KR20210086408A - 주파수 선택적 특성을 갖는 이중 평형 주파수 변환 믹서 - Google Patents

주파수 선택적 특성을 갖는 이중 평형 주파수 변환 믹서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 평형 주파수 변환 믹서에 관한 것으로서, 입력 신호가 입력되는 입력부, 국부발진 신호가 입력되는 국부발진입력부, 상기 입력 신호를 상기 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀(double balanced gilbert cell) 구조로 이루어진 제1 국부발진 스위칭 믹싱부, 상기 입력 신호를 상기 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀 구조로 이루어지고 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부와 연결된 제2 국부발진 스위칭 믹싱부, 이미지 주파수의 신호를 통과시키기 위해 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부에 각각 접속된 2개의 주파수 선택 필터 및 출력 신호를 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 주파수 선택 필터는 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부로부터 출력된 신호들을 상기 출력부로 크로스 커플링한다.

Description

주파수 선택적 특성을 갖는 이중 평형 주파수 변환 믹서{DOUBLE BALANCED FREQUENCY CONVERSION MIXER WITH FREQUENCY SELECTIVE CHARACTERISTICS}
본 발명은 무선 주파수 시스템의 송수신단에서 주파수 변환을 위해 이용되는 믹서에 관한 것이고, 더 상세하게는 이중 평형 주파수 변환 믹서에 관한 것이다.
믹서(mixer)는 반도체 소자가 가지는 비선형 특성을 이용하여 두 가지 주파수를 혼합하여 새로운 주파수를 형성하는 회로로서, 고주파 신호를 이용하는 무선 주파수 시스템에서 변복조를 할 때 주파수를 올리거나 주파수를 내리는 역할을 하기 위해 이용된다. 구체적으로, 믹서는 국부발진(이하, 'LO(Local Oscillation)'라 함) 신호 포트, 중간 주파수(이하, 'IF(Intermediate Frequency)'라 함) 신호 포트, 무선 주파수(이하, 'RF(Radio Frequency)'라 함) 신호 포트를 갖는다. 상향 변환(up-conversion)의 경우에는 LO 신호 포트와 IF 신호 포트가 입력부가 되고 RF 신호 포트가 출력부가 되고, 하향 변환(down-conversion)의 경우에는 LO 신호 포트와 RF 신호 포트가 입력부가 되고 IF 신호 포트가 출력부가 된다. 믹서에 주파수 f1을 가진 신호와 주파수 f2를 가진 신호가 입력되면 이들의 합(f1+f2) 또는 차(f1-f2)로 변환된 주파수를 가진 신호가 출력되는데, 여기서, 주파수의 합을 가진 신호가 출력될 지, 주파수의 차를 가진 신호가 출력될 지는 출력 측에 부가된 매칭 네트워크(예컨대, 발룬(balun; 평형 불평형 변성기))의 공진점(resonance point)에 의해 선택된다.
25-30 GHz의 밀리미터파 대역에서 운용되는 5G 통신에서 예컨대 20 GHz의 LO 신호와 7 GHz의 IF(Intermediate Frequency) 신호를 믹싱한 것으로 가정하면 입력 주파수 신호들은 27 GHz 신호와 13 GHz 신호로 변환이 될 수 있다. 믹서가 변조를 위하여 송신단에 위치한다면, 두 개의 신호 중 목적하는 27 GHz 신호만이 추출되고 13 GHz 신호는 불필요한 이미지 주파수 신호로서 억제되는 것이 바람직하다. 13 GHz의 이미지 주파수 신호가 억제되지 않는다면 그 이차 고조파(second harmonic)가 26 GHz 근방에서 나타나 27 GHz의 목적하는 신호를 왜곡시킬 우려가 있기 때문이다. 여기서, '이미지 주파수 신호'란, 믹싱 과정에서 기준 주파수인 LO 주파수를 기준으로 목적하는 주파수 성분과 대칭으로 나타나는 주파수 성분을 가진 신호를 일컫는다. 믹서가 복조를 위하여 수신단에 위치하는 경우에도 마찬가지로 목적하는 주파수 신호가 아닌 이미지 주파수 신호를 억제하는 것이 바람직하다.
믹서는 구조적으로 볼 때 입력으로 가해주는 신호가 차동으로 가해지는지 여부에 따라 단일 평형 믹서(single-balanced mixer), 이중 평형 믹서(double-balanced mixer), 불평형 믹서(unbalanced mixer)로 나뉘어지는데, 양쪽 입력이 모두 차동으로 가해지는 이중 평형 믹서는 높은 LO-RF 격리 특성을 갖는다는 점에서는 이점이 있으나 출력에 목적하는 신호와 이미지 주파수 신호가 같이 출력이 되기 때문에 이미지 주파수 신호를 억제할 필요가 있다. 특히, 상술한 바와 같이 5G 통신에서 동작하는 출력측 발룬은 광대역 특성을 띄기 때문에 이미지 주파수 신호의 전력을 충분히 억제하지 못하고, 그 결과 통신 품질이 열화되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 종래에는 다상 필터(poly-phase filter)를 이용한 I/Q 믹서를 통해 이미지 주파수 신호를 거부하는 기술을 채택해오고 있다. 이러한 I/Q 믹서는 등록특허 제10-0551478호(2006.2.14. 공개), 공개특허 제10-2010-0117397호(2010.11.3. 공개), 공개특허 제10-2019-0116939호(2019.10.15. 공개) 등에 개시되어 있다.
그러나 I/Q 믹서를 이용하는 경우에는 I 신호와 I 신호에 대하여 90°위상차를 갖는 Q 신호를 생성하여야 하는데, 정확히 90°의 위상차를 만드는 것은 상당히 어려운 기술이고 특정 주파수에서 90°의 위상차가 나더라도 주파수가 바뀌면 90°의 위상차가 틀어지기 때문에 종래기술에 따르면 회로가 복잡해질 수 밖에 없다. 또한 다상 필터는 손실이 심하기 때문에 추가적인 에너지가 더 많이 필요하고 증폭기가 수반되어야 한다.
1. 등록특허 제10-0551478호(2006.2.14. 공개) 2. 공개특허 제10-2010-0117397호(2010.11.3. 공개) 3. 공개특허 제10-2019-0116939호(2019.10.15. 공개)
본 발명은 종래기술보다 손실이 적고 간단한 회로 구성으로 이미지 주파수 신호를 억제하는 기술을 제시하고자 한다. 즉, 본 발명은 이미지 주파수 신호를 억제하기 위하여 I/Q 신호를 이용하지 않는 새로운 방식의 회로 구성을 제시하고자 한다.
특히, 본 발명은 광대역 통신 시 믹서의 상향(up)/하향(down) 변환 주파수 선택 특성을 높이는 새로운 방식의 회로 구성을 제안한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양에 따른 이중 평형 주파수 변환 믹서는, 제1 주파수를 가진 입력 신호가 입력되는 입력부; 국부발진기에 의한 국부발진 신호가 입력되는 국부발진입력부; 상기 입력 신호를 상기 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀(double balanced gilbert cell) 구조로 이루어진 제1 국부발진 스위칭 믹싱부; 상기 입력 신호를 상기 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀 구조로 이루어지고, 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부와 연결된 제2 국부발진 스위칭 믹싱부; 이미지 주파수의 신호를 통과시키기 위해 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부에 각각 접속된 2개의 주파수 선택 필터; 및 목적하는 제2 주파수를 가진 출력 신호를 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 주파수 선택 필터는 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부로부터 출력된 신호들을 상기 출력부로 크로스 커플링할 수 있다.
여기서, 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부 및 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부는 각각 2개의 출력 포트들을 갖고, 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부의 각 출력 포트는 상기 주파수 선택 필터들의 입력 포트와 접속되며, 상기 출력부는 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부의 출력 포트들과 상기 주파수 선택 필터의 출력 포트들이 서로 크로스 커플링되어 입력 측 양단에 연결되는 출력 매칭 회로를 포함할 수 있다.
상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부는, 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제1 트랜지스터 쌍; 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제2 트랜지스터 쌍을 포함하고, 상기 제1 트랜지스터 쌍의 게이트는 상기 국부발진기의 양단에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터 쌍의 게이트 또한 상기 국부발진기의 양단에 연결되며, 상기 제1 트랜지스터 쌍의 소스 및 상기 제2 트랜지스터 쌍의 소스는 상기 입력부와 연결되고, 상기 제1 트랜지스터 쌍의 드레인 및 상기 제2 트랜지스터 쌍의 드레인은 상기 출력부에 연결되며, 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부는, 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제3 트랜지스터 쌍; 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제4 트랜지스터 쌍을 포함하고, 상기 제3 트랜지스터 쌍의 게이트는 상기 국부발진기의 양단에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터 쌍의 게이트 또한 상기 국부발진기의 양단에 연결되며, 상기 제3 트랜지스터 쌍의 소스 및 상기 제4 트랜지스터 쌍의 소스는 상기 입력부와 연결되고, 상기 제3 트랜지스터 쌍의 드레인 및 상기 제4 트랜지스터 쌍의 드레인은 각각 상기 2개의 주파수 선택 필터에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 이중 평형 주파수 변환 믹서는 직류 전류를 흘려 보내주는 능동 믹서로 구성될 수 있고, 이 때, 상기 이중 평형 주파수 변환 믹서는 소스가 접지되고 차동 입력을 갖는 제5 트랜지스터 쌍을 더 포함하며, 상기 제5 트랜지스터 쌍은 상기 입력부와 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부 및 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부 사이에 배치되고, 상기 제5 트랜지스터 쌍의 게이트는 상기 입력부의 양단에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 상기 이중 평형 주파수 변환 믹서는 직류 전류를 흘려 보내지 않는 수동 믹서로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 이중 평형 주파수 변환 믹서는 상술한 구성을 통해 밀리미터파 대역에서 동작하는 통신 시스템에서 I/Q 신호를 이용하지 않고도 손실이 적고 간단한 회로 구성으로 이미지 주파수 신호를 충분히 억제할 수 있는 효과가 있다. 이에 의해 본 발명은 밀리미터파 대역에서 동작하는 통신 시스템에서 주파수 선택 특성의 열화로 회로 내부에서 발생할 수 있는 채널 간섭을 줄이는 역할을 하여 결과적으로 통신 품질의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 믹서의 상향/하향 변환 시 발생할 수 있는 간섭 문제를 내포하는 모든 통신 시스템에 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 이하의 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 그 밖의 효과를 가질 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서의 개략도이고, 도 1b는 제1 국부발진 스위칭 믹싱부의 회로를 예시하며, 도 1b는 제2 국부발진 스위칭 믹싱부의 절반에 해당하는 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부의 회로를 예시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서의 일 예를 보여주는 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서의 일 예를 보여주는 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 요지와 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부가한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서(100)의 개략도를 도시하고, 도 1b는 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)의 회로를 예시하며, 도 1b는 제2 국부발진 스위칭 믹싱부의 절반에 해당하는 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-1, 140-2)의 회로를 예시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 평형 주파수 변환 믹서(100)는 입력부(110), 국부발진기의 국부발진(LO) 신호가 입력되는 LO입력부(120), 제1 국부발진(LO) 스위칭 믹싱부(130), 제2 국부발진(LO) 스위칭 믹싱부(140), 2개의 주파수 선택 필터(150), 출력부(160)를 포함할 수 있다.
입력부(110)에는 제1 주파수를 가진 입력 신호가 입력될 수 있다. 이중 평형 주파수 변환 믹서(100)가 상향 변환을 위한 믹서(이하, '업 믹서'라 함)인 경우, 제1 주파수를 가진 입력 신호는 중간 주파수(IF) 신호이다. 이 때, 믹서는 IF 신호와 LO 신호를 믹싱하여 무선 주파수(RF) 신호를 출력할 수 있다. 역으로, 이중 평형 주파수 변환 믹서(100)가 하향 변환을 위한 믹서(이하, '다운 믹서'라 함)인 경우 제1 주파수를 가진 입력 신호는 무선 주파수(RF) 신호이다. 이 때, 믹서는 RF 신호와 LO 신호를 믹싱하여 IF 신호를 출력할 수 있다.
입력부(110)는 임피던스 매칭을 위한 입력 매칭 회로를 포함할 수 있고, 트랜스포머 발룬(transformer balun)으로 구성된 입력 매칭 회로의 예는 도 3의 하단에 도시되어 있다.
입력부(110)는 입력 신호가 IF 신호인 경우에는 IF 매칭 회로를 포함하고, 입력 신호가 RF 신호인 경우에는 RF 매칭 회로를 포함한다.
국부발진기의 국부발진(LO) 신호가 입력되는 국부발진입력부(이하, 'LO입력부'라 함)(120) 또한 임피던스 매칭을 위하여 LO 매칭 회로를 포함할 수 있다. 입력 매칭 회로와 마찬가지로 LO 매칭 회로 또한 도 3의 좌측에 도시된 바와 같이 트랜스포머 발룬으로 구성될 수 있다.
제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)는 입력 신호를 국부발진기에 의한 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀(double balanced gilbert cell) 구조로 이루어진다. 따라서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)는 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제1 트랜지스터 쌍, 그리고 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제2 트랜지스터 쌍을 포함한다. 제1 트랜지스터 쌍과 제2 트랜지스터 쌍은 서로 대칭적으로 배치될 수 있다. 이 때 제1 트랜지스터 쌍의 게이트들은 LO입력부(120)의 양단에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터 쌍의 게이트들 또한 LO입력부(120)의 양단에 연결된다. 즉, 제1 트랜지스터 쌍 중 일 트랜지스터의 게이트는 LO 매칭 회로의 일 출력포트(예컨대, Lo_P)에 연결될 수 있고, 타 트랜지스터의 게이트는 LO 매칭 회로의 타 출력포트(예컨대, Lo_N)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터 쌍 중 일 트랜지스터의 게이트는 LO 매칭 회로의 일 출력포트(예컨대, Lo_P)에 연결될 수 있고, 타 트랜지스터의 게이트는 LO 매칭 회로의 타 출력포트(예컨대, Lo_N)에 연결될 수 있다.
제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140)는 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)와 동일한 구조를 갖는다. 즉, 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140) 또한 입력 신호를 국부발진기에 의한 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀 구조로 이루어진다. 도 1a에는 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140)가 절반으로 나누어져(이하, '하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부'라 함) 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)의 좌우 양쪽에 배치되는 형태로 도시되어 있다. 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-1)와 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-2)는 합쳐서 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140)를 형성한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-1, 140-2)는 도 1b에 도시된 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)의 절반에 해당하는 구성을 갖는다. 따라서 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부는 결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 트랜지스터 쌍을 포함하고, 이러한 트랜지스터 쌍의 게이트들은 LO입력부(120)의 양단에 연결된다. 즉, 이러한 트랜지스터 쌍 중 일 트랜지스터의 게이트는 LO 매칭 회로의 일 출력포트(예컨대, Lo_P)에 연결될 수 있고, 타 트랜지스터의 게이트는 LO 매칭 회로의 타 출력포트(예컨대, Lo_N)에 연결될 수 있다.
다시 도 1a를 참고하면, 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-1, 140-2)는 각각 주파수 선택 필터(150)에 연결된다. 주파수 선택 필터(150)는 목적하지 않는 이미지 주파수를 가진 신호를 통과시키기 위하여 저항, 인덕터, 커패시터, 트랜스포머 등을 이용하여 구현될 수 있다. 주파수 선택 필터(150)의 구성은 종래에 이미 널리 알려진 구성을 채택할 수 있다. 도 3은 인덕터와 커패시터로 구성된 주파수 선택 필터(150)의 예를 보여준다.
여기서 주목할 것은, 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-1)에 연결된 주파수 선택 필터(150)의 출력 포트와 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(140-2)에 연결된 주파수 선택 필터(150)의 출력 포트가 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)의 출력 포트들에 크로스 커플링되어 출력부(160)로 입력된다는 것이다. 따라서 주파수 선택 필터(150)를 통과한 이미지 주파수의 신호는 역위상으로 출력부(160)에 인가되게 된다. 이와 같이 역위상으로 인가된 이미지 주파수의 신호와 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)로부터 인가된 믹싱 신호가 합해져서 이미지 주파수의 신호는 억제되고 목적하는 제2 주파수를 가진 출력 신호만이 출력된다. 예컨대, 20 GHz의 LO 신호와 7 GHz의 IF 신호가 입력되는 업 믹서의 경우, 13 GHz의 이미지 주파수 신호는 역위상으로 출력부에 인가되어 믹싱 신호인 27 GHz 신호와 13 GHz 신호 중에서 13 GHz 신호가 상쇄될 것이다. 즉, 13 GHz 신호 및 그 고조파들은 억제되고 목적하는 27 GHz 신호만이 출력되어, 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
출력부(160)는 입력부(110) 및 LO입력부(120)와 마찬가지로 임피던스 매칭을 위하여 트랜스포머 발룬으로 구성된 출력 매칭 회로를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 국부발진 스위칭 믹싱부(130)의 출력 포트들과 주파수 선택 필터들(150)의 출력 포트들이 서로 크로스 커플링되어 출력부(160)의 입력 측 양단에 연결될 수 있다.
특히 도 1a는 능동 타입의 이중 평형 주파수 변환 믹서를 예시하는데, 도 3은 믹서에 직류 전류를 흘려 보내주기 위해 주파수 선택 필터(150)의 인덕터 및 출력부(160)의 인덕터에 VDD 전압이 인가됨을 보여준다. 이러한 능동 믹서는 소스가 접지되고 차동 입력을 갖는 또 다른 트랜지스터 쌍을 통해 입력부(110)와 제1, 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(130, 140)를 결합할 수 있다. 이러한 트랜지스터 쌍의 게이트들은 입력부(110)의 양단에 연결될 수 있다. 즉, 상기 트랜지스터 쌍에 포함된 일 트랜지스터의 게이트는 입력 매칭 회로의 일 출력 포트(IN_P)에 연결되고 타 트랜지스터의 게이트는 입력 매칭 회로의 타 출력 포트(IN_N)에 연결될 수 있다(도 3 참조). 능동 믹서는 직류 전류가 흐르는 상태로 동작한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서를 개략적으로 도시하고, 도 4는 그러한 수동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서의 일 예를 보여주는 회로도를 도시한다. 수동 믹서는 주파수 선택 필터(250)의 인덕터가 접지되고 출력부(260)의 인덕터에 VDD 전압이 인가되지 아니하여 직류 전류가 흐르지 않는다. 또한 수동 믹서는 입력부(210)가 제1, 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(230, 240)에 직접 결합되는 구성을 갖는다. 그 외 나머지 구성은 능동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 타입 이중 평형 주파수 변환 믹서의 일 예를 보여주는 회로도이다. LO 신호가
Figure pat00001
이고, 입력 신호가
Figure pat00002
라고 가정하면, 각 국부발진 스위칭 믹싱부로부터 출력되어 A점을 흐르는 신호는
Figure pat00003
이다. 즉, 제1, 제2 국부발진 스위칭 믹싱부(130, 140)의 출력 신호는 업(up) 주파수 신호와 다운(down) 주파수 신호를 모두 포함한다. 여기서, 목적하는 주파수는 (x+y)이고 (x-y)는 이미지 주파수라고 가정할 때, 주파수 선택 필터(150)를 통과하여 B점을 흐르는 신호는 이미지 주파수에 해당하는
Figure pat00004
이다. B점을 흐르는 신호는 크로스 커플링에 의해 역위상으로 출력부에 인가되므로 결과적으로 C점을 흐르는 신호는 아래와 같다.
Figure pat00005
따라서 이미지 주파수의 신호는 억제되고 목적하는 주파수(x+y)에 해당하는 신호만이 출력부(160)에 인가된다.
도 1a 내지 도 1c, 도 2 내지 도 4는 트랜지스터의 예로서 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)을 이용하여 도시하였으나, MOSFET 대신 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 다른 타입의 트랜지스터로도 구성할 수 있다.
본 발명은 상술한 구성에 의해 다상 필터나 I/Q 신호 생성기 없이도 이미지 주파수 신호를 충분히 억제할 수 있고, 그에 따라 통신 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 이미지 주파수 신호 억제를 위한 저손실의 간단한 회로 구성을 제안한다.
상술한 실시예들은 본 발명의 가장 기본적인 예예 불과할 뿐이기 때문에, 본 발명이 위의 실시예들에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.
100, 200: 이중 평형 주파수 변환 믹서
110, 210: 입력부
120, 220: 국부발진입력부
130, 230: 제1 국부발진 스위칭 믹싱부
140-1, 140-2, 240-1, 240-2: 하프 제2 국부발진 스위칭 믹싱부
150, 250: 주파수 선택 필터
160, 260: 출력부

Claims (5)

  1. 이중 평형 주파수 변환 믹서로서,
    제1 주파수를 가진 입력 신호가 입력되는 입력부;
    국부발진기에 의한 국부발진 신호가 입력되는 국부발진입력부;
    상기 입력 신호를 상기 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀(double balanced gilbert cell) 구조로 이루어진 제1 국부발진 스위칭 믹싱부;
    상기 입력 신호를 상기 국부발진 신호와 믹싱하기 위하여 이중 평형 길버트 셀 구조로 이루어지고, 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부와 연결된 제2 국부발진 스위칭 믹싱부;
    이미지 주파수의 신호를 통과시키기 위해 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부에 각각 접속된 2개의 주파수 선택 필터; 및
    목적하는 제2 주파수를 가진 출력 신호를 출력하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 주파수 선택 필터는 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부로부터 출력된 신호들을 상기 출력부로 크로스 커플링하는
    이중 평형 주파수 변환 믹서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부 및 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부는 각각 2개의 출력 포트들을 갖고, 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부의 각 출력 포트는 상기 주파수 선택 필터들의 입력 포트와 접속되며,
    상기 출력부는,
    상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부의 출력 포트들과 상기 주파수 선택 필터의 출력 포트들이 서로 크로스 커플링되어 입력 측 양단에 연결되는 출력 매칭 회로
    를 포함하는
    이중 평형 주파수 변환 믹서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부는,
    결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제1 트랜지스터 쌍;
    결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제2 트랜지스터 쌍
    을 포함하고, 상기 제1 트랜지스터 쌍의 게이트들은 상기 국부발진입력부의 양단에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터 쌍의 게이트들 또한 상기 국부발진입력부의 양단에 연결되며, 상기 제1 트랜지스터 쌍의 소스 및 상기 제2 트랜지스터 쌍의 소스는 상기 입력부와 연결되고, 상기 제1 트랜지스터 쌍의 드레인 및 상기 제2 트랜지스터 쌍의 드레인은 상기 출력부에 연결되며,
    상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부는,
    결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제3 트랜지스터 쌍;
    결합된 소스와 결합된 드레인, 그리고 차동 입력을 갖는 제4 트랜지스터 쌍
    을 포함하고, 상기 제3 트랜지스터 쌍의 게이트들은 상기 국부발진입력부의 양단에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터 쌍의 게이트들 또한 상기 국부발진입력부의 양단에 연결되며, 상기 제3 트랜지스터 쌍의 소스 및 상기 제4 트랜지스터 쌍의 소스는 상기 입력부와 연결되고, 상기 제3 트랜지스터 쌍의 드레인 및 상기 제4 트랜지스터 쌍의 드레인은 각각 상기 2개의 주파수 선택 필터에 연결되는
    이중 평형 주파수 변환 믹서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이중 평형 주파수 변환 믹서는 직류 전류를 흘려 보내주는 능동 믹서로 구성되고,
    상기 이중 평형 주파수 변환 믹서는,
    소스가 접지되고 차동 입력을 갖는 제5 트랜지스터 쌍
    을 더 포함하며, 상기 입력부는 상기 제5 트랜지스터 쌍을 통해 상기 제1 국부발진 스위칭 믹싱부 및 상기 제2 국부발진 스위칭 믹싱부와 결합되고, 상기 제5 트랜지스터 쌍의 게이트는 상기 입력부의 양단에 연결되는
    이중 평형 주파수 변환 믹서.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이중 평형 주파수 변환 믹서는 직류 전류를 흘려 보내지 않는 수동 믹서로 구성되는
    이중 평형 주파수 변환 믹서.
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