KR101963268B1 - 고주파 스위치 - Google Patents

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KR101963268B1
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Abstract

본 발명에 따른 고주파 스위치는, 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트; 상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및 상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에 접속되고, 제1 스위치 소자를 갖는 제1 스위치부를 포함하는 수신 스위치부; 를 포함하고, 상기 제1 스위치부는 제2 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제2 스위치 소자의 제1단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단에 연결되고, 상기 제2 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결될 수 있다.

Description

고주파 스위치{FREQUENCY SWITCH}
본 발명은 고주파 스위치에 관한 것이다.
무선통신 기술의 발달에 따라, 다양한 통신 표준이 동시적으로 사용되고 있다. 또한, 무선 통신 모듈의 소형화 및 휴대 단말의 고성능화에 따라, 하나의 휴대 단말에 복수의 통신 표준을 적용하는 것이 요구되고 있다. 따라서, 하나의 휴대폰에서 지원해야 할 주파수 대역이 많아지고 있다.
즉, 셀룰러(Cellular) 영역에서는 기존의 2G 및 3G 통신 기술을 추가하여, LTE와 같은 4G 통신 방식이 널리 확대되어 적용되고 있는 추세이다. 또한, 와이파이(wifi)영역에서는 기존의 802.11b/g/n에 11ac 규격이 추가되어 새롭게 시장을 형성해나가고 있다.
이러한 동향에 따라, 높은 성능을 얻기 위해 트랜시버(transceiver) 앞단에 프론트-엔드 모듈(Front-End module)이 같이 집적되고 있으며, 이때, 송수신 두 가지 모드를 지원하는 스위치 블록이 존재하게 된다.
상기 스위치 블록의 기능은 송신기 및 수신기의 특성을 최대한 살려주며 동작을 해야하고, 특히 송신모드일 경우에는 낮은 삽입 손실(Insertion Loss)과 높은 P1dB를, 그리고 수신모드일 경우에는 낮은 잡음 지수(Noise figure)를 가져야 한다. 또한 송신모드에서는 굉장히 큰 신호로 인하여 수신기 측의 스위치를 의도치 않게 온(On)시키는 경우가 있다. 이러한 동작은 송신기 스위치의 P1dB를 낮추게 되고, 수신기와의 아이솔레이션(Isolation) 특성을 열화시키게 된다.
따라서, 대신호(Large signal)에서의 동작에 적합한 스위치 구조가 필요하게 되며, 이를 활용하여 송수신 모드에서의 스위치 성능을 개선할 필요가 있다.
하기의 선행기술문헌인 특허문헌 1은 고주파 스위치 회로 및 고주파 스위치 회로의 제어방법에 관한 것으로서, 소정의 음전압을 생성하여 스위치의 드레인과 소스 전압을 게이트와 반대로 인가하여 대신호에도 스위치의 동작 변화가 없도록 하는 스위치에 대해서 기재하고 있다. 그러나, 상기의 특허문헌 1은 게이트-소스 또는 게이트-드레인의 접속되는 스위치 소자를 이용하여, 게이트로 넘어가는 신호의 크기를 줄여 소스와 게이트 또는 드레인과 게이트의 전압차를 줄이는 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0070485호
본 발명의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 게이트-소스 또는 게이트-드레인의 접속되는 스위치 소자를 이용하여, 게이트로 넘어가는 신호의 크기를 줄여 소스와 게이트 또는 드레인과 게이트의 전압차를 줄임으로써, 송신모드일 때의 선형성을 향상시켜줄 수 있으며, 수신기 쪽의 스위치 스택(stack) 수를 줄여 수신기의 성능을 향상시킬 수 있는 고주파 스위치를 제안한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따른 고주파 스위치는, 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트; 상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및 상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에 접속되고, 제1 스위치 소자를 갖는 제1 스위치부를 포함하는 수신 스위치부; 를 포함하고, 상기 제1 스위치부는 제2 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제2 스위치 소자의 제1단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단에 연결되고, 상기 제2 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 수신 스위치부는, 상기 제1 스위치부를 복수 개 포함하며, 상기 복수의 제1 스위치부 각각은 서로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 스위치 소자는, 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)일 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치부는, 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 저항 소자를 통해 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 제1 게이트 신호가 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치부는, 상기 제1 스위치 소자의 제어단와 상기 제2 스위치 소자 사이에 접속되는 제1 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에서 제3 스위치 소자를 포함하는 제2 스위치부를 갖는 션트 스위치부를 더 포함하고, 상기 제2 스위치부는, 제4 스위치 소자를 더 포함하며, 상기 제4 스위치 소자의 제1단이 상기 제3 스위치 소자의 제1단에 연결되고, 상기 제4 스위치 소자의 제2단은 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 스위치부는, 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제2 저항 소자를 포함하고, 상기 제2 저항 소자를 통해 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 제2 게이트 신호가 인가될 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따른 고주파 스위치는, 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트; 상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및 상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결된 복수의 스위치 회로부를 갖는 수신 스위치부; 를 포함하고, 상기 복수의 스위치 회로부 각각은 제1 스위치 소자 및 제2 스위치 소자를 포함하고, 상기 제2 스위치 소자는 제어단와 제2단이 접속되는 제1 연결점을 갖고, 상기 제1 스위치 소자의 제어단은 상기 제1 연결점과 접속될 수 있다.
또한, 상기 복수의 스위치 회로부 각각은, 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 저항 소자를 통해 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 제1 게이트 신호가 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 스위치 소자는, 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)일 수 있다.
또한, 상기 복수의 스위치 회로부 각각은, 상기 제1 스위치 소자의 제어단과 상기 제1 연결점 사이에 접속되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에서 서로 직렬 연결된 복수의 스위치 회로부를 갖는 션트 스위치부; 를 더 포함하고, 상기 션트 스위치부의 복수의 스위치 회로부 각각은 제3 및 제4 스위치 소자를 포함하고, 상기 제3 스위치 소자는 제어단과 제2단이 접속되는 제2 연결점을 갖고, 상기 제4 스위치 소자의 제어단은 상기 제2 연결점과 접속될 수 있다.
또한, 상기 션트 스위치부의 복수의 스위치 회로부 각각은, 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제2 저항 소자를 포함하고, 상기 제2 저항 소자를 통해 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 제2 게이트 신호가 인가될 수 있다.
본 발명의 제3 기술적인 측면에 따른 고주파 스위치는, 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트; 상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및 상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에서 제1 스위치 소자를 갖는 제1 스위치부를 포함하는 수신 스위치부; 를 포함하고, 상기 제1 스위치부는 제2 및 제3 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제2 스위치 소자의 제1단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단과 연결되고, 상기 제2 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결되며, 상기 제3 스위치 소자의 제1단은 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결되고, 상기 제3 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단과 연결될 수 있다.
또한, 상기 수신 스위치부는, 상기 제1 스위치부를 복수 개를 포함하며, 상기 복수의 제1 스위치부는 서로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치부는, 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 저항 소자를 통해 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 제1 게이트 신호가 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치부는, 상기 제1 스위치 소자의 제어단과 상기 제2 스위치 소자 사이에 접속되는 제1 커패시터 및 상기 제1 스위치 소자의 제어단과 상기 제3 스위치 소자 사이에 접속되는 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에 접속되고, 제4 스위치 소자를 포함하는 제2 스위치부를 갖는 션트 스위치부를 더 포함하고, 상기 제1 스위치부는 제5 및 제6 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제5 스위치 소자의 제1단이 상기 제4 스위치 소자의 제1단과 연결되고, 상기 제5 스위치 소자의 제2단이 상기 제4 스위치 소자의 제어단에 연결되며, 상기 제6 스위치 소자의 제1단은 상기 제4 스위치 소자의 제어단에 연결되고, 상기 제6 스위치 소자의 제2단이 상기 제4 스위치 소자의 제1단과 연결될 수 있다.
또한, 제2 스위치부는, 상기 제5 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제3 저항 소자 및 상기 제6 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제4 저항 소자를 포함하고, 상기 제3 및 제4 저항 소자 각각을 통해 상기 제5 및 제6 스위치 소자의 각 제어단에 제2 게이트 신호가 인가될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 스위치 소자의 게이트와 제2 스위치 소자의 소스 또는 드레인이 접속되는 수신 스위치부를 포함하여 고주파 스위치를 구성하여, 송신모드일 때의 선형성을 향상시켜줄 수 있으며, 수신기 쪽의 스위치 스택 수를 줄여 수신기의 성능을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 스위치를 나타낸 블록도이다.
도2a는 본 발명의 수신 스위치부에 포함되는 제1 스위치부의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도2b는 본 발명의 수신 스위치부에 포함되는 제1 스위치부의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도3a는 도2a에 도시한 제1 스위치부를 직렬로 연결한 수신 스위치부를 나타낸 회로도이다.
도3b는 도2b에 도시한 제1 스위치부를 직렬로 연결한 수신 스위치부를 나타낸 회로도이다.
도4a는 본 발명에 따른 고주파 스위치의 동작 원리를 설명하기 위한 블록도이다.
도4b는 본 발명에 따른 고주파 스위치의 동작 원리에 대해 설명하기 위한 그래프이다.
도5a는 도1에서 도시한 블록도의 구체적인 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도5b는 도1에서 도시한 블록도의 구체적인 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 스위치를 나타낸 블록도이다.
도7은 도6에서 도시한 블록도의 구체적인 실시예를 나타낸 회로도이다.
도8은 본 발명의 수신 스위치부에 포함되는 제1 스위치부의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도9 내지 도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 스위치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도12 내지 도14은 종래 고주파 스위치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 스위치를 나타낸 블록도이다.
도1을 참조하면 본 발명에 따른 고주파 스위치는, 공통포트(10), 송신 스위치부(100) 및 수신 스위치부(200)를 포함할 수 있다.
상기 공통포트(10)는 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신할 수 있다. 상기 송신 스위치부(100)는 상기 제1 고주파 신호를 출력하는 송신 포트(20)와 상기 공통포트(10) 사이에 접속되고, 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함할 수 있다.
한편, 상기 수신 스위치부(200)는 상기 제2 고주파 신호를 입력하는 수신 포트(30)와 상기 공통포트(10) 사이에 접속될 수 있다. 상기 수신 스위치부(200)에 대해 도2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 수신 스위치부(200)에 포함되는 제1 스위치부(210)의 일부를 나타낸 회로도이다.
도2a를 참조하면, 상기 제1 스위치부(200)는 제1 스위치 소자(211)를 포함할 수 있으며, 상기 수신 스위치부(200)는 제2 스위치 소자(212)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2 스위치 소자(211, 212)는, 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)일 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 고주파 스위치가 포함하는 스위치 소자는 FET인 것으로 가정하고 설명하기로 한다.
따라서, 제1 및 제2 스위치 소자(211, 212)의 제1단은 소스, 제2단은 드레인으로, 제어단은 게이트로 이하 설명하기로 한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 제2 스위치 소자(212)의 소스가 상기 제1 스위치 소자(211)의 소스에 연결되고, 상기 제2 스위치 소자(212)의 드레인이 상기 제1 스위치 소자(211)의 게이트에 연결될 수 있다.
상기 제1 스위치부(210)는 상기 제1 스위치 소자(211)의 게이트에 접속되는 제1 저항 소자(214)를 포함할 수 있고, 상기 제1 저항 소자(214)를 통해 상기 제1 스위치 소자(211)에 제1 게이트 신호(G1)가 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치부(210)는 상기 제1 스위치 소자(211)의 드레인과 소스에 접속되어 있는 적어도 하나의 저항 소자(215)를 포함할 수 있다.
한편, 도2b를 참조하면, 상기 제2 스위치 소자(212)의 소스가 상기 제1 스위치 소자(211)의 게이트에 연결되고, 상기 제2 스위치 소자(212)의 드레인이 상기 제1 스위치 소자(211)의 드레인에 연결될 수 있다.
이때, 도2b에 도시된 제1 스위치부(210)는 상기 제1 스위치 소자(211)의 게이트에 접속되는 제1 저항 소자(214)를 포함할 수 있고, 상기 제1 저항 소자(214)를 통해 상기 제1 스위치 소자(211)에 제1 게이트 신호(G1)가 인가될 수 있으며, 또한, 상기 제1 스위치부(210)는 상기 제1 스위치 소자(211)의 드레인과 소스에 접속되어 있는 적어도 하나의 저항 소자(215)를 포함할 수 있다.
한편, 도2b에 도시된 제1 스위치부(210)는 접속 관계가 도2a에 도시된 제1 스위치부(210)와 다소 상이하며, 그 외 동작, 효과 등에 관해서는 실질적으로 동일한 바, 이하 도2a에 도시된 제1 스위치부(210)를 중심으로 설명하기로 한다.
도3a는 도2a에 도시한 제1 스위치부(210)를 직렬로 연결한 수신 스위치부(200)를 나타낸 회로도이다. 도3b는 도2b에 도시한 제1 스위치부(210)를 직렬로 연결한 수신 스위치부(200)를 나타낸 회로도이다.
즉, 상기 수신 스위치부(200)는 상기 제1 스위치부(210)를 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 복수 개를 포함할 수도 있다. 복수 개를 포함하는 경우는 복수의 제1 스위치부(210)는 서로 직렬 연결될 수 있다.
도3a 및 도3b에서 제1 스위치부(210) 3개(210, 220, 230)가 직렬 연결된 것으로 도시하였으나, 이는 설명을 위하여 한정적으로 표현한 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 동작 원리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도2a, 도4a 및 도4b를 참조하여, 본 발명의 동작 원리에 대해 설명하기로 한다.
제1 수신 스위치부(200)가 완전히 오프(OFF)되기 위해서는 스위치 소자의 채널이 열리는 문턱값 전압보다 작게 게이트-소스 또는 게이트-드레인의 전압을 발생시키는 방법이 있을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 고주파 스위치는, 대신호가 들어오는 경우, 제1 스위치 소자(211)의 기생 커패시터를 거쳐 게이트로 넘어가는 신호의 크기를 제2 스위치 소자(212)를 이용하여 줄일 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 스위치 소자(211)의 채널이 열리는 문턱값 전압만큼, 상기 제2 스위치 소자(212)를 이용하여 제1 스위치 소자(211)의 소스와 게이트 또는 드레인과 게이트의 전압차를 줄일 수 있다.
도4b를 참조하면, 기존 게이트 전압(42)으로부터 현재의 게이트 전압(43)으로 의 제1 스위치 소자(211)의 게이트 전압을 상기 제2 스위치 소자(212)를 통해 조절함으로써, 상기 제1 스위치 소자(211)의 소스 전압(41)과 게이트 전압(43) 또는 상기 제1 스위치 소자(211)의 드레인 전압(44)과 게이트 전압(43)의 전압차를 줄일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 고주파 스위치는, DC 바이어스를 별도로 조절하지 않아도 ac적으로 문턱값 전압만큼 제1 스위치 소자(211)의 게이트의 바이어스 특성을 변화시킬 수 있다. 이로써, 대신호가 유입되는 경우에도 제1 스위치 소자(211)의 채널이 완전히 열리지 않을 수 있으므로, 송신 모드시 수신 스위치부(200)에 포함되는 스위치 소자를 완전히 오프(Off)시킬 수 있다.
도5a는 도1에서 도시한 블록도의 구체적인 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도5b는 도1에서 도시한 블록도의 구체적인 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도5a를 참조하면, 수신 스위치부(200)는 복수의 제1 스위치부(210, 220, 230)가 직렬로 연결될 수 있다. 각 구성의 설명은 상술한 바와 같으며, 동작에 관해서는 후술하기로 한다.
도3a, 도3b, 도5a 및 도5b에는 상기 수신 스위치부(200)가 포함하는 복수의 스위치 소자로써, FET가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 상술한 BJT를 포함하는 것도 가능하다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 스위치를 나타낸 블록도이다.
도7은 도6에서 도시한 블록도의 구체적인 실시예를 나타낸 회로도이다.
도6 및 도7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 스위치는 앞서 설명한 송신 스위치부(100) 및 수신 스위치부(200)외에도 션트 스위치부(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 션트 스위치부(300)는 상기 송신 포트(20)와 상기 송신 스위치부(100) 사이에 접속되고, 제3 및 제4 스위치 소자(311, 312)를 갖는 제2 스위치부(310)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3 스위치 소자(311)는 게이트와 드레인이 접속되는 제2 연결점(313)을 가질 수 있으며, 상기 제4 스위치 소자(312)의 게이트는 상기 제2 연결점(313)과 접속될 수 있다.
또한, 상기 제2 스위치부(310)는 적어도 하나일 수 있으며, 또는 복수의 제2 스위치부(310)가 직렬로 서로 연결될 수도 있다. 이때, 상기 제2 스위치부(310)는 상기 제3 스위치 소자(311)는 게이트에 접속되는 제2 저항(314)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 저항(314)을 통해 상기 제3 스위치 소자(311)의 게이트에 제1 게이트 신호(G2)가 인가될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 스위치부(210, 310)가 포함하는 제1 내지 제4 스위치 소자(211, 212, 213, 214)는 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)일 수 있다.
도6을 참조하여 본 발명에 따른 고주파 스위치에 대해 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 공통포트(10)와 송신 및 수신 포트(20, 30)와 연결될 수 있다.
도시된 바와 같이, 고주파 스위치는 송신 스위치부(100) 및 수신 스위치부(200)의 일단은 공통 포트(10)와 상호 공통으로 연결되고, 송신 스위치부(100)는 타단은 송신 포트(10)와 연결되고, 수신 스위치부(200)의 타단은 수신 포트(30)와 연결될 수 있다. 이때, 공통 포트(10)는 고주파 신호를 송신 또는 수신하는 안테나와 접속될 수 있다.
송신 스위치부(100)는 안테나를 통하여 공통 포트(10)에서 수신되는 고주파 신호를 송신 포트(20)에 입력으로 전달하고, 송신 포트(20)에서 출력되는 고주파 신호를 공통 포트(10)에 송신 신호로 전달할 수 있다.
또한, 수신 스위치부(200)는 안테나를 통하여 공통 포트(10)에서 수신되는 고주파 신호를 수신 포트(30)에 입력으로 전달하고, 수신 포트(30)에서 출력되는 고주파 신호를 공통 포트(10)에 송신 신호로 전달할 수 있다.
이때, 송신 스위치부(100) 및 수신 스위치부(200)는 고주파 신호를 송신하는 기능 및 고주파 신호를 수신하는 기능 중 어느 하나를 수행할 수 있다. 예를 들어, 송신 스위치부(100)가 송신되는 무선 주파수 신호를 전달하는 기능을 하는 경우, 수신 스위치부(200)는 수신되는 무선 주파수 신호를 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
션트 스위치부(300)는 제1 포트(20) 및 접지와 제2 포트(30) 및 접지 사이에 위치하여, 수신 스위치부(200)의 잔류 신호 등을 접지로 바이패스(bypass) 시킬 수 있다. 이때, 상기 송신 스위치부(100)와 송신 포트(20)사이에 션트 스위치부(300)를 갖는 것으로 설명하였으나, 제2 포트(30)와 수신 스위치부(200) 사이에도 션트 스위치부가 위치할 수 있다. 다만 이에 관해서는 설명을 생략하도록 한다.
도 7의 예에서, 수신 스위치부(200)는 션트 스위치부(300)와 동일하게 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 수신 스위치부(200) 및 션트 스위치부(300)에 각각 인가되는 제1 게이트 신호(G1)가 로우(L) 신호인 경우를 가정하여 설명하도록 한다.
송신 스위치부(100)는 온 상태가 되어 송신 포트(20)와 공통 포트(10) 사이를 도통하게 되고, 수신 스위치부(200)는 오프 상태가 되어 수신 포트(30)와 공통 포트(10) 사이를 차단하게 된다. 또한, 션트 스위치부(300)는 오프 상태가 되어 송신 포트(20)와 접지 사이를 차단하게 된다. 이러한 경우 송신 포트(20)에서 공통 포트(10)에 이르는 경로가 가용 상태가 된다.
따라서 이 경우, 송신 스위치부(100)가 온 상태로 동작하여, 송신 포트(20)와 공통 포트(10) 사이에서 제1 고주파 신호가 원활히 전달될 수 있으며, 수신 스위치부(200) 및 션트 스위치부(300)가 오프 상태로 동작하여, 불필요한 제1 고주파 신호의 흐름을 차단할 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 송신 스위치부(100) 및 제2 션트부(400)는 동일한 레벨의 게이트 신호(G1)가 인가되어 동일한 스위칭 동작을 할 수 있으며, 수신 스위치부(200) 및 션트 스위치부(300)는 동일한 게이트 신호(G1)가 인가되어 동일한 스위칭 동작을 할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 송신 스위치부(100), 수신 스위치부(200), 션트 스위치부(300), 및 제2 션트부(400)에 임의로 설정된 제1 및 제2 게이트 신호(G1, G2)가 인가되어 스위칭 동작을 달리하는 것 또한 가능하다.
즉, 송신모드에서는 대신호로 인하여 수신 스위치부(200) 측의 스위치를 의도치 않게 온(On)시키는 경우가 있으며, 이러한 동작은 송신 스위치부(100) 스위치의 P1dB를 낮추게 되고, 수신 스위치부(200)와의 아이솔레이션(Isolation) 특성을 열화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고주파 스위치는, 제1 스위치 소자(211)게이트-소스 또는 게이트-드레인의 접속되는 스위치 소자를 이용하여, 게이트와 드레인의 전압차로 인하여 스위치가 대신호(Large signal)에서의 게이트로 넘어가는 신호의 크기를 줄일 수 있다. 즉, 소스와 게이트 또는 드레인과 게이트의 전압차를 줄임으로써, 송신모드일 때의 선형성을 향상시켜줄 수 있고 이로써, 수신 스위치부(200)에 포함되는 스위칭 소자를 완전히 오프시킬 수 있다.
도8은 본 발명의 수신 스위치부에 포함되는 제1 스위치부의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도8을 참조하면, 상기 제1 스위치부(210)는 제1 커패시터(216)를 더 포함할 수 있다.
도4a 및 도8을 참조하면, 본 발명에 따른 제1 스위치부(210)는 제1 커패시터(216)를 이용하여 바이어스를 분리할 수 있다. 이는 상기 송신 스위치부(100)가 동작하는 경우에, 상기 제1 스위치부(210)의 제1 스위치 소자(211)에 대신호가 인가될 수 있고, 이로써, 다이오드(217)가 턴 온이 되어 송신 모드의 특성이 저하될 우려가 있다.
따라서, 상기 제1 커패시터(216)를 통해 바이어스를 분리하여 동작시킨다면, 송신 모드에서도 상기 다이오드(217)가 턴 온 되는 현상을 방지할 수 있다.
도9 내지 도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 스위치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도12 내지 도14은 종래 고주파 스위치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도9 내지 도11을 참조하면, 본 발명에 따른 고주파 스위치, 특히 수신 스위치부(200)에 포함되는 제1 스위치부(210)를 4개 직렬 연결시킨 시뮬레이션 결과는 종래의 고주파 스위치에 비해 P1dB가 7dB이 높았으며, 수신 스위치부(200)에 포함되는 복수의 스위치 소자의 브레이크 다운(break down)에도 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도10을 참조하면, 본 발명에 따른 고주파 스위치의 소스(900), 게이트(910) 및 드레인(920)의 전압 스윙이 나타나 있으며, 도13을 참조할 때, 종래의 고주파 스위치의 소스(1000), 게이트(1010) 및 드레인(1020)의 전압 스윙이 나타나 있다.
즉, 본 발명에 따른 고주파 스위치의 게이트(910)와 드레인(920)의 전압 차이가 수신 스위치부(200)에 사용되는 스위치 소자의 문턱값(Threshold)전압보다 작기 때문에, 송신 모드시, 상기 수신 스위치부(200)에 포함되는 스위치 소자가 대 신호(large signal)에서도 턴 온 되지 않을 수 있다.
또한, 도9 내지 도11은 본 발명에 따른 고주파 스위치, 특히 수신 스위치부(200)에 포함되는 제1 스위치부(210)를 4개 직렬 연결시킨 경우이며, 도12 내지 도13는 종래 고주파 스위치에 포함되는 스위치 소자를 8개 직렬 연결 시킨 경우이다.
즉, 종래 고주파 스위치는 P1dB를 얻기 위해 수신 스위치부에 스위치 소자를 6개 내지 8개를 직렬 연결시켜야 하나, 도9 내지 도11을 참조할 때 본 발명에 따른 고주파 스위치는, 일 실시예로써 제1 스위치부(210)를 4개만 직렬 연결하더라도, P1dB를 얻을 수 있으므로 수신 스위치부(200)의 노이즈 특성을 만족시킬 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 공통포트
20: 송신 포트
30: 수신 포트
100: 송신 스위치부
200: 수신 스위치부
210: 제1 스위치부
300: 션트 스위치부

Claims (19)

  1. 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트;
    상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및
    상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에 접속되고, 제1 스위치 소자를 갖는 제1 스위치부를 포함하는 수신 스위치부; 를 포함하고,
    상기 제1 스위치부는 제2 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제2 스위치 소자의 제1단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단에 연결되고, 상기 제2 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결되고,
    상기 제1 스위치부는, 상기 제1 스위치 소자의 제어단와 상기 제2 스위치 소자 사이에 접속되는 제1 커패시터를 더 포함하는
    고주파 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신 스위치부는,
    상기 제1 스위치부를 복수 개 포함하며, 상기 복수의 제1 스위치부 각각은 서로 직렬 연결되는 고주파 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위치 소자는,
    전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)인 고주파 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 스위치부는,
    상기 제1 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 저항 소자를 통해 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 제1 게이트 신호가 인가되는 고주파 스위치.
  5. 삭제
  6. 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트;
    상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및
    상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에 접속되고, 제1 스위치 소자를 갖는 제1 스위치부를 포함하는 수신 스위치부; 를 포함하고,
    상기 제1 스위치부는 제2 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제2 스위치 소자의 제1단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단에 연결되고, 상기 제2 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결되고,
    상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에서 제3 스위치 소자를 포함하는 제2 스위치부를 갖는 션트 스위치부를 더 포함하고,
    상기 제2 스위치부는, 제4 스위치 소자를 더 포함하며, 상기 제4 스위치 소자의 제1단이 상기 제3 스위치 소자의 제1단에 연결되고, 상기 제4 스위치 소자의 제2단은 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 연결되는 고주파 스위치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 스위치부는,
    상기 제3 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제2 저항 소자를 포함하고, 상기 제2 저항 소자를 통해 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 제2 게이트 신호가 인가되는 고주파 스위치.
  8. 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트;
    상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및
    상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결된 복수의 스위치 회로부를 갖는 수신 스위치부; 를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 회로부 각각은 제1 스위치 소자 및 제2 스위치 소자를 포함하고, 상기 제2 스위치 소자는 제어단와 제2단이 접속되는 제1 연결점을 갖고, 상기 제1 스위치 소자의 제어단은 상기 제1 연결점과 접속되고,
    상기 복수의 스위치 회로부 각각은,
    상기 제1 스위치 소자의 제어단과 상기 제1 연결점 사이에 접속되는 커패시터를 더 포함하는
    고주파 스위치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 스위치 회로부 각각은,
    상기 제1 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 저항 소자를 통해 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 제1 게이트 신호가 인가되는 고주파 스위치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위치 소자는,
    전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)인 고주파 스위치.
  11. 삭제
  12. 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트;
    상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및
    상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결된 복수의 스위치 회로부를 갖는 수신 스위치부; 를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 회로부 각각은 제1 스위치 소자 및 제2 스위치 소자를 포함하고, 상기 제2 스위치 소자는 제어단와 제2단이 접속되는 제1 연결점을 갖고, 상기 제1 스위치 소자의 제어단은 상기 제1 연결점과 접속되고,
    상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에서 서로 직렬 연결된 복수의 스위치 회로부를 갖는 션트 스위치부; 를 더 포함하고,
    상기 션트 스위치부의 복수의 스위치 회로부 각각은 제3 및 제4 스위치 소자를 포함하고, 상기 제3 스위치 소자는 제어단과 제2단이 접속되는 제2 연결점을 갖고, 상기 제4 스위치 소자의 제어단은 상기 제2 연결점과 접속되는 고주파 스위치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 션트 스위치부의 복수의 스위치 회로부 각각은,
    상기 제3 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제2 저항 소자를 포함하고, 상기 제2 저항 소자를 통해 상기 제3 스위치 소자의 제어단에 제2 게이트 신호가 인가되는 고주파 스위치.
  14. 안테나와 접속되어 제1 및 제2 고주파 신호를 송수신하는 공통포트;
    상기 제1 고주파 신호를 전달하는 송신 포트와 상기 공통포트 사이에서 서로 직렬 연결되는 복수의 스위치 소자를 포함하는 송신 스위치부; 및
    상기 제2 고주파 신호를 전달하는 수신 포트와 상기 공통포트 사이에서 제1 스위치 소자를 갖는 제1 스위치부를 포함하는 수신 스위치부; 를 포함하고,
    상기 제1 스위치부는 제2 및 제3 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제2 스위치 소자의 제1단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단과 연결되고, 상기 제2 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결되며,
    상기 제3 스위치 소자의 제1단은 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 연결되고, 상기 제3 스위치 소자의 제2단이 상기 제1 스위치 소자의 제1단과 연결되는 고주파 스위치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수신 스위치부는,
    상기 제1 스위치부를 복수 개를 포함하며, 상기 복수의 제1 스위치부는 서로 직렬 연결되는 고주파 스위치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 스위치부는,
    상기 제1 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 저항 소자를 통해 상기 제1 스위치 소자의 제어단에 제1 게이트 신호가 인가되는 고주파 스위치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 스위치부는,
    상기 제1 스위치 소자의 제어단과 상기 제2 스위치 소자 사이에 접속되는 제1 커패시터 및 상기 제1 스위치 소자의 제어단과 상기 제3 스위치 소자 사이에 접속되는 제2 커패시터를 더 포함하는 고주파 스위치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 송신 포트와 상기 송신 스위치부 사이에 접속되고, 제4 스위치 소자를 포함하는 제2 스위치부를 갖는 션트 스위치부를 더 포함하고,
    상기 제1 스위치부는 제5 및 제6 스위치 소자를 더 포함하고, 상기 제5 스위치 소자의 제1단이 상기 제4 스위치 소자의 제1단과 연결되고, 상기 제5 스위치 소자의 제2단이 상기 제4 스위치 소자의 제어단에 연결되며,
    상기 제6 스위치 소자의 제1단은 상기 제4 스위치 소자의 제어단에 연결되고, 상기 제6 스위치 소자의 제2단이 상기 제4 스위치 소자의 제1단과 연결되는 고주파 스위치.
  19. 제18항에 있어서, 제2 스위치부는,
    상기 제5 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제3 저항 소자 및 상기 제6 스위치 소자의 제어단에 접속되는 제4 저항 소자를 포함하고, 상기 제3 및 제4 저항 소자 각각을 통해 상기 제5 및 제6 스위치 소자의 각 제어단에 제2 게이트 신호가 인가되는 고주파 스위치.
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