KR20140032533A - 다기능 ｓｐｓｔ 펄스변조 스위치 회로 및 이의 구동 방법 - Google Patents

다기능 ｓｐｓｔ 펄스변조 스위치 회로 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더에 사용되는 다기능 펄스 변조기(Multi-purpose Pulse Former)에 관한 것으로서, 초광대역 레이더(UWB Radar)나 협대역 펄스 레이더(Pulsed Radar)에 필수적인 펄스 변조기능, OFF 상태에서 송신 누설신호 제거기능(TX Leakage cancellation), 펄스 압축(Pulse compression)을 위한 위상 변조기능을 포함하고, 주파수천이 변조 레이더(FSK Radar), 주파수 변조 연속파 레이더(FMCW Radar), interrupted FMCW, pulsed-FMCW, 도플러(Doppler), pulse-도플러 등을 포함하는 여러 형태의 CW 레이더 장치에 적합한 차동 증폭기로 동작이 가능한 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로에 관해 개시한다.
본 발명은 믹서(Mixer)나 위상변조기로 흔히 사용되는 길버트 셀(Gilber Cell)의 동작 및 구동 원리를 달리하여, 누설전류 혹은 누설신호를 최소화한 펄스 레이더 및 CW 레이더 장치에 적합한 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 초광대역 혹은 협대역 펄스 신호 발생을 위한 펄스 변조가 가능하고, 연속된 펄스 신호 사이의 누설신호의 제거를 통해 수신단의 신호 대 잡음비(Signal to Noise ratio, SNR)를 향상시킬 수 있다. 또한, 위상 변조 기능이 탑재되어 있기 때문에 추가적인 회로 없이 레이더 장치에서의 펄스 압축기법(Pulse Compression Technique)을 이용한 SNR 향상이 가능하다.
더욱이 이득을 갖는 차동 증폭기로의 동작이 가능하기에 도플러, FMCW, 그리고 FSK 등과 같은 CW 기반의 레이더 장치 혹은, 주파수와 위상 변조를 기반으로 하는 통신 장치에서도 사용이 가능하다.

Description

다기능 ＳＰＳＴ 펄스변조 스위치 회로 및 이의 구동 방법{Multifunctional Single-Pole Single-Though pulse modulation switch circuit and driving method Thereof}
본 발명은 레이더에 사용되는 다기능 펄스 변조기(Multifunctional Pulse Former) 혹은 다기능 펄스변조 스위치 회로(Multifunctional pulse modulation switch circuit)에 관한 것으로서, 초광대역 레이더(Ultra-Wideband Radar or UWB Radar)나 협대역 펄스 레이더(Pulsed Radar)에 필수적인 펄스변조 기능, OFF 상태에서 송신 누설신호 제거기능(TX Leakage cancellation), 펄스 압축(Pulse compression)을 위한 위상 변조기능을 포함하고, 주파수천이 변조 레이더(FSK Radar), 주파수 변조 연속파 레이더(FMCW Radar), interrupted FMCW, pulsed-FMCW, 도플러(Doppler), pulse-도플러 등을 포함하는 여러 형태의 CW 레이더 장치에 적합한 차동 증폭기로 동작이 가능한 다기능 Single-Pole Single-Though (SPST) 펄스변조 스위치 회로에 관한 것이다.
UWB 레이더 및 통신 시스템은 short pulse 혹은 short pulse modulated CW 신호의 초광대역(ultra-wideband) 특성을 이용하는 무선 송수신 시스템 중의 하나이다. 초광대역 신호를 이용하면 레이더의 거리 분해능을 개선할 수 있으며, 주파수 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 초광대역 특성으로 인해 초고속 통신을 가능한 장점을 지니고 있다. 레이더의 여러 가지 성능지표 중에서, 근접한 두 물체를 구분하는 능력을 거리 분해능(DR, Range Resolution)은 신호의 대역폭과 빛의 속도를 각각 B와 C라고 가정하면 수학식 1과 같이 송신된 신호의 대역폭에 반비례하는 특징을 갖는다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1과 같이, 레이더의 거리 분해능을 향상시키기 위해서는 펄스 신호나 펄스 변조된 CW신호의 폭(pulse width)를 줄여, 신호의 대역폭을 늘려야 한다. 일례로, K Band 대역에 할당된 차량용 근거리 레이더의 경우, 10cm의 거리 분해능을 요구하며 이를 위해서 666psec 정도의 짧은 신호를 통해 대략 1.5GHz 대역폭을 갖는 신호를 생성해야 한다. 따라서, 1nsec이하의 펄스 신호 안에 점멸할 수 있는 빠른 점멸속도를 갖는 스위치, 펄스 변조기 혹은 펄스 발생기가 필수적이며, 이 회로의 주요 쟁점에는 펄스변조 및 누설신호 제거, 이진 위상변조를 이용한 펄스압축기법 그리고 이득을 갖는 차동 증폭기 동작을 통한 멀티모드 레이더 동작 등이 있다.
[펄스변조 및 누설신호 제거 (Leakage Cancellation)]
도 1은 일반적인 캐리어 기반(Carrier-based) 펄스 레이더 시스템을 구성하는 송신기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 송신기는 신호 발생기(101), 펄스 변조기(102), 출력 증폭기(103), 제어기(104), 안테나(105)로 구성된다. 신호 발생기(101)는 특정 주파수를 갖는 연속적인 출력신호(101a)를 발생시키며 출력신호는 펄스 변조기(102)에 인가된다.
이 출력신호는 펄스 변조기(102)를 통과하면서 짧은 지속시간(Width)을 갖는 펄스 신호(102a)로 변조되어 출력되고, 출력 증폭기(103)와 안테나(105)를 거쳐 송신된다. 이때, 펄스 신호(102a)의 시작시점과 지속시간은 제어기(104)의 출력신호(104a)에 의해 결정된다. 펄스 변조기(102) 출력신호의 이상적인 파형(102a)을 자세히 도시하면, 도 2a와 같다.
즉, 도 1의 펄스 변조기(102)를 이상적인 스위치로 가정하면, 신호 발생기(101)에서 생성된 정현파 신호(101a)의 주파수와 제어기(104)에 의해 결정되는 펄스신호(104a)의 지속시간(Width, 폭)을 갖는 일련의 펄스 변조된 정현파 신호가 펄스 반복 시간의 주기로 반복되는 형태가 된다. 또한 전력 스팩트럼은 도 2b처럼, 펄스 폭에 반비례하는 대역폭을 갖는 sinc 함수의 모양을 갖게 된다. 이와 같이, 연속된 정현파신호를 특정 시간 동안에만 출력으로 전달하여 도 2a와 같은 파형을 만들어내는 과정을 펄스변조라고 한다.
이때, 전력 스팩트럼의 최대값은 신호 발생기(101)에서 생성된 정현파의 중심주파수에서 나타나고, 최대값은 주어진 주파수 및 송신전력 규약보다 작아야 한다. 하지만, 실제의 경우 스위치로 대표되는 펄스 변조기(102)가 닫힌 상태(Off state)에서 능동소자의 기생성분에 의해 누설되는 성분이 생기며, 도 2c와 같이 펄스 변조된 정현파 사이에 일정한 크기의 누설신호로 나타난다. 누설신호는 누적되어 더해짐으로, 도 2d와 같이 펄스 변조된 신호의 전력 스팩트럼 위로 나타나게 된다. 주파수 및 송신전력 규약을 만족하기 위해서는 누설신호의 크기만큼 순간 송신전력을 감소시켜야 하고, 이는 평균 송신전력을 감소시켜 레이더 수신단에서의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR) 성능을 저하시킨다.
따라서, 이러한 OFF 상태의 누설신호를 최소화할 수 있는 기법 또는 회로가 필요하다.
[이진 위상변조를 이용한 펄스압축기법 (Pulse Compression Technique)]
레이더 수신단의 신호 대 잡음비는 송신전력과 수신단의 잡음지수(Noise Figure)에 따라 결정된다. 송신전력을 키우기 위해서는 펄스 변조된 신호의 진폭을 키우거나 펄스 폭(지속 시간)을 늘이는 방법이 있다. 진폭을 키우기 위해서는 안테나 전단에 연결된 송신기의 최종단에서 신호의 진폭을 키우는 전력 증폭기를 사용할 수 있으나, 이는 송신단의 전력소모를 키우는 단점이 있다.
한편, 펄스 폭을 늘이는 경우는 평균송신전력을 증가시켜 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있으나, 식 1에서처럼 펄스 폭이 증가함으로 거리 분해능을 저하시키는 문제가 존재한다. 이에 따라, 펄스 폭을 늘려 평균 송신전력을 키우면서, 거리 분해능을 유지하는 방법으로 흔히 이진 위상변조(Binary Phase Modulation)을 통한 펄스압축 기법이 사용된다.
이는 실제 송신된 신호의 전력은 전체 펄스의 폭에 해당하는 전력과 같지만, 거리 분해능은 위상이 유지되는 최소단위의 폭에 해당하게 함으로, 거리 분해능을 유지하면서 신호 대 잡음비를 향상시키는 기법이다. 도 3에서처럼 펄스압축 기법을 위해서는 펄스 변조기와 더불어 펄스 변조된 신호 안에서 위상을 변조시키는 회로가 필요하다.
[다중 모드 레이더를 위한 이득을 갖는 차동 증폭기]
차량용 안전분야(Automotive Safety Application)에 사용되는 레이더 센서는 거리에 따라 적용되는 레이더 형태가 다르다. 근거리 센서 의 경우, 10cm 이하의 물체 분해능과 30m 정도의 최대측정거리를 요구한다. 반면, 중거리 센서는 60cm 이상의 완화된 물체 분해능을 요구하지만, 50m 의 최대측정거리를 요구한다. 장거리 센서는 1m 정도의 물체 분해능과 200m 의 최대측정거리 가져야 한다. 장거리 레이더는 1개의 센서를 사용하면 충분하지만, 근거리와 중거리 레이더는 차량의 전후좌우를 담당해야 하기 때문에, 다수의 센서가 필요하다.
이러한 특성으로 레이더의 가격이 제품의 경쟁력을 결정하는 중요한 요소가 된다. 더욱이, 거리에 따른 차별화된 요구 조건에 따라 근거리 분야에는 UWB 혹은 Pulse 레이더가, 중거리에는 FMCW 혹은 FSK 레이더가 각각 사용된다. 이에 따라, 개발 비용 및 시간, 부품 가격의 상승을 피할 수 없다.
따라서, 하나의 레이더 하드웨어에서 다른 형태의 레이더 신호를 생성함으로써, 여러 형태의 레이더 모드를 커버한다면 앞서 언급한 단점을 해소할 수 있다.
다기능 펄스 변조기는 UWB 혹은 Pulse 레이더용 신호 발생외에, FMCW 나 FSK 레이더와 같이 CW 신호를 기반으로 하는 레이더 송신기에 있어서는 이득을 갖는 차동 증폭기로 사용이 가능하다. UWB 나 Pulse 레이더 신호 발생에 있어서 스위치와 같이 수동 소자를 사용할 경우, 손실을 피할 수 없다.
[종래방식]
종래의 펄스변조 스위치 및 위상 변조기의 경우, 각 기능을 하는 회로가 두 단으로 연결된 형태를 갖는다. 펄스변조 스위치의 경우, 수동 스위치의 개폐를 이용하거나, 차동 증폭기의 전류원이나 전원을 점멸시킴으로 차동 증폭기를 개폐시키는 방식 혹은 개폐시키는 차동 증폭기 두 단을 이어서 사용하는 방식을 주로 이용한다.
또한 차동 증폭기를 응용한 개폐 스위치도 흔히 사용된다. 그러나 이렇게 차동 증폭기를 개폐시키는 방식을 사용할 경우, 차동 증폭기를 구성하는 능동소자에 존재하는 기생 성분에 의해서 OFF 상태에서도 누설신호가 존재한다. 일반적인 펄스변조 스위치는 위상변조 기능이 없기 때문에 도 3과 같이 위상변조를 위한 추가적인 회로가 필요하다.
도 4a, 4b에는 차동 증폭기를 응용한 개폐 스위치의 대표적 종래 기술을 도시하였다. 도 4a는 IEEE에서 발행하는 Transactions on microwave theory and techniques(이하 T-MTT)에 게재된 논문 'Ultra-Wideband Radar Sensors for Short-Range Vehicular Applications'에 도시된 UWB 레이더 송신단의 구조도이며, 도 4b는 미국특허 US 6,987,419 B2에 도시된 그림으로 도 4a의 송신단의 펄스 형성기로 사용된 펄스변조 스위치 회로이다.
발진기에서 생성된 연속된 정현파 신호는 401의 펄스 형성기를 통해 펄스 변조된 정현파 신호로 변조된다.
펄스 변조 시에는 406의 능동소자를 ON 시켜 차동 증폭기(414)를 동작시킨다. 펄스 변조가 끝난 후에는 406에는 OFF신호를, 407에는 ON신호를 인가하여 우측 차동 증폭기(415)를 동작시킨다. 415는 출력전류의 극성이 반대인 차동신호가 결합되어 상쇄되는 구조이기 때문에 출력으로 신호가 나타나지 않는다.
하지만, OFF상태에서 능동소자 408, 409의 기생 캐패시터 성분에 의해 입력된 신호의 누설성분이 출력으로 나타나는 단점이 있다. 이로 인해, 도 4a에서 수동 스위치(403)을 직렬로 삽입하여 누설신호를 줄이게 된다. 하지만 수동 스위치(403)에도 기생성분에 의한 누설신호(OFF 상태)와 신호의 손실(ON 상태)이 존재한다.
또한, 도 4b의 펄스 형성기로는 위상변조가 불가능하기에 위상변조기(402)가 추가되어야 함을 알 수 있다. 이와 같은 구조는 발진기에서 보이는 입력 임피던스가 일정하게 유지되는 장점이 존재하지만, 누설신호의 제거가 불가능하며 위상변조를 위한 추가적인 회로를 사용해야 한다는 단점이 있다.
도 5a, 5b, 5c는 종래의 기법에 해당하는 펄스변조기 회로이다.
도 5a는 IEEE 에서 발행하는 발행하는 T-MTT에 게재된 논문 'A 22-29-GHz UWB Pulse-Radar Receiver Front-End in 0.18-um CMOS'에 도시된 펄스 형성기로 두 단의 직렬 수동 스위치와 한 단의 병렬 스위치(501)를 이용한 구조이다.
입력에 인가된 신호가 송신단 혹은 수신단으로 연결되며 송신 시점에는 TX_EN 신호에 의해 505, 506의 스위치가 수신 시점에는 RX_EN 신호에 의해 504, 507 스위치가 켜진다.
송신단 혹은 수신단이 선택된 이후에는 펄스 변조를 하게 되는데, 변조를 위해서는 503, 502 스위치가 켜지고 501 스위치는 꺼진다. 펄스 변조 후, 신호의 누설을 방지하기 위해서 503~507까지의 스위치가 모두 꺼지고, 501 스위치만 켜진다.
이 구조를 사용하면 두 단의 직렬 스위치를 연결함으로 OFF 상태에서 누설되는 신호를 줄이고 또한 입력으로 인가되는 차동 신호가 501 스위치에 의해 상쇄되기 때문에 추가적으로 누설성분을 감소시킬 수 있다. 하지만, 수동 스위치들의 기생성분에 의해 누설 성분의 제거가 불가능하고, 수동 스위치의 손실에 의해 신호의 손실이 심하다. 더불어, 위상변조 기능을 위해서는 추가의 회로가 필요하다.
도 5b는 IEEE 에서 발행하는 T-MTT에 게재된 논문 'Recent System Applications of Short-Pulse Ultra-Wideband (UWB) Technology'과 미국특허 US 6,026,125에 도시된 펄스 형성기로, 도 5a와 비슷한 구조이다.
역시 수동 스위치의 기생성분에 의해 누설 신호의 완벽한 제거가 불가능하고, 손실이 많고, 위상 변조가 불가능하기 때문에 추가의 위상변조기가 필요하다.
도 5c는 IEEE에서 발행하는 T-MTT에 게재된 논문 'Power-Efficient Switching-Based CMOS UWB Transmitters for UWB Communications and Radar Systems'에 도시된 도면으로 두 단의 개폐 회로를 연결한 도 5b와 비슷한 형태이지만 두 단의 수동 스위치 대신 수동 스위치와 차동 증폭기를 사용한다는 차이점이 있다.
차동 증폭기에 내부적으로 개폐 스위치를 삽입하여 ON/OFF 하는 동작을 이용하여 두 단의 수동 스위치를 사용하는 경우보다 손실을 줄일 수 있다. 하지만, 수동 스위치의 손실이 존재하고, 차동 증폭기를 구성하는 능동소자의 기생 성분과 수동 스위치의 기생 성분에 의한 누설 신호를 완벽하게 제거하기 어렵다. 또한 위상 변조기가 필요하다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 믹서(Mixer) 혹은 위상변조기로 흔히 사용되는 길버트 셀(Gilbert Cell)의 구동 및 동작 원리를 달리하여 OFF 상태에서 능동소자의 기생성분에 의해서 발생하는 누설신호를 완벽하게 제거할 수 있고, 이진 위상변조가 가능하기 때문에 레이더의 성능 향상을 위한 펄스압축기법을 추가회로 없이 적용할 수 있고, CW 신호를 기반으로 하는 레이더를 위한 차동 증폭기로도 구동이 가능한 다기능 Single-Pole Single-Though(SPST) 펄스변조 스위치 회로를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로는 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 게이트 단 각각이 외부로부터 인가되는 제어신호(CNT1, CNT2)를 수신하여, 상기 수신된 제어신호들(CNT1, CNT2)에 따라 구동되는 제1 차동증폭단(10); 제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)의 게이트 단 각각이 외부로부터 인가되는 제1 및 제2 입력신호(In1, In2)를 수신하여 차동증폭하는 제2 차동증폭단(20); 및 제5 및 제6 트랜지스터(31, 32)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제5 및 제6 트랜지스터(31, 32)의 게이트 단이 외부로부터 인가되는 상기 제1 및 제2 입력신호를 수신하여 차동증폭하는 제3 차동증폭단(30);를 포함하며, 상기 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)은, 상기 제1 차동증폭단(10)의 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 구동 여부에 따라 선택적으로 동작되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 차동증폭단의 제3 트랜지스터와 상기 제3 차동증폭단의 제5 트랜지스터의 출력단은 공통 노드(node 1)와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 차동증폭단의 제4 트랜지스터와 상기 제3 차동증폭단의 제6 트랜지스터의 출력단은 공통 노드(node 2)와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 회로는 상기 제어신호들의 활성화 또는 비활성화 여부에 따라 펄스 변조 동작, 펄스 압축 변조 동작, 누설 신호 제거 동작, 차동 증폭 동작 중 어느 하나의 동작으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 입력신호는 서로 반대 위상을 갖는 정현파 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 차동증폭단은 일단이 전류원을 구성하는 능동소자 혹은 저항, 인덕터 중 어느 하나의 성질을 갖는 수동소자를 통해 접지와 연결되며, 타단은 상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단과 연결되며, 제 1 차동증폭단을 구성하는 상기 능동소자의 점멸에 따라 제 2 및 제 3 차동증폭단이 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단은 서로 동일한 차동 출력단을 갖도록 설계되며, 전류 또는 전압의 위상차가 180°가 되도록 설계되는 것을 특징으로 한다.
제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단의 출력단은 능동소자, 저항, 커패시터 또는 인덕터 중 어느 하나의 성질을 갖는 수동 소자와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단은 외부로부터 입력되는 점멸신호의 활성화 상태에 상응하여 동작되는 상기 제1 차동증폭단에 연결된 복수 개의 능동소자의 점멸에 따라 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로의 동작 방법은 상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법이 상기 펄스 변조 동작일 경우, 제1 차동증폭부의 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 각 게이트 단이 제1 내지 제2 제어신호를 인가받으며, 상기 제1 내지 제2 제어신호의 인에이블 여부에 따라 상기 제1 및 제2 트랜지스터가 구동되는 제1 단계; 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 각 드레인 단에 연결된 상기 제2 및 제3 차동증폭단에 구비된 제3 내지 제6트랜지스터의 각 게이트 단에 서로 반전된 위상을 갖는 입력신호를 선택적으로 인가하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계에 구동되는 차동증폭단의 출력단으로부터 상기 인가된 제1 및 제2 입력신호가 펄스 변조된 제1 및 제2 출력신호를 출력하는 제3 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 출력 신호는, 상기 제1 내지 제2 제어신호가 인에이블 상태일 경우에만 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로의 동작 방법은 상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법이 펄스 압축 변조 동작일 경우, 외부로부터 클락 신호인 제1 및 제2 제어신호를 제1 차동증폭부의 상기 제1 및 제2 트랜지스터에 인가하여 상기 제1 및 제2 트랜지스터를 순차적으로 점멸하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계의 동작 여부에 따라 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단을 순차적으로 점멸하여, 상기 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단의 출력단 각 단에서 기설정된 시간동안 펄스 압축된 출력 신호를 출력하는 제3 단계를 포함하며, 상기 기설정된 시간은, 상기 제1 및 제2 제어신호의 활성상태 시간의 합과 동일한 시간인 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로의 동작 방법은 상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법이 누설 신호 제거 동작일 경우, 제1 차동증폭단의 제1 및 제2 트랜지스터를 동일한 시점에 모두 비활성화 시키는 제1 단계; 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단 내의 각 트랜지스터의 기생커패시터에 의해 출력단에 누설신호가 발생하는 제2 단계; 상기 제2 차동증폭단과 상기 제3 차동증폭단의 극성차에 따라 상쇄되는 단계를 포함하며, 상기 제2 차동증폭단의 누설신호는, 상기 제3 차동증폭단의 누설신호와 진폭은 동일하되 반대 위상을 갖는 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 차동증폭단은, 일단이 전류원을 통해 접지로 연결되며, 이 전류원은 트랜지스터 등의 능동소자 혹은 저항 또는 인덕터 중 어느 하나의 성질을 갖는 수동 소자 중의 하나로 구성 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 제어신호는 디지털 혹은 아날로그 신호로써, 다양한 모양 혹은 포락선을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로는 믹서나 이진 위상변조기로 흔히 사용하는 길버트 셀을 그 동작을 달리하여 다기능 펄스변조 스위치 회로로 사용함으로 펄스변조, 위상변조를 이용한 펄스압축변조, 펄스변조 후 누설 신호제거기, CW 정현파를 기반으로 하는 레이더용 차동증폭기 회로 등으로 구동이 가능하여 위상변조나 누설신호 제거를 위한 추가회로가 필요하지 않다는 이점이 있다.
또한, 면적과 전력소모를 줄일 있고, 하나의 하드웨어를 기반으로 다중 모드(펄스, FMCW)를 갖는 레이더용 회로로 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 펄스변조를 이용한 연속된 정현파 기반의 펄스변조 레이더 송신단과 각 블록에서 발생하는 신호의 파형을 도시한 블록도이다.
도 2a는 도 1의 송신단에서 생성된 펄스변조 신호에 누설신호가 존재하지 않는 이상적인 파형을 나타낸 도면이다.
도 2b는 이 파형의 주파수 영역에서의 예상 스팩트럼을 나타낸 도면이다.
도 2c는 도 1의 송신단에서 생성된 펄스변조 신호에 누설신호가 존재하는 실제적인 파형을 나타낸 도면이고, 도 2d는 이 파형의 주파수 영역에서의 예상 스팩트럼을 나타낸 도면이다.
도 3은 펄스압축기법을 적용한 펄스변조 송신단을 위한 종래의 펄스변조단의 개념도이다.
도 4는 펄스압축기법을 적용한 펄스변조 송신단의 일례로 도 4a는 구조도이고, 도 4b는 펄스변조 스위치 회로도이다.
도 5a, 5b, 5c는 종래의 기법에 해당하는 펄스변조기 회로도이다.
도 6a는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치의 회로도이다.
도 6b와 도 6c는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 펄스변조기로 동작할 때의 원리를 나타낸 도면으로, 제어신호의 극성 여부에 따라 동일한 동작을 하는 것을 도시한 도면이다.
도 6d와 도 6e는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 펄스압축을 위한 위상변조기로 동작할 때의 원리를 나타낸 도면으로, 제어신호의 극성 여부에 따라 동일한 동작을 하는 것을 도시한 도면이다.
도 6f는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 차동증폭기로 동작할 때의 원리를 나타낸 도면이다.
도 6g 및 도 6h는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 펄스변조 후 OFF상태로 동작할 때 누설신호를 제거하는 원리를 나타낸 도면으로, 제어신호의 극성 여부에 따라 동일한 동작을 하는 것을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본원발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 6a는 본 발명에 의한 다기능 SPST 펄스변조 스위치 회로도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 본원발명의 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로(100)는, 제1 차동증폭단(10) 내지 제3 차동증폭단(30)을 포함한다.
상기 제1 차동증폭단(10)은 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 게이트 단 각각이 외부로부터 인가되는 제어신호(CNT1, CNT2)를 수신하여, 상기 수신된 제어신호들(CNT1, CNT2)에 따라 구동된다.
상기 제2 차동증폭단(20)은 제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)의 게이트 단 각각이 외부로부터 인가되는 제1 및 제2 입력신호(In1, In2)를 수신하여 차동증폭된 출력신호를 제1 노드(node 1) 및 제2 노드(node 2)를 통해 출력한다.
상기 제3 차동증폭단(30)은 제5 및 제6 트랜지스터(31, 32)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제5 및 제6 트랜지스터(31, 32)의 게이트 단이 외부로부터 인가되는 상기 제1 및 제2 입력신호(In1, In2)를 수신하여 차동증폭된 출력신호를 제1 노드(node 1) 및 제2 노드(node 2)통해 출력한다.
또한, 상기 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)은 상기 제1 차동증폭단(10)의 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 구동 여부에 따라 선택적으로 동작된다.
여기서, 상기 제1 및 제2 입력 신호(In1, In2)는 서로 반대 위상을 갖는 정현파 신호일 수 있다.
상기 제2 차동증폭단(20)의 제3 트랜지스터(21)와 상기 제3 차동증폭단의 제5 트랜지스터(31)의 출력단은 공통 노드인 제1 노드(node 1)와 연결되며, 상기 제2 차동증폭단(20)의 제4 트랜지스터(22)와 상기 제3 차동증폭단(30)의 제6 트랜지스터(32)의 출력단은 공통 노드인 제2 노드(node 2)와 연결된다.
또한, 상기 제1 입력신호(In 1)는 상기 제3 및 제6 트랜지스터(21, 32)의 게이트 단에 인가되며, 상기 제2 입력 신호(In 2)는 상기 제4 및 제5 트랜지스터(22, 31)의 게이트 단에 인가된다.
여기서, 본 발명의 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로(100)는 제1 차동증폭부(10) 내의 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 게이트 단에 인가되는 제어신호(CNT1, CNT2)의 활성 및 비활성 여부에 따라 펄스 변조 동작, 펄스 압축 변조 동작, 누설 신호 제거 동작, 차동 증폭 동작 중 어느 하나의 동작으로 수행될 수 있다.
상기 제1 차동증폭단(10)은 일단이 인덕터 또는 저항과 같은 수동소자 혹은 트랜지스터와 같은 능동소자로 구성된 전류원(60)를 통해 접지와 연결되며, 타단은 상기 제2 차동증폭단(20) 및 상기 제3 차동증폭단(30)과 연결된다. 상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단은 서로 동일한 차동 출력단인 제1 노드(node 1) 및 제2 노드(node 2)를 갖도록 연결되며, 각 증폭단에 의한 출력 전류 또는 전압은 위상차가 180°가 되도록 설계된다.
상기 제2 차동증폭단(20) 및 상기 제3 차동증폭단(30)의 일단은 제1 및 제2 부하(40, 50)와 연결되며, 상기 제1 및 제2 부하(40, 50)는 트랜지스터와 같은 능동 소자 혹은 저항, 캐패시터 혹은 인덕터와 같은 수동 소자로 구성될 수 있다. 상기 전류원(60)은 DC 전류와 회로의 차동 동작을 안정화하기 위해 사용된다.
따라서, 본 발명의 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로(100)는 제1 차동증폭단(10)의 제1 및 제2 트랜지스터의 게이트 단에 인가된 제어신호의 활성화 또는 비활성화 여부에 따라 동시 또는 어느 하나만 동작하게 되고, 순차적으로 점멸(ON/OFF) 가능한 스위치 동작을 하도록 구성된다.
이러한 구성은 상기 제1 및 제2 제어신호(CNT 1, CNT 2)의 상태에 따라, OFF 상태의 누설신호제거모드, 펄스변조 모드, 위상변조된 펄스변조(펄스압축) 모드, 차동증폭기모드로 동작이 가능할 수 있다.
동시에 ON 이거나 OFF 신호가 인가되는 경우, 제2 차동증폭단(20) 및 제3 차동증폭단(30)이 동시에 켜지거나 꺼지게 되어 누설신호를 최소화하는 누설신호제거모드로 동작하게 된다.
또한, 제1 및 제2 트랜지스터 중 어느 하나만 동작되면, 동작되는 지속시간(duration)에 해당하는 길이를 갖는 펄스 변조된 정현파 신호가 출력되는 펄스변조 모드로 동작하게 된다.
여기서, 인가되는 활성화된 제1 또는 제2 제어신호(CNT 1, CNT 2)는 펄스 변조된 정현파 신호의 길이(Pulse width)에 해당하는 지속시간(duration)을 갖는 펄스 신호가 인가된다. 또한, 상기 제1 및 제2 제어신호(CNT 1, CNT 2)는 디지털 혹은 아날로그 신호로써, 다양한 모양 혹은 포락선( signal shape or envelope)을 갖는다. 예를 들면, 구형파, 삼각파, 가우시안 등일 수 있다.
이때, 상기 제1 차동증폭단(10)에 인가되는 제어신호(CNT 1, CNT 2)를 펄스형태가 아닌 DC 전압을 가해주게 되면 상기 제2 차동증폭단(20) 및 상기 제3 차동증폭단은 기본적인 차동증폭기(30)로서 동작하게 된다.
또한, 제1 및 제2 트랜지스터가 순차적으로 활성 및 비활성 동작을 반복하는 경우에는 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)이 순차적으로 구동되어 제1 및 제2 노드에서 출력되는 출력신호는 위상이 180° 반전된 신호로 출력하는 위상 변조 모드를 이용한 펄스압축 모드로 동작하게 된다.
도 6b와 도 6c는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 펄스변조기로 동작할 때의 원리를 나타낸 도면으로, 제어신호의 극성 여부에 따라 동일한 동작을 하는 것을 도시한 도면이다.
1. 제1 동작 실시 예 [펄스 변조 모드]
도 6b 및 도 6c를 참조하면, 상기 제1 동작은 제1 단계 내지 제3 단계를 포함한다.
상기 제1 단계(S10)는 제1 차동증폭단(10)의 상기 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 각 게이트 단이 제1 내지 제2 제어신호(CNT1, CNT2)를 인가받으며, 상기 제1 내지 제2 제어신호(CNT 1, CNT 2)의 활성 여부에 따라 상기 제1 및 제2 트랜지스터가 구동되는 단계이다.
상기 제2 단계(S20)는 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 각 드레인 단에 연결된 상기 제2 및 제3 차동증폭단에 구비된 제3 내지 제6트랜지스터의 각 게이트 단에 서로 반전된 위상을 갖는 입력신호를 선택적으로 인가하는 단계일 수 있다.
상기 제3 단계(S30)는 상기 제2 단계에 구동되는 차동증폭단의 출력단으로부터 상기 인가된 제1 및 제2 입력신호가 펄스 변조된 제1 및 제2 출력신호를 출력하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 출력 신호(Out 1, Out 2) 각각은 상기 제1 내지 제2 제어신호가 활성 상태일 경우에만 출력된다.
즉, 제1 차동증폭단(10)에 인가되는 제어 신호의 지속시간을 조절하여 그 시간 동안에만 입력으로 인가된 신호가 출력으로 연결되는 스위치 혹은 펄스변조기 회로의 동작을 한다.
보다 구체적으로, 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)에 인가되는 차동 제어신호에서 제1 트랜지스터(11)에 인가되는 제1 제어신호(CNT 1)가 활성화(ON)되며, 제2 트랜지스터(12)에 인가되는 제2 제어신호(CNT 2)가 비활성화(OFF) 상태로 인가된 경우, 제1 제어 신호(CNT 1)에 의해 제1 트랜지스터(11)가 구동되고, 제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)로 구성된 제2 차동증폭단이 구동되어, 출력에 제어신호의 지속시간 동안에만 입력 신호가 연결된다.
반대의 경우, 제2 트랜지스터(12)에 인가되는 제2 제어신호(CNT 2)가 활성화(ON)되며, 제1 트랜지스터에 인가되는 제1 제어신호(CNT 1)가 비활성(OFF) 상태로 인가되어도 동일한 기능으로 동작한다.
또한, 도 6c처럼 제1 및 제2 차동 제어신호(CNT 1, CNT 2)가 모두 활성화(ON) 상태에서 제2 트랜지스터(12)에 인가되는 제어신호만 비활성화시키면 제1 차동증폭단(10)만이 동작하게 되어 도 6b 와 같은 펄스변조 혹은 스위치의 동작을 할 수 있다.
도 6d와 도 6e는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 펄스압축을 위한 위상변조기로 동작할 때의 원리를 나타낸 도면으로, 제어신호의 극성 여부에 따라 동일한 동작을 하는 것을 도시한 도면이다.
2. 제2 동작 실시 예[위상변조를 통한 펄스압축변조]
먼저, 길버트 셀을 이용한 회로는 이진 위상변조 회로로 흔히 사용되기도 한다. 하지만, 이는 연속된 정현파에 대한 위상변조의 동작에 국한된다. 또한, 펄스변조기 혹은 스위치로는 동작을 하지 않는다.
도 6d 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제2 동작은 제1 단계 내지 제3 단계를 포함한다.
상기 제1 단계는 외부로부터 클럭 신호인 제1 및 제2 제어신호(CNT 1, CNT 2)를 제1 차동증폭단의 상기 제1 및 제2 트랜지스터(11,12)에 인가하여 상기 제어신호의 활성여부에 따라 상기 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)를 순차적으로 점멸하는 단계일 수 있다.
상기 제2 단계는 상기 제1 단계의 동작 여부에 따라 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단을 순차적으로 점멸하여, 상기 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단의 출력단 각 단에서 기설정된 시간동안 펄스 압축된 출력 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 기설정된 시간은 상기 제1 및 제2 제어신호의 활성상태 시간의 합과 동일한 시간이다.
보다 구체적으로, 위상 변조의 경우, 제1 및 제2 제어신호(CNT 1, CNT 2)를 인가받는 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)가 순차적으로 점멸시키게 되면, 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)이 순차적으로 활성 및 비활성 상태가 된다.
출력에서는 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)에 의한 출력신호가 순차적으로 나타나게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 출력신호(전압, 전류)의 극성이 서로 반대로(180°의 위상차를 갖도록) 결합되어 있기 때문에, 출력에 나타나는 신호는 도 6d에서처럼 위상이 반전되게 된다.
도 6e에는 도 6c 와 같이 반대의 제어신호를 인가했을 때의 결과를 도시하였다. 도 6d 및 도 6e에서 볼 수 있듯이, 펄스압축되어 출력된 정현파 신호의 지속시간은 차동 제어신호의 폭을 합한 길이에 해당한다.
도 6f는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 차동증폭기로 동작할 때의 원리를 나타낸 도면이다.
3. 제3 동작 실시 예[차동 증폭기 동작]
도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 제3 동작은 제1 차동증폭단에 인가되는 제어신호 중 제1 트랜지스터(11)에는 일정한 dc 전압(ON)을 인가하고 제2 트랜지스터(12)에는 0V (OFF) 신호를 인가하면, 입력된 정현파가 출력에 전달되는 차동 증폭기로 동작하게 된다.
도 6g 및 도 6h는 본 발명에 의한 펄스변조 스위치 회로가 펄스변조 후 OFF상태로 동작할 때 누설신호를 제거하는 원리를 나타낸 도면으로, 제어신호의 극성 여부에 따라 동일한 동작을 하는 것을 도시한 도면이다.
4. 제4 동작 실시 예[OFF 누설신호 제거 동작]
도 6g 및 도 6h를 참조하면, 상기 제4 동작은 제1 단계 내지 제3 단계를 포함한다.
상기 제1 단계는 제1 차동증폭단(10)의 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)를 동일한 시점에 모두 비활성화시키는 단계이다.
상기 제2 단계는 제2 차동증폭단(20) 및 제3 차동증폭단(30) 내의 각 트랜지스터의 기생커패시터에 의해 출력단에 누설신호가 발생하는 단계이다.
상기 제3 단계는 상기 제2 차동증폭단(20)과 상기 제3 차동증폭단(30)의 극성차에 따라 상기 누설신호가 상쇄되는 단계이다.
상기 제2 차동증폭단(20)의 누설신호는 상기 제3 차동증폭단(30)의 누설신호와 진폭은 동일하되 반대 위상을 갖는 신호인 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 제안된 발명의 경우에도 종래의 기술에 나타난 누설 신호 문제가 존재한다. 즉, 트랜지스터의 기생 성분에 의한 누설성분이 존재하기 때문이다.
그러나, 본원발명에서 제안하는 회로는 누설신호를 완벽하게 제거할 수 있으며 이를 도 6g에 도시하였다.
누설신호 제거 원리는, 도 6g에서와 같이 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터(11, 12)가 모두 OFF되었을 때, 제3 내지 제6 트랜지스터(21 내지 32)의 트랜지스터의 기생 캐패시터에 의해 누설성분들이 발생하지만, 출력에서 신호의 극성이 반대로 결합된 구조이기 때문에 누설신호를 완벽하게 제거할 수 있다.
보통의 경우, 제3 내지 제6 트랜지스터(21 내지 32)에 사용되는 트랜지스터는 그 크기가 동일하기 때문에, 기생 캐패시터의 크기도 같다. 따라서, 출력단에 존재하는 누설신호는 진폭은 동일하고 위상차이만 180°를 갖게 된다. 이러한 극성 차에 의해 누설신호는 완벽히 제거된다.
또한, 도 6h에서와 같이, 제어신호가 모두 활성화되어 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)이 구동되는 경우에는 능동 소자의 기생성분이 아닌 증폭에 의한 신호가 출력으로 나타난다.
하지만, 이러한 구동방식에서도 반대 극성을 갖는 신호가 결합되기 때문에 신호를 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명에 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로는 믹서나 이진 위상변조기로 흔히 사용하는 길버트 셀을 그 동작을 달리하여 다기능 펄스변조 스위치 회로로 사용함으로 펄스변조, 위상변조를 이용한 펄스압축변조, 펄스변조 후 누설 신호제거기, CW 정현파를 기반으로 하는 레이더용 차동증폭기 회로 등으로 구동이 가능하여 위상변조나 누설신호 제거를 위한 추가회로가 필요하지 않다는 이점이 있다.
또한, 면적과 전력소모를 줄일 있고, 하나의 하드웨어를 기반으로 다중 모드(펄스, FMCW)를 갖는 레이더용 회로로 사용할 수 있는 이점이 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 제1 차동증폭단
11 : 제1 트랜지스터
12 : 제2 트랜지스터
20 : 제2 차동증폭단
21 : 제3 트랜지스터
22 : 제4 트랜지스터
30 : 제3 차동증폭단
31 : 제5 트랜지스터
32 : 제6 트랜지스터
40, 50 : 부하(Load)
60 : 전류원
100 : 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.

Claims (14)

  1. 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 게이트 단 각각이 외부로부터 인가되는 제어신호(CNT1, CNT2)를 수신하여, 상기 수신된 제어신호들(CNT1, CNT2)에 따라 구동되는 제1 차동증폭단(10);
    제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제3 및 제4 트랜지스터(21, 22)의 게이트 단 각각이 외부로부터 인가되는 제1 및 제2 입력신호(In1, In2)를 수신하여 차동증폭하는 제2 차동증폭단(20); 및
    제5 및 제6 트랜지스터(31, 32)가 차동 구조로 형성되며, 상기 제5 및 제6 트랜지스터(31, 32)의 게이트 단이 외부로부터 인가되는 상기 제1 및 제2 입력신호를 수신하여 차동증폭하는 제3 차동증폭단(30);를 포함하며,
    상기 제2 및 제3 차동증폭단(20, 30)은,
    상기 제1 차동증폭단(10)의 제1 및 제2 트랜지스터(11, 12)의 구동 여부에 따라 선택적으로 동작되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차동증폭단의 제3 트랜지스터와 상기 제3 차동증폭단의 제5 트랜지스터의 출력단은 공통 노드(node 1)와 연결되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차동증폭단의 제4 트랜지스터와 상기 제3 차동증폭단의 제6 트랜지스터의 출력단은 공통 노드(node 2)와 연결되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로는,
    상기 제어신호들의 Enable 또는 Disable 여부에 따라 펄스 변조 동작, 펄스 압축 변조 동작, 누설 신호 제거 동작, 차동 증폭 동작 중 어느 하나의 동작으로 수행되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 입력신호는,
    서로 반대 위상을 갖는 정현파 신호인 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차동증폭단은,
    일단이 전류원을 구성하는 능동소자 혹은 저항, 인덕터 중 어느 하나의 성질을 갖는 수동소자를 통해 접지와 연결되며, 타단은 상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단과 연결되며, 제 1 차동증폭단을 구성하는 상기 능동소자의 점멸에 따라 상기 제 2 및 제 3 차동증폭단이 구동되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단은,
    서로 동일한 차동 출력단을 갖도록 설계되며, 전류 또는 전압의 위상차가 180°가 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단의 출력단은,
    능동소자, 저항, 커패시터 또는 인덕터 중 어느 하나의 성질을 갖는 수동 소자와 연결되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차동증폭단 및 상기 제3 차동증폭단는,
    외부로부터 입력되는 점멸신호의 활성화 상태 상응하여 동작되는 상기 제1 차동증폭단에 연결된 복수 개의 능동소자의 점멸에 따라 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  10. 펄스 변조 동작, 펄스 압축 변조 동작, 누설 신호 제거 동작, 차동 증폭 동작 중 어느 하나의 동작으로 수행되는 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법에 있어서,
    상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법이 상기 펄스 변조 동작일 경우,
    제1 차동증폭부의 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 각 게이트 단이 제1 내지 제2 제어신호를 인가받으며, 상기 제1 내지 제2 제어신호의 인에이블 여부에 따라 상기 제1 및 제2 트랜지스터가 구동되는 제1 단계;
    상기 제1 및 제2 트랜지스터의 각 소스 단에 연결된 상기 제2 및 제3 차동증폭단에 구비된 제3 내지 제6트랜지스터의 각 게이트 단에 서로 반전된 위상을 갖는 입력신호를 선택적으로 인가하는 제2 단계; 및
    상기 제2 단계에 구동되는 차동증폭단의 출력단으로부터 상기 인가된 제1 및 제2 입력신호가 펄스 변조된 제1 및 제2 출력신호를 출력하는 제3 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 출력 신호는,
    상기 제1 내지 제2 제어신호가 인에이블 상태일 경우에만 출력되는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로의 다기능 구동 방법.
  11. 펄스 변조 동작, 펄스 압축 변조 동작, 누설 신호 제거 동작, 차동 증폭 동작 중 어느 하나의 동작으로 수행되는 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 다기능 동작 방법에 있어서,
    상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법이 펄스 압축 변조 동작일 경우, 외부로부터 클락 신호인 제1 및 제2 제어신호를 제1 차동증폭부의 상기 제1 및 제2 트랜지스터에 인가하여 상기 제1 및 제2 트랜지스터를 순차적으로 점멸하는 제1 단계; 및
    상기 제1 단계의 동작 여부에 따라 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단을 순차적으로 점멸하여, 상기 제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단의 출력단 각 단에서 기설정된 시간동안 펄스 압축된 출력 신호를 출력하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 기설정된 시간은,
    상기 제1 및 제2 제어신호의 활성상태 시간의 합과 동일한 시간인 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로의 다기능 구동 방법.
  12. 펄스 변조 동작, 펄스 압축 변조 동작, 누설 신호 제거 동작, 차동 증폭 동작 중 어느 하나의 동작으로 수행되는 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법에 있어서,
    상기 다기능 펄스 변조 스위치 회로의 동작 방법이 누설 신호 제거 동작일 경우, 제1 차동증폭단의 제1 및 제2 트랜지스터를 동일한 시점에 모두 비활성화 시키는 제1 단계;
    제2 차동증폭단 및 제3 차동증폭단 내의 각 트랜지스터의 기생커패시터에 의해 출력단에 누설신호가 발생하는 제2 단계;
    상기 제2 차동증폭단과 상기 제3 차동증폭단의 극성차에 따라 상쇄되는 제3 단계를 포함하며,
    상기 제2 차동증폭단의 누설신호는,
    상기 제3 차동증폭단의 누설신호와 진폭은 동일하되 반대 위상을 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로의 다기능 구동 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1 차동증폭단은,
    일단이 전류원을 통해 접지로 연결되며, 이 전류원은 트랜지스터 등의 능동소자 혹은 저항 또는 인덕터 중 어느 하나의 성질을 갖는 수동 소자 중의 하나로 구성 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 제어신호는,
    디지털 혹은 아날로그 신호로써, 다양한 모양 혹은 포락선을 갖는 것을 특징으로 하는 다기능 SPST(Single-Pole Single-Though) 펄스변조 스위치 회로.
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