KR100901613B1 - 신호 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 신호 처리 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 신호 처리 장치는, 안테나와 연결되어 제 3 신호를 차단하고 제 1 신호와 제 2 신호를 통과시키는 대역 차단부, 상기 대역 차단부를 통과한 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 중 상기 제 1 신호를 통과시키는 제 1 신호 분리부, 상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 제 2 신호를 통과시키는 대역 통과부, 상기 대역 통과부와 연결되어 상기 제 2 신호를 통과시키는 제 2 신호 분리부 및 상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 상기 제 3 신호를 통과시키는 제 3 신호 분리부를 포함하며, 수신하는 전 주파수 대역의 신호에 대해 삽입 손실을 개선하는 효과가 있다.
신호 처리 장치

Description

신호 처리 장치{SIGNAL PROCESSING DEVICE}
도 1은 실시예에 따른 신호 처리 장치를 보여주는 블럭도이다.
도 2는 실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성요소가 소자로 구현된 경우를 도시한 회로 블럭도이다.
도 3은 실시예에 따라 신호 처리 장치를 기판 상에 구현한 배치도이다.
도 4는 실시예에 따른 신호 처리 장치의 투과 계수 특성 곡선을 도시한 실험 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 신호 처리 장치 101 : 안테나
103 : 대역 차단부 105 : 제 1 신호 분리부
107 : 제 1 송신 신호 처리부 109 : 제 1 수신 신호 처리부
113 : 대역 통과부 115 : 제 2 신호 분리부
117 : 제 2 송신 신호 처리부 119 : 제 2 수신 신호 처리부
125 : 제 3 신호 분리부 129 : 제 3 신호 처리부
실시예는 신호 처리 장치에 관한 것이다.
현재, 이동통신단말기는 다중밴드(Multiband) 및 다중모드(Multimode)의 통신 기능을 갖추는 추세이며, 따라서, RF 프론트 엔드 모듈에는 멀티플렉서가 필수적으로 구비된다.
특히, FCC의 E911에서 무선 측위, 즉 GPS 위성을 통한 위치추적 기능을 탑재하도록 권고하고 있는 등 이동통신단말기는 GPS(Global Position Service) 기능을 기본적인 기능으로 탑재하고 있으며, 이에 따라, 세 개의 주파수 대역(PCS: 1850 ~ 1990㎒, GPS: 1574.42 ~ 1576.42㎒, DCN: 824 ~ 894㎒)을 처리할 수 있는 트리플 밴드(Triple-band) 방식이 일반적으로 통용되고 있다.
상기와 같이 모드의 수가 증가함에 따라 모드 간의 주파수 간격이 가까워지게 되고, 여러 가지 신호를 동시에 필터링하기 위한 단품 필터를 제작하는데 어려움이 있다. 특히, GPS 모드와 PCS 모드의 경우 주파수 간격이 대략 300MHz 정도로 가까워 신호 분리를 위한 신호 처리 장치의 제작이 까다로우며, 이러한 이유로 많은 수의 집중소자가 필요로 된다.
그러나, 종래와 같이 회로 상에 많은 수의 부품을 배치하게 되면, 신호의 분리 성능은 향상되나, 삽입손실(IL: Insertion Loss)이 증가되어 신호에 악영향을 미치게 되며, 신호 처리 장치의 크기가 증가되는 문제점이 있다.
실시예는 사용 부품의 수를 최소화하고, 낮은 삽입 손실을 구현할 수 있는 신호 처리 장치를 제공한다.
실시예에 따른 신호 처리 장치는, 안테나와 연결되어 제 3 신호를 차단하고 제 1 신호와 제 2 신호를 통과시키는 대역 차단부, 상기 대역 차단부를 통과한 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 중 상기 제 1 신호를 통과시키는 제 1 신호 분리부, 상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 제 2 신호를 통과시키는 대역 통과부, 상기 대역 통과부와 연결되어 상기 제 2 신호를 통과시키는 제 2 신호 분리부 및 상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 상기 제 3 신호를 통과시키는 제 3 신호 분리부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 실시예에 따른 신호 처리 장치를 구체적으로 설명한다.
예를 들어, 상기 신호 처리 장치는 퀸트플렉서일 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 신호 처리 장치를 보여주는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 신호 처리 장치(100)는, 안테나(101)로부터 수신되는 신호에서 제 1 신호를 분리하는 제 1 신호 분리부(105), 상기 안테나(101)로부터 수신되는 신호에서 제 2 신호를 분리하는 제 2 신호 분리부(115), 상기 안테나(101)로부터 수신되는 신호에서 제 3 신호를 분리하는 제 3 신호 분리부(125)를 포함한다.
예를 들어, 상기 제 1 신호는 PCS 신호일 수 있다. 상기 제 2 신호는 DCN 신호일 수 있다. 상기 제 3 신호는 GPS 신호일 수 있다.
상기 PCS 신호는 1850 ~ 1990㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다. 상기 DCN 신호는 824 ~ 894㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다. 상기 GPS 신호는 1574.42 ~ 1576.42㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다.
상기 제 1 신호는 제 1 송신 신호 및 제 1 수신 신호를 포함할 수 있다.
상기 제 2 신호는 제 2 송신 신호 및 제 2 수신 신호를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리 장치(100)는 상기 안테나(101)와 상기 제 1 신호 분리부(105) 사이에 직렬로 연결된 대역 차단부(103)를 구비한다.
상기 대역 차단부(103)는 상기 안테나(101)로부터 수신되는 신호에서 소정 대역의 신호를 차단하는 역할을 한다.
상기 신호 처리 장치(100)는 상기 안테나(101)와 상기 제 2 신호 분리부(115) 사이에 직렬로 연결된 대역 통과부(113)를 구비한다.
상기 대역 통과부(113)는 상기 안테나(101)로부터 수신되는 신호에서 소정 대역의 신호를 통과시키는 역할을 한다.
상기 신호 처리 장치(100)의 상기 제 1 신호 분리부(105)는 두개의 경로로 연결된다.
상기 제 1 신호 분리부(105)는 제 1 송신 신호 처리부(107) 및 제 1 수신 신호 처리부(109)와 각각 연결된다.
상기 제 1 송신 신호 처리부(107)는 상기 제 1 신호의 주파수 대역에서 송신 신호를 처리하며, 상기 제 1 송신 신호는 상기 신호 처리 장치(100)를 통해 상기 안테나(101)로 전송된다.
상기 제 1 수신 신호 처리부(109)는 상기 제 1 신호의 주파수 대역에서 수신 신호를 처리한다.
상기 신호 처리 장치(100)의 상기 제 2 신호 분리부(115)는 두개의 경로로 연결된다.
상기 제 2 신호 분리부(115)는 제 2 송신 신호 처리부(117) 및 제 2 수신 신호 처리부(119)와 각각 연결된다.
상기 제 2 송신 신호 처리부(117)는 상기 제 2 신호의 주파수 대역에서 송신 신호를 처리하며, 상기 제 2 송신 신호는 상기 신호 처리 장치(100)를 통해 상기 안테나(101)로 전송된다.
상기 제 2 수신 신호 처리부(119)는 상기 제 2 신호의 주파수 대역에서 수신 신호를 처리한다.
상기 신호 처리 장치(100)의 제 3 신호 분리부(125))는 제 3 신호 처리부(129)와 연결되며, 상기 제 3 신호 처리부(129)는 상기 제 3 신호를 수신하여 처리한다.
상기 제 1 신호 분리부(105)는 제 1 신호에서 송신 신호를 분리하여 상기 안테나(101)로 상기 제 1 송신 신호를 전달하고, 상기 제 1 신호에서 수신 신호를 분리하여 상기 제 1 수신 신호 처리부(109)로 상기 제 1 수신 신호를 전달한다.
상기 제 2 신호 분리부(115)는 제 2 신호에서 송신 신호를 분리하여 상기 안 테나(101)로 제 2 송신 신호를 전달하고, 상기 제 2 신호 분리부(115)는 상기 제 2 신호에서 수신 신호를 분리하여 상기 제 2 수신 신호 처리부(119)로 상기 제 2 수신 신호를 전달한다.
상기 신호 처리 장치(100)는 상기 안테나(101)를 통하여 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 및 제 3 신호 중 적어도 하나의 신호를 수신한다.
상기 수신된 신호는 병렬로 연결된 상기 대역 차단부(103), 상기 대역 통과부(113) 및 제 3 신호 분리부(125)로 각각 입력된다.
상기 대역 차단부(103)로 입력된 신호는 상기 제 3 신호의 주파수 대역이 차단되고 나머지 신호는 통과하여 상기 제 1 신호 분리부(105)로 입력된다.
상기 대역 통과부(113)로 입력된 신호는 상기 제 2 신호 대역의 신호만 통과하여 상기 제 2 신호 분리부(115)로 입력된다.
도 2는 실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성요소가 소자로 구현된 경우를 도시한 회로 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 상기 대역 차단부(103)는 제 1 인덕터(131), 제 2 인덕터(132) 및 제 1 캐패시터(133)를 포함한다.
상기 제 2 인덕터(132) 및 상기 제 1 캐패시터(133)는 직렬 연결되며, 상기 제 1 인덕터(131)는 직렬 연결된 상기 제 2 인덕터(132) 및 상기 제 1 캐패시터(133)와 병렬 연결되어 병렬 공진 회로를 구현한다.
상기 대역 차단부(103)와 상기 제 1 신호 분리부(105) 사이에 제 3 인덕터(134)가 병렬 연결될 수 있으며, 상기 제 3 인덕터(134)는 접지된다. 여기서,, 상기 제 3 인덕터(134)는 상기 제 1 신호 분리부(105) 및 상기 제 3 신호 분리부(125)의 ESD(Electro Static Discharge) 보호 회로의 역할을 수행한다.
상기 대역 차단부(103)는 제 3 신호 주파수 대역의 신호에 대해서는 오픈 회로로 동작되고 제 1 신호 및 제 2 신호 주파수 대역의 신호는 손실 없이 통과시킨다.
예를 들어, 상기 GPS 신호인 1.575㎓ 대역의 주파수 신호는 차단되고, PCS 신호 및 DCN 신호만 통과시킨다.
상기 대역 차단부(103)의 인덕터 및 캐패시터의 조합은 여러가지가 있을 수 있다.
상기 대역 통과부(113)는 제 4 인덕터(135) 및 제 2 캐패시터(136)를 포함한다.
상기 제 4 인덕터(135) 및 상기 제 2 캐패시터(136)는 직렬 연결되어 직렬 공진 회로를 구현한다.
상기 대역 통과부(113)와 상기 제 2 신호 분리부(115) 사이에 제 5 인덕터(137)가 병렬 연결될 수 있으며, 상기 제 5 인덕터(137)는 접지된다. 여기서, 상기 제 5 인덕터(137)는 상기 제 2 신호 분리부(105)의 ESD(electro Static Discharge) 보호 회로의 역할을 수행한다.
상기 대역 통과부(113)는 상기 제 1 신호 및 상기 제 3 신호 주파수 대역의 신호에 대해서는 오픈 회로로 동작되고 상기 제 2 신호 주파수 대역의 신호는 손실 없이 통과시킨다.
예를 들어, 상기 GPS 신호인 1.575GHz 대역의 주파수 신호와 PCS 신호 대역이 차단되고, DCN 신호만 통과시킨다.
상기 제 1 신호 분리부(105) 및 상기 제 2 신호 분리부(115)는 듀플렉서로 구비될 수 있다. 상기 듀플렉서는 쏘우(SAW) 혹은 보우(BAW; Bulk Acoustic Wave) 기술을 적용하여 구현될 수 있다. 상기 듀플렉서는 주파수 분할 다중화 방식을 적용하여 (여러 주파수 신호가 동시에 혼재된)전체 신호를 주파수 스펙트럼이 중첩되지 않는 두 개의 주파수 대역으로 분리한다.
상기 제 1 신호 분리부(105)는 제 1 필터(151) 및 제 2 필터(152)를 포함한다.
상기 제 1 필터(151)는 저대역인 제 1 송신 신호를 통과시키는 저대역통과필터로 구현되고, 상기 제 2 필터(152)는 전달된 신호 중에서 상대적으로 고대역인 제 1 수신 신호를 통과시키는 고대역통과필터로 구현된다.
상기 제 2 신호 분리부(115)는 제 3 필터(153) 및 제 4 필터(154)를 포함한다.
상기 제 3 필터(153)는 저대역인 제 2 송신 신호를 통과시키는 저대역통과필터로 구현되고, 상기 제 4 필터(154)는 전달된 신호 중에서 상대적으로 고대역인 제 2 수신 신호를 통과시키는 고대역통과필터로 구현된다.
상기 제 3 신호 분리부(125)는 쏘우 필터로 구현될 수 있으며, 상기 쏘우 필터는 상기 제 3 신호만 통과시키고 다른 신호들은 차단한다.
상기 쏘우 필터는 입력단의 압전 물체에 전기적 신호가 인가되면 이를 기계 적 신호로 변환한 후 출력단에서 기계적 신호를 다시 전기적 신호로 변환 출력함으로써 설계시 설정된 특정 주파수 대역은 통과시키고 그외의 주파수 대역은 저지시키는 필터이다. 이러한 쏘우 필터는 출력 매칭 네트워크가 높은 임피던스 회로이므로 다른 주파수 대역을 차단하는 효과가 우수하고, 포토그라피 방식으로 제조되므로 소형 경박화가 가능한 장점이 있다.
상기 제 3 신호 분리부(125)는 제 1 신호 및 제 2 신호가 제 3 신호로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제 1 신호/제 2 신호 주파수 대역에서 높은 VSWR 특성을 가지도록 설계되며, 이렇게 설계된 제 3 신호 분리부(125)는 대역 결합으로 인한 손실을 최소화 할 수 있다.
상기 제 3 신호 분리부(125)에 의하여 추출된 제 3 신호는 제 3 신호 처리부(129)로 전달되고, 상기 제 3 신호 처리부(129)는 통과된 제 3 신호를 디코딩하여 위치 정보를 생성한다.
상기 제 1 신호 분리부(105), 제 2 신호 분리부(115) 및 제 3 신호 분리부(125)는 신호를 입출력하기 위한 패드들(201, 202, 203, 204, 205)과 연결된다.
실시예에서는, 상기 제 3 신호 분리부(125)는 상기 안테나(101)와 최단거리로 연결하고 별도의 외부 소자를 구비할 필요가 없다.
상기 대역 차단부(103)와 상기 대역 통과부(113)는 상기 안테나(101)와 최단 거리로 연결하여 삽입 손실을 최소화한다.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예에서, 신호 처리 장치(100)는 2단으로 2개의 대역을 결합하는 방식이 아니라, 상기 안테나(101)에서 3개의 대역이 동시에 결합 함으로써 대역 전체의 삽입 손실을 개선할 수 있다.
도 3은 실시예에 따라 신호 처리 장치를 기판 상에 구현한 배치도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 신호 분리부(125)는 상기 안테나(101)와 직접 패드 접촉하여 전달 경로에 의한 수신 신호의 손실을 최소화할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 신호 처리 장치의 투과 계수 특성 곡선을 도시한 실험 그래프이다.
도 4에 의하면, S파라미터는 입력포트에 대한 출력포트의 파워 전달비율을 의미하는데, 그래프의 x축은 주파수를, y축은 S파라미터의 크기를 dB 스케일로 나타낸 것이다.
m1, m2, m3은 안테나로 들어온 신호가 각각의 포트로 전달된 비율을 의미한다(즉, "dB(S(출력, 입력))=0"이 되면, 입력된 신호가 모두 출력 포트로 전달되는 것을 의미함).
상기 m1은 868.8MHz의 주파수의 제 2 신호가 1번 포트로부터 5번 포트로 전달되고, m2는 1.575GHz의 주파수의 제 3 신호가 1번 포트로부터 4번 포트로 전달되고, m3는 1.990GHz의 주파수의 제 1 신호가 1번 포트로부터 3번 포트로 전달되는 것을 의미한다.
여기서, 상기 제 1 신호는 PCS 신호일 수 있다. 상기 제 2 신호는 DCN 신호일 수 있다. 상기 제 3 신호는 GPS 신호일 수 있다.
상기 PCS 신호는 1850 ~ 1990㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다. 상기 DCN 신호는 824 ~ 894㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다. 상기 GPS 신호는 1574.42 ~ 1576.42㎒의 주파수 대역을 가질 수 있다.
상기 1번 포트는 상기 안테나(101), 상기 3번 포트는 제 1 수신 신호 처리부(109), 상기 4번 포트는 제 3 수신 신호 처리부(129)이고, 5번 포트는 제 2 수신 신호 처리부(119)이다.
상기 실험 그래프에서 알 수 있듯이, 각각의 포트는 제 1 신호/제 2 신호/제 3 신호의 송수신 대역에서 반사계수의 특성이 명확하게 나타남을 알 수 있다. 실시예에 따른 신호 처리 장치(100)가 해당 대역의 송수신단으로 전달되는 비율이 명확함을 보여주는 것으로 상대 신호의 차단, 해당 신호의 통과 기능이 뚜렷이 수행됨을 의미한다.
또한, 신호 처리 장치(100)는 위상 천이 회로와 같은 별도의 외부소자가 필요없으므로 제 1 신호, 제 2 신호 및 제 3 신호 대역에서의 삽입 손실이 개선되어 m1, m2, m3의 dB값이 0에 가까운 값을 가지는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예는 수신하는 전 주파수 대역의 신호에 대해 삽입 손실을 개선하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 안테나와 연결되어 제 3신호를 차단하고 제 1신호와 제 2신호를 통과시키는 대역 차단부;
    상기 대역 차단부를 통과한 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 중 상기 제 1 신호를 통과시키며, 상기 제1신호에서 송신신호 및 수신신호를 분리하는 제1필터 및 제2필터를 포함하는 제 1 신호 분리부;
    상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 제 2 신호를 통과시키는 대역 통과부;
    상기 대역 통과부와 연결되어 상기 제 2 신호를 통과시키며, 상기 제2신호에서 송신신호와 수신신호를 분리하는 제3필터 및 제4필터를 포함하는 제 2 신호 분리부; 및
    상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 상기 제 3 신호를 통과시키는 제 3 신호 분리부를 포함하며,
    상기 제 3 신호 분리부는 쏘우 필터이며,
    상기 제 3 신호 분리부의 입력 패드는 상기 안테나와 연결된 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  2. 안테나와 연결되어 제 3 신호를 차단하고 제 1 신호와 제 2 신호를 통과시키는 대역 차단부;
    상기 대역 차단부를 통과한 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 중 상기 제 1 신호의 송신신호 및 수신신호를 분리하여 통과시키는 제 1 신호 분리부;
    상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 제 2 신호를 통과시키는 대역 통과부;
    상기 대역 통과부와 연결되어 상기 제 2 신호의 송신신호 및 수신신호를 분리하여 통과시키는 제 2 신호 분리부; 및
    상기 안테나와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 신호들 중 상기 제 3 신호를 통과시키는 제 3 신호 분리부를 포함하며,
    상기 제 3 신호 분리부는 쏘우 필터이며,
    상기 제 3 신호 분리부의 입력 패드는 상기 안테나와 연결된 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
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