[go: up one dir, main page]

KR102286754B1 - Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure - Google Patents

Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure Download PDF

Info

Publication number
KR102286754B1
KR102286754B1 KR1020190098923A KR20190098923A KR102286754B1 KR 102286754 B1 KR102286754 B1 KR 102286754B1 KR 1020190098923 A KR1020190098923 A KR 1020190098923A KR 20190098923 A KR20190098923 A KR 20190098923A KR 102286754 B1 KR102286754 B1 KR 102286754B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
transistor
frequency mixer
intermediate frequency
channel core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020190098923A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210019825A (en
Inventor
김창우
이규식
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020190098923A priority Critical patent/KR102286754B1/en
Publication of KR20210019825A publication Critical patent/KR20210019825A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102286754B1 publication Critical patent/KR102286754B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/16Multiple-frequency-changing
    • H03D7/161Multiple-frequency-changing all the frequency changers being connected in cascade
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/12Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes
    • H03D7/125Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes with field effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/0066Mixing
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/0082Quadrature arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 주파수 혼합기는 공급 전압(VDD) 라인과 연결되는 부하부와, 부하부의 출력과 연결되고, 중간 주파수(IF) 신호를 입력으로 수신하여 증폭된 중간 주파수 신호를 출력하는 신호 증폭부 및 폴디드 캐스코드(folded cascode) 구조로 연결되는 복수의 신호 혼합 트랜지스터를 포함하고, 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하는 복수의 신호 혼합 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 RF 신호를 출력하는 신호 혼합부를 포함한다.The present invention relates to a single sideband frequency mixer of a cascode structure using an input stage switching, and the frequency mixer according to an embodiment includes a load unit connected to a supply voltage (V DD ) line, and an output of the load unit connected to an intermediate frequency (IF) comprising a signal amplifying unit for receiving a signal as an input and outputting an amplified intermediate frequency signal and a plurality of signal mixing transistors connected in a folded cascode structure, and receiving the amplified intermediate frequency signal and a signal mixing unit outputting an RF signal through a switching operation of a plurality of signal mixing transistors.

Description

폴디드 스위칭 구조의 단측파대역 주파수 혼합기{SINGLE-SIDE-BAND FREQUENCY MIXER BASED ON FOLDED SWITCHING STRUCTURE}Single sideband frequency mixer with folded switching structure {SINGLE-SIDE-BAND FREQUENCY MIXER BASED ON FOLDED SWITCHING STRUCTURE}

본 발명은 단측파대역 주파수 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기의 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to a single sideband frequency mixer, and more particularly, to a technical idea of a single sideband frequency mixer having a cascode structure using an input stage switching.

무선 통신 시스템은 데이터를 전송하기 위해 일정 대역의 주파수를 사용하고 있으며, 최근 무선 통신 시스템을 이용하여 전송하고자하는 데이터의 양이 증가하면서 주파수 대역이 넓어지고 있다. A wireless communication system uses a frequency of a certain band to transmit data, and the frequency band is widening as the amount of data to be transmitted using a wireless communication system increases in recent years.

이러한 넓은 주파수 대역을 UWB(ultra wide band)라 칭하며, UWB 주파수 발생기에는 단측파대 주파수 혼합기가 적용되고 있다. Such a wide frequency band is called an ultra wide band (UWB), and a single sideband frequency mixer is applied to the UWB frequency generator.

참고로, 무선 통신 시스템에서 송신측은 하나 이상의 반송파 신호를 이용하여 하나 이상의 기조 대역 정보 신호를 변조하고 RF 신호로 변환하여 전송하며, 수신 측은 수신된 RF 신호에 대해 반송파 성분을 제거하고 중간 주파수(IF) 신호로 변환하여 IF 신호를 복조, 혹은 중간주파수 없이 RF 신호를 직접 복조하기도 한다.For reference, in a wireless communication system, the transmitting side modulates at least one key band information signal using at least one carrier signal, converts it into an RF signal, and transmits it, and the receiving side removes the carrier component from the received RF signal and performs an intermediate frequency (IF) ) signal to demodulate the IF signal, or directly demodulate the RF signal without an intermediate frequency.

또한, 정보신호가 반송파의 진폭을 변조시키는 진폭변조에서, 변조된 신호를 푸리에 변환하여 주파수해석을 하면 반송주파수(carrier frequency)만큼씩 상하로 천이되어 똑같은 정보량을 가진 상측파대와 하측파대가 생성된다. 이 두 측파대를 모두 전송하는 것을 양측파대역(DSB; double side band) 변조라 하고 필터로 불필요한 한측파대를 제거하여 나머지 한측파대만을 전송하는 것을 단측파대역(SSB; single side band) 변조라 한다. In addition, in amplitude modulation, in which an information signal modulates the amplitude of a carrier wave, when the modulated signal is Fourier transformed and frequency analysis is performed, the upper and lower sidebands with the same amount of information are generated by shifting up and down by the carrier frequency. . Transmission of both sidebands is called double sideband (DSB) modulation, and transmission of only one sideband by removing unnecessary one sideband with a filter is called single sideband (SSB) modulation. do.

한편, 기존의 단측파대역 주파수 혼합기는 길버트 셀 구조를 사용하였으며, 3단 이상의 스택(stacked) 트랜지스터 구조를 적용함으로써, 1.8V 이상의 전압과 많은 전류를 필요로 하였다. On the other hand, the conventional single sideband frequency mixer uses a Gilbert cell structure, and by applying a stacked transistor structure of three or more stages, a voltage of 1.8V or more and a large amount of current are required.

그러나, 최근의 트랜지스터 공정은 스케일링으로 인하여 게이트의 길이가 짧아지고 있으며, 이로 인해 드레인-소스의 브레이크-다운(break-down) 전압이 낮아지게 되어 트랜지스터가 높은 전압에서는 동작이 어렵게 되었다.However, in the recent transistor process, the length of the gate is shortened due to scaling, and as a result, the drain-source break-down voltage is lowered, making it difficult to operate the transistor at a high voltage.

또한, 기존 단측파대역 주파수 혼합기는 공급 전압이 낮아지면 각 단의 트랜지스터에서 충분한 포화영역 확보가 어렵고 변환 이득이나 각종 특성들이 나빠진다는 문제가 있다.In addition, the conventional short sideband frequency mixer has a problem in that, when the supply voltage is lowered, it is difficult to secure a sufficient saturation region in the transistor of each stage, and the conversion gain and various characteristics are deteriorated.

한국등록특허 제10-0703595호 "개선된 선형특성을 갖는 캐스코드형 증폭기"Korean Patent No. 10-0703595 "Cascode-type amplifier with improved linear characteristics"

본 발명은 코어 회로의 트랜지스터 스택을 폴디드(folded) 형태로 나누어 각각 다른 전류원으로 동작시킴으로써, 1.5V 이하의 저 전원전압으로 동작이 가능하며, 저 전원전압에서도 우수한 성능의 주파수 혼합 동작을 수행할 수 있는 주파수 혼합기를 제공하고자 한다. The present invention divides the transistor stack of the core circuit into a folded form and operates it with different current sources, so that it can be operated with a low power supply voltage of 1.5V or less, and a frequency mixing operation with excellent performance can be performed even at a low power supply voltage. We want to provide a frequency mixer that can

또한, 본 발명은 전계효과 트랜지스터를 부하로 사용함으로써, 인덕터 및 캐패시터를 부하로 사용하는 기존 기술 대비 회로의 면적을 줄일 수 있는 주파수 혼합기를 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a frequency mixer capable of reducing the area of a circuit by using a field effect transistor as a load, compared to the existing technology using an inductor and a capacitor as a load.

일실시예에 따른 입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기는 공급 전압(VDD) 라인과 연결되는 부하부와, 부하부의 출력과 연결되고, 중간 주파수(IF) 신호를 입력으로 수신하여 증폭된 중간 주파수 신호를 출력하는 신호 증폭부 및 폴디드 캐스코드(folded cascode) 구조로 연결되는 복수의 신호 혼합 트랜지스터를 포함하고, 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하는 복수의 신호 혼합 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 RF 신호를 출력하는 신호 혼합부를 포함할 수 있다. A single sideband frequency mixer of a cascode structure using an input stage switching according to an embodiment includes a load unit connected to a supply voltage (V DD ) line, an output of the load unit, and receiving an intermediate frequency (IF) signal as an input. A signal amplifying unit for outputting the amplified intermediate frequency signal and a plurality of signal mixing transistors connected in a folded cascode structure, the switching operation of the plurality of signal mixing transistors receiving the amplified intermediate frequency signal It may include a signal mixing unit for outputting an RF signal through the.

일측에 따르면, 부하부는 공급전압 라인과 소스 단자를 통해 연결되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함할 수 있다. According to one side, the load unit may include a third transistor and a fourth transistor connected through a supply voltage line and a source terminal.

일측에 따르면, 신호 증폭부는 제3 트랜지스터와 드레인 단자를 통해 연결되는 제1 트랜지스터 및 제4 트랜지스터와 드레인 단자를 통해 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하고, 중간 주파수 신호를 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 각각의 게이트 입력 신호로 수신할 수 있다.According to one side, the signal amplifying unit includes a first transistor connected to a third transistor and a drain terminal and a second transistor connected to a fourth transistor and a drain terminal through a drain terminal, and transmits an intermediate frequency signal to the first transistor and the second transistor, respectively. It can be received as the gate input signal of

일측에 따르면, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 각각은 서로 다른 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 게이트 입력 신호로 수신할 수 있다. According to one side, each of the first transistor and the second transistor may receive an intermediate frequency signal having a different phase from each other as a gate input signal.

일측에 따르면, 신호 혼합부는 소스 단자를 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하고, 폴디드 캐스코드 구조로 연결되는 제5 내지 제8 트랜지스터를 포함할 수 있다. According to one side, the signal mixing unit receives the amplified intermediate frequency signal through the source terminal, and may include fifth to eighth transistors connected in a folded cascode structure.

일측에 따르면, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 제1 폴디드 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 제1 폴디드 라인을 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신할 수 있다. According to one side, the fifth transistor and the sixth transistor are connected through the first folded line and the source terminal, and may receive the amplified intermediate frequency signal through the first folded line.

일측에 따르면, 제7 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 제2 폴디드 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 제2 폴디드 라인을 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신할 수 있다. According to one side, the seventh transistor and the eighth transistor are connected through the second folded line and the source terminal, and may receive the amplified intermediate frequency signal through the second folded line.

일측에 따르면, 제5 내지 제8 트랜지스터는 국부 발진(LO) 신호를 게이트 입력 신호로 수신할 수 있다. According to one side, the fifth to eighth transistors may receive a local oscillation (LO) signal as a gate input signal.

일측에 따르면, 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 국부발진 신호의 포지티브 펄스(positive pulse)에 대응하여 턴-온(turn-on)되고, 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는 국부발진 신호의 네거티브 펄스(negative pulse)에 대응하여 턴-온될 수 있다. According to one side, the fifth transistor and the eighth transistor are turned on in response to a positive pulse of the local oscillation signal, and the sixth transistor and the seventh transistor are the negative pulses of the local oscillation signal ( may be turned on in response to a negative pulse).

일측에 따르면, 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 국부발진 신호의 네거티브 펄스(negative pulse)에 대응하여 턴-온(turn-on)되고, 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는 국부발진 신호의 포지티브 펄스(positive pulse)에 대응하여 턴-온될 수 있다.According to one side, the fifth transistor and the eighth transistor are turned on in response to a negative pulse of the local oscillation signal, and the sixth transistor and the seventh transistor are the positive pulses of the local oscillation signal ( It may be turned on in response to a positive pulse).

일측에 따르면, 입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기는 RF 신호가 출력되는 출력 노드와 드레인 단자를 통해 연결되는 제9 트랜지스터를 구비하는 출력 부하부를 더 포함할 수 있다.According to one side, the single sideband frequency mixer having a cascode structure using input switching may further include an output load unit including an output node from which an RF signal is output and a ninth transistor connected through a drain terminal.

일실시예에 따르면, 코어 회로의 트랜지스터 스택을 폴디드(folded) 형태로 나누어 각각 다른 전류원으로 동작시킴으로써, 1.5V 이하의 저 전원전압으로 동작이 가능하며, 저 전원전압에서도 우수한 성능의 주파수 혼합 동작을 수행할 수 있다. According to one embodiment, by dividing the transistor stack of the core circuit in a folded form and operating it with different current sources, it is possible to operate with a low power supply voltage of 1.5V or less, and a frequency mixing operation with excellent performance even at a low power supply voltage can be performed.

일실시예에 따르면, 전계효과 트랜지스터를 부하로 사용함으로써, 인덕터 및 캐패시터를 부하로 사용하는 기존 기술 대비 회로의 면적을 줄일 수 있다.According to an embodiment, by using a field effect transistor as a load, it is possible to reduce the area of a circuit compared to a conventional technology using an inductor and a capacitor as a load.

도 1은 일실시예에 따른 무선통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 스위칭을 통한 주파수 혼합의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 주파수 혼합기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 주파수 혼합기에 대한 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 동작을 위한 신호의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 출력에 관한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining a wireless communication system according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining an example of frequency mixing through switching in a wireless communication system according to an embodiment.
3 is a diagram for explaining a frequency mixer according to an embodiment.
4 is a diagram for explaining an operation example of a frequency mixer according to an embodiment.
5 is a diagram for explaining an implementation example of a frequency mixer according to an embodiment.
6A to 6B are diagrams for explaining examples of signals for operation of a frequency mixer according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining an example of an output of a frequency mixer according to an embodiment.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed herein are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiment according to the concept of the present invention These may be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another element, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first element may be named as a second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Expressions describing the relationship between elements, for example, “between” and “between” or “directly adjacent to”, etc. should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

도 1은 일실시예에 따른 무선통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram for explaining a wireless communication system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템(100)은 I/Q 스위치(110), IF 위상 필터(120), LO 위상 필터(130) 및 입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기(frequency mixer)(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a wireless communication system 100 according to an embodiment has a single sideband of a cascode structure using an I/Q switch 110 , an IF phase filter 120 , an LO phase filter 130 and an input stage switching. A frequency mixer 140 may be included.

예를 들면, 일실시예에 따른 주파수 혼합기(140)는 단측파대 쿼드러처 주파수 혼합기(quadrature frequency mixer)일 수 있다.For example, the frequency mixer 140 according to an embodiment may be a single sideband quadrature frequency mixer.

일실시예에 따른 무선통신 시스템(100)은 I/Q 스위치(110) 및 IF 위상 필터(120)를 이용하여 중간 주파수(IF) 신호가 주파수 혼합기(140)의 코어(core)에 입력되기 전에 중간 주파수(IF) 신호의 위상(phase)을 조절할 수 있다. The wireless communication system 100 according to an embodiment uses the I/Q switch 110 and the IF phase filter 120 before the intermediate frequency (IF) signal is input to the core of the frequency mixer 140 . It is possible to adjust the phase of the intermediate frequency (IF) signal.

구체적으로, 일실시예에 따른 주파수 혼합기(140)의 입력 단자에는 4개의 중간 주파수 쿼드러처 신호가 입력되어야만 영상주파수(image frequency)를 제거해 단측파대 출력이 가능한데, 일반적으로 입력되는 중간 주파수 신호는 하나의 위상만을 가지기 때문에 I/Q 스위치(110) 및 IF 위상 필터(120)를 이용하여 4개의 중간 주파수 쿼드러처 신호를 생성할 수 있다. Specifically, only four intermediate frequency quadrature signals are input to the input terminal of the frequency mixer 140 according to an embodiment to remove an image frequency so that a single sideband output is possible. In general, only one input intermediate frequency signal is Since it has only a phase of , it is possible to generate four intermediate frequency quadrature signals using the I/Q switch 110 and the IF phase filter 120 .

마찬가지로, 일실시예에 따른 주파수 혼합기(140)는 4개의 국부 발진(LO) 쿼드러처 신호가 입력되어야만 하기 때문에, LO 위상 필터(130)를 이용하여 4개의 국부 발진(LO) 쿼드러처 신호를 생성할 수 있다. Similarly, the frequency mixer 140 according to an embodiment generates four local oscillation (LO) quadrature signals using the LO phase filter 130 because four local oscillation (LO) quadrature signals must be input. can do.

일실시예에 따른 주파수 혼합기(140)는 I/Q 스위치(110) 및 IF 위상 필터(120)를 통해 생성된 4개의 중간 주파수 쿼드러처 신호와, LO 위상 필터(130)를 통해 생성된 4개의 국부 발진 쿼드러처 신호를 수신하여 동작하는 I-채널 코어 및 Q-채널 코어를 포함할 수 있다. The frequency mixer 140 according to an embodiment includes four intermediate frequency quadrature signals generated through the I/Q switch 110 and the IF phase filter 120 , and four generated through the LO phase filter 130 . It may include an I-channel core and a Q-channel core that receive and operate a local oscillation quadrature signal.

여기서, 주파수 혼합기(140)는 동일한 타이밍에서 I-채널 코어에서 포지티브 RF 신호(positive RF signal)를 출력하고, Q-채널 코어에서는 네거티브 RF 신호(negative RF signal)를 출력할 수 있다. Here, the frequency mixer 140 may output a positive RF signal from the I-channel core and output a negative RF signal from the Q-channel core at the same timing.

또한, 주파수 혼합기(140)는 동일한 타이밍에서 I-채널 코어에서 네거티브 RF 신호를 출력하고, Q-채널 코어에서 포지티브 RF 신호를 출력할 수도 있다.Also, the frequency mixer 140 may output a negative RF signal from the I-channel core and a positive RF signal from the Q-channel core at the same timing.

또한, 주파수 혼합기(140)는 I-채널 코어의 동작을 통해 출력되는 RF 신호와 Q-채널 코어의 동작을 통해 출력되는 RF 신호를 합산하는 가산기를 더 포함할 수 있으며, 가산기의 합산 동작을 통해 합산된 RF 신호를 최종 출력을 출력할 수 있다. In addition, the frequency mixer 140 may further include an adder for summing the RF signal output through the operation of the I-channel core and the RF signal output through the operation of the Q-channel core, and through the summing operation of the adder The summed RF signal may be output as a final output.

일실시예에 따른 주파수 혼합기(140)는 이후 실시예 도 3 내지 도 6b를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. The frequency mixer 140 according to an embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 6B of the following embodiments.

도 2는 일실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 스위칭을 통한 주파수 혼합의 예시를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining an example of frequency mixing through switching in a wireless communication system according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 참조부호 200은 스위칭 동작으로 중간 주파수(IF)를 조합하여 출력하는 스위치 회로를 나타낸다. 즉, 참조부호 200의 스위치 회로는 도 1을 통해 설명한 I/Q 스위치 및 IF 위상 필터일 수 있다. Referring to FIG. 2 , reference numeral 200 denotes a switch circuit that combines and outputs an intermediate frequency IF in a switching operation. That is, the switch circuit of reference numeral 200 may be the I/Q switch and the IF phase filter described with reference to FIG. 1 .

참조부호 200에 따르면, 스위치 회로의 스위칭 동작을 통해 하기 표1과 같은 결과가 출력될 수 있다. Referring to reference numeral 200, results shown in Table 1 below may be output through the switching operation of the switch circuit.

Figure 112019083035014-pat00001
Figure 112019083035014-pat00001

표1에 따르면, 스위치 회로에 구비된 각각에 트랜지스터에는 '0' 또는 '1'의 제어 신호(Vctrl)가 인가될 수 있고, 인가되는 제어 신호(Vctrl)에 따라 제1 내지 제4 IF 출력 단자(IF_1 내지 IF_4)는 서로 다른 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력할 수 있다. According to Table 1, a control signal Vctrl of '0' or '1' may be applied to each transistor provided in the switch circuit, and the first to fourth IF output terminals according to the applied control signal Vctrl. (IF_1 to IF_4) may output intermediate frequency signals having different phases.

예를 들면, 제어 신호(Vctrl)가 '0'인 경우, 제1 IF 출력 단자(IF_1)는 0˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력하고, 제2 IF 출력 단자(IF_2)는 90˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력하며, 제3 IF 출력 단자(IF_3)는 180˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력하고, 제4 IF 출력 단자(IF_4)는 270˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력할 수 있다. For example, when the control signal Vctrl is '0', the first IF output terminal IF_1 outputs an intermediate frequency signal having a phase of 0˚, and the second IF output terminal IF_2 has a phase of 90˚. Outputs an intermediate frequency signal having a phase, the third IF output terminal (IF_3) outputs an intermediate frequency signal having a phase of 180˚, and the fourth IF output terminal (IF_4) is an intermediate frequency signal having a phase of 270˚ can be printed out.

또한, 제어 신호(Vctrl)가 '1'인 경우, 제1 IF 출력 단자(IF_1)는 90˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력하고, 제2 IF 출력 단자(IF_2)는 0˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력하며, 제3 IF 출력 단자(IF_3)는 270˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력하고, 제4 IF 출력 단자(IF_4)는 180˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 출력할 수 있다. In addition, when the control signal Vctrl is '1', the first IF output terminal IF_1 outputs an intermediate frequency signal having a phase of 90˚, and the second IF output terminal IF_2 has a phase of 0˚ outputs an intermediate frequency signal having a phase of 270˚, the third IF output terminal (IF_3) outputs an intermediate frequency signal having a phase of 270˚, and the fourth IF output terminal (IF_4) outputs an intermediate frequency signal having a phase of 180˚ can do.

즉, 일실시예에 따른 스위치 회로는 '0' 또는 '1'의 제어 신호(Vctrl)를 입력으로 수신하여, 중간 주파수 신호의 입력 성분의 위상을 제어할 수 있으며, 이를 입력으로 수신하는 일실시예에 따른 주파수 혼합기는 특정 주파수의 단측파의 형태를 갖는 RF 신호를 출력할 수 있다. That is, the switch circuit according to an embodiment may receive the control signal Vctrl of '0' or '1' as an input to control the phase of the input component of the intermediate frequency signal, and receives it as an input. The frequency mixer according to the example may output an RF signal having the form of a single side wave of a specific frequency.

도 3은 일실시예에 따른 주파수 혼합기를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining a frequency mixer according to an embodiment.

다시 말해, 도 3의 주파수 혼합기는 도 1을 통해 설명한 주파수 혼합기 일 수 있다. In other words, the frequency mixer of FIG. 3 may be the frequency mixer described with reference to FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 주파수 혼합기(300)는 코어 회로의 트랜지스터 스택을 폴디드(folded) 형태로 나누어 각각 다른 전류원으로 동작시킴으로써, 1.5V 이하의 저 전원전압으로 동작이 가능하며, 저 전원전압에서도 우수한 성능의 주파수 혼합 동작을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the frequency mixer 300 according to an embodiment divides the transistor stack of the core circuit into a folded form and operates it with different current sources, so that it can be operated with a low power supply voltage of 1.5V or less. , it is possible to perform frequency mixing operation with excellent performance even at low power supply voltage.

또한, 주파수 혼합기(300)는 전계효과 트랜지스터를 부하로 사용함으로써, 인덕터 및 캐패시터를 부하로 이용하는 기존 기술 대비 회로의 면적을 줄일 수 있다. In addition, the frequency mixer 300 uses a field effect transistor as a load, thereby reducing the area of a circuit compared to a conventional technology using an inductor and a capacitor as a load.

이를 위해, 일실시예에 따른 주파수 혼합기(300)는 부하부(310), 신호 증폭부(320) 및 신호 혼합부(330)를 포함할 수 있다. To this end, the frequency mixer 300 according to an embodiment may include a load unit 310 , a signal amplifier 320 , and a signal mixing unit 330 .

일실시예에 따른 부하부(310)는 공급 전압(VDD) 라인과 연결될 수 있다. The load unit 310 according to an embodiment may be connected to a supply voltage (V DD ) line.

또한, 신호 증폭부(320)는 부하부(310)의 출력과 연결되고, 중간 주파수(IF) 신호를 입력으로 수신하여 증폭된 중간 주파수 신호를 출력할 수 있다. Also, the signal amplifying unit 320 may be connected to the output of the load unit 310 and may receive an intermediate frequency (IF) signal as an input and output an amplified intermediate frequency signal.

또한, 신호 혼합부(330)는 폴디드 캐스코드(folded cascode) 구조로 연결되는 복수의 신호 혼합 트랜지스터를 포함하고, 신호 증폭부(320)를 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하는 복수의 신호 혼합 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 RF 신호를 출력할 수 있다. In addition, the signal mixing unit 330 includes a plurality of signal mixing transistors connected in a folded cascode structure, and a plurality of signal mixing for receiving the intermediate frequency signal amplified through the signal amplifier 320 . An RF signal may be output through a switching operation of the transistor.

예를 들면, 복수의 신호 혼합 트랜지스터의 스위칭 동작은 국부 발진(LO) 신호를 통해 제어될 수 있다. For example, the switching operation of the plurality of signal mixing transistors may be controlled through a local oscillation (LO) signal.

또한, 신호 혼합부(330)는 부하부(310)와 신호 증폭부(320) 사이에 구비되는 노드(node)를 통해 연결될 수 있다. Also, the signal mixing unit 330 may be connected through a node provided between the load unit 310 and the signal amplifying unit 320 .

일측에 따르면, 신호 혼합부(330)는 RF 신호가 외부로 출력되는 출력 노드에 연결되는 출력 부하부를 더 포함할 수도 있다. According to one side, the signal mixing unit 330 may further include an output load unit connected to an output node to which an RF signal is output to the outside.

일실시예에 따른 주파수 혼합기(300)는 이후 실시예 도 5를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. The frequency mixer 300 according to an embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 5 in the following embodiment.

도 4는 일실시예에 따른 주파수 혼합기에 대한 동작예를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining an operation example of a frequency mixer according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 주파수 혼합기는 복수의 코어 및 가산기를 포함할 수 있으며, 가산기는 복수의 코어를 통해 출력되는 포지티브 RF 신호(positive RF signal) 및 네거티브 RF 신호(negative RF signal)를 합산하여 최종 출력 신호(Vout)를 외부로 출력할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the frequency mixer according to an embodiment may include a plurality of cores and an adder, and the adder includes a positive RF signal and a negative RF signal output through the plurality of cores. ) to output the final output signal Vout to the outside.

구체적으로, 복수의 코어는 서로 다른 위상을 갖는 4개의 중간 주파수(IF) 쿼드러처 신호인

Figure 112019083035014-pat00002
신호,
Figure 112019083035014-pat00003
신호,
Figure 112019083035014-pat00004
신호 및
Figure 112019083035014-pat00005
를 입력으로 수신하여 포지티브 RF 신호 및 네거티브 RF 신호를 생성할 수 있다. Specifically, the plurality of cores are four intermediate frequency (IF) quadrature signals having different phases.
Figure 112019083035014-pat00002
signal,
Figure 112019083035014-pat00003
signal,
Figure 112019083035014-pat00004
signal and
Figure 112019083035014-pat00005
can be received as an input to generate a positive RF signal and a negative RF signal.

보다 구체적으로, 가산기를 통해 합산되는 최종 출력 신호(Vout)는 하기 수학식1로 표현될 수 있다. More specifically, the final output signal Vout summed through the adder may be expressed by Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112019083035014-pat00006
Figure 112019083035014-pat00006

도 5는 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 구현예를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining an implementation example of a frequency mixer according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 주파수 혼합기(500)는 I-채널 코어(510) 및 Q-채널 코어(520)를 포함할 수 있으며, 각각의 코어(510 및 520)는 부하부(511), 신호 증폭부(512), 신호 혼합부(513) 및 출력 부하부(514)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the frequency mixer 500 according to an embodiment may include an I-channel core 510 and a Q-channel core 520 , and each of the cores 510 and 520 is a load unit ( 511 ), a signal amplifying unit 512 , a signal mixing unit 513 , and an output load unit 514 .

예를 들면, 부하부(511)는 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)를 포함하고, 신호 증폭부(512)는 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)를 포함하며, 신호 혼합부(513)는 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)를 포함하고, 출력 부하부(514)는 제9 트랜지스터(M9)를 포함할 수 있다. For example, the load unit 511 includes a third transistor M3 and a fourth transistor M4, and the signal amplifier 512 includes a first transistor M1 and a second transistor M2. , the signal mixing unit 513 may include fifth to eighth transistors M5 to M8 , and the output load unit 514 may include a ninth transistor M9 .

다시 말해, 주파수 혼합기(500)에 구비되는 I-채널 코어(510) 및 Q-채널 코어(520)는 서로 대칭(symmetric) 구조로, 서로 동일한 회로로 구성될 수 있다. In other words, the I-channel core 510 and the Q-channel core 520 provided in the frequency mixer 500 may have a symmetric structure and may be configured with the same circuit.

즉, I-채널 코어(510) 및 Q-채널 코어(520)는 서로 동일한 회로로 구성되므로, 이하에서는 I-채널 코어(510)에 구비된 회로를 중심으로 설명하기로 하며, 이하에서 설명하는 내용은 Q-채널 코어(520)에 구비된 회로에서도 동일하게 적용될 수 있다. That is, since the I-channel core 510 and the Q-channel core 520 are configured with the same circuit, hereinafter, the circuit provided in the I-channel core 510 will be mainly described. The contents may be equally applied to the circuit provided in the Q-channel core 520 .

구체적으로, 부하부(511)의 제3 트랜지스터(M3) 및 제4 트랜지스터(M4)는 공급전압(VDD) 라인과 소스 단자를 통해 연결될 수 있으며, 게이트 입력 신호(VB)에 기초하여 스위칭 동작이 제어될 수 있다. More specifically, the third transistor (M3) and the fourth transistor (M4) of the load unit 511 may be connected via a supply voltage (V DD) line and source terminals, on the basis of a gate input signal (VB), the switching operation This can be controlled.

또한, 제3 트랜지스터(M3)의 드레인 단자는 제1 노드(N1)와 연결되고, 제4 트랜지스터(M4)의 드레인 단자는 제2 노드(N2)와 연결될 수 있다. Also, the drain terminal of the third transistor M3 may be connected to the first node N1 , and the drain terminal of the fourth transistor M4 may be connected to the second node N2 .

예를 들면, 부하부(511)에 구비되는 제3 트랜지스터(M3) 및 제4 트랜지스터(M4)는 PMOS 트랜지스터일 수 있다. For example, the third transistor M3 and the fourth transistor M4 provided in the load unit 511 may be PMOS transistors.

일반적으로 길버트 셀 구조에 기반하는 기존의 주파수 혼합기에서는 충분한 전압 헤드룸(voltage headroom)을 확보하기가 어려웠으며, 변환이득이 부하의 크기에 비례하므로 저전압 동작을 위해서는 이득 또는 선형성(헤드룸)을 포기 해야만 했다.In general, it is difficult to secure sufficient voltage headroom in the conventional frequency mixer based on the Gilbert cell structure, and since the conversion gain is proportional to the size of the load, gain or linearity (headroom) is given up for low voltage operation. I had to.

그러나, 본 발명은 신호 증폭부(512)의 소스 단자에 연결되는 전류원을 제거하고, 부하부(511)에 구비되는 전계효과 트랜지스터를 동적 부하(active load)로 사용함으로써, 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)의 드레인-소스 전압과 전압 헤드룸(voltage headroom)을 확보할 수 있으며, 이를 통해 높은 증폭비와 주파수 혼합기의 선형성을 확보할 수 있다.However, in the present invention, the first transistor M1 is removed by removing the current source connected to the source terminal of the signal amplifying unit 512 and using the field effect transistor provided in the load unit 511 as an active load. And it is possible to secure the drain-source voltage and voltage headroom of the second transistor M2, thereby ensuring a high amplification ratio and the linearity of the frequency mixer.

또한, 본 발명은 전계효과 트랜지스터를 동적 부하로 사용함으로써, 인덕터 및 캐패시터와 같은 소자를 부하로 사용하는 기존 기술과 비교하여 회로의 면적을 줄일 수 있으며, 소모되는 전압 대비 높은 저항을 만들 수 있다.In addition, by using a field effect transistor as a dynamic load, the present invention can reduce the area of a circuit compared to the conventional technology using elements such as an inductor and a capacitor as a load, and can make a high resistance compared to the consumed voltage.

일측에 따르면, 신호 증폭부(512)의 제1 트랜지스터(M1)는 제3 트랜지스터(M3)와 드레인 단자를 통해 연결되고, 신호 증폭부(512)의 제2 트랜지스터(M2)는 제4 트랜지스터(M4)와 드레인 단자를 통해 연결될 수 있다. According to one side, the first transistor M1 of the signal amplifying unit 512 is connected to the third transistor M3 and the drain terminal through the drain terminal, and the second transistor M2 of the signal amplifying unit 512 is connected to the fourth transistor ( M4) and the drain terminal may be connected.

다시 말해, 제1 트랜지스터(M1)의 드레인 단자는 제1 노드(N1)와 연결되고, 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 단자는 제2 노드(N2)와 연결될 수 있다. In other words, the drain terminal of the first transistor M1 may be connected to the first node N1 , and the drain terminal of the second transistor M2 may be connected to the second node N2 .

예를 들면, 신호 증폭부(512)에 구비되는 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. For example, the first transistor M1 and the second transistor M2 provided in the signal amplifier 512 may be NMOS transistors.

또한, 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)는 일실시예에 따른 주파수 혼합기(500)가 동작하는 시간동안 턴-온(turn-on) 상태를 유지하여 입력되는 중간 주파수(IF) 신호를 증폭할 수 있다. In addition, the first transistor M1 and the second transistor M2 maintain a turn-on state for a period of time during which the frequency mixer 500 according to an embodiment operates to obtain an input intermediate frequency IF. signal can be amplified.

일측에 따르면, 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 각각은 중간 주파수 신호를 게이트 입력 신호로 수신할 수 있다. According to one side, each of the gates of the first transistor M1 and the second transistor M2 may receive an intermediate frequency signal as a gate input signal.

일측에 따르면, 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2) 각각은 서로 다른 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 게이트 입력 신호로 수신할 수 있다. According to one side, each of the first transistor M1 and the second transistor M2 may receive an intermediate frequency signal having different phases as a gate input signal.

보다 구체적으로, I-채널 코어(510) 및 Q-채널 코어(520)에 각각 구비된 제1 내지 제2 트랜지스터는 도 2를 통해 설명한 스위치 회로의 스위칭 동작을 통해 생성된 서로 다른 위상을 갖는 중간 주파수 신호를 게이트 단자의 입력으로 수신할 수 있다.More specifically, the first to second transistors provided in each of the I-channel core 510 and the Q-channel core 520 are intermediates having different phases generated through the switching operation of the switch circuit described with reference to FIG. 2 . A frequency signal can be received as an input of the gate terminal.

예를 들면, 스위치 회로의 제1 스위칭 동작을 통해, I-채널 코어(510)에 구비된 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 단자에는 0˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_0;

Figure 112019083035014-pat00007
)가 입력되고, I-채널 코어(510)에 구비된 제2 트랜지스터(N2)의 게이트 단자에는 180˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_180;
Figure 112019083035014-pat00008
)가 입력될 수 있다. For example, through the first switching operation of the switch circuit, the gate terminal of the first transistor M1 provided in the I-channel core 510 has an intermediate frequency signal IF_0 having a phase of 0°;
Figure 112019083035014-pat00007
) is input, and an intermediate frequency signal IF_180 having a phase of 180° is input to the gate terminal of the second transistor N2 provided in the I-channel core 510;
Figure 112019083035014-pat00008
) can be entered.

또한, 스위치 회로의 제1 스위칭 동작을 통해, Q-채널 코어(520)에 구비된 제1 트랜지스터의 게이트 단자에는 90˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_90;

Figure 112019083035014-pat00009
)가 입력되고, Q-채널 코어(520)에 구비된 제2 트랜지스터의 게이트 단자에는 270˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_270;
Figure 112019083035014-pat00010
)가 입력될 수 있다. In addition, through the first switching operation of the switch circuit, an intermediate frequency signal IF_90 having a phase of 90° is provided to the gate terminal of the first transistor provided in the Q-channel core 520;
Figure 112019083035014-pat00009
) is input, and an intermediate frequency signal IF_270 having a phase of 270° is input to the gate terminal of the second transistor provided in the Q-channel core 520;
Figure 112019083035014-pat00010
) can be entered.

또한, 스위치 회로의 제2 스위칭 동작을 통해, I-채널 코어(510)에 구비된 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 단자에는 90˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_90;

Figure 112019083035014-pat00011
)가 입력되고, I-채널 코어(510)에 구비된 제2 트랜지스터(N2)의 게이트 단자에는 270˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_270;
Figure 112019083035014-pat00012
)가 입력될 수도 있다. In addition, through the second switching operation of the switch circuit, an intermediate frequency signal IF_90 having a phase of 90° is provided to the gate terminal of the first transistor M1 provided in the I-channel core 510;
Figure 112019083035014-pat00011
) is input, and an intermediate frequency signal IF_270 having a phase of 270° is input to the gate terminal of the second transistor N2 provided in the I-channel core 510;
Figure 112019083035014-pat00012
) may be entered.

또한, 스위치 회로의 제2 스위칭 동작을 통해, Q-채널 코어(520)에 구비된 제1 트랜지스터의 게이트 단자에는 0˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_0;

Figure 112019083035014-pat00013
)가 입력되고, Q-채널 코어(520)에 구비된 제2 트랜지스터의 게이트 단자에는 180˚의 위상을 갖는 중간 주파수 신호(IF_180;
Figure 112019083035014-pat00014
)가 입력될 수도 있다.In addition, through the second switching operation of the switch circuit, the gate terminal of the first transistor provided in the Q-channel core 520 has an intermediate frequency signal IF_0 having a phase of 0°;
Figure 112019083035014-pat00013
) is input, and an intermediate frequency signal IF_180 having a phase of 180° is input to the gate terminal of the second transistor provided in the Q-channel core 520;
Figure 112019083035014-pat00014
) may be entered.

일실시예에 따른 신호 혼합부(513)는 폴디드 캐스코드(folded cascode) 구조로 연결되는 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)의 스위칭 동작을 통해 RF 신호를 출력할 수 있다. The signal mixing unit 513 according to an embodiment may output an RF signal through a switching operation of the fifth to eighth transistors M5 to M8 connected in a folded cascode structure.

일측에 따르면, 신호 혼합부(513)에 구비되는 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)는 소스 단자를 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신할 수 있다. According to one side, the fifth to eighth transistors M5 to M8 provided in the signal mixing unit 513 may receive the amplified intermediate frequency signal through the source terminal.

예를 들면, 신호 혼합부(513)에 구비되는 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)는 PMOS 트랜지스터일 수 있다.For example, the fifth to eighth transistors M5 to M8 provided in the signal mixing unit 513 may be PMOS transistors.

구체적으로, 제5 트랜지스터(M5) 및 제6 트랜지스터(M6)는 제1 폴디드 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 제1 폴디드 라인을 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신할 수 있다.Specifically, the fifth transistor M5 and the sixth transistor M6 may be connected through the first folded line and the source terminal, and may receive the amplified intermediate frequency signal through the first folded line.

또한, 제7 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 제2 폴디드 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 제2 폴디드 라인을 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 수신할 수 있다. In addition, the seventh transistor and the eighth transistor may be connected through the second folded line and the source terminal, and receive the amplified intermediate frequency signal through the second folded line.

예를 들면, 제1 폴디드 라인은 제1 노드(N1)와 연결되는 라인이고, 제2 폴디드 라인은 제2 노드(N2)와 연결되는 라인일 수 있다. For example, the first folded line may be a line connected to the first node N1 , and the second folded line may be a line connected to the second node N2 .

일측에 따르면, 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)는 국부 발진(LO) 신호를 게이트 입력 신호로 수신할 수 있다. According to one side, the fifth to eighth transistors M5 to M8 may receive a local oscillation (LO) signal as a gate input signal.

다시 말해, 신호 혼합부(513)에 구비되는 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)는 폴디드 라인을 통해 인가되는 증폭된 중간 주파수 신호를 소스 단자를 통해 입력받고, 게이트 단자를 통해 입력 받는 국부 발진 신호의 크기에 따른 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)의 스위칭 동작을 통해 주파수의 혼합 동작을 수행할 수 있다. In other words, the fifth to eighth transistors M5 to M8 provided in the signal mixing unit 513 receive the amplified intermediate frequency signal applied through the folded line through the source terminal, and receive the input through the gate terminal. A frequency mixing operation may be performed through the switching operation of the fifth to eighth transistors M5 to M8 according to the magnitude of the local oscillation signal.

예를 들면, 제5 트랜지스터(M5) 및 제8 트랜지스터(M6)는 제1 국부 발진 라인(ILO_P)에 연결되고, 제6 트랜지스터(M6) 및 제7 트랜지스터(M7)는 제2 국부 발진 라인(ILO_N)에 연결될 수 있다. 여기서, 제1 국부 발진 라인(ILO_P)은 포지티브 국부 발진 신호가 인가되고 제2 국부 발진 라인은 네거티브 국부 발진 신호가 인가될 수 있다. For example, the fifth transistor M5 and the eighth transistor M6 are connected to the first local oscillation line ILO_P, and the sixth transistor M6 and the seventh transistor M7 are connected to the second local oscillation line (ILO_P). ILO_N). Here, a positive local oscillation signal may be applied to the first local oscillation line ILO_P and a negative local oscillation signal may be applied to the second local oscillation line.

또한, 제5 내지 제8 트랜지스터(M5 내지 M8)는 하나의 국부 발진 라인에 연결될 수도 있으며, 하나의 국부 발진 라인은 포지티브 국부 발진 신호 및 네거티브 국부 발진 신호가 인가될 수도 있다. Also, the fifth to eighth transistors M5 to M8 may be connected to one local oscillation line, and a positive local oscillation signal and a negative local oscillation signal may be applied to one local oscillation line.

일측에 따르면, I-채널 코어(510)에 구비된 제5 트랜지스터(M5) 및 제8 트랜지스터(M8)는 국부발진 신호의 포지티브 펄스(positive pulse)에 대응하여 턴-온(turn-on)되고, I-채널 코어(510)에 구비된 제6 트랜지스터(M6) 및 제7 트랜지스터(M7)는 국부발진 신호의 네거티브 펄스(negative pulse)에 대응하여 턴-온될 수 있다. According to one side, the fifth transistor M5 and the eighth transistor M8 provided in the I-channel core 510 are turned on in response to a positive pulse of the local oscillation signal, and , The sixth transistor M6 and the seventh transistor M7 provided in the I-channel core 510 may be turned on in response to a negative pulse of the local oscillation signal.

또한, Q-채널 코어(520)에 구비된 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 국부발진 신호의 네거티브 펄스에 대응하여 턴-온되고, Q-채널 코어(520)에 구비된 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는 국부발진 신호의 포지티브 펄스에 대응하여 턴-온될 수 있다. In addition, the fifth and eighth transistors provided in the Q-channel core 520 are turned on in response to the negative pulse of the local oscillation signal, and the sixth and seventh transistors provided in the Q-channel core 520 . The transistor may be turned on in response to a positive pulse of the local oscillation signal.

다시 말해, I-채널 코어(510) 및 Q-채널 코어(520)에 구비되는 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터에 인가되는 국부발진 신호는 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터에 인가되는 국부발진 신호와 180˚의 위상 차이를 보이며, 이로 인해, 제5 및 제8 트랜지스터와 제6 및 제7 트랜지스터는 동일한 타이밍에 서로 다른 스위칭 동작을 수행할 수 있다. In other words, the local oscillation signal applied to the fifth and eighth transistors provided in the I-channel core 510 and the Q-channel core 520 is the same as the local oscillation signal applied to the sixth and seventh transistors 180 There is a phase difference of °, so that the fifth and eighth transistors and the sixth and seventh transistors may perform different switching operations at the same timing.

즉, 본 발명은 신호 혼합부(513)에 신호 증폭부(512)가 병렬로 연결되기 때문에 모든 스테이지가 충분한 포화영역에서 동작할 수 있으며, 신호 증폭부(512)와 전류를 분배하여 사용하므로, 신호 혼합부(513)로 흐르는 전류를 최소화하여 전체적인 전력 소모를 감소시키고 성능의 열화를 최소화할 수 있다. That is, in the present invention, since the signal amplifying unit 512 is connected to the signal mixing unit 513 in parallel, all stages can operate in a sufficiently saturated region, and since the signal amplifying unit 512 and the current are distributed and used, By minimizing the current flowing to the signal mixing unit 513 , it is possible to reduce overall power consumption and minimize performance degradation.

일측에 따르면, 출력 부하부(514)에 구비되는 제9 트랜지스터(M9)는 RF 신호가 외부로 출력되는 출력 노드(N_out)와 드레인 단자를 통해 연결될 수 있다. According to one side, the ninth transistor M9 included in the output load unit 514 may be connected to an output node N_out through which an RF signal is outputted to the outside through a drain terminal.

즉, 본 발명은 출력 부하부(514)에 구비되는 전계효과 트랜지스터를 동적 부하로 사용함으로써, 인덕터 및 캐패시터와 같은 소자를 부하로 사용하는 경우와 비교하여 회로의 면적을 줄일 수 있으며, 소모되는 전압 대비 높은 저항을 만들 수 있다. That is, in the present invention, by using the field effect transistor provided in the output load unit 514 as a dynamic load, the area of the circuit can be reduced compared to the case of using elements such as an inductor and a capacitor as a load, and the voltage consumed You can create a high-contrast resistance.

결국, 본 발명의 주파수 혼합기(500)는 3단 이상의 스택 트랜지스터 구조로 구현되는 기존의 주파수 혼합기와 달리, 2단의 스택 트랜지스터 구조로 구현됨으로써, 1.5V 이하의 저 전원전압으로 동작이 가능하고, 저 전원전압에서도 성능이 우수한 주파수 혼합 동작을 수행할 수 있다.As a result, the frequency mixer 500 of the present invention is implemented with a two-stage stack transistor structure, unlike the conventional frequency mixer implemented with a three-stage or more stack transistor structure, so that it can be operated with a low power supply voltage of 1.5V or less, Even at a low power supply voltage, a frequency mixing operation with excellent performance can be performed.

구체적으로, 주파수 혼합기(500)는 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2) 및 제9 트랜지스터(M9)로 구성되는 제1 스택(first stack)과, 제3 내지 제8 트랜지스터(M3 내지 M8)로 구성되는 제2 스택(second stack)으로 구성될 수 있다.Specifically, the frequency mixer 500 includes a first stack consisting of a first transistor M1, a second transistor M2, and a ninth transistor M9, and third to eighth transistors M3 to M9. M8) may be configured as a second stack (second stack).

도 6a 내지 도 6b는 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 동작을 위한 신호의 예시를 설명하기 위한 도면이다. 6A to 6B are diagrams for explaining examples of signals for operation of a frequency mixer according to an embodiment.

도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 참조부호 610은 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 I-채널 코어에서 입력 및 출력되는 신호의 파형을 나타내고, 참조부호 620은 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 Q-채널 코어에서 입력 및 출력되는 신호의 파형을 나타낸다.6A to 6B, reference numeral 610 denotes waveforms of signals input and output from the I-channel core of the frequency mixer according to an embodiment, and reference numeral 620 denotes Q- of the frequency mixer according to an embodiment. It shows the waveform of the signal input and output from the channel core.

여기서, 'IF'는 도 5를 통해 설명한 제1 내지 제2 트랜지스터의 게이트 단자로 인가되는 중간 주파수 신호를 나타내고, 'LO'는 도 5를 통해 설명한 제5 내지 제8 트랜지스터의 게이트 단자로 인가되는 국부발진 신호를 나타내며, 'RF'는 도 5를 통해 설명한 제5 내지 제8 트랜지스터 각각의 스위칭 동작(주파수 혼합 동작)을 통해 출력되는 RF 신호를 나타낸다. Here, 'IF' denotes an intermediate frequency signal applied to the gate terminals of the first to second transistors described with reference to FIG. 5, and 'LO' denotes an intermediate frequency signal applied to the gate terminals of the fifth to eighth transistors described with reference to FIG. 5 . It represents the local oscillation signal, and 'RF' represents the RF signal output through the switching operation (frequency mixing operation) of each of the fifth to eighth transistors described with reference to FIG. 5 .

참조부호 610에 따르면, I-채널 코어에 구비된 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 일실시예에 따른 주파수 혼합기가 동작하는 동안 항시 턴-온(turn-on)이 되어 입력되는 중간 주파수 신호를 증폭시킬 수 있다. Referring to reference numeral 610, the first transistor and the second transistor provided in the I-channel core are always turned on while the frequency mixer according to an embodiment operates to amplify the input intermediate frequency signal. can do it

여기서, 증폭된 중간 주파수 신호는 폴디드된 라인을 통해 I-채널 코어에 구비된 제5 내지 제8 트랜지스터의 소스 단자에 입력되며, 국부발진 신호의 크기에 기초한 제5 내지 제8 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 주파수가 혼합될 수 있다. Here, the amplified intermediate frequency signal is input to the source terminals of the fifth to eighth transistors provided in the I-channel core through the folded line, and the switching operation of the fifth to eighth transistors based on the magnitude of the local oscillation signal frequencies can be mixed.

예를 들면, I-채널 코어에 구비된 제5 내지 제8 트랜지스터 각각은 기설정된 전압보다 낮을 때, 턴-온될 수 있으며, 기설정된 전압은 '소스 전압(Vs) - 문턱 전압(Vth)'일 수 있다. For example, each of the fifth to eighth transistors provided in the I-channel core may be turned on when the voltage is lower than a preset voltage, and the preset voltage is 'source voltage (Vs) - threshold voltage (V th )'. can be

일측에 따르면, I-채널 코어에 구비된 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 국부발진 신호의 포지티브 펄스(positive pulse)(611)에 대응하여 턴-온(turn-on)되고, 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는 국부발진 신호의 네거티브 펄스(negative pulse)(612)에 대응하여 턴-온될 수 있다.According to one side, the fifth and eighth transistors provided in the I-channel core are turned on in response to a positive pulse 611 of the local oscillation signal, and the sixth transistor and the second transistor are turned on. The 7 transistor may be turned on in response to a negative pulse 612 of the local oscillation signal.

다시 말해, I-채널 코어에 구비된 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터에 입력되는 국부발진 신호는 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터에 인가되는 국부발진 신호와 180˚의 위상 차가 나는 신호이므로, 제5 및 제8 트랜지스터와 제6 및 제7 트랜지스터는 동일한 타이밍에 서로 다른 스위칭 동작을 수행할 수 있다. In other words, since the local oscillation signal input to the fifth and eighth transistors provided in the I-channel core is a signal having a phase difference of 180° from the local oscillation signal applied to the sixth and seventh transistors, the fifth and The eighth transistor and the sixth and seventh transistors may perform different switching operations at the same timing.

여기서, I-채널 코어에 구비된 제5 내지 제8 트랜지스터의 스위칭 동작의 결과로 RF 신호가 출력될 수 있다. Here, the RF signal may be output as a result of the switching operation of the fifth to eighth transistors provided in the I-channel core.

참조부호 620에 따르면, Q-채널 코어에 구비된 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 일실시예에 따른 주파수 혼합기가 동작하는 동안 항시 턴-온(turn-on)이 되어 입력되는 중간 주파수 신호를 증폭시킬 수 있다. Referring to reference numeral 620, the first transistor and the second transistor provided in the Q-channel core are always turned on while the frequency mixer according to an embodiment operates to amplify the input intermediate frequency signal. can do it

여기서, 증폭된 중간 주파수 신호는 폴디드된 라인을 통해 Q-채널 코어에 구비된 제5 내지 제8 트랜지스터의 소스 단자에 입력되며, 국부발진 신호의 크기에 기초한 제5 내지 제8 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 주파수가 혼합될 수 있다. Here, the amplified intermediate frequency signal is input to the source terminals of the fifth to eighth transistors provided in the Q-channel core through the folded line, and the switching operation of the fifth to eighth transistors based on the magnitude of the local oscillation signal frequencies can be mixed.

예를 들면, Q-채널 코어에 구비된 제5 내지 제8 트랜지스터 각각은 기설정된 전압보다 낮을 때, 턴-온될 수 있으며, 기설정된 전압은 '소스 전압(Vs) - 문턱 전압(Vth)'일 수 있다. For example, each of the fifth to eighth transistors provided in the Q-channel core may be turned on when the voltage is lower than a preset voltage, and the preset voltage is 'source voltage (Vs) - threshold voltage (V th )'. can be

일측에 따르면, Q-채널 코어에 구비된 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는 국부발진 신호의 네거티브 펄스(622)에 대응하여 턴-온되고, Q-채널 코어에 구비된 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는 국부발진 신호의 포지티브 펄스(621)에 대응하여 턴-온될 수 있다.According to one side, the fifth transistor and the eighth transistor provided in the Q-channel core are turned on in response to the negative pulse 622 of the local oscillation signal, and the sixth transistor and the seventh transistor provided in the Q-channel core. may be turned on in response to the positive pulse 621 of the local oscillation signal.

다시 말해, Q-채널 코어에 구비된 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터에 입력되는 국부발진 신호는 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터에 인가되는 국부발진 신호와 180˚의 위상 차가 나는 신호이므로, 제5 및 제8 트랜지스터와 제6 및 제7 트랜지스터는 동일한 타이밍에 서로 다른 스위칭 동작을 수행할 수 있다. In other words, since the local oscillation signal input to the fifth and eighth transistors provided in the Q-channel core is a signal having a phase difference of 180° from the local oscillation signal applied to the sixth and seventh transistors, the fifth and The eighth transistor and the sixth and seventh transistors may perform different switching operations at the same timing.

여기서, Q-채널 코어에 구비된 제5 내지 제8 트랜지스터의 스위칭 동작의 결과로 RF 신호가 출력될 수 있다.Here, the RF signal may be output as a result of the switching operation of the fifth to eighth transistors provided in the Q-channel core.

도 7은 일실시예에 따른 주파수 혼합기의 출력에 관한 예시를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining an example of an output of a frequency mixer according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 참조부호 700은 일실시예에 따른 주파수 혼합기에서 국부발진 신호의 주파수 대역에 따른 출력 결과 그래프를 나타낸다.Referring to FIG. 7 , reference numeral 700 denotes an output result graph according to a frequency band of a local oscillation signal in the frequency mixer according to an embodiment.

참조부호 700의 출력 결과 그래프에서 상부에 도시된 라인은 원하는 성분을 도시하고, 하부에 도시된 라인은 이미지(image) 성분을 나타낼 수 있다. In the output result graph of reference numeral 700 , the upper line may indicate a desired component, and the lower line may indicate an image component.

참조부호 700에 따르면, 일실시예에 따른 주파수 혼합기를 이용한 실험 결과, 입력-출력의 변환이득이 약 10 dB이고, 3-db대역폭은 3.960~8.184GHz 대역으로 나타났다. 또한, 이때의 이미지제거비가 20 dBc 이상이며, 이득이 가장 높은 5~6 GHz에서는 약 30 dBc인 것으로 나타났다. According to reference numeral 700, as a result of an experiment using the frequency mixer according to an embodiment, it was found that the input-output conversion gain was about 10 dB, and the 3-db bandwidth was in a band of 3.960-8.184 GHz. In addition, the image rejection ratio at this time was more than 20 dBc, and it was found to be about 30 dBc at 5-6 GHz, where the gain is the highest.

기존의 길버트셀 믹서는 10 mA 이상의 큰 전류가 필요하였으나, 일실시예에 따른 주파수 혼합기에서는 하나의 코어당 약 1.7 mA(884 uA X2)를 사용하여 두 개의 코어에서 3.4 mA(1.7 mA X 2) 정도의 전력만을 사용해도 동작이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. Existing Gilbert cell mixer requires a large current of 10 mA or more, but in the frequency mixer according to an embodiment, about 1.7 mA (884 uA X2) per one core is used to 3.4 mA (1.7 mA X 2) in two cores It was confirmed that operation was possible even with only a certain amount of power.

또한, 일실시예에 따른 주파수 혼합기를 이용한 실험 결과, 주파수 혼합기는 입력되는 국부 발진(LO) 신호가 5.28GHz이고, 입력되는 중간 주파수(IF) 신호가 264 MHz인 경우에, 5.016 GHz 또는 5.544 GHz의 RF 신호를 출력하는 것으로 나타났다. 즉, 일실시예에 따른 주파수 혼합기는 출력이 특정 주파수의 단측파로 나타나는 것을 확인할 수 있다. In addition, as a result of an experiment using the frequency mixer according to an embodiment, the frequency mixer is 5.016 GHz or 5.544 GHz when the input local oscillation (LO) signal is 5.28 GHz and the input intermediate frequency (IF) signal is 264 MHz. It has been shown to output an RF signal of That is, it can be confirmed that the output of the frequency mixer according to an exemplary embodiment appears as a single side wave of a specific frequency.

결국, 본 발명을 이용하면, 코어 회로의 트랜지스터 스택을 폴디드(folded) 형태로 나누어 각각 다른 전류원으로 동작시킴으로써, 1.5V 이하의 저 전원전압으로 동작이 가능하며, 저 전원전압에서도 우수한 성능의 주파수 혼합 동작을 수행할 수 있다.After all, by using the present invention, by dividing the transistor stack of the core circuit in a folded form and operating it with different current sources, it is possible to operate with a low power supply voltage of 1.5V or less, and the frequency with excellent performance even at a low power supply voltage Mixing operations can be performed.

또한, 전계효과 트랜지스터를 부하로 사용함으로써, 인덕터 및 캐패시터를 부하로 이용하는 기존 기술 대비 회로의 면적을 줄일 수 있다.In addition, by using the field effect transistor as a load, it is possible to reduce the area of the circuit compared to the existing technology using an inductor and a capacitor as a load.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

300: 주파수 혼합기 310: 부하부
320: 신호 증폭부 330: 신호 혼합부
300: frequency mixer 310: load part
320: signal amplification unit 330: signal mixing unit

Claims (11)

대칭 구조로 구현되는 I-채널 코어 및 Q-채널 코어를 포함하는 주파수 혼합기에 있어서,
상기 I-채널 코어 및 Q-채널 코어 각각은,
별도의 수동소자 없이, 공급 전압(VDD) 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 게이트 단자를 통해 인가되는 게이트 입력 신호에 따라 스위칭 동작이 제어되는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터만을 포함하는 부하부;
상기 부하부의 출력과 연결되고, 서로 다른 위상을 갖는 중간 주파수(IF) 신호를 게이트 단자의 입력으로 수신하는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 통해 증폭된 중간 주파수 신호를 출력하는 신호 증폭부 및
폴디드 캐스코드(folded cascode) 구조로 연결되는 복수의 신호 혼합 트랜지스터를 포함하고, 상기 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하는 상기 복수의 신호 혼합 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 RF 신호를 출력하는 신호 혼합부
를 포함하고,
상기 I-채널 코어의 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 각각은 제1 위상의 중간 주파수 신호 및 제3 위상의 중간 주파수 신호를 각각 게이트 단자의 입력으로 수신하며,
상기 Q-채널 코어의 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 각각은 제2 위상의 중간 주파수 신호 및 제4 위상의 중간 주파수 신호를 각각 게이트 단자의 입력으로 수신하는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
A frequency mixer comprising an I-channel core and a Q-channel core implemented in a symmetrical structure, the frequency mixer comprising:
each of the I-channel core and the Q-channel core,
a load unit connected through a supply voltage (VDD) line and a source terminal without a separate passive element, the load unit including only a third transistor and a fourth transistor whose switching operation is controlled according to a gate input signal applied through the gate terminal;
a signal amplifier connected to the output of the load unit and outputting an intermediate frequency signal amplified through the first transistor and the second transistor for receiving an intermediate frequency (IF) signal having a different phase as an input of a gate terminal;
A signal mixing unit including a plurality of signal mixing transistors connected in a folded cascode structure, and outputting an RF signal through a switching operation of the plurality of signal mixing transistors for receiving the amplified intermediate frequency signal
including,
each of the first transistor and the second transistor of the I-channel core receives an intermediate frequency signal of a first phase and an intermediate frequency signal of a third phase, respectively, as inputs of a gate terminal;
Each of the first and second transistors of the Q-channel core receives an intermediate frequency signal of a second phase and an intermediate frequency signal of a fourth phase as inputs of a gate terminal, respectively
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터는,
상기 제3 트랜지스터와 드레인 단자를 통해 연결되고,
상기 제2 트랜지스터는,
상기 제4 트랜지스터와 드레인 단자를 통해 연결되는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
According to claim 1,
The first transistor is
connected through the third transistor and the drain terminal,
The second transistor is
connected through the fourth transistor and the drain terminal
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 신호 혼합부는,
소스 단자를 통해 상기 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하고, 폴디드 캐스코드 구조로 연결되는 제5 내지 제8 트랜지스터를 포함하는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
According to claim 1,
The signal mixing unit,
Receiving the amplified intermediate frequency signal through a source terminal, comprising fifth to eighth transistors connected in a folded cascode structure
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
제5항에 있어서,
상기 제5 트랜지스터 및 상기 제6 트랜지스터는,
제1 폴디드 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 상기 제1 폴디드 라인을 통해 상기 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
6. The method of claim 5,
The fifth transistor and the sixth transistor are
connected through a first folded line and a source terminal, and receiving the amplified intermediate frequency signal through the first folded line
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
제5항에 있어서,
상기 제7 트랜지스터 및 상기 제8 트랜지스터는,
제2 폴디드 라인과 소스 단자를 통해 연결되고, 상기 제2 폴디드 라인을 통해 상기 증폭된 중간 주파수 신호를 수신하는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
6. The method of claim 5,
The seventh transistor and the eighth transistor,
connected through a second folded line and a source terminal, and receiving the amplified intermediate frequency signal through the second folded line
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
제5항에 있어서,
상기 제5 내지 제8 트랜지스터는,
국부 발진(LO) 신호를 게이트 입력 신호로 수신하는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
6. The method of claim 5,
The fifth to eighth transistors,
Receives a local oscillation (LO) signal as a gate input signal.
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
제8항에 있어서,
상기 I-채널 코어의 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는,
상기 국부발진 신호의 포지티브 펄스(positive pulse)에 대응하여 턴-온(turn-on)되고,
상기 I-채널 코어의 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는,
상기 국부발진 신호의 네거티브 펄스(negative pulse)에 대응하여 턴-온 되는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
9. The method of claim 8,
A fifth transistor and an eighth transistor of the I-channel core,
is turned on in response to a positive pulse of the local oscillation signal,
A sixth transistor and a seventh transistor of the I-channel core,
turned on in response to a negative pulse of the local oscillation signal
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
제8항에 있어서,
상기 Q-채널 코어의 제5 트랜지스터 및 제8 트랜지스터는,
상기 국부발진 신호의 네거티브 펄스(negative pulse)에 대응하여 턴-온(turn-on)되고,
상기 Q-채널 코어의 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터는,
상기 국부발진 신호의 포지티브 펄스(positive pulse)에 대응하여 턴-온 되는
입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
9. The method of claim 8,
A fifth transistor and an eighth transistor of the Q-channel core,
is turned on in response to a negative pulse of the local oscillation signal,
A sixth transistor and a seventh transistor of the Q-channel core,
turned on in response to a positive pulse of the local oscillation signal
Single sideband frequency mixer with cascode structure using input stage switching.
제1항에 있어서,
상기 RF 신호가 출력되는 출력 노드와 드레인 단자를 통해 연결되는 제9 트랜지스터를 구비하는 출력 부하부
를 더 포함하는 입력단 스위칭을 이용한 캐스코드 구조의 단측파대 주파수 혼합기.
According to claim 1,
An output load unit including an output node to which the RF signal is output and a ninth transistor connected through a drain terminal
A single sideband frequency mixer of a cascode structure using an input stage switching further comprising a.
KR1020190098923A 2019-08-13 2019-08-13 Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure Active KR102286754B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190098923A KR102286754B1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190098923A KR102286754B1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210019825A KR20210019825A (en) 2021-02-23
KR102286754B1 true KR102286754B1 (en) 2021-08-06

Family

ID=74688352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190098923A Active KR102286754B1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102286754B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783492B1 (en) * 2004-07-31 2007-12-11 인티그런트 테크놀로지즈(주) Differential amplifier circuit and mixer circuit including the same
KR100703595B1 (en) 2005-10-17 2007-04-06 성균관대학교산학협력단 Cascoded Amplifier with Improved Linearity
KR100922288B1 (en) * 2008-03-21 2009-10-15 경희대학교 산학협력단 Single sideband frequency mixer and single sideband signal extraction method
KR101013382B1 (en) * 2008-11-20 2011-02-14 한양대학교 산학협력단 Frequency mixer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210019825A (en) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6947720B2 (en) Low noise mixer circuit with improved gain
US7509102B2 (en) DAC based switching power amplifier
KR101066054B1 (en) Systems, methods and apparatus for frequency conversion
EP2854288B1 (en) A matching network for use with an amplifier
US10008984B2 (en) Apparatus and method for dynamically biased baseband current amplifier
US6606489B2 (en) Differential to single-ended converter with large output swing
DE102013020902A1 (en) Envelope detector and method for detecting an envelope of a signal to be amplified by a power amplifier
JP6032203B2 (en) RF signal generation circuit and transmitter
TWI397255B (en) Method and system for configurable active/passive mixer with shared gm stage
KR100875201B1 (en) Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation
US20130057317A1 (en) High linearity up-conversion mixer
KR20070109416A (en) Cascode Structured Power Amplifier for Amplitude Modulation
KR102286754B1 (en) Single-side-band frequency mixer based on folded switching structure
KR101097373B1 (en) Down and Up Frequency Converter
US9240920B2 (en) Wireless transmitter for multi-mode concurrent transmission of signals complying with different communication standards
JP2005184141A (en) Mixer circuit, transmitter, and receiver
US6480046B1 (en) Transmitter apparatus and methods using frequency doubling modulation
US12113558B2 (en) Transmitter circuit
AU2019284056B2 (en) RF amplification device and RF transmitter comprising such a device
KR100645531B1 (en) Fast Mode Switching Frequency Synthesis Device and Method for Low Power
US7801498B2 (en) Transmission of analog signals in a system-on-chip
KR100657009B1 (en) Ultra Wideband Uplink Frequency Converter
KR102501771B1 (en) Low power double quadrature receiver
KR20040053065A (en) Voltage controlled oscillator using complementary transistors which are series cross coupled, and transceiver using the same
US9319076B2 (en) Modulation method for improving signal conversion gain and high-gain modulator thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20190813

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20201231

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210729

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210802

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210803

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240701

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20250701

Start annual number: 5

End annual number: 5