KR20030091660A

KR20030091660A - 고주파 복합 부품

Info

Publication number: KR20030091660A
Application number: KR1020030005178A
Authority: KR
Inventors: 이창용; 신유선; 이종익
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2003-12-03

Abstract

본 발명은 마이크로파 등과 같은 고주파대역에서 사용되는 고주파 복합 부품에 관한 것으로, 듀얼밴드(dual band) 이동 통신 장치의 고주파 회로에서 송수신부와 안테나 사이에서 고주파 신호를 처리하는 부분인 프론트-엔드(front-end)부에 사용되는 다이플렉서(diplexer)와 SAW(suface acoustic wave: 표면탄성파) 듀플렉서를 하나의 모듈로 구현함으로써 소형화 및 삽입손실감소와 같은 특성향상을 기대할 수 있는 고주파 복합 부품을 제공한다.

상기 다이플렉서는 적층구조물을 구성하는 복수개의 유전체층 상에 도전성 패턴으로 구현되며, 상기 SAW 듀플렉서는 상기 적층구조물 내의 캐비티에 실장되는 2개의 SAW 필터와 상기 적층구조물을 형성하는 유전체층에 도전성 패턴으로 구현되는 위상변환소자를 포함한다.

Description

고주파 복합 부품{HIGH FREQUENCY COMPOSITE COMPONENT}

본 발명은 고주파 복합 부품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀얼밴드(dual band) 이동통신 장치의 고주파 회로에서 송수신부와 안테나 사이에서 고주파 신호를 처리하는 부분인 프론트-엔드(front-end)부에 사용되는 다이플렉서(diplexer)와 표면탄성파(Surface Acoustic Wave) 듀플렉서(duplexer)를 하나의 모듈로 구현함으로써 삽입손실감소와 같은 특성향상 및 소형화를 기대할 수 있는 고주파 복합부품에 관한 것이다.

최근에, 이동통신 단말기의 다기능화 추세에 따라, 서로 다른 2개의 주파수 대역을 하나의 안테나를 통해 동시에 송신 및 수신할 수 있는 듀얼밴드 단말기가 개발되었다. 상기 듀얼밴드 단말기의 예로는 CDMA 주파수대역(약 824 내지 894MHz)과 PCS 주파수 대역(약 1850 내지 1990MHz)의 신호를 하나의 안테나를 사용하여 송수신할 수 있는 단말기가 대표적이다.

이러한 CDMA 주파수 대역(저주파 대역)과 PCS 주파수 대역(고주파 대역)을 사용하는 종래의 듀얼밴드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부의 구조를 도1을 참조하여 설명하기로 한다.

도1은 종래 듀얼밴드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부(10)를 보여주는 블록도이다. 듀얼밴드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부(10)는 다이플렉서(11), CDMA 주파수대역에 사용되는 듀플렉서(12), PCS 주파수대역에 사용되는 듀플렉서 또는고주파 스위치(13)로 구성된다.

다이플렉서(11)는 안테나(ANT)를 통해 수신된 신호를 CDMA 시스템 또는 PCS 시스템으로 분배하고, CDMA 시스템이나 PCS 시스템으로부터 전송된 신호를 안테나로 보내는 기능을 한다. CDMA 시스템에 포함된 듀플렉서(12)는 CDMA 시스템의 수신부(Rxc)와 송신부(Txc)를 나누어 다이플렉서(11)로부터 수신된 신호를 상기 CDMA 시스템이 수신부(Rxc)로 보내고 상기 CDMA 시스템의 송신부(Txc)로부터 받은 신호를 다이플렉서(11)로 보내는 역할을 한다. 또 PCS 시스템에 포함된 듀플렉서 또는 고주파 스위치(13) 역시 PCS 시스템의 수신부(Rxp)와 송신부(Txc)를 나누어 다이플렉서(11)로부터 수신된 신호를 상기 PCS 시스템의 수신부(Rxp)로 보내고 상기 PCS 시스템의 송신부(Txc)로부터 받은 신호를 다이플렉서(11)로 보내는 역할을 한다.

상술한 바와 같이 듀얼밴드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부는 각각의 다이플렉서와 듀플렉서 또는 고주파 스위치가 따로 구성되는데, 이러한 구성 방법은 단일밴드 이동통신 단말기보다 많은 부품수를 필요로 하며, 상기 부품들 사이에 매칭회로가 필요하게 되어 전기적 성질에서 가장 중요한 삽입손실이 증가되어 통화품질이 나빠지고, 부품들이 실장되기 위해 요구되는 공간이 넓어져 이동통신 단말기의 부피가 증가하게 되어 이동통신 단말기의 가장 중요한 특성인 휴대성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 당 기술분야에서는, 듀얼밴드 이동통신단말기의 소형화 및 경량화를 실현시키면서, 저삽입손실율 등의 보다 우수한 특성을 가질 수 있는 새로운 고주파 부품이 요구되어 왔다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 듀얼밴드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 다이플렉서와 듀플렉서를 단일한 모듈로 구현함으로써 이동통신 단말기의 프론트-엔드부의 부품수를 줄여 신호 경로를 줄임과 동시에 프론트-엔드부의 부피를 감소시킬 수 있는 고주파 복합 부품을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 상기와 같이 다이플렉서 및 듀플렉서를 하나의 복합모듈로 단일 부품화하는데 있어서 복합모듈이 제2통신시스템과 따로 연결됨으로 인해 발생하는 신호 손실을 방지할 수 있는 복합모듈의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 듀얼모드 이동통신 단말기의 프런트-엔드부를 나타내는 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 고주파 복합부품의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 적층구조물을 구성하는 각각의 유전체층 보이는 분해사시도이다.

도 4a는 본 발명의 일실시형태에 따른 고주파 복합부품의 단면도이다.

도 4b는 본 발명의 일실시형태에 따른 고주파 복합부품의 평면도이다.

도 5은 본 발명의 일실시형태에 따른 고주파 복합부품의 등가 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20: 고주파 복합부품 21, 51: 다이플렉서

22, 42, 52: SAW 듀플렉서 31: 제2 캐비티

32: 제1 캐비티 43: 보호층

44: 와이어본딩 45: 하부 적층구조물

46: 상부 적층구조물 46a: 제1 적층구조물

46b: 제2 적층구조물 53: 수신용 SAW 필터

54: 송신용 SAW 필터 55: λ/4 스트립라인

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 고주파 복합부품에 있어서,

상기 제1 통신시스템에 연결되어 제1 주파수대역에 해당하는 송신신호 및 수신신호를 분리하는 SAW 듀플렉서와, 안테나, 상기 SAW 듀플렉서 및 상기 제2 통신시스템에 각각 연결되어, 상기 안테나로부터 수신된 신호를 상기 제1 주파수대역의 신호와 상기 제2 주파수대역의 신호로 분리하여 각각 상기 SAW 듀플렉서와 제2 통신시스템에 제공하고, 상기 SAW 듀플렉서를 통해 제공받은 상기 제1 통신시스템으로부터 송신된 신호와, 상기 제2 통신시스템으로부터 송신된 신호를 상기 안테나에 전달하는 다이플렉서를 포함하는 고주파 복합부품을 제공한다.

또한, 본 발명은, 제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 적층형 고주파 복합부품에 있어서, 복수개의 적층된 유전체층으로 이루어진 하부 적층구조물; 상기 하부 적층구조물 상에 형성되며, 중앙에 캐비티가 형성된 복수개의 적층된 유전체층으로 이루어진 상부 적층구조물; 상기 하부 적층구조물 또는 상기 상부 적층구조물 중 적어도 일부의 유전체층 상에 도전성 패턴으로 구현된 다이플렉서; 상기 캐비티영역으로 정의된 상기 하부 적층구조물의 상면에 실장된 SAW 듀플렉서; 및 상기 상부 적층구조물 상면에 배치되어 상기 캐비티를 밀봉하는 보호층을 포함하는 적층형 고주파 복합부품을 제공한다.

또한 본 발명은 제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 적층형 고주파 복합부품에 있어서, 제1 주파수 대역 통과 필터층, 일부에 오픈 영역이 형성되는 한쌍의 접지층, 및 상기 한쌍의 접지층 사이에 적층형성되며 상기 오픈 영역에 대응하는 위치에 도전성 패턴을 통해 구현되는 다수개의 캐패시턴스 요소 및 상기 캐패시턴스 요소들 사이를 연결하는 적어도 하나의 스트립라인을 포함하는 제2 주파수 대역 통과 필터층을 포함하여 다이플렉서를 구현하고, 상부 중앙에 캐비티가 형성된 복수개의 적층된 유전체층으로 이루어지는 적층구조물; 상기 적층구조물의 캐비티에 실장되는 SAW 듀플렉서; 및 상기 적층구조물 상면에 배치되어 상기 캐비티를 밀봉하는 보호층;을 포함하는 적층형 고주파 복합부품을 제공한다.

바람직하게는 상기 상기 적층구조물은 안테나와 연결되는 신호포트 및 상기 제2 통신시스템과 연결되는 신호포트를 포함하며, 상기 안테나 측 신호포트와 상기 제2 통신시스템 측 신호포트는 서로 반대측에 형성되고, 또한 상기 제2 주파수 대역 통과 필터층의 캐패시턴스 요소는 상기 안테나 측 신호포트에 인접하여 배열되는 제1 캐패시턴스 요소 및 상기 제2 통신시스템 측 신호포트에 인접하여 배열되는 제2 캐패시턴스 요소를 포함하고, 상기 스트립라인은 제1 캐패시턴스 요소 및 상기 제2 캐패시턴스 요소 사이를 연결하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고주파 복합부품을 보다 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 고주파 복합부품(20)을 사용하는 듀얼밴드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부의 일부를 보여주는 블럭도이다. 본 발명에 따른 고주파 복합부품(20)은 다이플렉서(21) 및 SAW 듀플렉서(22)로 구성된다.

상기 다이플렉서(21)는 안테나(ANT)를 통해 수신된 신호를 제1 통신시스템 또는 제2 통신시스템으로 분배하며, 제1 통신시스템이나 제2 통신시스템으로부터 전송된 신호를 안테나로 보내는 기능을 한다. 상기 SAW 듀플렉서(22)는 제1 통신시스템의 수신단(Rxc) 및 송신단(Txc)을 나누어 다이플렉서(21)로부터 수신된 신호를 수신단(Rxc)에 보내고 송신단(Txc)으로부터 받은 신호를 다이플렉서(21)로 보내는역할을 한다. 상기 SAW 듀플렉서는 2개의 SAW 필터와 위상변환 소자를 포함하는데, 상기 SAW 필터는 1GHz 이상의 고주파를 처리하는데는 부적절하므로, 상기 SAW 듀플렉서가 사용되는 제1 통신시스템은 824 내지 894MHz 주파대의 신호를 처리하는 CDMA 시스템임이 바람직하다.

상기 다이플렉서의 제1 포트(P11)는 안테나와 연결되고, 상기 다이플렉서의 제2 포트(P12)는 상기 SAW 듀플렉서의 제1 포트(P21)와 연결되며, 상기 다이플렉서의 제3 포트(P13)는 제1 통신시스템의 주파수 대역보다 높은 수파수 대역을 처리하는 제2 통신시스템의 일단(HF, High Frequency)과 연결된다.

상기 SAW 듀플렉서의 제1 포트(P21)는 상기 다이플렉서의 제2 포트(P12)와 연결되고, 상기 SAW 듀플렉서의 제2 포트(P22)는 상기 제1 통신시스템의 수신단(Rxc)에 연결되며, 상기 SAW 듀플렉서의 제3 포트(P23)는 상기 제1 통신시스템의 송신단(Txc)에 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 제1 주파수대역은 CDMA 시스템에서 사용되는 약 824 내지 894MHz이며, 상기 제2 고주파대역은 GPS 시스템에서 사용되는 약 1570 내지 1580MHz이거나 PCS 시스템에서 사용되는 약 1850 내지 1990MHz이다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 고주파 복합부품의 단면도이다. 전체의 적층구조물은 하부 적층구조물(45)과 상부 적층구조물(46)로 구성되며, 상기 상부 적층구조물(46)은 제1 적층구조물(46a)과 제2 적층구조물(46b)로 구성된다. 제1 캐비티(41a)와 제2 캐비티(41b) 내의 제1 적층구조물 상면에 상기 2개의SAW 필터(42)가 실장되고, 상기 2개의 SAW 필터(42)는 와이어본딩(44) 방식으로 제2 적층구조물 상의 패턴에 연결된다. 상기 제3 적층구조물 상면은 보호층(43)으로 밀봉시켜 상부면을 평탄화한다. 상기 보호층(43)은 금속 재질을 사용함이 바람직하다. 금속 재질은 캐비티 내에 실장된 SAW 필터와 와어어본딩 구조를 보호하며 적층체 모듈을 용이하게 취급할 수 있는 동시에 SAW 필터의 특성을 안정화 시키는 특징을 가진다.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 고주파 복합부품의 외부 연결을 위한 단자의 형태를 보여주는 평면도이다. 가운데에 두개의 SAW 필터(42)가 하나의 칩 형태로 실장되어 있고 칩과 적층구조는 와이어본딩(44) 방식으로 연결되어 있다. 상기 일실시형태에 따른 고주파 복합부품의 연결 단자는 안테나와의 연결단자(ANT), 제1 통신시스템의 수신부와의 연결단자(Rx) 및 제1 통신시스템의 송신부와의 연결단자(Tx), 및 제2 통신시스템과의 연결단자(HF)를 포함한다.

상기 보호층은 금속 재질이며, 상기 다이플렉서는 상기 제1 내지 제2 적층체를 구성하는 복수개의 유전체층 상에 도전성 패턴으로 구현된 인덕터와 커패시터로 구성된다. 상기 듀플렉서는 상기 제1 주파수대역을 사용하는 시스템의 송신부와 수신부에 각각 연결되는 2개의 SAW 필터와 상기 2개의 SAW 필터 간에 연결되는 위상 변환 소자를 포함하며, 상기 위상 변환 소자는 상기 적층구조물을 구성하는 하나의 유전체층상에 도전성 패턴으로 구현될 수 있다. 상기 SAW 필터는 상기 상부 적층구조물의 가운데 형성된 캐비티 영역에 포함되는 상기 하부 적층구조물의 상면에 실장된다. 상기 SAW 필터와 상기 적층구조물과의 신호라인의 연결은 와이어본딩방식을 채택할 수 있다. 상기 와이어본딩을 용이하게 하기위해 상기 상부 적층구조물은 제1 적층구조물과 제2 적층구조물로 구성됨이 바람직하다. 상기 제1 적층구조물은 상기 하부 적층구조물의 상면에 구성되며, 가운데 상기 SAW 필터를 실장하기 위한 제1 캐비티를 형성하고 있고 상기 제1 적층구조물에 포함된 최상층의 유전체층에는 상기 SAW 필터와의 와이어본딩을 위한 도전성 패턴이 구현된다. 상기 제2 적층구조물은 상기 제1 적층구조물 상에 구성되며, 상기 SAW 필터와 상기 제1 적층구조물의 상면과의 와이어본딩을 용이하게 하기 위해 상기 제1 적층구조물 최상층의 유전체층에 형성된 도전성 패턴의 일부, 즉 와이어본딩을 위한 패턴이 노출될 수 있도록 상기 제1 캐비티와 연결되는, 상기 제1 캐비티보다 단면적이 큰 제2 캐비티를 가운데 형성하고 있음이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 고주파 복합부품을 형성하는 적층구조물들을 구성하는 유전체층의 구조를 보여주는 분해도이다. 제1 유전체층(S1) 내지 제8 유전체층(S8)은 하부 적층구조물을 형성하게 되고, 제9 유전체층(S9) 내지 제15 유전체층(S15)은 상부 적층구조물을 형성한다. 상기 상부 적층구조물은 제9 유전체층(S9) 내지 제12 유전체층(S12)으로 형성되는 제1 적층구조물과 제13 유전체층(S13) 내지 제15 유전체층(S15)으로 형성되는 제2 적층구조물로 구성된다. 상기 제1 적층구조물의 가운데에는 SAW 필터의 실장을 위한 제1 캐비티(32)가 형성되어 있고, 상기 제1 적층구조물의 최상층인 제12 유전체층(S12)에는 상기 SAW 필터와의 와이어본딩을 위한 도전성 패턴이 형성되어 있다. 상기 제2 적층구조물에는 상기 제12 유전체층(S12)에 형성된, 와이어 본딩을 위한 도전성 패턴이 노출될 수 있도록 상기 제1 캐비티보다 단면적이 큰 제2 캐비티가(31) 형성된다.

상기 다이플렉서는, 제11 유전체층(S11)에 구현되는 제1 커패시터(C1), 제10 유전체층(S10)에 형성되는 제2 커패시터(C2), 제8 유전체층(S8)에 형성되는 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4) 및 제6 유전체층(S6)에 형성되는 제5 커패시터(C5)와 상기 제10 유전체층(S10)과 제11 유전체층(S11)에 형성되는 제1 인덕터(L1), 제3 유전체층(S3) 내지 제5 유전체층(S5)에 형성되는 제2 인덕터(L2), 상기 제3 유전체층(S3)과 제4 유전체층(S4)에 형성되는 제3 인덕터(L3) 및 제13 유전체층(S13)과 제14 유전체층(S14)에 형성되는 제4 인덕터(L4)를 포함한다.

상기 듀플렉서에 포함되는 상기 2개의 SAW 필터는 상기 하부 적층구조물의 최상층인 제8 유전체층(S8) 상에 실장되며, 제1 적층구조물의 최상층인 제12 유전체층(S12) 상에 구현된 도전성 패턴에 와이어본딩 구조로 연결된다. 그리고 상기 듀플렉서에 포함된 위상 변환 소자인 λ/4 스트립라인은 제9 유전체층(S9)에 도전성 패턴으로 구현된다. 상기 위상 변환 소자는 송신단에서 송신되는 신호가 수신단으로 유출되는 것을 방지하는 것으로서, 여러가지의 형태를 사용할 수 있으나 상기 λ/4 스트립라인이 구조가 간단하며, 유전체층에 도전성 패턴으로 구현되기 용이하므로 λ/4 스트립라인을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 배열의 유전체층들은 제1 주파수 대역 통과 필터층, 일부에 오픈 영역이 형성되는 한쌍의 접지층, 및 상기 한쌍의 접지층 사이에 적층형성되며 상기 오픈 영역에 대응하는 위치에 도전성 패턴을 통해 구현되는 다수개의 캐패시턴스 요소 및 상기 캐패시턴스 요소들 사이를 연결하는 적어도 하나의 스트립라인을 포함하는 제2 주파수 대역 통과 필터층으로 구분될 수 있다.

제1 주파수 대역 통과 필터를 구현하게 되는 유전체층은 도 3에서 제10 및 제11 유전체층(S10, S11)이 되며, 도 5의 다이플렉서 부분(51)의 상측의 캐패시터 및 인덕터(C1, L1, C2) 공진회로가 된다. 이는 바람직하게는 CDMA 시스템에 의해 처리되는 약 824 내지 894MHz 의 주파수 대역을 통과시키게 된다.

또한, 제2 주파수 대역 통과 필터층은 도 3의 제3 유전체층(S3) 내지 제8 유전체층(S8)이 되며, 도5의 다이플렉서 부분(51)의 하측에 도시되는 캐퍼시터 및 인덕터(C3,C4,C5,L2,L3,L4) 부분이 된다. 상기 제2 고주파대역은 GPS 시스템에서 사용되는 약 1570 내지 1580MHz이거나 PCS 시스템에서 사용되는 약 1850 내지 1990MHz이다. 상기 제2 주파수 대역 통과 필터층은 접지층(S2, S9) 사이에 위치하게 된다.

이때, 상기와 같은 배열의 유전체 적층 구조물을 통해 다이플렉서를 구현함에 있어서, 종래의 여러 개의 부품들 각각이 복합되지 않고 사용될 때 각 부품의 높이에 비해, 복합 모듈의 경우에는 상하 접지판(S2,S9) 사이의 간격이 작게되어 이들 접지판과 상하 패턴과의 간섭을 방지하는 패턴 설계기술이 요구된다. 이러한 간섭의 문제를 해결하기 위하여 상기 도 3에서 보는 바와 같이, 접지판(S2,S9)에 도전성 패턴이 형성되지 않은 오픈 영역(71,72,73)을 형성하였다.

접지층은 상기 고역 통과 필터층의 상부 및 하부에 배열되며, 일부에 오픈 영역이 형성된다. 접지층은 도 3의 제2 유전체층(S2) 및 제9 유전체층(S9)으로서,각각 같은 위치에 오픈 영역(71,72)이 형성되어 있고, 또한 제2 유전체층(S2)에는 다른 오픈영역(73)이 추가적으로 형성된다. 상기 오픈 영역은 상기 제1 주파수 대역 통과 필터층의 캐퍼시턴스 등 상하 유전체층에 형성된 패턴과의 간섭을 방지하기 위한 것으로, 따라서 상기 접지층 사이의 유전체 기판에는 상기 오픈 영역 형성영역과 같은 영역에 캐퍼시턴스 및 인턱턴스 구현 요소들이 형성된다. 또한, 상기 접지층 중 중간에 위치한 접지층(S9)은 고역 통과 필터층과 저역 통과 필터층 사이에 위치하여 두 층을 구분하여 주는 기능을 하기도 한다.

도 4a에서, 본 발명에 의한 고주파 복합부품은 안테나와 신호를 교환하는 신호포트(ANT) 및 상기 제2 통신시스템과 연결되는 신호포트(HF)를 포함하며, 또한 제1 통신시스템의 수신단 및 송신단 각각과 연결되는 신호포트(Rx, Tx)를 포함하게 된다. 여기서, 상기 안테나 측 신호포트와 상기 제2 통신시스템 측 신호포트는 통신 단말기에서 요구하는 설계 구조상 서로 반대측에 형성되는 것이 통상적이다.

상기와 같은 경우, 위치추적 시스템 수신기와 같은 기능의 제2 통신시스템 기능을 구현하기 위해서 안테나를 통해 입력되는 신호를 제2 통신시스템 신호포트로 전달할 때, 그 전달거리가 증가하여 신호 손실이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 도 3의 제7 유전체층(S7)에서와 같은 스트립라인(61)을 사용하였다.

상기 도 3의 제7 유전체층(S7)에서 일측의 패턴은 안테나 쪽에 연결되는 캐패시터(C3)를 형성하게 되고, 다른 측의 패턴은 GPS에 연결되는 캐패시터(C5)가 된다. 안테나 포트(ANT)와 제2 통신시스템 신호포트(HF)는 서로 반대편에 위치하게되므로, 제8 유전체층의 캐패시터 C3와 C5가 서로 떨어져 있을 수 밖에 없고, 두 캐패시터 단자를 단순히 도전성 패턴으로 연결할 경우 제9 유전체층(S9)의 접지층과의 간섭이 심한 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 제9 유전체층(S9)의 접지층 위에 도전성 패턴과 일치하는 오픈영역을 형성할 수도 있지만, 그럴 경우 접지층의 오픈영역이 지나치게 커지게 되어 접지특성이 열화 될 수 있다.

그래서 다른 해결 방안으로서 두 단자 사이를 임피던스 50ohm으로 설정한 스트립라인으로 연결하면 접지층과의 간섭 및 손실(loss)을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명에서는 제2 주파수 대역 통과 필터층이 상기 접지층의 오픈영역에 대응하는 위치에 다수개의 캐패시턴스 요소를 도전성 패턴을 통해 구현하게 되고, 또한 상기 캐패시턴스 요소들 사이를 연결하는 스트립라인을 포함하게 된다. 이를 통해 다이플렉서를 구현하는 것이다.

상기 제2 주파수 대역 통과 필터층의 캐패시턴스 요소는 상기 안테나 측 신호포트에 인접하여 배열되는 제1 캐패시턴스 요소(C3) 및 상기 제2 통신시스템 측 신호포트에 인접하여 배열되는 제2 캐패시턴스 요소(C4,C5)를 포함하게 되고, 상기 스트립라인은 제1 캐패시턴스 요소 및 상기 제2 캐패시턴스 요소 사이를 연결하게 된다. 이를 통해 복합부품에 있어서 신호 손실 및 접지층과의 간섭을 줄일 수 있는 구조가 제공된다.

도 5는 본 발명에 따른 고주파 복합부품의 등가 회로도이다. 다이플렉서(51)는 인덕터들(L1 내지 L4)과 커패시터들(C1 내지 C5)로 구성된다. 상기 다이플렉서의 제1 포트(P11)와 다이플렉서의 제2 포트(P12)사이에 제1 인덕터(L1)와 제1 커패시터(C1)가 병렬로 연결되고, 상기 다이플렉서(51)의 제2 포트(P12)는 제2 커패시터(C2)를 통해 접지되어 있다. 상기 다이플렉서의 제1 포트(P11)와 제2 포트(P12) 사이에 구현된 회로는 저역 통과 필터로서 제1 고주파대역, 바람직하게는 CDMA 시스템에 의해 처리되는 약 824 내지 894MHz의 주파수 대역을 통과시킨다. 그리고, 상기 다이플렉서의 제1 포트(P11)와 제3 포트(P13) 사이에는 제2 인덕터(L2)와 제3 커패시터(C3)가 병렬로 연결된 회로와 제4 커패시터(C4)가 직렬연결되어 있고 상기 제2 인덕터(L2)-제3 커패시터(C3) 병렬회로와 제4 커패시터(C4)의 연결부는 제5 커패시터(C5)와 제3 인덕터(L3)의 직렬연결을 통해 접지되어 있으며, 상기 다이플렉서의 제3 포트(P13)는 제4 인덕터(L4)를 통해 접지되어 있다. 상기 다이플렉서의 제1 포트(P11)와 제3 포트(P13) 사이에 구현된 회로는 고역 통과 필터로서 고주파 대역만을 통과시킨다. 듀플렉서(52)는 2개의 SAW 필터(53, 54)와 위상 변환 소자인 λ/4 스트립라인(55)으로 구성된다. 듀플렉서의 제1 포트와 상기 듀플렉서의 제2 포트 사이에는 수신용 SAW 필터(53)와 위상 변환 소자인 λ/4 스트립라인(55)이 위치하며, 상기 듀플렉서의 제1 포트와 상기 듀플렉서의 제3 포트사이에는 송신용 SAW 필터(54)가 위치한다. 각각의 상기 SAW 필터들은 와이어본딩으로 접지되는데 와이어본딩에 사용되는 각각의 와이어들은 인덕터 성분을 가지는 특성이 있어 등가회로도상에 인덕터(L5 내지 L9)로 구현된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 복합부품은 두가지 부품을 하나의 모듈로 구현함으로써, 듀얼모드 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 사용되는 부품수를 줄일 수 있다. 이로 인해 부품 사이에 사용되던 매칭회로를 제거하여 전기적 성질에서 중요한 특징인 삽입손실을 줄일 수 있고, 이동통신 단말기 내에 부품이 차지하는 공간을 절약하여 상기 이동통신 단말기의 소형화를 가능하게 하는 우수한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 고주파 복합부품은 다이플렉서 및 듀플렉서를 하나의 복합모듈로 단일 부품화하는데 있어서 적층 유전체층으로 구현되는 다이플렉서의 각종 캐패시턴스 요소의 배열 및 접지층과의 간섭으로 인한 특성 저하를 방지할 수 있는 접지층의 구조를 제공하여, 신호 손실을 방지할 수 있는 우수한 복합모듈의 구조를 제공하게 되는 효과가 있게 된다.

Claims

제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 고주파 복합부품에 있어서,

상기 제1 통신시스템에 연결되어 제1 주파수대역에 해당하는 송신신호 및 수신신호를 분리하는 SAW 듀플렉서; 및,

안테나, 상기 SAW 듀플렉서 및 상기 제2 통신시스템에 각각 연결되어, 상기 안테나로부터 수신된 신호를 상기 제1 주파수대역의 신호와 상기 제2 주파수대역의 신호로 분리하여 각각 상기 SAW 듀플렉서와 제2 통신시스템에 제공하고, 상기 SAW 듀플렉서를 통해 제공받은 상기 제1 통신시스템으로부터 송신된 신호와, 상기 제2 통신시스템으로부터 송신된 신호를 상기 안테나에 전달하는 다이플렉서를 포함하는 고주파 복합부품.
제1 항에 있어서,

상기 제1 통신시스템은 약 824 내지 894MHz의 주파수 대역을 사용하는 CDMA 시스템이며, 상기 제2 통신시스템은 약 1570 내지 1580MHz의 주파수 대역을 사용하는 GPS 시스템 또는 약 1850 내지 1990MHz의 주파수 대역을 사용하는 PCS 시스템인 것을 특징으로 하는 고주파 복합부품.
제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 적층형 고주파 복합부품에 있어서,

복수개의 적층된 유전체층으로 이루어진 하부 적층구조물;

상기 하부 적층구조물 상에 형성되며, 중앙에 캐비티가 형성된 복수개의 적층된 유전체층으로 이루어진 상부 적층구조물;

상기 하부 적층구조물 또는 상기 상부 적층구조물 중 적어도 일부의 유전체층 상에 도전성 패턴으로 구현된 다이플렉서;

상기 캐비티영역으로 정의된 상기 하부 적층구조물의 상면에 실장된 SAW 듀플렉서; 및,

상기 상부 적층구조물 상면에 배치되어 상기 캐비티를 밀봉하는 보호층을 포함하는 적층형 고주파 복합부품.
제3항에 있어서,

상기 제1 주파수대역은 CDMA 시스템에서 사용되는 약 824 내지 894MHz이며, 제2 주파수대역은 GPS 시스템에서 사용되는 약 1570 내지 1580MHz 또는 PCS 시스템에서 사용되는 약 1850 내지 1990MHz인 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제3 항에 있어서,

상기 보호층은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제3 항에 있어서,

상기 다이플렉서을 구성하는 상기 도전패턴은 인덕턴스요소 및 커패시턴스요소로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제3 항에 있어서,

상기 SAW 듀플렉서는 송신용 SAW 필터 및 수신용 SAW 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제7항에 있어서,

상기 송신용 및 상기 수신용 SAW 필터 간에 연결된 위상변환소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제8항에 있어서,

상기 위상변환소자는 상기 상부 또는 하부 적층구조물 중 어느 한 유전체층상에 형성된 도전패턴으로 이루어진 λ/4 스트립라인인 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제3항에 있어서,

상기 상부적층구조물은 제1 캐비티영역을 갖는 제1 적층구조물과 상기 제1 적층구조물에 배치되며, 상기 제1 캐비티영역보다 큰 제2 캐비티영역을 갖는 제2 적층구조물로 이루어지며,

상기 SAW 듀플렉서는 상기 제1 적층구조물 상면에 형성된 도전성 패턴과 연결되어 상기 다이플렉서와 연결되는 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품
제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 적층형 고주파 복합부품에 있어서,

복수개의 적층된 유전체층으로 이루어진 하부 적층구조물;

상기 하부 적층구조물 상에 형성되며, 중앙에 제1 캐비티가 형성된 적어도 하나의 유전체층으로 이루어진 제1 상부 적층구조물;

상기 제1 상부 적층구조물 상에 형성되며, 상기 제1 캐비티영역보다 큰 제2 캐비티영역을 형성된 적어도 하나의 유전체층으로 이루어진 제2 상부 적층구조물;

상기 하부적층구조물 또는 상기 제1 및 제2 상부 적층구조물 중 적어도 일부의 유전체층 상에 도전성 패턴으로 구현된 다이플렉서;

상기 제2 캐비티영역으로 정의된 상기 하부 적층구조물 상면에 실장되며, 상기 제1 캐비티영역에 의해 정의된 상기 제1 상부 적층구조물 상면에 형성된 단자를 통해 상기 다이플렉서와 연결되고, 송신용 SAW필터 및 수신용 SAW 필터로 이루어진 SAW 듀플렉서;

상기 하부적층구조물 또는 상기 제1 및 제2 상부 적층구조물 중 적어도 하나의 유전체층 상에 형성된 상기 상기 송신용 SAW필터 및 상기 수신용 SAW 필터 간에 연결된 위상변환소자; 및,

상기 상부 적층구조물 상면에 배치되어 상기 캐비티를 밀봉하는 보호층을 포함하는 적층형 고주파 복합부품.
제1 주파수대역을 처리하기 위한 제1 통신시스템 및 상기 제1 주파수대역보다 높은 제2 주파수대역을 처리하기 위한 제2 통신시스템을 포함하는 이동통신 단말기의 프론트-엔드부에 포함되는 적층형 고주파 복합부품에 있어서,

제1 주파수 대역 통과 필터층, 일부에 오픈 영역이 형성되는 한쌍의 접지층, 및 상기 한쌍의 접지층 사이에 적층형성되며 상기 오픈 영역에 대응하는 위치에 도전성 패턴을 통해 구현되는 다수개의 캐패시턴스 요소 및 상기 캐패시턴스 요소들 사이를 연결하는 적어도 하나의 스트립라인을 포함하는 제2 주파수 대역 통과 필터층을 포함하여 다이플렉서를 구현하고, 상부 중앙에 캐비티가 형성된 복수개의 적층된 유전체층으로 이루어지는 적층구조물;

상기 적층구조물의 캐비티에 실장되는 SAW 듀플렉서; 및

상기 적층구조물 상면에 배치되어 상기 캐비티를 밀봉하는 보호층;을 포함하는 적층형 고주파 복합부품.
제12항에 있어서, 상기 적층구조물은 안테나와 연결되는 신호포트 및 상기 제2 통신시스템과 연결되는 신호포트를 포함하며, 상기 안테나 측 신호포트와 상기 제2 통신시스템 측 신호포트는 서로 반대측에 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 복합부품.
제13항에 있어서, 상기 제2 주파수 대역 통과 필터층의 캐패시턴스 요소는 상기 안테나 측 신호포트에 인접하여 배열되는 제1 캐패시턴스 요소 및 상기 제2 통신시스템 측 신호포트에 인접하여 배열되는 제2 캐패시턴스 요소를 포함하고, 상기 스트립라인은 제1 캐패시턴스 요소 및 상기 제2 캐패시턴스 요소 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 고주파 복합부품.
제12항에 있어서,

상기 제1 주파수대역은 CDMA 시스템에서 사용되는 약 824 내지 894MHz이며, 제2 주파수대역은 GPS 시스템에서 사용되는 약 1570 내지 1580MHz 또는 PCS 시스템에서 사용되는 약 1850 내지 1990MHz인 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제12 항에 있어서,

상기 보호층은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제12 항에 있어서,

상기 SAW 듀플렉서는 송신용 SAW 필터 및 수신용 SAW 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제17항에 있어서,

상기 송신용 및 상기 수신용 SAW 필터 간에 연결된 위상변환소자를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.
제18항에 있어서,

상기 위상변환소자는 상기 적층구조물 중 어느 한 유전체층상에 형성된 도전패턴으로 이루어진 λ/4 스트립라인인 것을 특징으로 하는 적층형 고주파 복합부품.