KR20200093726A - 디지털 제어형 벡터 신호 변조기 - Google Patents

디지털 제어형 벡터 신호 변조기 Download PDF

Info

Publication number
KR20200093726A
KR20200093726A KR1020190010480A KR20190010480A KR20200093726A KR 20200093726 A KR20200093726 A KR 20200093726A KR 1020190010480 A KR1020190010480 A KR 1020190010480A KR 20190010480 A KR20190010480 A KR 20190010480A KR 20200093726 A KR20200093726 A KR 20200093726A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase
switching
orthogonal
bits
signal
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.)
Ceased
Application number
KR1020190010480A
Other languages
English (en)
Inventor
타오 왕
훙-팅 추
첸-터 유
칭-아이 젠
Original Assignee
국립 중산 과학 기술 연구원
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
Priority to TW107144059A priority Critical patent/TWI675554B/zh
Priority to US16/234,484 priority patent/US10476717B1/en
Priority to EP19153196.1A priority patent/EP3687064B1/en
Priority to JP2019010748A priority patent/JP6856677B2/ja
Application filed by 국립 중산 과학 기술 연구원 filed Critical 국립 중산 과학 기술 연구원
Priority to KR1020190010480A priority patent/KR20200093726A/ko
Publication of KR20200093726A publication Critical patent/KR20200093726A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/32Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/362Modulation using more than one carrier, e.g. with quadrature carriers, separately amplitude modulated
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/38Angle modulation by converting amplitude modulation to angle modulation
    • H03C3/40Angle modulation by converting amplitude modulation to angle modulation using two signal paths the outputs of which have a predetermined phase difference and at least one output being amplitude-modulated
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C5/00Amplitude modulation and angle modulation produced simultaneously or at will by the same modulating signal
    • 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
    • H03D7/165Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature
    • H03D7/166Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature using two or more quadrature frequency translation stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/68Combinations of amplifiers, e.g. multi-channel amplifiers for stereophonics
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/001Digital control of analog signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2032Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner
    • H04L27/2053Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner using more than one carrier, e.g. carriers with different phases
    • H04L27/206Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner using more than one carrier, e.g. carriers with different phases using a pair of orthogonal carriers, e.g. quadrature carriers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/32Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/365Modulation using digital generation of the modulated carrier (not including modulation of a digitally generated carrier)
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/336A I/Q, i.e. phase quadrature, modulator or demodulator being used in an amplifying circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/421Multiple switches coupled in the output circuit of an amplifier are controlled by a circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

벡터 변조기는 입력 무선 주파수(radio frequency, RF) 신호에 따라 입력 동위상 신호 및 입력 직교 신호를 생성하도록 구성된 직교 성분 생성기; 복수의 비트를 수신하고, 상기 복수의 비트에 의해 제어되는 복수의 스위치를 포함하며, 상기 복수의 비트에 따라 출력 동위상 신호 및 출력 직교 신호를 생성하도록 구성된 스위칭 회로 - 상기 출력 동위상 신호 및 상기 출력 직교 신호는 상기 입력 동위상 신호 및 상기 입력 직교 신호와 관련됨 -; 및 상기 출력 동영상 신호 및 상기 출력 직교 신호에 따라 출력 RF 신호를 생성하도록 구성된 결합 모듈을 포함한다.

Description

디지털 제어형 벡터 신호 변조기 {DIGITAL-CONTROLLED VECTOR SIGNAL MODULATOR}
본 발명은 디지털 제어형 벡터 신호 변조기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 디지털-아날로그 신호 변환(digital-to-analog signal conversion) 없이 디지털 신호로 직접 제어되는 벡터 신호 변조기에 관한 것이다.
통신 시스템 및 실험 기기와 같은 전자 시스템은 벡터 신호 변조기를 사용하여 진폭 및 위상 요건을 충족시키는 벡터 신호를 생성한다. 벡터 신호 변조기에서, 신호는 서로 다른 위상 각도(phase degree)를 갖는 두 개의 신호, 즉 동위상(in-phase, I) 신호와 직교(quadrature, Q) 신호로 분리된다. 그 후, 동위상(I) 신호와 직교(Q) 신호의 진폭이 각각 변조되고, 최종적으로 함께 결합되어 진폭 및 위상이 모두 요건을 충족시키는 벡터 신호를 생성한다. 예를 들어, 변조기의 I 및 Q 채널(즉, 신호 경로)이 이득 응답에서 동일하게 교정되는 경우, 45°벡터 신호가 생성된다.
종래의 벡터 변조기는 가변 이득 증폭기(variable gain amplifier, VGA)를 사용하여 동위상 신호 및 직교 신호를 조정한다. 그러나 이러한 VGA는 VGA의 이득을 제어하기 위해 아날로그 신호를 사용하므로 디지털-아날로그 변환기(digital to analog converter, DAC)가 필요하다. DAC의 필요성은 벡터 신호 변조기의 설계를 복잡하게 하고 생산 비용을 증가시키다.
따라서, 본 발명/출원의 주요 목적은 종래 기술의 단점을 감소시키기 위해, 낮은 복잡도를 갖는 벡터 변조기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 입력 무선 주파수(radio frequency, RF) 신호에 따라 입력 동위상 신호 및 입력 직교 신호를 생성하도록 구성된 직교 성분 생성기; 복수의 비트를 수신하고, 상기 복수의 비트에 의해 제어되는 복수의 스위치를 포함하며, 상기 복수의 비트에 따라 출력 동위상 신호 및 출력 직교 신호를 생성하도록 구성된 스위칭 회로 - 상기 출력 동위상 신호 및 상기 출력 직교 신호는 상기 입력 동위상 신호 및 상기 입력 직교 신호와 관련됨 -; 및 상기 출력 동영상 신호 및 상기 출력 직교 신호에 따라 출력 RF 신호를 생성하도록 구성된 결합 모듈을 포함하는 벡터 변조기를 개시한다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적은 다양한 도면에 나타나 있는 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽은 후에 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진자(이하, 당업자라고 함)에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벡터 변조기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로의 개략도이다.
도 3은 도 2의 스위칭 회로의 도통 상태(conduction status)의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로의 개략도이다.
본 발명은 DAC 없이 디지털 제어 신호로부터 벡터 신호 변조기를 직접 실현하여, 시간 및 비용을 상당히 절감할 것을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벡터 변조기(10)의 개략도이다. 벡터 변조기(10)는 직교 성분 생성기(12), 동위상 증폭기(I-Amp), 직교 증폭기(Q-Amp), 스위칭 회로(14) 및 결합 모듈(16)을 포함한다. 벡터 변조기(10)는 어떠한 디지털-아날로그 변환기(DAC)도 포함하지 않는다는 것에 유의하기 바란다. 구체적으로, 직교 성분 생성기(12)는 입력 무선 주파수(RF) 신호(RFin)를 수신하고 입력 RF 신호(RFin)에 따라 입력 동위상 신호(Ii) 및 입력 직교 신호(Qi)를 생성한다. 입력 동위상 신호(Ii)와 입력 직교 신호(Qi)는 90°위상차를 갖는다. 동위상 증폭기(I-Amp)는 입력 동위상 신호(Ii)를 수신하여 중간 동위상 신호(Im)를 생성하고; 직교 진폭 증폭기(Q-Amp)는 입력 직교 신호(Qi)를 수신하여 중간 직교 신호(Qm)를 생성한다. 스위칭 회로(14)는 복수의 스위치(후술함)을 포함하고, 복수의 비트 B1, ..., BN를 수신하며, 여기서 비트 B1, ..., BN은 복수의 스위치의 온-오프(ON-OFF) 상태를 제어하도록 구성된다. 스위칭 회로(14)는 비트 B1, ..., BN에 따라, 입력 동위상 신호(Ii)를 조정하여 출력 동위상 신호(Io)를 생성하고, 입력 직교 신호(Qi)를 조정하여 출력 직교 신호(Qo)를 생성하도록 구성된다. 결합 모듈(16)은 출력 동위상 신호(Io)와 출력 직교 신호(Qo)를 결합하여 출력 RF 신호(RFout)를 생성하도록 구성된다.
신호 RFin, Ii, Qi, Im, Qm, Io, Qo 및 RFout은 전압 신호 또는 전류 신호일 수 있다. 일 실시예에서, 신호 RFin, Ii, Qi, Im, Qm, Io, Qo 및 RFout은 모두 차동 신호이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, RF 신호(RFin/RFout)는 양의 입력/출력 RF 신호(RFin+/RFout+) 및 음의 입력/출력 RF 신호 (RFin-/RFout-)를 포함하고, 입력/중간/출력 동위상 신호(Ii/Im/Io)는 양의 입력/중간/출력 동위상 신호(Ii+/Im+/Io+) 및 음의 입력/중간/출력 동위상 신호(Ii-/Im-/Io-)를 포함하고, 입력/중간/출력 직교 신호(Qi/Qm/Qo)는 양의 입력/중간/출력 직교 신호(Qi+/Qm+/Qo+) 및 음의 입력/중간/출력 직교 신호(Qi-/Qm-/Qo)를 포함한다.
동위상 증폭기(I-Amp) 및 직교 증폭기(Q-Amp)는 전(full) 차동 증폭기이다. 동위상 증폭기(I-Amp)는 양의 동위상 출력 단자(OI+) 및 음의 동위상 출력 단자(OI-)를 포함한다. 직교 증폭기(Q-Amp)는 양의 직교 출력 단자(OQ+) 및 음의 직교 출력 단자(OQ-)를 포함한다.
이와 관련하여, 결합 모듈(16)은 제1 결합 요소(CE+) 및 제2 결합 요소 (CE-)를 포함할 수 있다. 제1 결합 요소(CE+)는 양의 출력 동위상 신호(Io+)과 양의 출력 직교 신호(Qo+)를 결합하여 양의 출력 RF 신호(RFout+)를 생성하도록 구성된다. 양의 출력 RF 신호(RFout+)는 RFout+ = Io+ + j * Qo+로 표현될 수 있다. 제2 결합 소자(CE-)는 음의 출력 동위상 신호(Io-)과 음의 출력 직교 신호(Qo-)를 결합하여 음의 출력 RF 신호(RFout+)를 생성하도록 구성된다. 음의 출력 RF 신호(RFout-)는 RFout- = Io- + j * Qo-로 표현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로(24)의 개략도이다. 스위칭 회로(24)는 스위칭 회로(14)의 일 실시예이다. 스위칭 회로(24)는 제1 동위상 스위칭 서브회로(switching sub-circuit)(SWI+) 및 제1 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)를 포함한다. 제1 동위상 스위칭 서브회로(SWI+)와 제1 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)는 유사한 회로 구조를 갖는다.
제1 동위상 스위칭 서브회로(SWI+)는 제1 동위상 스위칭 입력 단자(NIin+), 제2 동위상 스위칭 입력 단자(NIin-), 제1 동위상 스위칭 출력 단자(NIout+), 제2 동위상 스위칭 출력 단자(NIout-), 동위상 도통 스위치(conducting switch)(SI1+, SI0+, SI0-, SI1-) 및 동위상 전환 스위치(diverting switch)(SI1+', SI0+', SI1-', SI0-')를 포함한다. 동위상 스위칭 서브회로(SWI+)의 제1 동위상 스위칭 입력 단자(NIin+)는 양의 동위상 출력 단자(OI+)에 연결된다. 동위상 스위칭 서브회로(SWI+)의 제2 동위상 스위칭 입력 단자(NIin-)는 음의 동위상 출력 단자(OI-)에 연결된다. 동위상 도통 비트(conducting bit)(BI0, BI1)에 의해 제어되는 동위상 도통 스위치(SI1+, SI0+)는 제1 동위상 스위칭 입력 단자(NIin+)와 제1 동위상 스위칭 출력 단자(NIout+) 사이에 연결된다. 동위상 도통 비트(BI0, BI1)에 의해 또한 제어되는 동위상 도통 스위치(SI0-, SI1-)는 제2 동위상 스위칭 입력 단자(NIin-)와 제2 동위상 스위칭 출력 단자(NIout-) 사이에 연결된다. 동위상 전환 비트(diverting bit)(BI0', BI1')에 의해 제어되는 동위상 전환 스위치(SI1+', SI0+')는 제1 동위상 스위칭 입력 단자(NIin +)에 연결된 하나의 단자를 가지고, 전압(VDD)을 수신하기 위한 다른 단자를 갖는다. 동위상 전환 비트(BI0', BI1')에 의해 또한 제어되는 동위상 전환 스위치(SI1-', SI0-')는 제2 동위상 스위칭 입력 단자(NIin-)에 연결된 하나의 단자를 가지고, 전압(VDD)을 수신하기 위한 다른 단자를 갖는다. 동위상 전환 비트(BI0', BI1')는 동위상 도통 비트(BI0, BI1)의 보수이다.
제1 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)는 제1 직교 스위칭 입력 단자(NQin+), 제2 직교 스위칭 입력 단자(NQin-), 제1 직교 스위칭 출력 단자(NQout+), 제2 직교 스위칭 출력 단자(NQout-), 직교 도통 스위치(SQ1+, SQ0+, SQ0-, SQ1-) 및 직교 전환 스위치(SQ1+', SQ0+', SQ1-', SQ0-')를 포함한다. 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)의 제1 직교 스위칭 입력 단자(NQin+)는 양의 직교 출력 단자(OQ+)에 연결된다. 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)의 제2 직교 스위칭 입력 단자(NQin-)는 음의 직교 출력 단자(OQ-)에 연결된다. 직교 도통 비트(BQ0, BQ1)에 의해 제어되는 직교 도통 스위치(SQ1+, SQ0+)는 제1 직교 스위칭 입력 단자(NQin+)와 제1 직교 스위칭 출력 단자(NQout+) 사이에 연결된다. 직교 도통 비트(BQ0, BQ1)에 의해 또한 제어되는 직교 도통 스위치(SQ0-, SQ1-)가 제2 직교 스위칭 입력 단자(NQin-)와 제2 직교 스위칭 출력 단자(NQout-) 사이에 연결된다. 직교 전환 비트(quadrature diverting bit)(BQ0', BQ1')에 의해 제어되는 직교 전환 스위치(SQ1+', SQ0+')는 제1 직교 스위칭 입력 단자(NQin+)에 연결된 하나의 단자를 가지고 전압(VDD)을 수신하기 위한 다른 단자를 갖는다. 직교 전환 비트(BQ0', BQ1')에 의해 또한 제어되는 직교 전환 스위치(SQ1-', SQ0-')는 제2 직교 스위칭 입력 단자(NQin-)에 연결된 하나의 단자를 가지고 전압(VDD)을 수신하기 위한 다른 단자를 갖는다.
스위칭 회로(24)의 도통 비트 BI0, BI1, BQ0, BQ1(또는 전환 비트 BI0', BI1', BQ0', BQ1')은 스위칭 회로(14)의 비트 B1, ..., BN으로 간주될 수 있다. 전환 비트( BI0', BI1', BQ0', BQ1')는 도통 비트(BI0, BI1, BQ0, BQ1)의 보수이다. 즉, 예를 들어 BI0 = 1일 때 BI0'= 0 이고, BI0 = 0일 때 BI0'= 1이다.
스위칭 회로(24)의 동작은 다음과 같이 설명된다. 도 3은 스위치 회로(24)의 도통 상태의 개략도이다. (BI0, BI1, BQ0, BQ1)이 (1,0,1,1)이라고 가정하면, 이는 스위치 SI0+, SI0-, SI1+', SI1-', SQ1+, SQ0+, SQ0-, SQ1-이 도통되고(ON) 스위치 SI1+, SI1-, SI0+', SI0-' , SQ1+', SQ0+', SQ1-', SQ0-'가 차단(OFF)된다는 것을 의미한다. 동위상 증폭기(I-Amp)의 출력 전류를 II, 직교 증폭기(Q-Amp)의 출력 전류를 IQ로 표기하기로 가정한다. 동위상 스위칭 서브회로(SWI+) 내에서, 출력 전류(II)의 절반(즉, 0.5II)은 도통 스위치(SI0+, SI0-)를 통해 흐르고, 출력 전류(II)의 나머지 절반(즉, 0.5II)은 전환 스위치(SI1+', SI1-')를 통해 전환될 것이다. 동위상 스위칭 출력 단자(NIout +, NIout-)를 통과하는 전류는 0.5 II가 될 것이다. 한편, 직교 스위칭 서브회로(SWQ+) 내에서, 출력 전류(IQ)는 모두 도통 스위치(SQ1+, SQ0+, SQ0-, SQ1-)를 통해 흐를 것이고, 어떠한 전류도 전환 스위치(SQ1+', SQ0+', SQ1-', SQ0-')를 통해 전환되지 않는다. 직교 스위칭 출력 단자(NQout+, NQout-)을 통과하는 전류는 IQ가 될 것이다. 따라서 출력 RF 신호(RFout)은 tan-1(|IQ |/0.5|II|)인 위상 θ를 가질 것이며, 여기서 tan-1(·)은 탄젠트 함수의 역함수를 나타낸다. |IQ | = |II|라고 가정하면, 이는 동위상 증폭기(I-Amp)와 직교 증폭기(Q-Amp)가 동일한 출력 전류를 생성함을 의미하며, 위상차 θ는 tan-1(2)이다.
다른 관점에서, 스위칭 회로(24)는 주로 4 비트로 제어되며, 여기서 2 비트는 동위상 성분(즉, 출력 동위상 신호 Io)을 제어하는 데 사용되고, 2 비트는 직교 성분(즉, 출력 직교 신호 Qo)에 사용되며, 이는 예시를 위한 것이다. 실제로, 스위칭 회로(14)는 2*M개의 비트로 제어될 수 있으며, 여기서 M개의 비트는 동위상 성분을 제어/조정하는 데 사용되고, M개의 비트는 직교 위상 성분을 제어/조정하는 데 사용되며, 다양한 값의 위상차 θ가 생성될 것이다.
종래 기술에서, 벡터 변조기는 가변 이득 증폭기(VGA)를 이용하여 동위상 성분 및 직교 성분을 조정한다. 그러나, VGA는 VGA의 이득을 제어하기 위해 아날로그 신호를 필요로 하고, DAC를 필요로 하는데, DAC가 복잡하기 때문에 회로의 복잡도가 증가한다. 이와 비교할 때, 본 발명의 스위칭 회로를 이용함으로써, 디지털 비트 B1,...,BN(예를 들어, 도통 비트 BI0, BI1, BQ0, BQ1 또는 전환 비트 BI0', BI1', BQ0', BQ1')가 동위상 성분 및 직교 성분을 제어/조정하는 데 직접 사용될 수 있어, DAC에 의해 초래되는 복잡도 및 생산 비용을 절약할 수 있다.
스위칭 회로(24)는 0°와 90° 사이의 범위, 즉 복소 평면의 제1 사분면 내에서만 위상차 θ를 생성하지만, 이에 한정되는 것은 아니라는 것에 유의하기 바란다. 본 발명의 스위칭 회로는 0°와 360° 사이의 범위에 걸쳐 분포된 위상차 θ를 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 회로(44)의 개략도이다. 스위칭 회로(44)는 스위칭 회로(24)와 유사하므로, 동일한 표기가 적용된다. 스위칭 회로(44)는 스위칭 회로(24)와는 달리, 제1 동위상 스위칭 서브회로(SWI+) 및 제1 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)에 더하여, 제2 동위상 스위칭 서브회로(SWI-) 및 제2 직교 스위칭 서브회로(SWQ-)를 더 포함한다. 제2 동위상 스위칭 서브회로(SWI-)는 제1 동위상 스위칭 서브회로(SWI+)와 동일한 회로 구조를 갖고, 제2 직교 스위칭 서브회로(SWQ-)는 제1 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)와 동일한 회로 구조를 갖는다. 스위칭 서브회로 SWI+ 및 SWQ+와는 달리, 제2 동위상 스위칭 서브회로(SWI-)의 제1 동위상 스위칭 입력 단자(NIin+)는 음의 동위상 출력 단자(OI-)에 연결되고, 제2 동위상 스위칭 서브회로(SWI-)의 제2 동위상 스위칭 입력 단자(NIin-)는 양의 동위상 출력 단자(OI+)에 연결되고, 제2 직교 스위칭 서브회로(SWQ-)의 제1 직교 스위칭 입력 단자(NQin+)는 음의 직교 출력 단자(OQ-)에 연결되고, 제2 직교 스위칭 서브회로(SWQ-)의 제2 직교 스위칭 입력 단자(NQin-)는 양의 직교 출력 단자(OQ+)에 연결된다.
다시 말해, 제2 동위상 스위칭 서브회로(SWI-)를 통해 흐르는 전류의 전류 방향은 제1 동위상 스위칭 서브회로(SWI+)를 통해 흐르는 전류의 전류 방향과 반대가 될 것이고, 제2 직교 스위칭 서브회로(SWQ-)를 흐르는 전류의 전류 방향은 제1 직교 스위칭 서브회로(SWQ+)를 통해 흐르는 전류의 전류 방향과 반대가 될 것이다.
서브회로 SWI- 및 SWQ+가 인에이블될 때, 스위칭 회로(44)는 90°와 180°사이의 범위, 즉 제2 사분면 내에서 위상차(θ)를 생성할 수 있다. 서브회로 SWI- 및 SWQ-가 인에이블될 때, 스위칭 회로(44)는 180°와 270°사이의 범위, 즉 제3 사분면 내에서 위상차(θ)를 생성할 수 있다. 서브회로 SWI+ 및 SWQ-가 인에이블될 때, 스위칭 회로(44)는 270°와 360°사이의 범위, 즉 제4 사분면 내에서 위상차(θ)를 생성할 수 있다. 따라서, 스위칭 회로(44)는 0°와 360 °사이의 범위에 걸쳐 분포 된 위상차(θ)를 생성할 수 있다..
요약하면, 벡터 변조기는 동위상 성분 및 직교 성분을 제어/조정하기 위해 복수의 스위치를 포함하고 복수의 비트에 의해 제어되는 스위칭 회로를 이용하여, DAC에 의해 초래되는 복잡도 및 생산 비용을 절약할 수 있다.
당업자라면 본 발명의 교시를 유지하면서 기기 및 방법에 대한 많은 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 이상의 개시는 첨부 된 청구범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 입력 무선 주파수(radio frequency, RF) 신호에 따라 입력 동위상 신호 및 입력 직교 신호를 생성하도록 구성된 직교 성분 생성기;
    복수의 비트를 수신하고, 상기 복수의 비트에 의해 제어되는 복수의 스위치를 포함하며, 상기 복수의 비트에 따라 출력 동위상 신호 및 출력 직교 신호를 생성하도록 구성된 스위칭 회로 - 상기 출력 동위상 신호 및 상기 출력 직교 신호는 상기 입력 동위상 신호 및 상기 입력 직교 신호와 관련됨 -; 및
    상기 출력 동영상 신호 및 상기 출력 직교 신호에 따라 출력 RF 신호를 생성하도록 구성된 결합 모듈
    을 포함하는 벡터 변조기.
  2. 제1항에있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 직교 성분 생생기에 연결된 스위칭 입력 단자;
    상기 결합 모듈에 연결된 스위칭 출력 단자;
    상기 스위칭 입력 단자와 상기 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 도통 비트(conducting bit)에 의해 제어되는 복수의 도통 스위치; 및
    상기 스위칭 입력 단자에 연결되고 전압을 수신하며, 상기 복수의 비트 내의 복수의 전환 비트(diverting bit)에 의해 제어되는 복수의 전환 스위치 - 상기 복수의 전환 비트는 상기 복수의 도통 비트의 보수임 -를 포함하는, 벡터 변조기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직교 성분 생성기와 상기 스위칭 회로 사이에 연결되고, 상기 입력 동위상 신호를 수신하여 중간 동위상 신호를 출력하도록 구성된 동위상 증폭기; 및
    상기 직교 성분 생성기와 상기 스위칭 회로 사이에 연결되고, 상기 입력 직교 신호를 수신하여 중간 직교 신호를 출력하도록 구성된 직교 증폭기를 더 포함하는 벡터 변조기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력 동위상 신호는 제1 입력 동위상 신호 및 제2 입력 동위상 신호를 포함하고;
    상기 입력 직교 신호는 제1 입력 직교 신호 및 제2 입력 직교 신호를 포함하고;
    상기 동위상 증폭기는 제1 동위상 출력 단자 및 제2 동위상 출력 단자를 포함하고;
    상기 직교 증폭기는 제1 직교 출력 단자 및 제2 직교 출력 단자를 포함하고;
    상기 중간 동위상 신호는 제1 중간 동위상 신호 및 음의 중간 동위상 신호를 포함하고;
    상기 중간 직교 신호는 제1 중간 직교 신호 및 음의 중간 직교 신호를 포함하고;
    상기 출력 동위상 신호는 제1 출력 동위상 신호 및 제2 출력 동위상 신호를 포함하고;
    상기 출력 직교 신호는 제1 출력 직교 신호 및 제2 출력 직교 신호를 포함하고;
    상기 출력 RF 신호는 제1 출력 RF 신호 및 제2 출력 RF 신호를 포함하며;
    상기 결합 모듈은,
    상기 제1 출력 동위상 신호 및 상기 제1 출력 직교 신호에 따라 상기 제1 출력 RF 신호를 생성하도록 구성된 제1 결합 요소; 및
    상기 제2 출력 동위상 신호 및 상기 제2 출력 직교 신호에 따라 상기 제2 출력 RF 신호를 생성하도록 구성된 제2 결합 요소를 포함하는, 벡터 변조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    제1 동위상 스위칭 서브회로; 및
    제1 직교 스위칭 서브회로를 포함하고,
    상기 제1 동위상 스위칭 서브회로는,
    상기 동위상 증폭기의 제1 동위상 출력 단자에 연결된 제1 동위상 스위칭 입력 단자;
    상기 동위상 증폭기의 제2 동위상 출력 단자에 연결된 제2 동위상 스위칭 입력 단자;
    제1 동위상 스위칭 출력 단자;
    제2 동위상 스위칭 출력 단자;
    상기 제1 동위상 스위칭 입력 단자와 상기 제1 동위상 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 동위상 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 동위상 도통 스위치;
    상기 제2 동위상 스위칭 입력 단자와 상기 제2 동위상 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 동위상 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 동위상 도통 스위치;
    상기 제1 동위상 스위칭 입력 단자에 결합되어 전압을 수신하고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 동위상 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 동위상 전환 스위치 - 상기 복수의 동위상 전환 비트는 상기 복수의 동위상 도통 비트의 보수임 -; 및
    상기 제2 동위상 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 동위상 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 동위상 전환 스위치를 포함하고,
    상기 제1 직교 스위칭 서브회로는,
    상기 직교 증폭기의 제1 직교 출력 단자에 연결된 제1 직교 스위칭 입력 단자;
    상기 직교 증폭기의 제2 직교 출력 단자에 연결된 제2 직교 스위칭 입력 단자;
    제1 직교 스위칭 출력 단자;
    제2 직교 스위칭 출력 단자;
    상기 제1 직교 스위칭 입력 단자와 상기 제1 직교 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 직교 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 직교 도통 스위치;
    상기 제2 직교 스위칭 입력 단자와 상기 제2 직교 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 직교 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 직교 도통 스위치;
    상기 제1 직교 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 직교 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 직교 전환 스위치 - 상기 복수의 직교 전환 비트는 상기 복수의 제1 직교 도통 비트의 보수임 -; 및
    상기 제2 직교 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 직교 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 직교 전환 스위치를 포함하는, 벡터 변조기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    제2 동위상 스위칭 서브회로; 및
    제2 직교 스위칭 서브회로를 포함하고,
    상기 제2 동위상 스위칭 서브회로는,
    상기 동위상 증폭기의 제2 동위상 출력 단자에 연결된 제1 동위상 스위칭 입력 단자;
    상기 동위상 증폭기의 제1 동위상 출력 단자에 연결된 제2 동위상 스위칭 입력 단자;
    제1 동위상 스위칭 출력 단자;
    제2 동위상 스위칭 출력 단자;
    상기 제1 동위상 스위칭 입력 단자와 상기 제1 동위상 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 동위상 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 동위상 도통 스위치;
    상기 제2 동위상 스위칭 입력 단자와 상기 제2 동위상 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 동위상 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 동위상 도통 스위치;
    상기 제1 동위상 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 동위상 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 동위상 전환 스위치 - 상기 복수의 제1 동위상 전환 비트는 상기 복수의 동위상 도통 비트의 보수임 -; 및
    상기 제2 동위상 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 동위상 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 동위상 전환 스위치를 포함하고,
    상기 제2 직교 스위칭 서브회로는,
    상기 직교 증폭기의 제2 직교 출력 단자에 연결된 제1 직교 스위칭 입력 단자;
    상기 직교 증폭기의 제1 직교 출력 단자에 연결된 제2 직교 스위칭 입력 단자;
    제1 직교 스위칭 출력 단자;
    제2 직교 스위칭 출력 단자;
    상기 제1 직교 스위칭 입력 단자와 상기 제1 직교 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 직교 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 직교 도통 스위치;
    상기 제2 직교 스위칭 입력 단자와 상기 제2 직교 스위칭 출력 단자 사이에 연결되고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 직교 도통 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 직교 도통 스위치;
    상기 제1 직교 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 비트 내의 복수의 직교 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제1 직교 전환 스위치 - 상기 복수의 제1 직교 전환 비트는 상기 복수의 제1 직교 도통 비트의 보수임 -; 및
    상기 제2 직교 스위칭 입력 단자에 연결되어 상기 전압을 수신하고, 상기 복수의 직교 전환 비트에 의해 제어되는 복수의 제2 직교 전환 스위치를 포함하는, 벡터 변조기.
KR1020190010480A 2018-12-07 2019-01-28 디지털 제어형 벡터 신호 변조기 Ceased KR20200093726A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107144059A TWI675554B (zh) 2018-12-07 2018-12-07 數位控制向量訊號調變器
US16/234,484 US10476717B1 (en) 2018-12-07 2018-12-27 Digital-controlled vector signal modulator
EP19153196.1A EP3687064B1 (en) 2018-12-07 2019-01-23 Digital-controlled vector signal modulator
JP2019010748A JP6856677B2 (ja) 2018-12-07 2019-01-25 デジタル制御されるベクトル信号変調器
KR1020190010480A KR20200093726A (ko) 2018-12-07 2019-01-28 디지털 제어형 벡터 신호 변조기

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107144059A TWI675554B (zh) 2018-12-07 2018-12-07 數位控制向量訊號調變器
US16/234,484 US10476717B1 (en) 2018-12-07 2018-12-27 Digital-controlled vector signal modulator
EP19153196.1A EP3687064B1 (en) 2018-12-07 2019-01-23 Digital-controlled vector signal modulator
JP2019010748A JP6856677B2 (ja) 2018-12-07 2019-01-25 デジタル制御されるベクトル信号変調器
KR1020190010480A KR20200093726A (ko) 2018-12-07 2019-01-28 디지털 제어형 벡터 신호 변조기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200093726A true KR20200093726A (ko) 2020-08-06

Family

ID=92264564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190010480A Ceased KR20200093726A (ko) 2018-12-07 2019-01-28 디지털 제어형 벡터 신호 변조기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10476717B1 (ko)
EP (1) EP3687064B1 (ko)
JP (1) JP6856677B2 (ko)
KR (1) KR20200093726A (ko)
TW (1) TWI675554B (ko)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794621A (en) * 1987-08-26 1988-12-27 Josef Dirr Apparatus for transmitting information by angle modulation
US4843351A (en) * 1987-08-28 1989-06-27 Hewlett-Packard Company Vector modulation signal generator
US5317290A (en) * 1987-10-19 1994-05-31 General Electric Company MMIC (monolithic microwave integrated circuit) switchable bidirectional phase shift network
US5355103A (en) * 1990-06-29 1994-10-11 American Nucleonics Corporation Fast settling, wide dynamic range vector modulator
US7295819B2 (en) * 2003-03-11 2007-11-13 Andrew Corporation Signal sample acquisition techniques
US6980779B2 (en) * 2003-11-20 2005-12-27 Nokia Corporation RF transmitter using digital-to-RF conversion
US7355470B2 (en) * 2006-04-24 2008-04-08 Parkervision, Inc. Systems and methods of RF power transmission, modulation, and amplification, including embodiments for amplifier class transitioning
US7609779B2 (en) * 2006-02-27 2009-10-27 Freescale Semiconductor, Inc. RF transmitter with interleaved IQ modulation
TWI520439B (zh) * 2009-04-13 2016-02-01 凡爾賽特公司 半雙工相位陣列天線系統
KR101067470B1 (ko) 2009-12-09 2011-09-27 한국과학기술원 Iq 디지털 벡터 변조기
US8699626B2 (en) 2011-11-29 2014-04-15 Viasat, Inc. General purpose hybrid
US9246722B2 (en) * 2012-03-20 2016-01-26 Intel Deutschland Gmbh Device for providing a differential output signal and method for providing a differential output signal
JP6163874B2 (ja) * 2013-05-23 2017-07-19 株式会社リコー 回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法
US10700766B2 (en) * 2017-04-19 2020-06-30 Amir Keyvan Khandani Noise cancelling amplify-and-forward (in-band) relay with self-interference cancellation
WO2018215647A1 (en) * 2017-05-25 2018-11-29 Technische Universiteit Eindhoven Efficient wideband phased antenna array using true time delays and interpolation
CN108923797B (zh) * 2018-06-25 2019-10-15 东南大学 一种应用于lte mtc电力物联网的新型发射机

Also Published As

Publication number Publication date
EP3687064A1 (en) 2020-07-29
US10476717B1 (en) 2019-11-12
JP6856677B2 (ja) 2021-04-07
TW202023205A (zh) 2020-06-16
JP2020120302A (ja) 2020-08-06
EP3687064B1 (en) 2022-02-16
TWI675554B (zh) 2019-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9246722B2 (en) Device for providing a differential output signal and method for providing a differential output signal
US9800452B2 (en) Digital quadrature modulator and switched-capacitor array circuit
US11424725B2 (en) Digital power amplifier with filtered output
US8704606B2 (en) Mixer cell, modulator and method
KR100599148B1 (ko) D급 증폭기를 제어하는 시스템
WO2018188501A1 (zh) 一种数模转换器
EP2852051B1 (en) Switch-mode amplifier
US8867665B2 (en) Communication systems and methods supporting multiple modulation techniques
ES2744127T3 (es) Estructura de amplificador de señal para radiotransmisor
US10411348B2 (en) Phase shifting device
JP4881596B2 (ja) 双方向周波数変換器およびこれを用いた無線機
EP2999116A1 (en) Direct digital radio frequency modulator
KR20200093726A (ko) 디지털 제어형 벡터 신호 변조기
US10581395B2 (en) Variable gain amplifier
EP3843098B1 (en) Sign switching circuitry
US7852135B2 (en) Circuit arrangement for signal mixing
US7801498B2 (en) Transmission of analog signals in a system-on-chip
KR100770432B1 (ko) 전류 미러링을 이용한 주파수 변환회로
EP4560918A1 (en) Signal generation circuit
KR20170077001A (ko) 이진 가중치 가변 부하
EP4572140A1 (en) Apparatuses, systems and methods for facilitating a phase shifter
US20130082756A1 (en) Signal input device of digital-rf converter
EP4657754A1 (en) Signal generation circuit
KR20240049084A (ko) 위상 천이기
WO2007125469A1 (en) Power amplifier.

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20190128

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200414

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
PG1501 Laying open of application
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20201007

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20200414

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

X091 Application refused [patent]
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20201007

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20200603

Comment text: Amendment to Specification, etc.

E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20201119

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20200414

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

PE0801 Dismissal of amendment

Patent event code: PE08012E01D

Comment text: Decision on Dismissal of Amendment

Patent event date: 20201119

Patent event code: PE08011R01I

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20201105

Patent event code: PE08011R01I

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event date: 20200603