KR100597481B1 - 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신단말기의 송수신 장치 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 이용하여 하나의 송신주파수 밴드에서 송신하려는 신호의 대역폭에 따라 송신신호를 분할 필터링함으로써, 송신단과 수신단간의 간섭을 줄이고 격리 특성을 높여 신호의 송수신 성능을 향상시키기 위한, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 있어서, 안테나와 수신단을 연결하기 위한 수신 주파수 필터링 수단; 안테나와 송신단을 연결하며 하나의 송신주파수 밴드에서 저대역 신호를 필터링하기 위한 제 1 송신 주파수 필터링 수단; 및 안테나와 송신단을 연결하며 하나의 송신주파수 밴드에서 고대역 신호를 필터링하기 위한 제 2 송신 주파수 필터링 수단을 포함하는 듀플렉서와, 송신 신호를 처리하기 위한 상기 송신단과, 제어 수단의 제어에 따라 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 1 송신 주파수 필터링 수단에 연결하고, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 2 송신 주파수 필터링 수단에 연결하기 위한 스위칭 수단과, 수신 신호를 처리하기 위한 상기 수신단과, 상기 각 구성요소들을 제어하고 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 1 송신 주파수 필터링 수단에 연결하고, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 2 송신 주파수 필터링 수단에 연결하도록 상기 스위칭 수단을 제어하기 위한 상기 제어 수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신 단말기 등에 이용됨.
두 송신 대역, 듀플렉서, 대역통과 필터, 격리, 간섭, 무선통신 단말기
Description
도 1a 는 종래의 한개의 송신 대역을 가진 듀플렉서의 구조도,
도 1b 는 종래의 한개의 송신 대역을 가진 듀플렉서의 특성 곡선의 일예시도,
도 2 는 종래의 한개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서의 일실시예 구조도,
도 4 는 본 발명에 따른 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
41 : 듀플렉서 42 : 신호 변환기
43 : 제 1 대역통과 필터 44 : 파워 증폭기
45 : 스위치 46 : 저잡음 증폭기
47 : 제 2 대역통과 필터 48 : 신호 역변환기
49 : 이동국 모뎀
본 발명은 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 이용하여 하나의 송신주파수 밴드에서 송신하려는 신호의 대역폭에 따라 송신신호를 분리하여 송신하는 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 무선통신 단말기는 이동통신 단말기, PCS(Personal Communication Service) 단말기, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 차세대이동통신(IMT-2000) 단말기, 무선랜 단말기 등과 같이 무선 통신을 통하여 음성, 문자 및 영상 데이터 등을 송/수신할 수 있는 휴대 가능한 무선통신 단말기를 말한다. 또한, 대역(band)은 특정 주파수가 존재하고 있는 스펙트럼상의 위치를 의미한다. 즉, 주파수폭(대역폭)을 포함한 주파수 또는 주파수 묶음을 대역이라고 부른다.
일반적으로, 듀플렉서(Duplexer)는 FDD(Frequency Domain Duplex)방식의 통 신 방식에서 송신단과 수신단 및 안테나단을 연결하며, 송신단과 수신단의 신호가 서로 섞이지 않도록 송신단과 수신단을 분기하는 역할을 한다.
송신단과 수신단이 서로 다른 주파수를 사용할 때, 송/수신단이 서로 다른 안테나를 사용한다면 듀플렉서는 필요없을 것이다. 하지만, 대부분의 시스템에선 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역이 비슷한 경우가 많기 때문에(일예로, PCS 단말기의 경우 송신 대역(1850MHz ~ 1910MHz)과 수신 대역(1930MHz ~ 1990MHz)을 갖는다.) 두 개의 안테나를 쓰지 않고 하나의 안테나를 사용한다. 만약, 무선통신 단말기와 같은 작은 시스템에서 안테나를 두개 쓴다면, 모양도 이상해지고 단가도 올라갈 뿐 아니라, 근접한 안테나간의 간섭문제 등으로 인해 전혀 이점이 없을 것이다.
결국, 하나의 안테나로 송수신단의 신호를 처리해야 한다. 이러한 경우 하나의 안테나를 효율적으로 공유하기 위해 필요한 소자가 바로 듀플렉서이다.
여기서, 도 1a 와 도 1b 를 참조하여 일반적인 듀플렉서의 구조에 대해 살펴보기로 한다.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 듀플렉서의 구조 자체는 간단하다. 송신단 주파수만 통과시키는 대역통과 필터(BPF : Base Band Filter)와 수신단 주파수만 통과시키는 대역통과 필터(BPF : Base Band Filter)가 연결되어 있으며, 그 중간에 안테나가 적절히 매칭되어 있다.
도 1b 에 도시된 바와 같이, 안테나(포트 1)와 수신단(포트 2), 송신단(포트 3)간의 전력 전달을 의미하는 S21과 S31은 필터 특성에 의해 각각의 대역통과 필터(BPF) 통과주파수에서 높은 통과도를 가진다. 다만, 통과 대역에서 0 데시벨(dB)보다 약간 작은 값을 가지게 되는 삽입손실이 존재하며, 이러한 각각의 삽입손실이 작을수록 품질이 좋은 듀플렉서라 할 수 있다.
반면, 송신단과 수신단간의 전력전달을 의미하는 S23는 송/수신 주파수 대역 모두에서 최하로 억압된다. 즉, 송신단과 수신단의 신호교류는 간섭과 불필요한 잡음을 의미하므로, 최소화되도록 격리(isolation)되어야 한다. 상기에 언급한 듀플렉서의 목적에서 알 수 있듯이, 이러한 송신단과 수신단의 격리는 듀플렉서의 중요한 특성이 된다.
여기서, 도 2 를 참조하여 종래의 한개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 대해 살펴보기로 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 종래의 한개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신장치는, 안테나를 통하여 송수신되는 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(21), 기저대역(Base Band) 신호를 무선주파수(Radio Frequency) 신호로 변환하기 위한 신호 변환기(22), 신호 변환기(22)에서 변환된 무선주파수 신호를 필터링하기 위한 제 1 대역통과 필터(BPF)(23), 제 1 대역통과 필터(23)에서 필터링된 무선주파수 신호를 증폭하여 듀플렉서(21)와 안테나를 통하여 송신하기 위한 파워 증폭기(24), 안테나와 듀플렉서(21)를 통하여 수신된 무선주파수 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하면서 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(25), 저잡음 증폭기(25)에서 증폭된 무선주파수 신호를 필터링하기 위한 제 2 대역통과 필터(26), 제 2 대역통과 필터(26)에서 필터링된 무선주파수 신호를 기저대역 신호 로 변환하기 위한 신호 역변환기(27), 상기 각 구성요소들을 제어하기 위한 이동국 모뎀(MSM : Mobile Station Modem)(28)을 포함한다.
여기서, 안테나를 통하여 수신된 신호는 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력 레벨을 갖고 있다. 그렇기 때문에 반드시 증폭이 필요한데, 이미 외부에서 많은 잡음을 포함해서 수신된 신호이기 때문에 무엇보다도 잡음을 최소화하는 증폭기능이 필요하다. 따라서, 일반적으로 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)(25)를 사용한다.
이러한, 종래의 한개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치는, 송신 신호를 필터링 대역이 넓은 하나의 송신 주파수 대역통과 필터가 필터링하기 때문에 대역내의 채널간 파워 편차인 리플이 심하게 발생되고, 송신단에서 수신단의 신호를 감쇄시키는 전력량과 수신단에서 송신단의 신호를 감쇄시키는 전력량이 적기 때문에 송/수신단 간의 간섭 현상을 일으키며, 송신 출력 파워가 높을 경우 송신단과 수신단의 격리가 잘 되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 이용하여 하나의 송신주파수 밴드에서 송신하려는 신호의 대역폭에 따라 송신신호를 분할 필터링함으로써, 송신단과 수신단간의 간섭을 줄이고 격리 특성을 높여 신호의 송수신 성능을 향상시키기 위한, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 있어서, 안테나와 수신단을 연결하기 위한 수신 주파수 필터링 수단; 안테나와 송신단을 연결하며 하나의 송신주파수 밴드에서 저대역 신호를 필터링하기 위한 제 1 송신 주파수 필터링 수단; 및 안테나와 송신단을 연결하며 하나의 송신주파수 밴드에서 고대역 신호를 필터링하기 위한 제 2 송신 주파수 필터링 수단을 포함하는 듀플렉서와, 송신 신호를 처리하기 위한 상기 송신단과, 제어 수단의 제어에 따라 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 1 송신 주파수 필터링 수단에 연결하고, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 2 송신 주파수 필터링 수단에 연결하기 위한 스위칭 수단과, 수신 신호를 처리하기 위한 상기 수신단과, 상기 각 구성요소들을 제어하고 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 1 송신 주파수 필터링 수단에 연결하고, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 2 송신 주파수 필터링 수단에 연결하도록 상기 스위칭 수단을 제어하기 위한 상기 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서의 일실시예 구조도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 두개의 송신 대역을 가지는 듀플렉서는, 안테나와 수신단을 연결하기 위한 수신 주파수 대역통과 필터(31), 안테나와 송신단을 연결하며 저대역의 신호를 필터링하기 위한 제 1 송신 주파수 대역통과 필터(32), 안테나와 송신단을 연결하며 고대역의 신호를 필터링하기 위한 제 2 송신 주파수 대역통과 필터(33)를 포함한다.
여기서, PCS 단말기를 일예로 들었을 때, 상기 제 1 송신 주파수 대역통과 필터(32)는 저대역(1850MHz ~ 1880MHz) 신호를 필터링하고, 상기 제 2 송신 주파수 대역통과 필터(33)는 고대역(1881.25MHZ ~ 1910MHz) 신호를 필터링한다. 또한, PCS 단말기가 사용하는 채널의 대역폭은 1.25MHz이며 1880MHz ~ 1881.25MHz 사이의 채널은 사용되지 않는다.
도 4 는 본 발명에 따른 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치는, 안테나를 통하여 송수신되는 신호를 분리하며 송신 주파수 대역에 따라 송신신호를 분리하기 위한 듀플렉서(41), 기저대역(Base Band) 신호를 무선주파수(Radio Frequency) 신호로 변환하기 위한 신호 변환기(42), 신호 변환기(42)에서 변환된 무선주파수 신호를 필터링하기 위한 제 1 대역통과 필터(BPF)(43), 제 1 대역통과 필터(43)에서 필터링된 무선주파수 신호를 증폭하기 위한 파워 증폭기(44), 이동국 모뎀(49)의 제어에 따라 송신하려는 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 파워 증폭기(44)를 제 1 송신 주파수 대역 통과 필터(32)에 연결하고, 송신하려는 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 파워 증폭기(44)를 제 2 송신 주파수 대역통과 필터(33)에 연결하기 위한 스위치(45), 안테나와 듀플렉서(41)를 통하여 수신된 무선주파수 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하면서 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(46), 저잡음 증폭기(46)에서 증폭된 무선주파수 신호를 필터링하기 위한 제 2 대역통과 필터(47), 제 2 대역통과 필터(47)에서 필터링된 무선주파수 신호를 기저대역 신호로 변환하기 위한 신호 역변환기(48), 상기 각 구성요소들을 제어하고 송신하려는 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 파워 증폭기(44)를 제 1 송신 주파수 대역통과 필터(32)에 연결하고, 송신하려는 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 파워 증폭기(44)를 제 2 송신 주파수 대역통과 필터(33)에 연결하도록 상기 스위치(45)를 제어하기 위한 이동국 모뎀(49)를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호의 주파수 대역에 따라 두개의 송신 주파수 대역통과 필터를 이용하여 필터링하기 때문에 대역내의 채널간 파워 편차인 리플의 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 송신단에서 수신단의 신호를 감쇄시키는 전력량과 수신단에서 송신단의 신호를 감쇄시키는 전력량이 증가되어 감쇄 특성이 높아지고, 송/수신단 간의 간섭이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 송신 출력 파워가 높아도 송신단과 수신단의 격리가 잘 되어 무선통신 단말기의 감도(Sensitivity) 및 단일 톤 둔감도(Single Tone Desensitization)를 개선시키는 효과가 있다.
Claims (2)
- 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치에 있어서,안테나와 수신단을 연결하기 위한 수신 주파수 필터링 수단;안테나와 송신단을 연결하며 하나의 송신주파수 밴드에서 저대역 신호를 필터링하기 위한 제 1 송신 주파수 필터링 수단; 및안테나와 송신단을 연결하며 하나의 송신주파수 밴드에서 고대역 신호를 필터링하기 위한 제 2 송신 주파수 필터링 수단을 포함하는 듀플렉서와,송신 신호를 처리하기 위한 상기 송신단과,제어 수단의 제어에 따라 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 1 송신 주파수 필터링 수단에 연결하고, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 2 송신 주파수 필터링 수단에 연결하기 위한 스위칭 수단과,수신 신호를 처리하기 위한 상기 수신단과,상기 각 구성요소들을 제어하고 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 저대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 1 송신 주파수 필터링 수단에 연결하고, 하나의 송신주파수 밴드에서 송신 신호가 고대역에 속하는 신호일 경우 상기 송신단을 상기 제 2 송신 주파수 필터링 수단에 연결하도록 상기 스위칭 수단을 제어하기 위한 상기 제어 수단을 포함하는 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 저대역은 1850 ~ 1880MHz 대역을 의미하고, 상기 고대역은 1881.5 ~ 1910MHz 대역을 의미하는 것을 특징으로 하는 두개의 송신 대역을 가진 듀플렉서를 구비한 무선통신 단말기의 송수신 장치.
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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