KR100645080B1 - 전력 증폭기 출력 모듈 및 이를 구비한 이중 모드 통신 장치 - Google Patents

전력 증폭기 출력 모듈 및 이를 구비한 이중 모드 통신 장치 Download PDF

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Abstract

이중-모드 디지털 시스템에 대하여 낮은 삽입손실(insertion loss) 및 자체-차폐(self-shielding) 특성들을 가지는 전력 증폭기 출력 모듈(200)이 제공된다. 모듈(200)은 더 높은 차수(order)의 고조파(harmonics)에 대한 통합된 억제 기능을 가진 제1 출력 임피던스 정합 네트워크(222) 및 제1 전력 증폭기(220)를 포함하는 제1 전력 증폭기 구동 회로를 포함한다. 더 높은 차수의 고조파에 대한 통합된 억제 기능을 가진 제2 출력 임피던스 정합 네트워크(226) 및 제2 전력 증폭기((224)를 포함하는 제2 전력 증폭기 구동 회로도 또한 제공된다. 모듈(200)은 또한 상기 제1 임피던스 정합 네트워크 및 상기 제2 임피던스 정합 네트워크에 연결된 단일 다이플렉서(228)도 포함한다. 모듈(200)은 또한 상기 제1 전력 증폭기 구동 회로 및 상기 제2 전력 증폭기 구동 회로 양자를 연결하기 위하여, 상기 단일 다이플렉서(228)에 연결된 단일 광대역 방향성 커플러(230)을 포함한다. 모듈(200)은 더욱 작은 패키지 내에서 더욱 큰 수행능력을 가지도록 하는 통합적 해결책을 제공한다.

Description

전력 증폭기 출력 모듈 및 이를 구비한 이중 모드 통신 장치{POWER AMPLIFIER OUTPUT MODULE AND DUAL MODE COMMUNICATION DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 원격통신 장치를 위한 내부 무선통신 구조에 관한 것이며, 더 상세하게는 이중 대역 디지털 시스템을 위한 전력 증폭기 출력 모듈에 관한 것이다.
서로 다른 장소에서 동시에 서로 다른 많은 원격통신 시스템의 사용이 이동전화기 사용자를 위한 더욱 큰 유연성을 창출함에 따라서, 또한 그 이동 전화기의 내부 구조 설계자를 위하여 많은 도전기회를 창출하고 있다. 더 작은 크기, 더 가벼운 무게, 그리고 더 적은 부품수와 같은 종래의 기술적 경향에 더하여, 설계자들은 이제 전자기파 스펙트럼의 둘 이상의 서로 다른 대역에서 기능할 수 있는 능력과 같은 더 큰 능력을 이동 전화기에 포함시킬 것도 요청받고 있다.
무선통신 구조 설계내에 이중 모드/이중 대역 능력을 포함시키는 것은 단순한 과정이 아니며 해당 설계 과정의 초기 단계에서 매우 중요한 생각의 변화가 수반될 수도 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이중 대역 이동 전화기(100)를 위한 무선통신 구조의 블록도를 도시한다. 도 1을 참조하면, 제1대역(대역 #1)로부터의 무선 전송 신호가 구동기(102)와, 전력 증폭기(104)와 임피던스 정합 네트워크(106)와, 방향성 커플러(108)와, 그리고 고조파(harmonic) 필터(110)를 통과하게 된다. 이 지점에서, 그 신호는 다이플렉서(112)를 통과하게 되고, 마지막으로 안테나(114)로 나가게 된다. 유사하게, 제2대역(대역 #2)로부터의 무선 전송 신호는 또다른 구동기(202)와, 또다른 전력 증폭기(204)와, 또다른 임피던스 정합 네트워크(206)와 또다른 방향성 커플러(208)와, 그리고 또다른 고조파 필터(210)를 통과하게 된다. 그런다음 이 제2 신호는 다이플렉서(112)를 통과하게 되고, 마지막으로 안테나(114)로 나간다.
이 설계에 있어서는, 각각의 대역은 자기 자신의 전용 부품을 가진다. 각 대역은 자기 자신의 임피던스 정합 네트워크와, 방향성 커플러와, 그리고 고조파 필터를 가진다. 이러한 부품의 중복에 의하여 이동 전화기가 부피와 무게 그리고 크기의 증가뿐만 아니라 추가적인 회로, 높은 부품수, 증가된 스위칭 및 전력소비를 가지게 하는 결과를 가져올 수 있다.
모놀리식(monolithic) 부품으로서 이중 모드 디지털 시스템을 위한 전력 증폭기 출력 모듈을 제공하며, 또한 임피던스 정합 네트워크에 고조파 필터링 요건을 통합시키고, 또한 고집적 다층 세라믹 패키지 내에서 단일 커플러 및 단일 안테나를 사용하여 두 개의 별개의 전력 증폭기 구동 회로를 다룰 수 있으며, 또한 개선된 삽입손실(insertion loss) 및 자체-차폐(self-shielding) 특성들을 제공하는 무선통신 구조 설계는 이 기술분야에서의 진보라고 고려될 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 이중 대역 전위(front end) 무선통신 설계의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 이중 모드 디지털 시스템을 위한 전력 증폭기 출력 모듈의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 이중 모드 디지털 시스템을 위한 상기 전력 증폭기 출력 모듈을 형성하는 다층 패키지의 분해조립도.
도 4는 본 발명에 따른 집적 임피던스 정합 네트워크/고조파 필터의 회로도.
도 5는 본 발명에 따른 이중 모드 디지털 시스템을 위한 상기 전력 증폭기 출력 모듈에 있어서의 주파수 응답 곡선 및 종래 기술의 설계(점선)를 포함하는 주파수 응답 곡선.
새로운 모델이 등장할 때마다 이동 전화기의 크기가 축소하기 때문에, 더욱 많은 부품들과 기능들을 더 적은 수의 개별적 부품내로 통합시키는 것이 더욱 필수적으로 되고 있다. 본 발명의 이중 모드 디지털 시스템을 위한 전력 증폭기 출력 모듈에 대한 설계에 의하면, 종전의 많은 부품들을 하나의 단일 모놀리식 부품 모듈로 통합함에 의하여 수많은 장점들을 구현할 수 있다.
더 적은 부품 수, 더 작은 크기 및 무게 그리고 더 적은 제조단계수에 의해 실현된다는 명백한 장점이외에도, 다른 공학적 장점들을 기대할 수 있다. 먼저, 본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈은, 종래의 기판 상에 탑재된 개별적 부품들을 갖는 회로(예컨대, FR-4)와 관련된 종래의 제조 기술에 비하여 더 높은 주파수에서 손실이 더 적다. 본 설계에 의한 집적 모듈은 또한 더 적은 수의 상호연결을 제공하며 이는 결과적으로 더 큰 신뢰성을 가지는 최종 제품을 만들 수 있게 한다. 수많은 회로 부품을 집적함에 의해 구현되는 또 다른 장점은, 무선통신을 동작하는데 필요할 수 있는 스위칭을 결과적으로 감소시킨다는 점이다. 무선통신 구조 설계에 있어서, 저손실(low-loss) 소재가 채용된 때에는 다이플렉서의 더 적은 손실때문에 스위칭보다 다이플렉싱(diplexing)이 일반적으로 선호된다. 덧붙여서, 다이플렉싱은 본 발명의 출력 모듈과 같은 모놀리식 부품으로 쉽게 성취될 수 있다. 다시 말해서, 다이플렉싱에는 종래의 다층 세라믹 패키지 프로세스에서 사용되는 것과 동일한 소자들이 필요하다. 감소된 스위칭, 회로 및 커플러 수에 의하여 더 적은 전력 소비, 더 긴 배터리 수명, 그리고 더 긴 통화 시간을 달성할 수 있다.
본 발명은 많은 장점을 가진다. 첫째로, 이중 모드 디지털 시스템을 위한 전력 증폭기 출력 모듈은 실제적으로 그 크기를 감소시키고, 기능성을 증가시키며, 또한 이중 대역 전력 증폭기 회로의 수행능력을 개선시킨다. 이것은 무선이나 이동 전화기의 다양한 전위 기능들을 통합한 다층 세라믹 패키지의 설계 및 구체화를 통해 달성된다.
단일 모듈 내로 다양한 부품을 집적함에 의해 실현되는 이익은 과소평가될 수 없다. 집적화를 통해 실현되는 시너지적인 이점들은 현저하다. 예컨대, 집적 모듈내의 회로는 FR-4 소재와 같은 프린트 회로 기판 상의 개별적 부품들처럼 손실이 크지는 않다. 더욱이 회로 경로가 그만큼 길지도 않고 그 결과로서 더 적은 전력을 요구하며 더욱 가볍고 신뢰성이 있을 수 있다.
종전의 많은 설계들은 프린트 회로 기판 등에 개별적인 장치들을 채용하였다. 이것은 전송 라인을 가진 그 프린트 회로 기판이 손실이 크고 회로 수행능력이 저하되는 경향을 가진다는 것과 같은 문제를 생기게 했다. 본 발명의 집적 솔루션은 더욱 신뢰성있는 회로를 제공하며 동시에 프린트 회로 기판에서 언제나 귀중한 실제 공간을 제거한다. 다층 세라믹 소재를 사용함으로써 종래의 프린트 회로 기판 기술을 사용하여 달성할 수 있는 것보다 더 낮은 손실을 갖는 전송 라인 부품의 실현이 가능해진다. 이상적으로 다층 세라믹 소재들은 높은 유전 상수, 높은 전기적 Q, 및 무선주파수(RF : radio frequency) 응용예에 요구되는 낮은 손실 등과 같은 어떤 전기적 특성을 제공하는 것에 적합하다. 일반적으로, 하이-Q(high-Q) 소재들은 무선 주파수(RF) 응용예에서 저-손실 특성들을 보인다. 다시 말해서, 집적 세라믹 다층 장치는 종래의 프린트 회로 기판 접근방식에 비하여 더 적은 부피내에 더 많은 기능성을 만들어낸다.
본 출원인의 발명에 있어서 중요한 하나의 국면은 집적 전력 증폭기 출력 모듈이 무선통신 설계에 있어서 언제나 나타나는 골칫거리인 제2 및 제3 차수(order) 고조파를 효과적으로 감쇄시킨다는 사실에 관계있다. 도 5를 참조하면, 종전의 저역통과 필터 설계들(점선표시)에 있어서보다 제2 및 제3 고조파의 감쇄가 현저하게 더 크다는 것을 실선에 의해 나타나고 있다. 이것은 콤팩트하며 집적되어진 설계내에 임피던스 정합 네트워크 및 고조파 필터를 함께 효과적으로 집적하는 회로 설계에 의하여 달성된다. 현저하게는 더 높은 차수의 고조파에 대한 효과적인 감쇄가 "대역 내부" 손실에 나쁜 영향을 미치지 않는다는 사실은 다른 구조적 이점을 제공한다.
본 발명은 제1 대역내의 신호 및 제2 대역내의 신호에 대하여 효과적으로 연결하고, 필터링하며, 그리고 출력 임피던스 정합하는 것을 가능하게 한다. 일실시예에 있어서, 그 제1 대역은 디지털 신호이며 제2 대역도 디지털 신호일 것이다. 예컨대, 제1 디지털 대역은 GSM (880 - 960 MHz)일 수 있고 제2 디지털 대역은 DCS (1710 - 1880 MHz)일 수 있다. 물론, 이 설계는 전자기파 스펙트럼에서 임의의 두 대역에 대하여 적용될 수 있다. 이 능력은, 이제 원격통신 시스템이 사용자 또는 소비자에게 알기쉬운 방식으로 다양한 주파수에서 신호들을 다루고 프로세싱할 수 있게 되는 것이 기대되고 있는 것에 따라 점점 그 중요도가 증가되고 있다.
도 2에서, 전력 증폭기 출력 모듈(200)의 블록도가 제공된다. 도 2를 참조하면, 이중-모드 디지털 시스템을 위하여 낮은 삽입손실 및 자체 차폐 특성들을 가진 전력 증폭기 출력 모듈(200)이 제1 디지털 모드(대역 #1)에서 동작하기 위하여 제1 전력 증폭기 구동 회로를 포함한다. 이는 제1 전력 증폭기(220) 및 더 높은 차수의 고조파에 대한 통합된 억제 기능을 가지는 제1 출력 임피던스 정합 네트워크(222)를 포함한다.
제2 디지털 모드(대역 #2)에서 동작하기 위한 제2 전력 증폭기 구동 회로는 제2 전력 증폭기(224) 및 더 높은 차수의 고조파에 대한 통합된 억제 기능을 가지는 제2 출력 임피던스 정합 네트워크(226)를 포함한다. 제1 임피던스 정합 네트워크(222) 및 제2 임피던스 정합 네트워크(226)에 연결된 단일 다이플렉서(228)도 또한 제공된다.
바람직한 일실시예에 있어서, 다이플렉서(228)는 더 낮은 대역에 대해 저역통과 응답 특성을 가지며, 따라서 낮은 대역 신호의 고조파를 더 감쇄시킨다. 유사하게, 다이플렉서(228)는 더 높은 대역에 대해 고역통과 응답 특성을 가진다. 이 특징은 본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈의 집적화에 의해 실현된 또 다른 이점이다.
바람직한 일실시예에 있어서, 다이플렉서(228)는 저역통과 필터 및 고역통과 필터를 포함할 수 있다. 대역 #1이 저역 대역이고 대역 #2가 고역 대역인 경우, 대역 #1이 다이플렉서(228)에 입력되면 저역통과 응답이 일어나고 대역 #2가 다이플렉서(228)에 입력되면 고역통과 응답이 일어난다.
도 2의 블록도는 상기 제1 전력 증폭기 구동 회로(대역 #1) 및 제2 전력 증폭기 구동 회로(대역 #2) 양자를 연결하기 위하여, 단일 다이플렉서(228)에 연결된 단일 광대역 방향성 커플러(230)를 도시한다. 바람직한 일실시예에 있어서, 단일 광대역 방향성 커플러는 대략 -20dB 일 것이다. 그러나, 다른 응용예에 요구되는 다른 설계에서는 그 방향성 커플러는 다른 바람직한 값을 가질 수 있다.
도 2의 또 다른 흥미로운 국면은 점선(234)으로 둘러싸인 블록들과 관련있다. 도 2를 참조하면, 고 대역 신호의 고조파를 어드레스하기 위하여 전력 증폭기 출력 모듈(200)내로 저역통과 필터(236)를 더 포함시키는 것이 종종 바람직할 수 있다. 추가적으로, T/R (전송/수신) 스위치(238)가 저역통과 필터(236)와 안테나(240) 사이에 일렬로 배치될 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, T/R 스위치(238)를 멀티플렉서로 대치하는 것이 바람직할 수 있다. 모든 무선통신에 있어서, T/R 스위치 또는 멀티플렉서{예컨대 듀플렉서(duplexer)}중 어느 하나가 전력 증폭기 출력 모듈(200) 및 안테나(240) 사이에 요구된다. 나아가, T/R 스위치는 전력 증폭기 출력 모듈(200)내로 직접 집적될 수도 있고, 또는 무선통신 회로 기판 상에 개별적으로 배치될 수도 있다.
전력 증폭기 출력 모듈(200)의 다른 실시예에 있어서는, 제1 디지털 모드 및 제2 디지털 모드의 신호를 수신하기 위하여, 방향성 커플러에 연결된 단일 안테나가 그 모듈내에 집적될 수 있다. 유사하게, 다른 실시예들은 또한 전력 증폭기 출력 모듈(200)에 부착되거나 전력 증폭기 출력 모듈(200)내에 직접 제작된 전력 증폭기를 포함할 수도 있다. 이 예에서는, 다층 패키지는 그안에 집적된 능동 정합 동조 기능(active match tuning function)을 가지는 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 그러나, 도 2에서 점선(232)은 도 3에 도시된 전력 증폭기 출력 모듈의 가장 바람직한 실시예에서 발견되는 블록도 부품을 둘러싸고 있다.
도 3은 본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈(200)을 함께 제공하는 유전체 세라믹의 다양한 다층 시트의 분해조립도를 도시한다. 도 3을 참조하면, 유전체 세라믹 시트(302)의 세트가 제공되는데, 각각 그 위에 배치된 전도성 페이스트 프린트 패턴(304)을 가진다. 관통구멍(via hole)(306) 세트가 또한 각각의 시트에 뚫려질 수 있다. 전력 증폭기 출력 모듈(200)에서, 관통구멍(306)들은 수직으로 정렬되고 전도성 페이스트 소재로 채워진다. 이것은 명료함을 이유로 도 3에는 도시되어 있지 않다. 덧붙여서, 유전체 시트 상에 있는 정확한 프린트 패턴의 위치도 또한 과장되어 있다.
도 3은 전력 증폭기 출력 모듈의 내부 계층의 대표적인 샘플을 나타내기 위한 의도만을 가지며, 제조방법을 도시할 의도를 가지는 것이 아니다. 그러나, 도 3에는 다양하게 프린트된 전송 라인(308)과, 매립형 그물망 접지 평면(310) 그리고 보강된(keyed) 연결 구조(312)가 잘 도시되어 있다. 전력 증폭기 출력 모듈(200)의 내부적인 유전체 시트들은 수많은 다른 부품이나 회로가 그 위에 집적될 수 있는 정도로 충분히 덜 조밀하다는 것이 인지되어야만 한다.
도 4는 본 발명의 임피던스 정합 네트워크/고조파 필터의 면에서 전기적 개략도를 도시한다. 이것은 도 2에 도시된 블록들(222 또는 226)중 하나에 대응한다. 전력 증폭기 출력 모듈(200)의 임피던스 정합 및 필터링 기능의 집적화는 본 출원인의 발명의 중요한 국면이다. 이것은 도 4에 도시된 것과 같은 신규한 회로로 달성된다.
도 4를 참조하면, 임피던스 정합 네트워크/고조파 필터 회로(400)는 입력단(402)을 포함하는데 이는 제1 노드(406)에 직렬로 연결된다. 제1 노드(406)에 연장하여 공진 전송 라인(408) 및 캐패시턴스(410)가 접지에 연결된다. 상기 회로의 이 다리부분은 고조파 필터링 기능을 제공한다. 또한 제1 노드(406)로부터 연장하여, 파이-네트워크(pi-network) 설계에 있어서는, 접지에 연결된 분기 캐패시터(412) 및 직렬 캐패시터(414)가 연결된다. 캐패시터(414)는 직렬 전송 라인(416)과 직렬연결되고, 그 직렬 전송 라인(416)은 또한 제2 노드(418)와 직렬연결된다.
저 임피던스(예컨대, 1 - 5Ω)에서 고 임피던스(예컨대, 50Ω) 로의 임피던스 변환기능을 제공하는 것은, 직렬 캐패시터(414) 및 직렬 전송 라인(416)을 따라 접지에 연결된 분기 캐패시터(412)라는 것이 인지되어야만 한다. 또한 제2 노드(418)에서 연장하여 공진 전송 라인(420) 및 접지에 연결된 캐패시턴스(422)를 포함하는 두번째 다리부분이 연결된다. 제2 노드(418)는 또한 출력단(424)과 직렬로 연결된다. 물론 이 회로는 이후 전력 증폭기 출력 모듈내의 나머지 회로부분과 필연적으로 연결될 것이다.
본 발명의 가장 바람직한 실시예가 이중 모드 디지털 시스템을 고려하는 것이기는 하나, 유전체 시트 상에의 선택적인 전송 라인 패턴형성에 의하여 그 무선통신 구조는 전자 장치내에서 하나의 디지털 대역 및 하나의 아날로그 주파주대에도 또한 순응하도록 쉽사리 변경될 수 있다. 그러나, 그러한 설계는 이론적으로 각각의 대역에 대하여 하나씩, 두개의 분리되고 구별되는 광대역 커플러를 요구할 것이다. 그럼에도 불구하고, 개선된 고조파 제거 기능 및 자체-차폐 특성과 같은 집적화의 다른 이점들은 여전히 달성될 것이다. 이것은 예컨대 PCS(1850 - 1930 MHz)와 같은 하나의 디지털 대역 및 AMPS(824 - 894 MHz)와 같은 하나의 아날로그 대역일 것이다. 따라서, 이것은 다른 관련 주파수에 대해서도 또한 응용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 전력 증폭기 출력 모듈은 다층 세라믹 패키지 의 형태로 제조될 수 있다. 그러한 다층 세라믹 패키지는 유전체 소재의 시트 - 그 사이에 전도성 페이스트 전송 라인이 배치되는 시트 - 를 복수개 포함할 수 있다. 그 다층 세라믹 패키지는 복수개의 유전체 시트들 중 하나에 부착되는 반도체 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
이 반도체 집적 회로는 많은 형태를 띨 수 있다. 채용될 수 있는 일반적인 기술은 플립칩(flip-chip)이나, BGA 장치, 와이어본드 장치, 플라스틱이나 세라믹 패키지, 또는 다른 임의의 산업 표준 기술을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서는, 갈륨비소 소재를 사용하는 반도체 플립칩 집적 회로가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 그 반도체 소재는 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄, 또는 다른 적당한 소재일 수 있다.
반도체 집적 회로(IC)가 전력 증폭기 출력 모듈(200)내로 결합되는 경우에, 큰 이점을 제공할 수 있는 설계 전략은 전력 증폭기 출력 모듈(200)의 공동내에 그 IC를 배치하는 것에 관련된다. 전력 증폭기 출력 모듈(200)과 같은 다층 패키지내에 공동이 쉽게 만들어질 수 있기 때문에, "기판위 높이" 크기가 최소화될 수 있고 따라서 전력 증폭기 출력 모듈(200)에 또 다른 구성 크기 이점을 제공한다.
본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈에 의해 제공되는 정도로의 집적화는 무선주파수(RF) 설계자에게 중요한 해결책을 제공한다. 전송(Tx) 회로 기능을 단일 모듈로 집적화함으로써 개별적인 접근방식을 사용하는 것에 비하여 더 적은 회로 기판 공간이 요구된다. 그렇게 만들어진 모듈은 또한 단일한, 표준적인 부품내에서 다중 기능을 수행한다.
전력 증폭기 출력 모듈에 의해 수행되는 다중 기능은 다양하지만, 이동 전화 또는 무선통신의 효과적인 수행에 모두 중요하다. 20dB 방향성 커플러는 자동 출력 제어기(AOC)에 신호를 효과적으로 연결시키는 것이 요구된다. AOC는 회로인데 그 연결된 신호를 수신하고 이에 연속해서 바람직한 규격내에 유지하도록 전력 증폭기(PA)의 전력 출력을 조정한다. 다이플렉서는, 고역 및 저역 대역을 효과적으로 분리/결합하기 위하여, 두 개 필터의 기능을 수행한다. 임피던스 정합 네트워크는 전력 증폭기(PA) 출력의 저 임피던스로부터 50오옴(Ω)이나 임의의 요구된 임피던스까지 임피던스 정합을 제공한다. 이것은 효과적으로 작동하는 증폭기를 유지하며 증폭기에 안정성을 제공한다. 본 발명은 각각의 임피던스 정합 네트워크에 더하여 고조파 필터링 기능을 솜씨있게 제공한다.
덧붙여서, 본 발명의 임피던스 정합 네트워크는 분산된 검사 네트워크이다. 이것은 단순한 한무더기의 인덕터 및/또는 캐패시터 세트 이상이다. 다시 말하면, 검사 네트워크는 다수의 유전체 시트에 걸쳐 분산되어 있다.
본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈은 바람직하게는 대개 하이 Q, 낮은 손실, 다층 세라믹 패키지로 달성된다. 그러한 다층 패키지는, 예컨대 티탄산 바륨이나, 티탄산 네오디뮴 소재, 또는 알루미나 함유 유리와 같은 유전체 소재의 층이나 시트를 이용하여 제작될 수 있다. 유전체 시트는 산업-표준 다층 제작 과정 및 기술을 사용하여 형성된다. 전도성 페이스트 소재는 일반적으로 스크린 프린팅에 의하여 시트위에 연속적으로 부착된다. 시트는 층사이에 통로나 상호연결수단을 제공하기 위하여 구멍이 내어질 수 있고, 최종단계에서는 압력 및 온도하에서 적층된다. 정확한 층의 수 및 각 층에 프린트된 설계나 패턴은 응용예에 따라 특정될 것이고 각 개별적인 응용예마다 변화될 것이다. 바람직한 실시예에서, 전력 증폭기 출력 모듈은 전도성 페이스트 전송 라인을 구비한 유전체 소재의 시트들 및 그 사이에 부착된 소자들로 이루어지는 다층 세라믹 패키지내에 배치될 것이다.
도 5는, 그래프의 형태로, 다층 세라믹 패키지내에 다양한 전위 무선통신 기능을 집적화함에 의해 구현되는 개선된 삽입손실 값을 도시한다. 도 5를 참조하면, y축을 따라서 데시벨(dB)로 측정된 삽입손실, 그리고 x축을 따라 메가헤르츠(MHz)로 측정된 주파수의 그래프가 제공된다. 흥미있는 구간 - 제2 및 제3 고조파에서 의미있다고 이해되는 구간 - 에서, 종래의 무선통신 구조는 단지 미미한 감쇄(점선표시)만을 제공했다. 하나의 전력 증폭기 출력 모듈내로 회로들을 집적함에 의하여, 실제적으로 더 나은 수행능력이 성취된다(실선표시). 크기 및 부피의 감소에 더하여, 본 발명의 출력 모듈은 제2 및 제3 고조파에서 더 큰 고조파 제거라는 형태로 개선된 수행능력도 또한 제공한다.
어떤 응용예에 있어서는, 만약 "보강된" 구성이라면, 입력/출력 연결이 배열-이전 조건에서 전략적으로 배치되도록 함으로써, 패키지가 오로지 하나의 매우 특정한 방식으로 프린트 회로 기판에만 부착될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 다른 응용예에 있어서는, 산업 표준 간격, 크기, 및 밑넓이 토포그래피를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
본 출원인의 발명의 다른 흥미로운 국면은 매립형 그물망 접지 평면에 관련된다. 매립형 그물망 접지 평면의 사용은 부품 제작 산업에서는 잘 알려져 있기 때 문에, 본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈은 유전체 시트 중 하나 위에 프린트된 매립형 그물망-유형 접지 평면을 채용한다. 그러한 그물망 접지 평면은 적절한 접지기능을 제공하기 위하여 충분한 양의 금속피복면을 제공하지만, 또한 세라믹 시트가 서로에 대해 충분히 접착되도록 충분한 비-금속피복면을 남겨둔다.
본 발명의 전력 증폭기 출력 모듈은 예컨대 이동 전화기의 내부에 작은 크기의 부품을 명백히 제공하지만, 그럼에도 불구하고 다른 반도체 부품을 위한 기본 기판도 또한 제공할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 전력 증폭기 출력 모듈은 다른 집적 회로(IC) 칩 등에 추가로 탑재될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서는, 출력 모듈은 복수개의 유전체 시트들중 하나에 부착된 반도체 플립칩 집적 회로를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 더 큰 통합 및 공간 절약 효과까지 성취될 수 있다.
모놀리식(monolithic) 부품으로서 이중 모드 디지털 시스템을 위한 전력 증폭기 출력 모듈을 제공하며, 또한 임피던스 정합 네트워크에 고조파 필터링 요건을 통합시키고, 또한 고집적 다층 세라믹 패키지 내에서 단일 커플러 및 단일 안테나를 사용하여 두 개의 별개의 전력 증폭기 구동 회로를 다룰 수 있으며, 또한 개선된 삽입손실(insertion loss) 및 자체-차폐(self-shielding) 특성들을 제공하는 무선통신 구조 설계는 이 기술분야에서의 진보라고 고려될 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들이 도시되고 기술되었으나, 본 발명의 신규한 사상 및 범위에서 벗어나지 않고서, 본 기술분야의 통상의 기술을 가진 자에 의해서, 언급된 실시예들의 재배열 및 조합뿐만 아니라 다양한 변형 및 대치가 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야만 한다.

Claims (5)

  1. 이중-모드 디지털 시스템에 대하여 낮은 삽입손실(insertion loss) 및 자체-차폐(self-shielding) 특성을 가지는 전력 증폭기 출력 모듈에 있어서,
    제2 및 제3 차수(order)의 고조파(harmonics)의 대한 통합된 억제 기능을 가진 제1 출력 임피던스 정합 네트워크 및 제1 전력 증폭기를 포함하는, 제1 디지털 대역에서 동작하기 위한 제1 전력 증폭기 구동 회로와,
    제2 및 제3 차수의 고조파에 대한 통합된 억제 기능을 가진 제2 출력 임피던스 정합 네트워크 및 제2 전력 증폭기를 포함하는, 제2 디지털 대역에서 동작하기 위한 제2 전력 증폭기 구동 회로와,
    저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 포함하고, 제1 출력 임피던스 정합 네트워크 및 제2 출력 임피던스 정합 네트워크에 연결된 단일 다이플렉서로서, 제1 전력 증폭기 구동 회로로부터 오는 신호와 제2 전력 증폭기 구동 회로로부터 오는 신호를 수신하고, 상기 저역 통과 필터가 고주파수 신호를 감쇄시키면서 저주파수 신호를 통과시키는 저역 통과 필터링 기능을 수행할 때는 저역 통과 필터를 사용해서 제1 임피턴스 정합 네트워크로부터 오는 신호를 통과시키면서 동시에 제2 임피던스 정합 네트워크로부터 오는 신호를 감쇄시키고, 상기 고역 통과 필터가 저주파수 신호를 감쇄시키면서 고주파수 신호를 통과시키는 고역 통과 필터링 기능을 수행할 때에는 고역 통과 필터를 사용해서 제2 임피턴스 정합 네트워크로부터 오는 신호를 통과시키면서 동시에 제1 임피던스 정합 네트워크로부터 오는 신호를 감쇄시키는, 단일 다이플렉서와,
    제1 전력 증폭기 구동 회로 및 제2 전력 증폭기 구동 회로 양쪽을 연결하기 위하여, 다이플렉서에 연결된 단일 광대역 방향성 커플러를 포함하는, 전력 증폭기 출력 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 단일 광대역 방향성 커플러로부터 신호를 수신하기 위하여, 단일 광대역 방향성 커플러에 연결되고 또한 전송-수신 스위치를 통하여 단일 안테나에 연결된 저역통과 필터를 더 포함하는, 전력 증폭기 출력 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 단일 광대역 방향성 커플러로부터 신호를 수신하기 위하여, 단일 광대역 방향성 커플러에 연결되고 또한 멀티플렉서를 통하여 단일 안테나에 연결된 저역통과 필터를 더 포함하는, 전력 증폭기 출력 모듈.
  4. 제1 디지털 대역 및 제2 디지털 대역을 갖는 이중 모드 통신 장치에 있어서, 구동기, 전력 증폭기, 전력 증폭기 출력 모듈과 안테나를 포함하며, 상기 이중 모드 통신 장치의 이중-대역 시스템을 위한 상기 전력 증폭기 출력 모듈은,
    제2 및 제3 차수의 고조파에 대한 통합된 억제 기능을 가진 제1 출력 임피던스 정합 네트워크 및 제1 전력 증폭기를 포함하는, 제1 디지털 대역에서 동작하기 위한 제1 전력 증폭기 구동 회로와,
    제2 및 제3 차수의 고조파에 대한 통합된 억제 기능을 가진 제2 출력 임피던스 정합 네트워크 및 제2 전력 증폭기를 포함하는 제2 디지털 대역에서 동작하기 위한 제2 전력 증폭기 구동 회로와,
    제1 임피던스 정합 네트워크 및 제2 임피던스 정합 네트워크에 연결된 단일 다이플렉서로서, 제1 필터를 사용해서 제1 전력 증폭기 구동 회로로부터 오는 제1 신호와 제2 전력 증폭기 구동 회로로부터 오는 제2 신호를 필터링하거나 또는, 제2 필터를 사용해서, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 필터링하며, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터는 상기 제1 및 제2 신호중의 어느 하나를 통과시면서 동시에 다른 하나를 감쇄시키는 것을 허용하는 응답 특성을 갖는, 단일 다이플렉서와,
    제1 전력 증폭기 구동 회로 및 제2 전력 증폭기 구동 회로 양쪽을 연결하기 위하여, 단일 다이플렉서에 연결된 단일 광대역 방향성 커플러를 포함하는, 이중 모드 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단일 다이플렉서의 출력을 수신하기 위하여, 상기 단일 광대역 방향성 커플러에 연결되고 또한 전송-수신 스위치를 통하여 상기 안테나에 연결된 저역통과 필터를 더 포함하는, 이중 모드 통신 장치.
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