KR100469119B1 - 전력 감지기 및 이동통신 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 단말기 내에 배치되는 전력 증폭기(PA) 모듈에서 신호 출력 파워를 감지하기 위하여 PAM와 듀플렉서 사이에 마이크로 스트립 라인으로 구성된 감지회로를 배치하여 소형화 및 저렴한 모듈을 제작할 수 있는 전력 감지기 및 이동 통신 단말기를 개시한다. 개시된 본 발명은 이동 통신 단말기의 신호처리회로의 부하와 매칭을 위하여 절연 기판 상에 부하 매칭 마이크로 스트립 라인들이 배치되어 있는 제 1 마이크로 스트립판; 출력 신호의 파워를 감지하기 위하여 통신 단말기의 신호처리회로와 연결을 위하여 회로 연결 마이크로 스트립 라인이 배치되어 있는 제 2 마이크로 스트립판; 및 상기 제 1 마이크로 스트립판과 제 2 마이크로 스트립판에 인가되는 신호의 그라운드 기준을 형성하기 위한 그라운드 패턴과 마이크로 스트립 슬롯이 배치되어 있는 그라운드판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 1 마이크로 스트립판 상에 배치되어 있는 부하 매칭 마이크로 스트립 라인 사이에는 커패시턴스 값이 형성되고, 상기 제 1 마이크로 스트립판, 제 2 마이크로 스트립판, 그라운드판은 적층 형태로 하나의 감지회로를 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 감지기 및 이동통신 단말기{POWER DETECTOR AND CELLULAR PHONE}

본 발명은 전력 감지기 및 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이동 통신 단말기에서 신호 출력 크기를 감지하는 감지기를 마이크로 스트립 라인으로 구성하여 공간적 제약을 줄이고, 제조 단가를 줄일 수 있는 전력 감지기에 관한 것이다.

정보화 시대에 접어들면서 가정용 무선 전화기나 PCS 이동통신 단말기 등의 고주파 회로를 이용한 이동 통신기기의 사용이 급증하고 있다. 따라서 고주파 회로에 이용되는 부품들은 주파수의 혼선을 효과적으로 방지하며 고조파를 억제하기 위하여 설계 상 많은 어려움을 수반하게 된다.

상기 고주파 회로에 이용되고 있는 부품 중에서 고주파 신호 중 필요한 신호만을 통과시키거나 저지시키는 대역통과 또는 대역저지 필터(Band Pass Filter or Band Stop Filter)로 구성되어 현재 가장 널리 사용되고 있는 듀플렉서는 무선기기의 프런트-엔드(Front-End) 송수신단에 쓰이고 있다.

여기서, 상기 듀플렉서는 수신 필터와 송신 필터로 구성되며, 수신단은 안테나를 통해 수신된 신호가 공진기를 거쳐 수신 전극으로 필터링된 수신 신호를 전달하여 복조하는 과정을 거치고, 송신단은 송신하고자 하는 신호가 여러 과정을 거쳐 송신 전극으로 송신하여 공진기를 거쳐 필터링되어 안테나로 송신신호를 송신하는 것이다.

상기 듀플렉서를 사용하는 무선 이동 단말기의 RF 송신 작동 처리과정을 살펴보면, 먼저 음성신호를 스피커에서 전기신호로 변환한 후에 그 변환된 전기 신호를 디지털 통신을 위해 코딩(Coding) 작업을 하게 된다. 그 후, 상기 코딩된 음성신호를 다시 아날로그 신호로 변환하고, 저주파수 대역의 아날로그 신호를 증폭한다.

그리고, 상기 저주파수 대역의 아날로그 신호를 믹서(Mixer)와 국부 발진기, 위상고정회로(Phase Locked Loop, PLL)를 이용해 고주파수로 변환한다. 이대, 상기 믹서의 출력단 신호를 증폭하기 위해 구동 증폭기(Drive amplifier)가 구비되어 있는데, 상기 구동 증폭기는 전력 증폭기 모듈(Power Amplifier Module, PAM)과 송신믹서(Mixer) 사이에 위치하며, 상기 송신 믹서의 출력 레벨이 낮으므로 PAM이 요구하는 입력 레벨로 신호를 증폭시켜 주는 역할을 수행하게 된다.

그런데, 상기 구동 증폭기는 비선형 동작을 수행하므로 그로 인해 송신부 전반의 비선형성을 고려해야 한다. 따라서, 상기 구동 증폭기에서 증폭된 신호를 원하는 대역폭 만큼 선택할 수 있는 동시에 국부 발진기로부터 전달되는 신호를 제거시키는 RF 밴드패스필터(Band Pass Filter, BPF)가 설치되고, 상기 RF BPF는 고조파 성분 등의 스푸리어스 방사(Spurious Emission)를 억제하는 역할을 수행하게 된다.

다음에, 상기 PAM에서는 PAM과 안테나 사이에 위치하고 있는 절연체, 듀플렉서 등의 삽입 손실을 고려함과 아울러 수신 채널의 저잡음 증폭기와 송신 채널의 PAM이 듀플렉서를 통해서 안테나를 공유하고 있으므로 PAM 신호가 수신 신호에 영향을 주는 것에 유의하여 규정에 의거한 단말기 출력 전력만큼 증폭시키고, 듀플렉서에서는 송신 대역을 선택적으로 안테나로 방사하게 된다.

여기서, 상기 절연체는 단일 방향성 소자로서 PAM을 거쳐 증폭된 신호가 송신 안테나를 통해 전파될 때 안테나와의 비정합으로 인한 반사파가 PAM으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행하게 되고, 상기 듀플렉서는 송수신을 하나의 안테나로 공용으로 사용하기 위해 송신 필터와 수신 필터, 정합 회로로 구성되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신 단말기의 신호처리 회로를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주파수합성기(11)에서 송신할 주파수 대역의 신호가 출력되면 그 신호를 입력받아 증폭시키는 구동 증폭기(12)와, 상기 구동 증폭기(12)에서 증폭된 신호중 고조파 성분을 제거하는 RF BPF(13)와, 상기 RF BPF(13)를 통과한 신호가 입력되어 초단 증폭되는 구동 FET(14a)와, 상기 구동 FET(14a)에서 증폭된 신호중 고조파 성분을 제거하는 송신 BPF(15)와, 상기 송신 BPF(15)를 통과한 신호를 최종 증폭 출력시키는 전력 FET(14b)와, 상기 전력 FET(14b)에서 증폭된 신호를 전달받아 안테나로 방사시키는 분기회로(16)로 구성된다.

여기서, 상기 안테나(10)는 송수신 공용으로 사용되고 있어 상기 분기회로(16)는 수신 BPF(17)로 입력되는 신호와 상기 전력 FET(14b)를 통해 안테나(10)로 출력되는 신호를 구분하고 있다.

한편, 상기 구동 FET(14a)와 전력 FET(14b)는 규정된 단말기의 송신 출력만큼 신호 증폭 기능을 수행하는 전력증폭회로를 구성하고 있는 구성성분이고, 상기 송신 BPF(15)는 듀플렉서의 구성성분으로서, 종래 기술에서는 기존과 달리 전력증폭회로와 듀플렉서가 합쳐져 있는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작은, 먼저 주파수합성기(11)에서 출력되는 송신 신호를 구동 증폭기(12)에서 증폭하게 되는데, 상기 구동 증폭기(12)가 가지고 있는 비선형으로 인해 송신 주파수의 고조파 성분이 같이 증폭되므로 RF BPF(13)에서 고조파 성분을 억제시키게 된다.

다음, 상기 RF BPF(13)를 통과한 신호가 구동 FET(14a)로 입력되어 초단 증폭된 후에 송신 BPF(15)로 입력되게 된다. 그러면, 상기 송신 BPF(15)에서는 상기구동 FET(14a)에서 전달받은 신호중 구동 FET(14a)의 능동 소자의 비선형 특성으로 인한 고조파 성분을 제거하고 나머지 신호를 전력 FET(14b)로 출력하게 된다.

상기 전력 FET(14b)는 송신 BPF(15)에서 전달받은 신호를 최종 증폭한 후에 분기회로(16)에 전달하고, 상기 분기회로(16)에서는 전력 FET(14b)에서 전달받은 신호를 안테나(10)로 방사시키게 된다.

이때, 상기 전력 FET(14b)에서 출력되는 신호 역시 고조파 성분을 갖고 있으므로 상기 전력 FET(14b)의 출력단에 저역필터(Low Pass Filter, LPF) 회로를 설치하여 고조파 성분을 제거하고 선형을 높인 PA를 F급으로 구성할 수 있다.

그러나, 상기 안테나(10)와 분기회로(16)로 사이에 출력되는 신호의 파워를 감지할 수 있도록 커플러(COUPLER)를 삽입하는데, 커플러의 크기가 매우커서 경박 단소화로 기술이 발전하는 단말기에 사용하기 어려운 문제가 있다.

아울러, 커플러의 제조 단가가 높으므로 전체적인 단말기의 제조 비용이 높아지는 문제가 있다.

본 발명은, 이동 통신 단말기에서 사용되는 신호 처리 회로에서 출력되는 신호의 출력 파워를 감지하는 감지기를 마이크로 스트립 라인에 의하여 구성함으로써, 제조 단가가 낮고 경박 단소화로 제조할 수 있는 전력 감지기 및 이동 통신 단말기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신 단말기의 신호처리 회로를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 전력 감지기의 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 전력 감지기의 구성 요소들을 각각 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 부하 매칭 마이크로 스트립 라인

200: 그라운드 패턴 300: 마이크로 스트립 슬롯

400: 회로 연결 마이크로 스트립 라인

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전력 감지기는,

이동 통신 단말기의 신호처리회로의 부하와 매칭을 위하여 절연 기판 상에 부하 매칭 마이크로 스트립 라인들이 배치되어 있는 제 1 마이크로 스트립판;

출력 신호의 파워를 감지하기 위하여 통신 단말기의 신호처리회로와 연결을 위하여 회로 연결 마이크로 스트립 라인이 배치되어 있는 제 2 마이크로 스트립판; 및

상기 제 1 마이크로 스트립판과 제 2 마이크로 스트립판에 인가되는 신호의 그라운드 기준을 형성하기 위한 그라운드 패턴과 마이크로 스트립 슬롯이 배치되어 있는 그라운드판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 1 마이크로 스트립판 상에 배치되어 있는 부하 매칭 마이크로 스트립 라인 사이에는 커패시턴스 값이 형성되고, 상기 제 1 마이크로 스트립판, 제 2 마이크로 스트립판, 그라운드판은 적층 형태로 하나의 감지회로를 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 이동 통신 단말기는,

이동 통신 단말기에 있어서,

상기 통신 단말기 내에 포함되어 있는 PA 모듈 내부에 전력 감지기가 포함되어 모듈화 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 전력 감지기는 이동 통신 단말기 내의 PA 모듈과 듀플렉서 사이에 위치하고, 상기 전력 감지기는 이동 통신 단말기 내의 안테나와 듀플렉서 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 이동 통신 단말기에서 사용되는 신호 처리 회로에서 PAM의 출력 신호의 출력 파워를 감지할 수 있도록 마이크로 스트립라인에 의하여 전력 감지기를 구성함으로써, 소형화와 제조 단가를 줄일 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전력 감지기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동 통신 단말기에서 전력 증폭기를 설계할 때, PAM의 출력 신호의 전력을 감지하는 감지기를 마이크로 스트립라인으로 구성된 동판에 의하여 설계한다.

도면에서는 3개의 마이크로 스트립라인 판을 제시하였지만, 경우에 따라서 3개 이상의 마이크로 스트립라인 판을 사용하여 회로를 구성할 수 있다.

신호 전력을 감지하는 전력 감지기는 전력 증폭기의 모듈 회로에 매칭될 수 있는 회로가 구성되어 있는데, 이것은 모듈 회로의 부하와 매칭할 수 있도록 하는 부하 매칭 마이크로 스트립 라인이 형성된 제 1 마이크로 스트립판과, 마이크로 스트립 라인으로 구성된 회로들의 신호 그라운드를 형성한 그라운드판과, 단말기에 배치되는 듀플렉서, 안테나 회로등과 연결될 수 있는 회로인 제 2 마이크로 스트립판으로 구성되어 있다.

상기에서 말한 바와 같이 단말기의 신호처리회로 구성에 따라서 전력 감지를 위한 마이크로로 스트립판들의 개수는 유동적으로 조절할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 전력 감지기는 이동 통신 단말기의 PAM에 삽입되어 함께 모듈화되는 것으로, 즉 PAM와 듀플렉서 사이에 위치하게 되는 것으로, 안테나로 출력될 신호의 파워를 감지할 수 있도록 하였다.

또한, PAM에 모듈화하지 않고 사용할 경우 상기 전력 감지기는 안테나와 듀플렉서 사이에 위치할 수 도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전력 감지기의 구성 요소들을 각각 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 출력되는 신호의 전력을 감지하는 전력 감지기의 제 1 마이크로 스트립판 상에는 외부 신호처리 회로들의 부하와 매칭을 위하여 부하 매칭 마이크로 스트립 라인(100)이 패턴되어 있다. 상기 부하 매칭 마이크로 스트립 라인(100)들 사이에는 일정한 크기의 커패시턴스가 형성되는 회로 구조를 하게된다.

그리고 전력 감지기를 구성하는 각각의 마이크로 스트립 라인들에 인가되는 신호들과의 그라운드를 위하여 그라운드판 상에는 금속 그라운드 패턴(200)이 형성되어 있고, 일측 가장자리 상에는 금속 그라운드 패턴(200)에 일정한 홈을 형성한 마이크로 스트립 슬롯(300)이 형성되어 있다.

상기전력 감지기의 제 2 마이크로 스트립판 상에는 이동 통신 단말기의 안테나 및 신호 분리를 위한 듀플렉서 등과 같은 부품들과의 회로적 연결을 위한 회로 연결 마이크로 스트립 라인(400)이 형성되어 있다.

상기에서 설명한 제 1 마이크로 스트립판, 그라운드판 및 제 2 마이크로 스트립판은 적층형 구조로서 하나의 부품으로 작동한다.

얇은 절연 기판 상에 동판막을 형성하여 감지회로를 구성하였으므로, 전력 감지기의 크기를 매우 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 제조단가를 줄일 수 있어 종래의 커플러를 배치한 것보다 전력 증폭기 모듈 제조 가격을 낮출 수 있는 이점이 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 이동 통신 단말기에 배치되는 전력 증폭기 모듈에서 신호의 전력 파워를 감지하기 위한 감지기를 마이크로 스크립 라인으로 구성함으로써, 이동 통신 단말기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 출력 신호의 파워를 감지하기 위하여 안테나와 듀플렉스 사이에 배치하던 커플러의 제조 가격에 비하여 낮은 가격으로 제조할 수 있으므로 생간 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

1. 이동 통신 단말기의 신호처리회로의 부하와 매칭을 위하여 절연 기판 상에 부하 매칭 마이크로 스트립 라인들이 배치되어 있는 제 1 마이크로 스트립판;

   출력 신호의 파워를 감지하기 위하여 통신 단말기의 신호처리회로와 연결을 위하여 회로 연결 마이크로 스트립 라인이 배치되어 있는 제 2 마이크로 스트립판; 및

   상기 제 1 마이크로 스트립판과 제 2 마이크로 스트립판에 인가되는 신호의 그라운드 기준을 형성하기 위한 그라운드 패턴과 마이크로 스트립 슬롯이 배치되어 있는 그라운드판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 감지기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 마이크로 스트립판 상에 배치되어 있는 부하 매칭 마이크로 스트립 라인 사이에는 커패시턴스 값이 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 감지기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 마이크로 스트립판, 제 2 마이크로 스트립판, 그라운드판은 적층 형태로 하나의 감지회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 감지기.
4. 이동 통신 단말기에 있어서,

   상기 통신 단말기 내에 포함되어 있는 PA 모듈 내부에 전력 감지기가 포함되어 모듈화 한 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전력 감지기는 이동 통신 단말기 내의 PA 모듈과 듀플렉서 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 전력 감지기는 이동 통신 단말기 내의 안테나와 듀플렉서 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기.