KR20050019418A - 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커패시터와 인덕터가 병렬로 연결된 파이형태의 저역통과필터, 다이플렉서, 위상 변환기, 쏘 필터로 구성된 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈에 있어서, 상기 저역 통과 필터의 인턱터값을 각 대역의 송수신 주파수에 대하여 중간 주파수의 에서

Description

듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈{Dual Band Front End Module}

본 발명은 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈에 있어서, 저역 통과 필터 단의 인덕터의 범위를 설정하여 주파수 특성을 향상시키는 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

최근 이동통신 시스템의 발전에 따라, 휴대전화, 휴대형 정보 단말기등의 이동 통신 기기가 급속히 보급되고, 이들 이동 통신 시스템에 사용되는 주파수도 800MHz-1GHz, 1.5GHz-2.0GHz대로 다방면에 걸쳐 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 시스템이 제공되고 있다

따라서, 이들 기기의 소형화 및 고성능화의 요구로부터 이들에 사용되는 부품도 소형화 및 고성능화가 요구되고, 휴대용 전자기기의 소형화와 비용절감을 위한 노력이 가속화되면서 필연적으로 이들을 구성하는 수동소자들의 집적화에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다.

종래부터 능동기능의 소자들은 거의 대부분 실리콘 기술에 기반을 둔 고밀도 집적회로로 통합이 이루어지면서 단지 몇개의 칩부품으로 구현되고 있지만, 수동소자(저항, 캐패시터, 인덕터등)의 집적화는 거의 이루어지지 못하여 개별 소자가 회로 기판상에 납땜등의 방법으로 부착되었다.

따라서, 전자기기의 소형화와 이들 수동소자의 성능 향상 및 신뢰성을 증진시키기 위한 수동소자의 집적화 기술에 대한 요구가 날로 증대되고 있으며, 이러한 문제를 해결할 수 있는 것으로 저온동시성 세라믹을 이용한 집적화 기술이 현재 활발히 연구되고 있다.

이러한 LTCC기술은 금 혹은 은과 같은 전도성이 우수하고 산화 분위기에서도 소성이 가능한 전도성 금속을 사용할 수 있다는 장점으로 인해 저항, 캐패시터, 인덕터등의 다양한 수동 소자를 구현하여 이동통신 장치의 프론트엔드 모듈에 적용된다.

이하 도면을 참조하여 프론트엔드 모듈에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 프론트엔드 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 프론트 엔드 모듈은 다이플렉서(100), 제1 LPF(110a), 제2 LPF(110b), 제1 위상 변환기(120a), 제2 위상 변환기(120b), 제1 쏘 필터(140a), 제2 쏘 필터(140b), 다이오드(150a, 150b, 150c, 150d), 커패시터(160a, 160b)를 포함한다.

상기 다이플렉서(100)는 안테나와 연결되어 제1 주파수 대역(GSM)신호와 제2 주파수 대역(DCS) 신호를 분리하는 역할을 수행한다.

상기 제1 LPF(110a)는 GSM송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거하고, 상기 제2 LPF(110b)는 상기 DCS송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거한다. 이때, 상기 제1 LPF와 제2 LPF가 파이형일때, 서로 병렬로 연결되는 커패시터와 인덕터의 조합에 의해 LPF의 성능이 결정되는데, 상기 커패시터와 인덕터를 조합시키는 가지수는 무한개일 수 있다.

상기 제1 위상 변환기(120a)는 상기 다이플렉서(100)에서 수신되는 제1주파수 대역(GSM)수신 신호와 함께 제1 주파수 대역(GSM) 송신 대역의 신호가 수신되지 않도록 주파수의 위상을 변환시킨다.

상기 제2 위상 변환기(120b)는 상기 다이플렉서(100)에서 수신되는 제2 주파수 대역(DCS) 수신 신호와 함께 제2 주파수 대역(DCS) 송신 신호가 수신되지 않도록 주파수의 위상을 변환시킨다.

여기서, 상기 GSM과 DCS의 수신 신호는 상기 다이플렉서(100)에 의해서 분리되지만, 상기 제1 위상 변환기(120a), 제2 위상 변환기(120b)에 의해서 각각 수신되는 신호에 영향을 미치지 않는다.

상기 제1 쏘 필터(140a)는 상기 제1 위상 변환기(120a)를 통과한 신호에 대해 GSM수신단에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거하고, 상기 제2 쏘 필터(140b)는 상기 제2 위상 변환기(120a)를 통과한 신호에 대해 DCS수신단에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거한다.

상기 다이오드(150a, 150b, 150c, 150d)는 제1 다이오드(150a), 제2 다이오드(150b), 제3 다이오드(150c), 제4 다이오드(150d)를 포함한다.

상기 제1 다이오드(150a)와 제2 다이오드(150b)는 상기 제1 주파수 대역(GSM) 신호의 송신 경로와 수신 경로를 바꾸어주는 역할을 하고, 상기 제3 다이오드(150c)와 제4 다이오드(150d)는 상기 제2 주파수 대역(DCS) 신호의 송신경로와 수신 경로를 바꾸어주는 역할을 한다.

즉, GSM 송신 모드시는 전원다 V1에 전압이 인가되어 (V2는 오프 상태) 제1 다이오드(150a)와 제2 다이오드(150b)가 온되고, DCS 송신 모드시는 전원 V2에 전압이 인가되어(V1은 오프상태) 제3 다이오드(150c)와 제4 다이오드(150d)가 온 상태가 된다.

GSM 수신 모드시는 전원단 V1이 오프 상태가 되어 제1 다이오드(150a)와 제2 다이오드(150b)가 오프가 되고, DCS 수신 모드시는 전원 V2이 오프 상태가 되어 수신이 이루어진다.

상기 커패시터(160a, 160b)는 제1 커패시터(160a), 제2 커패시터(160b)를 포함하는 것으로서, 전원단 V1, V2의 DC신호가 안테나로 유입되는 것을 막아주는 직류차단 캐패시터이다.

그러나 상기와 같은 종래의 LPF를 파이형태로 구성할때 서로 병렬로 연결되는 커패시터와 인덕터를 조합시키는 가지수는 무한개여서 LPF의 노치(notch)를 결정하는데 어려움이 많다.

또한, LPF를 파이형태로 구성할때, 인턱터값이 일정 범위를 벗어나면 FEM특성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 LPF의 인덕터의 범위를 설정하여 듀얼밴드 FEM의 설계를 좀더 쉽게 하고, 설계 제작후, FEM의 특성을 향상시키기 위한 듀얼 밴드 프론트 앤드 모듈을 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 커패시터와 인덕터가 병렬로 연결된 파이형태의 저역통과필터, 다이플렉서, 위상 변환기, 쏘 필터로 구성된 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈에 있어서, 상기 저역 통과 필터의 인턱터값을 각 대역의 송수신 주파수에 대하여 중간 주파수의 에서 의 범위내로 설정하는 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈이 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로트엔드 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 프론트 엔드 모듈은 다이플렉서(200), 제1 LPF(210a), 제2 LPF(210b), 제1 위상 변환기(220a), 제2 위상 변환기(220b), 제1 쏘 필터(240a), 제2 쏘 필터(240b), 다이오드(250a, 250b, 250c, 250d), 커패시터(260a, 260b)를 포함한다.

상기 다이플렉서(200)는 안테나와 연결되어 제1 주파수 대역(GSM)신호와 제2 주파수 대역(DCS) 신호를 분리하는 역할을 수행한다.

상기 제1 LPF(210a)는 GSM송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거하고, 상기 제2 LPF(210b)는 상기 DCS송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거한다. 이때, 상기 제1 LPF와 제2 LPF가 파이형으로서, 서로 병렬로 연결되는 커패시터와 인덕터의 조합에 의해 LPF의 성능이 결정된다.

이때, 상기 인덕터는 각 대역의 송수신 주파수에 대하여 중간 주파수의 에서 의 범위로 설정한다. 즉, 인덕터의 범위가 이상이면 통과 대역의 폭이 너무 좁아지고 이하가 되면, 2번째와 3번째 하모닉 노치(notch)가 사라지거나 그 값이 좋지 않게 되므로, 상기 인덕터는 에서 의 범위로 설정한다.

상기 제1 위상 변환기(220a)는 상기 다이플렉서(200)에서 수신되는 제1주파수 대역(GSM)수신 신호와 함께 제1 주파수 대역(GSM) 송신 대역의 신호가 수신되지 않도록 주파수의 위상을 변환시킨다.

상기 제2 위상 변환기(220b)는 상기 다이플렉서(200)에서 수신되는 제2 주파수 대역(DCS) 수신 신호와 함께 제2 주파수 대역(DCS) 송신 신호가 수신되지 않도록 주파수의 위상을 변환시킨다.

여기서, 상기 GSM과 DCS의 수신 신호는 상기 다이플렉서(200)에 의해서 분리되지만, 상기 제1 위상 변환기(220a), 제2 위상 변환기(220b)에 의해서 각각 수신되는 신호에 영향을 미치지 않는다.

상기 제1 쏘 필터(240a)는 상기 제1 위상 변환기(220a)를 통과한 신호에 대해 GSM수신단에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거하고, 상기 제2 쏘 필터(240b)는 상기 제2 위상 변환기(220a)를 통과한 신호에 대해 DCS수신단에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거한다.

상기 다이오드(250a, 250b, 250c, 250d)는 제1 다이오드(250a), 제2 다이오드(250b), 제3 다이오드(250c), 제4 다이오드(250d)를 포함한다.

상기 제1 다이오드(250a)와 제2 다이오드(250b)는 상기 제1 주파수 대역(GSM) 신호의 송신 경로와 수신 경로를 바꾸어주는 역할을 하고, 상기 제3 다이오드(250c)와 제4 다이오드(250d)는 상기 제2 주파수 대역(DCS) 신호의 송신경로와 수신 경로를 바꾸어주는 역할을 한다.

즉, GSM 송신 모드시는 전원다 V1에 전압이 인가되어 (V2는 오프 상태) 제1 다이오드(250a)와 제2 다이오드(250b)가 온되고, DCS 송신 모드시는 전원 V2에 전압이 인가되어(V1은 오프상태) 제3 다이오드(250c)와 제4 다이오드(250d)가 온 상태가 된다.

GSM 수신 모드시는 전원단 V1이 오프 상태가 되어 제1 다이오드(250a)와 제2 다이오드(250b)가 오프가 되고, DCS 수신 모드시는 전원 V2이 오프 상태가 되어 수신이 이루어진다.

상기 커패시터(260a, 260b)는 제1 커패시터(260a), 제2 커패시터(260b)를 포함하는 것으로서, 전원단 V1, V2의 DC신호가 안테나로 유입되는 것을 막아주는 직류차단 캐패시터이다.

이하 상기와 같이 구성된 프론트엔드 모듈의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

프론트엔드 모듈은 1.8GHz대역을 이용한 디지털 셀룰러 시스템(DCS) 및 900MHz를 이용하는 글로벌 이동 통신 시스템(GSM)의 송수신 신호를 분리하여 동작한다.

먼저, V1의 전원이 온, V2의 전원이 오프상태이면, 상기 GSM은 송신 모드로 변환되고, 송신부에 의해 송신된 GSM 신호는 상기 제1 LPF(210a)를 통해서 저주파 신호만 통과되고, 제1 다이오드(250a)를 거쳐 안테나를 통해 외부로 전파하게 된다.

그리고 상기 V1의 전원이 오프, V2의 전원이 온 상태이면, 상기 DCS는 송신 모드로 변환되고, 송신부에 의해 송신된 DCS 신호는 상기 제2 LPF(210b)를 통해서 저주파 신호만 통과되고 제3 다이오드(250c)를 거쳐 안테나를 통해 외부로 전파하게 된다.

또한, 상기 V1과 V2의 전원이 모두 오프 상태이면, 상기 GSM과 DCS는 모두 수신모드로 변환되고, 상기 다이플렉서(200)에 의해 수신되는 GSM과 DCS신호는 분리된다. 여기서, 상기 GSM 신호가 수신되면, 상기 다이플렉서(200)는 GSM 수신부로 신호를 분리하여 수신한다.

그러나 GSM 송신단에서 송신된 GSM 송신 신호가 GSM 수신단으로 전송되는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 위상 변환기(220a)에서 주파수의 위상을 변환시킨다.

상기 제1 위상 변환기(220a)는 제 1 쏘필터(240a)의 임피던스를 상기 GSM 송신 신호에 대하여 무한대로 가져감으로써 GSM 송신 신호가 GSM 수신단으로 전송되는 것을 막아주는 역할을 수행하게 된다.

한편, 상기 DCS 신호가 수신되면, 상기 다이플렉서(200)는 DCS 수신부로 신호를 분리하여 전송한다. 그리고 상기 다이플렉서(200)에서 수신되어 전송된 DCS 신호는 상기 제2 쏘필터(240b)를 통과하여 수신 신호의 일정 주파수외의 고주파 신호가 감쇄된다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LPF의 인덕터가 이하일때의 주파수 응답을 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LPF의 인덕터가 이상일때의 주파수 응답을 나타낸 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 인덕터의 범위가 이하가 되면, 두번째와 세번째 하모닉 노치(notch)가 사라지거나 값이 값이 좋지않고, 인덕터 범위가이상이되면, 대역폭이 너무 좁아지게 된다. 따라서 인덕터의 값을 에서 까지의 범위로 설정하면, LPF의 하모닉 특성이 좋아진다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, LPF의 인덕터값이 최적의 범위로 설정되어 듀얼밴드 FEM의 설계가 좀더 쉽고, 설계 제작후, FEM의 주파수 특성이 향상되는 듀얼 밴드 프론트 앤드 모듈을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 프론트엔드 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로트엔드 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LPF의 인덕터가 이하일때의 주파수 응답을 나타낸 도면.

도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LPF의 인덕터가 이상일때의 주파수 응답을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 다이플렉서 110, 210 : LPF

120, 220 : 위상 변환기 140, 240 : 쏘 필터

150, 250 : 다이오드 160, 214, 260 : 커패시터

212 : 인덕터

Claims (1)

1. 커패시터와 인덕터가 병렬로 연결된 파이형태의 저역통과필터, 다이플렉서, 위상 변환기, 쏘 필터로 구성된 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈에 있어서,

   상기 저역 통과 필터의 인턱터값을 각 대역의 송수신 주파수에 대하여 중간 주파수의 에서 의 범위내로 설정하는 것을 것을 특징으로 하는 듀얼 밴드 프론트 엔드 모듈.