KR100617862B1 - 다중 주파수 대역 송수신 회로 - Google Patents

다중 주파수 대역 송수신 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 GPS 수신 전용 안테나의 장착 없이 GPS 수신 경로의 노이즈 발생을 최대한 억제하여 GPS 수신 감도를 향상시킬 수 있는 다중 주파수 대역 송수신 회로에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로는 적어도 2가지 종류 이상의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다중 주파수 대역 송수신 회로에 있어서, 복수의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나와, 상기 다중 대역 안테나를 통해 수신되는 소정 주파수 대역의 신호를 주파수 대역에 따라 분리하거나 상기 다중 대역 안테나로 소정 주파수 대역의 신호를 전송하는 역할을 수행하는 트리플렉서와, 상기 트리플렉서와 신호연결관계를 맺어 단말 제어부의 제어 하에 소정 대역의 주파수 신호를 송수신하는 적어도 하나 이상의 듀플렉서와, 상기 트리플렉서와 듀플렉서 사이에 구비되어 상기 듀플렉서로부터 입력되는 소정 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하는 역할을 수행하는 노치 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
다중, 주파수, GPS, 노치

Description

다중 주파수 대역 송수신 회로{Circuit for transmitting and receiving multiple frequency band}
도 1은 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로의 노이즈 감쇠 효과를 설명하기 위한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
101 : 다중 대역 안테나 102 : 트리플렉서
103 : GPS 노치 필터 104 : PCS 듀플렉서
105 : DCS 듀플렉서 106 : 단말 제어부
107 : GPS SAW 필터 108 : GPS LNA
본 발명은 다중 주파수 대역 송수신 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 GPS 수신 전용 안테나의 장착 없이 GPS 수신 경로의 노이즈 발생을 최대한 억제하여 GPS 수신 감도를 향상시킬 수 있는 다중 주파수 대역 송수신 회로에 관한 것이다.
최근 이동통신 및 위성통신의 급속한 발달로 정보화 사회에서 무선 통신의 역할이 더욱 중요하게 되었다. 음성 위주의 협대역 통신으로부터 출발한 무선통신 기술은 인터넷, 멀티미디어와 같은 광대역 통신으로 빠르게 변화하고 있다. 현재 IMT-2000과 초고속 이동통신을 이용한 4세대 이동통신 등 새로운 무선 서비스가 가속화되고 있다. 이러한 무선통신의 기반을 형성하는 기술은 바로 안테나 기술이고 그 성능이 통신의 질을 좌우하므로 그 중요도가 날로 증가하고 있다.
다양한 통신 서비스의 발달로 셀룰러 이동통신, PCS, 위성이동통신 등 각종 분야에 다양한 서비스 제공이 가능하게 됨에 따라, 단말기나 기지국의 통신 장비 등의 소형, 경량화를 구현하기 위한 무선 접속 방식, 전력 제어 및 간섭 제어기, 단말기 그리고 네트워크 시스템 기술 등에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 무엇보다도 이동통신의 활성화를 위해서는 기존에 제공되는 서비스와 신규 서비스를 하나의 안테나로 통합할 수 있는 다중 대역 안테나의 개발이 필수적이라 할 수 있다.
다중 대역 안테나를 구현하는 방법으로는, 가장 일반적으로 사용되는 마이크로-스트립 패치 안테나 이외에 두 개 이상의 패치를 서로 다른 층에 수직으로 배열하고 적층 패치의 크기 조절과 위 패치와 아래 패치 간의 높이를 적절히 조절하여 각각의 패치에 의한 공진과 패치 간의 결합에 의해 다중 대역 특성을 구현하는 적 층 구조형 안테나 등이 있다.
한편, 이와 같은 다중 대역 안테나를 통해 수신되는 주파수 대역을 분리하는 기술이 필요하다. 예를 들어, DCS(Digital Cellular System), PCS(Personal Communication System), GPS(Global Positioning System) 등과 같은 3 종류의 주파수 대역을 소정의 다중 대역 안테나를 통해 수신하게 되면 상기 3 종류의 주파수 대역을 분리하는 장치가 요구된다. 주파수 대역 분리 장치의 대표적인 예로는 트리플렉서(triplexer)가 있다. 상기 트리플렉서는 로 패스(low pass), 하이 패스(high pass), 밴드 패스(band pass)의 3가지 필터를 일체화시켜 주파수를 분리, 선택하는 장치이다.
또한, 상기 트리플렉서는 복수의 듀플렉서 예를 들어, DCS 듀플렉서, PCS 듀플렉스 등과 연결되어 있어 상기 각각의 듀플렉서와 DCS 대역, PCS 대역의 신호를 송수신한다. 이에 부가하여, 상기 트리플렉서는 소정의 GPS 수신단과도 연결되어 수신되는 GPS 신호를 전달하는 역할을 수행한다.
이와 같은 트리플렉서를 이용하여 다양한 종류의 주파수 대역 신호를 분리하여 수신 및 송신이 가능하게 된다. 그런데, 상기 DCS 듀플렉서 및 PCS 듀플렉서를 통하여 DCS 신호, PCS 신호 등의 송신시 GPS 신호 경로에 영향을 미쳐 GPS 수신 감도를 저하시키는 문제가 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 종래의 경우, 각각의 신호 경로 및 트리플렉서의 차단 특성(isolation)을 향상시키는 방법을 택하고 있다. 그러나, GPS 수신 감도를 저하시키는 노이즈를 방지하기 위해서는 트리플렉서의 차단 특성이 최소 40 dB 이상 되어야 하나 통상의 트리플렉서의 차단 특성은 10∼15 dB에 불과하여 노이즈를 효과적으로 억제하지 못한다.
이와 같은 노이즈 문제로 인하여, GPS 수신 기능이 장착된 대부분의 단말기는 DCS, PCS 수신용 안테나 이외에 GPS 수신 전용 안테나를 단말기에 장착하고 있다. 이에 따라, 단말기 자체 크기의 커져 경량박형의 단말기를 구현함에 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 별도의 GPS 수신 전용 안테나의 장착 없이 GPS 수신 경로의 노이즈 발생을 최대한 억제하여 GPS 수신 감도를 향상시킬 수 있는 다중 주파수 대역 송수신 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로는 적어도 2가지 종류 이상의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다중 주파수 대역 송수신 회로에 있어서, 복수의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나와, 상기 다중 대역 안테나를 통해 수신되는 소정 주파수 대역의 신호를 주파수 대역에 따라 분리하거나 상기 다중 대역 안테나로 소정 주파수 대역의 신호를 전송하는 역할을 수행하는 트리플렉서와, 상기 트리플렉서와 신호연결관계를 맺어 단말 제어부의 제어 하에 소정 대역의 주파수 신호를 송수신하는 적어도 하나 이상의 듀 플렉서와, 상기 트리플렉서와 듀플렉서 사이에 구비되어 상기 듀플렉서로부터 입력되는 소정 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하는 역할을 수행하는 노치 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 노치 필터는 GPS 대역의 주파수 신호를 감쇠하는 역할을 수행한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나 이상의 듀플렉서는 DCS 듀플렉서, PCS 듀플렉서 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, DCS 듀플렉서 또는 PCS 듀플렉서로부터 입력되는 DCS 대역 또는 PCS 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈 즉, GPS 대역의 주파수 신호를 GPS 노치 필터를 이용하여 제거함으로써 다중 대역 안테나 및 트리플렉서로부터 GPS 신호 경로로 수신되는 GPS 대역의 주파수 신호의 수신 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로의 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로의 노이즈 감쇠 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로는 다중 대역 안테나(101)와 트리플렉서(102)가 구비된다. 상기 다중 대역 안테나(101)는 복수의 주파수 대역 예를 들어, DCS(Digital Cellular System) 대역(약 800MHz 대역), PCS(Personal Communication System) 대역(약 1.8GHz 대역), GPS(Global Positioning System) 대역(약 1.6GHz 대역) 등의 신호를 송수신하는 역할을 수행한다. 상기 트리플렉서(102)는 상기 다중 대역 안테나(101)를 통해 수신되는 소정 주파수 대역의 고주파 신호를 주파수 대역에 따라 선택적으로 분리하거나 후술하는 DCS 듀플렉서(105), PCS 듀플렉서(104) 등으로부터 발생된 고주파 신호를 기지국(도시하지 않음) 등으로 전송하는 역할을 수행한다.
상기 트리플렉서(102)에는 복수의 입출력 포트 예를 들어, 3개의 입출력 포트(도시하지 않음)가 구비된다. 상기 3개의 입출력 포트는 각각 DCS 신호 경로, PCS 신호 경로, GPS 신호 경로와 연결되어 있다. 여기서, 상기 DCS 신호 경로의 일단에는 DCS 듀플렉서(105)가 구비되고 상기 PCS 신호 경로의 일단에는 PCS 듀플렉서(104)가 구비된다.
상기 DCS 듀플렉서(105)와 PCS 듀플렉서(104)는 상기 단말 제어부(106)의 제어 하에 상기 다중 대역 안테나(101)를 통해 수신되는 신호를 무선 송수신부(도시하지 않음)로 출력하거나, 상기 무선 송수신부로부터 출력되는 신호를 다중 대역 안테나(101)를 통해 외부로 출력하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 트리플렉서(102)와 DCS 듀플렉서(105) 사이, 트리플렉서(102)와 PCS 듀플렉서(104) 사이에는 본 발명의 핵심 특징부인 GPS 노치 필터(notch filter)(103)가 구비된다. 상기 GPS 노치 필터(103)는 상기 DCS 듀플렉서(105) 및 PCS 듀플렉서(104)를 통해 각각 입력되는 DCS 대역의 주파수 신호와 PCS 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈(noise)를 제거하는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 노이즈라 함은 해당 DCS 신호 또는 PCS 신호에 포함되어 있는 GPS 대역의 주파수 신호를 일컬으며, 상기 GPS 노치 필터(103)는 상기 DCS 신호 또는 PCS 신호에 포함되어 있는 GPS 대역의 주파수 신호의 감쇠(attenuation)하는 역할을 수행하는 것이다.
상기 GPS 노치 필터(103)에 의해 노이즈 즉, GPS 대역의 주파수 신호가 감쇠되어 상기 DCS 대역 또는 PCS 대역의 주파수 신호가 명확하게 상기 트리플렉서(102)에 전달되고, 상기 DCS 듀플렉서(105) 또는 PCS 듀플렉서(104)로부터 유입되는 GPS 대역의 주파수 신호를 최소화할 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 다중 대역 안테나(101)로부터 GPS 대역의 주파수 신호 수신시 DCS 듀플렉서(105) 또는 PCS 듀플렉서(104)로부터 유입되는 GPS 대역의 주파수 신호에 의한 영향을 거의 받지 않게 된다.
한편, 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로에는 GPS SAW(Surface Acoustic Wave) 필터(107)와 GPS LNA(Low Noise Amplifier)(108)가 구비된다. 상기 GPS SAW 필터(107)는 상기 트리플렉서(102)로부터 유입되는 GPS 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈를 부가적으로 제어하는 역할을 수행하며, 상기 GPS LNA(108)는 상기 GPS SAW 필터(107)를 거친 고주파 신호를 저잡음 증폭하는 역할을 수행한다. 상기 GPS SAW 필터(107) 및 GPS LNA(108)를 거친 GPS 대역의 고주파 신호를 최종적으로 상기 단말 제어부(106)로 전달된다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로의 노이즈 감쇠 효과를 나타낸 그래프이다. 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송 수신 회로를 적용하게 되면 상기 GPS 노치 필터(103)에 의해 GPS 대역에 있어서의 감쇠 효과가 현저히 나타남을 알 수 있다.
본 발명에 따른 다중 주파수 대역 송수신 회로는 다음과 같은 효과가 있다.
DCS 듀플렉서 또는 PCS 듀플렉서로부터 입력되는 DCS 대역 또는 PCS 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈 즉, GPS 대역의 주파수 신호를 GPS 노치 필터를 이용하여 제거함으로써 다중 대역 안테나 및 트리플렉서로부터 GPS 신호 경로로 수신되는 GPS 대역의 주파수 신호의 수신 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 종래와 같이 GPS 수신을 위한 별도의 GPS 전용 안테나를 구비할 필요가 없게 된다.

Claims (3)

  1. 적어도 2가지 종류 이상의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다중 주파수 대역 송수신 회로에 있어서,
    복수의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나;
    상기 다중 대역 안테나를 통해 수신되는 소정 주파수 대역의 신호를 주파수 대역에 따라 분리하거나 상기 다중 대역 안테나로 소정 주파수 대역의 신호를 전송하는 역할을 수행하는 트리플렉서;
    상기 트리플렉서와 신호연결관계를 맺어 단말 제어부의 제어 하에 소정 대역의 주파수 신호를 송수신하는 적어도 하나 이상의 듀플렉서;
    상기 트리플렉서와 듀플렉서 사이에 구비되어 상기 듀플렉서로부터 입력되는 소정 대역의 주파수 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하는 역할을 수행하는 노치 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 대역 송수신 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노치 필터는 GPS 대역의 주파수 신호를 감쇠하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 대역 송수신 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 듀플렉서는 DCS 듀플렉서, PCS 듀플렉서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 대역 송수신 회로.
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