KR100539632B1 - 고주파 스위칭 회로 - Google Patents

Abstract

송신신호 스위칭부에 별도의 핀 다이오드 및 제어신호를 사용하지 않고, 아이솔레이터와 접지 저항만을 사용하여 수신신호의 역류를 차단하면서 송신신호를 안테나에 인가하여 송신하고, 송신신호의 삽입손실이 낮고, 높은 절연특성을 가지는 고주파 스위칭 회로를 제공한다.

안테나와, 송신신호 입력단자로 입력되는 송신신호를 안테나에 전달하여 송신하고 안테나의 수신신호를 차단하는 송신신호 스위칭부와, 안테나의 수신신호를 통과시키고 안테나에 전달된 송신신호는 차단하는 수신신호 스위칭부로 이루어지는 고주파 스위칭 회로에 있어서, 송신신호 스위칭부는, 접지 저항과, 송신신호를 안테나에 전달하고 안테나가 수신한 수신신호는 접지저항에 전달하여 접지시키는 아이솔레이터를 구비하고, 아이솔레이터는, 송신신호 입력단자와, 안테나 측과, 접지저항에 각기 접속되는 복수의 포트를 가지는 금속 스트립라인과, 금속 스트립라인의 상부 및 하부에 각기 구비되는 복수의 페라이트와, 복수의 페라이트의 상부 및 하부에 각기 구비되는 복수의 금속 그라운드와, 복수의 금속 그라운드의 상부 및 하부에 각기 위치되는 2개의 영구자석으로 구성된다.

Description

고주파 스위칭 회로{Circuits for switching radio frequency}

본 발명은 이동통신 단말기에 있어서, 송신신호 입력단자로 입력되는 송신신호는 안테나에 전달되고, 안테나의 수신신호는 수신신호 출력단자로 전달되게 스위칭하는 고주파 스위칭 회로에 관한 것으로 특히 아이솔레이터를 이용하여 송신신호의 삽입손실이 적고, 높은 절연특성을 갖도록 한 고주파 스위칭 회로에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 생활 형태의 변화 및 경제 성장 등으로 통신 문화의 형태가 급속도로 변화되고, 정보화 시대를 맞이하여 고속의 정보전달에 대한 요구로 때와 장소에 구애받지 않고, 지하, 공중, 해상 및 산악 지역 등에서도 통신 서비스를 받을 수 있는 이동통신 시스템은 일상 생활에 없어서는 안될 중요한 통신 매체로 자리잡고 있다.

이러한 이동통신 시스템에 가입하는 가입자의 수가 폭발적으로 증가함에 따라 이들 가입자를 모두 수용하기 위한 새로운 통신방식과 새로운 주파수 밴드를 이용하는 새로운 통신 시스템을 만들고 있다. 그리고 이동통신 시스템의 가입자가 휴대하는 이동통신 단말기의 주요 특성의 하나인 이동성을 추구하는 여러 가지의 통신방식을 만족하는 이동통신 단말기의 수요가 증가하고 있다.

상기 이동통신 단말기는 하나의 안테나를 사용하여 송신 및 수신을 수행하도록 구성하고 있다. 그러므로 송신신호가 안테나를 통해 송신되면서 수신부로 입력되지 않도록 하고, 또한 안테나의 수신신호가 수신부로 입력되고, 송신부로는 역류되지 않도록 하는 고주파 스위칭 회로를 구비하고 있다.

도 1은 종래의 이동통신 단말기에 사용되는 고주파 스위칭 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이 안테나(ANT)에 콘덴서(C1) 및 접지 저항(R1)이 직렬 접속되고, 그 콘덴서(C1) 및 저항(R1)의 접속점과 송신신호가 입력되는 송신신호 입력단자(TX)의 사이에 제어신호(VT1)에 따라 송신신호를 스위칭하는 송신신호 스위칭부(100)가 구비됨과 아울러 상기 콘덴서(C1) 및 저항(R1)의 접속점과 수신신호가 외부의 수신부로 출력되는 수신신호 출력단자(RX)의 사이에 제어신호(VT2)에 따라 수신신호를 스위칭하는 수신신호 스위칭부(110)가 구비된다.

상기 송신신호 스위칭부(100)는, 상기 송신신호 입력단자(TX)와 상기 콘덴서(C1) 및 저항(R1)의 접속점 사이에 콘덴서(C2) 및 핀 다이오드(PD1)가 직렬 접속되고, 콘덴서(C2) 및 핀 다이오드(PD1)의 접속점에 오픈 스터브(101)가 접속됨과 아울러 그 콘덴서(C2) 및 핀 다이오드(PD1)의 접속점이 전송선로(103)를 통해 접지 콘덴서(C4)에 접속되며, 상기 전송선로(120) 및 접지 콘덴서(C4)의 접속점에는 상기 제어신호(VT1)가 저항(R2)을 통해 인가되게 구성된다.

그리고 상기 수신신호 스위칭부(110)는, 상기 수신신호 출력단자(RX)와 상기 콘덴서(C1) 및 저항(R1)의 접속점 사이에 콘덴서(C3) 및 핀 다이오드(PD2)가 직렬 접속되고, 콘덴서(C3) 및 핀 다이오드(PD2)의 접속점에 오픈 스터브(111)가 접속됨과 아울러 그 콘덴서(C3) 및 핀 다이오드(PD2)의 접속점이 전송선로(113)를 통해 접지 콘덴서(C5)에 접속되며, 상기 전송선로(113) 및 접지 콘덴서(C5)의 접속점에는 상기 제어신호(VT2)가 저항(R3)을 통해 인가되게 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 고주파 스위칭 회로는 송신신호 입력단자(TX)로 입력되는 송신신호를 송신신호 스위칭부(100)를 통해 안테나(ANT)에 전달하여 송신할 경우에 제어신호(VT1)가 고전위로 입력되고, 제어신호(VT2)는 저전위로 입력된다.

그러면, 고전위의 제어신호(VT1)가 송신신호 스위칭부(100)의 저항(R2) 및 전송선로(103)를 통해 핀 다이오드(PD1)의 애노드에 인가되므로 핀 다이오드(PD1)가 도통상태로 되고, 핀 다이오드(PD2)에는 역방향 전압이 인가되어 차단상태로 된다.

따라서, 송신신호 입력단자(TX)로 입력되는 송신신호는 콘덴서(C2), 핀 다이오드(PD1) 및 콘덴서(C1)를 순차적으로 통해 안테나(ANT)에 인가되어 송신되고, 이 때, 핀 다이오드(PD1)를 통과한 송신신호가 차단 상태인 핀 다이오드(PD2)에 의해 차단되어 수신신호 출력단자(RX)로는 역류되지 않게 된다.

그리고 안테나(ANT)를 통해 수신되는 수신신호를 수신신호 스위칭부(110)를 통해 수신신호 출력단자(RX)로 출력할 경우에는 상기와는 반대로 제어신호(VT1)가 저전위로 입력되고, 제어신호(VT2)는 고전위로 입력된다.

그러면, 고전위의 제어신호(VT2)가 수신신호 스위칭부(110)의 저항(R3) 및 전송선로(113)를 통해 핀 다이오드(PD2)의 애노드에 인가되므로 핀 다이오드(PD2)가 도통상태로 되고, 핀 다이오드(PD1)에는 역방향 전압이 인가되어 차단상태로 된다.

따라서, 안테나(ANT)를 통해 수신되는 수신신호는 콘덴서(C1), 핀 다이오드(PD2) 및 콘덴서(C3)를 순차적으로 통해 수신신호 출력단자(RX)로 출력되어 외부의 수신부(도면에 도시되지 않았음)로 입력되고, 이 때, 안테나(ANT)를 통해 수신되는 수신신호는 차단 상태인 핀 다이오드(PD1)에 의해 차단되어 송신신호 입력단자(TX)로는 역류되지 않게 된다.

여기서, 상기 송신신호 스위칭부(100) 및 수신신호 스위칭부(110)는 삽입손실이 적고, 송신신호 및 수신신호가 역류하지 않도록 하는 높은 절연특성이 매우 중요하다. 그리고 상기에서 오픈 스터브(100)(110)는 캐패시터로 동작하여 고조파 성분을 제거하는 역할을 수행한다.

상기한 바와 같은 종래의 고주파 스위칭 회로는 송신 및 수신신호를 스위칭하기 위하여 2개의 핀 다이오드(PD1)(PD2)를 사용하고, 그 핀 다이오드(PD1)(PD2)를 2개의 제어신호(VT1)(VT2)로 스위칭시키는 것으로서 송신신호 스위칭부(100) 및 수신신호 스위칭부(110)의 절연특성은 핀 다이오드(PD1)(PD2)의 특성에 의해 좌우되어 핀 다이오드(PD1)(PD2)의 선택이 매우 중요한 요소가 되었다.

그러나 사용하는 송신신호 및 수신신호의 주파수가 높아지면서 만족할만한 절연특성 즉, 역방향 전압이 인가되어 차단상태로 될 경우에 높은 절연저항을 가지는 핀 다이오드(PD1)(PD2)를 선택할 수 있는 폭이 좁아지고, 5㎓ 이상의 주파수를 가지는 신호를 송신 및 수신할 경우에는 그 선택의 폭이 더욱 좁아짐은 물론 고가의 핀 다이오드(PD1)(PD2)를 선택 사용해야 되어 제품의 생산원가가 상승하게 되었다.

또한 상기 송신신호 스위칭부(100) 및 수신신호 스위칭부(110)가 각기 제어신호(VT1)(VT2)로 송신신호 및 수신신호를 스위칭하게 구성되어 있는 것으로서 회로의 구성이 복잡하고, 스위칭 동작의 제어에 많은 어려움이 있었으며, 송신신호가 송신신호 스위칭부(100)를 통과할 경우에 발생하는 삽입손실이 비교적 많은 문제점이 있었다.

그러므로 본 발명의 목적은 송신신호 스위칭부에 별도의 핀 다이오드 및 제어신호를 사용하지 않고, 아이솔레이터와 접지 저항만을 사용하여 송신신호를 스위칭하는 고주파 스위칭 회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 송신신호의 삽입손실이 낮고, 높은 절연특성을 가지는 고주파 스위칭 회로를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 고주파 스위칭 회로는, 안테나와, 송신신호 입력단자로 입력되는 송신신호를 상기 안테나에 전달하여 송신하고 안테나의 수신신호를 차단하는 송신신호 스위칭부와, 안테나의 수신신호를 통과시키고 상기 안테나에 전달된 송신신호는 차단하는 수신신호 스위칭부로 이루어지는 고주파 스위칭 회로에 있어서, 상기 송신신호 스위칭부는, 하나의 접지 저항와, 상기 송신신호 입력단자로 입력되는 송신신호를 상기 안테나에 전달하고 안테나가 수신한 수신신호는 상기 접지저항에 전달하여 접지시키는 아이솔레이터로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 아이솔레이터는, 상기 송신신호 입력단자와, 상기 안테나 측과, 상기 접지저항에 각기 접속되는 복수의 포트를 가지는 금속 스트립라인과, 상기 금속 스트립라인의 상부 및 하부에 각기 구비되는 한 쌍의 페라이트와, 상기 복수의 페라이트의 상부 및 하부에 각기 구비되는 한 쌍의 금속 그라운드와, 상기 복수의 금속 그라운드의 상부 및 하부에 각기 위치되는 한 쌍의 영구자석으로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4의 도면을 참조하여 본 발명의 고주파 스위칭 회로를 상세히 설명하겠으며, 여기서 종래와 동일한 부위에는 동일 부호를 부여하였다.

도 2는 본 발명의 고주파 스위칭 회로도이다. 여기서, 부호 200은 본 발명에 따른 송신신호 스위칭부이다. 상기 송신신호 스위칭부(200)는 접지 저항(R20)과, 송신단자(TX)에 인가되는 송신신호를 안테나(ANT) 측으로 전달함과 아울러 안테나(ANT)가 수신하여 콘덴서(C1)를 통해 송신신호 스위칭부(200)로 입력되는 수신신호를 상기 접지 저항(R20)을 통해 접지시키고 상기 송신단자(TX)로 역류되지 않도록 하는 아이솔레이터(201)로 구성된다.

상기 아이솔레이터(201)는 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 포트(300a, 300b, 300c)를 구비하고 그 3개의 포트(300a, 300b, 300c)에 상기 송신신호 입력단자(TX)와, 콘덴서(C1) 및 저항(R1)의 접속점과, 상기 접지 저항(R20)이 각기 접속되는 원판형의 금속 스트립라인(300)을 구비하고, 그 금속 스트립라인(300)의 상부 및 하부에는 대칭되게 원판형의 페라이트(302, 302a)와, 금속 그라운드(304, 304a)와, 원판형의 영구자석(306, 306a)이 순차적으로 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고주파 스위칭 회로의 일 실시 예는 아이솔레이터(201)가 도 4에 도시된 바와 같이 금속 스트립라인(300)은 화살표 방향으로 전력을 전달하는 동작특성을 가지는 것으로서 제 1 포트(300a)에 인가되는 신호는 제 2 포트(300b)로 전달되고, 제 3 포트(300c)로는 전달되지 않으며, 또한 제 2 포트(300b)에 인가된 신호는 제 3 포트(300c)로 전달되고, 제 1 포트(300a)로는 전달되지 않는다.

그러므로 송신신호 입력단자(TX)로 송신신호가 입력될 경우에 그 송신신호는 아이솔레이터(201)의 제 1 포트(300a)로 입력되어 제 2 포트(300b)로 전달되고, 그 제 2 포트(300b)로 전달된 송신신호는 콘덴서(C1)를 통해 안테나(ANT)에 인가되어 송신된다.

이 때, 수신신호 스위칭부(110)에는 제어신호(VT2)가 저전위로 입력되어 핀 다이오드(PD2)에 역방향 전압이 인가되므로 핀 다이오드(PD2)가 차단상태로 되고, 아이솔레이터(201)의 제 2 포트(300b)로 전달된 송신신호는 차단상태인 핀 다이오드(PD2)를 통과하지 못하여 수신신호 출력단자(RX)로 출력되지는 않는다.

그리고 안테나(ANT)의 수신신호를 수신신호 출력단자(RX)로 출력할 경우에 종래와 마찬가지로 제어신호(VT2)가 고전위로 입력된다.

그러면, 고전위의 제어신호(VT2)가 수신신호 스위칭부(110)의 저항(R3) 및 전송선로(113)를 통해 핀 다이오드(PD2)의 애노드에 인가되므로 핀 다이오드(PD2)가 도통상태로 된다.

따라서, 안테나(ANT)를 통해 수신되는 수신신호는 콘덴서(C1), 핀 다이오드(PD2) 및 콘덴서(C3)를 순차적으로 통해 수신신호 출력단자(RX)로 출력되어 외부의 수신부(도면에 도시되지 않았음)로 입력되고, 이 때, 안테나(ANT)를 통해 수신되어 콘덴서(C1)를 통해 아이솔레이터(201)의 제 2 포트(300b)에 인가되는 수신신호는 제 3 포트(300c)로 전달되어 저항(R20)을 통해 접지로 흐르게 되고, 제 1 포트(300a)로는 차단되어 입력단자(TX)로는 역류되지 않게 된다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기에서는 아이솔레이터(201)로 3개의 포트를 가지는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명을 실시함에 있어서는 4개 이상 복수의 포트를 가지는 아이솔레이터를 사용하여 송신신호 스위칭부를 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 송신신호 스위칭부를 아이솔레이터 및 접지 저항으로 구성하고, 수신신호 스위칭부만 핀 다이오드를 사용하면서 제어신호로 핀 다이오드를 제어하여 수신신호를 스위칭시키는 것으로서 회로의 구성 및 제어가 간단하다. 그리고 송신신호 스위칭부를 절연저항이 높은 아이솔레이터로 구성하여 그 아이솔레이터에 의해 핀 다이오드를 사용할 경우보다 10㏈ 이상의 절연효과 특성을 기대할 수 있음은 물론 삽입손실도 1.0㏈ 이하로 되는 우수한 특성을 기대할 수 있으며, 고가의 핀 다이오드를 하나만 사용하여 원가 절감의 효과도 있다.

도 1은 종래의 고주파 스위칭 회로도.

도 2는 본 발명의 고주파 스위칭 회로도.

도 3은 본 발명의 고주파 스위칭 회로에 사용되는 아이솔레이터의 구성을 보인 사시도.

도 4는 본 발명의 고주파 스위칭 회로에 사용되는 아이솔레이터의 동작특성을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 수신신호 스위칭부 111 : 오픈 스터브

113 : 전송선로 PD2 : 핀 다이오드

200 : 송신신호 스위칭부 201 : 아이솔레이터

R20 : 접지 저항 TX : 송신신호 입력단자

RX : 수신신호 출력단자 ANT : 안테나

Claims (2)

1. 안테나와, 송신신호 입력단자로 입력되는 송신신호를 상기 안테나에 전달하여 송신하고 안테나의 수신신호를 차단하는 송신신호 스위칭부와, 안테나의 수신신호를 통과시키고 상기 안테나에 전달된 송신신호는 차단하는 수신신호 스위칭부로 이루어지는 고주파 스위칭 회로에 있어서,

   상기 송신신호 스위칭부는;

   하나의 접지 저항; 및

   상기 송신신호 입력단자로 입력되는 송신신호를 상기 안테나에 전달하고 안테나가 수신한 수신신호는 상기 접지저항에 전달하여 접지시키는 아이솔레이터로 구성되며,

   상기 아이솔레이터는;

   상기 송신신호 입력단자와, 상기 안테나 측과, 상기 접지저항에 각기 접속되는 복수의 포트를 가지는 금속 스트립라인;

   상기 금속 스트립라인의 상부 및 하부에 각기 구비되는 한 쌍의 페라이트;

   상기 복수의 페라이트의 상부 및 하부에 각기 구비되는 한 쌍의 금속 그라운드; 및

   상기 복수의 금속 그라운드의 상부 및 하부에 각기 위치되는 한 쌍의 영구자석으로 구성됨을 특징으로 하는 고주파 스위칭 회로.
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