KR100377915B1

KR100377915B1 - 알에프 트랜시버에서의 주파수 혼합장치

Info

Publication number: KR100377915B1
Application number: KR10-2000-0058854A
Authority: KR
Inventors: 선상혁
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2003-03-29
Also published as: KR20020028081A

Abstract

본 발명은 불요파(고조파) 신호를 제거함으로써 RF 트랜시버의 성능을 향상(개선)시키도록 한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 분배기를 통해 입력되는 RF 신호를 두 개의 신호로 분배하고, 상호변조 신호 발생기에서는 분배기에서 분배된 RF 신호에서 반송파 신호를 제거하고 역 위상 상호변조 신호만을 출력하며, 가변 위상 변환기 및 감쇠기에서는 상기 상호변조 신호의 진폭과 위상을 변화시키며, 지연기는 분배기에서 출력되는 RF 신호를 역 위상의 상호변조 신호를 발생할 때까지 지연시켜 출력하고, 제1 합성기는 입력 RF 신호와 상기 가변위상 변환기 및 감쇠기에서 출력되는 역 위상 상호변조 신호를 합성하여 출력한다. 또한, 결합기는 국부 발진기에서 출력되는 로컬 신호(LO)를 커플링하고, 위상 변조기는 결합된 로컬 신호의 위상을 180도 천이 시키며, 믹서는 상기 로컬 신호와 상기 제1 합성기에서 출력되는 RF 신호를 혼합하여 중간주파수 신호(IF 신호)를 발생하고, 제2 합성기는 믹서에서 출력되는 IF신호와 상기 위상 변조기에서 출력되는 로컬 신호를 합성하여 상기 믹서에서 위상 왜곡된 신호를 제거한 후 순수한 IF 신호만을 출력한다.

Description

알에프 트랜시버에서의 주파수 혼합장치{Apparatus for mixing frequency in a RF Transceiver}

본 발명은 RF 트랜시버(Transceiver)에서 주파수 혼합장치에 관한 것으로, 특히 주파수 혼합기(믹서)의 입,출력단에 각각 상호변조 신호 발생부와 국부발진신호 위상 변조부를 부가하여, 불요파(고조파) 신호를 제거함으로써 RF 트랜시버의 성능을 향상(개선)시키도록 한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신 시스템(IMT-2000 시스템, PCS, DCS)의 RF 트랜시버를 설계할 경우, 주파수 변환을 위하여 믹서(Mixer)를 사용하게 되는 데, 이 믹서는 다이오드나 MES FET(metal-semiconductor FET)의 비선형성을 이용하므로 로컬(LOCAL)신호와 RF신호(또는 IF신호)들을 인가하였을 때, 다수의 원치 않는 불요파(고조파)와 상호변조 왜곡 신호가 발생된다.

도 1의 종래 이동통신 시스템에 적용된 RF 트랜시버에서의 믹서의 출력을 보인 도면이다. 여기서 참조부호 10은 입력되는 RF와 로컬신호(LO)를 혼합하여 IF신호를 출력하는 믹서(Mixer)를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 반송파(RF 신호 주파수)가 f1, f2이고, 로컬신호 주파수가 f_L이며, 로컬 신호 주파수가 RF 신호 주파수보다 더 크다고 할 때 상호변조 왜곡 신호중에 대역 내에 위치하는 3차 상호변조 왜곡신호 성분의 영향이 가장 크기 때문에, 기본 주파수 신호와 3차 상호변조 왜곡 신호 레벨의 비로써 왜곡정도를 많이 판단하게 된다.

이것을 개선하기 위해 종래에는, 수동 믹서의 경우에는 입력신호를 백-오프(back-off)하거나 하모닉 밸런스(Harmonic Balanced) 방법을 이용하여 최적의 동작 조건을 구하여 불요파 및 상호변조 왜곡 신호를 제거하였다.

또한, 능동 믹서인 경우에는 GaAs MES FET의 최적 동작 전압을 구하는 방법을 이용하여 불요파 및 상호변조 왜곡 신호를 제거하였다.

그러나 주지한 종래의 방법들은 모두 LO 주파수 신호 레벨이 상향 또는 하향된 주파수 신호 크기보다 큰 경우가 발생되어 로컬 신호의 제거라는 또 다른 문제를 야기했으며, 상호변조 왜곡 성분의 감쇄 특성에도 한계를 보이는 단점이 있었다.

이러한 모든 왜곡 성분들은 인접채널에 혼신 또는 잡음으로 존재함으로써 전체 통신 시스템의 통화 품질을 제한하는 요소로 작용한다.

따라서 이중 또는 삼중의 RF 필터들을 이용하여 왜곡 신호를 제거하고 있으나 사용 주파수 대역으로부터 근접해 있는 상호변조 왜곡 신호와 대전력 신호인 로컬신호는 필터의 감쇄특성 한계로 항상 시스템의 통화 품질을 열화 시키는 단점을 보였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 RF 트랜시버 구현시 주파수 혼합기에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 주파수 혼합기(믹서)의 입,출력단에 각각 상호변조 신호 발생부와 국부발진신호 위상 변조부를 부가하여, 불요파(고조파) 신호를 제거함으로써 RF 트랜시버의 성능을 향상(개선)시키도록 한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치는,

주파수 혼합기(믹서)에서 만들어질 왜곡 성분을 고려하여 이것과 역의 왜곡 특성을 갖는 역 상호변조 신호 발생기를 믹서 입력 측에 설계하여 상호변조 왜곡 성분을 상쇄시키고, 믹서 출력 단에는 로컬 신호와 동일한 전력 크기를 가지면서 위상 차이는 180도가 되도록 하는 로컬 신호 위상 변조기를 설계하여 믹서 출력 단에서 크게 발생되는 로컬 신호 성분을 제거하게 된다.

도 1은 종래 이동통신 시스템에 적용된 RF 트랜시버에서의 혼합기(믹서)에서 출력되는 IF 신호의 스펙트럼이고,

도 2는 본 발명에 의한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치의 구성을 보인 블록도이고,

도 3은 도 2의 상호변조 신호 발생기의 일 실시예를 보인 구성도이고,

도 4a 내지 도 4f는 도 2의 각 부 입출력 신호 스펙트럼이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 ..... 분배기

200 ..... 상호변조 신호 발생기

300 ..... 가변 위상 변환기 및 감쇠기

400 ..... 지연기

500 ..... 제1 합성기

600 ..... 결합기

700 ..... 위상 변조기

800 ..... 믹서

900 ..... 제2 합성기

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도 2는 본 발명에 의한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치의구성을 보인 블록도이다.

여기서 참조부호 100은 입력되는 RF 신호를 두 개의 신호로 분배해주는 분배기를 나타내고, 참조부호 200은 상기 분배기(100)에서 분배된 RF 신호에서 반송파 신호를 제거하고 상호변조 신호만을 출력하는 상호변조 신호 발생기를 나타내고, 참조부호 300은 상기 상호변조 신호 발생기(200)에서 출력되는 상호변조 신호의 진폭과 위상을 변화시키는 가변 위상 변환기 및 감쇠기를 나타낸다.

또한, 참조부호 400은 상기 분배기(100)에서 출력되는 RF 신호를 역 위상의 상호변조 신호를 발생할 때까지 지연시켜 출력하는 지연기를 나타내고, 참조부호 500은 상기 지연기(400)에서 출력되는 입력 RF 신호와 상기 가변위상 변환기 및 감쇠기(300)에서 출력되는 상호변조 신호를 합성하여 출력하는 제1 합성기를 나타낸다.

또한 참조부호 600은 도면에는 도시하지 않았지만 일반적인 국부 발진기에서 출력되는 로컬 신호(LO)를 커플링하는 결합기를 나타내고, 참조부호 700은 상기 결합기(600)에서 결합된 로컬 신호의 위상을 180도 천이시키는 위상 변조기를 나타내며, 참조부호 800은 상기 로컬 신호와 상기 제1 합성기(500)에서 출력되는 RF 신호를 혼합하여 중간주파수 신호(IF 신호)를 발생하는 믹서를 나타낸다.

또한 참조부호 900은 상기 믹서(800)에서 출력되는 IF신호와 상기 위상 변조기(700)에서 출력되는 로컬 신호를 합성하여 믹서(800)에서 위상 왜곡된 신호를 제거한 후 순수한 IF 신호만을 출력하는 제2 합성기를 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치의 작용을 첨부한 도면 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2의 분배기(100)는 도 4a와 같은 주파수가 f1, f2인 반송파 신호들(RF)을 두 개의 RF 신호로 분배하여 두 개의 경로를 통해 각각 출력하며, 이렇게 분배기(100)에서 분배되어 출력되는 하나의 RF 신호는 지연기(400)에 입력되고, 또 다른 하나의 RF 신호는 상호변조 신호 발생기(200)에 입력된다.

상기 상호 변조 신호 발생기(200)는 입력되는 RF 신호에서 반송파 신호를 제거하고 상호변조 신호만을 출력한다.

첨부한 도면 도 3은 상기 상호변조 신호 발생기(200)의 일 실시예를 보인 도면이다.

여기서 참조부호 210은 입력되는 RF 신호(Pin)를 2개의 RF 신호로 분배하여 출력하는 분배기를 나타내고, 220은 상기 분배기(210)에서 출력되는 신호에서 상호변조 신호만을 증폭하여 출력하는 증폭기(MMIC 증폭기)를 나타내고, 참조부호 230은 상기 증폭기(220)에서 출력되는 상호변조 신호의 크기를 감쇠시키는 가변 감쇠기를 나타내며, 참조부호 240은 상기 분배기(210)에서 출력되는 RF 신호의 위상을 변환하는 위상 변환기를 나타내고, 참조부호 250은 상기 가변 감쇠기(230)의 출력 신호와 상기 위상 변환기(240)의 출력 신호를 합성하여 상호변조 신호만을 출력하는 합성기를 나타낸다.

이와 같이 구성되는 상호변조 신호 발생기(200)는, 먼저 분배기(210)에서 입력되는 RF신호를 분배하여 2개의 경로로 각각 출력하게 되고, 증폭기(220)는 상기 2개의 경로중 하나의 경로로 전달되는 RF 신호에서 상호변조 신호만을 증폭하여 출력시킨다.

아울러 가변 감쇠기(230)는 상기 증폭기(220)에서 출력되는 상호변조 신호의 크기를 변화시킨다. 즉, 가변적으로 설정되는 감쇠 레벨에 따라 상기 증폭기(220)에서 출력되는 상호변조 신호의 크기를 감쇠 시키게 된다.

이렇게 크기가 조절된 상호변조 신호는 합성기(250)에 입력된다.

다음으로 위상 변환기(240)는 상기 분배기(210)에서 출력되는 RF 신호의 위상을 변환시킨 후 상기 합성기(250)에 전달된다.

상기 합성기(250)는 상기 가변 감쇠기(230)에서 출력되는 신호와 상기 위상 변환기(240)에서 출력되는 신호를 합성하여, 도 4b와 같은 스펙트럼을 갖는 상호변조 신호만을 가변 위상 변환기 및 감쇠기(300)에 전달한다.

즉, 상호변조 신호 발생기(200)는 가변 감쇠기(230)와 위상 변환기(240)에서 출력되는 신호들 중 f1, f2인 반송파 신호는 전력 크기가 같고 상호 역 위상이 되도록 조정하여 서로 상쇄시키고, 상호변조 신호만을 출력한다.

다음으로 상기 가변 위상 변환 및 감쇠기(300)는, 설정되는 위상 변환 레벨과 감쇠 레벨로 입력되는 상호변조 신호의 진폭과 위상을 변환시킨다.

그리고 진폭과 위상을 변환시킨 상호변조 신호를 상기 제1 합성기(500)에 인가한다.

아울러 지연기(400)는 상기 분배기(100)에서 출력되는 RF 신호를 상기 상호변조 신호 발생기(200) 및 가변 위상 변환기 및 감쇠기(300)의 동작 시간만큼 지연시킨 후 상기 제1 합성기(500)에 전달한다.

상기 제1 합성기(500)는 입력되는 두 신호 즉, 지연기(400)에서 출력되는 RF 신호와 상기 가변 위상 변환기 및 감쇠기(300)에서 출력되는 상호변조 신호를 합성하여 출력한다.

도 4c는 상기 제1 합성기(500)에서 출력되는 RF 신호의 스펙트럼을 보인 것이다.

한편, 일반적인 이동통신 시스템에서 입력되는 RF 신호를 IF 신호로 주파수 하향 변환하기 위해서 사용하는 국부 발진기에서 출력되는 로컬 신호는 도 4d와 같은 신호이며, 믹서(800)는 상기 도 4d와 같은 로컬 신호와 상기 도 4c와 같은 RF 신호를 혼합하여 도 4e와 같은 IF 신호를 출력한다.

도 4e를 살펴보면, 믹서(800)는 입력 신호중 하나인 반송파와 로컬신호를 혼합하게 되고, 이때 상호변조 왜곡 주파수 성분들을 발생시키게 된다.

이때 상호변조 신호 발생기(200)와 가변 위상 변환기 및 감쇠기(300)를 거친 상호변조 역 왜곡 신호가 로컬 신호와 혼합되므로, 주파수 혼합시 발생되는 상호변조 왜곡 주파수 성분들은 상기 가변 위상 변환기 및 감쇠기(300)에서 출력되는 상호변조 역 왜곡 신호와 상쇄되어 제거된다.

이렇게 함으로써 믹서(800)에서 로컬 신호와 RF 신호를 혼합할 때 발생하는 왜곡된 주파수 성분들을 제거하게 된다.

한편, 결합기(600)는 상기 믹서(800)로 유입되는 로컬 신호를 결합하게 되고, 위상 변조기(700)는 상기 결합기(600)에 의해 결합된 로컬 신호의 위상을 180도 천이 시키게 된다.

이렇게 위상이 180도 천이된 로컬 신호와 상기 믹서(800)에서 출력되는 IF 신호가 제2 합성기(900)에서 합성되면, 상기 믹서(800)에서 출력되는 대전력 로컬 신호 성분이 상쇄되어 도 4f와 같은 스펙트럼을 보인다.

즉, 믹서(800)에서 출력되는 대전력 로컬 신호 성분을 제거할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 본 발명 "RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치"에 따르면, 믹서에 의한 상호변조 왜곡신호와 국부발진기에서 발생되는 대전력 불요파(고조파)를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상호변조 왜곡신호와 대전력 불요파(고조파)의 제거로, 통화 품질의 열화를 미연에 방지할 수 있어 RF 트랜시버의 성능 향상을 도모하는 이점도 있다.

또한, 주파수 혼합장치에서 자체적으로 상호변조 왜곡신호 및 대전력 불요파를 제거할 수 있으므로, 기존 주파수 혼합장치에서 필수적으로 사용하는 다중의 필터를 제거할 수 있어 제품 생산시 소요되는 코스트(COST)를 낮출 수 있어 경제적인 이점도 도모해주는 효과가 있다.

Claims

RF신호를 두 개의 신호로 분배해주는 분배기, 상기 분배기에서 분배된 RF신호에서 반송파 신호를 제거하고 상호변조 신호만을 출력하는 상호변조 신호 발생기, 상기 상호변조 신호 발생기에서 출력되는 상호변조 신호의 진폭과 위상을 변화시키는 가변 위상 변환기 및 감쇠기, 지연기, 제1합성기, 결합기, 위상 변조기, 믹서, 제2합성기로 구성되어, RF 신호를 IF 신호로 주파수 하향 변환하는 RF 트랜시버에 있어서,

상기 상호변조 신호 발생기는,

입력되는 RF 신호(Pin)를 2개의 RF 신호로 분배하여 출력하는 분배기(210)와, 상기 분배기(210)에서 출력되는 신호에서 상호변조 신호만을 증폭하여 출력하는 증폭기(220)(MMIC 증폭기)와, 상기 증폭기(220)에서 출력되는 상호변조 신호의 크기를 감쇠시키는 가변 감쇠기(230)와, 상기 분배기(210)에서 출력되는 RF 신호의 위상을 변환하는 위상 변환기(240)와, 상기 가변 감쇠기(230)의 출력 신호와 상기 위상 변환기(240)의 출력 신호를 합성하여 상호변조 신호만을 출력하는 합성기(250)로 구성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜시버에서의 주파수 혼합장치.
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