KR100657877B1 - Multiple chip module for use in a receiver of mobile phone system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 수신부에서 사용되는 다중 칩 모듈로서, 종래 개별 부품으로 있던 능동 회로들과 수동 회로들을 하나의 모듈로 제작한 것이다. 본 발명에 따른 다중 칩 모듈에서 능동 회로는 증폭기와 혼합기를 포함하고, 수동 회로는 수신 필터와 임피던스 정합 회로를 포함한다. The present invention is a multi-chip module used in the receiver of a mobile communication system, and the active circuits and passive circuits, which were conventionally individual components, are manufactured in one module. In the multi-chip module according to the present invention, the active circuit includes an amplifier and a mixer, and the passive circuit includes a receive filter and an impedance matching circuit.

Description

이동 통신 시스템의 수신부에서 사용하기 위한 다중 칩 모듈 {MULTIPLE CHIP MODULE FOR USE IN A RECEIVER OF MOBILE PHONE SYSTEM} MULTIPLE CHIP MODULE FOR USE IN A RECEIVER OF MOBILE PHONE SYSTEM}

도 1은 종래의 개별 부품을 사용한 단말기 회로 구조를 나타낸 블록도;1 is a block diagram showing a terminal circuit structure using a conventional discrete component;

도 2는 본 발명에 따른 다중 칩 모듈을 사용한 단말기 회로 구조를 나타낸 블록도;2 is a block diagram showing a terminal circuit structure using a multi-chip module according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 다중 칩 모듈의 내부 블록도이다.3 is an internal block diagram of a multi-chip module according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : 안테나 120 : 송수신 필터110 antenna 120 transmit and receive filter

130 : 임피던스 정합 회로 140 : 수신 채널 필터130: impedance matching circuit 140: receiving channel filter

150 : 위상 고정 루프 160 : 모뎀150: phase locked loop 160: modem

200 : 수신 다중 칩 모듈 212, 214, 216 : 임피던스 정합 회로 200: receiving multi-chip module 212, 214, 216: impedance matching circuit

220 : 저잡음 증폭기 230 : 수신 필터220: low noise amplifier 230: reception filter

240 : 수신 주파수 혼합기 250 : 수신 능동 회로240: reception frequency mixer 250: reception active circuit

320 : 구동 증폭기 330 : 임피던스 정합 회로 320: drive amplifier 330: impedance matching circuit

340 : 송신 주파수 혼합기 350 : 송신 능동 회로 340 transmit frequency mixer 350 transmit active circuit

400 : 전력 증폭 모듈 420 : 전력 증폭기 400: power amplification module 420: power amplifier

본 발명은 다중 칩 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동 통신 시스템의 수신부에서 사용하기 위한 다중 칩 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-chip module, and more particularly to a multi-chip module for use in the receiver of the mobile communication system.

도 1에 도시된 종래의 개별 부품을 이용한 단말기 시스템은, 공중의 전자기파 신호를 수신하거나 도선상의 전기적 신호를 공중의 전자기파로 복사하는 안테나와 수신된 신호 또는 송신할 신호 중에서 원하는 주파수 대역만을 선택하는 송수신 필터와 원하는 작은 신호를 수신하는 수신부와 음성 신호를 고주파로 변환하여 송신하는 송신부와 주파수 혼합기에 외부 주파수를 공급하는 국부 발진기를 포함하여 구성된다.The terminal system using the conventional discrete components shown in FIG. 1 includes an antenna for receiving electromagnetic waves in the air or copying electrical signals on a wire to electromagnetic waves in the air, and transmitting and receiving only a desired frequency band from among the received signals or signals to be transmitted. It comprises a filter, a receiver for receiving a desired small signal, a transmitter for converting and transmitting a voice signal to high frequency, and a local oscillator for supplying an external frequency to the frequency mixer.

상기 송수신 필터는 안테나-송신부-수신부를 연결하는 역할을 하는데, 하나의 안테나로 송신부와 수신부를 공유하기 위해서 듀플렉스(Duplexer)가 사용된다. The transmission / reception filter serves to connect an antenna-transmitter-receiver. A duplexer is used to share a transmitter and a receiver with one antenna.

상기 수신부는 수신 신호에 포함된 잡음이 증폭되는 것을 최대한 억제하면서 작은 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 신호 중에서 불필요한 이미지 주파수 성분이 주파수 혼합기로 전달되는 것을 막기 위한 이미지 제거 필터와 저잡음 증폭된 고주파 신호를 신호 처리가 가능한 중간 주파수로 변환 해주는 주파수 혼합기와 각 부품 사이의 임피던스를 정합하기 위한 임피던스 정합 회로들로 구성되어 있다. The receiver includes a low noise amplifier that amplifies a small signal while minimizing amplification of noise included in a received signal and an image rejection filter and a low noise to prevent unnecessary image frequency components from being transmitted to the frequency mixer among the signals amplified by the low noise amplifier. It consists of a frequency mixer that converts the amplified high frequency signal into an intermediate frequency for signal processing, and impedance matching circuits for matching impedance between components.

상기 송신부는 낮은 주파수를 고주파로 변환하는 주파수 혼합기와 신호를 증폭해주는 구동 증폭기와 최종단에 충분한 전력을 가진 신호를 보낼 수 있도록 하는 전력 증폭기와 각 부품 사이의 임피던스를 정합하기 위한 임피던스 정합 회로들로 구성되어 있다.The transmitter includes a frequency mixer for converting a low frequency into a high frequency, a driving amplifier for amplifying a signal, and an impedance matching circuit for matching impedance between each component and a power amplifier for sending a signal having sufficient power to a final stage. Consists of.

이와 같은 종래의 개별 부품을 이용한 단말기 시스템을 제작하기 위해서, 설계자는 단말기 시스템에 사용될 각 부품들을 선정해야 하고, 각 부품에 맞는 보드를 설계한 다음, 각 부품 사이의 정합 관계를 고려하여 단말기 시스템의 성능이 최적이 되도록 각 부품을 배치하고 배선을 해야 한다. In order to manufacture such a conventional terminal system using a separate component, the designer must select each component to be used in the terminal system, design a board for each component, and then consider the mating relationship between the components of the terminal system. Each part must be laid out and wired for optimum performance.

이러한 종래 개별 부품을 이용한 종래의 제작 기술은 각 부품을 선정하고 보관하는데 어려움이 있을 뿐만아니라 보드나 각 부품의 배선 또는 배치에 따라 단말기 성능이 크게 달라지며 단말기의 크기가 커지는 문제점이 있다. 또한 각 부품 사이의 상호 간섭 및 상호 작용에 의해 단말기의 성능이 저하되는 문제점도 있다. 단말기 설계자 및 제작자는 개별 부품을 사용할 때 발생하는 이러한 문제점을 극복하기 위해 많은 시행착오를 거쳐 최적의 성능을 가진 단말기를 구현하고자 노력하게 되는데, 이로 인해 단말기 개발 기간 및 개발 투자 비용이 증대되는 문제점이 있다.Conventional fabrication techniques using such individual components have difficulty in selecting and storing each component, as well as greatly varying terminal performance according to wiring or arrangement of boards or components, and increasing size of the terminal. In addition, there is a problem in that the performance of the terminal is degraded by mutual interference and interaction between each component. In order to overcome these problems caused by the use of individual components, terminal designers and manufacturers try to implement the terminal with optimal performance through many trials and errors, which increases terminal development period and development investment cost. have.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수신부에 있는 개별 부품들을 집적화한 단일의 수신 다중 칩 모듈을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a single receiving multi-chip module integrating individual components in a receiving unit.

본 발명은 수신부에 있는 개별 부품들을 집적화한 수신 다중 칩 모듈이다. The present invention is a receiving multi-chip module in which individual components in a receiving unit are integrated.                     

본 발명에 따른 수신 다중 칩 모듈은, 서로 다른 기능을 하는 적어도 하나의 능동 소자를 포함하는 능동 회로와 입력된 신호를 필터링하는 필터를 포함하고 있다. 상기 능동 회로는 입력된 신호를 증폭하여 상기 필터로 보내는 증폭 수단과 상기 필터에서 입력된 신호와 외부 신호를 혼합하여 주파수를 변환하는 혼합 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The receiving multi-chip module according to the present invention includes an active circuit including at least one active element having a different function and a filter for filtering an input signal. The active circuit may include amplifying means for amplifying an input signal and sending the signal to the filter, and mixing means for converting a frequency by mixing the signal input from the filter with an external signal.

이 실시예에 있어서, 송수신 필터와 상기 능동 회로 사이 또는 상기 능동 회로 와 상기 필터 사이의 임피던스를 정합하기 위한 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 부가적으로 포함하며, 상기 임피던스 정합 회로들은 송수신 필터와 상기 증폭 수단 사이의 임피던스를 정합하기 위한 제 1 임피던스 정합 회로와; 상기 증폭 수단과 상기 필터 사이의 임피던스를 정합하기 위한 제 2 임피던스 정합 회로와; 상기 필터와 상기 혼합 수단 사이의 임피던스를 정합하기 위한 제 3 임피던스 정합 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the circuit further comprises at least one impedance matching circuit for matching impedance between the transmit / receive filter and the active circuit or between the active circuit and the filter, wherein the impedance matching circuits comprise the transmit / receive filter and the amplification. A first impedance matching circuit for matching impedance between the means; A second impedance matching circuit for matching impedance between the amplifying means and the filter; And a third impedance matching circuit for matching impedance between said filter and said mixing means.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 수신 다중 칩 모듈(200)을 사용한 단말기 시스템의 전체 회로 구조를 나타낸 도면이다. 수신 다중 칩 모듈(200)은 종래 수신부에 있는 복잡한 개별 부품들을 하나의 칩 안에 집적시킨 것이다. 2 is a diagram showing the overall circuit structure of a terminal system using the receiving multi-chip module 200 according to the present invention. Receive multi-chip module 200 is a complex individual components in the conventional receiver is integrated into one chip.

도 3은 도 3에 도시된 수신 다중 칩 모듈(200)의 내부 블록도이다.3 is an internal block diagram of the receive multi-chip module 200 shown in FIG.

안테나(110)를 통해 수신된 공기 중의 전자기파 신호는 송수신 필터(120)에 의해 원하는 주파수 대역만 통과된다. 채널을 여러개 쓰는 경우에는 채널들 전체(in-band)를 통과시켜주어야 하며, 동일한 안테나를 쓰는 경우에는 듀플렉서(duplexer)가 상기 송수신 필터(120)의 역할을 겸한다. 상기 송수신 필터(120)를 통과한 수신 신호(예를 들면, 869MHz ~ 894MHz)는 잡음이 많이 포함된 작은 신호이므로 잡음을 제거하고, 신호를 증폭하고, 주파수를 변환하여 기저대역(baseband)으로 보낼 필요가 있다.The electromagnetic wave signal in the air received through the antenna 110 passes only the desired frequency band by the transmission / reception filter 120. If multiple channels are used, all of the channels must be passed in-band. If the same antenna is used, a duplexer also serves as the transmission / reception filter 120. Since the received signal (for example, 869 MHz to 894 MHz) passing through the transmission / reception filter 120 is a small signal containing a lot of noise, it removes noise, amplifies the signal, converts a frequency, and transmits the signal to baseband. There is a need.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다중 칩 모듈(200)은, 수신 신호에 포함된 잡음이 증폭되는 것을 최대한 억제하면서 작은 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(220)와 저잡음 증폭된 신호를 신호 처리가 가능한 주파수로 변환해주는 주파수 혼합기(240)를 포함한 능동 회로(250)와; 상기 저잡음 증폭기(220)에서 증폭된 신호 중에서 불필요한 주파수가 주파수 혼합기(240)로 전달되는 것을 막기 위한 수신 필터(230)와; 상기 소자들(220, 230, 240)사이의 임피던스를 정합하기 위한 임피던스 정합 회로(212, 214, 216)들을 포함한다.Referring to FIG. 3, the multi-chip module 200 according to the present invention may signal-process a low noise amplifier 220 and a low noise amplified signal to amplify a small received signal while maximally suppressing amplification of noise included in the received signal. An active circuit 250 including a frequency mixer 240 for converting the frequency into possible frequencies; A reception filter 230 for preventing unnecessary frequencies from being transmitted to the frequency mixer 240 among the signals amplified by the low noise amplifier 220; Impedance matching circuits 212, 214, 216 for matching impedances between the elements 220, 230, 240.

상기 제 1 임피던스 정합 회로(212)는 상기 송수신 필터(120)를 통과한 수신 신호(예를 들면, 869MHz ~ 894MHz)가 상기 능동 회로(250)에 최대한 전달되게 하기 위해 상기 송수신 필터(120)와 상기 능동 회로(250) 사이에 삽입된다.The first impedance matching circuit 212 is connected to the transmit / receive filter 120 so that the received signal (for example, 869 MHz to 894 MHz) passing through the transmit / receive filter 120 is transmitted to the active circuit 250 as much as possible. It is inserted between the active circuit 250.

상기 능동 회로(250)는 상기 송수신 필터(120)를 통해 입력된 잡음이 많은 작은 수신 신호(예를 들면, 869MHz ~ 894MHz)를 증폭하여 상기 수신 필터(230)로 보낸다. 이러한 역할은 상기 능동 회로(250)에 포함된 저잡음 증폭기(220)가 행한다. The active circuit 250 amplifies and transmits a small noisy received signal (eg, 869 MHz to 894 MHz) input through the transmit / receive filter 120 to the receive filter 230. This role is performed by the low noise amplifier 220 included in the active circuit 250.

상기 제 2 임피던스 정합 회로(214)는 상기 능동 회로(250)를 통과한 수신 신호가 상기 수신 필터(230)에 최대한 전달되게 하기 위해 상기 능동 회로(250)와 상기 수신 필터(230) 사이에 삽입된다.The second impedance matching circuit 214 is inserted between the active circuit 250 and the receiving filter 230 in order to maximize the transmission of the received signal passing through the active circuit 250 to the receiving filter 230. do.

상기 수신 필터(230)는 상기 능동 회로(250)에서 증폭된 신호 중에 불필요한 신호(image frequency)가 상기 주파수 혼합기(240)로 전달되는 것을 막기 위해 대역 통과 필터링을 한다. 상기 수신 필터(230)를 통과한 신호는 상기 주파수 혼합기(240)에 전달된다. 상기 수신 필터(230)는 일반적으로 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave;SAW)필터로 구성되며, 이미지 주파수 성분을 제거하는 역할한다.The reception filter 230 performs band pass filtering to prevent unnecessary image frequencies from being transmitted from the active circuit 250 to the frequency mixer 240. The signal passing through the reception filter 230 is transmitted to the frequency mixer 240. The reception filter 230 generally includes a surface acoustic wave (SAW) filter and removes image frequency components.

실시예로서, 상기 수신 필터(230)는 입력과 출력의 특성 임피던스가 50Ω이며, 동작 주파수에서의 손실 차이는 1dB ~ 2dB 인 특성을 갖는다. 한편 상기 저잡음 증폭기(220)는 반도체 공정에 따른 트랜지스터의 특성에 따라 다른 특성 임피던스 값을 가질 수도 있다. 따라서 상기 저잡음 증폭기(220)와 상기 수신 필터(230) 사이에 손실을 낮추기 위하여 50Ω의 특성 임피던스 값을 갖는 제 2 임피던스 정합 회로(214)를 연결한다. In an exemplary embodiment, the reception filter 230 may have a characteristic impedance of 50 Ω, and a loss difference at an operating frequency of 1 dB to 2 dB. Meanwhile, the low noise amplifier 220 may have different characteristic impedance values according to the characteristics of the transistor according to the semiconductor process. Accordingly, a second impedance matching circuit 214 having a characteristic impedance value of 50Ω is connected between the low noise amplifier 220 and the reception filter 230 to reduce the loss.

상기 제 3 임피던스 정합 회로(216)는 상기 수신 필터(230)을 통과한 수신 신호가 상기 능동 회로(250)에 최대한 전달되게 하기 위해 상기 수신 필터(230)와 상기 능동 회로(250) 사이에 삽입된다.The third impedance matching circuit 216 is inserted between the receiving filter 230 and the active circuit 250 to maximize the transmission of the received signal passing through the receiving filter 230 to the active circuit 250. do.

상기 능동 회로(250)는 상기 수신 필터(230)에서 입력된 신호 f1 (예를 들면, 881.5 ±12.5 MHz)과 외부 회로(150)에서 입력된 신호 f2(예를 들면, 967 ±12.5 MHz)를 혼합하여 주파수 변환을 한다. 두 신호가 혼합되면 소자의 비선형성에 의해 967 - 881.5 MHz 과 967 + 881.5 MHz 의 두 신호가 생성된다. 이 두 신호 는 다음 단의 수신 체널 필터(140)를 통과하면서 차성분만 필터링된다. 즉 상기 주파수 혼합기(240)는 IF 신호를 만들기 위해 사용된다. The active circuit 250 may include a signal f 1 (for example, 881.5 ± 12.5 MHz) input from the reception filter 230 and a signal f 2 (for example, 967 ± 12.5 MHz) input from an external circuit 150. ) To perform frequency conversion. When the two signals are mixed, the device's nonlinearity produces two signals, 967-881.5 MHz and 967 + 881.5 MHz. These two signals pass through the reception channel filter 140 of the next stage and filter only the difference components. That is, the frequency mixer 240 is used to make an IF signal.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수신 다중 칩 모듈은 종래 개별 부품들을 하나의 단일 부품으로 제작하여 최적화함으로써 단말기 시스템 설계의 편이성을 제공하고 있다. As described above, the receiving multi-chip module according to the present invention provides convenience of the terminal system design by manufacturing and optimizing individual components into one single component.

Claims (2)

이동통신 시스템의 수신부에 있어서:In the receiver of the mobile communication system: 입력 신호를 증폭하는 증폭 수단과 복수개의 신호를 혼합하여 주파수를 변환하는 혼합 수단을 포함하는 능동 회로와;An active circuit comprising amplifying means for amplifying an input signal and mixing means for mixing a plurality of signals to convert frequencies; 상기 증폭 수단에서 출력된 신호를 필터링하여 상기 혼합 수단에 신호를 보내는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 칩 모듈.And a filter for filtering the signal output from the amplifying means and sending the signal to the mixing means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 송수신 필터와 상기 증폭 수단 사이의 임피던스를 정합하기 위한 제 1 임피던스 정합 회로와;A first impedance matching circuit for matching impedance between the transmission and reception filter and the amplifying means; 상기 증폭 수단과 상기 필터 사이의 임피던스를 정합하기 위한 제 2 임피던스 정합 회로와;A second impedance matching circuit for matching impedance between the amplifying means and the filter; 상기 필터와 상기 혼합 수단 사이의 임피던스를 정합하기 위한 제 3 임피던스 정합 회로를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 칩 모듈.And a third impedance matching circuit for matching impedance between said filter and said mixing means.
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