KR100610404B1

KR100610404B1 - 프론트 엔드 모듈 및 통신 단말

Info

Publication number: KR100610404B1
Application number: KR1020030078889A
Authority: KR
Inventors: 스즈키요시히로; 아지오카아츠시; 카츠마타마사시
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-08
Publication date: 2006-08-08
Also published as: JP2004173243A; JP4301401B2; EP1418678A2; KR20040041510A; EP1418678A3; US20040152426A1; CN1503591A; US7120394B2; EP1418678B1; CN1274177C

Abstract

본 발명은 프론트 엔드 모듈 및 통신단말에 관한 것으로서, 소형이고 또한 고조파를 충분히 낮게 억제할 수 있는 휴대전화기 등의 무선통신기기에서의 프론트 엔드 모듈 및 이것을 이용한 통신단말을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로 하나의 안테나를 송신과 수신으로 변환하는 스위치회로와, 송신신호를 전력증폭하는 파워 앰프와, 상기 스위치회로와 파워 앰프사이에 삽입된 로패스 필터를 최소한 일체화 한 프론트 엔드 모듈로서, 상기 스위치회로로부터 상기 파워 앰프의 방향으로 발생한 제 1고조파를 로패스 필터에서 반사한 반사파와, 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파로 상기 스위치 회로로부터 발생하여 상기 안테나방향으로 향하는 제 3고조파를 상쇄하는 구성으로 한다.

Description

프론트 엔드 모듈 및 통신 단말{FRONT-END MODULE AND COMMUNICATION TERMINAL}

도 1은 본 발명에 관한 프론트 엔드 모듈 및 통신 단말의 제1 실시예를 도시하는 개념도.

도 2는 본 발명의 제 2실시예를 도시하는 블록도.

도 3은 본 발명의 제 2실시예를 이용하는 스위치회로의 일예의 회로도.

도 4는 본 발명의 제 3실시예를 도시하는 블록도.

도 5는 종래 회로를 도시하는 개념도.

도 6은 스위치 회로가 내는 고조파 레벨의 측정블록도.

도 7은 시뮬레이터에 의한 고조파 억제효과 검증예로서, 도 7a는 스위치 회로의 안테나방향으로 나오는 고조파 전력과 파워 앰프 방향으로 나오는 고조파전력이 동일 레벨의 경우, 도 7b는 스위치회로의 안테나방향으로 나오는 고조파 전력이 파워 앰프방향으로 나오는 고조파 전력보다 큰 경우, 도 7c는 스위치회로의 안테나방향으로 나오는 고조파전력이 파워 앰프방향으로 나오는 고조파 전력보다 클 때에 또한 파워 앰프로부터 고조파를 주입한 경우(제 1실시예의 경우)를 각각 도시하는 위상과 안테나측에서의 고조파레벨과의 관계를 도시하는 그래프.

도 8은 본 발명의 제 4실시예를 도시하는 블록도.

도 9는 본 발명의 제 5실시예를 도시하는 블록도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10, RX1, RX2, RX3, RX4 : 수신계

20, TX1, TX2, TX3, TX4 : 송신계

21,22,44: 위상기 23: 매칭회로

31,50: 안테나 단자 32,53,54,55,56: 수신용 단자

33,51,52: 송신용 단자 40: 신호발생기

41: 전력증폭기 42: 아이솔레이터

43: 튜너블 밴드 패스 필터 45,46: 직류저지 콘덴서

47: 감쇠기 48: 밴드 엘리미네이트 필터

49: 스팩트럼 애널라이저 50: 안테나단자

60: ESD대책 필터 70: APC회로

ANT; 안테나 DIP1, DIP2: 다이프렉서

LPF,LPF1,LPF2: 로패스 필터 PA,PA1,PA2: 파워 앰프

P0,P1,P2,P3,P4: 포트 SAW1,SAW2,SAW3: SAW필터

SW: 스위치회로

본 발명은 송수신 공용형태의 안테나를 이용하는 무선통신기기의 프론트 엔드모듈에 관한 것으로서, 특히 여러 통신방식에 대응하고 있어 송수공용형의 안테나에 접속된 스위치 회로에 의해 여러개의 송수신 신호를 변환하는 무선통신기기에 있어서, 안테나로부터 방사되는 송신시의 고조파를 경감할 수 있는 프론트 엔드 모듈 및 그것을 이용한 통신 단말에 관한 것이다.

이동체 통신 등의 무선 통신 기기의 단말기기, 예를들어 자동차 전화기, 휴대전화기 등에서는 송신계와 수신계는 하나의 안테나를 공유하고 있다. 이 경우 통상 안테나와 송신계 및 수신계 사이에 스위치회로가 삽입되어 있고 송신시에 안테나가 송신계로 변환되며 수신시에 안테나는 수신계로 변환되도록 되어있다.

이와같이 구성되는 단말기기에 있어서 송신할 때 송신계의 송신회로에 의해 발생한 고조파의 송신신호가 스위치회로를 거쳐 안테나에 전달되고, 안테나에 의해 전파신호로서 공중으로 방사된다. 수신시는 안테나에서 수신한 고조파 신호가 스위치회로를 거쳐 수신계의 수신회로로 공급된다.

그런데 스위치회로는 반도체 소자를 이용한 것으로 가령 송신회로가 고조파를 출력하지 않아도 대전력(예를들어 30dBm이상)을 스위치회로를 지나게 하면 스위치회로자체의 비선형성에 의해 고조파를 발생하게 된다.

이 송신시의 고조파를 억제하는 방법으로서 스위치 회로와 안테나 사이에 필터(고조파를 제거하는 로패스 필터 등)를 배치하는 구성을 생각할 수 있다. 그러나 수신회로에 대해서도 손실이 되어 불리할 뿐만 아니라 여러 통신방식에 대응하 는 경우에는 원리적으로도 곤란하다. 예를들어 GSM(900MHz)의 2차 고조파(1800MHz)가 DCS(1750MHz)의 기본파에 가까우며, GSM(800MHz)의 3차 고조파(2400MHz)가 PCS(1950MHz)의 기본파에 가깝다는 문제가 있다.

또 송신시의 고조파를 억제하는 다른 방법으로서 하기 일본국 특개2001-86026호 공보에 제안한 회로를 이용하는 것이 있다. 도 5는 일본국 특개2001-86026호 공보와 같이 스위치회로(SW)의 고조파를 스위치회로(SW)와 송신계 사이에 배치된 로패스 필터(LPF)로 억제하는 개념도이다. 도 5에 있어서 스위치회로(SW)는 안테나 방향과 송신계 방향으로 동시에 고조파를 발생한다. 즉 안테나방향으로는 고조파(A)가 송신계 방향으로는 고조파(B)가 발생한다. 송신계 방향의 고조파(B)를 로패스 필터(LPF)로 원활하게 위상을 조정하여 반사하면 안테나 방향의 고조파(A)를 상쇄하여 안테나(ANT)로부터 방사되는 고조파를 약하게 할 수 있다.

그러나 도 5에 상술한 종래회로에서는 안테나측에서의 고조파를 어느 정도 약하게 하는 것이 가능하지만 완전히 상쇄할 수는 없고 예를들어 휴대전화기에 요구되는 고조파의 억압 레벨을 만족시킬 수 없는 경우가 있다. 그 원인은 하기와 같은 이유에서 송신계 방향의 고조파(B)를 로패스 필터(LPF)로 반사한 반사파(B')와, 안테나 방향의 고조파(A)를 겹치게 했을 때 역위상으로는 가능해도 동 진폭으로는 불가능하기 때문이라고 생각된다.

(1) 스위치회로(SW)의 비대칭성에 의해 발생한 고조파 레벨이 스위치회로(SW)의 입출력 단에서 비대칭이다.

(2) 로패스 필터(LPF)는 무손실로 불가능하므로 반사파(B')는 고조파(B)보다도 진폭이 작다.

(3) 반사파(B')는 스위치회로(SW)의 손실에 의해 더욱 감쇠하여 반사파(B")가 되므로 실제로 고조파(A)와 겹치게 할 때에는 더욱 진폭이 작아진다.

본 발명은 상기의 점을 해결하고자 소형이며 또한 고조파를 충분히 낮게 억제할 수 있는 휴대전화기 등의 무선통신기기에서의 프론트 엔드 모듈 및 통신단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 외의 목적이나 신규 특징은 후술하는 실시예에 있어서 알 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1에 관한 프론트 엔드 모듈은 하나의 안테나를 송신과 수신으로 변환하는 스위치 회로와, 송신회로를 전력증폭하는 파워 앰프와, 상기 스위치 회로와 파워 앰프 사이에 삽입된 로패스 필터를 최소한 일체화한 것으로서,

상기 스위치회로로부터 상기 파워 앰프방향으로 발생한 제 1고조파를 로패스 필터로 반사한 반사파와, 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파에서, 상기 스위치회로로부터 발생하여 상기 안테나 방향을 향하는 제 3고 조파를 상쇄한 것을 특징으로 하고 있다.

이 청구항 1의 프론트 엔드모듈에 의하면 복합고조파 부품을 이루는 스위치회로 로패스 필터 사이와 로패스 필터와 파워 앰프 사이에 다층기판에 내장 또는 탑재가가능하므로 스위치회로와 로패스 필터 사이의 정합 및 파워 앰프와 로패스 필터의 정합이 용이하게 되어 스위치회로와 로패스 필터 사이의 정합회로 및 파워 앰프와 로패스 필터 사이의 정합회로를 배치할 필요가 없어진다. 그 때문에 소형화가 가능하고 부품 사이의 배선에 의한 손실을 개선할 수 있다. 또한 각 부품을 일체화 하기 위한 다층기판에 고유전율의 것을 이용하면 인덕터와 스트립라인이 파장단축 효과에 의해 길이를 단축할 수 있기 때문에 삽입손실을 저감시키고 소형화, 저손실화를 실현할 수 있다.

청구항 2의 발명에 관한 프론트 엔드 모듈은 청구항 1에 있어서 상기 제 1의 고조파를 상기 로패스 필터로 반사할 때의 위상 및 진폭은 이 로패스 필터로 조정하고 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파의 위상 및 진폭은 상기 파워 앰프에 포함되는 매칭회로로 조정하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3의 발명에 관한 프론트 엔드 모듈은 청구항 1에 있어서 상기 파워 앰프의 매칭회로가 상기 로패스 필터를 겸하고 있고 제 1고조파를 반사할 때의 위상 및 진폭 및 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파의 위상 및 진폭을 상기 매칭회로로 조정하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4의 발명에 관한 프론트 엔드 모듈은 청구항 1, 2 또는 3항에 있어서, 상기 스위치회로는 최소한 하나의 수신계 및 여러개의 송신계에 접속하는 포트 를 갖고, 상기 여러개의 송신계에 대응한 여러개의 파워 앰프 및 로패스 필터의 쌍이 상기 스위치회로와 일체화된 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5의 발명에 관한 프론트 엔드 모듈은 청구항 1,2 또는 3항에 있어서, 상기 스위치회로는 최소한 하나의 수신계 및 여러개의 송신계에 접속하는 포트를 갖고, 상기 여러 송신계에 대응한 여러개의 파워 앰프 및 로패스 필터의 쌍이 상기 스위치회로와 일체화되며 또한 상기 최소한 하나의 수신계에 대응한 최소한 하나의 다이프렉서가 일체화된 것을 특징으로 하고 있다.

이 청구항 5의 프론트 엔드 모듈에 의하면 복합고조파 부품을 이루는 다이프렉서가 다층기판에 내장 또는 탑재가능하므로 스위치회로와 다이프렉서 사이의 정합이 용이하게 되어 스위치회로와 다이프렉서 사이의 정합회로를 배치할 필요가 없어진다. 그 때문에 소형화가 가능하며 부품 사이의 배선에 의한 손실을 개선할 수 있다. 또한 각 부품을 일체화하기 위한 다층기판에 고유전율의 것을 이용하면 인덕터와 스트립라인이 파장단축효과에 의해 길이를 단축할 수 있기 때문에 삽입손실을 저감시켜 소형화, 저손실화를 실현할 수 있다.

또 스위치회로의 송신회로측과 수신회로측 사이의 아이소레이션이 충분하지 않은 경우 수신회로측의 임피던스가 송신회로측에 영향을 주고 또 송신회로측의 임피던스가 수신회로측에 영향을 준다. 청구항 5와 같이 일체화를 함으로써 송신회로측의 정합은 수신회로측의 임피던스의 영향을 고려한 정합으로 할 수 있고 수신회로측의 정합은 송신회로측의 임피던스의 영향을 고려한 정합을 할 수 있어 더욱 특성이 향상된다.

청구항 6의 발명에 관한 프로트엔드모듈은 청구항 1, 2 또는 3에 있어서, 상기 스위치회로는 최소한 하나의 수신계 및 여러개의 송신계에 접속하는 포트를 갖고, 상기 여러개의 송신계에 대응한 여러개의 파워 앰프 및 로패스 필터의 쌍이 상기 스위치회로와 일체화 되고, 또한 상기 최소한 하나의 수신계에 대응한 최소한 하나의 SAW필터가 일체화된 것을 특징으로 하고 있다.

이 청구항 6의 프론트 엔드모듈에 의하면 복합고조파 부품을 이루는 스위치회로 및 SAW필터가 다층기판에 내장 또는 탑재가능하므로 스위치회로와 SAW필터사이의 정합이 용이하게 되고, 스위치회로와 SAW필터사이의 정합회로를 배치할 필요가 없어진다. 그 때문에 소형화가 가능하고 부품간의 배선에 의한 손실을 개선할 수 있다. 또한 각 부품을 일체화하기 위한 다층기판에 고유전율의 것을 이용하면 인덕터와 스트립라인이 파장단축효과에 의해 길이를 단축할 수 있기 때문에 삽입손실을 저감시켜 소형화, 저손실화를 실현할 수 있다. 또 청구항 6과 같이 일체화하는 것으로 송신회로측의 정합은 수신회로측의 임피던스의 영향을 고려한 정합으로 할 수 있고 수신회로측의 정합은 송신회로측의 임피던스의 영향을 고려한 정합을 할 수 있어 더욱 특성이 향상된다.

이 청구항 7발명에 관한 프론트 엔드 모듈은 청구항 1, 2, 3, 4, 5 또는 6에 있어서 상기 여러 파워 앰프에 대응한 APC회로가 상기 스위치회로와 일체화되는 것을 특징으로 한다.

이 청구항 8의 발명에 관한 통신단말은 상기 청구항 1 내지 7중 어느 한 항 기재의 프론트 엔드 모듈을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이하 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태로서 본 발명에 관한 프론트 엔드 모듈의 실시예를 도면을 따라 설명한다.

도 1은 발명에 관한 프론트 엔드 모듈(점선내) 및 그것을 이용한 통신단말의 제 1실시예를 도시하는 개념도이다. 이 도면에 있어서 하나의 안테나(ANT)가 스위치회로(SW)로 변환됨으로써 수신계(10)와 송신계(20)로 공용되고 있고, 송신계(20)(이 경우는 파워 앰프(PA)로 전력증폭하기 전의 송신신호를 발생하는 송신신호 발생수단)의 송신신호를 전력증폭하는 파워 앰프(PA)와 스위치회로(SW)사이에 로패스 필터(LPF)가 삽입되고 있다. 또 스위치회로(SW)와 로패스 필터(LPF)사이 로패스 필터(LPF)와 파워 앰프(PA)사이에는 위상조정수단으로서의 위상기(21)(22)가 각각 삽입되고 있다. 여기서 스위치회로(SW)와 로패스 필터(LPF)와 파워 앰프(PA)와, 위상기(21)(22)가 프론트 엔드 모듈로서 일체화되고 있고, 예를들어 동일 다층배선기판 상에 탑재되어 서로의 위치관계, 접속선로장 등이 규정되고 있다. 스위치회로(SW)의 공통포트는 안테나(ANT)를 접속하기 위한 안테나단자(31)에, 스위치회로(SW)의 2개의 변환포트(입출력단)의 한쪽은 수신계 접속을 위한 수신용 단자(32)에, 다른쪽은 위상기(21), 로패스 필터(LPF), 위상기(22)를 거쳐 파워 앰프(PA)의 출력측에 각각 접속되고, 파워 앰프(PA)의 입력측이 송신계(20)로부터의 송신신호를 받는 송신용 단자(33)에 접속되고 있다. 상기 파워 앰프(PA)내의 출력측에는 안테나측과의 임피던스 정합 등을 위한 매칭회로(23)가 내장되고 있다.

도 1의 개념도에 있어서 스위치회로(SW)의 변환에 의해 안테나(ANT)를 수신 계(10)에 접속했을 때는 스위치회로(SW)의 비선형상은 문제가 되지 않고 수신계(10)에 의한 수신동작이 행해진다.

스위치회로(SW)의 변환에 의해 안테나(ANT)를 송신계(20)에 접속할 때는 스위치회로(SW)의 비선형성에 기인하는 고조파가 문제가 되지만 본 실시예에서는 스위치회로(SW)로부터 파워 앰프(PA) 방향으로 발생한 고조파(B)를 로패스 필터(LPF)로 반사한 반사파(B')와, 파워 앰프(PA)로부터 발생하여 안테나(ANT)를 향하는 고조파(C)로 스위치회로(SW)로부터 발생하여 안테나방향을 향하는 고조파(A)를 상쇄하는 것으로 그 문제를 해소하고 있다. 즉 반사파(B')와 파워 앰프(PA)로부터의 고조파(C)가 스위치회로(SW)를 통과한 후의 중첩파형(D)이 스위치회로(SW)로부터 발생하여 안테나방향을 향하는 고조파(A)와 동 진폭으로, 위상이 180°어긋나 있으면 안테나(ANT)로부터 방사되는 고조파를 완전히 억제할 수 있게 된다. 고조파(C)의 위상은 위상기(22)로 조정가능하며, 반사파(B')의 위상은 (동시에 고조파(C)의 위상도)위상기(21)로 조정가능하다. 또 고조파(C)의 진폭은 매칭회로(23)나 로패스 필터(LPF)의 회로정수로 조정할 수 있으며 반사파(B') 진폭은 로패스 필터(LPF)의 회로정수로 조정가능하다. 여기서 고조파(C)는 로패스 필터(LPF) 통과시에 감쇠를 받지만 안테나측에서의 고조파 억압에 필요한 진폭은 미약한 레벨로서, 로패스 필터(LPF)로 감쇠를 받은 미약레벨이면 된다.

도 1의 구성에서는 최소한 파워 앰프(PA)가 스위치회로(SW) 및 로패스 필터(LPF)와 일체화되는 것이 필요조건이며, 파워 앰프(PA)가 다른 모듈로 되어 있으면 모듈사이의 선로길이의 불균일 등에 기인하여 위상등이 변동하므로 안테나측 에서의 고조파 억제는 곤란하게 된다.

또한 도 1의 개념도에 있어서는 설명을 알기 쉽게 하기 위해 반사파(B')나 파워 앰프(PA)로부터의 고조파(C)의 위상을 조정하기 위해 위상기(21)(22)를 이용하도록 했지만 실제로는 로패스 필터(LPF)나 파워 앰프(PA)에 내장된 매칭회로(23)의 회로정수 등으로 반사파나 고조파의 진폭 및 위상을 적절히 설정가능할 수 있으며 이 때는 위상기(21)(22)를 생략가능하다.

도 6은 스위치회로(SW)가 내는 고조파 레벨의 측정블록도이며, 신호발생기(40)에서 발생된 고조파 신호가 전력증폭기(41)로 전력증폭되고, 아이소레이터(42), 튜너블 밴드 패스 필터(Tunable BPF)(43), 위상기(44) 및 직류저지 콘덴서(45)를 거쳐 스위치회로(SW)에 가해진다(기본파 레벨은 35dBm으로 했다). 이는 도 5의 종래회로에 있어서 전력증폭후의 송신신호를 스위치회로(SW)에 가하는 것에 상당한다. 튜너블 밴드 패스 필터(43)는 기본파(신호발생기의 신호주파수) 이외는 전 반사하는 것으로 스위치회로(SW)로부터의 고조파를 반사하는 동작은 도 5의 종래 회로에서의 로패스 필터(LPF)에 상당한다.

상기 스위치회로(SW)의 비선형성에 기인하는 고조파는 직류저지 콘덴서(46), 20dB감쇠기(47)를 지나, 밴드 엘리미네이트 필터(BEF)(48)로 기본파 성분이 제거되어 스펙트럼 애널라이저(49)로 측정된다. 이 스팩트럼 애널라이저(49)에 의한 고조파의 측정치로부터 도 5의 종래 회로에 있어서 안테나(ANT)로부터 방사되는 고조파의 레벨을 측정할 수 있다.

이 도 6에서 스위치회로(SW)가 안테나측에 발생하는 고조파를 평가한 경우 위상기(44)를 조정하는 것으로 위상에 의해 고조파 전력이 변하는 것을 비교적 용이하게 측정할 수 있다. 예를들어 고조파 전력의 최량치가 -30dBbm, 최악치가 -20dBm이거나 한다. 그렇게 하면 도 5의 종래회로에 있어서 로패스 필터(LPF)로 반사하는 고조파의 진폭과 위상을 연구한 것만으로는 -30dBm정도가 최선인 것을 알 수있다. 이 값은 도 6에서는 원래부터 안테나를 향한 고조파와 튜너블 밴드 패스필터 방향으로 나와 반사되어 되돌아 온 고조파의 겹침이라고 판단된다. 겹쳐지기 전을 단순 계산하면 원래부터 안테나를 향한 고조파는 -22.6dBm정도, 반사파는 -23.5dBm정도로 계산할 수 있다. 이 불균형에 의해 도 5의 종래회로와 같이 로패스 필터(LPF)측만으로 대책하는 것은 한계가 있다. 새로이 별도의 고조파 신호를 도입하여 겹치게 하지 않으면 안테나측에 잔존하는 고조파를 없앨 수는 없다.

도 1의 제 1실시예와 같이 송신계(20)로부터의 송신신호를 전력증폭하는 파워 앰프(PA)까지를 스위치회로(SW)등과 일체화하고, 파워 앰프(PA)로부터 발생하는 고조파를 로패스 필터(LPF)를 거쳐 의도적으로 흘려 위상과 진폭을 최적화하면 안테나측에서의 고조파는 거의 완전히 없앨 수 있게 된다.

시뮬레이션으로 계산한 효과의 시산예를 도 7에 도시한다. 도 7a은 스위치회로의 안테나 방향으로 나오는 고조파 전력과 파워 앰프방향으로 나오는 고조파 전력이 동 레벨의 경우이며, 이 경우는 로패스 필터(LPF)로 고조파를 전 반사하고 그 반사파의 위상을 잘 선택하면(조정하면) 안테나측으로 나온 고조파 전력과 상쇄되는 것이 가능하여 안테나로부터 방사되는 고조파를 억제할 수 있다(-30dBm미만으로 억압할 수 있는 위상범위가 있다). 단 거의 모든 스위치회로에서는 안테나방향 으로 나오는 고조파 전력과 파워 앰프방향으로 나오는 고조파 전력이 동 레벨이 아니기 때문에 이하의 도 7b에서 설명하는 문제를 발생한다.

도 7b는 스위치회로의 안테나방향으로 나오는 고조파 전력이 파워 앰프방향으로 나오는 고조파 전력보다 큰 경우로서 이 경우는 로패스 필터(LPF)를 원활하게 설계하는 것만으로는 안테나측에서의 고조파의 억제는 불충분하게 된다(-30dBm미만으로 억압할 수 있는 위상범위가 존재하지 않는다).

도 7c는 스위치회로의 안테나방향으로 나오는 고조파 전력이 파워 앰프방향으로 나오는 고조파 전력보다 클 때에 또한 파워 앰프로부터 고조파를 주입한 경우(제 1실시예의 경우)로 파워 앰프로부터 진폭과 위상을 조정한 고조파를 주입하면 안테나측에서의 고조파를 높은 레벨로 억제(거의 완전히 억제)하는 것이 가능하게 된다. 또한 위상여유도도 올라가고 있다(-30dBm미만으로 억압할 수 있는 위상범위가 넓어지고 있다).

도 2는 본 발명의 프론트 엔드 모듈 및 통신단말의 제 2실시예로서, 여러 수신 및 여러 송신에 대응가능한 더욱 실질적인 회로구성을 도시한다. 이 도 2에 있어서 프론트 엔드 모듈은 스위치 회로(SW), 로패스 필터(LPF1)(LPF2), 파워 앰프)(PA1)(PA2), 다이프렉서(대역분리회로)(DIP1,DIP2) 및 ESD 대책 필터(60)를 동일기판 상에 탑재하여 일체화한 것이다.

여기서 스위치회로(SW)는 도 3과 같이 GaAs트랜지스터를 여러개 조합한 SP4T 타입(1회로 4포트)이며, 안테나측에 접속되는 하나의 공통포트(P0)에 대해 선택적으로 도통되는 4개의 변환포트(P1~P4)를 갖고 있다. 도 3의 경 공통포트(P0)와 포 트(P1)사이가 온(ON), 그 외는 오프(OFF)로 되어있다. 이 도 3의 스위치회로(SW)에 있어서 오프 상태의 트랜지스터가 특히 고조파를 낸다고 판단된다. 변환되는 수가 많은 만큼 고조파가 커지는 경향이 있다.

도 3의 스위치회로(SW)의 공통 포트(PO)는 도 2와 같이 안테나(ANT)를 접속하기 위한 안테나 단자(50)에 ESD 대책 필터(60)를 거쳐 접속되고 있다. ESD대책필터(60)는 스위치회로(SW)가 갖는 트랜지스터가 정전기에 대해 약하기 때문에 정전기로부터 트랜지스터를 보호하기 위한 것이다.

스위치 회로(SW)의 포트(P1)는 로패스 필터(LPF1)를 거쳐 파워 앰프(PA1)의 출력측에 접속되고, 파워 앰프(PA1)의 입력측이 송신계 T X 1, T X 2로부터의 송신신호를 받는 송신용 단자(51)에 접속되고 있다. 마찬가지로 스위치회로(SW)의 포트(P2)는 로패스 필터(LPF2)를 거쳐 파워 앰프(PA2)의 출력측에 접속되고, 파워 앰프(PA2)는 입력측이 송신계 TX3, TX4로부터의 송신신호를 받는 송신용 단자(52)에 접속되고 있다.

스위치회로(SW)의 포트(P3)는 다이프렉서(대역분리회로) DIP2를 통해 분기되어 수신용 단자(53)(54)에 접속되고, 포트(P4)는 다이프렉서 DIP1을 통해 분기되어 수신용 단자(55)(56)에 접속된다.

또한 수신용 단자(55)(56)에는 수신계 RX1, RX2가 각각 접속되고, 수신용 단자(53)(54)에는 수신계 RX3, RX4가 각각 접속되고 있다. 예를들어 송신계 TX1, TX2가 GSM, A-GSM, TX3, TX4가 DCS,PCS에 대응하고, 수신계 RX1, RX2가 GSM, DCS, RX3, RX4가 A-GSM, PCS에 대응한다.

도 2에 있어서 스위치회로(SW)가 포트(P1)를 선택했을 때는 송신계 TX1 또는 TX2에 의한 송신이 포트(P2)를 선택했을 때는 송신계 TX3 또는 TX4에 의한 송신이 행해진다. 또 포트(P3)를 선택했을 때는 수신계 RX3 또는 RX4에 의한 수신이 행해지고, 포트(P4)를 선택했을 때는 수신계 RX1 또는 RX2에 의한 수신이 행해진다.

이 제 2실시예의 경우도 스위치회로(SW), 로패스 필터(LPF1), 파워 앰프(PA1)의 계통에서는 스위치 회로(SW)로부터 파워 앰프(PA1)의 방향으로 발생한 고조파를 로패스 필터(LPF1)로 반사한 반사파와, 파워 앰프(PA1)로부터 발생하여 안테나(ANT)를 향하는 고조파로 스위치 회로(SW)로부터 발생하여 상기 안테나방향을 향하는 고조파를 상쇄하도록 로패스 필터(LPF1)나 파워 앰프(PA1)에 포함되는 매칭회로의 회로정수 등을 설정한다. 즉 스위치회로(SW)로부터 파워 앰프(PA1)의 방향으로 발생한 고조파를 로패스 필터(LPF1)로 반사할 때의 위상 및 진폭은 이 로패스 필터(LPF1)로 조정하고, 상기 파워 앰프(PA1)로부터 발생하여 상기 안테나(ANT)를 향하는 고조파의 위상 및 진폭은 상기 파워 앰프(PA1)에 포함되는 매칭회로로 조정한다. 또는 매칭 회로가 로패스 필터(LPF1)를 겸하는(로패스 필터기능을 아울러 갖는다)것으로 로패스 필터(LPF1)를 생략하는 구성으로 해도 된다. 스위치 회로(SW), 로패스 필터(LPF2), 파워 앰프(PA2)의 계통에 대해서도 마찬가지로 하여 안테나(ANT)로부터 방사되는 고조파를 충분히 억제할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 3실시예이며, 여러개의 수신계 및 여러개의 송신계에 대응가능한 더욱 실제적인 회로구성으로 다이플렉서 대신에 대역필터의 기능을 갖는 SAW필터(탄성표면파 필터)를 이용한 예를 도시한다. 도 4에 있어서 프론트 엔드 모듈은 스위치 회로(SW), 로패스 필터(LPF1)(LPF2), 파워 앰프(PA1)(PA2), SAW 필터(SAW1)(SAW2)(SAW3), 위상조정을 위한 위상회로(PH1)(PH2)(PH3)(PH4) 및 ESD 대책 필터(60)를 동일 기판상에 탑재하여 일체화한 것이다.

여기서 스위치회로(SW)는 GaAs트랜지스터를 여러개 조합한 SP3T타입(1회로 3포트)이며, 안테나측에 접속되는 하나의 공통포트(PO)에 대해 선택적으로 도통되는 3개의 변환포트(P1~P3)을 갖고 있다. 또 각 SAW필터(SAW1)(SAW2)(SAW3)에 각각 수신계 RX1, RX2, RX3이 단자(61)(62)(63)를 통해 접속된다. 그 외의 구성은 상술한 제 2실시예와 마찬가지로서 동일 또는 상당부분에 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.

이 제 3실시예의 고조파 억압기능은 제 2실시예와 동일하게 행해진다.

도 8은 본 발명의 프론트 엔드 모듈 및 통신단말의 제 4실시예로서, 도 2에 도시한 제 2실시예의 구성에 가해 APC회로(자동전력 제어회로)(70)를 또한 일체화한 것이다. 즉 도 8에 있어서 프론트 엔드 모듈은 스위치 회로(SW), 로패스 필터(LPF1)(LPF2), 파워 앰프(PA1)(PA2), 각각의 파워 앰프에 대응한 APC 회로(70), 다이프렉서(대역분리회로)(DIP1)(DIP2) 및 ESD 대책 필터(60)를 동일 기판상에 탑재하여 일체화한 것이다.

여기서 APC 회로(70)는 각 파워 앰프(PA1)(PA2)의 출력전력을 검출하고 이를 기초로 각 파워 앰프(PA1)(PA2)의 APC단자의 전압을 제어하는 것으로 각 파워 앰프(PA1)(PA2)로부터 출력되는 전력을 소요 전력치로 제어하는 역할을 담당하고 있다. APC회로(70)에 인가되는 파워 콘트롤 전압은 APC회로(70)를 통해 각 파워 앰프(PA1)(PA2)의 출력전력을 소정치로 설정하기 위한 제어전압이다.

파워 앰프(PA1)(PA2)의 출력전력을 검출하는 데에는 다음과 같은 방법이 있다.

(1) 파워 앰프(PA1)(PA2)와 로패스 필터(LPF1)(LPF2)사이에 커플러를 삽입하여 약간의 고조파 전력을 꺼내고 APC회로(70)내의 검파회로로 검파한다.

(2) 파워 앰프(PA1)(PA2)의 전원단자로 흘러오는 전류를 미소한 저항을 삽입하는 것으로 전압으로서 검출하고, 전력측정의 대용으로 한다(출력전력과 전원단자로 흘러오는 전류와는 상관이 있는 것을 이용).

어느 것이나 미소한 전압을 취급하므로 파워 앰프(PA1)(PA2)로부터 APC회로(70)까지의 배선의 인회가 길어지면 파워 콘트롤은 불안정하게 되어 결과적으로 파워 앰프의 출력전력은 일정하지 않게 된다.

이 제 4실시예와 같이 APC회로(70)를 스위치 회로(SW)나 파워 앰프(PA1)(PA2)등을 탑재한 기판에 일체화 함으로써 파워 콘트롤은 안정된다.

본 발명의 제 1실시예에 있어서 파워 앰프로부터 출력되는 고조파의 파워와 위상을 제어하는 것이 프론트 엔드 모듈로서의 고조파를 억제하기 위해 중요한 것을 설명하고 있지만 파워 앰프의 출력단자와 로패스 필터사이에 커플러가 삽입되면 고조파에서의 임피던스가 커플러에 연결되는 외부의 회로에 영향을 주게 된다. 기본파에 대해서는 약간의 결합이더라도 2배, 3배의 높은 고조파의 주파수에 대해서는 결합이 큰 것이 일어날 수 있다. 따라서 제 4실시예와 같이 APC회로를 스위치회로나 파워 앰프등과 일체화 하는 쪽이 더욱 안정되게 고조파를 억제할 수 있다.

또한 제 4실시예에서의 그 외의 구성 작용효과는 상술한 제 2실시예와 동일하다.

도 9는 본 발명의 제 5실시예이며, 도 4에 도시한 제 3실시예의 구성에 가하여 APC 회로(자동전력 제어회로)(70)를 더욱 일체화한 것이다. 즉 도 9에 있어서 프론트 엔드 모듈은 스위치 회로(SW), 로패스 필터(LPF1)(LPF2), 파워 앰프(PA1)(PA2), 그것들의 파워 앰프에 대응한 APC회로(70), SAW 필터 (SAW1) (SAW2) (SAW3), 위상조정을 위한 위상회로(PH1)(PH2)(PH3)(PH4) 및 ESD 대책 필터(60)를 동일 기판 상에 탑재하여 일체화한 것이다.

이 제 5실시예의 경우 APC 회로(70)를 일체화함으로써 상술한 제 4실시예와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

또한 제 5실예에서의 그 외의 구성 작용효과는 상술한 제 3실시예와 동일하다.

이상 본 발명의 실시예에 대해 설명했지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 청구항에 기재한 범위내에 있어서 각종의 변형, 변경이 가능한 것은 당업자에게는 명백할 것이다.

본 발명에 의하면 하나의 안테나를 송신과 수신으로 변환하는 스위치회로와, 송신신호를 전력증폭하는 파워 앰프와, 상기 스위치회로와 파워 앰프 사이에 삽입된 로패스 필터를 최소한 일체화한 구성에 있어서, 상기 스위치회로로부터 상기 파 워 앰프의 방향에 발생한 제 1고조파를 로패스 필터로 반사한 반사파와, 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파로 상기 스위치회로로부터 발생하여 상기 안테나방향을 향하는 제 3고조파를 상쇄함으로써, 상기 안테나로부터 방사되는 고조파를 충분히 억제(예를들어 - 30dBm미만)할 수 있게 된다. 또 GaAs트랜지스터 등을 이용한 간소한 스위치회로를 채용할 수 있어 소형화를 도모할 수 있다. 특히 스위치회로의 포트수가 증가하면 비선형성에 의한 고조파 발생은 현저하게 되므로 송수신 시스템수가 많아지는 만큼 고조파 억제효과가 커진다.

Claims

하나의 안테나를 송신계와 수신계 사이에서 변환하는 스위치회로와,

송신신호를 전력증폭하는 파워 앰프와,

상기 스위치 회로와 파워 앰프 사이에 삽입된 로패스 필터로

구성되는 프론트 엔드 모듈로서,

상기 스위치회로, 상기 파워 앰프 및 상기 로패스 필터는 일체화되고,

상기 스위치회로로부터 상기 파워 앰프방향으로 향하여 발생한 제 1고조파는 로패스 필터에 의해 반사되고, 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나로 향하는 제 2고조파를 생성하며, 상기 스위치회로로부터 상기 안테나로 향하여 발생한 제 3고조파는 상기 반사된 제1고조파와 제2고조파로 상쇄된 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 고조파를 상기 로패스 필터로 반사할 때의 위상 및 진폭은 이 로패스 필터로 조정하고,

상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파의 위상 및 진폭은 상기 파워 앰프의 매칭 회로로 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 파워 앰프의 매칭회로가 상기 로패스 필터를 겸하고 있고,

제 1고조파를 반사할 때의 위상 및 진폭, 그리고 상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파의 위상 및 진폭을 상기 매칭회로로 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치 회로는 최소한 하나의 수신계 및 여러 개의 송신계에 접속하는 포트를 갖고, 상기 여러 개의 송신계에 대응한 여러 개의 파워 앰프 및 로패스 필터의 쌍이 상기 스위치 회로와 일체화되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치회로는 최소한 하나의 수신계 및 여러개의 송신계에 접속하는 포트를 갖고,

상기 여러 송신계에 대응한 여러개의 파워 앰프 및 로패스 필터의 쌍이 상기 스위치회로와 일체화되며,

상기 최소한 하나의 수신계에 대응한 하나 이상의 다이프렉서가 일체화되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치회로는 최소한 하나의 수신계 및 여러개의 송신계에 접속하는 포트를 갖고,

상기 여러개의 송신계에 대응한 여러개의 파워 앰프 및 로패스 필터의 쌍이 상기 스위치회로와 일체화 되고,

상기 하나 이상의 수신계에 대응한 하나 이상의 SAW필터가 일체화되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 여러 파워 앰프에 대응한 APC(Auto power control)회로가 상기 스위치회로와 일체화되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
프론트 엔드 모듈을 포함하는 통신단말로서, 상기 프론트 엔드 모듈은

하나의 안테나를 송신계와 수신계 사이에서 변환하는 스위치회로와,

송신신호를 전력증폭하는 파워 앰프와,

상기 스위치 회로와 파워 앰프 사이에 삽입된 로패스 필터를

포함하는 프론트 엔드 모듈이며,

상기 스위치회로, 상기 파워 앰프 및 로패스 필터는 일체화되고,

상기 스위치회로로부터 상기 파워 앰프 방향으로 향하여 발생한 제 1고조파는 로패스 필터에 의해 반사되고, 상기 파워 앰프로부터 상기 안테나로 향하여 제 2고조파를 생성하며, 상기 스위치회로로부터 상기 안테나로 향하여 발생한 제 3고조파를 상기 반사된 제1고조파와 제2고조파로 상쇄된 것을 특징으로 하는 통신단말.
제 8항에 있어서,

상기 제 1 고조파를 상기 로패스 필터로 반사할 때의 위상 및 진폭은 이 로패스 필터로 조정하고,

상기 파워 앰프로부터 발생하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파의 위상 및 진폭은 상기 파워 앰프의 매칭 회로로 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신단말.
제 8항에 있어서,

상기 파워 앰프의 매칭회로가 상기 로패스 필터를 겸하고 있고,

제 1고조파를 반사할 때의 위상 및 진폭, 그리고 상기 파워 앰프로부터 발생 하여 상기 안테나를 향하는 제 2고조파의 위상 및 진폭을 상기 매칭회로로 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신단말.