KR20110054163A - 직접 변환 수신기 및 믹서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 지그비를 비롯한 통신 시스템에서 직접 변환 수신기를 적용할 경우, 믹서가 주파수 믹싱 성능을 지니면서 동시에 DC 오프셋 신호를 제거하기 위한 대역통과필터링 특성도 갖게 됨으로써 신호의 출력시 원하는 신호만이 출력되어 전체 수신 성능이 향상된 직접 변환 수신기 및 믹서에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 직접 변환 수신기는 직접 변환 수신기는 RF 신호를 수신하는 수신수단; 상기 수신수단에서 제공된 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 제1 증폭수단; 상기 증폭된 RF 신호와 상기 국부발진신호를 혼합하며 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부에서 제공된 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터, 및 상기 대역통과 필터링된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 제2 증폭수단을 포함하는 믹서; 상기 출력된 기저대역신호에서 채널주파수 대역신호를 선택하는 필터링수단; 상기 선택된 채널주파수 대역신호를 증폭시켜 출력하는 제3 증폭수단; 및 상기 증폭된 채널주파수 대역신호를 디지털 변환하여 출력하는 디지털신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
직접변환수신기, 믹서, 대역통과필터

Description

직접 변환 수신기 및 믹서{Direct Conversion Receiver and Mixer}
본 발명의 실시예는 직접 변환 수신기 및 믹서에 관한 것으로서, 더 상세하게는 지그비를 비롯한 통신 시스템에서 직접 변환 수신기를 적용할 경우, 믹서(mixer)가 주파수 믹싱 성능을 지니면서 동시에 DC 오프셋(offset) 신호를 제거하기 위한 대역통과필터링 특성도 갖게 됨으로써 신호의 출력시 원하는 신호만을 출력하여 전체 수신 성능이 향상된 직접 변환 수신기 및 믹서에 관한 것이다.
일반적으로 직접 변환(direct conversion)이란 컴퓨터, VAN(Value Added Network) 또는 네트워크와 접속하기 위해 필요한 프로토콜 교환 기술의 하나로서 접속할 상대방의 프로토콜로 직접 변환하는 1대1의 변환 방식을 말한다. 직접 변환 수신기(direct conversion receiver)는 호모다인(homodyne) 또는 zero-IF라고 불리우는 구조로서, 수신된 무선주파수신호(이하, RF 신호)를 바로 기저대역으로 하향 변환(down conversion)하여 처리하도록 구성된다. 따라서, 직접 변환 수신기는 수신된 신호를 믹서에서 동일한 주파수의 국부발진신호(혹은 로컬신호)와 믹싱하여 신호의 중심 주파수가 직류(DC)에 위치하도록 한 뒤 저역통과필터(Low Pass Filter; LPF)에서 채널을 선택하게 하는 아주 간단한 형태로 구성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 직접 변환 수신기의 블록 다이어그램이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 안테나(100)로 수신된 고주파 RF 신호는 LNA(low-noise amplifier)(120)에서 증폭되어 믹서(140)를 거쳐 저주파 기저대역(baseband) 신호로 변환된다. 변환된 기저대역 신호는 LPF(160)에서 채널 선택되어 원하는 채널 주파수 대역 신호만 남게 되고, VGA(variable-gain amplifier)(180)를 거쳐 ADC(Analog to Digital Convertor)(190)에서 디지털화된 신호가 디지털 모뎀 회로로 전달된다. 여기서, 믹서(140)는 RF 신호를 동 위상 국부발진신호 및 직교 위상 국부발진신호와 각각 혼합함으로써 두 개의 벡터 기저대역 신호 I, Q를 각각 출력한다.
이러한 직접 변환 수신기의 경우 RF 채널 주파수와 국부발진신호의 주파수가 서로 같기 때문에 믹서를 통과한 출력신호는 직류(zero frequency)에 위치하게 된다. 따라서, 이상적인 상황이라면 원하는 신호만을 믹서의 출력으로 내보내 주어야만 한다.
그러나, 종래의 직접 변환 수신기는 본딩 와이어 방사, 마그네틱 커플링, 그라운드 불안정 등에 의해 초래될 수 있는 국부발진신호의 누설(leakage)에 의해 DC 오프셋 신호가 발생하게 되며, 이는 결국 시스템 즉 수신기의 성능을 열화시키는 요인 중 하나가 되고 있다.
본 발명의 실시예에서는 DC 오프셋 신호를 제거하여 원하는 신호만이 출력될 수 있도록 대역통과필터를 구비한 직접 변환 수신기 및 믹서를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 직접 변환 수신기는 RF 신호를 수신하는 수신수단; 상기 수신수단에서 제공된 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 제1 증폭수단; 상기 증폭된 RF 신호와 상기 국부발진신호를 혼합하며 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부에서 제공된 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터, 및 상기 대역통과 필터링된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 제2 증폭수단을 포함하는 믹서; 상기 출력된 기저대역신호에서 채널주파수 대역신호를 선택하는 필터링수단; 상기 선택된 채널주파수 대역신호를 증폭시켜 출력하는 제3 증폭수단; 및 상기 증폭된 채널주파수 대역신호를 디지털 변환하여 출력하는 디지털신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 직접 변환 수신기의 믹서는 입력된 RF 신호 및 국부발진신호를 서로 혼합하며, 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부; 상기 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터; 및 상기 대역통과 필터링된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 변환 수신기의 믹서는 입력된 RF 신호에 대하여 상기 RF 신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호와, 입력된 국부발진신호에 대하여 상기 국부발진신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 국부발진신호 및 제2 국부발진신호를 제공받아, 상기 제1 RF 신호와 상기 제1 국부발진신호 또는 상기 제2 RF 신호와 상기 제2 국부발진신호를 각각 혼합하여 제1 기저대역신호를 생성 및 출력하고, 상기 제1 RF 신호와 상기 제2 국부발진신호 또는 상기 제2 RF 신호와 상기 제1 국부발진신호를 각각 혼합하여 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부; 상기 제1 및 제2 기저대역신호에 대한 차동 기저대역신호를 생성하며 상기 차동 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터; 및 상기 대역통과 필터링된 차동 기저대역신호를 제공받아 증폭시켜 출력하는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성 결과, 본 발명의 실시예는 DC 오프셋 신호를 제거하여 신호를 출력할 수 있어 직접 변환 수신기의 전체 수신 성능을 향상시킬 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시될 수 있으므로 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직접 변환 수신기의 블록 다이어그램이고, 도 3은 도 2에 나타낸 믹서의 제1 실시예에 따른 구조를 나타내는 회로도이며, 도 4는 도 3에 도시된 신호의 주파수에 따른 응답 특성을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 직접 변환 수신기는 RF 신호를 수신하는 수신수단(200), 수신수단(200)에서 제공된 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 제1 증폭수단(220), 증폭된 RF 신호와 외부의 국부발진기(local oscillator)에서 제공된 국부발진신호를 혼합하며 기저대역신호를 출력하는 믹서(240), 기저대역신호에서 채널주파수 대역신호를 선택하는 필터링수단(260), 선택된 채널주파수 대역신호를 증폭시켜 출력하는 제3 증폭수단(280) 및 증폭된 채널주파수 대역신호를 디지털 변환하여 출력하는 디지털신호처리부(290)를 포함하고 있다. 이때, 본 발명의 믹서(240)는 증폭된 RF 신호와 국부발진신호를 혼합하여 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부(241), 스위칭부(241)에서 제공된 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터(243), 대역통과 필터링된 기저대역신 호를 제공받아 증폭시켜 출력하는 증폭부(245)(또는 제2 증폭수단)를 포함하고 있다.
도 3을 참조하여 위의 믹서(240)와 관련해 좀더 살펴보면, 스위칭부(341)는 스위칭 특성이 좋은 스위칭소자(M1), 예를 들어 금속산화물반도체 FET(MOS-FET)로 구성함이 바람직하다. 이때, 스위칭소자(M1)는 매우 정교하게 제조된다 하더라도 통상 일정 정도의 내부저항(RM1)을 가지게 된다. FET의 드레인(Drain) 단자는 증폭된 RF 신호에 의해 구동되고, 게이트(Gate) 단자는 국부발진기에 접속되어 국부발진신호에 의해 구동되며, 소스(Source) 단자는 제2 커패시터(C2)를 경유하여 증폭부(240)를 이루는 증폭기(OP1)의 반전입력단자에 접속하고 있다. 다시 말해, 제2 커패시터(C2)의 일측 단자는 스위칭소자(M1)의 소스 단자에 접속하고 있고, 제2 커패시터(C2)의 타측 단자는 증폭기(OP1)의 반전입력단자에 접속하는 것이다.
이러한 회로 연결을 통해, 스위칭부(341)의 스위칭소자(M1)에 입력된 RF 신호, 더 정확하게는 예컨대 앞단의 저잡음증폭기(LNA)를 통해 증폭된 RF 신호는 동일한 주파수를 갖는 국부발진신호와 혼합되어 기저대역신호를 출력하게 된다. 다시 말해, 스위칭소자(M1)는 드레인 단자에 입력된 증폭된 RF 신호에 따라서, 게이트-소스 전압(Vgs)을 과구동시키고, 자체의 온-저항, 즉 내부 저항의 변화는 스위칭소자(M1)와 제3 저항(R3) 사이의 전압 분배 면에서 비선형성을 만들어 냄으로써 기저대역신호를 생성하게 되는 것이다.
또한, 대역통과필터(343)(BPF)는 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)와 제2 및 제3 저항(R2, R3)으로 이루어져 하나의 폐루프(closed loop)를 형성하고 있다. 구체적으로 살펴보면, 제2 커패시터(C2)의 일측 단자는 스위칭소자(M1)의 일측 단자, 즉 FET의 소스 단자에 접속되고 타측 단자는 증폭기(OP1)의 반전입력단자에 접속되어 있다. 또 제3 저항(R3)의 일측 단자는 제2 커패시터(C2)의 일측 단자와 스위칭소자(M1)의 소스 단자가 서로 접속하는 제1 노드(N1)에 접속되고 타측 단자는 접지에 연결되어 있다. 제1 커패시터(C1)의 일측 단자는 제1 노드(N1)에 접속되고 타측 단자는 증폭기(OP1)의 출력단자에 접속되어 있으며, 제2 저항(R2)의 일측 단자는 제2 커패시터(C2)의 타측 단자와 증폭기(OP1) 반전 단자가 서로 접속하는 제2 노드(N2)에 접속되고 타측 단자는 증폭기(OP1)의 출력 단자에 접속되어 있다.
이러한 대역통과필터(343)는 스위칭부(341)를 통해 출력된 기저대역신호를 대역통과 필터링하게 된다. 이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 대역통과필터(343)는, 저주파에서 DC 오프셋이 주로 발생하는 것을 감안하여 가장 낮은 저주파대역 부분만을 제외시켜 대역통과 필터링시키게 된다. 이를 통해, DC 부분의 이득이 다른 부분에서보다 작게 되어 DC 오프셋의 영향이 줄어들게 되는 것이다.
도 3에서 입력 대비 출력을 주파수 영역에서의 전달 함수식으로 나타내면 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112009070396110-PAT00001
여기서, RM1은 스위칭 소자(M1)의 내부 저항을 나타낸다.
수학식 1에서 볼 때, 전압변환이득은 (2/π)·R2C2/RM1(C1+C2)이 되며, 분모가 2차 함수의 형태이고 분자가 1차 함수의 형태이므로 2차의 대역통과 특성을 띠게 된다.
이러한 대역통과 특성은 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 10 KHz 이하의 낮은 저주파 영역에서의 DC를 일정 데시벨, 예컨대 -20 데시벨만큼 감쇄시켜 주기 때문에 국부발진신호의 누설에 의한 DC 오프셋이 그만큼 줄어들게 되는 것이다.
이와 같이 DC 오프셋이 줄어든 대역통과신호, 즉 기저대역신호는 증폭부(345)로 입력된다. 증폭부(345)는 OP 앰프(operational amplifier), 즉 증폭기(OP1)로 이루어져 있다. 이때, 증폭기(OP1)의 반전입력단자는 앞서 언급한 대로 제2 커패시터(C2)의 타측 단자에 접속하고 있고, 비반전입력단자는 접지되어 있다. 또한, 증폭기(OP1)의 출력 단자는 다음 회로 블록, 예컨대 저대역통과필터(LPF)의 입력단과 서로 접속할 수 있을 것이다.
이를 통해, 증폭부(345) 또는 제2 증폭수단은 대역통과필터(343)를 통해 DC 오프셋이 제거된 기저대역신호를 제공받아 그 기저대역신호를 증폭시켜 출력하게 된다.
그리고, 증폭된 기저대역신호는 특정 대역의 통과 필터를 거쳐 채널 선택이 이루어질 것이다. 예를 들어, 특정 대역통과필터는 저역통과필터로 구성되어 원하는 채널 주파수 대역 신호만 남겨 출력하는 것이다.
도 5는 도 2의 믹서의 제2 실시예에 따른 구조를 나타내는 회로도이다.
도 5를 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 변환 수신기를 살펴보면, RF 신호를 수신하는 수신수단(200), 수신수단(200)에서 제공된 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 제1 증폭수단(220), 증폭된 RF 신호와 국부발진기에서 제공된 국부발진신호를 혼합하며 기저대역신호를 출력하는 믹서(240), 출력된 기저대역신호에서 채널주파수 대역신호를 선택하는 필터링수단(250), 선택된 채널주파수 대역신호를 증폭시켜 출력하는 제3 증폭수단(280) 및 증폭된 채널주파수 대역신호를 디지털 변환하여 출력하는 디지털신호처리부(290)를 포함하고 있다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 믹서(240)는 도 5에 도시된 바와 같이 증폭된 RF 신호(혹은 수신수단(200)에서 제공된 RF 신호)가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 RF 신호(RF+) 및 제2 RF 신호(RF-)와 상기 국부발진신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 국부발진신호(LO+) 및 제2 국부발진신호(LO-)를 혼합하여 제1 및 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부(541), 제1 및 제2 기저대역신호에 대한 차동 기저대역신호를 생성하며 차동 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터(543) 및 대역통과 필터링된 차동 기저대역신호를 제공받아 증폭시켜 출력하는 증폭부(545), 또는 제2 증폭수단을 포함하고 있다.
여기서, 스위칭부(541)는 제 1 RF 신호(RF+)와 제1 국부발진신호(LO+) 또는 제2 RF 신호(RF-)와 제2 국부발진신호(LO-)를 각각 혼합하여 제1 기저대역신호를 생성 및 출력하고, 제 1 RF 신호(RF+)와 제2 국부발진신호(LO-) 또는 제2 RF 신호(RF-)와 제1 국부발진신호(LO+)를 각각 혼합하여 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하기 위하여 제1 내지 제4 스위칭소자(M1, M2, M3, M4)로 이루어져 있다.
이때, 제1 스위칭소자(M1)와 제2 스위칭소자(M2)의 드레인 단자가 서로 접속되어 그 접속된 제1 노드(N1)에 제1 RF 신호(RF+)가 입력된다. 그리고 제1 스위칭소자(M1)의 소스 단자는 제2 커패시터(C2)를 경유하여 증폭기(OP1)의 반전입력단자에 접속하고, 제1 커패시터(C1)를 경유하여서는 증폭기(OP1)의 비반전출력단자에 접속하고 있다. 또한 제2 스위칭소자(M2)의 소스 단자는 제3 커패시터(C3)를 경유하여 증폭기(OP1)의 비반전입력단자에 접속하고, 제4 커패시터(C4)를 경유하여서는 증폭기(OP1)의 반전출력단자에 접속하고 있다. 그리고, 제1 스위칭소자(M1)와 제2 스위칭소자(M2)의 게이트 단자에는 차동 입력신호인 제1 국부발진신호(LO+) 및 제2 국부발진신호(LO-)가 각각 입력된다.
반면, 제3 스위칭소자(M3)와 제4 스위칭소자(M4)의 드레인 단자가 서로 접속되어 그 접속된 제2 노드(N2)에 제2 RF 신호(RF-)가 입력된다. 그리고 제3 스위칭소자(M3)의 소스 단자는 제2 커패시터(C2)를 경유하여 증폭기(OP1)의 반전입력단자에 접속하고, 제1 커패시터(C1)를 경유하여서는 증폭기(OP1))의 비반전출력단자에 접속하고 있다. 또한 제4 스위칭소자(M4)의 소스 단자는 제3 커패시터(C3)를 경유하여 증폭기(OP1)의 비반전입력단자에 접속하고, 제4 커패시터(C4)를 경유하여서는 증폭기(OP1)의 반전출력단자에 접속하고 있다. 그리고, 제3 스위칭소자(M3)와 제4 스위칭소자(M4)의 게이트 단자는 차동 입력신호인 제1 및 제2 국부발진신호(LO+, LO-)가 각각 입력된다.
이를 통해, 제1 및 제3 스위칭소자(M1, M3)의 드레인 단자를 구동하는 제1 RF 신호(RF+) 및 제2 RF 신호(RF-)는 제1 및 제3 스위칭소자(M1, M3)의 게이트 단자를 구동하는 제1 국부발진신호(LO+) 및 제2 국부발진신호(LO-)와 각각 믹싱되어 제1 기저대역신호를 생성 및 출력하고, 반면 제2 및 제4 스위칭소자(M2, M4)의 드레인 단자를 구동하는 제1 RF 신호(RF+) 및 제2 RF 신호(RF-)는 제2 및 제4 스위칭소자(M2, M4)의 게이트 단자를 구동하는 제2 국부발진신호(LO-) 및 제1 국부발진신호(LO+)와 각각 믹싱되어 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하게 된다.
그리고, 대역통과필터(543)는 하나의 폐루프를 형성하기 위하여 제1 커패시터(C1)의 일측 단자는 제1 스위칭소자(M1) 및 제3 스위칭소자(M3)의 소스 단자, 제3 저항(R3)의 일측 단자 및 제2 커패시터(C2)의 일측 단자에 접속하고 있고, 제1 커패시터(C1)의 타측 단자는 제2 저항(R2)의 타측 단자에 접속함과 동시에 증폭기(OP1)의 비반전출력단자에 접속하고 있다. 그리고 제2 커패시터(C2)의 타측 단자는 제2 저항(R2)의 일측 단자 및 증폭기(OP1)의 반전입력단자에 접속하고 있다.
또한, 대역통과필터(543)는 다른 하나의 폐루프를 형성하기 위하여 제3 커패시터(C3)의 일측 단자는 제2 스위칭소자(M2) 및 제4 스위칭소자(M4)의 소스 단자, 제3 저항(R3)의 타측 단자 및 제4 커패시터(C4)의 일측 단자에 접속하고 있으며, 제3 커패시터(C3)의 타측 단자는 증폭기(OP1)의 비반전입력단자에 접속됨과 동시에 제4 저항(R4)의 일측 단자에 접속하고 있다. 또한, 제4 커패시터(C4)의 일측 단자는 제3 커패시터(C3)의 일측 단자 및 제3 저항(R3)의 타측 단자에 접속하고 있고, 타측 단자는 제4 저항(R4)의 타측 단자 및 증폭기(OP1)의 반전출력단자에 접속하고 있다.
이러한 대역통과필터(543)는 스위칭부(541)로부터 입력된 제1 및 제2 기저대역신호에 대한 차동 기저대역신호를 생성하며 그 차동 기저대역신호를 대역통과 필터링하게 된다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에서 대역통과필터(543)는 저주파에서 DC 오프셋이 주로 발생하는 것을 감안하여 가장 낮은 저주파대역만을 제외시켜 대역통과 필터링시키게 된다. 이를 통해, DC 부분의 이득이 다른 부분에서보다 작게 되어 DC 오프셋의 영향이 줄어들게 되는 것이다.
증폭부(545) 또는 제2 증폭수단은 OP 앰프의 증폭기(OP1)로 이루어져 있다. 이때, 증폭기(OP1)의 반전입력단자는 제2 커패시터(C2)의 타측 단자 및 제2 저항(R2)의 일측 단자에 접속하고 있고, 비반전입력단자는 제3 커패시터(C3)의 타측 단자 및 제4 저항(R4)의 일측 단자와 접속하고 있다. 또한, 비반전출력단자는 제1 커패시터(C1) 및 제2 저항(R2)의 타측 단자에 각각 접속하고, 반전출력단자는 제4 저항(R4) 및 제4 커패시터(C4)의 타측 단자에 각각 접속하고 있다.
이를 통해, 증폭부(545)는 대역통과필터(543)를 통해 DC 오프셋이 줄어든 차동 기저대역신호를 제공받아 그 차동 기저대역신호를 증폭시켜 출력하게 된다.
그리고, 증폭된 차동 기저대역신호는 특정 대역의 통과 필터를 거쳐 채널 선택이 이루어지게 된다. 예를 들어, 특정 대역통과필터는 저역통과필터로 구성되어 원하는 채널 주파수 대역 신호만 남겨 출력하게 될 것이다.
지금까지 기술한 바 있는 본 발명의 제2 실시예는 앞서 기술한 제1 실시예 대비 전원의 흔들림 등에 의한 전원 노이즈, 즉 커먼 노이즈(common noise)에 훨씬 뛰어난 특성을 가질 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 예컨대, 믹서에 입력되는 RF 신호를 동 위상 국부발진신호 및 직교 위상 국부발진신호와 각각 혼합하여 두 개의 벡터 기저대역신호 I, Q를 각각 출력하는 RF 직접 변환 수신기뿐 아니라, RF 신호를 특정 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환한 후 다시 이 IF 신호를 기저대역으로 변환하는 IF 직접 변환 수신기에 적용될 수도 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기 술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그리고, 명세서상에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예는 지그비를 비롯한 통신시스템에 적용될 경우 믹서가 본래의 주파수 믹싱 성능과 함께 대역통과필터의 특성도 갖게 되므로 통신시스템의 전체 수신 성능을 향상시킬 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 직접 변환 수신기의 블록 다이어그램,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직접 변환 수신기의 블록 다이어그램,
도 3은 도 2에 나타낸 믹서의 제1 실시예에 따른 구조를 나타내는 회로도,
도 4는 도 3에 도시된 신호의 주파수에 따른 응답 특성을 나타내는 도면,
도 5는 도 2에 나타낸 믹서의 제2 실시예에 다른 구조를 나타내는 회로도이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
200: 수신수단 220: 제1 증폭수단
240: 믹서 241, 341, 541: 스위칭부
243, 343, 543: 대역통과필터 245, 345, 545: 증폭부
260: 필터링수단 280: 제3 증폭수단
290: 디지털신호처리부

Claims (10)

  1. RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 수신수단;
    상기 수신수단에서 제공된 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 제1 증폭수단;
    상기 증폭된 RF 신호와 상기 국부발진신호를 혼합하며 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부에서 제공된 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터, 및 상기 대역통과 필터링된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 제2 증폭수단을 포함하는 믹서(mixer);
    상기 출력된 기저대역신호에서 채널주파수 대역신호를 선택하는 필터링수단;
    상기 선택된 채널주파수 대역신호를 증폭시켜 출력하는 제3 증폭수단; 및
    상기 증폭된 채널주파수 대역신호를 디지털 변환하여 출력하는 디지털신호처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는 전계효과트랜지스터(FET)로 이루어지며,
    상기 FET의 드레인 단자는 상기 RF 신호에 의해 구동되고, 상기 FET의 게이트 단자는 상기 국부발진신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대역통과필터는
    일측 단자가 상기 FET의 소스 단자와 접속하고, 타측 단자가 상기 제3 증폭수단의 출력단자에 접속하는 제1 커패시터,
    일측 단자가 상기 FET의 소스 단자와 접속하고, 타측 단자가 상기 제3 증폭수단의 반전입력단자와 접속하는 제2 커패시터,
    일측 단자가 상기 제2 커패시터의 타측 단자와 접속하고, 타측 단자가 상기 제3 증폭수단의 출력단에 접속하는 제2 저항, 및
    일측 단자가 상기 FET의 소스 단자와 접속하고, 타측 단자가 접지되는 제3 저항을
    포함하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 증폭수단은 OP 앰프(Operational Amplifier)로 이루어지며,
    상기 OP 앰프의 비반전입력단자는 접지되고,
    상기 OP 앰프의 출력단자는 상기 필터링수단의 입력단자와 접속하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 믹서가 차동 회로인 경우,
    상기 증폭된 RF 신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호와 상기 국부발진신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 국부발진신호 및 제2 국부발진신호를 혼합하여 제1 및 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부;
    상기 제1 및 제2 기저대역신호에 대한 차동 기저대역신호를 생성하며 상기 차동 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터; 및
    상기 대역통과 필터링된 차동 기저대역신호를 제공받아 증폭시켜 출력하는 제2 증폭수단을
    포함하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭부는
    상기 제1 RF 신호와 상기 제1 국부발진신호 또는 상기 제2 RF 신호와 상기 제2 국부발진신호를 각각 혼합하여 제1 기저대역신호를 생성 및 출력하고,
    상기 제1 RF 신호와 상기 제2 국부발진신호 또는 상기 제2 RF 신호와 상기 제1 국부발진신호를 각각 혼합하여 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭부는 제1 내지 제4 스위칭소자(M1, M2, M3, M4)로 이루어지며,
    상기 제1 및 제2 스위칭소자의 드레인 단자에 상기 제1 RF 신호가 입력되고,
    상기 제3 및 제4 스위칭소자의 드레인 단자에 상기 제2 RF 신호가 입력되며,
    상기 제1 및 제4 스위칭소자의 게이트 단자에 상기 제1 국부발진신호가 입력되고,
    상기 제2 및 상기 제3 스위칭소자의 게이트 단자에 상기 제2 국부발진신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 대역통과필터는 제1 내지 제4 커패시터 및 제2 내지 제4 저항으로 이루어지며,
    상기 제1 커패시터의 일측 단자는 상기 제1 스위칭소자 및 상기 제3 스위칭 소자의 소스 단자, 상기 제3 저항의 일측 단자 및 상기 제2 커패시터의 일측 단자에 각각 접속하고, 타측 단자는 상기 제2 저항의 타측 단자 및 상기 제2 증폭수단의 비반전출력단자에 접속하며,
    상기 제2 커패시터의 타측 단자는 상기 제2 저항의 일측 단자 및 상기 제2 증폭수단의 반전입력단자에 접속하며,
    상기 제3 커패시터의 일측 단자는 상기 제2 스위칭소자 및 상기 제4 스위칭소자의 소스 단자, 상기 제3 저항의 타측 단자 및 상기 제4 커패시터의 일측 단자에 각각 접속하고, 타측 단자는 상기 제2 증폭수단의 비반전입력단자 및 상기 제4 저항의 일측에 접속하며,
    상기 제4 커패시터의 타측 단자는 제4 저항의 타측 단자 및 상기 제2 증폭수단의 반전출력단자에 접속하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기.
  9. 입력된 RF 신호 및 국부발진신호를 서로 혼합하며, 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부;
    상기 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터; 및
    상기 대역통과 필터링된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 증폭부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기의 믹서.
  10. 입력된 RF 신호에 대하여 상기 RF 신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호와, 입력된 국부발진신호에 대하여 상기 국부발진신호가 교차 결합된 차동 입력신호인 제1 국부발진신호 및 제2 국부발진신호를 제공받아, 상기 제1 RF 신호와 상기 제1 국부발진신호 또는 상기 제2 RF 신호와 상기 제2 국부발진신호를 각각 혼합하여 제1 기저대역신호를 생성 및 출력하고, 상기 제1 RF 신호와 상기 제2 국부발진신호 또는 상기 제2 RF 신호와 상기 제1 국부발진신호를 각각 혼합하여 제2 기저대역신호를 생성 및 출력하는 스위칭부;
    상기 제1 및 제2 기저대역신호에 대한 차동 기저대역신호를 생성하며, 상기 차동 기저대역신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터; 및
    상기 대역통과 필터링된 차동 기저대역신호를 제공받아 증폭시켜 출력하는 증폭부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 직접 변환 수신기의 믹서.
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