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KR100719390B1 - Mixer circuit - Google Patents

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KR100719390B1
KR100719390B1 KR1020067014650A KR20067014650A KR100719390B1 KR 100719390 B1 KR100719390 B1 KR 100719390B1 KR 1020067014650 A KR1020067014650 A KR 1020067014650A KR 20067014650 A KR20067014650 A KR 20067014650A KR 100719390 B1 KR100719390 B1 KR 100719390B1
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KR
South Korea
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frequency
mixing component
mixer
circuit
transistor
Prior art date
Application number
KR1020067014650A
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Korean (ko)
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KR20060129280A (en
Inventor
주시-페카 테르밸루오토
안티 루하
타르모 루오트살라이넨
Original Assignee
노키아 코포레이션
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Publication date
Application filed by 노키아 코포레이션 filed Critical 노키아 코포레이션
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Publication of KR20060129280A publication Critical patent/KR20060129280A/en
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    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
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    • H03D7/1425Balanced arrangements with transistors
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은 입력 무선 주파수 신호(Irf+,Irf-)를 주파수 하향 변환하도록 이루어진 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)를 포함하는 믹서 회로(31)에 관한 것이다. 그러한 믹서 회로를 개선하기 위해서는, 상기 믹서 회로가 상기 믹싱 컴포넌트의 출력 단자들에 접속된 능동 믹서 부하 회로(34)를 추가로 포함하도록 하는 것이 제안된다. 상기 능동 믹서 부하 회로는 능동 믹서 부하(51,T1,T2) 및 상기 능동 믹서 부하에 의해 생성되며 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트에 의해 출력된 신호(Ibb+,Ibb-)의 신호 대역에서 벗어난 플리커 잡음을 변조하도록 이루어진 변조 수단(S1-S4)을 포함한다. 본 발명은 또한 수신기, 칩 및 그러한 믹서 회로를 포함하는 장치 및 그러한 믹서 회로의 사용 방법에 관한 것이다.The invention relates to a mixer circuit 31 comprising a mixing component 33 for frequency downconversion which is adapted to downconvert the input radio frequency signals Irf + and Irf−. In order to improve such a mixer circuit, it is proposed that the mixer circuit further comprises an active mixer load circuit 34 connected to the output terminals of the mixing component. The active mixer load circuit is flicker noise generated by an active mixer load 51, T1, T2 and the active mixer load and out of the signal band of the signals Ibb +, Ibb- outputted by the frequency downconversion mixing component. Modulating means (S1-S4) adapted to modulate. The invention also relates to a receiver, a chip and an apparatus comprising such a mixer circuit and a method of using such a mixer circuit.

Description

믹서 회로{Mixer circuit}Mixer circuit

본 발명은 입력 무선 주파수 신호를 주파수 하향 변환하도록 이루어진 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트를 포함하는 믹서 회로에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 믹서 회로를 포함하는 수신기 회로, 장치 및 칩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 믹서 회로의 사용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mixer circuit comprising a mixing component for frequency downconversion that is adapted to downconvert an input radio frequency signal. The invention also relates to receiver circuits, devices and chips comprising such mixer circuits. The invention also relates to a method of using such a mixer circuit.

무선 주파수(RF) 신호를 주파수 하향 변환하기 위한 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트를 지니는 믹서 회로가 특히 무선 주파수(RF) 수신기에 사용될 수 있다.Mixer circuits having a mixing component for frequency downconversion for frequency downconverting radio frequency (RF) signals may be used in particular in radio frequency (RF) receivers.

예시를 위해, 대표적인 아날로그 직접 변환용 수신기(10)의 블록 선도가 도 1과 같이 제공된다.For illustration purposes, a block diagram of a representative analog direct conversion receiver 10 is provided as shown in FIG. 1.

도시된 수신기(10)는 수신된 무선 주파수(RF) 신호들을 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA; 11), 상기 증폭된 무선 주파수(RF) 신호들을 주파수 하향 변환하기 위한 믹서들(12), 주파수 하향 변환된 신호들을 처리하기 위한 아날로그 신호 처리 컴포넌트(13), 상기 처리된 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기들(ADC; 14), 및 상기 디지털 신호들의 부가적인 처리를 위한 디지털 신호 처리 컴포넌트(DSP; 15)를 포함한다. 상기 아날로그 주파수 하향 변환 된 신호의 처리를 위해, 상기 아날로그 신호 처리 컴포넌트(13)는 N차 저역 통과 필터(LPF), 아날로그 이득 제어(AGC)부, 직류(DC) 오프셋 제거부 등등을 포함한다. 상기 디지털 신호의 처리를 위해, 상기 DSP(15)는 데시메이션(decimation) 단, LPF 등등을 포함한다. 상기 DSP(15)의 출력은 디지털 기저대역(baseband; BB) 출력을 형성한다.The illustrated receiver 10 comprises a low noise amplifier (LNA) 11 for amplifying received radio frequency (RF) signals, mixers 12 for frequency downconverting the amplified radio frequency (RF) signals, frequency down An analog signal processing component 13 for processing the converted signals, analog-to-digital converters (ADC) 14 for converting the processed analog signals into digital signals, and digital for further processing of the digital signals. A signal processing component (DSP) 15. For the processing of the analog frequency down-converted signal, the analog signal processing component 13 includes an Nth order low pass filter (LPF), an analog gain control (AGC) unit, a direct current (DC) offset remover, and the like. For the processing of the digital signal, the DSP 15 includes decimation stages, LPF, and the like. The output of the DSP 15 forms a digital baseband (BB) output.

상기 수신기(10)는 예를 들면 이동 통신 네트워크에 의해 송신된 무선 주파수(RF) 신호들을 수신 및 처리하기 위해 이동 단말기(16)에 통합될 수 있다.The receiver 10 may be integrated into the mobile terminal 16 for receiving and processing radio frequency (RF) signals transmitted by the mobile communication network, for example.

도 2는 도 1의 수신기의 프론트 엔트(front end)에 대한 간단한 구현을 개략적으로 보여주는 회로도이다. 도 2의 회로는 상기 저잡음 증폭기(LNA; 11)를 지니는 무선 주파수(RF) 증폭기(21), 믹서들(22)인 길버트 셀(Gilbert cell; 22), 및 아날로그 신호 처리 컴포넌트(13)의 아날로그 기저대역 필터인 2개의 저역 통과 필터(LPF) 단(25,27)을 포함한다. 도시된 2차 저역 통과 필터(LPF; 25,27) 대신에, 그보다는 높은 차수의 저역 통과 필터(LPF)가 또한 사용될 수 있다.FIG. 2 is a circuit diagram schematically illustrating a simple implementation of the front end of the receiver of FIG. 1. The circuit of FIG. 2 is a radio frequency (RF) amplifier 21 with the low noise amplifier (LNA) 11, a Gilbert cell 22 with mixers 22, and an analog signal processing component 13. It includes two low pass filter (LPF) stages 25 and 27 which are baseband filters. Instead of the second order low pass filters (LPFs) 25,27 shown, higher order low pass filters (LPFs) may also be used.

상기 저잡음 증폭기(LNA; 11)는 2개의 입력 단자 및 2개의 출력 단자를 포함한다. 상기 저잡음 증폭기(LNA; 11)는 수신된 RF 신호들(RF IN)을 증폭하고 상기 증폭된 신호들을 전압들(Urf+,Urf-)로서 출력한다. 상기 저잡음 증폭기(11)의 출력 단자들은 상기 길버트 셀(22)의 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(23)의 2개의 신호 입력 단자에 접속된다. 상기 믹싱 컴포넌트(23)는 2개의 추가 입력 단자를 통해 교호하는 국부 발진기 신호들(LO+,LO-)을 수신하는데, 상기 교호하는 국부 발진기 신호들(LO+,LO-)은 입력 무선 주파수 신호들(RF IN)의 주파수 하향 변환을 가능하 게 한다. 결과적으로 얻어진 기저대역 신호들은 대응하는 출력 단자를 통해 전압(Ubb+,Ubb-)으로서 출력된다. 더욱이, 상기 믹싱 컴포넌트(23)의 출력은 길버트 셀(22) 내에서 믹서 부하(24)에 접속된다.The low noise amplifier (LNA) 11 comprises two input terminals and two output terminals. The low noise amplifier (LNA) 11 amplifies the received RF signals RF IN and outputs the amplified signals as voltages Urf + and Urf−. The output terminals of the low noise amplifier 11 are connected to two signal input terminals of the mixing component 23 for frequency downconversion of the Gilbert cell 22. The mixing component 23 receives alternating local oscillator signals LO +, LO- via two additional input terminals, the alternating local oscillator signals LO +, LO- receiving input radio frequency signals ( Enable frequency down conversion of RF IN). The resulting baseband signals are output as voltages Ubb + and Ubb− through corresponding output terminals. Moreover, the output of the mixing component 23 is connected to the mixer load 24 in the Gilbert cell 22.

상기 믹싱 컴포넌트(23)의 제1 출력 단자는 상기 제1 저역 통과 필터 단(25)의 제1 입력 단자 및 저항기(R3a)를 통해 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(25)의 연산 증폭기(26)의 제1 입력에 접속되고, 연산 증폭기(26)의 제1 출력은 상기 제1 저역 통과 필터 단(25)의 제1 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C1a) 및 또 한편으로는 저항기(R1a)가 상기 연산 증폭기(26)의 제1 입력 및 제1 출력 사이에서 서로에 대하여 병렬로 이루어진다.The first output terminal of the mixing component 23 is an operational amplifier of the first low pass filter (LPF) stage 25 through a first input terminal of the first low pass filter stage 25 and a resistor R3a. And a first output of the operational amplifier 26 is connected to a first output terminal of the first low pass filter stage 25. A capacitor C1a on the one hand and a resistor R1a on the other hand are made in parallel to each other between the first input and the first output of the operational amplifier 26.

상기 믹싱 컴포넌트(22)의 제2 출력 단자는 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(25)의 제2 입력 단자 및 저항기(R3b)를 통해 상기 연산 증폭기(26)의 제2 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(26)의 제2 출력은 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(25)의 제2 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C1b) 및 또 한편으로는 저항기(R1b)가 상기 연산 증폭기(26)의 제2 입력 및 제2 출력 사이에서 서로에 대해 병렬로 이루어진다.The second output terminal of the mixing component 22 is connected to the second input of the operational amplifier 26 through a second input terminal of the first low pass filter (LPF) stage 25 and a resistor R3b. The second output of the operational amplifier 26 is connected to the second output terminal of the first low pass filter (LPF) stage 25. A capacitor C1b on the one hand and a resistor R1b on the other hand are made in parallel to each other between the second input and the second output of the operational amplifier 26.

상기 제1 저역 통과 필터(25)의 제1 출력 단자는 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(27)의 제1 입력 단자 및 저항기(R4a)를 통해 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(27)의 연산 증폭기(28)의 제1 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(28)의 제1 출력은 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(27)의 제1 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C2a) 및 또 한편으로는 저항기(R2a)는 상기 연산 증폭기(28) 의 제1 입력 및 제1 출력 사이에서 서로에 대하여 병렬로 이루어진다.The first output terminal of the first low pass filter 25 is connected to the second low pass filter LPF through a first input terminal of the second low pass filter LPF stage 27 and a resistor R4a. It is connected to the first input of the operational amplifier 28 of (27), and the first output of the operational amplifier 28 is connected to the first output terminal of the second low pass filter (LPF) stage 27. Capacitor C2a on the one hand and resistor R2a on the other hand are made in parallel to each other between the first input and the first output of the operational amplifier 28.

상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(25)의 제2 출력 단자는 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(27)의 제2 입력 단자 및 저항기(R4b)를 통해 상기 연산 증폭기(28)의 제2 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(28)의 제2 출력은 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(27)에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C2b) 및 또 한편으로는 저항기(R2b)가 상기 연산 증폭기(28)의 제1 입력 및 제1 출력 사이에서 서로에 대하여 병렬로 이루어진다.The second output terminal of the first low pass filter (LPF) stage 25 is connected to the operational amplifier 28 through the second input terminal of the second low pass filter (LPF) stage 27 and the resistor R4b. A second output of the operational amplifier 28 is connected to the second low pass filter (LPF) stage 27. A capacitor C2b on the one hand and a resistor R2b on the other hand are made in parallel to each other between the first input and the first output of the operational amplifier 28.

2개의 저역 통과 필터(LPF) 단(25,27)은 길버트 믹서(22)로부터 수신된 기저대역 신호들(Ubb+,Ubb-)에 대해 2차 저역 통과 필터링을 적용한다. 그 결과로 얻어진 저역 통과 필터링된 기저대역 신호들은 도 1의 아날로그-디지털 변환기들(14)에 전송된다.Two low pass filter (LPF) stages 25 and 27 apply second order low pass filtering on baseband signals Ubb + and Ubb− received from Gilbert mixer 22. The resulting low pass filtered baseband signals are transmitted to analog-to-digital converters 14 of FIG.

그러한 직접 변환 아키텍처를 지니는 수신기를 구현하면, 이는 슈퍼헤테로다인 아키텍처들과 같은 다른 변환 아키텍처들보다 값이 싼 이점이 있는데, 그 이유는 중간 주파수(IF)에 대한 값비싼 대역 통과 필터 컴포넌트들이 직접 변환에 필요하지 않기 때문이다.Implementing a receiver with such a direct conversion architecture has the advantage of being cheaper than other conversion architectures such as superheterodyne architectures, since expensive band pass filter components for intermediate frequencies (IF) can be directly converted. Because it is not necessary.

부가적인 이점은 시스템 온 칩(system on chip; SoC) 해결 방안으로서 수신기를 실현할 수 있다는 것인데, 다시 말하면 단일 칩 상에서 상기 수신기의 컴포넌트들을 구현할 수 있다는 것이다. 비용, 크기 및 다른 이점들 때문에 딥 서브마이크론(deep submicron) 상보형 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor; CMOS) 기술의 사용은 그러한 SoC 해결 방안에 관심을 끌게 한다.An additional advantage is that the receiver can be realized as a system on chip (SoC) solution, that is, the components of the receiver can be implemented on a single chip. Because of cost, size and other advantages, the use of deep submicron complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology draws attention to such SoC solutions.

그러나, 딥 서브마이크론 CMOS 구현을 사용할 경우에, 주파수에 반비례하기 때문에 1/f 잡음으로서 또한 언급되는 플리커 잡음(flicker noise)이 고려되어야 한다. 플리커 잡음은 글로벌 이동 통신 시스템(Global System for Mobile Communications; GSM)과 같은 2세대(2G) 시스템들에서 그리고 더 작은 정도까지는 3세대(3G) 시스템들에서도 특히 문제가 된다. 낮은 공급 전압을 필요로 하는 현대 및 미래의 CMOS 기술들에서는 그러한 잡음 문제가 많아지게 된다. 공급 전압이 감소하면, 또한 잡음이 적어져야 한다. 낮은 공급 전압과 관련된 추가적인 난점은 선형성(linearity)이다. 낮은 공급 전압의 경우에 한계 및 포화 전압들이 공급 전압 범위의 대부분을 소모시키기 때문에, 높은 공급 전압들의 경우에서보다 낮은 공급 전압들의 경우에서 선형성이 더 나빠지게 된다. 그러므로, 종래의 직접 변환용 수신기는 향후 저전압 프로세스들을 구현하기가 점차로 어려워진다.However, when using a deep submicron CMOS implementation, flicker noise, also referred to as 1 / f noise, should be considered because it is inversely proportional to frequency. Flicker noise is particularly problematic in second generation (2G) systems, such as the Global System for Mobile Communications (GSM) and, to a lesser extent, third generation (3G) systems. In modern and future CMOS technologies that require low supply voltages, such noise problems become more common. If the supply voltage is reduced, the noise should also be less. An additional difficulty associated with low supply voltages is linearity. Since the limit and saturation voltages consume most of the supply voltage range in the case of low supply voltages, the linearity worsens in the case of low supply voltages than in the case of high supply voltages. Therefore, the conventional direct conversion receiver becomes increasingly difficult to implement low voltage processes in the future.

직접 변환용 수신기의 주요 컴포넌트이며 선형성 및 잡음과 관련된 가장 중요한 컴포넌트인 것은 믹서이다. 종래의 직접 변환용 수신기는 믹서용 수동 부하를 포함하는데, 이는 간섭들에 대한 1차 감쇠 및 적합한 신호 이득을 제공하기 위해 저항기 및 캐패시터로 구성된다. 그러한 수동 믹서 부하는 필요한 이득, 필요한 잡음 및 필요한 선형성을 획득하도록 설계하기가 어려운데, 그 이유는 이러한 인자들이 모두 부하 임피던스 및 믹싱 컴포넌트의 바이어스 전류와 결부되기 때문이다. 그러므로, 낮은 공급 전압으로 동작하는 현대의 CMOS 아키텍처에서는 종래의 믹서 구조가 상당한 잡음 및 선형성 문제들을 안겨 준다.The main component of the receiver for direct conversion and the most important component regarding linearity and noise is the mixer. Conventional direct conversion receivers include a passive load for the mixer, which consists of resistors and capacitors to provide first order attenuation for interferences and a suitable signal gain. Such passive mixer loads are difficult to design to obtain the required gain, the required noise, and the required linearity, because these factors are all tied to the load impedance and bias current of the mixing component. Therefore, in modern CMOS architectures operating at low supply voltages, conventional mixer structures present significant noise and linearity problems.

직접 변환용 수신기에서의 잡음 문제들은 임계적인 RF 및 기저대역 블록들을 위한 바이폴라 상보형 금속 산화물 반도체(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor; BiCMOS) 기반 칩을 사용함으로써 회피될 수 있다.Noise problems in the receiver for direct conversion can be avoided by using a Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor (BiCMOS) based chip for critical RF and baseband blocks.

그러므로, 대개는 DSP와 같은 직접 변환용 수신기의 디지털 기저대역 컴포넌트들이 CMOS 기술을 사용하여 구현된다. 이와는 대조적으로, 저잡음 증폭기(LNA), 믹서들 및 아날로그 기저대역 시그널링 처리 컴포넌트를 포함하는 직접 변환용 수신기의 무선 주파수(RF) 컴포넌트들은 대개 BiCMOS 기술 또는 다른 아날로그 지향 반도체 프로세스들을 사용하여 구현된다. 따라서, 완전한 수신기는 대개 무선 주파수(RF) 및 디지털 기저대역을 위한 적어도 2개의 개별 칩들을 사용하여 구현되는데, 이는 생산 단가가 증가하게 한다.Therefore, digital baseband components of a direct conversion receiver, such as a DSP, are usually implemented using CMOS technology. In contrast, radio frequency (RF) components of a direct conversion receiver, including low noise amplifiers (LNAs), mixers, and analog baseband signaling processing components, are often implemented using BiCMOS technology or other analog-oriented semiconductor processes. Thus, a complete receiver is usually implemented using at least two separate chips for radio frequency (RF) and digital baseband, which increases production costs.

본 발명의 목적은 교호 믹서 회로를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 플리커 잡음을 증가시키지 않고 충분한 믹서 선형성을 달성할 수 있게 해주는 믹서 회로를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an alternating mixer circuit. In particular, it is an object of the present invention to provide a mixer circuit that allows to achieve sufficient mixer linearity without increasing flicker noise.

믹서 회로가 제안되어 있으며, 상기 믹서 회로는 입력 무선 주파수 신호를 주파수 하향 변환하도록 이루어진 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트 및 능동 믹서 부하 회로를 포함한다. 상기 능동 믹서 부하 회로는 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트의 출력 단자들에 접속된다. 상기 능동 믹서 부하 회로는 능동 믹서 부하 및 상기 능동 믹서 부하에 의해 생성되며 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트에 의해 출력된 신호의 신호 대역에서 벗어난 플리커 잡음을 변조하도록 이루어진 변조 수단을 포함한다.A mixer circuit is proposed, which includes a mixing component for frequency downconversion and an active mixer load circuit configured to downconvert the input radio frequency signal. The active mixer load circuit is connected to the output terminals of the mixing component for frequency downconversion. The active mixer load circuit comprises modulation means for modulating flicker noise generated by the active mixer load and the active mixer load and deviating from the signal band of the signal output by the mixing component for frequency downconversion.

더욱이, 무선 주파수 신호들을 수신하며 대응하는 주파수 하향 변환된 신호들을 제공하는 수신기 회로, 칩 및 장치가 제안되어 있으며, 그 각각이 제안된 믹서 회로를 포함한다.Moreover, receiver circuits, chips and devices have been proposed that receive radio frequency signals and provide corresponding frequency down-converted signals, each comprising a proposed mixer circuit.

마지막으로, 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트 및 능동 믹서 부하 회로를 포함하는 믹서 회로의 사용 방법이 제안되어 있다. 상기 제안된 방법은 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트를 통해 수신된 무선 주파수 신호를 주파수 하향 변환하는 단계를 포함한다. 상기 제안된 방법은 상기 능동 믹서 부하 회로의 능동 믹서 부하를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트의 출력 전압을 제어하는 단계를 더 포함한다. 상기 제안된 방법은 상기 능동 믹서 부하에 의해 생성되며 상기 주파수 하향 변환된 무선 주파수 신호의 신호 대역에서 벗어난 플리커 잡음을 변조하는 단계를 더 포함한다.Finally, a method of using a mixer circuit comprising a mixing component for frequency downconversion and an active mixer load circuit is proposed. The proposed method includes frequency downconverting a radio frequency signal received through the mixing component for frequency downconversion. The proposed method further comprises controlling the output voltage of the mixing component for frequency downconversion through the active mixer load of the active mixer load circuit. The proposed method further comprises modulating flicker noise generated by the active mixer load and deviating from the signal band of the frequency down-converted radio frequency signal.

본 발명은 특히 저전압 애플리케이션들에 대해, 능동 믹서 부하가 수동 믹서 부하보다 믹서 회로용으로 더 적합하다는 고찰로부터 유래한 것이다. 능동 믹서 부하는 원하는 성능으로 상기 믹서를 설계함에 있어서, 특히 전압 이득 및 헤드룸(headroom), 결과적으로는 선형성을 최적화함에 있어서 더 많은 자유를 제공한다. 능동 믹서 부하가 믹서 회로에 채용될 경우에, 공통 모드(common mode; CM) 및 차동 임피던스들은 분리될 수 있으며 고 레벨이거나 저 레벨이게끔 서로 독립적으로 설계될 수 있다. 수동 부하의 경우에, 이러한 인자들이 결부된다.The present invention derives from the consideration that active mixer loads are more suitable for mixer circuits than passive mixer loads, especially for low voltage applications. Active mixer loads provide more freedom in designing the mixer with the desired performance, especially in optimizing voltage gain and headroom, and consequently linearity. When an active mixer load is employed in the mixer circuit, the common mode (CM) and differential impedances can be separated and designed independently of each other to be high or low level. In the case of a passive load these factors are combined.

그러나, 종래의 믹서 회로의 수동 믹서 부하가 능동 믹서 부하로 대체될 경우에, 능동 믹서 부하로 인한 추가적인 잡음, 특히 추가적인 플리커 잡음이 주파수 하향 변환된 신호의 신호 대역에서, 예를 들면 GSM의 기저대역에서 문제가 된다. 그러므로, 추가로 상기 능동 믹서 부하의 플리커 잡음이 신호 대역에서 벗어나 변조되도록 하는 것이 제안된다.However, when the passive mixer load of the conventional mixer circuit is replaced by an active mixer load, additional noise due to the active mixer load, in particular the additional flicker noise, is in the signal band of the frequency down-converted signal, for example the baseband of GSM. Is a problem. Therefore, it is further proposed to allow the flicker noise of the active mixer load to be modulated out of the signal band.

수동 믹서 부하를 포함하는 믹서 회로와 비교해 보면, 결과적으로 본 발명의 이점은 능동 믹서 부하가 더 양호한 믹서 선형성, 즉 더 양호한 3차 교차점(third order interception point; IIP3)을 허용한다는 것이다. 더욱이, 이로 인해 능동 부하 제어부가 상기 믹서 회로의 출력 노드들의 공통 모드 전압을 제어하기 위해 사용될 수 있다.Compared with mixer circuits including passive mixer loads, the advantage of the present invention is that the active mixer loads allow for better mixer linearity, i.e., better third order interception point (IIP3). Moreover, this allows an active load controller to be used to control the common mode voltage of the output nodes of the mixer circuit.

간단한 능동 믹서 부하 토폴러지와 비교해 보면, 본 발명의 이점은 제안된 변조 수단이 신호 대역으로부터 플리커 잡음을 제거할 수 있기 때문에 상기 능동 믹서 부하에 의해 추가되는 플리커 잡음이 낮아진다는 것이다. 신호 대역의 저잡음 레벨은 변조 기법들의 사용을 통해 이루어지며 어떠한 저잡음 프로세스도 플리커 잡음을 감소시키는데 필요하지 않다.Compared to a simple active mixer load topology, the advantage of the present invention is that the flicker noise added by the active mixer load is lowered because the proposed modulation means can remove the flicker noise from the signal band. The low noise level of the signal band is achieved through the use of modulation techniques and no low noise process is required to reduce flicker noise.

제안된 변조는 주파수 하향 변조용 믹서 컴포넌트 자체로 인한 플리커 잡음을 낮추지 못한다. 그러나, 이러한 잡음은 추가로 낮아질 수 있는데, 그 이유는 상기 믹싱 컴포넌트의 바이어스 전류가 개선된 선형성으로 인해 낮아질 수 있기 때문이다.The proposed modulation does not reduce flicker noise due to the mixer component itself for frequency down modulation. However, this noise can be further lowered because the bias current of the mixing component can be lowered due to the improved linearity.

잡음이 변조를 통해 신호 대역으로부터 제거되기 때문에, CMOS 기술 또는 다른 "노이지(noisy)" 반도체 기술, 특히 딥 서브마이크론 반도체 기술은 충분한 믹서 성능을 갖게끔 칩에서 믹서 회로를 구현하는데 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 주파수 하향 변환용 컴포넌트 및 예를 들면 서브마이크론 CMOS 기술을 통해 구현되는 차후의 기저대역 처리 컴포넌트들 간의 인터페이스와 관련된 문제에 대한 해결 방안을 제공한다. 그 결과로, 본 발명은 낮은 공급 전압을 통해 현대의 딥 서브마이크론 반도체 프로세스들을 사용하여 완전한 수신기를 구현할 수 있으며, 특히 SoC 유형의 해결 방안을 통해 완전한 수신기를 구현할 수 있다.Since noise is removed from the signal band through modulation, CMOS technology or other “noisy” semiconductor technology, particularly deep submicron semiconductor technology, can be used to implement mixer circuits on a chip to have sufficient mixer performance. Accordingly, the present invention provides a solution to the problem associated with the interface between frequency downconversion components and subsequent baseband processing components implemented via, for example, submicron CMOS technology. As a result, the present invention can implement a complete receiver using modern deep submicron semiconductor processes with a low supply voltage, in particular a SoC type solution.

상기 변조 수단은 예를 들면 스위칭 요소들을 포함할 수 있다. 대체로 아날로그 회로들을 위한 스위칭 또는 초핑(chopping) 기법의 사용은 당업계에 시그마-델타 변조기들 및 계측 증폭기들의 용도로 알려져 있다. 수신기에 사용된 스위칭 기법은 또한 미국 특허 제6,125,272호에 언급되어 있지만, 능동 믹서 부하와 협동하고 있지 않다.The modulation means may for example comprise switching elements. Generally the use of switching or chopping techniques for analog circuits is known in the art for the use of sigma-delta modulators and instrumentation amplifiers. The switching technique used in the receiver is also mentioned in US Pat. No. 6,125,272, but is not cooperating with an active mixer load.

상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트는 무선 주파수 전류 모드 신호들 또는 무선 주파수 전압 모드 신호들을 주파수 하향 변환하도록 채택될 수 있다.The mixing component for frequency downconversion may be adapted to frequency downconvert radio frequency current mode signals or radio frequency voltage mode signals.

상기 제안된 믹서 회로는 디지털 또는 아날로그 반도체 기술들을 사용하여 무선 주파수(RF) 회로들에서 구현될 수 있다. 이는 어떠한 추가적인 프로세스 옵션들 없이 순수한 서브마이크론 디지털 CMOS 프로세스에 특히 적합하다.The proposed mixer circuit can be implemented in radio frequency (RF) circuits using digital or analog semiconductor technologies. This is particularly suitable for pure submicron digital CMOS processes without any additional process options.

상기 제안된 믹서 회로는 예를 들면 낮은 중간 주파수(IF) 수신기 또는 헤테로다인 수신기 등등과 같은 임의의 중간 주파수(IF) 수신기에서 또는 직접 변환용 수신기에서 채용될 수 있다. 더욱이, 상기 제안된 믹서 회로가 구현되어 있는 수신기는 임의 유형의 무선 시스템에 속할 수 있다.The proposed mixer circuit can be employed in any intermediate frequency (IF) receiver such as, for example, a low intermediate frequency (IF) receiver or a heterodyne receiver or the like or in a receiver for direct conversion. Moreover, the receiver in which the proposed mixer circuit is implemented may belong to any type of wireless system.

상기 제안된 장치는 특히 상기 제안된 믹서 회로가 채용되는 수신기를 포함하는 장치일 수 있다. 그러한 장치는 예를 들면 이동 단말기 또는 무선 통신 네트워크의 네트워크 요소일 수 있다.The proposed device may in particular be a device comprising a receiver in which the proposed mixer circuit is employed. Such a device may for example be a mobile terminal or a network element of a wireless communication network.

본 발명의 다른 목적들 및 특징들은 첨부도면들과 관련하여 고려된 이하의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description considered in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 종래의 직접 변환용 수신기를 블록 선도로 보여주는 도면이다.1 is a block diagram illustrating a conventional direct conversion receiver in which the present invention can be implemented.

도 2는 도 1의 직접 변환용 수신기의 무선 주파수(RF) 및 아날로그 프론트-엔드에 대한 종래의 구현 세부들을 개략적으로 보여주는 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing conventional implementation details for radio frequency (RF) and analog front-end of the receiver for direct conversion of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 직접 변환용 수신기의 무선 주파수(RF) 및 아날로그 프론트-엔트에 대한 구현을 개략적으로 보여주는 회로도이다.3 is a circuit diagram schematically showing an implementation for radio frequency (RF) and analog front-end of a direct conversion receiver according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 수신기의 동작을 보여주는 플로 차트이다.4 is a flowchart illustrating the operation of a receiver according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 믹서의 스위치형 능동 부하에 대한 한 실시예를 개략적으로 보여주는 회로도이다.5 is a circuit diagram schematically showing one embodiment of a switched active load of a mixer according to the present invention.

본 발명은 도 1을 참조하여 위에 제공된 직접 변환용 수신기(10)에서 예로써 구현된다.The present invention is implemented by way of example in the receiver 10 for direct conversion provided above with reference to FIG.

도 3에는 본 발명에 따른 믹서 회로에 대한 한 실시예가 채용되어 있는 도 1의 수신기(10)의 무선 주파수(RF) 및 아날로그 프론트-엔드에 대한 세부들이 도시되어 있다.3 shows details of the radio frequency (RF) and analog front-end of the receiver 10 of FIG. 1 in which one embodiment of the mixer circuit according to the invention is employed.

도 3의 회로는 믹서 회로(31), 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35) 및 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)을 포함한다.The circuit of FIG. 3 includes a mixer circuit 31, a first low pass filter (LPF) stage 35 and a second low pass filter (LPF) stage 37.

상기 믹서 회로(31)는 도 1의 저잡음 증폭기(LNA; 11)의 출력에 접속되는 2개의 입력 단자들을 포함한다. 상기 믹서 회로(31) 내에는, 상기 입력 단자들이 트랜스컨덕턴스(transconductance) 요소(GM; 32) 및 믹싱 컴포넌트(33)를 통해 상기 믹서 회로(31)의 출력 단자들에 접속된다. 상기 믹싱 컴포넌트(33)는 교호하는 국부 발진기 신호들(LO+,LO-)을 수신하는 추가 입력 단자들을 포함한다. 더욱이, 능동 믹서 부하 회로(34)는 상기 믹싱 컴포넌트(33)의 출력 단자들에 접속된다.The mixer circuit 31 comprises two input terminals connected to the output of the low noise amplifier (LNA) 11 of FIG. In the mixer circuit 31, the input terminals are connected to the output terminals of the mixer circuit 31 via a transconductance element GM 32 and a mixing component 33. The mixing component 33 comprises additional input terminals for receiving alternating local oscillator signals LO +, LO-. Moreover, an active mixer load circuit 34 is connected to the output terminals of the mixing component 33.

상기 믹서 회로(31)의 제1 출력 단자는 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)의 제1 입력 단자를 통해 상기 제1 저역 통과 필터(35)의 연산 증폭기(36)의 제1 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(36)의 제1 출력은 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)의 제1 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C1a) 및 또 한편으로는 저항기(R1a)는 상기 연산 증폭기(36)의 제1 입력 및 제1 출력 사이에서 서로에 대해 병렬로 이루어진다.The first output terminal of the mixer circuit 31 is connected to the first of the operational amplifier 36 of the first low pass filter 35 through the first input terminal of the first low pass filter LPF stage 35. Connected to an input, a first output of the operational amplifier 36 is connected to a first output terminal of the first low pass filter (LPF) stage 35. Capacitor C1a on the one hand and resistor R1a on the other hand are made in parallel to each other between the first input and the first output of the operational amplifier 36.

상기 믹서 회로(31)의 제2 출력 단자는 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)의 제2 입력 단자를 통해 상기 연산 증폭기(36)의 제2 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(36)의 제2 출력은 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)의 제2 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C1b) 및 또 한편으로는 저항기(R1b)는 상기 연산 증폭기(36)의 제1 입력 및 제2 출력 사이에서 서로에 대해 병렬로 이루어진다.The second output terminal of the mixer circuit 31 is connected to the second input of the operational amplifier 36 through the second input terminal of the first low pass filter (LPF) stage 35 and the operational amplifier ( A second output of 36 is connected to the second output terminal of the first low pass filter (LPF) stage 35. Capacitor C1b on the one hand and resistor R1b on the other hand are made in parallel to each other between the first input and the second output of the operational amplifier 36.

상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)의 제1 출력 단자는 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)의 제1 입력 단자 및 저항기(R4a)를 통해 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)의 연산 증폭기(38)의 제1 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(38)의 제1 출력은 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)의 제1 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C2a) 및 또 한편으로는 저항기(R2a)는 상기 연산 증폭기(38)의 제1 입력 및 제1 출력 사이에서 서로에 대해 병렬로 이루어진다.The first output terminal of the first low pass filter (LPF) stage 35 is connected to the second low pass filter through the first input terminal and the resistor R4a of the second low pass filter (LPF) stage 37. (LPF) is connected to the first input of the operational amplifier 38 of the stage 37, the first output of the operational amplifier 38 is the first output terminal of the second low pass filter (LPF) stage 37 Is connected to. Capacitor C2a on the one hand and resistor R2a on the other hand are made in parallel to each other between the first input and the first output of the operational amplifier 38.

상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)의 제2 출력 단자는 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)의 제2 입력 단자 및 저항기(R4b)를 통해 상기 연산 증폭기(38)의 제2 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(38)의 제2 출력은 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)의 제2 출력 단자에 접속된다. 한편으로는 캐패시터(C2b) 및 다른 한편으로는 저항기(R2b)는 상기 연산 증폭기(38)의 제1 입력 및 제1 출력 사이에 서로 병렬 구성된다.The second output terminal of the first low pass filter (LPF) stage 35 is connected to the operational amplifier 38 through the second input terminal of the second low pass filter (LPF) stage 37 and the resistor R4b. And a second output of the operational amplifier 38 is connected to a second output terminal of a second low pass filter (LPF) stage 37. Capacitor C2b on the one hand and resistor R2b on the other hand are configured in parallel with each other between the first input and the first output of the operational amplifier 38.

상기 저역 통과 필터(LPF) 단들(35,37)에서의 캐패시터들(C1a,C1b,C2a,C2b) 및 저항기들(R1a,R1b,R2a,R2b)의 구성이 도 2의 저역 통과 필터(LPF) 단들(25,27)에서와 같은 구성이기 때문에, 동일한 참조부호들이 사용되었다.The capacitors C1a, C1b, C2a, C2b and resistors R1a, R1b, R2a, and R2b at the low pass filter LPF stages 35 and 37 have a configuration of the low pass filter LPF of FIG. Because of the same construction as in stages 25 and 27, the same reference numerals are used.

마지막으로, 상기 제2 저역 통과 필터(LPF) 단(37)의 2개의 출력 단자들은 도 1의 수신기(10)의 아날로그-디지털 변환기(14)에 접속된다.Finally, two output terminals of the second low pass filter (LPF) stage 37 are connected to the analog-to-digital converter 14 of the receiver 10 of FIG. 1.

위에 제공된 실시예에서, 상기 수신기(10)는 SoC 해결 방안으로서 실현되는데, 다시 말하면, 도 1 및 도 3에 도시된 수신기(10)의 모든 컴포넌트는 단일의 딥 서브마이크론(deep submicron) CMOS 칩(39)에 통합된다.In the embodiment provided above, the receiver 10 is realized as a SoC solution, in other words, all components of the receiver 10 shown in FIGS. 1 and 3 are a single deep submicron CMOS chip ( 39).

도 3에 제공된 무선 주파수(RF) 및 아날로그 프론트-엔드를 포함하는 도 1의 수신기의 동작이 지금부터 도 4를 참조하여 설명될 것이다.The operation of the receiver of FIG. 1, including the radio frequency (RF) and analog front-end provided in FIG. 3, will now be described with reference to FIG. 4.

수신된 무선 주파수(RF) 전압 모드 신호들(RF 입력)은 먼저 상기 저잡음 증폭기(LNA; 11)에 의해 증폭된다. 다음으로는, 상기 증폭된 무선 주파수(RF) 전압 모드 신호들(RF IN)은 트랜스컨덕턴스 요소(32)에 의해 무선 주파수(RF) 전류 모드 신호들(Irf+,Irf-)로 변환된다. 상기 트랜스컨덕턴스 요소(32)는 이러한 목적으로 하나 또는 2개의 트랜지스터를 포함할 수 있다.The received radio frequency (RF) voltage mode signals (RF input) are first amplified by the low noise amplifier (LNA) 11. Next, the amplified radio frequency (RF) voltage mode signals RF IN are converted into radio frequency (RF) current mode signals Irf + and Irf− by the transconductance element 32. The transconductance element 32 may comprise one or two transistors for this purpose.

이후에는, 무선 주파수(RF) 전류 모드 신호들(Irf+,Irf-)은 교호하는 국부 발진기 신호들(LO+,LO-)을 통해 상기 믹싱 컴포넌트(33)에 의해 기저대역으로 주파수 하향 변환된다. 상기 믹싱 컴포넌트(33)는 이러한 목적으로 주파수 하향 변환용 트랜지스터들을 포함할 수 있다.Thereafter, radio frequency (RF) current mode signals Irf +, Irf- are frequency downconverted to baseband by the mixing component 33 via alternating local oscillator signals LO +, LO-. The mixing component 33 may comprise transistors for frequency downconversion for this purpose.

능동 믹서 부하 회로(34)는 상기 출력 전압을 원하는 값으로 대역 유지하도록 상기 믹싱 컴포넌트(33)에 의해 출력된 전류 모드 기저대역 신호들(Ibb+,Ibb-)을 측정한다. 상기 능동 믹서 부하 회로(34)의 설계 및 동작은 도 5를 참조하여 이하에서 더 상세하게 부연 설명될 것이다.Active mixer load circuit 34 measures the current mode baseband signals Ibb +, Ibb− output by the mixing component 33 to band hold the output voltage to a desired value. The design and operation of the active mixer load circuit 34 will be described in more detail below with reference to FIG. 5.

차동 전류 모드 기저대역 신호들(Ibb+,Ibb-)은 현재 부가적인 처리를 위해 아날로그 기저대역 처리부(13)에 공급된다. 전류 모드 인터페이스는 선형성에 대해 추가적인 이점을 초래한다. 아날로그 기저대역 처리 기능부는 도 3에 도시된 2개의 저역 통과 필터(LPF) 단들(35,37)을 지니는 2차 저역 통과 필터 기능부를 포함한다. 이후에는 상기 저역 통과 필터링된 신호들은 아날로그-디지털 변환기(ADC; 14) 에 의해 디지털 영역으로 변환되고 디지털 기저대역 신호들은 이러한 디지털 기저대역 신호들이 상기 수신기에 의해 디지털 기저대역 출력으로서 출력되기 전에 상기 디지털 신호 처리 컴포넌트(DSP; 15)에 의해 부가적으로 처리된다.The differential current mode baseband signals Ibb + and Ibb− are currently supplied to the analog baseband processor 13 for further processing. The current mode interface brings additional benefits for linearity. The analog baseband processing function includes a second order low pass filter function having two low pass filter (LPF) stages 35, 37 shown in FIG. 3. The low pass filtered signals are then converted into a digital domain by an analog-to-digital converter (ADC) 14 and the digital baseband signals are received before the digital baseband signals are output by the receiver as digital baseband output. It is additionally processed by the signal processing component (DSP) 15.

도 5는 도 3의 믹서 회로(31)의 능동 믹서 부하 회로(34)의 세부들을 보여주는 도면이다.FIG. 5 shows details of the active mixer load circuit 34 of the mixer circuit 31 of FIG. 3.

상기 믹서 회로(31)의 믹싱 컴포넌트(33) 및 상기 능동 믹서 부하 회로에 대한 상기 믹싱 컴포넌트(33)의 접속은 점선들로 나타나 있다. 상기 믹서 회로(31)는 도 3 및 도 4를 참조하여 위에 언급된 바와 같이 입력 신호들로서 무선 주파수(RF) 전류 모드 신호들(Irf+,Irf-)과 추가해서 국부 발진기 신호들(LO+,LO-)을 수신한다.The connection of the mixing component 33 of the mixer circuit 31 and the mixing component 33 to the active mixer load circuit is shown by dotted lines. The mixer circuit 31 has local oscillator signals LO +, LO- in addition to radio frequency (RF) current mode signals Irf +, Irf- as input signals as mentioned above with reference to FIGS. 3 and 4. ).

상기 믹서 회로(31)의 출력 단자들이 도 3을 참조하여 언급된 바와 같이 한편으로는 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)에 접속된다. 상기 제1 저역 통과 필터(LPF) 단(35)에 제공된 신호들은 도 5에서 Outp 및 Outn으로서 언급된다. 도 3의 실시예에서, 상기 신호들(Outp,Outn)은 결과적으로 전류 모드 기저대역 신호들(Ibb+,Ibb-)에 대응한다. 다른 한 실시예에서, 도 5의 신호들(Outp,Outn)은 또한 차후의 저역 통과 필터(LPF) 단에 공급된 전압 모드 신호들일 수 있는데, 이는 차후의 저역 통과 필터(LPF) 단에 대한 상기 믹서 회로의 접속 유형에 의존한다.The output terminals of the mixer circuit 31 are connected to the first low pass filter (LPF) stage 35 on the one hand as mentioned with reference to FIG. 3. The signals provided to the first low pass filter (LPF) stage 35 are referred to as Outp and Outn in FIG. 5. In the embodiment of FIG. 3, the signals Outp and Outn consequently correspond to current mode baseband signals Ibb + and Ibb−. In another embodiment, the signals Outp and Outn of FIG. 5 may also be voltage mode signals supplied to a later low pass filter (LPF) stage, which is described above for a later low pass filter (LPF) stage. Depends on the type of connection of the mixer circuit.

상기 믹서 회로(31)의 출력 단자들 모두가 연산 증폭기(51)의 대응하는 입력에 부가적으로 접속된다. 상기 연산 증폭기(51)의 제3 입력에는 공통 모드 기준 전압(VCMREF)이 제공된다. 상기 연산 증폭기(51)의 출력은 2개의 트랜지스터(T1,T2) 의 대응하는 게이트에 접속된다. 상기 연산 증폭기(51) 및 상기 트랜지스터들(T1,T2)은 실제 능동 믹서 부하를 형성한다.All of the output terminals of the mixer circuit 31 are additionally connected to the corresponding input of the operational amplifier 51. The third input of the operational amplifier 51 is provided with a common mode reference voltage VCMREF. The output of the operational amplifier 51 is connected to the corresponding gates of the two transistors T1 and T2. The operational amplifier 51 and the transistors T1 and T2 form the actual active mixer load.

상기 믹서 회로(31)의 제1 출력 단자는 상기 제1 트랜지스터(T1) 및 제1 스위칭 요소(S1)를 통해 접지(Gnd)에 추가로 접속될 수 있다. 상기 믹서 회로(31)의 제1 출력 단자는 상기 제2 트랜지스터(T2) 및 제2 스위칭 요소(S2)를 통해 접지(Gnd)에 접속될 수 있다.The first output terminal of the mixer circuit 31 may be further connected to ground Gnd through the first transistor T1 and the first switching element S1. The first output terminal of the mixer circuit 31 may be connected to ground Gnd through the second transistor T2 and the second switching element S2.

상기 믹서 회로(31)의 제2 출력 단자는 상기 제1 트랜지스터(T1) 및 제3 스위칭 요소(S3)를 통해 접지(Gnd)에 추가로 접속될 수 있다. 상기 믹서 회로(31)의 제2 출력 단자는 상기 제2 트랜지스터(T2) 및 제4 스위칭 요소(S4)를 통해 접지(Gnd)에 접속될 수 있다.The second output terminal of the mixer circuit 31 may be further connected to ground Gnd through the first transistor T1 and the third switching element S3. The second output terminal of the mixer circuit 31 may be connected to ground Gnd through the second transistor T2 and the fourth switching element S4.

종래의 능동 믹서 부하에서는, 이와는 대조적으로 믹싱 컴포넌트의 제1 출력 단자가 제1 트랜지스터를 통해 접지에 고정 접속되지만, 믹싱 컴포넌트의 제2 출력 단자가 제2 트랜지스터를 통해 접지에 고정 접속된다.In a conventional active mixer load, in contrast, the first output terminal of the mixing component is fixedly connected to ground via the first transistor, while the second output terminal of the mixing component is fixedly connected to ground via the second transistor.

도 5의 능동 믹서 부하 회로에서는, 상기 스위칭 요소들(S1 내지 S4)이 실제 능동 믹서 부하(51,T1,T2)에 기인한 플리커 잡음을 제거하기 위해 포함되어 있다. 스위칭 요소들(S1,S4)은 이러한 목적으로 스위칭 요소들(S2,S3)과 교호하는 방식으로 폐쇄된다. 스위칭 요소들(S1,S4)의 제어 신호는 도 5에 나타나 있으며 스위칭 요소들(S2,S3)의 스위칭을 위한 상보 제어 신호는 xpch로 도 5에 나타나 있다. 그러한 스위칭 동작을 통해, 상기 능동 믹서 부하 회로(34)의 플리커 잡음이 기저대역으로부터 스위칭 주파수 부근의 대역으로 변조되게끔 이루어질 수 있다. 그 결과 로, 종래의 능동 믹서 부하의 플리커 잡음 문제가 회피된다.In the active mixer load circuit of FIG. 5, the switching elements S1 to S4 are included to remove flicker noise due to the actual active mixer loads 51, T1 and T2. The switching elements S1, S4 are closed in this way in an alternating manner with the switching elements S2, S3. The control signal of the switching elements S1 and S4 is shown in FIG. 5 and the complementary control signal for switching of the switching elements S2 and S3 is shown in FIG. 5 as xpch. Through such switching operation, the flicker noise of the active mixer load circuit 34 can be made to be modulated from the baseband to the band near the switching frequency. As a result, the flicker noise problem of conventional active mixer loads is avoided.

변조를 통해 신호 대역으로부터 잡음이 제거됨에 따라, CMOS 기반 칩은 상기 믹서 회로의 구현을 위해 사용될 수 있다.As noise is removed from the signal band through modulation, a CMOS based chip can be used for the implementation of the mixer circuit.

위에 제공된 실시예는 결과적으로 직접 변환용 수신기의 주파수 하향 변환용 믹서 회로(31) 및 서브마이크론 CMOS 기술을 통해 구현된 이하의 기저대역 처리 컴포넌트들간의 인터페이스에 관한 중요한 문제에 대한 해결 방안을 제공한다. 이는 SoC 구현을 용이하게 하며 상기 CMOS 기술을 사용하여 디지털 기저대역을 통해 상기 무선 주파수(RF) 부분을 통합시킬 수 있는 가능성을 향상시킨다. 상기 SoC 해결 방안은 생산 단가를 낮출 수 있는데, 그 이유는 하나의 칩이 무선 주파수(RF) 부분용이며 다른 하나의 칩이 기저대역 부분용인 2개의 칩이 단일 칩으로 대체되기 때문이다.The embodiment provided above consequently provides a solution to a significant problem with the interface between the frequency downconversion mixer circuit 31 of the direct conversion receiver and the following baseband processing components implemented via submicron CMOS technology. . This facilitates SoC implementation and enhances the possibility of using the CMOS technology to integrate the radio frequency (RF) portion through the digital baseband. The SoC solution can lower production costs because two chips, one chip is for the radio frequency (RF) part and the other chip is for the baseband part, are replaced by a single chip.

상기 믹싱 컴포넌트(33)에서의 실제 신호 주파수 하향 변환용 트랜지스터들의 플리커 잡음 및 오정렬은 위에 제공된 실시예에 언급되어 있지 않다. 위에서 인용된 문헌인 미국 특허 제6,125,272호에는 위에 제공된 실시예를 통해 조합될 수 있는 믹싱 컴포넌트의 주파수 하향 변환용 트랜지스터들의 오정렬을 보상하며 상기 믹싱 컴포넌트(IIP2)의 결과적인 2차 비-선형성을 개선할 수 있는 가능성이 개시되어 있다.Flicker noise and misalignment of the actual signal frequency downconversion transistors in the mixing component 33 are not mentioned in the embodiment provided above. The above-cited document US Pat. No. 6,125,272 compensates for misalignment of the frequency downconversion transistors of the mixing component that can be combined through the embodiments provided above and improves the resulting secondary non-linearity of the mixing component IIP2. The possibility of doing is disclosed.

여기서 유념해야 할 점은 위에 언급된 실시예가 본 발명의 여러 가능한 실시예 중 단지 하나만을 형성한다는 것이다.It should be noted here that the embodiments mentioned above form only one of several possible embodiments of the invention.

Claims (11)

믹서 회로(31)에 있어서,In the mixer circuit 31, 입력 무선 주파수 신호(Irf+,Irf-)를 주파수 하향 변환하도록 이루어진 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33); 및A frequency down-conversion mixing component 33 configured to down-convert the input radio frequency signals Irf + and Irf-; And 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 출력 단자들에 접속된 능동 믹서 부하 회로(34)로서, 능동 믹서 부하(51,T1,T2) 및 변조 수단(S1-S4)을 포함하는 능동 믹서 부하 회로(34)를 포함하며,An active mixer load circuit 34 connected to the output terminals of the mixing component 33 for frequency downconversion, comprising an active mixer load 51, T1, T2 and modulation means S1-S4. Circuitry 34, 상기 능동 믹서 부하는 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2) 및 연산 증폭기(51)를 포함하며, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제1 출력 단자는 상기 연산 증폭기(51)의 제1 입력에 접속되고, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제2 출력 단자는 상기 연산 증폭기(51)의 제2 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(51)의 기준 공통 모드 전압 입력에는 기준 공통 모드 전압(VCMREF)이 적용되고, 상기 연산 증폭기(51)의 출력은 상기 제1 트랜지스터(T1) 및 상기 제2 트랜지스터(T2)의 대응하는 게이트와 병렬로 접속되며,The active mixer load includes a first transistor T1, a second transistor T2, and an operational amplifier 51, wherein a first output terminal of the frequency downconversion mixing component 33 is the operational amplifier 51. A second output terminal of the mixing component 33 for frequency downconversion, is connected to a second input of the operational amplifier 51, and a reference common mode voltage input of the operational amplifier 51; A reference common mode voltage VCMREF is applied thereto, and an output of the operational amplifier 51 is connected in parallel with corresponding gates of the first transistor T1 and the second transistor T2, 상기 변조 수단(S1-S4)은 복수 개의 스위칭 요소(S1-S4)를 포함하고, 상기 스위칭 요소들(S1-S4)은, 상기 능동 믹서 부하(51,T1,T2)에 의해 생성되며 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)에 의해 출력된 신호(Ibb+,Ibb-)의 신호 대역에서 벗어난 플리커 잡음을 변조하기 위해, 교호하는 방식으로, 한편으로는, 상기 제1 트랜지스터(T1)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제1 출력 단자를, 그리고 상기 제2 트랜지스터(T2)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제2 출력 단자를, 접지(Gnd)에 접속하며, 또 한편으로는, 상기 제2 트랜지스터(T2)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제1 출력 단자를, 그리고 상기 제1 트랜지스터(T1)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제2 출력 단자를, 접지(Gnd)에 접속하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 믹서 회로(31).The modulation means S1-S4 comprise a plurality of switching elements S1-S4, wherein the switching elements S1-S4 are generated by the active mixer loads 51, T1, T2 and the frequency In order to modulate the flicker noise deviating from the signal bands of the signals Ibb + and Ibb- outputted by the down-conversion mixing component 33 in an alternating manner, on the other hand, through the first transistor T1 A first output terminal of the frequency downconversion mixing component 33 and a second output terminal of the frequency downconversion mixing component 33 through the second transistor T2 are connected to ground Gnd. On the other hand, the first output terminal of the mixing component 33 for frequency downconversion through the second transistor T2 and the mixing component for frequency downconversion through the first transistor T1 ( Even if the second output terminal of 33) is connected to ground (Gnd), The mixer circuit 31, characterized in that the lock. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)가 무선 주파수 전류 모드 신호들을 주파수 하향 변환하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 믹서 회로(31).Mixer circuit (31) according to claim 1, characterized in that the mixing component (33) for frequency downconversion is adapted to frequency downconvert radio frequency current mode signals. 제1항에 있어서, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트는 무선 주파수 전압 모드 신호들을 주파수 하향 변화하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 믹서 회로(31).2. Mixer circuit (31) according to claim 1, characterized in that the mixing component for frequency down conversion is adapted to frequency down change radio frequency voltage mode signals. 무선 주파수 신호들을 수신하는 수신기 회로(10)로서, 대응하는 주파수 하향 변환된 신호들을 제공하는 수신기 회로(10)에 있어서, 상기 수신기 회로(10)는 제1항, 제4항 및 제5항 중 한 항에 따른 믹서 회로(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 회로(10).A receiver circuit (10) for receiving radio frequency signals, wherein the receiver circuit (10) provides corresponding frequency down-converted signals, wherein the receiver circuit (10) is one of claims 1, 4 and 5. Receiver circuit (10), characterized in that it comprises a mixer circuit (31) according to one of the preceding claims. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 상기 믹서 회로(31) 및 디지털 기저대역 신호들을 처리하도록 이루어진 상기 수신기 회로(10)의 적어도 하나의 컴포넌트(15)가 단일 칩(16)에 통합되는 것을 특징으로 하는 수신기 회로(10).7. A method as claimed in claim 6, characterized in that at least one component (15) of the receiver circuit (10) configured to process at least one of the mixer circuit (31) and digital baseband signals is integrated in a single chip (16). Receiver circuit (10). 제1항, 제4항 및 제5항 중 한 항에 따른 적어도 하나의 믹서 회로(31)를 포함하는 칩.A chip comprising at least one mixer circuit (31) according to one of claims 1, 4 and 5. 제8항에 있어서, 상기 믹서 회로(31)는 딥 서브마이크론(deep submicron) 반도체 기술을 통해 상기 칩 상에서 구현되는 것을 특징으로 하는 칩.10. The chip of claim 8, wherein the mixer circuit (31) is implemented on the chip via deep submicron semiconductor technology. 제1항, 제4항 및 제5항 중 한 항에 따른 믹서 회로(31)를 포함하는 장치.Apparatus comprising a mixer circuit (31) according to one of the preceding claims. 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33) 및 능동 믹서 부하 회로(34)를 포함하는 믹서 회로(31)의 사용 방법으로서, 상기 능동 믹서 부하 회로(34)는 능동 믹서 부하를 포함하며, 상기 능동 믹서 부하는 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2) 및 연산 증폭기(51)를 포함하며, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제1 출력 단자는 상기 연산 증폭기(51)의 제1 입력에 접속되고, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제2 출력 단자는 상기 연산 증폭기(51)의 제2 입력에 접속되며, 상기 연산 증폭기(51)의 기준 공통 모드 전압 입력에는 기준 공통 모드 전압(VCMREF)이 적용되고, 상기 연산 증폭기(51)의 출력은 상기 제1 트랜지스터(T1) 및 상기 제2 트랜지스터(T2)의 대응하는 게이트와 병렬로 접속되는 믹서 회로의 사용 방법에 있어서,A method of using a mixer circuit (31) comprising a mixing component (33) and an active mixer load circuit (34) for frequency downconversion, wherein the active mixer load circuit (34) comprises an active mixer load, and the active mixer load. Includes a first transistor (T1), a second transistor (T2) and an operational amplifier (51), wherein a first output terminal of the frequency downconversion mixing component (33) is a first input of the operational amplifier (51). A second output terminal of the mixing component 33 for frequency downconversion is connected to a second input of the operational amplifier 51, and a reference common mode voltage input to the reference common mode voltage input of the operational amplifier 51; In the method of using a mixer circuit in which a voltage VCMREF is applied, and an output of the operational amplifier 51 is connected in parallel with corresponding gates of the first transistor T1 and the second transistor T2, 상기 방법은,The method, 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)를 통해 수신된 무선 주파수 신호(Irf+,Irf-)를 주파수 하향 변환하는 단계;Frequency downconverting the radio frequency signals Irf + and Irf− received through the frequency downconversion mixing component 33; 상기 능동 믹서 부하 회로(34)의 능동 믹서 부하(51,T1,T2)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 출력 전압을 제어하는 단계; 및Controlling the output voltage of the frequency downconversioning mixing component (33) via an active mixer load (51, T1, T2) of the active mixer load circuit (34); And 교호하는 방식으로, 한편으로는, 상기 제1 트랜지스터(T1)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제1 출력 단자를, 그리고 상기 제2 트랜지스터(T2)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제2 출력 단자를, 접지(Gnd)에 접속하며, 또 한편으로는, 상기 제2 트랜지스터(T2)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제1 출력 단자를, 그리고 상기 제1 트랜지스터(T1)를 통해 상기 주파수 하향 변환용 믹싱 컴포넌트(33)의 제2 출력 단자를, 접지(Gnd)에 접속함으로써 상기 능동 믹서 부하(51,T1,T2)에 의해 생성되며 상기 주파수 하향 변환된 무선 주파수 신호(Ibb+,Ibb-)의 신호 대역에서 벗어난 플리커 잡음을 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 믹서 회로의 사용 방법.In an alternating manner, on the one hand, the first output terminal of the mixing component 33 for frequency downconversion through the first transistor T1 and the frequency downconversion through the second transistor T2. The second output terminal of the mixing component 33 is connected to ground Gnd, and on the other hand, the first output terminal of the mixing component 33 for frequency downconversion is connected through the second transistor T2. And by the active mixer loads 51, T1, T2 by connecting the second output terminal of the mixing component 33 for frequency down conversion to ground Gnd through the first transistor T1. And modulating the flicker noise outside the signal band of the frequency down-converted radio frequency signals (Ibb +, Ibb−).
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