KR101214589B1

KR101214589B1 - 구동회로용 고집적 다운컨버터

Info

Publication number: KR101214589B1
Application number: KR1020110120069A
Authority: KR
Inventors: 영 윤
Original assignee: 한국해양대학교 산학협력단
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-12-24
Anticipated expiration: 2031-11-17

Abstract

본 발명은 구동회로용 고집적 다운컨버터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다운컨터버터는 RF(Radio Frequency) 신호와 LO(Local Oscillator) 신호를 입력받아 상기 RF 신호와 LO 신호가 합성된 제1 합성신호 및 상기 제1 합성신호와 +90°위상차가 나는 제2 합성신호를 출력하는 커플러(Coupler); 상기 제1 합성신호를 -90°위상 변화하는 위상 변환기; 상기 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 -90°위상 변화된 IF(Intermediate Frequency) 신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer); 상기 제2 합성신호를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 +90°위상 변화된 IF 신호를 출력하는 제2 믹서; 및 상기 -90°위상 변화된 IF 신호와 상기 +90°위상 변화된 IF 신호를 수신하여, 180°위상차를 상쇄한 IF 신호를 출력하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구동회로용 고집적 다운컨버터{A Highly Miniaturized Down-converter for Application to Drive Circuit}

본 발명은 구동회로용 고집적 다운컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밀리미터파에의 응용을 위해 랑게 커플러와 능동형 벌룬을 모두 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 상에 집적한 구동회로용 고집적 다운컨버터에 관한 것이다.

21세기에 들어선 이후, 유비쿼터스 서비스가 가능한 정보통신기술의 발전과 더불어, 대용량 및 초고속 무선통신 기술을 바탕으로 한 무선 통신망이 세계적으로 급속히 구축되고 있다. 특히 대용량 및 초고속 무선통신의 수요가 급증함에 따라, 개인 통신망(PAN; Personal Area Network)과 같은 밀리미터파 통신시스템이 활발히 연구되고 있다. 다운컨버터 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)는 피코셀(picocell) 통신과 PAN 등과 같은 밀리미터파 응용 분야에 핵심적인 소자이다.

도 1은 종래기술에 다른 다운컨버터 MMIC의 블록도를 나타낸 것이다. 다운컨버터는 RF(Radio Frequency) 신호를 IF(Intermediate Frequency) 또는 기저대역(baseband) 신호로 주파수를 하향 변환(down-converting)하는 장치를 말한다. 다운컨버터 MMIC는 기본적으로는 주파수 하향 변환을 위한 믹서(Mixer) 회로 부분과 필터(Filter), 및 벌룬(Balun: Balance-to-Unbalance)을 1개의 칩에 집적한 회로로 정의된다. FET(Field Effect Transistor)로서는 0.2㎛ HEMT(High Electron Mobility Transistor)가 이용되며, 각 회로에 대해 단전원 바이어스를 사용하기 위해 FET의 소스에 소스 저항을 접속한 자기 바이어스형 회로(self bias circuit)이 이용된다. 그리고 믹서의 잡음지수 특성을 개선하기 위하여, FET의 소스부에 최적의 소스 인덕터가 접속된 소스 인덕터 피드백 회로(source inductive feedback circuit) 형태의 믹서가 사용된다. 컨버터의 원리는 RF(Radio Frequency) 입력 신호에 LO(Local Oscillator) 신호를 합치면 두 신호 주파수의 차에 해당하는 IF(Intermediate Frequency) 또는 기저대역(baseband) 신호가 발생하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 다운컨버터의 경우, RF와 LO 입력부분의 절연특성을 위해 신호 합성 회로인 레트레이스(Rat Race) 혹은 브랜치라인(Branch Line) 커플러 등의 벌룬이 사용된다. 그러나, 기본적으로 이러한 벌룬 회로는 λ/4 선로를 기반으로 제작되므로 회로상에서 큰 점유면적을 가지며, 이로 인해 MMIC 상에 집적되지 못하고 MMIC 외부에 집적된다. 그리고, IF 출력 포트에서 LO 누설 신호를 제거하기 위하여 일반적으로 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터가 사용된다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, SAW 필터의 경우 큰 사이즈로 인해 MMIC 내부에 집적되지 못하고 MMIC 외부에 집적되고 있다.

그러므로, 종래기술에 따른 다운컨버터 MMIC는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

(1) 싱글 밸런스 믹서는 RF 신호와 LO 신호의 높은 격리 특성을 위해 사용되어지고 한다. 하지만, 싱글 밸런스 믹서의 경우, 높은 격리특성을 위해 입출력측에 벌룬을 필요로 하며, 일반적으로 λ/4 선로를 기반으로 하는 벌룬은 큰 점유면적으로 인해 MMIC 상에 집적될 수 없다. 특히 다운컨버터의 출력측의 경우, 1~2 GHz의 주파수를 가지는 IF 신호가 출력되므로 출력측 벌룬의 크기는 상당히 크다.

(2) 종래의 미리미터파 통신시스템의 경우, IF 출력 포트에서 LO 누설 신호를 제거하기 위하여 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터를 설치하였다. 그러나, SAW 필터의 경우 큰 사이즈로 인해 MMIC 내부에 집적되지 못하고 PCB(Printed Circuit Board) 상에 집적되고 있다.

따라서, 통신모듈의 소형화를 위해서는 벌룬을 포함한 모든 수동소자가 반도체 내부에 집적된 완전 집적형 다운컨버터 MMIC의 구현이 절실한 실정이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 요구에 상응하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 밀리미터파에의 응용을 위하여 랑게 커플러와 능동형 벌룬을 모두 MMIC 상에 집적한 구동회로용 다운컨버터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구동회로에의 응용을 위하여 입력측에 랑게 커플러와 출력측에 능동형 벌룬을 포함하는 고집적된 다운컨버터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 기판상에서 랑게 커플러, λ/4 변환기, 믹서, 및 능동형 벌룬을 이용한 구동회로용 고집적 다운컨버터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 다운컨버터는, RF(Radio Frequency) 신호와 LO(Local Oscillator) 신호를 입력받아 상기 RF 신호와 LO 신호가 합성된 제1 합성신호 및 상기 제1 합성신호와 +90°위상차가 나는 제2 합성신호를 출력하는 커플러(Coupler); 상기 제1 합성신호를 -90°위상 변화하는 위상 변환기; 상기 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 -90°위상 변화된 IF(Intermediate Frequency) 신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer); 상기 제2 합성신호를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 +90°위상 변화된 IF 신호를 출력하는 제2 믹서; 및 상기 -90°위상 변화된 IF 신호와 상기 +90°위상 변화된 IF 신호를 수신하여, 180°위상차를 상쇄한 IF 신호를 출력하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 형태에 따른 다운컨버터는, 제1 주파수를 갖는 제1 입력신호 및 제2 주파수를 갖는 제2 입력신호를 수신하여, 상기 제1 입력신호와 +90°위상 변화된 제2 입력신호가 합성된 제1 합성신호 및 상기 제2 입력신호와 +90°위상 변화된 제1 입력신호가 합성된 제2 합성신호를 출력하는 커플러(Coupler); 상기 제1 합성신호를 수신하여 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 출력하는 위상 변환기; 상기 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 수신하여, 상기 제1 주파수와 제2 주파수의 차에 해당하는 중간 주파수를 갖는 -90°위상 변화된 제1 중간신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer); 상기 제2 합성신호를 수신하여, 상기 제1 주파수와 제2 주파수의 차에 해당하는 중간 주파수를 갖는 +90°위상 변화된 제2 중간신호를 출력하는 제2 믹서; 및 상기 -90°위상 변화된 제1 중간신호 및 상기 +90°위상 변화된 제2 중간신호를 수신하여, 상기 제1 중간신호 및 상기 제2 중간신호 사이의 180°위상차를 상쇄한 제3 합성신호를 출력하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 다운컨버터는, RF(Radio Frequency) 신호가 입력되는 제1 입력단 및 LO(Local Oscillator) 신호가 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 RF 신호와 +90°위상 변화된 LO 신호를 출력하는 제1 출력단 및 상기 LO 신호와 +90°위상 변화된 RF 신호를 출력하는 제2 출력단을 구비하는 랑게 커플러(Lange Coupler); 상기 랑게 커플러의 제1 출력단에 연결된 입력단, 및 상기 랑게 커플러의 제1 출력단에서 출력된 신호를 -90°위상 변화하여 -90°위상 변화된 RF 신호와 정위상의 LO 신호 출력하는 출력단을 구비하는 λ/4 변환기; 상기 λ/4 변환기의 출력단에 연결된 입력단, 및 상기 λ/4 변환기의 출력단에서 출력된 신호를 수신하여 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 -90°위상 변화된 IF(Intermediate Frequency) 신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer); 상기 랑게 커플러의 제2 출력단에 연결된 입력단, 및 상기 랑게 커플러의 제2 출력단에서 출력된 신호를 수신하여 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 +90°위상 변화된 IF 신호를 출력하는 제2 믹서; 및 상기 제1 믹서의 출력단에 연결된 제1 입력단 및 상기 제2 믹서의 출력단에 입력된 제2 입력단을 구비하고, 상기 제1 믹서의 출력단에서 출력된 -90°위상 변화된 IF 신호와 상기 제2 믹서의 출력단에서 출력된 +90°위상 변화된 IF 신호를 역위상 결합한 IF 신호를 출력하는 출력단을 구비하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, RF 신호와 LO 신호의 격리특성을 위하여 랑게 커플러(Lange Coupler)와 λ/4 전송선로를 사용하여 역위상의 RF 신호와 동위상의 LO 신호를 생성하여 믹서부의 게이트에 인가하고 또한 능동형 벌룬(Balun)을 사용하여 IF 신호를 역위상 결합하고 LO 누설신호를 제거함으로써, SAW 필터와 같은 별도의 LO 누설신호 제거용 필터는 필요하지 않게 되어, RF용 능동소자 및 구동회로가 하나의 반도체 기판상에 집적된 SoC(System on Chip)의 구동회로용 고집적 다운컨버터를 제공할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 따른 다운컨버터의 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터의 블록도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터의 회로도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 랑게 커플러의 상세 회로도를 예시한 것이다.
도 5는 도 3의 능동형 벌룬의 상세 회로도를 예시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터에 있어 RF 입력 전력에 따른 IF 출력 전력의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터에 있어 LO 전력에 따른 변환 이득의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터에 있어 RF 주파수에 따른 변환 이득의 측정 결과를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터의 블록도를 나타낸 것이다. 그리고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터의 회로도를 나타낸 것으로, 도 4는 도3의 랑게 커플러의 상세 회로도이고, 도 5는 도 3의 능동형 벌룬의 상세 회로도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다운컨버터는 랑게 커플러(Lange Coupler), 위상 변환기, 제1 믹서(Mixer), 제2 믹서, 능동형 벌룬(Active Balun) 등을 포함한다.

먼저, 랑게 커플러는 RF(Radio Frequency) 신호(∠0°)가 입력되는 제1 입력단 및 LO(Local Oscillator) 신호(∠0°)가 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 RF 신호(∠0°)와 +90°위상 변화된 LO 신호(∠+90°)가 합성된 제1 합성신호를 출력하는 제1 출력단 및 상기 LO 신호(∠0°)와 +90°위상 변화된 RF 신호(∠+90°)가 합성된 제2 합성신호를 출력하는 제2 출력단을 구비한다(도 4 참조).

참고로, 본 발명에 사용되는 랑게 커플러의 경우 2개의 출력신호 사이에 위상차가 90°가 되는 쿼더러쳐 커플러(Quadrature Coupler)이다. 따라서, 랑게 커플러의 제1 출력단(도 2의 A 참조)과 제2 출력단(도 2의 B 참조)에서는 RF 신호와 LO 신호 모두 위상차가 90°(λ/4)인 신호가 발생한다.

상기 랑게 커플러의 제1 출력단에는 위상 변환기의 입력단이 연결된다. 상기 위상 변환기는 랑게 커플러의 제1 출력단에 출력된 제1 합성신호를 -90°위상 변화시켜 출력단(도 2의 C 참조)으로 출력한다. 즉, 랑게 커플러의 제1 출력단에 출력된 RF 신호(∠0°)와 +90°위상 변화된 LO 신호(∠+90°)를 -90°위상 변화시켜 -90°위상 변화된 RF 신호(∠-90°)와 정위상의 LO 신호(∠0°)를 출력한다. 참고로, 본 발명에 따른 위상 변환기는 예컨대 λ/4 전송선로(Transmission Line)로 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 경우 랑게 커플러의 제1 출력단에 위상 변환기를 추가함으로써, 위상 변환기의 출력단(도 2의 C 참조)과 랑게 커플러의 제2 출력단(도 2의 B 참조) 사이에는 RF 신호의 경우 역위상(180°위상차)이 되며 LO 신호의 경우 동위상(0°위상차)이 된게 된다.

상기 위상 변환기의 출력단에는 제1 믹서의 입력단이 연결된다. 상기 제1 믹서는 -90°위상 변화된 RF 신호(∠-90°)와 정위상의 LO 신호(∠0°)를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 IF(Intermediate Frequency) 신호(제1 중간신호)를 출력단(도 2의 D 참조)으로 출력한다. 즉, RF 신호를 주파수 하향변환(down-converting)하여 IF 신호를 출력한다. 참고로, 제1 믹서의 출력단에서 출력되는 IF 신호는 -90°위상 변화된 IF 신호(∠-90°)이며, 이와 함께 정위상의 LO 누설신호(LO leakage)도 출력된다.

한편, 상기 랑게 커플러의 제2 출력단에는 제2 믹서의 입력단이 연결된다. 상기 제2 믹서는 +90°위상 변화된 RF 신호(∠+90°)와 정위상의 LO 신호(∠0°)를 수신하여, 마찬가지로 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 IF 신호(제2 중간신호)를 출력단(도 2의 E 참조)으로 출력한다. 즉, RF 신호를 주파수 하향변환(down-converting)하여 IF 신호를 출력한다. 이 때, 제2 믹서의 출력단에서 출력되는 IF 신호는 +90°위상 변화된 IF 신호(∠+90°)이며, 이와 함께 정위상의 LO 누설신호(LO leakage)도 출력된다.

참고로, 본 발명에 따른 제1 믹서와 제2 믹서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트(Gate)를 입력단으로 하고 드레인(Drain)을 출력단으로 하는 싱글 엔드 FET 게이트 믹서(Single Ended FET Gate Mixer)로 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 믹서의 출력단(도 2의 D 참조)에서 -90°위상 변화된 IF 신호(∠-90°)와 정위상의 LO 누설신호(∠0°)를 출력하고, 제2 믹서의 출력단(도 2의 E 참조)에서 +90°위상 변화된 IF 신호(∠+90°)와 정위상의 LO 누설신호(∠0°)를 출력함에 따라, 180°의 위상차가 존재하는 역위상의 IF 신호들과 위상차가 없는 동위상의 LO 누설신호들이 발생하게 된다.

그러나, 최종적으로 다운컨버터의 출력부에 필요한 신호는 IF 신호이며, LO 누설신호는 제거되어야 한다. 따라서, 이를 위해 본 발명에서는 180°의 역위상 결합하는 능동형 벌룬(Active Balun)을 구비한다.

이를 상술하면, 상기 능동형 벌룬의 제1 입력단은 제1 믹서의 출력단과 연결되어 -90°위상 변화된 IF 신호(∠-90°)와 정위상의 LO 누설신호(∠0°)를 수신하고, 상기 능동형 벌룬의 제2 입력단은 제2 믹서의 출력단과 연결되어 +90°위상 변화된 IF 신호(∠+90°)와 정위상의 LO 누설신호(∠0°)를 수신한다(도 5 참조). 그리고, 상기 능동형 벌룬은 이와 같이 수신된 180°의 위상차가 존재하는 역위상의 IF 신호들과 동위상의 LO 누설신호들을 역위상 결합한다. 이에 따라, IF 신호들은 동위상으로 결합되어 최종 출력단에서 2배의 IF 신호가 출력되고, LO 누설신호들은 역위상으로 결합되어 최종 출력단에서 LO 누설신호는 제거된다. 따라서, 본 발명에 따른 회로구조에서는 SAW 필터와 같은 별도의 LO 누설신호 제거용 필터는 필요하지 않게 된다.

참고로, 본 발명에 따른 능동형 벌룬은 2개의 FET로 구성될 수 있는데, 도 5의 경우, 제1 FET의 게이트가 상기 능동형 벌룬의 제1 입력단이 되고, 제2 FET의 게이트가 상기 능동형 벌룬의 제2 입력단이 되며, 제1 FET의 소스와 제2 FET의 드레인이 연결되는 접점이 상기 능동형 벌룬의 출력단이 된다.

한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터의 레이아웃을 나타낸 도면이다. 참고로, 본 발명에 따른 다운컨버터는 GaAs 기판상에 제작될 수 있다. 본 실시예에서는 구동회로에의 응용을 위하여 0.2 ㎛의 게이트 길이(length)를 가지는 GaAs HEMT(High Electron Mobility Transistor)를 사용하였다. HEMT에서 문턱전압(V _th )은 0.45 V이고, 최대전달 컨덕턴스(gm _max )는 645 mS/mm이다. 그리고, 전류 이득 차단 주파수(f _T )는 80 GHz, 최대 공진 주파수(f _MAX )는 141 GHz이다. 참고로, 본 실시예에서의 다운컨버터는 2.2×1.4 mm²의 사이즈로 구현한 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터에 있어 RF 입력 전력에 따른 IF 출력 전력의 측정 결과를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운컨버터에 있어 LO 전력에 따른 변환 이득의 측정 결과를 나타낸 도면이다. 참고로, 도 8에서 RF 신호와 LO 신호의 주파수는 각각 63 GHz, 60.6 GHz이고, IF 주파수는 2.4 GHz이다. 도 6에서의 드레인 전압 V _d1 과 V _d2 는 각각 1 V, 1.5 V이며, 게이트 전압 V _g1 과 V _g2 는 각각 0.55 V, -0.3 V이다. 도 8에서 알 수 있듯이, RF 주파수가 63 GHz, LO 전력이 -1.4 dBm 일 때, 본 발명에 따른 다운컨버터의 변환 이득 특성은 10.3 dB로 나타났다.

도 9는 본 발명에 따른 다운컨버터에 있어 RF 주파수에 따른 변환 이득의 측정 결과를 나타낸 도면이다. 여기에서, LO 전력과 LO 주파수는 각각 -1.4 dBm, 60.6 GHz이다. 도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 다운컨버터는 RF 주파수가 62.5 ～ 63.5 GHz 범위에서 변환 이득은 10.3 ± 1.7 dB를 보여주었다.

한편, 하기 표 1은 본 발명에 따른 다운컨버터와 종래기술에 따른 싱글 엔드 믹서(single ended mixer)의 RF-LO 격리특성과 LO 누선 전력을 비교한 표이다. 참고로, 표 1의 경우 LO 전력과 LO 주파수는 각각 1.4 dBm, 60.6 GHz를 사용하였다.

	본 발명	종래기술
RF-LO 격리(isolation) 특성	18 dB	3 dB
LO 누설 전력	-25 dBc	-7 dBc

상기 측정된 결과에 따르면, 본 발명에 따른 다운컨버터의 RF-LO 격리특성과 LO 누설신호는 종래기술에 따른 싱글 엔드 믹서보다 훨씬 뛰어남을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 다운컨버터는 출력단에서 LO 누설 전력이 -25 dBc, RF와 LO의 격리특성은 18 dB를 나타내었다. 참고로, 현재 상용화된 60 GHz 시스템의 정상적인 작동을 위해서는 -20 dBm 미만의 LO 누설 전력이 필요하므로, LO 제거 필터 같은 오프칩(off-chip) 소자는 본 발명에 따른 다운컨버터 MMIC에서는 필요하지 않게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징들을 변경하지 않고서 다른 구체적인 다양한 형태로 실시할 수 있는 것이므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

구동회로용 고집적 다운컨버터에 있어서,
RF(Radio Frequency) 신호와 LO(Local Oscillator) 신호를 입력받아 상기 RF 신호와 LO 신호가 합성된 제1 합성신호 및 상기 제1 합성신호와 +90°위상차가 나는 제2 합성신호를 출력하는 커플러(Coupler);
상기 제1 합성신호를 -90°위상 변화하는 위상 변환기;
상기 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 -90°위상 변화된 IF(Intermediate Frequency) 신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer);
상기 제2 합성신호를 수신하여, 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 +90°위상 변화된 IF 신호를 출력하는 제2 믹서; 및
상기 -90°위상 변화된 IF 신호와 상기 +90°위상 변화된 IF 신호를 수신하여, 180°위상차를 상쇄한 IF 신호를 출력하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제1항에 있어서,
상기 커플러는 랑게 커플러(Lange Coupler)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제1항에 있어서,
상기 위상 변환기는 λ/4 전송선로인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제1항에 있어서,
상기 제1 믹서 및 제2 믹서는 게이트를 입력단으로 하고 드레인을 출력단으로 하는 싱글 엔드 FET(Field Effect Transistor) 게이트 믹서(Single Ended FET Gate Mixer)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제1항에 있어서,
상기 벌룬은 2개의 FET로 구성된 능동형 벌룬(Active Balun)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다운컨버터는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
구동회로용 고집적 다운컨버터에 있어서,
제1 주파수를 갖는 제1 입력신호 및 제2 주파수를 갖는 제2 입력신호를 수신하여, 상기 제1 입력신호와 +90°위상 변화된 제2 입력신호가 합성된 제1 합성신호 및 상기 제2 입력신호와 +90°위상 변화된 제1 입력신호가 합성된 제2 합성신호를 출력하는 커플러(Coupler);
상기 제1 합성신호를 수신하여 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 출력하는 위상 변환기;
상기 -90°위상 변화된 제1 합성신호를 수신하여, 상기 제1 주파수와 제2 주파수의 차에 해당하는 중간 주파수를 갖는 -90°위상 변화된 제1 중간신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer);
상기 제2 합성신호를 수신하여, 상기 제1 주파수와 제2 주파수의 차에 해당하는 중간 주파수를 갖는 +90°위상 변화된 제2 중간신호를 출력하는 제2 믹서; 및
상기 -90°위상 변화된 제1 중간신호 및 상기 +90°위상 변화된 제2 중간신호를 수신하여, 상기 제1 중간신호 및 상기 제2 중간신호 사이의 180°위상차를 상쇄한 제3 합성신호를 출력하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제7항에 있어서,
상기 제1 입력신호는 RF(Radio Frequency) 신호이고, 상기 제2 입력신호는 LO(Local Oscillator) 신호인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 커플러는 랑게 커플러(Lange Coupler)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 위상 변환기는 λ/4 전송선로인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제1 믹서 및 제2 믹서는 게이트를 입력단으로 하고 드레인을 출력단으로 하는 싱글 엔드 FET(Field Effect Transistor) 게이트 믹서(Single Ended FET Gate Mixer)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 벌룬은 2개의 FET로 구성된 능동형 벌룬(Active Balun)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 다운컨버터는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
구동회로용 고집적 다운컨버터에 있어서,
RF(Radio Frequency) 신호가 입력되는 제1 입력단 및 LO(Local Oscillator) 신호가 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 RF 신호와 +90°위상 변화된 LO 신호를 출력하는 제1 출력단 및 상기 LO 신호와 +90°위상 변화된 RF 신호를 출력하는 제2 출력단을 구비하는 랑게 커플러(Lange Coupler);
상기 랑게 커플러의 제1 출력단에 연결된 입력단, 및 상기 랑게 커플러의 제1 출력단에서 출력된 신호를 -90°위상 변화하여 -90°위상 변화된 RF 신호와 정위상의 LO 신호 출력하는 출력단을 구비하는 λ/4 변환기;
상기 λ/4 변환기의 출력단에 연결된 입력단, 및 상기 λ/4 변환기의 출력단에서 출력된 신호를 수신하여 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 -90°위상 변화된 IF(Intermediate Frequency) 신호를 출력하는 제1 믹서(Mixer);
상기 랑게 커플러의 제2 출력단에 연결된 입력단, 및 상기 랑게 커플러의 제2 출력단에서 출력된 신호를 수신하여 상기 RF 신호와 LO 신호의 주파수 차에 해당하는 +90°위상 변화된 IF 신호를 출력하는 제2 믹서; 및
상기 제1 믹서의 출력단에 연결된 제1 입력단 및 상기 제2 믹서의 출력단에 입력된 제2 입력단을 구비하고, 상기 제1 믹서의 출력단에서 출력된 -90°위상 변화된 IF 신호와 상기 제2 믹서의 출력단에서 출력된 +90°위상 변화된 IF 신호를 역위상 결합한 IF 신호를 출력하는 출력단을 구비하는 벌룬(Balun)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제14항에 있어서,
상기 제1 믹서 및 제2 믹서는 게이트를 입력단으로 하고 드레인을 출력단으로 하는 싱글 엔드 FET(Field Effect Transistor) 게이트 믹서(Single Ended FET Gate Mixer)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 벌룬은 2개의 FET로 구성된 능동형 벌룬(Active Balun)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 다운컨버터는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)인 것을 특징으로 하는 다운컨버터.