KR100969139B1 - 듀얼 밴드 듀플렉서 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 듀얼 밴드 듀플렉서 제조시 가장 넓은 영역을 차지하는 위상 시프트를 저주파에 사용되는 GSM 밴드와 고주파에 사용되는 DCS 밴드에 공통으로 사용할 수 있도록 함으로써 듀플렉서 패키지를 집적화 및 소형화로 구현할 수 있는 듀얼 밴드 듀플렉서 회로를 개시한다. 개시된 본 발명은 두 개의 주파수 대역 신호를 하나의 라인을 통하여 송수신할 수 있도록 필터링 하는 다이플렉서; 상기 두 개의 주파수 대역 신호중 고주파 신호를 송신하는 제 1 송신단과, 저주파 신호를 송신하는 제 2 송신단; 상기 다이플렉서로부터 분리되어 수신된 신호중 고주파 대역 신호를 수신하는 제 1 수신단과 저주파 대역 신호를 수신하는 제 2 수신단; 상기 제 1 송신단과 직렬로 연결된 제 1 송신단 필터와, 상기 제 2 송신단과 직렬로 연결된 제 2 송신단 필터; 상기 제 1 수신단과 직렬로 연결된 제 1 수신단 필터와 상기 제 2 수신단과 직렬로 연결된 제 2 수신단 필터; 상기 제 1 수신단 필터와 제 2 수신단 필터에 공통으로 신호를 전달하는 위상 시프트; 상기 다이플렉서와 위상 시프트, 제 1 송신단, 제 2 송신단을 각각 선택적으로 연결시키는 제 1 , 제 2 스위치; 및 상기 위상 시프트와 제 1 수신단 필터 및 제 2 수신단 필터에 각각 직렬로 연결된 제 3, 제 4 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼 밴드 듀플렉서 회로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 밴드 듀플렉서 회로를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200: 듀플렉서 입출력 모듈(FEM) 201: 안테나
203: 다이플렉서(diplexer) 205a: 제 2 스위치
205b: 제 1 스위치 207: 위상 시프트
208a: 제 4 스위치 208b: 제 3 스위치
210a: 제 2 송신단(GSM Tx) 210b: 제 2 수신단(GSM Rx)
220a: 제 1 송신단(DCS Tx) 220b: 제 1 수신단(DCS Rx)
본 발명은 듀얼 밴드 듀플렉서 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저주파 GSM 모듈과 고주파 DCS 모듈에서 하나의 위상 쉬프트를 사용할 수 있도록 설계함으로써, 소형화 및 집적화가 가능한 듀얼 밴드 듀플렉서 회로에 관한 것이다.
최근, 이동 통신 시스템의 발전에 따라, 휴대 전화, 휴대형의 정보 단말기 등의 이동 통신 기기가 급속히 보급되어, 이들 기기의 소형화 및 고성능화의 요구로부터 이들에 사용되는 부품의 소형화 및 고성능화가 요구되고 있다. 또한, 휴대 전화에 있어서는 아날로그 방식과 디지털 방식의 2개의 종류의 무선 통신 시스템이 이용되고 있고, 무선 통신에 사용하는 주파수도 800MHz∼1GHz대와, 1.5GHz∼2.0GHz 대로 다방면에 걸쳐 있다.
특히, 통신 장치 및 다른 전자 장치에서, 대역 통과 필터로서 SAW 필터가 널리 사용되고 있다. SAW 필터로는 압전 기판 상에 소정 거리로 배열된 두 개의 인터디지털 트랜스듀서(IDT)를 가지는 횡형 SAW 필터와, 압전 기판 상에 공진자를 구성하는 SAW 공진자 필터가 있다.
SAW 공진자 필터로서, 러브파, BGS(Bluestein-Gulyaev-Shimuzu)파 및 다른 유사한 파와 같은 SH(Shear Horizontal) 표면 탄성파를 이용하는 단면 반사형 SAW 공진자 필터가 알려져 있다.
최근에는 통신 기기에서 신호를 송수신할 때 신호의 일정대역 주파수만 필터링하여 송신하거나, 수신할 때 일정한 주파수 대역의 신호만을 수신할 수 있도록 듀플렉서를 칩으로 제조하여 사용하고 있다.
아울러, 이동통신부품인 필름형최적탄성공진기(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator)가 개발되었는데, 상기 FBAR필터는 1∼15㎓의 고주파를 수신하는 과정에 특정 주파수만을 추출, 잡음을 제거하고 음질을 높이는 기능을 하는 핵심부품으로 반도체의 스퍼터링 공정을 이용, 박막화함으로써 기존 표면탄성파(SAW)필터 및 세라믹필터에 비해 크기가 10분의 1∼100분의 1 이상으로 작고 가벼운 차세대 필터 다. 이는 상보성금속산화막반도체(CMOS) 공정으로 무선통신 RF단의 단일칩 고주파집적회로(MMIC)가 가능한 기술로 평가받고 있다.
상기에서, 설명한 쏘우-듀플렉서는 텔레비젼에서 화상의 중간주파수 필터용, 및 신호의 시간지연용 등으로 사용되는데, 그 구성은 수정 또는 LiTaO3, LiNbO3 등과 같은 압전체 상에 전기적인 입력신호를 기계적인 진동을 변환시키는 입력변환기와 이와 대립 형성되어 있으며 기계적인 진동을 전기적인 신호로 변환하여 부하로 출력시키는 출력변환기가 형성되어 있고, 상기 입력변환기와출력변환기에는 빗살형태의 알루미늄전극이 서로 소정거리 이격 형성되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼 밴드 듀플렉서를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 최근 통신기기는 듀얼 밴드 주파수 신호를 송수신하는 듀플렉서의 구조는 먼저, 1800MHz 이상의 주파수 대역을 사용하여 데이터 신호를 송수신하는 DCS와 900MHz 이하의 주파수 대역을 사용하여 데이터 신호를 송수신하는 GSM을 동시에 사용할 수 있는 FEM(Front End Module:100)에 형성 배치한 구조이다.
상기의 FEM은 서로 다른 주파수 대역의 고주파 신호를 송수신하는 안테나(101)와, 상기 안테나(101)로부터 송수신하는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 필터링 하는 다이플렉서(103)와, 상기 다이플렉서(103)로부터 분리되는 1800MHz 대역 주파수 신호를 사용하는 DCS 송수신 단자와 상기 다이플렉서(103)로부터 분리되어 900MHz 대역 주파수 신호를 사용하는 GSM 송수신 단자가 배치되어 있다.
상기 DCS 송신 단자(Tx)에는 제 1 송신 필터(120a)가 배치되어 있는데, 필터 의 종류는 보통 쏘우 필터 또는 FBAR 필터를 사용하고, DCS 수신 단자(Rx)에는 제 1 수신 필터(120b)와 제 2 위상 시프터(107b)가 배치되어 있는데, 필터의 종류는 마찬가지로 쏘우 필터 또는 FBAR 필터를 사용하고 있다.
상기 GSM 송신 단자(Tx)에는 제 2 송신 필터(110a)가 배치되어 있는데, 필터의 종류는 보통 쏘우 필터 또는 FBAR 필터를 사용하고, GSM 수신 단자(Rx)에는 제 2 수신 필터(110b)와 제 1 위상 시프트(107a)가 배치되어 있는데, 필터의 종류는 마찬가지로 쏘우 필터 또는 FBAR 필터를 사용하고 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 듀플렉서는 상기 GSM 송신 단자(Tx)를 통하여 시스템 내부에서 발생된 900MHz 주파수 신호가 인가되면, 상기 제 2 송신 필터(110a)를 통하여 밴드 폭을 중심으로 필터링 된 후에 상기 다이플렉서(103)의 로우 패스 필터 영역을 통과하면서 상기 안테나(101)를 통하여 외부로 신호를 전송하게 된다.
동일한 경로를 통하여 외부에서 900MHz 대역의 주파수 신호를 상기 안테나(101)로부터 인가 받은 다음, 상기 다이플렉서(103)를 통하여 GSM 수신 단자(Rx)에 인가되며, 상기 제 1 위상 시프트(107a)와 제 2 수신 필터(110b)를 통하여 시스템 내부로 신호를 수신하게 된다.
또한, 상기 DCS 송신 단자(Tx)를 통하여 시스템 내부에서 발생된 1800MHz 대역의 주파수 신호가 인가되면, 상기 제 1 송신 필터(120a)를 통하여 밴드 폭을 중심으로 필터링 된 후에 상기 다이플렉서(103)의 로우 패스 필터(Low Pass Filter) 영역을 통과하면서 상기 안테나(101)를 통하여 외부로 신호를 전송하게 된다.
동일한 경로를 통하여 외부에서 1800MHz 대역의 주파수 신호를 상기 안테나(101)로부터인가 받은 다음, 상기 다이플렉서(103)를 통하여 DCS 수신 단자(Rx)에 인가되며, 상기 제 2 위상 시프트(107b)와 제 1 수신 필터(120b)를 통하여 시스템 내부로 신호를 수신하게 된다.
상기와 같은, 두가지 대역의 주파수 신호를 송수신하기 위한 듀플렉서는 LTCC 제조 공정에 따라 두 개의 칩으로 분리되어 제조된다. 즉, 900MHz 주파수 대역을 갖는 GSM 송수신 단자에 연결된 제 2 송신 필터(110a), 제 2 수신 필터(110b) 및 제 1 위상 시프트(107a)를 LTCC 공정에 따라 하나의 칩 패키지로 제조한다.
그리고, 1800MHz 주파수 대역을 갖는 DCS 송수신 단자에 연결된 제 1 송신 필터(120a), 제 1 수신 필터(120b) 및 제 2 위상 시프트(107b)를 LTCC 공정에 따라 하나의 칩 패키지로 제조한다.
상기 두 개의 칩 패키지를 전기적으로 콘택하고, 상기 다이플렉서(103)와 연결하여 송수신용 듀플렉서를 제조한다.
도면에서는 도시하였지만 설명하지 않은 105a, 105b는 제 1 스위치와 제 2 스위치로서 고주파 대역과 저주파 대역 신호를 송수신할 때, 송수신단을 선택하는데 사용된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 듀얼 밴드에 사용되는 고주파 신호 모듈의 설계에서 위상 시프트가 가장 큰 면적을 차지하기 때문에 소형화와 설계의 어려움이 있다.
특히, 듀얼 밴드 주파수 신호를 처리하는 모듈에서는 저주파 영역과 고주파 영역에서 분리하여 위상 시프트를 사용하기 때문에 패키지의 전체 면적에 많은 부 분을 차지하는 문제가 있다.
본 발명은, 저주파에 사용되는 GSM 모듈과 고주파에서 사용되는 DCS 모듈이 통합된 듀얼 밴드 듀플렉서에서 하나의 위상 시프트를 사용하여 송수신 신호처리를 할 수 있도록 함으로써 듀플렉서 칩 제조시 소형화 및 집적화가 가능한 듀얼 밴드 듀플렉서 회로를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 듀얼 밴드 듀플렉서 회로는,
두 개의 주파수 대역 신호를 하나의 라인을 통하여 송수신할 수 있도록 필터링 하는 다이플렉서;
상기 두 개의 주파수 대역 신호중 고주파 신호를 송신하는 제 1 송신단과, 저주파 신호를 송신하는 제 2 송신단;
상기 다이플렉서로부터 분리되어 수신된 신호중 고주파 대역 신호를 수신하는 제 1 수신단과 저주파 대역 신호를 수신하는 제 2 수신단;
상기 제 1 송신단과 직렬로 연결된 제 1 송신단 필터와, 상기 제 2 송신단과 직렬로 연결된 제 2 송신단 필터;
상기 제 1 수신단과 직렬로 연결된 제 1 수신단 필터와 상기 제 2 수신단과 직렬로 연결된 제 2 수신단 필터;
상기 제 1 수신단 필터와 제 2 수신단 필터에 공통으로 신호를 전달하는 위상 시프트;
상기 다이플렉서와 위상 시프트, 제 1 송신단, 제 2 송신단을 각각 선택적으로 연결시키는 제 1 , 제 2 스위치; 및
상기 위상 시프트와 제 1 수신단 필터 및 제 2 수신단 필터에 각각 직렬로 연결된 제 3, 제 4 스위치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 듀플렉서에서 수신된 신호 중 고주파 신호와 저주파 신호는 제 1 스위치와 제 2 스위치의 선택에 의하여 상기 위상 시프트에 전달되고, 상기 위상 시프트에 전달되는 고주파 신호와 저주파 신호는 상기 제 3 스위치와 제 4 스위치의 선택에 의하여 고주파 신호는 제 1 수신단 필터로 전달되고, 저주파 신호는 제 2 수신단 필터로 전달되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 3, 제 4 스위치는 제 1, 2 스위치 단에 인가되는 전원을 인가 받아 동작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 듀얼 밴드 듀플렉서 제조시 가장 많은 면적을 차지하는 위상 시프트를, GSM 밴드와 DCS 밴드에 공통으로 적용하여 사용할 수 있도록 설계함으로써, 소형화할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 밴드 듀플렉서 회로를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 위상 시프트를 통합한 구조를 갖는 듀플렉서의 FEM(Front End Module: 200)를 제시하였다.
상기의 FEM(200)은 서로 다른 주파수 대역의 고주파 신호를 송수신하는 안테 나(201)와, 상기 안테나(201)로부터 송수신하는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 필터링 하는 다이플렉서(203)와, 상기 다이플렉서(203)로부터 분리되는 1800MHz 대역 주파수 신호를 사용하는 DCS 송수신 단자와 상기 다이플렉서(203)로부터 분리되어 900MHz 대역 주파수 신호를 사용하는 GSM 송수신 단자가 배치되어 있다.
상기 DCS 송신 단자(Tx)에는 제 1 송신 필터(220a)가 배치되어 있는데, 필터의 종류는 보통 쏘우 필터 또는 FBAR 필터를 사용하고, DCS 수신 단자(Rx)에는 제 1 수신 필터(220b)가 배치되어 있다.
상기 GSM 송신 단자(Tx)에는 제 2 송신 필터(210a)가 배치되어 있는데, 필터의 종류는 보통 쏘우 필터 또는 FBAR 필터를 사용하고, GSM 수신 단자(Rx)에는 제 2 수신 필터(210b)가 배치되어 있다.
그리고 상기 DCS 수신 단자(Rx)와 GSM 수신 단자(Rx)에 수신되는 신호를 전송하기 위하여 통합된 하나의 위상 시프트(207)가 배치되어있다.
상기와 같은 구조를 갖는 듀플렉서는 종래 듀플렉서와 송신측 신호 동작은 동일하고 수신시 위상 시프트를 저주파 대역과 고주파 대역에서 호환되도록 사용되는 점이 다르다.
따라서, 이하 900MHz 대역의 주파수 신호와 1800MHz 대역의 주파수 신호 안테나(201)를 통하여 수신되어 시스템에 전송되는 과정을 중심으로 설명한다.
먼저, 외부에서 900MHz 대역의 주파수 신호를 상기 안테나(201)로부터 인가 받은 다음, 상기 다이플렉서(203)에서 필터링 된 후에 제 2 스위치(205a)에서 GSM 수신 단자(Rx) 쪽으로 신호를 전송시킨다.
이때, 상기 위상 시프트(207)를 통과한 후에 제 4 스위치(208a)에 의하여 신호는 제 2 수신 필터 (210b)를 통하여 GSM 수신 단자(Rx)로 전송된다.
이때, DCN 수신 단자(Rx)와 상기 위상 시프트 사이에 연결되어 있는 제 4 스위치(208b)는 오프 상태로 되어 있어 상기 제 1 수신 필터(220b) 쪽으로 신호가 전송되지 못하도록 한다.
동일한 방식으로 외부에서 1800MHz 대역의 주파수 신호를 상기 안테나(201)로부터인가 받은 다음, 상기 다이플렉서(203)를 통하여 필터링 된 후에 제 1 스위치(205b)에서 DCS 수신 단자(Rx) 쪽으로 신호를 전송시킨다.
이때, 상기 위상 시프트(207)를 통과한 후에 제 4 스위치(208b)에 의하여 신호는 제 1 수신 필터 (220b)를 통하여 DCN 수신 단자(Rx)로 전송된다.
이때, 상기 GSM 수신 단자(Rx)와 상기 위상 시프트(207) 사이에 연결되어 있는 제 4 스위치(208a)는 오프(off) 상태로 되어 있어 상기 제 2 수신 필터(210b) 쪽으로 신호가 전송되지 못하도록 한다.
따라서, 본 발명에서와 같이 위상 시프트를 하나를 사용하여 고주파 대역과 저주파 대역의 수신 신호 처리를 하여도, 종래의 모듈과 큰 차이 없이 동작하지만 종래와 달리 하나의 위상 시프트만을 사용하므로 패키지의 면적과 크기를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 고주파 GSM 모듈과 고주파 DCS 모듈에서 하나의 위상 시프트를 사용하여 송수신 신호 처리를 할 수 있도록 함 으로써, 회로 단순화 및 듀플렉서 패키지 제조시 소형화가 가능한 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
Claims (4)
- 두 개의 주파수 대역 신호를 하나의 라인을 통하여 송수신할 수 있도록 필터링 하는 다이플렉서;상기 두 개의 주파수 대역 신호중 고주파 신호를 송신하는 제 1 송신단과, 저주파 신호를 송신하는 제 2 송신단;상기 다이플렉서로부터 분리되어 수신된 신호중 고주파 대역 신호를 수신하는 제 1 수신단과 저주파 대역 신호를 수신하는 제 2 수신단;상기 제 1 송신단과 직렬로 연결된 제 1 송신단 필터와, 상기 제 2 송신단과 직렬로 연결된 제 2 송신단 필터;상기 제 1 수신단과 직렬로 연결된 제 1 수신단 필터와 상기 제 2 수신단과 직렬로 연결된 제 2 수신단 필터;상기 제 1 수신단 필터와 제 2 수신단 필터에 공통으로 신호를 전달하는 위상 시프트;상기 다이플렉서와 위상 시프트, 제 1 송신단, 제 2 송신단을 각각 선택적으로 연결시키는 제 1 , 제 2 스위치; 및상기 위상 시프트와 제 1 수신단 필터 및 제 2 수신단 필터에 각각 직렬로 연결된 제 3, 제 4 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 듀플렉서 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 듀플렉서에서 수신된 신호 중 고주파 신호와 저주파 신호는 제 1 스위치와 제 2 스위치의 선택에 의하여 상기 위상 시프트에 전달되는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 듀플렉서 회로.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 위상 시프트에 전달되는 고주파 신호와 저주파 신호는 상기 제 3 스위치와 제 4 스위치의 선택에 의하여 고주파 신호는 제 1 수신단 필터로 전달되고, 저주파 신호는 제 2 수신단 필터로 전달되는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 듀플렉서 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 3, 제 4 스위치는 제 1, 2 스위치 단에 인가되는 전원을 인가 받아 동작되는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 듀플렉서 회로.
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| KR20020005754A (ko) * | 2000-03-21 | 2002-01-17 | 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 | 송신기 캘리브레이션 방법 및 송수신기 |
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| KR20050023641A (ko) | 2005-03-10 |
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