UHF 대역 내 Polyphase network를 이용한 새로운 6포트 수신기 구조

Abstract

현재 무선통신은 급속하게 진보하고 있으며 상용되는 무선표준들도 다양하게 존재한다. 따라서 최근 무선통신기기들은 그 사용 목적에 따라 두 개 이상의 표준을 지원하는 경우가 많으며 이를 위해서 각각의 표준에 맞는 RF 시스템을 가져야 한다. 하지만 표준에 따른 각각의 RF 시스템을 따로 가지게 되면 무선기기의 크기나 가격 측면에서 매우 비효율적인 면이 많아진다. 이런 한계를 극복하기 위하여 하나의 RF 시스템이 여러 무선 표준을 지원하는 소프트웨어 기반(Soft Defined Radio : SDR) 무선통신 기술이 오래 전부터 연구 중에 있다. SDR의 RF 시스템 구조로서는 Digital RF가 가장 이상적이나 A/D 변환기와 같은 부품 등의 한계가 있어 아직까지 많이 사용되지 않고 있으며 그 대안으로 재구성 가능한 무선 수신기 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 다양한 표준을 만족시키기 위해서는 회로 크기, 비용, 전력소모 면에서 해결해야 할 문제점들이 많다. 그래서 새로운 대안으로 수동소자와 광대역 전력검출기로 구성된 6포트 기술을 통한 재구성 가능한 무선 수신기 구조가 제안 되었다. 6포트 수신기는 LO와 RF 간의 격리도가 좋고 낮은 LO 전력을 사용하기 때문에 직접변환 수신기에서 문제가 되는 DC 오프셋을 해결하는데 용이한 수신기 구조이다. 하지만 기존의 6포트 수신기의 구조는 6포트를 구성하는 각각의 소자들이 λ/4 의 마이크로스트립 라인으로 구성되어 있기 때문에 현재까지는 마이크로웨이브나 밀리미터 대역에서만 적용되었다. 따라서 본 논문에서는 저주파수 대역에서도 크기에 제약을 받지 않으면서 기존의 6포트 수신기와 같은 동작을 하도록 수신기를 제안해 보았다. 제안된 구조는 기존의 6포트 구조를 대신해서 전력결합기, 전력분배기와 광대역의 Polyphase Network으로 구성된다. 제안된 구조의 6포트 수신기는 UHF 대역 내 300~1200 MHz에서 적용 가능하도록 설계하였다. 그리고 수신기의 검증은 전력검출기와 아날로그 디코더 회로를 통해 얻은 복원된 신호와 변조 전 디지털 신호를 측정하여 서로 비교하였다. 또한 상용 믹서에 비해 LO와 RF 간 높은 격리도를 얻을 수 있었으며 이는 직접변환 방식에서 문제가 되는 LO 누설에 의한 DC 오프셋 문제를 해결하는데 이용되어질 수 있다.