KR100495217B1

KR100495217B1 - 고주파 스위칭 장치 및 이를 이용한 이동통신 단말기

Info

Publication number: KR100495217B1
Application number: KR10-2003-0017807A
Authority: KR
Inventors: 하종수; 반용주
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2005-06-14
Also published as: US7027778B2; US20040185818A1; JP2004289771A; KR20040083225A

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 송신회로부측의 필터가 송신시에는 송신 주파수를 안테나측으로 통과시키고, 수신시에는 안테나와 송신회로부를 교류적으로 분리시키도록 하는 고주파 스위칭 장치 및 이를 이용한 이동통신 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT) 사이에 접속되고, 송신시에는 송신 신호를 상기 안테나(ANT)로 통과시키고, 수신시에는 수신신호의 주파수를 차단하는 필터(31); 수신시에 동작하여 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT)를 교류적으로 분리시키는 제1 스위칭 소자(32); 및 송신시에 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)를 분리시키도록 구성된 제2 스위칭 소자(33)를 구비한다.

이러한 본 발명에 의하면, 수신회로부측의 손실특성 및 송신회로부측의 아이솔레이션 특성 등의 성능을 만족하면서도, 별도의 1/4파장의 스트립 라인이 불필요하게 되어, 회로를 간소화시킬 수 있어 보다 더 소형화를 가능하게 하는 효과가 있다

Description

고주파 스위칭 장치 및 이를 이용한 이동통신 단말기{RADIO FREQUENCY SWICHING APPARATUS AND MOBILE TELECOMMUNICATION TERMINAL}

본 발명은 GSM(Global System for Mobile Communication), DCS(Digital Communication Services), PCS(Personal Communication Services) 등의 이동통신 단말기에 적용되는 고주파 스위칭 장치에 관한 것으로, 특히 송신회로부측의 필터가 송신시에는 송신 주파수를 안테나측으로 통과시키고, 수신시에는 1/4파장 임피던스 트랜스포머의 기능을 수행하여 안테나와 송신회로부를 교류적으로 분리시키도록 함으로써, 수신회로부측의 손실특성 및 송신회로부측의 아이솔레이션 특성 등의 성능을 만족하면서도, 별도의 1/4파장의 스트립 라인이 불필요하게 되어, 회로를 간소화시킬 수 있어 보다 더 소형화를 가능하게 하는 고주파 스위칭 장치 및 이를 이용한 이동통신 단말기에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대 단말기는 여러 가지 기능이 복합되고, 그 크기 및 디자인이 중요시됨에 따라, 고주파 스위치 등과 같은 고주파 부품도 소형화 및 모듈화 그리고 다기능화에 대한 요구를 만족하여야 한다.

도 1은 일반적인 고주파 스위치의 동작 개념도로서, 도 1을 참조하면, 고주파 스위치는 디지털 휴대폰 등에 적용되어, 안테나(ANT), 송신회로부(TX) 및 수신회로부(RX)에 각각 접속되며, 송신회로부(TX)와 안테나(ANT)와의 접속, 그리고 수신회로부(RX)와 안테나(ANT)와의 접속을 서로 전환하는 기능을 수행한다. 통상적으로, 상기 송신회로부(TX)는 안테나(ANT)측에 접속된 저역통과필터(LPF:Low Pass Filter)와 송신회로(TX')를 포함하고 있다.

이러한 종래의 고주파 스위치중의 하나의 예로서, 일본 특개평 07 제79173호에 개시되어 있는 고주파 스위치와 저역통과필터에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 고주파 스위치의 회로도로서, 도 2를 참조하면, 종래의 고주파 스위치(11)는 송신회로(TX')측에 애노드가 접속되고，안테나(ANT)단에 캐소드가 접속된 제1 다이오드(4a)와, 상기 제1의 다이오드(4a)의 애노드와 접지 사이에 접속된 제1 스트립라인(5a)과, 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)간에 접속된 제2 스트립라인(5b)과, 상기 제2 스트립라인(5b)의 수신회로부(RX)측에 애노드가 접속되고，접지단에 캐소드가 접속된 제2 다이오드(4b)와, 상기 제2 스트립라인(5b)과 제2 다이오드(4b)의 접속점과, 상기 수신회로부(RX)간에 접속한 제3 스트립라인(5c)을 포함한다.

그리고, 상기 고주파 스위치(11)와 송신회로(TX') 사이에는 송신신호를 안테나(ANT)측으로 통과시키는 저역통과필터(LPF)가 접속되어 있다.

상기 고주파 스위치(11)에서, 상기 제1 스트립라인(5a) 및 제2 스트립라인(5b)의 길이는, 송신 주파수의 1/4 파장(λ)으로 설정되고, 상기 제2 스트립라인(5b)과 제3 스트립라인(5c)의 길이의 합은 수신 주파수의 1/4 파장(λ)으로 설정되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 고주파 스위치는, 수신 주파수가 송신 주파수보다 낮은 경우에, 송신시는, 제어단자(6a,6b)의 인가전압이 턴온 전압이상이 됨에 따라 제2 다이오드(4b)가 온(ON)이 되기 때문에, 제2 스트립라인(5b)과 제3 스트립라인(5c)의 접속점은 접지된다. 이때, 제3 스트립 라인(5c)은, 전송 라인으로부터 등가적으로 분리되고, 송신회로(TX)단에 영향을 주지 않게 되며, 이에 따라 상기 송신회로(TX')와 임피던스가 정합된다. 또한, 수신시는, 제2 다이오드(4b)가 오프(OFF)되기 때문에, 제2 스트립라인(5b)과 제3 스트립라인(5c)이 직렬로 접속되어, 그 길이가 수신 주파수의 1/4 파장(λ)으로 되므로, 상기 수신회로부(RX)와 임피던스가 정합된다.

이러한 종래의 고주파 스위치는 송신 및 수신을 스위칭 하기 위해서, 수신측에 송신주파수의 1/4 파장의 스트립라인이 필요하게 되는데, 예를 들어, 주파수 1GHz일 때, 파장(λ)은 다음 수학식에 의해서 구해질 수 있는데, 대략 30[cm]가 된다.

[수학식 1]

파장(λ) = 광속(c)/주파수(f) = 3*10⁸[M]/1GHz

= 3*10¹⁰[cm]/ 1*10⁹ = 30/1[Cm] = 30cm

따라서, 주파수 1GHz의 1/4파장은 7.5[cm](30/4=7.5)의 길이에 해당되고, 이 길이를 갖는 인덕터를 스트립라인으로 구현하기 위해서는 일정길이의 패턴이 형성된 기판을 다층으로 만들고, 이들 다층기판의 각 패턴을 전기적으로 연결하여야 한다.

그러나, 실질적으로, 1/4 파장의 스트립라인은, 고주파 스위치를 모듈로 제작하는 경우에는 고주파 스위치 모듈의 전체 체적의 대략 1/3에 해당되는 큰 부피를 차지하므로, 이러한 1/4파장의 스트립라인을 포함하여야 하는 고주파 스위치는 사이즈가 커지고 복잡해지게 되며, 이는 고주파 스위치를 소형화하는데 한계가 있다.

특히, 송신주파수를 안테나측으로 통과시키는 저역통과필터를 포함하여 고주파 스위치를 하나의 모듈로 제작하는 경우, 그 사이즈는 더욱 커지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 송신회로부측의 필터가 송신시에는 송신 주파수를 안테나측으로 통과시키고, 수신시에는 1/4파장 임피던스 트랜스포머의 기능을 수행하여 안테나와 송신회로부를 교류적으로 분리시키도록 하는 고주파 스위칭 장치 및 이를 이용한 이동통신 단말기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수신회로부측의 손실특성 및 송신회로부측의 아이솔레이션 특성 등의 성능을 만족하면서도, 별도의 1/4파장의 스트립 라인이 불필요하게 되어, 회로를 간소화시킬 수 있어 보다 더 소형화를 가능하게 하는 고주파 스위칭 장치 및 이를 이용한 이동통신 단말기를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 고주파 스위칭 장치는

고주파신호를 송수신하는 안테나와 송신회로부와의 접속 및 상기 안테나와 수신회로부와의 접속을 제어하는 고주파 스위칭 장치에 있어서,

상기 송신회로부와 안테나 사이에 접속되고, 송신시에 상기 송신회로부로부터의 송신 신호를 상기 안테나로 통과시키고, 수신시에 수신신호의 주파수의 1/4파장에 해당하는 전기적인 길이(electrical length)를 갖는 필터;

상기 필터와 송신회로부 사이에 접속되고, 수신시에 스위칭신호에 의해 상기 필터의 송신회로부측을 접지로 접속하여 상기 필터가 임피던스 트랜스포머로 동작하도록 하여 상기 송신회로부와 안테나를 교류적으로 분리시키도록 구성된 제1 스위칭 소자; 및

상기 안테나와 수신회로부 사이에 접속되고, 송신시에 스위칭신호에 의해 상기 안테나와 수신회로부를 분리시키도록 구성된 제2 스위칭 소자

를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터는 수신시에 상기 제1 스위칭 소자에 의해 상기 필터의 송신회로부측이 접지로 접속되는 경우에, 대략 90도의 위상차를 갖는 임피던스 트랜스포머로 동작함에 의해 상기 송신회로부와 안테나를 교류적으로 분리시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 이동통신 단말기는 와 같이 구성된 고주파 스위칭 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 각 실시 예가 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치는 고주파신호를 송수신하는 안테나(ANT)와 송신회로부(TX)와의 접속 및 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)와의 접속을 제어하는데, 이는 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT) 사이에 접속되고, 송신시에 상기 송신회로부(TX)로부터의 송신 신호를 상기 안테나(ANT)로 통과시키고, 수신시에 수신신호의 주파수의 대략 1/4파장에 해당하는 전기적인 길이(electrical length)를 갖는 필터(31)와, 상기 필터(31)와 송신회로부(TX) 사이에 접속되고, 수신시에 스위칭신호(Ssw)에 의해 상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측을 접지로 접속하여 상기 필터(31)가 임피던스 트랜스포머로 동작하도록 하여 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT)를 교류적으로 분리시키도록 구성된 제1 스위칭 소자(32)와, 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX) 사이에 접속되고, 송신시에 스위칭신호(Ssw)에 의해 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)를 분리시키도록 구성된 제2 스위칭 소자(33)를 포함한다.

상기 필터(31)는 수신시에 상기 제1 스위칭 소자(32)에 의해 상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측이 접지로 접속되는 경우에, 80도-100도 범위내의 임의의 위상차를 갖는 임피던스 트랜스포머로 동작함에 의해 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT)를 교류적으로 분리시키도록 구성된다. 여기서, 위상차가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 수신시에 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT) 사이의 임피던스가 작아지므로 교류적 분리기능을 충실하게 수행하지 못하게 된다. 그러므로, 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT) 사이의 교류적 분리기능을 가장 충실하게 수행하기 위해서는, 상기 필터(31)는 수신시에 대략 90도의 위상차를 갖는 임피던스 트랜스포머로 동작하는 것이 바람직하다.

상기 필터(31)는 송신시에 송신 주파수를 저역으로 통과시키는 저역통과필터(LPF)로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 저역통과필터(LPF)는 고전력을 갖는 송신신호의 고조파가 안테나측으로 제공되지 않도록 차단하기 위해, 송신시에 송신 주파수의 고조파에 감쇄극이 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 미설명부호인 C1-C3은 커플링 커패시터이다.

도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 고주파 스위칭 장치의 등가회로도로서, 도 4의 (a)는 송신시의 등가회로도이고, 도 4의 (b)는 수신시의 등가회로도이다.

도 5의 (a)는 GSM 방식에 적용한 저역통과필터의 회로도 및 그 주파수 특성 그패프이다. 도 6의 (a)는 DCS 방식에 적용한 저역통과필터의 회로도 및 그 주파수 특성 그패프이다.

도 7은 도 3의 고주파 스위칭 장치의 제1 구체적인 회로도이다.

도 7을 참조하면, 상기 제1 스위칭 소자(32)는 상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측에 접속된 캐소드(cathode)와, 접지측 및 스위칭신호(Ssw)에 접속된 애노드(anode)를 갖는 제1 다이오드(D71)로 이루어진다. 상기 제2 스위칭 소자(33)는 상기 안테나(ANT)측에 접속된 애노드와, 상기 수신회로부(RX)측에 접속된 캐소드를 갖는 제2 다이오드(D72)로 이루어진다. 여기서, 미설명부호인 C1-C3은 커플링 커패시터이고, R1은 바이어스 저항이며, C4는 교류 접지용 커패시터이다.

도 8은 도 3의 고주파 스위칭 장치의 제2 구체적인 회로도이다.

도 8을 참조하면, 상기 제1 스위칭 소자(32)는 상기 필터의 송신회로부(TX)측에 접속된 애노드(anode)와, 접지측에 접속된 캐소드(cathode)를 갖는 제1 다이오드(D81)로 이루어진다. 상기 제2 스위칭 소자(33)는 상기 안테나(ANT)측에 접속된 캐소드와, 상기 수신회로부(RX)측 및 스위칭신호에 접속된 애노드를 갖는 제2 다이오드(D82)로 이루어진다. 여기서, 미설명부호인 C1-C3은 커플링 커패시터이고, R2는 바이어스 저항이며, C4는 교류 접지용 커패시터이고, L1은 스위칭신호(Ssw)의 교류성분 제거용 인덕터이다.

도 9는 본 발명에 따른 바람직한 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기의 구성도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 바람직한 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치를 포함한다.

도 9에 도시된 본 발명에 따른 바람직한 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기는 GSM, DCS 및 PCS 방식중에서 GSM과 DCS 방식이 적용된 단말기에 대한 예로서, 이는 안테나에 접속되어 GSM와 DCS를 스위칭하는 전단 스위칭 모듈(SWM1)과, 상기 전단 스위칭 모듈(SWM1)에 연결되어 GSM의 TX와 RX를 스위칭하는 GSM 스위칭 모듈(SWM2)과, 상기 전단 스위칭 모듈(SWM1)에 연결되어 DCS의 TX와 RX를 스위칭하는 DCS 스위칭 모듈(SWM3)을 포함하는데, 여기서 상기 전단 스위칭 모듈, GSM 스위칭 모듈(SWM2) 및 DCS 스위칭 모듈(SWM3)중 적어도 하나는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치로 이루어질 수 있다.

도 10의 (a) 및 (b)는 GSM 스위칭 모듈의 주파수 특성 그패프이다. 도 11의 (a) 및 (b)는 DCS 스위칭 모듈의 주파수 특성 그패프이다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도 3 내지 도 11에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치에 대해서 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치에서, 송신(TX모드)시에는 스위칭신호(Ssw)에 의해서 제1 스위칭 소자(32) 및 제2 스위칭 소자(33)는 오프 되는데, 이 송신시에 도 3의 등가회로는 도 4의 (a)에 도시되어 있다.

도 3 및 도 4의 (a)를 참조하면, 상기 제1 스위칭 소자(32)가 오프상태이므로, 상기 송신회로부(TX)로부터 출력되는 송신신호는 저역통과필터 등의 필터(31)를 통한 후 안테나(ANT)로 제공되고, 이때, 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)는 오프상태인 상기 제2 스위칭 소자(33)에 의해서 전기적으로 분리되어 상기 송신신호가 수신회로부(RX)로 유입되는 것이 차단된다.

그리고, 수신(RX모드)시에는 스위칭신호(Ssw)에 의해서 상기 제1 스위칭 소자(32) 및 제2 스위칭 소자(33)는 온 되는데, 이 수신시에 도 3의 등가회로는 도 4의 (b)에 도시되어 있다.

도 3 및 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측이 상기 제1 스위칭 소자(32)에 의해서 교류적으로 접지되고, 이때, 상기 필터(31)는 대략 1/4파장 임피던스 트랜스포머의 기능을 수행하는데, 즉, 상기 필터(31)가 수신신호의 주파수의 1/4파장에 해당하는 전기적인 길이(electrical length)를 갖게 되고, 이로 인하여 필터(31)가 대략 90도의 위상차를 갖게 되므로, 결국, 상기 필터(31)의 안테나(ANT)측에서 임피던스가 거의 무한대로 된다. 결과적으로, 상기 안테나(ANT)와 송신회로부(TX)는 교류적으로 서로 분리되게 된다.

반면, 온상태인 제2 스위칭 소자(33)를 통해서 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)가 접속되므로, 상기 안테나(ANT)로부터의 수신신호는 상기 제2 스위칭 소자(33)를 통해 상기 수신회로부(33)로 제공된다.

상기 본 발명의 필터에 대한 구체적인 일 예로서, 도 5의 (a) 및 (b)를 참조하여 그 동작을 설명한다.

도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필터(31)가 "π"타입 저역통과필터(LPF)로 구현되고, GSM 주파수 대역(TX:880-915MHz,RX:925-960MHz)에 대해서, 상기 저역통과필터(LPF)의 "C311,C312,C313 및 L311"이 순서대로 "0.496pF,3.35pF,3.35pF 및 7.34nH"로 설정된 경우에 그 주파수 특성은 도 5의 (b)와 같이 나타난다.

도 5의 (b)의 주파수 특성 그래프에서, 좌측 세로축은 이득(dB)이고, 우측 세로축은 위상(도)이며, 그리고 가로축은 주파수(GHz)를 표시하고 있다. 이 특성 그래프에서, G11은 송신(TX모드)시에 저역통과필터(LPF)의 통과 주파수 대역을 나타내는 그래프로서, G11을 참조하면, 송신시에 상기 저역통과필터(LPF)가 GSM의 송신 주파수대역(880-915MHz)을 손실없이 통과할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 송신주파수(fo=880)의 제2 고조파(3fo=2.64GHz)에 감쇄극이 형성되어 이 고조파 성분이 효과적으로 차단됨을 알 수 있다.

그리고, 도 5의 (b)의 주파수 특성 그래프에서, G12는 수신(RX모드)시에 저역통과필터(LPF)의 주파수별 위상차를 보이는 그래프로서, G12를 참조하면, 수신시에 상기 저역통과필터(LPF)가 GSM의 수신 주파수대역(925-960MHz)에 대해서 거의 90도(도 5의 (b)에는 '-89.34도'로 표시되어 있음)의 위상차를 갖는 것을 알 수 있으며, 이는 수신시에 상기 저역통과필터(LPF)가 1/4파장 임피던스 트랜스포머의 기능을 수행하고 있음을 알 수 있다.

한편, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필터(31)가 "π"타입 저역통과필터(LPF)로 구현되고, DCS 주파수 대역(TX:1710-1785MHz,RX:1805-1880MHz)에 대해서, 상기 저역통과필터(LPF)의 "C311,C312,C313 및 L311"이 순서대로 "0.657pF,1.7pF,1.7pF 및 3.243nH"로 설정된 경우에 그 주파수 특성은 도 6의 (b)와 같이 나타난다.

도 6의 (b)의 주파수 특성 그래프에서, 좌측 세로축은 이득(dB)이고, 우측 세로축은 위상(도)이며, 그리고 가로축은 주파수(GHz)를 표시하고 있다. 이 특성 그래프에서, G21은 송신(TX모드)시에 저역통과필터(LPF)의 통과 주파수 대역을 나타내는 그래프로서, G21을 참조하면, 수신시에 상기 저역통과필터(LPF)가 DCS의 송신 주파수대역(1710-1785MHz)을 손실없이 통과할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 송신주파수(fo=1710)의 제2 고조파(2fo=3.42GHz)에 감쇄극이 형성되어 이 고조파 성분이 효과적으로 차단됨을 알 수 있다.

그리고, 도 6의 (b)의 주파수 특성 그래프에서, G22는 수신(RX모드)시에 저역통과필터(LPF)의 주파수별 위상차를 보이는 그래프로서, G22를 참조하면, 수신시에 상기 저역통과필터(LPF)가 DCS의 수신 주파수대역(1805-1880MHz)에 대해서 거의 90도(도 6의 (b)에는 '-91.96도'로 표시되어 있음)의 위상차를 갖는 것을 알 수 있으며, 이는 수신시에 상기 저역통과필터(LPF)가 1/4파장 임피던스 트랜스포머의 기능을 수행하고 있음을 알 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치에서, 상기 제1 스위칭 소자(32) 및 제2 스위칭 소자(33)는 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 다이오드로 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 송신(TX모드)시에는 턴온전압 이하의 스위칭신호(Ssw)에 의해서 제1 다이오드(D71) 및 제2 다이오드(D72)는 모두 오프 되고, 그리고, 수신(RX모드)시에는 턴온전압 이상의 스위칭신호(Ssw)에 의해서 제1 다이오드(D71) 및 제2 다이오드(D72)는 모두 온 되며, 이러한 동작은 전술한 도 3을 참조하여 설명한 동작과 동일하므로, 고주파 스위칭 장치의 상세한 동작 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 송신(TX모드)시에는 턴온전압 이하의 스위칭신호(Ssw)에 의해서 제1 다이오드(D81) 및 제2 다이오드(D82)는 모두 오프 되고, 그리고, 수신(RX모드)시에는 턴온전압 이상의 스위칭신호(Ssw)에 의해서 제1 다이오드(D81) 및 제2 다이오드(D82)는 모두 온 되며, 이러한 동작은 전술한 도 3을 참조하여 설명한 동작과 동일하므로, 고주파 스위칭 장치의 상세한 동작 설명은 생략한다

이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기에 대해서 설명한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치를 포함하는데, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기는 전단 스위칭 모듈(SWM1), GSM 스위칭 모듈(SWM2), DCS 스위칭 모듈(SWM3)을 포함할 수 있고, 이러한 스위칭 모듈중에서 적어도 하나에 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치가 적용될 수 있다.

예를 들어, 상기 도 9의 GSM 스위칭 모듈(SWM2) 및 DCS 스위칭 모듈(SWM3)이 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 스위칭 장치가 적용된 경우에 대해서, 상기 GSM 스위칭 모듈(SWM2)에 대한 주파수-이득 특성은 도 10의 (a) 및 (b)에 도시되어 있고, 상기 DCS 스위칭 모듈(SWM3)에 대한 주파수-이득 특성은 도 11의 (a) 및 (b)에 도시되어 있다.

도 10의 (a)를 참조하면, 도 9의 GSM 스위칭 모듈(SWM2)은 송신시에 GSM의 송신 주파수대역(880-915MHz)을 손실없이 통과할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 송신주파수(fo=880)의 제1 및 제2 고조파(2fo=1.76GHz,3fo=2.64GHz)에 감쇄극이 형성되어 이 고조파 성분이 효과적으로 차단됨을 알 수 있다.

그리고, 도 10의 (b)를 참조하면, 도 9의 GSM 스위칭 모듈(SWM2)은 수신(RX모드)시에 수신 주파수대역(880-915MHz)이 효율적으로 제거되는 것을 알 수 있다.

다른 한편, 도 11의 (a)를 참조하면, 도 9의 DCS 스위칭 모듈(SWM3)은 송신시에 DCS의 송신 주파수대역(1710-1785MHz)을 손실없이 통과할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 송신주파수(fo=1710)의 제1 고조파(2fo=3.42GHz)에 감쇄극이 형성되어 이 고조파 성분이 효과적으로 차단됨을 알 수 있다.

그리고, 도 11의 (b)를 참조하면, 도 9의 DCS 스위칭 모듈(SWM3)은 수신(RX모드)시에 수신 주파수대역(1710-1785MHz)이 효율적으로 제거되는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 이동통신 단말기는 휴대폰, PDA, 차량 탑재용 통신기기 등을 포함할 수 있고, 또한, 본 발명은 고주파 스위칭 장치는 고주파 스위칭 모듈로 제작될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 GSM, DCS, PCS 등의 이동통신 단말기에 적용되어, 송신회로부측의 필터가 송신시에는 송신 주파수를 안테나측으로 통과시키고, 수신시에는 1/4파장 임피던스 트랜스포머의 기능을 수행하여 안테나와 송신회로부를 교류적으로 분리시키도록 함으로써, 수신회로부측의 손실특성 및 송신회로부측의 아이솔레이션 특성 등의 성능을 만족하면서도, 별도의 1/4파장의 스트립 라인이 불필요하게 되어, 회로를 간소화시킬 수 있어 보다 더 소형화를 가능하게 하는 효과가 있다.

즉, 1/4파장 라인이 필요하지 않게 됨으로써 소형화에 유리하고, 수신단 특성을 구현하는 데 1/4파장 라인의 손실성분을 추가하지 않음으로써 수신단의 손실 특성이 좋아지는 효과가 있으며, 기존의 방법에서는 직렬연결 된 다이오드에 의해 아이솔레이션(isolation)이 이루어지므로 그 한계가 있는데 비해 본 발명에서는 실질적으로 접지에 의해 아이솔레이션(isolation)을 확보하여 그 특성을 강화시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

도 1은 일반적인 고주파 스위치의 동작 개념도이다．

도 2는 종래의 고주파 스위치의 회로도이다.

도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 고주파 스위칭 장치의 등가회로도이다.

도 5의 (a)는 GSM 방식에 적용한 저역통과필터의 회로도 및 그 주파수 특성 그패프이다.

도 6의 (a)는 DCS 방식에 적용한 저역통과필터의 회로도 및 그 주파수 특성 그패프이다.

도 10의 (a) 및 (b)는 GSM 스위칭 모듈의 주파수 특성 그패프이다.

도 11의 (a) 및 (b)는 DCS 스위칭 모듈의 주파수 특성 그패프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

ANT : 안테나

TX : 송신회로부

RX : 수신회로부

31 : 필터

32 : 제1 스위칭 소자

33 : 제2 스위칭 소자

D71,D81 : 제1 다이오드

D72,D82 : 제2 다이오드

C1-C3 : 커플링 커패시터

Claims

고주파신호를 송수신하는 안테나(ANT)와 송신회로부(TX)와의 접속 및 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)와의 접속을 제어하는 고주파 스위칭 장치에 있어서,

상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT) 사이에 접속되고, 송신시에 상기 송신회로부(TX)로부터의 송신 신호를 상기 안테나(ANT)로 통과시키고, 수신시에 수신신호의 주파수의 1/4파장에 해당하는 전기적인 길이(electrical length)를 갖는 필터(31);

상기 필터(31)와 송신회로부(TX) 사이에 접속되고, 수신시에 스위칭신호(Ssw)에 의해 상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측을 접지로 접속하여 상기 필터(31)가 임피던스 트랜스포머로 동작하도록 하여 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT)를 교류적으로 분리시키도록 구성된 제1 스위칭 소자(32); 및

상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX) 사이에 접속되고, 송신시에 스위칭신호(Ssw)에 의해 상기 안테나(ANT)와 수신회로부(RX)를 분리시키도록 구성된 제2 스위칭 소자(33)

를 구비함을 특징으로 하는 고주파 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터(31)는

수신시에 상기 제1 스위칭 소자(32)에 의해 상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측이 접지로 접속되는 경우에, 대략 90도의 위상차를 갖는 임피던스 트랜스포머로 동작함에 의해 상기 송신회로부(TX)와 안테나(ANT)를 교류적으로 분리시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터(31)는

송신시에 송신 주파수를 저역으로 통과시키는 저역통과필터(LPF)로 이루어진 것을 특징으로 고주파 스위칭 장치.
제2항에 있어서, 상기 저역통과필터(LPF)는

송신시에 송신 주파수의 고조파에 감쇄극이 형성된 것을 특징으로 고주파 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자(32)는

상기 필터(31)의 송신회로부(TX)측에 접속된 캐소드(cathode)와, 접지측 및 스위칭신호(Ssw)에 접속된 애노드(anode)를 갖는 제1 다이오드(D71)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 스위칭 소자(33)는

상기 안테나(ANT)측에 접속된 애노드와, 상기 수신회로부(RX)측에 접속된 캐소드를 갖는 제2 다이오드(D72)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자(32)는

상기 필터의 송신회로부(TX)측에 접속된 애노드(anode)와, 접지측에 접속된 캐소드(cathode)를 갖는 제1 다이오드(D81)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 스위칭 소자(33)는

상기 안테나(ANT)측에 접속된 캐소드와, 상기 수신회로부(RX)측 및 스위칭신호에 접속된 애노드를 갖는 제2 다이오드(D82)로 이루어진 것을 특징으로 고주파 스위칭 장치.
제1항의 고주파 스위칭 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기.