KR20100066717A - 다중 모드 국부 발진기 및 발진방법 - Google Patents

다중 모드 국부 발진기 및 발진방법 Download PDF

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Abstract

단일의 전압 제어 발진기를 이용하여 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호를 생성할 수 있는 다중 모드 국부 발진기에 관한 기술이 개시된다. 이러한 기술에 따르면, 전압 제어 발진기가 출력하는 소정 주파수 대역의 발진신호를 분주하여 복수의 분주신호를 출력하는 분주부; 선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 분주신호 중 하나를 선택하는 신호선택부; 및 상기 신호선택부에 의해 선택된 신호와 상기 복수의 분주신호 중 하나를 혼합하여 국부 발진신호를 출력하는 혼합기를 포함한다.
전압 제어 발진기, 국부 발진

Description

다중 모드 국부 발진기 및 발진방법{MUTI-MODE LOCAL OSCILLATOR AAND METHOD FOR OSCILLATING}
본 발명은 국부 발진기 및 발진방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 전압 제어 발진기를 이용하여 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호를 생성하는 다중 모드 국부 발진기 및 발진방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 통신 시스템의 송신기는 기저 대역(Base band)의 저주파 신호를 RF 대역(Radio frequency band)의 고주파 신호로 상향 변환(up conversion)하여 송신하며, 무선 통신 시스템의 수신기는 RF 대역의 고주파 신호를 수신하여 기저 대역의 저주파 신호로 하향 변환(down conversion)한다. 통신 시스템의 송수신 타입은 중간 주파수(Intermediate Frequency)를 이용하는지 여부에 따라서 헤테로다인(heterodyne) 타입과 직접 변환(direct conversion) 타입으로 구분될 수 있다. 중간 주파수를 이용하는 헤테로다인 타입과 달리, 중간 주파수를 이용하지 않는 직접 변환 타입에서는 기저 대역의 저주파 신호가 RF 대역의 고주파 신호로 직 접 상향 변환되고 RF 대역의 고주파 신호가 기저 대역의 저주파 신호로 직접 하향 변환된다.
한편, 최근의 무선 통신 시스템은 다양한 주파수 대역의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 시스템의 통합을 목표로 발전되고 있다.
다양한 주파수 대역의 무선 통신을 하나의 시스템 및 단일 RF 트랜시버(transceiver)로 구현하기 위해서는 다양한 주파수 대역의 국부 발진 신호가 필요하다. 국부 발진 신호는 일반적으로 전압 제어 발진기로 구성된 국부 발진기를 이용하여 얻을 수 있으며, 다양한 주파수 대역의 국부 발진 신호를 얻기 위해 국부 발진기는 다양한 주파수 대역에 대응하는 다수의 전압 제어 발진기로 구성되었다.
그런데 전압 제어 발진기는 발진신호를 생성하기 때문에 많은 전력을 소비하며, 부피가 큰 인덕터 등으로 구성되기 때문에 칩의 많은 면적을 차지한다. 결국, 다수의 전압 제어 발진기를 이용하는 종래의 국부 발진기는 많은 전력을 소비하며, 칩의 많은 면적을 차지하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 단일의 전압 제어 발진기를 이용하여 다양한 주파수 대역의 국부 발진 신호를 생성하는 다중 모드 국부 발진기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전압 제어 발진기가 출력하는 소정 주파수 대역의 발진신호를 분주하여 복수의 분주신호를 출력하는 분주부; 선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 분주신호 중 하나를 선택하는 신호선택부; 및 상기 신호선택부에 의해 선택된 신호와 상기 복수의 분주신호 중 하나를 혼합하여 국부 발진신호를 출력하는 혼합기를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전압 제어 발진기가 출력하는 소정 주파수 대역의 발진신호를 분주하여 복수의 동위상 분주신호 및 복수의 직교위상 분주신호를 출력하는 분주부; 선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나를 선택하고, 동시에 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나를 선택하는 신호선택부; 및 상기 신호선택부에 의해 선택된 신호와 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나와 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나를 이용하여 동위상 국부 발진신호 및 직교위상 국부 발진신호를 출력하는 복소변조부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정 주파수 대역의 발진신호를 생성하는 단계; 상기 발진신호를 분주하여 복수의 동위상 분주신호 및 복수의 직교위상 분주신호를 생성하는 단계; 선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나를 선택하고, 동시에 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나를 선택하거나, 복수의 직류전압신호를 선택하는 단계; 및 상기 선택단계에서 선택된 신호 각각을 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나와 혼합하며, 상기 선택단계에서 선택된 신호 각각을 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합 단계에서 출력된 신호를 가산 또는 감산하여 동위상 국부 발진신호 및 직교위상 국부 발진신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 단일의 전압 제어 발진기만으로 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호를 생성함으로써 전력을 적게 소비하며 감소된 칩 사이즈의 다중 모드 국부 발진기 및 발진방법을 제공할 수 있다.
또한 발진신호보다 주파수가 낮은 분주신호를 이용하여 국부 발진신호를 생성함으로써 위상잡음 특성이 개선되며, 회로설계가 용이한 효과가 있다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다중 모드 국부 발진기를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 전압 제어 발진기(110), 분주부(120), 신호선택부(130) 및 혼합기(140)를 포함한다.
전압 제어 발진기(110)는 소정 주파수 대역의 발진신호(VCO_OUT)를 출력한 다.
그리고 분주부(120)는 발진신호(VCO_OUT)를 분주하여 복수의 분주신호(VCO_DIV1, VCO_DIV2)를 출력한다. 도 1에서는 분주부(120)가 발진신호(VCO_OUT)를 2분주 및 4분주하여 제1 및 제2분주신호(VCO_DIV1, VCO_DIV2)를 출력하는 경우가 일실시예로서 설명된다.
분주부(120)는 2개의 2분주기(121, 123)를 포함하며, 제1 및 제2분주신호(VCO_DIV1, VCO_DIV2)를 출력한다. 제1 2분주기(121)는 발진신호(VCO_OUT)를 2분주하여 제1분주신호(VCO_DIV1)를 출력한다. 따라서 발진신호(VCO_OUT)의 주파수는 제1분주신호(VCO_DIV1)의 주파수의 2배이다. 제2 2분주기(123)는 제1분주신호(VCO_DIV1)를 2분주하여 제2분주신호(VCO_DIV2)를 출력한다. 따라서 제1분주신호(VCO_DIV1)의 주파수는 제2분주신호(VCO_DIV2)의 주파수의 2배이며, 발진신호(VCO_OUT)의 주파수는 제2분주신호(VCO_DIV2)의 4배이다. 즉, 제2분주신호(VCO_DIV2)는 발진신호(VCO_OUT)가 4분주된 신호이다.
신호선택부(130)는 선택 제어신호(SW_CTRL<1:3>)에 응답해 제1분주신호(VCO_DIV1), 제2분주신호(VCO_DIV2) 및 직류전압 신호(DC) 중 하나를 선택해 혼합기(140)로 출력한다.
신호선택부(130)는 제1 내지 제3스위치(131, 133, 135)를 포함한다. 제1스위치(131)는 선택 제어신호(SW_CTRL<1>)에 응답해 제1분주신호(VCO_DIV1)를 출력한다. 제2스위치(133)는 선택 제어신호(SW_CTRL<2>)에 응답해 제2분주신호(VCO_DIV2)를 출력한다. 제3스위치(135)는 선택 제어신호(SW_CTRL<3>)에 응답해 직류전압 신 호(DC)를 출력한다. 직류전압 신호(DC)는 주파수가 0인 신호를 의미하며, 직류전압 신호(DC)의 전압값은 혼합기(140)가 출력하는 국부 발진신호(LO_OUT)의 진폭을 결정한다.
혼합기(140)는 신호선택부(130)에 의해 선택된 신호와 분주부(120)가 출력하는 제1분주신호(VCO_DIV1)를 혼합해 국부 발진신호(LO_OUT)를 출력한다. 일실시예로서 혼합기(140)는 신호선택부(130)에 의해 선택된 신호 외에 분주부(120)가 출력하는 신호 중 제1분주신호(VCO_DIV1)를 입력받는다. 신호선택부(130)에 의해 선택되는 신호는 서로 주파수가 다르므로, 신호선택부(130)에 의해 선택된 신호에 따라 혼합기(140)는 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호(LO_OUT)를 출력할 수 있다.
이하 혼합기(140)에서 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호(LO_OUT)가 생성되는 원리에 대해 보다 자세히 설명한다. 그리고 주파수에 대한 단위는 생략하기로 한다.
혼합기(140)는 하기 수학식 1에 따라 발진하는 두 입력신호(cos(A*t), cos(B*t))를 곱하여 두 입력신호(cos(A*t), cos(B*t))의 주파수(A, B)와 다른 새로운 주파수(A+B, A-B)의 신호를 출력한다.
cos(A*t)*cos(B*t)=1/2*(cos(A+B)t+cos(A-B)t)
발진신호(VCO_OUT)의 주파수를 fvco로 표현한다면, 발진신호(VCO_OUT)는 cos(2*pi*fvco*t)와 같이 수식으로 표현될 수 있다. 그리고 제1분주신호(VCO_DIV1)는 cos(2*pi*fvco/2*t), 제2분주신호(VCO_DIV1)는 cos(2*pi*fvco/4*t)로 표현될 수 있다.
따라서 상기 수학식 1에 따르면, 국부 발진신호(LO_OUT)의 주파수는 신호선택부(130)에 의해 선택된 신호의 주파수에 따라 [표1]과 같이 가변된다.
신호선택부(130)에서 선택된 신호의 주파수 국부 발진신호(LO_OUT)의 주파수
fvco/2 fvco
fvco/4 3/4(fvco) 또는 1/4(fvco)
0 Fvco/2
정리하면, 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 단일의 전압 제어 발진기(110)를 이용하여 소정 주파수 대역의 발진신호(VCO_OUT)를 출력한다. 그리고 발진신호(VCO_OUT)는 분주부(120)에 의해 복수의 분주신호(VCO_DIV1, VCO_DIV2)로 분주된다. 신호선택부(130)는 복수의 분주신호(VCO_DIV1, VCO_DIV2) 및 직류전압 신호(DC) 중 하나를 선택하여 혼합기(140)로 피드 포워드(feed forward)함으로써 혼합기(140)는 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호(LO_OUT)를 출력할 수 있다.
결국 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 단일의 전압 제어 발진기(110)를 이용하여 다양한 주파수 대역의 국부 발진신호(LO_OUT)를 생성할 수 있으며, 종래기술에 비해 면적이 작고 전력소모가 적은 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기의 혼합기(140)로 입력되는 신호는 모두 발진신호(VCO_OUT)의 주파수보다 낮은 주파수의 신호이다. 소정 주파수의 발진신호를 2분주한 신호의 위상잡음이 상기 소정 주파수의 발진신호의 위상잡음보다 6dB 가량 향상됨은 주지의 사실로서, 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 발진신호(VCO_OUT)보다 향상된 위상잡음 특성을 보이는 국부 발진신호(LO_OUT)를 생성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 발진신호(VCO_OUT)보다 주파수가 낮은 분주신호를 혼합하여 국부 발진신호(LO_OUT)를 생성함으로써 본 발명에 따르면, 고주파 회로에서 발생하는 현상(예, skin effect)등을 고려하지 않고 보다 용이하게 다중 모드 국부 발진기를 설계할 수 있다.
도 1에서는 분주부(120)가 발진신호(VCO_OUT)를 2분주 및 4분주하는 경우가 일실시예로서 설명되었으나 설계에 따라 발진신호(VCO_OUT)는 더욱 다양하게 분주될 수 있다. 다양하게 분주되는 발진신호(VCO_OUT)에 대응하여 신호선택부(130) 역시 설계가 변경될 수 있으며 직류전압 신호(DC)를 추가로 입력받도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 다중 모드 국부 발진기를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 다중 모드 국부 발진기는 전압 제어 발진기(210)가 출력하는 발진신호(VCO_OUT)와 위상이 일치하는 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 발진신호(VCO_OUT)와 직교하는 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 생성한다. 상기된 직접 변환 타입에서는 동위상 국부 발진신호 및 직교위상 국부 발진신호가 이용되어 상향 변환 또는 하향 변환이 이루어지는 바, 도 2의 다중 모드 국부 발진기는 직접 변환 타입에서 사용될 수 있다. 동위상 국부 발진신호(LO_IP)는 도 1의 국부 발진신호(LO_OUT)와 대응된다. 도 1에 도시된 다중 모드 국부 발진기와 비교하여 도 2에 도시된 다중 모드 국부 발진기는 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 더 생성한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 전압 제어 발진기(210), 분주부(220), 신호선택부(230) 및 복소변조부(240)를 포함한다.
전압 제어 발진기(210)는 소정 주파수 대역의 발진신호(VCO_OUT)를 출력한다.
그리고 분주부(220)는 발진신호(VCO_OUT)를 분주하되, 발진신호(VCO_OUT)와 동위상인 복수의 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 및 발진신호(VCO_OUT)와 직교하는 복수의 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2)를 출력한다. 도 1에 도시된 분주부(120)와 달리 도 2에 도시된 분주부(220)는 복수의 직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2)를 더 생성하는데 이것은 상기된 바와 같이 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 생성하기 위함이다.
도 2에서는 분주부(220)가 발진신호(VCO_OUT)를 2분주 및 4분주하는 경우가 일실시예로서 설명된다.
분주부(220)는 2개의 2분주기(221, 223)를 포함한다. 제1 2분주기(221)는 발진신호(VCO_OUT)를 2분주하여 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)를 출력한다. 따라서 발진신호(VCO_OUT)의 주파수는 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)의 주파수의 2배이다. 그리고 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)와 발진신호(VCO_OUT)의 위상차는 90도가 된다.
제2 2분주기(223)는 제1동위상 분주신호(VCO_IP1)를 2분주하여 제2동위상 분주신호(VCO_IP2) 및 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD2)를 출력한다. 따라서 제1동위상 분주신호의 주파수는 제2동위상 분주신호(VCO_IP2) 및 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD2)의 주파수의 2배이다. 즉, 제2동위상 분주신호(VCO_IP2) 및 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD2)는 발진신호가 4분주되어 생성되는 신호이다. 그리고 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD2)와 제2동위상 분주신호(VCO_IP2)의 위상차는 90도가 된다.
분주부(220)는 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)를 복소변조부(240)로 출력하고, 제1 및 제2동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2), 제1 및 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2)를 신호선택부(230)로 출력한다.
신호선택부(230)는 선택 제어신호(SW_CTRL<1:3>)에 응답해 제1 및 제2동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 중 하나를 선택하고 동시에 제1 및 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2) 중 하나를 선택하거나 복수의 직류전압 신호(DC, VSS)를 선택한다. 보다 자세히 신호선택부(230)는 선택 제어신호(SW_CTRL<1:3>)에 응답해 주파수가 동일한 한 쌍의 신호를 선택한다. 도 2의 일실시예에서는 신호선택부(230)가 동일한 주파수의 신호를 선택함으로써 동일한 주파수의 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 생성한다.
신호선택부(230)는 제1 내지 제3스위치(231, 233, 235)를 포함한다. 제1스위치(231)는 선택 제어신호(SW_CTRL<1>)에 응답해 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)를 복소변조부(240)로 출력한다. 그리고 제2스위치(233)는 선택 제어신호(SW_CTRL<2>)에 응답해 제2 동위상 분주신호(VCO_IP2) 및 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD2)를 복소변조부(240)로 출력한다. 마지막으로 제3스위치(235)는 선택 제어신호(SW_CTRL<3>)에 응답해 복수의 직류전압신호(DC, VSS)를 복소변조부(240)로 출력한다.
제1경로(251)로 전달되는 신호는 복수의 직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2) 및 제2직류전압 신호(VSS)이며, 제2경로(253)로 전달되는 신호는 동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 및 제1직류전압 신호(DC)이다.
복수의 직류전압 신호(DC, VSS)는 주파수가 0인 신호를 의미하며, 복수의 직류전압 신호(DC, VSS)의 전압값은 복소변조부(240)가 출력하는 동위상 국부발진 신호 및 직교위상 국부발진 신호(LO_IP, LO_QUAD)의 진폭을 결정한다. 따라서 복소변조부(240)에서 전압값이 0인 제2직류전압 신호(VSS)와 혼합되는 신호의 진폭은 0이 된다. 그리고 제1직류전압 신호(DC)는 동위상 분주신호에 대응되며 제2직류전압 신호(VSS)는 직교위상 분주신호에 대응되는데 이와 관련된 설명은 후술된다.
복소변조부(240)는 신호선택부(230)에 의해 선택된 신호와 분주부(220)가 출력하는 복수의 동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 중 하나와 복수의 직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2) 중 하나를 이용하여 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 출력한다.
일실시예로서 복소변조부(240)는 신호선택부(230)에 의해 선택된 신호 외에 분주부(220)가 출력하는 신호 중 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)를 입력받는다. 제1 내지 제3스위치(231, 233, 235) 각각이 복소변조부(240)로 출력하는 신호는 각각 주파수가 다르다. 따라서 복소변조부(240)는 제1 내지 제3스위치(231, 233, 235)에 의해 선택된 신호와, 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)를 혼합함으로써 다양한 주파수 대역의 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 출력할 수 있다.
복소변조부(240)는 다수의 혼합기(241 내지 244), 감산기(245) 및 가산기(246)를 포함한다.
다수의 혼합기(241 내지 244)는 분주부(220)로부터 직접 입력되는 제1동위상 분주신호(VCO_IP1)와 신호선택부(230)에 의해 선택된 신호 각각을 혼합하며, 분주부(220)로부터 직접 입력되는 제2직교위상 분주신호(VCO_QUAD2)와 신호선택부(230)에 의해 선택된 신호 각각을 혼합한다. 보다 자세히, 제1혼합기(241)는 제1동위상 분주신호(VCO_IP1)와 제2경로(253)로 전달되는 신호를 혼합한다. 제2혼합기(242)는 제1동위상 분주신호(VCO_IP1)와 제1경로(251)로 전달되는 신호를 혼합한다. 제3혼합기(243)는 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)와 제1경로(251)로 전달되는 신호를 혼합한다. 제4혼합기(244)는 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)와 제2경로(253)로 전달되는 신호를 혼합한다.
가산기(245)는 제1혼합기(241)의 출력신호와 제3혼합기(243)의 출력신호를 가산하여, 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 출력한다. 감산기(246)는 제4혼합기(244)의 출력신호로부터 제2혼합기(242)의 출력신호를 감산하여, 동위상 국부 발진신호(LO_IP)를 출력한다.
이하 수식을 이용하여 복소변조부(240)에 대해 보다 자세히 설명한다.
동위상 분주신호를 코사인 함수를 이용해 표현한다면, 동위상 분주신호와 90도의 위상차가 나는 직교위상 분주신호는 사인함수를 이용해 표현할 수 있다. 그리고 주파수가 0인 경우, 코사인 함수는 0이 아닌 실수값을 가지며, 사인 함수의 값은 0이 되므로 제1직류전압 신호(DC)는 동위상 분주신호에 대응되며, 제2직류전압 신호(VSS)는 직교위상 분주신호에 대응된다.
신호선택부(230)에서 선택된 신호의 주파수를 ff라고 하고 분주부(220)로부터 다수의 혼합기(241 내지 244)가 입력받는 신호의 주파수를 fm이라고 하고 상기 수학식 1을 이용하면, 가산기(245) 및 감산기(246)의 출력신호 즉, 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)는 하기 수학식2와 같이 표현된다.
LO_IP = cos(2*pi*fm*t)*cos(2*pi*ff*t)-sin(2*pi*fm*t)*sin(2*pi*ff*t)
= cos(2*pi*(fm+ff)*t)
LO_QUAD = sin(2*pi*fm*t)*cos(2*pi*ff*t)+cos(2*pi*fm*t)*sin(2*pi*ff*t)
= sin(2*pi*(fm+ff)*t)
상기 수학식 2에 따르면, 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)의 주파수는 fm+ff가 된다. 그리고 신호선택부(230)에서 선택된 신호의 주파수 ff는 발진신호(VCO_OUT) 주파수의 1/2, 1/4 또는 0으로 가변된다. 따라서 복소변조부(240)는 신호선택부(230)에서 선택된 신호의 주파수 ff에 따라 주파수가 가변되는 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 출력할 수 있다.
한편, 수학식 2에 표현된 바와 같이 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)는 fm+ff을 주파수 성분으로 하는 하나의 코사인, 사인 함수로 표현되며, 다른 주파수 성분, 즉 이미지 주파수(image frequency) 성분이 포함되지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 이미지 주파수 성분의 신호없이 원하는 주파수 대역의 신호만을 생성할 수 있다.
그리고 도 1에 도시된 다중 모드 국부 발진기와 같이 도 2에 도시된 다중 모드 국부 발진기는 분주부(220)가 발진신호(VCO_OUT)를 2분주 및 4분주하는 경우가 일실시예로서 설명되었으나 설계에 따라 발진신호(VCO_OUT)는 더욱 다양하게 분주될 수 있다. 다양하게 분주되는 발진신호(VCO_OUT)에 대응하여 신호선택부(230) 역시 설계가 변경될 수 있으며 복수의 직류전압 신호(DC, VSS)를 추가로 입력받도록 구성될 수 있다. 또한, 다수의 혼합기(241 내지 244)에 의해 발생하는 스퓨리어스 성분을 제거하기 위해 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기는 대역통과 여파 기를 더 포함할 수 있다.
이상은 본 발명이 장치적 관점에 의해 설명되었으나, 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기를 구성하는 각 구성 요소의 동작은 프로세스 관점에 의해 용이하게 파악될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진기를 구성하는 각 구성 요소의 동작은 본 발명의 원리에 따라 각각 다중 모드 국부 발진방법을 구성하는 각 단계로 이해될 수 있다. 이하 도 1내지 도 2를 참조하여 다중 모드 국부 발진방법을 설명한다.
본 발명에 따른 다중 모드 국부 발진방법은 소정 주파수의 발진신호(VCO_OUT)를 생성하는 단계; 발진신호(VCO_OUT)를 분주하여 복수의 동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 및 복수의 직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2)를 생성하는 단계; 선택 제어신호(SW_CTRL<1:3>)에 응답하여 복수의 동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 중 하나를 선택하고, 동시에 복수의 직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2) 중 하나를 선택하거나, 복수의 직류전압 신호(DC, VSS)를 선택하는 단계; 및 상기 선택단계에서 선택된 신호 각각을 복수의 동위상 분주신호(VCO_IP1, VCO_IP2) 중 하나와 혼합하며, 상기 선택단계에서 선택된 신호 각각을 복수의 직교위상 분주신호(VCO_QUAD1, VCO_QUAD2) 중 하나와 혼합하는 단계; 및 혼합 단계에서 출력된 신호를 가산 또는 감산하여 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 선택단계에서 선택된 신호는 상기 혼합단계로 피드 포워드되며, 상기 혼합단계에서 제1동위상 분주신호(VCO_IP1) 및 제1직교위상 분주신호(VCO_QUAD1)와 혼합된다. 상기 선택단계에서 선택된 신호의 주파수에 따라 다양한 주파수 대역의 동위상 국부 발진신호(LO_IP) 및 직교위상 국부 발진신호(LO_QUAD)가 생성될 수 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다중 모드 국부 발진기를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 다중 모드 국부 발진기를 나타낸 도면이다.

Claims (10)

  1. 전압 제어 발진기가 출력하는 소정 주파수 대역의 발진신호를 분주하여 복수의 분주신호를 출력하는 분주부;
    선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 분주신호 중 하나를 선택하는 신호선택부; 및
    상기 신호선택부에 의해 선택된 신호와 상기 복수의 분주신호 중 하나를 혼합하여 국부 발진신호를 출력하는 혼합기
    를 포함하는 다중 모드 국부 발진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분주부는
    상기 발진신호를 2분주 및 4분주하여 상기 복수의 분주신호를 출력하는
    다중 모드 국부 발진기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 신호선택부는
    직류전압 신호를 더 입력받으며, 상기 제어신호에 응답해 상기 복수의 분주 신호 및 상기 직류전압 신호 중 하나를 선택하는
    다중 모드 국부 발진기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 신호선택부는
    상기 2분주된 분주신호를 선택하는 제1스위치;
    상기 4분주된 분주신호를 선택하는 제2스위치; 및
    상기 직류전압 신호를 선택하는 제3스위치
    를 포함하는 다중 모드 국부 발진기.
  5. 전압 제어 발진기가 출력하는 소정 주파수 대역의 발진신호를 분주하여 복수의 동위상 분주신호 및 복수의 직교위상 분주신호를 출력하는 분주부;
    선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나를 선택하고, 동시에 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나를 선택하는 신호선택부; 및
    상기 신호선택부에 의해 선택된 신호와 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나와 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나를 이용하여 동위상 국부 발진신호 및 직교위상 국부 발진신호를 출력하는 복소변조부
    를 포함하는 다중 모드 국부 발진기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 분주부는
    상기 발진신호를 2분주 및 4분주하여 상기 복수의 동위상 분주신호 및 상기 복수의 직교위상 분주신호를 출력하는
    다중 모드 국부 발진기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 신호선택부는
    복수의 직류전압 신호를 더 입력받으며,
    상기 2분주된 동위상 분주신호 및 상기 2분주된 직교위상 분주신호를 선택하는 제1스위치;
    상기 4분주된 동위상 분주신호 및 상기 4분주된 직교위상 분주신호를 선택하는 제2스위치; 및
    상기 복수의 직류전압 신호를 선택하는 제3스위치
    를 포함하는 다중 모드 국부 발진기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복소변조부는
    상기 분주부로부터 직접 입력되는 상기 2분주된 동위상 분주신호와 상기 신호선택부에 의해 선택된 신호 각각을 혼합하며, 상기 분주부로부터 직접 입력되는 상기 2분주된 직교위상 분주신호와 상기 신호선택부에 의해 선택된 신호 각각을 혼합하는 다수의 혼합기;
    상기 다수의 혼합기의 출력신호 중 일부를 감산하여 상기 동위상 국부 발진신호를 출력하는 감산기; 및
    상기 다수의 혼합기의 출력신호 중 일부를 가산하여 상기 직교위상 국부 발진신호를 출력하는 가산기
    를 포함하는 다중 모드 국부 발진기.
  9. 소정 주파수 대역의 발진신호를 생성하는 단계;
    상기 발진신호를 분주하여 복수의 동위상 분주신호 및 복수의 직교위상 분주신호를 생성하는 단계;
    선택 제어신호에 응답하여 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나를 선택하고, 동시에 상기 복수의 직교위상 분주신호 중 하나를 선택하거나, 복수의 직류전압신호를 선택하는 단계; 및
    상기 선택단계에서 선택된 신호 각각을 상기 복수의 동위상 분주신호 중 하나와 혼합하며, 상기 선택단계에서 선택된 신호 각각을 상기 복수의 직교위상 분주 신호 중 하나와 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합 단계에서 출력된 신호를 가산 또는 감산하여 동위상 국부 발진신호 및 직교위상 국부 발진신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 다중 모드 국부 발진방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 선택단계에서 선택된 신호는 상기 혼합단계로 피드 포워드되는
    다중 모드 국부 발진방법.
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