KR20020087347A - 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

Abstract

외부수신회로에 대한 대응이 용이하고 또한 부품점수나 실장면적이 삭감가능하여 이동체 통신기기의 소형화를 도모할 수 있는 구성의 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로 안테나 스위치(6), 로패스 필터(5), 탄성표면파 필터(7) 및 발룬(8)을, 다층기판(11) 및 이 다층기판(11)에 내장 또는 탑재된 부품에 의해 일체화한 모듈로서 구성한다.

Description

프론트 엔드 모듈{FRONT END MODULE}

본 발명은 휴대전화, 자동차 전화 등의 이동 통신기기에 이용가능한 안테나 스위치를 주체로 하는 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

종래의 이동 통신기기의 고주파 회로는 안테나를 송신회로, 수신회로에 대해 변환접속하는 안테나 스위치와, 상기 안테나 스위치를 통하는 수신신호를 필터링하는 밴드패스필터(band-pass filter)인 탄성표면파 필터(이하 SAW필터)와, 이 필터를 통해 수신증폭을 행하는 증폭회로를 구비한다.

여기서 수신회로의 상기 증폭회로에 사용되는 아날로그 IC의 내부회로는 차동증폭회로에 의해 구성되며, 아날로그 IC의 입출력단자도 신호를 2개의 단자 사이의 전위차로서 입력 또는 출력하는 밸런스형이 이용된다. 이 때문에 상기 SAW필터에는 밸런스형 SAW필터를 사용하는 것이 바람직하다.

그러나 SAW필터에서는 평형신호의 평형도를 얻기 어려운데 그 이유는 사용되는 주파수 대역이 더욱 높아지고 주파수가 상승함에 따라 선로 길이에 대한 민감성이 더욱 높아지기 때문이다. 즉 고주파에서는 사용되는 SAW필터에서 양호한 평형도를 얻기가 어렵다. 따라서 불평형신호를 출력하는 SAW필터를 이용하고, SAW필터와 증폭회로 사이에 평형-불평형 변환기(발룬(balun)이라 칭함)를 이용하여 불평형 신호를 평형신호로 변환하는 경우가 많다. 발룬을 사용하는 이유는 발룬 자체는 매우 높은 민감소자를 요하지 않아 양호한 평형성을 쉽게 얻을 수 있기 때문이다. 이 경우 수신기 회로에서 아날로그 IC의 평형입력단자 양단의 임피던스는 IC 당 발룬이 특정 임피던스와 일치하도록 결정된다. 일본국 특개평 10-32521호 공보에는 다층기판과 탑재전자부품으로 이루어지는 프론트 엔드 모듈에 SAW필터를 내장한 것이 개시되고 있다.

상기 일본국 특개평 10-32521호의 공보기재와 같이 SAW필터를 다층기판에 내장한 프론트 엔드 모듈에 있어서는 SAW필터의 특성에 의해 출력임피던스가 결정된다. 따라서, 목표 임피던스를 갖는 SAW 필터를 프론트 엔드 모듈에 배치하는 것이 필수적이다.

불평형 SAW 필터를 사용하는 경우에는 사용자는 수신 IC와 프론트엔드 모듈 사이에 발룬을 배치해야만 한다.

임피던스가 변할때마다 그에 따른 여러가지 SAW 필터를 사용할 경우 전체 프론트 엔드 모듈의 정합설계가 요구되어 그만큼에 상당하는 시간이 소요된다.

본 발명의 목적은 프론트 엔드 모듈의 외부의 수신회로에 대한 임피던스 정합에 관한 대응이 용이하게 하며 또한 프론트 엔드 모듈을 탑재하는 프린트 기판상의 부품점수나 실장면적을 삭감할 수 있어 이동통신기기의 소형화를 도모할 수 있는 구성의 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a는 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 일 실시예를 도시하는 블록도,

도 1b는 그 회로도이다.

도 2a는 본 실시예의 프론트 엔드 모듈의 외관을 도시하는 사시도,

도 2b는 그 층구성도.

도 3a는 본 실시예에 있어 발룬의 조정용 인덕터도체를 도시하는 평면도,

도 3b는 본 발명에 있어서의 발룬의 다른 예를 도시하는 회로도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 프론트 엔드 모듈2: 안테나

3: 송신회로의 증폭회로4: 수신회로의 증폭회로

5,5a~5c: 로패스 필터6,6a~6d: 안테나 스위치

7,7a~7e: SAW필터8,8A,8a~8d: 발룬(balun)

9,9a~9c,10,10a~10h: 포트11: 다층기판

12~24: 절연체층26: 도체층

27: 단자전극30: 조정용 인덕터도체

32: 다이플렉서33a,33b: 위상회로

C1~C8: 콘덴서D1,D2: 다이오드

L1~L5: 인덕터R: 저항

V1: 제어단자

청구항 1의 안테나를 송신회로, 수신회로에 대해 변환접속하는 안테나 스위치와,

송신회로로부터의 송신신호로 고주파를 제거하는 로패스 필터(low pass filter)와,

상기 안테나로부터의 상기 안테나 스위치를 통하는 수신신호를 여파(濾波)하는 탄성표면파 필터와,

상기 탄성표면파 필터를 통한 불평형 신호를 평형신호로 변환하는 발룬(balun)을 구비하고,

상기 안테나 스위치, 로패스 필터, 탄성표면파 필터 및 발룬을 다층기판 및 이 다층기판에 내장 또는 탑재된 부품에 의해 일체화한 모듈로서 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 프론트 엔드 모듈은 청구항 1의 프론트 엔드 모듈이 다른 통신방식에 사용되는 이동체 통신기기용 프론트 엔드 모듈인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는 프론트 엔드 모듈에 배치한 발룬(balun)의 구성소자의특성을 변경함으로써 그 출력임피던스를 수신회로의 입력임피던스에 용이하게 맞출 수 있어 수신회로의 설계변경에 프론트 엔드 모듈을 용이하고 신속하게 대응시킬 수 있다.

또 발룬을 프론트 엔드 모듈에 포함시켰기 때문에 SAW필터와 발룬 사이의 임피던스 정합회로를 생략할 수 있고 그 결과 프론트 엔드 모듈의 사이즈를 실질적으로 크게하지 않으며 또한 외부에 발룬을 배치할 필요가 없기 때문에 프론트 엔드 모듈을 탑재하는 프린트 기판상의 부품점수의 삭감과 실장면적의 삭감이 가능하게 되어 이동체 통신기기의 소형화를 도모할 수 있다.

다음은 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다. 도 1a는 프론트 엔드모듈을 도시하는 블록도이다. 도 1a에 있어서 점선으로 둘러싸인 부분(1)은 프론트 엔드 모듈이며, 부호 2는 안테나, 부호 3은 송신회로의 증폭회로, 부호 4는 수신회로의 증폭회로이다. 부호 5는 증폭회로(3)에서 발생한 고조파를 제거하는 로패스 필터, 부호 6은 송수신 변환용 안테나 스위치, 부호 7은 밴드패스필터로서 배치된 SAW필터, 부호 8은 발룬이다. 부호 9는 송신회로의 증폭회로(3)에 접속되는 포트, 부호 10a, 10b는 수신회로의 증폭회로(4)에 접속되는 포트이다.

도 1b는 상기 프론트 엔드 모듈(1)의 회로도이다. 도면 중 부호 5~9,10a, 10b는 도 1a에 도시한 각 구성부분이다. 또 C1~C8은 콘덴서, D1,D2는 다이오드, L1~L5는 인덕터, R은 저항, V1은 송수신 변환용 제어신호를 가하는 제어단자이다. 이들의 소자 또는 포트는 도시한 접속관계로 접속된다. 발룬(8)은 인덕터 L4,L5와 콘덴서 C7,C8로 이루어지며, 포트(10a,10b)사이에 180도의 위상차의 신호를 얻는것이다.

도 2a는 본 실시예의 프론트 엔드 모듈의 외관을 도시하는 사시도, 도 2b는 그 층구성도이다. 부호 11은 프론트 엔드 모듈을 구성하는 다층기판이며 세라믹 유전체 또는 세라믹 자성체, 또는 수지 혹은 수지에 세라믹 자성분말이나 유전체 분말을 혼합한 복합재료로 이루어지는 절연체층(통상 반도체라 칭하는 정도의 저항치를 갖는 것을 포함함)(12~24)과, 콘덴서, 인덕터 등을 구성하기 위한 도체층(26)으로 이루어지는 적층구조를 이룬다.

이 다층기판을 세라믹 유전체 재료에 의해 제작할 경우는 세라믹 그린시트상에 은을 주성분으로 하는 도체페이스트를 소정의 패턴으로 인쇄하고, 그 그린시트를 적층하여 동시 소성한다. 또 각 그린시트 상에 인쇄된 도체패턴은 쓰루홀도체에 의해 접속된다.

수지 또는 복합재료를 이용할 경우에는 예를들어 동박 또는 박막의 패터닝(patterning)에 의해 도체패턴을 형성한 수지 또는 복합재료기판과 프리프레그를 번갈아 적층하고, 프리프레그를 경화시킴으로써 작제된다.

도 2a와 같이 다층기판(11)의 측면에는 단자전극(27)이 배치된다. 이들의 단자전극(27)은 외부접속용(상기 포트(9)(10)나 제어단자(V1)용) 또는 프론트 엔드 모듈의 내장 소자간 혹은 내장소자와 탑재소자간 접속용으로서 이용되는 경우도 있다. 이들의 단자전극(27)은 프린트기판에 납땜된다.

또 도 2a에 있어서 탑재전자부품 중 L, C는 상기 인덕터 L1~L5, 콘덴서 C1~C8중의 높은 인덕턴스 또는 용량치를 갖는 것을 대표하는 모양으로 도시한다.또 탑재부품 중 R은 저항, D1,D2는 다이오드, 부호 7은 SAW필터로서 이들은 도 1(B)에 도시한 회로에 조립된다.

또 도 2b에 있어서 부호 5는 상기 로패스 필터, 부호 6은 안테나 스위치, 부호 8은 발룬이다. 도시와 같이 본 실시예에 있어서는 로패스 필터(5)는 내장소자에 의해서만 구성되고, 안테나 스위치(6)는 내장소자와 탑재부품에 의해 구성되며, 발룬(8)은 내장소자에 의해 구성된 예를 도시한다.

이와같이 프론트 엔드 모듈(1)에 발룬(8)을 배치하면 그 구성요소인 인덕터 L4,L5 또는 콘덴서 C7,C8의 특성을 변경함으로써 포트(10a)(10b)로부터 출력되는 신호의 평형도를 용이하게 조정할 수 있다. 또 그 출력임피던스를 수신회로(4)의 입력임피던스에 용이하게 맞출 수 있으며, 수신회로의 설계변경에 프론트 엔드 모듈을 용이하고 신속하게 대응시킬 수 있다. 예를들어, 도 1b의 회로구성에 도시한 바와같이 발룬(8)을 배치할 경우, GND 층에 가까이 콘덴서(C7)를 배치하여 GND에 연결되는 캐패시턴스가 발생하며, 이것은 C7의 특성을 악화시킨다 따라서, 본 예에서 C7은 GND 층에서 가능한 떨어진 곳에 배치하고 있다.

또 도 2b에서 SAW필터(7)뿐만 아니라 발룬(8)을 프론트 엔드 모듈에 포함시켰기 때문에 SAW필터(7)와 발룬(8) 사이의 임피던스 정합회로를 생략할 수 있고, 그 결과 프론트 엔드 모듈의 사이즈를 실질적으로 크게 하지 않고 또한 외부에 발룬(8)을 배치할 필요가 없기 때문에 프린트 기판상의 부품점수의 삭감과 실장면적의 삭감이 가능하게 되어 판 이동통신기기의 소형화를 도모할 수 있다.

도 2a에 있어서 부호 30은 다층기판(11)의 표면에 형성된 인덕터 도체이며,상기 발룬(8)의 평형도 또는 임피던스를 조정하기 위한 것이다. 도 3(A)은 그 구체예로서 상기 발룬(8)의 인덕터 L4,L5중 어느 한쪽의 일부를 구성하는 인덕터도체의 한쪽 또는 양쪽의 일부로서 구성되는 것이다. 이 인덕터 도체(30)는 사다리모양으로 형성되어 여러개의 조정부(30a~30d)를 레이저 등에 의해 절단함으로써(부호 31은 절단부를 도시함) 인덕턴스를 조정하여 평형도 또는 임피던스를 조정하는 것이다.

이와같은 조정수단을 배치하면 평형도의 조정 또는 임피던스의 조정이 가능하게 되어 동일 설계의 프론트 엔드 모듈을 여러개의 기종에 대응시킬 수 있다. 이 조정수단은 인덕터뿐만 아니라 콘덴서의 용량을 조정하는 것으로서 구성할 수 도 있다.

도 3b는 발룬의 다른 구성예로서 이 발룬(8A)은 일차 코일(L6)과, 중간부가 접지된 2차코일(L7)이 자기결합된 것으로 2차코일(L7)의 포트(10a)(10b)로부터 180도 위상차를 얻는 것이다.

상기 실시예에서는 싱글밴드방식의 이동체 통신기기에 대해서 도시했지만 본 발명은 도 4(A)와 같은 듀얼밴드방식(예를들면 약 900MGz대를 사용하는 GSM방식과 약 1800MHz대를 사용하는 DCS방식)의 것이나 도 4(B) 또는 도 5와 같은 트리플밴드방식(예를들면 상기 GSM방식과 DCS방식과 약 1900MHz대를 사용하는 PCS방식)의 것에도 적용할 수 있다.

도 4a에 있어서 부호 32는 다이플렉서, 부호 5a,5b는 각각 GSM, DCS용 로패스 필터, 부호 6a,6b는 각각 GSM, DCS용 안테나 스위치, 부호 7a,7b는 각각 GSM,DCS용 SAW필터, 8a,8b는 각각 GSM, DCS용 발룬이다. 또 9a,9b는 각각 GSM, DCS용의 송신회로 접속용 포트, 10a,10b 또는 10c,10d는 각각 GSM,DCS용의 수신회로 접속용 포트이다. 이들 다이플렉서(32)로부터 포트(9a,9b,10a~10d)에 이르는 소자가 하나의 프론트 엔드 모듈로서 구성된다.

도 4b에 있어서 GSM방식 부분에 대해서는 도 4a와 동일하다. 5c는 DCS, PCS공용의 로패스 필터, 6c는 DCS,PCS공용의 안테나 스위치, 부호 33a,33b는 위상회로, 7d,7e는 각각 DCS, PCS마다의 수신신호를 분파(分波)하는 SAW필터, 8c,8d는 각각 DCS, PCS용의 발룬이다. 여기서 상기 위상회로(33a)(33b)는 입력임피던스가 저임피던스가 되는 SAW필터(7d)(7e)에 있어서 그 대역외의 신호가 통과하는 것을 방지하므로 DCS측(PCS측)의 PCS대(DCS대)를 하이임피던스로 하여 주파수분리를 행하도록 하기 위한 것이다. 또 9c는 DCS, PCS공용의 송신회로 접속용 포트, 10e,10f 및 10g,10h는 각각 DCS, PCS용의 수신회로 접속용 포트이다.

본 실시예에 있어서도 다이플렉서(32)로부터 포트 9a,9c,10a,10e~10h에 이르는 소자가 하나의 프론트 엔드 모듈로서 구성된다.

도 5의 실시예는 안테나 스위치(6d)가 수신신호를 DCS, PCS신호로 변환하는 기능을 갖는 것으로서 구성한 것으로 이 때문에 상기 위상회로(33a)(33b)가 생략되고, 다른 구성은 도 4b의 예와 동일하다. 이 구성에 있어서도 다이플렉서(32)로부터 포트 9a,9b,10a~10d에 이르는 소자가 하나의 프론트 엔드 모듈로서 구성된다.

도 4a, 도 4b, 도 5중 어느 하나에 있어서도 프론트 엔드 모듈에 SAW필터나 발룬을 포함시킴으로써 상기 싱글밴드방식의 것과 동일한 상기 효과를 나타낼 수있다.

또한 본 발명을 실시할 경우, SAW필터(7)를 내장하는 것으로서 구성할 수도 있다. 또 SAW필터 또는 디스크리트(discrete) 부품으로서 뿐만 아니라 베어칩으로서 내장 또는 탑재하는 것도 가능하다. 베어칩으로서 다층기판(11)의 표면에 탑재하는 경우는 수지몰드 혹은 케이스에 의해 피복하는 구조로 한다.

본 발명에 의하면 안테나 스위치, 로패스 필터, 탄성표면파 필터 및 발룬을 다층기판 및 이 다층기판에 내장 또는 탑재된 부품에 의해 일체화한 모듈로서 구성했기 때문에 프론트 엔드 모듈에 배치한 발룬의 구성소자의 특성을 변경함으로써 그 출력임피던스를 수신회로의 입력임피던스에 용이하게 맞출 수 있어, 수신회로의 설계변경에 프론트 엔드 모듈을 용이하고 신속하게 대응시킬 수 있다.

또 발룬을 프론트 엔드 모듈에 포함시켰기 때문에 SAW필터와 발룬 사이의 임피던스 정합회로를 생략할 수 있고 그 결과 프론트 엔드 모듈의 사이즈를 실질적으로 크게하지 않고 또한 외부에 발룬을 배치할 필요가 없기 때문에 프론트 엔드 모듈을 탑재하는 프린트기판상의 부품점수의 삭감과 실장면적의 삭감이 가능하게 되어 이동체 통신기기의 소형화를 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 안테나를 송신회로, 수신회로에 대해 변환접속하는 안테나 스위치와,

   송신회로로부터의 송신신호로 고조파를 제거하는 로 패스 필터(low pass filter)와,

   상기 안테나로부터의 상기 안테나 스위치를 통하는 수신신호를 필터링 하는 불평형 탄성 표면파 필터와,

   상기 불평형 탄성표면파 필터를 통한 불평형 신호를 평형신호로 변환하는 발룬(balun)을 구비하고,

   상기 안테나 스위치, 로패스 필터, 탄성표면파 필터 및 발룬을 다층기판 및 이 다층기판에 내장 또는 탑재된 부품에 의해 일체화한 모듈로서 구성한 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
2. 청구항 1항에 있어서,

   프론트 엔드 모듈이 여러가지 다양한 통신방식에 사용되는 이동 통신기기용 프론트 엔드 모듈인 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.