KR20010078690A

KR20010078690A - 고주파 무선 회로장치

Info

Publication number: KR20010078690A
Application number: KR1020007007575A
Authority: KR
Inventors: 사카이유키오; 야하타가즈히로; 츠네오카미치아키
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2001-08-21
Also published as: EP1061662A1; EP1061662A4; EP1061662B1; DE69929534T2; WO2000028673A1; DE69929534D1; KR100377513B1; US6472952B1

Abstract

본 발명은 주로 휴대전화나 정보 통신 단말 등의 이동체 통신 기기에 이용되는 고주파 무선 회로장치에 관한 것으로, 수신 감도와 간섭신호 배제능력을 향상시키는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명의 고주파 무선 회로장치는 안테나 공용기(13)와 저잡음 증폭기(16) 사이에 이상기(10)를 접속하고, 송신 주파수의 안테나 공용기(13)의 수신단자의 임피던스와 저잡음 증폭기(16)의 입력 임피던스가 복소공역으로 정합하지 않도록 구성함으로써, 안테나 공용기(13)의 수신 단자를 통과한 송신 출력과 안테나(11)로부터 입력된 간섭신호가 저잡음 증폭기에서 혼합 변조를 일으키는 것을 방지할 수 있어, 고주파 무선 회로장치의 수신 감도와 간섭신호 배제능력을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

고주파 무선 회로장치{HIGH-FREQUENCY RADIO CIRCUIT}

일반적으로 이러한 종류의 고주파 무선 회로장치는 도6에 도시되는 구성을 가지고 있었다. 즉 도면에서 11은 안테나, 12는 스위치, 13은 안테나 공용기, 14는 아이솔레이터, 15는 전력 증폭기, 16은 저잡음 증폭기, 17은 송신 입력 단자, 18은 수신 출력 단자이고, 안테나 공용기(13)와 저잡음 증폭기(16) 사이는 아무것도 통하지 않고 그대로 직접적으로 접속되어 있었다. 또한, 21, 22는 각각 안테나 공용기(13)의 송신단자, 수신단자이다.

송신 입력단자(17)로부터 입력된 송신신호는 전력 증폭기(15)에서 신호 증폭되어, 아이솔레이터(14)를 통하여 안테나 공용기(13)의 송신 단자(21)로 입력된다. 아이솔레이터(14)는 안테나(11)의 부하가 변화되어도 전력 증폭기(15)의 송신 특성이 변동되지 않도록 하기 위해 설치되어 있다. 안테나 공용기(13)로부터 출력되는 송신신호는 스위치(12)를 통하여 안테나(11)로부터 공중으로 방사된다.

한편, 안테나(11)로부터 입력된 수신신호는 스위치(12)를 통하여 안테나 공용기(13)로 입력되며, 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)로 출력된다. 이 수신신호는 이상기(移相器)(10)를 통하여 저잡음 증폭기(16)로 입력되며, 수신신호가 증폭된 후, 수신 출력단자(18)로 출력된다.

안테나 공용기(13)로 입력된 송신신호는 안테나 공용기(13)의 수신단자(22)로도 출력된다. 스위치(12)는 반드시 접속해야 되는 것은 아니고, 반대로 2개 이상의 스위치가 접속되는 경우도 있다.

그러나, 이와같은 종래의 구성에서는 안테나 공용기(13)와 저잡음 증폭기(16)를 직접적으로 접속한 경우, 전력 증폭기(15)에서 증폭된 송신 전력이 안테나 공용기(13)의 수신단자(22)를 통과하여 저잡음 증폭기(16)에 혼입되고, 안테나(11)로부터 입력된 간섭신호와 혼합 변조를 일으켜 수신 감도를 열화시킨다는 문제가 있었다.

특히 CDMA 방식의 무선 통신에서 이 현상이 현저하게 일어나, 표준 규격으로 정해진 단일파 간섭 특성의 간섭파 입력 레벨 30dBm을 만족시키는 것이 곤란했다.

즉, CDMA 방식의 무선 통신의 경우, 안테나 공용기(13)의 수신 신호단자(22)로 출력되는 송신신호는 CDMA 변조되어 있고, 변조 대역폭을 가진 송신신호이다. 한편, 안테나(11)로부터 입력된 수신신호는 송신신호와 마찬가지로 CDMA 변조파이지만, 안테나(11)로부터 입력된 간섭신호는 무변조 신호이다. 이 무변조의 간섭파와 CDMA 변조의 송신신호가 저잡음 증폭기(16)로 입력되면 2파 입력시의 변형이 발생한다. 이 때 발생되는 변형은 상호 변조 변형, 혼합 변조 변형이다. 따라서, CDMA 변조파가 대역을 가지므로, 간섭파와 송신파의 혼합 변조파가 수신 신호 대역을 덮어버려, 그 결과, 수신할 수 없게 되는 현상이 발생한다.

본 발명은 휴대 전화나 정보 통신 단말 등의 이동체 통신 기기에 이용되는 고주파 무선 회로 장치에 있어서, 그 수신감도 및 간섭신호 배제능력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위해 본 발명의 고주파 무선 회로장치는 안테나 공용기와 저잡음 증폭기의 사이에 이상기를 접속하고, 송신 주파수의 안테나 공용기의 수신단자 임피던스와 저잡음 증폭기의 입력 임피던스가 복소공역(複素共役)으로 정합하지 않도록 구성함으로써, 안테나 공용기의 수신 단자를 통과한 송신 출력과 안테나로부터 입력된 간섭 신호가 저잡음 증폭기에서 혼합 변조를 일으키는 것을 방지할 수 있어, 고주파 무선 회로장치의 수신감도와 간섭신호 배제능력을 동시에 향상시킬 수 있다.

본 발명은 주로 휴대전화나 정보 통신 단말 등의 이동체 통신기기에 이용되는 고주파 무선 회로장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명 실시예1의 고주파 무선 회로장치의 개략 구성을 도시하는 전기 회로도,

도2는 본 발명의 실시예1의 고주파 무선 회로장치의 전기 특성도,

도3은 본 발명의 실시예2의 고주파 무선 회로장치의 개략 구성을 도시하는 전기 회로도,

도4는 본 발명의 실시예3의 고주파 무선 회로장치의 개략 구성을 도시하는 전기 회로도,

도5는 본 발명의 실시예4의 고주파 무선 회로장치의 개략 구성을 도시하는 실장 배치도,

도6은 종래의 고주파 무선 회로장치를 도시하는 전기 회로도이다.

본 발명의 고주파 무선 회로장치는, 안테나와 안테나 공용기의 안테나 단자 사이에 스위치를 접속하고, 상기 안테나 공용기의 송신단자와 전력 증폭기의 출력 단자 사이에 아이솔레이터를 접속하며, 상기 안테나 공용기의 수신단자와 저잡음 증폭기의 입력단자 사이에 이상기를 설치한 것으로, 고주파 무선 회로장치의 수신감도와 간섭신호 배제능력을 동시에 향상시킬 수 있는 것이다.

바람직하게는 송신 주파수에서 안테나 공용기의 수신 단자의 임피던스를 저잡음 증폭기의 입력 임피던스와 복소공역으로 정합하는 점에서 적어도 ±45도 이상, 이상기에 의해 시프트시킨 것으로, 송신 주파수에서 안테나 공용기의 수신 단자의 임피던스와 저잡음 증폭기의 입력 임피던스가 복소공역으로 정합하지 않는 구성으로 함으로써, 효과적으로 고주파 무선 회로장치의 수신 감도와 간섭신호 배제능력을 향상시킬 수 있다.

또한 바람직하게는 이상기를 전송선로로 구성한 것으로, 안테나 공용기의 수신단자와 저잡음 증폭기의 입력단자의 접속 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 바람직하게는 이상기를 대역 통과 필터로 구성한 것으로, 고주파 무선 회로장치를 보다 소형화할 수 있다.

또한, 바람직하게는 스위치와 안테나 공용기와 아이솔레이터와 전력 증폭기를 양면 다층 기판의 한쪽면에 구성하고, 이상기와 저잡음 증폭기를 상기 제1 양면 다층 기판의 다른쪽면에 구성한 것으로, 송신 신호가 저잡음 증폭기에 직접 결합되는 것을 방지함으로써, 고주파 무선 회로장치의 수신감도와 간섭신호 배제능력을 동시에 향상시킬 수 있다.

(실시예1)

도1은 본 발명의 실시예1의 고주파 무선 회로장치의 개략 구성을 도시하는 전기 회로도이다. CDMA 방식의 무선 통신의 경우, 안테나 입출력 부분은 이하에 도시하는 고주파 무선 회로장치가 일반적으로 이용되고 있다.

즉, 안테나(11)와 안테나 공용기(13)의 사이에 접속된 스위치(12)는 외부로부터 고주파 무선 회로장치를 시험하기 위해 설치되어 있고, 스위치(12)는 기계적으로 신호 경로를 전환하는 타입의 것을 이용하거나 반도체 소자를 이용해도 상관없다. 또한, 외부로부터 시험하는 경우, 안테나 공용기(13)는 안테나(11)와 전기적으로 단절되며, 외부 단자(23)에 접속된다.

다음에 안테나 공용기(13)는 송신 주파수와 수신 주파수를 분리하기 위해 설치되어 있고, 특히 송신 출력이 수신측으로 누설되지 않는 분리 특성을 실현시키고 있다. 본 실시예에서 이 분리 특성은 수신 감도가 열화되지 않도록 56dB 이상으로 하고 있다. 또한, 안테나 공용기(13)는 유전체에 의해 구성하거나 SAW로 구성해도 상관없다.

다음에 저잡음 증폭기(16)는 수신측의 저잡음화를 위해 설치되어, 시스템의 수신 감도를 향상시키고 있다. 본 실시예에서 저잡음 증폭기(16)의 순방향 전력 이득을 18dB 이상, 잡음 지수를 1.5dB 이하, 입력 환산의 상호 변조 3차 변형 특성을 -1dBm 이상으로 하고 있다.

다음에 전력 증폭기(15)와 안테나 공용기(13) 사이에는 아이솔레이터(14)를 접속하고 있다. 아이솔레이터(14)는 송신신호를 전력 증폭기(15)로부터 안테나 공용기(13)의 한방향으로밖에 전송하지 않으므로, 전력 증폭기(15)의 부하가 안테나(11)에 의해 변동되어도 전력 증폭기(15)의 출력측이 영향을 받지 않고, 그 결과, 전력 증폭기(15)의 인접 채널 누설 전력 특성의 열화를 방지할 수 있다. 도1에 도시하는 바와같이, 본 실시예에서는 이상기(10)를 이용했다.

이 이상기(10)는 송신 주파수의 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)의 임피던스와 저잡음 증폭기(16)의 입력 임피던스가 복소공역으로 정합하지 않도록 구성되어 있고, 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)를 통과한 송신신호와 안테나(11)로부터 입력된 간섭신호가 저잡음 증폭기(16)에서 혼합 변조를 일으키지 않도록 되어 있다. 송신 주파수에서 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)의 임피던스와 저잡음 증폭기(16)의 입력 임피던스가 복소공역으로 정합하지 않음으로써 저잡음 증폭기(16)에 입력되는 송신 신호 전력을 최소로 할 수 있으므로, 그 결과, 고주파 무선 회로장치의 수신감도와 간섭 신호 배제능력을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 이상기(10)는 수신 주파수에 대해서는 특별히 시프트시킬 필요가 없다. 수신 주파수에 대해 시프트하면, 원하는 수신신호가 저잡음 증폭기(16)의 입력 임피던스에 대해 부정합으로 되어 버리므로, 저잡음 증폭기(16)에 입력되기 어렵게 된다. 본 실시 형태에서는 특히 송신 주파수와 수신 주파수가 가까운 CDMA 방식의 무선 통신에 있어서 유효하지만, 종래의 송신 주파수와 수신 주파수가 분리된 FDMA나 TDMA 방식의 무선통신에 있어서도 충분히 유효하게 되는 것을 첨가해 둔다.

또한, 저잡음 증폭기(16)의 후단에는 필터(24)가 접속되고, 이 필터(24)의 후단에는 수신 믹서(25)가 접속된다. 이 필터의 입력 임피던스는 수신 주파수에서 정합하고, 송신 주파수에서 부정합이 되도록 설계함으로써 저잡음 증폭기(16)의 입력 임피던스는 필터(24)의 입력 임피던스가 반영된다. 이 때문에, 이상기(10)에 의한 송신 주파수대의 시프트가 효과적으로 된다.

도2는 본 발명의 실시예1의 고주파 무선 회로장치의 전기 특성도이다. 도2의 횡축은 안테나 공용기(13)의 수신단자(22)에서 송신 주파수의 임피던스를 이상기(10)로 시프트한 양이고, 종축은 안테나(11)로부터 입력된 간섭신호의 레벨이다. 도2에 도시하는 바와같이, 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)의 송신 주파수의 임피던스를 이상기(10)로 시프트시키는 양이 ±45도 이상으로 되면, 일정한 간섭 신호 레벨까지 안테나(11)로부터 입력시킬 수 있지만, 시프트량이 ±45도 이하인 경우, 극단적으로 간섭 신호 레벨의 허용치가 약해진다.

본 실시예에서는 이상기(10)에 의한 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)의 송신 주파수의 임피던스의 시프트량을 실제 회로에서 실현하기 쉬운 값이 되도록 70∼110도로 하고 있는데, -180∼-45도, 혹은 45∼180도의 시프트량이면 특성이 열화되지 않는 범위로 규정할 수 있으므로, 저잡음 증폭기(16)의 입력 환산의 상호 변조 3차 변형의 특성을 완화시키는 것이 가능해진다. 혹은 간섭파의 입력 레벨을 크게 할 수 있게 된다.

(실시예2)

도3은 본 발명의 실시예2를 도시하는 고주파 무선 회로장치의 전기 회로도이다. 도3에 도시하는 바와같이 이상기(10)는 전송선로(10a)로 구성되어 있다. 전송 선로(10a)는 마이크로 스트립 라인, 스트립 라인, 동축 선로 등 모든 방식으로 구성하는 것이 가능하지만, 본 실시예에서는 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)와 저잡음 증폭기(16)의 접속을 마이크로 스트립 라인 혹은 스트립 라인으로 구성하고 있다. 이것은 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)와 저잡음 증폭기(16) 사이의 전송 손실을 저감시키기 위해 구성하고, 접속도 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 실시예에서는 안테나 공용기(13)의 수신 단자(22)와 저잡음 증폭기(16)의 접속을 양면 기판의 한쪽면으로부터 양면 기판의 다른쪽면에서 실현하는 것을 첨가해 둔다. 이 양면 기판을 다층 기판으로 한 경우, 내층 어스에 의해 송신 신호가 저잡음 증폭기(16)에 고주파적으로 결합되는 것을 막는 효과가 있다.

(실시예3)

도 4는 본 발명의 실시예3을 나타내는 고주파 무선 회로장치의 전기 회로도이다. 도 4에 도시하는 바와같이, 이상기(10)는 대역 통과 필터로 구성되어 있다. 이것은 전송 선로(10a)로 구성한 경우의 상태를 집중 정수적으로 실현하는 것으로, 콘덴서와 코일에 의해 구성하는 것이 가능하다.

이와같이 구성함으로써 콘덴서 혹은 코일의 조정으로 이상기(10)의 시프트량을 자유롭게 변화시킬 수 있고, 결과적으로 고주파 무선 회로장치의 수신 감도와 간섭신호 배제능력을 최적으로 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 도4에서는 송신 신호의 제2 고주파, 제3 고주파의 영향을 조금이라도 저감시키기 위해, 이상기(10)를 구성하는 대역 통과 필터를 저역 통과형으로 하고있다. 다만, 이상기(10)는 고역 통과형이어도 되는 것을 첨가해 둔다.

(실시예4)

도5는 본 발명의 실시예4를 나타내는 고주파 무선 회로장치의 실장 배치도이다. 도5에 도시하는 바와같이, 스위치(12), 안테나 공용기(13), 아이솔레이터(14), 전력 증폭기(15)는 양면 기판(20)의 한쪽면에 배치해 두고, 양면 기판(20)의 다른쪽 면에는 이상기(10), 저잡음 증폭기(16)를 배치시킨다. 그리고, 이 상태에서 양면 기판(20)의 중간층(30)을 어스 패턴으로 한다.

이와같이 구성함으로써, 양면 기판(20) 중간층(30)의 어스 패턴으로 전력 증폭기(15)로부터의 송신 출력이 직접적으로 저잡음 증폭기(16)에 혼입되는 것을 실드할 수 있으므로, 결과적으로 고주파 무선 회로장치의 수신감도와 간섭신호 배제능력을 동시에 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 이상기(10)는 양면 기판(20)의 한쪽면에 배치해도 되는 것을 첨가해 둔다. 이와같이 구성함으로써, 송신부와 수신부를 양면 기판(20)에서 분리할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 안테나와 안테나 공용기의 안테나 단자 사이에 스위치를 접속하고, 상기 안테나 공용기의 송신 단자와 전력 증폭기의 출력 단자 사이에 아이솔레이터를 접속하며, 상기 안테나 공용기의 수신 단자와 저잡음 증폭기의 입력 단자 사이에 이상기를 설치한 것이므로 고주파 무선 회로장치의 수신 감도와 간섭신호 배제능력을 향상시킬 수 있게 되고, 전력 증폭기에서 증폭된 송신전력이 안테나 공용기의 수신 단자를 통과하여 저잡음 증폭기로 혼입되고, 안테나로부터 입력된 간섭신호와 혼합변조를 일으켜 수신 감도를 약하게 하는 과제를 해결할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

안테나 공용기를 통하여 송수신을 행하기 위한 고주파 무선 회로장치에 있어서, 상기 안테나 공용기의 안테나 단자에 안테나를 접속하고, 상기 안테나 공용기의 송신단자와 전력 증폭기의 출력 단자 사이에 아이솔레이터를 접속하며, 상기 안테나 공용기의 수신 단자와 저잡음 증폭기의 입력 단자 사이에 이상기를 설치한 것을 특징으로 하는 고주파 무선 회로장치.
제1항에 있어서, 이상기는 송신주파수의 안테나 공용기의 수신단자의 임피던스가 저잡음 증폭기의 입력 임피던스와 복소공역으로 정합하는 점에서 적어도 ±45도 이상 시프트하도록 구성한 것을 특징으로 하는 고주파 무선 회로장치.
제1항에 있어서, 이상기를 전송 선로로 구성한 것을 특징으로 하는 고주파 무선 회로장치.
제1항에 있어서, 이상기를 대역 통과 필터로 구성한 것을 특징으로 하는 고주파 무선 회로장치.
제1항에 있어서, 스위치와 안테나 공용기와 아이솔레이터와 전력 증폭기를 양면 다층 기판의 한쪽면에 구성하고, 이상기와 저잡음 증폭기를 상기 제1 양면 다층 기판의 다른쪽면에 구성한 것을 특징으로 하는 고주파 무선 회로장치.