The radio specification of the double conversion tuner (DC tuner) for cable modern is analyzed based on DOCSIS RFI and the reference architecture of DC tuner is proposed. The required specification for each building block is allocated considering practical application using the analyzed radio specification. Designed schematics of every building blocks are fabricated using $0.5\mum$ BiCMOS technology and the measurement results are provided.
인터넷의 폭발적이 대중화와 더불어 저가의 고속 인터넷 서비스에 대한 수요가 급팽창 하였으며 수요에 대한 신속한 대처를 위해서 널리 대중화된 통신 인프라인 CATV망과 사설전화망을 이용할 필요성이 생겼으며 이에 등장한 서비스가 케이블 모뎀과 DSL이다. CATV망을 이용한 데이터 서비스는 80년대 후반에 미국에서 처음으로 대학교와 공공기관에 제공되었으며 90년대 중반이후 인터넷의 급진적인 팽창과 함께 설립된 DOCSIS 표준에 힘입어 케이블 모뎀 서비스가 대중화 되었다. CATV나 공중파 TV의 Front-End 수신부를 튜너라고 하는 데 크게 Single Conversion 튜너와 Double Conversion 튜너로 크게 구분되어 진다. Single Conversion 튜너는 공중파 TV와 같이 광대역이지만 Low VHF, High VHF, UHF로 뚜렷이 주파수 구분이 이루어져 있어 입력주파수를 한번에 중간주파수로 변경가능한 경우 사용되어진다. 그러지만, 케이블모뎀과 같은 케이블상의 광대역신호들은 6MHz간격의 모든 채널에 캐리어신호들이 밀집되어 있어 Single Conversion방식으로는 상호간섭, 이미지 주파수로 Up Conversion한 후에 대역통과 필터를 이용하여 불필요한 고조파 성분들을 제거한 후에 다시 낮은 중간 주파수 대역으로 주파수를 변경하는 Double Conversion 튜너를 사용하여 상호간섭이나 이미지 주파수 등의 문제를 해결한다.
본 논문의 2장에서 DOSICS RFI표준에 근거하여 케이블모뎀용 Double Conversion 튜너에 필요한 요구규격인 NF, Phase Noise, Image Rejection Ratio, CTB, CSO, Cross Modulation와 Power Gain 및 AGC Range에 관한 사항들을 이론적인 근거로서 분석을 하였다.
3장에서는 Double Conversion Tuner의 기본 아키텍쳐를 정하고 2장에서 유도되어진 요구규격을 근거로 Up Conversion 블록과 Down Conversion 블록에 요구되어지는 규격을 할당하였으며, 특히, 선형성 규격인 CTB와 CSO에 관하여 면밀히 분석하여 제시하였다.
4장에서는 Up 과 Down Conversion 기능블록인 Up Mixer/AGC, Up Oscillator, Down LNA, Down IR Mixer, Down Oscillator와 Down IF Amplifier에 대한 회로 설계사항들을 새로운 아이디어와 함께 설명하였다.
5장에서는 제작된 칩 샘플의 마이크로 사진과 함께 측정에 필요한 응용회로와 PCB에 대해 설명하였다. 그리고, 실제 측정결과와 함께 여러 문제점들에 대한 해결방안도 제시하였다.
본 논문을 통하여 케이블 모뎀에 사용되어지는 단일칩 Double Conversion 튜너 설계에 필요한 시스템 요구규격 산출, 블록별 요구규격할당 및 각 기능블록들의 회로설계에 대한 전반적인 사항을 분석·검토하였다. 비록, 제작된 첫 샘플 칩이 상용화 수준의 완벽한 동작을 보이진 못하였으나 모든 설계사항에 대한 동작을 보인 것에 만족을 하며 좀더 완벽한 시스템의 이해에서 출발한 다음 번젼의 샘플에서 상용화 수준의 칩을 제작할 수 있는 가능성은 확인 할 수가 있었다.
