KR20030000658A

KR20030000658A - 이동통신단말기용 고주파 스위칭 회로

Info

Publication number: KR20030000658A
Application number: KR1020010036720A
Authority: KR
Inventors: 박타준
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-06

Abstract

본 발명은 콘트롤단자를 더 증가시키지 않고 송신에서 수신으로 변환시 송신측 파워과 수신측으로 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 고주파신호용 스위칭회로를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 안테나단과 송신단, 안테나단과 수신단 사이에 각각 온/오프 스위칭수단을 구비하여, 안테나단을 교대로 송신단과 수신단에 연결시키는 이동통신단말기용 고주파 스위칭회로에 있어서, 안테나단과 송신단사이에 구비된 스위칭수단을 포함하여 이루어지고 수신주파수에 대해 공진하는 병렬 공진회로를 더 구비시켜, 수신으로 절환시 송신선로상의 병렬공진회로가 수신주파수에 공진하여 등가적으로 오픈시키는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

이동통신단말기용 고주파 스위칭회로{RADIO FREQUENCY SWITCHING CIRCUIT FOR MOBILE PHONE}

본 발명은 송수신신호를 선택스위칭하는 고주파신호용 스위칭회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘트롤단자를 더 구비시키지 않고도 송/수신을 절환하는 스위칭소자의 불완전한 턴오프에 의하여 수신측의 파워가 송신단측으로 누설되는 것을 방지할 수 있는 고주파신호용 스위칭 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 음성신호를 무선신호로 송출하여 이동중이라도 음성통화를 할 수 있게 하는 이동통신단말기는 대부분 송신단과 수신단을 TDD(Time Division Duplexing)방식에 의해 공통의 안테나에 연결하고, 하나의 안테나를 통해 시분할방식으로 송신신호를 송출하고, 수신신호를 수신하는 방식으로 구현되어 있는데, 이러한 시분할에 의한 송수신절환을 가능하게 하기 위해서는, 안테나단과 송/수신단 사이에 고주파신호용 스위칭회로를 구비하게 된다.

상기 고주파신호용 스위칭회로는 기본적으로 신호외 잡음을 필터링하는 로우패스필터와, 각각 안테나단과 송신단, 안테나단과 수신단사이에 구비되어 외부 제어신호에 따라서 온/오프동작하는 두개의 스위칭다이오드를 구비하게 된다.

도 1은 일예로서 듀얼모드용 이동통신단말기에 구비되는 고주파신호용 스위칭회로를 개략적으로 보인 구성도로서, 안테나(ANT)에 연결되고 송수신신호만을 저역통과시키는 로우패스필터(11)와, 상기 로우패스필터(11)에 연결되고 두 대역의 송수신신호들을 각각 대역통과시키는 다이플렉서(12)와, 상기 다이플렉서(12)와 GSM송수신단에 연결되어 외부 제어신호에 따라서 온/오프동작하는 제1스위칭부(13)와, 상기 다이플렉서(12)와 DCS-1800 송수신단에 연결되어 외부 제어신호에 따라 온/오프동작하는 제2스위칭부(14)로 이루어진다.

상기 도 1에 도시한 고주파신호용 스위칭회로는 단말기에서의 신호 수신대역이 935~960MHz이고, 송신대역이 890~915MHz인 GSM(Global System for Mobile communication) 방식과, 단말기에서의 신호수신대역이 1805~1880MHz이고, 송신대역이 1710~1785MHz인 DCS1800 방식을 겸하고 있는 이동통신단말기에 구비되는 스위칭회로로서, GSM 방식의 대역과, DCS1800 방식의 대역을 선택수신할 수 있도록 다이플렉서가 더 구비된다.

도 2 및 도 3은 각각 상기 도 1에 도시한 고주파신호용 스위칭회로에 있어서, 제1스위칭부(13)와 제2스위칭부(14)에서의 이상적인 신호의 특성을 보인 그래프이다.

도 4는 도 1에 도시한 종래 고주파신호용 스위칭회로의 상세한 회로구성을 보인 것으로서, 안테나단에 연결되는 로우패스필터(11)는 코일(L1)의 양단을 각각 캐패시터(C1,C2)를 통해 접지시켜 구성한 LC회로로 구현되고, 다이플렉서(12)는 상기 일단이 안테나단에 연결된 로우패스필터(11)의 타단에 동시에 연결되며 각각 서로 다른 대역, 즉, 상대적으로 주파수 대역이 낮은 GSM신호를 통과시키도록 로우패스필터(C2,C3,L2) 및 BEF(C4,L2)로 구성된 제1필터부(12a)와, 상대적으로 주파수대역이 높은 DCS1800 신호를 통과시키도록 하이패스필터 및 BEF(L3,C5,L4)로 구성된 제2필터부(12b)로 구성된다.

그리고, 상기 다이플렉서(12)의 제1,2필터부(12a, 12b)의 타단에 연결되는 제1,2스위칭부(13, 14)는 각각 제1,2필터부(12a, 12b)타단과 GSM수신단/DCS1800수신단 간을 연결하며 각각 GSM수신주파수대(900MHz)/DCS수신주파수(1750MHz)에 대한 λ/4 길이를 갖는 마이크로스트립라인(SL1, SL2)과, 상기마이크로스트립라인(SL1,SL2)의 양단에 구비되어 직류값의 혼입을 제거하는 캐패시터(C6~C9)와, 상기 마이크로스트립라인(SL1,SL2)와 캐패시터(C6,C7)의 접점에 그 양극이 연결되는 스위칭다이오드(D1,D3)와, 상기 스위칭다이오드(D1,D3)의 음극과 GSM수신단/DCS수신단 사이에 구비되는 캐패시터(C10, C11)와, 상기 마이크로스트립라인(SL1,SL2)와 캐패시터(C8,C9)의 접점에 음극이 연결되는 스위칭다이오드(D2,D4)와, 상기 스위칭다이오드(D2,D4)의 양극과 접지사이에 구비되는 캐패시터(C12,C13)와, 상기 스위칭다이오드(D2,D4)에 콘트롤신호(VC1,VC2)를 인가하기 위한 저항(R1,R2)으로 이루어진다.

이러한 스위칭회로는 하이레벨전압이 콘트롤신호(VC1,VC2)로 인가될 때, 스위칭다이오드(D1~D4)가 턴온되어, 송신신호(TX)가 다이플렉서(12)로 인가되고, 로우레벨전압이 콘트롤신호(VC1,VC2)로 인가되며 스위칭다이오드(D1~D4)가 턴오프되어, 다이플렉서(12)로부터 출력되는 수신신호가 수신단으로 인가된다.

그런데, 이때 상기 스위칭 소자로 온/오프동작하는 다이오드(D1~D4)들이 송신에서 수신으로 변환될 때, 완전하게 턴오프되지 않아 송신단측의 파워가 완전하게 턴오프되지 않은 다이오드(D1,D3)를 통해 수신단측으로 누설되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 스위칭다이오드를 완전하게 턴오프시키기 위해서는 도 4의 부호 15, 16과 같이 스위칭다이오드(D1,D3)의 음극에 역방향 제어전압을 인가하기 위해 별도의 콘트롤단자, 저항 및 캐패시터등을 구비하여야 하였다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 콘트롤단자를 더 증가시키지 않고 송신에서 수신으로 변환시 송신측 파워과 수신측으로 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 고주파신호용 스위칭회로를 제공하는데 있다.

도 1은 듀얼모드 이동통신단말기의 안테나단에 구비되는 스위칭회로의 일반적인 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2는 GSM방식의 송,수신 신호대역을 보인 그래프이다.

도 3은 DCS1800 방식의 송,수신 신호대역을 보이는 그래프이다.

도 4는 종래 고주파스위칭회로를 보이는 상세회로도이다.

도 5는 본 발명에 의한 고주파신호용 스위칭회로를 보이는 상세회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

51 : 로우패스필터(Low Pass Fiter)

52 : 다이플렉서(Diplexer)

53, 54 : 제1,2스위칭부

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은

안테나단과 송신단, 안테나단과 수신단 사이에 각각 온/오프 스위칭수단을 구비하여, 안테나단을 교대로 송신단과 수신단에 연결시키는 이동통신단말기용 고주파 스위칭회로에 있어서,

안테나단과 송신단사이에 구비된 스위칭수단을 포함하여 이루어지고 수신주파수에 대해 공진하는 병렬 공진회로를 더 구비시켜, 수신으로 절환시 송신선로상의 병렬공진회로가 수신주파수에 공진하여 등가적으로 오픈시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 고주파신호용 스위칭회로의 구성 및 작용에 대하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 고주파신호용 스위칭회로를 듀얼모드용 이동통신단말기에 적용한 경우를 도시한 상세회로도로서, 안테나단(ANT)에 연결되고 신호대역이 포함되는 저주파영역의 신호만을 통과시켜 고역의 고조파성분 및 불요잡음을 제거하는 로우패스필터부(51)와, 상기 로우패스필터부(51)에 연결되고 GSM방식의 신호와 DCS1800방식의 신호를 주파수대역에 따라 분리하여 각각 GSM송수신단 및DCS1800송수신단으로 연결시키는 다이플렉서부(52)와, 상기 다이플렉서부(52)와 GSM송수신단 사이에 구비되어 송수신되는 GSM 송수신신호를 교대로 온/오프시키는 제1스위칭부(53)와, 상기 다이플렉서부(52)와 DCS송수신단 사이에 송수신되는 DCS1800 송수신신호를 교대로 온/오프시키는 제2스위칭부(54)로 이루어진 듀얼모드용 스위칭회로에 있어서, 상기 다이플렉서부(52)는 로우패스필터(51)와 제1스위칭부(53) 사이에 구비되어 상대적으로 주파수대역이 낮은 GSM신호를 통과시키는 제1필터부(52a)와, 상기 로우패스필터부(51)와 제2스위칭부(54) 사이에 구비되어 상대적으로 주파수대역이 높은 DCS1800 신호만을 통과시키는 제2필터부(52a)와, 상기 제2필터부(52a)와 접지사이에 병렬로 구비되는 바이어스저항(R51) 및 캐피시터(C51)로 이루어진다. 그리고, 상기 제1,2스위칭부(53)는 각각 통과주파수(GSM수신주파수 또는 DCS1800 수신주파수)에 대하여 λ/4 길이를 갖는 마이크로스트립라인(SL1, SL2)과, 상기 마이크로스트립라인(SL1,2)의 양단을 각각 다이플렉서(52)와 GSM수신단/DCS1800 수신단에 연결하는 직류차단용 캐패시터(C6~C9)와, 상기 마이크로스트립라인(SL1, SL2)과 캐패시터(C6,C7) 사이에 양극이 연결되는 제1스위칭다이오드(D1,D3)와, 상기 제1스위칭다이오드(D1,D3)의 음극과 GSM송신단/DCS1800송신단 사이에 구비되는 직류차단용 캐패시터(C10, C11)와, 상기 제1스위칭다이오드(D1,D3) 및 직류차단용 캐패시터(C10, C11)에 병렬로 연결되어 수신주파수에서 병렬공진하는 인덕터(L51,L52)와, 상기 마이크로스트립라인(SL1,SL2)과 직류차단용 캐패시터(C8,C9)사이에 음극이 연결되는 제2스위칭다이오드(D2,D4)와, 상기 제2스위칭다이오드(D2,D4)의 양극을 접지시키는 교류바이패스용 캐패시터(C12,C13)와, 상기 제2스위칭다이오드(D2,D4)의 양극을 콘트롤단자(VC1,VC2)에 연결하는 저항(R1,R2)으로 이루어진다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파신호용 스위칭회로는 첫번째로, 직류차단용 캐패시터(C10,C11)와 제1스위칭다이오드(D1,D2)에 병렬로 연결되어 수신주파수에서 공진하는 인덕터(L51,L52)를 구비한다. 이에, 콘트롤단자(VC1, VC2)로 로우레벨인가시, 상기 인덕터(L51,L52)와, 직류차단용 캐패시터(C10,C11)와, 제1스위칭다이오드(D1,D2)가 수신주파수에서 공진하여, 송신신호라인이 등가적으로 오픈되는 것이다.

제1,2스위칭부(53),(54)의 동작은 송수신되는 주파수에만 차이가 있을 뿐 동일하게 이루어지는 것으로, 이하, 본 발명에 의한 고주파 스위칭회로의 작용을 제1스위칭부(53)의 동작을 예로 하여 설명한다.

기본적으로 상기 고주파스위칭회로는, 송신시에는 콘트롤단자(VC1)로 하이레벨전압(예를 들어, 3V)이 인가된다. 이에, 제1,2스위칭다이오드(D1,D2)에는 순방향 전압이 걸려, 턴온상태로 된다.

따라서, GSM송신단(TX)으로부터 입력되는 GSM송신신호(890~915MHz)는 턴온상태인 제1스위칭다이오드(D1)를 통해서 안테나단방향으로 전달되고, 이와는 반대로, 안테나쪽에서 GSM수신단측으로 흘러들어간 고주파신호는 턴온상태인 제2스위칭다이오드(D2)와 캐패시터(C12)를 통해 접지로 바이패스된다.

그리고, 수신시에는 콘트롤단자(VC1)로 로우레벨전압(예를 들어, 0V)이 인가된다. 이때, 제2스위칭다이오드(D2)의 음극에는 수신신호에 의해 소정 레벨의 전압이 가해진 상태이므로, 상기 제2스위칭다이오드(D2)는 역방향전압에 의해 턴오프된다.

상기에서, 제1스위칭다이오드(D1)도 턴오프되는데, 별도로 역방향 전압을 인가하기 위한 콘트롤단자가 구비되어 있지 않기 때문에, 완벽한 턴오프상태가 되지 않는다. 따라서, 송신단의 파워가 상기 제1스위칭다이오드(D1)을 타고 상기 마이크로스트립라인(SL1)을 통해 GSM수신단으로 누설될 수 있다. 이때, 상기 병렬연결된 캐패시터(C6)와 제1스위칭다이오드(D1)와 인덕터(L51)는 상기 GSM수신주파수에 대해 공진하여, 송신신호라인을 오픈상태로 만든다.

따라서, 상기 제1스위칭다이오드(D1)에 역방향 전압을 걸기위한 별도의 콘트롤단자를 더 구비하지 않고도, 송신에서 수신으로 전환시 송신단의 파워가 수신단측으로 누설되는 일을 방지하게 된다.

제2스위칭부(54)에서도 병렬연결된 캐패시터(C7)와, 제1스위칭다이오드(D3)와, 인덕터(L52)가 DCS1800의 수신주파수에서 공진하게 된다는 점을 제외하고 동일한 작용이 이루어져, 송신에서 수신으로 전환시 상기 병렬연결된 캐패시터(C7)와 제1스위칭다이오드(D3)와 인덕터(L52)가 DCS1800의 수신주파수에 공진하여 송신선로를 등가적으로 오픈시킨다.

본 발명은 상기에 더하여, 듀얼모드 이동통신단말기용 고주파 스위칭회로의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 다이플렉서(52)의 상기 제2필터부(52b)와 접지사이에 바이어스저항(R51) 및 캐패시터(C51)를 구비하여, 상기 콘트롤단자(VC1)로 인가되는 직류신호에 대한 바이패스경로를 제공한다. 즉, 상기 콘트롤단자(VC1)으로인가된 직류제어전압은 상기 인덕터(L51) 및 제1,2필터부(52a,b)에 구비된 인덕터 및 바이어스저항(R51) 캐패시터(C51)을 통해 접지로 바이패스된다.

본 발명은 상술한 바와 같이, TDD방식에 의해 송수신신호를 처리하는 이동통신단말기에 구비되어 하나의 안테나로 송수신을 가능하게 하는 고주파신호용 스위칭회로에 있어서, 콘트롤단자의 추가없이 수신신호가 송신단측으로 누설되는 것을 완벽하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

안테나단과 송신단, 안테나단과 수신단 사이에 각각 온/오프 스위칭수단을 구비하여, 안테나단을 교대로 송신단과 수신단에 연결시키는 이동통신단말기용 고주파 스위칭회로에 있어서,

안테나단과 송신단사이에 구비된 스위칭수단을 포함하여 이루어지고 수신주파수에 대해 공진하는 병렬 공진회로를 더 구비시키는 것을 특징으로 하는 고주파 신호용 스위칭회로.
안테나단과 송/수신단사이에 구비되어 송수신신호를 교대로 온/오프스위칭하는 고주파신호용 스위칭회로에 있어서,

상기 안테나단에 연결되는 직류저지용 제1캐패시터;

상기 제1캐패시터의 타단에 연결되며 수신주파수의 λ/4 길이를 갖는 마이크로스트립라인;

상기 마이크로스트립라인과 수신단사이에 구비되는 직류저지용 제2캐패시터;

상기 제2캐패시터와 마이크로스트립라인의 접점에 음극이 연결되는 스위칭용 제2다이오드;

상기 제2다이오드의 양극에 콘트롤전압을 인가하기 위한 저항 및 콘트롤단자;

상기 마이크로스트립라인과 제1캐패시터의 접점에 양극이 연결되고 음극은송신단에 연결되는 스위칭용 제1다이오드; 및

상기 제1다이오드와 제1캐패시터에 병렬로 연결되어 수신주파수에 대해 공진하는 인덕터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파신호용 스위칭회로.
제1대역과 제2대역을 통해 음성통화를 수행하는 듀얼모드용 이동통신단말기에 구비된 고주파신호용 스위칭회로에 있어서,

안테나단에 연결된 로우패스필터;

상기 로우패스필터에 연결되며 서로 다른 제1,2대역의 신호를 통과시켜 각각 출력하는 제1,2필터부와, 상기 제1필터부 또는 제2필터부와 접지사이에 구비되어 직류신호의 바이패스경로를 형성하는 바이어스저항 및 캐패시터로 이루어진 다이플렉서;

상기 다이플렉서의 제1필터부에 연결되며, 송신선로상에 수신주파수에 대해 공진하는 병렬공진회로를 구비하여 송신신호 또는 수신신호를 교대로 스위칭시키는 제1스위칭부; 및

상기 다이플렉서의 제2필터부에 연결되며, 송신선로상에 수신주파수에 대해 공진하는 병렬공진회로를 구비하여 송신신호 또는 수신신호를 교대로 스위칭시키는 제2스위칭부