF. At this time, the transistors M20, M22, M24, and M26 of FIG. 7 are turned on, and the IF quadrature signals are inputted through the M20, M22, M24, and M26. On the contrary, when the SW input signal of FIG. 7 is applied at "0" (dc voltage: 0 V), SW1 of FIG. 8 is ON and SW2 is OFF. At this time, the transistors M19, M21, M23, and M25 in FIG. 7 are turned on, and the IF quadrature signals are input through M19, M21, M23, and M25. Referring to FIG. 8 together with the above description, the IF quadrature signals are input to M19, M21, M23, and M25 by SW1. At this time, the transistors turned on by the LO switching signal are M5, M8, M10, and M11.

도 9는 국부발진기에서 LO 신호가 입력될 때, 각 쿼드러쳐 LO 신호들이 ON되는 구간을 시간축에서 살펴본 그래프이다. 도 8에서 IF 신호 입력은 신호의 파워가 작아 주기적인 정현파 신호동안 M1~M4의 게이트를 통해 계속적으로 입력된다. 이에 비해 LO 신호 입력은 신호의 파워를 크게 하는데, 파워가 큰 만큼 LO 신호는 정현파 주기의 최대점과 최소점 차이가 매우 크다. 큰 폭의 전력 변화를 갖는 정현파 LO 신호가 트랜지스터의 게이트로 입력되기 때문에, LO 주기신호에 의해 트랜지스 터가 ON/OFF 되는 구간이 형성된다. 여기서, LO 신호는 각각 90˚씩 위상차이를 가지는 네 개의 신호로 입력되므로, 도 9에 나타난 것처럼 4개의 ON 구간이 발생하게 된다. FIG. 9 is a graph illustrating an interval in which each quadrature LO signal is turned on when the LO signal is input from the local oscillator on a time axis. In FIG. 8, the IF signal input is continuously input through the gates of M1 to M4 during the periodic sinusoidal signal due to the small power of the signal. On the other hand, the LO signal input increases the power of the signal. As the power is large, the LO signal has a large difference between the maximum and minimum points of the sine wave period. Since the sinusoidal LO signal having a large power change is input to the gate of the transistor, a section in which the transistor is turned ON / OFF is formed by the LO periodic signal. Here, since the LO signals are input as four signals having a phase difference of 90 ° each, four ON sections are generated as shown in FIG. 9.

도 9를 참조하면, 신호 cosω 2 t와 cos(ω 2 t+90˚)이 턴온되는 "ON 구간 1", cos(ω 2 t+90˚)과 cos(ω 2 t+180˚)이 턴온되는 "ON 구간 2", cos(ω 2 t+180˚)과 cos(ω 2 t+270˚)이 턴온되는 "ON 구간 3" 및 cos(ω 2 t+270˚)과 cosω 2 t가 턴온되는 "ON 구간 4" 가 있다. 여기서 상기 트랜지스터 M5, M8, M10, M11은 LO 스위칭 신호의 정현파 cosω 2 t 와 cos(ω 2 t+90˚)가 동시에 높은 양의 값을 나타내는 "ON 구간 1"에 의해 ON된 트랜지스터들이다. Referring to FIG. 9, the "ON interval 1" where the signals cos ω 2 t and cos ( ω 2 t + 90 °) is turned on, cos ( ω 2 t + 90 °) and cos ( ω 2 t + 180 °) "ON interval 2" turned on, cos ( ω 2 t + 180˚) and cos ( ω 2 t + 270˚) turned on "ON interval 3" and cos ( ω 2 t + 270˚) and cos ω 2 t There is an "ON segment 4" in which is turned on. The transistors M5, M8, M10, and M11 are transistors turned on by " ON interval 1 " in which the sinusoidal cos ω 2 t and cos ( ω 2 t + 90 °) of the LO switching signal simultaneously exhibit high positive values.

따라서, 도 8과 도 9를 함께 참조하면서, "ON 구간 1"만을 살펴본다. Therefore, referring to FIG. 8 and FIG. 9 together, only the "ON section 1" will be described.

상기 "ON 구간 1"에서 ON된 트랜지스터 M5, M8, M10, M11중 M5와 M11은 접지로 빠지게 되고 RF 출력단자와 연결된 트랜지스터는 M8과 M10이다. 이 때 SW1 ON에 의한 M2와 M3의 IF 신호주파수가 M8과 M10을 통해 LO 주파수와 혼합된다. M8과 M10 트랜지스터에 의해 혼합되는 IF 신호와 LO 신호를 계산해보면 다음 수학식 1과 같다. M5 and M11 of the transistors M5, M8, M10, and M11 turned on in the "ON section 1" fall to ground, and the transistors connected to the RF output terminals are M8 and M10. At this time, IF signal frequencies of M2 and M3 by SW1 ON are mixed with LO frequency through M8 and M10. The IF signal and the LO signal mixed by the M8 and M10 transistors are calculated by Equation 1 below.

Figure 112008020443937-PAT00002
Figure 112008020443937-PAT00002

상기 수학식 1에서, SW1 ON에 의한 M2와 M3의 IF 신호주파수 cos(ω 1 t+180˚) 및 cos(ω 1 t+90˚)는 각각 "ON 구간 1"의 신호 8 및 신호5와 곱해진다. 따라서, 출력 신호는 상기 수학식 1에서 보이는 바와 같이 ω 2 +ω 1 의 합주파수를 가진다.In Equation 1, IF signal frequencies cos ( ω 1 t + 180 °) and cos ( ω 1 t + 90 °) of M2 and M3 by SW1 ON are respectively represented by signals 8 and 5 of " ON interval 1 " Multiply. Therefore, the output signal has a sum frequency of ω 2 + ω 1 as shown in Equation 1 above.

도 8에서 SW2에 의해 IF 쿼드러쳐 신호가 M20, M22, M24, M26으로 입력되고, LO 스위칭 신호에 의해 ON되는 트랜지스터는 "ON 구간 1"에 의한 M5, M8, M10, M11이다. RF 출력단자와 연결된 트랜지스터는 M8과 M10이고, 이 때 SW2 ON 에 의한 M2와 M3의 IF 신호가 M8과 M10을 통해 LO 신호와 혼합된다. M8과 M10 트랜지스터에 의해 혼합되는 IF 신호와 LO 신호를 계산해보면 다음 수학식 2와 같다. In FIG. 8, the IF quadrature signals are input to M20, M22, M24, and M26 by SW2, and the transistors turned on by the LO switching signal are M5, M8, M10, and M11 by " ON interval 1 ". The transistors connected to the RF output terminals are M8 and M10. At this time, IF signals of M2 and M3 by SW2 ON are mixed with LO signals through M8 and M10. The IF signal and the LO signal mixed by the M8 and M10 transistors are calculated as in Equation 2 below.

Figure 112008020443937-PAT00003
Figure 112008020443937-PAT00003

상기 수학식 2에서 보이는 바와 같이 출력 주파수는 ω 2- ω 1 의 차주파수를 가진다. 입력패스 제어 스위치회로(703)에 입력되는 전압을 ON/OFF로 제어함으로 인해 SW1에 의한 합주파수 출력, SW2에 의한 차주파수 출력을 선택적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Equation 2, the output frequency has a difference frequency of ω 2- ω 1 . It can be seen that the sum frequency output by SW1 and the difference frequency output by SW2 can be selectively controlled by controlling the voltage input to the input path control switch circuit 703 to ON / OFF.

도 10는 도 7 의 스위치 회로에서 IF 단에 SW1 신호가 입력되는 경우, ω LO +ω IF 주파수가 출력됨을 보여주는 그래프이고, 도 11은 SW2 신호가 입력되는 경우, ω LO- ω IF 주파수가 출력됨을 보여주는 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing that when the SW1 signal is input to the IF terminal in the switch circuit of FIG. 7, ω LO + ω IF frequencies are output. FIG. 11 is a ω LO- ω IF frequency output when the SW2 signal is input. Is a graph showing

도 10를 참조하면, LO 주파수를 8.5 GHz로 설정하고 시뮬레이션 한 결과, 원하는 주파수 신호 ω LO +ω IF 9028 MHz( 8500+528 MHz )신호가 영상주파수 신호 ω LO -ω IF 인 7972 MHz( 8500-528 MHz )신호보다 대략 34 dB 이상 큰 전력으로 출력되었다. 도 11에서도 마찬가지로 LO 주파수를 8.5 GHz로 설정하고 시뮬레이션 한 결과, 원하는 주파수 신호ω LO -ω IF 7972 MHz( 8500-528 MHz) 신호가 영상주파수 신호 ω LO +ω IF 인 9028 MHz( 8500+528 MHz )신호보다 대략 33 dB 이상 큰 전력으로 출력됨을 알 수 있다. 상기의 도 10 및 도 11의 결과로 각각 영상주파수가 거의 99.9% 제거됨을 알 수 있다.Referring to Figure 10, the LO frequency is set to 8.5 GHz and the simulation results, the desired frequency signal ω LO + ω IF 9028 MHz (8500 + 528 MHz) signals are video frequency signals ω LO - ω IF It outputs approximately 34 dB more power than the 7972 MHz (8500-528 MHz) signal. Similarly in Fig. 11, the LO frequency is set to 8.5 GHz, and the simulation results show that the desired frequency signal ω LO - ω IF sign 7972 MHz (8500-528 MHz) signal is video frequency signal ω LO + ω IF It can be seen that the output is approximately 33 dB more than the 9028 MHz (8500 + 528 MHz) signal. As a result of FIG. 10 and FIG. 11, it can be seen that the image frequency is almost 99.9% removed.

도 12는 도 7 의 스위치 회로에서 IF 단에서 SW1 신호가 입력되어 LO 신호의 주파수가 3~10 GHz로 변화할 때, RF 출력신호(ω LO +ω IF ) 및 영상주파수 신호(ω LO -ω IF )를 같이 나타낸 그래프이고, 도 13은 상기 도 12와 동일하게 IF 단에서 SW2 신호가 입력되는 경우, RF 출력신호(ω LO -ω IF ) 및 영상주파수 신호(ω LO +ω IF )를 같이 나타낸 그래프이다.FIG. 12 illustrates an RF output signal ( ω LO + ω IF ) and an image frequency signal ( ω LO ω ) when the SW1 signal is input from the IF stage in the switch circuit of FIG. 7 to change the frequency of the LO signal from 3 to 10 GHz. FIG. 13 is a graph showing IF ), and FIG. 13 shows the RF output signal ( ω LO - ω IF ) and the image frequency signal ( ω LO + ω IF ) when the SW2 signal is input from the IF stage in the same manner as in FIG. 12. The graph shown.

도 12 및 도 13을 참조하면, UWB 주파수 대역에서 본 발명이 응용 가능한지 시뮬레이션을 통해 광대역 성능을 살펴볼 수가 있는데, 3~10 GHz 전체 주파수 대역에서의 영상주파수 제거비(RF 신호전력/영상주파수 신호전력)의 값이 30 dB 이상으로 나타나 있으며, 이를 통하여 영상주파수가 거의 제거됨을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13, the broadband performance can be examined by simulating whether the present invention is applicable in the UWB frequency band, and the image frequency rejection ratio (RF signal power / video frequency signal power) in the entire frequency band of 3 to 10 GHz. It is shown that the value of 30 dB or more, through which the image frequency is almost eliminated.

도 14는 본 발명에 따른 실시예에서 IF 단에서 SW1 신호가 입력되어 LO 신호의 주파수가 3~10 GHz로 변화할 때, " RF 신호전력(ω LO +ω IF ) - 영상주파수 신호전력(ω LO -ω IF ) "의 값인 영상주파수 제거비(image-rejection ratio)를 나타낸 그래프이고, 도 15는 상기 도 14와 동일하게 IF 단에서 SW2 신호가 입력되는 경우," RF 신호전력(ω LO -ω IF ) - 영상주파수 신호전력(ω LO +ω IF ) "의 값인 영상주파수 제거비(image-rejection ratio)를 나타낸 그래프이다.FIG. 14 is a diagram illustrating RF signal power ( ω LO + ω IF ) − image frequency signal power ( ω ) when the SW1 signal is input at the IF stage and the frequency of the LO signal changes from 3 to 10 GHz in the embodiment according to the present invention. LO - ω IF ) "is a graph showing the image-rejection ratio of the value," Fig. 15 is the same as in Fig. 14, when the SW2 signal is input from the IF stage, "RF signal power ( ω LO - ω IF )-is a graph showing the image-rejection ratio which is the value of the image frequency signal power ( ω LO + ω IF ) ".

도 14 및 도 15을 참조하면, 상기 도 12 및 13의 결과와 마찬가지로, UWB 주파수 대역인 3 ~ 10GHz 전체에 걸쳐 영상주파수의 전력이 크게 감소되어 영상주파수 제거비가 99.9% 이상에 가까운 것이 확인되며, 이것으로 UWB 주파수 대역에서의 광대역 성능을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 14 and 15, similar to the results of FIGS. 12 and 13, it is confirmed that the power of the image frequency is greatly reduced over the entire UWB frequency band of 3 to 10 GHz, so that the image frequency removal ratio is close to 99.9% or more. This confirms the broadband performance in the UWB frequency band.

본 발명에 의한 단측파대 주파수 혼합기 회로를 실제 제작시 레이아웃하게 되면 인버터(707)와 스위치(703)부분은 회로의 면적을 줄이는데 더욱 효과적이다.When the single sideband frequency mixer circuit according to the present invention is laid out in actual production, the inverter 707 and the switch 703 are more effective in reducing the area of the circuit.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

도 1은 종래의 한 실시예에 따른 두 개의 단측파대 주파수 혼합기와 주파수 선택기를 통해 원하는 출력 주파수를 얻는 방식을 보여주는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a method of obtaining a desired output frequency through two single sideband frequency mixers and a frequency selector according to an exemplary embodiment.

도 2는 종래의 다른 실시예로서, 모드 조절기를 통해 단측파대 주파수 혼합기의 출력 주파수를 제어하는 방식을 나타내는 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a method of controlling an output frequency of a single sideband frequency mixer through a mode controller according to another exemplary embodiment.

도 3은 본 발명의 응용 서비스인 UWB의 주파수 영역내에서 각각 528 MHz 떨어진 주파수 대역들을 나타내는 도표이다.3 is a diagram showing frequency bands 528 MHz apart in the frequency domain of UWB, which is an application service of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예로서, 입력패스 제어 스위치를 통해 입력신호를 제어하는 단측파대 주파수 혼합기의 블럭도이다.4 is a block diagram of a single sideband frequency mixer for controlling an input signal through an input path control switch as an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 입력패스 제어 스위치를 나타낸 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating the input path control switch of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 단측파대 주파수 혼합기의 구성을 나타내는 블럭도이다.6 is a block diagram showing the configuration of a single sideband frequency mixer according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6을 나타내는 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram of FIG. 6.

도 8은 도 7의 주파수 혼합기 코어(704)에서 각각 다른 SW1과 SW2의 신호로 입력될 때, RF 신호가 출력되는 것을 나타낸 구성도이다.FIG. 8 is a block diagram showing that an RF signal is output when the frequency mixer core 704 of FIG. 7 is input as signals of different SW1 and SW2, respectively.

도 9는 국부발진 신호가 입력될 때, 각 쿼드러쳐 국부발진 신호들이 ON되는 구간을 시간축에서 살펴본 그래프이다. 9 is a graph illustrating a section in which the quadrature local oscillation signals are turned on when the local oscillation signal is input, on a time axis.

도 10는 IF 단에 SW1 신호가 입력되는 경우, ω LO +ω IF 주파수가 출력됨을 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing that when the SW1 signal is input to the IF terminal, ω LO + ω IF frequencies are output.

도 11은 IF 단에 SW2 신호가 입력되는 경우, ω LO - ω IF 주파수가 출력됨을 보여주는 그래프이다.11 is a graph showing that when the SW2 signal is input to the IF terminal, ω LO ω IF frequencies are output.

도 12는 IF 단에 SW1 신호가 입력되어 국부발진 신호의 주파수가 UWB 주파수 대역에서 변화할 때, RF 출력신호(ω LO +ω IF ) 및 영상주파수 신호(ω LO -ω IF )를 나타낸 그래프이다.12 is a graph illustrating an RF output signal ( ω LO + ω IF ) and an image frequency signal ( ω LO - ω IF ) when the SW1 signal is input to the IF stage and the frequency of the local oscillation signal is changed in the UWB frequency band. .

도 13은 IF 단에 SW2 신호가 입력되어 국부발진 신호의 주파수가 UWB 주파수 대역에서 변화할 때, RF 출력신호(ω LO -ω IF ) 및 영상주파수 신호(ω LO +ω IF )를 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating an RF output signal ( ω LO ω IF ) and an image frequency signal ( ω LO + ω IF ) when the SW2 signal is input to the IF terminal and the frequency of the local oscillation signal is changed in the UWB frequency band. .

도 14는 IF 단에 SW1 신호가 입력되어 국부발진 신호의 주파수가 UWB 주파수 대역에서 변화할 때, 영상주파수 제거비를 나타낸 그래프이다.14 is a graph illustrating an image frequency removal ratio when a SW1 signal is input to an IF terminal and a frequency of a local oscillation signal changes in a UWB frequency band.

도 15는 IF 단에 SW2 신호가 입력되어 국부발진 신호의 주파수가 UWB 주파수 대역에서 변화할 때, 영상주파수 제거비를 나타낸 그래프이다.FIG. 15 is a graph illustrating an image frequency removal ratio when a SW2 signal is input to an IF terminal and a frequency of a local oscillation signal changes in a UWB frequency band.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

301 : 모드조절기301: mode controller

401,603 : 입력패스 제어 스위치401,603: input path control switch

302,402 : 길버트 셀 믹서 302,402: Gilbert Cell Mixer

303,403 : 가산기303,403: Adder

601 : IF 발룬601: IF balun

602 : 제1위상천이기602: winning the first phase

604 : 주파수 혼합기 코어604: Frequency Mixer Core

605 : LO 발룬 605: LO balun

606 : 제2위상천이기606: second phase transition

701 : IF 발룬 회로701: IF balun circuit

702 : 제1위상천이기 회로702: first phase shifter circuit

703 : 입력패스 제어 스위치 회로703: input path control switch circuit

704 : 주파수 혼합기 코어 회로704: frequency mixer core circuit

705 : LO 발룬 회로705: LO balun circuit

706 : 제2위상천이기 회로706: second phase shifter circuit

707 : 인버터 회로707: inverter circuit

801 : IF 신호를 증폭시키는 MOSFET M1, M2, M3, M4801: MOSFETs M1, M2, M3, and M4 Amplify IF Signals

802 : IF 주파수(ω IF )와 LO 주파수(ω LO )를 혼합시키는 MOSFET802: MOSFET mixing IF frequency ( ω IF ) and LO frequency ( ω LO )

M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11, M12     M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11, M12

803 : RF 출력단803: RF output stage

Claims (12)

입력 중간 주파수 신호를 180˚ 위상차를 갖는 두 개의 중간 주파수 신호로 출력시키는 IF(중간 주파수) 발룬;An IF (intermediate frequency) balun that outputs an input intermediate frequency signal as two intermediate frequency signals having a 180 ° phase difference; 상기 두 개의 중간 주파수 신호를 각각 90˚의 위상차를 갖는 4개의 중간 주파수 신호로 출력시키는 제1위상천이기;A first phase shifter for outputting the two intermediate frequency signals into four intermediate frequency signals each having a phase difference of 90 °; 국부 발진 신호를 180˚ 위상차를 갖는 두 개의 국부 발진 신호로 출력시키는 LO(국부발진) 발룬; LO (local oscillation) balun which outputs the local oscillation signal as two local oscillation signals having a 180 ° phase difference; 상기 두 개의 국부 발진 신호를 각각 90˚의 위상차를 갖는 4개의 국부 발진 신호로 출력시키는 제2위상천이기; A second phase shifter for outputting the two local oscillation signals as four local oscillation signals each having a phase difference of 90 °; 상기 제1위상천이기로 부터 입력된 중간 주파수 신호로부터 출력 주파수를 제어할 수 있는 입력패스 제어 스위치; 및  An input path control switch capable of controlling an output frequency from an intermediate frequency signal input from the first phase shifter; And 상기 입력패스 제어 스위치로 제어된 중간 주파수 신호와 상기 제2위상천이기로부터 출력된 국부 발진 신호를 혼합시키는 혼합기 코어를 포함하는 단측파대 주파수 혼합기.And a mixer core for mixing the intermediate frequency signal controlled by the input path control switch and the local oscillation signal output from the second phase shifter. 제1항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치는 2 개의 트랜지스터를 하나의 단위로 하여, 네 개의 상기 단위 및 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단측파대 주파수 혼합기.The single sideband frequency mixer according to claim 1, wherein the input path control switch comprises four units and an inverter using two transistors as one unit. 제2항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치의 트랜지스터는 모스펫(MOSFET)인 것을 특징으로 하는 단측파대 주파수 혼합기.3. The single sideband frequency mixer as claimed in claim 2, wherein the transistor of the input path control switch is a MOSFET. 제3항에 있어서, 상기 모스펫의 소스에 중간 주파수 신호가 입력되고, 게이트에 제어 신호가 각각 입력되는 경로에 인버터를 이용하여, 출력 신호의 주파수를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 단측파대 주파수 혼합기.The single sideband frequency mixer according to claim 3, wherein an intermediate frequency signal is input to the source of the MOSFET and a frequency of the output signal is selectively controlled by using an inverter in a path in which a control signal is respectively input to a gate. . 제2항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치의 트랜지스터는 BJT 또는 그 유사 반도체인 것을 특징으로 하는 단측파대 주파수 혼합기.3. The single sideband frequency mixer as claimed in claim 2, wherein the transistor of the input path control switch is a BJT or a similar semiconductor. 제1항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치는 ON/OFF를 기계적 접촉을 통해 제어하는 기계적 스위치를 이용하는 것을 특징으로 하는 단측파대 주파수 혼합기.The single sideband frequency mixer as claimed in claim 1, wherein the input path control switch uses a mechanical switch to control ON / OFF through mechanical contact. 입력 중간 주파수 신호 및 국부 발진 신호를 각각 180˚ 위상차를 갖는 두 개의 신호로 출력시키는 제1단계;A first step of outputting the input intermediate frequency signal and the local oscillation signal as two signals each having a 180 ° phase difference; 상기 제1단계의 두 개의 중간 주파수 신호 및 두 개의 국부 발진 신호를 각각 90˚의 위상차를 갖는 4개의 신호로 출력시키는 제2단계;A second step of outputting the two intermediate frequency signals and the two local oscillation signals of the first step as four signals having a phase difference of 90 ° each; 상기 제2단계의 4개의 중간 주파수 신호를 입력패스 제어 스위치를 통하여 출력 주파수를 제어하는 제3단계; 및  A third step of controlling output frequencies of the four intermediate frequency signals of the second step through an input path control switch; And 상기 제3단계의 제어된 신호 및 상기 제2단계의 국부 발진 신호를 혼합시키 는 제4단계를 포함하는 단측파대 신호 추출 방법.And a fourth step of mixing the controlled signal of the third step and the local oscillation signal of the second step. 제7항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치는 2 개의 트랜지스터를 하나의 단위로 하여, 네 개의 상기 단위 및 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단측파대 신호 추출 방법.8. The method of claim 7, wherein the input path control switch comprises four transistors and an inverter using two transistors as one unit. 제8항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치의 트랜지스터는 모스펫인 것을 특징으로 하는 단측파대 신호 추출 방법.The method of claim 8, wherein the transistor of the input path control switch is a MOSFET. 제9항에 있어서, 상기 모스펫의 소스에 중간 주파수 신호를 입력하고, 게이트에 제어 신호를 각각 입력하는 경로에 인버터를 이용하여, 출력 신호의 주파수를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 단측파대 신호 추출 방법.10. The single sideband signal extraction according to claim 9, wherein an intermediate frequency signal is input to the source of the MOSFET, and an inverter is selectively used to control the frequency of the output signal by using an inverter in a path for respectively inputting a control signal to a gate. Way. 제8항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치의 트랜지스터는 BJT 또는 그 유사 반도체인 것을 특징으로 하는 단측파대 신호 추출 방법.9. The method of claim 8, wherein the transistor of the input path control switch is a BJT or a similar semiconductor thereof. 제7항에 있어서, 상기 입력패스 제어 스위치는 ON/OFF를 기계적 접촉을 통해 제어하는 기계적 스위치를 이용하는 것을 특징으로 하는 단측파대 신호 추출 방법.8. The method of claim 7, wherein the input path control switch uses a mechanical switch to control ON / OFF through mechanical contact.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101229803B1 (en) * 2009-11-27 2013-02-05 광주과학기술원 Apparatus For Up-converting Of All-optical Single Sideband Frequency
CN105207644A (en) * 2015-09-16 2015-12-30 电子科技大学 On-chip active phase shifter based on vector synthesis
KR20210019825A (en) * 2019-08-13 2021-02-23 경희대학교 산학협력단 Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6496545B1 (en) 1999-02-02 2002-12-17 Lucent Technologies Inc. Single side-band mixer
KR100486262B1 (en) * 2002-09-17 2005-05-03 삼성전자주식회사 Single sideband mixer and single sideband signal extracting method
JP4800096B2 (en) 2006-04-21 2011-10-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 IC for frequency hopping communication

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101229803B1 (en) * 2009-11-27 2013-02-05 광주과학기술원 Apparatus For Up-converting Of All-optical Single Sideband Frequency
CN105207644A (en) * 2015-09-16 2015-12-30 电子科技大学 On-chip active phase shifter based on vector synthesis
CN105207644B (en) * 2015-09-16 2018-08-21 电子科技大学 A kind of on-chip active phase shifter based on Vector modulation
KR20210019825A (en) * 2019-08-13 2021-02-23 경희대학교 산학협력단 Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure

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