KR101101490B1 - 차폐 기능을 갖는 무선 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 증폭기로부터의 구동 전원과 결합기의 도전 선로 간에 신호 간섭을 차폐하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치에 관한 것으로, 사전에 설정된 구동 전원을 입력받아 무선 입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 증폭부와, 적어도 하나의 코일을 갖고, 상기 증폭부로부터 상기 구동 전원을 공급받아 상기 증폭부로부터의 증폭된 신호의 경로를 상기 코일을 통해 임피던스 매칭하는 임피던스 매칭부와, 상기 증폭부로부터의 구동 전원의 전달 경로와 상기 코일간의 신호 간섭을 제거하는 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치를 제공한다.
전력 증폭기(Power Amplifier), 신호 간섭(Signal Interference), 하모닉스(Harmonics)

Description

차폐 기능을 갖는 무선 장치{WIRELESS APPARATUS HAVING SHIELD FUNCTION}
본 발명은 무선 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 전력 증폭기로부터의 구동 전원과 결합기의 도전 선로 간에 신호 간섭을 차폐하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 사용 및 이동이 용이하고, 설치 및 유지 보수의 이점으로 인해 무선 통신 회로를 채용하는 전자 장치가 널리 이용되고 있다.
이러한, 무선 통신 회로를 채용하는 전자 장치에는 대표적으로 이동 통신 단말기, 개인용 휴대 정보 단말기(Personal Digital Assistant;PDA) 등이 있다.
이러한 무선 통신 전자 장치에는 정보를 포함하는 신호를 전송하고 수신하기 위한 송수신 회로가 채용된다.
상술한 송수신 회로에는 필수적으로 송신하고자 하는 신호 또는 수신한 신호의 파워를 증폭시키는 전력 증폭기가 이용된다.
전력 증폭기의 출력 신호는 전력 결합 및 임피던스 매칭되어 안테나 또는 수신 회로에 전달되는데, 전력 증폭기의 출력 신호의 하모닉스 특성은 최소 -10dBm 이하가 요구된다.
한편, 상술한 전력 증폭기 및 전력 결합 회로는 송수신 회로에 필히 채용되므로 하나의 기판에 집적화되며, 이때 전력 증폭기는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정으로 형성되고, 전력 결합 회로는 IPD(Integrated Passive Device) 공정으로 형성될 수 있다.
이러한 구조는 외부의 구동 전원의 전원선이 전력갈합기 위에 형성되는 구조로 인하여 하모닉스 특성 특히 2차 하모닉스 특성이 열화되어 소비자의 요구를 만족시킬 수 없는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전력 증폭기로부터의 구동 전원과 결합기의 도전 선로 간에 신호 간섭을 차폐하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 사전에 설정된 구동 전원을 입력받아 무선 입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 증폭부와, 적어도 하나의 코일을 갖고, 상기 증폭부로부터 상기 구동 전원을 공급받아 상기 증폭부로부터의 증폭된 신호의 경로를 상기 코일을 통해 임피던스 매칭하는 임피던스 매칭부와, 상기 증폭부로부터의 구동 전원의 전달 경로와 상기 코일간의 신호 간섭을 제거하는 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 증폭부, 임피던스 매칭부 및 차폐부는 하나의 회로 기판에 집적화되어 배치될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 임피던스 매칭부는 상기 증폭부로부터의 증폭된 신호 중 사전에 설정된 제1 대역의 신호의 경로를 임피던스 매칭하는 제1 대역 트랜스포머와, 상기 증폭부로부터의 증폭된 신호 중 상기 제1 대역과 다르게 설정된 제2 대역의 신호의 경로를 임피던스 매칭하는 제2 대역 트랜스포머를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 전원의 전달 경로는 상기 증폭부로부터 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 사이를 지나 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머에 상기 구동 전원을 전달되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 차폐부는 상기 구동 전원의 전달 경로 중 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 사이의 전달 경로 상에 배치되어 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 사이의 전달 경로를 차폐하여 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일과 상기 전달 경로 간의 신호 간섭을 제거할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 차폐부는 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일 중 상기 전달 경로와 인접한 코일 상에 각각 배치되어 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일 중 상기 전달 경로와 인접한 코일을 각각 차폐하여 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일과 상기 전달 경로 간의 신호 간섭을 제거할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 무선 입력 신호는 평형 신호일 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 임피던스 매칭부로부터의 출력 신호는 불평형 신호일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력 증폭기로부터의 구동 전원과 결합기의 도전 선로 간에 신호 간섭을 차폐하여 소비자가 원하는 2차 하모닉스 특성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 무선 장치(100)는 증폭부(110), 임피던스 매칭부(120) 및 차폐부(130)를 포함할 수 있다.
증폭부(110)은 평형 신호인 RF 입력 신호(RF in)을 각각 증폭하는 복수의 증폭기를 포함할 수 있고, 복수의 증폭기는 구동 전원(Vdd)을 공급받아 동작할 수 있다.
임피던스 매칭부(120)는 증폭부(110)로부터 구동 전원(Vdd)을 공급받아 동작할 수 있고, 증폭부(110)로부터의 증폭된 신호의 경로를 임피던스 매칭할 수 있다.
이때, 임피던스 매칭부(120)는 임피던스 매칭을 하기 위해 코일을 포함할 수 있고, 상기 코일은 증폭부(110)의 복수의 증폭기에 일대일 대응되는 복수의 1차 코일과, 복수의 1차 코일과 전자기 결합하여 임피던스 매칭 및 신호를 결합하는 2차 코일을 포함할 수 있다. 복수의 1차 코일과 2차 코일은 적어도 하나의 트랜스포머로 형성될 수 있다.
한편, 증폭부(110)로부터 임피던스 매칭부(120)에 전달되는 구동 전원(Vdd)의 전달 경로는 임피던스 매칭부(120)의 코일과 신호 간섭을 일으킬 수 있다. 이에 따라 본 발명의 무선 장치(100)는 구동 전원(Vdd)의 전달 경로와 임피던스 매칭부(120)의 코일 간의 신호 간섭을 제거하는 차폐부(130)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 무선 장치의 일부가 기판에 집적화된 배치도이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 본 발명의 무선 장치(100)은 하나의 기판에 집적화 될 수 있다.
증폭부(110)는 하나의 기판에 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정으로 형성될 수 있고, 임피던스 매칭부(120)는 상기 기판에 IPD(Integrated Passive Device) 공정으로 형성될 수 있다. 증폭부(110)는 상기 기판상의 일측에 배치될 수 있고, 임피던스 매칭부(120)는 상기 기판상에 상기 증폭부(110)와 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
임피던스 매칭부(120)는 증폭부(110)에 입력된 RF 입력 신호의 주파수 범위에 따라 제1 대역 트랜스포머(121)와 제2 대역 트랜스포머(122)를 포함할 수 있다.
제1 대역 트랜스포머(121)는 증폭부(110)로부터의 신호 중 사전에 설정된 주파수 범위를 갖는 제1 대역의 신호의 경로를 임피던스 매칭하고, 제2 대역 트랜스포머(122)는 증폭구(110)로부터의 신호 중 상기 제1 대역과 다르게 설정된 주파수 범위를 갖는 제2 대역의 신호의 경로를 임피던스 매칭할 수 있다.
증폭부(110)로부터의 증폭된 신호는 경로(b)를 따라 주파수에 해당하는 제1 대역 또는 제2 대역 트랜스포머(121, 122)로 전달되고, 제1 대역 또는 제2 대역 트랜스포머(121, 122)에는 증폭부(110)로부터 전달 경로(a)를 따라 구동 전원(Vdd)가 전달된다.
상술한 구동 전원(Vdd)의 전달 경로(a)는 전달 효율을 위해 제1 대역 및 제2 대역 트랜스포머(121, 122)의 사이에 형성될 수 있다.
한편, 제1 대역 및 제2 대역 트랜스포머(121,122)는 고유의 동작을 수행하기 위해 각각 신호가 전송되는 코일을 구비하는데, 상기 코일과 구동 전원(Vdd)의 전달 경로(a)가 위치적으로 가까워서 신호 간섭이 발생될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 무선 장치에 차폐부가 기판에 배치된 배치도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 차폐부(130)의 일 실시형태로 제1 대역 및 제2 대역 트랜스포머(121,122)의 코일과 구동 전원(Vdd)의 전달 경로(a)간에 발생할 수 있는 신호 간섭을 제거하기 위해 구동 전원(Vdd)의 전달 경로(a)에 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
즉, 구동 전원(Vdd)의 전달 경로(a)와 전기적으로 접촉되지 않고, 제1 대역 및 제2 대역 트랜스포머(121,122)의 코일과 인접한 전달 경로(a)를 차폐하여 신호 간섭을 제거할 수 있다. 이에 따라, 차폐부(130)는 일정 면적을 갖는 금속 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
차폐부의 다른 일 실시형태로 도 3b에 도시된 바와 같이, 차폐부(130)는 제1 대역 및 제2 대역 트랜스포머(121,122)의 코일 중 구동 전원(Vdd)의 전달 경로(a)와 인접한 코일과 전기적으로 접촉하지 않고 제1 대역 및 제2 대역 트랜스포머(121,122)의 코일 중 일부를 차폐하여 신호 간섭을 제거할 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 무선 장치의 신호 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무선 장치에 채용된 차폐부가 신호 간섭을 제거하여 특정 주파수 대역에서 -10dB이상으로 2차 하모닉스 특성이 개선된 것을 볼 수 있으며, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 특정 주파수 대역에서 3차 하모닉스 특성은 악화돼지 않고 종래의 수준을 유지하는 것을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기판상에 형성된 전력 증폭기로부터의 구동 전원의 일부 또는 결합기의 도전 선로를 차폐하여 신호 간섭을 제거함으로써 소비자가 원하는 2차 하모닉스 특성을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 무선 장치의 일부가 기판에 집적화된 배치도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 무선 장치에 차폐부가 기판에 배치된 배치도.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 무선 장치의 신호 특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...전력 증폭기 110...증폭부
120...임피던스 매칭부 121...제1 대역 트랜스포머
122...제2 대역 트랜스포머 130...차폐부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 사전에 설정된 구동 전원을 입력받아 무선 입력 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 증폭부;
    적어도 하나의 코일을 갖고, 상기 증폭부로부터 상기 구동 전원을 공급받아 상기 증폭부로부터의 증폭된 신호의 경로를 상기 코일을 통해 임피던스 매칭하는 임피던스 매칭부; 및
    상기 증폭부로부터의 구동 전원의 전달 경로와 상기 코일간의 신호 간섭을 제거하는 차폐부를 포함하고,
    상기 증폭부, 임피던스 매칭부 및 차폐부는 하나의 회로 기판에 집적화되어 배치되며,
    상기 임피던스 매칭부는
    상기 증폭부로부터의 증폭된 신호 중 사전에 설정된 제1 대역의 신호의 경로를 임피던스 매칭하는 제1 대역 트랜스포머; 및
    상기 증폭부로부터의 증폭된 신호 중 상기 제1 대역과 다르게 설정된 제2 대역의 신호의 경로를 임피던스 매칭하는 제2 대역 트랜스포머
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동 전원의 전달 경로는 상기 증폭부로부터 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 사이를 지나 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머에 상기 구동 전원을 전달되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차폐부는 상기 구동 전원의 전달 경로 중 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 사이의 전달 경로 상에 배치되어 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 사이의 전달 경로를 차폐하여 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일과 상기 전달 경로 간의 신호 간섭을 제거하는 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 차폐부는 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일 중 상기 전달 경로와 인접한 코일 상에 각각 배치되어 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일 중 상기 전달 경로와 인접한 코일을 각각 차폐하여 상기 제1 대역 트랜스포머와 제2 대역 트래스포머의 코일과 상기 전달 경로 간의 신호 간섭을 제거하는 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 무선 입력 신호는 평형 신호인 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부로부터의 출력 신호는 불평형 신호인 것을 특징으로 하는 차폐 기능을 갖는 무선 장치.
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