KR102139764B1 - 통신 모듈 및 그에 포함된 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈은, 안테나에 접속되는 공통 포트, 수신 신호가 통과하는 수신 포트 및 송신 신호가 통과하는 송신 포트를 포함하는 프론트 엔드 모듈; 및 수신 포트 및/또는 송신 포트에 접속되어, 프론트 엔드 모듈을 통과하는 신호에 대한 신호 루트를 변경하는 고주파 스위치; 를 포함하고, 상기 프론트 엔드 모듈은 서로 다른 통신규격의 복수의 통신 신호를 증폭함으로써, 서로 다른 통신규격의 복수의 송수신 신호가 통과 및 증폭될 수 있다.

Description

통신 모듈 및 그에 포함된 프론트 엔드 모듈{Communication module and front-end module included thereof}
본 발명은 통신 모듈 및 그에 포함된 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
무선통신 기술의 발달에 따라, 다양한 통신규격이 하나의 기기에 통합되고 있다. 예를 들어, 하나의 모바일 단말기에는 셀룰러(cellular) 통신규격과 와이파이(wifi) 통신규격이 통합되고 있다. 이에 따라, 하나의 모바일 단말기는 이종 통신을 지원할 수 있게 되었다.
최근 모바일 트래픽(mobile traffic)이 급증함에 따라, 각각의 통신규격들도 점차 사용 주파수 대역을 확장해가고 있다. 예를 들어, 셀룰러 통신규격은 기존의 0.7~2GHz 대역을 사용하는 LTE (Long Term Evolution)에서 5GHz 대역을 이용하는 LTE-LAA (License Assisted Access)까지 확장되고 있다. 반면에, 모바일 단말기가 점차 소형화되면서, 모바일 단말기에서 활용될 수 있는 공간은 줄어들고 있다. 이에 따라, 통신 모듈의 사이즈 및 단가의 감소가 요구되고 있다.
공개특허공보 제10-2013-0056634호
본 발명의 일 실시 예는, 서로 다른 통신규격의 복수의 송수신 신호가 통과 및 증폭되는 통신 모듈 및 그에 포함된 프론트 엔드 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈은, 안테나에 접속되는 공통 포트, 서로 다른 제1 및 제2 통신규격에 대응되는 복수의 수신 신호가 통과하는 수신 포트, 상기 제1 및 제2 통신규격에 대응되는 복수의 송신 신호가 통과하는 송신 포트, 상기 공통 포트와 상기 수신 포트의 사이에 접속되는 저잡음 증폭기, 상기 공통 포트와 상기 송신 포트의 사이에 접속되는 전력 증폭기, 상기 복수의 수신 신호가 상기 공통 포트에서 상기 수신 포트로 전달되고 상기 복수의 송신 신호가 상기 송신 포트에서 상기 공통 포트로 전달되도록 송수신 전환을 수행하는 송수신 전환 스위치를 포함하는 프론트 엔드 모듈; 및 상기 수신 포트 및/또는 상기 송신 포트에 접속되어, 상기 프론트 엔드 모듈을 통과하는 신호가 상기 제2 통신규격에 대응될 경우에 상기 수신 포트 및/또는 상기 송신 포트와 통신 모뎀을 서로 접속시키고 상기 프론트 엔드 모듈을 통과하는 신호가 상기 제1 통신규격에 대응될 경우에 상기 수신 포트 및/또는 상기 송신 포트와 외부 접속 수단을 서로 접속시키도록 신호 루트를 변경하는 고주파 스위치; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈은, 안테나에 접속되는 공통 포트, 서로 다른 제1 및 제2 통신규격에 대응되는 복수의 수신 신호가 통과하는 수신 포트, 상기 제1 및 제2 통신규격에 대응되는 복수의 송신 신호가 통과하는 송신 포트, 상기 공통 포트와 상기 수신 포트의 사이에 접속되는 저잡음 증폭기, 상기 공통 포트와 상기 송신 포트의 사이에 접속되는 전력 증폭기, 상기 복수의 수신 신호가 상기 공통 포트에서 상기 수신 포트로 전달되고 상기 복수의 송신 신호가 상기 송신 포트에서 상기 공통 포트로 전달되도록 송수신 전환을 수행하는 송수신 전환 스위치를 포함하는 프론트 엔드 모듈; 상기 수신 포트에 접속되어 수신 신호의 통신규격에 따라 상기 수신 신호의 루트가 달라지도록 스위칭 동작을 수행하는 제1 스위치와, 상기 송신 포트에 접속되어 송신 신호의 통신규격에 따라 상기 송신 신호의 루트가 달라지도록 스위칭 동작을 수행하는 제2 스위치와, 상기 제1 통신규격의 수신 신호를 상기 제1 스위치로부터 전달 받고 상기 제1 통신규격의 송신 신호를 상기 제2 스위치로 전달하도록 신호 루트를 변경하는 제3 스위치를 포함하는 고주파 스위치; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프론트 엔드 모듈은, 공통 포트; 수신 포트; 송신 포트; 상기 수신 포트에 접속되고 서로 다른 제1 및 제2 통신규격의 복수의 수신 신호를 전달받아 증폭시키는 저잡음 증폭기; 상기 저잡음 증폭기에 병렬로 연결되는 바이패스 라인; 상기 송신 포트에 접속되고 상기 제2 통신규격의 송신 신호를 전달받아 증폭시키는 전력 증폭기; 및 상기 제2 통신규격의 송신 신호가 상기 전력 증폭기에서 상기 공통 포트로 전달되고 상기 제1 및 제2 통신규격의 수신 신호가 상기 공통 포트에서 상기 저잡음 증폭기로 전달되고 상기 제1 통신규격의 송신 신호가 상기 바이패스 라인에서 상기 공통 포트로 전달되도록 송수신 전환을 수행하는 송수신 전환 스위치; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈은, 이종의 통신규격 신호에 대해 안테나를 공통으로 이용하여 사이즈 및 단가를 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈은, 이종의 통신규격 신호에 대해 프론트 엔드 모듈 및 다이플렉서를 공통으로 이용하여 사이즈 및 단가를 더욱 감소시키고, 공간을 효율적으로 이용하고 제어를 단순화시켜 전력 손실을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3은 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 4는 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 5는 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 6은 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 7은 도 1의 통신 모듈의 위치 관계를 예시한 배치도이다.
도 8은 도 1의 통신 모듈의 위치 관계를 예시한 배치도이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 통신 모듈(100)은, 프론트 엔드 모듈(110) 및 고주파 스위치(120)를 포함할 수 있고, 안테나(130) 및 통신 모뎀(140)을 더 포함할 수 있다. 도 1에서, 식별 번호 1은 통신 모듈(100)과 연결된 다른 통신 모듈을, 식별 번호 2는 통신 모듈(1)에 포함된 안테나를 나타낸다.
프론트 엔드 모듈(110)은, 안테나에 접속되는 공통 포트(CP), 서로 다른 통신규격의 복수의 수신 신호가 통과하는 수신 포트(RP) 및 서로 다른 통신규격의 복수의 송신 신호가 통과하는 송신 포트(TP)를 포함할 수 있다. 공통 포트(CP)에는 안테나(130)에 접속되어 송신 신호와 수신 신호가 공통으로 통과될 수 있다. 수신 포트(RP) 및 송신 포트(TP) 중 적어도 하나는 고주파 스위치(120)에 접속될 수 있다.
또한, 상기 프론트 엔드 모듈(110)은 송신 신호를 증폭시켜 안테나(130)로 전달할 수 있고, 수신 신호를 증폭시켜 고주파 스위치(120)로 전달할 수 있다.
예를 들어, 상기 프론트 엔드 모듈(110)은 시분할(Time Division Multiplexing, TDM) 방식으로 복수의 통신규격의 신호에 대해 독립적으로 증폭시킬 수 있다. 상기 프론트 엔드 모듈(110)은 특정 주파수 대역에서 효율적으로 증폭시키도록 설계될 수 있다. 복수의 통신규격의 주파수 대역이 특정 주파수 대역으로 공통될 경우, 상기 프론트 엔드 모듈(110)은 하나의 주파수 대역에 맞춰서 설계되어 복수의 통신규격에 대해 함께 증폭시킬 수 있다.
고주파 스위치(120)는, 프론트 엔드 모듈(110)을 통과하는 신호에 대한 신호 루트를 변경할 수 있다. 즉, 상기 고주파 스위치(120)는 프론트 엔드 모듈(110), 통신 모뎀(140) 및 외부 접속 수단 중 둘의 사이를 전기적으로 연결시키고 나머지 하나를 단절시키도록 신호 루트 변경 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 수신 포트(RP)를 통하여 제1 통신규격의 수신 신호 또는 제2 통신규격의 수신 신호가 상기 고주파 스위치(120)로 입력될 수 있으며, 상기 고주파 스위치(120)는 제1 통신규격의 수신 신호를 외부와 접속되는 핀과 같은 수단으로 전달할 수 있고, 제2 통신규격의 수신 신호를 통신 모뎀(140)로 전달할 수 있다.
예를 들어, 통신 모듈(100)을 통과하는 제1 통신규격의 통신 신호는 5GHz대역의 셀룰러(cellular) 통신규격의 송수신 신호일 수 있다. 예를 들어, 제2 통신규격의 통신 신호는 2GHz대역 및 5GHz대역의 와이파이(wifi) 통신규격의 송수신 신호일 수 있다. 여기서, 제1 통신규격의 통신 신호는 제1 통신규격의 송신 신호 및 제1 통신규격의 수신 신호 중 적어도 하나를 의미하고, 제2 통신규격의 통신 신호는 제2 통신규격의 송신 신호 및 제2 통신규격의 수신 신호 중 적어도 하나를 의미한다.
예를 들어, 상기 고주파 스위치(120)는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식에 따라 주기적으로 신호의 경로를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 고주파 스위치(120)는 기 설정된 주기의 반 동안 프론트 엔드 모듈(110)과 통신 모뎀(140)을 서로 접속시키고, 나머지 반 동안 프론트 엔드 모듈(110)과 외부 접속 수단을 서로 접속시킬 수 있다.
상기 고주파 스위치(120)가 신호 루트를 변경함으로써, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 복수의 통신규격에 대해 프론트 엔드 모듈(110) 및 안테나(130)를 공통으로 이용할 수 있다. 이에 따라, 통신 모듈 전체가 차지하는 공간 및 통신 모듈 전체의 단가는 줄어들 수 있고, 통신 모듈 전체의 구조는 단순해질 수 있으며, 송신 신호 및 수신 신호의 증폭 효율은 개선될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 제2 통신규격의 통신 신호를 생성 및 처리하는 통신 모뎀(140)을 더 포함할 수 있다.
제2 통신규격의 통신 신호의 주파수 대역 중 적어도 일부는 프론트 엔드 모듈(110)이 효율적으로 증폭시킬 수 있는 제1 주파수 대역과 동일할 수 있다. 따라서, 통신 모뎀(140)은 제1 주파수 대역의 제2 통신규격의 통신 신호를 고주파 스위치(120)를 통해 전달하거나 전달받을 수 있고, 나머지 주파수 대역의 신호를 나머지 주파수 대역에 맞춰서 설계된 타 프론트 엔드 모듈로 전달하거나 전달받을 수 있다. 또한, 제1 주파수 대역의 제1 통신규격의 통신 신호는 통신 모듈(100)을 통해 송수신될 수 있고, 제1 주파수 대역과 동일하지 않은 주파수 대역의 제1 통신규격의 통신 신호는 타 통신 모듈(1)을 통해 송수신될 수 있다.
예를 들어, 제1 통신규격의 통신 신호 중 700MHz ~ 2GHz 대역의 LTE 신호는 타 통신 모듈(1)에 구비된 셀룰러 안테나(2)를 통해 송수신될 수 있다. 또한, 제1 통신규격의 통신 신호 중 5GHz 대역의 LTE-LAA 신호는 와이파이 통신을 지원하는 통신 모듈(100)로 인가되어 와이파이 통신 신호를 송수신하는 안테나(130)를 통해 송수신될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 와이파이 통신만 지원하는 경우와 비교하여 구조적으로 큰 변경 없이, 타 통신 모듈(1)의 통신을 지원할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 제1 통신규격의 통신 신호뿐만 아니라 제2 통신규격의 통신 신호도 외부 접속 수단을 통해 인가 받을 수 있다. 즉, 상기 통신 모듈(100)은 통신 모뎀(140)을 구비하지 않을 수도 있다. 따라서, 상기 통신 모듈(100)은 통신 모뎀과 분리되어 복수의 통신 규격의 통신 신호를 공통으로 처리하는 역할을 수행할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 3종류 이상의 통신규격에 대해서도 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 모듈(100)은 3종류 이상의 통신규격의 신호에 대해 복수의 핀을 통해 외부에서 인가 받을 수 있다. 여기서, 3종류 이상의 통신규격의 신호는 하나의 프론트 엔드 모듈(110) 및 하나의 고주파 스위치(120)를 통해 함께 처리될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 다중 송수신(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 구조에도 적용될 수 있다. 따라서, 와이파이 통신 신호를 송수신하는 안테나(130)의 개수는 복수 개일 수도 있다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 프론트 엔드 모듈(110)은, 저잡음 증폭기(111), 전력 증폭기(112) 및 송수신 전환 스위치(113)를 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기(Low noise Amplifier, LNA)는, 수신 신호를 증폭시킬 수 있다. 증폭된 수신 신호는 고주파 스위치(120)로 전송될 수 있다. 여기서, 고주파 스위치(120)의 삽입손실(insertion loss)은 약 0.5dB 수준일 수 있으므로, 저잡음 증폭기(111)의 이득(gain)에 의해 와이파이 신호의 수신감도 열화는 거의 발생하지 않을 수 있다. 또한 저잡음 증폭기(111)의 이득이 충분할 경우, 통신 모뎀(140)까지의 경로손실(path loss)과 타 통신 모뎀까지의 경로손실의 차이는 저잡음 증폭기(111)의 이득 제어를 통해 상쇄될 수 있다.
전력 증폭기(Power Amplifier, PA)는, 송신 신호를 증폭시킬 수 있다. 증폭된 송신 신호는 안테나(130)를 통해 방사될 수 있다.
상기 저잡음 증폭기(111) 및/또는 전력 증폭기(112)는 복수의 통신규격의 신호를 전달받아 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 저잡음 증폭기(111) 및/또는 전력 증폭기(112)는 특정 주파수 대역에 대해 효율적으로 동작하도록 설계될 수 있다. 따라서, 상기 저잡음 증폭기(111) 및/또는 전력 증폭기(112)에 의해 증폭되는 복수의 신호는 서로 통신규격이 다르더라도 주파수 대역이 공통된다면 효율적으로 증폭될 수 있다.
증폭되는 신호의 통신규격이 다름에 따라, 상기 저잡음 증폭기(111) 및/또는 전력 증폭기(112)의 증폭 이득은 달라질 수 있다. 따라서, 상기 저잡음 증폭기(111) 및/또는 전력 증폭기(112)는 고주파 스위치(120)의 신호 루트 변경 상태에 기초하여 이득을 결정할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 신호의 방사 에너지가 와이파이 신호의 방사 에너지에 비해 더 크도록 요구될 경우, 상기 전력 증폭기(112)는 셀룰러 신호에 대해 더 큰 이득으로 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 저잡음 증폭기(111)로부터 타 통신 모뎀까지의 경로 손실이 상기 저잡음 증폭기(111)로부터 통신 모뎀(140)까지의 경로 손실보다 클 경우, 상기 저잡음 증폭기(111)는 셀룰러 신호에 대해 더 큰 이득으로 증폭시킬 수 있다.
송수신 전환 스위치(113)는, 수신 신호가 안테나에서 저잡음 증폭기(111)로 전달되고 송신 신호가 전력 증폭기(112)에서 안테나로 전달되도록 신호 루트를 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 송수신 전환 스위치(113)는 시분할(time division) 또는 주파수분할(frequency division) 방식으로 송신 신호와 수신 신호에 대해 각각 경로가 달라지도록 신호 루트를 변경할 수 있다.
도 2를 참조하면, 프론트 엔드 모듈(110)은 바이패스 라인(114)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신규격의 송신 신호는 타 통신 모듈(1)에서 증폭된 상태에서 고주파 스위치(120)를 통과하여 상기 바이패스 라인(114)를 통과하여 송수신 전환 스위치(113)를 통과할 수 있다.
도 2를 참조하면, 고주파 스위치(120)는 통신 모뎀(140)의 수신 단자 또는 외부 접속 수단을 프론트 엔드 모듈(110)과 선택적으로 연결하는 제1 스위치(121)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 스위치(121)는 적어도 둘의 트랜지스터를 포함하여 통신 모뎀(140)로부터 제어 신호를 인가 받아 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 즉, 통신 모뎀(140)과 상기 제1 스위치(121)는 서로 동기화될 수 있다. 여기서, 통신 모뎀(140)이 상기 제1 스위치(121)로부터 수신 신호를 전달받을 때, 상기 제1 스위치(121)는 프론트 엔드 모듈(110)과 통신 모뎀(140)이 서로 접속되도록 제어하는 신호를 통신 모뎀(140)로부터 인가 받을 수 있다.
예를 들어, 적어도 둘의 트랜지스터는 각각 프론트 엔드 모듈(110)과 통신 모뎀(140) 사이에 연결되고 프론트 엔드 모듈(110)과 외부 접속 수단에 연결될 수 있다. 여기서, 적어도 둘의 트랜지스터 중 하나가 온 상태가 될 경우, 나머지 트랜지스터는 오프 상태가 될 수 있다.
구체적 동작을 예시하면, 고주파 스위치(120)는 프론트 엔드 모듈(110)으로부터 입력된 신호를 통신 모듈(140) 또는 외부 접속 수단로 전달하거나, 통신 모듈(140) 또는 외부 접속 수단으로부터 입력된 신호를 프론트 엔드 모듈(110)로 전달한다. 예를 들면, 고주파 스위치(120)는 제1 시간 주기동안 프론트 엔드 모듈(110)과 통신 모듈(140)을 연결시키고, 제2 시간 주기 동안 프론트 엔드 모듈(110)과 외부 접속 수단을 연결시킬 수 있다. 또는, 고주파 스위치(120)는 프론트 엔드 모듈(110)으로부터 입력된 신호가 제1 통신규격의 통신 신호이면 프론트 엔드 모듈(110)으로부터 입력된 신호를 외부 입력 수단으로 전달하고, 고주파 스위치(120)는 프론트 엔드 모듈(110)으로부터 입력된 신호가 제2 통신규격의 통신 신호이면 프론트 엔드 모듈(110)으로부터 입력된 신호를 통신 모듈(140)로 전달할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)은 안테나(130)를 통해 송수신되는 신호에 대해 필터링 동작을 수행하는 다이플렉서(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 다이플렉서(150)도 프론트 엔드 모듈(110) 및 안테나(130)와 마찬가지로 서로 다른 복수의 통신규격의 송수신 신호에 대해 필터링 동작을 수행할 수 있다.
또한, 통신 모뎀(140)은 복수의 주파수 대역의 제2 통신규격의 통신 신호를 생성 및 처리할 수 있다. 상기 복수의 주파수 대역의 제2 통신규격의 통신 신호 중 하나는 프론트 엔드 모듈(110)을 통과하고, 나머지는 나머지 주파수 대역에 맞춰서 설계된 타 프론트 엔드 모듈 및 타 다이플렉서로 전달될 수 있다.
도 3은 도 1의 통신 모듈을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 고주파 스위치(120)는, 통신 모뎀(140)의 수신 단자 또는 수신 신호가 전달되는 외부 접속 수단을 프론트 엔드 모듈(110)과 선택적으로 연결하는 제1 스위치(121) 및 통신 모뎀(140)의 송신 단자 또는 송신 신호가 전달되는 외부 접속 수단을 프론트 엔드 모듈(110)과 선택적으로 연결하는 제2 스위치(122)를 포함할 수 있다.
제2 스위치(122)를 제외한 도 3의 다른 구성들의 기능 및 동작은 도 2를 참고하면 쉽게 이해될 것이다.
제2 스위치(122)가 송신 신호에 대해서 신호 루트를 변경함으로써, 프론트 엔드 모듈(110)은 바이패스 라인을 통해 제1 통신규격의 통신 신호를 통과시키지 않을 수 있다. 바이패스 라인을 통해 송신 신호가 통과할 경우, 약 2~3 dB 정도 전력 손실이 발생할 수 있다. 반면, 제1 통신규격의 통신 신호가 상기 제2 스위치(122)를 통해 통과될 경우, 제1 통신규격의 통신 신호의 전력 손실은 2~3 dB보다 작을 수 있다. 따라서, 제2 스위치(122)는 전력 증폭기(112)가 복수의 통신규격의 신호에 대해 공통으로 증폭시키게 하면서 제1 신호의 전력 손실을 줄일 수도 있다.
일반적으로 전력 증폭기(112)는 고 전력의 신호를 증폭시키므로 전력 소모가 다른 컴포넌트와 비교하여 클 수 있으므로, 넓은 공간을 차지하면서 전력 효율이 높도록 설계될 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(112)가 복수의 통신규격의 신호에 대해 공통으로 증폭시킴으로써, 통신 모듈(100) 및 타 통신 모뎀의 총 소모 전력은 크게 감소될 수 있다.
도 4를 참조하면, 고주파 스위치(120)는, 제1 통신규격의 수신 신호를 제1 스위치(121)로부터 전달 받고 제1 통신규격의 송신 신호를 제2 스위치(122)로 전달하도록 신호 루트를 변경하는 제3 스위치(123)를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 스위치(123)는 제1 통신규격의 통신 신호를 송수신하기 위해 필요한 라인 및 핀의 개수를 줄여줄 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(100)의 라인 구조는 간소화될 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 스위치(123)는 통신 모뎀(140)의 송수신 신호 루트를 변경을 위한 신호를 그대로 인가 받을 수 있다. 즉, 제1 통신규격의 통신 신호와 제2 통신규격의 통신 신호는 서로 송수신 신호 루트를 변경 일정이 공유될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 스위치(123)의 송수신 신호 루트를 변경을 위한 제어는 간소화될 수 있다.
도 5를 참조하면, 고주파 스위치(120)는, 통신 모뎀(140)의 송신 단자와 제1 통신 규격의 송신 신호가 전달되는 외부 접속 수단을 프론트 엔드 모듈(110)과 선택적으로 연결하는 제2 스위치(122) 및 수신 신호를 분할하여 신호 루트를 변경하는 커플러(124)를 포함할 수 있다.
일반적인 통신 환경에서 통신 모듈(100)을 포함하는 단말기는 정해진 시간(DTIM 주기)마다 깨어나서 수신할 데이터가 존재하는지 여부를 확인하는 비콘(beacon) 신호를 확인할 수 있다. 그러나 제1 통신규격에 대한 DTIM 주기와 제2 통신규격에 대한 DTIM 주기가 서로 겹치는 경우, 고주파 스위치(120)에서 충돌이 발생하여 제1 통신규격 또는 제2 통신규격에 대한 비콘 신호가 확인되지 못하는 문제가 발생할 수도 있다. 상기 커플러(124)는 이러한 문제의 발생을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 커플러(124)는 제1 신호와 제2 신호를 50:50으로 분할하여 신호 루트를 변경하는 50:50 커플러로 구현될 수 있다. 상기 커플러(124)의 분할 비율은 제1 신호의 경로와 및 제2 신호의 경로의 상대적인 손실차에 따라 달라질 수 있다.
한편, 상기 커플러(124)는 기판 내에 RF 패턴으로도 구현될 수 있다. 따라서, 상기 커플러(124)의 구현에 따른 추가적인 비용은 작을 수 있다. 또한, 상기 커플러(124)의 삽입에 따른 손실은 3dB이하로 낮을 수 있다. 따라서, 상기 커플러(124)에 따른 삽입 손실은 저잡음 증폭기(111)의 이득 제어를 통해 상쇄될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 커플러(124)는 제3 스위치(123)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 비콘(beacon) 신호는 안테나(130)를 통해 수신되어 저잡음 증폭기(111)를 통해 증폭되어 커플러(124)를 통해 신호 루트를 변경되어 제3 스위치(123) 및 통신 모뎀(140)으로 전달될 수 있다.
도 7은 도 1의 통신 모듈의 위치 관계를 예시한 배치도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(200)은, 프론트 엔드 모듈(210), 고주파 스위치(220), 통신 모뎀(240), 다이플렉서(250), 핀(260), 비아(270), 타 주파수 대역 통신 회로(280) 및 기타 파트(290)를 포함할 수 있다.
상기 고주파 스위치(220)는 상기 프론트 엔드 모듈(210)과 동일한 층에 배치되고, 핀(260)을 통해 제1 통신규격의 수신 신호를 전달 하고 제1 통신규격의 송신 신호를 전달 받고, 비아(270)를 통해 제2 통신규격의 수신 신호를 전달 하고 제2 통신규격의 송신 신호를 전달 받을 수 있다.
이에 따라 통신 모듈(200)내에서 제1 신호의 경로와 제2 신호의 경로에 포함된 비아(270)의 개수가 최소화될 수 있으며, 통신 모듈(200)의 사이즈가 최소화되고 제1 통신 및 제2 통신의 성능 열화가 최소화될 수 있다.
예를 들어, 상기 고주파 스위치(220)와 프론트 엔드 모듈(210)은 통신 모듈(200)의 하(bottom)면에 배치될 수 있다. 핀(260)이 하면에 배치되어 있으므로, 제1 신호의 경로와 제2 신호의 경로에 포함된 비아(270)의 개수가 최소화될 수 있다.
예를 들어, 상기 고주파 스위치(220)와 프론트 엔드 모듈(210)은 통신 모듈(200)의 상(top)면에 배치될 수 있다. 상(top)면은 높이의 제약이 상대적으로 작은 면이므로, 프론트 엔드 모듈(210)의 설계 자유도가 향상되고 제1 통신 및 제2 통신의 성능 열화가 최소화될 수 있다. 여기서, 고주파 스위치(220)에서 송신 신호와 수신 신호를 신호 루트를 변경하는 스위치는 하(bottom)면에 배치될 수 있다.
예를 들어 통신 모듈(200)이 다중 송수신(MIMO) 방식으로 구현될 경우, 핀(260)의 개수는 복수일 수 있다. 여기서, 복수의 핀 사이에는 적어도 하나의 그라운드 핀이 배치될 수 있다.
예를 들어 고주파 스위치(220)와 프론트 엔드 모듈(210)이 통신 모듈(200)의 하(bottom)면에 배치될 경우, 통신 모뎀(240)과 타 주파수 대역 통신 회로(280)는 상(top)면에 배치될 수 있다. 또한, 하(bottom)면의 여유 공간에는 보조적인 역할을 수행하는 기타 파트(290)가 배치될 수 있다.
한편, 프론트 엔드 모듈(210) 및 다이플렉서(250)의 개수는 복수의 주파수 대역에 대한 신호 증폭을 위해 복수일 수 있다. 또한, 복수의 프론트 엔드 모듈 각각이 모두 제1 신호 및 제2 신호를 증폭시킬 수도 있는데, 이를 위해 고주파 스위치(220)의 개수도 복수일 수 있다.
도 8은 도 1의 통신 모듈의 위치 관계를 예시한 배치도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 모듈(200)은 서로 동일한 면에 배치된 프론트 엔드 모듈(210), 고주파 스위치(220), 통신 모뎀(240), 다이플렉서(250), 핀(260) 및 비아(270)를 포함할 수 있다. 또한, 고주파 스위치(220)는 제2 스위치(222), 제3 스위치(223) 및 커플러(224)를 포함할 수 있다.
여기서, 제3 스위치(223)는 핀(260)에 직접 연결되므로, 프론트 엔드 모듈(210)의 배치에 관계없이 하(bottom)면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 통신 성능 열화가 최소화될 수 있다.
한편, 상기 커플러(224)는 제1 스위치로 대체될 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.
n00: 통신 모듈
n10: 프론트 엔드 모듈
n11: 저잡음 증폭기
n12: 전력 증폭기
n13: 송수신 전환 스위치
n14: 바이패스 라인
n20: 고주파 스위치
n21: 제1 스위치
n22: 제2 스위치
n23: 제3 스위치
n24: 커플러
n30: 안테나
n40: 통신 모뎀
n50: 다이플렉서
n60: 핀
n70: 비아
n80: 타 주파수 대역 통신 회로
n90: 기타 파트

Claims (15)

  1. 안테나에 접속되는 공통 포트, 서로 다른 제1 및 제2 통신규격에 대응되는 복수의 수신 신호가 통과하는 수신 포트, 상기 제1 및 제2 통신규격에 대응되는 복수의 송신 신호가 통과하는 송신 포트, 상기 공통 포트와 상기 수신 포트의 사이에 접속되는 저잡음 증폭기, 상기 공통 포트와 상기 송신 포트의 사이에 접속되는 전력 증폭기, 상기 복수의 수신 신호가 상기 공통 포트에서 상기 수신 포트로 전달되고 상기 복수의 송신 신호가 상기 송신 포트에서 상기 공통 포트로 전달되도록 송수신 전환을 수행하는 송수신 전환 스위치를 포함하는 프론트 엔드 모듈; 및
    상기 수신 포트 및/또는 상기 송신 포트에 접속되어, 상기 프론트 엔드 모듈을 통과하는 신호가 상기 제2 통신규격에 대응될 경우에 상기 수신 포트 및/또는 상기 송신 포트와 통신 모뎀을 서로 접속시키고 상기 프론트 엔드 모듈을 통과하는 신호가 상기 제1 통신규격에 대응될 경우에 상기 수신 포트 및/또는 상기 송신 포트와 외부 접속 수단을 서로 접속시키도록 신호 루트를 변경하는 고주파 스위치; 를 포함하고,
    상기 고주파 스위치는,
    상기 수신 포트에 접속되어 수신 신호의 통신규격에 따라 상기 수신 신호의 루트가 달라지도록 스위칭 동작을 수행하는 제1 스위치;
    상기 송신 포트에 접속되어 송신 신호의 통신규격에 따라 상기 송신 신호의 루트가 달라지도록 스위칭 동작을 수행하는 제2 스위치; 및
    상기 제1 통신규격의 수신 신호를 상기 제1 스위치로부터 전달 받아 상기 외부 접속 수단으로 전달하고, 상기 외부 접속 수단으로부터 상기 제1 통신규격의 송신 신호를 전달 받아 상기 제2 스위치로 전달하도록 신호 루트를 변경하는 제3 스위치; 를 포함하는 통신 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기 및/또는 전력 증폭기는 상기 고주파 스위치의 신호 루트 변경 상태에 기초하여 이득을 결정하는 통신 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신 포트에 접속되어 수신 신호를 분할하여 신호 루트를 변경하는 커플러를 포함하는 통신 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 통신규격의 송수신 신호를 생성 및 처리하고, 상기 제2 통신규격의 송수신 신호를 상기 고주파 스위치에 대해 주고 받는 상기 통신 모뎀을 더 포함하고,
    상기 고주파 스위치는 상기 통신 모뎀으로부터 제어 신호를 인가 받아 기 설정된 주기에 따라 경로를 변경시키는 신호 루트를 변경하는 통신 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프론트 엔드 모듈과 상기 안테나의 사이에 접속되는 다이플렉서를 더 포함하고,
    상기 통신 모뎀은 복수의 주파수 대역의 상기 제2 통신규격의 송수신 신호를 생성 및 처리하고, 상기 복수의 주파수 대역 중 일부에 대응되는 송수신 신호가 상기 프론트 엔드 모듈과 상기 다이플렉서를 모두 통과하고 상기 복수의 주파수 대역 중 다른 일부에 대응되는 송수신 신호가 상기 프론트 엔드 모듈과 상기 다이플렉서 중 상기 다이플렉서만을 통과하도록 상기 다이플렉서에 접속되는 통신 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 스위치는 상기 프론트 엔드 모듈과 동일한 층에 배치되고, 상기 외부 접속 수단에 대응되는 핀을 통해 제1 통신규격의 수신 신호를 전달 하고 제1 통신규격의 송신 신호를 전달 받고, 비아를 통해 제2 통신규격의 수신 신호를 전달 하고 제2 통신규격의 송신 신호를 전달 받는 통신 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프론트 엔드 모듈은,
    상기 저잡음 증폭기에 병렬로 연결되는 바이패스 라인을 더 포함하는 통신 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기는 기 설정된 시간마다 수신 신호의 존재 여부를 확인하는 비콘(beacon) 신호를 증폭시키는 통신 모듈.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기는 시분할(Time Division Multiplexing, TDM) 방식으로 서로 다른 통신규격의 복수의 송수신 신호에 대해 독립적으로 증폭하는 통신 모듈.
  15. 삭제
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