KR101892166B1 - 회로 장치 - Google Patents

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KR101892166B1
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에드가 슈미드함메르
유하 엘래
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스냅트랙, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 안테나 포트(2), 송신 포트(1) 및 수신 포트(3)를 포함한 회로 장치를 제공하고, 이러한 회로 장치에서 안테나 포트, 송신 포트 및 수신 포트는 각각 90°하이브리드(6, 7, 8)와 연결된다. 90°하이브리드(6, 7, 8)는 입력 신호를 2개의 출력 신호들로 분할하고, 두 출력 신호들은 서로 90°의 상대적 위상 이동을 포함한다. 회로 장치는 2개의 듀플렉서들(4, 5)을 더 포함하고, 듀플렉서들은 송신 포트(1)에 연결된 90°하이브리드가 출력한 두 출력 신호들이 안테나 포트(2)에 보강 간섭을 일으키고, 두 출력 신호들에 의해 야기된 기생적 신호들이 수신 포트(3)에 상쇄 간섭을 일으키도록 접속된다.

Description

회로 장치{CIRCUIT ARRANGEMENT}
본 발명은 안테나 포트, 송신 포트 및 수신 포트를 포함한 회로 장치에 관한 것으로, 송신 포트 및 수신 포트는 각각 안테나 포트와 연결되어 있다.
종래 기술에서는 송신 포트, 수신 포트 및 안테나 포트가 각각 듀플렉서의 입력부와 연결된 회로가 공지되어 있다. 이때 듀플렉서의 요건은 매우 까다로운데, 듀플렉서는 안테나로 매우 높은 송신 출력을 안내해야 하고, 이와 동시에 작은 수신 출력을 가진 신호들을 안테나로부터 손실 없이 수신 포트로 안내해야 하기 때문이다. 듀플렉서 회로의 중요한 지표는 수신 포트가 송신 포트의 높은 신호 출력으로부터 얼마나 양호하게 보호되는 가를 알려주는 격리(isolation)이다. 실제 듀플렉서의 한정된 격리로 인하여, 송신 포트로부터 수신 포트로 항상 송신 신호의 작은 기생적 비율이 도달한다.
US 2009/0296790 A1은 3개의 포트가 3개의 90°하이브리드(hybride) 및 2개의 페라이트 서큘레이터(ferrite circulator)에 의해 상호 연결되는 회로를 기술한다. 이러한 회로는 양호한 격리를 보장한다. 송신 포트로부터 송신된 신호는 우선 90°만큼 상대적으로 위상 이동된 2개의 신호들로 나눠진다. 두 신호들은 안테나 포트에 보강 간섭을 일으키고, 수신 포트에는 상쇄 간섭을 일으킨다. 이 문헌에 설명된 회로는 선택 요건이 까다롭지 않은 레이다법(radar techniques)에 적용되고, 여기서 선택은 어떠한 역할도 하지 않는다. 선택은 통과 영역에서의 방출성능과 통과 영역 밖의 감쇄 사이의 비율을 설명한다. 이에 상응하여, 매우 불량한 선택을 포함하는 페라이트 서큘레이터가 사용될 수 있다.
한편 이동통신 기술에서 송신 주파수와 수신 주파수는 상이하고, 수신 출력은 매우 낮다. 수신 신호를 처리할 수 있기 위해, 송신 주파수와 수신 주파수 사이의 높은 선택이 결정적이다.
US 2010/0148886 A1은 2개의 90°하이브리드들을 포함하는 듀플렉서를 기술한다. 90°하이브리드들은, 기생적 신호가 2개의 경로상에서 송신 포트로부터 수신 포트에 도달하는 방식으로 접속되어 있다. 두 신호 경로들 중 하나의 신호 경로에서 신호는 180°만큼 위상 이동되어, 상이한 경로들을 따라 수신 포트에 도달하는 신호들은 수신 포트에 상쇄 간섭을 일으킨다.
본 발명의 과제는 송신 포트, 수신 포트 및 안테나 포트를 포함한 회로를 위한 격리 및 선택을 더욱 개선하는 것이다.
이러한 과제는 특허청구범위 제1항의 특징들을 포함한 회로 장치에 의하여 해결된다. 본 발명의 유리한 형성방식은 다른 청구항들로부터 도출된다.
안테나 포트, 송신 포트 및 수신 포트를 포함한 회로 장치가 제안되고, 이러한 회로 장치에서 안테나 포트, 송신 포트 및 수신 포트는 각각 적어도 하나의 90°하이브리드와 연결되어 있다. 90°하이브리드는 입력 신호를 2개의 출력 신호들로 분할하고, 이때 두 출력 신호들은 서로 90°의 상대적 위상 이동을 포함한다. 본 발명에 따른 회로 장치는 2개의 듀플렉서들을 더 포함하고, 듀플렉서들은 송신 포트에 연결된 하이브리드가 출력하는 두 출력 신호들이 안테나 포트에 보강 간섭을 일으키고, 두 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들은 수신 포트에 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 접속되어 있다. 2개의 신호들의 보강 간섭은, 두 신호들이 서로 위상 이동되지 않을 경우에 발생한다. 상쇄 간섭은, 두 신호들이 서로 상대적으로 180°의 위상 이동을 포함하는 경우에 발생한다.
본 발명에 따른 회로 장치에 듀플렉서를 사용하는 것은, 종래 기술로부터 공지된 서큘레이터 사용에 비해 현저한 이점을 제공한다. 서큘레이터는 입력되는 신호를 이에 상응하는 연결부에만 전달하는 반면, 듀플렉서는 필터 특성을 가진다. 이에 상응하여, 듀플렉서에서 선택은 현저히 더욱 양호하다. 또한, 서큘레이터를 포함한 회로는 안테나 포트에의 지정 오류와 관련하여 오류에 취약하다. 서큘레이터의 크기가 크다는 것도 그의 또 다른 단점이다.
90°하이브리드는 4개의 연결부들(101, 102, 103, 104)을 포함한 회로망이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 작동방식은 이산 소자들(discrete elements)로 구성된 90°하이브리드에 의거하여 설명된다. 90°하이브리드는 대칭적으로 구성된다. 연결부(101)에 신호가 인가된다. 연결부(101)와 연결부(102)를 연결하면 주요 라인(105)이 된다. 주요 라인(105)은 인덕턴스(106)를 포함한다. 인덕턴스(106)는 보조 라인(108) 내의 다른 인덕턴스(107)와 자기적으로(magnetic) 결합되어 있다. 이에 상응하여, 입력 신호의 비율이 주요 라인(105)으로부터 결합되어 나와(coupled out), 보조 라인(108)에 결합되어 들어간다(coupled in). 연결부(103)는 임피던스(Z0)와 연결되고, 이러한 임피던스에 의해 종결된다. 임피던스가 연결부(102, 103)에 상응하여 맞춰지면, 연결부(101)에 결합되어 들어간 전체 신호는 거의 상기 두 연결부들(102, 103)에서 결합되어 나온다. 이에 상응하여 연결부(104)에서는 거의 어떠한 신호 비율도 출력되지 않고, 이러한 신호 비율은 실무에서 격리되어 있다.
두 연결부들(102, 103)에 출력된 신호들은 서로 상대적으로 위상 이동된다. 상대적 위상 이동은 90°+Δn 이다. Δn 은 이상적인 90°하이브리드의 경우에 0°이다. 실제 90°하이브리드에서 Δn 를 위해 약 3°가 일반적이다.
일반적 경우에, 90°하이브리드는 연결부(102)에서 입력 신호에 비해 각도(φ1)만큼 위상 이동된 신호를 출력하는 반면, 연결부(103)에는 입력 신호에 비해 각도(φ2)만큼 위상 이동된 신호가 출력된다. 또한 이상적 90°하이브리드에서 │φ2 - φ1│ = 90°이다. 각도(φ1, φ2)는 예컨대 값 0°와 90°또는 값 -45°와 +45°로 가정할 수 있다.
자기적 결합의 결합 상수에 의해, 어떤 신호 비율이 주요 라인(105)으로부터 결합되어 나와 보조 라인(108)으로 결합되어 들어가는가가 조절될 수 있다.
이산 소자들로 구성된 90°하이브리드에 대해 다양한 대안예들이 공지되어 있다. 90°하이브리드는 예컨대 소위 랑게 커플러(Lange Coupler)와 같이 마이크로스트립 도체들로 구성될 수 있다. 다른 예로는 브랜치 라인 커플러(Branch- Line-Coupler)가 있다. 그러나, 기능 원리는 변경 없이 항상 유지된다. 주요 라인으로부터 특정한 신호 비율이 결합되어 나오고 보조 라인으로 결합되어 들어간다. 이러한 보조 라인의 일 연결부는 그 임피던스가 정합되어, 여기서 위상 이동된 신호가 출력된다. 타 연결부는 격리되어 있다. 임피던스 정합이 없으면, 상기 격리된 연결부에서도 근소하지 않은 신호 비율이 출력된다.
90°하이브리드는 실질적으로 이하의 2개의 기능을 위해 사용된다: 90°하이브리드의 제1 연결부에 인가된 입력 신호는 2개의 출력 신호들의 형태로 2개의 다른 연결부들에서 다시 출력된다. 출력 신호들은 가령 입력 신호의 절반의 신호 세기를 각각 포함하고, 따라서 입력 신호의 신호 세기에 비해 각각 약 3 dB만큼 더 낮은 신호 세기를 가진다. 이상적 90°하이브리드에서, 두 출력 신호들의 신호 세기는 정확히 3 dB만큼 더 낮다. 그러나 실제 90°하이브리드에서는 손실로 인하여 상기 값이 정확히 달성되지는 않는다. 또한, 두 출력 신호들 간의 상대적 위상 이동은 약 90°로 존재한다.
이에 대해 보완적으로, 90°하이브리드는 2개의 연결부에 인가된 2개의 신호들을 가산하기 위해 사용될 수 있다. 이때 신호들 중 하나는 가산 전에 90°만큼 위상 이동된다.
또한 90°하이브리드는 제4 연결부를 포함한다. 입력 신호가 제1 연결부에 인가되면, 제2 및 제3 연결부에는 약 3 dB만큼 더 낮은 신호 세기를 가지는 출력 신호가 출력된다. 일반적 경우에 제4 연결부에서는 어떠한 신호도 출력되지 않는다. 물론, 이때 90°하이브리드의 모든 4개의 연결부들 사이에서 임피던스 정합이 존재한다는 것을 전제로 한다. 연결부들의 임피던스가 정합되어 있지 않으면, 근소하지 않은 신호 비율이 제4 연결부를 통해 출력된다.
4개의 연결부들은 종종 그 기능에 따라 "Input", "Output 1", "Output 2", "Isolated"라고 한다. 90°하이브리드가 대칭으로 구성되므로, 4개의 연결부 각각은 "Input", "Output 1", "Output 2", "Isolated"기능을 각각 맡을 수 있다. 이러한 점은, 다만, 어떤 연결부에 입력 신호가 인가되는가에 달려있다.
90°하이브리드의 특성은 도 1 및 도 2에 의거하여 명확해진다. 도 1은 90°하이브리드의 통과 특성을 도시하며, 이때 연결부 "Input"에는 신호가 인가된다. 90°하이브리드는 2 GHz의 설계 주파수(Design-frequency)를 위해 설비되며, 연결부 "Isolated"는 50 Ω으로 종결된다. 곡선 S12은 연결부 "Output 1"를 위한 삽입 손실을, 곡선 S13은 이에 상응하여 연결부 "Output 2"를 위한 삽입 손실을 가리킨다. 곡선들(S12, S13)은 2 GHz의 설계 주파수에서 교차한다. 이에 상응하여, 상기 주파수에서 두 출력 신호들의 신호 세기는 동일하다. 곡선(S23)은 90°하이브리드의 격리를 나타낸다. 설계 주파수에서 이러한 격리는 최대이다.
또한 도 2는 입력 신호의 주파수에 따라 두 출력 신호들의 상대적 위상 이동을 도시한다. 다시 2 GHz의 설계 주파수를 가진 90°하이브리드를 전제로 한다. 도 2에서는, 이상적인 경우에 상기 설계 주파수인 경우에만 자의적으로 두 출력 신호들간에 90°라는 상대적 위상 이동이 발생한다는 것을 추론할 수 있다. 입력 신호가 더 낮은 주파수를 가지면, 두 출력 신호들간의 상대적 위상 이동은 90°보다 더 작다. 반대로 설계 주파수보다 큰 주파수를 가진 입력 신호는 90°가 넘는 상대적 위상 이동을 포함하는 2개의 출력 신호들을 야기한다. 대안적으로, 설계 주파수보다 더 낮은 입력 주파수는 두 출력 신호들의 상대적 위상 이동이 90°를 넘게 하고, 설계 주파수보다 큰 입력 주파수는 두 출력 신호들의 상대적 위상 이동이 90°보다 작게 하는 90°하이브리드의 설계도 가능하다.
본 발명의 바람직한 형성예에서, 두 듀플렉서 각각의 3개의 연결부들은 각각 90°하이브리드와 연결되어 있다. 송신 포트, 수신 포트와 안테나 포트 그리고 두 듀플렉서들 사이에는 각각 90°하이브리드가 배치되어 있다. 이에 상응하여, 두 듀플렉서들에는, 송신 포트, 수신 포트 및 안테나 포트가 듀플렉서와 직접 연결되어 있는 회로에 비해 약 3 dB만큼 더 낮은 신호 세기를 가진 신호가 각각 인가된다. 이로부터, 이제 더 작은 최대 출력을 견디는 듀플렉서를 사용할 수 있다. 이러한 듀플렉서는 가령 더 작은 크기, 더 간단한 구성 및 이로 인한 더 낮은 가격 또는 대안적으로 동일한 가격일 때 통과 영역에서 더욱 양호한 삽입 손실을 이점으로 제공하는 경우가 많다.
이러한 형성예에서, 두 듀플렉서 중 일 듀플렉서는 90°하이브리드와 수신 포트에서 연결되되, 상기 90°하이브리드가 수신 포트로부터의 입력 신호에 대해 상대적으로 각도(φ1)만큼 위상 이동된 출력 신호를 듀플렉서에 출력하도록 연결된다. 이러한 제1 듀플렉서는 송신 포트에서 90°하이브리드와 연결되되, 상기 90°하이브리드가 송신 포트로부터의 입력 신호에 대해 상대적으로 각도(φ1)만큼 위상 이동된 출력 신호를 듀플렉서에 출력하도록 연결된다. 이러한 방식으로, 송신 포트로부터 수신 포트로 가는 제1 신호 경로가 정의되고, 상기 제1 신호 경로상에서 전체 위상 이동은 φ1의 2배로 발생한다.
또한, 두 듀플렉서 중 타 듀플렉서는 수신 포트와 연결된 90°하이브리드와 연결되되, 상기 90°하이브리드가 수신 포트로부터의 입력 신호에 대해 상대적으로 각도(φ2)만큼 위상 이동된 출력 신호를 듀플렉서에 출력하도록 연결된다. 또한, 두 듀플렉서 중 상기 타 듀플렉서는 송신 포트와 연결된 90°하이브리드와 연결되되, 상기 90°하이브리드가 송신 포트로부터의 입력 신호에 대해 상대적으로 각도(φ2)만큼 위상 이동된 출력 신호를 듀플렉서에 출력하도록 연결된다. 수신 포트와 송신 포트 사이의 제2 경로 내에서 위상 이동이 가산되어, 전체적으로 신호를 위해 위상 이동은 φ2의 2배로 얻어진다.
이에 상응하여 이제 송신 포트와 수신 포트 사이에 2개의 신호 경로들이 존재하며, 이러한 신호 경로들은 송신 포트로부터 출력된 신호에 대해 상대적으로 2배의 φ1 또는 2배의 φ2의 위상 이동을 포함한다. 90°하이브리드는 각도 φ1와 φ2의 차가 약 90°이도록, │φ1 - φ2│ ≒ 90°이도록 조절된다. 이 경우, 두 신호 경로들은 서로 180°의 상대적 위상 이동을 포함한다. 따라서, 수신 포트에는 상쇄 간섭이 나타남으로써, 두 신호들은 거의 소거된다. 이상적으로, 동일한 구성의 2개의 듀플렉서들(4, 5)을 포함하고 신호 경로들(24, 25)의 동일한 경로 길이를 포함한 대칭적 구성에서 두 신호들은 100%까지 소거된다.
또한, 이러한 형성예에서 두 듀플렉서는 안테나 포트와 연결된 하이브리드의 출력들 중 하나와 각각 연결된다.
본 발명에 따른 회로 장치는, 송신 채널과 수신 채널의 격리를 개선할 수 있다. 이에 상응하여, 이제 그 자체만으로 두 채널의 충분한 격리를 제공하지 않는 듀플렉서도 사용할 수 있다. 여기에는 특히, 주파수 동조 가능하게 형성된 듀플렉서들이 해당한다. 이러한 소위 가변형 듀플렉서(tunable duplexer)는, 듀플렉서의 통과 대역이 동조 영역(가변 영역) 내에서 이동하여 각각의 필요한 송신 채널 및 수신 채널에 맞춰지도록 허용한다. 본 발명에 따른 회로 장치에 의해, 가변형 듀플렉서에서 송신 포트와 수신 포트 사이의 격리가 최대화될 수 있다.
90°하이브리드는 이산 소자들로 구성되거나 마이크로스트립 도체로서 구성될 수 있다. 마이크로 스트립 도체로서 형성된 90°하이브리드는 랑게 커플러라고도 한다.
듀플렉서는 음향 소자일 수 있고, 특히 SAW 듀플렉서(Surface Acoustic Wave) 또는 BAW 듀플렉서(Bulk Acoustic Wave)일 수 있다. 또한, SAW- 및 BAW 변환기를 포함하는 하이브리드 듀플렉서도 사용될 수 있다. 대안적으로, 이산 소자들로 구성된 듀플렉서 및 송신 필터와 수신 필터가 서로 다른 기술을 사용하는 듀플렉서, 소위 하이브리드 듀플렉서도 가능하다. 또한 듀플렉서는 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 회로 장치는 주파수 동조 가능한 듀플렉서를 사용하지 않고도 다양한 주파수 대역들을 위해 설계될 수 있으며, 이때 회로 장치는 주파수 대역 당 2개의 듀플렉서를 포함하고, 다양한 듀플렉서들 및 주파수 대역들 사이의 전환을 위한 수단을 포함한다. 이때 또한, 회로 장치는 각각의 주파수 대역을 위해 별도의 수신 포트 및 고유의 90°하이브리드를 포함할 수 있고, 이때 전환 수단은 송신 포트를 선택적으로 서로 다른 주파수 대역들에 지정된 듀플렉서들과 연결한다.
본 발명은 본 발명에 따른 회로 장치를 포함하는 모듈에 관한 것이기도 하다. 듀플렉서 및/또는 90°하이브리드는 이산 소자로서 모듈 기판상에 실장되거나 구조화된 금속배선들의 형태로 적어도 부분적으로 모듈 기판 내에 집적될 수 있다. 또한, 모듈 기판 내에는 듀플렉서를 다양한 주파수로 조절하는 소자들이 집적될 수 있다. 여기에는 예컨대 스위치 또는 동조 가능한 소자가 해당한다. 듀플렉서 및 하이브리드는 특히 L-, C- 및 R- 소자의 형태로 다층 모듈 기판 내에 집적될 수 있다.
또한, 본 발명은 고주파 범위 내에서 무선 통신을 위한 기기에 관한 것으로, 이러한 기기는 청구항 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 회로 장치를 포함한다. 또한, 본 발명은 고주파 범위 내에서 무선 통신을 위한 기기에 관한 것으로, 이러한 기기는 프론트 엔드 모듈(front-end modul)을 포함하고, 상기 프론트 엔드 모듈은 다시 청구항 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 모듈을 포함한다.
이하, 본 발명은 실시예들 및 이에 속한 도면들에 의거하여 더욱 상세히 설명된다. 도면들은 개략적이면서 축척에 맞지 않는 도면에 의거하여 본 발명의 다양한 실시예들을 나타낸다.
도 1은 90°하이브리드의 통과 특성을 도시한다.
도 2는 90°하이브리드를 위한 입력 신호의 주파수에 따라 두 출력 신호들의 상대적 위상 이동을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 회로 장치를 도시한다.
도 4는 도 1의 회로 장치를 도시하되, 이때 송신 포트와 수신 포트 사이의 2개의 신호 경로들이 표시되어 있다.
도 5는 이산 소자들로 구성된 동조 가능한 듀플렉서의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 6은 3개의 90°하이브리드들, 및 이산 소자들로 구성된 동조 가능한 2개의 듀플렉서들을 포함하는 본 발명에 따른 회로 장치의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 7은 SAW 듀플렉서의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 8은 3개의 90°하이브리드 및 2개의 SAW 듀플렉서를 포함하는 본 발명에 따른 회로 장치의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 9는 정재파 비율이 3:1이고 다양한 부하각이 있을 때 SAW 듀플렉서의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 10은 정재파 비율이 3:1이고 다양한 부하각이 있을 때 3개의 90°하이브리드 및 2개의 SAW 듀플렉서를 포함한 본 발명에 따른 회로 장치의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 11은 주파수 대역 내에서 주파수 조절이 가능하지 않은 SAW 듀플렉서의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 12는 다양한 조절의 경우에 가변형 듀플렉서의 통과 특성 및 격리를 도시한다.
도 13은 2개의 서로 다른 주파수 대역들 사이에서 전환될 수 있는 본 발명에 따른 회로 장치를 도시한다.
도 14는 도 11과 유사한 회로 장치를 도시하되, 여기서는 각각의 주파수 대역에 대해 고유의 수신 포트가 제공된다.
도 15는 불평형/평형 듀플렉서 및 평형-수신 포트를 포함한 본 발명에 따른 회로 장치의 형성방식을 도시한다.
도 16은 이산 소자들로 구성된 90°하이브리드를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 회로 장치를 도시한다. 이러한 회로 장치는 송신 포트(1), 안테나 포트(2) 및 수신 포트(3)를 포함한다. 이러한 회로 장치는 예컨대 무선 통신에 사용될 수 있다. 여기서 송신 포트(1) 및 수신 포트(3)는 다양한 경로를 통해 동일한 안테나 포트(2)와 연결되어 있다. 이러한 회로의 결정적 지표는 선택 및 격리이다. 격리는 송신 신호의 얼마만큼의 비율이 송신 포트(1)로부터 수신 포트(3)에 도달하는가에 대한 척도이다. 이러한 신호는 일반적으로 불필요하다. 수신 포트(3)로부터 수신된 신호들은 무선 통신에서 매우 낮은 신호 세기만을 가진다. 따라서, 이러한 신호가 부가적으로 송신 포트(1)로부터의 기생 신호에 의해 방해받지 않는 것이 중요하다.
선택은 통과 영역 내의 방출속과 통과 대역 밖의 감쇄 사이의 비율을 가리킨다. 무선 통신에서 수신 출력이 매우 낮으므로, 수신 신호 및 송신 신호의 높은 선택이 중요하다.
본 발명에 따른 회로 장치는 2개의 듀플렉서들(4, 5) 및 3개의 하이브리드들(6, 7, 8)을 포함한다. 송신 포트(1)는 90°하이브리드(6)의 연결부(9)에 연결된다. 연결부(9)에 인가된 입력 신호는 90°하이브리드(6)로부터 연결부들(10, 11)에 출력되고, 이때 출력된 신호들은 상호간에 90°만큼 위상 이동되고, 입력 신호에 비해 약 3 dB만큼 더 낮은 신호 세기를 가진다. 연결부(10)에는 90°하이브리드(6)의 입력 신호에 비해 φ2만큼 위상 이동된 신호가 출력된다. 연결부(11)에 출력된 신호는 입력 신호에 비해 각도φ1만큼 위상 이동되어 있다. 또한 90°하이브리드(6)의 제4 연결부(12)에 부하 저항(13)이 인가되고, 예컨대 50 Ω의 부하 저항(13)이 인가된다. 이러한 부하 저항은 임피던스 정합을 위한 것이다. 90°하이브리드(6)의 연결부들(10, 11)은 각각 듀플렉서(4 또는 5)와 연결되어 있다.
수신 포트(3)는 마찬가지로 90°하이브리드(8)와 연결되고, 더욱이 상기 90°하이브리드(8)의 연결부(14)와 연결된다. 상기 90°하이브리드(8)의 연결부들(15, 16)은 마찬가지로 각각 듀플렉서(4 또는 5)와 연결되어 있다. 90°하이브리드(8)의 제4 연결부(17)는 부하 저항(18)에 의해 접지되어 있다.
안테나 포트(2)는 90°하이브리드(7)와 연결되고, 더욱이 90°하이브리드(7)의 연결부(19)와 연결되어 있다. 상기 90°하이브리드(7)의 연결부들(20, 21)은 각각 듀플렉서(4 또는 5)와 연결되어 있다. 90°하이브리드(7)의 연결부(22)는 부하 저항(23)에 의해 접지되어 있다.
90°하이브리드(6, 7, 8) 및 듀플렉서(4, 5)는 서로 접속되되, 듀플렉서(4, 5)의 한정적 격리로 인하여 수신 포트(3)에 도달하는 송신 신호들은 이상적인 경우에 서로 상쇄되도록 접속된다.
도 4는 도 3에 도시된 회로 장치를 도시하고, 이때 송신 포트(1)와 수신 포트(3) 사이에서 서로 다른 신호 경로들(24, 25)이 표시되어 있다. 송신 포트(1)로부터 시작하는 신호는 90°하이브리드(6)에서 우선 90°만큼 서로 상대적으로 위상 이동된 2개의 출력 신호들로 분할되고, 이때 연결부(11)에 출력된 신호는 입력 신호에 비해 φ1만큼 위상 이동되고, 연결부(10)에 출력된 신호는 입력 신호에 비해 φ2만큼 위상 이동되어 있다. 연결부(11)에 출력된 출력 신호는 듀플렉서(4)에 도달하고, 상기 듀플렉서에서 하이브리드(7)에 의해 안테나 포트(2)로 전달된다. 듀플렉서(4)의 한정적 격리로 인하여 특정 비율의 신호는 기생 신호로서 수신 포트(3)와 연결된 90°하이브리드(8)에 전달된다. 90°하이브리드(8)는 신호를 연결부(16)로부터 연결부(14)에 전달하고, 이때 위상 이동은 φ1만큼 발생한다. 이에 상응하여, 송신 신호는 실선으로 표시된 신호 경로(24)에 의해 2배 φ1의 위상 이동을 포함한 수신 포트(3)에 도달한다.
송신 포트(1)로부터 출력된 신호의 제2 비율은 90°하이브리드(6)에 의해 연결부(10)에 출력된다. 이때 신호는 φ2만큼 위상 이동된다. 이러한 신호는 이제 제2 듀플렉서(5)에 도달한다. 여기서 안테나 포트(2)로 전달된다. 그러나, 한정적인 격리로 인하여, 특정한 신호 비율은 90°하이브리드(8)에 전달되고, 이러한 하이브리드는 수신 포트(2)와 연결되어 있다. 신호는 90°하이브리드(8) 내에서 다시 φ2만큼 위상 이동되어, 전체적으로 2배 φ2의 위상 이동을 포함하여 수신 포트(3)에 도달한다. 도 4에서 신호 경로(25)는 파선으로 표시되어 있다.
90°하이브리드는, 두 출력 신호에 대해 항상, 두 위상 이동의 차가 거의 90°가 적용되도록, │φ1 - φ2│ ≒ 90°가 적용되도록 선택된다. 이에 상응하여 두 신호 경로(24, 25)에 의해, 이상적으로 -180°라는 상호간 상대적 위상 이동을 포함하는 2개의 기생 신호들은 수신 포트(3)에 도달한다. 여기서 상쇄 간섭에 의해 쌍방간 소거된다. 두 기생 신호들의 신호 세기 및 위상을 가급적 양호하게 일치시키기 위해, 두 듀플렉서(4, 5)는 서로 동일한 구조를 가지고, 두 신호 경로들(24, 25)의 길이는 일치해야 한다.
가급적 양호한 부품 높이를 달성하기 위해, 설계에 의해 두 신호 경로들(24, 25)의 길이와 관련하여 줄일 수 있다. 설계에 따라 예컨대 경로(24)는 경로(25)에 비해 근소한 정도로 더 길 수 있다. 이러한 비대칭 레이아웃을 보정하기 위해, 90°하이브리드(6, 7, 8)는 두 출력 신호들의 위상 이동이 정확히 90°가 아니고, 이 값에 비해 근소한 정도로 오차를 가지도록 조절될 수 있다. 예컨대 위상 이동은 92°로 선택될 수 있다. 이를 위해, 90°하이브리드는 송신 신호의 실제 주파수에 비해 근소한 정도로 더 낮은 설계 주파수로 설비될 수 있다. 따라서 도 2와 관련하여 이미 앞에서 논의된 바와 같이, 두 출력 신호들 사이의 상대적 위상 이동은 90°보다 약간 더 높다.
물론, 반대의 경우도 가능하다. 설계 이유로 인하여, 두 출력 신호들 사이의 상대적 위상 이동은 90°보다 약간 더 작게 필요할 수 있다. 이 경우 90°하이브리드는 입력 신호의 주파수보다 약간 더 높은 설계 주파수로 조절될 수 있다.
종합적으로, 90°하이브리드(6, 7, 8)는 신호 경로(24, 25)의 길이에서 약간의 비대칭을 보정하는 것을 허용한다.
또한, 90°하이브리드는 가급적 작은 부품 크기와 관련하여 최적화될 수 있다. 설계에 따라, 90°하이브리드는 두 출력 신호들 사이의 상대적 위상 이동이 90°가 되도록 조절되지 않을 수 있다. 이 경우, 90°하이브리드에 의해 제공되는 정확히 90°가 아닌 위상 이동은 약간 비대칭적인 레이아웃이 선택됨으로써 보정될 수 있다.
이하에서는 정확히 90°의 상대적 위상 이동을 포함하는 2개의 출력 신호들을 출력하는 90°하이브리드 및 동일한 신호 경로 길이를 가진 대칭적 레이아웃을 전제로 하고, 이때 일 출력 신호는 입력 신호에 비해 φ1의 상대적 위상 이동을 포함하고, 타 출력 신호는 입력 신호에 비해 φ2의 상대적 위상 이동을 포함한다. 이상적인 경우에 조건 │φ2-φ1│ = 90°이 적용된다.
듀플렉서(4)로부터 안테나 포트(2)의 방향으로 안내된 송신 신호의 제1 비율은 90°하이브리드(7)에 도달한다. 여기서 이러한 신호는 φ2만큼 위상 이동되고 연결부(19)에 출력된다. 송신 신호의 제2 비율은 듀플렉서(5)로부터 마찬가지로 안테나 포트(2)에 전달된다. 90°하이브리드(7)에서 이러한 신호는 φ1만큼의 위상 이동을 경험한다. 이에 상응하여 두 신호 비율은 안테나 포트(2)에서 90°의 상대적 위상 이동을 포함한다. 이에 상응하여, 신호 비율들은 보강 간섭을 일으키고 신호 세기는 가산된다.
도 5는 이산 소자들로 구성된 개별 듀플렉서를 위한 통과 특성을 도시한다. 이때 동조 가능한 듀플렉서를 전제로 한다. 곡선(S21)은 Tx 필터의 삽입 손실, 즉 신호의 주파수에 따라 송신 포트(1)로부터 안테나 포트(2)로의 전송을 설명한다. 곡선(S32)은 Rx 필터의 삽입 손실, 즉 신호의 주파수에 따라 안테나 포트(2)로부터 수신 포트(3)로의 전송을 설명한다. 곡선(S31)은 듀플렉서의 격리, 즉 송신 포트(1)로부터 수신 포트(3)로의 신호 전송을 설명한다.
여기서 송신 채널은 880 MHz에서 위치하고, 수신 채널은 925 MHz에서 위치한다. 여기서는 동조 가능한 듀플렉서가 가정되므로, 상기 듀플렉서는 무선통신 표준 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 또는 LTE(Long Term Evolution)에서 정의되는 바와 같이 전체 주파수 대역을 커버하지 않는다. 듀플렉서의 전체 포트들은 50 Ω으로 종결된다. 도 5의 표시(26)는 수신 채널의 주파수에서 격리를 나타낸다. 0.925 GHz의 주파수일 때 격리는 30 dB보다 낮게, 특히 28 dB보다 낮게 제공된다. 이러한 격리는 WCDMA 응용물을 위해 충분하지 않다.
또한, 곡선(S11)은 송신 포트(1)에서의 반사를 가리킨다. 곡선(S22)은 안테나 포트에서의 피드백 감쇠를 나타내고, 곡선(S33)은 수신 포트(3)에서의 피드백 감쇠를 나타낸다. 이러한 3개의 곡선들(S11, S22, S33)에 대해 우측에 표시된 dB 눈금이 적용된다.
도 6은 본 발명에 따른 회로 장치를 위한 통과 특성을 도시한다. 도 6에 도시된 곡선에서는 이산 소자들로 구성된 듀플렉서들(4, 5)이 사용되고, 전체 포트들(1, 2, 3)은 50 Ω으로 종결된다. 도 6에는 동조 가능한 듀플렉서를 포함하는 회로 장치를 위한 통과 특성이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 경성의 고정적 이산 소자들로 구성된 듀플렉서를 포함하는 회로 장치도 가능하다.
도 5에서와 똑같이 곡선(S21)은 Tx 필터의 삽입 손실, 즉 신호의 주파수에 따라 송신 포트(1)로부터 안테나 포트(2)로의 전송을 나타낸다. 곡선(S32)은 Rx 필터의 삽입 손실, 즉 신호의 주파수에 따라 안테나 포트(2)로부터 수신 포트(3)로의 전송을 나타낸다. 곡선(S31)은 듀플렉서의 격리, 즉 송신 포트(1)로부터 수신 포트(3)로의 신호 전송을 나타낸다.
표시(27)는 수신 채널의 주파수에서 격리를 나타낸다. 주파수가 0.925 GHz일 때 50 dB를 넘는 격리가 제공된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회로 장치에 의해 격리는 단일의 듀플렉서에 비해 20 dB를 초과할만큼 개선될 수 있다.
음향 소자들을 포함한 듀플렉서들(4, 5)이 사용됨으로써 격리는 더욱 개선될 수 있다. 도 7은 SAW 듀플렉서의 통과 특성을 도시하고, 도 8은 3개의 90°하이브리드들(6, 7, 8) 및 2개의 SAW 듀플렉서들(4, 5)을 포함한 본 발명에 따른 회로 장치의 통과 특성을 도시한다. 도 7 및 도 8에서의 듀플렉서는 각각 대역 VIII를 위해 설계되어 있다.
도 7에는 표시(28)가 도시되어 있으며, 수신 주파수가 0.925 GHz일 때 개별적 SAW 듀플렉서는 45 dB의 격리를 달성한다. 이에 상응하여 SAW 듀플렉서는 그 자체로 이미, 종래 기술에 정의된 요건을 충족하는 격리를 제공한다.
그러나, 본 발명에 따른 회로 장치 및 SAW 듀플렉서를 사용함으로써 격리는 여전히 더욱 개선될 수 있다. 도 8에서는, 2개의 SAW 듀플렉서(4, 5)를 포함한 본 발명에 따른 회로 장치가 0.925 GHz의 수신 주파수에 대해 -70 dB를 넘는 격리를 구현한다는 것을 추론할 수 있다. 이에 상응하는 곡선(S13)의 점은 표시(29)로 나타나 있다. 종합적으로, 도 7 및 도 8은, 본 발명에 따른 회로 장치에 의해 격리가 거의 30 dB만큼 개선될 수 있음을 시사한다.
이러한 격리 개선은 회로 형성 시 설계 자유도와 관련하여 현저한 이점을 제공한다. 분기 필터(사다리형- 또는 격자형 필터) 형태의 회로 장치를 사용하는 것도 고려할 수 있다. 이러한 회로 장치는 필터 내에서 적은 수의 공진기들을 포함한다. 이로써 칩 크기가 줄어들 수 있다. 또한, 회로는, 개선된 삽입 손실 대신 개선된 격리가 얻어지도록 형성될 수 있는데, 본 발명에 따른 회로 장치에서 듀플렉서들(4, 5)에는 약 3 dB만큼 줄어든 신호 세기가 인가되고, 상기 듀플렉서들(4, 5)은 더 작은 최대 신호를 위해 설계될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 회로 장치의 또 다른 이점은 송신 포트와 수신 포트의 임피던스 정합 개선이다. 실제 안테나에서, 사용 중일 때의 임피던스는 사용자들 간의 상호 작용에 따라 달라진다.
도 7의 곡선(S11, S33)에서, 안테나 포트(2)가 정확히 50 Ω으로 종결된 개별 SAW 듀플렉서의 경우에 송신 포트(1) 및 수신 포트(3)에서의 반사 손실은 통과 영역 내에서 -20 dB까지 이른다는 것을 추론할 수 있다. 도 8은, 본 발명에 따른 회로에서 송신 포트 및 수신 포트에서의 반사 손실이 현저히 더 낮다는 것을 시사한다. 통과 영역내에서 반사 손실은 -40 dB 미만이다.
본 발명에 따른 회로 장치는 안테나 포트에서의 임피던스 변화에 대해 안정적이다. 도 9는 안테나 포트에서 정재파 비율이 3:1일 때 대역 VIII SAW 듀플렉서의 격리 및 통과 특성을 도시하고, 이때 0°내지 360°의 다양한 부하 각은 30°씩의 단계별로 도시되어 있다. 도 9에서, 통과 영역에서 Tx 필터 및 Rx 필터의 삽입 손실에서 진동은 2 dB를 초과한다는 것을 추론할 수 있다. 이러한 진동은 안테나 포트에서의 정합 오류에 기인할 수 있으며, 정합 오류는 예컨대 사용자에 의해 초래될 수 있다.
도 10은 SAW 듀플렉서 및 90°하이브리드를 포함한 본 발명에 따른 회로 장치의 통과 특성을 도시한다. 또한 도 9 및 도 10은, 송신 포트 또는 수신 포트로부터 안테나로 신호를 전송할 때의 손실은 본 발명에 따른 회로 장치에서 방지될 수 있다는 것을 시사한다. 본 발명에 따른 회로 장치가 사용되면, 통과 영역 내에서 Tx 필터 및 Rx 필터의 삽입 손실은 더 일정해진다. 삽입 손실에서 이제 고작 0.5 dB미만의 진폭을 포함한 진동만이 있다.
도 9와 도 10의 비교를 통해, 안테나 포트에서 정재파 비율이 3:1일 때 격리는 본 발명에 따른 회로에 의해 현저히 개선된다는 것을 알 수 있다. 개별 듀플렉서는 0.925 GHz의 수신 채널에서 -42 dB의 최소 격리를 포함한다. 반면, 이 경우 본 발명에 따른 회로는 안테나에서 정합 오류와 무관하게, -52 dB의 최소 격리를 달성한다.
반사 손실(S11, S22, S33)과 관련하여서도 본 발명에 따른 회로 장치에 의해 개선된다. 도 9에서 개별 듀플렉서를 위한 반사 손실은 안테나 포트에서 -5 dB이고, 송신 포트에서 -10 dB이고 수신 포트에서 -15 dB이다. 본 발명에 따른 회로에서, 이러한 값들은 개선될 수 있다. 반사 손실은 안테나 포트에서 -10 dB로, 송신- 및 수신 포트에서 각각 -15 dB가 넘도록 개선될 수 있다.
종합적으로 회로 장치의 격리가 결정적으로 개선되므로, 이제, 독자적으로는 충분한 격리를 제공하지 않는 소자들을 사용할 수 있다. 여기서는 특히 동조 가능한 듀플렉서를 거론할 수 있다. 이러한 듀플렉서는 주파수 대역 내에서 원하는 주파수가 되도록 조절될 수 있다.
주파수 조절이 되지 않는 듀플렉서는 표준에 정의된 전체 통과 대역을 항상 커버해야 한다. 대역 8을 위해 예컨대 송신 포트의 통과 대역은 880 MHz 내지 915 MHz까지 연장되고, 이에 상응하여 수신 포트의 경우 925 MHz 내지 960 MHz로 연장된다. 이러한 통과 대역들 내에서 다양한 송신- 및 수신 채널이 선택될 수 있다. 이때 송신 채널 및 수신 채널은 각각, 쌍방간에 주파수차, 소위 듀플렉스 간격이 45 MHz이도록 선택되어 있다. 반면 주파수 조절 가능한 듀플렉서가 사용되면, 이러한 듀플렉서의 통과 특성은, 정확히 사용된 송신- 및 수신 채널에 맞춰 조절되고, 45 MHz의 전체 듀플렉스 간격이 활용되어, 송신 포트와 수신 포트의 격리를 최대화하도록 선택될 수 있다. 이러한 점은 도 11 및 도 12에 도시되어 있다.
도 11은 대역 8에 있어서 주파수 동조 가능하지 않은 듀플렉서의 통과 특성을 도시한다. 송신 및 수신을 위한 통과 대역들(30, 31)이 표시되어 있다. 이러한 통과 대역들(30, 31)을 한정하는 최외부 채널들(32, 33, 34, 35)이 표시되어 있다. 880 MHz의 주파수를 가진 송신 채널(32)이 사용되면, 이에 상응하는 수신 채널(34)은 925 MHz의 주파수를 가진다. 이와 반대 방향의 스펙트럼 말단에서 송신 채널(33)은 915 MHz의 주파수를 가지고, 수신 채널(35)은 960 MHz의 주파수를 가진다. 어떤 송신 채널 및 수신 채널이 활용될 지에 대해 미리 알고 있지 않으므로, 듀플렉서의 통과 특성은 항상, 송신-통과 대역(30) 및 수신-통과 대역(31)이 완전히 커버되도록 선택되어야 한다.
도 12는 주파수 대역 내에서 다양한 주파수들로 조절될 수 있는 듀플렉서를 위한 해당 통과 특성을 도시한다. 이를 위해 듀플렉서는, 송신 필터를 위한 통과 대역의 고주파 우측 에지(edge)는 사용된 송신 채널에 부합하도록 조절될 수 있다. 조절 가능한 수신 필터의 저주파 좌측 통과 대역 에지는 사용된 수신 채널에 부합한다. 이에 상응하여 듀플렉서는 이제 전체 통과 대역을 커버하는 것이 아니라, 실제로 사용된 채널들만을 커버해야 한다. 도 12에서는, 이를 통해 송신 포트와 수신 포트의 격리가 개선되는 것을 추론할 수 있다.
동조 가능한 듀플렉서를 포함하는 본 발명에 따른 회로가 사용되면, 통과 특성은, Tx 필터의 삽입 손실이 방금 사용된 송신 채널의 주파수를 위한 통과 대역 내에서 최소(=곡선의 최대값)가 되고 방금 사용된 송신 채널과 방금 사용된 수신 채널 사이의 듀플렉서 간격의 영역에서 강하게 상승하도록 조절된다. 또한 통과 특성은, Rx 필터의 삽입 손실이 방금 사용된 수신 채널의 주파수를 위한 통과 대역 내에서 최소(=곡선의 최대값)가 되고 방금 사용된 수신 채널과 방금 사용된 송신 채널 사이의 듀플렉서 간격의 영역에서 강하게 상승하도록 조절된다.
도 12에는 각각의 송신 채널/수신 채널의 선택에 대한 두 개의 극단적 경우가 도시되어 있다. 실선은 880 MHz를 포함한 송신 통과 대역(30)의 최하부 채널(32) 및 이에 상응하여 925 MHz를 포함한 수신 통과 대역(31)의 최하부 채널(34)을 위한 통과 특성을 나타낸다. 파선은 915 MHz를 포함한 송신 통과 대역(30)의 최상부 채널(33) 및 이에 상응하여 960 MHz를 포함한 수신 통과 대역(31)의 최상부 채널(35)을 위한 통과 특성을 나타낸다.
도 13은 다양한 무선 통신 대역들 사이에서 전환될 수 있는 본 발명에 따른 회로 장치의 다른 형성예를 도시한다. 도 13은 2개의 대역들(V, VIII)을 위한 실시예를 도시한다. 그러나 본 발명은 2개의 대역에 한정되지 않고 3개 이상의 대역들을 위해서도 설계될 수 있다. 각각의 주파수 대역을 위해 회로 장치는 2개의 듀플렉서들(4a, 5a 또는 4b, 5b)을 포함한다. 이러한 듀플렉서들(4a, 4b, 5a, 5b) 사이에서 3개의 스위치들(36, 37, 38)에 의해 전환될 수 있다. 이러한 스위치들(36, 37, 38)은 각각 90°하이브리드들(6, 7, 8) 및 듀플렉서들(4a, 4b, 5a, 5b) 사이에서 접속되어 있다. 바꾸어 말하면 각각의 90°하이브리드(6, 7, 8)는 스위치(36, 37, 38)에 의해 각각 2개의 듀플렉서들과 연결된다. 주파수 대역(V)에서의 전달을 위해, 스위치들(36, 37, 38)은, 90°하이브리드들(6, 7, 8)은 대역(V)을 위한 해당 듀플렉서들(4a, 5a)과 연결되는 방식으로 접속된다. 이러한 경우는 도 13에 도시되어 있다. 이에 상응하여 주파수 대역(VIII)에서의 전달 시, 스위치들(36, 37, 38)은 90°하이브리드들(6, 7, 8)이 대역(VIII)을 위한 해당 듀플렉서들(4b, 5b)과 연결되는 방식으로 접속된다. 90°하이브리드에서 포트(1, 2, 3)의 신호가 약 3 dB만큼 더 작은 신호 세기를 가진 2개의 신호로 분할되므로 스위치(36, 37, 38)에서 각각 절반의 신호 세기만이 인가된다. 이로써, 낮게 설정된 출력을 가지며 낮은 삽입 손실을 가진 스위치를 사용할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 회로 장치의 다른 형성예를 도시한다. 도 14에 도시된 회로 장치는 실질적으로 도 13의 회로 장치에 상응하며, 단 이제는 각각의 대역 V, VIII를 위해 별도의 수신 포트(3a, 3b)가 제공된다. 이러한 별도의 수신 포트들(3a, 3b) 각각에는 고유의 90°하이브리드(8a, 8b)가 지정된다. 송신 포트 및 수신 포트의 정확한 형성방식은 가령 증폭기 및 나머지 회로와 같은 다른 부품들과 상기 회로 장치의 인터페이스에 따라 좌우된다. 도 14에 도시된 형성방식은, 트랜시버 회로(transceiver circuit)가 각각의 주파수 대역을 위해 분리된 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA)를 제공하고, 이에 상응하여 각각의 주파수 대역을 위한 별도의 인터페이스가 요구되는 경우에 사용된다.
도 15는 본 발명에 따른 회로 장치의 다른 대안적 형성예를 도시한다. 여기서 두 듀플렉서(4, 5)는 수신 채널을 위한 2개의 연결부를 포함한다. 상기 듀플렉서는 평형-듀플렉서라고도 한다. 또한, 수신 포트(3)도 평형이고(balanced), 이에 상응하여 2개의 입력부(3a, 3b)를 포함한다.
도 3에 도시된 회로 장치에 비해, 수신 포트(3)와 연결된 90°하이브리드(8)°는 2개의 90°하이브리드(8c, 8d)에 의해 대체된다. 두 90°하이브리드(8c, 8d)는 수신 포트(3)의 두 입력부(3a 또는 3b) 중 하나와 각각 연결된다.
따라서 본 발명에 따른 회로 장치에서 각각의 단일 포트를 위해 90°하이브리드가 회로 장치 내에 제공된다. 포트가 평형을 이루면, 각각의 입력은 별도의 90°하이브리드와 연결된다. 일반적으로 n개의 포트를 포함한 회로 장치 내에는 n개의 90°하이브리드가 포함되고, 이때 2개의 입력부를 포함한 평형 포트는 2배로 평가된다.
도 15에 따른 회로 장치는 하부 신호 경로(25) 내에서 90°하이브리드(6)와 듀플렉서(5) 사이에서 전송 라인(transmission line)(39)을 포함한다. 여기서는 90°하이브리드(6, 7, 8a, 8b)가 이상적이지 않고 각각 90°하이브리드(6, 7, 8a, 8b)로부터 출력된 두 출력 신호가 90°와 약간 상이한 위상 이동을 포함하는 예시가 고찰된다. 그럼에도 불구하고 수신 포트(8)에서 신호가 상쇄 간섭을 일으키려면, 비대칭 레이아웃이 선택된다. 이를 위해 신호 경로(25) 내에 전송 라인(39)이 배치된다. 전송 라인은 해당 신호의 위상 이동을 위해 기능하여, 신호 경로(24, 25)상에서 송신 포트(1)로부터 수신 포트(3)에 도달하는 두 신호는 수신 포트(8)에서 다시 180°의 상대적 위상 이동을 포함하고, 이에 상응하여 상쇄 간섭을 일으킨다.
도 15는 예컨대 주파수 대역 V을 커버하는 수신 채널만이 사용된 회로 장치를 도시한다. 그러나 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 그러므로 도 15에 도시되며 평형 Rx 포트를 포함한 실시예는 다양한 주파수 대역들 사이의 전환을 위한 수단이 제공되는 도 13 및 도 14에 도시된 실시방식과 문제없이 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 대안적 형성예는 도면에 도시되어 있지 않다. 이때 본 발명에 따른 회로 장치는 디플렉서(diplexer)를 포함한다. 디플렉서는 부가적으로 회로 장치 내에 집적될 수 있다. 또는 듀플렉서 중 하나는 디플렉서로 대체될 수 있다. 듀플렉서는 안테나를 입력부 및 출력부와 연결하는 반면, 디플렉서는 2개의 입력부들 또는 2개의 출력부들을 분리하고 이를 안테나와 연결한다. 본 발명에 따른 회로 장치를 위해 디플렉서가 사용되면, 디플렉서는, 송신 포트(1)와 수신 포트(3) 사이에 다시 2개의 신호 경로들이 발생하도록 접속되며, 이때 신호 경로들은 서로 약 180°의 상대적 위상 이동을 포함한다.
1 송신 포트
2 안테나 포트
3 수신 포트
3a 수신 포트(3)의 입력
3b 수신 포트(3)의 입력
4 듀플렉서
5 듀플렉서
6 90°하이브리드
7 90°하이브리드
8 90°하이브리드
8a 90°하이브리드
8b 90°하이브리드
8c 90°하이브리드
8d 90°하이브리드
9 90°하이브리드(6)의 연결부
10 90°하이브리드(6)의 연결부
11 90°하이브리드(6)의 연결부
12 90°하이브리드(6)의 연결부
13 부하 저항
14 90°하이브리드(8)의 연결부
15 90°하이브리드(8)의 연결부
16 90°하이브리드(8)의 연결부
17 90°하이브리드(8)의 연결부
18 부하 저항
19 90°하이브리드(7)의 연결부
20 90°하이브리드(7)의 연결부
21 90°하이브리드(7)의 연결부
22 90°하이브리드(7)의 연결부
23 부하 저항
24 제1 신호 경로
25 제2 신호 경로
26 표시
27 표시
28 표시
29 표시
30 송신 통과 대역
31 수신 통과 대역
32 송신 통과 대역(30)의 최하부 송신 채널
33 수신 통과 대역(31)의 최하부 수신 채널
34 송신 통과 대역(30)의 최상부 송신 채널
35 수신 통과 대역(31)의 최상부 수신 채널
36 스위치
37 스위치
38 스위치
39 전송 라인

Claims (25)

  1. 회로 배치(arrangement)로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동(phase shift)을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하도록 구성되고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 적어도 하나의 90°하이브리드에 각각 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 듀플렉서들은 동조 가능한 소자(tunable element)들을 포함하고,
    상기 2개의 듀플렉서들은 주파수 대역 내에서 주파수의 관점에서 각각 동조 가능한, 회로 배치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 듀플렉서는 3개의 연결부들을 포함하고 그리고 듀플렉서들 둘 모두는 90°하이브리드에 연결되는 상기 3개의 연결부들을 갖는, 회로 배치.
  3. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하도록 구성되고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 적어도 하나의 90°하이브리드에 각각 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 듀플렉서들은 동조 가능한 소자들을 포함하고,
    상기 2개의 듀플렉서들 중 하나의 듀플렉서는, 90°하이브리드들이 각각 자신의 입력 신호에 대해 각도(φ1)만큼 위상 이동된 출력 신호를 상기 하나의 듀플렉서에 출력하는 방식으로, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드 및 상기 수신 포트에 연결된 90°하이브리드에 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들 중 다른 듀플렉서는, 상기 90°하이브리드들이 각각 자신의 입력 신호에 대해 각도(φ2)만큼 위상 이동된 출력 신호를 상기 다른 듀플렉서에 출력하는 방식으로, 상기 송신 포트에 연결된 상기 90°하이브리드 및 상기 수신 포트에 연결된 상기 90°하이브리드에 연결되고,
    2개의 각도들(φ1 및 φ2) 사이의 차이의 크기는 거의 90°이고, 그리고
    상기 2개의 듀플렉서들은 상기 안테나 포트에 연결된 90°하이브리드의 출력부들 중 하나에 각각 연결되는, 회로 배치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각도(φ1)는 거의 0°와 같고 그리고 상기 각도(φ2)는 거의 90°와 같은, 회로 배치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 각도(φ1)는 거의 -45°와 같고 그리고 상기 각도(φ2)는 거의 45°와 같은, 회로 배치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들은, 송신 통과 대역의 삽입 손실이 당시에 사용된 송신 채널의 주파수에 대해 최소이고 그리고 상기 당시에 사용된 송신 채널과 당시에 사용된 수신 채널 사이에서 상당히 증가하는 방식으로 조절되는, 회로 배치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들은, 수신 통과 대역의 삽입 손실이 당시에 사용된 수신 채널의 주파수에 대해 최소이고 그리고 당시에 사용된 송신 채널과 상기 당시에 사용된 수신 채널 사이에서 상당히 증가하는 방식으로 조절되는, 회로 배치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 90°하이브리드들은 이산 소자들을 포함하거나, 또는
    상기 90°하이브리드들은 마이크로스트립(microstrip) 도체들인, 회로 배치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들은 이산 소자들을 포함하거나, 또는
    상기 듀플렉서들은 음향 소자들을 포함하는, 회로 배치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들은, SAW 듀플렉서들을 포함하거나, BAW 듀플렉서들을 포함하거나, 또는 SAW 트랜스듀서들과 BAW 트랜스듀서들 모두를 갖는 하이브리드 듀플렉서들을 포함하는, 회로 배치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들은 고역 통과 필터들 및 저역 통과 필터들을 갖는, 회로 배치.
  13. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하도록 구성되고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 적어도 하나의 90°하이브리드에 각각 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 듀플렉서들은 동조 가능한 소자들을 포함하고,
    상기 90°하이브리드들의 상대적 위상 이동들은, 상기 회로 배치의 레이아웃(layout) 내의 비대칭들이 보상되도록 조절되는, 회로 배치.
  14. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하도록 구성되고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 적어도 하나의 90°하이브리드에 각각 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 듀플렉서들은 동조 가능한 소자들을 포함하고,
    상기 90°하이브리드들에 의해 출력된 출력 신호들의 상대적 위상 이동의 불일치들은, 상기 회로 배치의 비대칭 레이아웃에 의해 보상되는, 회로 배치.
  15. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하도록 구성되고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 적어도 하나의 90°하이브리드에 각각 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 듀플렉서들은 동조 가능한 소자들을 포함하고,
    상기 회로 배치는 복수의 상이한 주파수 대역들을 처리하도록 구성되고,
    상기 회로 배치는 각각의 주파수 대역에 대해 2개의 듀플렉서들을 포함하고, 그리고
    상기 회로 배치는 상이한 듀플렉서들 및 주파수 대역들 사이에서 전환하기 위한 전환 회로(switchover circuit)를 포함하는, 회로 배치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회로 배치는 각각의 주파수 대역에 대한 별도의 수신 포트를 포함하고, 수신 포트들의 각각은 각각의 주파수 대역의 2개의 듀플렉서들과 상호 연결된 출력부들을 포함하는 전용(dedicated) 90°하이브리드에 연결되고, 상기 전환 회로는 상기 송신 포트를 상이한 주파수 대역들과 연관된 듀플렉서들에 선택적으로 연결하는, 회로 배치.
  17. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하도록 구성되고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 적어도 하나의 90°하이브리드에 각각 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은, 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 듀플렉서들은 동조 가능한 소자들을 포함하고,
    상기 수신 포트는 평형(balanced)인, 회로 배치.
  18. 모듈(module)로서,
    제 1 항에 따른 회로 배치를 포함하는, 모듈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들 또는 상기 90°하이브리드들 중 적어도 하나는 상기 모듈의 기판 내에 집적되는, 모듈.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 듀플렉서들 및 상기 90°하이브리드들은 L-소자, C-소자 및 R-소자의 형태로 다층 모듈 기판 내에 집적되는, 모듈.
  21. 무선 주파수 범위(radio frequency range)에서의 무선 통신을 위한 디바이스에 있어서,
    상기 디바이스는 제 18 항에 따른 모듈을 포함하는, 무선 주파수 범위에서의 무선 통신을 위한 디바이스.
  22. 무선 주파수 범위에서의 무선 통신을 위한 디바이스에 있어서,
    상기 디바이스는 제 1 항에 따른 회로 배치를 포함하는, 무선 주파수 범위에서의 무선 통신을 위한 디바이스.
  23. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 각각 적어도 하나의 90°하이브리드에 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 회로 배치는 복수의 상이한 주파수 대역들을 처리하도록 구성되고,
    상기 회로 배치는 각각의 주파수 대역에 대해 2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    상기 회로 배치는 상이한 듀플렉서들 및 주파수 대역들 사이에서 전환하기 위한 전환 회로를 포함하고, 그리고
    상기 전환 회로는 상기 90°하이브리드들과 상기 듀플렉서들 사이에 있거나, 또는 상기 전환 회로는 상기 듀플렉서들에 적접 연결되는, 회로 배치.
  24. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 각각 적어도 하나의 90°하이브리드에 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되고,
    상기 회로 배치는 복수의 상이한 주파수 대역들을 처리하도록 구성되고, 상기 회로 배치는 각각의 주파수 대역에 대해 2개의 듀플렉서들을 포함하고, 상기 회로 배치는 상이한 듀플렉서들 및 주파수 대역들 사이에서 전환하기 위한 전환 회로를 포함하고,
    상기 회로 배치는 각각의 주파수 대역에 대한 별도의 수신 포트를 포함하고, 수신 포트들의 각각은 각각의 주파수 대역의 2개의 듀플렉서들과 상호 연결된 출력부들을 포함하는 전용 90°하이브리드에 연결되고, 그리고 상기 전환 회로는 상기 송신 포트를 상이한 주파수 대역들과 연관된 듀플렉서들에 선택적으로 연결하는, 회로 배치.
  25. 회로 배치로서,
    안테나 포트;
    송신 포트;
    수신 포트 ― 상기 수신 포트는 평형임 ―;
    3개의 90°하이브리드들; 및
    2개의 듀플렉서들을 포함하고,
    각각의 90°하이브리드는 입력 신호를 서로에 대해 90°의 상대적 위상 이동을 갖는 2개의 출력 신호들로 분할하고, 상기 안테나 포트, 상기 송신 포트, 및 상기 수신 포트는 각각 적어도 하나의 90°하이브리드에 연결되고,
    상기 2개의 듀플렉서들은 상기 송신 포트에 연결된 90°하이브리드에 의해 출력되는 2개의 출력 신호들이 상기 안테나 포트에서 보강 간섭을 일으키고 그리고 상기 2개의 출력 신호들에 의해 야기된 기생 신호들이 상기 수신 포트에서 상쇄 간섭을 일으키는 방식으로 상호 연결되는, 회로 배치.
KR1020137010178A 2010-09-27 2011-09-20 회로 장치 KR101892166B1 (ko)

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