This paper first provides a result of the double-quadrature image rejection mixer using the polyphase filter in the 5-GHz wireless LAN. The double-quadrature image rejection mixer uses four mixers with both RF and LO inputs in the quadrature phases. All quadrature signals for both RF and LO inputs are generated from the polyphase filter.
This double-quadrature image rejection is designed based on the dual-conversion architecture receiver. For the high image rejection in the high frequency, the double- quadrature topology is adopted instead of the single-quadrature topology, with high the narrow band filtering effect by the IF frequency (1GHz). Two-transconductance stages in the double-quadrature mixer are shared by a pair of I/Q switching stages respectively to reduce the mismatch from the conversion gain in the mixers. The high frequency unwanted harmonics components generated after first down conversion process is reduced through the IF amplifiers for the linearity of the receiver.
This work i s implemented based on 0.18-$\mum$ CMOS technology and shows the image rejection of the 30-35 dB from only the double-quadrature image rejection mixer block and power gain of -9dB. The input-referred IP3 is +9dBm with input ldB compression point of-2dBm. It consumes 60mA total current from a 1.8V supply.
최근 수년 동안 무선 통신 시스템의 잇따른 상업화의 성공은 RFIC의 개발을 저전력, 저가격 그리고 작은 사이즈로 이끌고 있다. 이에 따라 최근에는 부피가 크고 값비싼 외장 부품(off-chip filter) 사용을 제거하고 RF 송/수신단을 완전히 집적화(integration) 하여 가격 경쟁을 확보하고자 직접변환방식(Direct-conversion)을 채택하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 직접변환방식은 헤테로다인 방식과 달리 고주파 신호를 중간주파수(IF) 없이 기저대역으로 직접 전환시킴으로써 헤테로다인 방식에서 문제가 되고 있는 이미지(Image) 문제가 없다. 이것은 곧 외장 중간주파수 필터가 더 이상 필요하지 않으므로 송/수신단의 집적화를 한층 더 높일 수 있는 장점을 의미한다. 그러나 이런 장점 이면에는 DC offset, I/Q Mismatch, Even order distortion, Flicker Noise, Lo leakage와 같은 고질적인 문제를 내포하고 있기 때문에 CDMA와 같이 까다로운 규격의 시스템이나, RF Carrier 주파수가 높은 시스템(5-GHz wireless LAN)에서는 실제로 개발하기에는 결코 쉬운 일은 아니다.
최근에는 헤테로다인 방식과 직접변환방식의 단점을 줄이고 두 방식의 장점을 최대한 이용한 이중주파수변환방식(dual-conversion architecture)이 많이 연구 되고 있다. 이중주파수변환방식은 먼저 선정된 중간주파수로 주파수를 하향 변환시킨 후 중간주파수대역에서 다시 직접변환방식으로 기저대역으로 직접 신호를 변환시킨다.
본 논문은 5-GHz 무선랜(Wireless LAN)에 적용 할 수 있는 이미지 제거 믹서에 대해 서술하고 있으며, 이중주파수변환방식에 적용할 수 있도록 설계되었다. 이미지 제거 믹서는 고주파에서 기생 커패시턴스 효과를 최대한 억제하여 높은 이미지 제거율을 얻기 위해 2-GHz 대역이하에서 널리 사용된 단순 4-위상 구조(single-quadrature)를 탈피하고 이중 4-위상 구조(double-quadrature)를 채택하였다. 그리고 이미지 신호는 중간주파수대역에서 폴리페이져 필터(Polyphase filter)를 이용하여 제거되도록 설계되었다. 또한 중간주파수를 높게 선택하여 이미지 신호가 수신단의 협대역 정합 회로에서 감쇄되도록 하였다. 0.18$\mum$ CMOS 공정으로 구현된 이중 4-위상 구조 이미지 제거 믹서를 측정한 결과 5-GHz 대역에서 30-35dB 정도의 높은 이미지 제거율을 보였는데, 향후 동일 주파수 대역에서 상용품 적용에 충분한 가능성을 시사하였다. 그리고 본 논문에서 검토한 5-GHz 대역에서 폴리페이져 필터를 이용한 이중 4-위상 구조(double-quadrature)믹서에 대해 아직 국내외학회에 보고된 바가 없어 본 논문의 의미는 크다고 할 수 있겠다.
