KR20230001485A

KR20230001485A - 상하향 주파수 변환 전자 장치 및 밀리미터파 저 위상 잡음 국부 발진기

Info

Publication number: KR20230001485A
Application number: KR1020210139254A
Authority: KR
Inventors: 고재용; 김남경; 안찬욱; 유경호; 정동호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-01-04

Abstract

주파수를 변환하는 전자 장치 및 LO 신호를 생성하는 국부 발진기가 개시된다. 개시된 전자 장치는 제1 주파수 대역 신호를 입력 또는 출력하는 IF 포트, 제1 주파수 대역 신호보다 높은 제2 대역 주파수 신호를 입력 또는 출력하는 RF 포트, 제1 주파수 대역 신호를 제2 주파수 대역 신호로 변환하거나, 제2 주파수 대역 신호를 제1 주파수 대역 신호로 변환하는 수동 믹서, 3차 수동 필터를 포함한 PLL에 기반하여 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호를 생성하고, LO 신호를 수동 믹서로 제공하는 국부 발진기 및 IF 포트 및 수동 믹서 사이에 배치되고, IF 포트로 입력되거나 출력되는 신호의 이득 평탄도를 제어하는 이득 이퀄라이저를 포함하는 양방향 증폭기를 포함할 수 있다.

Description

상하향 주파수 변환 전자 장치 및 밀리미터파 저 위상 잡음 국부 발진기 {UP/DOWN FREQUENCY CONVERTER WITH MILLMIMETER-WAVE LOW-PHASE-NOISE LOCAL OSILLATOR}

본 개시의 다양한 실시 예들은 주파수를 상하향 변환하는 전자 장치 및 밀리미터파 저 위상 잡음 국부 발진기에 관한 것이다.

5G NR과 같은 오늘날의 통신 표준으로 인해 더 넓은 신호 대역폭을 갖는 밀리미터파(mmWave) 주파수에 대한 수요가 증가함에 따라 현재의 무선 표준을 충족시키기 위한 추가적인 고가 테스트 장비가 필요할 수 있다.

5G NR 통신 규격에 따른 초고주파 대역을 지원하기 위한 추가적인 테스트 장비를 개발하기 위해서는 많은 시간과 비용이 요구된다.

본 문서에 개시되는 다양한 실시예에 따르면, 밀리미터파 대역 신호(예: 24.25-43.5GHz)를 sub-6G 대역 신호(예: 0.6-6GHz)로 변환함으로써 추가적인 테스트 장비를 개발할 필요 없이 기존에 개발된 sub-6G 대역에 대한 테스트 장비로도 밀리미터파 대역 신호의 생성 및 분석을 효과적으로 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 전자 장치는 제1 주파수 대역 신호를 입력 또는 출력하는 IF(intermediate frequency) 포트, 상기 제1 주파수 대역 신호보다 높은 제2 대역 주파수 신호를 입력 또는 출력하는 RF(radio frequency) 포트, 상기 제1 주파수 대역 신호를 상기 제2 주파수 대역 신호로 변환하거나, 상기 제2 주파수 대역 신호를 상기 제1 주파수 대역 신호로 변환하는 수동 믹서(passive mixer), 3차 수동 필터를 포함한 PLL(phase locked loop)에 기반하여 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호를 생성하고, 상기 LO 신호를 상기 수동 믹서로 제공하는 국부 발진기(local oscillator; LO) 및 상기 IF 포트 및 상기 수동 믹서 사이에 배치되고, 상기 IF 포트로 입력되거나 출력되는 신호의 이득 평탄도를 제어하는 이득 이퀄라이저(gain equalizer)를 포함하는 양방향 증폭기(bi-directional amplifier)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 국부 발진기는 3차 수동 필터를 포함한 20GHz PLL 및 상기 PLL로부터 전달된 신호를 복수의 경로들 중 어느 하나로 전달하는 스위치를 포함하고, 상기 복수의 경로들 중 어느 하나에 의해, 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호가 생성되어 출력될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, RF 신호를 IF 신호로 변환하고, 변환된 IF 신호를 FR1 계측기로 제공한다면, 고가의 FR2 계측기 없이도 FR2 주파수 대역 신호를 다루는 장치의 전기적 특성 및 성능 검사를 저비용으로 수행할 수 있다.

또한, 다양한 실시 예에 따르면, 높은 선형성에 기반하여 RF 신호를 IF 신호로 변환하고, IF 신호를 RF 신호로 변환하는 아키텍쳐를, FR2 대역을 다루는 주파수 변환기(frequency converter), RF MMIC(millimeter integrated circuit), 통신 단말, 통신 중계기, RFIC(radio-frequency integrated circuit), 계측기의 손쉬운 구현에 충분히 응용될 수 있다.

도 1 은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 주파수 변환을 수행하는 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 주파수 변환을 수행하는 전자 장치의 회로도를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 국부 발진기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 양방향 증폭기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 주파수 변환기를 활용한 제조 검사를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도를 나타낸다.

도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치(GPU; graphics processing unit), 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래쉬들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 주파수 변환을 수행하는 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 전자 장치(200)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 IF(intermediate frequency) 신호를 RF(radio frequency) 신호로 변환하거나, 또는 RF 신호를 IF 신호로 변환할 수 있다.

IF 신호는 5G NR(New Radio)의 FR1(frequency range 1) 주파수 대역의 신호로서, 예를 들어, 1 내지 5 GHz 사이의 주파수 대역을 가진 신호일 수 있다. RF 신호는 밀리미터파(mmWave) 신호 또는 5G NR의 FR2(frequency range 2) 주파수 대역의 신호로서, 예를 들어, 21 내지 45 GHz 사이의 주파수 대역을 가진 신호일 수 있다.

전자 장치(200)는 IF 신호 및 RF 신호 간 직접 변환을 수행하는 장치로서, RF 신호의 전체 대역을 커버하기 위해 RF 입출력의 광대역 특성과 함께 고차 변조 신호들을 다루기 위한 고선형성(high linearity)을 가질 수 있다. 이를 위해, 전자 장치(200)는 광대역 수동 믹서, 고선형성의 양방향 IF 증폭기 및 저-위상-잡음 국부 발진기(low-phase-noise LO(local oscillator))를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 아래 도면들을 참조하여 자세히 설명한다.

예를 들어, FR2 주파수 대역 신호를 다루는 장치의 전기적 특성 및 성능 검사를 위해서는 FR2 주파수 대역을 지원하는 FR2 계측기가 요구되는데, 이러한 FR2 계측기는 FR1 주파수 대역을 지원하는 FR1 계측기보다 고가일 수 있다. 따라서, 전자 장치(200)를 통해 RF 신호를 IF 신호로 변환하고, 변환된 IF 신호를 FR1 계측기로 제공한다면, 고가의 FR2 계측기 없이도 FR2 주파수 대역 신호를 다루는 장치의 전기적 특성 및 성능 검사를 저비용으로 수행할 수 있다. 전자 장치(200)에서 RF 신호를 IF 신호로 변환하거나, IF 신호를 RF 신호로 변환할 때 정보 손실을 최소화하기 위해서는 주파수 변환의 선형성이 요구될 수 있다. 높은 선형성을 가진 주파수 변환을 통해 RF 신호가 IF 신호로 변환된다면, 상대적으로 저가인 FR1 계측기로도 FR2 주파수 대역 신호를 다루는 장치의 전기적 특성 및 성능 검사를 높은 정확도로 수행할 수 있다.

또한, 전자 장치(200)는 RF 신호를 IF 신호로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 IF 신호를 RF 신호로도 변환이 가능하며, 이를 활용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 주파수 변환기(frequency converter), RF MMIC(millimeter integrated circuit), 통신 단말, 통신 중계기, RFIC(radio-frequency integrated circuit), 계측기 중 어느 하나일 수 있다. 계측기는 신호 발생기(signal generator), 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer), 네트워크 분석기(network emulator) 중 어느 하나일 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 주파수 변환을 수행하는 전자 장치의 회로도를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101) 및 도 2의 전자 장치(200))는 IF 포트(310), RF 포트(320), 수동 믹서(330), 국부 발진기(340) 및 양방향 증폭기(350)를 포함할 수 있다.

전자 장치(300)는 IF 신호 및 RF 신호 간 직접 변환으로 인해 1-5GHz 및 21-45GHz의 넓은 IF 및 RF 대역폭을 가지며, 국부 발진기(340)는 20-29.5GHz 및 33.5-40GHz의 LO 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(300)의 높은 선형성을 달성하려면, 국부 발진기(340)가 낮은 근접 위상 잡음(close-in phase noise)을 생성하고, 높은 고조파(harmonics) 및/또는 불요파(spurious)를 제거할 수 있어야 할 수 있다. 또한, 전자 장치(300)는 양방향 변환(bi-directional conversion)을 위한 양방향 증폭기(350)가 포함되어 있으며, 광대역 변조 신호의 선형성을 유지하기 위해, 낮은 이득 변동을 가질 수 있다.

전자 장치(300)의 선형성을 왜곡하는 요인으로는 다음과 같은 3가지 요인이 있을 수 있다. 첫 번째로, 국부 발진기(340)의 근접 위상 잡음은 변환된 신호에 인접한 채널에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 두 번째와 세 번째 요인은 양방향 증폭기(350)의 AM/PM 왜곡(distortion) 및 넓은 대역폭이 주어진 수동 믹서(330)의 변환 이득(conversion gain)의 크기 리플/그룹 지연 왜곡(magnitude ripple/group delay distortion)일 수 있다.

수동 믹서(330)는 RF 주파수 대역(예: 21-45GHz) 지원과 최대 IF 및 RF 입력(~20 dBm)을 가지기 위하여, 수동 더블-밸런스드(double-balanced) 구조를 가질 수 있다. 수동 믹서(330)는 국부 발진기(340)로부터의 LO 신호를 이용하여, IF 포트(310)에 입력된 IF 신호를 RF 신호로 변환하여 RF 포트(320)로 전달하거나, RF 포트(320)에 입력된 RF 신호를 IF 신호로 변환하여 IF 포트(310)로 전달할 수 있다.

예를 들어, 국부 발진기(340)의 전력에 따라 측정된 절연 특성(isolation characteristics)은 다음과 같을 수 있다. 17dBm의 국부 발진기(340)의 전력의 경우, IF 포트(310) 및 RF 포트(320) 모두에 대한 LO 누설은 -35dB 미만이고, RF-IF 및 IF-RF 절연 수준은 각각 -23.02 및 -10dB를 초과할 수 있다. IF 경로를 따라 사용되는 각 저역 필터의 제거 손실은 7GHz 이후 -30dB를 초과할 수 있으므로, LO 및 RF 누설을 포함한 IF 외부 대역 노이즈를 70dB 이상 억제할 수 있다. RF 경로의 고역 필터도 16GHz 미만에서 -50dB 이상의 제거 손실을 보여 IF 누설을 필터링할 수 있지만, LO 누설 및 RF 대역폭에서 생성된 이미지를 더 많이 억제하려면 외부 RF 대역 필터가 필요할 수 있다. 국부 발진기(340)의 전력에 따른 수동 믹서(330)의 측정된 상향/하향 변환 손실은 17dBm에서 -11.4/-8.7dB 미만일 수 있다. 따라서, 수동 믹서(330)에 대한 최적의 국부 발진기(340)의 전력으로 17dBm이 도출될 수 있다.

수동 믹서(330) 및 RF 포트(320) 사이에는 21GHz 고역 필터(370)가 배치되어, 대역 외 노이즈 성분(예: 수동 믹서(330)에서 누설된 IF 및 LO 신호, 이미지 성분(예: LO-IF 성분)이 제거될 수 있다. 다른 실시예에서는, 수동 믹서(330) 및 RF 포트(320) 사이에 대역 필터(380)가 추가적으로 배치되어 대역 외 노이즈 성분이 제거될 수도 있다. 또한, 10dB 커플러(coupler) 및 RMS(root mean square) 전력 검출기(325)는 RF 포트(320)에 연결되어, 주파수 상향 변환 시 실시간 RF 출력을 확인할 수 있다.

국부 발진기(340)는 20-29.5GHz 및 33.5-40 GHz의 이중 경로 구성으로 광대역 LO 신호를 출력할 수 있으며, 이러한 LO 신호에 기반하여 5G FR2 전 상용 대역 내 주파수 상향 및 하향 변환이 수행될 수 있다. 국부 발진기(340)는 다단 증폭기를 통해 17dBm의 구간 내에서 높은 출력을 수행함으로써, 수동 믹서(330)의 트라이오드(triode) 영역 동작을 지원할 수 있다. 또한, 국부 발진기(340)는 ~40 GHz의 저 위상 잡음과 1-Tone (CW; continuous wave) 신호 출력 위한 20 GHz PLL 및 45 GHz 체배기(doubler)를 포함할 수 있다.

양방향 증폭기(350)는 IF 포트(310) 및 수동 믹서(330) 사이에 배치되어, IF 신호를 RF 신호로 변환할 때 IF 포트(310)로부터 전달된 신호를 증폭하여 수동 믹서(330)로 전달하고, RF 신호를 IF 신호로 변환할 때 수동 믹서(330)로부터 전달된 신호를 증폭하여 IF 포트(310)로 전달할 수 있다. 양방향 증폭기(350)는 FR2 대역에서의 낮은 능동 소자의 전력 효율로 인해 IF 대역에서의 양방향 경로를 구성할 수 있다. 예를 들어, 양방향 주파수 변환 시 IF 경로 이득 보장을 위하여, 양방향 증폭기(350)에서 상향 변환 경로에는 2단 증폭기가 배치되고, 하향 변환 경로에는 3단 증폭기가 배치될 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다.

양방향 증폭기(350) 전후로 각각 5 GHz 저역 필터들(360)이 배치될 수 있으며, 저역 필터들(360)은 주파수 상향 또는 하향 변환 시 다단 증폭기에서 발생하는 하모닉 성분의 제거와 하향 변환 시 수동 믹서(330)에서 발생하는 이미지 성분 및 LO 누설 성분의 제거를 수행할 수 있다.

또한, 10dB 커플러 및 RMS 검출기(315)는 IF 포트(310)에 연결되어, 주파수 하향 변환 시 실시간 IF 출력을 확인할 수 있다.

전자 장치(300)는 IF 및 RF 대역폭이 넓은 상향 또는 하향 변환 모드에서 동작을 재구성할 수 있어, 사용 가능한 주파수 범위를 여러 기기로 확장할 수 있다. 또한, 전자 장치(300)의 위상 잡음은 더 높은 반송파 주파수에서 최상의 성능을 보여 EVM(error vector magnitude) 왜곡을 최소화하면서 광대역 변조 신호의 변환을 용이하게 할 수 있다.

도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 국부 발진기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 국부 발진기(400)(예: 도 3의 국부 발진기(340))의 회로도가 도시된다.

국부 발진기(400)는 3차 수동 필터를 포함한 PLL에 기반하여 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호를 생성하여 수동 믹서(예: 도 3의 수동 믹서(330))로 제공할 수 있다.

OCXO(oven-controlled crystal oscillator)는 국부 발진기(400)에서 생성된 LO 신호의 주파수 고 정밀도 및 정밀성과 장시간 사용을 위한 낮은 노화(aging) 특성을 가진 발진기로서, 100MHz 신호를 발생할 수 있다.

제4 저역 필터(LPF4)는 OCXO에서 생성된 100MHz 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거해서 분배기(distributor)로 전달할 수 있으며, 분배기는 전달된 신호를 PLL과 스케일러(scaler)로 분배할 수 있다. 스케일러로 전달된 신호는 주파수가 1/10배되어 증폭기, 저항 및 제4 저역 필터를 통해 레퍼런스 출력(reference out)으로 출력될 수 있다. 10MHz 레퍼런스 출력(예: 0 dBm)은 다른 계측기의 동기화에 이용될 수 있다.

PLL은 분배기로부터 전달된 100MHz 신호에 기초하여 주파수(예: 20GHz)가 일정한 신호를 생성할 수 있다. 도 5를 참조하여 PLL(500)에 대해 설명하면, PLL(500)은 위상 비교기(510), 충전 펌프(charge pump)(520), 3차 수동 필터(530), VCO(voltage controlled oscillator)(540), 스케일러(550)를 포함할 수 있다.

위상 비교기(510)는 분배기로부터 전달된 100MHz 신호와 VCO(540)에서 분배된 피드백 신호 간 위상 차이에 기반한 펄스를 출력할 수 있다. 위상 비교기(510)에서 출력된 펄스는 충전 펌프(520)로 전달되어 전압으로 변환될 수 있다. 충전 펌프(520)에서 출력된 전압은 3차 수동 필터(530)로 인가될 수 있다.

3차 수동 필터(530)는 3.3nF 커패시터, 100nF 커패시터, 51옴 저항, 20옴 저항 및 3.3nF 커패시터를 포함할 수 있다. 3차 수동 필터(530)에 포함된 소자들의 값은 10-20GHz의 출력에 해당하는 오프셋 주파수 1-100MHz 지점의 위상 잡음 최적화 작업에 의해 결정될 수 있다. 넓은 신호 대역폭(예: 400MHz 이상)을 가지는 5G NR 변조 신호의 특성 상 1MHz 이후의 오프셋 주파수 지점에서의 위상 잡음 특성은 변환되는 변조 신호의 선형 왜곡에 중요한 요소가 될 수 있다.

3차 수동 필터(530)를 통과한 전압은 VCO(540)로 전달되어, VCO(540)에서 발진 신호가 생성되고, 발진 신호의 주파수가 스케일러(550)에 의해 1/N배(예: 1/200배) 되어 위상 비교기(510)로 피드백될 수 있다. 이러한 과정을 통해 VCO(540)는 20GHz 로 주파수가 일정한 신호를 출력할 수 있다.

다시 도 4로 돌아와서, PLL로부터 출력된 20GHz 신호는 증폭기(AMP1)에 의해 증폭되어 스위치(SW1)로 전달되고, 스위치(SW1)는 전달 받은 신호를 제1 경로(410) 및 제2 경로(420) 중 어느 하나로 전달할 수 있다.

제1 경로(410)는 20-29.5GHz 1-Tone 신호를 생성하는 경로일 수 있다. 제1 경로(410)의 앞에 배치된 제1 고역 필터(HPF1)와 제1 저역 필터(LPF1)는 증폭기(AMP1)에서 발생한 고조파 및 10-15GHz 이외의 불요파를 억제시킬 수 있다. 또한, 제1 고역 필터(HPF1)와 제1 저역 필터(LPF1)는 체배기(M1) 앞에 배치되어 체배기(M1)의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파를 제거할 수 있다. 체배기(M1)는 제1 저역 필터(LPF1)로부터 전달된 신호의 주파수를 2배하여, 20-29.5GHz 신호를 생성할 수 있다. 제2 고역 필터(HPF2)는 체배기(M1)에서 발생한 상호변조 항 및 20GHz 이하의 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 가변 저항(V_ATT1)은 20-29.5 GHz 구간에서 고출력(예: ~17dBm)을 고정하고, 넓은 출력 레벨 조정 범위(예: 20dB)를 위한 것일 수 있다. 드라이버 증폭기(DR)는 최종 고출력을 위한 경로 내 고 이득을 위한 것일 수 있다.

제2 스위치들(SW2)은 20-24.75GHz 신호를 생성하는 세부 경로(411)와 25-29.5GHz 신호를 생성하는 세부 경로(412) 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 예를 들어, ~40GHz SPDT(single-pole double-throw) 스위치일 수 있다. 세부 경로(411)에는 20-24.75GHz 신호를 LO 신호로 출력하기 위한 제2 저역 필터(LPF2), 고정 저항 및 제2 저역 필터(LPF2)가 배치될 수 있다. 제2 저역 필터(LPF2)는 20-24.75GHz를 벗어나는 불요파를 제거할 수 있다. 세부 경로(412)에는 25-29.5GHz 신호를 LO 신호로 출력하기 위한 제3 저역 필터(LPF3)가 배치될 수 있다. 제3 저역 필터(LPF3)는 25-29.5GHz를 벗어나는 노이즈 및/또는 불요파를 제거할 수 있으며, 예를 들어, 마이크로스트립 라인 기반의 7차 Chebyshev 타입 필터일 수 있다(예: 삽입 손실 2.8 dB, 3-dB Cut-off 주파수: 34GHz). 제2 스위치들(SW2) 이후에 배치된 전력 증폭기(PA)는 LO 출력의 20-40GHz +17dBm의 고출력을 제공하기 위한 것일 수 있다.

제2 경로(420)는 33.5-40GHz 1-Tone 신호를 생성하는 경로일 수 있다. 제2 경로(420)의 앞에 배치된 제3 고역 필터(HPF3)는 증폭기(AMP1)에서 발생한 고조파 및 15.5GHz 이하의 불요파를 억제시킬 수 있다. 또한, 제3 고역 필터(HPF3)는 체배기(M2) 앞에 배치되어 체배기(M2)의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파를 제거할 수 있다. 체배기(M2)는 제3 고역 필터(HPF3)로부터 전달된 신호의 주파수를 2배할 수 있다. 제4 고역 필터(HPF4)는 체배기(M2)에서 발생한 상호변조 항 및20GHz 이하의 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 제4 고역 필터(HPF4)는 마이크로스크립 라인 기반의 9차 Chebyshev 타입 필터일 수 있다(예: 삽입 손실 3.5 dB, 3-dB Cut-off 주파수: 33.5GHz). 가변 저항(V_ATT1)은 33.5-40GHz 구간에서 고출력(예: ~17dBm)을 고정하고, 넓은 출력 레벨 조정 범위(예: 20dB)를 위한 것일 수 있다.

제3 스위치들(SW3)은 33.5-36.75GHz 신호를 생성하는 세부 경로(421)와 37-40GHz 신호를 생성하는 세부 경로(422) 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 예를 들어, ~40GHz SPDT 스위치일 수 있다. 세부 경로(421)에는 33.5-36.75GHz 신호를 LO 신호로 출력하기 위한 제4 고역 필터(HPF4)가 배치될 수 있다. 제4 고역 필터(HPF4)는 33.5-36.75GHz를 벗어나는 노이즈 및/또는 불요파를 제거할 수 있다. 세부 경로(422)에는 대역 필터(BPF)가 배치될 수 있다. 대역 필터(BPF)는 37-40GHz을 벗어나는 노이즈 및/또는 불요파를 제거할 수 있다. 제3 스위치들(SW3)에 배치된 다단 증폭기(예: 드라이버 증폭기(DR) 및 2개의 전력 증폭기들(PA))는 지원 주파수 대역 내 고출력(+17dBm)을 제공하기 위한 것일 수 있다.

이처럼, 국부 발진기(400)는 밀리미터파 대역에서 안정적인 신호 소스를 생성하기 위해 100MHz OCXO, 20GHz PLL 및 45GHz 체배기(M1, M2)를 활용할 수 있다. 국부 발진기(400)는 20-24.75GHz, 25-29.5GHz, 33.5-36.75GHz 및 37-40GHz 중 하나의 대역에서 LO 신호를 생성해서 수동 믹서로 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 국부 발진기(400)에서 생성된 LO 신호는 차폐 검사, 삽입 손실 그리고 캘리브레이션 용도로도 활용될 수 있다. 국부 발진기(400)에서 OCXO가 활용됨으로써, 신뢰성 및 장기간 운용 안정성이 우수할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 양방향 증폭기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 양방향 증폭기(600)(예: 도 3의 양방향 증폭기(350))의 회로도가 도시된다.

양방향 증폭기(600)는 20/30dB의 최대 이득을 생성하는 상향/하향 변환(TX/RX) 모드를 위한 다단 증폭기들(예: 2단/3단 증폭기)를 포함할 수 있다. 광대역 신호의 선형성에 최소한의 영향을 주기 위해, 양방향 증폭기(600)는 DC에서 6GHz까지 공칭 감쇠 기울기(nominal attenuation slope)가 5dB인 이득 이퀄라이저(gain equalizer)를 이용하여 IF 대역폭(예: 1-5GHz) 내에서 이득 변동을 낮추고, TX/RX 모드에 대한 IF 이득 평탄도(gain flatness)를 일정하게 유지할 수 있다.

제4 스위치들(SW4)은 양방향 증폭기(600)의 상향/하향 변환 모드를 제어하기 위해, 하향 경로(610) 및 상향 경로(620) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

하향 경로(610)는 RF 포트(예: 도 3의 RF 포트(320))에 입력된 RF 신호를 IF 신호로 변환할 때 이용될 수 있다. 하향 경로(610)에는 증폭기(LNA2), 고정 저항(F_ATT1), 증폭기(LNA1), 이득 이퀄라이저(EQ1), 가변 저항(V_ATT1) 및 증폭기(LNA1)가 순차적으로 배치될 수 있다. 하향 경로(610)에 배치된 3단 증폭기(예: 2개의 LNA1 및 1개의 LNA2)는, 예를 들어, >30 dB의 이득 및 저 잡음 지수(<3.5 dB) 확보를 위한 것일 수 있다. 단일 증폭기(LNA1)의 이득은 >12dB이고, 3단 증폭기의 구현 이득은 >30dB이고, 잡음 지수는 <3.17dB일 수 있다. 다만, 도 6에서 하향 경로(610)에 배치된 3개의 증폭기들은 예시적인 것으로, 하향 경로(610)에 배치되는 증폭기의 개수는 IF 포트(예: 도 3의 IF 포트(310))에 연결되는 다른 장치(예: 계측기)의 수신 가능한 전력 범위에 따라 달라질 수 있다. 이득 이퀄라이저(EQ1)는 높은 이득 평탄도를 확보하기 위한 것으로, 예를 들어, 최종 이득 평탄도는 ± 1.3dB일 수 있다. 가변 저항(V_ATT1)은 이득 범위 확보를 위한 것으로, 잡음 지수를 고려하여 마지막 증폭기(LNA1) 전단에 배치될 수 있다. 예를 들어, 가변 저항(V_ATT1)의 구현 이득 조정 범위는 23dB(step: 1dB)일 수 있다. 하향 경로(610)를 통한 최대 IF 출력은 1dB compression에서 ~11dBm일 수 있다.

상향 경로(620)는 IF 포트에 입력된 IF 신호를 RF 신호로 변환할 때 이용될 수 있다. 상향 경로(620)에는 이득 이퀄라이저(EQ2), 증폭기(LNA2), 가변 저항(V_ATT1) 및 증폭기(LNA2)가 순차적으로 배치될 수 있다.

이득 이퀄라이저(EQ2)는, 예를 들어, 400MHz 이상의 대역폭을 가지는 5G 변조 신호의 선형성을 확보하기 위한 이득 평탄도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 이득 이퀄라이저(EQ2)의 최종 이득 평탄도는 ± 0.5dB일 수 있다. 상향 경로(620)에 배치된 2단 증폭기(예: 2개의 LNA2)는, 예를 들어, >20dB의 이득 확보를 위한 것일 수 있다. 단일 증폭기(LNA2)의 이득은 >15.5dB이고, 2단 증폭기의 구현 이득은 >20dB일 수 있다. 다만, 도 6에서 상향 경로(620)에 배치된 2개의 증폭기들은 예시적인 것으로, 상향 경로(620)에 배치되는 증폭기의 개수는 RF 포트에 연결되는 다른 장치(예: 계측기)의 수신 가능한 전력 범위에 따라 달라질 수 있다. 가변 저항(V_ATT1)은 구현 이득 조정 범위(예: 17dB(step: 1dB)를 위한 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(200) 및 전자 장치(300))는 제1 주파수 대역 신호를 입력 또는 출력하는 IF(intermediate frequency) 포트, 제1 주파수 대역 신호보다 높은 제2 대역 주파수 신호를 입력 또는 출력하는 RF(radio frequency) 포트, 제1 주파수 대역 신호를 제2 주파수 대역 신호로 변환하거나, 제2 주파수 대역 신호를 제1 주파수 대역 신호로 변환하는 수동 믹서(passive mixer)(예: 도 3의 수동 믹서(330)), 3차 수동 필터(예: 도 5의 3차 수동 필터(530))를 포함한 PLL(phase locked loop)(예: 도 5의 PLL(500))에 기반하여 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호를 생성하고, LO 신호를 수동 믹서로 제공하는 국부 발진기(local oscillator; LO)(예: 도 3의 국부 발진기(340) 및 도 4의 국부 발진기(400)) 및 IF 포트(예: 도 3의 IF 포트(310)) 및 수동 믹서 사이에 배치되고, IF 포트로 입력되거나 출력되는 신호의 이득 평탄도를 제어하는 이득 이퀄라이저(gain equalizer)를 포함하는 양방향 증폭기(bi-directional amplifier)(예: 도 3의 양방향 증폭기(350) 및 도 6의 양방향 증폭기(600))를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 양방향 증폭기는 RF 포트(예: 도 3의 RF 포트(320))에 입력된 신호를 IF 포트로 전달하는 하향 경로, IF 포트에 입력된 신호를 RF 포트로 전달하는 상향 경로 및 하양 경로 및 상향 경로 중 어느 하나를 선택하는 스위치들을 포함하고, 하향 경로에는 증폭기, 고정 저항, 증폭기, 이득 이퀄라이저, 가변 저항 및 증폭기가 순차적으로 배치되고, 상향 경로에는 이득 이퀄라이저, 증폭기, 가변 저항 및 증폭기가 순차적으로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치는 양방향 증폭기의 양단에 각각 연결되어, 하향 경로 또는 상향 경로에 배치된 복수의 증폭기들에서 발생하는 하모닉 성분을 제거하거나, 또는 수동 믹서에서 발생하여 하향 경로로 전달되는 신호에 포함되는 이미지 성분 및 수동 믹서에서 발생한 누설 성분을 제거하는 저역 필터들을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치는 수동 믹서와 RF 포트 사이에 배치되어, 제2 주파수 대역 외 노이즈 성분을 제거하는 고역 필터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 노이즈 성분은 수동 믹서에서 발생한 이미지 성분 및 누설 성분을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 국부 발진기는 PLL로부터 출력된 신호를 제1 경로(예: 도 4의 제1 경로(410)) 또는 제2 경로(예: 도 4의 제2 경로(420))로 전달하는 스위치를 더 포함하고, 제1 경로에는 제3 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해, 제1 고역 필터, 고정 저항, 제1 저역 필터, 제1 체배기, 제2 고역 필터, 가변 저항, 드라이버 증폭기(driver amplifier), 제1 세부 경로들(예: 도 4의 세부 경로들(411, 412))을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 가변 저항, 전력 증폭기(power amplifier) 및 제3 저역 필터가 순차적으로 배치되고, 제2 경로에는 제3 주파수 대역 신호보다 높은 제4 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해, 제3 고역 필터, 제2 체배기, 제4 고역 필터, 가변 저항, 제2 세부 경로들(예: 도 4의 세부 경로들(421, 422))을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 제4 고역 필터, 전력 증폭기, 가변 저항 및 전력 증폭기가 순차적으로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제1 고역 필터 및 제1 저역 필터는 제1 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고, 제1 체배기에 연결된 제2 고역 필터는 제1 체배기에서 발생한 상호변조 항(intermodulation term) 및 노이즈 성분을 제거할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제3 고역 필터는 제2 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고, 제2 체배기에 연결된 제4 고역 필터는 제2 체배기에서 발생한 상호변조 항 및 노이즈 성분을 제거하는 마이크로스트립 라인 기반의 체비쇼프(Chebyshev) 필터일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제1 세부 경로들은 제3 주파수 대역 신호에서 제1 서브 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해 제2 저역 필터, 고정 저항 및 제2 저역 필터가 배치된 경로 및 제3 주파수 대역 신호에서 제1 서브 주파수 대역 신호보다 높은 제2 서브 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해 제3 저역 필터가 배치된 경로를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제1 세부 경로들에 배치된 제2 저역 필터 및 제3 저역 필터 및 전력 증폭기에 연결된 제3 저역 필터는 드라이버 증폭기 및 전력 증폭기의 광대역 특성으로 인한 고조파를 제거할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제2 세부 경로들은 제4 주파수 대역 신호에서 제3 서브 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해 제4 고역 필터가 배치된 경로 및 제4 주파수 대역 신호에서 제3 서브 주파수 대역 신호보다 높은 제4 서브 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해 대역 필터(band pass filter)가 배치된 경로를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제3 주파수 대역 신호는 20 내지 29.5GHz 대역의 신호이고, 제4 주파수 대역 신호는 33.5 내지 40GHz 대역의 신호일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 제1 주파수 대역 신호는 1 내지 5GHz 대역의 신호이고, 제2 주파수 대역 신호는 21 내지 45GHz 대역의 신호일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치에서 전자 장치는 주파수 변환기, RF MMIC(millimeter integrated circuit), 통신 단말, 통신 중계기, RFIC(radio-frequency integrated circuit), 통신 계측기 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 국부 발진기는 3차 수동 필터를 포함한 20GHz PLL 및 PLL로부터 전달된 신호를 복수의 경로들 중 어느 하나로 전달하는 스위치를 포함하고, 복수의 경로들 중 어느 하나에 의해, 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호가 생성되어 출력될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 국부 발진기에서 복수의 경로들 중 제1 경로에는 제1 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해, 제1 고역 필터, 고정 저항, 제1 저역 필터, 제1 체배기, 제2 고역 필터, 가변 저항, 드라이버 증폭기(driver amplifier), 제1 세부 경로들을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 가변 저항, 전력 증폭기(power amplifier) 및 제3 저역 필터가 순차적으로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 국부 발진기에서 제1 고역 필터 및 제1 저역 필터는 제1 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고, 제1 체배기에 연결된 제2 고역 필터는 제1 체배기에서 발생한 상호변조 항(intermodulation term) 및 노이즈 성분을 제거할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 국부 발진기에서 복수의 경로들 중 제2 경로에는 제1 주파수 대역 신호보다 높은 제2 주파수 대역 신호를 LO 신호로 출력하기 위해, 제3 고역 필터, 제2 체배기, 제4 고역 필터, 가변 저항, 제2 세부 경로들을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 제4 고역 필터, 전력 증폭기, 가변 저항 및 전력 증폭기가 순차적으로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 국부 발진기에서 제3 고역 필터는 제2 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고, 제2 체배기에 연결된 제4 고역 필터는 제2 체배기에서 발생한 상호변조 항 및 노이즈 성분을 제거하는 마이크로스트립 라인 기반의 체비쇼프(Chebyshev) 필터일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 국부 발진기에서 제1 주파수 대역 신호는 20 내지 29.5GHz 대역의 신호이고, 제2 주파수 대역 신호는 33.5 내지 40GHz 대역의 신호일 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 주파수 변환기를 활용한 제조 검사를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제조 검사 시스템(700)은 4G/5G용 광대역 챔버(710), 공정 PC(750), FR1 계측기(760), 스위치(770) 및 밀리미터파 상하향 변환기(780)(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(200) 및 전자 장치(300))를 포함할 수 있다.

광대역 챔버(710) 내부에는 테스트 단말(720), FR1 안테나(730) 및 FR2 안테나(740)가 배치될 수 있다. RF1 안테나(730)에서는 RF1 신호가 발생되고, RF2 안테나(740)에서는 RF2 신호가 발생되며, 테스트 단말(720)는 각 신호를 수신하여 공정 PC(750)로 전달할 수 있다. 테스트 단말(720)과 공정 PC(750)는 유선에서 무선 통신으로 변환되어 연결될 수 있다.

※ 예시: UART(universal asynchronous receiver/transmitter) → NFC(near field communication) 혹은 블루투스

테스트 단말(720)의 업링크/다운링크 동작 모드, 4G, 5G-FR1, 5G-FR2 모드와 같은 검사 모드 변경을 위한 단말 설정 명령이 공정 PC(750)에서 테스트 단말(720)로 전달될 수 있다.

공정 PC(750) 및 FR1 계측기(760)와 공정 PC(750) 및 밀리미터파 상하향 변환기(780)는 SCPI(standard commands for programmable instruments)로 연결될 수 있으며, 이 연결을 통해 FR1 계측기(760)와 밀리미터파 상하향 변환기(780)에 대한 주파수 대역/변조 신호의 특성과 업링크/다운링크 모드에 따른 설정 명령이 공정 PC(750)로부터 전달될 수 있다.

FR1 대역에서 테스트 단말(720)의 업링크 검사는 다음과 같이 수행될 수 있다. 광대역 챔버(710) 내 배치된 FR1 안테나(730)에 수신된 테스트 단말(720)로부터 신호는 스위치(770)를 통해 FR1 계측기(760)로 전달되며, FR1 계측기(760)에서 테스트 단말(720)의 FR1 업링크 성능이 검증될 수 있다.

또한, FR1 대역에서 테스트 단말(720)의 다운링크 검사는 다음과 같이 수행될 수 있다. FR1 계측기(760)에서 생성된 변조 신호를 FR1 안테나(730)를 통해 테스트 단말(720)로 방사할 수 있다. 테스트 단말(720)에 수신된 신호에 기반하여 테스트 단말(720)의 FR1 다운링크 성능이 검증될 수 있다.

또한, FR2 대역에서 테스트 단말(720)의 업링크 검사는 다음과 같이 수행될 수 있다. 테스트 단말(720)에서 송신된 FR2 신호는 FR2 안테나(740)에 수신되어 밀리미터파 상하향 변환기(780)에서 FR1 대역으로 하향되고, 스위치(770)를 통해 FR1 계측기(760)로 전달될 수 있다. FR1 계측기(760)는 전달된 신호에 기초하여 테스트 단말(720)의 FR2 업링크 성능을 검증할 수 있다.

또한, FR2 대역에서 테스트 단말(720)의 다운링크 검사는 다음과 같이 수행될 수 있다. FR1 계측기(760)에서 생성된 변조 신호는 스위치(770)를 통해 밀리미터파 상하향 변환기(780)로 전달되어 FR2 대역 신호로 변조될 수 있다. 변조된 신호는 FR2 안테나(740)를 통해 테스트 단말(720)로 방사될 수 있다. 테스트 단말(720)에 수신된 신호에 기반하여 테스트 단말(720)의 FR2 다운링크 성능이 FR1 계측기(760)에 의해 검증될 수 있다.

이처럼, FR1 대역뿐만 아니라 FR2 대역의 RF 성능도 검증할 수 있는 단일 시스템을 구현함으로써, 고가의 FR2 대역 테스트 장치 없이 기존의 FR1 대역 테스트 장비를 통해서도 FR2 대역에 대한 유효한 검증을 수행할 수 있다.

그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

전자 장치에 있어서,
제1 주파수 대역 신호를 입력 또는 출력하는 IF(intermediate frequency) 포트;
상기 제1 주파수 대역 신호보다 높은 제2 대역 주파수 신호를 입력 또는 출력하는 RF(radio frequency) 포트;
상기 제1 주파수 대역 신호를 상기 제2 주파수 대역 신호로 변환하거나, 상기 제2 주파수 대역 신호를 상기 제1 주파수 대역 신호로 변환하는 수동 믹서(passive mixer);
3차 수동 필터를 포함한 PLL(phase locked loop)에 기반하여 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호를 생성하고, 상기 LO 신호를 상기 수동 믹서로 제공하는 국부 발진기(local oscillator; LO); 및
상기 IF 포트 및 상기 수동 믹서 사이에 배치되고, 상기 IF 포트로 입력되거나 출력되는 신호의 이득 평탄도를 제어하는 이득 이퀄라이저(gain equalizer)를 포함하는 양방향 증폭기(bi-directional amplifier)
를 포함하는
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 양방향 증폭기는
상기 RF 포트에 입력된 신호를 상기 IF 포트로 전달하는 하향 경로;
상기 IF 포트에 입력된 신호를 상기 RF 포트로 전달하는 상향 경로; 및
상기 하향 경로 및 상기 상향 경로 중 어느 하나를 선택하는 스위치들
을 포함하고,
상기 하향 경로에는 증폭기, 고정 저항, 증폭기, 이득 이퀄라이저, 가변 저항 및 증폭기가 순차적으로 배치되고,
상기 상향 경로에는 이득 이퀄라이저, 증폭기, 가변 저항 및 증폭기가 순차적으로 배치되는,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 양방향 증폭기의 양단에 각각 연결되어, 하향 경로 또는 상향 경로에 배치된 복수의 증폭기들에서 발생하는 하모닉 성분을 제거하거나, 또는 상기 수동 믹서에서 발생하여 상기 하향 경로로 전달되는 신호에 포함되는 이미지 성분 및 상기 수동 믹서에서 발생한 누설 성분을 제거하는 저역 필터들
을 더 포함하는
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 수동 믹서와 상기 RF 포트 사이에 배치되어, 제2 주파수 대역 외 노이즈 성분을 제거하는 고역 필터
를 더 포함하는
전자 장치.
제4항에 있어서,
상기 노이즈 성분은 상기 수동 믹서에서 발생한 이미지 성분 및 누설 성분을 포함하는,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 국부 발진기는
상기 PLL로부터 출력된 신호를 제1 경로 또는 제2 경로로 전달하는 스위치
를 더 포함하고,
상기 제1 경로에는 제3 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해, 제1 고역 필터, 고정 저항, 제1 저역 필터, 제1 체배기, 제2 고역 필터, 가변 저항, 드라이버 증폭기(driver amplifier), 제1 세부 경로들을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 가변 저항, 전력 증폭기(power amplifier) 및 제3 저역 필터가 순차적으로 배치되고,
상기 제2 경로에는 상기 제3 주파수 대역 신호보다 높은 제4 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해, 제3 고역 필터, 제2 체배기, 제4 고역 필터, 가변 저항, 제2 세부 경로들을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 상기 제4 고역 필터, 전력 증폭기, 가변 저항 및 전력 증폭기가 순차적으로 배치되는,
전자 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 고역 필터 및 상기 제1 저역 필터는
상기 제1 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고,
상기 제1 체배기에 연결된 제2 고역 필터는
상기 제1 체배기에서 발생한 상호변조 항(intermodulation term) 및 노이즈 성분을 제거하는,
전자 장치.
제6항에 있어서,
상기 제3 고역 필터는
상기 제2 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고,
상기 제2 체배기에 연결된 제4 고역 필터는
상기 제2 체배기에서 발생한 상호변조 항 및 노이즈 성분을 제거하는 마이크로스트립 라인 기반의 체비쇼프(Chebyshev) 필터인,
전자 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 세부 경로들은
상기 제3 주파수 대역 신호에서 제1 서브 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해 제2 저역 필터, 고정 저항 및 상기 제2 저역 필터가 배치된 경로; 및
상기 제3 주파수 대역 신호에서 상기 제1 서브 주파수 대역 신호보다 높은 제2 서브 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해 상기 제3 저역 필터가 배치된 경로
를 포함하는,
전자 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 세부 경로들에 배치된 상기 제2 저역 필터 및 상기 제3 저역 필터 및 상기 전력 증폭기에 연결된 상기 제3 저역 필터는
상기 드라이버 증폭기 및 상기 전력 증폭기의 광대역 특성으로 인한 고조파를 제거하는,
전자 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 세부 경로들은
상기 제4 주파수 대역 신호에서 제3 서브 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해 상기 제4 고역 필터가 배치된 경로; 및
상기 제4 주파수 대역 신호에서 상기 제3 서브 주파수 대역 신호보다 높은 제4 서브 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해 대역 필터(band pass filter)가 배치된 경로
를 포함하는,
전자 장치.
제6항에 있어서,
상기 제3 주파수 대역 신호는 20 내지 29.5GHz 대역의 신호이고,
상기 제4 주파수 대역 신호는 33.5 내지 40GHz 대역의 신호인,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 대역 신호는 1 내지 5GHz 대역의 신호이고,
상기 제2 주파수 대역 신호는 21 내지 45GHz 대역의 신호인,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자 장치는
주파수 변환기, RF MMIC(millimeter integrated circuit), 통신 단말, 통신 중계기, RFIC(radio-frequency integrated circuit), 통신 계측기 중 어느 하나인,
전자 장치.
3차 수동 필터를 포함한 20GHz PLL; 및
상기 PLL로부터 전달된 신호를 복수의 경로들 중 어느 하나로 전달하는 스위치
를 포함하고,
상기 복수의 경로들 중 어느 하나에 의해, 복수의 주파수 대역들 중 어느 하나의 LO 신호가 생성되어 출력되는,
국부 발진기.
제15항에 있어서,
상기 복수의 경로들 중 제1 경로에는 제1 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해, 제1 고역 필터, 고정 저항, 제1 저역 필터, 제1 체배기, 제2 고역 필터, 가변 저항, 드라이버 증폭기(driver amplifier), 제1 세부 경로들을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 가변 저항, 전력 증폭기(power amplifier) 및 제3 저역 필터가 순차적으로 배치되는,
국부 발진기.
제16항에 있어서,
상기 제1 고역 필터 및 상기 제1 저역 필터는
상기 제1 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고,
상기 제1 체배기에 연결된 제2 고역 필터는
상기 제1 체배기에서 발생한 상호변조 항(intermodulation term) 및 노이즈 성분을 제거하는,
국부 발진기.
제15항에 있어서,
상기 복수의 경로들 중 제2 경로에는 상기 제1 주파수 대역 신호보다 높은 제2 주파수 대역 신호를 상기 LO 신호로 출력하기 위해, 제3 고역 필터, 제2 체배기, 제4 고역 필터, 가변 저항, 제2 세부 경로들을 제어하기 위한 스위치들, 드라이버 증폭기, 상기 제4 고역 필터, 전력 증폭기, 가변 저항 및 전력 증폭기가 순차적으로 배치되는,
국부 발진기.
제18항에 있어서,
상기 제3 고역 필터는
상기 제2 체배기의 통과 대역보다 낮은 주파수에서 불요파(spurious)를 제거하고,
상기 제2 체배기에 연결된 제4 고역 필터는
상기 제2 체배기에서 발생한 상호변조 항 및 노이즈 성분을 제거하는 마이크로스트립 라인 기반의 체비쇼프(Chebyshev) 필터인,
국부 발진기.
제18항에 있어서,
상기 제1 주파수 대역 신호는 20 내지 29.5GHz 대역의 신호이고,
상기 제2 주파수 대역 신호는 33.5 내지 40GHz 대역의 신호인,
국부 발진기.