KR20210031169A - 수신기 회로 및 수신시스템 - Google Patents

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Abstract

복수의 수신 경로내 커패시터를 없애는 대신, 2차 코일과 접지단 사이에 커패시터를 배치시킴으로써, 수신기 내의 커패시터 개수를 줄여 전체 회로면적을 감소시키고, 저주파 데이터 신호에 포함된 IM2(second-order InterModulation) 성분을 저감시키는 수신기 회로가 제공된다. 상기 수신기 회로는 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 안테나와 안테나로부터 수신된 RF 신호를 필터링하는 필터와 필터링된 RF 신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로를 포함하되, 수동 믹서 회로는 서로 분리된 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 변압기와 제2 코일의 일단에 직접 연결된 제1 수동믹서와 제2 코일의 타단에 직업 연결되고 상기 제1 수동믹서와 분리된 제2 수동믹서를 포함한다.

Description

수신기 회로 및 수신시스템 {RECEIVER CIRCUIT AND RECEIVING SYSTEM}
본 발명은 수신기 회로 및 이를 포함하는 수신 시스템에 관한 것이다.
FDD 시스템에서 송신기와 수신기의 신호 경로는 항상 동시에 작동한다. 송신 신호와 수신 신호를 구분하도록, 듀플렉서(Duplexer)가 작동하지만 이를 완전히 구분하지 못하고, 그에 따라 수신신호 영역에 송신 신호가 혼재될 수 있다.
그에 따라 송신 신호는 수신주파수 영역에서 중요한 블록 소스가 될 수 있다. 송신 신호는 그 자체로도 상호변조(Intermodulation)를 일으키는 데, 특히 차동신호로 하향 변환 믹서를 지날 경우 차동신호간 미스매치에 의해 상호변조가 일어나고, 이러한 결과는 기저대역에서 관찰될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 믹서 내 상호변조가 추가적으로 일어나는 것을 줄여주는 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 믹서 내 상호변조가 추가적으로 일어나는 것을 줄여주는 수신 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로는, RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 안테나와 안테나로부터 수신된 RF 신호를 필터링하는 필터와 필터링된 RF 신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로를 포함하되, 수동 믹서 회로는 서로 분리된 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 변압기와 제2 코일의 일단에 직접 연결된 제1 수동믹서와 제2 코일의 타단에 직업 연결되고 상기 제1 수동믹서와 분리된 제2 수동믹서를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로는, RF 신호를 수신하는 안테나와 안테나로부터 수신된 RF 신호를 필터링하는 필터 및 필터링된 RF 신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로를 포함하되, 수동 믹서 회로는 서로 분리된 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 변압기와 제2 코일로부터 RF 신호를 제공받는 제1 및 제2 수동믹서와 일단이 제2 코일에 연결되고, 타단이 접지단에 연결된 제1 커패시터를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 수신 시스템은, RF 신호를 수신하는 안테나와 RF 신호를 필터링하는 필터와 필터링된 RF신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로와 수동 믹서의 출력신호를 처리하는 아날로그 베이스밴드와 아날로그 베이스밴드의 출력신호를 복조하는 디모듈레이터를 포함하되, 수동 믹서 회로는, 필터가 연결된 제1 코일과, 제2 코일을 포함하는 변압기와, 제2 코일의 일단에 직접 연결되고, 출력신호를 출력하는 제1 수동믹서와, 제2 코일의 타단에 직접 연결되고, 출력신호를 출력하는 제2 수동믹서와, 일단이 상기 제2 코일의 일단과 타단 사이에 연결되고, 타단이 접지된 제1 커패시터를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
몇몇 실시예에 따른 수신기 회로는, 복수의 수신 경로내 커패시터를 없애는 대신, 2차 코일과 접지단 사이에 커패시터를 배치시킴으로써, 수신기 내의 커패시터 개수를 줄여 전체 회로면적을 감소시키고, 저주파 데이터 신호에 포함된 IM2(second-order InterModulation) 성분을 저감시켜 IIP2(Input Intercept point2) 성능을 높여준다.
하지만 몇몇 실시예에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 수신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 수신 시스템에서 상호변조가 일어나는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 도 3의 수신기 회로내 차동신호 출력 과정을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 도 4의 차동신호 출력 과정에 따라 출력되는 차동신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로에서 수신 신호가 지나는 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 회로도이다.
도 10a 및 10b는 도 9에 도시된 실시예의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 회로도이다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 수신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1은 하향 변환에서 사용되는 직접 변환 수신기(Direct Conversion Receiver)의 일부를 나타내는 도면이다.
변환 수신기의 종류에는 중간 주파수(Intermediate Frequency) 대역을 이용하는지 여부에 따라서 통신 시스템의 송수신 타입은 헤테로다인(Heterodyne) 타입과 직접 변환(Direct conversion) 타입으로 구분될 수 있다. 중간 주파수 대역을 이용하는 헤테로다인 타입과 달리, 직접 변환 타입에서는 기저 대역의 저주파 데이터 신호가 RF 대역의 고주파 데이터 신호로 직접 상향 변환되고 RF 대역의 고주파 데이터 신호가 기저 대역의 저주파 데이터 신호로 직접 하향 변환된다. 몇몇 실시예에 따른 수신기는 중간 주파수 대역을 이용하지 않은 직접 변환 타입일 수 있다.
도 1을 참조하면, 수신 시스템(1)은, 안테나(10), 듀플렉서(DUPLEXER. 20), 송신단(Tx. 30), 필터(FILTER. 40), 저 잡음성 증폭기(LNA. 50), 수동 믹서 회로(Passive Mixer Circuit. 60), 아날로그 베이스밴드(Analog BaseBand. 70) 및 디모듈레이터(Demodulator. 80)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 수신 시스템(1) 중 일부가 송신기로 동작하는 경우에는 송신 신호가 송신단(30) 및 듀플렉서(20)를 거쳐 안테나(10)를 통하여 전송될 수 있다. 수신 시스템(1)이 수신기로 동작하는 경우에는 안테나(10)를 통하여 수신되는 신호가 듀플렉서(20) 및 필터(40)를 거쳐 저 잡음성 증폭기(50)로 입력될 수 있다.
도 1의 수신 시스템(1)의 안테나(10)는 외부 통신장치의 신호를 송수신을 할 수 있다. 안테나(10)는 예를 들어, 라디오, Wi-fi, Bluetooth 등 무선 주파수를 이용하는 통신 장치에 포함돼 송수신 할 수 있으며, 안테나가 복수인 경우 MIMO(Multi Input, Multi Output) 시스템에 포함될 수 있다.
듀플렉서(20)는 신호들을 구분할 수 있으며, 몇몇 실시예에 따른 수신 시스템(1)내에서는 송신단(30)과 수신단에 연결되며, 송신신호와 수신신호를 구분하여 신호를 입출력 할 수 있고, 이동 통신과 근거리 통신(D2D)을 구분하여 신호를 입출력할 수 있다.
필터(40)는 다른 주파수 영역을 제거하는 역할을 할 수 있으며, 도 1과 같이 듀플렉서(20)와 저 잡음성 증폭기(50)사이에 위치할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 필터(40)의 위치는 얼마든지 변형되어 실시될 수 있다.
저 잡음성 증폭기(50)는 필터(40)으로부터 신호를 전달받아 수동 믹서 회로(60)로 보내기 전 신호를 증폭하여 Noise에 대한 영향을 줄여줘 SNR을 높일 수 있다.
저 잡음성 증폭기(50)에 의하여 증폭된 신호는 수동 믹서 회로(60)로 입력될 수 있다. 저 잡음성 증폭기(50)는 예를 들어, 파라메트릭(Parametric) 증폭기, 전계효과(FET) 증폭기, 터널 다이오드(Tunnel Diode) 증폭기, 저잡음 진행파관증폭기(TWA) 등을 포함할 수 있다. 이러한 저 잡음성 증폭기(50)는 미약한 RF 신호를 증폭하여 잡음이 최소화되도록 만들 수 있다.
수동 믹서 회로(60)는 입력받는 고주파 데이터 신호와 국부 발진 신호(LO: Local Oscillation signal)를 믹싱(mixing)하여 저주파 데이터 신호(I, Q)를 생성할 수 있다. 일반적으로, 통신 시스템의 송신기에서는 기저 대역(Base band)의 저주파 데이터 신호가 믹서에 의해 RF 대역(Radio frequency band)의 고주파 데이터 신호로 상향 변환(up-conversion)되어 송신될 수 있으며, 통신 시스템의 수신기에서는 믹서에 의해 수신되는 RF 대역의 고주파 데이터 신호를 기저 대역의 저주파 데이터 신호로 하향 변환(down-conversion)하는 동작이 실행될 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 수동 믹서 회로(60)는 하향 변환하여, 고주파 데이터 신호의 주파수와 국부 발진 신호(LO)의 주파수의 차이에 상응하는 주파수를 가지는 저주파 데이터 신호(I, Q)를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 수신 시스템(1)에서, 아날로그 베이스밴드(70)는 수동 믹서 회로(60)로부터 저주파 데이터 신호(I, Q)를 입력 받을 수 있고, 출력신호를 복조하는 디모듈레이터(80)로 전송할 수 있다.
이러한 아날로그 베이스밴드(70)는 트랜스 임피던스 증폭기(TIA, TransImpedence Amplifier)를 포함하는 회로일 수 있다. 이러한 트랜스 임피던스 증폭기는 전류/전압 변환기이며, 한 개 이상의 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 이러한 전류/전압 변환기는 전압 응답보다 더 선형인 전류 응답에 대한 센서와 함께 이용될 수 있고, 대역폭 조절, DC offset 조절등 어떠한 센서가 함께 쓰이느냐에 따라 용도가 변경될 수 있으며, 용도 변경에 따라 구성 또한 변경될 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 수신 시스템(1)에서 디모듈레이터(80)는 수신된 신호를 복조할 수 있다. 상기 수신된 신호는, 예를 들어, 지정된 방식(예: QPSK(quadrature phase shift keying) 방식, QAM(quadrature amplitude modulation), OFDM(orthogonal frequency division multiplexing), VSB(vestigial side band modulation)등)으로 변조된 신호일 수 있다.
도 2는 수신 시스템에서 상호변조가 일어나는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나(10)로부터 받아 필터(40)로 전달된 수신신호(W)가 있고, 송신단(30)에서 송신된 후 필터(40)으로 받은 송신신호 블록(B)이 있다. 송신신호 블록(B)의 발생은 듀플렉서(20)가 송신신호를 완전히 구분하지 못해 송신신호가 필터(40)로 새어나온 경우와 안테나(10)로 송신된 후 다시 수신되는 경우 등 송신신호가 필터(40)에 수신된 경우를 모두 포함할 수 있다. 위에 따라 필터(40)에 의해 수신되는 신호는 수신신호(W)와 송신신호 블록(B)을 모두 포함할 수 있다.
송신신호 블록(B)은 복수의 tone형태로 이뤄질 수 있고, 그 외 주파수 영역에 연속적으로 분포된 형태 모두 포함할 수 있다. 또한 도 2에서 수신신호(W)와 송신신호 블록(B)의 주파수 영역이 분리되어 있으나, 인접하거나 겹치는 경우 또한 모두 포함될 수 있다.
수신신호(W)와 송신신호 블록(B)이 믹서(mixer)에 의해 하향 변환(down-conversion)되는 경우, 수신신호(W)와 송신신호 블록(B) 모두 하향 변환되어 수신신호(W)는 하향 변환된 수신신호(W*)로, 송신신호 블록(B)은 하향 변환된 송신신호 블록(B*)로 각각 변환될 수 있다. 하향 변환과 함께 상호변조(Intermodulation)가 발생하게 될 수 있고, 이에 따라 2차 혼변조 왜곡에 의한 왜곡 성분인 IM2(second-order intermodulation product) 성분이 발생할 수 있다. 상호변조에 대하여 도 2에서는 송신신호 블록(B)간 상호변조를 표현됐으나, 수신신호(W)간의 상호변조 또한 모두 포함할 수 있다. 도 2와 같이 IM2 성분을 포함한 하향 변환된 송신신호 블록(B*)은 하향 변환된 수신신호(W)에 대하여 Noise 성분이 될 수 있으며, 이에 따라 SNR이 감소하게 될 수 있다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 수동 믹서 회로(60)는 저 잡음성 증폭기(50)와 아날로그 베이스밴드(70)와 연결되어 있다.
수동 믹서 회로(60)는 변압기(110)와 제1 수동믹서(120)와 제2 수동믹서(120)를 포함할 수 있다.
변압기(110)는 제1 코일(111), 제2 코일(112)과 제1 커패시터(113)를 포함할 수 있다. 제1 코일(111)은 저 잡음성 증폭기(50)와 연결될 수 있으며, 실시예에 따라 저 잡음성 증폭기(LNA)와 연결될 수 있다.
제2 코일(112)은 제1 코일(111)과 유도 결합되어 있으며, 제1 코일(111)과 제2 코일(112)의 권선수 비는 M1:M2이며, M1, M2는 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 몇몇 실시예에 따른 변압기(110)는 M1, M2가 서로 같은 경우와 다를 경우 모두 포함할 수 있다.
제1 커패시터(113)는 일단이 제2 코일(112)에 연결되어 있으며, 타단은 접지되어 있다.
변압기(110) 양단에는 제1 노드(N1), 제2 노드(N2)가 있다. 변압기(110)의 일단인 제1 노드(N1)는 제1 수동믹서(120)와 직접 연결되어 있으며, 제1 수동믹서(120)는 제1 노드(N1) 이외에 차동 국부 발진 신호(LOI+, LOI-)입력단자(121, 122)를 포함하고, 출력단자(123, 124)를 포함한다. 변압기(110)의 타단인 제2 노드(N2)는 제2 수동믹서(130)와 직접 연결되어 있으며, 제2 수동믹서(130)는 제2 노드(N2) 이외에 차동 국부 발진 신호(LOQ+, LOQ-)입력단자(131, 132)를 포함하고, 출력단자(133, 134)를 포함한다.
몇몇 실시예에 따른 수동 믹서 회로(60)의 제1 수동믹서(120)와 제2 수동믹서 (130)의 출력단자(123, 124, 133, 134)는 아날로그 베이스밴드(70)의 트랜스 임피던스 증폭기(710)와 연결될 수 있다.
소자가 다른 소자에 연결(connected)된다는 것은 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 제1 소자가 제2 소자에 "직접 연결(directly connected)" 또는 "직접 접속"된다는 것은, 제1 소자와 제2 소자 사이에 다른 소자가 개재되지 않음을 나타낸다.
도 4는 도 3의 수신기 회로내 차동신호 출력 과정을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4에는 변압기(110)가 있으며, 저 잡음성 증폭기(50)로부터 고주파 데이터 신호를 입력받는다. 그리고 양단의 제1 노드(N1), 제2 노드(N2)로 신호를 차동신호를 출력한다.
저 잡음성 증폭기(50)로부터 입력받은 고주파 데이터 신호를 통해 제1 코일(111)에 VA가 입력되고, VA에 의해 제2 코일(112)에 VB가 유도된다. 제1 코일(111)과 제2 코일(112)의 사이의 권선수 비 M1, M2에 의해, VA와 VB의 비는 다를 수 있고, 같은 경우 또한 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에 따르면 제1 커패시터(113)가 제2 코일의 중앙에 연결될 수 있다. 제2 코일(112)과 제1 노드(N1)가 연결된 일단과 중앙사이에는 +VB/2가 유도될 수 있으며, 중앙과 타단 사이에도 +VB/2가 유도될 수 있다. 제1 커패시터(113)가 제2 코일(112) 중앙에 연결되어 입력 초기에 DC bias 상 접지될 수 있다. 따라서 제2 코일(112)에서부터 타단 사이에는 -VB/2가 유도될 수 있다.
도 5는 도 4의 차동신호 출력 과정에 따라 출력되는 차동신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도면 상 그래프는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)의 전압을 시간에 따라 각각 나타낸 것이다. 초기시간 t1에서 제1 노드(N1), 제2 노드(N2)의 전압이 0일 수 있다. 임의의 시간 t*(t*>t1)에서 제1 노드(N1)에 +VB/2의 전압이 유도될 수 있고, 제2 노드(N2)에서는 -VB/2가 유도될 수 있다. 시간에 따라 VB가 0인 경우도 포함할 수 있다. 따라서 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)에서는 동일한 주파수, 동일한 크기에 위상이 180도 차이나는 차동신호를 출력할 수 있다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로에서 수신 신호가 지나는 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 저 잡음성 증폭기(50)로부터 수신한 고주파 데이터 신호가 VA형태로 제1 코일(111)에 인가되고, 제1 코일과 유도 결합된 제2 코일(112)은 M1:M2비에 따라 VB가 유도될 수 있으며, 제1 커패시터(113)로 인해 제1 노드(N1), 제2 노드(N2)에 차동신호로 출력될 수 있다.
상기 차동신호는 각각 제1 수동믹서(120), 제2 수동믹서(130)에 입력되며, 차동 국부 발진 신호(LOI+, LOI-, LOQ+, LOQ-)와 믹싱되어 하향변환된다. LOI+와 LOI-는 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상만 180도 차이나는 차동신호일 수 있다. LOQ+와 LOQ- 또한 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상만 180도 차이나는 차동신호일 수 있다.
제1 수동믹서(120), 제2 수동믹서(130)는 각각의 출력단자(123,124,133,134)에 하향 변환된 저주파 데이터 신호 I+, I-, Q+, Q-를 출력할 수 있다. I+와 I-는 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상이 180도 차이나는 차동신호일 수 있다. Q+와 Q-또한 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상이 180도 차이나는 차동신호일 수 있다.
도 7 및 도 8은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7는종래의 수신기 회로의 IIP2(second-order intercept point)성능을 도시한 그래프이다.
도 8는 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로(60)의 IIP2성능을 도시한 그래프이다.
도면 내 각각의 점들은 1개의 Sample로서 수신기 회로 출력(I 또는 Q)의 IIP2 성능을 표시한다. IIP2는 2차 절편점 입력이라고도 불리며, 비선형시스템 및 장치에서 생성된 2차 왜곡을 정량화하는 선형성의 척도이자 입력이다.
보다 구체적으로 설명하면, 수신기에서 수신 신호의 전력이 계속 증가되면, IM2 왜곡 신호의 전력도 급격한 기울기로 증가되며, 수신 신호와 IM2 왜곡 신호가 교차할 것으로 예상되는 전력 점을 수신기의 입력 단에서 바라본 것을 상기 IIP2라 정의할 수 있다.
비선형시스템의 선형성을 판단하기 위해 직접적으로 IM2 성분을 조사할 수 있으나, IM2는 수신신호의 입력값에 따라 그 크기가 달라지므로 IM2 수치만으로 비선형시스템의 선형성을 판단하기 어렵기 때문에 IIP2의 성능 수치로 비선형시스템의 IM2 왜곡을 판단할 수 있다.
즉, 비선형적인 무선 통신 시스템에서 높은 선형성을 보장하기 위해서는 상기 IIP2 특성이 높아야 하며, 이는 IM2 왜곡이 최소화됨을 의미할 수 있다.
IM2 왜곡을 줄여 비선형시스템의 높은 선형성이 보장된 경우, IM2 성분이 직접적으로 수신신호에 대한 Noise로 작용하는 것을 줄여주고, 상기 IM2 성분을 기반으로 발생하면서 수신신호에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 3차 혼변조 왜곡에 의한 왜곡 성분인 IM3(third-order InterModulation)를 줄여줘 큰 전력 소모 없이, 신호대잡음비(SNR)를 높여줄 수 있다.
도 7 및 도 8를 참조하면, 종래의 수신기 회로는 Ipath에서 50dB가 최솟값, 89dB가 최댓값이고, Qpath에서 48dB가 최솟값, 85dB가 최댓값이다. 평균적으로 Ipath와 Qpath 모두 평균적으로 60dB에 분포하고 있다.
몇몇 실시예에 따른 수신기 회로는 Ipath에서 55dB가 최솟값, 99dB가 최댓값이고, Qpath에서 60dB가 최솟값, 98dB가 최댓값이다. Ipath와 Qpath 모두 평균적으로 70dB에 분포하고 있다.
종래의 수신기 회로와 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로는 최솟값 차이에 대하여 Ipath는 5dB, Qpath는 12dB 차이로 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로가 크고, 최댓값 차이에 대하여 Ipath는 10dB, Qpath는 13dB 차이로 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로가 크다. 평균으로는 10dB차이로 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로가 더 크다.
따라서 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로는 종래의 수신기 회로에 비해, 높은 선형성을 가져 높은 신호대잡음비를 가질 수 있다.
하지만 몇몇 실시예에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 회로도이다.
도 9를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 수동 믹서 회로(60)는 변압기(110), 제1 수동믹서(120), 제2 수동믹서(130), 제3 수동믹서(140), 제4 수동믹서(150)를 포함할 수 있다. 변압기(110)는 제1 코일과 제2 코일을 포함하며, 제2 코일에 일단이 연결되고 타단이 접지된 제1 커패시터(113)를 포함한다. 제1 코일과 제2 코일은 유도 결합될 수 있다. 변압기(110)에서 제2 코일(112)의 일단과 연결된 제1 노드(N1)에 제1 수동믹서(120)와 제3 수동믹서(140)가 직접 연결될 수 있고, 변압기(110)의 타단과 연결된 제2 노드(N2)에 제2 수동믹서(130)와 제4 수동믹서(150)가 직접 연결될 수 있다.
즉, 제2 코일(112)의 일단을 통해 제1 노드(N1)로 신호가 들어간 후 갈라져서 제1 수동믹서(120)와 제3 수동믹서(140)로 신호가 입력될 수 있으며, 제2 코일(112)의 타단을 통해 제2 노드(N2)로 신호가 들어가 갈라져서 제2 수동믹서(130)와 제4 수동믹서(150)로 신호가 입력될 수 있다.
제1 수동믹서(120)는 차동 국부 발진 신호(LOI+, LOI-)입력단자(121,122)를 포함하고, 제4 수동믹서(150)도 차동 국부 발진 신호(LOI+, LOI-)입력단자(151,152)를 포함한다. LOI+와 LOI-는 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상이 180도 차이나는 차동신호이다.
제1 수동믹서(120)와 제4 수동믹서(150)의 각각의 출력 일단을 모아 출력단자(123)를 만들 수 있고, 각각의 출력 타단을 모아 출력단자(124)를 만들 수 있다. 각각의 출력단자(123, 124)는 각각 I+와 I-를 출력하고, I+와 I-는 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상이 180도 차이나는 차동신호이다.
제2 수동믹서(130)는 차동 국부 발진 신호(LOQ+, LOQ-)입력단자(131,132)를 포함하고, 제3 수동믹서(140)도 차동 국부 발진 신호(LOQ+, LOQ-)입력단자(141,142)를 포함한다. LOQ+와 LOQ-는 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상이 180도 차이나는 차동신호이다.
제2 수동믹서(130)와 제3 수동믹서(140)의 각각의 출력 일단을 모아 출력단자(133)를 만들 수 있고, 각각의 출력 타단을 모아 출력단자(134)를 만들 수 있다. 각각의 출력단자(133, 134)는 각각 Q+와 Q-를 출력하고, Q+와 Q-는 동일한 진폭, 동일한 주파수를 가지고 위상이 180도 차이나는 차동신호이다.
도 9의 실시예에 따른 수동 믹서 회로(60)와 도 3의 실시예에 따른 수동 믹서 회로(60)는 수동 믹서 부분에서 차이가 있는데, 도 3과 같이 한 개의 수신신호 경로(Ipath)에서 단일 신호를 받고 차동 신호(I+, I-)를 출력하는 경우 도 3과 같은 실시예를 따르는 믹서를 싱글 밸런스드 믹서(Single Balanced Mixer)라고 한다.
도 9과 같이 한 개의 수신신호 경로(Ipath)에서 차동 신호를 받아 차동 신호(I+, I-)를 출력하는 경우 도 9과 같은 실시예를 따르는 믹서를 더블 밸런스드 믹서(Double Balanced Mixer)라고 한다.
다만 상기 믹서 구성의 차이가 있지만, 도 9의 실시예 또한 도 3의 실시예와 같은 커패시터 배치 구성을 포함하고 있어, 종래의 수신기 회로 비해 높은 선형성을 가지고, 높은 신호대잡음비를 가질 수 있다.
도 10a 및 10b는 도 9의 구성 차이로 발생하는 효과를 설명하기 위한 주파수 영역에서의 그래프이다.
도 3, 9 및 10a, b를 참조하면, 도 3의 실시예 같이 싱글 밸런스드 믹서(Single balanced mixer)을 통해 하향 변환된 경우, 하향 변환된 신호(도 3의 I+)를 주파수 영역대에서 표시한다. 하향 변환된 후 f1, f2에서 각각 RF1, RF2 수신신호의 leakage가 남아있을 수 있고, 마찬가지로 f3의 국부 발진 신호(LO)의 leakage 또한 남아있을 수 있다.
현재 수신시스템은 헤테로다인(heterodyne)타입이 아닌 직접 하향 (Direct conversion)타입을 택했기 때문에, 중간 주파수(Intermediate Frequency)영역대로 신호가 변환되지 않을 수 있다.
기저대역(Baseband Frequency)에는 f1-f3, f2-f3의 주파수로 하향변환된 신호와 수신신호간 상호변조된 f1-f2 주파수 신호가 존재할 수 있다.
도 9의 실시예 같이 더블 밸런스드 믹서(Double balanced mixer)를 통해 하향 변환된 경우, 하향 변환된 신호(도 9의 I+)를 주파수 영역대에서 표시할 수 있다. 하향 변환된 후 f1, f2 주파수에서 각각 RF1, RF2 수신신호의 leakage가 남아있을 수 있지만, 싱글 밸런스드 믹서(Single balanced mixer)와 달리 f3 주파수의 국부 발진 신호(LO)의 leakage는 제거될 수 있다.
기저대역(Baseband Frequency)에서는 도 3과 마찬가지로 f1-f3, f2-f3의 주파수로 하향변환된 신호와 수신신호간 상호변조된 f1-f2 주파수 신호가 존재할 수 있다.
하지만 몇몇 실시예에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 회로도이다.
도 11을 참조하면, 수동 믹서 회로(60)는 저 잡음성 증폭기(50) 및 아날로그 베이스밴드(70)와 연결될 수 있다.
수동 믹서 회로(60)에서 변압기(110)는 제1 코일(111), 제2 코일(112), 제3 코일(114), 제1 커패시터(113), 제2 커패시터(115)를 포함할 수 있고, 제1 코일(111)은 저 잡음성 증폭기(50)와 연결될 수 있고 제2 코일(112), 제3 코일(114)은 2차 코일(112)로 제1 코일(111)과 유도 결합될 수 있다. 제1 코일(111), 제2 코일(112), 제3 코일(114)의 권선수는 각각 M1, M2, M3로 실시예에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 권선수의 비 M1, M2, M3가 서로 같은 경우, 다른 경우 모두 포함할 수 있다.
제1 커패시터(113)의 일단은 제2 코일(112)과 연결되어 있고, 타단은 접지될 수 있다. 제2 커패시터(115)의 일단은 제3 코일(114)과 연결되어 있고, 타단은 접지될 수 있다.
제2 코일(112)의 일단에는 제1 수동믹서(120)가 직접 연결되어 있고, 제2 코일(112)의 타단에는 제2 수동믹서(130)가 직접 연결될 수 있다. 제1 수동믹서(120)는 차동 국부 발진 신호(LOI+, LOI-)입력단자(121, 122)를 포함할 수 있고, 출력단자(123,124)를 포함할 수 있다. 제2 수동믹서(130)는 차동 국부 발진 신호(LOQ+, LOQ-)입력단자(131, 132)를 포함할 수 있고, 출력단자(133,134)를 포함할 수 있다.
제3 코일(114)의 일단에는 제5 수동믹서(220)가 직접 연결될 수 있고, 제3 코일의 타단에는 제6 수동믹서(230)가 직접 연결될 수 있다. 제5 수동믹서(220)는 차동 국부 발진 신호(LOi+, LOi-)입력단자(221, 222)를 포함할 수 있고, 출력단자(223,224)를 포함할 수 있다. 제6 수동믹서(230)는 차동 국부 발진 신호(LOq+, LOq-)입력단자(231, 232)를 포함할 수 있고, 출력단자(233,234)를 포함할 수 있다.
도 11의 실시예 또한 앞선 실시예들의 커패시터 배치 구성을 포함하고 있어, 종래의 수신기 회로 비해 높은 선형성을 가지고, 높은 신호대잡음비를 가질 수 있다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 수신기 회로의 회로도이다.
도 12를 참조하면, 도 11 실시예의 수동 믹서 회로(60)는 제3 코일(114)과 제5 수동믹서(220) 사이 또는 제3 코일과 제6 수동믹서(230) 사이에 스위치(300)를 더 포함할 수 있다. 스위치 닫힘/열림에 따라 제3 코일(114)과 연결된 제5 수동믹서(220), 제6 수동믹서(230)는 ON/OFF 될 수 있다. 마찬가지로, 도 12의 실시예 또한 종래의 수신기 회로 비해 높은 선형성을 가져 높은 신호대잡음비를 가질 수 있다.
1: 수신 시스템 10: 안테나
20: 듀플렉서 30: 송신단
40: 필터 50: 저 잡음성 증폭기
60: 수동 믹서 회로 70: 아날로그 베이스밴드
80: 디모듈레이터 110: 변압기
111: 제1 코일 112: 제2 코일
113: 제1 커패시터 114: 제3 코일
115: 제2 커패시터 120: 제1 수동믹서
130: 제2 수동믹서 140: 제3 수동믹서
150: 제4 수동믹서 220: 제5 수동믹서
230: 제6 수동믹서 300: 스위치
710: 트랜스 임피던스 증폭기

Claims (10)

  1. RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 안테나;
    상기 안테나로부터 수신된 상기 RF 신호를 필터링하는 필터; 및
    상기 필터링된 RF 신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로를 포함하되,
    상기 수동 믹서 회로는,
    서로 분리된 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 변압기와,
    상기 제2 코일의 일단에 직접 연결된 제1 수동믹서와,
    상기 제2 코일의 타단에 직업 연결되고 상기 제1 수동믹서와 분리된 제2 수동믹서를 포함하는 수신기 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 제2 코일에 연결되고, 타단이 접지된 제1 커패시터를 더 포함하는 수신기 회로
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수동 믹서 회로는,
    상기 제2 코일의 일단과 상기 제1 수동믹서 사이에 위치한 제1 노드에 연결된 제3 수동믹서와,
    상기 제2 코일의 타단과 상기 제2 수동믹서 사이에 위치한 제2 노드에 연결된 제4 수동믹서를 더 포함하는 수신기 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 변압기는 제3 코일을 더 포함하고,
    상기 수동 믹서 회로는,
    상기 제3 코일의 일단에 직접 연결된 제3 수동믹서와,
    상기 제3 코일의 타단에 직접 연결되고 상기 제3 수동믹서와 분리된 제4 수동믹서를 더 포함하는 수신기 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수동 믹서 회로는,
    일단이 상기 제3 코일에 연결되고, 타단이 접지된 제2 커패시터를 더 포함하는 수신기 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 코일과 상기 제 3코일의 권선 수는 서로 다른 수신기 회로.
  7. RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 안테나;
    상기 안테나로부터 수신된 상기 RF 신호를 필터링하는 필터; 및
    상기 필터링된 RF 신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로를 포함하되,
    상기 수동 믹서 회로는,
    서로 분리된 제1 코일과 제2 코일을 포함하는 변압기와,
    상기 제2 코일로부터 상기 RF 신호를 제공받는 제1 및 제2 수동믹서와,
    일단이 상기 제2 코일에 연결되고, 타단이 접지단에 연결된 제1 커패시터를 포함하는 수신기 회로.
  8. RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 안테나;
    상기 RF 신호를 필터링하는 필터;
    상기 필터링된 RF신호의 중심 주파수를 미리 정한 주파수로 조절하는 수동 믹서 회로;
    상기 수동 믹서의 출력신호를 처리하는 아날로그 베이스밴드; 및
    상기 아날로그 베이스밴드의 출력신호를 복조하는 디모듈레이터를 포함하되,
    상기 수동 믹서 회로는,
    상기 필터가 연결된 제1 코일과, 제2 코일을 포함하는 변압기와,
    상기 제2 코일의 일단에 직접 연결되고, 출력신호를 출력하는 제1 수동믹서와,
    상기 제2 코일의 타단에 직접 연결되고, 상기 출력신호를 출력하는 제2 수동믹서와,
    일단이 상기 제2 코일의 일단과 타단 사이에 연결되고, 타단이 접지된 제1 커패시터를 포함하는 수신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수동 믹서 회로는,
    상기 제2 코일의 일단과 상기 제1 수동믹서 사이에 위치한 제1 노드에 연결된 제3 수동믹서와,
    상기 제2 코일의 타단과 상기 제2 수동믹서 사이에 위치한 제2 노드에 연결된 제4 수동믹서를 더 포함하는 수신 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 변압기는 제3 코일을 더 포함하고,
    상기 수동 믹서 회로는,
    상기 제3 코일의 일단에 직접 연결된 제3 수동믹서와,
    상기 제3 코일의 타단에 직접 연결되고 상기 제3 수동믹서와 분리된 제4 수동믹서를 더 포함하는 수신 시스템.
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