KR20060136227A - 믹서를 이용한 도허티 증폭장치 및 송신기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 송신기 및 신호증폭장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신호증폭장치는, 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와, 동위상 국부발진신호 및 직교위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부와, 아날로그 신호를 동위상 국부발진신호와 혼합하여 동위상 고주파 신호를 출력하는 제1 믹서와, 아날로그 신호를 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제2 믹서와, 제1 믹서에서 출력된 동위상 고주파 신호를 증폭시키는 주 증폭부 및, 제2 믹서에서 출력된 직교위상 고주파 신호를 증폭시키는 보조 증폭부를 포함한다. 이에 의해, 본 발명에 의하면, 90°커플러를 CMOS 공정에 의해 제작할 수 있는 국부발진신호 발생기와 믹서를 이용하여 대체함으로써 도허티 구조의 IC화를 가능하게 하고 이를 이용하는 송신기의 소형화가 가능하다.
도허티, 송신기, RFIC, 직접변환, 커플러
Description
도 1은 종래의 도허티 구조를 사용하는 송신기의 개략적 블록도,
도 2는 도허티 구조에서 입력전력 대 출력전력 특성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신기의 일 예를 나타낸 블록도, 그리고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접변환 송신기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 디지털-아날로그 컨버터 120: 기저대역 아날로그 필터부
130: 국부발진신호발생부 141, 142: 믹서
151: 주 증폭부 152: 보조 증폭부
160: 위상보정부 161: 90°오프셋 전송선로
170: 대역선택필터부 180: 안테나
본 발명은 송신기 및 신호증폭장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 90°커플러를 사용하지 않고 도허티 구조를 사용할 수 있는 송신기 및 신호증폭장치에 관한 것이다.
현재 SoC(System on a chip) 구현에 가장 좋은 기술은 CMOS 기술이며, 이는 CMOS 기술에서 칩 크기가 점점 더 작아지고 있어서 집적도에 유리하기 때문이다. 그리고 이렇게 칩 크기가 작아짐에 따라 더 좋은 RF 성능을 발휘할 수 있다. 그러나, 도허티 구조를 사용하는 송신기에서는 IC집적화가 곤란한 90°커플러의 사용이 요구되어 단일 칩 제작에 어려움이 있는 상황이다.
도 1은 종래의 도허티 구조를 사용하는 송신기의 개략적 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 도허티 구조를 사용하는 송신기는, 디지털-아날로그 컨버터(10), 기저대역 아날로그 필터부(20), 믹서(30), 90°커플러(40), 주 증폭부(Main Amplifier:50), 보조 증폭부(Auxiliary Amplifier:60) 및 90°오프셋 라인(70)을 포함한다.
디지털-아날로그 컨버터(10)는 소정의 입력신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환한다.
기저대역 아날로그 필터부(20)는 디지털-아날로그 컨버터(10)에서 변환된 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하고 기저대역만을 통과시키며, 필요한 경우 소정 이득으로 증폭하여 믹서(30)에 제공한다.
믹서(30)는 기저대역 아날로그 필터부(20)로부터 전달된 신호와 국부발진신호 발생기(미도시)에서 전달된 고주파 국부발진신호를 혼합하여 고주파 신호를 출 력한다.
커플러(40)는 믹서(30)에서 출력된 고주파 신호를 제1 고주파 신호 및, 제1 고주파 신호와 90°위상차를 가지는 제2 고주파 신호로 분리하여 각각 주 증폭부(50)와 보조 증폭부(60)로 출력한다.
주 증폭부(50)와 보조 증폭부(60)는 각각 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호를 소정 이득으로 증폭하여 출력한다.
90°오프셋 라인부(70)는 주 증폭부(50)에서 증폭된 제1 고주파 신호의 위상을 90°지연시켜 보조 증폭부(60)에서 증폭된 제2 고주파 신호와 동상이 되도록 한다.
상기한 과정을 통해 주 증폭부(50)와 보조 증폭부(60)에서 출력된 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호가 결합된 출력신호는 임피던스 매칭과 잡음 제거 등의 과정을 추가적으로 거쳐 안테나(미도시)를 통해 수신기(미도시)로 전송된다.
이와 같이, 도허티 구조는 믹서(30)에서 출력된 고주파 신호를 90°위상차를 가지는 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호로 분리하고, 주 증폭부(50)와 보조 증폭부(60)에 병렬로 입력시켜 증폭시키는 구조를 가지고 있다.
도 2는 도허티 구조에서 입력전력 대 출력전력 특성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 일반적으로 도허티 구조는 입력전력을 전구간에서 증폭시키나 소정 임계치 이상이 될 경우 출력전력이 포화상태에 이르는 증폭기, 예컨대, A급(A class) 또는 AB급(AB class)증폭기를 주 증폭기로 사용하고, 낮은 입력전압에서는 턴-오프(turn-off)되었다가 소정 임계치 이상이 되면 턴-온(turn-on)되어 입력전압을 증폭시키는 C급(C class)증폭기를 보조 증폭기로 사용할 수 있다. 따라서, 도허티 구조는 주 증폭기의 출력(A1)과 보조 증폭기의 출력(A2)을 결합하여 출력(A1+A2)함으로써 도 2에 도시된 바와 같이 선형성이 좋으면서도 고효율을 가지는 동작특성을 가진다.
그러나, 이와 같은 도허티 구조는 믹서(30)에서 출력된 고주파 신호를 90°위상차를 가지는 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호로 분리하여 주 증폭부(50)와 보조 증폭부(60)에 각각 입력하기 위한 90°커플러(40)가 요구되는데, 일반적인 도허티 구조에서 90°커플러(40)는 인쇄회로기판 상에 전송선로(Transmission Line)를 이용하여 구현되기 때문에 IC(integrated circuit)로 구현이 불가능하거나 큰 면적을 차지하게 되는 문제점이 있다. 예를 들면, 900MHz 대역의 경우 한 파장의 길이가 18.7cm이므로 IC화가 불가능하다.
또한, 디지털-아날로그 컨버터(10), 기저대역 아날로그 필터부(20), 믹서(30), 주 증폭부(50)와 보조 증폭부(60)는 CMOS 공정에 의해서 제작되는데 반하여 90°커플러(40)는 위와 같은 크기상의 문제로 CMOS 공정으로는 제작할 수 없어 도허티 구조를 단일 칩의 RF IC로 구현하는 것이 불가능하였다.
아울러, 인쇄회로기판 상에 전송선로로 구현된 90°커플러(40)는 90°위상차를 가지는 제1 고주파 신호와 제2 고주파 신호로 분리할 수 있는 신호의 주파수 대역이 좁게 한정되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 90°커플러를 믹서로 대체하여 도허티 구조를 구 현할 수 있는 송신기 및 신호증폭장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호증폭장치는, 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와, 동위상 국부발진신호 및 직교위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부와, 상기 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호와 혼합하여 동위상 고주파 신호를 출력하는 제1 믹서와, 상기 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제2 믹서와, 상기 제1 믹서에서 출력된 동위상 고주파 신호를 증폭시키는 주 증폭부 및, 상기 제2 믹서에서 출력된 직교위상 고주파 신호를 증폭시키는 보조 증폭부를 포함한다.
또한, 상기 주 증폭부에서 출력된 신호와 상기 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상하는 위상차 보상부를 더 포함한다.
또한, 상기 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 기저대역 아날로그 필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 디지털-아날로그 변환부, 상기 국부발진신호 발생부, 상기 제1 믹서. 상기 제2 믹서, 상기 주 증폭부, 상기 보조 증폭부 및 상기 기저대역 아날로그 필터부가 IC(Integrated Circuit)에 집적되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 송신기는, 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와, 동위상 국부발진신호 및 직교위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부와, 상기 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호와 혼합하여 동위상 고주파 신호를 출력하는 제1 믹서와, 상기 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제2 믹서와, 상기 제1 믹서에서 출력된 동위상 고주파 신호를 증폭시키는 주 증폭부와, 상기 제2 믹서에서 출력된 직교위상 고주파 신호를 증폭시키는 보조 증폭부와, 상기 주 증폭부에서 출력된 신호와 상기 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상한 뒤 결합하여 출력하는 위상차 보상부 및, 상기 위상차 보상부에서 출력된 신호를 공중으로 복사하여 수신기측으로 전달하는 안테나를 포함한다.
또한, 상기 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 기저대역 아날로그 필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 신호증폭장치는, 입력된 I채널 디지털 신호와 Q채널 디지털 신호를 각각 아날로그 신호로 변환하는 제1 디지털-아날로그 변환부 및 제2 디지털-아날로그 변환부와, 동위상 국부발진신호, 직교위상 국부발진신호 및 역위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부와, 상기 I채널 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호 및 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 I채널 동위상 고주파 신호 및 I채널 직교위상 고주파신호를 출력하는 제1 믹서 및 제2 믹서와, 상기 Q채널 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호 및 상기 역위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 Q채널 동위상 고주파 신호 및 Q채널 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제3 믹서 및 제4 믹서와, 상기 제1 믹서에서 출력된 I채널 동위상 고주파 신호와 상기 제2 믹서에서 출력된 I채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제1 주 증폭부 및 제1 보조 증폭부 및, 상기 제3 믹서에서 출력된 Q채널 동위상 고주파 신호와 상기 제4 믹서에서 출력된 Q채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제2 주 증폭부 및 제2 보조 증폭부를 포함한다.
또한, 상기 제1 주 증폭부 및 상기 제1 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상하는 제1 위상차 보상부 및, 상기 제2 주 증폭부 및 상기 제2 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상하는 제2 위상차 보상부를 더 포함한다.
또한, 상기 제1 위상차 보상부 및 제2 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 변환부에서 변환된 I채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성 분을 제거하는 제1 기저대역 아날로그 필터부 및, 상기 제2 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 Q채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제2 기저대역 아날로그 필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 및 제2 디지털-아날로그 변환부, 상기 제1 및 제2 국부발진신호 발생부, 상기 제1 내지 제4 믹서, 상기 제1 주 증폭부, 제1 보조 증폭부, 제2 주 증폭부, 제2 보조 증폭부 및 상기 제1 및 제2 기저대역 아날로그 필터부가 IC(Integrated Circuit)에 집적되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 주 증폭부 및 제2 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 제1 보조 증폭부 및 제2 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직접변환 송신기는, 입력된 I채널 디지털 신호와 Q채널 디지털 신호를 각각 아날로그 신호로 변환하는 제1 디지털-아날로그 변환부 및 제2 디지털-아날로그 변환부와, 동위상 국부발진신호, 직교위상 국부발진신호 및 역위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부와, 상기 I채널 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호 및 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 I채널 동위상 고주파 신호 및 I채널 직교위상 고주파신호를 출력하는 제1 믹서 및 제2 믹서와, 상기 Q채널 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호 및 상기 역위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 Q채널 동위상 고주파 신호 및 Q채널 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제3 믹서 및 제4 믹서와, 상기 제1 믹서에서 출력된 I채널 동위상 고주파 신호와 상기 제2 믹서에서 출력된 I채널 직교 위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제1 주 증폭부 및 제1 보조 증폭부와, 상기 제3 믹서에서 출력된 Q채널 동위상 고주파 신호와 상기 제4 믹서에서 출력된 Q채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제2 주 증폭부 및 제2 보조 증폭부와, 상기 제1 주 증폭부 및 상기 제1 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상한 뒤 결합하여 출력하는 제1 위상차 보상부와, 상기 제2 주 증폭부 및 상기 제2 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상한 뒤 결합하여 출력하는 제2 위상차 보상부 및, 상기 제1 위상차 보상부 및 제2 위상차 보상부에서 출력된 신호를 공중으로 복사하여 수신기로 전달하는 안테나를 포함한다.
또한, 상기 제1 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 I채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제1 기저대역 아날로그 필터부 및, 상기 제2 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 Q채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제2 기저대역 아날로그 필터부를 더 포함한다.
또한, 상기 제1 위상차 보상부 및 제2 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 주 증폭부 및 제2 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 제1 보조 증폭부 및 제2 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신기의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신기는 디지털-아날로그 컨버터(110), 기저대역 아날로그 필터부(120), 국부발진신호발생부(이하, 'LO발생부'라 함:130), 제1 믹서(141), 제2 믹서(142), 주 증폭부(Main Amplifier:151), 보조 증폭부(Peak Amplifier:152), 위상보정부(160), 대역선택필터부(170) 및 안테나(180)를 포함한다.
디지털-아날로그 컨버터(110)는 소정의 입력신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환한다.
기저대역 아날로그 필터부(120)는 디지털-아날로그 컨버터(110)에서 변환된 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하고 기저대역만을 통과시키며, 필요한 경우 소정 이득으로 증폭하여 제1 믹서(141) 및 제2 믹서(142)에 제공한다.
LO발생부(130)는 동위상 국부발진신호(LO-0°)와 직교위상 국부발진신호(LO-90°)를 출력한다. LO발생부(130)는 국부발진신호를 발생하는 국부발진신호 발생부(미도시)와 국부발진신호를 서로 약 90°의 위상차를 가지는 동위상 국부발진신호(LO-0°)와 직교위상 국부발진신호(LO-90°)로 변환하는 위상변환부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 믹서(141)는 기저대역 아날로그 필터부(120)에서 출력된 신호와 동위상 국부발진신호(LO-0°)를 혼합하여 동위상 고주파 신호를 출력한다.
제2 믹서(142)는 기저대역 아날로그 필터부(120)에서 출력된 신호와 직교위상 국부발진신호(LO-90°)를 혼합하여 직교위상 고주파 신호를 출력한다.
주 증폭부(151)는 동위상 고주파 신호를 증폭하여 출력하는 파워 증폭기(power amplifier)로 구현할 수 있으며, 보조 증폭부(152)는 직교위상 고주파 신호를 증폭하여 출력하는 파워 증폭기로 구현할 수 있다. 여기서, 주 증폭부(151)는 A급(A class) 또는 AB급(AB class)증폭기를 사용하고 보조 증폭부(152)는 C급(C class)증폭기를 사용하여 구현할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 구조를 가지나 동작 class만이 다른 증폭기들을 사용하여 도허티 구조가 되도록 조합하여 사용할 수 있다.
위상차 보상부(160)는 주 증폭부(151)에서 증폭된 동위상 고주파 신호와 보조 증폭부(152)에서 증폭된 직교위상 고주파 신호의 위상차를 보상하여 양 신호가 동상이 되도록 한 후 결합한 고주파 신호를 출력한다. 보다 자세하게는, 주 증폭부(151)에서 출력되는 동위상 고주파 신호의 경로에 90°오프셋 전송선로(161)를 사용하여 동위상 고주파 신호의 위상을 90°지연시킴으로써 직교위상 고주파 신호와 동위상이 되도록 할 수 있다.
대역선택필터부(170)는 위상차 보상부(160)에서 출력된 고주파 신호에 포함되어 있는 잡음성분을 제거하고 송수신 시스템에서 사용되는 특정 채널대역의 주파수 성분만을 통과시키는 역할을 담당한다.
안테나(180)는 대역선택필터(170)를 통과한 고주파 신호를 공중으로 복사하여 수신기(미도시)로 전송하는 역할을 담당한다.
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 디지털-아날로그 컨버터(110)에서 출력된 아날로그 신호를 동위상 국부발진신호(LO-0°) 및 직교위상 국부발진신호(LO-90°) 와 제1 믹서(141) 및 제2 믹서(142)에서 각각 혼합하여 동위상 고주파 신호와 직교위상 고주파 신호를 생성할 수 있게 된다. 또한, 제1 믹서(141) 및 제2 믹서(142)에서 90°위상차를 가지는 동위상 고주파 신호와 직교위상 고주파 신호를 생성하고, 주 증폭부(151)와 보조 증폭부(152)로 출력하여 각각 증폭시킴으로써 90°커플러를 사용하지 않고도 도허티 구조에 따른 신호 증폭을 구현할 수 있게 된다.
또한, IC에 집적하기 어려운 90°커플러를 믹서와 90°의 위상차를 가지는 동위상 국부발진신호와 직교위상 국부발진신호를 생성하는 LO발생부를 이용하여 대체함으로써 주 증폭부와 보조 증폭부를 포함하는 파워 증폭기 단까지 RFIC집적이 가능하게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접변환 송신기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 직접변환 송신기는 음성 또는 화상 등 실제 정보를 담은 저주파 대역의 신호를 중간 주파수로 변환시키는 중간 단계 없이 직접 고주파 반송파에 실어서 전송하는 직접변환 방식에 사용할 수 있다. 직접변환 방식은 타 방식들에 비해 요구되는 부품수가 적고 IC화에 유리한 방식이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접변환 송신기는 I-채널신호를 처리하는 제1 디지털-아날로그 컨버터(110), 제1 기저대역 아날로그 필터부(120), 제1 믹서(141), 제2 믹서(142), 제1 주 증폭부(Main Amplifier:151), 제1 보조 증폭부(Auxiliary Amplifier:152)및 제1 위상차 보상부(160)와 Q-채널신호를 처리하는 제2 디지털-아날로그 컨버터(110a), 제2 기저대역 아날로그 필터부 (120a), 제3 믹서(141a), 제4 믹서(142a), 제2 주 증폭부(Main Amplifier:151a), 제2 보조 증폭부(Auxiliary Amplifier:152a)및 제2 위상차 보상부(160a)와, LO발생부(130), 대역선택필터부(170), 안테나(180)를 포함한다.
제1 디지털-아날로그 컨버터(110)및 제2 디지털-아날로그 컨버터(110a)는 입력된 I채널 디지털 신호와 Q채널 디지털 신호를 각각 아날로그 신호로 변환한다.
제1 기저대역 아날로그 필터부(120)는 제1 디지털-아날로그 컨버터(110)에서 변환된 I채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하고, 제2 기저대역 아날로그 필터부(120a)는 제2 디지털-아날로그 컨버터(110a)에서 변환된 Q채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거한다.
LO발생부(130)는 동위상 국부발진신호(LO-0°), 직교위상 국부발진신호(LO-90°) 및 역위상 국부발진신호(LO-180°)를 출력한다. 여기서, 직교위상 국부발진신호(LO-90°)는 동위상 국부발진신호(LO-0°)와 약 90°의 위상차를 가지며, 역위상 국부발진신호(LO-180°)는 동위상 국부발진신호(LO-0°)와 약 180°의 위상차를 가진다.
제1 믹서(141)및 제2 믹서(142)는 I채널 아날로그 신호를 동위상 국부발진신호(LO-0°)및 직교위상 국부발진신호(LO-90°)와 혼합하여 각각 I채널 동위상 고주파 신호 및 I채널 직교위상 고주파신호를 출력한다.
제3 믹서(141a)및 제4 믹서(142a)는 Q채널 아날로그 신호를 직교위상 국부발진신호(LO-90°)및 역위상 국부발진신호(LO-180°)와 혼합하여 각각 Q채널 동위상 고주파 신호 및 Q채널 직교위상 고주파신호를 출력한다.
제1 주 증폭부(151)및 제1 보조 증폭부(152)는 I채널 동위상 고주파 신호와 I채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시켜 출력하고, 제2 주 증폭부(151a)및 제2 보조 증폭부(152a)는 Q채널 동위상 고주파 신호와 Q채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시켜 출력한다.
제1 및 제2 위상차 보상부(160,160a)는 제1 및 제2 주 증폭부(151, 151a)에서 증폭된 I채널 및 Q채널 동위상 고주파 신호와 제1 및 제2 보조 증폭부(152, 152a)에서 증폭된 I채널 및 Q채널 직교위상 고주파 신호의 위상차를 보상하여 양 신호들이 동상이 되도록 한 후 결합한 고주파 신호를 출력한다. 보다 자세하게는, 제1 및 제2 주 증폭부(151, 151a)에서 출력되는 I채널 및 Q채널 동위상 고주파 신호의 경로에 90°오프셋 전송선로(161, 161a)를 사용하여 I채널 및 Q채널 동위상 고주파 신호의 위상을 90°지연시킴으로써 I채널 및 Q채널 직교위상 고주파 신호와 동위상이 되도록 할 수 있다.
대역선택필터부(170)는 제1 및 제2 위상차 보상부(160, 160a)에서 고주파 신호에 포함되어 있는 잡음성분을 제거하고 송수신 시스템에서 사용되는 특정 채널대역의 주파수 성분만을 통과시키는 역할을 담당한다.
안테나(180)는 대역선택필터부(170)를 통과한 고주파 신호를 공중으로 복사하여 수신기(미도시)로 전송하는 역할을 담당한다.
본 실시예에 따른 송신기 역시 IC에 집적하기 어려운 90°커플러를 믹서와 동위상 국부발진신호, 직교위상 국부발진신호 및 역위상 국부발진신호를 생성하는 LO발생부를 이용하여 대체함으로써 주 증폭부와 보조 증폭부를 포함하는 파워 증폭 기 단까지 RFIC집적이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 90°커플러를 CMOS 공정에 의해 제작할 수 있는 국부발진신호 발생기와 믹서를 이용하여 대체함으로써 도허티 구조의 IC화를 가능하게 하는 효과가 있으며, 따라서, 본 발명에 따른 송신기의 소형화가 가능한 효과가 있다.
또한, 좁은 대역폭의 신호만을 처리할 수 있는 90°커플러와는 달리 국부발진신호 발생기를 이용함으로써 종래보다 넓은 대역폭의 신호를 처리할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 국부발진신호 발생기는 송신기의 IC회로에서 이미 사용되고 있는 것으로 본 발명은 믹서만을 송신기의 IC회로에 추가하면 간단하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (20)
- 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부;동위상 국부발진신호 및 직교위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부;상기 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호와 혼합하여 동위상 고주파 신호를 출력하는 제1 믹서;상기 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제2 믹서;상기 제1 믹서에서 출력된 동위상 고주파 신호를 증폭시키는 주 증폭부; 및,상기 제2 믹서에서 출력된 직교위상 고주파 신호를 증폭시키는 보조 증폭부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 주 증폭부에서 출력된 신호와 상기 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상하는 위상차 보상부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 기저대역 아날로그 필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 디지털-아날로그 변환부, 상기 국부발진신호 발생부, 상기 제1 믹서. 상기 제2 믹서, 상기 주 증폭부, 상기 보조 증폭부 및 상기 기저대역 아날로그 필터부가 IC(Integrated Circuit)에 집적되어 있는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부;동위상 국부발진신호 및 직교위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부;상기 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호와 혼합하여 동위상 고주파 신호를 출력하는 제1 믹서;상기 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 직교위상 고 주파 신호를 출력하는 제2 믹서;상기 제1 믹서에서 출력된 동위상 고주파 신호를 증폭시키는 주 증폭부;상기 제2 믹서에서 출력된 직교위상 고주파 신호를 증폭시키는 보조 증폭부;상기 주 증폭부에서 출력된 신호와 상기 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상한 뒤 결합하여 출력하는 위상차 보상부; 및,상기 위상차 보상부에서 출력된 신호를 공중으로 복사하여 수신기측으로 전달하는 안테나; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
- 제 7 항에 있어서,상기 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 기저대역 아날로그 필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
- 제 7 항에 있어서,상기 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
- 제 7 항에 있어서,상기 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것을 특징으로 하는 송신기.
- 입력된 I채널 디지털 신호와 Q채널 디지털 신호를 각각 아날로그 신호로 변환하는 제1 디지털-아날로그 변환부 및 제2 디지털-아날로그 변환부;동위상 국부발진신호, 직교위상 국부발진신호 및 역위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부;상기 I채널 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호 및 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 I채널 동위상 고주파 신호 및 I채널 직교위상 고주파신호를 출력하는 제1 믹서 및 제2 믹서;상기 Q채널 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호 및 상기 역위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 Q채널 동위상 고주파 신호 및 Q채널 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제3 믹서 및 제4 믹서;상기 제1 믹서에서 출력된 I채널 동위상 고주파 신호와 상기 제2 믹서에서 출력된 I채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제1 주 증폭부 및 제1 보조 증폭부; 및,상기 제3 믹서에서 출력된 Q채널 동위상 고주파 신호와 상기 제4 믹서에서 출력된 Q채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제2 주 증폭부 및 제2 보조 증폭부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제1 주 증폭부 및 상기 제1 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상하는 제1 위상차 보상부; 및,상기 제2 주 증폭부 및 상기 제2 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상하는 제2 위상차 보상부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 제1 위상차 보상부 및 제2 위상차 보상부에서 출력된 신호의 특정 대역 주파수 성분만을 통과시키는 대역선택필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제1 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 I채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제1 기저대역 아날로그 필터부; 및,상기 제2 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 Q채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제2 기저대역 아날로그 필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 제1 및 제2 디지털-아날로그 변환부, 상기 제1 및 제2 국부발진신호 발생부, 상기 제1 내지 제4 믹서, 상기 제1 주 증폭부, 제1 보조 증폭부, 제2 주 증폭부, 제2 보조 증폭부 및 상기 제1 및 제2 기저대역 아날로그 필터부가 IC(Integrated Circuit)에 집적되어 있는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제1 주 증폭부 및 제2 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 제1 보조 증폭부 및 제2 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것을 특징으로 하는 신호증폭장치.
- 입력된 I채널 디지털 신호와 Q채널 디지털 신호를 각각 아날로그 신호로 변환하는 제1 디지털-아날로그 변환부 및 제2 디지털-아날로그 변환부;동위상 국부발진신호, 직교위상 국부발진신호 및 역위상 국부발진신호를 출력하는 국부발진신호 발생부;상기 I채널 아날로그 신호를 상기 동위상 국부발진신호 및 상기 직교위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 I채널 동위상 고주파 신호 및 I채널 직교위상 고주파신호를 출력하는 제1 믹서 및 제2 믹서;상기 Q채널 아날로그 신호를 상기 직교위상 국부발진신호 및 상기 역위상 국부발진신호와 혼합하여 각각 Q채널 동위상 고주파 신호 및 Q채널 직교위상 고주파 신호를 출력하는 제3 믹서 및 제4 믹서;상기 제1 믹서에서 출력된 I채널 동위상 고주파 신호와 상기 제2 믹서에서 출력된 I채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제1 주 증폭부 및 제1 보조 증폭부;상기 제3 믹서에서 출력된 Q채널 동위상 고주파 신호와 상기 제4 믹서에서 출력된 Q채널 직교위상 고주파 신호를 각각 증폭시키는 제2 주 증폭부 및 제2 보조 증폭부;상기 제1 주 증폭부 및 상기 제1 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상한 뒤 결합하여 출력하는 제1 위상차 보상부;상기 제2 주 증폭부 및 상기 제2 보조 증폭부에서 출력된 신호의 위상차를 보상한 뒤 결합하여 출력하는 제2 위상차 보상부; 및,상기 제1 위상차 보상부 및 제2 위상차 보상부에서 출력된 신호를 공중으로 복사하여 수신기로 전달하는 안테나; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접변환 송신기.
- 제 17 항에 있어서,상기 제1 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 I채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제1 기저대역 아날로그 필터부; 및,상기 제2 디지털-아날로그 변환부에서 변환된 Q채널 아날로그 신호를 필터링하여 고주파 잡음성분을 제거하는 제2 기저대역 아날로그 필터부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접변환 송신기.
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- 제 17 항에 있어서,상기 제1 주 증폭부 및 제2 주 증폭부는 A급 증폭기 및 AB급 증폭기 중 어느 하나로 동작하고, 상기 제1 보조 증폭부 및 제2 보조 증폭부는 C급 증폭기로 동작하는 것을 특징으로 하는 직접변환 송신기.
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