KR101390914B1

KR101390914B1 - 가변 전치단 모듈

Info

Publication number: KR101390914B1
Application number: KR1020120049211A
Authority: KR
Inventors: 이성민
Original assignee: (주)와이솔
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2014-04-30
Also published as: KR20130125578A

Abstract

본 발명은 전치단 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위치(140)와 연결되며 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 듀플렉서(110), 스위치(140)와 연결되며 안테나(200)로부터 수신된 신호를 이동통신 단말로 송신하는 수신용 칩(120), 스위치(140)와 연결되며 이동통신 단말로부터 수신된 신호를 안테나(200)로 송신하는 전송용 칩(130), 일측에 가변회로가 연결되고 타측에 상기 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 및 전송용 칩(130)이 각각 연결되어 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 또는 전송용 칩(130)과 가변회로를 선택적으로 접속시키는 스위치(140) 및 상기 스위치(140)와 안테나(200) 사이에 연결되며, 입출력 특성을 향상시키기 위한 가변 회로(150)를 포함하는 가변 전치단 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 이동통신 단말의 입출력 특성을 향상시킬 수 있으며, 이동통신 단말의 RF단에 필요한 모듈의 수를 줄여 이동통신 단말 제조 공정을 단순화하고 단말기 내의 부품 배치 효율을 높일 수 있다.

Description

가변 전치단 모듈{Tunable Front-End Module}

본 발명은 전치단 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송수신 신호를 분리하는 듀플렉서(110), 안테나(200)로부터 신호를 수신하는 수신용 칩(120), 이동통신 단말로부터 신호를 수신하는 전송용 칩(130), 상기 듀플렉서(110), 수신용 칩(120), 전소용 칩을 선택적으로 연결시키는 스위치(140) 및 입출력 특성을 향상시키는 가변회로가 하나의 모듈 상에 구현되어 RF 전치단의 회로를 간소화하고 이동통신 단말을 용이하게 제작할 수 있도록 하기 위한 구조에 관한 것이다.

전치단 모듈은 이동통신 단말에 반드시 필요한 구성으로 안테나와 RF 회로 사이에서 송신신호와 수신신호를 분리함으로써, 이동통신 단말의 송수신을 자유롭게 하여 다양한 환경에서의 통화를 가능하게 하는 부품이다.

종래의 전치단 모듈은 전력증폭기와 안테나 스위치를 하나의 패키지 상에 집적하여 제조되었다.

선행기술문헌 1은 한국통신학회에서 2011년 발행한 한국통신학회논문지 28(11) 16-23 ISSN 1226-4717 KCI에 등재된 논문으로 휴대폰 FEM(Front End Module) 기술동향 연구에 관한 것이다. 상기 선행기술문헌 1에는 전치단 모듈의 발전 과정에 대해 정리되어 있으며, 도 1은 선행기술문헌 1에 실린 도면으로 3세대 이동통신 단말기에 사용된 전치단 모듈의 일례를 나타낸다. 도 1의 우측 하단에 나타난 Transmit Module이 전치단 모듈에 해당한다.

선행기술문헌 2는 2007년 3월 20일에 공개된 한국공개특허공보 제 2007-0031740호에 기재된 발명이며 대표도는 도 2에 도시하였다. 선행기술 2는 이동통신단말기의 프론트엔드 모듈에 관한 것으로, 특히 고주파 프론트 엔트 모듈의 회로 구성을 단순화함으로써 구성부품 수를 줄여 제조비용을 줄이는 동시에 PCB 설계가 용이하도록 하는데 목적이 있다. 이를 위해 선행기술 2는 cellular 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서와, KPCS 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서, EGSM 대역 신호, DCS 대역 신호 또는 상기 듀플렉서의 cellular 대역 신호 및 DCS 대역 신호를 제어신호(VC1~VC4)에 따라 안테나 (ANT)에서 수신하거나 상기 안테나(200)(ANT)를 통해 송출하는 ASM(Antenna Switch Module)을 포함한다.

선행기술문헌 3은 2005년 4월 12일에 공개된 한국공개특허공보 제 2005-0033220호에 기재된 발명이며 대표도는 도 3에 도시하였다. 선행기술 3은 휴대폰의 고주파 프론드 엔드 모듈에 관한 발명으로 CDMA 단말기에서 3개의 주파수 대역의 신호를 분리하는 싱글 패키지 트라이 플렉서를 구현할 때 주변의 고주파 수동 부품인 듀플렉서와 대역필터 등과 함께 집적화하여 FEM의 소형화 및 고성능화가 가능하고 저렴한 가격으로 구현할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다. 선행기술 3은 안테나를 통해 송수신되는 신호를 AMPS, GPS 및 US-PCS 대역의 신호로 분리하기 위하여, 저역필터, SAW 대역필터, 고역필터를 포함한 싱글 패키지 형태로 구성하거나, 저역필터 및 고역필터로 구성된 다이플렉서와 SPDT 스위치로 구성한 트라이 플렉서를 포함한 싱글 패키지 형태로 구성하거나, 저역필터, 고역필터 및 LC 대역필터를 포함한 싱글 패키지 형태로 구성한 원칩 트라이 플렉서와; 상기 AMPS 및 US-PCS 대역의 송수신 신호를 각각 분리하여 송신모듈과 수신모듈로 전달하기 위한 듀플렉서에 의해 달성된다.

그러나 종래 기술 또는 선행기술문헌 1 내지 3에 기재된 발명에 추가적인 구성요소가 요구되는 데에 반해, 전치단 모듈은 이동통신 단말에 삽입되는 부품이므로 크기에 한계가 있어 새로운 구성을 추가하는 것에 큰 어려움이 있다. 특히 전치단 모듈의 입출력 임피던스로 인해 고주파 신호의 입출력 특성에 영향을 미치는 점을 해결할 필요가 있으나 이동통신 단말 내부의 공간상의 제약으로 인해 새로운 모듈을 추가하는 데에 어려움이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 이동통신 단말 내에 새로운 모듈을 추가하지 않으면서 동시에 이동통신 단말의 입출력 특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이동통신 단말의 RF단에 필요한 모듈의 수를 줄여 이동통신 단말 제조 공정을 단순화하는 것을 목적으로 한다.

또한, 입출력 특성 향상을 위한 수동 소자를 디지털 방식에 의해 구현하여 이동통신 단말 사용시 하드웨어의 부품 교체를 최소화할 수 있도록 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가변 전치단 모듈은 스위치(140)와 연결되며 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 듀플렉서(110), 스위치(140)와 연결되며 안테나(200)로부터 수신된 신호를 이동통신 단말로 송신하는 수신용 칩(120), 스위치(140)와 연결되며 이동통신 단말로부터 수신된 신호를 안테나(200)로 송신하는 전송용 칩(130), 일측에 가변회로가 연결되고, 타측에 상기 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 및 전송용 칩(130)이 각각 연결되어 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 또는 전송용 칩(130)과 가변회로를 선택적으로 접속시키는 스위치(140) 및 상기 스위치(140)와 안테나(200) 사이에 연결되며, 입출력 특성을 향상시키기 위한 가변 회로(150)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 수신용 칩(120)은 표면 탄성파 소자이고, 상기 전송용 칩(130)은 대역 통과 필터인 것을 포함하며, 상기 대역 통과 필터는 GSM대역 전송 필터, CDMA대역 전송 필터, WCDMA대역 전송 필터, WiMax용 전송 필터 또는 LTE용 전송 필터 중 어느 하나 이상을 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 가변 회로(150)는 임피던스 정합회로 또는 집중 정합 회로(lumped matching cjrcuit)를 포함하고 특히 디지털 방식으로 임피던스가 조절되는 디지털 임피던스 정합회로를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 스위치(140)는 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 스위치 또는 SPxT(single pole many throw) 스위치 중 어느 하나인 것을 포함한다.

본 발명에 의하는 경우 이동통신 단말 내에 새로운 모듈을 추가하지 않으면서 동시에 이동통신 단말의 입출력 특성을 향상시킬 수 있으며, 이동통신 단말의 RF단에 필요한 모듈의 수를 줄여 이동통신 단말 제조 공정을 단순화하고 단말기 내의 부품 배치 효율을 높이는 것이 가능하다.

또한, 입출력 특성 향상을 위한 수동 소자를 디지털 방식에 의해 구현하여 이동통신 단말 사용시 하드웨어의 부품 교체를 최소화할 수 있다.

도 1은 선행기술문헌 1에 포함된 종래의 전치단 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 선행기술문헌 2에 포함된 종래의 전치단 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 선행기술문헌 2에 포함된 종래의 전치단 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 도 4는 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)은 듀플렉서(110), 수신용 칩(120), 전송용 칩(130), 스위치(140) 및 가변 회로(150)를 포함하여 구성되는데, 보다 상세하게는 스위치(140)와 연결되며 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 듀플렉서(110), 스위치(140)와 연결되며 안테나(200)로부터 수신된 신호를 이동통신 단말로 송신하는 수신용 칩(120), 스위치(140)와 연결되며 이동통신 단말로부터 수신된 신호를 안테나(200)로 송신하는 전송용 칩(130), 일측에 가변회로가 연결되고 타측에 상기 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 및 전송용 칩(130)이 각각 연결되어 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 또는 전송용 칩(130)과 가변회로를 선택적으로 접속시키는 스위치(140) 및 상기 스위치(140)와 안테나(200) 사이에 연결되며, 입출력 특성을 향상시키기 위한 가변 회로(150)를 포함한다.

듀플렉서(110)는 서로 전송 대역이 다른 소자가 하나의 안테나(200)를 공용하여 상호간에 간섭하지 않고 효율적으로 전파를 방사시키기 위한 구성으로, 이동통신 단말의 송수신 주파수를 분리함으로써 송신과 수신에 각각 다른 대역의 주파수를 사용하는 것을 가능하게 한다.

수신용 칩(120)은 안테나(200)로부터 수신된 신호를 이동통신 단말로 송신하기 위한 구성이다. 상기 수신용 칩(120)으로는 신호를 전송하는 데에 필요한 다양한 소자를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 그 일 실시예로 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave) 소자를 사용한다.

전송용 칩(130)은 이동통신 단말로부터 수신된 신호를 안테나(200)로 송신하기 위한 구성으로 대역 통과 필터로 이루어진다. 대역 통과 필터는 공지된 다양한 형태를 따를 수 있으며, 상기 대역 통과 필터에서 통과시키는 주파수 대역은 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)이 삽입되는 이동통신 단말이 사용되는 지역의 통신 표준에 따라 정해진다. 이에 따라 상기 대역 통과 필터는 GSM대역 전송 필터, CDMA대역 전송 필터, WCDMA대역 전송 필터, WiMax용 전송 필터 또는 LTE용 전송 필터 중 어느 하나를 포함한다.

한편, 현재의 이동통신 단말은 상술한 통신 방식 중 어느 하나의 대역에서만 동작하는 데에 그치지 않고 다양한 주파수 대역 및 다양한 통신 표준에서 동작해야 할 필요성이 있다. 이를 위해 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)에서는 상기 전송용 칩(130)에 상술한 대역 통과 필터 중 하나 이상이 연결되고 연결된 복수의 전송용 칩(130) 중 사용 목적에 따라 필요한 전송용 칩(130)이 가변 회로(150) 및 안테나(200)에 연결되도록 한다.

스위치(140)는 이동통신 단말의 내부에 포함된 제어 회로에 의해 제어되어 가변 전치단 모듈(100)의 다양한 구성(듀플렉서(110), 수신용 칩(120), 전송용 칩(130))을 가변회로와 선택적으로 접속시키기 위한 구성이다.

상기 스위치(140)의 일측에는 가변회로가 연결되고, 타측에는 듀플렉서(110), 수신용 칩(120) 및 전송용 칩(130)이 각각 연결되는데, 복수의 소자를 선택적으로 연결하기 위해 본 발명의 스위치(140)는 그 일 실시예로 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 스위치(140) 또는 SPxT(single pole many throw) 스위치(140) 중 어느 하나로 이루어진다.

본 발명에서 전송용 칩(130)으로 하나의 대역 통과 필터만 연결되는 경우, 가변 회로(150)와 연결되어야 할 소자는 3개이므로 SP3T(single pole triple throw) 스위치(140)가 사용되며, 만약 두 개의 대역 통과 필터가 연결되는 경우에는 SP4T(single pole four throw) 스위치(140)가 사용된다. 즉, 본 발명의 스위치(140)는 가변 전치단 모듈(100) 내에 포함되는 구성의 숫자에 맞추어 연결되는 브랜치(branch)의 수를 달리한다.

한편, 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)은 스위치(140)와 안테나(200) 사이에 가변 회로(150)가 연결되어 안테나(200)로부터 수신되고 안테나(200)를 통해 송신되는 신호의 입출력 특성을 향상시킨다.

신호의 입출력 특성 향상을 위한 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)의 일 실시예로 상기 가변 회로(150)는 임피던스 정합회로 또는 집중 정합 회로(lumped matching circuit)이 사용될 수 있다.

상기 가변회로에 의해 본 발명의 가변 전치단 모듈(100)은 신호의 SN ratio(Signal to Noise ratio)가 양호해지고 이동통신을 위한 신호의 품질이 좋아질 뿐 아니라 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 가변회로가 별도의 칩 또는 모듈에 의해 이동통신 단말에 장착되는 것이 아니라 가변회로 자체가 전치단 모듈 내에 포함되므로 이동통신 단말을 구성하는 부품 자체를 줄일 수 있어, 이동통신 제작 공정 및 부품 배치에 있어서 효율을 높일 수 있다.

한편, 상기 가변회로의 일 실시예인 임피던스 정합회로는 디지털 방식으로 임피던스가 조절되는 디지털 임피던스 정합회로로 구성할 수 있으며, 이 경우 필요에 따라 임피던스의 매칭 정도를 조절할 수 있으며, 특히 이동통신 단말의 동작에 따라 RF단 이하에 연결되는 회로가 선택적으로 바뀌는 경우 임피던스 정합을 위해 필요한 임피던스 정합회로의 요구치가 변동되는데 이 때에도 임피던스 정합회로를 별도의 부품으로 교체할 필요없이 디지털 임피던스 정합회로에 의해 임피던스를 조절하기만 하면 되므로 모드 전환과 무관하게 이동통신 단말의 입출력 특성을 최대로 향상시킬 수 있다.

100 가변 전치단 모듈 110 듀플렉서
120 수신용 칩 130 전송용 칩
140 스위치 150 가변회로
200 안테나

Claims

스위치와 연결되며, 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 듀플렉서;
스위치와 연결되며, 안테나로부터 수신된 신호를 이동통신 단말로 송신하는 수신용 칩;
스위치와 연결되며, 이동통신 단말로부터 수신된 신호를 안테나로 송신하는 전송용 칩;
일측에 가변회로가 연결되고, 타측에 상기 듀플렉서, 수신용 칩 및 전송용 칩이 각각 연결되어 듀플렉서, 수신용 칩 또는 전송용 칩과 가변회로를 선택적으로 접속시키는 스위치; 및
상기 스위치와 안테나 사이에 연결되며, 입출력 특성을 향상시키기 위한 가변 회로;
를 포함하되,
상기 가변 회로는,
디지털 방식으로 임피던스가 조절되는 디지털 임피던스 정합회로;
인 것을 특징으로 하는 가변 전치단 모듈
청구항 1에 있어서, 상기 수신용 칩은 표면 탄성파 소자인 것을 특징으로 하는 가변 전치단 모듈
청구항 1에 있어서, 상기 전송용 칩은 대역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 가변 전치단 모듈
청구항 3에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 GSM대역 전송 필터, CDMA대역 전송 필터, WCDMA대역 전송 필터, WiMax용 전송 필터 또는 LTE용 전송 필터 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 전치단 모듈
삭제
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 가변 회로는 집중 정합 회로(lumped matching cjrcuit)인 것을 특징으로 하는 가변 전치단 모듈
청구항 1에 있어서, 상기 스위치는 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 스위치 또는 SPxT(single pole many throw) 스위치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가변 전치단 모듈