KR101902093B1 - Ｌｏ 생성 시스템 및 그 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

LO 생성 시스템은, 대역 통과 필터 회로를 포함하고, 상기 대역 통과 필터 회로는, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 각각 출력하도록 구성된 기본 대역 통과 필터 회로; 및 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결되어 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 통과 대역폭을 협대역화 하도록 구성된 대역폭 조정 회로;를 포함하고, 상기 기본 대역 통과 필터 회로는, 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드 사이에 연결되어, 공진 주파수를 설정하도록 구성된 공진 주파수 설정 회로; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터; 및 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터;를 포함하고, 상기 제 1 필터 신호 및 상기 제 2 필터 신호는, 한쌍의 차동 신호인 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＯ 생성 시스템 및 그 생성 방법{LO GENERATION SYSTEM AND GENERATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 LO 생성 시스템 및 그 생성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이파이 등의 RF 시스템에서 VCO 풀링 현상 및 하모닉 성분을 제거할 수 있는 LO 생성 시스템 및 그 생성 방법에 관한 것이다.
일반적인 와이파이 시스템에서 트랜스미터(Transmitter)와 전압 제어 발진기(VCO, Voltage Controlled Oscillator)가 동일한 주파수를 쓰거나 전압 제어 발진기 주파수가 트랜스미터 주파수의 하모닉(Harmonic) 주파수를 사용할 경우, 트랜스미터 출력 파워가 전압 제어 발진기로 인가되어서 전압 제어 발진기 주파수가 흔들리는 현상이 발생한다. 이런 현상을 VCO 풀링(Pulling) 현상이라고 하는데, 일반적으로 이런 현상을 회피하기 위해 전압 제어 발진기 주파수를 트랜스미터 주파수의 분수 비율로 발진시키고, 믹서(Mixer) 회로를 이용해서 트랜스미터에 사용할 수 있는 주파수를 생성하는 방법을 사용한다.
하지만, 종래 LO 생성 시스템에서는 액티브 믹서(Active Mixer)를 사용하거나 패시브 믹서(Passive Mixer)를 사용할 지라도 여전히 하모닉 성분이 높은 문제점이 있었다.
국내특허공개번호 : 제10-2011-0122170호(전압-제어 발진기를 포함하는 무선 통신을 위한 장치 및 디바이스 및 믹싱된 신호 또는 주파수 분할된 신호를 생성하기 위한 방법, 2011년 11월 09일 공개)
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, VCO 풀링 현상 및 하모닉 성분을 제거할 수 있는 LO 생성 시스템 및 그 생성 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대역 통과 필터는, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 차동 신호를 출력하도록 구성된 기본 대역 통과 필터 회로; 및 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결되어 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 통과 대역폭을 협대역화 하도록 구성된 대역폭 조정 회로;를 포함한다.
구체적으로, 상기 기본 대역 통과 필터 회로는, 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드 사이에 연결되어, 공진 주파수를 설정하도록 구성된 공진 주파수 설정 회로; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터; 및 상기 공진 주파수를 조정하도록 구성된 공진 주파수 조정 회로;를 포함하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 공진 주파수 조정 회로는, 버랙터(Varactor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 대역폭 조정 회로는, 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 대역폭 조정 회로는, 게이트 단자로 차동 신호 중 하나를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및 게이트 단자로 차동 신호 중 다른 하나를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 필터링 방법은, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 차동 신호를 출력하는 기본 필터링 단계; 및 상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하여, 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드로 출력하도록 하는 대역폭 조정 단계;를 포함한다.
구체적으로, 상기 기본 필터링 단계는, 공진 주파수를 설정하는 공진 주파수 설정 단계; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터를 이용하여 직류 바이어싱 하는 단계; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터를 이용하여, 직류 바이어싱 하는 단계; 및 상기 공진 주파수를 조정하는 공진 주파수 조정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 대역폭 조정 단계는, 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것에 의해 상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 대역폭 조정 단계는, 게이트 단자로 차동 신호 중 하나를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및 게이트 단자로 차동 신호 중 다른 하나를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 이용하여 실시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템은, 전압 제어 발진기의 출력을 이용한 차동 신호인 제 1 VCO 신호 및 제 2 VCO 신호를 입력받아, 상기 제 1 VCO 신호 및 상기 제 2 VCO 신호의 주파수를 2 분주하여 제 1 분주 신호 및 제 2 분주 신호를 출력하도록 구성된 제 1 주파수 분주기; 상기 제 1 VCO 신호, 상기 제 2 VCO 신호, 상기 제 1 분주 신호 및 상기 제 2 분주 신호를 입력받아 혼합하여 제 1 믹서 신호 및 제 2 믹서 신호를 출력하도록 구성된 믹서; 상기 제 1 믹서 신호 및 상기 제 2 믹서 신호를 입력받아 증폭하여 제 1 증폭 신호 및 제 2 증폭 신호를 출력하도록 구성된 트랜스임피던스 증폭기; 및 상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호를 입력받아, 필터링하여 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 출력하도록 구성된 대역 통과 필터;를 포함한다.
상기 대역 통과 필터는, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 출력하도록 구성된 기본 대역 통과 필터 회로; 및 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결되어 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 통과 대역폭을 협대역화 하도록 구성된 대역폭 조정 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 기본 대역 통과 필터 회로는, 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드 사이에 연결되어, 공진 주파수를 설정하도록 구성된 공진 주파수 설정 회로; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터; 및 상기 공진 주파수를 조정하도록 구성된 공진 주파수 조정 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 공진 주파수 조정 회로는, 버랙터(Varactor)를 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 상기 대역폭 조정 회로는, 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 대역폭 조정 회로는, 게이트 단자로 상기 제 1 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및 게이트 단자로 상기 제 2 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 믹서는, 패시브 믹서이고, 상기 트랜스임피던스 증폭기는, 인버터 형태인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 방법은, 전압 제어 발진기의 출력을 이용한 차동 신호인 제 1 VCO 신호 및 제 2 VCO 신호를 입력받아, 상기 제 1 VCO 신호 및 상기 제 2 VCO 신호의 주파수를 2 분주하여 제 1 분주 신호 및 제 2 분주 신호를 출력하는 주파수 분주 단계; 상기 제 1 VCO 신호, 상기 제 2 VCO 신호, 상기 제 1 분주 신호 및 상기 제 2 분주 신호를 입력받아 혼합하여 제 1 믹서 신호 및 제 2 믹서 신호를 출력하는 혼합 단계; 상기 제 1 믹서 신호 및 상기 제 2 믹서 신호를 입력받아 증폭하여 제 1 증폭 신호 및 제 2 증폭 신호를 출력하되, 트랜스 임피던스 증폭기를 이용한 증폭 단계; 및 상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호를 입력받아, 필터링하여 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 출력하는 필터링 단계;를 포함한다.
구체적으로, 상기 필터링 단계는, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 차동 신호를 출력하는 기본 필터링 단계; 및 상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하여, 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드로 출력하도록 하는 대역폭 조정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 기본 필터링 단계는, 공진 주파수를 설정하는 공진 주파수 설정 단계; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터를 이용하여 직류 바이어싱 하는 단계; 상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터를 이용하여, 직류 바이어싱 하는 단계; 및 상기 공진 주파수를 조정하는 공진 주파수 조정 단계;를 포함한다.
아울러, 상기 대역폭 조정 단계는, 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것에 의해 상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 대역폭 조정 단계는, 게이트 단자로 상기 제 1 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및 게이트 단자로 상기 제 2 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 이용하여 실시되는 것이 바람직하다.
본 발명의 LO 생성 시스템 및 그 생성 방법에 따르면, VCO 풀링 현상 및 하모닉 성분을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 믹서와 트랜스임피던스 증폭기의 회로도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대역 통과 필터의 구성도.
도 4는 대역폭 조정 회로가 구비된 경우 및 구비되지 않은 경우의 대역 통과 필터의 특성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 필터링 단계의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 LO 생성 시스템 및 그 생성 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템(100)의 구성도를 나타낸다.
본 발명의 LO 생성 시스템(100)의 동작을 대략적으로 설명하면 다음과 같다.
2.4GHz 대역을 사용하는 와이파이 시스템을 가정하고 설명하면, 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)(10)는 3.2GHz의 LO(국부 발진)를 생성하고 믹서(40)는 (3.2+1.6GHz)와 (3.2-1.6GHz)의 신호를 생성하게 된다. 이때, (3.2-1.6GHz)의 신호를 제거해줘야 하는데, 이 신호는 대역 통과 필터(60)로 제거해주게 된다. 대역 통과 필터(60)를 통과한 신호는 (3.2+1.6GHz)인 4.8GHz 신호만 남게 되고, 이 신호를 2 분주해서 2.4GHz를 만들게 된다.
하기에 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템(100)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템(100)은, 전압 제어 발진기(10), 제 1 버퍼(20), 제 1 주파수 분주기(30), 믹서(40), 트랜스임피던스 증폭기(50), 대역 통과 필터(60), 제 2 버퍼(70) 및 제 2 주파수 분주기(80)를 포함한다.
제 1 주파수 분주기(30)는, 전압 제어 발진기(10)의 출력을 제 1 버퍼(20)에 의해 버퍼링한 차동 신호, 즉 전압 제어 발진기(10)의 출력을 이용한 차동 신호인 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1) 및 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2)를 입력받아, 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1) 및 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2)의 주파수를 2 분주하여 제 1 분주 신호(SIG_DIV1) 및 제 2 분주 신호(SIG_DIV2)를 출력하도록 구성된다.
믹서(40)는, 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1), 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2), 제 1 분주 신호(SIG_DIV1) 및 제 2 분주 신호(SIG_DIV2)를 입력받아 혼합하여 제 1 믹서 신호(SIG_MIX1) 및 제 2 믹서 신호(SIG_MIX2)를 출력하도록 구성된다. 트랜스임피던스 증폭기(Trans-Impedance Amplifier)(50)는, 제 1 믹서 신호(SIG_MIX1) 및 제 2 믹서 신호(SIG_MIX2)를 입력받아 증폭하여 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1) 및 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 출력하도록 구성된다.
아울러, 대역 통과 필터(60)는, 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1) 및 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 입력받아, 필터링하여 제 1 필터 신호(SIG_BPF1) 및 제 2 필터 신호(SIG_BPF2)를 출력하도록 구성된다. 제 2 주파수 분주기(80)는, 제 2 버퍼(70)를 통해 입력된 제 1 필터 신호(SIG_BPF1) 및 제 2 필터 신호(SIG_BPF2)의 주파수를 2 분주하여 출력하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 믹서(40)와 트랜스임피던스 증폭기(50)의 회로도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 믹서(40)는, 제 1 믹서 회로(41) 및 제 2 믹서 회로(42)로 구성된다.
제 1 믹서 회로(41)는, 한쌍의 트랜지스터인 제 4-1 트랜지스터(TR_41)의 드레인 단자 및 제 4-2 트랜지스터(TR_42)의 드레인 단자가 하나로 연결된 노드로 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1)가 입력되고, 제 4-1 트랜지스터(TR_41)의 게이트 단자 및 제 4-2 트랜지스터(TR_42)의 게이트 단자로 각각 제 1 분주 신호(SIG_DIV1) 및 제 2 분주 신호(SIG_DIV2)가 입력된다.
제 2 믹서 회로(42)는, 한쌍의 트랜지스터인 제 4-3 트랜지스터(TR_43)의 드레인 단자 및 제 4-4 트랜지스터(TR_44)의 드레인 단자가 하나로 연결된 노드로 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2)가 입력되고, 제 4-3 트랜지스터(TR_43)의 게이트 단자 및 제 4-4 트랜지스터(TR_44)의 게이트 단자로 각각 제 2 분주 신호(SIG_DIV2) 및 제 1 분주 신호(SIG_DIV1)가 입력된다.
아울러, 제 4-1 트랜지스터(TR_41)의 소오스 단자와 제 4-3 트랜지스터(TR_43)의 소오스 단자가 연결되어 제 1 믹서 신호(SIG_MIX1)를 출력한다. 마찬가지로 제 4-2 트랜지스터(TR_42)의 소오스 단자와 제 4-4 트랜지스터(TR_44)의 소오스 단자가 연결되어 제 2 믹서 신호(SIG_MIX2)를 출력한다.
본 발명의 믹서(40)는 패시브 믹서(Passive Mixer)를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 트랜스임피던스 증폭기(50)는, GHz 대역의 주파수 성분을 증폭하기 위해서 인버터 형태(Inverter Type)를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 트랜스임피던스 증폭기(50)는, 제 1 증폭 회로(51) 및 제 2 증폭 회로(52)를 포함한다.
제 1 증폭 회로(51)는 한쌍의 직렬로 연결된 제 5-1 트랜지스터(TR_51) 및 제 5-2 트랜지스터(TR_52)를 이용하되, 제 5-1 트랜지스터(TR_51)의 게이트 단자 및 제 5-2 트랜지스터(TR_52)의 게이트 단자가 연결되어, 제 1 믹서 신호(SIG_MIX1)를 입력받는다. 아울러, 제 5-1 트랜지스터(TR_51)의 드레인 단자 및 제 5-2 트랜지스터(TR_52)의 드레인 단자가 연결되어 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1)를 출력한다. 아울러, 제 1 증폭 회로(51)는 저항에 의해 부궤환 루프를 구성하게 된다.
마찬가지로 제 2 증폭 회로(52)는 한쌍의 직렬로 연결된 제 5-3 트랜지스터(TR_53) 및 제 5-4 트랜지스터(TR_54)를 이용하되, 제 5-3 트랜지스터(TR_53)의 게이트 단자 및 제 5-4 트랜지스터(TR_54)의 게이트 단자가 연결되어, 제 2 믹서 신호(SIG_MIX2)를 입력받는다. 아울러, 제 5-3 트랜지스터(TR_53)의 드레인 단자 및 제 5-4 트랜지스터(TR_54)의 드레인 단자가 연결되어 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 출력한다. 아울러, 제 2 증폭 회로(52)는 저항에 의해 부궤환 루프를 구성하게 된다.
트랜스임피던스 증폭기(50)를 믹서(40) 출력에 연결할 경우 믹서(40)는 전류 출력에 기반한 동작을 하게 되어, 전압 믹서(Voltage Mixer)보다 큰 이득(Gain)을 얻을 수 있게 된다. 아울러, 패시브 형태의 믹서를 사용할 경우 플리커 잡음(Flicker Noise)이 LO 신호에 추가되지 않아서 LO 신호의 잡음 성능을 저하시키지 않는다. 또한 인버터 형태의 트랜스임피던스 증폭기(50)는 수 GHz의 신호를 구동하는데 적합한 형태라 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대역 통과 필터(60)의 구성도를 나타낸다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대역 통과 필터(60)는, 기본 대역 통과 필터 회로(61) 및 대역폭 조정 회로(62)를 포함한다.
기본 대역 통과 필터 회로(61)는, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 차동 신호(SIG_BPF1, SIG_BPF2)를 출력하도록 구성된다. 아울러, 대역폭 조정 회로(62)는, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드와 연결되어 기본 대역 통과 필터 회로(61)의 통과 대역폭을 협대역화하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 출력하도록 구성된다.
기본 대역 통과 필터 회로(61)는, 공진 주파수 설정 회로(611), 공진 주파수 조정 회로(612), 제 6-1 트랜지스터(TR_61) 및 제 6-2 트랜지스터(TR_62)를 포함한다.
공진 주파수 설정 회로(611)는, 제 1 필터 출력 노드와 제 2 필터 출력 노드 사이에 연결되어, 공진 주파수를 설정하도록 구성된다. 구체적으로 공진 주파수 설정 회로(611)는 제 1 인덕터, 제 2 인덕터 및 커패시터 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 커패시터 회로는 설정될 공진 주파수의 변경이 용이하도록 다수의 스위치에 각각 연결된 다수의 커패시터 뱅크를 이용할 수 있을 것이다.
공진 주파수 조정 회로(612)는, 공진 주파수 설정 회로(611)에서 설정된 공진 주파수를 미세 조정할 수 있도록 구성된다. 공진 주파수 조정 회로(612)는, 버랙터(Varactor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 6-1 트랜지스터(TR_61)는, 제 1 필터 출력 노드와 제 2 필터 출력 노드에 드레인단자와 게이트 단자가 각각 연결되어 직류 바이어싱 하는 역할을 한다. 마찬가지로, 제 6-2 트랜지스터(TR_62)는, 제 1 필터 출력 노드와 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결되어 직류 바이어싱 하는 역할을 한다.
이러한 제 6-1 트랜지스터(TR_61) 및 제 6-2 트랜지스터(TR_62)의 직류 바이어싱에 의해, 공진 주파수 설정 회로(611)에 포함된 제 1 인덕터 및 제 2 인덕터의 기생 저항 성분을 상살할 수 있는 음의 저항 성분값을 생성할 수 있다.
대역폭 조정 회로(62)는, 게이트 단자로 차동 신호 중 하나인 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1)를 입력받고, 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터(TR_63) 및 게이트 단자로 차동 신호 중 다른 하나인 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 입력받고, 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터(TR_64)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 대역폭 조정 회로(62)는, 기본 대역 통과 필터 회로(61)의 필터 성능 개선을 위한 회로로, 음의 트랜스콘덕턴스 셀(Negative-Gm cell)로 구성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 대역폭 조정 회로(62)는, 기본 대역 통과 필터 회로(61)의 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 대역 통과 필터(60)는, 높은 트랜스콘덕턴스를 제조하기 위한 공정에서의 편차(Process Variation)를 완화시키기 위한 공진 주파수 조정 회로(612)가 추가되었다. 높은 트랜스콘덕턴스의 제조 공정에서의 편차는 원하지 않는 발진을 일으키거나 필터링 주파수의 이득 편차를 발생시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 대역 통과 필터(60)는, 트랜스콘덕턴스 성분을 증가시키는 형태로, 종래의 대역 통과 필터에 비해 하모닉(Harmonic) 제거 성능이 우수한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 대역 통과 필터(60)는, 높은 대역 통과 특성이 있는 반면에 필터링 주파수 대역이 협소한 단점이 있기 때문에 광대역 응용에서는 커패시터 회로가 대역 제어가 가능한 커패시터 뱅크로 구성되는 것이 바람직할 것이다. 이 캐패시터 뱅크를 제어해서 원하는 주파수 대역에서 필터 효과를 극대화할 수 있다.
도 4는 대역폭 조정 회로(62)가 구비된 경우 및 구비되지 않은 경우의 대역 통과 필터(60)의 특성도이다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 대역폭 조정 회로(62)의 구비에 의해 약 10dBc 성능이 향상되었다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 방법의 흐름도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 방법은 상술한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템(100)을 이용하므로 별도의 설명이 없더라도, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 시스템(100)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LO 생성 방법은, 전압 제어 발진기(10)의 출력을 이용한 차동 신호인 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1) 및 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2)를 입력받아, 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1) 및 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2)의 주파수를 2 분주하여 제 1 분주 신호(SIG_DIV1) 및 제 2 분주 신호(SIG_DIV2)를 출력하는 주파수 분주 단계(S100), 제 1 VCO 신호(SIG_VCO1), 제 2 VCO 신호(SIG_VCO2), 제 1 분주 신호(SIG_DIV1) 및 제 2 분주 신호(SIG_DIV2)를 입력받아 혼합하여 제 1 믹서 신호(SIG_MIX1) 및 제 2 믹서 신호(SIG_MIX2)를 출력하는 혼합 단계(S200), 제 1 믹서 신호(SIG_MIX1) 및 제 2 믹서 신호(SIG_MIX2)를 입력받아 증폭하여 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1) 및 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 출력하되, 트랜스임피던스 증폭기(50)를 이용한 증폭 단계(S300) 및 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1) 및 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 입력받아, 필터링하여 제 1 필터 신호(SIG_BPF1) 및 제 2 필터 신호(SIG_BPF2)를 출력하는 필터링 단계(S400)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 필터링 단계(S400)의 흐름도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 필터링 단계(S400)는 상술한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대역 통과 필터(60)를 이용하므로 별도의 설명이 없더라도, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대역 통과 필터(60)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 필터링 단계(S400)는, 신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 차동 신호(SIG_BPF1, SIG_BPF2)를 출력하는 기본 필터링 단계(S410) 및 기본 필터링 단계(S410)의 통과 대역폭을 협대역화하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 출력하도록 하는 대역폭 조정 단계(S420)를 포함한다.
기본 필터링 단계(S410)는, 공진 주파수를 설정하는 공진 주파수 설정 단계(S411), 공진 주파수를 조정하는 공진 주파수 조정 단계(S412), 제 1 필터 출력 노드와 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터(TR_61)를 이용하여 직류 바이어싱 하는 단계(S413) 및 제 1 필터 출력 노드와 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터(TR_62)를 이용하여, 직류 바이어싱 하는 단계(S414)를 포함한다.
이러한 S413 단계 및 S414 단계에 의해, 공진 주파수 설정 회로(611)에 포함된 제 1 인덕터 및 제 2 인덕터의 기생 저항 성분을 상살할 수 있는 음의 저항 성분값을 생성할 수 있다.
대역폭 조정 단계(S420)는, 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것에 의해 기본 필터링 단계(S410)의 통과 대역폭을 협대역화 한다. 구체적으로, 대역폭 조정 단계(S420)는, 게이트 단자로 차동 신호 중 하나인 제 1 증폭 신호(SIG_AMP1)를 입력받고, 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터(TR_63) 및 게이트 단자로 차동 신호 중 다른 하나인 제 2 증폭 신호(SIG_AMP2)를 입력받고, 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터(TR_64)를 이용하여 실시되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 LO 생성 시스템(100) 및 그 생성 방법에 따르면, 전압 제어 발진기(10)의 풀링 현상 및 하모닉 성분을 제거할 수 있음을 알 수 있다.
100 : LO 생성 시스템
10 : 전압 제어 발진기 20 : 제 1 버퍼
30 : 제 1 주파수 분주기 40 : 믹서
50 : 트랜스임피던스 증폭기 60 : 대역 통과 필터
70 : 제 2 버퍼 80 : 제 2 주파수 분주기
41 : 제 1 믹서 회로 42 : 제 2 믹서 회로
TR_41 : 제 4-1 트랜지스터 TR_42 : 제 4-2 트랜지스터
TR_43 : 제 4-3 트랜지스터 TR_44 : 제 4-4 트랜지스터
51 : 제 1 증폭 회로 52 : 제 2 증폭 회로
TR_51 : 제 5-1 트랜지스터 TR_52 : 제 5-2 트랜지스터
TR_53 : 제 5-3 트랜지스터 TR_54 : 제 5-4 트랜지스터
61 : 기본 대역 통과 필터 회로 62 : 대역폭 조정 회로
611 : 공진 주파수 설정 회로 612 : 공진 주파수 조정 회로
TR_61 : 제 6-1 트랜지스터 TR_62 : 제 6-2 트랜지스터
TR_63 : 제 6-3 트랜지스터 TR_64 : 제 6-4 트랜지스터
SIG_VCO1 : 제 1 VCO 신호 SIG_VCO2 : 제 2 VCO 신호
SIG_DIV1 : 제 1 분주 신호 SIG_DIV2 : 제 2 분주 신호
SIG_MIX1 : 제 1 믹서 신호 SIG_MIX2 : 제 2 믹서 신호
SIG_AMP1 : 제 1 증폭 신호 SIG_AMP2 : 제 2 증폭 신호
SIG_BPF1 : 제 1 필터 신호 SIG_BPF2 : 제 2 필터 신호

Claims (25)

  1. 대역 통과 필터에 있어서,
    신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 각각 출력하도록 구성된 기본 대역 통과 필터 회로; 및
    상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결되어 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 통과 대역폭을 협대역화 하도록 구성된 대역폭 조정 회로;를 포함하고,
    상기 기본 대역 통과 필터 회로는,
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드 사이에 연결되어, 공진 주파수를 설정하도록 구성된 공진 주파수 설정 회로;
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터; 및
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 제 1 필터 신호 및 상기 제 2 필터 신호는, 한쌍의 차동 신호인 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기본 대역 통과 필터 회로는,
    상기 공진 주파수를 조정하도록 구성된 공진 주파수 조정 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조정 회로는,
    버랙터(Varactor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 회로는,
    상기 기본 대역 통과 필터 회로의 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 회로는,
    게이트 단자로 제 1 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및
    게이트 단자로 제 2 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 포함하고,
    상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호는, 한쌍의 차동 신호이고,
    상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호는, 상기 대역 통과 필터의 외부로부터 입력된 신호인 것을 특징으로 하는 대역 통과 필터.
  7. 필터링 방법에 있어서,
    신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 각각 출력하는 기본 필터링 단계; 및
    상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하여, 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드로 출력하도록 하는 대역폭 조정 단계;를 포함하고,
    상기 기본 필터링 단계는,
    공진 주파수를 설정하는 공진 주파수 설정 단계;
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터를 이용하여 직류 바이어싱 하는 단계; 및
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터를 이용하여, 직류 바이어싱 하는 단계;를 포함하고,
    상기 제 1 필터 신호 및 상기 제 2 필터 신호는, 한쌍의 차동 신호인 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기본 필터링 단계는,
    상기 공진 주파수를 조정하는 공진 주파수 조정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 단계는,
    트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것에 의해 상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 단계는,
    게이트 단자로 제 1 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및
    게이트 단자로 제 2 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 이용하여 실시되고,
    상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호는, 한쌍의 차동 신호이고,
    상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호는, 외부로부터 입력된 신호인 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  12. LO 생성 시스템에 있어서,
    전압 제어 발진기의 출력을 이용한 한쌍의 차동 신호인 제 1 VCO 신호 및 제 2 VCO 신호를 입력받아, 상기 제 1 VCO 신호 및 상기 제 2 VCO 신호의 주파수를 2 분주하여 제 1 분주 신호 및 제 2 분주 신호를 출력하도록 구성된 제 1 주파수 분주기;
    상기 제 1 VCO 신호, 상기 제 2 VCO 신호, 상기 제 1 분주 신호 및 상기 제 2 분주 신호를 입력받아 혼합하여 제 1 믹서 신호 및 제 2 믹서 신호를 출력하도록 구성된 믹서;
    상기 제 1 믹서 신호 및 상기 제 2 믹서 신호를 입력받아 증폭하여 제 1 증폭 신호 및 제 2 증폭 신호를 출력하도록 구성된 트랜스임피던스 증폭기; 및
    상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호를 입력받아, 필터링하여 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 출력하도록 구성된 대역 통과 필터;를 포함하고,
    상기 대역 통과 필터는,
    신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 상기 제 1 필터 신호 및 상기 제 2 필터 신호를 출력하도록 구성된 기본 대역 통과 필터 회로; 및
    상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결되어 상기 기본 대역 통과 필터 회로의 통과 대역폭을 협대역화 하도록 구성된 대역폭 조정 회로;를 포함하고,
    상기 기본 대역 통과 필터 회로는,
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드 사이에 연결되어, 공진 주파수를 설정하도록 구성된 공진 주파수 설정 회로;
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터; 및
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LO 생성 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 기본 대역 통과 필터 회로는,
    상기 공진 주파수를 조정하도록 구성된 공진 주파수 조정 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LO 생성 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조정 회로는,
    버랙터(Varactor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LO 생성 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 회로는,
    상기 기본 대역 통과 필터 회로의 트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 LO 생성 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 회로는,
    게이트 단자로 상기 제 1 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및
    게이트 단자로 상기 제 2 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LO 생성 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 믹서는, 패시브 믹서이고,
    상기 트랜스임피던스 증폭기는, 인버터 형태인 것을 특징으로 하는 LO 생성 시스템.
  20. LO 생성 방법에 있어서,
    전압 제어 발진기의 출력을 이용한 한쌍의 차동 신호인 제 1 VCO 신호 및 제 2 VCO 신호를 입력받아, 상기 제 1 VCO 신호 및 상기 제 2 VCO 신호의 주파수를 2 분주하여 제 1 분주 신호 및 제 2 분주 신호를 출력하는 주파수 분주 단계;
    상기 제 1 VCO 신호, 상기 제 2 VCO 신호, 상기 제 1 분주 신호 및 상기 제 2 분주 신호를 입력받아 혼합하여 제 1 믹서 신호 및 제 2 믹서 신호를 출력하는 혼합 단계;
    상기 제 1 믹서 신호 및 상기 제 2 믹서 신호를 입력받아 증폭하여 제 1 증폭 신호 및 제 2 증폭 신호를 출력하는 트랜스임피던스 증폭기를 이용한 증폭 단계; 및
    상기 제 1 증폭 신호 및 상기 제 2 증폭 신호를 입력받아, 필터링하여 제 1 필터 신호 및 제 2 필터 신호를 출력하는 필터링 단계;를 포함하고,
    상기 필터링 단계는,
    신호를 필터링하여, 제 1 필터 출력 노드 및 제 2 필터 출력 노드로 상기 제 1 필터 신호 및 상기 제 2 필터 신호를 각각 출력하는 기본 필터링 단계; 및
    상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하여, 상기 제 1 필터 출력 노드 및 상기 제 2 필터 출력 노드로 출력하도록 하는 대역폭 조정 단계;를 포함하고,
    상기 기본 필터링 단계는,
    공진 주파수를 설정하는 공진 주파수 설정 단계;
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 드레인 단자와 게이트 단자가 각각 연결된 제 6-1 트랜지스터를 이용하여 직류 바이어싱 하는 단계; 및
    상기 제 1 필터 출력 노드와 상기 제 2 필터 출력 노드에 게이트 단자와 드레인 단자가 각각 연결된 제 6-2 트랜지스터를 이용하여, 직류 바이어싱 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LO 생성 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제20항에 있어서,
    상기 기본 필터링 단계는,
    상기 공진 주파수를 조정하는 공진 주파수 조정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LO 생성 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 단계는,
    트랜스콘덕턴스 성분값을 증가시키는 것에 의해 상기 기본 필터링 단계의 통과 대역폭을 협대역화하는 것을 특징으로 하는 LO 생성 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 대역폭 조정 단계는,
    게이트 단자로 상기 제 1 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 1 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-3 트랜지스터; 및
    게이트 단자로 상기 제 2 증폭 신호를 입력받고, 상기 제 2 필터 출력 노드와 연결된 드레인 단자로 신호를 출력하는 제 6-4 트랜지스터;를 이용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 LO 생성 방법.
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