KR101075690B1 - 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 안테나 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 입력/출력 노드와 결합된 송신 증폭기를 포함하는 송수신기 회로를 제공한다. 송신 증폭기는 송수신기 회로로부터 송신되는 통신을 증폭하도록 구성된다. 송수신기 회로는 수신기 및 전계 효과 트랜지스터를 더 포함한다. 수신기는 안테나 입력/출력 노드와 결합된 수신기의 입력을 포함한다. 전계 효과 트랜지스터는 수신기 입력과 전기 기준 사이에 결합된다. 전계 효과 트랜지스터는, 수신기의 입력에서 통신이 수신될 시에는 개방 회로를 제공하고, 수신기의 입력에서 통신이 수신되지 않을 시에는 폐쇄 회로를 제공하도록 구성된다.
Figure R1020057020197
송신 증폭기, 송수신기 회로, 수신기, 전계 효과 트랜지스터.

Description

전계 효과 트랜지스터를 포함하는 안테나 스위치{ANTENNA SWITCHES INCLUDING FIELD EFFECT TRANSISTORS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로서, 특히, 안테나 스위치에 관한 것이다.
최근에, 통합된 무선 장치의 소형화를 위한 요구가 증대되어 왔다. 불행하게도, 단일 무선 장치에서 보다 양호한 성능, 더욱 많은 기능 및 더욱 많은 서비스의 통합으로 인해, 본래 장치의 크기를 동시에 축소하지 못하였다. 결과적으로, 무선 장치의 제조자 및 개발자는, 예컨대, 기존의 부품의 크기를 축소함으로써, 보다 많은 부품을 보다 작은 하우징으로 조작할려고 하는 노력을 부단히 하고 있다. 더욱이, 장치 내의 부품의 수가 증가함에 따라, 하우징 내의 공간의 부족이 전기적 손실의 증대를 유발시킬 수 있다.
종래의 무선 단말기는 통상적으로 무선 단말기가 무선 단말기, 즉 안테나 스위치의 송신 모드와 수신 모드 간에 스위치하도록 하는 스위칭 회로를 구비한다. 종래의 안테나 스위치의 동작은 통상적으로 무선 단말기 내에 배치된 2개의 개별적인 부품에 의해 제공된 2개의 개별적 스테이지(stage)로 분할된다. 제 1 스테이지는, 예컨대, 전력 증폭기에 의해 제공된 안테나 스위치의 증폭 스테이지이고, 제 2 스테이지는 안테나 스위치와 관련된 안테나의 송신 모드와 수신 모드 간에 스위치하는 안테나 스위치의 스위칭 스테이지이다.
본 발명의 어떤 실시예에 따르면, 송수신기 회로는 안테나 입력/출력 노드와 결합된 송신 증폭기를 포함한다. 송신 증폭기는 송수신기 회로로부터 송신되는 통신을 증폭하도록 구성된다. 송수신기 회로는 수신기 및 전계 효과 트랜지스터를 더 포함한다. 수신기는 안테나 입력/출력 노드와 결합된 수신기의 입력을 포함한다. 전계 효과 트랜지스터는 수신기 입력 및 전기적 기준(electrical reference) 사이에 결합된다. 전계 효과 트랜지스터는, 수신기의 입력에서 통신이 수신될 시에는 개방 회로를 제공하고, 수신기의 입력에서 통신이 수신되지 않을 시에는 폐쇄 회로를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 송수신기 회로는, 송신 증폭기와 안테나 입력/출력 노드 사이 및, 송신 증폭기와 수신기의 입력 사이에 결합된 분리(isolation) 소자를 포함한다. 바이어스 회로는 안테나 입력/출력 노드에 결합된다. 바이어스 회로는, 송신 증폭기로부터 통신을 송신할 시에는 분리 소자에서 저 임피던스를 제공하고, 송신 증폭기로부터 통신이 송신되지 않을 시에는 분리 소자에서 고 임피던스를 제공하도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 무선 단말기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 도 1의 무선 단말기 내의 전자 부품의 장치의 개략적 블록도이다.
도 3은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기 내에 사용된 송신 라인의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 기질 저항 대 손실(dB)을 도시한 챠트이다.
도 6은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기 내에 포함된 스위칭 회로의 개략적 블록도이다.
도 7은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기의 블록도이다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기 내에 포함된 바이어스 회로 및 유도 소자 회로의 개략적 블록도이다.
도 9A 및 도 9B는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기 내에 포함된 바이어스 회로 및 유도 소자 회로의 개략적 블록도이다.
도 10은 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위칭 회로 및 바이어싱 회로를 포함하는 송수신기의 개략적 블록도이다.
본 발명은 이제 첨부한 도면을 참조로 하여 더욱 충분히 기술되며, 여기서 본 발명의 실시예가 도시된다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형식으로 실시될 수 있고, 여기에 설명된 실시예로 제한되는 것으로 해석되지 않으며, 오히려, 이들 실시예는 본 명세서가 당업자에게 본 발명의 개념을 철저하고, 완전히, 그리고 충분히 전달하도록 제공된다. 도면에서, 소자가 다른 소자에 "결합" 또는 "접속"되는 것으로 지칭되면, 그것은 다른 소자에 직접 결합되거나 접속될 수 있거나, 개재(intervening) 소자가 제공될 수 있다. 대조적으로, 소자가 다른 소자에 " 직접 결합" 또는 "직접 접속"되는 것으로 지칭되면, 제공되는 개재 소자가 존재하지 않는다. 동일한 참조 번호는 시종일관하여 동일한 요소를 언급한다.
본 발명의 실시예는 이제 도 1 내지 도 10을 참조로 아래에 기술된다. 본 발명의 실시예는, 동일한 집적 회로의 반도체 기판과 같은 동일한 집적 회로 칩 상에 집적될 수 있는 안테나 스위치에, 통신 장치, 예컨대, 무선 단말기에 사용하기 위한 증폭기를 제공한다. 특히, 무선 단말기가 송신 증폭기로부터의 통신을 송신하는 것으로부터 수신기에서 통신을 수신하는 것으로 스위치하도록 구성되는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 안테나 스위치가 제공될 수 있다. 종래의 안테나 스위치, 예컨대, PIN 다이오드에 이용되고, 전류 제어 신호에 응답하여 활성화 및/또는 비활성화되는 스위칭 회로와는 달리, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위치로서 구성되는 FET는 전압 제어 신호에 응답하여 활성화 및/또는 비활성화된다. 안테나 장치 내의 스위치로서, 예컨대, PIN 다이오드를 이용하는 예시적인 장치는 Brandt에 의한 미국 특허 제6,332,071호에 개시되어 있으며, 이는 여기서 전적으로 참조로 포함된다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 안테나 스위치는 이 스위치가 상당한 전류를 끌어당길 수 없도록 전압 제어 신호에 응답하여 동작하며, 이들 장치는 종래의 안테나 스위치에 비해 개선된 수행 특성을 가질 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따르면, 스위치는 단일 칩 상의 송신 증폭기와 조합되어, 기존의 안테나 스위치에 비해 더욱 비용 효율성을 가질 수 있는 보다 작은 통합된 패키지를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 무선 단말기 내에 포함되는 분리 회로, 예컨대, PIN 다이오드를 바이어스하여, 무선 주파수(RF) 신호가 송신 증폭기로부터 통신을 송신할 시에 송신 증폭기에서 안테나로 흐르도록 하는 것에 관련한다.
본 발명의 어떤 실시예에 따른 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 안테나 스위치는 무선 단말기, 예컨대, 도 1에 도시된 무선 단말기(10) 내에 포함될 수 있다. 여기에 이용되는 바와 같이, 용어 "이동 단말기" 또는 "무선 단말기"는, 멀티라인 디스플레이를 가지거나 가지지 않은 셀룰러 무선 전화; 셀룰러 무선 전화를 데이터 처리, 팩스 및 데이터 통신 기능(capabilities)과 조합할 수 있는 개인 휴대 통신 시스템(PCS) 단말기; 무선 전화, 페이저, 인터넷/인트라넷 액세스, 웹 브라우저, 조직자, 칼렌다 및/또는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신기를 포함할 수 있는 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 및/또는, 종래의 랩탑 및/또는 팜탑 수신기, 또는 무선 송수신기를 포함하는 다른 장치를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 무선 단말기(10)는 하우징(12)을 포함할 수 있다. 하우징(12)은 최상부(13) 및, 최상부(13)에 접속된 최하부(14)를 포함하여, 그 내에 공동부를 형성할 수 있다. 최상부 및 최하부 하우징 부분(13, 14)은 사용자 인터페이스(15)를 하우스(house)할 수 있으며, 이 사용자 인터페이스(15)는 다수의 키(16), 디스플레이(17) 및/또는 (도시되지 않은) 전자 부품을 포함할 수 있으며, 이 전자 부품은 무선 단말기(10)가 통신 신호를 송수신하도록 한다.
본 발명의 어떤 실시예에 따른 안테나 스위치가 무선 단말기에 대해 여기에 기술되지만, 본 발명의 실시예는 이와 같은 구성으로 제한되지 않음을 이해하게 될 것이다. 예컨대, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 안테나 스위치는 고정 단말기, 예컨대, 무선 통신 시스템용 기지국 내에 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 무선 단말기가 본 발명의 어떤 실시예에 따라 무선 단말기의 통신 신호를 송수신하도록 하는 전자 부품의 장치에 대해서는 아래에 기술된다. 도시된 바와 같이, 무선 단말기의 통신 신호를 수신 및/또는 송신하는 안테나(22)는, 마이크로프로세서와 같은 제어기(25)에 전기적으로 더 접속되는 무선 주파수(RF) 송수신기(24)에 전기적으로 접속된다. 제어기(25)는 제어기(25)로부터의 신호를 무선 단말기의 사용자로 송신하도록 구성되는 스피커(26)에 전기적으로 접속된다. 제어기(25)는 또한 마이크로폰(27)에 전기적으로 접속되는데, 이 마이크로폰(27)은 사용자로부터 음성 신호를 수신하여, 이 음성 신호를 제어기(25) 및 송수신기(24)를 통해 원격 장치로 송신한다. 제어기(25)는 무선 단말기의 동작을 용이하게 하는 키패드(15) 및 디스플레이(17)에 전기적으로 접속된다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 안테나 스위치는 무선 단말기의 송수신기, 예컨대, 도 2의 송수신기(24) 내에 내장될 수 있다.
통신 장치 분야의 숙련자는, 안테나가 전자기 신호를 송신 및/또는 수신하기 위해 이용될 수 있는 장치임을 이해할 것이다. 송신 중에, 안테나는 송신 라인으로부터 에너지를 수용하여, 이 에너지를 공간 내로 방출할 수 있다. 수신 중에, 안테나는 입사파로부터 에너지를 모아, 이 에너지를 송신 라인에 제공할 수 있다. 안테나로부터 방출되거나, 안테나에 의해 수신되는 전력량은 통상적으로 이득으로 나타 낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 안테나 스위치를 포함하는 송수신기(300)의 블록도가 도시된다. 본 발명의 실시예에 따른 송수신기는, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고, 예컨대, 디지털 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 칩, 무선 주파수(RF)-ASICs, CMOS 제어 ASICs 등에 포함될 수 있음을 알 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 수신기 신호 경로(A, B, C 및 D)는 주파수 선택 회로(350)에 접속된다. 4개의 수신 신호 경로의 각각은 상이한 주파수 대역에 전용될 수 있다. 예컨대, 신호 경로(A 및 B)는 고주파수 대역, 예컨대, 1800 MHz 주파수 대역을 가진 신호에 전용될 수 있다. 1800 MHz 주파수 대역은 개인 휴대 통신 시스템(PCS)의 코드 분할 다중 접속(CDMA) 대역에 할당된 주파수에 대응할 수 있다. 따라서, 제 1 고 대역 신호 경로(A)는 PCS CDMA 대역 내의 채널의 제 1 그룹에 할당될 수 있고, 제 2 고 대역 경로(B)는 PCS CDMA 대역 내의 채널의 제 2 그룹에 할당될 수 있다. 마찬가지로, 신호 경로(C 및 D)는 저주파수 대역, 예컨대, 800-830 MHz 주파수 대역을 가진 신호에 전용될 수 있다. 800-830 MHz 주파수 대역은 셀룰러 CDMA에 할당된다. 따라서, 제 1 저 대역 신호 경로(C)는 셀룰러 CDMA 채널의 800-815 MHz 주파수 대역에 할당될 수 있고, 제 2 저 대역 신호 경로(D)는 셀룰러 CDMA 채널의 815-830 MHz 주파수 대역에 할당될 수 있다. 이들 주파수는 예시적인 목적을 위해 제공되고, 본 발명의 실시예는 이들 주파수로 제한되지 않음을 알 수 있다.
주파수 선택 회로(350)는 안테나(380)에 결합된다. 주파수 선택 회로(350)는 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)와 제 2 입력/출력 노드(391) 사이에 더 결합된다. 주파수 선택 회로는 제 1 주파수 대역의 주파수를 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)에/로부터 결합하고, 제 2 주파수 대역의 주파수를 제 2 입력/출력 노드(391)에/로부터 결합하도록 구성된다. 주파수 선택 회로(350)의 사용에 의해, 예컨대, 안테나 스위치가 다중 대역 안테나를 지원하게 될 수 있다. 주파수 선택 회로(350)는, 예컨대, 어떤 주파수 대역을 통과시키도록 구성된 일련의 필터로서 구현될 수 있는 다이플렉서일 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 송신 증폭기(301)의 상위 2개의 수신기 신호 경로(A 및 B) 및 제 1 송신기 신호 경로(E)는 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)에 결합된다. 마찬가지로, 제 2 송신 증폭기(302)의 하위 2개의 수신기 신호 경로(C 및 D) 및 제 2 송신기 신호 경로(F)는 제 2 안테나 입력/출력 노드(391)에 결합된다.
제 1 및 2 고 대역 수신기 신호 경로(A 및 B)는, 이들이 유사한 부품을 포함하기 때문에 동시에 논의될 것이다. 제 1 및 2 고 대역 수신기 신호 경로(A 및 B)의 부품은 각 경로와 관련된 상이한 주파수를 보상하도록 상이한 값을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 수신기 신호 경로(A 및 B)의 부품 및 블록은 모두 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)에 결합된다. 도 3에 더 도시된 바와 같이, 제 1 송신기 경로(E)는 또한 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)에 결합된다. 제 1 송신 증폭기(301)는 이동 단말기 내에 배치된 다른 부품, 예컨대, 도 2의 제어기(25)와 인터페이스/통신하는 추가적인 회로에 결합될 수 있다. 제 1 송신 증폭기(301)는 무선 단말기로부터 송신되는 통신을 증폭하도록 구성된다.
제 1 송신 증폭기(301)의 출력 단자는 유도 소자(L2)의 제 1 단자에 접속될 수 있다. 유도 소자(L2)의 제 2 단자는 커패시터(C1)의 제 1 단자에 접속될 수 있고, 커패시터(C1)의 제 2 단자는 전기적 기준, 예컨대, 접지에 접속될 수 있다. 여기에 이용된 바와 같이, 전기적 기준은 정 전압, 부 전압, 접지 등을 포함할 수 있다. 더욱이, 제 1 증폭기(301)는 고 값 유도 소자(L1)를 통해 공급 전압(Vs)에 의해 공급될 수 있다. (Vs)는, 예컨대, 무선 단말기를 가동하는 배터리의 전압일 수 있다.
유도 소자(L2)의 제 2 단자 및 커패시터(C1)의 제 1 단자는 또한 분리 소자, 예컨대, 제 1 PIN 다이오드(310)에 접속될 수 있다. 제 1 PIN 다이오드(310)는, 예컨대, 무선 단말기가 수신기(370 또는 371)에서 통신을 수신할 시에, 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)로부터 제 1 송신 증폭기(301)를 절연할 수 있다. 환언하면, 제 1 PIN 다이오드(310)는 송신 스위치로서 작용할 수 있다. 분리 소자가 여기서 PIN 다이오드로서 도시되지만, 분리 소자는 이 구성으로 제한되지 않음을 알 수 있다. 예컨대, 분리 소자는, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고, 예컨대, 송신 라인 또는 유도 소자에 의해 구현될 수 있다.
PIN 다이오드(310)의 출력 단자는 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)에 접속된다. 커패시터(C7) 및 저역 통과 필터(360)는 제 1 안테나 입력/출력 노드(390)와 주파수 선택 회로(350) 사이에 직렬로 접속될 수 있다. 커패시터(C3, C4)는 안테나 입력/출력 노드와 접지 사이에 접속된다. 송신 라인(320, 321) 및 커패시터(C30, C31)는 안테나 입력/출력 노드(390)와 접지 사이에서 커패시터(Cds)와 직렬로 접속된다. 송신 라인(320, 321)은, 예컨대, 고 대역의 1/4 파장(또는 1/4 파장의 어떤 배수)일 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송신 라인은, 예컨대, 마이크로스트립, 유도 소자 등을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
송신 라인(320, 321) 및 스위칭 회로(330, 331)는 안테나 입력/출력 노드(390)와 접지와 같은 전기적 기준 사이에 직렬로 접속된다. 스위칭 회로(330, 331)는 게이트 제어기(340, 341)로부터의 제어 신호에 응답하여 동작하고, 수신기(370, 371)의 입력은 송신 라인(320, 321)과 스위칭 회로(330, 331) 간의 노드(Q, R)에 결합된다. 수신기(370, 371)는, 통신된 신호가 무선 단말기의 수신기에 의해 수신되도록 할 수 있고, 무선 단말기 내의 부가적인 회로, 예컨대, 도 2의 제어기(25)와 인터페이스하는 회로를 포함하는 수신기 포트일 수 있음을 알 수 있다. 스위칭 회로(330, 331)는, 무선 단말기가 수신기(370, 371)에서의 통신 수신과 송신 증폭기(301)로부터의 통신 송신 간에 스위치하도록 할 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 무선 단말기는 또한, 유휴, 즉 통신을 송신 또는 수신할 수 없음을 알 수 있다. 무선 단말기가 유휴인 실시예에서, 스위칭 회로(330, 331)는, 송신 증폭기로부터 정보를 수신하는 것처럼 구성될 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위칭 회로는 도 6에 대해 아래에 더 논의될 것이다.
제 1 및 2 저 대역 수신기 신호 경로(C 및 D)는, 이들이 유사한 부품을 포함하기 때문에 동시에 논의될 것이다. 제 1 및 2 저 대역 수신기 신호 경로(C 및 D)의 부품은 각 경로와 관련되는 상이한 주파수를 보상하도록 상이한 값을 가질 수 있음을 알 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 경로(C 및 D)의 부품 및 블록은 모두 제 2 안테나 입력/출력 노드(391)에 결합된다. 도 3에 더 도시된 바와 같이, 제 2 송신기 경로(F)는 또한 제 2 안테나 입력/출력 노드(391)에 결합된다. 제 2 송신 증폭기(302)는 이동 단말기 내에 배치된 다른 부품, 예컨대, 도 2의 제어기(25)와 인터페이스/통신하는 추가적인 회로에 결합될 수 있다. 제 2 송신 증폭기(302)는 무선 단말기로부터 송신되는 통신을 증폭하도록 구성된다.
제 2 송신 증폭기(302)의 출력 단자는 유도 소자(L4)의 제 1 단자에 접속될 수 있다. 유도 소자(L4)의 제 2 단자는 커패시터(C2)의 제 1 단자에 접속될 수 있고, 커패시터(C2)의 제 2 단자는 전기적 기준, 예컨대, 접지에 접속될 수 있다. 여기에 이용된 바와 같이, 전기적 기준은 정 전압, 부 전압, 접지 등을 포함할 수 있다. 더욱이, 제 2 증폭기(302)는 고 값 유도 소자(L3)를 통해 공급 전압(Vs)에 의해 공급될 수 있다. (Vs)는, 예컨대, 무선 단말기를 가동하는 배터리의 전압일 수 있다.
유도 소자(L4)의 제 2 단자 및 커패시터(C2)의 제 1 단자는 또한 분리 소자, 예컨대, 제 2 PIN 다이오드(311)에 접속될 수 있다. 제 2 PIN 다이오드(311)는, 예컨대, 무선 단말기가 수신기(372 또는 373)에서 통신을 수신할 시에, 안테나 입력/출력 노드(391)로부터 제 2 송신 증폭기(302)를 절연할 수 있다. 환언하면, 제 2 PIN 다이오드(311)는 송신 스위치로서 작용할 수 있다. 분리 소자가 여기서 PIN 다이오드로서 도시되지만, 분리 소자는 이 구성으로 제한되지 않음을 알 수 있다. 예컨대, 분리 소자는, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고, 예컨대, 송신 라인 또는 유도 소자에 의해 구현될 수 있다.
PIN 다이오드(311)의 출력 단자는 안테나 입력/출력 노드(391)에 접속된다. 커패시터(C8) 및 저역 통과 필터(361)는 안테나 입력/출력 노드(391)와 주파수 선택 회로(350) 사이에 직렬로 접속될 수 있다. 커패시터(C5, C6)는 안테나 입력/출력 노드와 접지 사이에 접속된다. 송신 라인(322, 323) 및 커패시터(C32, C33)는 안테나 입력/출력 노드(391)와 접지와 같은 전기적 기준 사이에서 커패시터(Cds)와 직렬로 접속된다. 송신 라인(322, 323)은, 예컨대, 저 대역의 1/4 파장(또는 그의 배수)일 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송신 라인은, 예컨대, 마이크로스트립, 유도 소자 등을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
송신 라인(322, 323) 및 스위칭 회로(332, 333)는 안테나 입력/출력 노드(391)와 접지와 같은 전기적 기준 사이에 직렬로 접속된다. 스위칭 회로(332, 333)는 게이트 제어기(342, 343)로부터의 제어 신호에 응답하여 동작하고, 수신기(372, 373)의 입력은 송신 라인(322, 323)과 스위칭 회로(332, 333) 간의 노드(S, T)에 결합된다. 수신기(372, 373)는, 통신된 신호가 무선 단말기의 수신기에 의해 수신되도록 할 수 있고, 무선 단말기 내의 부가적인 회로, 예컨대, 도 2의 제어기(25)와 인터페이스하는 회로를 포함하는 수신기 포트일 수 있음을 알 수 있다. 스위칭 회로(322, 323)는, 무선 단말기가 수신기(372, 373)에서의 통신 수신과 송신 증폭기(302)로부터의 통신 송신 간에 스위치하도록 할 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 무선 단말기는 또한, 유휴, 즉 통신을 송신 또는 수신할 수 없음을 알 수 있다. 무선 단말기가 유휴인 실시예에서, 스위칭 회로(332, 333)는, 송신 증폭기로부터 정보를 송신하는 것처럼 구성될 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위칭 회로는 도 6에 대해 아래에 더 논의될 것이다.
여기에 논의되는 본 발명의 실시예가 다이플렉서(350)를 통해 단일 안테나(380)에 결합되는 2개의 송신 증폭기(301 및 302) 및 4개의 수신기(370, 371, 372 및 373)를 포함하지만, 본 발명의 실시예는 이 구성으로 제한되지 않음을 알 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송수신기는, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고, 다소의 송신 증폭기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다.
상술한 PIN 다이오드(310, 311)는 도 3에 도시된 회로가 무선 단말기가 송신 증폭기(301, 302)로부터 통신을 송신할 시에 손실을 갖게 할 수 있다. 따라서, 유도 소자(L2 및 L4) 및 커패시터(C1 및 C2)는, 이들이 송신 증폭기(301 및 302)의 (도시되지 않은) 출력 트랜지스터와 함께 비교적 고 임피던스를 제공하여, 무선 단말기가 수신기에서 통신을 수신할 시에 수신 신호에 상당한 영향을 주지 않도록 선택된다.
본 발명의 어떤 실시예에서, PIN 다이오드(310, 311)는, 예컨대, 무선 단말기가 수신기에서 통신을 수신할 시에 수신 신호 상에서 송신 증폭기(301 및 302)의 충격(impact)을 최소화하도록 미세 동조하는(fine-tuning) 마이크로스트립으로 대체될 수 있다. 그러나, 인덕터(L2 및 L4) 및 커패시터(C1 및 C2)는 반송파 주파수에서 병렬 공진 상태에 있을 경우에는, 마이크로스트립이 필요하지 않을 수 있다.
도 3에 도시된 수신기 중 하나가 원하는 수신 경로와 관련된 스위치(330, 331, 332 및/또는 333)를 턴 오프함으로써 활성화되면, 송신 증폭기를 공유하는 다른 무선 주파수(RF) 스위치는 통상적으로 원하는 경로로부터 전력을 전환(divert)하지 않도록 턴 온된다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위칭 회로(330)는 전압 제어되는 스위치를 포함하여, 상당한 전류 및/또는 전력을 소비하지 않을 수 있다. 이런 타입의 스위치는, 더 후술하는 바와 같이, 예컨대, 전계 효과 트랜지스터(FET)에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예가 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)에 대해 기술되지만, 본 발명의 실시예는 이 구성으로 제한되지 않음을 알 수 있다. 예컨대, 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 접합 전계 효과 트랜지스터(JFET) 및/또는 슈우도형(pseudomorphic) 고 전자 이동도 트랜지스터(PHEMT)는 또한 비소화 갈륨(GaAs) 기질 상의 HBTAs, MESFETs, JFETs 또는 PHEMTs와 조합하여, 또한 제어 게이트를 통해 상당한 전류를 소비하지 않는 스위칭 회로를 제공하는데 이용될 수 있다. 이들 대안(alternatives) 중 하나 이상을 이용하는 본 발명의 실시예는 여기에 기술된 바와 같은 스위치로서 구성되는 MOSFET를 이용하는 본 발명의 실시예보다 비용면에서 더욱 효율적일 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송신 라인의 선택적 실시예가 기술된다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 송신 라인 또는 마이크로스트립의 길이는 도 4에 도시된 바와 같이 기존의 송신 라인을 등가의 송신 라인으로 대체함으로써 짧아질 수 있다. 특히, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송신 라인은 집중(lumped) 소자 또는 집중 소자 및 송신 라인의 조합으로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 90 도의 송신 라인(400)은 더욱 짧은 송신 라인(410)으로 대체될 수 있다. 길이의 차는 송신 라인(410)의 입력 및/또는 출력에서 커패시턴스를 가산함으로써 보상될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 길이의 차는 커패시터(C20)를 더욱 짧은 송신 라인의 입력에 가산하고, 더욱 짧은 송신 라인의 출력에서 커패시터(C21)를 가산함으로써 보상된다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 송신 라인은 또한 역 처리, 즉 송신 라인(410)을 이용하여 연장될 수 있고, 커패시터(C20 및 C21)는 더욱 긴 송신 라인(400)으로 대체될 수 있다. 따라서, 예컨대, 도 3의 송신 라인(320), 커패시터(C3) 및 커패시터(Cds)는 도 4에 도시된 바와 같은 더욱 긴 송신 라인으로 대체될 수 있다.
상술한 바와 같이, FET는 스위치로서 구성될 수 있고, 도 3에 대해 상술한 스위칭 회로(330, 331, 332, 333) 내에 포함될 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 FET 스위치가 제어 전압에 응답하여 동작함으로써, 이들 스위치는 전류 및/또는 전력 소비를 줄일 수 있다. 그러나, FET 스위치는 비교적 제한된 전압 스윙(swing)을 처리하고, 규소(Si) 기질에 대한 고 커플링을 가지며, 드레인에서 소스까지의 고 커패시턴스를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예는 후술하는 MOSFET 스위치의 이들 특성을 다룬다.
여기에 기술된 MOSFET는, 예컨대, n-채널(NMOS) 또는 p-채널(PMOS) MOSFET일 수 있다. 본 발명의 실시예는 여기서 NMOS 트랜지스터를 이용하여 기술되지만, 본 발명의 실시예는 이 구성으로 제한되지 않음을 알 수 있다. NMOS 트랜지스터는 동일한 게이트 길이를 가진 PMOS 트랜지스터의 저항의 절반을 가질 수 있다. 그러나, NMOS 트랜지스터는 기질의 나머지와 직접 접촉하는 Pwell에 제작될 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예에 따라 스위치로서 NMOS 트랜지스터를 이용하면, NMOS 트랜지스터의 드레인에서 소스까지의 기생 커패시턴스는 스위치가 고주파수로 동작할 수 있도록 감소될 수 있다. NMOS 트랜지스터의 드레인에서 소스까지의 기생 커패시턴스는 드레인에서 소스까지의 커패시턴스를 구성하는 커패시턴스들을 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 예컨대, 트랜지스터의 드레인에서 소스까지의 커패시턴스의 일부는 게이트 대 드레인 및 게이트 대 소스 커패시턴스를 포함한다. 저항과 같은 고 옴 장치 또는 저항 소자를 통해 게이트를 제어함으로써, 게이트를 통한 효율적인 드레인 대 소스 커패시턴스는, 게이트 대 소스 및 게이트 대 드레인 커패시턴스가 직렬로 위치되므로, 게이트 대 드레인 커패시턴스의 절반이 될 수 있다.
트랜지스터의 드레인에서 소스까지의 커패시턴스의 부가적인 성분은 드레인 대 기질 및 소스 대 기질 커패시턴스를 포함한다. 고 옴 접점을 Pwell에서 접지로 제공함으로써, 즉, Pwell을 기질 저항(Rsub)을 가진 기질에 접지함으로써, 이들 커패시턴스를 또한 반감(halve)시킬 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따라 기생 드레인 대 소스 커패시턴스를 감소시키는 방법은 드레인 대 소스 커패시턴스를 감소시켜, 감소된 드레인 대 소스 커패시턴스를 제공할 수 있지만, 드레인 대 소스 커패시턴스는 고주파수에서 스위치 성능을 저하시킬 수 있음을 알 수 있다. 회로에서 잔여 드레인 대 소스 커패시턴스를 처리할 수 있는 회로 구성은 아래에 더욱 기술될 것이다.
안테나에 대한 방사 패턴은 종종 극좌표를 이용하여 작성된다. 전압 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio (VSWR))는 무선 단말기와 같은 통신 장치의 급전 라인 또는 송신 라인과 안테나의 급전점의 임피던스 정합에 관련한다. 무선 주파수 에너지를 최소 손실로 방사하거나, 수신된 무선 주파수(RF) 에너지를 따라 무선 단말기의 수신기로 최소 손실로 통과시키기 위해, 무선 단말기의 안테나의 임피던스는 통상적으로 송신 라인 또는 급전점의 임피던스에 정합된다.
도 5를 참조하면, 기질 저항 대 손실(dB)을 도시한 챠트가 논의될 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 어떤 실시예에 따라 스위치로서 NMOS 트랜지스터를 이용하면, 기질의 저항이 높을수록, 손실(dB)이 낮기 때문에, 기질의 저항은 높게 유지될 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 기질의 저항(Rsub)은 약 300 옴으로 설정된다. 도 5의 챠트에 의해 더 도시된 바와 같이, 기질 접점이 0 옴의 저항을 갖지만, 이 저항에서, 기질 접점 저항의 최소 증가가 성능을 저하시킬 시에 적절한 성능을 획득할 수 있다. 300 옴의 접점 저항이 이용되면, 접점 저항의 증가는 실질적으로 스위치의 성능에 영향을 줄 수 없다. 본 발명의 어떤 실시예에 따르면, 회로의 나머지가 정확히 기능을 하도록 기질은 잘 접지될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위칭 회로(330, 331, 332, 333)가 논의될 것이다. 간결의 중요성에서, 도 3의 하나의 수신기의 신호 경로(A, B, C 또는 D) 및 하나의 송신기의 신호 경로(E 또는 F)만이 각 경로가 유사한 성분을 포함하기 때문에 논의될 것이다. 이들 성분의 값은 각 경로가 상술한 바 와 같이 상이한 주파수 대역으로 전용되기 때문에 변화할 수 있음을 알 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(330, 331, 332, 333)는, 수신기(370, 371, 372, 373)의 수신기 입력과 커패시터(Cds)의 입력 단자 및 전기적 기준, 예컨대, 접지 사이에 결합되는 전계 효과 트랜지스터(620)를 포함한다. 수신기(370, 371, 372, 373)는 상술한 고 대역 또는 저 대역 수신기일 수 있다. 수신기(370, 371, 372, 373)는, 무선 단말기 내의 부가적인 회로, 예컨대, 도 2의 제어기(25)와 통신을 용이하게 할 수 있는, 예컨대, 필터 및 커패시터를 포함하는 수신 포트일 수 있음을 알 수 있다.
특히, 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에서, 스위칭 회로(330, 331, 332, 333)는 NMOS 트랜지스터(620)를 포함한다. NMOS 트랜지스터의 소스 대 드레인 커패시턴스를 감소시키는 상술한 방법은 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 채용되었다. 예컨대, NMOS 트랜지스터(620)의 게이트(621)는 고 옴 장치 및/또는 저항 소자, 예컨대, 저항기(610)를 통해 제어되어, 상술한 바와 같이 NMOS 트랜지스터의 드레인 대 소스 커패시턴스를 감소시킨다. 저항기는 또한 게이트 대 소스 및 게이트 대 드레인 커패시턴스를 감소시키는데 유용할 수 있다. 저항기(610)는 또한 NMOS 트랜지스터(620)의 게이트(621)로부터 게이트 제어 전압(340, 341, 342, 343)을 절연시켜, NMOS 트랜지스터(620)의 RF 신호 상에서 게이트 제어 전압(340, 341, 342, 343)의 영향을 감소시킨다.
더욱이, NMOS 트랜지스터(620)의 채널 영역은 기질의 배면을 통해 접지에 결 합되었다. 특히, NMOS 트랜지스터의 Pwell은 저항 Rsub(611)으로서 가진 기질에 접지되었다. 기질 저항은 도 5에 대해 상술한 바와 같이 약 300 옴일 수 있다. 따라서, 커패시터(Cds)는 상술한 방법에 의해 감소된 NMOS 트랜지스터(620)의 드레인 대 소스 저항의 커패시턴스와 동일한 커패시턴스를 가질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 커패시터(Cds)는 통상적으로 이상적 커패시터가 아니어서, 어떤 기생 저항(Rcds)(전계 효과 트랜지스터의 드레인 대 소스 커패시턴스의 저항)을 나타낸다.
NMOS 트랜지스터(620)의 드레인(622)은 커패시터(C30, C31, C32, C33)을 통해 (도시되지 않은) 송신 라인(320, 321, 322, 323)에 결합됨으로써, (도시되지 않은) PIN 다이오드(310, 311)가 송신 라인(320, 321, 322, 323)을 통해 DC 전압을 구동하여 제어될 수 있다. 커패시터(C30, C31, C32, C33)는 DC 전압으로부터 NMOS 트랜지스터(620)를 차폐한다. 커패시터(C30, C31, C32, C33)는 통상적으로 스위칭 회로(330, 331, 332, 333)의 성능을 저하시키지 않도록 매우 큰 커패시턴스를 갖는다.
송신 라인(601 및 602)은 NMOS 트랜지스터(620)의 드레인(622)과 소스(623) 간의 와이어의 길이를 나타낸다. 수신 경로가 동작적일 시에 송신 라인(601 및 602)이 직렬 공진을 갖도록 선택되면, (C30, C31, C32, C33)의 값은 구현하기가 더욱 쉬울 수 있다. 예컨대, 수신 대역이 1800 MHz의 주파수에 있다면, (C30, C31, C32, C33)는 10 pF로 설정될 수 있고, 송신 라인(601 및 602)의 대응하는 인덕턴스 는 약 0.78 nH(송신 라인(601)의 인덕턴스 + 송신 라인(602)의 인덕턴스)이다. 송신 라인(601 및 602)은 도 4에 대해 상술한 바와 같이 단일 송신 라인으로 조합될 수 있음을 알 수 있다. 단일 송신 라인은, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고, NMOS 트랜지스터(620)의 소스(623) 또는 드레인(622) 중 어느 하나에 결합될 수 있다. 더욱이, 어떤 실시예에서, 송신 라인(601 및 602)은, 예컨대, 유도 소자 또는 마이크로스트립으로 대체될 수 있다.
도 6에 도시된 전계 효과 트랜지스터의 동작은 도 6에 대해 기술될 것이다. NMOS 트랜지스터(620)는, 수신기(370, 371, 372, 373)의 수신 입력에서 통신을 수신할 시에는 개방 회로를 제공하고, 수신기(370, 371, 372, 373)의 수신 입력에서 통신을 수신하지 않을 시에는 폐쇄 회로를 제공하도록 구성된다. 특히, 게이트 제어기(340, 341, 342 및 343)가 전압을 표명(assert)하면, NMOS 트랜지스터(620)는 턴 온하여, 효율적으로 저항기로 된다. 이것은 (도시되지 않은) 송신 라인(320, 321, 322, 323) 및 커패시터(C3, C4, C5, C6)가 효율적으로 고 옴 장치로 되게 한다. 이것은 본질적으로 최소 저항의 경로 상에 신호가 흐르기 때문에 수신 경로를 분리하며, 이 경우에는 송신을 위한 (도시되지 않은) 안테나(380)로 된다. 다른 한편, 게이트 제어 전압(340, 341, 342 및 343)이 표명되지 않으면, NMOS 트랜지스터(620)는 턴 오프한다. 이것은, 수신 경로의 저항을 감소시켜, (도시되지 않은) 안테나(380)로부터의 경로 상의 신호를 수신기(370, 371, 372, 373)로 전환시킨다. 더욱이, PIN 다이오드(310, 311)는 또한 NMOS 트랜지스터(620)가 턴 오프될 시에 수신 신호로부터 송신 경로 및 송신 증폭기(301,302)를 절연시킨다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예에 따라 분리 회로를 바이어스 및/또는 제어하는 회로를 포함하는 송수신기가 기술된다. 도 3에 대해 기술된 송수신기(700)의 부품에 대한 상세 사항은, 이들 부품의 상세 사항이 상술되었기 때문에, 도 7의 설명으로부터 생략될 것이다. 수신기 경로 및 송신기 경로의 각각이 유사한 부품을 포함하기 때문에, 하나의 수신기의 신호 경로 및 하나의 송신기의 신호 경로가 논의될 것이다. 수신기 및 송신기의 신호 경로의 부품은 각 경로와 관련되는 상이한 주파수를 보상하는 상이한 값을 갖는 것으로 이해될 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 송수신기(700)는, 커패시터(C1, C2)와 안테나 입력/출력 노드(390, 391) 사이에 직렬로 결합되는 유도 소자 회로(850, 851) 및 DC 블로킹(blocking) 커패시터(CB1, CB2)를 더 포함한다. 더욱이, 바이어스 회로(790, 791, 792, 793)는 송신 라인(320, 321, 322, 323)과 스위칭 회로(330, 331, 332, 333) 간의 노드(Q, R, S 및 T)에 결합된다.
본 발명의 어떤 실시예에 따른 바이어스 회로(790, 791, 792 및 793)는, 송신 증폭기(301, 302)로부터의 통신을 송신할 시에는 분리 소자(310, 311)(도 3)에 저 임피던스를 제공하고, 송신 증폭기(301, 302)로부터 통신이 송신되지 않을 시에는 분리 소자(310, 311)(도 3)에 고 임피던스를 제공하도록 구성된다. 따라서, 무선 단말기가 수신기에서 통신을 수신할 시에, 바이어스 회로는 분리 소자에 고 임피던스를 제공한다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 무선 단말기는 또한 통신을 송신 또는 수신하지 않는 유휴 상태에 있을 수 있음을 알 수 있다. 도 8A, 도 8B, 도 9A 및 도 9B에 대해 아래에 더 기술되는 바와 같이, 유도 소자 회로(850 및 851)는 송신 증폭기의 출력의 저항 커플링을 제공한다. DC 블로킹 커패시터(CB1, CB2)는 유도 소자 회로(850, 851)로부터 Vs를 차폐한다.
도 8A 및 도 8B를 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 바이어스 회로(790, 791, 792, 793)는 바이폴라 트랜지스터(720) 및 PIN 제어 전압(730)을 포함할 수 있다. 유도 소자 회로(850, 851)는 유도 소자(L10) 및 PIN 다이오드(310, 311)를 포함할 수 있다. PIN 다이오드(310, 311)는 역으로 위치할 수 있고, PIN 다이오드(310, 311)의 단자는 접지에도 접속되는 유도 소자(L10)에 결합된다. 바이폴라 트랜지스터(720)는, 그의 이미터(721)가 저항기(710)를 통해 수신기 입력에서 수신기(370, 371, 372, 373)에 전기적으로 결합되고, 콜렉터(722)가 Vs에 전기적으로 결합되며, 베이스(724)가 PIN 제어 전압(730)에 전기적으로 결합된다.
바이어스 회로의 동작은 도 8A 및 도 8B에서 기술된다. 접지에 대한 송신 증폭기의 출력의 저항 커플링은 유도 소자(L10)에 의해 제공된다. 바이어스 회로(790, 791, 792, 793)는, 송신 증폭기(301, 302)로부터의 통신을 송신할 시에는 안테나 입력/출력 노드(390, 391)를 공급 전압에 결합하고, 송신 증폭기(301, 302)로부터의 통신을 송신하지 않을 시에는 공급 전압으로부터 안테나 입력/출력 노드(390, 391)를 결합 해제하도록 구성된다. 따라서, 스위칭 회로(330, 331, 332, 333)가 NMOS 트랜지스터를 턴 온하면, 수신 경로는 본질적으로 턴 오프된다. 이 점에서, 신호는, PIN 다이오드(310, 311)를 통해 송신 증폭기(301, 302)로부터 (도시되지 않은) 안테나(380)로 흐르게 할려고 하지만, 흐르지 않을 수 있다. 따라서, PIN 제어 전압(730)은 바이어스 회로에서 표명되고, 바이폴라 트랜지스터(720)는 턴 온하여, 안테나 입력/출력 노드(390, 391)를 공급 전압에 결합하고, RF 신호가 PIN 다이오드(310, 311)를 통해 안테나(380)로 흐르게 한다.
도 9A 및 도 9B를 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 바이어스 회로(790, 791, 792, 793)는 바이폴라 트랜지스터(820) 및 PIN 제어 전압(830)을 포함할 수 있다. 유도 소자 회로(850, 851)는 유도 소자(L10) 및 PIN 다이오드(310, 311)를 포함할 수 있다. 유도 소자(L10)는 Vs에 전기적으로 결합된다. Vs, DC 전압, 예컨대, 전화 배터리의 전압이 표명되면, 유도 소자(L10)는 Vs까지 끌어당긴다(pull). PIN 다이오드(310, 311)의 입력 단자는 DC 전압에 접속되어, DC 전압이 송신 경로 상에 흐르도록 한다. 바이폴라 트랜지스터(820)의 콜렉터(822)는 저항기(810)를 통해 수신기(370, 371, 372, 373)에 접속된다. 바이폴라 트랜지스터의 이미터(821)는 기질(접지)에 접속되고, 바이폴라 트랜지스터의 베이스(824)는 PIN 제어 전압(830)에 접속된다. 도 8A에 도시된 바이어스 회로의 실시예는 도 9A에 도시된 실시예에 비해 RF-잡음에 의해 유발된 누설(leakage)을 더 줄이는데, 그 이유는, 트랜지스터(720)의 이미터(721)가 도 8A에서 기질(접지)에 직접 접속되지 않아, 실리콘 기질 내의 주입된 전류를 통해 전력 증폭기에 의해 발생된 RF-잡음이 억제될 수 있기 때문이다.
바이어스 회로의 동작은 도 9A 및 도 9B에서 기술된다. 소스 전압에 대한 송신 증폭기의 출력의 저항 커플링은 유도 소자(L10)에 의해 제공된다. 바이어스 회 로는, 송신 증폭기(301, 302)로부터의 통신을 송신할 시에는 안테나 입력/출력 노드(390, 391)를 접지에 결합하고, 송신 증폭기(301, 302)로부터의 통신을 송신하지 않을 시에는 접지로부터 안테나 입력/출력 노드(390, 391)를 결합 해제하도록 더 구성된다. 따라서, 스위칭 회로(330, 331, 332, 333)가 FET를 턴 온하면, 수신 경로는 본질적으로 턴 오프된다. 이 점에서, 신호는, (도시되지 않은) 안테나(380)로부터 송신되도록 PIN 다이오드(310, 311)를 통해 흐르게 할려고 하지만, 흐르지 않을 수 있다. 따라서, PIN 제어 전압(730)은 바이어스 회로에서 표명되고, 바이폴라 트랜지스터(720)는 턴 온하여, 안테나 입력/출력 노드(390, 391)를 접지에 결합하고, RF 신호가 PIN 다이오드(310, 311)를 통해 안테나(380)로 흐르게 한다.
도 7 내지 도 9B에 제공된 바이어스 회로 및 유도 소자 회로의 실시예는, 예컨대, 도 6에 도시된 스위칭 회로의 실시예와 조합될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 도 10에서, 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위칭 회로와 바이어스 회로 및 유도 소자 회로의 조합의 예시적인 구성이 도시된다. 도 10에 도시된 회로의 동작에 대한 설명은, 동작이 도 6 내지 도 9B에 대해 상술한 바와 같으므로, 간결을 위해 여기서 기술되지 않는다. 도 10이 도 6에 도시된 스위칭 회로의 실시예와 조합되는 도 8A 및 도 8B에 도시된 바이어스 회로 및 유도 소자 회로의 실시예를 도시하지만, 본 발명의 실시예는 이 구성으로 제한되지 않음을 알 수 있다. 이들 요지의 통합은, FET를 포함하는 스위칭 회로 및, RF 신호가 송신 동작 중에 흐르게 하는 바이어스된 분리 회로를 포함하는 송수신기를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 10에 대해 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는, 동일한 집적 회로의 반도체 기판과 같은 동일한 집적 회로 칩 상에 집적될 수 있는 안테나 스위치에 통신 장치, 예컨대, 무선 단말기에 이용하기 위한 증폭기를 제공한다. 특히, 무선 단말기를 송신 증폭기로부터의 통신의 송신으로부터 수신기에서의 통신의 수신으로 스위치하도록 구성되는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 안테나 스위치가 제공될 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 스위치로서 구성된 FET는 전압 제어 신호에 응답하여 활성화 및/또는 비활성화된다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 안테나 스위치는 스위치가 상당한 전류를 끌어당길 수 없도록 전압 제어 신호에 응답하여 동작하며, 이들 장치는 종래의 안테나 스위치에 비해 개선된 성능 특성을 가질 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에 따르면, 스위치는 단일 칩 상에서 송신 증폭기와 조합되어, 기존의 안테나 스위치에 비해 비용면에서 더 효율적일 수 있는 보다 작은 집적 패키지를 제공할 수 있다.
도면 및 명세서에서, 본 발명의 통상의 바람직한 실시예가 개시되고, 특정 용어가 사용되었지만, 이들은 일반적인 설명만을 위해 이용되고, 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 범주는 아래의 청구범위 내에서 설명된다.

Claims (35)

  1. 송수신기 회로에 있어서,
    안테나 입력/출력 노드와 결합되어, 상기 송수신기 회로로부터 송신되는 통신을 증폭하도록 구성되는 송신 증폭기;
    상기 안테나 입력/출력 노드와 결합된 수신기의 입력을 포함하는 수신기;
    상기 수신기의 입력과 전기적 기준(electrical reference) 사이에 결합된 전계 효과 트랜지스터로서, 상기 수신기의 입력에서 통신을 수신할 시에는 개방 회로를 제공하고, 상기 수신기의 입력에서 통신을 수신하지 않을 시에는 폐쇄 회로를 제공하도록 구성되는 전계 효과 트랜지스터;
    상기 송신 증폭기와 상기 안테나 입력/출력 노드 사이 및, 상기 송신 증폭기와 상기 수신 포트 입력 사이에 결합된 분리 소자; 및
    상기 안테나 입력/출력 노드에 결합되는 바이어스 회로로서, 상기 송신 증폭기로부터 통신을 송신할 시에는 상기 분리 소자에서 저 임피던스를 제공하고, 상기 송신 증폭기로부터 통신이 송신되지 않을 시에는 상기 분리 소자에서 고 임피던스를 제공하도록 구성되는 바이어스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 증폭기 및 상기 전계 효과 트랜지스터는 동일한 반도체 칩 상에 집적되는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송수신기 회로는 통신 장치 내에 집적되는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 소자는 PIN 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 회로는 소스 전압에 대한 송신 증폭기의 출력의 저항 커플링 및, 상기 송신 증폭기로부터의 통신을 송신할 시에는 안테나 입력/출력 노드를 접지에 결합하도록 구성되고, 상기 송신 증폭기로부터의 통신을 송신하지 않을 시에는 접지로부터 안테나 입력/출력 노드를 결합 해제하도록 구성되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 회로는 접지에 대한 송신 증폭기의 출력의 저항 커플링 및, 상기 송신 증폭기로부터의 통신을 송신할 시에는 안테나 입력/출력 노드를 공급 전압에 결합하도록 구성되고, 상기 송신 증폭기로부터의 통신을 송신하지 않을 시에는 상기 공급 전압으로부터 안테나 입력/출력 노드를 결합 해제하도록 구성되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 결합된 저항 소자를 더 포함하는데, 상기 전계 효과 트랜지스터는 상기 게이트에 결합된 상기 저항 소자를 통해 인가되는 입력 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기의 입력과 상기 안테나 입력/출력 노드 사이에 결합된 송신 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신기의 입력과 전기적 기준 사이에 결합된 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전기적 기준은 접지인 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 커패시터는 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 대 소스 커패시턴스와 동일한 커패시턴스를 갖는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 커패시터의 커패시턴스는 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 대 소스 커패시턴스로 대체되는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  13. 제 7 항에 있어서,
    드레인 대 게이트 커패시턴스 및 소스 대 게이트 커패시턴스는 직렬로 결합되고, 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 대 소스 커패시턴스는 통상의 드레인 대 소스 커패시턴스의 값의 절반인 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전계 효과 트랜지스터의 채널 영역은 기판의 배면을 통해 접지에 결합되고, 상기 전계 효과 트랜지스터를 상기 접지에 결합하는 접점은 옴 접점인 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 입력/출력 노드와 결합된 제 2 수신기의 입력을 포함하는 제 2 수신기 및,
    상기 제 2 수신기의 입력과 상기 전기적 기준 사이에 결합된 제 2 전계 효과 트랜지스터를 더 포함하는데, 상기 제 2 전계 효과 트랜지스터는 상기 제 2 수신기의 입력에서 통신을 수신할 시에는 개방 회로를 제공하도록 구성되고, 상기 제 2 수신기의 입력에서 통신을 수신하지 않을 시에는 폐쇄 회로를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 전계 효과 트랜지스터는 상기 송신 증폭기로부터의 통신을 송신할 시에 상기 폐쇄 회로를 제공하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
  17. 제 1 항에 있어서,
    제 2 안테나 입력/출력 노드와 결합되어, 상기 송수신기 회로로부터 송신될 통신을 증폭하도록 구성되는 제 2 송신 증폭기,
    상기 제 1 및 2 안테나 입력/출력 노드 사이에 결합된 주파수 선택 회로로서, 제 1 주파수 대역의 주파수를 제 1 안테나 입력/출력 노드에/로부터 결합하고, 제 2 주파수 대역의 주파수를 제 2 안테나 입력/출력 노드에/로부터 결합하도록 구성되는 주파수 선택 회로,
    상기 안테나 입력/출력 노드와 결합된 수신기의 입력을 포함하는 제 2 수신기 및,
    상기 제 2 수신기의 입력과 상기 전기적 기준 사이에 결합된 제 2 전계 효과 트랜지스터로서, 상기 제 2 수신기의 입력에서 통신을 수신할 시에는 개방 회로를 제공하도록 구성되고, 상기 제 2 수신기의 입력에서 통신을 수신하지 않을 시에는 폐쇄 회로를 제공하도록 구성되는 제 2 전계 효과 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 회로.
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