KR100882102B1 - Gsm front-end module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 GSM 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RF 통신 시 송신호와 수신호의 분리에 사용되는 스위칭 장치에 있어서, 대역통과필터와 스위칭 장치 등을 멀티 칩 모듈 구조로 기판에 실장 하여 소자 배치 효율이 향상되고 생산 공정이 단순화될 수 있는 GSM 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a GSM front end module, and more particularly, in a switching device used to separate a transmission call and a hand signal during RF communication, a band pass filter and a switching device are mounted on a substrate in a multi-chip module structure to arrange elements. The present invention relates to a GSM front end module that can improve efficiency and simplify the production process.
최근 이동 통신 시스템의 발전에 따라 이동 통신 단말기, PDA 등의 이동 통신 기기가 급속히 보급되고 있다.Recently, with the development of mobile communication systems, mobile communication devices such as mobile communication terminals and PDAs are rapidly spreading.
이러한 이동 통신 기기 중, 특히, GSM(Global Systems for Mobile communication) 단말기 시스템은 사용되는 주파수가 800MHz 에서 1GHz 또는 1.5GHz 에서 2.0GHz 대로 다방면에 걸쳐 서로 다른 주파수 대역의 신호를 하나의 송수신하기 위한 시스템으로 제공되고 있다.Among these mobile communication devices, in particular, the GSM (Global Systems for Mobile communication) terminal system is a system for transmitting and receiving signals of different frequency bands in a variety of directions from 800 MHz to 1 GHz or 1.5 GHz to 2.0 GHz. Is being provided.
일반적으로, 이러한 GSM 단말기 시스템에서는, 송신계와 수신계가 하나의 안테나를 공유하고 있다. 이 경우, 안테나와 송신계 및 수신계 사이에는 스위치 회로가 삽입되며, 이러한 스위치 회로는 안테나로 진행하는 송신 신호와 안테나로부터 들어온 수신 신호를 시간에 따라 스위칭하여 분리하는 역할을 한다.In general, in such a GSM terminal system, a transmitting system and a receiving system share one antenna. In this case, a switch circuit is inserted between the antenna, the transmission system, and the reception system, and the switch circuit serves to separate and switch over time the transmission signal to the antenna and the reception signal from the antenna.
즉, 이와 같이 구성되는 단말기 시스템에서, 송신할 때는 송신회로에 의해 발생한 증폭된 송신신호가 스위치 회로를 거쳐 안테나에 전달되고, 안테나에 의해 전파 신호로서 공중에 방사되며, 수신 시에는 안테나에서 수신한 RF 신호가 스위치 회로를 거쳐 수신계의 수신회로로 공급되는 것이다.That is, in the terminal system configured as described above, the amplified transmission signal generated by the transmission circuit is transmitted to the antenna via the switch circuit when transmitting, is radiated to the air by the antenna as a radio wave signal, and is received by the antenna upon reception. The RF signal is supplied to the receiving circuit of the receiving system via the switch circuit.
도 1은 종래의 GSM 단말기 시스템의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram schematically showing the components of a conventional GSM terminal system.
도 1을 참조하면, 종래의 GSM 단말기 시스템(10)은 안테나(11), 듀플렉서(12), 제1 및 제2 RF 스위치(13a, 13b), 제1 및 제2 표면탄성파(SAW) 필터(14a, 14b) 및 제1 및 제2 저역통과 필터(15a, 15b)를 갖추어 구성된다. 본 예에서는 듀얼 밴드의 경우를 다루고 있다.Referring to FIG. 1, a conventional
우선, 안테나(11)에서 수신된 신호는 다이플렉서(12)에 의해 고주파 대역의 DCS/PCS 신호와 저주파 대역의 GSM 신호로 분파되며, 분파된 각각의 신호는 각각 제1 및 제2 RF 스위치(13a, 13b)와 제1 및 제2 SAW 필터(14a, 14b)에 의해 소정 범위를 벗어난 신호가 제거되어 수신단(Rx)으로 전송된다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 RF 스위치(13a, 13b)는 각 대역에서 송신 경로와 수신 경로를 분리시켜 연결하는 기능을 수행한다.First, the signal received at the
한편, 송신단(Tx)으로부터 전송된 각 대역의 신호는 제1 및 제2 저역통과 필터(15a, 15b)에 의해 고조파 성분이 제거되어 신호가 수신되는 경로와 반대로 제1 및 제2 RF 스위치(13a, 13b)와 다이플렉서(12)를 거쳐 안테나에 의해 외부로 방사된다.On the other hand, the signals of each band transmitted from the transmitter Tx are first and
이러한 종래의 GSM 단말기 시스템(10)에 포함된 RF 스위치(13a, 13b)의 경우, 특성 구현에 필요한 각각의 개별 소자를 기판 상에 적절한 간격으로 배치하는 방식으로 제조되며, 모듈의 소형화와 내부 배치 구조를 단순화하기 위해서는 배치되는 소자의 수 또는 크기를 줄이거나, 소자 간격을 줄이는 방식을 사용하였다.The
하지만, 이러한 방식으로는 모듈의 소형화와 이를 제조하는 공정을 단순화하는 데에 한계가 있어 보다 효율적으로 소자를 배치할 수 있는 기술이 요구된다.However, this method has a limitation in miniaturizing the module and simplifying the manufacturing process of the module, and thus requires a technology for more efficient device placement.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은 RF 통신 시 송신호와 수신호의 분리에 사용되는 스위칭 장치에 있어서, 대역통과필터와 스위칭 장치 등을 멀티 칩 모듈 구조로 기판에 실장 하여 소자 배치 효율이 향상되고 생산 공정이 단순화될 수 있는 GSM 프론트 엔드 모듈을 제공하는 데에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is a switching device used for separation of a transmission call and a hand signal during RF communication, the band pass filter and the switching device to the substrate in a multi-chip module structure The solution is to provide a GSM front-end module that can be mounted to improve device placement efficiency and simplify the production process.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시 형태는,In order to achieve the above object, a preferred embodiment of the present invention,
기판과, 상기 기판 상의 제1 영역에 배치되며, 송신 신호와 수신 신호를 시간에 따라 스위칭하여 분리하도록 복수의 다이오드를 갖는 제1 멀티 칩 모듈과, 상기 기판 상의 제2 영역에 배치되며, 상기 제1 멀티 칩 모듈에 의해 분리된 수신 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호를 선택적으로 통과시키도록 복수의 대역통과 필터를 갖는 제2 멀티 칩 모듈 및 상기 기판 상의 제3 영역에 상기 제1 및 제2 멀티 칩 모듈과 전기적으로 연결되도록 배치되며, 저항, 인턱터 및 캐패시터를 각각 하나 이상 구비하여 멀티 칩 모듈 형태로 제공되는 수동소자부를 포함하는 GSM 프론트 엔드 모듈을 제공한다.A first multi-chip module disposed in a first region on the substrate, the first multi-chip module having a plurality of diodes for switching and separating transmission and reception signals over time, and a second region on the substrate; A second multi-chip module having a plurality of bandpass filters to selectively pass signals of a desired frequency band among the received signals separated by one multi-chip module, and the first and second multi-chips in a third region on the substrate; It is arranged to be electrically connected to the module, and provides a GSM front-end module including a passive element unit provided in the form of a multi-chip module having one or more resistors, inductors and capacitors, respectively.
이 경우, 상기 대역통과 필터는 표면탄성파(SAW) 필터인 것이 바람직하다.In this case, the bandpass filter is preferably a surface acoustic wave (SAW) filter.
또한, 상기 제1 멀티 칩 모듈은 상기 기판의 중앙에 배치되는 것이 공정 효율 측면에서 바람직하다.In addition, the first multi-chip module is preferably disposed in the center of the substrate in terms of process efficiency.
바람직하게는, 추가적으로, 상기 기판에 내장된 저항, 인덕터 및 캐패시터를 하나 이상 더 포함할 수 있다.Preferably, the method may further include one or more resistors, inductors, and capacitors embedded in the substrate.
이 경우, 상기 기판은 인쇄회로기판(PCB) 또는 저온동시소성(LTCC) 기판인 것이 바람직하다.In this case, the substrate is preferably a printed circuit board (PCB) or low temperature cofired (LTCC) substrate.
상기 제1 멀티 칩 모듈로 전송되는 송신 신호의 고조파 성분을 제거하는 저역통과 필터(LPF)를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a low pass filter (LPF) for removing harmonic components of the transmission signal transmitted to the first multi-chip module.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, RF 통신 시 송신호와 수신호의 분리에 사용되는 스위칭 장치에 있어서, 대역통과필터와 스위칭 장치 등을 멀티 칩 모듈 구조로 기판에 실장 하여 소자 배치 효율이 향상되고 생산 공정이 단순화될 수 있는 GSM 프론트 엔드 모듈을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, in a switching device used for separation of a transmission call and a hand signal during RF communication, a band pass filter and a switching device are mounted on a substrate in a multi-chip module structure to improve device arrangement efficiency and production. It is possible to provide a GSM front end module that can simplify the process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설 명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention is provided to those skilled in the art to more fully describe the present invention. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 GSM 프론트 엔드 모듈를 나타내는 상면도이다.2 is a top view illustrating a GSM front end module according to an embodiment of the present invention.
본 실시 형태에서, GSM 프론트 엔드 모듈(20)은 기판(24), 상기 기판(24) 상에 배치되는 제1 및 제2 멀티 칩 모듈(21, 22), 수동소자부(23)를 갖추어 구성된다.In this embodiment, the GSM
본 명세서에서, 프론트 앤드 모듈(FEM; Front End Module)이란 이동통신단말기 상에 사용되는 전파 신호를 제어하는 송수신 장치로서, 여러 가지 전자 부품이 하나의 기판 상에 일련적으로 구현되어 그 집적 공간이 최소화된 복합 부품을 의미한다.In the present specification, a front end module (FEM) is a transmitting / receiving device that controls radio signals used on a mobile communication terminal, and various electronic components are serially implemented on a single board so that an integrated space thereof is defined. Means a minimized composite part.
각각의 모듈들이 배치되는 상기 기판(24)은 고주파 통신에 적합한 기판으로서, 일반적으로 채용될 수 있는 인쇄회로기판(PCB)나 저온동시소성(LTCC) 기판이 사용될 수 있다. The
본 실시 형태의 경우, 상기 기판(24) 상에 제1 및 제2 멀티 칩 모듈(21, 22)들이 배치될 수 있음과 더불어, 도시하지는 않았으나, 상기 기판(24)의 내부에도 적절한 크기의 저항, 인덕터, 캐패시터 등의 수동 소자를 내장할 수 있으며, 이와 같이 내장된 소자는 저역 통과 필터나 매칭 회로 등을 이룰 수 있다.In the present exemplary embodiment, the first and second
상기 제1 멀티 칩 모듈(21)은 스위칭 기능, 즉, 송신 신호와 수신 신호를 시간에 따라 스위칭하여 분리하는 기능을 수행하며, 복수의 다이오드가 멀티 칩 모듈 형태로 제공되는 구조를 갖는다.The first
도 3을 참조하여 상기 제1 멀티 칩 모듈(21)에 포함된 단일 스위칭 장치를 보다 구체적으로 설명한다.A single switching device included in the first
도 3은 제1 멀티 칩 모듈(21)에 포함된 단일 스위칭 장치의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram schematically illustrating components of a single switching device included in the first
도 3을 참조하면, 제1 멀티 칩 모듈(21)을 구성하는 스위칭 장치는 상술한 바와 같이 송신단(Tx)으로부터 안테나(11)로 전송되는 송신 신호와 안테나(11)에서 들어와 수신단(Rx)으로 전송되는 수신 신호를 적당한 제어 신호에 의해 분리한다. Referring to FIG. 3, the switching device constituting the first
구체적으로, 송신 모드 시에는, 제어 전원(Vs)을 이용하여 양의 전압을 걸어줌으로써 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)가 온(On) 상태가 되고, 이에 따라, 송신단(Tx)에서 전송된 신호는 저역통과 필터(미도시)를 거쳐 안테나(11)로 진행한다.Specifically, in the transmission mode, the first and second diodes D1 and D2 are turned on by applying a positive voltage using the control power supply Vs, and thus, in the transmission terminal Tx. The transmitted signal passes through a low pass filter (not shown) to the
이 경우, 상기 제1 다이오드(D1)가 온 상태가 되어 접지되는 효과가 생기므로, 송신 신호가 수신단(Rx) 측으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. In this case, since the first diode D1 is turned on to cause the grounding effect, it is possible to block transmission of the transmission signal to the receiving end Rx.
또한, 1/4 파장 라인(L1)은 임피던스 트랜스포머와 같은 역할을 수행하여 일 단이 접지되어 있을 때 타 단이 오픈된 것처럼 보이게 함으로써 송신단(Tx)으로부 터의 신호가 수신단(Rx) 측으로 전달되는 것을 차단하는 기능을 한다.In addition, the quarter wave line L1 acts like an impedance transformer so that when one end is grounded, the other end appears to be open, thereby transmitting a signal from the transmitting end Tx to the receiving end Rx. It is a function to block the operation.
본 실시 형태에서 설명한 도 3의 등가 회로도와 같은 스위칭 장치 외에도 송수신 신호를 분리할 수 있는 다른 공지된 스위칭 회로가 채용될 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이라 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that other well-known switching circuits capable of separating transmission / reception signals may be employed in addition to the switching device such as the equivalent circuit diagram of FIG. 3 described in the present embodiment.
상기 제1 멀티 칩 모듈(21)은 다수의 칩이 하나의 모듈 형태로 제공되는 구조로서, RF 통신에 사용되는 대역의 수만큼의 도 3에 도시된 것과 같은 스위칭 장치를 포함한다. 즉, 듀얼 밴드인 경우에는 2개의 스위칭 장치가, 쿼드(quad) 밴드인 경우에는 4개의 스위칭 장치가 멀티 칩 모듈에 포함되어 있는 것으로 이해될 수 있다.The first
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 멀티 칩 모듈(21)은 기판(24)의 중앙 영역에 배치되어 표면 실장 공정(SMT) 시 높은 효율성을 제공할 수 있으며, 이에 대한 보다 자세한 사항은 후술한다.On the other hand, as shown in Figure 2, the first
도 3에서 도시하지 않은 사항으로서, 송신단(Tx)에서 전송된 신호의 고조파를 제거하기 위한 저역통과 필터는 도 4에 도시된 회로의 형태로 채용될 수 있다.As not shown in FIG. 3, a low pass filter for removing harmonics of a signal transmitted from the transmitter Tx may be employed in the form of a circuit shown in FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 저역통과 필터(41)는 송신단(Tx)과 도 3에서 설명한 스위칭 장치 사이에 배치되어 상기 송신단(Tx)에서 전송된 증폭 신호 중 고조파 신호를 제거하는 기능을 수행한다. 도 4의 등가 회로도는 일반적으로 채용될 수 있는 저역통과 필터(41)를 나타내며, 동일한 기능을 수행할 수 있는 다른 저역통과 필터를 채용할 수 있을 것이다.As shown in FIG. 4, the
한편, 상기 저역통과 필터(41)는 도 2에 도시된 GSM 프론트 엔드 모듈(20)에서 수동소자부(23)에 의해 구현되어 상기 제1 멀티 칩 모듈(21)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 형태의 경우에는 상기 저역통과 필터(41)가 도시하지는 않았으나, PCB 기판 또는 LTCC 기판에 내장된 수동소자들에 의해 구현될 수도 있다.Meanwhile, the
계속하여, 도 2를 참조하면, 상기 제2 멀티 칩 모듈(22)은 표면 탄성 필터는 송신 회로에서 오는 송신 신호의 일부가 수신 회로에 우회하여 들어오지 않도록 함과 동시에 안테나에서 오는 수신 신호가 포함되는 고조파 성분을 제거하는 기능을 한다. 이 경우, 상술한 제1 멀티 칩 모듈(21)의 경우와 마찬가지로 상기 제2 멀티 칩 모듈(22)에는 필요한 대역의 수만큼의 표면 탄성 필터가 멀티 칩 형태로 탑재된다.Referring to FIG. 2, the second
상기 수동소자부(23)는 GSM 프론트 엔드 모듈을 구성하는 저항, 인덕터 및 캐패시터와 같은 수동소자들이 멀티 칩 모듈 형태로 기판(24)에 배치된 것이다. The
이 경우, 모듈을 구성하는데 요구되는 개수와 배치 구조로 수동소자들을 선택할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 수동소자로 이루어진 복수의 멀티 칩 모 듈이 기판(24)에 배치된 형태가 될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 전체 수동소자를 하나의 멀티 칩 모듈의 형태로 배치할 수도 있다. In this case, passive elements may be selected according to the number and arrangement of structures required for constituting the module, and as shown in FIG. 2, a plurality of multi-chip modules made of passive elements may be arranged on the
상술한 바와 같이, 상기 수동소자부(23)는 저역통과 필터를 포함할 수 있다.As described above, the
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 GSM 프론트 엔드 모듈(20)의 경우, 기판(24)에 배치되는 각 모듈들이 멀티 칩 형태로 제공되므로, 개별 소자들을 하나씩 기판에 실장 해야하는 번거로움과 비효율을 덜 수 있다. As such, in the case of the GSM
즉, 본 실시 형태에서, 스위칭 장치로 제공되는 제1 멀티 칩 모듈(21)과 필터 기능을 수행하는 제2 멀티 칩 모듈(22) 및 수동소자부(23)는 공통적인 기능을 수행하는 다수의 소자가 하나의 모듈의 형태로 제공되므로, 다수의 개별 소자들을 한번에 실장 하는 효과를 제공할 수 있는 것이다.That is, in the present embodiment, the
이에 따라, 본 실시 형태의 경우, 종래 기술에 비하여 각각의 소자를 기판에 표면 실장 하는 공정 횟수를 크게 줄일 수 있다.As a result, in the case of the present embodiment, the number of steps for surface-mounting each element on the substrate can be greatly reduced as compared with the prior art.
나아가, 상기 GSM 프론트 엔드 모듈(20)은 복수의 다이오드를 갖는 상기 제1 멀티 칩 모듈(21)을 기판(24)의 중앙 영역에 배치함으로써 소자 배치 구조의 효율성이 향상될 수 있다. Furthermore, the GSM
이에 따라, 상기 GSM 프론트 엔드 모듈(20)을 전력증폭 모듈 등의 다른 모듈들과 연결하도록 배치하는 표면 실장 공정 시, 픽업노즐(Pick up nozzle)에 균형을 유지하며 흡착될 수 있으며, 모듈을 덮은 케이스가 없이도 표면 실장 공정을 수행 할 수 있다.Accordingly, in the surface mounting process in which the GSM
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and alteration may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, which are also within the scope of the present invention. something to do.
도 1은 종래의 GSM 단말기 시스템의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram schematically showing the components of a conventional GSM terminal system.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 GSM 프론트 엔드 모듈를 나타내는 상면도이다.2 is a top view illustrating a GSM front end module according to an embodiment of the present invention.
도 3은 제1 멀티 칩 모듈에 포함된 단일 스위칭 장치의 구성 요소를 개략적으로 나타낸 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram schematically illustrating components of a single switching device included in a first multi-chip module.
도 4는 본 실시 형태에 따른 GSM 프론트 엔드 모듈에 포함되는 저역통과 필터에 대한 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a lowpass filter included in the GSM front end module according to the present embodiment.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11: 안테나 21: 제1 멀티 칩 모듈11: antenna 21: first multi-chip module
22: 제2 멀티 칩 모듈 23: 수동소자부22: second multi-chip module 23: passive element
41: 저역통과 필터41: Lowpass Filter
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GRNT | Written decision to grant | ||
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