KR102264255B1 - Rf 모듈 - Google Patents

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KR102264255B1
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 모듈은 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 제1시정수(time constant)에 따라, 제1대역의 신호를 통과하고, 제2대역의 신호를 차단하는 제1프론트엔드 모듈(FEM), 및 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 제2시정수에 따라, 상기 제1대역의 신호를 차단하고, 상기 제2대역의 신호를 통과하는 제2FEM를 포함할 수 있다.

Description

RF 모듈{RF MODULE}
본 발명은 RF 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 적어도 2 개의 대역의 주파수를 가지는 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 RF 모듈은, 안테나 후단에 다이플렉서(diplexer)를 배치하여, 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 RF 신호의 경로를 전기적으로 분리한다.
그러나, 이와 같이 각 부품간 제공되는 매칭회로는, 그 사이에 연결되는 전송선로에 의해 RF 모듈의 경로손실(path loss)을 증가시키고, 이에 따라 수신전력이 손실되거나 또는 송신신호의 감도(sensitivity)가 저하되게 되는 문제점이 있다.
또한, 부품 집적에 따른 공정비용이 증가하고, RF 모듈의 사이즈가 증가하게 되는 문제점이 있으며, 또한 부품간 간섭에 따른 전자방해잡음(electro-magnetic interference, EMI)을 제어할 수 없게 되는 문제점이 있다.
또한, 매칭회로의 전송선로에서의 위상이동으로 인하여 다이플렉서의 효율이 저하되어, 부하에서 수신특성이 유지될 수 없는 가능성도 제기될 수 있다.
본 발명의 목적은 다이플렉서를 제거하여, 분기 손실 및 경로 손실을 감소시키는 RF모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다이플렉서를 제거하여, 전체 회로를 단순화 및 소형화하고, 모듈의 제조비용을 절감하는 RF모듈을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 모듈은 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 제1시정수(time constant)에 따라, 제1대역의 신호를 통과하고, 제2대역의 신호를 차단하는 제1프론트엔드 모듈(FEM), 및 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 제2시정수에 따라, 상기 제1대역의 신호를 차단하고, 상기 제2대역의 신호를 통과하는 제2FEM를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1대역의 신호는 위상차를 가지는 제1신호 및 제2 신호를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM은 안테나로부터 수신되는 제1대역의 신호를 제1부하로 전달하고, 상기 제1부하로부터 전달되는 제1대역의 신호를 상기 안테나로 전달하고, 상기 제2FEM은 상기 안테나로부터 수신되는 제2대역의 신호를 제2부하로 전달하고, 상기 제2부하로부터 전달되는 제2대역의 신호를 상기 안테나로 전달할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM는 제1회로 내지 제5회로를 포함하고, 상기 제2FEM는 제6회로 및 제7회로를 포함하고, 상기 제1회로, 상기 제4회로 및 상기 제5회로는 상기 제1대역의 신호에서, 상기 제1부하와 상기 안테나의 임피던스를 정합하고, 상기 제6회로 및 상기 제7회로는 상기 제2대역의 신호에서, 상기 제2부하와 상기 안테나의 임피던스를 정합할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM는 제1회로 내지 제5회로를 포함하고, 상기 제2FEM는 제6회로 및 제7회로를 포함하고, 상기 제4회로는 상기 제1신호 및 상기 제2 신호의 위상을 분기하고, 상기 제5회로 및 상기 제7회로는 상기 제2대역의 신호의 위상을 이동시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM는 제1회로 내지 제5회로를 포함하고, 상기 제2FEM는 제6회로 및 제7회로를 포함하고, 상기 제5회로는 상기 제2대역의 신호를 차단하고, 상기 제6회로는 상기 제1대역의 신호를 차단할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM는 제1회로 내지 제5회로를 포함하고, 상기 제2FEM는 제6회로 및 제7회로를 포함하고, 상기 제1회로, 상기 제3회로 및 상기 제5회로는 상기 제1대역의 신호에 대한 스퓨리어스(spurious) 특성을 결정하고, 상기 제6회로는 상기 제2대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM는 제1회로 내지 제5회로를 포함하고, 상기 제2FEM는 제6회로 및 제7회로를 포함하고, 상기 제2회로는 상기 제1 대역의 신호를 바이패스(bypass)하고, 상기 제3회로는 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 대하여, 밸런스(balance) 신호를 언밸런스(unbalance) 신호로 변환하고, 언밸런스 신호를 밸런스 신호로 변환할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1FEM는 제1회로 내지 제5회로를 포함하고, 상기 제2FEM는 제6회로 및 제7회로를 포함하고, 상기 제6회로 및 상기 제7회로는 상기 제2대역의 신호의 대역폭을 결정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제2FEM는 제8회로 및 제9회로를 더 포함하고, 상기 제8회로는 상기 제6회로 및 상기 제7회로가 상기 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하는 기본 단위보다 작은 단위로 상기 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하고, 상기 제9회로는 상기 제2대역의 신호의 제2고조파(second harmonic)를 감소시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제2FEM는 제10회로를 더 포함하고, 상기 제10회로는 상기 제2대역의 신호의 제3고조파(third harmonic)를 감소시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1회로 내지 상기 제10회로 중 어느 하나의 회로는 저항, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1시정수는 상기 제2대역의 신호의 주파수에 대해서, 상기 제1FEM의 반사계수의 크기가 0.9 내지 1사이이고, 상기 반사계수의 위상은 -50 내지 30°사이에 위치하도록 결정될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제2시정수는 상기 제1대역의 신호의 주파수에 대해서, 상기 제2FEM의 반사계수의 크기가 0.9 내지 1사이이고, 상기 반사계수의 위상은 -50 내지 30°사이에 위치하도록 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 RF모듈의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 다이플렉서를 제거하여, 분기 손실 및 경로 손실을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 다이플렉서를 제거하여, 전체 회로를 단순화 및 소형화하고, 모듈의 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 다이플렉서를 포함하는 일반적인 RF모듈을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF모듈을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF모듈을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 구현특성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 다이플렉서를 포함하는 일반적인 RF모듈을 나타내는 도면이다. 도1을 참조하면, 일반적인 RF모듈은 매칭회로(12, 15, 17), BALUN(12), 다이플렉서(16)를 포함할 수 있다.
다이플렉서(16)를 포함하는RF 모듈은 안테나(18)를 통해 수신되는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 분리하여, 제1부하(11) 및 제2부하(14)에 전달한다.
매칭회로(12, 15, 17)은 각각의 부품 사이에 위치하여, 각 부품 사이의 반사손실을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 안테나(18)와 다이플렉서(16) 사이에 위치하는 매칭회로(16)는 안테나(18)와 다이플렉서(16) 사이의 반사손실을 감소시킬 수 있고, BALUN(13)과 제1부하(11) 사이에 위치하는 매칭회로(12)는 BALUN(13)과 제1부하(11) 사이의 반사손실을 감소시킬 수 있고, 다이플렉서(16)와 제2부하(14) 사이에 위치하는 매칭회로(15)는 다이플렉서(16)와 제2부하(14) 사이의 반사손실을 감소시킬 수 있다.
다이플렉서(16)는 제1부하(11) 및 제2부하(14)에서 출력되는 신호를 상호 영향이 없도록 하며, 안테나(18)로 전달하거나, 또는 안테나(18)로부터 수신되는 신호를 대역에 따라 구분하여 제1부하(11) 및 제2부하(14)에 전달하는 분기용 필터소자가 될 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 RF모듈은 다이플렉서(16)에 의해서 발생되는 손실을 포함하게 된다. 구체적으로, 다이플렉서(16)에 의해서 발생되는 손실은 전력 분기 손실, 임피던스 매칭 손실 및 경로 손실이 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF모듈을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, RF모듈은 제1프론트 엔드 모듈(front end module, FEM)(210) 및 제2FEM(220)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 RF 모듈은, 안테나(230)를 통해 수신되는 두 개의 주파수 대역의 신호를 각각의 제1부하 및 제2부하(240, 250)에 전달하거나, 또는 제1부하 및 제2부하(240, 250)를 통해 출력되는 두 개의 주파수 대역의 신호를 안테나(230)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 제1FEM(210)은 안테나(230)로부터 수신되는 제1대역의 신호를 제1부하(240)로 전달하고, 제1부하(240)로부터 전달되는 제1대역의 신호를 안테나(230)로 전달할 수 있다. 그리고, 제2FEM(220)은 안테나(230)로부터 수신되는 제2대역의 신호를 제2부하(250)로 전달하고, 제2부하(250)로부터 전달되는 제2대역의 신호를 안테나(230)로 전달할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 RF모듈에 포함되는 제1FEM(210) 및 제2FEM(220)은 내부에 복수의 소자를 포함할 수 있고, 제1FEM(210) 및 제2FEM(220) 각각은 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 시정수(time constant)에 따라, 신호의 주파수 대역을 구분하여 특정 주파수 대역의 신호를 차단하거나 또는 통과시킬 수 있다.
제1FEM(210)은 Line A(211) 및 Line B(212)를 포함할 수 있고, 제2FEM(230)은 Line C를 포함할 수 있다. 여기서, Line A(211) 및 Line B(212)는 제1FEM(210)을 통해서, 안테나(230)로부터 제1부하(240)에 전달되거나, 또는 제1부하(240)로부터 안테나(230)에 전달되는 주파수 대역의 신호에 포함되는 제1신호 및 제2신호가 전송되는 전송경로가 될 수 있다. 그리고, 제1신호 및 제2신호는 동일한 주파수 대역의 신호이지만 위상차를 가지는 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로 제공되는 RF 모듈은, 적어도 2 이상의 주파수 대역의 신호를 동시에 송수신하는 송수신단에 제공되는 것으로서, 본 발명의 일 실시 예에서는 2개의 주파수 대역의 신호가 송수신되는 예를 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 RF 모듈은, 2.4GHz의 제1대역의 신호와, 5GHz의 제2대역의 신호를 수신하는 송수신단에 제공될 수 있을 것이지만, 본 발명이 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
위와 같이, 본 발명에 따른 RF모듈은 도 1의 일반적인 RF모듈과 달리, 다이플렉서를 구비하지 않으면서 두 개의 주파수 대역의 신호를 구분하여 제1부하(240) 및 제2부하(250)에 전달할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 RF모듈은 다이플렉서로 인해서 발생되는 전력 분기 손실, 임피던스 매칭 손실 및 경로 손실을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF모듈을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, RF모듈은 제1FEM(310) 및 제2FEM(320)을 포함할 수 있다.
제1FEM(310)은 제1회로(311) 내지 제5회로(315)를 포함할 수 있고, 제2FEM(320)은 제6회로(321) 및 제7회로(322)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1회로(311) 내지 제7회로(322)는 저항, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나 이상을 포함하는 회로일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 RF모듈에 포함되는 제1FEM(310) 및 제2FEM(320)은 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 시정수에 따라, 신호의 주파수 대역을 구분하여 특정 주파수 대역의 신호를 차단하거나 또는 통과시킬 수 있다.
구체적으로, 제1FEM(310)은 제1FEM(310)의 내부에 구비되는 제1회로(311) 내지 제5회로(315)에 의해서 결정되는 시정수인 제1시정수에 따라 제1대역의 신호를 통과시키고, 제2대역의 신호를 차단할 수 있다. 그리고, 제2FEM(320)은 제2FEM(320)의 내부에 구비되는 제6회로(321) 및 제7회로(322)에 의해서 결정되는 시정수인 제2시정수에 따라 제1 대역의 신호를 차단하고, 제2대역의 신호를 통과시킬 수 있다.
그리고, 제1FEM(310)의 내부에 구비되는 제1회로(311) 내지 제5회로(315)에 의해서 결정되는 제1시정수는 제2대역의 신호의 주파수에 대해서, 제1FEM(310)의 반사계수의 크기가 0.9 내지 1사이이고, 제1FEM(310)의 반사계수의 위상은 -50° 내지 30° 사이에 위치하도록 결정될 수 있고, 제2FEM(320)의 내부에 구비되는 제6회로(321) 및 제7회로(322)에 의해서 결정되는 제2 시정수는 제1대역의 신호의 주파수에 대해서, 제2FEM(320)의 반사계수의 크기가 0.9 내지 1사이이고, 제2FEM(320)의 반사계수의 위상은 -50° 내지 30° 사이에 위치하도록 결정될 수 있다.
제1FEM(310)에 포함되는 제1회로(311), 제4회로(314) 및 제5회로(315)는 제1대역의 신호에서, 제1부하(340)와 안테나(330)의 임피던스를 정합하여, 반사손실을 감소시키는 매칭회로가 될 수 있다.
제2FEM(320)에 포함되는 제6회로(321) 및 제7회로(322)는 제2대역의 신호에서, 제2부하(350)와 안테나(330)의 임피던스를 정합하여, 반사손실을 감소시키는 매칭회로가 될 수 있다.
제1FEM(310)에 포함되는 제4회로(314)는 제1대역의 신호에 위상차를 가지는 제1신호 및 제2신호가 포함되는 경우, 해당 제1신호 및 제2신호의 위상을 분기시키는 위상 분기 회로가 될 수 있다.
제1FEM(310)에 포함되는 제5회로(315) 및 제2FEM(320)에 포함되는 제7회로(322)는 제2대역의 신호의 위상을 이동시키는 위상 이동 회로가 될 수 있다.
제1FEM(310)에 포함되는 제5회로(315)는 제1대역의 신호를 통과시키고, 제2대역의 신호를 차단(cut-off)시키는 컷오프 회로가 될 수 있다. 그리고, 제2FEM(320)에 포함되는 제6회로(321)는 제2 대역의 신호를 통과시키고, 제1대역의 신호를 차단시키는 컷오프 회로가 될 수 있다.
제1FEM(310)에 포함되는 제1회로(311), 제3회로(313) 및 제5회로(315)는 제1대역의 신호에 대한 스퓨리어스(spurious) 특성을 결정하는 회로가 될 수 있으며, 제2FEM(320)에 포함되는 제6회로(321)는 제2대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정하는 회로가 될 수 있다.
제1FEM(310)에 포함되는 제2회로(312)는 제1대역의 신호를 바이패스(bypass)하는 바이패스 회로가 될 수 있으며, 제1FEM(310)에 포함되는 제3회로(313)는 제1 대역의 신호에 포함되는 제1신호 및 제2신호에 대하여 밸런스(balance) 신호를 언밸런스(unbalance) 신호로 변환하고, 언밸런스 신호를 밸런스 신호로 변환하는 발룬(balun)회로가 될 수 있다.
제2FEM(320)에 포함되는 제6회로(321) 및 제7회로(322)는 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하는 대역폭 결정회로가 될 수 있다.
그리고, 제2FEM(320)은 제6회로(321) 및 제7회로(322)가 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하는 것보다 더 미세하게 제2 대역의 신호의 대역폭을 조절할 수 있도록 하는 제8회로(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제2FEM(320)은 제2대역의 신호의 제2고조파(second harmonic)의 발생을 감소시키는 제9회로(미도시)를 더 포함할 수 있고, 필요에 따라 제2대역의 신호의 제3고조파(third harmonic)를 감소시키는 제10회로(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 4a 내지 도4d에 도시된 회로는 도 3에서 설명된 본 발명에 따른 RF모듈의 구체적인 실시 예를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 RF모듈이 이러한 실시 예로서만 구현되도록 한정되는 것은 아니다.
도 4a를 참조하면, RF모듈은 제1회로(411) 내지 제7회로(422)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1회로(411) 내지 제7회로(422)는 커패시터(C1 내지 C6) 및 인덕터(L1 내지 L6)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있고, 별도로 표시되지 않았지만 선로저항이 저항값으로 포함될 수 있다. 그리고, 제1회로(411) 내지 제7회로(422) 각각은 도 3에서 설명된 제1회로(311) 내지 제7회로(322) 각각 대응된다.
구체적으로 설명하면, 제1회로(411)는 커패시터(C1), 인덕터(L1, L5)를포함할 수 있다. 그리고, 제1회로(411)는 제3회로(413) 및 제5회로(415)와 함께, 제1 대역의 신호의 스퓨리어스 특성을 결정할 수 있다. 또한, 제1회로(411)는 제4회로(414) 및 제5회로(415)와 함께, 제1부하(440)와 안테나(430)의 임피던스를 정합할 수 있다.
제2회로(412)는 커패시터(C2)를 포함할 수 있고, 제1 대역의 신호를 바이패스할 수 있다.
제3회로(413)는 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 그리고, 제3회로(413)는 제1대역의 신호에 포함되는 제1신호 및 제2신호에 대하여, 밸런스 신호를 언밸런스 신호로 변환하고, 언밸런스 신호를 밸런스 신호로 변환할 수 있다. 또한, 제3회로(413)는 제1회로(411) 및 제5회로(415)와 함께, 제1대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정할 수 있다.
제4회로(414)는 커패시터(C4) 및 인덕터(L2)를 포함할 수 있다. 그리고, 제4회로(414)는 제1대역의 신호에 포함되는 제1신호 및 제2 신호의 위상을 분기시킬 수 있다. 또한, 제1회로(411) 및 제5회로(415)와 함께, 제1부하(440)와 안테나(430)의 임피던스를 정합할 수 있다.
제5회로(415)는 커패시터(C5) 및 인덕터(L3, L4)를 포함할 수 있다. 그리고, 제5회로(415)는 제2대역의 신호를 차단할 수 있다. 또한, 제5회로(415)는 제7회로(422)와 함께 제2대역의 신호의 위상을 이동시킬 수 있고, 제1회로(411) 및 제4회로(414)와 함께, 제1부하(440)와 안테나(430)의 임피던스를 정합할 수 있다. 이와 더불어, 제5회로(415)는 제1회로(411) 및 제3회로(413)와 함께, 제1 대역의 신호의 스퓨리어스 특성을 결정할 수 있다.
제6회로(421)는 커패시터(C6) 및 인덕터(L6)을 포함할 수 있다. 그리고, 제6회로(421)는 제1 대역의 신호를 차단할 수 있고, 제7회로(422)와 함께, 제3 대역의 신호의 대역폭을 결정할 수 있고, 제2부하(450)와 안테나(430)의 임피던스를 정합할 수 있다. 또한, 제6회로(421)는 제2대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정할 수 있다.
제7회로(422)는 커패시터(C5)를 포함할 수 있다. 그리고, 제7회로(422)는 제6회로(421)와 함께, 제3 대역의 신호의 대역폭을 결정할 수 있고, 제2부하(450)와 안테나(430)의 임피던스를 정합할 수 있다. 또한, 제7회로(422)는 제5회로(415)와 함께, 제2대역의 신호의 위상을 이동시킬 수 있다.
특히, 제1대역의 주파수가 약2.4 GHz이고, 제2 대역의 주파수가 5GHz인 경우에, 제1회로(411), 제3회로(413) 및 제5회로(415)가 제1대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정하는 내용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1회로(411)에 포함되는 커패시터(C1) 및 인덕터(L5)가 직렬로 연결된 회로(411a) 및 제5회로(415)에 포함되는 커패시터(C5) 및 인덕터(L4)가 직렬로 연결된 회로(415a)가 4.0GHz 내지 5.1GHz에서 공진되도록 커패시터(C1, C5)의 커패시턴스 값 및 인덕터(L4, L5)의 인덕턴스 값을 설정할 수 있다.
그리고, 제3회로(413)에 포함되는 커패시터(C3)의 자기 공진 주파수(SRF, 4.0GHz 내지 6.0GHz)를 이용하는 경우하면 인덕터 없이 구성할 수 있다. 구체적으로, 제3회로(413)에 포함되는 커패시터(C3)의 커패시턴스 값이 4.0pF인 경우, 별도의 언덕터 없이도 4.0GHz 내지 5.1GHz에서 공진이 가능할 수 있다.
다음으로, 제1대역의 주파수가 약2.4 GHz이고, 제2 대역의 주파수가 5GHz인 경우에, 제6회로(421)가 제2대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정하는 내용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제6회로(421)에 포함되는 커패시터(C6) 및 인덕터(L6)가 직렬로 연결된 회로(421a)가 2.3GHz 내지 2.5GHz에서 1차 공진이 발생하고, 4.0GHz 내지 6.0GHz에서 2차 공진이 발생하며, 마지막으로 11.0GHz 내지 14.0GHz에서 3차 공진이 발생하도록 커패시터(C6)의 커패시턴스 값 및 인덕터(L6)의 인덕턴스 값을 설정할 수 있다.
위와 같은 구성을 통하여, 도 4a의 RF모듈은 다이플렉서를 구비하지 않더라도 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 RF 신호의 경로를 전기적으로 분리할 수 있다. 그리고, 도 4a의 RF모듈은 다이플렉서로 인해서 발생될 수 있는 분기 손실 및 경로 손실을 감소시키고, 전체 회로를 단순화 및 소형화하고, 모듈의 제조비용을 절감할 수 있다.
도 4b를 참조하면, RF모듈은 제1회로(411) 내지 제7회로(422)를 포함할 수 있고, 제8회로(423) 및 제9회로(424)를 더 포함할 수 있다.
도 4b의 RF모듈에 포함되는 구성 중 앞서 도 4a를 통하여 설명된 구성과 동일한 구성은 반복하여 설명하지 않고, 도 4a와 비교하여 차이점을 가지는 구성을 중심으로 설명한다.
제5회로(416)은 인덕터의 자기 공진 주파수를 이용하여 구성될 경우, 도4a에서 도시된 커패시터(C5) 및 인덕터(L4)가 직렬로 연결된 회로(415a)가 생략될 수 있다. 즉, 제5회로(416)은 하나의 인덕터(L3)를 포함하여 구현될 수 있다.
제8회로(423)는 커패시터(C7)를 포함할 수 있다. 그리고, 제8회로(423)은 제6회로(421) 및 제7회로(422)가 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하는 것보다 더 미세하게 제2 대역의 신호의 대역폭을 조절할 수 있도록 한다.
제9회로(424)는 커패시터(C8)를 포함할 수 있다. 그리고, 제9회로(424)는 제2대역의 신호의 제2고조파의 발생을 감소시킬 수 있도록 한다.
즉, 위와 같은 구성을 통하여, 도 4b의 RF모듈은 다이플렉서를 구비하지 않더라도 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 RF 신호의 경로를 전기적으로 분리할 수 있다. 그리고, 도 4b의 RF모듈은 제2대역의 신호의 대역폭을 보다 미세하게 조절할 수 있고, 제2대역의 신호의 제2고조파의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 4c를 참조하면, RF모듈은 제1회로(411) 내지 제9회로(424)를 포함할 수 있다.
도 4c의 RF모듈에 포함되는 구성 중 앞서 도 4b를 통하여 설명된 구성과 동일한 구성은 반복하여 설명하지 않고, 도 4b와 비교하여 차이점을 가지는 구성을 중심으로 설명한다.
제5회로(417)은 도4b에서 도시된 인덕터(L3)의 인덕턴스의 값이 0이 되도록 설정될 수 있다. 즉, 제5회로(417)은 인덕터 및 커패시터를 포함하지 않고, 선로저항만을 포함하여 구현될 수 있다.
제6회로(421)는 도4b에서 도시된 커패시터(C6) 및 인덕터(L6)가 직렬로 연결된 회로(415a)가 아니라 커패시터(C6)의 커패시턴스 값을 특정 값으로 설정하여 인덕터를 제거하고, 커패시터(C6)를 포함하는 회로(421b)로 구현될 수 있다.
즉, 위와 같은 구성을 통하여, 도 4c의 RF모듈은 다이플렉서를 구비하지 않더라도 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 RF 신호의 경로를 전기적으로 분리할 수 있다. 그리고, 도 4c의 RF모듈과 비교하여, 전체 회로를 더욱 단순화 및 소형화하고, 모듈의 제조비용 역시 더 절감할 수 있다.
도 4d를 참조하면, RF모듈은 제1회로(411) 내지 제9회로(424)를 포함할 수 있고, 제10회로(425)를 더 포함할 수 있다.
도 4d의 RF모듈에 포함되는 구성 중 앞서 도 4b를 통하여 설명된 구성과 동일한 구성은 반복하여 설명하지 않고, 도 4b와 비교하여 차이점을 가지는 구성을 중심으로 설명한다.
제5회로(418)은 도4b에서 도시된 하나의 인덕터(L3)를 패터닝(patterning)하여 구현될 수 있다.
제10회로(425)는 커패시터(C9)를 포함할 수 있다. 그리고, 제10회로(425)은 제2대역의 신호의 제3고조파의 발생을 감소시킬 수 있도록 한다.
즉, 위와 같은 구성을 통하여, 도 4d의 RF모듈은 다이플렉서를 구비하지 않더라도 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 RF 신호의 경로를 전기적으로 분리할 수 있다. 그리고, 도 4d의 RF모듈은 제2대역의 신호의 제3고조파의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 구현특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 제1대역의 주파수가 2.4GHz인 경우, 제1대역의 신호에 포함되는 제1신호 및 제2신호의 주파수에 따른 위상차이를 나타내는 도면이다. 참고로, 제1신호 및 제2신호의 이상적인 위상차이는 180°이다.
먼저, 기울기의 절대값이 가장 작은 제1그래프(510)는 다이플렉서가 구비된 일반적인 RF모듈에서 측정되는 제1신호 및 제2신호의 위상차이를 나타낸다. 그리고, 기울기가 일정하고 해당 기울기의 절대값이 가장 큰 제2그래프(520)는 도 4a통하여 설명된 본 발명에 따른 RF모듈에서 측정되는 제1신호 및 제2신호의 위상차이를 나타낸다. 다음으로, 기울기가 특정 주파수를 기준으로 급격하게 변화하는 제3그래프(530)는 도4b 통하여 설명된 본 발명에 따른 RF모듈에서 측정되는 제1신호 및 제2신호의 위상차이를 나타낸다.
제1그래프(510)와 비교하여, 제2그래프(520) 및 제3그래프(530)는 주파수에 따른 위상차이가 나타내는 범위가 증가하지만, 다이플렉서를 구비하지 않더라도 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 RF 신호의 경로를 전기적으로 분리할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 제2대역의 주파수가 5GHz인 경우, 제2대역의 신호가 전달되는 경로의 손실을 나타내는 도면이다.
먼저, 5GHz의 주파수에서 경로 손실의 절대값이 가장 큰 제1그래프(610)는 다이플렉서가 구비된 일반적인 RF모듈에서 측정되는 경로 손실을 나타낸다. 그리고, 6GHz의 주파수에서 경로 손실의 절대값이 가장 큰 제2그래프(620)는 도 4a통하여 설명된 본 발명에 따른 RF모듈에서 측정되는 경로 손실을 나타낸다. 다음으로, 주파수의 변화에도 불구하고 경로 손실의 절대값이 급격히 변화하지 않는 제3그래프(630)는 도4b 통하여 설명된 본 발명에 따른 RF모듈에서 측정되는 경로 손실을 나타낸다.
제1그래프(610)와 비교하여, 제2그래프(620) 및 제3그래프(630)는 제2대역의 주파수가 5GHz인 경우, 다이플렉서를 구비하지 않는 본 발명에 따른 RF모듈의 경로 손실이 감소되는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 제2대역의 주파수가 5GHz인 경우, 제2대역의 신호의 반사 손실을 나타내는 도면이다.
먼저, 5GHz의 주파수에서 반사 손실의 절대값이 가장 작은 제1그래프(710)는 다이플렉서가 구비된 일반적인 RF모듈에서 측정되는 반사 손실을 나타낸다. 그리고, 주파수의 변화에도 불구하고 반사 손실의 절대값이 급격히 변화하지 않는 제2그래프(720)는 도4b 통하여 설명된 본 발명에 따른 RF모듈에서 측정되는 반사 손실을 나타낸다. 다음으로, 5.55GHz의 주파수에서 반사 손실의 절대값이 가장 큰 제3그래프(730)는 도 4c통하여 설명된 본 발명에 따른 RF모듈에서 측정되는 반사 손실을 나타낸다.
제1그래프(710)와 비교하여, 제2그래프(720) 및 제3그래프(730)는 제2대역의 주파수가 5GHz인 경우, 다이플렉서를 구비하지 않고, 별도의 매칭회로를 구비하지 않는 본 발명에 따른 RF모듈의 반사 손실이 다이플렉서를 구비한 RF모듀의 반사 손실과 유사하다는 것을 확인할 수 있다.
도 5 내지 도7의 그래프는, 제1대역의 주파수가 2.4GHz이고 제2대역의 주파수가 5GHz인 경우에, RF모듈에 포함되는 제1FEM 및 제2FEM이 2.4GHz 및 5GHz에 해당하는 신호를 분리하기 위한 시정수를 가지도록 구현된 결과를 나타낸다. 그러므로, 본 발명에 따른 RF모듈에 포함되는 제1회로(411) 내지 제9회로(424)에 구비된 복수의 소자의 설정에 따라 다른 주파수에 해당하는 신호를 분리하기 위한 시정수를 가지도록 구현될 수 있음은 자명하다.
결국, 본 발명에 따른 RF모듈은 일반적인 RF모듈과 달리, 다이플렉서를 구비하지 않으면서도 서로 다른 대역의 주파수에 해당하는 신호의 경로를 전기적으로 분리할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 RF모듈은 다이플렉서로 인해서 발생되는 전력 분기 손실, 임피던스 매칭 손실 및 경로 손실을 감소시킬 수 있다.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 제1시정수(time constant)에 따라, 제1대역의 신호를 통과하고, 제2대역의 신호를 차단하는 제1프론트엔드 모듈(FEM); 및
    내부에 구비되는 복수의 소자에 의해서 결정되는 제2시정수에 따라, 상기 제1대역의 신호를 차단하고, 상기 제2대역의 신호를 통과하는 제2FEM를 포함하고,
    상기 제1시정수는,
    상기 제2대역의 신호의 주파수에 대해서, 상기 제1FEM의 반사계수의 크기가 0.9 내지 1사이이고, 상기 반사계수의 위상은 -50° 내지 30°사이에 위치하도록 결정되는 RF 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1대역의 신호는,
    위상차를 가지는 제1신호 및 제2 신호를 포함하는 RF모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1FEM은, 안테나로부터 수신되는 제1대역의 신호를 제1부하로 전달하고, 상기 제1부하로부터 전달되는 제1대역의 신호를 상기 안테나로 전달하고,
    상기 제2FEM은, 상기 안테나로부터 수신되는 제2대역의 신호를 제2부하로 전달하고, 상기 제2부하로부터 전달되는 제2대역의 신호를 상기 안테나로 전달하는 RF 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1FEM는,
    제1회로 내지 제5회로를 포함하고,
    상기 제2FEM는,
    제6회로 및 제7회로를 포함하고,
    상기 제1회로, 상기 제4회로 및 상기 제5회로는,
    상기 제1대역의 신호에서, 상기 제1부하와 상기 안테나의 임피던스를 정합하고,
    상기 제6회로 및 상기 제7회로는,
    상기 제2대역의 신호에서, 상기 제2부하와 상기 안테나의 임피던스를 정합하는 RF모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1FEM는,
    제1회로 내지 제5회로를 포함하고,
    상기 제2FEM는,
    제6회로 및 제7회로를 포함하고,
    상기 제4회로는,
    상기 제1신호 및 상기 제2 신호의 위상을 분기하고,
    상기 제5회로 및 상기 제7회로는,
    상기 제2대역의 신호의 위상을 이동시키는 RF모듈.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1FEM는,
    제1회로 내지 제5회로를 포함하고,
    상기 제2FEM는,
    제6회로 및 제7회로를 포함하고,
    상기 제5회로는,
    상기 제2대역의 신호를 차단하고,
    상기 제6회로는,
    상기 제1대역의 신호를 차단하는 RF모듈.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1FEM는,
    제1회로 내지 제5회로를 포함하고,
    상기 제2FEM는,
    제6회로 및 제7회로를 포함하고,
    상기 제1회로, 상기 제3회로 및 상기 제5회로는,
    상기 제1대역의 신호에 대한 스퓨리어스(spurious) 특성을 결정하고,
    상기 제6회로는,
    상기 제2대역의 신호에 대한 스퓨리어스 특성을 결정하는 RF모듈.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1FEM는,
    제1회로 내지 제5회로를 포함하고,
    상기 제2FEM는,
    제6회로 및 제7회로를 포함하고,
    상기 제2회로는,
    상기 제1 대역의 신호를 바이패스(bypass)하고,
    상기 제3회로는,
    상기 제1신호 및 상기 제2신호에 대하여, 밸런스(balance) 신호를 언밸런스(unbalance) 신호로 변환하고, 언밸런스 신호를 밸런스 신호로 변환하는 RF모듈.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1FEM는,
    제1회로 내지 제5회로를 포함하고,
    상기 제2FEM는,
    제6회로 및 제7회로를 포함하고,
    상기 제6회로 및 상기 제7회로는,
    상기 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하는 RF모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2FEM는,
    제8회로 및 제9회로를 더 포함하고,
    상기 제8회로는,
    상기 제6회로 및 상기 제7회로가 상기 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하는 기본 단위보다 작은 단위로 상기 제2대역의 신호의 대역폭을 결정하고,
    상기 제9회로는,
    상기 제2대역의 신호의 제2고조파(second harmonic)를 감소시키는 RF모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2FEM는,
    제10회로를 더 포함하고,
    상기 제10회로는,
    상기 제2대역의 신호의 제3고조파(third harmonic)를 감소시키는 RF모듈.
  12. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1회로 내지 상기 제7회로 중 어느 하나의 회로는,
    저항, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나 이상을 포함하는 RF모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1회로 내지 상기 제9회로 중 어느 하나의 회로는 저항, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나 이상을 포함하는 RF모듈.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2시정수는,
    상기 제1대역의 신호의 주파수에 대해서, 상기 제2FEM의 반사계수의 크기가 0.9 내지 1사이이고, 상기 반사계수의 위상은 -50° 내지 30°사이에 위치하도록 결정되는 RF모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1회로 내지 상기 제10회로 중 어느 하나의 회로는 저항, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나 이상을 포함하는 RF모듈.
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