Design of Programmable Baseband Filter for Direct Conversion

Direct Conversion 방식용 프로그래머블 Baseband 필터 설계

Recently, CMOS RF integration has been widely explored in the wireless communication area to save cost, power, and chip area. The direct conversion architecture, rather than a more conventional super-het-erodyne, has been an attractive choice for single-chip integration because of its many advantages. However, the direct conversion architecture has several fundamental problems to solve in achieving performance comparable to a super-heterodyne counterpart. In this paper, we describe a programmable filter for mobile communication terminals using a direct conversion architecture. The proposed filter can be implemented with the active-RC filter and programmed to meet the requirements of different communication standards, including GSM, DECT and WCDMA. The filter can be tuned to select a detail frequency by changing the gate voltage of the MOS resistors. The gain of the proposed architecture can be programmed from 27dB to 72dB using the filter gain and VGA in 3dB steps.

최근 무선통신 분야에서 가격, 소비전력과 칩 면적을 줄이기 위한 CMOS RF 집적화에 관한 연구가 수행되고 있다. 이동통신 단말기 수신단 구조 중 direct conversion 방식은 기존의 super-heterodyne 방식에 비해 IF단이 생략되어 수신단의 구조가 간단하고, RF 필터 등이 제거되어 one chip화가 가능하다는 장점을 갖는다. 그러나 direct conversion 구조는 발진 및 DC offset과 같은 문제점을 갖기 때문에 시스템 전체의 noise figure와 선형성 등을 고려하여 수신단용 필터와 VGA를 설계해야 한다. 본 논문에서는 direct conversion 구조의 이동통신 단말기용 프로그래머블 필터를 설계하였다. 제안된 필터 구조는 GSM, DECT, WCDMA와 같은 서로 다른 통신 방식에 적용할 수 있도록 차단주파수를 가변할 수 있고, RF단에서의 이득 변화에 대해 이득을 조절할 수 있도록 설계하였다. 설계된 프로그래머블 필터는 MOS 트랜지스터의 게이트 전압으로 차단주파수 부근에서 주파수를 조절할 수 있고, 제안된 구조는 필터 이득과 VGA를 이용하여 $27dB{\sim}72dB$까지 3dB 간격으로 이득을 가변할 수 있다.