KR101021309B1 - 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 특정대역의 신호만을 송수신할 수 있도록 한 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성방법에 관한 것이다. 본 발명은 서로 다른 주파수 대역으로 분리된 와이맥스(WiMAX) 트리플렉서를 이용하여 송수신 신호를 소정 대역으로 분리하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치에 있어서, 상기 와이맥스 트리플렉서를 구비하며, 수신신호를 특정 주파수 대역별로 분리하여 와이맥스 송수신기로 전송하는 수신 트리플렉서; 상기 와이맥스 트리플렉서를 구비하며, 송신신호를 주파수 간섭과 고조파가 제거되게 특정 주파수 대역별로 분리하여 안테나로 전송하는 송신 트리플렉서; 및 상기 수신 신호 및 상기 송신 신호에 따라 모드를 전환하는 스위치를 포함하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그의 구성 방법을 제공한다.

트리플 밴드 프런트 엔드 장치, 와이맥스 트리플렉서, 임피던스 매칭

Description

트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성 방법{TRIPLE BAND FRONT END APPARATUS AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 특정대역의 신호만을 송수신할 수 있도록 한 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 와이맥스(WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access) 단일 밴드 및 2중 밴드용 필터나 프런트 엔드(Front-end) 모듈로는 와이맥스의 3중 밴드 동작이 불가능하여 트리플렉서와 같은 3중 밴드용 RF 부품이 요구된다.

이에 따른 기존의 와이맥스 트리플렉서는 도 1에 도시된 바와 같이 2GHz, 3GHz, 5GHz 대역을 단순 분리하는 특성을 갖는다. 즉, 각 대역별로 각각 사용될 수 있도록 구성되어 있다.

이에 따라 기존의 와이맥스 트리플렉서를 이용하여 트리플 밴드 프런트 엔드 장치를 구성할 경우, 3개의 주파수 밴드에서 2개 밴드 이상을 동시에 사용하는 경우에는 와이맥스 트리플렉서가 필수적이다.

그러나, 동시 수신을 하지 않을 경우에는 와이맥스 트리플렉서 대신 스위치(SP3T)로 대체가 가능하다.

하지만, 스위치의 다이(Die) 설치 비용 및 조립 등의 작업이 필요하며, 대역 통과 필터나 저역 통과 필터 등의 컴포넌트를 따라 구성해야 하며, 장치의 부피가 증가하는 문제점이 있다.

또한 단순히 대역만을 분리해 놓은 구성이기 때문에 주파수 간섭과 고조파 발생으로 인해 원활한 송수신이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로, 특정대역의 신호만을 송수신할 수 있도록 한 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 신호 송신시 고주파 잡음을 감쇄시킴과 아울러, 신호간의 간섭을 제거하며 특정대역의 신호를 송수신할 수 있도록 한 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 송수신 트리플렉서 구현시 기존의 와이맥스 트리플렉서에 추가적으로 필터를 포함하는 설계를 통해 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 특성을 향상시키고 소형화할 수 있도록 한 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 트리플 밴드 프런트 엔드 장치는 서로 다른 주파수 대역으로 분리된 와이맥스(WiMAX) 트리플렉서를 이용하여 송수신 신호를 소정 대역으로 분리하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치에 있어서, 상기 와이맥스 트리플렉서를 구비하며, 수신신호를 특정 주파수 대역별로 분리하여 와이맥스 송수신기로 전송하는 수신 트리플렉서; 상기 와이맥스 트리플렉서를 구비하며, 송신신호를 주파수 간섭과 고조파가 제거되게 특정 주파수 대역별로 분리하여 안테나로 전송하는 송신 트리플렉서; 및 상기 수신 신호 및 상기 송신 신호에 따라 모드를 전환하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 면에 따른 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 구성 방법은 서로 다른 주파수 대역으로 분리된 와이맥스(WiMAX) 트리플렉서를 이용하여 송수신 신호를 소정 대역으로 분리하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치를 구성하는 방법에 있어서, 송신 경로와 수신 경로를 구분하여 상기 수신 경로상 수신 주파수 대역별로 분리되도록 상기 와이맥스 트리플렉서를 이용하여 대역통과 필터를 개별 구성하는 단계; 상기 송신 경로상 주파수 간섭과 고조파 제거를 위해 송신 주파수 대역별로 분리되도록 상기 와이맥스 트리플렉서를 이용하여 저역통과 필터를 개별 구성하는 단계; 상기 송신 경로와 안테나 및 상기 수신 경로와 상기 안테나 간의 임피던스를 매칭하는 제1, 제2 매칭부를 구성하는 단계; 및 상기 안테나와 상기 제1, 제2 매칭부를 송수신에 따라 연결하는 스위치를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제해결 수단에 의해 본 발명의 트리플 밴드 프런트 엔드 장치 및 그 구성방법은 기존의 와이맥스 트리플렉서에 추가적으로 대역통과 필터를 추가하여 수신 트리플렉서를 구성하고, 기존의 와이맥스 트리플렉서에 추가적으로 저역통과 필터를 추가하여 송신 트리플렉서를 구성하여 동시 혹은 단독으로 송수신 신호를 처리하는 경우, 3개의 특정 대역으로 명확히 구분됨으로써, 대역별간 신호 간섭이 발생하지 않으며, 송신시 고조파 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 기존의 와이맥스 트리플렉서를 이용함으로써, 추가 작업이 용이하며 비 용절감 측면의 이점과 소형화가 가능한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 트리플 밴드 프런트 엔드 장치(100)는 수신 트리플렉서(10)와, 송신 트리플렉서(30)와, 송수신 전환 스위치(40)를 포함한다.

수신 트리플렉서(10)는 제1 매칭부(11)와, 기존의 서로 다른 주파수 대역으로 단순 분리한 와이맥스 트리플렉서(미도시)와, 와이맥스 트리플렉서에 접속되는 2GHz 대역통과 필터(이하, "2GHz BPF" 라 표기함)(13)와, 5GHz 대역통과 필터(이하, "5GHz BPF" 라 표기함)(15)를 구비한다.

이러한 수신 트리플렉서(10)의 구성은 2개의 다이플렉서(Diplexer)를 이용하는 구조보다 삽입 손실(Insertion Loss) 측면에서 유리한 장점이 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 트리플 밴드 안테나 단에서 각 밴드의 경로로 바라본 입력 어드미턴스를 통해 3중 밴드 각각에 대한 컨쥬게이트 매칭(Conjugate Matching) 특성을 확인할 수 있다.

제1 매칭부(11)는 트리플 밴드 안테나와 수신 경로상의 임피던스를 매칭하는 것으로, 컨쥬게이트 매칭 방식을 통해 3개의 대역통과 필터를 동시에 매칭시킨다.

2GHz BPF(13)와 5GHz BPF(15)는 와이맥스 트리플렉서의 저역(2GHz)과 고역(5GHz)을 담당하는 수신 경로에 각기 접속된다. 그리고, 3GHz의 대역통과 필터(이하, "3GHz BPF" 라 표기함)(14)는 와이맥스 트리플렉서에 기 구비된 필터로서, 추가로 구비하지 않는다. 이를 도시한 도면이 첨부된 도 3b가 되며, 회로적으로 표현한 도면이 도 3c가 된다. 여기서 참조부호 "A"는 와이맥스 트리플렉서를 나타내며, 참조부호 "11"은 제1 매칭부가 된다.

이러한 수신 트리플렉서(10)의 구성으로 인해, 도 3d와 같이 2GHz 대역과 3GHz 대역 및 5GHz 대역으로 대역이 분리됨을 알 수 있다.

한편, 수신 트리플렉서(10)의 2GHz BPF(13), 3GHz BPF(14), 5GHz BPF(15)는 각기 대응하는 2GHz Balun(16), 3GHz Balun(17), 5GHz Balun(18)에 연결된다. 여기서 2GHz Balun(16), 3GHz Balun(17), 5GHz Balun(18)는 트리플 밴드 안테나에서 임피던스 매칭을 위해 사용된다.

결국, 2GHz Balun(16), 3GHz Balun(17), 5GHz Balun(18)은 다음 단의 와이맥스 송수신기(20)로 수신신호를 전송한다.

송신 트리플렉서(30)는 기존의 서로 다른 주파수 대역으로 단순 분리한 와이맥스 트리플렉서(미도시)와, 와이맥스 트리플렉서에 접속되는 5GHz 저역통과 필터(이하, "5GHz LPF" 라 표기함)(33)와, 제2 매칭부(37)를 구비한다.

여기서 송신 트리플렉서(30)는 2GHz 대역, 3GHz 대역, 5GHz 대역 각각의 저역통과 필터 특성을 갖으면서 3개의 밴드를 하나로 통합하는 역할을 하며 전력증폭기(PA)(24~26)에서 증폭된 송신 신호의 2차 고조파 제거를 위해 감쇄 레벨을 높인 다.

또한 송신 트리플렉서(30)의 기본 기능인 저역 밴드의 저역 밴드 필터 특성, 중간 밴드의 대역 통과 필터 특성, 고역 밴드의 고역 밴드 필터 특성에 5GHz의 저역 통과 필터를 추가함으로써, 3개 밴드의 저역통과 필터 특성을 갖는다.

도 2의 2GHz LPF(31)는 와이맥스 트리플렉서에 기 구비된 필터로서, 추가로 구비하지 않는다. 또한 3GHz LPF(32)는 와이맥스 트리플렉서에 기 구비된 3GHz BPF에 포함될 수 있으며, 기능상 2차 고조파를 제거할 수 있기 때문에 3GHz LPF(32)라고 볼 수 있다. 이를 도시한 도면이 첨부된 도 4a가 되며, 회로적으로 표현한 도면이 도 4b가 된다. 여기서 참조부호 "A"는 와이맥스 트리플렉서를 나타내며, 참조부호 "37"은 제2 매칭부가 되며, 3GHz BPF(33')는 와이맥스 트리플렉서에 기 구비된 필터가 된다.

도 5는 본 발명의 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 구성방법을 보인 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 수신 경로상 수신 주파수 대역별(2GHz, 3GHz, 5GHz)로 분리되도록 와이맥스 트리플렉서를 이용하여 2GHz BPF(13)와 3GHz BPF(14) 및 5GHz BPF(15)를 개별 구성한다(S510).

여기서, 2GHz BPF(13)와 3GHz BPF(14) 및 5GHz BPF(15)를 개별 구성하기 위해서는 와이맥스 트리플렉서가 기 구비한 저역의 수신경로에 추가적으로 2GHz BPF(13)를 접속하고, 고역의 수신 경로에 5GHz BPF(15)를 추가적으로 접속한다.

또한 송신 경로상 주파수 간섭과 고조파 제거를 위해 송신 주파수 대역별로 분리되도록 와이맥스 트리플렉서를 이용하여 2GHz LPF(31)와 3GHz LPF(32) 및 5GHz LPF(33)를 개별 구성한다(S520).

여기서, 2GHz LPF(31)와 3GHz LPF(32) 및 5GHz LPF(33)를 개별 구성하기 위해서는 와이맥스 트리플렉서가 기 구비한 고역의 송신 경로에 추가적으로 2차 고조파를 제거할 수 있도록 5GHz LPF(33)를 추가적으로 접속한다.

이때 수신 경로와 송신 경로상의 BPF와 LPF를 구성하는 순서를 역순으로 수행하여도 무관하다.

이후, 수신 경로와 트리플 밴드 안테나 및 송신 경로와 트리플 밴드 안테나 간의 임피던스를 매칭하는 제1, 제2 매칭부(11, 37)를 구성한다(S530, S540).

다음 트리플 밴드 안테나와 제1, 제2 매칭부(11, 37)를 송수신에 따라 연결하는 송수신 전환 스위치(40)를 제1 매칭부(11)와 트리플 밴드 안테나 사이 그리고 제2 매칭부(37)와 트리플 밴드 안테나 사이에 배치되도록 구성한다(S550).

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 기존의 와이맥스 트리플렉서의 특성을 보인 예시도.

도 2는 본 발명의 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 구성도.

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 있어, 수신 트리플렉서를 설명하기 위한 예시도.

도 4a 및 도 4b는 도 2에 있어, 송신 트리플렉서를 설명하기 위한 예시도.

도 5는 본 발명의 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 구성방법을 보인 흐름도.

Claims (9)

1. 서로 다른 주파수 대역으로 분리된 와이맥스(WiMAX) 트리플렉서를 이용하여 송신 신호 및 수신 신호를 소정 대역으로 분리하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치에 있어서,

   상기 수신 신호를 특정 주파수 대역별로 분리하여 와이맥스 송수신기로 전송하기 위해, 안테나와 수신 경로상의 임피던스를 매칭하는 제1 매칭부와, 상기 수신신호를 서로 다른 주파수 대역으로 분리하고, 상기 와이맥스 트리플렉서의 저역과 고역을 담당하는 수신 경로에 각기 접속된 복수의 대역 통과 필터를 포함하는 수신 트리플렉서;

   상기 송신 신호를 주파수 간섭과 2차 고조파가 제거 되게 서로 다른 주파수 대역으로 분리하여 상기 안테나로 전송하기 위하여, 상기 안테나와 송신 경로상의 임피던스를 매칭하는 제2 매칭부와, 상기 와이맥스 트리플렉서의 고역을 담당하는 상기 송신 경로에 접속된 복수의 저역 통과 필터를 포함하는 송신 트리플렉서; 및

   상기 수신 신호 및 상기 송신 신호에 따라 모드를 전환하는 스위치를 포함하되,

   상기 제1 매칭부는 컨쥬게이트 매칭 방식을 통해 상기 복수의 대역 통과 필터를 동시에 매칭시키고,

   상기 제2 매칭부는 상기 컨쥬게이트 매칭 방식을 통해 상기 복수의 저역 통과 필터를 동시에 매칭시키는 것을 특징으로 하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 대역 통과 필터는,

   2GHz의 대역통과 필터와 5GHz의 대역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 저역 통과 필터는,

   5GHz의 저역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치.
6. 삭제
7. 서로 다른 주파수 대역으로 분리된 와이맥스(WiMAX) 트리플렉서를 이용하여 송수신 신호를 소정 대역으로 분리하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치를 구성하는 방법에 있어서,

   송신 경로와 수신 경로를 구분하여 상기 수신 경로상 수신 주파수 대역별로 분리되도록 상기 와이맥스 트리플렉서의 저역과 고역을 담당하는 상기 수신경로에 추가하여 각기 접속되는 복수의 대역통과 필터를 개별 구성하는 단계;

   상기 송신 경로상 주파수 간섭과 2차 고조파 제거를 위해 송신 주파수 대역별로 분리되도록 상기 와이맥스 트리플렉서의 고역을 담당하는 송신 경로에 접속하는 복수의 저역통과 필터를 개별 구성하는 단계;

   안테나와 상기 수신 경로 상의 임피던스를 컨쥬게이트 매칭 방식을 통해 매칭시켜 상기 복수의 대역통과 필터를 동시에 매칭시키는 제1 매칭부와 상기 안테나와 상기 송신 경로 상의 임피던스를 상기 컨쥬게이트 매칭 방식을 통해 매칭시켜 상기 복수의 저역통과 필터를 동시에 매칭시키는 제2 매칭부를 구성하는 단계; 및

   상기 안테나와 상기 제1, 제2 매칭부를 송수신에 따라 연결하는 스위치를 구성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리플 밴드 프런트 엔드 장치의 구성 방법.
8. 삭제
9. 삭제

Images