KR20040032902A - 저 전력 ｒｆ 수신기에서의 무선주파수 신호 주파수 전환소자 - Google Patents

Abstract

무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3)는 저 전력 RF 수신기의 상관성 단계를 위해 중간 복합 신호(IF)를 생성한다. 이를 위해, 소자는 안테나(2)에 의해 감지되는 무선주파수 신호의 필터링을 위한, 제 1 선택 패스밴드 필터(12)를 포함한다. 주파수 합성기(20에서 25)는 제 1 그리고 제 2 고 주파 신호를 발생하며, 이 때 제 1 신호의 주파수는 제 2 주파수 신호의 주파수보다 높다. 이 합성기는 오실레이터 단위로부터 관련 신호를 수신한다. 제 1 믹서유닛(14)은 주파수-변환 신호를 발생하기 위해 제 1 신호를 무선주파수 신호와 혼합한다. 제 2 패스밴드 필터는 제 1 혼합기로부터 신호를 필터하고, 제 2 고 주파 신호와 이들을 혼합하기 위해 제 2 믹서유닛에 신호를 제공한다. 마지막으로, 제 2 믹서유닛에 의해 제공되는 신호를 위한 형성 수단(17, 18, 19)은 중간 신호를 발생한다. 제 2 필터는 낫베리 선택 액티브 필터이며, 이는 RF/IF 집적 회로에 제 1 그리고 제 2 믹서유닛, 신호 형성수단, 그리고 합성기와 오실레이터 단위의 특정 부분과 함께 집적 된다.

Description

저 전력 ＲＦ 수신기에서의 무선주파수 신호 주파수 전환 소자{RADIO-FREQUENCY SIGNAL FREQUENCY CONVERSION DEVICE FOR A LOW POWER RF RECEIVER}

주파수 전환 소자는 무엇보다 수신기의 안테나에 의해 수신되는 여과(filtering) 무선주파수 신호를 위한 제 1 패스밴드 필터를 포함하며, 상기 제 1 필터는 제 1 주파수 전환 기간 동안 이미지 주파수를 제거하기 위한 수동적 선택 필터이다. 이 소자는 또한, 제 1 그리고 제 2 고주파 신호를 발생하기 위한 진동 신호를 발생하기 위한 수단을 포함하며, 제 1 신호의 주파수는 제 2 신호의 주파수 보다 높다. 제 1 고주파수 신호는 제 1 믹서(mixer) 유닛(unit) 내에서 제 1 필터된 고주파 신호와 혼합된다. 제 1 믹서유닛에 의해 발생된 신호는 무선주파수 신호의 반송 주파수로부터 제 1 신호 주파수 공제의 결과와 같은 주파수를 갖는다. 본 소자는 또한 제 2 고주파 신호와 제 2 필터에 의해 필터된 신호의 혼합을위한 제 2 믹서유닛과 제 1 믹서유닛으로부터 오는 신호를 필터하기 위한 제 2 패스밴드 필터를 포함한다. 제 2 믹서유닛에 의해 발생되는 신호는 제 1 믹서유닛으로부터 오는 신호 주파수로부터 제 2 신호의 주파수를 공제한 결과와 같은 주파수를 갖는다. 결과적으로, 이 소자는 중간 단계를 발생하기 위한 제 2 믹서유닛에 의ㅏ해 제공되는 신호를 형성(shaping) 하기 위한 수단을 포함한다.

GPS 수신기의 경우, 상관 단계는 소자로부터 수신된 중간 신호로부터 데이터나 GPS 메시지 추출의 임무를 지닌다. 메시지는 위치나 시간관련 데이터를 계산하기위한 수신기의 마이크로 공정 수단에 전송된다. 물론, 수신기는 위치 계산을 위한 적어도 4개의 가시 위성의 무선주파수 신호를 감지한다.

주파수 변환 소자는 또한 GPS 수신기 외의 어떠한 무선 주파수 신호 수신기에서도 사용된다. 예를 들어, GLONASS 나 GALILEO 타입의 위성 항해 시스템에서 수신기로 사용된다. 또한 이동 전화 네트워크, 즉 CDMA(코드 분할 다중 접근) 타입에서도 수신기로 사용된다.

RF 수신기의 사용은, 특히 GPS 타입에 있어서, 근래에 널리 퍼져있다. 이는 이러한 수신기의 사용자에게 그의 현재 위치의 지점을 찾거나 원하는 목적지 방향까지 데려다 줄 수 있도록 허용한다. 결과적으로, 매일같이 사용되고 쉽게 휴대 가능하도록 물체 내에 RF 수신기를 통합 할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

GPS 수신기는 예를 들어 손목시계나 휴대 전화에 장착될 수 있다. 그러나, 이러한 작은 크기의 물체에 장착되기 위해서는, 수신기는 특정 조건을 수행하여야 한다. 한편으로, 저 전력 수신기의 전력 소비는 크게 감소해야 한다. 왜냐면, 물체는 작은 사이즈의 축전기나 배터리에 의해 전력을 공급받기 때문이다. 다른 쪽으로는, 다수의 수신기 성분이 또한 상당히 축소되어야 한다.

주로, RF 수신기의 주파수 변환 소자는 수신된 무선 주파수 신호의 3 주파수 변환을 수행하도록 디자인된다. 공지기술에 따른 이러한 소자의 실시예가 도 1에 도시적으로 보여 지고 있다.

도 1을 참고 할 때, 주파수 전환 소자는 , 특히 GPS 타입에 있어서 가시 위성으로부터 근원된 RF 신호를 감지하기 위해 RF 수신기의 안테나(2)에 연결되어 있다. 일반적 적용에 있어서, GPS 무선주파수 신호의 반송 주파수는 1, 57542 Ghz의 값을 지닌다.

안테나에 의해 감지된 무선주파수 신호는 무엇보다 제 1 필터링 그리고 증폭 성분(101)에 의해 증폭되고 필터 된다. 성분(101)에 의해 필터된 무선주파수 신호는 이 때 전압제어 오실레이터(109)에 의해 제공되는 제 1 고 주파수 신호와 함께 제 1 혼합기(102) 내에서 혼합된다. 혼합기(102)에 의해 이렇게 발생한 신호는 주파수가 필터된 무선주파수 신호의 반송주파수로부터 제 1 고주파 신호의 주파수를 공제한 결과와 같은 신호이다.

제 1 혼합기(102)에 의한 이 제 1 주파수 변환 작동을 위해, 성분(101)의 대역통과필터는 SAW 타입의 선택 수동 필터이어야 한다. 상기 성분(101)의 필터는 제 1 혼합기의 입력에서 무선주파수 신호의 이미지 주파수를 제거하기 위해 충분히 선택적이어야 한다.

제 1 고주파 신호의 주파수는, 예를 들어, 대략 179.3 Mhz의 값을 지니는제 1 혼합기에 의해 발생하는 신호의 주파수인 1, 3961 Ghz 와 같다. 따라서 제 1 선택 필터는 수신된 무선주파수 신호로부터 1, 2168 Ghz(1, 36961 Ghz - 0.1793 Ghz) 의 값을 지니는 이미지 주파수를 제거하기에 유용하여야 한다.

제 1 혼합기(102)에 의해 발생된 신호는 제 2 필터링과 증폭 성분(103)에 의해 필터 되고 증폭된다. 성분(103)에 의해 필터된 신호는 그 후 오실레이터(109)에 연결된 제 1 분리기(110)에 의해 제공되는 제 2 고 주파 신호와 제 2 혼합기(104)내에서 혼합된다. 그 다음 제 2 혼합기(104)에 의해 발생된 신호는 제 1 혼합기에 의해 발생된 신호의 주파수에서 제 2 고주파신호의 주파수를 공제한 결과와 같은 신호이다. 제 2 혼합기(104)에 의한 제 2 주파수 변환 작동을 위한, 성분(103)의 대역통과필터는 또한 특정 SAW 타입의 선택 수동 필터 이어야 한다.

제 1 고주파신호는 8로 나누어지며, 예를 들어, 대략 174.5Mhz의 값을 지니는 제 2 고주파 신호를 발생시키기 위해 제 1 분리기(110)를 사용한다. 따라서, 제 2 혼합기에 의해 발생되는 신호의 l주파수는 대략 4.8MHz의 값을 지닌다. 제 2 선택 필터는 제 1 혼합기(102)에 의해 발생한 주파수의 대략 169.7 MHz(174.5 MHz - 4.8 MHz)의 값을 지니는 이미지 주파수를 제거하기에 유용하여야 한다.

제 2 혼합기(104)에 의해 발생되는 신호는 그 후 대역통과필터를 포함하는 제 3 필터링 그리고 증폭 성분(105)에 의해 필터 되고 증폭된다. 제 3 성분(105)에 의해 필터된 신호는 관련 오실레이터(114)에 연결된 주파수 분리기(115)에 의해 제공되는 클락 신호 ClK 와 제 3 혼합기(106) 내에서 혼합된다.

관련 오실레이터에 의해 발생한 관련 신호의 주파수는, 예를 들어 17.452MHz 의 값을 지닌다. 이 관련 주파수는 4, 363 MHz의 주파수에서 클락 신호를 발생시키기 위해 분리기(115)에 의해 4로 나눠진다. 따라서 제 3 변환 작동에서 제 3 혼합기에 의해 발생하는 신호의 주파수는 400KHz에 가깝다.

제 3 혼합기(106)에 의해 발생하는 신호는 여전히 제 4 필터링과 증폭 성분(107)에 의해 필터 되고 증폭되어야 한다, 이는 저역통과 필터를 포함하고, 샘플과 홀드(sample and hold) 변환기(108)에 의해 샘플 되고 정량화된다. 이 변환기(108)는 클락 신호 CLK 에 의해 클락화 된다.

제 1 그리고 제 2 고주파를 발생시키기 위해, 소자는 위상고정루프 주파수 합성기(phase lock loop frequency synthesiser)(100)를 지닌다. 이 합성기는 전압제어 오실레이터(109), 두 개의 주파수 분리기(110, 111), 오실레이터(109)로부터 발생한 신호의 주파수를 비교하기 위한 주파수와 위상 감지기(112)를 포함한다. 감지기(112)에서 나온 제어 신호는 상기 감지기(112)에 제공되는 신호의 비교 기능으로서 오실레이터(109)에서 제어 전압을 발생시키기 위해 로우 패스 필터(113)에 의해 필터 된다.

도 1의 소자의 주 단점은 제 3 주파수 변환을 획득하기 위해 다수의 전기적 성분이 너무 큰 점이다. 큰 성분의 부분은 여전히 높은 주파수에서 작동한다. 결과적으로, 소자의 전류 소비는 너무 높다. 게다가, 작은 크기의 물체 내에 소자를 포함하는 RF 수신기를 장착하는 것은 도저히 구상할 수 없다. 왜냐하면, 상기 물체는 작은 크기의 축전기나 배터리를 포함하여야 하기 때문이다. 이 배터리나 축전기는 RF 수신기의 작동 기간 동안 너무 빨리 방전된다.

값비싸고 부피가 큰 성분의 SAW 타입은, 2 개 이상의 선택 대역통과필터의 사용에 있어 또 다른 단점이 있다. 각 밀폐형 필터의 차원은 5mm*5mm*1.3MM 이며, 이는 손목시계나 핸드폰과 같은 작은 크기의 물체 내에서 모여 있기에는 공간의 상당한 손실이 발생한다. 또한 주의할 것은 SAW 타입의 선택 필터는 상기 신호는 연속된 처리 작동에서 증폭되어야 하므로 필터된 신호의 이득(gain) 손실이 발생한다.

이러한 소자에서의 다수의 주파수 변환을 위한 다수의 성분을 감소시키기 위해서 , 벌써부터 일반적인 3중 주파수 변환 대신에 2중 주파수 변환만의 수행을 주장해 왔다. 유럽 특허 넘버. EP0 523 938 B1은 라디오 수신기를 동봉하고 있으며, 이러한 관심을 인용할 수 있다. 상기 수신기는 안테나에서 수신되는 무선주파수 신호의 2중 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환 소자를 포함하고 있다.

이 특허의 도 1에서 보이는 주파수 변환 소자는 전압 제어 오실레이터(28)에 의해 주로 형성되는 위상 고정 루프 주파수 합성기(30)를 포함한다. 이는 제 1 혼합기(14)에 대해 제 1 고주파신호를 제공한다. 제 1 혼합기는 또한 증폭과 필터링 성분(12)에 의해 필터 되고 증폭된 무선주파수 신호를 수신한다. 제 1 혼합기에 의해 발생된 전환 실호는 200MHz차수(order)의 주파수를 지닌다.

선택 대역통과필터를 포함하는, 제 2 증폭과 필터링 성분(16)은 제 2 혼합기(18)에 필터된 신호를 제공하기 위해 제 1 혼합기(14)에 의해 발생되는 신호를 필터하고 증폭한다. 이 제 2 혼합기(18)는 또한 제 1 고주파 신호의 주파수보다 작은 정수배의 주파수를 갖는 제 2 고주파신호를 수신한다. 제 2 혼합기에 의해 발생하는 신호의 주파수는 대략 26MHz와 같다. 이러한 신호는 그 후 프로세서(22)에 제공되어 지기 전에 제 3 성분(20)에 의해 필터 되고 증폭된다.

유럽 특허에서 나타나는 소자의 한 가지 단점은, 예를 들어, SAW 타입에서는, 두 개의 선택 수동 필터를 사용하는 것이 필요하다. 두 개의 혼합기와 주파수 합성기가 같은 집적회로 내에 집적될지라도, 두 개의 선택 필터는, 그러나 , 상기 집적 회로에 집적될 수 없다. 결과적으로, 외부 필터의 사용으로 인한 상당한 공간 손실이 여전히 남는다. 그리고, 이러한 고가 성분과 합께 소자를 만들기 위한 가격은 여전히 높다.

또 다른 문제점은, 전류의 소비가 여전히 크다. 왜냐하면, 성분의 큰 부분이 고 주파수에서 작동하며, 선택 필터가 상당한 양을 소비하기 때문이다. 작은 키기의 물체에서의 이러한 수신기의 조합은 쉽게 획득될 수 없다.

당해 발명은 GPS 타입의 특정한 , 저 전력 RF 수신기에서의 무선주파수 신호 주파수 전환 소자에 관한 것이다.

수신된 무선주파수 신호의 기능으로써, 본 소자는 저 전력 RF 수신기의 상관성 단계에서 처리되는 경향이 있는 중간 신호를 생성한다. 당해 발명은 또한 주파수 전환 소자의 부분으로서 RF/IF 집적 회로에 대해서도 관여하고 있다.

도 1은 공지기술에 따른 이전의 무선주파수 신호 주파수 변환 소자를 도시한다.

도 2는 무선주파수 신호 수신기를 형성하는 다양한 부분의 개략도.

도 3은 당해 발명에 대한 무선주파수 변화 소자를 도시한다.

도 4a 와 도 4b는 필터된 신호의 주파수 기능으로서 제 2 외부 수동 필터에의해 필터된 신호 이득(gain)의 그래프를 도시한다.

도 5는 필터된 신호 주파수의 기능으로서 당해 발명에 대한 제 2 집적 필터의 이득의 그래프를 도시한다.

당해 발명의 물체는 주파수 변환을 만듦에 있어 , 공지 기술 소자의 단점을 극복하기 위해 2중 주파수 변환을 수행하기 위해 가능한 많은 전기적 소자의 크기와 수뿐만 아니라, 에너지 소비를 감소시킨다. 따라서, 상기 소자를 포함하는 RF 수신기는 손목시계나 휴대 전화와 같이 작은 크기의 물체에도 쉽게 장착될 수 있다.

이 물체는, 다른 것에 부가하여, 먼저 인용된 전환 소자에 의해 획득되며, 이는 그 제 2 필터에서 특성화된 것으로 , 선택 필터라고는 할 수 없다.

당해 소자의 선호되는 실시예에서, 제 2 필터는 제 1 믹서유닛에 의해 생성된 신호가 필터 되고 증폭되는 액티브 대역통과필터이다.

당해 소자의 선호되는 또 다른 실시예에서, 제 2 필터는 신호 형성 수단과 진동 신호 발생 수단의 일정 부분, 제 1그리고 제 2 믹서유닛과 RF/IF 집적 회로 내에 집적된다.

이 주파수 변환 소자의 한 이점은 단일 RF/IF 집적 회로가 두 개의 믹서유닛, 제 2 낫 베리 선택 대역통과필터(the second not very selective pass-band filter), 중간 신호를 발생하기 위한 제 2 믹서유닛에 의해 제공되는 신호를 위한 형성 수단, 그리고 진동 신호 생성 수단의 다수를 포함한다. 이러한 신호 발생 수단은, 특히, 관련 신호와 함께 이를 제공하는 오실레이터 단위에 연결된 한 개 이상의 주파수 합성기를 포함한다. 합성기의 저역통과 필터와 수정 발진기 단위만 RF/IF 집적 회로에서 외부 성분이다.

주파수 변환 소자의 전기적 성분의 크기와 수는 최소로 줄어든다. RF/IF 집적 회로의 외부는 SAW 타입의 제 1 수동 선택 필터, 수신기의 안테나에 의해 감지되는 무선주파수를 위한 증폭기, 저역통과 필터 그리고 위에서 서술한 수정(quartz crystal)만을 유지한다.

또 다른 이점은 제 2 대역통과필터는 선택적일 필요가 없기 때문에 집적될 수 있다. 이 제 2 필터는, 이러한 결과로 낫 베리 선택 필터(not very selective filter)라고 불린다. 제 2 필터는 수신된 신호의 증폭을 제공하는 액티브 필터이다, 이는 무선주파수 신호의 감지 민감도를 증가시키기 위한 증폭기의 사용을 피한다. 주의할 것은, 이 제 2 필터는 제 1 대역통과필터와 같은 방법으로 선택적일필요가 없다. 왜냐면, 제 1 혼합기에 의해 발생된 신호의 주파수는 무선주파수 신호의 반송주파수보다 50에서 100배 정도 작은 범위 이내이다. 이 주파수는, 예를 들어, 26MHz 차원이다. 왜냐면, 간섭 이미지 주파수는 신호 대역통과 내에 포함되며, 따라서, 이러한 선택 필터에 의해 제거된 필요가 없다.

전류 소비는 크게 감소된다, 왜냐하면 2중 주파수 변화가 제 2 낫 베리 선택 저 전력 소비 필터와 함께 수행되기 때문이다. 게다가, 성분의 대 다수는 공지 기술의 주파수 전환 소자보다 낮은 주파수에서 작동한다.

상기 물체는, 다른 것에 부과하여, 또한 특성화된 주파수 변환 소자 RF/IF 집적 회로에 의해 획득하므로, 이는 제 1 믹서유닛, 제 2 대역통과필터, 제 2 믹서유닛, 형성 수단과 다수의 진동 신호 발생 수단을 포함한다.

전력 감소와 소자의 전기적 성분의 감소 목적을 위해, RF/IF 집적 회로는 0.25 미크론이나 그 보다 작은 CMOS 기술에서 만들어 질 수 있다. 그러나, 또한 이를 만드는 것은 biCMOS 나 바이폴라(bipolar) 또는 심지어 0.25 미크론 보다 큰 CMOS 기술에서도 구상될 수 있다.

이하 설명에서, 이 분야의 당업자에게는 자명한 바와 같이, 그러한 저 전력 RF 수신기를 위한 주파수 변환 소자는 간이화한 방법으로 관련되어 있다. 게다가, 소자가 물론 다른 RE 수신기 타입에 사용될지라도, 참고는 저 전력　GPS 타입의 수신기만을 위해 만들어진 소자이다.

도 2 와 관련하여, 무선주파수 신호 수신기(1)가 개략적으로 보여진다. 상기 수신기(1)는 특히, 서치(search)하고 추적(track)하기 위한 가시 위성으로부터 근원된 RF 신호를 감지하기 위한 안테나(2)를 포함한다. GPS　수신기의 경우, 4개 이상의 가시 위성이 추적될 필요가 있으며, 이로 인해 수신기는 속도 또는 위치의 계산을 위한 GPS 데이터를 추출할 수 있다.

RF 수신기는 주파수 변환 소자(3)를 포함한다. 이는 도 2에서 RF/IF 소자라 불린다. 무선주파수를 수신하기 위해 안테나(2)에 직접적으로 연결되어 있다. 주파수 변환 소자(3)는 RF(4') 와 IF(4") 회로에서 2중 주파수 변환을 통해 수신된 무선주파수 신호의 반송주파수를 낮추기 위한 작업을 갖는다. 회로(4', 4")내의 주파수 변환 은 진동 신호 제어 수단(5)의 결과로 획득된다. 이러한 수단(5)은, 특히, 참고 오실레이터 단위와 주파수 합성기를 포함한다. 발명의 주제를 형성하는 상기 소자를 형성하는 성분은 도 3 과 관련되어 앞으로 보다 상세히 설명될 것이다.

소자(3)는 단계(6)와 관련하여 샘플 되고 정량화된 중간 복합 IF 신호를 제공한다. 이는 다수의 관련 채널(6')을 형성한다. 관련 단계 내에서 작동되는 채널(6')은 관련 과정에 의해 GPS 데이터를 추출한다. 각각의 채널(6')은 중간 복합 IF 신호와 관련되어 추적되기 위한 위성의 특정 가짜 랜덤(pseudo-random) 코드복사본을 생성한다. 게다가, 각각의 채널은 또한 중간 IF 신호와 관련된 반송주파수의 복사본을 생성한다. 따라서, 각각의 채널이 추적 위성에 락(lock)되자마자, 데이터 버스(7)를 통해 마이크로처리 수단(8)으로 GPS 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 마이크로 처리 수단(8)은 , 그 결과 위치, 속도, 시간 관련 데이터를 계산할 수 있는 4개 이상의 작동 채널로부터 GPS 데이터를 수신하게 된다.

주의 할 것은, 중간 IF 신호는 보다 바람직하게, 콤플렉스(complex) 형태에서 400KHz 차원의 주파수에서 1/4 단계 신호 성분 Q 와 동상의 신호 성분 I를 형성한다. 중간 복합 IF 신호는 도 2에서 2 비트로 규정된 비스듬한 바에 의해 교차된 선에 의해 나타내진다.

저 전력 GPS 수신기는 운반 물체에 적합할 수 있다, 예를 들어 시계의 경우, 시계를 차는 사람에게 요구되는 지역시간, 속도, 위치 등을 제공하기 위해서 이다.

물론 GPS 수신기는 작은 크기의 다른 저 소모 운반체에도 적합하다, 휴대 전화와 같은 경우이다, 이는 또한 배터리나 에너지 축전기에도 적합하다.

도 3과 관련하여, 발명의 주제를 형성하는, 주파수 변환 소자(3)의 선호되는 실시예에서, 여기에 도시되어 있지는 않으나, 이는 무선주파수 신호의 수신을 위해 안테나(2)에 연결되어 있다. 일반적 적용에서, GPS 무선주파수 신호의 반송주파수는 1, 57542 GHz 의 값을 지닌다.

소자(3)는 무엇보다 저 노이즈 타입 증폭기 또는 LNA(11)을 포함한다. 선택 대역통과SAW(표면 청각 파) 필터(12)가 그 뒤를 따른다. 필터(12)의 출력은 샘플되고 정량화된 중간 신호 IF(I)와 IF(Q)를 발생하기 위해 필터된 무선주파수 신호의 2중 주파수 변환 을 수행하기 위해 의도되는 RF/IF 집적 회로(10)에 연결되어 있다.

보이는 대로, RF/IF 집적에 대한 다수의 외부 성분은 손목시계나 휴대 전화에서 정렬에 있어 충분한 공간을 허용하기 위해 최소로 감소된다. 게다가, 집적회로(10)는 , 예를 들어 0.25 미크론 CMOS 기술에 의한 실리콘과 같은 반도체 내에서 만들어 질 수 있다. 이는 전기 전력 소비의 감소를 또한 허용하는 동안, 상당히 많은 전기적 성분이 집적되는 것을 허용한다. 주파수 변환 소자(3)의 RF/IF 집적회로(10)는 따라서 필터 되고 증폭된 무선주파수 신호를 수신한다. RF/IF 회로의 입력에서 전치 증폭기(13)는 집적회로의 민감도가 무선주파수 신호의 처리를 위해 증가되는 것을 허용한다. 제 1 주파수 변환 작동에서, 전치 증폭기(13)로부터 나가는 무선주파수 신호는 제 1 믹서유닛(14)에서 제 1 고주파신호와 혼합된다. 제 1 고주파신호는 오실레이터 단위(26, 28)에 의해 제공되는 관련 신호에 근거한 주파수 합성기의 부분을 형성하는 전압제어 오실레이터 VCO(20)에 의해 제공된다. 믹서유닛(14)은, 이 실시예에서, 단일 혼합기(14)에 의해서만 단지 형성된다.

혼합기(14)에 의해 생성된 신호는 필터된 무선주파수 신호의 반송주파수로부터 제 1 고주파신호의 주파수를 공제한 결과와 같은 주파수 신호이다. 무제한적인 많은 예에 따르면, 무선주파수 신호의 반송 주파수는 1, 57542 GHz의 값을 지닌다. 반면, 제 1 고주파 신호는 1, 5508 GHz 의 값을 갖도록 고정된다. 제 1 혼합기(14)에 의해 생산되는 신호의 주파수는 따라서 약 무선주파수 신호 반송주파수에 대략 64배 작은 24.6MHz 의 값을 갖는다. 그러나, 무선주파수의 주파수보다 50에서 100배 정도 작은 마진 내에 위치한 신호 주파수를 갖는 것을 구상할 수 있다.

제 1 혼합기(14)에 의한 제 1 주파수 작동을 위해, 제 1 대역통과필터(12)는 , 특히 SAW 타입에 있어, 선택 수동 필터가 되어야 한다. 상기 필터(12)는 제 1 혼합기(14)의 무선주파수의 이미지 주파수를 제거하기 위해 충분히 선택적이 되어야 한다.

제 1 고주파신호의 주파수는 , 예를 들어, 1, 5508 GHz 와 같다, 제 1 혼합기에 의해 발생한 신호의 주파수는 대략 24.6 MHz의 값을 지닌다. 따라서, 제 1 선택 필터는 수신된 무선 주파수 신호의 1, 5262 GHz(1, 5508GHz - 0.0246 GHz) 의 값을 가진 이미지 주파수를 제거하기에 유용하여야 한다.

제 1 혼합기(14)에 의해 생성된 신로는 제 2 액티브 대역통과필터(15)에 의해 필터 되고 확장된다. 이 제 2 대역통과필터는 제 1 필터(11)와 같이 선택적일 필요는 없다, 왜냐하면 신호의 간섭 이미지 주파수는 GPS 신호(24.6 MHz ㅁ 1MHz)의 대역통과 내에 포함된다. 이 필터(15)는 따라서, RF/IF 집적 회로 내에 유익하게 집적될 수 있다. 아 필터의 제약점은 24.6 MHz의 고조파(harmonic) 주파수를 제거하기에 유용하여야 하며, 따라서 49MHz에 가깝다.

제 2 액티브 대역통과필터는 IFA-gmC 의 이름으로 잘 알려진 필터이다. 이 필터는 24.6 MHz의 주파수 주변의 제 1 혼합기에 의해 발생된 신호의 확장에 유익하며, 이는 수동 선택 필터의 경우가 아니다. 설명에 따르면, 참고는 도 4와 도 5에 의해 만들어지며, 이는 각각 타입의 필터에서 신호 주파수 기능으로서의 이득의 그래프를 보여준다.

도 4a 와 4b는 도 1의 예에 따라 인용된 179MHz의 주파수 주변의 SAW 타입의 선택필터 내에서 필터된 신호의 이득 커브를 보여준다.

이 경우에 있어, 필터는 4.8MHz에서 신호를 발생시키기 위해 혼합기의 입력에서 이미지 주파수 169.7 MHz를 제거하여야 한다. 이는 179 MHz 주변의 필터된 신호에서 4dB 이상의 손실을 의미하며, 이는 단점이 된다.

또한 이는 당해 발명에 따른 소자의 대역통과필터의 이득 커브를 보여줄 수 있다. 따라서, 이 제 1 선택 필터는 1, 5262 MHz의 이미지 주파수를 제거하기 위해 형성되어야 한다. 그러한 선택 필터의 복잡성은 이득 커브의 모양으로부터 제거된다. 이 필터는, 그 결과로 비싸고 부피가 크다 , 즉 주파수 전환 소자가 하나만을 포함하는 이유이다.

도 5는 24.6 MHz의 주파수 주변의 RF/IF 집적회로 내의 제 2 활성 대역통과필터에 의해 필터된 신호의 이득 커브를 보여준다.

도 5에서 보이는 대로, 필터는 선택적이 아니므로 24.6MHz의 주파수 주변의 감쇠 경사는 가파르지 않다. 이 필터는 따라서 49 MHz의 고조파 주파수를 지니는 신호를 제거하기에 유용하여야 한다.

도 3과 관련하여, 제 2 필터(15)의 제 2 주파수 변환을 위해 제 2 믹서유닛(16)이 그 뒤를 따른다. 이 믹서유닛(16)은 두 개의 믹서(16a, 16b)에 의해 형성된다. 혼합기(16a)에서, 제 2 고주파 동상 신호 I 는 제 2 필터(15)에 의해 필터된 신호와 혼합된다. 혼합기(16b)에서, 제 2 고주파 1/4 신호 Q 는 제 2 필터(15)에 의해 필터된 신호와 혼합된다.

제 2 고주파 동상과 1/4 신호는 주파수 합성기의 분할 레지스터 요소(23)에 의해 제공된다. 이 레지스터(23)는 전압 제어 오실레이터(20)에 연결된 제 1 분할기(21)로부터 신호를 수신한다. 제한되지 않은 많은 실시예에 따르면, 제 1 분할기(21)는 32로 분배된 주파수 분할을 수행한다, 반면, 분할 레지스터(23)는 2에 의한 분배를 수행한다. 제 1 고 주파 신호의 주파수는 1, 5508 GHz 의 값을 지니며, 이는 제 2 고주파 동상 및 1/4 신호의 24.2 MHz의 주파수를 제공한다.

혼합기(16a , 16b)에 의해 발생한 신호는 제 1 혼합기에 의해 발생한 신호 주파수로부터 제 2 고 주파 신호의 주파수를 공제한 결과와 같은 주파수 신호이다. 각각의 혼합기(16a, 16b)에 의해 발생하는 신호는 400kHz 에 가까운 주파수를 지닌다.

신호 형성 수단은 혼합기(16a, 16b)의 출력에 배치된다. 이러한 수단은 각각의 믹서 후에 저역통과 필터(1.5MHz)(17a, 17b), 제어 이득 증폭기(18a, 18b), 그리고 마지막으로 아날로그/디지털 컨버터(19a, 19b)를 포함한다. 따라서 샘플 되고 정량화된 중간 복합 신호 IF(I) 와 IF(Q)는 주파수 전환 소자(3)에 의해 발생한다.

각각의 증폭기(18a, 18b)는 신호 증폭을 조정하기 위해 , 중간 복합 신호를 수신하는 상관 단계의 코릴레이터(correlator)나 RF/IF 회로 내에 집적된 레벨 감지기에 의해 제어될 수 있다.

각각의 컨버터(19a, 19b)는 오실레이터 단위에 의해 제공되는 CLK 클락 신호에 의해 클락화 된다. 관련 오실레이터 단위는 오실레이터 분배기(26)를 통해 관련 신호를 제공하는 수정(29)을 지니는 오실레이터(28)를 포함한다. 오실레이터에 의해 제공되는 신호의 주파수는 , 예를 들어, 16.154 MHz 로 고정되어 있다. 오실레이터 분배기(26)는 예를 들어 2로 신호를 분배한다. 이는 8.08 MHZ 의 주파수에서 관련 주파수를 제공한다. 4.04MHz에서 클락 신호를 획득하기 위해, 관련 신호의 주파수는 분배기(27)에서 2로 분배된다. 이러한 클락 신호 CLK 는 또한 마이크로 처리 수단과 마찬가지로, 주파수 전환 소자에 연결된 상관성 단계에 의해 제공된다. 그러나, 상기 마이크로 처리 수단은 또한 관련 오실레이터 단위의 관련 신호에 의해 클락화된다.

주파수 전환 소자는, 제 1 그리고 제 2 고주파 신호를 발생시키기 위해 위상 고정 루프 주파수, 이전에 부분적으로 언급된 합성기를 포함한다. 이 합성기는 전압 제어 오실레이터(20), 두 개의 주파수 분배기(21, 22), 주파수와 위상 감지기(24), 그리고 저역통과 필터(25) 를 포함한다. 상기 주파수와 위상 감지기는, 분배기(21, 22)에 의해 분배된 오실레이터(20)로부터 발생한 신호의 주파수를 관련 오실레이터 단위에 의해 발생한 관련 신호의 주파수와 비교한다. 감지기를 남기는 제어 신호는 상기 감지기(24)에 의해 제공되는 신호의 비교 기능으로서 오실레이터(20)에서 제어 전압을 발생하기 위해 RF/IF 집적회로의 외부의 저역통과 필터에 의해 필터 된다.

이전에 언급한 소자의 구성에 있어 소비되는 전력은 30mW 보다 훨씬 적으며 20mW에 가깝다. RF/IF 집적 회로내의 제 2 필터의 집적은, 2중 주파수 변환과 마찬가지로 작은 크기의 축전기나 배터리를 사용하는 운송용 물체에 쉽게 장착되는 소자를 포함하는 RF 수신기를 보장한다.

특별히 GPS 타입에 있어서, 주어진 여려 다양한 저 전력 주파수 변환 소자에 관한 설명을 통해, 청구항에 의해 제한된 발명의 영역으로부터 벗어남 없이 이해될 수 있다.

Claims (13)

1. - 수신기의 안테나(2)에 의해 감지되는 무선주파수 신호를 필터링 하기 위한 제 1 대역통과필터(12), 이 때, 상기 제 1 필터는 제 1 주파수 변환 동안 이미지 주파수를 제거하기 위해 수동 선택 필터 이며,

   - 제 1 그리고 제 2 고 주파 신호를 발생하기 위한 진동 신호 발생 수단(20에서 29), 제 1 신호의 주파수는 제 2 신호의 주파수보다 높고,

   - 무선주파수의 반송주파수로부터 제 1 신호의 주파수를 공제한 결과 주파수와 같은 신호를 발생하기 위해 필터된 무선주파수 신호를 혼합하기 위한 제 1 믹서유닛(14)

   - 제 1 믹서유닛으로부터 발생하는 신호를 필터링 하기 위한 제 2 대역통과필터(15)

   -제 1 믹서유닛으로부터 발생한 신호의 주파수로부터 제 2 신호의 주파수를 공제한 결과와 같은 주파수 신호를 발생하기 위해 제 2 고주파 신호를 제 2 필터에 의해 필터된 신호와 혼합하기 위한 제 2 믹서유닛(16), 그리고

   - 중간 신호를 발생하기 위한 제 2 믹서유닛에 의해 제공되는 신호를 위한 형성 수단(17, 18, 19)

   이 때, 제 2 필터는 낫 베리 선택 필터인 점을 특징으로 하는 소자이며,

   을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저 전력 RF 수신기(1)의 상관 단계(6)에서 처리되도록 의도되는 중간 신호(IF)의 발생을 위한, 무선주파수 신호 주파수변환 소자(3)
2. 제 1 항에 있어서, 제 2 필터는 제 1 그리고 제 2 믹서유닛, 신호 형성 수단, 그리고 진동 신호 발생 수단의 특정 부분과 함께 RF/IF 집적 회로(10) 내에 집적되는 것을 특징으로 하는, 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
3. 제 1 항에 있어서, 제 2 필터는 액티브 필터이며, 이 액티브 필터는 필터 되고 증폭된 제 1 믹서유닛에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 , 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
4. 저 전력 GPS 수신기를 위한 제 1 항에 따른 소자에 있어서, 제 1 믹서유닛에 의해 발생된 신호의 주파수는 무선주파수 신호의 반송 주파수보다 50에서 100배 이내로 작으며, 보다 바람직하게는 64배 작은 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
5. 제 1 항에 있어서, 제 1 고 주파 신호는 제 2 고 주파 신호보다 n배 크며, 여기서 n은 선택된 정수로서, 특히, 50에서 100 사이이며, 보다 바람직하게는 64 인 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
6. 제 1 항에 있어서, 진동 발생 수단은 관련 오실레이터 단위(26에서 29)에연결된 주파수 합성기와 관련 오실레이터 단위를 포함하고, 이 때 상기 합성기는 관련 오실레이터 단위에 의해 제공되는 관련 신호에 기반을 둔 제 1 그리고 제 2 고 주파 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
7. 제 1 항에 있어서, 진동 신호 발생 수단은 관련 오실레이터 단위에 연결된 주파수 합성기(20에서 25)와 관련 오실레이터 단위를 포함하고, 이 때 상기 합성기는 제 2 고 주파 신호를 포함하는 관련 오실레이터 단위와 관련 오실레이터 단위에 의해 제공되는 관련 신호에 기반을 둔 제 1 고주파 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
8. 제 6 항과 제 7 항에 있어서, 위상 고정 루프를 포함하는 모든 주파수 합성 요소는, 전압 제어 오실레이터를 위한 저역통과 필터에 의해 필터된 제어 신호를 제외하고, RF/IF 집적 회로 내에 집적되고, 이 때 오실레이터는 제 1 고 주파 신호를 발생시키기 위해 의도되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
9. 제 1 항에 있어서, 제 2 고주파신호는 제 2 동상 신호와 제 2 1/4 위상 신호를 형성하고, 그리고 제 2 믹서유닛은 제 2 동상 신호와 제 1 혼합기에서 발생하는 신호를 혼합하기 위한 제 1 혼합기(16a)와 제 2 1/4 위상 신호와 제 1 믹서유닛으로부터 발생하는 신호를 혼합하기 위한 제 2혼합기를 포함하며, 이 때 , 동상 신호와 1/4 위상 신호를 형성하는 중간 복합 신호를 제공하기 위해 제 1 그리고 제 2 혼합기로부터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
10. 제 9 항에 있어서, 형성 수단은, 각각의 재 2 믹서유닛의 믹서우, 저역통과 필터(17a, 17b)는 제어 이득 증폭기, 오실레이터 단위에 의해 제공되는 클락 신호(CLK)에 의해 클락화된 아날로그/디지털 컨버터(19a, 19b), 샘플 되고 정량화된 중간 신호의 동상 신호를 제공하는 컨버터 중의 하나, 그리고 샘플 되고 정량화된 중간 신호의 1/4 위상 신호를 제공하는 다른 컨버터에 뒤따르는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
11. 제 6항과 제 7항에 있어서, 오실레이터 단위는 수정에 의해 결정되는 주파수를 지니는 관련 신호를 제공하고, 이 때 상기 주파수는 바람직하게 10 MHz에서 20 MHz 사이에 위치하며, 모든 오실레이터 유닛소자는 수정(29)을 제외하고 RF/IF 집적 회로 내에 집적되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3).
12. 제 1 항에 따른 소자를 위한 RF/IF 집적 회로에 있어서, 이는 제 1 믹서유닛, 제 2 대역통과필터, 제 2 믹서유닛, 형성 수단 그리고 다수의 진동 신호 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3)를 위한 RF/IF 집적 회로.
13. 제 12 항에 따른 RF/IF 집적 회로에 있어서, 0.25 미크론 나 그보다 작은 CMOS 기술 하에서, 예를 들어 실리콘과 같은 , 반도체 물질 내에서도 만들어지는 것을 특징으로 하는 무선주파수 신호 주파수 변환 소자(3)를 위한 RF/IF 집적 회로.