KR101337091B1

KR101337091B1 - Receiver and receiving method for terahertz wireless communication

Info

Publication number: KR101337091B1
Application number: KR1020100022804A
Authority: KR
Inventors: 이원희; 윤대영; 정태진
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-12-06
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: KR20110103639A

Abstract

테라헤르츠 무선 통신을 위한 수신기 및 수신 방법이 제공된다. 복수개의 주파수 변환부를 직렬로 연결하고 동일한 저주파의 발진 주파수를 입력 받아서 순차적으로 하향 주파수 변환을 수행한다. 또한 능동 소자를 이용하여 변환 이득(conversion gain)을 갖는 주파수 변환기를 사용하여 수신 감도를 높일 수 있다. 그리고 저잠음 증폭기를 사용하여 하향 변환된 신호를 증폭할 수 있다.A receiver and a receiving method for terahertz wireless communication are provided. A plurality of frequency converters are connected in series and receive the same low frequency oscillation frequency to sequentially perform downlink frequency conversion. In addition, the reception sensitivity may be increased by using a frequency converter having a conversion gain using an active device. A low-sleep amplifier can be used to amplify the downconverted signal.

Description

Receiver and receiving method for terahertz wireless communications {RECEIVER AND RECEIVING METHOD FOR TERAHERTZ WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명의 실시예들은 테라헤르츠 무선 통신 환경에서 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a method for receiving a signal in a terahertz wireless communication environment.

본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 정보통신산업 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-F-037-01, 과제명: 테라헤르츠 대역 전파환경 및 무선전송 플랫폼 기술연구].
The present invention is derived from a study conducted as part of the original technology development project of the information and communication industry by the Ministry of Knowledge Economy and the Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Management. [Task management number: 2009-F-037-01, Task name: Terahertz band radio wave environment And wireless transmission platform technology research].

최근 고속의 데이터 전송(High Data-Rate)을 요구하는 무선 통신 시장의 추세에 따라 높은 주파수 대역의 중심 주파수(Carrier Frequency)가 사용된다. 그러나 테라헤르츠 대역에서 무선 통신을 하기 위한 송수신 시스템은 다음과 같은 문제를 갖는다.According to the recent trend of the wireless communication market requiring high data rate, a high frequency band carrier frequency is used. However, a transmission and reception system for wireless communication in the terahertz band has the following problems.

높은 중심 주파수를 가짐에 따라 이러한 중심 주파수 신호에 대한 차단 주파수(cut-off frequency; f_T)를 만족하는 능동 소자(active device)를 찾기 어려워 신호를 증폭하기 위한 증폭기의 설계가 용이하지 않다. 따라서 수신기에서 높은 수신감도를 얻기가 어렵다.With a high center frequency, it is difficult to find an active device that satisfies the cut-off frequency (f _T ) for the center frequency signal, and thus it is not easy to design an amplifier for amplifying the signal. Therefore, it is difficult to obtain high reception sensitivity at the receiver.

또한, 국부 발진기의 설계 중 발생하는 기생 캐패시턴스(Parasitic Capacitance)에 의해 발진 주파수가 낮아지고 출력 파워 레벨의 감소로 인해 주파수 변환기의 구동이 어렵다.
In addition, the parasitic capacitance generated during the design of the local oscillator lowers the oscillation frequency and reduces the output power level, making it difficult to drive the frequency converter.

본 발명의 실시예는 테라헤르츠 대역의 높은 주파수 환경에서도 효율적으로 무선 통신을 하기 위한 수신기 구조를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a receiver structure for efficient wireless communication even in a terahertz band of high frequency environments.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 수신기는 쇼트키 다이오드를 이용하여 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 하향 변환하여 제1 출력 신호를 생성하는 제1 주파수 변환부; 상기 제1 주파수 변환부에 연결되고 능동 소자를 이용하여 상기 제1 출력 신호의 주파수 대역을 하향 변환하여 제2 출력 신호를 생성하는 제2 주파수 변환부; 및 상기 제1 주파수 변환부 및 상기 제2 주파수 변환부에 연결되어 동일한 발진 주파수를 공급하는 국부 발진기를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a receiver for wireless communication includes a first frequency converter configured to down-convert a frequency band of a signal received from an antenna using a Schottky diode to generate a first output signal; A second frequency converter connected to the first frequency converter and configured to down-convert the frequency band of the first output signal using an active element to generate a second output signal; And a local oscillator connected to the first frequency converter and the second frequency converter to supply the same oscillation frequency.

상기 국부 발진기는 상기 발진 주파수가 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이의 1/2이 되도록 상기 제1 주파수 변환부 및 상기 제2 주파수 변환부 각각에 상기 발진 주파수를 공급할 수 있다.The local oscillator may supply the oscillation frequency to each of the first frequency converter and the second frequency converter such that the oscillation frequency is one half of a difference between a radio frequency and a baseband frequency.

상기 제1 주파수 변환부는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기 및 대역 통과 필터를 포함할 수 있고, 상기 제2 주파수 변환부는 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기, 저잡음 증폭기 및 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.The first frequency converter may include a downlink frequency converter and a band pass filter using a Schottky diode, and the second frequency converter may include a downlink frequency converter, a low noise amplifier, and a lowpass filter using an active element.

상기 제1 주파수 변환부는 상기 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기의 출력을 증폭하는 저잡음 증폭기를 더 포함할 수 있다.The first frequency converter may further include a low noise amplifier for amplifying the output of the downlink frequency converter using the Schottky diode.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 수신기는 쇼트키 다이오드를 이용하여 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 하향 변환하여 제1 출력 신호를 생성하는 제1 주파수 변환부; 상기 제1 주파수 변환부에 연결되고 능동 소자를 이용하여 상기 제1 출력 신호의 주파수 대역을 하향 변환하여 제2 출력 신호를 생성하는 제2 주파수 변환부; 상기 제2 주파수 변환부에 연결되고 능동 소자를 이용하여 상기 제2 출력 신호의 주파수 대역을 하향 변환하여 제3 출력 신호를 생성하는 제3 주파수 변환부; 및 상기 제1 주파수 변환부, 상기 제2 주파수 변환부 및 상기 제3 주파수 변환부 각각에 연결되어 동일한 발진 주파수를 공급하는 국부 발진기를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a receiver for wireless communication includes a first frequency converter configured to down-convert a frequency band of a signal received from an antenna using a Schottky diode to generate a first output signal; A second frequency converter connected to the first frequency converter and configured to down-convert the frequency band of the first output signal using an active element to generate a second output signal; A third frequency converter connected to the second frequency converter and configured to down-convert the frequency band of the second output signal using an active element to generate a third output signal; And a local oscillator connected to each of the first frequency converter, the second frequency converter, and the third frequency converter to supply the same oscillation frequency.

상기 국부 발진기는 상기 발진 주파수가 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이의 1/3이 되도록 상기 제1 주파수 변환부, 상기 제2 주파수 변환부 및 상기 제3 주파수 변환부 각각에 상기 발진 주파수를 공급할 수 있다.The local oscillator may include the first frequency converter, the second frequency converter, and the third frequency converter such that the oscillation frequency is 1/3 of a difference between a radio frequency and a baseband frequency. The oscillation frequency can be supplied.

상기 제1 주파수 변환부는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기 및 대역 통과 필터를 포함할 수 있고, 상기 제2 주파수 변환부는 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기, 저잡음 증폭기 및 대역 통과 필터를 포함할 수 있고, 상기 제3 주파수 변환부는 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기, 저잡음 증폭기 및 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.The first frequency converter may include a downlink frequency converter and a band pass filter using a Schottky diode, the second frequency converter may include a downlink frequency converter, a low noise amplifier and a bandpass filter using an active element, The third frequency converter may include a downlink frequency converter, a low noise amplifier, and a low pass filter using an active element.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 수신기는 쇼트키 다이오드를 이용하여 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 하향 변환하여 제1 출력 신호를 생성하는 제1 주파수 변환부; 상기 제1 주파수 변환부에 순차적으로 직렬 연결된 복수의 주파수 변환부들; 및 상기 제1 주파수 변환부 및 상기 복수의 주파수 변환부들 각각에 연결되어 동일한 발진 주파수를 공급하는 국부 발진기를 포함하고, 상기 복수의 주파수 변환부들 각각은 능동 소자를 이용하여 대응하는(corresponding) 입력된 신호의 주파수 대역을 순차적으로 하향 변환한다.According to an embodiment of the present invention, a receiver for wireless communication includes a first frequency converter configured to down-convert a frequency band of a signal received from an antenna using a Schottky diode to generate a first output signal; A plurality of frequency converters sequentially connected in series with the first frequency converter; And a local oscillator connected to each of the first frequency converter and the plurality of frequency converters to supply the same oscillation frequency, wherein each of the plurality of frequency converters corresponds to a corresponding input using an active element. The frequency band of the signal is sequentially downconverted.

상기 국부 발진기는 상기 발진 주파수가 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이의 1/N이 되도록-N은 전체 주파수 변환부의 개수임- 상기 제1 주파수 변환부 및 상기 복수의 주파수 변환부들 각각에 상기 발진 주파수를 공급할 수 있다.The local oscillator is such that the oscillation frequency is 1 / N of the difference between a radio frequency and a baseband frequency, where N is the total number of frequency converters-the first frequency converter and the plurality of frequency converters. The oscillation frequency can be supplied to each.

상기 제1 주파수 변환부는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기 및 대역 통과 필터를 포함할 수 있고, 상기 복수의 주파수 변환부들 중 마지막에 연결된 주파수 변환부를 제외한 복수의 주파수 변환부들은 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기, 저잡음 증폭기 및 대역 통과 필터를 포함할 수 있고, 상기 복수의 주파수 변환부들 중 마지막에 연결된 주파수 변환부는 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기, 저잡음 증폭기 및 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.The first frequency converter may include a downlink frequency converter using a Schottky diode and a band pass filter, and the plurality of frequency converters except the frequency converter connected to the last one of the plurality of frequency converters may have a downlink frequency using an active element. A converter, a low noise amplifier and a band pass filter may be included, and a frequency converter connected to the last of the plurality of frequency converters may include a down frequency converter, a low noise amplifier, and a low pass filter using an active element.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 신호 처리 방법은 국부 발진기를 이용하여 발진 주파수를 공급받는 단계; 제1 출력 신호를 생성하기 위하여 상기 발진 주파수 및 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기를 이용하여 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 하향 변환하는 단계; 및 제2 출력 신호를 생성하기 위하여 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기를 이용하여 상기 제1 출력 신호의 주파수 대역을 하향 변환하는 단계를 포함한다.Signal processing method for wireless communication according to an embodiment of the present invention comprises the steps of receiving the oscillation frequency using a local oscillator; Downconverting the frequency band of the signal received at the antenna using a downlink frequency converter using the oscillation frequency and the Schottky diode to generate a first output signal; And down converting the frequency band of the first output signal by using a downlink frequency converter using an active element to generate a second output signal.

상기 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 하향 변환하는 단계는 저잡음 증폭기를 이용하여 상기 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기의 출력을 증폭시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Downconverting the frequency band of the signal received by the antenna may further include amplifying the output of the downlink frequency converter using the Schottky diode using a low noise amplifier.

상기 발진 주파수를 공급받는 단계는 상기 발진 주파수가 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이의 1/2이 되도록 상기 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기 및 상기 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기 각각이 상기 발진 주파수를 공급받는 단계를 포함할 수 있다.
The step of receiving the oscillation frequency may include a downlink frequency converter using the Schottky diode and a downlink frequency converter using the active element such that the oscillation frequency is 1/2 of a difference between a radio frequency and a baseband frequency. It may include the step of receiving the oscillation frequency.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 수신기는 직렬로 연결된 복수개의 주파수 변환부가 동일한 발진 주파수를 이용하여 순차적으로 주파수 변환을 수행하므로 낮은 주파수를 갖는 국부 발진 신호(1/Nf_LO)를 이용하여 주파수 변환이 가능하고, 차동 신호만으로도 RF대역에서 기저대역으로의 주파수 변환이 가능하다.In a receiver for wireless communication according to an embodiment of the present invention, since a plurality of frequency converters connected in series perform frequency conversion sequentially using the same oscillation frequency, a local oscillation signal 1 / Nf _LO having a low frequency is used. Frequency conversion is possible, and the frequency conversion from the RF band to the baseband is possible only with a differential signal.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 수신기는 능동 소자를 이용하여 변환 이득(conversion gain)을 갖는 주파수 변환기를 사용함으로써 수신 감도를 높일 수 있다.In addition, a receiver for wireless communication according to an embodiment of the present invention can increase reception sensitivity by using a frequency converter having a conversion gain by using an active element.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신을 위한 수신기는 하향 변환된 신호를 저잡음 증폭기를 사용하여 증폭함으로써 시스템의 전체 잡음 지수(Noise Figure)를 낮출 수 있다.
In addition, the receiver for wireless communication according to an embodiment of the present invention can lower the overall noise figure of the system by amplifying the down-converted signal using a low noise amplifier.

도 1은 서브하모닉 주파수 변환기를 이용한 테라헤르츠 대역의 수신기 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 수신기에 의해 주파수가 하향 변환되는 과정을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 수신기에 의해 주파수가 하향 변환되는 과정을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 수신기에 의해 주파수가 하향 변환되는 과정을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 신호 처리 방법을 나타낸 플로우차트이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a terahertz band receiver structure using a sub harmonic frequency converter.
2 is a diagram illustrating a structure of a receiver for terahertz band wireless communication including two frequency converters according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a process of downconverting a frequency by the receiver illustrated in FIG. 2.
4 is a diagram illustrating a structure of a receiver for terahertz band wireless communication including three frequency converters according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating a process of downconverting a frequency by the receiver illustrated in FIG. 4.
6 is a diagram illustrating a structure of a receiver for terahertz band wireless communication including N frequency converters according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating a process of downconverting a frequency by the receiver shown in FIG. 6.
8 is a flowchart illustrating a signal processing method for wireless communication in a terahertz band according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 서브하모닉 주파수 변환기를 이용한 테라헤르츠 대역의 수신기 구조를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a terahertz band receiver structure using a sub harmonic frequency converter.

도 1을 참조하면, 서브하모닉(subharmonic) 주파수 변환기를 이용한 테라헤르츠 대역 수신기는 안테나(110), 서브하모닉 주파수 변환기(120), 저잡음 증폭기(130), 저역 통과 필터(140) 및 국부 발진기(local oscillator)(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a terahertz band receiver using a subharmonic frequency converter includes an antenna 110, a subharmonic frequency converter 120, a low noise amplifier 130, a low pass filter 140, and a local oscillator. oscillator) 150.

국부 발진기(150)는 주파수의 크기가 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이(f_LO)의 1/2인(1/2f_LO) 국부 발진 신호를 서브하모닉 주파수 변환기(120)에 공급한다.The local oscillator 150 transmits a local oscillation signal having a frequency magnitude 1/2 of the difference f _LO between a radio frequency and a baseband frequency (1 / 2f _LO ) to the subharmonic frequency converter 120. Supply.

서브하모닉 주파수 변환기(120)는 안테나(110)에서 수신된 무선 주파수(Radio Frequency) 대역의 신호를 국부 발진 신호(1/2f_LO)를 이용하여 기저대역(Baseband)의 신호로 하향 주파수 변환을 한다.The subharmonic frequency converter 120 converts a signal in a radio frequency band received from the antenna 110 into a baseband signal using a local oscillation signal 1 / 2f _LO . .

저잡음 증폭기(130)는 하향 변환된 신호를 증폭하고, 저역 통과 필터(140)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(기저대역의 신호)를 통과시킨다.The low noise amplifier 130 amplifies the down-converted signal, and the low pass filter 140 passes a desired signal (baseband signal) among the amplified signals.

이처럼, 서브하모닉 주파수 변환기(120)를 이용하는 수신기는 국부 발진기(150)가 1/2f_LO의 주파수로 발진 주파수를 생성하면 되므로, 기생 캐패시턴스에 의한 문제를 해결할 수 있고, 높은 출력 레벨을 만들 수 있다.As such, the receiver using the sub-harmonic frequency converter 120 can solve the problem caused by parasitic capacitance because the local oscillator 150 generates the oscillation frequency at a frequency of 1 / 2f _LO , and can make a high output level. .

그러나 서브하모닉 주파수 변환기(120)를 사용하기 위해서는 4개 이상의 위상(Phase)을 갖는 국부 발진 신호를 생성해야 하며, 일반적인 주파수 변환기(Double-balanced Mixer, Passive-ring Mixer) 보다 더 높은 파워의 국부 발진 신호가 필요하다. 그리고 증폭기를 거치지 않고 안테나(110)에서 서브하모닉 주파수 변환기(120)로 바로 연결이 되기 때문에, 시스템의 잡음 지수가 높아져 충분한 수신 레벨(sensitivity)을 얻기 어려울 수 있다. 또한 서브하모닉 주파수 변환기(120)는 일반적인 주파수 변환기보다 변환 이득이 낮을 수 있다.However, in order to use the sub-harmonic frequency converter 120, it is necessary to generate a local oscillation signal having four or more phases, and local oscillation of higher power than a general frequency converter (Double-balanced Mixer, Passive-ring Mixer) I need a signal. In addition, since the antenna 110 is directly connected to the subharmonic frequency converter 120 without passing through an amplifier, it may be difficult to obtain a sufficient reception level due to a high noise figure of the system. In addition, the subharmonic frequency converter 120 may have a lower conversion gain than a general frequency converter.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of a receiver for terahertz band wireless communication including two frequency converters according to an embodiment of the present invention.

도2를 참조하면, 2개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기는 안테나(210), 제1 주파수 변환부(220), 제2 주파수 변환부(230) 및 국부 발진기(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a receiver for wireless communication in a terahertz band including two frequency converters includes an antenna 210, a first frequency converter 220, a second frequency converter 230, and a local oscillator 240. ).

제1 주파수 변환부(220)는 안테나(210)에 연결되고 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(221) 및 대역 통과 필터(223)를 포함할 수 있다. 그리고 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(221) 및 대역 통과 필터(223)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 그리고 하향 주파수 변환기(221) 및 대역 통과 필터(223) 사이에 저잡음 증폭기(222)를 더 포함할 수 있다. The first frequency converter 220 may include a downlink frequency converter 221 and a band pass filter 223 connected to the antenna 210 and using a Schottky diode. In addition, the downlink frequency converter 221 and the band pass filter 223 using the Schottky diode may be connected in series with each other. And a low noise amplifier 222 between the downlink frequency converter 221 and the band pass filter 223.

제2 주파수 변환부(230)는 제1 주파수 변환부(220)에 연결되고, 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(231), 저잡음 증폭기(232) 및 저역 통과 필터(233)를 포함할 수 있다. 이때 하향 주파수 변환기(231), 저잡음 증폭기(232) 및 저역 통과 필터(233)는 직렬로 연결될 수 있다.
The second frequency converter 230 may be connected to the first frequency converter 220 and may include a downlink frequency converter 231 using an active element, a low noise amplifier 232, and a low pass filter 233. In this case, the downlink frequency converter 231, the low noise amplifier 232, and the low pass filter 233 may be connected in series.

국부 발진기(240)는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(221) 및 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(231) 각각에 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저 대역 주파수 사이의 차이의 1/2이 되는 발진 주파수(1/2f_LO) 를 가지는 국부 발진 신호를 공급할 수 있다. The local oscillator 240 oscillates to half of the difference between the radio frequency and the baseband frequency in each of the downlink frequency converter 221 using a Schottky diode and the downlink frequency converter 231 using an active element. It is possible to supply a local oscillation signal having a frequency (1 / 2f _LO ).

쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(221)는 안테나(210)에서 수신된 무선 주파수(Radio Frequency, f_RF) 대역의 신호를 국부 발진 신호(1/2f_LO)를 이용하여 f_RF-1/2f_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.Down frequency converter using a Schottky diode 221 by using the RF (Radio Frequency, f _RF) local oscillator frequency (1 / 2f _LO) signals from the band received by the antenna (210) f _RF -1 / 2f It can be downconverted to a signal having a frequency of _LO .

저잡음 증폭기(222)는 하향 변환된 f_RF-1/2f_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 대역 통과 필터(223)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/2f_LO대역의 신호)를 통과시켜 제1 출력 신호를 생성한다.The low noise amplifier 222 amplifies a signal having a frequency of downconverted f _RF -1 / 2f _LO , and the bandpass filter 223 selects a desired signal of the amplified signal (a signal in the f _RF -1 / 2f _LO band). Pass through to generate a first output signal.

능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(231)는 제1 출력 신호를 국부 발진 신호(1/2f_LO)를 이용하여 f_RF-1/2f_LO-1/2f_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.The downlink frequency converter 231 using the active element may down-convert the first output signal to a signal having a frequency of f _RF -1 / 2f _LO -1 / 2f _LO using the local oscillation signal 1 / 2f _LO . have.

저잡음 증폭기(232)는 하향 변환된 f_RF-1/2f_LO-1/2f_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 저역 통과 필터(233)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/2f_LO-1/2f_LO 대역의 신호)를 통과시켜 기저대역 신호인 제2 출력 신호를 생성할 수 있다.
The low noise amplifier 232 amplifies a signal having a frequency of downconverted f _RF -1 / 2f _LO -1 / 2f _LO , and the low pass filter 233 a desired signal (f _RF -1 / 2f) of the amplified signal. _LO -1 / 2f _LO Band signal) to generate a second output signal that is a baseband signal.

여기서 제1 주파수 변환부(210)는 쇼트키 다이오드를 사용한 하향 주파수 변환기(221)를 통해 f_RF-1/2f_LO 대역으로 주파수를 하향 변환하기 때문에, 제2 주파수 변환부(230)는 능동 소자를 이용하여 변환이득(conversion gain)을 갖는 하향 주파수 변환기(231)를 이용할 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 수신기보다 높은 수신 감도를 얻을 수 있다.Here, since the first frequency converter 210 down-converts the frequency to the f _RF -1 / 2f _LO band through the downlink frequency converter 221 using a Schottky diode, the second frequency converter 230 is an active element. By using the downlink frequency converter 231 having a conversion gain (conversion gain) can be used. Therefore, a higher reception sensitivity can be obtained than the receiver shown in FIG. 1.

또한, 제1 주파수 변환부(220)는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(221)가 1/2f_LO의 발진 주파수를 가지고 f_RF-1/2f_LO 대역으로 신호를 하향 변환하기 때문에 이에 대한 차단 주파수(cut-off frequency, f_T)를 만족하는 능동소자를 이용한 저잡음 증폭기를 사용하여 신호를 증폭하는 것이 용이하다.Also, the first frequency converter 220 is cut off for this since the down-frequency converter (221) using a Schottky diode to down-convert the _RF signal into a -1 f / 2f _LO band has an oscillation frequency of 1 / 2f _LO It is easy to amplify the signal using a low noise amplifier using an active element satisfying the cut-off frequency (f _T ).

또한, 제1 주파수 변환부(220) 및 제2 주파수 변환부(230)는 서브하모닉 주파수 변환기가 아닌 일반적인 주파수 변환기들(쇼트키 다이오드 또는 능동소자를 이용한 주파수 변환기)을 포함하기 때문에 국부 발진기(240)의 국부 발진 신호가 차동 신호만으로 구성되어 있어도 주파수 변환이 가능하다.
In addition, since the first frequency converter 220 and the second frequency converter 230 include general frequency converters (frequency converters using Schottky diodes or active elements) that are not sub-harmonic frequency converters, the local oscillator 240 Frequency conversion is possible even if the local oscillation signal of) consists only of the differential signal.

도 3은 도 2에 도시된 수신기에 의해 주파수가 하향 변환되는 과정을 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating a process of downconverting a frequency by the receiver illustrated in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 안테나를 통해 수신된 무선 주파수(Radio Frequency) 대역의 신호(310)는 1/2f_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 f_RF-1/2f_LO 대역의 신호(320)로 하향 변환되고, 대역 통과 필터를 통과하여 다른 하모닉 성분들을 제거한다. 그리고 하향 변환된 f_RF-1/2f_LO 대역의 신호(320)는 다시 1/2f_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 기저 대역(f_RF-1/2f_LO-1/2f_LO)의 신호(330)로 하향 변환되고 저역 통과 필터를 통과하여 다른 하모닉 성분들을 제거할 수 있다.
Referring to Figure 3, an RF (Radio Frequency) signal 310 of the band received through an antenna is 1 / 2f _LO of the oscillation frequency with the local oscillator signal by the _RF -1 f / 2f _LO The signal is down-converted to band 320 and passed through a bandpass filter to remove other harmonic components. And downconverted f _RF -1 / 2f _LO Signal 320 of the band is again 1 / by a local oscillation signal having an oscillation frequency of 2f _LO with the baseband signal 330 of the _{_{(f RF -1 / 2f LO -1}} / 2f LO) down conversion and low-pass filter It can pass through to remove other harmonic components.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a structure of a receiver for terahertz band wireless communication including three frequency converters according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 3개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기는 안테나(410), 제1 주파수 변환부(420), 제2 주파수 변환부(430), 제3 주파수 변환부(440) 및 국부 발진기(450)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a receiver for wireless communication in a terahertz band including three frequency converters includes an antenna 410, a first frequency converter 420, a second frequency converter 430, and a third frequency converter. A portion 440 and a local oscillator 450.

제1 주파수 변환부(420)는 안테나(410)에 연결되고 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(421) 및 대역 통과 필터(423)를 포함할 수 있다. 이때 주파수 변환기(421) 및 대역 통과 필터(423)는 직렬로 연결될 수 있다. 그리고 하향 주파수 변환기(421) 및 대역 통과 필터(423) 사이에 저잡음 증폭기(422)를 더 포함할 수 있다.The first frequency converter 420 may be connected to the antenna 410 and include a downlink frequency converter 421 and a band pass filter 423 using a Schottky diode. In this case, the frequency converter 421 and the band pass filter 423 may be connected in series. And a low noise amplifier 422 between the downlink frequency converter 421 and the band pass filter 423.

제2 주파수 변환부(430)는 제1 주파수 변환부(420)에 연결되고, 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(431), 저잡음 증폭기(432) 및 대역 통과 필터(433)를 포함할 수 있다. 이때, 주파수 변환기(431), 저잡음 증폭기(432) 및 대역 통과 필터(433)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.The second frequency converter 430 may be connected to the first frequency converter 420, and may include a downlink frequency converter 431 using an active element, a low noise amplifier 432, and a band pass filter 433. In this case, the frequency converter 431, the low noise amplifier 432, and the band pass filter 433 may be connected in series with each other.

제3 주파수 변환부(440)는 제2 주파수 변환부(430)에 연결되고, 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(441), 저잡음 증폭기(442) 및 저역 통과 필터(433)를 포함할 수 있다. 이때 주파수 변환기(441), 저잡음 증폭기(442) 및 저역 통과 필터(433)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
The third frequency converter 440 may be connected to the second frequency converter 430 and may include a downlink frequency converter 441 using an active element, a low noise amplifier 442, and a low pass filter 433. In this case, the frequency converter 441, the low noise amplifier 442, and the low pass filter 433 may be connected in series with each other.

국부 발진기(450)는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(421) 및 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기들(431, 441) 각각에 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저 대역 주파수 사이의 차이의 1/3이 되는 발진 주파수(1/3f_LO)를 가지는 국부 발진 신호를 공급할 수 있다. The local oscillator 450 comprises one-third of the difference between the radio frequency and the baseband frequency in each of the downlink frequency converter 421 using a Schottky diode and the downlink frequency converters 431 and 441 using an active element. It is possible to supply a local oscillation signal having an oscillation frequency (1 / 3f _LO ).

쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(421)는 안테나(410)에서 수신된 무선 주파수(Radio Frequency, f_RF) 대역의 신호를 국부 발진 신호(1/3f_LO)를 이용하여 f_RF-1/3f_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.The downlink frequency converter 421 using the Schottky diode converts a signal in a radio frequency (f _RF ) band received from the antenna 410 using a local oscillation signal (1 / 3f _LO ) to f _RF −1 / 3f. It can be downconverted to a signal having a frequency of _LO .

저잡음 증폭기(422)는 하향 변환된 f_RF-1/3f_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 대역 통과 필터(423)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/3f_LO 대역의 신호)를 통과시켜 제1 출력 신호를 생성한다.The low noise amplifier 422 amplifies the down-converted signal having a frequency of f _RF -1 / 3f _LO , and the bandpass filter 423 a desired signal of the amplified signal (a signal in the f _RF -1 / 3f _LO band). Pass through to generate a first output signal.

능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(431)는 제1 출력 신호를 국부 발진 신호(1/3f_LO)를 이용하여 f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.The downlink frequency converter 431 using the active element may down-convert the first output signal into a signal having a frequency of f _RF -1 / 3f _LO -1 / 3f _LO using the local oscillation signal 1 / 3f _LO . have.

저잡음 증폭기(432)는 하향 변환된 f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 저역 통과 필터(433)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO 대역의 신호)를 통과시켜 제2 출력 신호를 생성할 수 있다.The low noise amplifier 432 amplifies the signal having a frequency of downconverted f _RF -1 / 3f _LO -1 / 3f _LO , and the low pass filter 433 is a desired signal (f _RF -1 / 3f of the amplified signals). _LO -1 / 3f _LO Band signal) to generate a second output signal.

능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(441)는 제2 출력 신호를 국부 발진 신호(1/3f_LO)를 이용하여 f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO-1/3f_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.The downlink frequency converter 441 using an active element uses a second output signal as a local oscillation signal (1 / 3f _LO ) to have a frequency of f _RF -1 / 3f _LO -1 / 3f _LO -1 / 3f _LO . Can be downconverted to.

저잡음 증폭기(442)는 하향 변환된 f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO-1/3f_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 저역 통과 필터(433)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO대역의 신호)를 통과시켜 기저대역 신호인 제3 출력 신호를 생성할 수 있다.
The low noise amplifier 442 amplifies the downconverted signal having a frequency of f _RF -1 / 3f _LO -1 / 3f _LO -1 / 3f _LO , and the low pass filter 433 is a desired signal (f) of the amplified signal. _RF- 1 / 3f _LO -1 / 3f _LO band signal) to generate a third output signal that is a baseband signal.

여기서 제2 주파수 변환부(430)는 도 2의 수신기와 마찬가지로 한 번 주파수를 하향 변환한 후 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(431)를 이용하여 변환이득(conversion gain)을 얻을 수 있다. 따라서 높은 수신 감도를 얻을 수 있다. 제3 주파수 변환부(440)도 마찬가지로 능동소자를 이용한 하향 주파수 변환기(442)를 이용하여 변환이득을 얻을 수 있으므로 높은 수신감도를 얻을 수 있다.Here, like the receiver of FIG. 2, the second frequency converter 430 may down-convert the frequency once and obtain a conversion gain by using a downlink frequency converter 431 using an active element. Therefore, high reception sensitivity can be obtained. Similarly, since the third frequency converter 440 may obtain the conversion gain using the downlink frequency converter 442 using the active element, a high reception sensitivity may be obtained.

또한, 제1 주파수 변환부(420)는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(421)가 1/3f_LO의 발진 주파수를 가지고 f_RF-1/3f_LO 대역으로 신호를 하향 변환하기 때문에 이에 대한 차단 주파수(cut-off frequency, f_T)를 만족하는 능동소자를 이용한 저잡음 증폭기(422)를 사용하여 신호를 증폭하는 것이 용이하다. Also, the first frequency converter 420 is cut off for this is because the downward frequency converter 421 using a Schottky diode to down-convert the _RF signal to f -1 / 3f _LO band has an oscillation frequency of 1 / 3f _LO It is easy to amplify the signal using the low noise amplifier 422 using an active element that satisfies the cut-off frequency (f _T ).

그리고, 1/3f_LO의 주파수를 이용하여 무선 주파수(Radio frequency) 대역의 신호를 기저대역으로 하향 변환하는 것이 가능하기 때문에 국부 발진기(450)의 발진 주파수를 낮출 수 있다.In addition, since it is possible to downconvert a signal in a radio frequency band to a baseband using a frequency of 1 / 3f _LO , the oscillation frequency of the local oscillator 450 may be lowered.

또한, 제1 주파수 변환부(420), 제2 주파수 변환부(430) 및 제3 주파수 변환부(440) 각각은 서브하모닉 주파수 변환기가 아닌 일반적인 주파수 변환기들(쇼트키 다이오드 또는 능동소자를 이용한 주파수 변환기)을 포함하기 때문에 국부 발진기(450)의 국부 발진 신호가 차동 신호만으로 구성되어 있어도 주파수 변환이 가능하다.
In addition, each of the first frequency converter 420, the second frequency converter 430, and the third frequency converter 440 is not a sub-harmonic frequency converter, but general frequency converters (frequency using Schottky diodes or active elements). Frequency converter is possible even if the local oscillation signal of the local oscillator 450 is composed only of a differential signal.

도 5는 도 4에 도시된 수신기에 의해 주파수가 하향 변환되는 과정을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a process of downconverting a frequency by the receiver illustrated in FIG. 4.

도 5를 참조하면, 안테나를 통해 수신된 무선 주파수(Radio Frequency) 대역의 신호(510)는 1/3f_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 f_RF-1/3f_LO 대역의 신호(520)로 하향 변환되고, 대역 통과 필터를 통과하여 다른 하모닉 성분들이 제거된다. 그리고 하향 변환된 f_RF-1/3f_LO 대역의 신호(520)는 다시 1/3f_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO 대역의 신호(530)로 하향 변환되어 대역 통과 필터를 통과한다. 그리고 상기 신호(530)는 다시 1/3f_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 기저 대역(f_RF-1/3f_LO-1/3f_LO-1/3f_LO )으로 하향 변환되고저역 통과 필터를 통과한다.5, a radio frequency received via the antenna (Radio Frequency) signal 510 of the band is f _RF -1 / 3f _LO by the local oscillation signal having an oscillation frequency of 1 / 3f _LO Downconverted to the signal 520 in the band and passed through the bandpass filter to remove other harmonic components. And downconverted f _RF -1 / 3f _LO Signal 520 of the band is down-converted into a signal 530 of _{_{f RF -1 / 3f LO -1 /}} 3f LO band by a local oscillation signal having an oscillation frequency of 1 / 3f _LO again passed through a band-pass filter . And the signal 530 is again 1 / 3f _LO oscillation frequency with the local oscillator signal by a baseband (f _RF of -1 _{_{/ 3f LO -1 / 3f LO -1}} / 3f LO Downconverted to Pass the low pass filter.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure of a receiver for terahertz band wireless communication including N frequency converters according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, N개의 주파수 변환부를 포함하는 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신기는 안테나(610), 제1 주파수 변환부(620), N-2개의 복수의 주파수 변환부들(630), 제N 주파수 변환부(640) 및 국부 발진기(650)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a receiver for wireless communication in a terahertz band including N frequency converters includes an antenna 610, a first frequency converter 620, N-2 frequency converters 630, An N-th frequency converter 640 and a local oscillator 650.

제1 주파수 변환부(620)는 안테나(610)에 연결되고 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(421) 및 대역 통과 필터(623)를 포함할 수 있다. 이때, 주파수 변환기(421) 및 대역 통과 필터(623)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 그리고 하향 주파수 변환기(621) 및 대역 통과 필터(623) 사이에 저잡음 증폭기(622)를 더 포함할 수 있다.The first frequency converter 620 may include a downlink frequency converter 421 and a band pass filter 623 connected to the antenna 610 and using a Schottky diode. In this case, the frequency converter 421 and the band pass filter 623 may be connected in series with each other. And a low noise amplifier 622 between the downlink frequency converter 621 and the band pass filter 623.

N-2개의 복수의 주파수 변환부들(630)은 제1 주파수 변환부(620)에 순차적으로 직렬로 연결된다. N-2개의 복수의 주파수 변환부들(630) 각각은 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(631), 저잡음 증폭기(632) 및 대역 통과 필터(633)를 포함할 수 있다. 이때, 주파수 변환기(631), 저잡음 증폭기(632) 및 대역 통과 필터(633)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.The N-2 frequency converters 630 are sequentially connected to the first frequency converter 620 in series. Each of the N-2 frequency converters 630 may include a downlink frequency converter 631 using an active element, a low noise amplifier 632, and a band pass filter 633. In this case, the frequency converter 631, the low noise amplifier 632, and the band pass filter 633 may be connected in series with each other.

제N 주파수 변환부(640)는 N-2개의 복수의 주파수 변환부들(630)중 마지막으로 연결된 주파수 변환부에 연결되고, 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(641), 저잡음 증폭기(642) 및 저역 통과 필터(633)를 포함할 수 있다. 이때, 주파수 변환기(641), 저잡음 증폭기(642) 및 저역 통과 필터(633)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
The N-th frequency converter 640 is connected to a frequency converter connected to the last of the N-2 frequency converters 630, and is a downlink frequency converter 641, a low noise amplifier 642, and a low pass using an active element. May include a pass filter 633. In this case, the frequency converter 641, the low noise amplifier 642, and the low pass filter 633 may be connected in series with each other.

국부 발진기(650)는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(621) 및 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기들(631, 641) 각각에 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저 대역 주파수 사이의 차이의 1/N이 되는 발진 주파수(1/Nf_LO)를 가지는 국부 발진 신호를 공급할 수 있다. Local oscillator 650 provides 1 / N of the difference between radio frequency and baseband frequency in each of downlink frequency converter 621 using a Schottky diode and down frequency converters 631 and 641 using active elements. It is possible to supply a local oscillation signal having an oscillation frequency (1 / Nf _LO ).

쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(621)는 안테나(610)에서 수신된 무선 주파수(Radio Frequency, f_RF) 대역의 신호를 국부 발진 신호(1/Nf_LO)를 이용하여 f_RF-1/Nf_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.The downlink frequency converter 621 using the Schottky diode transmits a signal of a radio frequency (f _RF ) band received from the antenna 610 using the local oscillation signal (1 / Nf _LO ) to f _RF -1 / Nf. It can be downconverted to a signal having a frequency of _LO .

저잡음 증폭기(622)는 하향 변환된 f_RF-1/Nf_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 대역 통과 필터(623)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/Nf_LO 대역의 신호)를 통과시켜 제1 출력 신호를 생성한다.The low noise amplifier 622 amplifies the down-converted signal having a frequency of f _RF -1 / Nf _LO , and the band pass filter 623 a desired signal of the amplified signal (a signal in the f _RF -1 / Nf _LO band). Pass through to generate a first output signal.

복수의 주파수 변환부들(630) 중 제1 주파수 변환부(620)에 연결된 주파수 변환부는 다음과 같이 동작할 수 있다.The frequency converter connected to the first frequency converter 620 among the frequency converters 630 may operate as follows.

능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(631)는 제1 출력 신호를 국부 발진 신호(1/Nf_LO)를 이용하여 f_RF-1/Nf_LO-1/Nf_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.The downlink frequency converter 631 using the active element may down-convert the first output signal to a signal having a frequency of f _RF -1 / Nf _LO -1 / Nf _LO using the local oscillation signal 1 / Nf _LO . have.

저잡음 증폭기(632)는 하향 변환된 f_RF-1/Nf_LO-1/Nf_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 저역 통과 필터(633)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-1/Nf_LO-1/Nf_LO 대역의 신호)를 통과시켜 제2 출력 신호를 생성할 수 있다.The low noise amplifier 632 amplifies the down-converted signal having a frequency of f _RF -1 / Nf _LO -1 / Nf _LO , and the low pass filter 633 amplifies the desired signal (f _RF -1 / Nf of the amplified signal). _LO -1 / Nf _LO Band signal) to generate a second output signal.

각각의 복수의 주파수 변환부들(630)은 상기와 같은 원리로 순차적으로 신호의 주파수를 각각 1/Nf_LO씩 하향 변환할 수 있다. 그래서 복수의 주파수 변환부들(630)중 마지막에 연결된 주파수 변환부는 f_RF-(N-1)(f_LO)의 주파수로 하향 변환된 신호를 출력하여 제N 주파수 변환부(640)에 인가한다.Each of the plurality of frequency converters 630 may sequentially down-convert the frequency of the signal by 1 / Nf _{LO in the} same manner as described above. Therefore, the frequency converter connected to the last of the plurality of frequency converters 630 outputs a signal down-converted to a frequency of f _RF − (N−1) (f _LO ) and applies it to the N th frequency converter 640.

능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(641)는 f_RF-(N-1)(f_LO)의 주파수로 하향 변환된 신호를 국부 발진 신호(1/Nf_LO)를 이용하여 f_RF-f_LO의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환할 수 있다.Down frequency converter 641 using the active element is f _RF - (N-1) frequency (f _LO) f _RF -f _LO by using the local oscillation signal (1 / Nf _LO), the down-converted signal at a frequency It can be down-converted into a signal having.

저잡음 증폭기(642)는 하향 변환된 f_RF-f_LO의 주파수를 갖는 신호를 증폭하고, 저역 통과 필터(633)는 증폭된 신호 중 원하는 신호(f_RF-f_LO 대역의 신호)를 통과시켜 기저대역 신호를 생성할 수 있다.
The low noise amplifier 642 amplifies a signal having a frequency of downconverted f _RF −f _LO , and the low pass filter 633 a desired signal f _RF −f _LO of the amplified signal. Band signal) to generate a baseband signal.

여기서 복수의 주파수 변환부들(630) 및 제N 주파수 변환부(640) 각각은 도 4의 수신기와 마찬가지로 한 번 주파수를 하향 변환한 후 각각의 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기(631,641)를 이용하여 변환이득(conversion gain)을 얻을 수 있다. 따라서 높은 수신 감도를 얻을 수 있다. 또한, 제1 주파수 변환부(620)는 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기(621)가 1/Nf_LO의 발진 주파수를 가지고 f_RF-1/Nf_LO 대역으로 신호를 하향 변환하기 때문에 이에 대한 차단 주파수(cut-off frequency, f_T)를 만족하는 능동소자를 이용한 저잡음 증폭기(622)를 사용하여 신호를 증폭하는 것이 용이하다. Here, each of the plurality of frequency converters 630 and the N-th frequency converter 640 down-converts the frequency once, similar to the receiver of FIG. Conversion gain can be obtained. Therefore, high reception sensitivity can be obtained. Further, first frequency conversion unit 620 for this block since the down-frequency converter (621) using a Schottky diode 1 / Nf has the oscillation frequency of the _LO signal to down convert the _RF f -1 / _LO band Nf It is easy to amplify the signal using a low noise amplifier 622 using an active element that satisfies the cut-off frequency (f _T ).

그리고, 1/N_LO의 주파수를 이용하여 무선 주파수(Radio frequency) 대역의 신호를 기저대역으로 하향 변환하는 것이 가능하기 때문에 국부 발진기(650)의 발진 주파수를 낮출 수 있다.Further, since it is possible to down-convert a signal in a radio frequency band to a baseband using a frequency of 1 / N _LO , the oscillation frequency of the local oscillator 650 can be lowered.

또한, 제1 주파수 변환부(620), 복수의 주파수 변환부들(630) 및 제3 주파수 변환부(640) 각각은 서브하모닉 주파수 변환기가 아닌 일반적인 주파수 변환기들(쇼트키 다이오드 또는 능동소자를 이용한 주파수 변환기)을 포함하기 때문에 국부 발진기(650)의 국부 발진 신호가 차동 신호만으로 구성되어 있어도 주파수 변환이 가능하다.
In addition, each of the first frequency converter 620, the plurality of frequency converters 630, and the third frequency converter 640 is not a sub-harmonic frequency converter, but general frequency converters (frequency using Schottky diodes or active elements). Frequency conversion is possible even if the local oscillation signal of the local oscillator 650 is composed only of a differential signal.

도 7은 도 6에 도시된 수신기에 의해 주파수가 하향 변환되는 과정을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a process of downconverting a frequency by the receiver shown in FIG. 6.

도 7을 참조하면, 안테나를 통해 수신된 무선 주파수(Radio Frequency) 대역의 신호(710)는 1/Nf_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 f_RF-1/Nf_LO 대역의 신호(720)로 하향 변환되고, 대역 통과 필터를 통과하여 다른 하모닉 성분들이 제거된다. 그리고 하향 변환된 f_RF-1/Nf_LO 대역의 신호(720)는 다시 1/Nf_LO의 발진 주파수를 가지는 국부 발진 신호에 의해 f_RF-1/Nf_LO-1/Nf_LO 대역의 신호(730)로 하향 변환되어 대역 통과 필터를 통과한다. 그리고 다시 1/Nf_LO의 발진 주파수 신호를 이용하여 하향 주파수 변환을 N-1번 더 수행하여 f_RF-N(1/N)f_LO의 주파수의 기저대역 신호(740)를 얻을 수 있다.
7, the radio frequency received via the antenna (Radio Frequency) signal 710 of the band is f _RF -1 / Nf _LO by the local oscillation signal having an oscillation frequency of 1 / Nf _LO Downconverted to signal 720 in the band and passed through a bandpass filter to remove other harmonic components. And downconverted f _RF -1 / Nf _LO Signal 720 of the band is down-converted into a signal 730 of -1 f _RF / Nf -1 _LO / _LO band Nf by the local oscillation signal having an oscillation frequency of 1 / Nf _LO again passed through a band-pass filter . The baseband signal 740 of the frequency of f _RF -N (1 / N) f _LO can be obtained by performing N-1 additional downlink conversions using the oscillation frequency signal of 1 / Nf _LO again.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 신호 처리 방법을 나타낸 플로우차트이다.8 is a flowchart illustrating a signal processing method for wireless communication in a terahertz band according to an embodiment of the present invention.

도8을 참조하면, 국부 발진기를 이용하여 발진 주파수를 공급받는다(810). 이때 상기 발진 주파수를 공급받는 단계는 상기 발진 주파수가 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이의 1/2이 되도록 상기 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기 및 상기 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기 각각이 상기 발진 주파수를 공급받는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 발진 주파수는 주파수 변환기의 개수(N)에 따라 무선 주파수(Radio Frequency)와 기저대역 주파수 사이의 차이의 1/N이 될 수 있다.Referring to FIG. 8, an oscillation frequency is supplied using a local oscillator (810). In this case, the step of receiving the oscillation frequency may include a downlink frequency converter using the Schottky diode and a downlink frequency converter using the active element such that the oscillation frequency is 1/2 of a difference between a radio frequency and a baseband frequency. Each may include receiving the oscillation frequency. Here, the oscillation frequency may be 1 / N of the difference between the radio frequency and the baseband frequency according to the number N of the frequency converters.

그리고 제1 출력 신호를 생성하기 위하여 상기 발진 주파수 및 쇼트키 다이오드를 이용한 하향 주파수 변환기를 이용하여 안테나에서 수신된 신호의 주파수 대역을 하향 변환한다(820).In operation 820, the frequency band of the signal received from the antenna is down-converted using the downlink frequency converter using the oscillation frequency and the Schottky diode to generate the first output signal.

그리고 제2 출력 신호를 생성하기 위하여 능동 소자를 이용한 하향 주파수 변환기를 이용하여 상기 제1 출력 신호의 주파수 대역을 하향 변환한다(830). 여기서 능동소자를 이용한 하향 주파수 변환기의 개수만큼 주파수 하향 변환을 반복할 수 있다.In operation 830, the frequency band of the first output signal is down-converted using a downlink frequency converter using an active element to generate a second output signal. Here, frequency downconversion may be repeated as many as downlink frequency converters using active elements.

지금까지 본 발명에 따른 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신 방법에 대해 설명하였다. 본 테라헤르츠 대역의 무선 통신을 위한 수신 방법은 앞서 도 2내지 도 7와 관련하여 다양한 실시예를 통하여 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.Until now, a reception method for wireless communication in the terahertz band according to the present invention has been described. In the reception method for the wireless communication of the terahertz band, the above-described contents may be applied as described above with reference to FIGS. 2 to 7, and thus, further description thereof will be omitted.

또한, 지금까지 설명한 수신기 및 수신 방법들은 테라헤르츠 대역의 신호뿐만이 아니라 밀리미터 대역 등 기타 높은 주파수 대역의 무선통신을 위한 수신기 및 수신 방법에도 적용될 수 있다.
In addition, the receivers and reception methods described so far may be applied not only to signals in the terahertz band but also to receivers and reception methods for wireless communication in other high frequency bands such as millimeter bands.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. (컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.)
The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. (Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, optical disks such as floppy disks, Magneto-optical media, and hardware devices that are specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include, but are not limited to, Including high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

220: 제1 주파수 변환부220: first frequency converter

Claims

A first frequency converter configured to down-convert the frequency band of the signal received from the antenna using a Schottky diode to generate a first output signal;
A second frequency converter connected to the first frequency converter and configured to down-convert the frequency band of the first output signal using an active element to generate a second output signal; And
A local oscillator connected to the first frequency converter and the second frequency converter to supply the same oscillation frequency;
The first frequency converter
A downlink frequency converter and a bandpass filter using a Schottky diode,
The second frequency converter
Downlink frequency converter, low noise amplifier, and low pass filter using active elements
Receiver for wireless communication comprising a.

The method of claim 1,
The local oscillator
And supply the oscillation frequency to each of the first frequency converter and the second frequency converter such that the oscillation frequency is one half of the difference between the radio frequency and the baseband frequency.

delete

The method of claim 1,
The first frequency converter is a low noise amplifier for amplifying the output of the downlink frequency converter using the Schottky diode
Receiver for wireless communication further comprising.

A first frequency converter configured to down-convert the frequency band of the signal received from the antenna using a Schottky diode to generate a first output signal;
A second frequency converter connected to the first frequency converter and configured to down-convert the frequency band of the first output signal using an active element to generate a second output signal;
A third frequency converter connected to the second frequency converter and configured to down-convert the frequency band of the second output signal using an active element to generate a third output signal; And
A local oscillator connected to each of the first frequency converter, the second frequency converter, and the third frequency converter to supply the same oscillation frequency;
The first frequency converter
A downlink frequency converter and a bandpass filter using a Schottky diode,
The second frequency converter
Including a down-frequency converter, a low noise amplifier and a band pass filter using active elements,
The third frequency converter
Downlink frequency converter, low noise amplifier, and low pass filter using active elements
Receiver for wireless communication comprising a.

The method of claim 5,
The local oscillator
The oscillation frequency is supplied to each of the first frequency converter, the second frequency converter, and the third frequency converter such that the oscillation frequency is one third of the difference between the radio frequency and the baseband frequency. Receiver for wireless communication.

delete

The method of claim 5,
The first frequency converter is a low noise amplifier for amplifying the output of the downlink frequency converter using the Schottky diode
Receiver for wireless communication further comprising.

A first frequency converter configured to down-convert the frequency band of the signal received from the antenna using a Schottky diode to generate a first output signal;
A plurality of frequency converters sequentially connected in series with the first frequency converter; And
A local oscillator connected to each of the first frequency converter and the plurality of frequency converters to supply the same oscillation frequency.
Lt; / RTI >
Each of the plurality of frequency converters sequentially down-converts a frequency band of a corresponding input signal using an active element,
The first frequency converter
A downlink frequency converter and a bandpass filter using a Schottky diode,
A plurality of frequency converters except the frequency converter connected to the last of the plurality of frequency converters
Including a down-frequency converter, a low noise amplifier and a band pass filter using active elements,
The frequency converter connected to the last of the plurality of frequency converters
Downlink frequency converter, low noise amplifier, and low pass filter using active elements
Receiver for wireless communication comprising a.

10. The method of claim 9,
The local oscillator
N is the number of total frequency converters so that the oscillation frequency is 1 / N of the difference between radio frequency and baseband frequency—the oscillation in each of the first frequency converter and the plurality of frequency converters. Receiver for wireless communication supplying frequency.

10. The method of claim 9,
The first frequency converter
A downlink frequency converter and a bandpass filter using a Schottky diode,
A plurality of frequency converters except the frequency converter connected to the last of the plurality of frequency converters
Including a down-frequency converter, a low noise amplifier and a band pass filter using active elements,
The frequency converter connected to the last of the plurality of frequency converters
Downlink frequency converter, low noise amplifier, and low pass filter using active elements
Receiver for wireless communication comprising a.

10. The method of claim 9,
The first frequency converter is a low noise amplifier for amplifying the output of the downlink frequency converter using the Schottky diode
Receiver for wireless communication further comprising.

Receiving an oscillation frequency using a local oscillator;
Downconverting the frequency band of the signal received at the antenna using a downlink frequency converter using the oscillation frequency and the Schottky diode to generate a first output signal; And
Downconverting the frequency band of the first output signal using a downlink frequency converter using an active element to generate a second output signal,
The step of receiving the oscillation frequency
Receiving each of the oscillation frequency from the downlink frequency converter using the Schottky diode and the downlink frequency converter using the active element such that the oscillation frequency is one half of the difference between the radio frequency and the baseband frequency.
Signal processing method for wireless communication comprising a.

The method of claim 13,
Downconverting the frequency band of the signal received by the antenna further comprises amplifying the output of the downlink frequency converter using the Schottky diode using a low noise amplifier.

delete