믹서(Mixer)

소개글

믹서(Mixer)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 믹서(Mixer) 정의

2. 믹서의 원리와 구조

3. 주파수 믹서이론.

4. 믹서 혼합기이론

5. 믹서의 중요특성

6. 믹서 지표의 이해

7. 믹서회로의 예시

8. 믹서 사용제품 설명서 - MAX2683

본문내용

3가 같아지는 전력점을 찾는다는게 불가능하다.
측정의 key는 기울기에 있다. fundamental과 IM3의 기울기변화는 1과 3으로 일정하다고 본다면, 그 기울기 변화를 통해 어떤 전력점에서 둘이 짝짜꿍하게 될지 미리 예측할 수 있다. 그래서 위에 있는 그래프를 다시 보면 한가지 중요한 관계를 발견할 수 있다. 바로 IMD/2 라는 값이다!
위의 그래프에 IMD와 OIP3의 관계를 그려보았다. 결국 IP3 계산 수식은 아래와 같이 구성된다. (IMD 값은 부호가 없는 절대값을 적용한다)
OIP3 = Output Power + IMD/2
IIP3 = OIP3 - Gain
결국 OIP3, IIP3를 측정하기 위해서는 아래와 같이 IMD를 측정하면 된다.
1. 정해진 offset을 가진 two-tone source (즉 두 개의 주파수입력)을 DUT에 입력한다.
two tone source의 offset 주파수는 CDMA의 경우 1.23 또는 1.25MHz의 차이를 둔 채 입력한다.
2. 출력단 spectrum을 보면서, fundamental 주파수 출력전력과 IM3 출력전력 값에 marker를 찍어서 그 두 전력값을 각각 읽는다.
3. 두 marker의 차이, 즉 IMD를 계산한다.
4. Output Power와 IMD 값을 통해 OIP3, IIP3를 계산한다.
이 방법은 실제 측정장비는 물론 시뮬레이션 상에서도 똑같이 적용하여 계산하면 된다. 그리고 일반적으로 IIP3를 바로 측정하기 보다는 OIP3를 측정하고나서 gain을 빼주는 식으로 계산한다.
한가지 주의할 사실은, 출력전력이 얼마이냐에 따라 IMD값은 달라진다는 것이다. 출력전력이 낮은데서 측정할수록 IMD의 절대값(즉 두 신호사이의 전력차)은 점점 커지게 된다. 저 위의 IP3 diagram 그래프를 보면 쉽게 알 수 있다. 그래서 출력전력이 작은 곳이라 해도, IMD 절대값만 커지는게 아니라 IMD/2 도 같이 커지기 때문에 결국 OIP3는 어떤 전력점에서 측정하더라도 이론적으로 항상 같은 값으로 유지된다. 수학적으로 본다면, 위의 IP3 계산식은 기울기를 토대로 두 직선 그래프가 만나는 점을 예측한 수식이기 때문에 당연히 어느 좌표에서 읽든 두 그래프의 교차점 위치는 변하지 않는다.
전력이 낮은데서는 이런 IP3 diagram 이 잘 맞아떨어지지만, 전력이 높아지면 실제로는 그게 그렇게 맘대로 되지는 않는다. 그래서 OIP3는 일반적으로 특정한 전력점, 즉 P1dB점에서 측정한 IMD를 통해 계산된 값을 제시하는 경우가 많다.
또한 P1dB와 IP3는 어느정도 일정한 상관관계가 있다. 일반적으로 OIP3 점은 이론적으로 P1dB 보다 9.6 dB 높다고 하지만, 정확히 이렇게 적용되지는 않고 실제로는 대략 P1dB보다 7~10 dB 높은 지점에 위치하게 된다
7. 믹서회로의 예시
8. 믹서 사용제품 설명서 - MAX2683 : 원가 절감형 고성능 3.5GHz 주파수 상향변환기
1) 업컨버터 리뷰
믹서의 근본적인 기능은 주파수 변환이다. 이 성질은 거의 모든 전송 회로에 사용되고 있다. 전형적인 동작의 경우, 주파수 fMOD로 동작하는 변조 신호가 믹서의 한 포트로 주입되고, 주파수 fLO 의 자국 발진자(LO) 신호는 또 하나의 포트로 주입된다. 그 결과로 얻어지는 RF 신호는 주파수 fMOD + fLO로 업컨버전 된다. 주파수 변환은 변조된 fMOD 파형인 cos(fMOD
*t), 그리고 LO파형으로부터 만들어진다. 삼각함수 공식으로부터 다음의 식을 얻을 수 있다
Cos(fMOD * t) * cos(fLO * t) = 1/2 cos(fLO - fMOD) 1/2 cos(fLO fMOD)
위의 이상적인 신호 조작 과정에서, 믹서의 출력에는 주파수 fLO- fMOD 및 fLO+ fMOD의 신호만이 담겨 있다. 즉, 원래의 변조 신호 fMOD 및 자국 신호 fLO가 업컨버터 출력 RF 포트에서 완전히 제거되는 것이다.
길버트 셀 액티브 믹서는 이미터 커플링 쌍 증폭기에 기반하고 있다. 이 증폭기의 동작은 변조된 신호를 공통 모드와 차동 모드 성분으로 나누어 보면 가장 잘 이해할 수 있다. 변조된 신호는 증폭기 쌍의 한 쪽으로 들어가고, 반대쪽은 커패시터를 통해 AC 접지가 된다. 대칭 원리에 의해 공통 모드 성분은 두 분기점 사이의 전류를 이동시키며, 작은 신호들에 대해서는 표준 이미터 공통 증폭기로 동작한다. MAX2683은 네 개의 기본 증폭기에 네 개의 크로스 커플링 된 소자를 채용하여 LO 속도에서 변조된 신호에 를 곱하고 원하는 이중 균형 믹서 성능을 구현한다. 이미터 커플링 쌍과의 이러한 소자의 결합으로 기본적인 길버트 셀의 구성이 완성된다. 변조된 신호 입력에 대해서는 LO가 단일단 방식으로 주입되며, 반대쪽은 커패시터를 통해 AC 접지가 된다. (+) 방향 LO 전압은 소자의 바깥쪽 세트가 켜져 있게 하여 LO 속도에서 변조된 신호에 가 곱해지도록 하며, (-) 방향 전압은 안쪽 쌍이 켜져 있게 하여 역시 LO 속도에서 변조된 신호에 가 곱해지도록 한다.
2) 제품 설계 및 성능 상의 특징
MAX2683은 +2.7~5.5V 전원에서 동작한다. 이 제품은 초소형 16핀 TSSOP-EP 패키지로 되어 있으며 최고 3.6GHz의 특수 애플리케이션을 위해 노출 패들을 채용하고 있다. 이중 균형 길버트 셀 아키텍처에 단일단 RF 및 LO 입력, 그리고 차동 오픈 콜렉터 출력 포트를 사용하고 있다. 차동 출력 포트는 단일단 또는 차동 애플리케이션에서 광대역의 유연한 인터페이스를 제공한다. MAX2683은 외부 저항으로 설정하는 가변 바이어스 제어 기능이 있어 사용자가 소비전류와 선형성을 절충하여 시스템 성능을 최적화할 수 있도록 되어 있다. 로직 레벨 제어 기능은 소자의 내장 주파수 체배기를 동작시켜 외부 LO 소스가 최대 혹은 절반의 주파수로 동작하도록 한다. 내장 LO 필터는 LO 고조파를 억제하고 믹싱 오류를 막는 역할을 한다. 그림 1은 MAX2683 애플리케이션의 블록 다이어그램을 단순화한 것이다. 그림 2는 MAX2683의 핀 설명이다. 성능 상의 특징은 아래에 자세히 설명되어 있다

키워드

믹서,   믹싱,   Mixer,   Mixing,   주파수 믹스,   주파수 믹서,   주파수 이론,   혼합기