KR20000051425A - Schmitt triger switching circuit and method rof imd characteristics modification of rf transceiver - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수신 상호 변조 왜곡(Inter Modulation Distortion : IMD) 특성 개선에 관한 것으로, 특히 이동통신용 송수신기의 수신회로에서 초단 증폭기의 바이어스(bias) 전압을 슈미트(schmitt) 트리거(trigger) 스위칭(switching) 회로를 이용하여 수신부 회로의 상호 변조 왜곡 특성을 개선하기 위한 고주파(Radio Frequency : RF) 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로 및 특성개선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improvement in reception intermodulation distortion (IMD) characteristics, and in particular, a schmitt trigger switching circuit for bias voltage of a first stage amplifier in a reception circuit of a mobile communication transceiver. The present invention relates to a Schmitt trigger switching circuit and a characteristic improvement method for improving the intermodulation distortion characteristics of a radio frequency (RF) transceiver for improving the intermodulation distortion characteristics of a receiver circuit.
종래의 RF 송수신기에서는 일반적으로 수신회로에 구현되어 있는 자동 이득 제어(Automatic Gain Control : AGC) 회로의 구현은 수신부로 입력되는 파워(power) 레벨(level)에 따라 수신 회로 블록(block)에서의 증폭기 바이어스 전압을 조절하는 방식으로 구현되어 있다. 따라서, 수신회로의 성능을 좌우하는 최종 반송파 대 잡음비(Carrier to Noise ratio : C/N)는 RF단 증폭기의 이득과 대표적인 비선형(nonlinear) 소자인 혼합기(mixer)에 의해서 결정된다.In a conventional RF transceiver, an implementation of an automatic gain control (AGC) circuit, which is generally implemented in a receiving circuit, is an amplifier in a receiving circuit block according to a power level input to the receiving unit. It is implemented by adjusting the bias voltage. Therefore, the final carrier to noise ratio (C / N) that determines the performance of the receiver circuit is determined by the gain of the RF stage amplifier and a mixer, which is a representative nonlinear element.
이러한 수신회로에서 초단에 구현되어 있는 증폭기의 이득이 클 경우 최종 출력의 C/N은 개선된다. 하지만, 상기와 같은 큰 이득 값의 구현은 증폭기의 비선형성으로 인한 상호 변조 왜곡 특성을 저하시키는 일이 발생한다.In this receiving circuit, if the gain of the amplifier implemented in the first stage is large, the C / N of the final output is improved. However, the implementation of such a large gain value causes the deterioration of the intermodulation distortion characteristic due to the nonlinearity of the amplifier.
즉, RF 송수신기의 초단 증폭기 구현은 일정한 이득 값을 가지거나 이득 제어가 가능한 두 가지의 증폭기로 구현이 되어 있다. 따라서, 일정한 이득 값을 가지는 증폭기의 경우에는 그 이득 값에 따라 수신회로의 최종 출력 C/N이 좌우된다. 하지만, 상호 변조 왜곡 특성 저하의 원인이 된다. 따라서, 충분한 C/N을 위하여 초단 증폭기의 이득 값을 높이는 경우 이에 비례하여 회로의 비선형성에 의한 상호 변조 왜곡 특성이 저하되는 문제점이 있었다.That is, the ultra-short amplifier implementation of the RF transceiver is implemented with two amplifiers having a constant gain value or gain control. Therefore, in the case of an amplifier having a constant gain value, the final output C / N of the receiving circuit depends on the gain value. However, it is a cause of degradation of intermodulation distortion characteristics. Therefore, when the gain value of the first stage amplifier is increased for sufficient C / N, there is a problem in that the intermodulation distortion characteristic due to nonlinearity of the circuit is reduced in proportion to this.
본 발명은 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, RF 수신 회로의 초단 증폭기가 동작 영역 내에서 일정한 이득을 가진 증폭기인 경우 수신회로의 C/N과 상호 변조 왜곡 특성의 적정 레벨을 구현하기 위하여 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 슈미트 트리거 회로를 이용한 스위칭 회로를 구현하여 조절함으로서 일정한 형식의 AGC 기능을 가진 회로를 구현하기 위한 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로 및 특성개선 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art operating as described above, and the C / N and intermodulation distortion characteristics of the receiver circuit when the first stage amplifier of the RF receiver circuit is an amplifier having a constant gain in an operating region. Schmitt Trigger for Improving Intermodulation Distortion Characteristics of RF Transceiver for Implementing Circuits with Certain AGC Functions by Implementing Switching Circuits Using Schmitt Trigger Circuits An object of the present invention is to provide a switching circuit and a characteristic improvement method.
도 1 은 본 발명에 대한 OP 증폭기와 NPN 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도.1 is a Schmitt trigger switching circuit using an OP amplifier and an NPN transistor according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 대한 OP 증폭기와 PNP 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도.2 is a Schmitt trigger switching circuit using an OP amplifier and a PNP transistor according to the present invention.
도 3 은 본 발명 슈미트 트리거 스위칭 회로 동작도.3 is an operation diagram of the Schmitt trigger switching circuit of the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우의 특성개선 방법 흐름도.4 is a flowchart of a characteristic improvement method when a power level input to a receiver according to the present invention is large.
도 5 는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우의 특성개선 방법 흐름도.5 is a flowchart illustrating a method for improving characteristics when the power level input to the receiver according to the present invention is small.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 : OP 증폭기 20 : NPN 트랜지스터10: OP amplifier 20: NPN transistor
30 : 저항 40 : PNP 트랜지스터30 resistance 40 PNP transistor
50 : Vi_L 60 : Vi_H50: Vi_L 60: Vi_H
70 : Vo_L 80 : Vo_H70: Vo_L 80: Vo_H
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선을 위한 슈미트 트리거 스위칭 회로의 실시예는, 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 출력으로 변환하는 온/오프 형태의 OP 증폭기와;An embodiment of the Schmitt trigger switching circuit for improving the intermodulation distortion characteristic of an RF transceiver according to the present invention, which has been devised to achieve the above object, has an ON state for converting a level state of an AGC voltage input to a receiver first stage into an output. An op amp of on / off type;
상기 OP 증폭기에 의해 변환된 AGC 전압의 레벨 상태가 베이스단에 인가되는 NPN 및 PNP 트랜지스터; 및NPN and PNP transistors to which the level state of the AGC voltage converted by the OP amplifier is applied to the base end; And
상기 OP 증폭기와 NPN 및 PNP 트랜지스터와 연결되어 각각을 조합하여 인가되는 전압 레벨의 범위를 조절하는 저항들로 구성된다.It is composed of resistors connected to the OP amplifier and NPN and PNP transistors to adjust the range of the applied voltage level in combination with each other.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 NPN 및 PNP 트랜지스터는, 인가된 전압에 따라 스위칭 소자로 동작한다.In an embodiment of the present invention, the NPN and PNP transistors operate as switching elements in accordance with an applied voltage.
본 발명에 따른 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법의 실시예는, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우에 있어서,In the embodiment of the method for improving the intermodulation distortion characteristic of the RF transceiver according to the present invention, when the power level input to the receiver is large,
AGC 전압이 저하되는 단계;The AGC voltage is lowered;
상기 AGC 전압이 저하되어 로우 레벨 입력전압 Vi_L에 이르고 출력전압은 Vo_L로 초단 증폭기에 인가되는 단계; 및The AGC voltage is lowered to reach a low level input voltage Vi_L and the output voltage is applied to the first stage amplifier at Vo_L; And
상기 초단 증폭기에 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 줄이는 단계로 이루어진다.It is applied to the first stage amplifier to reduce the gain value of the first stage amplifier.
본 발명에 따른 RF 송수신기의 상호 변조 왜곡 특성개선 방법의 다른 실시예는, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우에 있어서,Another embodiment of the method for improving the intermodulation distortion characteristic of an RF transceiver according to the present invention, when the power level input to the receiver is small,
AGC 전압이 증가하는 단계;Increasing the AGC voltage;
상기 AGC 전압이 증가되어 하이 레벨 입력전압 Vi_H에 이르고 Vo_H의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가되는 단계; 및Increasing the AGC voltage to reach a high level input voltage Vi_H and applying an output voltage of Vo_H as a bias voltage of the first stage amplifier; And
상기 바이어스 전압으로 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계로 이루어진다.It is applied to the bias voltage to increase the gain value of the first stage amplifier.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키는 단계는, 트랜지스터의 스위칭 동작으로 초단 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절하는 단계를 포함하고,In an embodiment of the present invention, increasing the gain value of the first stage amplifier includes adjusting a bias voltage applied to the first stage amplifier by a switching operation of the transistor,
상기 바이어스 전압을 조절하는 단계는, 수신기 출력의 C/N(반송파 대 잡음비)과 상호 변조 왜곡 특성(IMD)을 적정 레벨로 조절하는 단계를 포함한다.Adjusting the bias voltage includes adjusting the C / N (carrier to noise ratio) and intermodulation distortion characteristic (IMD) of the receiver output to an appropriate level.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.
본 장치는 저항값들의 조합에 의해 일정구간에서의 입력 전압에 대하여 하이(high) 레벨과 로우(low) 레벨의 두 가지 레벨의 출력전압을 가지는 OP 증폭기와 출력트랜지스터로 구성된 슈미트 트리거 회로를 구현한다.The device implements a Schmitt trigger circuit consisting of an OP amplifier and an output transistor that have two levels of output voltage, a high level and a low level, with respect to the input voltage over a period by a combination of resistance values. .
도 1은 본 발명에 대한 OP 증폭기와 NPN 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도이고, 도 2는 본 발명에 대한 OP 증폭기와 PNP 트랜지스터를 이용한 슈미트 트리거 스위칭 회로도이다. 이에 도시한 바와 같이, 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 출력으로 변환하는 온/오프 형태의 OP 증폭기(10)와, 상기 OP 증폭기(10)에 의해 변환된 AGC 전압의 레벨 상태가 베이스단에 인가되며, 인가된 전압에 따라 스위칭 동작을 하는 NPN 및 PNP 트랜지스터(20)(40)와, 각각을 조합하여 인가되는 전압 레벨의 범위를 조절하는 저항값(30)들로 구성되어 이루어진다. 이의 작용 및 효과를 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a Schmitt trigger switching circuit diagram using an OP amplifier and an NPN transistor according to the present invention, and FIG. 2 is a Schmitt trigger switching circuit diagram using an OP amplifier and a PNP transistor according to the present invention. As shown in the figure, the on / off type OP amplifier 10 for converting the level state of the AGC voltage input to the first stage of the receiver to the output, and the level state of the AGC voltage converted by the OP amplifier 10 is based on NPN and PNP transistors 20 and 40 which are applied to the stage and perform a switching operation according to the applied voltage, and resistance values 30 which adjust the range of the applied voltage level in combination with each other. The operation and effects thereof will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5 as follows.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, NPN 또는 PNP 트랜지스터(20)(40)의 바이어스 단에 걸리는 전압에 따라 트랜지스터(20)(40)가 스위칭 소자로 동작하는 특성을 이용하여 수신기 초단으로 입력되는 AGC 전압의 레벨 상태를 온/오프 형태의 OP 증폭기(10) 출력으로 변환한다. 그리고, NPN 또는 PNP 회로의 베이스 단에 변환한 OP 증폭기(10)의 출력을 인가한다. 이때 도 1 내지 도 2에 도시한 저항값(30)들의 조합으로 인하여 인가되는 전압의 레벨 범위를 조절할 수 있다. 즉, Vo_L 또는 Vo_H의 최종 출력을 초단 증폭기의 바이어스 회로로 사용하므로서 고정 이득을 가지는 초단 증폭기의 이득 값을 조절하여 수신기 최종단의 C/N 및 상호 변조 특성을 적절히 조정하게 된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the transistors 20 and 40 operate as switching elements according to voltages applied to the bias stages of the NPN or PNP transistors 20 and 40. The level state of the AGC voltage is converted to the output of the OP amplifier 10 in the on / off form. Then, the output of the converted OP amplifier 10 is applied to the base end of the NPN or PNP circuit. In this case, the level range of the applied voltage may be adjusted due to the combination of the resistance values 30 shown in FIGS. 1 and 2. That is, the final output of Vo_L or Vo_H is used as the bias circuit of the first stage amplifier, thereby adjusting the gain value of the first stage amplifier having a fixed gain to appropriately adjust the C / N and intermodulation characteristics of the receiver final stage.
도 3은 본 발명 슈미트 트리거 스위칭 회로 동작도이다. 이에 도시한 바와 같이, 도 1과 도 2의 OP 증폭기와 NPN 또는 PNP 트랜지스터(20)(40)로 구성된 스위칭 회로로 저항값(30)들의 조합에 의하여 일정구간에서의 입력 전압에 대하여 두 가지 레벨의 출력 전압을 갖는 슈미트 트리거 회로를 구현하여 상기 회로를 수신기의 초단 증폭기에 구현하여 AGC 전압으로 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절한다.3 is an operation diagram of the Schmitt trigger switching circuit of the present invention. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a switching circuit composed of the OP amplifiers and the NPN or PNP transistors 20 and 40 of FIG. 1 and FIG. A Schmitt trigger circuit having an output voltage of is implemented in the first stage amplifier of the receiver to adjust the bias voltage applied to the amplifier by the AGC voltage.
즉, 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우에 AGC 전압은 저하되고 로우 레벨 입력전압 Vi_L(50)에 이르게 된다. 그리고, 이때의 출력전압은 Vo_L(60)로 증폭기에 인가되어 초단 증폭기의 이득 값을 줄이며 수신기 입력 레벨이 작은 경우에는 AGC 전압이 증가하여 Vi_H(70)에 이르러 Vo_H(80)의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가된다. 이러한 스위칭 동작으로 초단 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조절하여 수신기 출력의 C/N과 상호 변조 왜곡 특성을 적정 레벨로 조절한다.That is, when the power level input to the receiver is large, the AGC voltage is lowered and reaches the low level input voltage Vi_L 50. At this time, the output voltage is applied to the amplifier by Vo_L (60) to reduce the gain value of the first stage amplifier, and when the receiver input level is small, the AGC voltage increases to reach Vi_H (70) and the output voltage of Vo_H (80) is very short. It is applied to the bias voltage of the amplifier. This switching operation adjusts the bias voltage applied to the ultra-short amplifier to adjust the C / N and intermodulation distortion characteristics of the receiver output to an appropriate level.
도 4는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 큰 경우의 특성개선 방법 흐름도이다. 이에 도시한 바와 같이, AGC 전압이 저하된다(s1). AGC 전압이 저하되어 로우 레벨 입력전압 Vi_L에 이르고 출력전압은 Vo_L로 초단 증폭기에 인가된다(s2). 그러면, 초단 증폭기의 이득 값을 줄이게 된다(s3). 도 5는 본 발명에 따른 수신기로 입력되는 파워 레벨이 작은 경우의 특성개선 방법 흐름도이다. 이에 도시한 바와 같이, AGC 전압이 증가하여(s11), 하이 레벨 입력전압 Vi_H에 이르고 Vo_H의 출력 전압이 초단 증폭기의 바이어스 전압으로 인가된다(s12). 따라서, 초단 증폭기의 이득 값을 증가시키게 된다(s13).4 is a flowchart illustrating a method for improving characteristics when the power level input to the receiver according to the present invention is large. As shown in the figure, the AGC voltage is lowered (s1). The AGC voltage is lowered to reach the low level input voltage Vi_L and the output voltage is applied to the first stage amplifier as Vo_L (s2). Then, the gain value of the first stage amplifier is reduced (s3). 5 is a flowchart illustrating a method for improving characteristics when the power level input to the receiver according to the present invention is small. As shown therein, the AGC voltage increases (s11), reaches the high level input voltage Vi_H, and the output voltage of Vo_H is applied as the bias voltage of the first stage amplifier (s12). Therefore, the gain value of the first stage amplifier is increased (s13).
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 일정한 입력 파워의 동작범위내에서 고정된 이득 값을 가지는 RF 수신부의 초단 증폭기로 인가되는 바이어스 회로를 OP 증폭기와 NPN 또는 PNP 트랜지스터를 이용하여 스위칭 회로로 구현하여 증폭기로 인가되는 바이어스 전압 레벨을 조절함으로서 증폭기의 이득 조절로 수신기 최종단의 C/N 및 상호 변조 왜곡 특성을 조정할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention implements a bias circuit applied to the first stage amplifier of the RF receiver having a fixed gain value within the operating range of a constant input power as a switching circuit using an OP amplifier and an NPN or PNP transistor. By adjusting the bias voltage level applied to the amplifier, gain control of the amplifier has the effect of adjusting the C / N and intermodulation distortion characteristics of the receiver end.
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KR1019990001902A KR20000051425A (en) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | Schmitt triger switching circuit and method rof imd characteristics modification of rf transceiver |
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KR100925430B1 (en) * | 2002-12-28 | 2009-11-06 | 엘지전자 주식회사 | RF switch |
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