This work presents the architecture of ATSC Terrestrial/Cable tuner which is highly competitive in the tuner market. Among the various receiver architectures, double conversion zero-IF architecture is an optimum solution for low cost and high performance.
In addition, this work is focused on designing a highly linear up-conversion mixer which is one of the important issues in designing double conversion zero-IF Digital TV tuner IC. After choosing the Micromixer among various kinds of mixers, by analyzing $g_m^"$ of the transconductor of Micromixer, a highly linear transconductor is proposed. In the conclusion, a highly linear CMOS up-conversion Micromixer using this transconductor is proposed.
많은 나라들이 기존의 아날로그 방송이 디지털 티브이 방송으로 전환하려는 추세이다. 따라서 디지털 티브이의 튜너 시장에서 경쟁력이 있는 지상파 및 케이블 튜너의 구조에 대해서 연구를 진행했다. 다양한 수신기의 구조와 그에 관한 쟁점들을 논의하였으며, 그 중 가격과 성능 면을 고려하였을 때 가장 많은 장점을 가지는 구조가 Double Conversion Zero-IF 구조였기 때문에, 이 구조에 초점을 맞추고 연구를 진행하였다.
또한, Double Conversion zero-IF 구조에서 상향 주파수 혼합기와 하향 주파수혼합기가 가지는 설계 쟁점에 대해서 논의하였고, 기존의 주파수 혼합기가 이 구조에서 사용되었을 때 가질 수 있는 장점과 단점에 대하여 논의하였다. 특히, 위의 논의를 바탕으로, double conversion zero-IF에서의 상향 주파수 혼합기는 소신호적으로 매우 선형적이어야 한다는 것을 보였고, 이를 설계해야만 우리가 채택한 구조의 튜너 집적회로를 만들 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다.
그리고 다양한 주파수 혼합기 중에서 마이크로믹서가 상향 주파수 혼합기에 적합하다고 생각하여, 마이크로믹서의 소신호 선형성을 높이는 데에 연구의 초점을 두었다. 이를 위해 마이크로믹서의 트랜스컨덕터의 선형성을 분석하여 선형성을 개선할 수 있는 방법을 제안하였다. 또한 이를 적용하여 매우 큰 선형성을 가지는 CMOS 마이크로믹서를 설계하였다. 이는 기존의 마이크로믹서보다 우수한 성능을 지닐 뿐만 아니라, 기존의 다른 주파수 혼합기보다 더 우수한 소신호 선형성을 가지고 있다.
이번에 설계한 CMOS 마이크로믹서는 전압 이득을 가지면서도 수동 주파수 혼합기의 소신호 선형성과 비슷한 소신호 선형성을 가지기 때문에, 상향 주파수 혼합기로 사용하기에 적합하다고 할 수 있다. 또한 double conversion zero-IF가 아닌 다른 구조에서도 충분히 사용할 수 있을 만큼 우수한 성능을 지닌다.
