KR20040048094A - 간단한 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프론트 엔드 모듈에서, TX와 RX를 스위칭 하는 TX/RX 스위치를 간단하게 구현함으로서, 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있는 간단한 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 프론트 엔드 모듈은, 안테나(ANT)에 연결되는 안테나단, TX단 및 RX단을 포함하고, 상기 TX단에 애노드단을 접속하고, 그 캐소드단을 상기 안테나(ANT)단에 접속한 스위칭 다이오드(D11)를 포함하며, 스위칭전압(Vs)에 따라 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온/오프 스위칭되며, 상기 스위칭 다이오드(D11)온시, 안테나측에서 RX측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈되도록 된 TX/RX 스위치(21); 상기 TX/RX 스위치(21)의 TX단에 접속된 TX 필터(22); 및 상기 TX/RX 스위치(21)의 RX단에 접속된 RX 필터(23); 를 구비함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 멀티밴드(multi band)의 휴대 단말기 또는 기타 무선 통신 시스템 등에 적용되는 프론트 엔드 모듈(front end module )에서, TX와 RX를 스위칭하는 TX/RX 스위치를 간단하게 구현함으로서, 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있어, 이에 따라 적용되는 제품의 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

간단한 프론트 엔드 모듈{SIMPLE FRONT END MODULE}

본 발명은 멀티밴드의 휴대 단말기 또는 기타 무선 통신 시스템 등에 적용되는 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 특히 TX(송신)와 RX(수신)를 스위칭하는 TX/RX 스위치를 간단하게 구현함으로서, 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있어, 이에 따라 적용되는 제품의 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 간단한 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대 단말기 또는 기타 무선 통신 시스템(이하, 휴대통신 단말기라 함)에서는 기능의 복합화로 인하여, 듀얼밴드 또는 그 이상의 멀티밴드로 구현되고 있는데, 이에 대해서 예를 들면, 서로 다른 주파수 대역을 가지는 듀얼밴드의 예로서, GSM900 및 DCS1800으로 구현되는 경우, 또는 GSM850 및 PCS1900으로 구현되는 경우 등이 있다. 그리고 회로로 구현된 ASM(Antenna Switch Module)/FEM(Front End Module)을 다이플렉서(diplexer)와 복합화시킨 듀얼 밴드(dual band) ASM/FEM 등도 있다.

이와 같은 듀얼밴드(dual band) 이상의 멀티밴드(multi band)를 구현하는 휴대통신 단말기에서는, 각 밴드의 송신(TX) 및 수신(RX)을 스위치시켜야 하는데, 이를 위해서는 각 밴드별로 TX/RX 스위치를 각각 갖추어야 하는데, 하기에서는 도 1을 참조하여 이러한 TX/RX 스위치를 포함하는 프론트 엔드 모듈에 대해서 설명한다.

도 1은 종래의 프론트 엔드 모듈의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 종래의 프론트 엔드 모듈(front end module)은 듀얼밴드(dual band) 이상의 멀티밴드(multi band)를 구현하는 휴대통신 단말기에서, 안테나(ANT)에 연결되어 TX(송신) 및 RX(수신)를 스위칭하는 TX/RX 스위치(11)와, 상기 TX/RX 스위치(11)의 TX단에 접속된 TX 필터(12)와, 상기 TX/RX 스위치(11)의 RX단에 접속된 RX필터(13)를 포함하고 있다.

또한, 상기 TX/RX 스위치(11)는 상기 TX 필터(12)의 출력단에 연결한 애노드단과, 상기 안테나에 접속한 캐소드단을 갖는 제1 스위칭 다이오드(D1)를 포함하고, 상기 다이오드(D1)의 애노드단에서 접지로 직렬로 접속한 인덕터(L1) 및 커패시터(L1)를 포함하며, 상기 인덕터(L1) 및 커패시터(L1)의 접속점에 접속한 스위칭 전압(Vs)단을 포함하고, 상기 인덕터(L2)를 통해 안테나(ant)에 접속한 애노드단과, 커패시터(C2)를 통해 접지에 접속한 캐소드단을 갖는 제2 스위칭 다이오드(D2)를 포함한다. 그리고, 상기 제2 스위칭 다이오드(D2)의 애노드단에 인덕터(L3)를 통해 상기 RX 필터(13)의 입력단을 접속한다.

이러한 TX/RX 스위치(11)에 대한 동작을 간단히 살펴보면, 스위칭 전압(Vs)을 하이(H)레벨로 하면 제1 및 제2 스위칭 다이오드(D1,D2)가 모두 턴온되어, TX필터(12)에서 송신신호가 안테나(ANT)로 흐르지만, 안테나(ANT)에서의 신호는 RX 필터(13)로 들어가지 않고 접지로 흐르게 되므로 수신은 이루어지지 않는다. 반면에, 상기 스위칭 전압(Vs)을 로우레벨로 되면 제1 및 제2 스위칭 다이도드(D1,D2)가 모두 턴오프되어, TX 필터(12)에서 송신신호는 제1 스위칭 다이오드(D1)에 의해 차단되므로 송신은 이루어지지 않고, 안테나(ANT)에서의 신호는 RX 필터(13)로 들어가므로 수신 동작이 이루어지게 된다.

이와 같은 상기 TX/RX 스위치(11)는 2개의 다이오드를 포함하여 TX와 RX를 스위칭하는데, 이 경우 듀얼밴드일 경우에는 각 밴드마다 2개씩의 다이오드가 필요하므로 총 4개의 스위칭 다이오드가 필요하게 되며, 게다가 멀티밴드일 경우에는 상당한 스위칭 다이오드를 필요로 하게 된다.

따라서, 이와 같은 TX/RX 스위치를 사용하는 종래의 프론트 엔드 모듈에서는, TX와 RX를 스위칭 하기 위해 사용되는 소자가 많아서 스위치가 복잡하다는 문제점이 있고, 또한 사용되는 소자가 많아서 그 만큼 생산 단가가 상승하여 가격 경쟁력이 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 TX와 RX를 스위칭하는 TX/RX 스위치를 간단하게 구현함으로서, 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있어, 이에 따라 적용되는 제품의 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 간단한 프론트 엔드 모듈을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 프론트 엔드 모듈의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의구성도이다.

도 3a 및 도 3b는 RX 필터의 입력 임피던스 특성을 보이는 스미스 챠트이다.

도 4는 본 발명이 적용되는 듀얼 밴드 모듈 예시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21 : TX/RX 스위치

22 : TX 필터

23 : RF 필터

D11 : 스위칭 다이오드

L21,L22,L23 : 인덕터

C21 : 커패시터

Vs : 스위칭 전압

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 특징은 안테나에 연결되는 안테나단, TX단 및 RX단을 포함하고, 상기 TX단에 애노드단을 접속하고, 그 캐소드단을 상기 안테나단에 접속한 스위칭 다이오드를 포함하며, 스위칭전압에 따라 상기 스위칭 다이오드가 온/오프 스위칭되며, 상기 스위칭 다이오드온시, 안테나측에서 RX측으로 바라본 임피던스가 오픈되도록 된 TX/RX 스위치; 상기 TX/RX 스위치의 TX단에 접속된 TX 필터; 및 상기 TX/RX 스위치의 RX단에 접속된 RX 필터; 를 구비함을 특징으로 하는 간단한 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 간단한 프론트 엔드 모듈에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈은 TX/RX 스위치(21), TX 필터(22) 및 RX 필터(23)를 포함한다.

상기 TX/RX 스위치(21)는 안테나(ANT)에 연결되는 안테나단, TX단 및 RX단을 포함하고, 상기 TX단에 애노드단을 접속하고, 그 캐소드단을 상기 안테나(ANT)단에 접속한 스위칭 다이오드(D11)를 포함하며, 스위칭전압(Vs)에 따라 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온/오프 스위칭되며, 상기 스위칭 다이오드(D11)온시, 안테나측에서 RX측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈되도록 구성된다.

상기 TX 필터(22)는 상기 TX/RX 스위치(21)의 TX단에 접속되고, 상기 RX 필터(23)는 상기 TX/RX 스위치(21)의 RX단에 접속된다.

또한, 상기 TX/RX 스위치(21)는 상기 TX 필터(22)의 출력단에 연결한 TX단(TXT)과, 상기 안테나(ANT)에 접속한 안테나단(AT)과, 상기 RX 필터(23)의 입력단에 접속한 RX단(RXT)과, 상기 TX단(TXT)에 접속한 애노드단과, 상기 안테나단(AT)에 접속한 캐소드단을 갖는 스위칭 다이오드(D11)와, 상기 다이오드(D1)의 애노드단에 제1 인덕터(L21)를 통해 접속한 스위칭 전압(Vs)단과, 상기 안테나단(AT)과 RX단(RXT) 사이에 접속하고, 사전에 설정된 길이(ℓ1)를 갖는 도체라인으로 형성된 제2 인덕터(L22)와, 상기 제2 인덕터(L22)와 RX단(RXT) 사이에 연결한 제3 인덕터(L23)와, 상기 제2 인덕터(L22)와 제3 인덕터(L23)와의 접속점에서 접지로 연결한 제4 인덕터(L24)를 포함한다. 그리고, 상기 스위칭전압(Vs)단에서 접지로 커패시터(C21)을 접속한다.

상기 TX/RX 스위치(21)의 제1 인덕터(L21)는 상기 스위칭 전압(Vs)에 의해 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온(ON)되면, 상기 안테나단(AT)측에서 RX단(RXT)측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈되도록 사전에 설정된 길이(ℓ1)를 갖도록 구성한다.

도 3a 및 도 3b는 RX 필터의 입력 임피던스 특성을 보이는 스미스 챠트이고, 도 4는 본 발명이 적용되는 듀얼 밴드 모듈 예시도이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 프론트 엔드 모듈에 대해서 설명하면, 본 발명의 프론트 엔드 모듈에 포함된 TX/RX 스위치(21)는 스위칭전압(Vs)에 의해서 TX 동작 또는 RX 동작이 선택되는데, 만약, 상기 TX/RX 스위치(21)에 의해 TX 동작이 선택되면, 본 발명의 TX 필터(22)를 통한 TX 신호가 상기 TX/RX 스위치(21)를 통해 안테나(ANT)로 제공된다. 반면에, 상기 TX/RX 스위치(21)에 의해 RX 동작이 선택되면, 본 발명의 RX 필터(23)는 안테나(ANT)로부터의 수신신호는 상기 TX/RX 스위치(21)를 통해 RX 필터(23)로 제공된다.

상기 TX/RX 스위치(21)에 대한 동작을 구체적으로 설명하면, 상기 TX/RX 스위치(11)는 스위칭전압(Vs)에 따라 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온/오프 스위칭되며, 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온되면, 안테나측에서 RX측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈된다.

이에 대해서 자세히 설명하면, 상기 스위칭전압(Vs)에 따라, 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온/오프 스위칭되는데, 만약, 스위칭전압(Vs)이 하이레벨일 경우에는, 스위칭 다이오드(D11)가 온되고, 이때, 사전에 설정된 길이(ℓ1)를 갖는 제1 인덕터(L21), 제2 인덕터(L22) 및 제3 인덕터(L23) 등의 영향으로, 상기 안테나단(AT)측에서 RX단(RXT)측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈된다.

다시 설명하면, 본 발명에 의한 TX/RX 스위치(11)에서, TX 안테나 경로(Tx-Antenna path)를 위해서는 스위칭 다이오드(D11)가 온되고, 반면에 안테나 RX 필터 경로(Antenna-Rx filter path)를 위해서는 스위칭 다이오드(D11)가 오프된다. 여기서, 제1 인덕터(L11)는 TX 안테나 경로(Tx-Antenna path)에서 스위칭 다이오드(D11)의 바이어스를 주기 위한 회로이며, Tx 주파수(1.71~1.785GHz)에서 Rx 필터쪽으로 바라본 임피던스(Ztx)는 특성 임피던스 50ohm의 10배 정도의 크기가 되도록 전송선 길이, 즉 제2 인덕터(L22)의 길이를 설정한다.

도 3a 및 도 3b는 RX 필터의 입력 임피던스 특성을 보이는 스미스 챠트로서, 도 3a, 도 3b를 참고하면, Rx 필터의 입력 특성을 나타내고, 입력 임피던스Ztx(5.6-j12ohm)는 특성 임피던스 (50ohm)의 10분의 1에 불과하다는 것을 알 수 있으며, 제2 인덕터(L22)의 전송선 길이를 조정하면, 입력 임피던스 Ztx=449-j67ohm으로 특성 임피던스의 10배 정도가 된다. 따라서, 송신 신호는 안테나쪽으로 지나가고, Rx 필터 방향으로는 지나가지 않게 된다.

도 4는 본 발명이 적용되는 듀얼 밴드 모듈 예시도로서, 도 4를 참조하면, 도 4는 서로 다른 주파수 대역을 가지는 GSM900/DCS1800 또는 GSM850/PCS1900 회로로 구현된 제1 및 제2 ASM/FEM(42,43)을 다이플렉서(diplexer)(41)와 복합화시킨 듀얼밴드(dual band) ASM/FEM이다. 이 경우에는, 본 발명을 적용하는 개선효과는 다이오드 수를 듀얼밴드 ASM/FEM의 경우 기존 4개에서 2개로 줄임으로써, 원가 절감 효과를 준다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 시분할(Time division) 방식을 사용하는 휴대 단말기 및 기타 종래의 무선통신시스템에서는 프론트 엔드단에 송수신 방향을 결정하는 안테나 스위치(antenna switch)를 사용하는데, 이는 다이오드로 만들어진 싱글 밴드 안테나 스위치(single band antenna switch)의 경우 두 개의 다이오드를 사용하여야 한다.

또한 듀얼 밴드의 경우 4개를 사용하여야 하므로, 사용되는 부품 및 회로가 복잡하다는 문제점을 본 발명에서는 해결할 수 있으며, 본 발명에서는 듀얼 밴드다이오드 스위치(dual band diode switch)는 송수신 방향을 결정하기 위하여, 두 개의 다이오드를 사용하는데, 이에 따라 원가 절감 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, TX와 RX를 스위칭 하는 TX/RX 스위치를 간단하게 구현함으로서, 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있어, 이에 따라 적용되는 제품의 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims (3)

1. 안테나(ANT)에 연결되는 안테나단, TX단 및 RX단을 포함하고, 상기 TX단에 애노드단을 접속하고, 그 캐소드단을 상기 안테나(ANT)단에 접속한 스위칭 다이오드(D11)를 포함하며, 스위칭전압(Vs)에 따라 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온/오프 스위칭되며, 상기 스위칭 다이오드(D11)온시, 안테나측에서 RX측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈되도록 된 TX/RX 스위치(21);

   상기 TX/RX 스위치(11)의 TX단에 접속된 TX 필터(22); 및

   상기 TX/RX 스위치(11)의 RX단에 접속된 RX 필터(23); 를 구비함을 특징으로 하는 간단한 프론트 엔드 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 TX/RX 스위치(21)는

   상기 TX 필터(22)의 출력단에 연결한 TX단(TXT);

   상기 안테나(ANT)에 접속한 안테나단(AT);

   상기 RX 필터(23)의 입력단에 접속한 RX단(RXT);

   상기 TX단(TXT)에 접속한 애노드단과, 상기 안테나단(AT)에 접속한 캐소드단을 갖는 스위칭 다이오드(D11);

   상기 다이오드(D1)의 애노드단에 제1 인덕터(L21)를 통해 접속한 스위칭 전압(Vs)단;

   상기 안테나단(AT)과 RX단(RXT) 사이에 접속하고, 사전에 설정된 길이(ℓ1)를 갖는 도체라인으로 형성된 제2 인덕터(L22);

   상기 제2 인덕터(L22)와 RX단(RXT) 사이에 연결한 제3 인덕터(L23); 및

   상기 제2 인덕터(L22)와 제3 인덕터(L23)와의 접속점에서 접지로 연결한 제4 인덕터(L24);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 간단한 프론트 엔드 모듈.
3. 제2항에 있어서, 상기 TX/RX 스위치(21)의 제1 인덕터(L21)는

   상기 스위칭 전압(Vs)에 의해 상기 스위칭 다이오드(D11)가 온되면, 상기 안테나단(AT)측에서 RX단(RXT)측으로 바라본 임피던스(Ztx)가 오픈되도록 사전에 설정된 길이(ℓ1)를 갖는 것을 특징으로 하는 간단한 프론트 엔드 모듈.