KR20130081277A

KR20130081277A - 저잡음블록 다운 전환 칩 회로 및 칩, 저잡음블록 다운 전환 회로 및 방법

Info

Publication number: KR20130081277A
Application number: KR1020137003611A
Authority: KR
Inventors: 션란 웨이; 썽송 옌
Original assignee: 알디에이 테크놀로지스 리미티드
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2013-07-16
Also published as: KR101738979B1; EP2595311A4; JP2013532455A; US8913702B2; EP2595311B1; EP2595311A1; US20130202071A1; WO2012006899A1; CN102201789B; SG187541A1; CN102201789A

Abstract

본 발명은 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로의 일 예를 개시한다. 본 발명은 쿼드러쳐 국부발진신호(LO) 및 쿼드러쳐 믹서로 RF 신호를 주파수-다운-전환한다. 그 후 패시프 다상필터로 혼합 후에, 쿼드러쳐 중간주파수(IF)신호가 90도 위상이동한다. 본 발명은 LNB 주파수 다운 전환 칩, LNB 주파수 다운 전환 칩 회로를 채용한 LNB 주파수 다운 회로 및 LNB 주파수 다운 방법을 더 개시한다. 본 발명은 미러 이미지 신호의 제거를 수행하고, 미러 이미지 억제 기능을 실현한다.

Description

저잡음블록 다운 전환 칩 회로 및 칩, 저잡음블록 다운 전환 회로 및 방법{LOW NOISE BLOCK(LNB) DOWN CONVERSION CHIP CIRCUIT AND CHIP, LNB DOWN CONVERSION CIRCUIT AND METHOD}

본 발명은 신호처리 칩 회로의 일 타입에 관련되며, 특히, LNB 주파수 다운 전환 칩 회로(circuit of LNB frequency down conversion chip)의 일 타입에 관련된다. 더욱이 본 발명은 LNB 주파수 다운 전환 칩의 일 타입에 관련된다. 본 발명은 또한 신호처리회로의 일 타입에 관련되며, 특히, LNB주파수 다운 전환 회로의 일 타입에 관련된다. 본 발명은 또한 LNB주파수 다운 전환방법에도 관련된다.

저잡음블록(Low Noise Block), 즉 일반적으로 고주파 머리로 불리는 LNB는 위성수신안테나의 반사 초점에 설치되어 위성신호를 증폭하고 그 주파수를 다운 전환하는 장치이다.

LNB는 현재 도1 및 도2와 같이, 고주파(HF) 증폭기, 패시브 밴드패스필터, 유전체 공진 발진기(DRO; dielectric resonator oscillator), 주파수 믹서, 중간 주파수(MF; mid-frequency) 증폭기, 전압 안정화 유닛, 바이어스 회로, 네거티브 전압 생성회로, 22kHz 주파수 검출회로 등을 포함하는 개별 부품(discrete component)를 이용하도록 일반적으로 디자인된다.

종래기술의 단점은 아래와 같다:

1. 유전체공진 발진기(DRO)는 큰 온도변화특성을 가지고, LNB의 주파수 안정도가 충분하지 못하다.

2. 밴드 외 신호, 특히 미러 이미지 부분의 신호는 LNB의 노이즈 특성을 향상시키기 위해 패시브 밴드패스필터로 필터링되는 것이 필요하다. 밴드패스필터는 유용한 인쇄회로기판(PCB)영역을 차지하고 감쇄 특성이 있다.

3. LNB의 크기가 일반적으로 작기 때문에, 개별 부품의 많은 부분이 보수 제조 및 디버깅에 편리하지 않다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로를 제공하는 것이고, 이 칩은 LNB 주파수 다운 전환 회로를 이용하고, 이 LNB 주파수 다운 전환 회로는 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로 및 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로가 적용된 LNB 주파수 다운 전환방법에 이용된다. 이 발명은 높은 미러 이미지 억제 기능(mirror image suppression function)을 생성하고, 밴드패스 필터가 차지하는 유용한 PCB 영역을 절약하며, 한편 훌륭한 LNB 노이즈 특성을 제공한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로의 기술적 해결책은:

프론트 엔드 회로의 중간단 고주파(HF)증폭기의 출력을 수신하고, 전체LNB 시스템의 노이즈 악화를 방지하기 위해 칩의 노이즈 계수(noise coefficient)를 향상시키고, 상기 칩의 공통모드 노이즈 억제 특성을 향상시키도록 상기 중간단 고주파 증폭기에서 보내진 싱글엔디드(single-ended) 신호를 두 개의 차동신호로 전환시키는 전치증폭기(pre amplifier); 상기 두 개의 차동신호는 각각 0도 위상을 갖는 제1차동신호 및 180도 위상을 갖는 제2차동신호임;

서로 90도 위상차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO; local oscillation)신호를 출력하는 쿼드러쳐 전압제어 발진기(quadrature voltage controlled oscillator); 상기 네 개의 LO신호는 90도 위상을 갖는 제1LO신호, 0도 위상을 갖는 제2LO신호, 270도 위상을 갖는 제3LO신호 및 180도 위상을 갖는 제4LO신호임;

상기 쿼드러쳐 전압제어 발진기로부터 보내진 네 개의 LO신호 및 상기 전치증폭기로부터 보내진 두 개의 차동신호를 수신하는 쿼드러쳐 주파수 믹서; 상기 쿼드러쳐 믹서는 90도 위상을 갖는 제1중간 주파수(IF; intermediate frequency)신호를 생성하기위해 상기 제1LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 0도 위상을 제2IF 신호를 생성하기위해 상기 제2LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 270도 위상을 갖는 제3IF신호를 생성하기 위해 상기 제3LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합하고, 180도 위상을 갖는 제4IF 신호를 생성하기 위해 상기 제4LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합함;

상기 쿼드러쳐 믹서로부터 출력 받은 상기 네 개의 IF신호를 수신하여, 상기 쿼드러쳐 믹서의 구동능력을 향상시키고 상기 신호의 감쇄를 방지하는 위상/쿼드러쳐(in-phase/quadrature;IQ) 중간 주파수(IF) 증폭기;

상기 온칩(on-chip) IQ IF 증폭기의 출력을 수신하고, 미러 이미지 신호를 제거하여, 상기 칩의 미러 이미지 억제 기능을 수행시키고, 상기 제1IF신호와 상기 제2IF 신호를 더하고, 상기 제3IF신호와 상기 제4IF신호를 더하여 상기 네 개의 IF신호로 두 개의 신호 출력을 생성하도록 상기 네 개의 IF 신호를 필터링하는 다상필터(polyphase filter)를 포함한다.

본 발명은 또한 LNB 주파수 다운 전환 회로의 일 타입을 개시되며, 본 발명의 기술적 해결책은 상술한 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로 및 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로에 대한 외부회로(external circuit)를 포함하며, 상기 외부회로는:

상기 무선 주파수의 수직신호(vertical signal of the radio frequency)를 수신하고 위성수신안테나로 수신된 위성전송신호의 수직방향의 전자기파를 증폭하는 수직단(vertical stage) 고주파(HF) 증폭기, 상기 수직단 HF 증폭기는 수신된 주파수 밴드에서 밴드패스 특성을 갖음;

상기 무선 주파수의 수평신호를 수신하고 위성수신안테나로 수신된 위성전송신호의 수평방향 전자기파를 증폭하는 수평단(horizontal stage) 고주파(HF) 증폭기, 여기서 상기 수평단 HF증폭기는 수신된 주파스 밴드에서 밴드패스 특성이 있고. 외부회로는 상기 구성을 포함한다.

상기 수직단 HF 증폭기 및 수평단 HF 증폭기로부터 출력신호를 수신하는 중간단 고주파(HF) 증폭기로, 상기 중간단 HF증폭기는 상기 제1단 HF증폭기로부터 보내진 상기 신호를 더 증폭하기 위해 정상동작상태(constant operating state)에 있어, 이것은 상기 주파수 믹서 전에 증폭기의 전체 이득을 또한 증가시키고 전체 LNB 시스템의 노이즈 특성을 감소시킨다.

본 발명은 LNB 주파수 다운 전환 칩이 개시되며 본 발명의 기술적 해결책은 다음과 같은바: LNB 주파수 다운 전환 칩은 상술한 LNB 주파수 다운 전환 회로를 포함(inergrates)하는것이며, LNB 주파수 다운 전환 칩 회로는 상기 LNB 주파수 다운 전환 칩의 핀에 의해 상기 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로의 외부회로와 연결된다.

본 발명은 또한 상술한 LNB 주파수 다운 전환 회로를 이용한 LNB 주파수 다운 전환방법이 개시며, 본 발명의 기술적 해결책 다음과 같은바, 칩의 노이즈 특성을 향상 시키고, 악화되는 전체 LNB 시스템의 노이즈를 방지하기 위해, 수신된 신호가 전치증폭기로 미리 증폭되고, 그동안 수신된 싱글 엔디드 신호가 공통모드 노이즈의 억제특성을 향상시키도록 두 개의 차동신호로 전환되며, 상기 두 개의 차동신호는 각각 0도 위상을 갖는 제1차동신호 및 위상180도를 갖는 제2차동신호이고; 쿼드러쳐 전압제어 발진기는 서로 90도 위상차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO) 신호를 출력하고, 상기 네 개의 신호는 각각 90도 위상을 갖는 제1LO신호, 0도 위상을 갖는 제2LO신호, 290도 위상을 갖는 제3LO신호, 180도 위상을 갖는 제4LO신호이고; 쿼드러쳐 믹서는 90도 위상을 갖는 제1IF신호를 생성하도록 상기 제1LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 0도 위상을 갖는 제2IF 신호를 생성하도록 상기 제2LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 270도 위상을 갖는 제3IF신호를 생성하도록 제3LO신호와 제2차동신호를 혼합하고, 180도 위상을 갖는 제4IF신호를 생성하도록 제4LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합하고, 그 후, 위상/쿼드러쳐(IQ; In-phase/ Quadrature) 중간 주파수(IF) 증폭기는 상기 쿼드러쳐 주파수 믹서로부터 보내진 상기 네 개의 IF 신호를 수신하고, 쿼드러쳐 믹서의 구동능력을 향상시키고, 신호 감쇄를 방지하며; 그 후, 다상필터(polyphase filter)는 온칩(on-chip) IQ IF 증폭기의 출력을 수신하고, 상기 네 개의 IF 신호를 필터링하여 미러 이미지 신호를 제거하고, 상기 칩의 미러 이미지 억제 기능을 수행하며(실현시키며), 그 후, 제1IF 신호를 제2IF신호와 더하고 제3IF 신호를 제4IF신호와 더하여 네 개의 IF 신호로 두 개의 신호 출력을 생성하며, 그리고 다상필터의 출력을 IF 증폭기로 수신하고, 오프칩(off chip) 75옴(ohm) 케이블선을 구동(drive)시키고 출력매칭을 수행하고 IF 신호를 출력한다.

본 발명은 종래 개별 LNB 디자인의 대부분의 개별부품을 집적하여 LNB의 응용, 생산 및 수리를 간단하게 하고, 비용을 절감시킨다. LNB의 주파수 안정도 특성이 집적된 위상고정루프(PLL; phase locked loop)회로에 의해 매우 향상된다. PCB상의 밴드패스필터는 미러 이미지 억제 기능을 통합함으로써 절약되어 PCB 비용이 절약되고 노이즈 특성이 향상된다. 본 발명에 의해 생산중 결함률이 감소할것이고 생산 효율은 증가할 것이다. 본 발명은 종래 기술에서 낮은 수율의 문제점을 극복하고, 생산과정에서 완제품률을 증가시키고, 생산 효율을 향상시킨다.

아래의 그림 및 예시들은 본 발명의 자세한 설명을 도울것이다.
도1 및 도2는 종래 LNB 주파수 다운 전환 회로의 구조도이다.
도3은 본 발명의 LNB 주파수 다운 전환 회로의 구조도이다.
도4 및 도5는 본 발명의 LNB 주파수 다운 전환 회로의 전압제어 발진기의 개략도이다.
도6은 본 발명의 LNB주파수 다운 전환 회로의 위상고정루프(PLL)회로의 개략도이다.
도7은 본 발명의 LNB 주파수 다운 전환 회로 내의 다상필터의 개략도이다.

도3과 같이 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로의 일 타입이 개시된 본 발명은:

프론트엔드(front-end)회로의 중간단 고주파(HF) 증폭기의 출력을 수신하고, 전체LNB 시스템의 노이즈의 악화를 방지하기 위해 칩의 노이즈 특성(noise performance)을 향상시키고, 상기 칩의 공통모드 노이즈 억제 특성을 향상시키도록 상기 중간단 고주파 증폭기에서 보내진 싱글 엔디드(single-ended) 신호를 두 개의 차동신호로 전환하는 전치증폭기(pre amplifier); 상기 두 개의 차동신호는 각각 0도 위상을 갖는 제1차동신호 및 180도 위상을 갖는 제2차동신호임;

상기 쿼드러쳐 전압제어 발진기로부터 보내진 네 개의 LO신호 및 상기 전치증폭기로부터 보내진 두 개의 차동신호를 수신하는 쿼드러쳐 주파수 믹서; 상기 쿼드러쳐 믹서는, 90도 위상을 갖는 제1중간 주파수(IF; intermediate frequency)신호를 생성하기 위해 상기 제1LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 0도 위상을 제2IF 신호를 생성하기 위해 상기 제2LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 270도 위상을 갖는 제3IF신호를 생성하기 위해 상기 제3LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합하고, 180도 위상을 갖는 제4IF 신호를 생성하기 위해 상기 제4LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합함;

상기 쿼드러쳐 믹서로부터 보내진 상기 네 개의 IF신호를 수신하여, 상기 쿼드러쳐 믹서의 구동능력을 향상시키고 상기 신호의 감쇄를 방지하는 위상/쿼드러쳐(in-phase/quadrature;IQ) 중간 주파수(IF) 증폭기;

미러 이미지 신호를 제거하여, 상기 칩의 미러 이미지 억제를 수행하고, 상기 제1IF신호와 상기 제2IF 신호를 더하고, 상기 제3IF신호와 상기 제4IF신호를 더하여 상기 네 개의 IF신호로 두개의 신호 출력을 생성하도록 상기 IQ IF 증폭기의 출력을 수신하고, 상기 네 개의 IF 신호를 필터링하는 다상필터(polyphase filter)를 포함한다.

LNB 주파수 다운 전환 칩 회로는 온칩 고주파(HF) 증폭기 트랜지스터에 대한 제어회로 및 상기 칩의 외부회로의 수직단, 수평단 및 중간단 HF 증폭기를 연결하는 수직/수평 스위칭회로를 더 포함하며, 상기HF 증폭기 트랜지스터의 온칩 제어회로는 상기 수직단, 수평단 및 중간단 HF 증폭기의 HF 증폭 트랜지스터의 소스전극, 트레인전극 및 게이트전극에 대해 바이어스 회로를 제공하고, 정상동작범위(constant operating range)에서 HF 증폭기 트랜지스터의 동작전류를 제어하며; 수직/수평 스위칭회로는 수직 및 수평 신호사이의 스위치를 수신하기 위해 수직/수평 스위칭 전압값에 따라 HF증폭기 트랜지스터로 보내진 바이어스를 턴온/턴오프 하고, 그 동안 중간단 HF 증폭기는 정상동작모드(constant operating mode)에서 제어된다.

LNB 주파수 다운 전환 칩 회로는, 다상필터의 출력을 수신하고, 오프칩 75옴 케이블선을 구동하고, 출력 매칭을 수행하며, 특히 셋톱박스(STB; Set-Top Box)와 매칭, 및 중단주파수 신호를 출력하는 온칩 중간 주파수(IF) 증폭기를 더 포함한다.

도4 및 도5의 쿼드러쳐 전압제어 발진기는 서로 커플링된 두 개의 전압제어 발진부 VCO1 및 VCO2를 포함하며, 이 발진부는 서로 90도 위상차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO)신호를 출력하며, 출력되는 이 신호는 90도 위상을 갖는 제1LO신호(IP), 0도 위상을 갖는 제2LO신호(QP), 270도 위상을 갖는 제3LO신호(IN), 및 180도 위상을 갖는 제4LO신호(QN)이다.

본 발명은 미러 이미지 억제 기능을 실현시키기 위해 하틀리구조(hartley structure)를 이용한다. 하틀리구조의 주파수 다운 전환기에 대한 이론에 따르면 본 발명은 쿼드러쳐 LO신호를 생성해야하고, 이것은 다상필터방식, 주파수분할방식(frequency-halving scheme) 및 쿼드러쳐 전압제어 발진기(VCO)방식의 세 방법에의해 수행된다.

본 발명은 고주파에서 다상필터의 구동문제를 없애는 쿼드러쳐 VCO방식 해결책을 이용한다. 한편, 주파수분할방식이 이용되면, VCO는 이중 국부발진(LO) 주파수에서 동작되는 것이 필요하다. 10.6kHz의 Ku 밴드 LO주파수에 대해 VCO는 21GHz에서 동작되는 것이 필요하다. 이와 같은 고주파에서 CMOS 주파수분할장치는 실행되는 것이 어렵다.

도4 및 도5와 같이, 쿼드러쳐VCO는 두 개의 VCO부가 커플링됨으로써 서로 90도 위상차이를 갖는 4개의 LO신호를 생성한다. 두 개의 VCO부는 각각 메인 발진기 트랜지스터(M1, M2, M5, M6) 및 커플링 트랜지스터(M3, M4, M7, M8)로 구성된다. 전압제어 발진기VCO1의 제1단의 출력신호 IP 및 IN는 전압제어 발진기VCO2의 제2단의 커플링 트랜지스터로 입력되고, 전압제어 발진기VCO2의 제2단의 출력신호 QP 및 QN는 전압제어 발진기VCO1의 제1단의 커플링 트랜지스터로 입력되어 IP, QP, IN, QN사이에 90도 위상차이를 갖는 것이 가능해진다.

상기 전압제어 발진기는 위상고정루프회로 및 프리스케일러(prescaler)회로와 연결한다. 전압제어 발진기의 주파수 안정도는 위상고정루프회로에 의해 정해지며, 즉 전압제어 발진기의 출력신호가 지속적으로 상기 프리스케일러회로에 의해 기준 클럭 주파수로 분할되고, 그 후, 위상고정루프회로가 출력신호의 주파수와 기준 클럭 주파수를 비교하여, 주파수 편차가 전압제어 발진기의 가변 축전기의 지속적인 조정을 통해 보상되어 정확한 LO 주파수를 획득된다.

VCO에 의해 생성된 LO신호가 온도 등과 같은 환경변화에 변화하지 않도록 하기위해, VCO의 LO신호는 위상고정루프회로(PLL)에 의해 위상고정단에 위치하여 정확한 LO신호를 수행해야하며, 개별 디자인에서 DRO의 주파수 안정도 문제를 극복해야한다. 이 해결책의 구체적인 사항은, VCO의 LO신호가 프리스케일러회로에의해 분할되고, 상기 주파수가 기준 클럭 주파수에 근접한 주파수로 분할되고, 위상고정루프회로는 이 주파수를 기준 클럭 주파수와 비교하고, 비교 오차(compare error)는 LO신호에 대한 위상고정기능을 수행시키도록 VCO의 가변 축전기의 지속적인 조정으로 보상된다. 고품질계수(high quality factor; Q) 및 크리스탈(crystal)의 고주파 안정도 때문에, 위상고정루프회로는 VCO의 주파수 및 크리스탈의 주파수의 위상을 고정시켜서 VCO의 주파수 안정도를 보장한다.

LNB시스템의 위상 노이즈 특성 및 주파수 안정도를 향상시키기 위해, 시스템 내부는 위상고정루프회로 및 크리스탈 발진기를 포함하여 VCO의 정확한 주파수 제어 및 VCO의 저 주파수 위상 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.

도6과 같이, 프리스케일러는 두 개의VCO부로 구성된 쿼드러쳐 전압제어 발진기로부터 보내진 10GHz에 가까운 고주파 신호를, 위상판별기에 보내지는 크리스탈 발진 주파수에 가까운 주파수로 지속적으로 분할한다. 한편, 크리스탈 발진기는 또한 안정된 크리스탈 주파수 신호를 위상 판별기로 보낸다. 위상판별기는 두 그룹의 주파수 신호 사이의 위상 오차를 비교하여, 해당되는 제어신호를 충전펌프(charge pump)로 보낸다. 루프필터는 충전펌프의 출력신호를 VCO내 가변 축전기를 제어하기위해 위상을 변화시키는 전압제어신호로 필터링하여, 정확한 VCO 주파수 조정 기능을 수행한다.

본 발명은 두 개의 VCO부로 구성된 쿼드러쳐 크로스 커플링 VCO를 이용한다. 두 개의 VCO부의 위상은 상이하지만, 이들의 주파수는 완벽하게 동일하다. 따라서 루프필터는 제어전압만을 필터링하는 것만이 필요하고, 동시에 두 개의 VCO부 모두에 이 신호를 보낸다.

전체 위상고정루프회로는, VCO 주파수의 위상이 크리스탈 발진기의 주파수 및 위상에 정비례하는 네거티브 피드백 특성을 가지고 있다. 크리스탈의 고품질계수(Q) 때문에, 매우 높은 주파수 안정도를 가지며 VCO의 주파수 안정도가 보장된다.

10GHz의 고주파 신호를 위상고정루프회로에 보내는 동안, VCO는 또한 10 GHz의 신호를 믹서로 보내서 주파수 다운 전환 기능을 수행시킨다.

도7에서, 패시브 다상필터는 네 개의 중간 주파수 신호에 대응하는 네 개의 경로(path)를 포함한다. 각 경로는 직렬로 저항을 각각 가지고, 앞 경로의 각 저항의 전단(fore end)은 다음경로의 대응하는 저항의 백 엔드(back end)와 커패시터를 통해서 연결되고, 마지막 경로의 각 저항의 전단은 제1 경로 내 대응하는 저항의 후단과 연결된다.

본 발명은 미러 이미지 억제 기능을 수행시키도록 하틀리 구조를 이용한다. 하틀리구조의 주파수 다운 전환 이론에 따르면, 무선 주파수 신호가 쿼드러쳐 믹서에의해 다운 전환된 후에, 다상필터가 필터링하고 미러 이미지 위치의 신호를 제거하는 것이 요구된다. LNB 시스템은 L 밴드에서 950MHz 내지 2150MHz로 출력된 중간 주파수 신호를 필요로하기 때문에 본 발명은 4단 패시브 다상필터 구조를 채용한다. 도7과 같이, 다상필터는 네거티브 주파수(또는 파지티브 주파수)신호에대해 밴드스톱(band-stop) 특성을 갖고, 반면에 파지티브 주파수(또는 네거티브 주파수)신호에대해 밴드패스 특성을 유지한다. 한편, 밴드의 폭은 단(stage)의 수로 결정되며; 단계가 많아질수록, 밴드폭은 더 넓어지고, 밴드 내 삽입손실이 더 커질 것이다. 본 발명은 스톱밴드의 폭 및 밴드 내 삽입손실을 절충하는 수단으로 4단계 다상필터 구조를 선택한다.

LNB 주파수 다운 전환 집적 회로는 수신된 22kHz 주파수 신호에 대응하는 온칩(on-chip) 22kHz 검출회로를 더 포함한다. 22kHz 주파수 신호가 존재하면, 상기 검출회로는 하이 레벨(high level)을 위상고정루프회로에 보내고, 이것은 높은 국부발진(LO)에서 동작하는 전압제어 발진기를 제어한다. 일단 22kHz 주파수 신호가 사라지면, 상기 검출회로는 로우 레벨(low level)을 위상고정 루프회로에 보내고, 이것은 낮은 LO에서 동작하도록 전압제어 발진기를 제어한다.

LNB 주파수 다운 전환 집적 회로는 온칩 네거티브 전압 생성회로를 더 포함하여 네거티브 전압을 생성하고, 수평단, 수직단 및 중간단 HF 증폭기내의 고주파 증폭기 트랜지스터의 그리드 전압에 대해 필요한 바이어스 포인트를 제공한다.

상기 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로는 온칩 전압 레귤레이터(regulator) 회로를 더 포함하여 LNB 주파수 다운 전환 회로의 다른 부분에 전력 공급을 제공한다.

LNB 주파수 다운 전환 집적 회로는 온칩 크리스탈 발진회로를 더 포함하여 LNB 주파수 다운 전환 회로의 다른 부분에 대해 기준 주파수를 제공한다.

본 발명은 LNB 주파수 다운 전환 회로의 일 타입으로 상술한 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로 및 상기 LNB주파수 다운 전환 칩의 외부회로를 포함하며, 여기서 상기 외부회로는:

상기 무선 주파수의 수평신호를 수신하고 위성수신안테나로 수신된 위성전송신호의 수평방향 전자기파를 증폭하는 수평단(horizontal stage) 고주파(HF) 증폭기, 상기 수평단 HF증폭기는 수신된 주파스 밴드에서 밴드패스 특성을 갖음;

상기 수직단 HF 증폭기 및 수평단 HF 증폭기로부터 출력신호를 수신하는 중간단 고주파(HF) 증폭기를 포함하되, 상기 중간단 HF증폭기는 상기 제1단 HF증폭기로부터 보내진 상기 신호를 더 증폭하기 위해 정상동작모드(constant operating mode)에 있어, 이것은 상기 주파수 믹서 전에 증폭기의 전체 이득을 또한 증가시키고 전체 LNB 시스템의 노이즈 팩터를 감소시키다.

외부회로는 상기 외부회로의 수직단, 수평단 및 중간단 HF 증폭기와 연결된 오프칩 고주파(HF) 증폭기 트랜지스터 제어회로 및 수직/수평 스위칭회로를 포함하며, 여기서 상기 HF 증폭기 트랜지스터 제어회로는 상기 수직단, 수평단, 및 중간단 HF증폭기의 HF 증폭기 트랜지스터의 소스전극, 드레인전극 및 게이트전극에대해 바이어스 회로를 제공하고 정상동작범위내 HF증폭기의 동작전류를 제어하며; 상기 수직/수평 스위칭회로는 수직 및 수평신호간 스위치를 수신하도록, 수직/수평 스위칭 전압량에따라 HF 증폭기 트랜지스터로부터 보내진 바이어스를 턴온 또는 턴오프하고, 그 동안 정상동작모드에서 중간단 HF 증폭기가 제어된다.

외부회로는 오프칩 중간 주파수(IF) 증폭기를 더 포함하여 다상필터의 출력을 수신하고, 오프칩 75옴(ohm) 케이블선을 구동하고, 출력매칭을 수행하고, 중간 주파수 신호를 출력한다.

고주파(HF) 증폭기 트랜지스터 제어회로 및 수직/수평 스위칭회로 및 중간 주파수 증폭기는 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로에 집적될 수 있고 또한, 상술한 바와 같이 외부회로에 집적될 수도 있다.

외부회로는 수신된 22kHz 주파수 신호에 대응하는 오프칩 22kHz 주파수 검출회로를 더 포함하고, 22kHz 주파수 신호가 존재하면, 외부 22kHz 주파수 검출회로는 하이 레벨을 위상고정루프회로로 보낼 수도 있고, 이는 높은 국부발진(LO)에서 동작하도록 전압제어 발진기를 제어하며; 일단 22kHz 주파수 신호가 사라지면, 오프칩 22kHz 주파수 검출회로는 로우 레벨을 위상고정루프회로에 보낼 것이고, 이것은 낮은LO에서 동작하도록 전압제어 발진기를 제어한다.

22kHz 주파수 검출회로는 LNB 주파수 다운 전환 칩에 집적될 수 있고, 즉, 온칩 22kHz 주파수 검출회로, 또는 상술한 바와 같이 상기 외부회로 내에 집적될 수도 있다. 또는, LNB 주파수 다운 전환 집적 회로 및 외부회로 모두가 22kHz 주파수 검출회로를 포함하고, LNB 주파수 다운 전환 회로가 이에 대응하는 기능을 수행시키도록 이들 중 하나를 선택할 수도 있다.

22kHz 주파수 검출회로가 집적되는 모든 위치에, 온칩 또는 외부회로내, 22kHz 주파수 신호가 검출되었는지 여부에 따라, 22kHz 주파수 검출회로는 대응하는 제어신호를 프리스케일러로 보내서 도6에서와 같이 프리스케일러의 분할비율을 변화시킨다. 예컨대, 22kHz 주파수신호가 검출된 경우, 하이 전압 레벨이 프리스케일러로 보내지고; 22kHz 주파수신호가 검출되지 않는 경우, 로우 전압 레벨이 프리스케일러로 보내진다. 프리스케일러는 22kHz 주파수 검출회로로부터 보내져 수신된 전압에 따라 상이한 분할비율을 스위칭하여, VCO의 발진주파수를 스위칭함으로써 국부발진(LO)주파수 변화기능을 수행시킨다.

일반적으로, Ku 밴드의 LNB는 9.75GHz 및 10.6GHz의 LO 주파수에서 동작한다. 22kHz 주파수신호가 존재하지 않으면, 9.75GHz LO가 적용된다. 22kHz 주파수신호가 존재하면 10.6GH의 LO가 선택된다.

외부회로는 오프칩 네거티브 전압 생성회로를 더 포함하여 네거티브 전압을 생성하고 수평단, 수직단 및 중간단 HF 증폭기의 고주파(HF) 증폭기 트랜지스터의 그리드 전압에 필요한 바이어스 포인트를 제공한다.

네거티브 전압 생성회로는 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로에 집적될 수도 있고, 즉, 상기 온칩 네거티브 전압 생성회로, 또는 상술한 바와 같이 외부회로내에 집적될 수 있다. 또는 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로 및 외부회로 둘 다 네거티브 전압 생성부를 포함할 수 있다. LNB 주파수 다운 전환 회로는 대응하는 기능을 수행시키기 위해 이들중 하나를 선택할 수도 있다.

외부회로는 오프칩 전압 레귤레이터 회로를 더 포함하여 LNB 주파수 다운 전환 칩에 전력공급을 제공한다.

LNB 주파수 다운 전환 칩 및 외부회로 모두, LNB 주파수 다운 전환 집적 회로에 안정된 전력공급을 충분히 제공하는 것을 수행하기 위해 전압 레귤레이터 회로를 집적할 수 있다.

외부회로는 오프칩 크리스탈 발진회로를 더 포함하여 LNB주파수 다운 전환 칩 회로에 기준 주파수를 제공한다.

크리스탈 발진회로는 LNB주파수 다운 전환 칩에 집적될 수 있고, 즉 온칩 크리스탈 발진회로, 또는 상술한 바와 같이 외부회로 내에 집적될 수도 있다. LNB 주파수 다운 전환 칩 및 외부회로 모두 크리스탈 발진회로를 집적할 수 있다. LNB 주파수 다운 전환 회로는 LNB주파수 다운 전환 칩에 기준 주파수를 제공하기위해 이들 중 하나를 선택할 수 있다.

본 발명은 LNB 주파수 다운 전환 칩의 일 타입을 개시하며 상기 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로를 포함한다. LNB 주파수 다운 전환 칩은 LNB주파수 다운 전환 칩과 LNB 주파수 다운 전환 칩의 핀을 이용해 연결된다.

도3은 본 발명의 예시적인 실시예를 보여준다. 본 발명은 하틀리 수신기 구조를 이용하고; 주 목적은 칩의 미러 이미지 억제 기능을 수행하는 것이다. 미러 이미지 주파수의 노이즈는 LNB와 같은 시스템에 있어서 수신기의 노이즈 팩터를 3dB 저하(악화)시킬 수 있는데, 이는 노이즈 특성에서 매우 엄격하게 요구되며, 미러 이미지 억제특성에서 매우 중요하다.

본 발명은 상술한 LNB 주파수 다운 전환 회로를 이용하여 수행되는 LNB 주파수 다운 전환방법의 일 타입을 개시한다. 수신된 신호가 전치증폭기에의해 미리 증폭되어(pre amplified) 칩의 노이즈 팩터를 향상시키고, 전체 LNB 시스템의 노이즈가 악화되는 것을 방지하며, 칩의 공통모드 노이즈의 억제를 향상시키기위해 수신된 싱글엔디드신호가 두 개의 차동신호로 전환된다. 두 개의 차동신호는 각각 0도 위상을 갖는 제1차동신호 및 180도 위상을 갖는 제2차동신호이다. 쿼드러쳐 전압제어 발진기는 서로 90도 위상차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO) 신호를 출력하는데, 이 신호는 90도 위상을 갖는 제1LO신호, 0도 위상을 갖는 제2LO신호, 및 270도 위상을 갖는 제3LO신호, 180도 위상을 갖는 제4LO신호이고, 쿼드러쳐 믹서는 90도 위상을 갖는 제1중간 주파수(IF) 신호를 생성하기 위해 제1LO신호와 제1차동신호를 혼합하고, 0도 위상을 갖는 제2IF신호를 생성하기 위해 제2LO신호와 제1차동신호를 혼합하고, 270도 위상을 갖는 제3IF신호를 생성하기 위해 제3LO신호와 제2차동신호를 혼합하고, 180도 위상을 갖는 제4IF 신호를 생성하기 위해 제4LO신호와 제2차동신호를 혼합하며, 그 후, 위상/쿼드러쳐(IQ; In-phase Quadrature) 중간 주파수(IF) 증폭기는 상기 쿼드러쳐 믹서로부터 상기 네개의 IF 신호를 수신하고, 쿼드러쳐 믹서의 구동능력을 향상시키고, 신호의 감쇄를 방지하며; 그 후, 다상필터는 상기 온칩 IQ 중간 주파수 증폭기의 출력을 수신하고 상기 네개의 IF 신호를 필터링하여, 미러 이미지 신호를 제거하고, 칩에 대해 미러 이미지 억제 기능을 수행하며; 그 후, 제1IF신호와 제2IF신호를 더하고, 제3IF신호와 제4IF 신호를 더하여 네개의 IF 신호로 두 개의 신호 출력을 생성하고, 결국 IF 증폭기는 다상필터의 출력을 수신하고, 오프칩 75옴(ohm) 케이블선을 구동하고, 출력매칭을 수행하고, IF 신호를 출력한다.

전압제어 발진기의 주파수 안정도는 위상고정루프회로에의해 정해지고(achieved), 즉 전압제어 발진기의 출력신호가 지속적으로 프리스케일러회로에 의해 기준 클럭의 주파수를 갖는 신호로 분할되고, 위상고정루프회로는 출력신호의 주파수와 기준 클럭의 주파수를 비교하고 주파수 차이가 전압제어 발진기의 가변 축전기의 지속적인 조정을 통해서 보상되어 정확한 LO 주파수가 생성된다.

고주파(HF) 증폭기 트랜지스터 제어회로는, 수직단, 수평단 및 중간단HF증폭기의 HF 증폭기 트랜지스터의 소스전극, 드레인전극 및 게이트전극에 바이어스 회로를 제공하고, 정상동작범위에서 HF증폭기 트랜지스터의 동작전류를 제어하며; 여기서 상기 수직/수평 스위칭회로는 수직/수평 스위칭 전압량에 따라 HF 증폭기 트랜지스터로 보내진 바이어스를 턴온 또는 턴오프하여 수직 및 수평 신호사이 스위칭을 수신하게하고, 그동안 중간단 HF 증폭기는 정상동작상태에서 제어된다.

중간 주파수(IF) 증폭기는 다상필터의 출력을 수신하고, 오프칩 75옴(ohm) 케이블선을 구동하고, 출력매칭을 수행하고, IF 신호를 출력한다.

전압제어 발진기의 주파수 안정도는 위상고정루프회로에의해서 성취되는데 즉, 전압제어 발진기의 출력신호가 프리스케일러회로에의해 기준 클럭주파수를 갖는 신호로 지속적으로 분할되고, 그 후 위상고정루프회로는 출력신호의 주파수와 기준 클럭의 주파수를 비교하고, 그 주파수 차이는 전압제어 발진기의 가변 축전기의 지속적인 조정을 통해서 보상되어 정확한 LO 주파수가 만들어진다.

상기 22kHz 주파수 검출회로는 수신된 22kHz 주파수 신호에 대응한다. 22kHz 주파수 신호가 존재하면, 상기 검출회로는 하이 레벨(high level)을 위상고정루프회로에 보내고, 이것은 높은 국부발진(LO)에서 동작하는 전압제어 발진기를 제어한다. 일단 22kHz 주파수 신호가 사라지면, 상기 검출회로는 로우 레벨을 위상고정 루프회로에 보내고, 이것은 낮은 LO에서 동작하도록 전압제어 발진기를 제어한다.

네거티브 전압 생성회로는 네거티브 전압을 생성하고, 수평단, 수직단 및 중간단 HF 증폭기의 고주파(HF) 증폭기 트랜지스터의 그리드 전압에 대해 필요한 바이어스 포인트를 제공한다.

본 발명에 적용된 하틀리 구조의 기본적인 원리는 무선 주파수에 대해 쿼드러쳐 LO 및 쿼드러쳐 믹서로 주파수 다운 전환을 수행하고, 미러 이미지 신호 제거 및 미러 이미지 억제 기능을 수행하기위해 패시브 다상필터로 혼합된 쿼드러쳐 중간 주파수 신호의 90도 위상 변이를 수행시킨다.

본 발명은 미러 이미지 억제 비율을 거의 25dB까지 실현시킬 수 있고, 기본적으로 미러 이미지 주파수를 노이즈 악화로부터 방지할 수 있다. 한편 개별 부품 디자인을 적용한 종래 LNB제품은 1dB 아래로 노이즈 팩터를 충족키도록 PCB위에 밴드패스 필터를 설치하는 것이 필요하다. 하틀리 구조의 주파수 다운 전환을 채용하는 본 발명에 있어서, 미러 이미지 신호는 쿼드러쳐 믹서의 주파수 다운 전환 및 다상필터의 위상변이에의해 제거될 수 있다. 이 방법에 있어서, 밴드패스 필터는 생략될 수 있고, PCB 면적이 절약될 수 있고 어플리케이션이 단순해 질 수 있다.

하틀릭 구조를 수행하기 위한 주요요인 중 하나는 쿼드러쳐 LO신호, 특히 Ku 밴드의 LNB 칩에 대한 신호를 생성하는 방법이다. 요구되는 LO신호의 주파수 범위가 9.75GHz alc 10.75GHz 또는 심지어 11.3GHz의 고주파가 요구되기 때문에, 쿼드러쳐 국부발진(LO)신호의 생성방법이 본 발명의 핵심이다.

쿼드러쳐 LO신호는 일반적으로 아래 세 가지 방법으로 생성될 수 있는바: 다상필터 방식, 주파수분할 방식 및 쿼드러쳐 VCO 방식이다. 본 발명은 쿼드러쳐 VCO프로그램을 채용했고, 이것은 고주파에서 다상필터의 구동문제를 피할 수 있다. 한편, 주파수분할 방식이 채용되면 VCO는 이중 국부발진(LO)에서 발진되는 것이 요구된다. 주파수분할방식은 실행시키는 것이 어렵다.

또한 하틀리 수신기는 미러 이미지 제거 특성을 가지고, 본 발명은 또한 CMOS 칩의 간단한 통합특성을 이용하여 22kHz 주파수 신호 검출회로, 네거티브 전압 생성회로 및 수신기를 하나의 칩으로 통합하여 LNB 제품의 비용을 매우 감소시킨다.

본 발명은 LNB의 응용, 생산 및 수리를 간단하게하고, 비용을 절감하며, 대부분의 개별 부품을 기존의 개별 LNB 디자인으로 통합한다. LNB의 주파수 안정도는 위상고정루프회로를 통합함으로써 매우 향상된다. PCB상의 밴드패스 필터는 미러 이미지 억제 기능을 통함합으로써 절약되어 PCB 비용이 절약되고 노이즈 특성이 향상된다. LNB 제품 비용은 네거티브 전압 및 22kHz 신호의 검출을 통합 및 고주파 증폭기 트랜지스터의 제어에 의해서 매우 감소된다. 본 발명은 생산에 있어서 종래기술의 낮은 수율의 단점을 극복하고, 생산과정에서 완제품률을 증가시키고, 생산 효율을 향상시킨다.

Claims

프론트 엔드회로의 중간단 고주파 증폭기의 출력을 수신하고, 전체 LNB(Low Noise Block) 시스템의 노이즈가 악화되는 것을 방지하기 위해 칩의 노이즈 계수를 향상시키고; 상기 칩의 공통모드 노이즈 억제 기능을 향상시키기도록 상기 중간단 고주파 증폭기에서 보내진 싱글 엔디드(single-ended)신호를 두 개의 차동신호로 전환시키는 전치증폭기-상기 두 개의 차동신호는 각각 0도 위상을 갖는 제1차동신호 및 180도 위상을 갖는 제2차동신호임-;
서로 90도 위상 차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO; local oscillation)신호를 출력하는 쿼드러쳐 전압제어 발진기-상기 네 개의 LO신호 각각은 90도 위상을 갖는 제1LO신호, 0도 위상을 갖는 제2LO신호, 270도 위상을 갖는 제3LO신호 및 180도 위상을 갖는 제4LO신호임-;
상기 쿼드러쳐 전압제어 발진기로부터 보내진 네 개의 LO신호 및 상기 전치증폭기로부터 보내진 두 개의 차동신호를 수신하는 쿼드러쳐 주파수 믹서-상기 쿼드러쳐 믹서는, 90도 위상을 갖는 제1중간 주파수(IF)신호를 생성하기위해 상기 제1LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 0도 위상을 제2IF 신호를 생성하기위해 상기 제2LO신호와 상기 제1차동신호를 혼합하고, 270도 위상을 갖는 제3IF신호를 생성하기 위해 상기 제3LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합하고, 180도 위상을 갖는 제4IF 신호를 생성하기위해 상기 제4LO신호와 상기 제2차동신호를 혼합함-;
상기 쿼드러쳐 믹서로부터 받은 상기 네 개의 IF신호를 수신하여, 상기 쿼드러쳐 믹서의 구동능력을 향상시키고 상기 신호의 감쇄를 방지하는 위상/쿼드러쳐(IQ; In-phase/Quadrature) 중간 주파수(IF) 증폭기; 및
미러 이미지 신호를 제거하고, 상기 칩의 미러 이미지 억제 기능을 수행시키고, 상기 제1IF신호와 상기 제2IF 신호를 더하고, 상기 제3IF신호와 상기 제4IF신호를 더하여 상기 네 개의 IF신호로 두 개의 신호 출력을 생성하도록, 상기 온칩(on-chip) IQ IF 증폭기의 출력을 수신하여 상기 네 개의 IF 신호를 필터링하는 다상필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
외부회로의 수직단, 수평단 및 중간단의 고주파 증폭기와 연결된 온칩(on-chip) 고주파 증폭기 트랜지스터 제어회로 및 수직/수평 스위칭회로를 더 포함하되,
상기 온칩 고주파 증폭기 트랜지스터 제어회로는, 상기 수직단, 수평단 및 중간단 고주파 증폭기의 고주파 증폭기 트랜지스터의 소스전극, 드레인전극 및 게이트전극에 대해 바이어스 회로를 제공하고 정상동작범위에서 상기 고주파 증폭기 트랜지스터의 동작전류를 제어하고;
상기 수평/수직 스위칭회로는, 수직 및 수평신호 사이 스위치를 수신하도록 수직/수평 스위칭 전압값에 따라 상기 고주파 증폭기 트랜지스터에 보내진 바이어스를 턴온 또는 턴오프하고, 그동안에 상기 중간단 고주파 증폭기가 정상동작모드에서 제어되는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
상기 다상필터의 출력을 수신하고, 상기 오프칩 75옴(ohm) 케이블선을 구동하고, 출력매칭을 수행하고, 중간 주파수 신호를 출력하는 온칩 중간 주파수(IF; intermediate frequency) 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
상기 쿼드러쳐 전압제어 발진기는 서로 커플링된 두 개의 전압제어 발진부를 포함하되,
상기 두 개의 전압제어 발진부는, 서로 90도 위상 차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO)신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제4항에 있어서,
상기 전압제어 발진기는 위상고정루프회로 및 프리스케일러(prescaler)회로에 연결하되,
상기 전압제어 발진기의 주파수 안정도는 상기 위상고정루프회로에 의해 이뤄지고,
상기 전압제어 발진기의 출력신호는, 기준 클럭의 주파수를 갖는 신호로 상기 프리스케일러회로에의해 지속적으로 분할되고,
상기 위상고정루프회로는 상기 출력신호의 주파수와 상기 기준 클럭의 주파수를 비교하고, 주파수 차이는 상기 전압제어 발진기의 가변 축전기의 지속적인 조정을 통해서 보상되어, 정확한 LO 주파수가 생성되는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
상기 다상필터는, 상기 네 개의 중간 주파수 신호에 대응하는 네 개의 경로를 포함하고, 상기 경로 각각은 직렬로 연결된 각각의 저항을 가지고, 앞(previous) 경로의 각 저항의 프론트 엔드는 다음 경로에 대응하는 저항의 백 엔드에 커패시터를 통해서 연결되고, 마지막 경로의 각 저항의 프론트 엔드는 첫 번째 경로에 대응하는 저항의 백 엔드에 연결되는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
수신된 22kHz 주파수 신호에 대응하는 온칩 22kHz 주파수 검출회로를 더 포함하되,
상기 22kHz 주파수 신호가 존재는 경우, 상기 검출회로는 하이(high) 전압 레벨을, 높은 국부발진(LO)에서 동작하도록 상기 전압제어 발진기를 제어하는 상기 위상고정루프회로로 보내고,
일단 22kHz 주파수 신호가 제거되는 경우, 상기 검출회로는 로우(low) 전압 레벨을 낮은 LO에서 동작하도록 전압제어 발진기를 제어하는 위상고정 루프회로에 보내는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
네거티브 전압을 생성하고, 상기 수평단, 수직단 및 중간단의 고주파 증폭기의 고주파 증폭기 트랜지스터의 그리드 전압에 대해 필요한 바이어스 포인트를 제공하는 온칩 네거티브 전압 생성회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
상기 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로의 다른 부분에 전력공급을 제공하는 온칩 전압 레귤레이터 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1항에 있어서,
상기 LNB 주파수 다운 전환 칩 회로의 다른 부분에 기준 주파수 신호를 제공하는 온칩 크리스탈 발진회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로.
제1 항 내지 제10항 중 어느 한 항의 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로 및 LNB 주파수 다운 전환 칩의 외부회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로에 있어서,
상기 외부회로는,
상기 무선 주파수의 수직신호를 수신하고 위성수신안테나로 수신된 위성전송신호의 수직방향의 전자기파를 증폭하는 수직단(vertical stage) 고주파 증폭기-상기 수직단 고주파 증폭기는 수신된 주파수 밴드에서 밴드패스 특성을 갖음-;
상기 무선 주파수의 수평신호를 수신하고 위성수신안테나로 수신된 위성전송신호의 수평방향 전자기파를 증폭하는 수평단(horizontal stage) 고주파 증폭기-상기 수평단 고주파 증폭기는 수신된 주파스 밴드에서 밴드패스 특성을 갖음-;
상기 수직단 고주파 증폭기 및 수평단 고주파 증폭기로부터 출력신호를 수신하는 중간단 고주파 증폭기-상기 중간단 고주파 증폭기는 정상(constant)동작모드에서 상기 제1단 고주파 증폭기로부터 보내진 상기 신호를 두 배로 증폭하고, 상기 주파수 믹서 전에 상기 증폭기의 전체 이득을 증가시키고 전체 LNB 시스템의 노이즈 팩터를 감소시킴-를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제11항에 있어서,
상기 외부회로는,
상기 외부회로의 상기 수직단, 수평단 및 중간단 고주파 증폭기와 연결된 오프칩(off-chip) 고주파 증폭기 트랜지스터 제어회로 및 수직/수평 스위칭회로를 더 포함하되,
상기 고주파 증폭기 제어회로는 상기 수직단, 수평단 및 중간단 고주파 증폭기의 고주파 증폭기 트랜지스터의 소스전극, 드레인전극 및 게이트전극에 대해 바이어스 회로를 제공하고, 정상동작범위에서 상기 고주파 증폭기 트랜지스터의 동작 전류를 제어하고;
상기 수직/수평 스위칭회로는 수직 및 수평 신호 사이 스위치를 수신하도록 상기 수직/수평 스위칭 전압에 따라, 상기 고주파 증폭기 트랜지스터로 보내진 바이어스를 턴온 또는 턴오프하고, 그동안에 상기 중간단 고주파 증폭기는 정상동작모드에서 제어되는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제11항에 있어서,
상기 외부회로는,
상기 다상필터의 출력을 수신하고, 오프칩 75옴(ohm) 케이블선을 구동하고, 출력매칭을 수행하고, 중간 주파수 신호를 출력하는 오프칩 중간 주파수 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제11항에 있어서,
상기 외부회로는,
수신된 22kHz 주파수신호에 대응하는 오프칩 외부 22kHz 주파수 검출 회로를 더 포함하되,
22kHz 주파수 신호가 존재하면, 상기 오프칩 22kHz 주파수 검출 회로는 하이 레벨을, 높은 국부발진(LO)에서 동작하도록 상기 전압제어 발진기를 제어하는 상기 위상고정루프회로에 보내고,
일단 22kHz 주파수 신호가 사라지면, 상기 검출회로는 로우 레벨을, 낮은 국부발진에서 동작하도록 상기 전압제어 발진기를 제어하는 상기 위상고정 루프회로로 보내는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제11항에 있어서,
상기 외부회로는,
네거티브 전압을 생성하고, 상기 수평단, 수직단, 및 중간단 고주파 증폭기의 고주파 증폭기 트랜지스터의 그리드 전압에 대해 필요한 바이어스 포인트를 제공하는 오프칩 네거티브 전압 생성회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제11항에 있어서,
상기 외부회로는,
상기 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로에 전력공급을 제공하는 오프칩 전압 레귤레이터 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제11항에 있어서,
상기 외부회로는,
상기 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로에 기준 주파수를 제공하는 오프칩 크리스탈 발진회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 상기 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로를 포함하는 상기 LNB 주파수 다운 전환 칩으로,
상기 LNB 주파수 다운 전환 칩은 상기 LNB 주파수 다운 전환 칩의 상기 외부회로와 상기 LNB 주파수 다운 전환 칩의 핀을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환 회로.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 상기 LNB 주파수 다운 전환 집적 회로의 이용에 의해 수행되는 LNB 주파수 다운 전환방법으로,
수신된 신호가 전치증폭기에의해 미리 증폭되어 칩의 노이즈 팩터를 향상시키고, 전체 LNB 시스템의 노이즈가 악화되는 것을 방지하며, 공통모드의 노이즈 억제를 향상시키기 위해 수신된 싱글 엔디드 신호가 두 개의 차동신호로 전환되며, 상기 두 개의 차동신호는 0도 위상을 갖는 제1차동신호 및 180도 위상을 갖는 제2차동신호이고,
쿼드러쳐 전압제어 발진기는 서로 90도 위상차이를 갖는 네 개의 국부발진(LO) 신호를 출력하고, 출력되는 국부발진 신호는 90도 위상을 갖는 제1LO신호, 0도 위상을 갖는 제2LO신호, 및 270도 위상을 갖는 제3LO신호, 180도 위상을 갖는 제4LO신호이고, 쿼드러쳐 믹서는 90도 위상을 갖는 제1중간 주파수(IF) 신호를 생성하기 위해 제1LO신호와 제1차동신호를 혼합하고, 0도 위상을 갖는 제2IF신호를 생성하기 위해 제2LO신호와 제1차동신호를 혼합하고, 270도 위상을 갖는 제3IF신호를 생성하기 위해 제3LO신호와 제2차동신호를 혼합하고, 180도 위상을 갖는 제4IF 신호를 생성하기 위해 제4LO신호와 제2차동신호를 혼합하며, 그 후, 위상/쿼드러쳐(IQ; In-phase Quadrature) 중간 주파수(IF) 증폭기는 상기 쿼드러쳐 믹서로부터 상기 네 개의 IF 신호를 수신하고, 쿼드러쳐 믹서의 구동능력을 향상시키고, 신호의 감쇄를 방지하며; 그 후, 다상필터가 상기 온칩 IQ 중간 주파수 증폭기의 출력을 수신하고 상기 네 개의 IF 신호로부터의 신호를 필터링하여, 미러 이미지 신호를 제거하고, 칩에 대해 미러 이미지 억제 기능을 수행시키며; 그 후, 제1IF신호와 제2IF신호를 더하고, 제3IF신호와 제4IF 신호를 더하여 네 개의 IF 신호로 두 개의 신호 출력을 생성하고, 마지막으로 IF 증폭기는 다상필터의 출력을 수신하고, 오프칩 75옴(ohm) 케이블선을 구동하고, 출력매칭을 수행하고, IF 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환방법.
제19항에 있어서,
전압제어 발진기의 주파수 안정도는 위상고정루프회로에 의해 정해지고, 상기 전압제어 발진기의 출력신호는 상기 프리스케일러회로에 의해 기준 클럭의 주파수를 갖는 신호로 지속적으로 분할되고, 상기 위상고정루프회로는 상기 출력신호의 주파수와 상기 기준 클럭의 주파수를 비교하고, 주파수 차이가 전압제어 발진기의 가변 축전기의 지속적인 조정을 통해서 보상되어 정확한 LO 주파수가 생성되는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환방법.
제19항에 있어서,
상기 외부회로의 상기 수직단, 수평단 및 중간단 HF 증폭기에 연결된 고주파 증폭기 트랜지스터 제어회로 및 수직/수평 스위칭회로를 더 포함하되,
상기 고주파 증폭기 트랜지스터 제어회로는 상기 수직단, 수평단 및 중간단 고주파 증폭기의 고주파 증폭기 트랜지스터의 상기 소스전극, 드레인전극 및 게이트전극에 대해 바이어스 회로를 제공하고, 정상동작범위에서 상기 고주파 증폭기 트랜지스터의 동작전류를 제어하되;
상기 수직/수평 스위칭회로는 수직 및 수평신호 사이 스위칭을 수신하도록 상기 수직/수평 스위칭 전압량에 따라, 상기 고주파 증폭기 트랜지스터로 보내진 바이어스를 턴온 또는 턴오프하고, 그동안 상기 중간단 고주파 증폭기는 정상동작모드에서 제어되는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환방법.
제19항에 있어서,
상기 전압제어 발진기는 위상고정루프회로 및 프리스케일러회로와 연결하고,
상기 전압제어 발진기의 주파수 안정도는 상기 위상고정루프회로에 의해 이뤄지며, 상기 전압제어 발진기의 출력신호는 상기 프리스케일러회로에 의해 기준 클럭의 주파수를 갖는 신호로 지속적으로 분할되고,
상기 위상고정루프회로는 상기 출력신호의 주파수와 상기 기준 클럭의 주파수를 비교하고,
주파수 차이가 상기 전압제어 발진기의 가변 축전기의 지속적인 조정을 통해 보상되어 정확한 LO 주파수가 얻어지는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환방법.
제19항에 있어서,
수신된 22kHz 주파수 신호에 대응하는 22kHz 주파수 검출회로를 더 포함하되,
22kHz 주파수신호가 존재하면, 상기 22kHz 검출회로는 하이 레벨을, 높은 국부발진(LO)에서 동작하도록 상기 전압제어 발진기를 제어하는 상기 위상고정 루프 회로로 보내고,
일단 22kHz 주파수 신호가 사라지면, 상기 검출회로는 로우 레벨을, 낮은 국부발진에서 동작하도록 상기 전압제어 발진기를 제어하는 상기 위상고정 루프 회로로 보내는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환방법.
제19항에 있어서,
네거티브 전압을 생성하고, 상기 수평단, 수직단 및 중간단 고주파 증폭기의 고주파 증폭 트랜지스터의 그리드 전압에 대해 필요한 바이어스 포인트를 제공하는 네거티브 전압 생성회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNB 주파수 다운 전환방법.