KR100790699B1

KR100790699B1 - 듀플렉서

Info

Publication number: KR100790699B1
Application number: KR1020060086237A
Authority: KR
Inventors: 김정훈
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-01-02

Abstract

본 발명은 DMS 타입 필터를 이용하여 감쇄특성과 송수신 신호의 분리(isolation)특성을 개선한 듀플렉서에 관한 것이다.

본 발명은, 송신단으로부터의 송신신호를 안테나로 통과시키는 송신용 필터와, 상기 안테나로부터의 수신신호를 상기 수신단으로 통과시키는 수신용 필터와, 상기 안테나와 상기 수신용 필터 사이에 연결되어 상기 송신신호를 저지하는 SAW 공진기와, 상기 안테나와 접지 사이에 연결되어 상기 안테나와 상기 수신단 및 상기 송신단 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부를 포함하는 듀플렉서를 제공한다.

본 발명에 따르면 듀플렉서의 감쇄특성과 송수신신호의 분리 특성이 양호하며 듀플렉서 패키지의 구조가 간단해지고 소형화될 수 있다.

듀플렉서, DMS 필터, SAW 공진기, 밸런스 신호

Description

듀플렉서{DUPLEXER}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 듀플렉서의 블럭도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 블럭도.

도 3a는 도 2a의 수신용 DMS 필터의 구성도.

도 3b는 도 2b의 수신용 밸런스형 DMS 필터의 구성도.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 수신용 DMS 필터의 주파수 특성 그래프.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 각 지점에서의 반사특성을 도시하는 스미스차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200: 듀플렉서 110, 210: 송신용 필터

120: 수신용 DMS 필터 220: 수신용 밸런스형 DMS 필터

130, 230: SAW 공진기 140, 240: 임피던스 매칭부

본 발명은 듀플렉서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, DMS 타입 필터를 이용하여 감쇄특성과 송수신 신호의 분리(isolation)특성을 개선한 듀플렉서에 관한 것이다.

일반적으로, 이동 통신 단말기에서는 송신신호의 주파수 대역과 수신신호의 주파수 대역이 유사하기 때문에, 두 개의 안테나 대신 하나의 안테나를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 특성을 이용하여 개발한 소자가 듀플렉서(Duplexer)로, 듀플렉서는 하나의 안테나를 사용하는 송신단과 수신단을 가진 이동통신 단말기 등에서 송신단의 송신신호와 수신단의 수신신호가 상호간에 서로 섞이지 않도록 이들을 분리해 낼 때 사용하는 소자이다.

이러한 듀플렉서는 LC 필터의 조합으로 구현가능하나 주파수 선택도가 떨어지기 때문에 대부분의 경우 공진기를 이용하여 만들어진다. 도 1은 공진기를 이용한 종래의 듀플렉서를 도시한다.

도 1a에 도시된 종래의 듀플렉서는 안테나(ANT)단과 송신단(Tx) 사이에 연결되어 송신신호를 안테나(ANT)로 통과시키는 송신용 필터(11)와, 상기 안테나(ANT)와 수신단(Rx) 사이에 연결되어 안테나(ANT)로부터의 수신신호를 수신측으로 통과시키는 수신용 필터(12)와, 상기 안테나(ANT)와 상기 수신용 필터(12) 사이에 연결되어 상기 송신신호와 상기 수신신호의 위상차를 주는 위상시프터(13)를 포함한다.

종래의 듀플렉서(10)에서, 상기 송신용 필터(11)는 복수의 SAW 공진기(11a-11e)로 이루어진 T형 래더 타입(ladder type) 필터이며, 상기 수신용 필터(12)는 복수의 SAW 공진기(12a-12e)로 이루어진 π형 래더 타입 필터를 적용하였다.

그런데, 이와 같은 종래의 듀플렉서는 도 1a의 경우, 위상시프터(13)가 패키지 상에 구현되는 경우 위상시프터(13)가 차지하는 면적이 크기 때문에 패키지의 소형화에 어려운 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술에 따른 듀플렉서(10)는 래더 타입 필터가 밸런스형 형태의 신호를 수신단으로 공급하는 것이 불가능하여, 이에 따라 밸런스 신호를 필요로 하는 시스템에 있어서 수신된 신호를 밸런스 신호로 변환하기 위한 추가적인 구성이 필요하다는 문제점이 있다.

도 1b에 도시된 종래의 듀플렉서(20)는 안테나(ANT)단과 송신단(Tx) 사이에 연결되어 송신신호를 안테나(ANT)로 통과시키는 송신용 필터(21)와, 상기 안테나(ANT)와 수신단(Rx) 사이에 연결되어 안테나(ANT)로부터의 수신신호를 수신측으로 통과시키는 수신용 필터(22)와, 상기 안테나(ANT)와 접지 사이에 연결되어 임피던스를 매칭하는 인덕터(23)를 포함한다.

상기 송신용 필터(21)는 복수의 SAW 공진기(21a-21e)로 이루어진 T형 래더 타입(ladder type) 필터이며, 상기 수신용 필터(22)는 복수의 SAW 공진기(22a-22f)로 이루어진 Γ형 래더 타입 필터를 적용하였다. 상기 수신용 필터(22)는 및 감쇄특성과 송수신 신호의 분리특성을 개선하기 위한 복수의 인덕터(L1-L3)가 SAW 공진 기(12a-12c)와 각각 직렬로 연결되어 있다.

그런데, 듀플렉서의 감쇄 특성과 송수신 신호의 분리특성을 개선하기 위하여 수신용 필터(22)의 SAW 공진기(22a, 22b, 22c)에 인덕터(L1-L3)를 직렬연결하여야 하고, 이를 위하여 상기 인덕터(L1-L3)의 인덕턴스를 적절히 조절해야 하므로 설계가 어려울 뿐만 아니라, 패키지에 구현시 인덕터로 인한 소형화가 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 도 1a에 도시된 종래 기술에 따른 듀플렉서(10)와 마찬가지로, 밸런스형 형태의 신호를 수신단으로 공급하는 것이 불가능하여, 이에 따라 밸런스 신호를 필요로 하는 시스템에 있어서 수신된 신호를 밸런스 신호로 변환하기 위한 추가적인 구성이 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 패키지의 소형화가 가능한 듀플렉서를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밸런스 신호를 수신단으로 공급할 수 있는 듀플렉서를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은, 송신단으로부터의 송신신호를 안테나로 통과시키는 송신용 필터와, 상기 안테나로부터의 수신신호를 상기 수신단으로 통과시키는 수신용 필터와, 상기 안테나와 상기 수신용 필터 사이에 연결되어 상기 송신신호를 저지하는 SAW 공진기와, 상기 안테나와 접지 사이에 연결되어 상기 안테나와 상기 수신단 및 상기 송신단 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부를 포함하는 듀플렉서를 제공한다.

상기 수신용 필터는, DMS(Double Mode Saw) 필터인 것을 특징으로 한다.

상기 DMS 필터는, 상기 수신신호를 필터링하여 밸런스 형태의 신호를 출력하는 밸런스형 DMS 필터인 것을 특징으로 한다.

상기 송신용 필터는, T형 래더 타입 필터인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.

도 2a와 도 2b는 본 발명의 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 블럭도를 도시한다.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100)는, 안테나(ANT)와 송신단(Tx) 사이에 연결되고, 상기 송신단(Tx)으로부터의 송신신호를 상기 안테나(ANT)로 통과시키는 송신용 필터(110)와, 상기 안테나(ANT)와 수신단(Rx) 사이에 연결되고, 상기 안테나(ANT)로부터의 수신신호를 상기 수신단(Rx)으로 통과시키는 수신용 DMS 필터(120)와, 상기 안테나(ANT)와 상기 수신용 DMS 필터(120) 사이에 연결되어 상기 수신단(Rx)으로 유입하는 상기 송신신호를 저지하는 SAW 공진기(130)와, 상기 안테나(ANT)와 접지 사이에 연결되어 상기 안테나와 상기 수신단 및 상기 송신단 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부(140)를 포함한다.

도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(200)는, 도 2a와 유사하게, 송신용 필터(210), 수신용 밸런스형 DMS 필터(220)와, SAW 공진기(230)와, 임피던스 매칭부(240)를 포함하며, 상기 수신용 밸런스형 DMS 필터(220)는 상기 수신신호를 필터링하여 밸런스 형태의 신호를 출력한다.

도 3a는 도 2a의 수신용 DMS 필터의 구성도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100)의 수신용 DMS 필터(120)는, 일렬로 배치된 3개의 IDT(inter digital transducer)군(123a, 123b, 123c)과 두개의 반사전극(124a, 124b)으로 이루어진 제1 트랙과, 일렬로 배치된 3개의 IDT군(125a, 125b, 125c)과 두 개의 반사전극(126a, 126b)으로 이루어진 제2 트랙을 포함하고, 상기 제1 트랙의 IDT군(123a, 123b, 123c) 중 하나(123a)에 입력단(121)을, 상기 제2 트랙의 IDT군(125a, 125b, 125c) 중 하나(125a)에 출력단(122)을 구비한다.

도 3b는 도 2b의 수신용 밸런스형 DMS 필터의 구성도이다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(200)의 수 신용 밸런스형 DMS 필터(220)는, 도 3a의 수신용 DMS 필터(120)와 유사하게, 일렬로 배치된 3개의 IDT(inter digital transducer)군(223a, 223b, 223c)과 두 개의 반사전극(224a, 224b)으로 이루어진 제1 트랙과, 일렬로 배치된 3개의 IDT군(225a, 225b, 225c)과 두개의 반사전극(226a, 226b)으로 이루어진 제2 트랙을 포함하며, 상기 제1 트랙의 IDT군(223a, 223b, 223c) 중 하나(223a)에 입력단(221)을, 상기 제2 트랙의 IDT군(225a, 225b, 225c) 중 하나(226a)에 두 개의 출력단(222a, 222b)을 구비한다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 수신용 DMS 필터의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.

도 4를 참조하면, x축은 주파수를 나타내고, y축은 삽입손실을 나타낸다. 그리고 실선으로 표시된 그래프는 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 수신용 DMS 필터의 주파수 특성을 나타내고, 점선으로 표시된 그래프는 종래 기술에 따른 래더타입 수신용 필터의 주파수 특성을 나타낸다.

도 5는 도 2a의 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 각 지점에서의 반사특성을 도시한다.

도 5a는 도 2a의 송신용 필터(110)의 반사특성을 도시하며, 도 5b는 도 2a의 수신용 DMS 필터(120)의 반사특성을 도시하며, 도 5c는 도 2a의 SAW 공진기(130)와 수신용 DMS 필터(120)를 연결한 후의 반사특성을 도시하며, 도 5d는 도 2a의 송신 용 필터(110)와 수신용 DMS 필터(120)와 SAW 공진기(130)를 연결한 후의 반사특성을 도시하며, 도 5e는 도 2a의 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100)의 반사특성을 도시한다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서의 동작을 도 2a와 도 2b를 참조하여 설명한다.

송신신호를 외부로 송신하는 경우, 상기 송신신호는 송신용 필터(110, 210)를 통해 사전에 설정된 송신 대역으로 통과되어 안테나(ANT)로 전달된다. 또한, 안테나(ANT)를 통해 신호를 수신하는 경우, 안테나(ANT)로부터의 수신신호는 수신용 DMS 필터(120) 또는 수신용 밸런스형 DMS 필터(220)를 통해 사전에 설정된 수신대역으로 통과되어 수신단(Rx)으로 출력된다.

이와 같은 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100, 200)는, 상기 송신신호가 수신단(Rx)으로 유입되지 않아야 하며, 상기 수신신호는 송신단(Tx)으로 유입되지 않아야 한다.

이를 위해, 상기 듀플렉서(100, 200)가 신호를 수신하는 경우, 수신신호의 주파수 대역에서 상기 송신용 필터(110, 210)는 높은 임피던스를 가지며, 상기 수신신호는 상기 송신단(Tx)으로 유입되는 것이 방지된다.

그런데, 상기 듀플렉서(100, 200)가 신호를 송신하는 경우, 송신신호의 주파수 대역에서 상기 수신용 필터(110, 210)는 낮은 임피던스를 가지게 되어, 상기 송신신호가 상기 수신용 필터(110, 210)로 유입될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 SAW 공진기(130, 230)를 안테나(ANT)와 수신용 DMS 필터(120, 220) 사이에 연결한다.

상기 SAW 공진기(130, 230)는 상기 수신용 DMS 필터(120, 220)와 직렬연결되어, 상기 SAW 공진기(130, 230)와 상기 수신용 DMS 필터(120, 220)가 송신신호의 주파수 대역에서 높은 합성 임피던스를 갖게 하여 상기 송신신호가 상기 수신단(Rx)으로 유입되는 것을 방지한다.

한편, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100, 200)는, 안테나(ANT)와 접지 사이에 임피던스 매칭부(140, 240)가 연결되며, 상기 임피던스 매칭부(140, 240)는 안테나(ANT)와 송수신단(Rx, Tx) 사이의 임피던스를 매칭한다. 상기 임피던스 매칭부는(140, 240)는 매칭되는 임피던스에 따라 인덕터 및/또는 커패시터를 포함할 수 있으며, 임피던스 매칭을 통해 최대전력의 신호를 전달할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100, 200)의 각 지점에서의 반사특성을 도 2a와 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명한다.

도 5a 내지 도 5e에 점선으로 표시된 작은 원은 송신신호 또는 수신신호의 주파수 대역에서의 반사특성을 나타낸다.

도 5a는 도 2a의 송신용 필터(110)의 반사특성을 도시하며, 도 5b는 도 2a의 수신용 DMS 필터(120)의 반사특성을 도시한다. 따라서, 송신용 필터(110)와 수신용 DMS 필터(120)는 사전에 설정된 대역에 대하여 양호한 반사특성으로 송신신호 또는 수신신호를 통과시킨다.

그런데, 송신용 필터(110)와 수신용 DMS 필터(120)를 바로 병렬로 연결하는 경우, 상기 송신신호와 수신신호의 분리특성이 나빠져 송신신호가 안테나(ANT)로 전부 전달되지 않고 수신단(Rx)으로 유입할 수 있으며, 또한 안테나(ANT)에서 수신한 신호가 수신단(Rx)으로 모두 전달되지 않고 송신단(Rx)으로 유입할 수 있다. 이러한 것을 방지하도록 SAW 공진기(130)가 상기 수신용 DMS 필터(120)와 연결된다.

이에 따라 상기 수신용 필터(120)와 상기 SAW 공진기(130)를 연결한 후에는 도 5c와 같은 반사특성을 갖는다.

상기 SAW 공진기(130)와 상기 수신용 DMS 필터(120) 및 상기 송신용 필터(110)를 연결한 후의 반사특성은 도 5d와 같다. 이 때, 임피던스 매칭부(140, 240)를 안테나(ANT)와 접지 사이에 연결하여 듀플렉서(100)의 임피던스를 매칭한 후에는 도 5e와 같은 반사특성을 가지며, 이에 따라 듀플렉서(100)는 송신신호와 수신신호를 최대전력으로 전달할 수 있다.

다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서(100, 200)는 수신용 필터로 DMS 필터를 사용한다. DMS 필터는 주파수 통과 특성이 종래 기술에 따른 복수의 공진기로 구성되는 π형 래더 타입 필터의 주파수 특성보다 양호하다.

이와 같은 DMS 필터의 주파수 특성을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4에서 점선으로 표시된 것은 본 발명의 실시형태에 따른 DMS 필터의 주파수 특성을 나타낸 그래프이며, 실선으로 표시된 것은 종래기술에 따른 π형 필터의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 듀플렉서는 유사한 주파수 대역의 송신신호와 수신신호를 분리하므로, 송신신호의 주파수 대역은 수신용 필터가 필터링하는 수신신호의 주파수 대역에 인접한 도 4의 화살표로 표시된 영역이 된다. 따라서, 수신용 필터는 상기 영역에서 감쇄 특성이 좋아야 한다. 그런데, 종래의 π형 필터는 이 부분에서의 감쇄특성이 좋지 못하여 도 1b에 도시된 바와 같이 인덕터(L1-L3)가 추가되어야 한다. 그러나, 본 발명 실시형태에 따른 듀플렉서의 DMS 필터는 이 영역에서 감쇄특성이 양호하여 추가적인 인덕터가 필요없다.

따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서는 감쇄특성이 양호한 DMS 필터를 사용함으로써 종래와 같은 인덕터의 추가가 필요 없어 패키지 구현시 패키지의 소형화에 기여할 수 있다.

이와 같은 DMS 필터의 예를 도 3a와 도 3b에 도시되어 있다. 도 3a는 하나의 입력과 하나의 출력을 갖는 DMS 필터를 도시하며, 도 3b는 하나의 입력과 두개의 밸런스된 출력을 갖는 밸런스형 DMS 필터를 도시한다. 도 3a와 도 3b의 DMS 필터와 밸런스형 DMS 필터는 예시적인 것이며, 다양한 형태의 DMS 필터가 사용될 수 있다. 상기 DMS 필터와 밸런스형 DMS 필터의 동작은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 송신용 필터(110, 210)로는 도 1에 도시된 종래의 듀플렉서와 같이 T형 래더 타입 필터를 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 송신용 필터(110, 210)는 송신신호의 주파수 대역에서 낮은 임피던스를 가지며, 수신신호의 주파수 대역에서 높은 임피던스를 가진다.

또한, 본 발명의 실시형태에 따른 듀플렉서는 DMS 필터로 밸런스형 DMS 필터가 사용될 수 있으며, 이 경우, 밸런스된 2개의 출력을 수신단(Rx)으로 전달할 수 있어, 밸런스형 신호를 필요로 하는 시스템에 있어서 수신된 신호를 밸런스형 형태의 신호로 변환하기 위한 추가적인 구성이 필요없다는 이점이 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 감쇄특성이 뛰어난 DMS 필터를 수신용 필터로 사용함으로써 추가적인 인덕터가 필요 없어 듀플렉서를 소형화할 수 있다.

또한, 밸런스 신호를 수신단에 제공할 수 있어, 수신신호를 밸런스 신호로 변환하기 위한 추가적인 구성이 필요없으며, 이에 따라 듀플렉서 패키지의 구조가 간단해지고 소형화될 수 있다.

Claims

송신단으로부터의 송신신호를 안테나로 통과시키는 송신용 필터;

상기 안테나로부터의 수신신호를 필터링하여 밸런스 형태의 신호를 상기 수신단으로 제공하는 밸런스형 DMS(Double Mode Saw) 필터로 이루어진 수신용 필터;

상기 안테나와 상기 수신용 필터 사이에 연결되며, 상기 수신용 필터와의 합성 임피던스를 증가시켜 상기 송신신호가 상기 수신단으로 유입되는 것을 차단하는 SAW 공진기; 및

상기 안테나와 접지 사이에 연결되어 상기 안테나와 상기 수신단 및 상기 송신단 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부

를 포함하는 듀플렉서.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 송신용 필터는,

T형 래더 타입 필터인 것을 특징으로 하는 듀플렉서.