KR100726608B1 - Repeater applied elements for mobile station - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 중계기의 구성을 나타내는 도면.1 is a view showing the configuration of a general repeater.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 구성을 나타내는 도면.2 is a view showing the configuration of a repeater according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 경로의 SAW 필터 매칭을 나타낸 도면.3 illustrates SAW filter matching of a forward path in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 경로의 SAW 필터 매칭을 나타내는 도면 4 illustrates SAW filter matching of a reverse path according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 SAW 듀플렉서의 매칭을 나타내는 도면. 5 illustrates matching of a SAW duplexer in accordance with an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 PAM의 튜닝을 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining the tuning of the PAM for mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명** Explanation of Codes on Major Parts of Drawings *
203, 207, 233, 237: LNA203, 207, 233, 237: LNA
205, 209, 213, 221, 235, 239, 243, 251: 필터205, 209, 213, 221, 235, 239, 243, 251: filter
215, 245: 증폭기215, 245: amplifier
223, 253: PAM223, 253: PAM
본 발명은 중계기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 단말기용 소자를 적용한 중계기에 관한 것이다. The present invention relates to a repeater, and more particularly to a repeater to which the device for a mobile communication terminal is applied.
일반적으로, 중계기에 적용되는 필터는 유전체 필터로는, 샤프한 스커트 특성 및 경로에 따른 뛰어난 분리(isolation) 특성이 요구된다. 따라서, 전용으로 설계하여 사용하는 것이 보편적이다. 또한, 중계기의 PAM(Power Amplifier Module) 역시 멀티 캐리어 특성에 대응할 수 있는 것으로, 앞 단 필터의 분리 특성에 민감하여 중계기 전용으로 설계하여 사용하는 것이 보편적이다. 그리고, 중계기용 LNA(Low Noise Amplifier) 및 믹서 역시 중계기의 높은 전압 및 노이즈를 고려하여 전용의 것을 사용하는 것이 보편적이다. Generally, the filter applied to the repeater is a dielectric filter, which requires sharp skirt characteristics and excellent isolation characteristics along the path. Therefore, it is common to design and use it exclusively. In addition, the PAM (Power Amplifier Module) of the repeater can also support the multi-carrier characteristics, it is common to design and use only for the repeater is sensitive to the separation characteristics of the front filter. In addition, it is common to use a dedicated low noise amplifier (LNA) and a mixer for the repeater in consideration of the high voltage and noise of the repeater.
도 1은 일반적인 중계기의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a general repeater.
도 1의 중계기는 순방향 회로와 역방향 회로로 구성되는데, 발명의 편의를 위하여 순방향 회로에 대해서만 설명을 하나, 역방향 회로는 순방향 회로의 역으로 동작한다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 것이다. The repeater of FIG. 1 is composed of a forward circuit and a reverse circuit. For convenience of the invention, only the forward circuit will be described. However, those skilled in the art will readily understand that the reverse circuit operates in the reverse direction of the forward circuit.
일반적인 중계기의 순방향 회로의 동작은 다음과 같다. The operation of the forward circuit of a general repeater is as follows.
이동통신 단말기에 전송될 신호가 2 개의 LNA(103, 107) 및 2 개의 필터(105, 109)를 거쳐 증폭된 신호를 출력되고, 믹서(111)에서 중간주파수와 혼합된 후 중간 주파수 필터(113)에서 대역 통과되고 다시 증폭기(115)에서 그 대역 통과된 신호를 증폭하며, 또다시 믹서(117)에서 송출될 주파수와 혼합된 후 증폭기(119)에서 고전력으로 증폭되고 RF 필터(121)에서 특정 대역으로 필터링되어 PAM(123) 및 듀플렉스(131)를 거쳐 송신안테나를 통해 송출된다. 역방향 회로는 이 순방향 회로의 역방향으로 각 소자들(133, 135, 137, 139, 141, 143, 145, 147, 149, 151, 153, 101)을 거쳐 동작한다. The signal to be transmitted to the mobile terminal is output through the two LNAs (103, 107) and two filters (105, 109) amplified, and mixed with the intermediate frequency in the
이러한 각 구성들은 모두 일반적인 로직 전압을 이용하기 때문에 외부 전압은 레귤레이터를 통해 안정화된 전압을 사용하며, 이러한 레귤레이터는 출력이 자주 변동되는 중계기 환경에서 발열량이 많고 전력 효율이 좋지 않다. 따라서, 발열에 대응할 수 있는 방열 대책이 필요하기 때문에 부피 및 비용이 발생하는 문제점이 있었다. Because each of these configurations uses a common logic voltage, the external voltage uses a stabilized voltage through a regulator, which generates a lot of heat and is not power efficient in a repeater environment where the output fluctuates frequently. Therefore, there is a problem in that volume and cost are generated because a heat dissipation measure that can cope with heat generation is required.
또한, 이러한 고전압에 의한 발열은 상기 LNA(103, 107, 133, 137) 및 PAM(123, 153)에서도 발생하며 그로 인해 이러한 소자들에 대한 방열을 위해 조밀하게 구성할 수 없는 문제점이 있었다. In addition, the heat generated by the high voltage also occurs in the LNA (103, 107, 133, 137) and the PAM (123, 153), and thus there is a problem that can not be densely configured for heat dissipation of these devices.
이에 따라, 상술한 소자들은 모두 중계기 전용으로 개발되어 필요시 설계하거나 제한된 라인업의 제품 중 선택해야 하였다. 또한, 중계기 전용이므로 부피가 크고 전력 소비량이 커 전원부의 크기도 커지고 발열이 심해져 그에 대한 대비 설계가 요구되었다. Accordingly, the above-mentioned devices were all developed exclusively for the repeater and had to be designed if necessary or selected from a limited lineup of products. In addition, since the repeater is dedicated, the volume and power consumption are large, the size of the power supply unit is increased, and the heat generation is severe, which required a contrast design.
또한, 이들 중 일부를 전력 소비가 작고 방대한 라인업을 가진 이동통신 단말기용 소자로 대체하고자 할 경우 단일 주파수에 대해 설계된 소자 특성이 멀티 캐리어 특성에 상충되고 분리(isolation) 특성에 의한 발진 위험이 있어 적용이 어려웠다. In addition, if some of them are to be replaced by a device for a mobile communication terminal with a small power consumption and a large lineup, the device characteristics designed for a single frequency may conflict with the multi-carrier characteristics and there is a risk of oscillation due to isolation characteristics. This was difficult.
따라서, 본 발명의 목적은 전력 소비가 작고 그 특성이 좋으면서 신호 손실이 작은 이동통신 단말기용 소자들을 적용한 중계기를 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a repeater employing elements for mobile communication terminals with low power consumption and good characteristics and low signal loss.
또한, 본 발명의 다른 목적은 LDO(Low Drop Out)의 적용이 가능하며, 집적형 설계가 가능한 중계기를 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a repeater capable of applying a low drop out (LDO), integrated design.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 소자를 적용한 중계기는, 입력된 신호를 저잡음 증폭하는 적어도 하나의 저잡음 증폭기(LNA)와, 상기 신호를 특정주파수 대역으로 변환하는 적어도 하나의 믹서와, LC 매칭 회로를 부가하여 통과 대역의 위치를 조절함으로써 가이드(Guide) 대역의 분리(isolation) 특성을 향상시키는 적어도 하나의 SAW 필터와, RF 입력단 및 RF 출력단에 제 1 매칭 회로 및 제 2 매칭 회로를 각각 부가하여 개별적 튜닝이 가능하도록 한 적어도 하나의 이동통신 단말기용 PAM(Power Amplifier Module)을 포함한다. To this end, a repeater employing an element for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention, at least one low noise amplifier (LNA) for low noise amplifying the input signal, and at least one for converting the signal into a specific frequency band At least one SAW filter for improving isolation characteristics of the guide band by adding a mixer and an LC matching circuit to adjust the position of the pass band, and a first matching circuit and a second matching circuit at the RF input terminal and the RF output terminal. And a power amplifier module (PAM) for at least one mobile communication terminal, wherein each matching circuit is added to enable individual tuning.
여기서, 상기 중계기의 각 구성요소에 3V 미만의 전원을 공급하는 LDO(Low Drop Out)를 더 포함한다. Here, the apparatus further includes a low drop out (LDO) for supplying power less than 3V to each component of the repeater.
또한, 상기 저잡음 증폭기와 믹서는 단일 칩으로 구성되거나, 상기 적어도 하나의 저잡음 증폭기와, 상기 적어도 하나의 SAW 필터와, 상기 적어도 하나의 믹서가 단일 모듈로 구성된다. In addition, the low noise amplifier and the mixer may be configured as a single chip, or the at least one low noise amplifier, the at least one SAW filter and the at least one mixer may be configured as a single module.
본 발명은 LNA(Low Noise Amplifier)와 믹서가 통합되어 구성된 이동통신 단말기용 칩과 상기 이동통신 단말기용 필터들을 단위 모듈로 구성하도록 하여 중계기의 주요 구성 부분을 상기 모듈로 대체함으로써, 중계기 구성이 간단해지고 공용화 부품을 통해 개발 및 제조 단가를 줄이며 제품 라인업을 다양화시킨다. The present invention is to simplify the configuration of the repeater by replacing the main components of the repeater with the module by configuring the chip for the mobile communication terminal and the filter for the mobile communication terminal configured to integrate a low noise amplifier (LNA) and a mixer as a unit module Reduce development and manufacturing costs and diversify product line-ups through shared components.
또한, 상기 이동통신 단말기용 소자들의 대폭적인 적용에 따라 부가적인 전원부를 고효율 전원부로 교체할 수 있고, 이를 통해 발열을 낮출 수 있어 소자 배치의 효율도 극대화시킬 수 있어 동일 성능 중계기의 크기를 획기적으로 줄이고 전력 소모 역시 획기적으로 줄일 수 있도록 한다. In addition, according to the widespread application of the devices for the mobile communication terminal, an additional power supply unit can be replaced with a high-efficiency power supply unit, thereby lowering heat generation, thereby maximizing the efficiency of device placement, thereby dramatically increasing the size of the same performance repeater. Reduce power consumption significantly.
이하에서는, 첨부도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments. Like reference numerals refer to like or similar elements throughout the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 중계기를 나타내는 구성도이다. 2 is a block diagram showing a repeater according to the present invention.
도 2의 중계기는 종래의 도 1에 도시된 일반적인 중계기와 그 구성이 유사하여 상세한 동작 설명은 생략하고, 그 차이점 위주로 설명한다. The repeater of FIG. 2 is similar in structure to that of the conventional repeater shown in FIG. 1, and thus, detailed operation thereof will be omitted.
도 2에서, 적색 블록(260, 270)은 이동통신 단말기용 소자들을 적용한 단위 모듈이고, 검은색 블록(263, 265, 273, 275)은 이동통신 단말기용으로 양산되고 있는 LNA와 믹서가 집적된 칩이다. 여기서 이동통신 단말기용으로 집적된 칩은 시중에서 유통되므로 쉽게 구할 수 있다. In FIG. 2,
도 2의 필터(205, 213, 221, 235, 239, 251)는 이동통신 단말기용 SAW 필터를 이용하며, 이를 다단 구성하여 스커트 특성을 개선하고, LC 매칭을 통해 분리(isolation) 특성을 개선한다. 따라서, 이동통신 단말기용 PAM(223, 253)을 적용하더라도 발진의 위험을 줄일 수 있다. 이후, 이동통신 단말기용 PAM(223, 253) 역시 기준 전압 및 구동 전압을 통해 오버 커런트(Over-current)를 조절함으로써 멀티 캐리어 특성 등을 중계기에 일치시킬 수 있다. The
첨부된 도 3 내지 도 5를 참고하여 이를 좀더 상세히 설명한다. This will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 5.
도 3 내지 도 5에 도시된 SAW 필터(300, 400) 및 SAW 듀플렉서(500)에 LC 매칭 회로(350, 450, 550, 570)를 추가하여 통과 대역의 위치를 조절하여 가이드(Guide) 대역의 분리(isolation) 특성을 향상시키는 매칭 수단과, SAW 필터(300, 400)의 단수를 증가시켜 필터의 스커트 특성을 향상시키도록 하는 단수 증가 수단을 병용한다. The
이때, 일반적인 LC형 필터는 단수를 증가시켜 필터의 차수를 높이면 스커트 특성은 좋아지는 대신 신호 감쇄가 발생할 수 있으나, SAW 필터(300, 400) 및 SAW 듀플렉서(500)는 기계적인 통과 대역을 가지는 특성이 있어 다단 구성하더라도 신호 감쇄는 크게 발생되지 않는다. In this case, the general LC type filter may increase the number of stages and increase the order of the filter, so that the signal attenuation may occur instead of the skirt characteristic. However, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 경로의 SAW 필터의 매칭을 나타낸 도면으로써, SAW 필터(300)의 출력단에 LC 매칭 회로(350)를 부가하여 대역의 분리 특성을 향상시킨다. 3 is a diagram illustrating matching of a SAW filter in a forward path according to an embodiment of the present invention. An
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 경로의 SAW 필터의 매칭을 나타 내는 도면으로써, SAW 필터(400)의 입력단에 LC 매칭 회로(450)를 부가하여 대역의 분리 특성을 향상시킨다. 4 is a diagram illustrating matching of SAW filters in a reverse path according to an exemplary embodiment of the present invention. An
이와 더불어, 도 5에 도시한 바와 같은 SAW 듀플렉서(500)의 안테나와 수신 선로에 LC 매칭 회로(550, 570)를 각각 부가하여 SAW 듀플렉서(500)와 SAW 필터(400)의 분리 특성을 더욱 향상시킨다. 이때, L과 C는 인턱터와 커패시터를 나타낸다. In addition,
특히, 상술한 바와 같이 구성된 각 매칭된 SAW 필터(300, 400)를 다단으로 구성하면 스커트 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. In particular, when the matched
한편, 이와 같이 이동통신 단말기용 SAW 필터(300, 400) 및 SAW 듀플렉서(500)의 분리(isolation) 특성을 향상시킬 수 있다면, 도 6에 도시한 바와 같이, 앞단 분리(isolation) 특성에 민감한 이동통신 단말기용 PAM(600)에도 적용할 수 있다. Meanwhile, if the isolation characteristics of the SAW filters 300 and 400 and the
즉, PAM(600)은 이동통신 단말기용으로서, 다양한 특성을 가진 소자들이 상용화되고 그 특성이 공개되어 있으며, 대량 생산되어 수급에 문제가 없고 가격이 저렴하므로, 이들 중 멀티캐리어 특성에 가장 적합한 종류의 PAM(600)을 선택한다. That is, the
특히 최근에는 복수 대역을 단일 송수신 경로를 통해 지원하는 복합 단말기가 출시되고 있어 PAM(600) 역시 복수 대역에 대한 특성이 강화된 종류를 구할 수 있다. 단지 앞단 분리(isolation) 특성에 의한 발진이나, 사용 전압이 중계기용과 상이하여 다양한 구동 전압을 맞추어 주어야 한다는 점 등이 문제가 되었으나, 위와 같이 필터의 분리(isolation) 특성을 향상시킨 후 적용하고, PAM(600)의 바이어 스 전압과 기준(Reference) 전압 값을 매칭 및 조정하여 멀티캐리어에 적합한 특성을 보이도록 튜닝하며, 넓은 범위의 전압을 수용하는 PAM(600)을 사용하거나, 전력 효율이 좋은 LDO(Low Drop Out)를 사용함으로써 상기 문제점을 해결한다. In particular, recently, a composite terminal supporting multiple bands through a single transmission / reception path has been released, so that the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PAM의 튜닝을 설명하기 위한 도면으로서, 이동통신 단말기용 PAM(600)에 RF 입력단에 매칭 회로(610)를 부가하고, RF 출력단에 매칭 회로(620)를 부가하여 스퓨리어스(Spurious), 리플 또는 정재파비(VSWR) 등에 영향을 주어 필요에 따라 각각 개별적으로 튜닝함으로써, 발진 가능성을 더욱 줄이면서 멀티캐리어에 대응할 수 있다. 여기서, 매칭 회로(610, 620)는 커패시터와 인덕터로 적절하게 구성한다. FIG. 6 is a diagram illustrating tuning of a PAM according to an embodiment of the present invention. A
상기와 같이 이동통신 단말기용 필터(205, 213, 221, 235, 239, 251)와 PAM(223, 253)을 중계기에 적용함에 따라, 이동통신 단말기용 소자인 LNA(203, 207, 233, 237) 및 믹서(211, 217, 241, 247) 역시 중계기에 적용할 수 있다. 특히, 이러한 이동통신 단말기용 소자들을 사용하는 것은 중계기의 전원부(미도시)를 레귤레이터를 이용한 고전압으로 유지할 필요성을 감소시키므로, 이동통신 단말기용 소자들의 적정 구동 전압인 3V 내외의 정전압을 고효율 LDO(Low Drop Out, 미도시)를 이용하여 구성할 수 있다. As described above, the mobile communication terminal filters 205, 213, 221, 235, 239 and 251 and the
이때, LDO는 레귤레이터와는 달리 입출력 전압차가 낮아 자체적인 발열도 작고, 적용되는 상기 이동통신 단말기용 소자들의 발열도 줄어든다. 또한, 전술한 바와 같이, 고효율 저발열 전압 및 낮은 구동 전압에서 동작하는 소자들로 이루어 진 중계기는 전체적인 발열이 낮아 별도의 방열 대책을 구성할 필요가 없으며, 소자들을 밀집하게 배치하거나 양면 PCB를 이용하여 기판의 양면에 소자들을 배치할 수도 있다. 그리고, 대부분의 중계기들은 유사한 구조를 가지면서 출력만 상이한 경우가 많으므로, 도시한 붉은 블록 부분(260, 270)을 모듈화함으로써 대부분의 중계기들을 간단한 구성 부품만으로 양산할 수 있다. In this case, unlike the regulator, the LDO has a low input / output voltage difference, thereby lowering its own heat generation and reducing the heat generation of the mobile communication terminal elements. In addition, as described above, a repeater composed of devices operating at high efficiency and low heat generation voltage and low driving voltage does not require a separate heat dissipation countermeasure due to low overall heat generation. The elements may be disposed on both sides of the substrate. And, since most of the repeaters have a similar structure and differ only in output, the repeaters can be mass-produced with only simple components by modularizing the illustrated
상기 붉은 블록으로 묶이지 않은 출력단의 PAM(223, 253)은 원하는 출력 특성에 따라 상이한 종류의 것을 적용하거나 단순히 이득만 조절하는 것으로 출력을 변경할 수 있어 다양한 라인업 구성이나 제품의 조절이 용이해진다. The
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 또는 수정이 가능하다는 것을 알 것이다. While the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications or changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
본 발명에 따르면, 전력 소비가 작고 특성이 좋으면서 신호 손실이 작은 이동통신 단말기용 소자들을 이용하여 중계기의 필터부, LNA 및 믹서를 구현하여 크기 및 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the filter unit, the LNA and the mixer of the repeater are implemented by using the elements for the mobile communication terminal having low power consumption and good characteristics and low signal loss, thereby greatly reducing the size and cost.
또한, 본 발명에 따르면, 중계기의 소비되는 전력을 줄여 다양한 전원 환경에 대응할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the power consumption of the repeater to cope with various power supply environment.
또한, 본 발명에 따르면, 이동통신 단말기용 소자를 이용하여 중계기의 핵심 부분을 모듈화함으로써, 공정을 용이하게 하고 개발 시간을 줄이며 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by modularizing the core portion of the repeater using the device for a mobile communication terminal, there is an effect that can facilitate the process, reduce the development time and reduce the cost.
또한, 본 발명에 따르면, 전력 효율을 높이고 발열을 줄여 별도의 발열 수단을 구성하지 않도록 하며, 소자들의 배치 효율을 높여 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to increase the power efficiency and reduce the heat generation so as not to configure a separate heat generating means, and to increase the placement efficiency of the elements to significantly reduce the size.
또한, 본 발명에 따르면, 모듈(260, 270)과 연결되는 PAM(223, 253)의 이득을 조절함으로써 다양한 출력의 중계기를 간단히 구성하고, 이미 구성된 중계기의 출력을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by adjusting the gain of the PAM (223, 253) connected to the modules (260, 270), it is possible to simply configure a repeater of various outputs, and to easily adjust the output of the already configured repeater. .
그리고, 본 발명에 따르면, 중계기를 위한 다양한 라인업을 구성하는데 개발비나 생산비 및 관리비가 기존 중계기 대비 저렴한 효과가 있다. In addition, according to the present invention, the development cost, production cost and management cost to configure a variety of lineup for the repeater has a lower cost than the existing repeater.
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