KR20100053184A - 집적형 트랙킹 필터 및 ｒｆ 수신기 - Google Patents

집적형 트랙킹 필터 및 ｒｆ 수신기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집적형 트랙킹 필터 및 RF 수신기에 관한 것으로, 상기 집적형 트랙킹 필터는, 신호라인(LS)과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터(C1~Cn)를 갖는 커패시터 회로부(210); 및 상기 커패시터 회로부(210)의 복수의 커패시터(C1~Cn) 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치(SW1~SWn)를 포함하고, 상기 복수의 스위치(SW1~SWn) 각각은 상기 복수의 커패시터(C1~Cn) 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부(210)의 커패시턴스를 가변하는 스위칭 회로부(220)를 포함하고,
이러한 집적형 트랙킹 필터를 갖는 RF 수신기를 제안한다.
집적형, 트랙킹 필터, RF 수신기, 커패시터, 스위치

Description

집적형 트랙킹 필터 및 ＲＦ 수신기{INTEGRATED TRACKING FILTER, AND RF RECEIVER}
본 발명은 광대역 수신기에 적용될 수 있는 집적형 트랙킹 필터에 관한 것으로, 특히 선형성과 선택도가 우수한 트랙킹 필터의 소자들을 칩내부에 구현함으로써, 아날로그 신호 및 디지털 신호를 동시에 사용하여, 보다 세밀한 주파수 트랙킹을 수행할 수 있는 집적형 트랙킹 필터 및 RF 수신기에 관한 것이다.
일반적으로, 최근의 방송 통신을 위한 RF IC(Radio Frequency Integrated Circuit)은 보편적으로 멀티표준(Multi Standard)과 멀티채널(Multi Channel)을 지원하게 되면서 채널간 혹은 표준간의 신호가 서로 간섭신호(Interferer)로 작용하게 되어 시스템의 선형성을 저하시키는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.
이에 따라 수신 채널의 독립성을 유지하기 위해, 다채널 수신용 RF 수신기의 경우 트랙킹 필터를 사용하게 된다.
일반적으로 트랙킹 필터는 멀티채널을 수신하는 광대역 RF 수신기에서 수신채널 위주로 입력신호를 받아들여서 인접신호(Adjacent signal)를 효율적으로 차단하고 수신채널의 선형성을 유지할 수 있어야 한다. 광대역 RF 수신모듈에서 일반적 으로 사용되는 트랙킹 필터는 광대역을 커버하기 위해 높은 전압과 외장 튜닝회로를 사용하게 되며, RF 수신모듈 제조시에는 외장 튜닝 회로의 조정과정을 거쳐야 한다.
그런데, RF IC의 저전압, 소형화, 무조정화 추세에 따라 트랙킹 필터를 외장으로 구성하는 것은 비용과 크기 등의 측면에서 어려움이 있으므로, 칩내부에 집적시키고자 하는 노력이 활발하게 진행되고 있다.
한편, 종래 RF 수신기에 적용되는 트랙킹 필터는, 종래 RF 수신기에서 트랙킹 필터는 외장(External Component)으로 구성되며, 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator)의 발진주파수를 조절하는 아날로그 신호가 입력동조회로와 공유되고, 입력동조회로의 바랙터(Varactor)를 아날로그 전압으로 조절하여 입력동조회로의 캐패시턴스를 변화시켜서 해당하는 RF 신호를 트랙킹하여 원하는 채널 위주의 RF 신호를 받아들일 수 있게 된다.
그러나, 종래의 외장 트랙킹 필터를 사용하는 경우에는 하기 몇 가지 문제점을 염두해 두어야 한다.
첫 번째는 외장부품 사용의 문제이다. 종래 방식에서는 트랙킹 필터의 주파수를 외장 바랙터와 캐패시터(Capacitor), 인덕터(Inductor)를 사용하여 조절하게 되는데, 모두 외장으로 구성되어 제품의 소형화, 집적화 추세에 의하면 부적절하다. 뿐만 아니라, 인덕터를 칩이 아니라 코일로 사용하는 경우에는 모듈 제조시에 추가적인 주파수 조정작업이 필요하게 된다.
두 번째는 고전압이 필요하다는 점이다. 광대역(Wide-band)을 커버하기 위해서는 튜닝범위(Tuning Range)가 넓은 고전압 바랙터가 사용되어야 하는데 이 전압은 대개 DC to DC 변환회로를 사용해서 얻어야 하며, 이는 추가적인 부가회로의 필요성뿐 아니라, 이로 인한 노이즈 발생에 유의해야 한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로써, 그 목적은 선형성과 선택도가 우수한 트랙킹 필터의 소자들을 칩내부에 구현함으로써, 아날로그 신호 및 디지털 신호를 동시에 사용하여, 보다 세밀한 주파수 트랙킹을 수행할 수 있는 집적형 트랙킹 필터 및 RF 수신기를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 기술적인 측면은, 신호라인과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 갖는 커패시터 회로부; 및 상기 커패시터 회로부의 복수의 커패시터 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치 각각은 상기 복수의 커패시터 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부의 커패시턴스를 가변하는 스위칭 회로부를 포함하는 집적형 트랙킹 필터를 제안한다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에서, 상기 집적형 트랙킹 필터는, 상기 신호라인상에, 기판과 접속되는 접속패드에 의해 형성되고, 상기 커패시턴스와 함께 통과 대역을 설정하는 인덕턴스를 제공하는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 집적형 트랙킹 필터는, 상기 신호라인과 아날로그 튜닝 전압단 사이에 연결되어, 상기 아날로그 튜닝 전압에 따라 가변되는 커패시턴스를 갖는 가변 커패 시턴스 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 스위치 각각은, 상기 복수의 커패시터중 해당 커패시터에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 디지털 튜닝 전압단에 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 가변 커패시턴스 회로부는, 상기 신호라인에 연결된 애노드와 아날로그 튜닝 전압단에 연결된 캐소드를 갖는 바랙터 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은, 입력 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭부; 신호라인과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 갖는 커패시터 회로부와, 상기 커패시터 회로부의 복수의 커패시터 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치 각각은 상기 복수의 커패시터 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부의 커패시턴스를 가변하는 스위칭 회로부를 포함하는 집적형 트랙킹 필터; 및 상기 집적형 트랙킹 필터로부터의 신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭부를 구비하는 RF 수신기를 제안한다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에서는, 상기 집적형 트랙킹 필터는, 상기 신호라인상에, 기판과 접속되는 접속패드에 의해 형성되고, 상기 커패시턴스와 함께 통과 대역을 설정하는 인덕턴스를 제공하는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 집적형 트랙킹 필터는, 상기 신호라인과 아날로그 튜닝 전압단 사이에 연결되어, 상기 아날로그 튜닝 전압에 따라 가변되는 커패시턴스를 갖는 가변 커패시턴스 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 스위치 각각은 상기 복수의 커패시터중 해당 커패시터에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 디지털 튜닝 전압단에 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 가변 커패시턴스 회로부는, 상기 신호라인에 연결된 애노드와 아날로그 튜닝 전압단에 연결된 캐소드를 갖는 바랙터 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와같은 본 발명에 의하면, 선형성과 선택도가 우수한 트랙킹 필터의 소자들을 칩내부에 구현함으로써, 아날로그 신호 및 디지털 신호를 동시에 사용하여, 보다 세밀한 주파수 트랙킹을 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 트랙킹 필터 및 RF 수신기의 회로 블록도로서, 본 발명은 트랙킹 필터 및 이 트랙킹 필터를 포함하는 RF 수신기를 제안한다.
본 발명의 RF 수신기는, 입력 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭부(50)와, 튜닝 전압에 따라 통과 대역이 결정되고, 상기 임피던스 매칭부(50)로부터의 신호를 통과시키는 트랙킹 필터(200)와, 상기 집적형 트랙킹 필터(200)로부터의 신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭부(300)를 포함한다.
상기 트랙킹 필터(200)는, 신호라인(LS)과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터(C1~Cn)를 갖는 커패시터 회로부(210)와, 상기 커패시터 회로부(210)의 복수의 커패시터(C1~Cn) 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치(SW1~SWn)를 포함하고, 상기 복수의 스위치(SW1~SWn) 각각은 상기 복수의 커패시터(C1~Cn) 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부(210)의 커패시턴스를 가변하는 스위칭 회로부(220)를 포함한다.
또한, 상기 트랙킹 필터(200)는, 상기 신호라인(LS)상에, 기판과 접속되는 접속패드에 의해 형성되고, 상기 커패시턴스와 함께 통과 대역을 설정하는 인덕턴스를 제공하는 인덕터(201)를 더 포함할 수 있다.
상기 집적형 트랙킹 필터(200)는, 상기 신호라인(LS)과 아날로그 튜닝 전압(AT)단 사이에 연결되어, 상기 아날로그 튜닝 전압(AT)에 따라 가변되는 커패시턴스를 갖는 가변 커패시턴스 회로부(230)를 더 포함할 수 있다.
상기 트랙킹 필터(200)중, 커패시터 회로부(210)와, 스위칭 회로부(220) 및 가변 커패시턴스 회로부(230)를 포함하는 회로부(205)는 집적 회로로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 트랙킹 필터의 디지털 튜닝 신호 및 아날로그 튜닝 신호의 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 복수의 스위치(SW1~SWn) 각각은 상기 복수의 커패시터(C1~Cn)중 해당 커패시터에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 복수의 디지털 튜닝 전압(DT1~DTn)단에 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
상기 가변 커패시턴스 회로부(230)는, 상기 신호라인(LS)에 연결된 애노드와 아날로그 튜닝 전압(AT)단에 연결된 캐소드를 갖는 바랙터 다이오드(VD)로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 복수의 디지털 튜닝 전압(DT1~DTn)은, 발진주파수(fvco)가 분주된 분주 주파수(fd)와 기준 주파수(Fref)와의 위상차에 해당되는 전압으로 복수의 비트로 이루어진다. 상기 디지털 튜닝 전압(DT1~DTn)을 이루는 비트 각각은 하나의 스위칭 신호에 해당된다.
이와같은 본 발명의 트랙킹 필터 및 RF 수신기는, 이동통신기기 등의 사용에 적합하며, 트랙킹 필터의 트랙킹 주파수는 위상고정루프(Phase Locked Loop)의 AFC(Adaptive Frequency Calibration)출력신호와 루프필터(Loop Filter) 출력전압에 의해 가변될 수 있다.
도 3은 본 발명의 트랙킹 필터의 주파수 가변 특성 그래프로서, 도 3의 G1(667MHz),G2(691MHz),G3(715MHz),G4(739MHz),G5(763MHz),G6(787MHz),G7(7811MHz) 및 G8(835MHz)은, 667MHz 내지 835MHz 범위에서 대략 -15dB 이하의 반사특성(S(1,1))을 만족하는 그래프로서, 이는 본 발명의 트랙킹 필터에 의한 가변 특성을 보이고 있다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 트랙킹 필터 및 RF 수신기에 대해 설명하면, 도 1에서 본 발명의 RF 수신기에서, 입력 신호는 임피던스 매칭부(50)를 통해 트랙킹 필터(200)로 제공되고, 상기 트랙킹 필터(200)는 튜닝 전압에 따라 통과 대역이 결정되고, 상기 임피던스 매칭부(50)로부터의 신호를 통과시킨다. 그리고, 저잡음 증폭부(300)는 상기 집적형 트랙킹 필터(200)로부터의 신호를 저잡음으로 증폭한다.
상기 트랙킹 필터(200)에 대해 설명하면, 상기 트랙킹 필터(200)는 인덕터(201), 커패시터 회로부(210) 및 가변 커패시턴스 회로부(230)를 포함하며, 상기 인덕터(201), 커패시터 회로부(210) 및 가변 커패시턴스 회로부(230)에 의해 통과 대역이 결정된다.
이에 따라, 상기 임피던스 매칭부(50)로부터 입력되는 신호중 상기 인덕터(201)와 커패시터 회로부(210) 및 가변 커패시턴스 회로부(230)에 의해 결정되는 대역의 신호가 통과된다.
이하, 통과 대역을 가변하는 동작에 대해 설명한다.
상기 커패시터 회로부(210)는, 신호라인(LS)과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터(C1~Cn)를 포함한다.
상기 스위칭 회로부(220)는, 상기 커패시터 회로부(210)의 복수의 커패시터(C1~Cn) 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치(SW1~SWn)를 포함하고, 상기 복수의 스위치(SW1~SWn) 각각은 상기 복수의 커패시터(C1~Cn) 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부(210)의 커패시턴스를 가변한다.
예를 들어, 상기 복수의 스위치(SW1~SWn) 각각은 상기 복수의 커패시터(C1~Cn)중 해당 커패시터에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 복수의 디지털 튜닝 전압(DT1~DTn)단에 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로 이루어지는 경우, 상기 MOS 트랜지스터는 게이트로 공급되는 디지털 튜닝 전압에 의해서 턴온 또는 턴오프된다. 여기서, 구체적인 적용예로서, 상기 복수의 디지털 튜닝 전압(DT1~DTn)은, 발진주파수(fvco)가 분주된 분주 주파수(fd)와 기준 주파수(Fref)와의 위상차에 해당되는 전압으로 복수의 비트로 이루어진다. 상기 디지털 튜닝 전압(DT1~DTn)을 이루는 비트 각각은 하나의 스위칭 신호에 해당될 수 있다.
이에 따라, 상기 병렬로 연결된 복수의 커패시터(C1~Cn)중에서 선택되는 커 패시터의 개수에 따라 커패시턴스가 가변하게 되고, 트랙킹 필터(200)의 통과 대역이 가변되는 것이다.
또한, 상기 가변 커패시턴스 회로부(230)는, 상기 신호라인(LS)과 아날로그 튜닝 전압(AT)단 사이에 연결되어, 상기 아날로그 튜닝 전압(AT)에 따라 가변되는 커패시턴스를 갖는다.
예를 들어, 상기 가변 커패시턴스 회로부(230)는, 상기 신호라인(LS)에 연결된 애노드와 아날로그 튜닝 전압(AT)단에 연결된 캐소드를 갖는 바랙터 다이오드(VD)로 이루어지는 경우, 상기 바랙터 다이오드(VD)는 상기 아날로그 튜닝 전압(AT)의 크기에 따라 커패시턴스가 가변된다. 여기서, 상기 아날로그 튜닝 전압(AT)은, 본 발명의 RF 수신기의 차지펌프에서 전압제어발진기(VCO)로 공급되는 튜닝 전압(VT)에 해당될 수 있다.
이에 따라서, 상기 트랙킹 필터(200)의 통과 대역이 가변될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 RF 수신기의 트랙킹 필터(200)에 의하면, 도 3에 도시한 바와같이 G1,G2,G3,G4,G5 및 G6으로 통과 대역이 가변될 수 있음을 알 수 있다. 여기서, G1은 667MHz에서, G2는 691MHz에서, G3은715MHz에서, G4는 739MHz에서, G5는 763MHz에서, G6은 787MHz에서, G7은 7811MHz에서, 그리고, G8는 835MHz에서 각각 반사신호가 최소로써 반사특성이 우수하므로 통과특성이 우수함을 알 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에서, 광대역 RF(Radio Frequency) 수신기 설계에 있어서 선형성(Linearity)개선을 위해 사용되는 트랙킹 필터(Tracking Filter)를 제안하고, 본 발명의 트랙킹 필터는 외장소자를 필요로 하지 않으며, 트랙킹필터의 소자들은 칩내부에 설계되고, 트랙킹 필터의 트랙킹 주파수는 위상고정루프(Phase Locked Loop)의 AFC(Adaptive Frequency Calibration)출력신호와 루프필터(Loop Filter) 출력전압에 의해 가변될 수 있다.
그리고 트랙킹 필터의 트랙킹 주파수는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator)의 발진주파수(Oscillation Frequency)와 동기(Synchronization)되어 가변될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 트랙킹 필터 및 RF 수신기의 회로 블록도.
도 2는 본 발명의 트랙킹 필터의 디지털 튜닝 신호 및 아날로그 튜닝 신호의 예시도.
도 3은 본 발명의 트랙킹 필터의 주파수 가변 특성 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
50 : 임피던스 매칭부 201 : 인덕터
200 : 집적형 트랙킹 필터 210 : 커패시터 회로부
220 : 스위칭 회로부 230 : 가변 커패시턴스 회로부
LS : 신호라인 C1~Cn : 복수의 커패시터
SW1~SWn : 복수의 스위치
VD : 바랙터 다이오드

Claims (10)

  1. 신호라인과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 갖는 커패시터 회로부; 및
    상기 커패시터 회로부의 복수의 커패시터 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치 각각은 상기 복수의 커패시터 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부의 커패시턴스를 가변하는 스위칭 회로부
    를 포함하는 집적형 트랙킹 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호라인상에, 기판과 접속되는 접속패드에 의해 형성되고, 상기 커패시턴스와 함께 통과 대역을 설정하는 인덕턴스를 제공하는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랙킹 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호라인과 아날로그 튜닝 전압단 사이에 연결되어, 상기 아날로그 튜닝 전압에 따라 가변되는 커패시턴스를 갖는 가변 커패시턴스 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랙킹 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 스위치 각각은
    상기 복수의 커패시터중 해당 커패시터에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 디지털 튜닝 전압단에 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 집적형 트랙킹 필터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 가변 커패시턴스 회로부는,
    상기 신호라인에 연결된 애노드와 아날로그 튜닝 전압단에 연결된 캐소드를 갖는 바랙터 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 트랙킹 필터.
  6. 입력 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭부;
    신호라인과 접지 사이에 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 갖는 커패시터 회로부와, 상기 커패시터 회로부의 복수의 커패시터 각각과 접지 사이에 연결된 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치 각각은 상기 복수의 커패시터 각각을 선택하여, 상기 커패시터 회로부의 커패시턴스를 가변하는 스위칭 회로부를 포함하는 집적형 트랙킹 필터; 및
    상기 집적형 트랙킹 필터로부터의 신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭부
    를 구비하는 RF 수신기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 집적형 트랙킹 필터는,
    상기 신호라인상에, 기판과 접속되는 접속패드에 의해 형성되고, 상기 커패 시턴스와 함께 통과 대역을 설정하는 인덕턴스를 제공하는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 집적형 트랙킹 필터는
    상기 신호라인과 아날로그 튜닝 전압단 사이에 연결되어, 상기 아날로그 튜닝 전압에 따라 가변되는 커패시턴스를 갖는 가변 커패시턴스 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 복수의 스위치 각각은
    상기 복수의 커패시터중 해당 커패시터에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 디지털 튜닝 전압단에 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 가변 커패시턴스 회로부는,
    상기 신호라인에 연결된 애노드와 아날로그 튜닝 전압단에 연결된 캐소드를 갖는 바랙터 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 RF 수신기.
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KR101402027B1 (ko) * 2011-11-03 2014-06-02 씨 메이슨 크리스토퍼 임피던스 매칭을 위한 고주파 솔리드 스테이트 스위칭
CN106888029A (zh) * 2017-01-18 2017-06-23 锐迪科微电子（上海）有限公司 一种省略片外滤波器的接收机

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