KR101354984B1 - Ｇｐｓ 저잡음 증폭 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 GPS 저잡음 증폭 모듈에 관한 것으로 보다 상세하게는 안테나와 저잡음 증폭기 사이에 연결되는 전단 SAW, 상기 전단 SAW와 후단 SAW 사이에 연결되며, 안테나로부터 수신한 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭기 및 상기 저잡음 증폭기 및 고주파 트랜시버 사이에 연결되는 후단 SAW를 포함하며, 안테나와 전단 SAW 사이, 전단 SAW와 저잡음 증폭기 사이 또는 저잡음 증폭기와 후단 SAW 사이 중 어느 한 곳 이상에 대역 차단 필터가 연결되는 것을 포함하는 GPS 저잡음 증폭 모듈에 관한 것이다.
GPS 저잡음 증폭 모듈의 통과 대역 신호를 증폭시킴과 동시에 대역 차단 신호 및 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있으며, GPS 저잡음 증폭 모듈의 삽입 손실을 줄이면서 신호 전달 특성을 높일 수 있다.
GPS 저잡음 증폭 모듈의 통과 대역 신호를 증폭시킴과 동시에 대역 차단 신호 및 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있으며, GPS 저잡음 증폭 모듈의 삽입 손실을 줄이면서 신호 전달 특성을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 GPS 저잡음 증폭 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부품 삽입 손실은 줄이면서 4G(LTE) 밴드에서의 주파수 차단 특성을 강화시키기 위하여 SAW 필터와 저잡음 증폭기를 포함하는 모듈에 별도의 대역 차단 필터를 추가하는 GPS 저잡음 증폭 모듈에 관한 것이다.
저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)는 주로 위성 신호를 수신하기 위하여 사용되는 부품이다. 위성신호는 지상으로부터 3만 5천 킬로미터 이상의 떨어진 정지궤도에서 지상으로 송신되므로 송신과정에서 신호의 세기가 많이 약해지는 문제가 있다. 따라서 신호를 증폭시켜야 할 필요가 있는데 신호 증폭 시 신호에 포함된 노이즈 또한 증폭되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 신호는 증폭시키되 노이즈를 억제시켜 S/N비(signal to noise ratio)를 개선시키는 저잡음 증폭기가 사용된다. 특히 GPS 신호를 수신하여 처리하는 경우 GPS 저잡음 증폭 모듈이라 한다.
종래의 GPS 저잡음 증폭 모듈의 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 종래에는 GPS 신호를 수신하는 안테나와 저잡음 증폭기 사이 또는 저잡음 증폭기와 GPS 수신단 사이에 SAW 필터를 부가하여 특정 대역을 벗어나는 신호는 차단되도록 하였다. 그러나 종래 기술의 경우 SAW 필터의 부품 특성 상 통과 대역 외의 신호를 차단하는 데에 한계가 있으며, 대역 차단 특성을 개선하기 위하여 GPS 저잡음 증폭 모듈 내에 SAW 필터를 추가적으로 포함시키는 경우 모듈의 크기가 필요 이상으로 커지게 되어 집적 효율이 감소하는 단점이 있으며 SAW 필터 삽입에 따른 삽입 손실이 증가하여 GPS 모듈로써의 성능이 열화되는 문제가 있다.
선행기술문헌인 한국공개특허공보 제 2009-0078034호(2009.07.17. 공개)에는 기판 내부에 패턴으로 형성된 안테나, 상기 기판 탑층에 배치되며 상기 안테나로부터 수신된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부, 상기 저잡음 증폭부의 증폭된 신호를 베이스밴드 신호로 처리하는 신호 처리부를 포함하는 지피에스 모듈에 관하여 기재되어 있다. 특히 안테나와 저잡음 증폭부 사이에 리젝션부를 두어 대역 차단을 실시하는 내용에 대하여 기재되어 있다.
그러나 선행기술문헌에 기재된 발명의 경우 안테나와 LNA 사이에 배치되는 SAW 필터를 제거하고 이를 대신하여 리젝션부를 포함시킨 형태이기 때문에 SAW 필터에 의한 대역 통과 특성이 약화되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, GPS 신호를 수신하기 위한 모듈에 있어서 통과 대역 신호를 증폭시킴과 동시에 대역 차단 신호 및 노이즈를 효과적으로 차단하는 것을 목적으로 한다.
그리고 GPS 저잡음 증폭 모듈의 삽입 손실을 줄이면서 신호 전달 특성을 높이는 것을 목적으로 한다.
특히 LTE Band인 B12, B13, B17, B20 대역의 신호의 신호 통과 특성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈은 안테나와 저잡음 증폭기 사이에 연결되는 전단 SAW, 상기 전단 SAW와 후단 SAW 사이에 연결되며, 안테나로부터 수신한 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭기 및 상기 저잡음 증폭기 및 고주파 트랜시버 사이에 연결되는 후단 SAW를 포함하며, 안테나와 전단 SAW 사이, 전단 SAW와 저잡음 증폭기 사이 또는 저잡음 증폭기와 후단 SAW 사이 중 어느 한 곳 이상에 대역 차단 필터가 연결되는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 대역 차단 필터는 노치 필터인 것을 특징으로 하며, 상기 노치 필터의 제 1 실시예로 입력단자와 출력단자 사이에 제 1 캐패시터와 제 1 인덕터가 병렬로 연결되는 것을 포함한다.
본 발명의 대역 차단 필터의 제 1 실시예에서는 상기 제 1 캐패시터는 커패시턴스가 6.2pF 내지 10.0pF이고, 상기 제 1 인덕터는 인덕턴스가 5.1nH 내지 7.5nH인 것을 포함한다.
한편 본 발명의 대역 차단 필터의 제 2 실시예는 입력단자와 출력단자 사이에 직렬로 연결되는 제 2 캐패시터, 상기 출력단자와 제 3 캐패시터 사이에 연결되는 제 2 인덕터 및 상기 제 2 인덕터와 접지 단자 사이에 연결되는 제 3 캐패시터를 포함하고, 상기 제 2 캐패시터는 커패시턴스가 3.3pF 내지 5.6pF이고, 상기 제 3 캐패시터는 커패시턴스가 4.7pF 내지 7.5pF이며, 상기 제 2 인덕터는 인덕턴스가 6.8nH 내지 10.0nH인 것을 포함한다.
본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈은 대역 차단 필터의 차단 주파수 대역이 LTE B12, B13, B17 또는 B20인 것을 포함한다.
본 발명에 의하는 경우 GPS 저잡음 증폭 모듈 상에 구조가 간단한 대역 차단 필터를 삽입하여, 삽입 손실을 발생시키지 않으면서 동시에 GPS 저잡음 증폭 모듈의 주파수 차단 특성을 개선시킬 수 있다.
또한, 통과 대역 신호를 증폭시킴과 동시에 대역 차단 신호 및 노이즈를 효과적으로 차단하여, GPS 저잡음 증폭 모듈의 삽입 손실을 줄이면서 신호 전달 특성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 GPS 저잡음 증폭 모듈의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 1 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 2 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 1 실시예에 따른 신호통과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 2 실시예에 따른 신호통과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 1 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 2 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 1 실시예에 따른 신호통과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 2 실시예에 따른 신호통과 특성을 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈은 안테나와 저잡음 증폭기 사이에 연결되는 전단 SAW, 상기 전단 SAW와 후단 SAW 사이에 연결되며, 안테나로부터 수신한 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭기 및 상기 저잡음 증폭기 및 고주파 트랜시버 사이에 연결되는 후단 SAW를 포함하며, 안테나와 전단 SAW 사이, 전단 SAW와 저잡음 증폭기 사이 또는 저잡음 증폭기와 후단 SAW 사이 중 어느 한 곳 이상에 대역 차단 필터가 연결된다.
전단 SAW와 후단 SAW는 모두 대역 통과 필터로 동작하여 GPS를 이용하기 위한 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키기 위한 용도이다.
저잡음 증폭기는 안테나로부터 수신한 신호를 증폭시키기 위한 구성이다. 안테나로부터 수신된 GPS 신호는 이동통신 단말에서 직접 처리하기에는 다소 강도가 약하므로 저잡음 증폭기를 통해 신호를 증폭시킨 후 이동통신 단말 내의 부품으로 전달한다.
본 발명의 일 실시예는 안테나와 전단 SAW 사이(제 1지점), 전단 SAW와 저잡음 증폭기 사이(제 2지점) 또는 저잡음 증폭기와 후단 SAW 사이(제 3지점) 중 어느 한 곳 이상에 대역 차단 필터가 연결되는 것을 특징으로 한다. 대역 차단 필터는 상기 제 1지점 내지 제 3지점 중 어느 한 지점에만 연결되는 것도 가능하며, 세 지점 모두에 연결되는 것도 가능하다. 삽입되는 대역 차단 필터의 위치 및 수는 GPS 저잡음 증폭 모듈의 사용 목적, 모듈 완성시의 크기 및 이동통신 단말 내에 GPS 저잡음 증폭 모듈을 위해 할당된 공간 등을 고려하여 조절된다.
상기 대역 차단 필터는 다양한 소자에 의해 구현될 수 있으며, 본 발명에서는 그 일 실시예로 노치(notch) 필터에 의해 구현되는 것을 포함한다. 다만, 본 발명의 대역 차단 필터가 노치 필터로 한정되는 것은 아니며, 특정 주파수 대역을 차단하기 위한 전자 회로 부품 모두를 포함한다.
도 3은 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 1 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 3에 도시된 제 1 실시예에 따르면 노치 필터는 입력단자와 출력단자 사이에 제 1 캐패시터와 제 1 인덕터가 병렬로 연결된다. 노치 필터 내에 실장되는 소자의 수를 최소화하여 GPS 저잡음 증폭 모듈 전체의 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 필터 장착에 따른 삽입 손실도 최소화할 수 있다.
상기 제 1 실시예에 포함된 제 1 캐패시터는 6.2pF 내지 10.0pF의 캐패시턴스를 가지는 캐패시터 중에서 선택되며, 제 1 인덕터는 5.1nH 내지 7.5nH의 인덕턴스를 가지는 인덕터 중에서 선택된다.
상기 제 1 캐패시터 및 제 1 인덕터의 용량은 차단되는 주파수의 대역에 따라 결정된다. 제 1 실시예의 노치 필터는 제 1 캐패시터와 제 1 인덕터의 병렬 연결에 의해 공진회로로 동작하여 주파수 차단 기능을 실행하는데 캐패시터 및 인덕터의 용량에 따라 공진주파수가 되므로 상기 노치 필터에 의해 차단하려는 주파수 대역에 적합하도록 제 1 캐패시터와 제 1 인덕터의 용량을 조절한다.
도 4는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 2 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 4에 도시된 제 2 실시예에 따르면 노치 필터는 제 2 캐패시터가 입력단자와 출력단자 사이에 직렬로 연결되고 상기 출력단자와 접지단자 사이에 제 2 인덕터 및 제 3 캐패시터가 직렬로 연결된다.
상기 제 2 실시예에 포함된 제 2 캐패시터는 3.3pF 내지 5.6pF의 캐패시턴스를 가지는 캐패시터 중에서 선택되며, 제 2 인덕터는 6.8nH 내지 10.0nH의 인덕턴스를 가지는 인덕터 중에서 선택된다. 또한 제 3 캐패시터는 4.7pF 내지 7.5pF의 캐패시턴스를 가지는 캐패시터 중에서 선택된다.
상기 제 2 캐패시터, 제 2 인덕터 및 제 3 캐패시터의 용량은 차단되는 주파수의 대역에 따라 결정된다. 제 2 실시예의 노치 필터는 제 2 캐패시터와 제 2 인덕터 및 제 3 캐패시터의 직렬 연결에 의해 특정 주파수에서는 공진회로로 동작하고 다른 특정 주파수에서는 출력을 차단하여 주파수 차단 기능을 실행하는데 캐패시터 및 인덕터의 용량에 따라 공진주파수가 되므로 상기 노치 필터에 의해 차단하려는 주파수 대역에 적합하도록 제 2 캐패시터와 제 2 인덕터 및 제 3 캐패시터의 용량을 조절한다.
도 5는 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 1 실시예에 따른 신호통과 특성을 나타낸 그래프이다.
제 1 실시예에 따른 대역 차단 필터에 의해 699MHz에서 716MHz 대역의 신호는 20dB이상 효과적으로 차단되는 것을 확인할 수 있다. 이와 동시에 이동통신 단말로 전달해야 하는 대역의 주파수(1.58GHz)는 거의 손실되지 않고 통과되는 점을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 GPS 저잡음 증폭 모듈에 삽입되는 대역 차단 필터의 제 2 실시예에 따른 신호통과 특성을 나타낸 그래프이다.
제 2 실시예에 따른 대역 차단 필터의 경우에도 699MHz에서 716MHz 대역의 신호는 20dB이상 효과적으로 차단되는 것을 확인할 수 있다. 이와 동시에 이동통신 단말로 전달해야 하는 대역의 주파수(1.58GHz)는 거의 손실되지 않고 통과되는 점을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면 GPS 저잡음 증폭 모듈 상에 구조가 간단한 대역 차단 필터를 삽입하여, 삽입 손실을 발생시키지 않으면서 동시에 GPS 저잡음 증폭 모듈의 주파수 차단 특성을 개선시킬 수 있다. 따라서 종래 기술에서 별도의 SAW 필터를 삽입하여 대역 차단 특성을 강화하는 방식에서 발생하는 삽입 손실의 문제를 개선할 수 있으며, GPS 저잡음 증폭 모듈을 소형화할 수 있으므로, 다양한 통신 단말에 손쉽게 장착되는 경우 부품의 집적도를 높일 수 있게 되어 통신 단말 자체의 소형화를 이룰 수 있으며, 제조 공정을 개선할 수 있다.
Claims (10)
- 안테나와 저잡음 증폭기 사이에 연결되는 전단 SAW;
상기 전단 SAW와 후단 SAW 사이에 연결되며, 안테나로부터 수신한 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭기; 및
상기 저잡음 증폭기 및 고주파 트랜시버 사이에 연결되는 후단 SAW;
를 포함하며,
안테나와 전단 SAW 사이, 전단 SAW와 저잡음 증폭기 사이 또는 저잡음 증폭기와 후단 SAW 사이 중 어느 한 곳 이상에 대역 차단 필터가 연결되는 것을 포함하고,
상기 대역 차단 필터는 노치 필터인 것을 특징으로 하며,
상기 노치 필터는 입력단자와 출력단자 사이에 제 1 캐패시터와 제 1 인덕터가 병렬로 연결되거나,
상기 노치 필터는,
입력단자와 출력단자 사이에 직렬로 연결되는 제 2 캐패시터;
상기 출력단자와 제 3 캐패시터 사이에 연결되는 제 2 인덕터; 및
상기 제 2 인덕터와 접지 단자 사이에 연결되는 제 3 캐패시터;
를 포함하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서 상기 제 1 캐패시터는 커패시턴스가 6.2pF 내지 10.0pF인 것을 특징으로 하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
- 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 인덕터는 인덕턴스가 5.1nH 내지 7.5nH인 것을 특징으로 하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
- 삭제
- 청구항 1에 있어서 상기 제 2 캐패시터는 커패시턴스가 3.3pF 내지 5.6pF인 것을 특징으로 하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
- 청구항 1에 있어서 상기 제 3 캐패시터는 커패시턴스가 4.7pF 내지 7.5pF인 것을 특징으로 하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
- 청구항 1에 있어서 상기 제 2 인덕터는 인덕턴스가 6.8nH 내지 10.0nH인 것을 특징으로 하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
- 청구항 1에 있어서, 상기 대역 차단 필터는 차단 주파수 대역이 LTE B12, B13, B17 또는 B20인 것을 특징으로 하는 GPS 저잡음 증폭 모듈
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