KR101770786B1 - 무선 트랜시버의 송수신 스위치 - Google Patents

무선 트랜시버의 송수신 스위치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 정전기 방전 회로에 포함된 제1다이오드와 제2다이오드를 각각 반대방향으로 병렬 연결함으로써, 정전기에 의한 플러스(+) 마이너스(-) 전류를 접지로 흐르게 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 제공한다.
본 실시예들은 정전기 방전 회로가 연결된 노드와 접지 간에 저항을 연결함으로써, 정전기 방전 회로가 연결된 노드의 전압을 접지와 직류(DC)적으로 동일한 전위로 고정시키는 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 제공한다.

Description

무선 트랜시버의 송수신 스위치 {Transmit/Receive Switch for Radio Frequency Transceiver}
본 실시예가 속하는 기술 분야는 무선 트랜시버의 송수신 스위치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
정전기 방전(Electrostatic Discharge, ESD)은 전기적 전위차로 인한 전하 이동이다. 정전기 방전시 발생하는 고전압 고전류의 임펄스(Impulse)는 전자기기를 손상시키거나 전자기기의 오작동을 유발시킨다. 제조 공정의 미세화, 트랜지스터 크기의 축소, 및 칩 공간의 제한으로 인하여, 정전기 방전에 대한 민감성이 높아지고 있다. 따라서, 전자기기는 정전기 방전 회로 또는 정전기 방전 보호 회로가 필요하다.
무선 트랜시버(Radio Frequency Transceiver)의 송수신 스위치는 정전기 방전 회로가 필수적이지만, 정전기 방전 회로를 실제 구현할 수 있는 방식은 제한적인 상황이다. 예컨대, 정전기 방전 회로를 스위치 입출력 핀에 연결할 수 없다. 이유는 송신기의 출력이 높으면, 다이오드가 턴온(Turn on)되기 때문이다.
무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 구현하는 방식으로는, 클램프 회로 및 추가적인 공급전압을 이용하는 방식이 있다. 예컨대, 클램프 회로는 -1 볼트(V)부터 공급전압+1 볼트(V)까지의 전압 구간을 갖는다. 이러한 방식은 클램프 회로의 공급전원 즉, 클램프 셀(Clamp Cell)이 필요하게 되는 문제가 있다.
무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 구현하는 다른 방식으로는, 복수개의 다이오드를 직렬로 연결하여 접지하는 방식이 있다. 이러한 방식은 다이오드의 턴온(Turn on) 전압이 복수개의 다이오드의 개수만큼 몇 배수로 증가하는 문제가 있다.
이상에서 언급한 문제점들을 해결한 무선 트랜시버의 송수신 스위치는 아직 구현되지 못한 실정이다.
본 발명의 발명자는 무선 트랜시버의 송수신 스위치의 구조상 정전기 방전 회로를 구성하고 연결하는 방식이 제한되는 문제점을 인식하여, 칩에서 정전기 방전 회로가 차지하는 면적을 최소화하면서 정전기 방전 회로가 동작을 개시하는 전압을 낮추고자 한다.
본 발명의 실시예들은 정전기 방전 회로에 포함된 제1다이오드와 제2다이오드를 각각 반대방향으로 병렬 연결함으로써, 정전기에 의한 플러스(+) 마이너스(-) 전류를 접지로 흐르게 하는 데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 정전기 방전 회로가 연결된 노드와 접지 간에 저항을 연결함으로써, 정전기 방전 회로가 연결된 노드의 전압을 접지와 직류(DC)적으로 동일한 전위로 고정시키는 데 발명의 다른 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 무선 트랜시버(Radio Frequency Transceiver)의 송수신 스위치에 있어서, 상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(Power Amplifier)의 출력포트와 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트 간에 연결된 제1스위치를 포함하는 송신 회로, 및 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)의 입력포트와 접지 간에 연결된 제2스위치를 포함하는 수신 회로, 여기서 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기의 입력포트는 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트에 유도 결합(Inductive Coupling)됨, 를 포함하며, 상기 수신 회로는 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트로부터 인가된 서지전압(Surge Voltage)의 크기(Magnitude)가 방전개시전압(Discharge Starting Voltage)의 크기보다 크거나 동일하면, 상기 서지전압을 방전시키는 정전기 방전(Electrostatic Discharge) 회로, 여기서 상기 정전기 방전 회로는 상기 제2스위치에 연결된 ESD 노드를 포함함, 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 송수신 스위치, 무선 송신기, 및 무선 수신기를 포함하는 무선 트랜시버(Radio Frequency Transceiver)에 있어서, 상기 송수신 스위치는, 상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(Power Amplifier)의 출력포트와 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트 간에 연결된 제1스위치를 포함하는 송신 회로, 및 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)의 입력포트와 접지 간에 연결된 제2스위치를 포함하는 수신 회로, 여기서 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기의 입력포트는 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트에 유도 결합(Inductive Coupling)됨, 를 포함하며, 상기 수신 회로는 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트로부터 인가된 서지전압(Surge Voltage)의 크기(Magnitude)가 방전개시전압(Discharge Starting Voltage)의 크기보다 크거나 동일하면, 상기 서지전압을 방전시키는 정전기 방전(Electrostatic Discharge, ESD) 회로, 여기서 상기 정전기 방전 회로는 상기 제2스위치에 연결된 ESD 노드를 포함함, 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 정전기를 방전시키는 제1다이오드와 제2다이오드를 반대 방향으로 병렬 연결하고 정전기 방전 회로에 저항을 연결함으로써, 다이오드를 보다 신속하게 턴온(Turn on)시키고, 정전기 방전 회로가 연결된 노드의 최고점전압(Peak Voltage)의 크기를 기 설정된 임계전압(다이오드의 턴온 전압)의 크기로 낮추는 효과가 있다. 다시 말해, (i) 기 설정된 임계전압보다 크면서 기 설정된 임계전압과 공급전압(Supply Voltage)의 합보다 작은 서지 전압, (ii) 기 설정된 임계전압보다 크면서 기 설정된 임계전압과 알려지지 않은 전압(Unknown Voltage)의 합보다 작은 서지 전압으로부터 트랜지스터 소자의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 트랜시버를 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서 예시적으로 구현된 무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 제거한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예로서 송신모드로 동작하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 제거한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예로서 수신모드로 동작하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 제거한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 예시적으로 구현한 도면이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
본 명세서에 기재된 실시예들은 무선통신 시스템에 사용될 수 있다. 무선통신 시스템은 적어도 하나의 통신장치를 포함한다. 통신장치들은 다른 통신장치들과 무선 연결되어, 실시간 또는 비실시간으로 데이터를 통신한다. 다시 말해, 통신장치들은 통신망을 형성한다. 통신장치는 이동국(Mobile Station, MS), 이동단말(Mobile Terminal), 사용자단말(User Terminal, UT), 가입자지국(Subscriber Station, SS), 무선기기(Wireless Device), 휴대정보단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 무선 모뎀(Wireless Modem), 휴대기기(Handheld Device) 등의 다른 명칭으로 지칭될 수 있다.
무선통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(Base Station, BS)을 포함할 수 있다. 통신장치들은 기지국에 무선 연결될 수 있다. 기지국은 통신장치와 통신하는 지점(Station)으로서, eNB(evolved-NodeB), 기지국 송수신기(Base Transceiver System, BTS), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 명칭으로 지칭될 수 있다.
무선 연결은 다양한 프로토콜로 규정될 수 있다. 예컨대, IEEE 802.11, 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 와이맥스(WiMAX). 와이브로(WiBro), LTE(Long Term Evolution) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
무선통신 시스템에는 다양한 다중접속(Multiple Access) 전송기술이 적용될 수 있다. 예컨대, 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access, CDMA) 방식, 주파수분할다중접속(Frequency Division Multiple Access, FDMA) 방식, 시분할다중접속(Time Division Multiple Access, TDMA) 방식, 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 방식, 반송파감지다중접속(Carrier Sense Multiple Access, CSMA) 방식 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
무선통신 시스템에는 양방향 통신을 위한 다양한 이중화(Duplexing) 기술이 적용될 수 있다. 주파수분할듀플렉싱(Frequency Division Duplexing, FDD), 시분할듀플렉싱(Time Division Duplexing, TDD) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
무선 통신 시스템에는 다중안테나 기술이 적용될 수 있다. 예컨대, 다중 전송 안테나 다중 수신 안테나(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 트랜시버를 예시한 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 무선 트랜시버(Radio Frequency Transceiver, 10)는 송수신 스위치(100), 무선 송신기(200), 및 무선 수신기(300)를 포함한다. 무선 트랜시버(10)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
무선 트랜시버(10)는 안테나(20)에 연결되어, 데이터를 송수신하는 장치이다. 무선 트랜시버(10)가 안테나를 공용하기 때문에, 무선 트랜시버(10)는 송수신 스위치(100)를 이용하여 무선 송신기(200) 또는 무선 수신기(300)를 선택적으로 동작시킨다. 도 1에서는 안테나(20)가 하나로 도시되었으나 다수의 안테나를 공유하여 사용할 수 있다.
무선 송신기(200)는 기저대역(Baseband) 주파수 신호를 RF 신호(Radio Frequency Signal)로 변환하여 안테나(20)로 송신한다. 무선 송신기(200)는 기저대역 주파수 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency, IF) 신호로 변환하고 다시 IF 신호를 RF 신호로 변환할 수 있다. 무선 송신기(200)는 IF 신호를 사용함으로써, 주파수 선택도를 높일 수 있다.
무선 송신기(200)는 상향 변환 모듈(220) 및 송신 전단부(210)를 포함한다. 상향 변환 모듈(220)은 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, DAC), 주파수 필터(Frequency Filter), 및 송신용 믹서(Mixer) 중 적어도 하나를 포함한다. 디지털 아날로그 변환기는 디지털 기저대역 주파수 신호를 아날로그 기저대역 주파수 신호로 변환하거나 디지털 IF 신호를 아날로그 IF 신호로 변환한다. 주파수 필터는 대역통과필터(Band Pass Filter, BPF)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 송신용 믹서는 기저대역 주파수 신호 또는 IF 신호를 송신기용 국부 발진기(Local Oscillator)의 신호와 혼합하여 RF 신호로 상향 변환한다. 송신 전단부(210)는 전력증폭기(Power Amplifier, 230) 및 주파수 필터 중 적어도 하나를 포함한다. 전력증폭기(230)는 RF 신호의 전력을 증폭시킨다.
무선 수신기(300)는 RF 신호를 안테나(20)로부터 수신하고, 기저대역 주파수 신호로 변환한다. 무선 수신기(300)는 RF 신호를 IF 신호로 변환하고 다시 IF 신호를 기저대역 주파수 신호로 변환할 수 있다. 무선 수신기(300)는 IF 신호를 사용함으로써, 주파수 선택도를 높일 수 있다.
무선 수신기(300)는 수신 전단부(310) 및 하향 변환 모듈(320)을 포함한다. 수신 전단부(310)는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 330) 및 주파수 필터 중 적어도 하나를 포함한다. 주파수 필터는 대역통과필터일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 저잡음 증폭기(330)는 RF 신호를 증폭하고 잡음을 최소화한다. 하향 변환 모듈(320)은 수신용 믹서, 주파수 필터, 및 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC) 중 적어도 하나를 포함한다. 수신용 믹서는 RF 신호를 수신기용 국부 발진기의 신호와 혼합하여 기저대역 주파수 신호 또는 IF 신호로 하향 변환한다. 아날로그 디지털 변환기는 아날로그 기저대역 주파수 신호를 디지털 기저대역 주파수 신호로 변환하거나 아날로그 IF 신호를 디지털 IF 신호로 변환한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 예시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예로서 예시적으로 구현된 무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 제거한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 송수신 스위치(100)는 송신 회로(110) 및 수신 회로(120)를 포함한다. 송수신 스위치(100)는 도 2에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 송신 회로(110)는 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)와 무선 트랜시버의 인아웃포트(160) 간에 연결된 제1스위치(115)를 포함한다. 인아웃포트(160)는 안테나(20)에 연결된다.
수신 회로(120)는 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)와 접지 간에 연결된 제2스위치(125)를 포함한다. 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)는 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)에 유도 결합(Inductive Coupling, 156)된다. 수신 회로(120)는 정전기 방전 회로(130)를 포함한다.
정전기 방전 회로(130)는 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)로부터 인가된 서지전압(Surge Voltage)의 크기(Magnitude)가 방전개시전압(Discharge Starting Voltage)의 크기보다 크거나 동일하면, 서지전압을 방전시킨다. 예컨대, 서지전압이 3 V이고 방전개시전압이 2V이거나, 서지전압이 -2 V이고 방전개시전압이 -1V일 수 있으나 이는 예시일 뿐이고 이에 한정되는 것은 아니다. 전압의 크기를 비교하는 이유는 전압이 플러스(+)와 마이너스(-) 극성을 갖기 때문이다. 정전기 방전 회로(130)는 제2스위치(125)에 연결된 ESD 노드(132)를 포함한다.
정전기 방전 회로(130)는 제1다이오드 및 제2다이오드를 포함할 수 있다. 제1다이오드는 ESD 노드(132)와 접지 간에 제1방향으로 연결된다. 제2다이오드는 ESD 노드(132)와 접지 간에 제2방향으로 연결된다. 제1방향과 제2방향은 서로 반대 방향일 수 있다. 방전개시전압의 크기는 i) 기 설정된 임계전압과 ii) ESD 노드의 전압의 합의 절대값이고, ESD 노드의 전압은 직류(DC)적으로 접지될 수 있다. 기 설정된 임계전압은 다이오드의 턴온 전압이다.
정전기 방전 회로(130)는 정전기를 방전시키는 제1다이오드와 제2다이오드를 반대 방향으로 병렬 연결하고 정전기 방전 회로에 저항을 연결함으로써, 다이오드를 보다 신속하게 턴온(Turn on)시키고, 정전기 방전 회로가 연결된 노드의 최고점전압(Peak Voltage)의 크기를 기 설정된 임계전압의 크기로 낮추는 효과가 있다. 다시 말해, (i) 기 설정된 임계전압의 크기보다 크면서 기 설정된 임계전압과 공급전압(Supply Voltage)의 합의 크기보다 작은 서지 전압, (ii) 기 설정된 임계전압의 크기보다 크면서 기 설정된 임계전압과 알려지지 않은 전압(Unknown Voltage)의 합의 크기보다 작은 서지 전압으로부터 트랜지스터 소자의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 3을 참조하면, 제1스위치(115)는 트랜지스터(112)일 수 있다. 송신 회로(110)는 무선 트랜시버의 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)에 연결되어, 차동 출력 신호(Differential Output Signal)를 단일 종단 출력 신호(Single Ended Output Signal)로 변환하는 발룬(BALanced-to-UNbalanced transformer, BALUN)을 추가로 포함할 수 있다. 커패시터(152)는 제1스위치(115)와 접지 간에 연결될 수 있다. 저항(114)은 트랜지스터(112)와 접지 간에 연결될 수 있다.
제2스위치(125)는 트랜지스터(122)일 수 있다. 제2스위치(125)는 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)에 용량 결합(Capacitive Coupling)될 수 있다. 즉, 커패시터(154)는 제2스위치(125)와 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335) 간에 연결될 수 있다. 제2스위치(125)는 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)에 유도 결합(Inductive Coupling)될 수 있다. 즉, 인덕터(156)는 제2스위치(125)와 인아웃포트(160) 간에 연결될 수 있다. 커패시터(158)는 송신 회로(110)와 접지 간에 연결될 수 있다. 저항(124)은 트랜지스터(122)와 접지 간에 연결될 수 있다.
이하에서는 송신모드에서 동작하는 송수신 스위치(100)를 설명한다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예로서 송신모드로 동작하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 제거한 도면이다.
무선 트랜시버(10)가 송신모드이면, 제1스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(112))는 송신 상태를 나타내는 송신 신호에 응답하여 턴온(Turn on)되며, 무선 트랜시버의 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)를 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)에 연결시킨다. 제2스위치(125)(예컨대, 트랜지스터(122))는 송신 상태를 나타내는 송신 신호에 응답하여 턴온(Turn on)되며, 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)를 접지에 연결시킨다.
도 4를 참조하면, 제1스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(112)) 및 제2스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(122))는 송신 상태를 나타내는 송신 신호 (TX_EN=1)를 입력 받으면, 켜진다. 송신 회로(110)를 바라본 임피던스(Zin_TX)는 저 임피던스값을 형성한다. 예컨대, Zin_TX는 50 옴(Ohm)으로 매칭될 수 있다. 반면에 수신 회로(120)를 바라본 임피던스(Zin_RX)는 고 임피던스값을 형성한다. 무선 트랜시버(10)의 동작주파수에서 인덕터(156)과 캐패시터(158)이 공진되어 Zin_RX는 고 임피던스값을 형성한다. 송신모드에서 제1스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(112)), 제2스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(122)), Zin_TX, 및 Zin_RX는 도 5와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 신호의 대부분이 수신 회로(120)로 가지 않고, 인아웃포트(160)로 나간다.
이하에서는 수신모드에서 동작하는 송수신 스위치(100)를 설명한다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예로서 수신모드로 동작하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치에서 정전기 방전 회로를 제거한 도면이다.
무선 트랜시버(10)가 수신모드이면, 제1스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(112))는 수신 상태를 나타내는 수신 신호에 응답하여 턴오프(Turn off)되며, 무선 트랜시버의 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)를 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)와 분리시킨다. 제2스위치(125)(예컨대, 트랜지스터(122))는 수신 상태를 나타내는 수신 신호에 응답하여 턴오프(Turn off)되며, 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)를 접지와 분리시킨다.
도 6을 참조하면, 제1스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(112)) 및 제2스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(122))는 수신 상태를 나타내는 수신 신호 (TX_EN=0)를 입력 받으면, 꺼진다. 송신 회로(110)를 바라본 임피던스(Zin_TX)는 무한대의 임피던스값을 형성한다. 반면에 수신 회로(120)를 바라본 임피던스(Zin_RX)는 저 임피던스값을 형성한다. 예컨대, 인덕터(156)와 캐패시터(158)이 공진되어 Zin_RX는 50 옴(Ohm)으로 매칭될 수 있다. 수신모드에서 제1스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(112)), 제2스위치(115)(예컨대, 트랜지스터(122)), Zin_TX, 및 Zin_RX는 도 7과 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 인아웃포트(160)로부터 입력된 신호가 수신 회로(120)로 전달된다.
이하에서는 도 3, 도 8, 및 도 9를 참조하여, 일 실시예로서 예시적으로 구현한 무선 트랜시버의 송수신 스위치의 동작을 설명한다.
도 3을 다시 참조하면, 송수신 스위치(100)가 정전기 방전 회로(130)를 포함하지 않으면, 안테나(20)로부터 유입된 서지 전류가 송신 회로(110) 또는 수신 회로(120)를 손상시킨다. 발명자는 이를 해결하기 위하여, 제1다이오드와 제2다이오드를 각각 반대방향으로 병렬 연결하여 서지 전류를 접지로 흐르게 한다. 또한, 정전기 방전 회로가 연결된 노드와 접지 간에 저항을 연결하여, 정전기 방전 회로가 연결된 노드를 직류(DC)적으로 전위를 고정시킨다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 트랜시버의 송수신 스위치를 예시적으로 구현한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 정전기 방전 회로(130)는 제1다이오드(134) 및 제2다이오드(136)를 포함한다. 제1다이오드(134) 및 제2다이오드(136)는 ESD 노드(132)와 접지 간에 각각 연결된다. 제1다이오드(134) 및 제2다이오드(136)는 병렬 연결된다. 제1다이오드(134)는 ESD 노드(132)와 접지 간에 제1방향으로 연결될 수 있다. 제2다이오드(136)는 ESD 노드(132)와 접지 간에 제2방향으로 연결될 수 있다. 제1방향과 제2방향은 서로 반대 방향일 수 있다.
도 9를 참조하면, 정전기 방전 회로(130)는 저항(138)을 포함한다. 저항(138)은 ESD 노드(132)와 접지 간에 연결된다. 정전기 방전 회로(130)는 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)로부터 인가된 서지전압의 크기가 방전개시전압(Discharge Starting Voltage)의 크기보다 크거나 동일하면, 서지전압을 방전시킨다. 방전개시전압의 크기는 기 설정된 임계전압과 ESD 노드(132)의 전압의 합의 절대값이다. 기 설정된 임계전압은 다이오드(134, 136)의 턴온(Turn on) 전압이다. ESD 노드(132)의 전압은 직류(DC)적으로 접지된다. 정전기 방전 회로(130)는 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)에 용량 결합(Capacitive Coupling, 154)될 수 있다.
정전기 방전 회로(130)는 제1다이오드(134)와 제2다이오드(136)를 반대 방향으로 병렬 연결하고 정전기 방전 회로에 저항(138)을 연결함으로써, 클램프 회로의 공급전원 즉, 클램프 셀(Clamp Cell)이 필요하지 않게 된다. 추가적인 공급전원 라인이 필요 없기 때문에, 레이아웃 면적이 감소되고, 패드(Pad) 및 기생 커패시터를 줄일 수 있는 효과가 있다.
정전기 방전 회로(130)는 제1다이오드(134)와 제2다이오드(136)를 반대 방향으로 병렬 연결하고 정전기 방전 회로와 접지 간에 저항(138)을 연결함으로써, 서지 전압이 기 설정된 임계전압과 동일하거나 크기만 하면, 서지 전류를 접지로 흐르게 할 수 있다. 즉, 다이오드(134, 136)를 보다 신속하게 턴온(Turn on)시킨다.
정전기 방전 회로(130)는 제1다이오드(134)와 제2다이오드(136)를 반대 방향으로 병렬 연결하고 정전기 방전 회로와 접지 간에 저항(138)을 연결함으로써, ESD 노드(132)의 최고점전압(Peak Voltage)의 크기를 낮추게 된다. ESD 노드(132)의 최고점전압의 크기가 작기 때문에, 다이오드(134, 136)의 턴온(Turn on) 전압보다 큰 서지 전압으로부터 트랜지스터(134, 136)를 보호할 수 있다. 저항(138)이 없으면, ESD 노드(132)의 최고점전압(Peak Voltage)의 크기는 공급전원 또는 알려지지 않은 전압만큼 더 커지기 때문이다.
정전기 방전 회로(130)는 무선 트랜시버(10)가 수신모드이거나 무선 트랜시버(10)에 공급전압(Supply Voltage)이 인가되고 무선 트랜시버가 꺼진(Off) 상태인 경우에, 방전개시전압은 기 설정된 임계전압이고, 방전개시전압에는 공급전압이 포함되어 있지 않다. 정전기 방전 회로(130)로 인하여, 기 설정된 임계전압의 크기보다 크면서 기 설정된 임계전압과 공급전압(Supply Voltage)의 합의 크기보다 작은 서지 전압으로부터 트랜지스터 소자의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
ESD 노드(132)에 연결된 저항(138)이 없으면, 무선 트랜시버(10)가 수신모드이거나 무선 트랜시버(10)에 공급전압(Supply Voltage)이 인가되고 무선 트랜시버가 꺼진(Off) 상태인 경우에, 무선 트랜시버(10)가 수신 동작시 다이오드가 턴온되는 것을 방지하기 위해 복수개의 다이오드들을 직렬로 연결해야 한다. 따라서, 정전기 방전 회로(130)는 N(N은 자연수)개의 다이오드들을 직렬로 연결할 필요가 없기 때문에, 다이오드의 턴온(Turn on) 전압을 1/N만큼 낮추는 효과가 있다.
정전기 방전 회로(130)는 무선 트랜시버에 공급전압(Supply Voltage)이 인가되지 않은 경우에, ESD 노드(132)의 최고점전압(Peak Voltage)의 크기가 특정 전압의 크기로 규정된다. 저항(138)이 없으면, ESD 노드(132)의 최고점전압의 크기가 알려지지 않은 전압(Unknown Voltage)의 크기만큼 커질 수 있다. 즉, ESD 노드(132)의 최고점전압의 크기를 규정할 수 없어서 성능이 불안정해진다. 정전기 방전 회로(130)로 인하여, 기 설정된 임계전압의 크기보다 크면서 기 설정된 임계전압과 알려지지 않은 전압(Unknown Voltage)의 합의 크기보다 작은 서지 전압으로부터 트랜지스터 소자의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예들에 따른 장치는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다. 여기서 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 무선 트랜시버 20: 안테나
100: 송수신 스위치 110: 송신 회로
115: 제1스위치 120: 수신 회로
125: 제2스위치 112, 122: 트랜지스터
114, 124, 138: 저항 130: 정전기 방전 회로
132: ESD 노드 134: 제1다이오드
136: 제2다이오드 140: 발룬
152, 154, 158: 커패시터 156: 인덕터
160: 인아웃포트 200: 무선 송신기
210: 송신 전단부 220: 상향 변환 모듈
230: 전력 증폭기 235: 전력 증폭기의 출력포트
300: 무선 수신기 310: 수신 전단부
320: 하향 변환 모듈 330: 저잡음 증폭기
335: 저잡음 증폭기의 입력포트

Claims (15)

  1. 무선 트랜시버(Radio Frequency Transceiver)의 송수신 스위치에 있어서,
    상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(Power Amplifier, 230)의 출력포트(235)와 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160) 간에 연결된 제1스위치(115)를 포함하는 송신 회로(110); 및
    상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 330)의 입력포트(335)와 접지 간에 연결된 제2스위치(125)를 포함하는 수신 회로(120), 여기서 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)는 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)에 유도 결합(Inductive Coupling, 156)됨, 를 포함하며,
    상기 수신 회로(120)는 정전기 방전(Electrostatic Discharge, ESD) 회로(130)를 포함하고,
    상기 정전기 방전 회로(130)는, 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)에 용량 결합(Capacitive Coupling, 154)된 ESD 노드(132)와, 상기 ESD 노드(132)와 접지 간에 연결된 저항(138)과, 상기 ESD 노드(132)와 접지 간에 제1방향으로 연결된 제1다이오드(134)와, 상기 ESD 노드(132)와 접지 간에 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 연결된 제2다이오드(136)를 포함하고,
    상기 정전기 방전 회로(130)는, 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)로부터 인가된 서지전압(Surge Voltage)의 크기(Magnitude)가 방전개시전압(Discharge Starting Voltage)의 크기보다 크거나 동일하면, 상기 서지전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는, 무선 트랜시버의 송수신 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1스위치(115)는 송신 상태를 나타내는 송신 신호에 응답하여 턴온(Turn on)되며, 상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)를 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)에 연결시키고,
    상기 제1스위치(115)는 수신 상태를 나타내는 수신 신호에 응답하여 턴오프(Turn off)되며, 상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)를 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)와 분리시키는 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2스위치(125)는 송신 상태를 나타내는 송신 신호에 응답하여 턴온(Turn on)되며, 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)를 접지에 연결시키고,
    상기 제2스위치(125)는 수신 상태를 나타내는 수신 신호에 응답하여 턴오프(Turn off)되며, 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)를 접지와 분리시키는 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 회로(110)는 상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(230)의 출력포트(235)에 연결되어, 차동 출력 신호(Differential Output Signal)를 단일 종단 출력 신호(Single Ended Output Signal)로 변환하는 발룬(BALanced-to-UNbalanced transformer, BALUN)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1스위치(115) 및 상기 제2스위치(125) 중 적어도 하나는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전기 방전 회로(130)는 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)에 용량 결합(Capacitive Coupling, 154)되는 것을 특징으로 하는 무선 트랜시버의 송수신 스위치.
  7. 삭제
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  11. 삭제
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  13. 송수신 스위치(100), 무선 송신기(200), 및 무선 수신기(300)를 포함하는 무선 트랜시버(Radio Frequency Transceiver)에 있어서,
    상기 송수신 스위치(100)는,
    상기 무선 트랜시버의 전력 증폭기(Power Amplifier, 230)의 출력포트(235)와 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160) 간에 연결된 제1스위치(115)를 포함하는 송신 회로(110); 및
    상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 330)의 입력포트(335)와 접지 간에 연결된 제2스위치(125)를 포함하는 수신 회로(120), 여기서 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)는 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)에 유도 결합(Inductive Coupling, 156)됨, 를 포함하며,
    상기 수신 회로(120)는 정전기 방전(Electrostatic Discharge, ESD) 회로(130)를 포함하고,
    상기 정전기 방전 회로(130)는, 상기 무선 트랜시버의 저잡음 증폭기(330)의 입력포트(335)에 용량 결합(Capacitive Coupling, 154)된 ESD 노드(132)와, 상기 ESD 노드(132)와 접지 간에 연결된 저항(138)과, 상기 ESD 노드(132)와 접지 간에 제1방향으로 연결된 제1다이오드(134)와, 상기 ESD 노드(132)와 접지 간에 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 연결된 제2다이오드(136)를 포함하고,
    상기 정전기 방전 회로(130)는, 상기 무선 트랜시버의 인아웃포트(160)로부터 인가된 서지전압(Surge Voltage)의 크기(Magnitude)가 방전개시전압(Discharge Starting Voltage)의 크기보다 크거나 동일하면, 상기 서지전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는, 무선 트랜시버.
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  15. 삭제
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