KR20010066692A - 무선통신용 신호처리회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동무선통신에 사용되는 듀플렉서와 전력증폭회로를 포함하는 무선통신용 신호처리회로에 관한 것으로서,

듀플렉서를 해체하여 그 송신 밴드패스 필터를 PAM의 구동 및 전력에 관련된 두 FET 사이에 설치함으로써 PAM 출력이 바로 안테나로 연결되어 삽입 손실이 대폭적으로 감소하여 최대 출력 전력이 감소할 수 있는 동시에 소모 전류가 줄어 배터리 대기 시간도 연장할 수 있고, 듀플렉서와 PAM 기능 블록이 합쳐져 전체 사이즈가 줄어들 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

무선통신용 신호처리회로{A circuit of radio frequency processing for wireless communication}

본 발명은 하이브리드 듀플렉서(Hybrid duplexer)에 관한 것으로서, 특히 RF 송수신 모듈의 전송단에 있는 프런트-엔드부 블록 중에서 전력 증폭기 모듈과, 듀플렉서를 합함으로써 전체 사이즈를 축소하고 소모전류를 줄여 배터리 사용기간을연장할 수 있는 무선통신용 신호처리회로에 에 관한 것이다.

정보화 시대에 접어들면서 가정용 무선 전화기나 PCS 이동통신 단말기 등의 고주파 회로를 이용한 이동 통신기기의 사용이 급증하고 있다. 따라서 고주파 회로에 이용되는 부품들은 주파수의 혼선을 효과적으로 방지하며 고조파를 억제하기 위하여 설계상 많은 어려움을 수반하게 된다.

상기 고주파 회로에 이용되고 있는 부품 중에서 고주파 신호 중 필요한 신호만을 통과시키거나 저지시키는 대역통과 또는 대역저지 필터(Band Pass Filter or Band Stop Filter)로 구성되어 현재 가장 널리 사용되고 있는 듀플렉서는 무선기기의 프런트-엔드(Front-End) 송수신단에 쓰이고 있다.

여기서, 상기 듀플렉서는 수신 필터와 송신 필터로 구성되며, 수신단은 안테나를 통해 수신된 신호가 공진기를 거쳐 수신 전극으로 필터링된 수신 신호를 전달하여 복조하는 과정을 거치고, 송신단은 송신하고자 하는 신호가 여러 과정을 거쳐 송신 전극으로 송신하여 공진기를 거쳐 필터링되어 안테나로 송신신호를 송신하는 것이다.

상기 듀플렉서를 사용하는 무선 이동 단말기의 RF 송신 작동 처리과정을 살펴보면, 먼저 음성신호를 스피커에서 전기신호로 변환한 후에 그 변환된 전기 신호를 디지털 통신을 위해 코딩(Coding) 작업을 하게 된다. 그 후, 상기 코딩된 음성신호를 다시 아날로그 신호로 변환하고, 저주파수 대역의 아날로그 신호를 증폭한다.

그리고, 상기 저주파수 대역의 아날로그 신호를 믹서(Mixer)와 국부 발진기,위상고정회로(Phase Locked Loop, PLL)를 이용해 고주파수로 변환한다. 이대, 상기 믹서의 출력단 신호를 증폭하기 위해 구동 증폭기(Drive amplifier)가 구비되어 있는데, 상기 구동 증폭기 전력 증폭기 모듈(Power Amplifier Module, PAM)과 송신 PLL 사이에 위치하며, 상기 송신 PLL의 출력 레벨이 낮으므로 PAM이 요구하는 입력 레벨로 신호를 증폭시켜 주는 역할을 수행하게 된다.

그런데, 상기 구동 증폭기는 비선형 동작을 수행하므로 그로 인해 송신부 전반의 비선형성을 고려해야 한다. 따라서, 상기 구동 증폭기에서 증폭된 신호를 원하는 대역폭 만큼 선택할 수 있는 동시에 국부 발진기로부터 전달되는 신호를 제거시키는 RF 밴드패스필터(Band Pass Filter, BPF)가 설치되고, 상기 RF BPF는 고조파 성분 등의 스푸리어스 방사(Spurious Emission)를 억제하는 역할을 수행하게 된다.

다음에, 상기 PAM에서는 PAM과 안테나 사이에 위치하고 있는 절연체, 듀플렉서 등의 삽입 손실을 고려함과 아울러 수신 채널의 저잡음 증폭기와 송신 채널의 PAM이 듀플렉서를 통해서 안테나를 공휴하고 있으므로 PAM 신호가 수신 신호에 영향을 주는 것에 유의하여 규정에 의거한 단말기 출력 전력만큼 증폭시키고, 듀플렉서에서는 송신 대역을 선택적으로 안테나로 방사하게 된다.

여기서, 상기 절연체는 단일 방향성 소자로서 PAM을 거쳐 증폭된 신호가 송신 안테나를 통해 전파될 때 안테나와의 비정합으로 인한 반사파가 PAM으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행하게 되고, 상기 듀플렉서는 송수신을 하나의 안테나로 공용으로 사용하기 위해 송신 필터와 수신 필터, 정합 회로로 구성되어 있다.

그러나, 종래 경우에는 안테나와 PAM 사이의 임피던스 매칭(Impedance matching)으로 야기되는 PAM 손상을 막기 위한 절연체의 삽입 손실로 PAM 출력 전력이 손실된다는 문제점이 있다. 또한, 상기 PAM과 안테나 사이에 존재하는 기능 블록들의 상기 삽입 손실로 PAM 부하가 많이 걸려 소모 전류가 많다는 문제점도 있다.

즉, 실제 PAM에서 내는 출력이 28∼29dBm 사이가 되는 것을 고려하면 현재 이동통신단말기의 출력 전력이 0.3W ± 50%(최대 전력 : 26.5dBm)일 경우에 안테나 방사 기준으로 이동통신단말기의 출력전력은 듀플렉서 삽입 손실이 대략 1.9dB, 절연체 삽입 손실이 대략 0.6dB 등 PAM 출력이 안테나로 도달하기 까지 발생하는 약 2.5dB정도 손실을 감안해야 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 듀플렉서를 해체하여 PAM 내부에 설치하여 PAM 출력이 바로 안테나로 연결되도록 함으로써 삽입 손실이 대폭적으로 감소하여 최대 출력 전력이 감소할 수 있는 동시에 소모 전류가 줄어 배터리 대기 시간도 연장할 수 있고, 듀플렉서와 PAM 기능 블록이 합쳐져 전체 사이즈가 줄어들 수 있는 무선신호용 신호처리회로를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무선통신용 신호처리회로의 구성이 도시된 블록도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 안테나 11 : 주파수합성부

12 : 구동증폭기 13 : R BPF

14a, 14b : 구동 및 전력 FET 15, 17 : 송신 및 수신 BPF

16 : 분기회로

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선통신용 신호처리회로의 제1 특징에 따르면, 구동 및 전력 전계효과 트랜지스터(FET)가 구비되어 정해진 단말기의 송신출력만큼 신호 증폭 기능을 수행하는 전력증폭회로와, 상기 전력증폭회로에서 증폭된 신호를 전달받아 그 신호의 송신 대역을 송신 밴드패스필터(Band Pass Filter)를 통해 선택하여 그 선택된 신호를 안테나로 방사하는 듀플렉서를 포함하는 무선통신용 신호 처리회로에 있어서,

상기 전력증폭회로의 구동 FET에서 초단 증폭된 신호중 고조파 성분을 제거되도록 상기 듀플렉서의 송신 밴드패스필터가 위치되고, 상기 송신 밴드패스 필터를 통과한 신호는 상기 전력증폭회로의 전력 FET에서 최종 증폭된 후 안테나로 방사된다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 전력 FET의 출력단에는 전력 FET에서 출력되는 신호중 고조파 성분을 제거하기 위해 저역필터회로가 설치된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 무선통신용 신호처리회로의 구성에 관한 것으로서 이를 참고하면 본 발명은, 주파수합성기(11)에서 송신할 주파수 대역의 신호가 출력되면 그 신호를 입력받아 증폭시키는 구동 증폭기(12)와, 상기 구동 증폭기(12)에서 증폭된 신호중 고조파 성분을 제거하는 RF BPF(13)와, 상기 RF BPF(13)를 통과한 신호가 입력되어 초단 증폭되는 구동 FET(14a)와, 상기 구동 FET(14a)에서 증폭된 신호중 고조파 성분을 제거하는 송신 BPF(15)와, 상기 송신 BPF(15)를 통과한 신호를 최종 증폭 출력시키는 전력 FET(14b)와, 상기 전력 FET(14b)에서 증폭된 신호를 전달받아 안테나로 방사시키는 분기회로(16)로 구성된다.

여기서, 상기 안테나(10)는 송수신 공용으로 사용되고 있어 상기 분기회로(16)는 수신 BPF(17)로 입력되는 신호와 상기 전력 FET(14b)를 통해 안테나(10)로 출력되는 신호를 구분하고 있다.

한편, 상기 구동 FET(14a)와 전력 FET(14b)는 규정된 단말기의 송신 출력만큼 신호 증폭 기능을 수행하는 전력증폭회로를 구성하고 있는 구성성분이고, 상기 송신 BPF(15)는 듀플렉서의 구성성분으로서, 본 발명에서는 기존과 달리 전력증폭회로와 듀플렉서가 합쳐져 있는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작은, 먼저 주파수합성기(11)에서 출력되는 송신 신호를 구동 증폭기(12)에서 증폭하게 되는데, 상기 구동 증폭기(12)가 가지고 있는 비선형으로 인해 송신 주파수의 고조파 성분이 같이 증폭되므로 RF BPF(13)에서 고조파 성분을 억제시키게 된다.

다음, 상기 RF BPF(13)를 통과한 신호가 구동 FET(14a)로 입력되어 초단 증폭된 후에 송신 BPF(15)로 입력되게 된다. 그러면, 상기 송신 BPF(15)에서는 상기 구동 FET(14a)에서 전달받은 신호중 구동 FET(14a)의 능동 소자의 비선형 특성으로 인한 고조파 성분을 제거하고 나머지 신호를 전력 FET(14b)로 출력하게 된다.

상기 전력 FET(14b)는 송신 BPF(15)에서 전달받은 신호를 최종 증폭한 후에 분기회로(16)에 전달하고, 상기 분기회로(16)에서는 전력 FET(14b)에서 전달받은신호를 안테나(10)로 방사시키게 된다.

이때, 상기 전력 FET(14b)에서 출력되는 신호 역시 고조파 성분을 갖고 있으므로 상기 전력 FET(14b)의 출력단에 저역필터(Low Pass Filter, LPF) 회로를 설치하여 고조파 성분을 제거하고 선형을 높인 PA를 F급으로 구성할 수 있다.

본 발명은 상기 분기회로(16)를 사용하여 수신 BPF(17)와 송신 BPF(15)를 공유하므로 송신 필터와 수신 필터를 해체하여 각각 배치해도 문제가 없다는 것에 착안하여 전력증폭회로에서 출력되는 신호가 바로 안테나(10)로 방사되어 최대 전력을 낮추고 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 무선통신용 신호처리회로는 듀플렉서를 해체하여 그 송신 밴드패스 필터를 PAM의 구동 및 전력에 관련된 두 FET 사이에 설치함으로써 PAM 출력이 바로 안테나로 연결되어 삽입 손실이 대폭적으로 감소하여 최대 출력 전력이 감소할 수 있는 동시에 소모 전류가 줄어 배터리 대기 시간도 연장할 수 있고, 듀플렉서와 PAM 기능 블록이 합쳐져 전체 사이즈가 줄어들 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 구동 및 전력 전계효과 트랜지스터(FET)가 구비되어 정해진 단말기의 송신출력만큼 신호 증폭 기능을 수행하는 전력증폭회로와, 상기 전력증폭회로에서 증폭된 신호를 전달받아 그 신호의 송신 대역을 송신 밴드패스필터(Band Pass Filter)를 통해 선택하여 그 선택된 신호를 안테나로 방사하는 듀플렉서를 포함하는 무선통신용 신호 처리회로에 있어서,

   상기 전력증폭회로의 구동 FET에서 초단 증폭된 신호중 고조파 성분을 제거되도록 상기 듀플렉서의 송신 밴드패스필터가 위치되고, 상기 송신 밴드패스 필터를 통과한 신호는 상기 전력증폭회로의 전력 FET에서 최종 증폭된 후 안테나로 방사되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 신호처리회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전력 FET의 출력단에는 전력 FET에서 출력되는 신호중 고조파 성분을 제거하기 위해 저역필터회로가 설치된 것을 특징으로 하는 무선통신용 신호처리회로.