KR100349132B1 - 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에 적용되는 안테나 프론트 엔드 회로에 관한 것으로, 본 발명은 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션 시키고, 수신신호를 저잡음증폭기(20)로 제공하는 안테나 프론트 엔드 회로에 있어서, 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부(31); 상기 전력증폭부(31)의 출력신호중 설정된 저역을 통과시키는 저역통과필터(32); 상기 저역통과필터(32)의 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션시키고, 송신신호를 무선으로 송출하고, 무선신호를 수신하여 저잡음증폭기(20)로 제공하는 자기 디플렉싱 안테나(33);을 포함하며, 이러한 구성을 집적시킨 것을 특징으로 하며, 이와같은 본 발명에 의하면, 고가의 듀플렉서 없이, 디플렉싱기능을 갖는 안테나를 안테나 프론트엔드부에 포함시켜 직접화시킴으로서, 원가를 절감할 수 있으며, 보다 소형화시킬 수 있다.

Description

무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로{ANTENNA FRONT END CIRCUIT OF WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신 시스템에 적용되는 안테나 프론트 엔드 회로에 관한 것으로, 특히 고가의 듀플렉서 없이, 디플렉싱기능을 갖는 안테나를 안테나 프론트엔드부에 포함시켜 직접화시킴으로서, 원가를 절감할 수 있으며, 보다 소형화시킬 수 있도록 하는 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로에 관한 것이다.

일반적으로 주파수 분할방식을 사용하는 무선 통신시스템에서는 안테나와 송수신블럭 사이에서, 해당 통신 시스템에서 요구되는 송신대역과 수신대역간의 아이솔레이션(isolation)을 위해서, 송신대역과 수신대역을 각각 대역통과시키는 듀플렉서(duplexer)를 사용하고 있다.

도 1은 종래의 안테나 프론트 엔드 회로의 개략도로서, 도 1을 참조하면, 종래에 주파수 다중 분할 방식을 이용하는 통신 시스템에서 RF 프론트 엔드(front end)는 송신신호(STX)의 전력을 증폭하는 전력증폭기(PAM)(11)와, 이 전력증폭기(11)와 후단과의 임피던스를 정합시키는 정합회로부(12)와, 송신대역과 수신대역간의 아이솔레이션(isolation)시키는 듀플렉서(13)와, 이 듀플렉서(13)를 통한 송신신호를 송출하고, 무선신호를 수신하는 안테나(ANT)와, 상기 듀플렉서(13)를 통한 수신신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음증폭기(LNA)로 이루어져 있다.

그러나, 이와같은 종래의 통신 시스템에 있어서, RF 프론트 엔드에 포함된 듀플렉서는 무선 통신 시스템에서의 송수신 아이솔레이션(isolation)을 증가시키기 위한 중요한 부품이지만, 통신 시스템의 크기 및 원가를 증가시키는 문제점을 가지고 있었던 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 발명의 목적은 고가의 듀플렉서 없이, 디플렉싱기능을 갖는 안테나를 안테나 프론트엔드부에 포함시켜 직접화시킴으로서, 원가를 절감할 수 있으며, 보다 소형화시킬 수 있도록 하는 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 안테나 프론트 엔드 회로의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 안테나 프론트 엔드 회로의 구성도이다.

도 3a, 3b는 도 2의 자기디플렉싱 안테나의 구성도이다.

도 4는

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 저잡음증폭기(LNA) 30 : 안테나 프론트엔드부

31 : 전력증폭부 32 : 저역통과필터

33 : 자기 디플렉싱 안테나

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 회로는 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션 시키고, 수신신호를 저잡음증폭기로 제공하는 안테나 프론트 엔드 회로에 있어서, 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부; 상기 전력증폭부의 출력신호중 설정된 저역을 통과시키는 저역통과필터; 상기 저역통과필터의 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션시키고, 송신신호를 무선으로 송출하고, 무선신호를 수신하여 저잡음증폭기로 제공하는 자기 디플렉싱 안테나;을 포함하며, 이러한 구성을 집적시킨 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 안테나 프론트 엔드 회로의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로는 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션 시키고, 수신신호를 저잡음증폭기(20)로 제공하는 안테나 프론트 엔드 회로에 있어서, 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부(31)와, 상기 전력증폭부(31)의 출력신호중 설정된 저역을 통과시키는 저역통과필터(32)와, 상기 저역통과필터(32)의 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션시키고, 송신신호를 무선으로 송출하고, 무선신호를 수신하여 저잡음증폭기(20)로 제공하는 자기 디플렉싱 안테나(33);을 포함하며, 이러한 구성을 집적시켜 구성한다.

도 3a, 3b는 도 2의 자기디플렉싱 안테나의 구성도로서, 도 3a, 3b를 참조하면, 상기 자기 디플렉싱 안테나(33)는 3층의 제1 기판(B1), 접지기판(B2) 및 제2 기판(B3)으로 형성하는데, 상기 제1 기판(B1)의 일측면에 설정폭을 갖는 타원형으로 안테나 패턴(P33)을 형성한다. 그리고, 상기 제1 기판(B1)의 타측면에 일측면에 접지기판(B2)이 부착되어 형성된다.

그리고, 상기 제2 기판(B3)의 일측면이 상기 접지기판(B2)의 타측면과 부착되고, 그 타측면에, 상기 안테나패턴(P33) 타원형의 접선에 직교하도록 설정길이로 형성한 송신라인패턴(PTX)과, 이 송신라인패턴(PTX)를 연장한 가상선과 직교하도록 형성한 수신라인패턴(PRX)을 형성한다.

그리고, 상기 제1 기판(B1)상의 안테나 패턴(P33)에서 제2 기판(B3)의 라인패턴(PTX,PRX)으로 결합하기 위해, 상기 접지기판(B2)에 결합홀(H1,H2)을 형성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 회로에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로(30)는 전력증폭기(31), 저역통과필터(32) 및 자기 디플렉싱(self diplexing) 안테나(33)를 포함하여 집적화시킨 것으로서, 이에 대한 전체 동작을 설명하면, 송신신호의 전력이 안테나 프론트 엔드 회로(front end circuit)(30)의 전력증폭기(31)에서 설정 이득으로 증폭된후 저역통과필터(32)에서 설정된 저역으로 통과되어 자기 디플렉싱 안테나(33)에서 무선으로 송신되고, 이 자기 디플렉싱 안테나(33)에 수신된 신호는 저잡음증폭기(20)로 제공된다.

도 3a 및 3b를 참조하면, 상기 자기 디플렉싱 안테나(33)는 3층, 즉 제1 기판(B1), 접지기판(B2) 및 제2 기판(B3)으로 이루어지고, 도면에 참조되는 바와같이, 제1 기판(B1)의 상측면에는 안테나 패턴(P33), 제1 기판(B1)과 제2 기판(B3) 사이에는 접지기판(B2), 그리고 제2 기판(B3)의 하측면에는 송신 및수신라인패턴(PTX,PRX)이 형성되어 있다.

상기 안테나 패턴(P33)의 타원 크기는 사용주파수에 반비례하는 크기로 정하며, 상기 타원은 장반경과 단반경이 서로 다르게, 예를들어, 대략 1:0.9(장반경:단반경)정도의 비율로 형성된다. 이에따라, 송신라인패턴에서 상기 안테나패턴을 바라볼때의 송신 공진 주파수와, 수신라인패턴에서 상기 안테나패턴을 바라 볼때의 수신 공진 주파수가 서로 다르게 된다.

한편, 고주파신호에 대해서 코사인파형을 예를들어 간단히 설명하면, 코사인은 0°에서 "1"일 때, 90°에서는 "0"값을 가지는 특성이 있는데, 이러한 고주파신호의 특성상 전송라인에서의 90°방향인 수직방향에서의 이득은 가장 낮게 되는 것이다.

이에 따라서, 제2 기판(B2)에 송신라인패턴(PTX)과 수신라인 패턴(PRX)을 서로 직각방향으로 형성하여 송신라인의 송신신호(STX)는 수신라인에 영향을 미치지 않게 되며, 또한 수신라인의 수신신호(SRX)는 송신라인에 영향을 미치지 않게 되므로, 송수신간에 아이솔레이션이 형성된다.

그리고, 본 발명에서는 제1 기판(B1)의 안테나 패턴(P33)과, 제2 기판(B3)의 라인패턴을 결합시키기 위해서, 상기 제1,2 기판(B1,B3)사이의 접지기판(B2)에는결합홀(H1.H2)을 형성하여, 이 결합홀은 상기 안테나패턴과 라인패턴이 근접하는 위치에 형성되며, 이 결합홀을 통해서 라인패턴과 안테나 패턴과의 신호를 결합(proximity coupling) 시킨다.

따라서, 본 발명에 의하면, 자기 디플렉싱 안테나를 구비하면, 별도의 듀플렉서 없이도 송수신간 아이솔레이션이 이루어지므로, 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로를 소형이면서도 저렴하게 제작 가능하게 되는 것이다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 고가의 듀플렉서 없이, 디플렉싱기능을 갖는 안테나를 안테나 프론트엔드부에 포함시켜 직접화시킴으로서, 원가를 절감할 수 있으며, 보다 소형화시킬 수 있도록 하는 특별한 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (2)

1. 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션 시키고, 수신신호를 저잡음증폭기(20)로 제공하는 안테나 프론트 엔드 회로에 있어서,

   송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부(31);

   상기 전력증폭부(31)의 출력신호중 설정된 저역을 통과시키는 저역통과필터(32);

   상기 저역통과필터(32)의 송신신호와 수신신호를 아이솔레이션시키고, 송신신호를 무선으로 송출하고, 무선신호를 수신하여 저잡음증폭기(20)로 제공하는 자기 디플렉싱 안테나(33);을 포함하며,

   이러한 구성을 집적시킨 것을 특징으로 하는 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 디플렉싱 안테나(33)는

   일측면에 설정폭을 갖는 타원형으로 안테나 패턴(P33)을 형성한 제1 기판(B1);

   상기 제1 기판의 타측면에 일측면이 부착된 접지기판(B2);

   상기 접지기판(B2)의 타측면과 일측면이 부착되고, 그 타측면에, 상기 안테나패턴 타원형의 접선에 직교하도록 설정길이로 형성한 송신라인패턴(PTX)과, 이송신라인패턴를 연장한 가상선과 직교하도록 형성한 수신라인패턴(PRX)을 형성한 제2 기판(B3); 를 포함하며,

   상기 제1 기판(B1)상의 안테나 패턴(P33)에서 제2 기판(B3)의 라인패턴(PTX,PRX)으로 결합하기 위해, 상기 접지기판(B2)에 결합홀(H1,H2)을 형성함을 특징으로 하는 무선 통신시스템의 안테나 프론트 엔드 회로.